JP2012206493A

JP2012206493A - 背圧調整装置付きアダプタ

Info

Publication number: JP2012206493A
Application number: JP2011077949A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Koseki; 洋介小関; Masaru Yasuhara; 賢安原
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2012-10-25

Abstract

【課題】押出機に接続されたアダプタ内の流路において、流体速度低下領域を減少させ、滞留樹脂に起因する劣化樹脂を軽減する構成をもつアダプタを提供する。
【解決手段】背圧調整装置付きアダプタ１１０７において、背圧調整装置のニードルバルブの弁棒１１０８に対し直交する溶解樹脂流れにおいて、滞留抑止部材１２０７を、直交する流れから見た弁棒１１０８の垂直上方及び下方の側面に弁棒１１０８の側面部と同様な曲面を側面部上で移動自在に当接配置させつつ、その曲面と直角に接する平面を閉塞部材からなる壁面に当接させ配置することにより、アダプタ１１０７内の流動をスムーズにして、溶解樹脂の滞留樹脂を減らし、それに起因する劣化樹脂を軽減する。
【選択図】図５

Description

本発明は、押出機に接続されたアダプタ内の流路に関し、アダプタに付帯する背圧調整装置にて、ニードルバルブの弁棒に対し直交する溶解樹脂流れにおいて、滞留抑止部材を、直交する流れから見た弁棒の垂直上方及び下方の側面に弁棒の側面部と同様な曲面を側面部上で移動自在に当接配置させつつ、その曲面と直角に接する平面を閉塞部材からなる壁面に当接配置させ、アダプタ内の樹脂流動速度が低下し、樹脂が滞留しているスペースを埋めてやることにより流路に於ける樹脂流動をスムーズにし、劣化樹脂の起因である滞留樹脂を軽減することに関する。

樹脂フィルム等の薄膜状の基材や金属線等の線状の基材の表面に樹脂層をコーティングしたり、複数の基材間に樹脂層を挟み込んでラミネートしたりするための押出機は、スクリュにより混練して、押し出された溶解樹脂を所定の断面形状を備えるダイの出口から押し出す構成になっている。

溶解樹脂の押出し量は、シリンダとスクリュの容積、スクリュ形状、スクリュ回転数により決まる。押出し量が多くなると背圧が大きくなり、スクリュで過度の混練が起き、溶解樹脂が発熱、劣化する。逆に少ないと背圧が小さくなり、スクリュでの混練が不十分になる。このように押出機のスクリュにかかる背圧は、押し出される樹脂の品質に影響を及ぼす。そのため、背圧調整装置が設置されている。

背圧調整装置としてオリフィスを使用する例がある（例えば特許文献１参照）。オリフィスを用いた背圧調整装置の断面図を図２に示す。

図２において２１０１は押出機のバレル（胴体）としてのシリンダであり、シリンダ２１０１の中には図示されない駆動源によって回転させられるスクリュ２１０２が配設されている。また、前記シリンダ２１０１の前端には、濾過装置２１０３があり、その下流側には前記スクリュ２１０２によって押し出された溶解樹脂の流路を直角に曲げるための背圧調整装置を有するアダプタ２１０７が取り付けられ、さらに、前記アダプタ２１０７には、図示されないダイに接続される導出管２１０５が取り付けられている。前記シリンダ２１０１の先端部にある前記濾過装置２１０３は、スクリーンメッシュと該スクリーンメッシュを支持するブレーカープレート２１０６からなり、溶解樹脂に混在する異物を除去する役割を果たす。

次に流路について説明する。前記スクリュ２１０２に押出された溶解樹脂は、流路２２０１を通り、前記ブレーカープレート２１０６を通る。前記ブレーカープレート２１０６通過後、前記スクリュ２１０２と同心である前記アダプタ２１０７内流路２２０２を通り、可動ブロック２１１８のオリフィス２２０３ｂ、固定ブロック２１１９の流路２２０４、前記可動ブロック２１１８の流路２２０５ｂ、前記スクリュ２１０２と同心に直交する前記アダプタ２１０７内流路２２０６の順番に通過し、図示していないダイと接続している導出管２１０５へ流動する。

前記アダプタ２１０７の背圧調整装置について説明する。前記可動ブロック２１１８には図示していないハンドルが付いており、そのハンドルを回すことにより前記固定ブロック２１１９に対して回転する。前記可動ブロック２１１８には、いくつかのオリフィス２２０３ａ〜２２０３ｄが配設されている（図２では、内径の異なるオリフィス４種類、配設している）。背圧調整装置は、オリフィスで溶解樹脂に付与される抵抗を調整することにより行われる。従って、背圧に適したオリフィスを選択して、背圧を調整する。

しかし、この方式では、いったんオリフィスを変更した後、再度以前使用したオリフィスを使用することができない。その理由は、オリフィス内に残留していた溶解樹脂が劣化樹脂となり、これが製品に付着すると外観、機械的特性などに影響を及ぼすからである。再び、使用するには前記可動ブロック２１１８を交換しなければならないので手間と時間がかかる。

加えて、前記可動ブロック２１１８に加工してあるオリフィスの内径が決まっているので、少しだけ操業条件等を変更した際に必要となるような微少の背圧調整を行うことができない。

ニードルバルブを用いて背圧を調整する方法もある。図１にニードルバルブ１１０８を用いた背圧調整装置付きアダプタ断面図を示す。

まず、ニードルバルブ１１０８の部位について図３を用いて説明する。

ニードルバルブ１１０８は、先端が円錐になって流路の容積を変化させる弁体１１１７とネジが加工してある弁棒１１１６とハンドルなどの駆動機器を取り付ける１１２０より成り立っている。

次に、流路について図１を用いて説明する。スクリュ１１０２に押出された溶解樹脂は、流路１２０１を通り、濾過装置１１０３内流路にあるブレーカープレート１１０６を通る。前記ブレーカープレート１１０６通過後、前記スクリュ１１０２と同心であるアダプタ１１０７内流路１２０２を通り、ニードルバルブ１１０８の弁体に沿って流路１２０３を流れ、前記スクリュ１１０２と同心に直交する前記アダプタ１１０７内流路１２０６を通過し、図示していないダイと接続している導出管１１０５へ流動する。

前記アダプタ１１０７には、濾過装置１１０３から前記アダプタ１１０７間の流路１２０２の反対側に流路を塞ぐための閉塞部材１１０９が取り付けられている。なお、前記閉塞部材１１０９には挿入孔が形成され、該挿入孔に前記ニードルバルブ１１０８が挿入されている。また、前記閉塞部材１１０９にはナット部材１１１０が取り付けられ、前記ナット部材１１１０にニードルバルブ１１０８の弁棒に形成された雄ねじが螺合される。そして、前記ニードルバルブ１１０８には、図示されないハンドルや伸縮駆動手段等が取り付けられている。これにより、オペレータがハンドルを操作して前記ニードルバルブ１１０８を回転させると、該ニードルバルブ１１０８は軸方向に移動する。なお、シール部材１１１１は、閉塞部材１１０９の挿入孔とニードルバルブ１１０８の外周との隙間から溶解樹脂が漏れることを防止するためのシール部材であり、シール押さえ部材１１１２によって固定されている。

そして、前記背圧調整装置においては、オペレータが前記ハンドルを操作して前記ニードルバルブ１１０８を回転させることによって、前記スクリュ１１０２にかかる背圧を調整する。この場合、前記ニードルバルブ１１０８を回転させて軸方向に移動させると、前記ニードルバルブ１１０８の弁体が樹脂流路１２０３を変化し、該流路を通過する溶解樹脂に与えられる抵抗が変化するので、前記溶解樹脂の動圧が変化して、前記スクリュ１１０２にかかる背圧が変化する。これにより、前記スクリュ１１０２にかかる背圧を所望の値に調整することができる。

ニードルバルブ１１０８付近の流動について詳しく説明する。

前記樹脂流路１２０３を通過する樹脂は、図３及び図４より、前記ニードルバルブ１１０８の上方側を通過する溶解樹脂（以下便宜的に溶解樹脂αとする）と図４で示すように前記ニードルバルブ１１０８の下側を通過する溶解樹脂（以下便宜的に溶解樹脂βとする）に区別される。溶解樹脂αは、前記ニードルバルブ１１０８の弁棒１１１６と周方向に接しながら流動し、閉塞部材１１０９流路側面によって形成させる壁面に当たり、流路流れ方向が弁棒１１１６に対し直交する流れに変わる。そのとき、閉塞部材１１０９流路側面によって形成させる壁面際にて、弁棒１１１６に対し直交する流れから見た弁棒１１１６の垂直上方及び下方の側面近傍に流体速度低下領域が生じ、アダプタ１１０７内流路１２０４、１２０５で滞留ができる。

そして、その滞留した溶解樹脂が、熱などにより劣化することによって劣化樹脂となり、製品に混入すると製品の外観、機械的特性などに影響を及ぼす原因となる。また、樹脂の種類の変更は、流路に残っている樹脂を変更する樹脂で押出すことで切替を行っている。しかし、前述した１２０４、１２０５に滞留樹脂が残っていると押出樹脂量が多くなり、切替ロスが起こる。

特開２００５−１２８３号公報

上記の問題点に鑑み、本発明の目的は、押出機に接続されたアダプタ内の流路において、流体速度低下領域を減少させ、滞留樹脂に起因する劣化樹脂を軽減する構成をもつアダプタを提供することにある。

図１及び図５に示される押出機に接続されたアダプタ内の流路にて、閉塞部材１１０９流路側面によって形成させる壁面部からニードバルブ１１０８の弁棒１１１６側面部にかけて、ニードバルブの弁棒の側面部と同様な曲面と平面が直角に接しており、それらの面に接する平面または曲面によって形成された立体からなる、滞留抑止部材１２０７を設置し、閉塞部材１１０９流路側面によって形成させる壁面部からニードバルブ１１０８の弁棒１１１６側面近傍に生ずる流体速度低下領域を埋めることにより、ニードルバルブ１１０８による背圧調整装置を有するアダプタ１１０７内の滞留樹脂を減らし、滞留樹脂に起因する劣化樹脂の軽減を達成する。

本発明に係るアダプタ内の滞留抑止部材１２０７は、ニードルバルブ１１０８の弁棒１１１６に対し直交する溶解樹脂流れにおいて、滞留抑止部材１２０７を、直交する流れから見た弁棒１１１６の垂直上方及び下方の側面に弁棒１１１６の側面部と同様な曲面を側面部上で移動自在に当接配置させつつ、その曲面と直角に接する平面を閉塞部材１１０９からなる壁面に当接させ、配置する。

本発明により、図１及び図５に示されるアダプタに付帯する背圧調整装置のニードルバルブ１１０８の弁棒１１１６に対し直交する溶解樹脂流れにおいて、滞留抑止部材１２０７を、直交する流れから見た弁棒１１１６の垂直上方及び下方の側面に配置させ、アダプタ内の樹脂流動速度が低下し、樹脂が滞留している流体速度低下領域を埋めてやることにより、劣化樹脂の起因である滞留樹脂を軽減することで、滞留樹脂に起因する劣化樹脂の軽減が可能となる。
また、流路内の滞留樹脂が軽減されるため、樹脂変更による押出樹脂量が減少し、切替ロスが減る。

ニードルバルブを用いた従来の背圧調整装置付きアダプタ断面図オリフィスを用いた背圧調整装置を有するアダプタ断面図従来の背圧調整装置におけるニードルバルブ部位図図１におけるニードルバルブ近傍の流路詳細図本発明によるニードルバルブ近傍の流路詳細図本発明によるアダプタ内の滞留抑止部材１２０７の図５の矢視ａ図本発明によるアダプタ内の滞留抑止部材１２０７の図５の矢視ｂ図本発明によるアダプタ内の滞留抑止部材１２０７の図６の矢視ｃ図本発明によるアダプタ内の滞留抑止部材１２０７を使用しない一例図本発明によるアダプタ内の滞留抑止部材１２０７を使用した一例図本発明によるアダプタ内の滞留抑止部材１２０７の一例図本発明によるアダプタ内の滞留抑止部材１２０７の他の形状の一例図

本発明は、押出機に接続された図１及び図５に示されるアダプタ内の流路にて、閉塞部材１１０９流路側の面によって形成させる壁面部からニードバルブ１１０８の弁棒１１１６側面部にかけて、ニードバルブの弁棒の側面部と同様な曲面と平面が直角に接しており、それらの面に接する平面または曲面によって形成された立体からなる、滞留抑止部材１２０７を設置し、閉塞部材１１０９流路側面によって形成させる壁面部からニードルバルブ１１０８の弁棒１１１６側面近傍に生ずる流体速度低下領域を埋めることにより、ニードルバルブ１１０８による背圧調整装置を有するアダプタ１１０７内の滞留樹脂を減らし、滞留樹脂に起因する劣化樹脂の軽減を達成することである。

まず、図５に示される本発明によるアダプタ内の滞留抑止部材１２０７の形状について説明する。

滞留抑止部材１２０７を立体形成するにあたり、最低限必要な面数は図１１に示すように３面である。

また、滞留抑止部材１２０７は、例えば図１２の５面体にあるように、３面以上からなる立体であれば、形成可能である。

次に、滞留抑止部材１２０７を４面体の場合を用いて詳細を説明する。

図５に本発明によるアダプタ内の滞留抑止部材１２０７の設置位置を示し、図６、図７、図８に形状の詳細例を示す。前記アダプタ内の滞留抑止部材１２０７は、ニードバルブの弁棒の側面部と同様な曲面と平面が直角に接しており、それらの面に接する平面または曲面によって形成された立体となっている。その場合のそれぞれの辺の長さを図６、図７、図８により説明する。図６に示すｉの長さは弁棒１１１６断面半径の１／４以上とし、図７に示すiiの長さは図５に示す空隙Ｘの１／４以上とし、図８に示すiiiの長さは図５に示す流路直径Ｚの１／６以上とすることが好ましい。

次にアダプタ１１０７について説明する。

図１においてスクリュ１１０２は、シリンダ１１０１内に取り付けられており、前記シリンダ１１０１より下流側にスクリーンとスクリーンメッシュを支持するブレーカープレート１１０６が取り付けられている濾過装置１１０３があり、前記濾過装置１１０３の下流にアダプタ１１０７が取り付けられている。アダプタ１１０７内の流路１２０２は同じくアダプタ１１０７内の流路１２０６と直交し、下流側は、導出管１１０５、図示していないダイの順番に接続されている。

前記シリンダ１１０１の後方には変速機としての図示していないギヤボックスにおいて従動ギヤに接続されている。また、前記従動ギヤはスクリュ１１０２の駆動源として図示していない電動モータの回転軸に接続された駆動ギヤに噛み合わされている。これにより、前記電動モータの回転軸の回転が減速されて前記従動ギヤに伝達され前記スクリュ１１０２が回転させられる。

背圧調整装置について説明する。

図１において１１０７は、流路１２０２と反対側に背圧調整装置１１０４を付随しているアダプタであり、前記シリンダ１１０１の先端から押出された溶解樹脂が流通するようになっている。そして、水平流路１２０２と直交流路１２０６の間には、溶解樹脂に付与される抵抗を調整するために前記ニードルバルブ１１０８が設置されている。前記ニードルバルブ１１０８は、前記シリンダ１１０１の先端部から前記スクリュ１１０２によって押し出されて樹脂流路１２０３を流通する溶解樹脂に付与される抵抗を調整して、前記溶解樹脂の動圧を調整することによって前記スクリュ１１０２にかかる背圧を調整する。なお、シール部材１１１１は、閉塞部材１１０９の挿入孔とニードルバルブ１１０８の外周との隙間から溶解樹脂が漏れることを防止するためのシール部材であり、シール押さえ部材１１１２によって固定されている。

図１及び図５より、アダプタ内の滞留抑止部材１２０７の設置方法の一例を示す。スクリュ１１０２の同心と直交するアダプタ内流路にて、ニードルバルブ１１０８の弁棒１１１６に対し直交する溶解樹脂流れにおいて、滞留抑止部材１２０７を、直交する流れから見た弁棒１１１６の垂直上方及び下方の側面に弁棒１１１６の側面部と同様な曲面を側面部上で移動自在に当接配置させつつ、その曲面と直角に接する平面を閉塞部材１１０９からなる壁面に当接させ、配置する。そうすることにより、閉塞部材１１０９流路側面によって形成させる壁面部からニードバルブ１１０８の弁棒１１１６側面近傍に生ずる流体速度低下領域を埋めることができる。結果、ニードルバルブ１１０８による背圧調整装置を有するアダプタ１１０７内の滞留樹脂を減らし、滞留樹脂に起因する劣化樹脂の軽減ができる。

樹脂の流動について説明する。

図示していないホッパーより前記シリンダ１１０１に供給された固相の原料樹脂は、前記スクリュ１１０２で回転されることによって、前記シリンダ１１０１の前方に向けて搬送されつつ、混練され、溶解樹脂となって前記シリンダ１１０１の前端から流路１２０１に排出される。そして、溶解樹脂は、前記流路１２０１から前記ブレーカープレート１１０６を経由して前記アダプタ１１０７内にある前記スクリュ１１０２と同心である流路１２０２に入る。流路１２０２より前記ニードルバルブ１１０８の弁体に沿って流路１２０３を通り、前記スクリュ１１０２同心に直交する前記アダプタ１１０７内流路１２０６を通り、図示していないダイと接続している導出管１１０５へ流動する。

本発明におけるアダプタ１１０７内の樹脂の流動を説明する

前記樹脂流路１２０３を通過する樹脂は、図４で示すように前記ニードルバルブ１１０８の上方側を通過する溶解樹脂（以下便宜的に溶解樹脂αとする）と図４で示すように前記ニードルバルブ１１０８の下側を通過する溶解樹脂（以下便宜的に溶解樹脂βとする）に区別される。溶解樹脂αは、前記ニードルバルブ１１０８の弁棒１１１６と周方向に接しながら流動し、閉塞部材１１０９流路側面によって形成させる壁面に当たり、流路流れ方向が弁棒１１１６に対し直交する流れに変わる。そのとき、閉塞部１１０９流路側面によって形成させる壁面際にて、弁棒１１１６に対し直交する流れから見た弁棒１１１６の垂直上方及び下方の側面近傍に流体速度低下領域が生じ、アダプタ１１０７内流路１２０４、１２０５で滞留ができる。その流体速度低下領域に、図５にあるようにアダプタ内に滞留抑止部材１２０７を設置し、埋めてやることにより、劣化樹脂の起因である滞留樹脂を軽減することができ、滞留樹脂に起因する劣化樹脂の軽減が可能となる。また、流路内の滞留樹脂が軽減されるため、樹脂変更による押出樹脂量が減少し、切替ロスが減る。

本発明における作用について、一例を用いて説明する。

時間当たり一定樹脂量を押出す条件下でコーティングを実施して１０００ｍ^２毎に０．２ｍｍ以上の劣化樹脂をレーザー検査器にて計数する。アダプタ内の流路形状を変える部材１２０７の大きさは、図６に示すｉの長さは弁棒１１１６断面半径の１／３とし、図７に示すiiの長さは図５に示す空隙Ｘと同様とし、図８に示すiiiの長さは図５に示す流路直径Ｚの１／２の四面体とする。
その結果、従来品である図９に示すアダプタ内の流路形状を変える部材１２０７設置無しであるときの１０００ｍ^２当たりの劣化樹脂数の割合を１とすると、図１０に示すアダプタ内の流路形状を変える部材１２０７設置有りのときの劣化樹脂数の割合は０．５以下と良化し、劣化樹脂発生を抑制できる。このように、本発明により劣化樹脂抑制が可能である。

１１０１シリンダ
１１０２スクリュ
１１０３濾過装置
１１０４背圧調整装置
１１０５導出管
１１０６ブレーカープレート
１１０７アダプタ
１１０８ニードルバルブ
１１０９閉塞部材
１１１０支持部材
１１１１シール部材
１１１２シール押さえ部材
１１１３ナット部材
１１１４ナット押さえ板
１１１６弁棒
１１１７弁体
１２０１シリンダ内流路
１２０２アダプタ内流路
１２０３アダプタ内流路
１２０４アダプタ内流路
１２０５アダプタ内流路
１２０６アダプタ内流路
１２０７アダプタ内の滞留抑止部材
２１０７背圧調整装置を有するアダプタ
２１１８可動ブロック
２１１９固定ブロック

Claims

押出機のスクリュから混練して押し出される溶解樹脂が流通する樹脂流路の途中に配設される背圧調整装置付きアダプタであって、ニードルバルブの弁棒に対し直交する溶解樹脂流れにおいて、滞留抑止部材を、直交する流れから見た弁棒の垂直上方及び下方の側面に弁棒の側面部と同様な曲面を側面部上で移動自在に当接配置させつつ、その曲面と直角に接する平面を閉塞部材からなる壁面に当接させ、配置することを特徴とする背圧調整装置付きアダプタ。
ニードバルブの弁棒の側面部と同様な曲面と平面が直角に接しており、それらの面に接する平面または曲面によって形成された立体からなる、滞留抑止部材を備えた、請求項１に記載の背圧調整装置付きアダプタ。