CN114750385B - 挤出成形用模头及挤出成形机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种挤出成形用模头及挤出成形机，无论成形材料的种类如何均能够成形为厚度均匀的片状。挤出成形用模头(100)具备一对模头主体(10a、10b)，该一对模头主体(10a、10b)具有以构成狭缝口(20)的方式对置配置的一对模唇部(11a、11b)和以构成导入口(30)的方式对置配置的一对导入部(12a、12b)。一个模头主体(10a)是具有厚度调整机构的衣架型模头(50)，另一个模头主体(10b)是鱼尾型模头(60)。
Description
技术领域
本发明涉及挤出成形用模头及挤出成形机。
背景技术
在用挤出成形机将成形材料成形为片状的情况下，在挤出成形机的喷出口设置平模头(以下，简称为“模头”)。该模头通常具备一对模头主体，该一对模头主体具有以构成狭缝口的方式对置配置的一对模唇口和以构成导入口的方式对置配置的一对导入部。用挤出成形机挤出的成形材料从导入口导入到模头内部，并通过狭缝口而成形为片状。
作为模头主体的种类，广泛使用具有歧管部的衣架型模头。这里，在本说明书中，“衣架型模头”是包含T型模头的概念。另外，还已知有具有对狭缝口的短边方向的宽度进行控制的机构的衣架型模头(例如专利文献1)。
另外，鱼尾型模头也被用作模头主体(非专利文献1)。鱼尾型模头未如衣架型模头那样广泛使用，但用于热稳定性低的树脂材料的成形等。但是，目前不存在具有对狭缝口的短边方向的宽度进行控制的机构的鱼尾型模头。
另外，这些模头主体以两个相同种类的模头主体为一组来使用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5204147号公报
非专利文献
非专利文献1：伊藤公正，“平模头内的流动第一次报告鱼尾型模头(平摸头内的流动第1次报告鱼尾型模头)”，高分子化学，第20卷，第216号，第193～200页，1963年
发明内容
发明所要解决的课题
近年来，将各种成形材料成形为片状的情况越来越多。但是，根据成形材料的种类，存在即使将衣架型模头或鱼尾型模头用于模头主体也难以成形为片状、或者片状的成形体的厚度变得不均匀的情况。例如，在使用含有陶瓷颗粒的成形材料的情况下，在衣架型模头中，在狭缝口的长边方向上，与中央部相比，端部侧的成形速度显著变慢，有时无法成形为片状。另外，在鱼尾型模头中，虽然能够成形为片状，但由于不能控制狭缝口的短边方向的宽度，因此难以得到均匀厚度的片状的成形体。另外，认为鱼尾型模头的缺点能够通过具有对狭缝口的短边方向的宽度进行控制的机构的鱼尾型模头的开发来消除，但由于该开发花费费用，因此并不实用。
本发明是为了解决如上所述的课题而完成的，其目的在于提供一种无论成形材料的种类如何均能够成形为厚度均匀的片状的挤出成形用模头及挤出成形机。
用于解决课题的手段
本发明的发明人对挤出成形用模头进行了潜心研究，结果发现，通过组合使用具有厚度调整机构的衣架型模头和鱼尾型模头作为一对模头主体，能够解决上述课题，由此完成了本发明。
即，本发明是一种挤出成形用模头，具备一对模头主体，该一对模头主体具有以构成狭缝口的方式对置配置的一对模唇部和以构成导入口的方式对置配置的一对导入部，其中，一个所述模头主体是具有厚度调整机构的衣架型模头，另一个所述模头主体是鱼尾型模头。
另外，本发明是具备所述挤出成形用模头的挤出成形机。
发明效果
根据本发明，能够提供无论成形材料的种类如何均能够成形为厚度均匀的片状的挤出成形用模头及挤出成形机。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的挤出成形用模头的示意性放大剖视图。
图2是本发明的实施方式所涉及的挤出成形用模头所使用的衣架型模头的示意性立体图。
图3是图2的衣架型模头的示意性俯视图。
图4是本发明的实施方式所涉及的挤出成形用模头所使用的鱼尾型模头的示意性立体图。
图5是图4的鱼尾型模头的示意性俯视图。
图6是设有定边部的衣架型模头的示意性俯视图。
图7是比较例3中所使用的鱼尾型模头的示意性立体图。
图8是表示实施例及比较例中的宽度方向的各位置的成形速度的结果的图表。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行具体的说明。应理解本发明并不限定于以下的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，基于本领域技术人员的公知常识对以下的实施方式适当加以变更、改良等所得的方式也落入本发明的范围内。
本发明的实施方式所涉及的挤出成形用模头(以下有时简称为“模头”)具备一对模头主体，该一对模头主体具有以构成狭缝口的方式对置配置的一对模唇部和以构成导入口的方式对置配置的一对导入部。
一对模头主体中的一个模头主体是具有厚度调整机构的衣架型模头，另一个模头主体是鱼尾型模头。通过组合使用这样的不同种类的模头主体，能够发挥衣架型模头的厚度调整功能，并且获得鱼尾型模头对片状的成形功能。因此，无论成形材料的种类如何，均能够成形为厚度均匀的片状。
以下，使用附图对挤出成形用模头的详细情况进行说明。
图1示出本发明的实施方式所涉及的挤出成形用模头的示意性放大剖视图。
如图1所示，模头100通过组合一对模头主体10a、10b而构成。一对模头主体10a、10b通常使用螺栓(未图示)等而接合。
在模头主体10a、10b分别设有模唇部11a、11b，在将模头主体10a、10b组合在一起时，一对模唇部11a、11b对置，形成狭缝口20。
另外，在模头主体10a、10b分别设有导入部12a、12b，在将模头主体10a、10b组合在一起时，一对导入部12a、12b对置，形成导入口30。
模头主体10a是具有厚度调整机构的衣架型模头。
作为衣架型模头，只要具有厚度调整机构，则对其形状等没有特别限定。
作为厚度调整机构，没有特别限定，可以采用在该技术领域中公知的机构。例如，厚度调整机构优选构成为，在狭缝口20的长边方向(方向Y)上排列多个地配置于模唇部11a，通过使模唇部11a的至少一部分变形而能够增减狭缝口20的短边方向(方向Z)的宽度。具体而言，将多个调整螺栓40在狭缝口20的长边方向(方向Y)上排列多个地配置于模唇部11a，通过控制调整螺栓40的紧固，能够使模唇部11a的至少一部分变形。通过形成为具有这种构造的厚度调整机构，能够将成形材料成形为厚度均匀的片状。
在此，将本发明的实施方式所涉及的挤出成形用模头所使用的典型的衣架型模头的示意性立体图示于图2。另外，在图2中，将成形材料的流路侧作为上表面，并省略了厚度调整机构。另外，图3示出图2的衣架型模头的示意性俯视图。
如图2及图3所示，作为模头主体10a的衣架型模头50具有模唇部11a、导入部12a、形成在导入部12a与模唇部11a之间的歧管部13、及形成在歧管部13与模唇部11a之间的分型面部14。
衣架型模头50优选为，歧管部13相对于导入部12a的开角α为120°～180°。通过将开角α控制为这样的角度，在将衣架型模头50与鱼尾型模头组合使用的情况下，能够稳定地减小狭缝口20的长边方向(方向Y)上的成形材料的速度分布。因此，能够将成形材料稳定地成形为与狭缝口20对应的片状。
另外，所谓歧管部13的开角α，是指相对于导入部12a的流路方向(方向X)的歧管部13扩张的方向的角度。
衣架型模头50优选为，分型面部14包括水平面14a和倾斜面14b、14c。通过将分型面部14控制为这样的形状，在将衣架型模头50与鱼尾型模头组合使用的情况下，能够稳定地减小狭缝口20的长边方向(方向Y)上的成形材料的速度分布。因此，能够将成形材料稳定地成形为与狭缝口20对应的片状。
模头主体10b是鱼尾型模头。
作为鱼尾型模头，没有特别限定，可以使用各种形状的鱼尾型模头。
在此，将本发明的实施方式所涉及的挤出成形用模头所使用的典型的鱼尾型模头的示意性立体图示于图4。另外，图5是图4的鱼尾型模头的示意性俯视图。
如图4及图5所示，作为模头主体10b的鱼尾型模头60具有模唇部11b、导入部12b、及形成在导入部12b与模唇部11b之间的扩大部15。
鱼尾型模头60的导入部12b优选包括具有与衣架型模头50的导入部12a大致相同的形状的部分。通过形成为这样的形状，能够将成形材料稳定地供给到模头100的内部。
在此，所谓“具有与衣架型模头50的导入部12a大致相同的形状”，意味着与衣架型模头50的导入部12a的流路形状(例如流路宽度及流路深度)大致相同。另外，所谓“大致相同的形状”，意味着形状相对于作为基准的形状的差在±5％以内。
鱼尾型模头60优选为，扩大部15相对于导入部12b的开角β为30°～120°。通过将开角β控制为这样的角度，在将鱼尾型模头60与衣架型模头50组合使用的情况下，能够稳定地减小狭缝口20的长边方向(方向Y)上的成形材料的速度分布。因此，能够将成形材料稳定地成形为与狭缝口20对应的片状。
另外，所谓鱼尾型模头60的开角β，是指相对于导入部12b的流路方向(方向X)的扩大部15的两端扩张的方向的角度。
鱼尾型模头60优选为，扩大部15具有从导入部12b延伸至模唇部11b的棱线15a，并包括由棱线15a分开的两个倾斜面15b、15c。通过将扩大部15控制为这样的形状，在将鱼尾型模头60与衣架型模头50组合使用的情况下，能够稳定地减小狭缝口20的长边方向(方向Y)上的成形材料的速度分布。因此，能够将成形材料稳定地成形为与狭缝口20对应的片状。
两个倾斜面15b、15c优选具有大致相同的面积。通过形成为这样的结构，能够使成形材料均匀地流动到狭缝口20的长边方向(方向Y)的两端。因此，能够将成形材料稳定地成形为与狭缝口20对应的片状。
在此，所谓“大致相同的面积”，意味着面积之差在±5％以内。
棱线15a的倾斜角优选为1°～75°。通过形成为这样的结构，能够在扩大部15中使成形材料在长边方向(方向Y)上稳定地扩张，因此能够将成形材料稳定地成形为与狭缝口20对应的片状。
在此，所谓“棱线15a的倾斜角”，意味着以与导入部12b的底部相接的棱线15a的位置为水平面的基准，向方向Y倾斜的棱线15a的角度。
在将衣架型模头50与鱼尾型模头60组合在一起的情况下，有时会在衣架型模头50的歧管部13的两端处产生成形材料难以流动的部位。因此，如图6所示，模头100也可以还具备定边部70，该定边部70能够将衣架型模头50的流路限制成为与鱼尾型模头60的扩大部15大致相同的开角γ。通过设置定边部70，在将衣架型模头50与鱼尾型模头60组合在一起时，能够减少衣架型模头50的歧管部13的两端的成形材料难以流动的部位，因此容易将成形材料稳定地成形为与狭缝口20对应的片状。
在此，所谓基于定边部70的开角γ，是指一对定边部70的流路侧端面相对于导入部12a的流路方向(方向X)的角度。
另外，定边部70的材质没有特别限定，例如可以使用树脂等。
模头100优选为，从导入口30到狭缝口20为止的长度L2相对于狭缝口20的长边方向(方向Y)的宽度L1之比(L2/L1)为0.2～2.0。通过将该比控制在这样的范围内，能够将成形材料稳定地成形为与狭缝口20对应的片状。
模头100能够用于挤出各种种类的成形材料的挤出成形。特别是，即使是粘度低的成形材料，模头100也能够将其挤出成形为片状。因此，模头100优选用于含有陶瓷颗粒的成形材料的挤出成形，更优选用于含有陶瓷颗粒作为主成分的成形材料(陶瓷成形材料)的挤出成形。
这里，所谓“主成分”，意味着占全部成分的比例为50质量％以上、更优选为60质量％以上、进一步优选为70质量％以上。
成形材料的粘度(剪切粘度)优选在剪切速度10s-1下为1.0×102Pa·s以上。在组合使用两个衣架型模头50作为一对模头主体10a、10b的情况下，具有这样的粘度的成形材料难以成形为片状。另外，在组合使用两个鱼尾型模头60作为一对模头主体10a、10b的情况下，难以得到均匀厚度的片状的成形体。因此，在使用这种粘度的成形材料的情况下，使用模头100是特别有用的。
成形材料的粘度可以根据JIS K 7199:1999进行测定。
作为陶瓷颗粒，没有特别限定，例如可举出由氧化铝、堇青石、碳化硅、硅-碳化硅系复合材料、莫来石、钛酸铝等形成的颗粒。
成形材料除了陶瓷颗粒以外，根据需要还可以含有分散介质、有机粘结剂、无机粘结剂、造孔材料、表面活性剂等。这些成分没有特别限定，可以使用在该技术领域中公知的成分。
模头100可以设置于挤出成形机来使用。
作为挤出成形机，只要具有能够具备模头100的结构，则没有特别限定。
典型的挤出成形机具备挤出部和与挤出部连接的成形部。挤出部只要具有挤出成形材料的功能则没有特别限定，也可以根据需要具有混炼成形材料的功能。
成形部在一端配置模头100，另一端与挤出部的挤出口连接。
具有上述这种构造的挤出成形机由于具备模头100，因此无论成形材料的种类如何，均能够成形为厚度均匀的片状。
【实施例】
以下，通过实施例更具体地说明本发明，但本发明不受这些实施例的任何限定。
(成形材料的制备)
作为成形材料，使用将氧化铝粉末(陶瓷颗粒)100质量份、甲基纤维素(有机粘结剂)10质量份及水(分散介质)30质量份混合并混炼而成的陶瓷成形材料。为了进行成形速度的评价，使用着色剂将该成形材料的一部分着色为蓝色。
成形材料在剪切速度0.1s-1下的粘度为1.5×105Pa·s，在剪切速度1s-1下的粘度为2.0×104Pa·s，在剪切速度10s-1下的粘度为3.0×103Pa·s。
另外，成形材料的粘度根据JIS K7199:1999进行测定。测定使用市售的毛细管流变仪。细管的直径为1～2mm，长度为25～50mm。
(实施例1)
使用将具有厚度调整机构的衣架型模头和鱼尾型模头组合而成的模头作为一对模头主体，进行上述成形材料的挤出成形。
衣架型模头使用图2及图3所示的形状(导入部的流路宽度：19mm、导入部的流路深度：9.5mm、歧管部的开角α：180°)的模头。鱼尾型模头使用图4及图5所示的形状的模头(导入部的流路宽度：19mm、导入部的流路深度：9.5mm、扩大部的开角β：80°、棱线的倾斜角：10°)。另外，狭缝口的长边方向(方向Y)的宽度L1为200mm，从导入口到狭缝口为止的长度L2为200mm，狭缝口的短边方向(方向Z)的宽度为1.5mm。
挤出成形通过将上述成形材料填充到在一端配置有模头的筒体内，并从筒体的另一端插入活塞来进行。此时，成形材料以着色的成形材料的层和无着色的成形材料的层每隔5mm交替配置的方式填充到筒体内。活塞的插入速度在向模头供给成形材料之前为0.8mm/s，在向模头供给成形材料之后为2.4mm/s。
对于挤出成形而成的片状的成形体，利用速度计(株式会社基恩士制FC-2000)来测定片状的成形体的宽度方向(5处)的成形速度。
(比较例1)
使用将不具有厚度调整机构的两个衣架型模头组合而成的模头作为一对模头主体，与实施例1同样地进行挤出成形。然后，与实施例1同样地测定片状的成形体的宽度方向(5处)的成形速度。
两个衣架型模头除了不具有厚度调整机构之外，为与实施例1中所使用的衣架型模头相同的构造。另外，狭缝口的长边方向(方向Y)的宽度L1为200mm，从导入口到狭缝口为止的长度L2为200mm，狭缝口的短边方向(方向Z)的宽度为1.5mm。
(比较例2)
使用将具有厚度调整机构的衣架型模头与不具有厚度调整机构的衣架型模头组合而成的模头作为一对模头主体，与实施例1同样地进行挤出成形。然后，与实施例1同样地测定片状的成形体的宽度方向(5处)的成形速度。
具有厚度调整机构的衣架型模头使用与实施例1相同构造的衣架型模头。不具有厚度调整机构的衣架型模头使用与比较例1相同构造的衣架型模头。另外，狭缝口的长边方向(方向Y)的宽度L1为200mm，从导入口到狭缝口为止的长度L2为200mm，狭缝口的短边方向(方向Z)的宽度为1.5mm。
(比较例3)
使用将两个鱼尾型模头组合而成的模头作为一对模头主体，与实施例1同样地进行挤出成形。然后，与实施例1同样地测定片状的成形体的宽度方向(5处)的成形速度。
鱼尾型模头使用图7所示的形状的模头(导入口的宽度：31mm、导入口的深度：15.5mm、扩大部的开角β：60°、棱线的倾斜角：10°)。另外，狭缝口的长边方向(方向Y)的宽度L1为200mm，从导入口到狭缝口为止的长度L2为200mm，狭缝口的短边方向(方向Z)的宽度为1.5mm。
(比较例4)
使用将不具有厚度调整机构的衣架型模头与鱼尾型模头组合而成的模头作为一对模头主体，与实施例1同样地进行挤出成形。然后，与实施例1同样地测定片状的成形体的宽度方向(5处)的成形速度。
不具有厚度调整机构的衣架型模头使用与比较例1相同构造的衣架型模头。另外，狭缝口的长边方向(方向Y)的宽度L1为200mm，从导入口到狭缝口为止的长度L2为200mm，狭缝口的短边方向(方向Z)的宽度为1.5mm。
将上述实施例及比较例中的宽度方向的各位置(5处)的成形速度的结果示于图8。
如图8所示，在实施例1中，5处的成形速度之差最大为1mm/s，非常小，能够成形为厚度均匀的片状。
与此相对，在比较例1中，5处的成形速度之差最大为13mm/s，较大，无法在宽度方向的端部附近成形为片状。
在比较例2中，5处的成形速度之差最大为11mm/s，较大，无法在宽度方向的端部附近成形为片状。
在比较例3中，5处的成形速度之差最大为2.5mm/s，较小，但片状的成形体的厚度不均匀。
在比较例4中，5处的成形速度之差最大为4.0mm/s，较小，但片状的成形体的厚度不均匀。
由以上的结果可知，根据本发明，能够提供无论成形材料的种类如何均能够成形为厚度均匀的片状的挤出成形用模头及挤出成形机。
符号说明
10a、10b 模头主体
11a、11b 模唇部
12a、12b 导入部
13 歧管部
14 分型面部
14a 水平面
14b、14c 倾斜面
15 扩大部
15a 棱线
15b、15c 倾斜面
20 狭缝口
30 导入口
40 调整螺栓
50 衣架型模头
60 鱼尾型模头
70 定边部
100 模头。
Claims (13)
1.一种挤出成形用模头，具备一对模头主体，该一对模头主体具有以构成狭缝口的方式对置配置的一对模唇部和以构成导入口的方式对置配置的一对导入部，其中，
一个所述模头主体是具有厚度调整机构的衣架型模头，另一个所述模头主体是鱼尾型模头。
2.根据权利要求1所述的挤出成形用模头，其中，
所述鱼尾型模头的所述导入部包括具有与所述衣架型模头的所述导入部大致相同的形状的部分。
3.根据权利要求1或2所述的挤出成形用模头，其中，
所述衣架型模头在所述导入部与所述模唇部之间具有歧管部，所述歧管部相对于所述导入部的开角为120°～180°。
4.根据权利要求1或2所述的挤出成形用模头，其中，
所述鱼尾型模头在所述导入部与所述模唇部之间具有扩大部，所述扩大部相对于所述导入部的开角为30°～120°。
5.根据权利要求4所述的挤出成形用模头，其中，
所述扩大部具有从所述导入部延伸至所述模唇部的棱线，并包括由所述棱线分开的两个倾斜面。
6.根据权利要求5所述的挤出成形用模头，其中，
所述两个倾斜面具有大致相同的面积。
7.根据权利要求5或6所述的挤出成形用模头，其中，
所述棱线的倾斜角为1°～75°。
8.根据权利要求4所述的挤出成形用模头，其中，
所述挤出成形用模头还具备定边部，该定边部能够将所述衣架型模头的流路限制成为与所述鱼尾型模头的所述扩大部大致相同的开角。
9.根据权利要求3所述的挤出成形用模头，其中，
所述衣架型模头在所述歧管部与所述模唇部之间具有包括水平面及倾斜面的分型面部。
10.根据权利要求1或2所述的挤出成形用模头，其中，
从所述导入口到所述狭缝口为止的长度L2相对于所述狭缝口的长边方向的宽度L1之比即L2/L1为0.2～2.0。
11.根据权利要求1或2所述的挤出成形用模头，其中，
所述厚度调整机构构成为，在所述狭缝口的长边方向上排列多个地配置于所述模唇部，通过使所述模唇部的至少一部分变形而能够增减所述狭缝口的短边方向的宽度。
12.根据权利要求1或2所述的挤出成形用模头，其中，
所述挤出成形用模头用于含有陶瓷颗粒的成形材料的挤出成形。
13.一种挤出成形机，具备权利要求1至12中任一项所述的挤出成形用模头。
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