JP2013545644A - 特にプラスチック材料のための押出成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術の欠点を克服した、特にプラスチック材料のための押出成形装置を提供すること。
【解決手段】少なくとも一つのプラスチック材料（M１，M２）を押し出すためのノズル（２ａ）を備える押出ヘッド（２）と、前記押出ヘッド（２）内に形成され、前記噴射ノズル（２ａ）に第一のプラスチック材料（M１）を供給する第一のダクト（５）と、前記押出ヘッド（２）内に形成され、前記噴射ノズル（２ａ）に第二のプラスチック材料（M２）を供給する第二のダクト（６）と、前記噴射ノズル（２ａ）に近接して配置された選択要素（８）と、を有し、前記選択要素（８）は、前記第一のダクト（５）を通じて前記第一のプラスチック材料（M１）を供給できるようにするために前記第二のダクト（６）を遮断する第一の作動状態と、前記第二のダクト（６）を通じて前記第二のプラスチック材料（M２）を供給できるようにするために前記第一のダクト（５）を遮断する第二の作動状態と、を切り替えるように適合されている押出成形装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、特にプラスチック材料のための押出成形装置に関する。

より詳細には、本発明は、二つの異なる材料の押出成形によって、各材料が交互に配置された管状体を作製するための装置に関する。言い換えれば、本発明は、特に二つの異なるプラスチック材料を、一つの連続する管状体を構成するように交互に押出成形するために用いられる。

押出成形装置は、溶融プラスチック材料を射出するための噴射ノズルをそれぞれ形成する押出ヘッドを備えることが知られている。

噴射ノズルは、完成品を管状に形成するように適合された実質的に環状の延長部を有する。完成品の中空構造を維持するため、環状ノズルの中央に配置され、材料がノズルから押し出されている間にその内部に空気を供給するように適合された通風ダクトが用いられる。また、ノズルは、各溶融プラスチック材料を供給するための二つのダクトと連通している。

特に、押出ヘッドは通常、互いに同軸で、それぞれが各溶融プラスチック材料のための通過ダクトを形成する二つの環状体からなる。

両ダクトは、ノズルへの材料の供給を許可または禁止するように構成された選択装置をそれぞれ有する。これらの選択装置は、プラスチック材料の通過を可能とする作動状態と、通過を遮断する非作動状態とを切り替えることができるバルブからなる。

バルブを適切に連動させることにより、ダクト内の二つの材料を交互に供給することが可能となる。このように、第一の材料の押し出しと第二の材料の押し出しが交互に行われることで、合成材料による管状製品が得られる。

しかし、上記の従来装置にはいくつかの重大な欠点がある。これらの欠点は、具体的には、プラスチック材料を供給するための選択装置の複雑な、特に、大きな構造に関係する。

すなわち、上述のように、各ダクトはそれぞれバルブを有しており、当該バルブは同じく押出ヘッドに配置されたそれぞれの制御部材によって適切に作動される必要がある。結果として、各ダクトにおけるバルブは著しく大きくなってしまう。加えて、二つのバルブは、二つの材料を交互に供給するために適切に同調させなければならないが、そのためには、前記バルブについて複雑な管理プログラムを用いる必要がある。

さらなる欠点は、各バルブと噴射ノズルの間に形成されたダクト延長部内にプラスチック材料の残留物が生じることである。すなわち、バルブがダクトを遮断している状態において、ノズル上流のダクト内に残された材料は、このダクト延長部内に留まる傾向がある。この欠点は、各バルブとノズルの間の距離を考慮すると、とりわけ重大であると思われる。つまり、バルブはその大きさゆえに、ノズルの近くに配置することができないと考えられる。このような理由で、前記バルブとノズルを流体連通させるダクト延長部は特に拡張する必要があり、結果、材料の残留物を多く生じさせることになる。

従来装置のさらに他の欠点は、二つの材料の交互供給における流体抵抗である。すなわち、各ダクトにおいて遮断状態が継続することにより、ダクト内の溶融材料の推進圧力が大きく変動する。したがって、流体抵抗が二つの材料の定量供給を妨げる結果、均一な押出成形に悪影響を与える。

このような事情で、本発明の技術的課題は、従来技術における上記の欠点を克服した、特にプラスチック材料のための押出成形装置を提供することである。

特に、本発明は、より小さく、単純な構造の押出成形装置を利用可能とすることを目的とする。

本発明のさらなる目的は、二つの異なる材料の交互供給により生じ得る流体抵抗を除去することができる押出成形装置を提供することである。

上記の技術的課題及び目的は、実質的に、添付の請求項に示された技術的特徴を有する、特にプラスチック材料のための押出成形装置によって達成される。

本発明のさらなる特徴及び利点は、添付の図面に示されるような、好ましいがこれに限定されない押出成形装置の実施例に関する記述によってより明確になる。

図１は本発明による押出成形装置の第一の作動状態の縦断面図である。 図１ａは図１記載の押出成形装置の横断面図である。 図２は本発明による押出成形装置の第二の作動状態の縦断面図である。 図２ａは図２記載の押出成形装置の横断面図である。 図３は本発明による押出成形装置の構造の詳細の斜視図である。 図４は各作動状態における図３の構造の詳細の斜視図である。 図５は各作動状態における図３の構造の詳細の斜視図である。 図６は各動きアクチュエータがより詳細に示された図１記載の押出成形装置の平面図である。

特に図面において、本発明による押出成形装置は通常、参照番号１で特定される。

詳細には、装置１はその下部に、少なくとも一つの押出プラスチック材料M１，M２を供給するための噴射ノズル２ａを備える押出ヘッド２を有する。

特に図１，２に示されるように、ヘッド２は、互いに同軸で、嵌合し合う一対の環状部３ａ，３ｂの支持体３を有する。最内の環状部３ａは、そのそれぞれの端において前記噴射ノズル２ａを形成する縦方向の空洞４を有する。各環状部３ａ，３ｂは、前記支持体３とともに押出プラスチック材料が通過するための各ダクトを形成する。

特に図１に示すように、最内の環状部３ａは、噴射ノズル２ａに第一のプラスチック材料M１を供給する第一のダクト５を有する。

一方、図２に示すように、最外の環状部３ｂは、噴射ノズル２ａに第二のプラスチック材料M２を供給する第二のダクト６を有する。

ダクト５，６は、従来のタイプと異なり、材料M１，M２を所定の圧力で供給するように適合された供給手段に適切に接続されていることが指摘されるべきである。また、本発明の構成には含まれないため記載も図示もされていないが、プラスチック材料M１，M２を熱して常に液状に保つように構成された適切な加熱手段を有する。

第一及び第二のダクト５，６は、噴射ノズル２ａによって二つの材料M１，M２を押出成形するために噴射ノズル２ａに近接する、共通あるいは共有の末端延長部７を有する。

詳細には、共通の延長部は、噴射ノズル２ａに近接して配置され、第二のダクト６を遮断して第一のダクト５による第一のプラスチック材料M１の供給を可能とする第一の作動状態（図１，図１ａ，及び図４）と、第一のダクト５を遮断して第二のダクト６による第二のプラスチック材料M２の供給を可能とする第二の作動状態（図２，図２ａ，及び図５）とを切り替えることができる選択要素８内に形成される。

このように、選択要素８がノズルに第一の材料M１と第二の材料M２を交互に供給することで、異なる二つの材料の交互供給が可能となる。

より正確には、本発明では次のような方法で選択要素８の作動状態を切り替えることができることが指摘されるべきである。

「第一の作動状態」においては、第二のダクト６が遮断されると同時に第一のダクト５が開けられ、第一のダクト５による第一のプラスチック材料M１の供給が可能となるとともに、第二のダクト６による第二のプラスチック材料M２の供給が制限される。

反対に、「第二の作動状態」においては、第一のダクト５が遮断されると同時に第二のダクト６が開けられ、第二のダクト６による第二のプラスチック材料M２の供給が可能となるとともに、第一のダクト５による第一のプラスチック材料M１の供給が制限される。

第一及び第二の材料を噴射ノズル２ａに規則的に供給することを可能にするために、第一及び第二のダクト５，６は、（以下で詳しく説明するように）噴射ノズル２ａに近接して配置され、選択要素８内に形成された共通あるいは共有の末端延長部７を有する。該共通の末端延長部７は、装置１の動作工程に応じて、第一のプラスチック材料M１（選択要素８が第一の作動状態にある場合）のみが通過したり、反対に、第二のプラスチック材料M２（選択要素８が第二の作動状態にある場合）のみが通過したりする。

材料M１，M２の交互供給と同時成形（ノズル２ａの通過という観点で）において材料M１，M２の流れを管理することにより、成形軸に沿ってそれぞれが第一の材料M１または第二の材料M２で形成された複数の部分からなる単一の成形体Ｐを得ることができ、有利には、共有の末端延長部７は比較的に短く、ノズル２ａを通過する材料をM１からM２（M２からM１）に変更するのに非常にわずかな時間しか要しないため、単一の成形体Ｐの成形軸に沿って「材料変更の間にできる部分」を極めて短くすることができる。

構造的観点からより詳細に述べれば、選択要素８は、押出ヘッド２の空洞４に回転可能に挿入された実質的な筒状体９を有する。

特に筒状体９のみが詳細に示された図３を参照すると、筒状体９は、前記ノズル２ａに近接する筒状体９の端部９ａに配置された筒状の外壁１０を有することがわかる。外壁１０には、空洞４の内壁とともに前記共有の末端延長部７を形成する少なくとも一つの溝１１が設けられる。

有利には、選択要素８の第一の作動状態において、溝１１は、第一のプラスチック材料M１が通過できるよう第一のダクト５及びノズル２ａと流体連通して配置される（図１，図１ａ，及び図４）。一方、選択要素８の第二の作動状態において、溝１１は、第二のプラスチック材料M２が通過できるよう第二のダクト６及びノズル２ａと流体連通して配置される（図２，図２ａ，及び図５）。

筒状体の外壁１０が、溝１１に近接して配置された少なくとも一つの表面部１２を有することにも留意すべきである。表面部１２は実質的にアーチ形状であり、二つの材料M１，M２の一方を供給する間、二つのダクト５，６の一方を遮断するように適合される。

特に、選択要素８の第一の作動状態において、表面部１２は、空洞４内の第二のダクト６の出口と接しており、第二の材料M２が噴射ノズル２ａに向かって通過するのを防止することができる。このような状況で、溝１１は第一の材料M１を単独で供給することができるように第一のダクト５に配置される。

同様に、選択要素８の第二の作動状態において、表面部１２は、空洞４内の第一のダクト５の出口と接しており、第一の材料M１が噴射ノズル２ａに向かって通過するのを防止することができる。このような状況で、溝１１は第二の材料M２を単独で供給することができるように第二のダクト６に配置される。

添付の図面によれば、好まｄ状体９の外壁１０に形成された複数の溝１１を有する。これらの溝１１は、各表面部１２によってそれぞれ適切に間隔が開けられている。このように、溝１１と各表面部１２は交互に配置されている。

さらに、溝１１はそれぞれ、対応するダクト５，６に一致する材料の入口部１３を有する。入口部１３の反対側には、円形であり噴射ノズル２ａを形成する、材料の共通の出口部１４がある。

共通の出口部１４が噴射ノズル２ａから押し出される材料M１，M２を管状に形成することで、管状製品を得ることができる（図４，図５）。

また、筒状体９は吹出口（従来のタイプには示されておらず、本発明の構成の一部でもない）に適切に接続された空気の吹込路１６を内部に有し、これにより成形体Ｐ内に空気を送り込みながら成形を行う。このようにして、成形体を管状にする内部の空洞を維持しながら成形体Ｐが形成される。

溝１１は筒状体９の回転によりダクト５，６に近接して配置できるよう筒状体９の前後軸Xに沿って伸びていることに留意すべきである。あるいは、溝１１を適切な形にすることで、前記作動状態を判別できるように筒状体９を変形させることができる。

図１ａ，２ａ，４及び５を参照すれば、各ダクト５，６は、外周路に沿って配置され、共通の末端延長部７に面する（図１ａ，２ａ）一連の分岐路１５ａ，１５ｂを有することが指摘されるべきである。第一のダクト５の分岐路１５ａと第二のダクト６の分岐路１５ｂは交互に配置されており、それぞれ溝１１または表面部１２に選択的に面する。

材料M１，M２の通路が示された図４，５を見ると、溝１１が第一のダクト５の分岐路１５ａの位置にあるときは、第一の材料M１がノズル２ａに向かって流れるとともに第二の材料M２が表面部１２によって遮断される。一方、溝１１が第二のダクト６の分岐路１５ｂの位置にあるときは、第二の材料M２がノズル２ａに向かって流れるとともに第一の材料M１が表面部１２によって遮断される。

ダクト５，６の正面に溝１１と表面部１２を有する筒状体９の回転は、従来タイプの電動モーターなどのアクチュエーター１７によって制御される。

アクチュエーター１７は、筒状体９の端部９ａと反対側に設置され、第一の作動状態と第二の作動状態の移行時に筒状体９を前後軸Xを中心に回転させる。好ましくは、アクチュエーター１７はクランク連接棒による駆動部材１８によって筒状体９と繋がれており、該駆動部材１８はＤ方向に沿って往復運動することで筒状体９を回転させるように適合されている。有利には、溝１１と表面部１２の角位置が交互になっていることにより、第一及び第二の材料M１，M２が交互に押し出され、複合材料による単一の成形体Ｐを形成することができる。

先述または後述の「装置」の機能だけでなく、これに対応する第一の材料M１と第二の材料M２からなる複合体を押出成形する方法を提供することも本発明の目的であり、該方法は以下の工程を有する。

まず始めに、第一のプラスチック材料M１が第一のダクト５を通じて押出ヘッド２の噴射ノズル２ａに供給され、さらに第二のプラスチック材料M２が第二のダクト６を通じて同じく押出ヘッド２の噴射ノズル２ａに供給される。

また、有利には、噴射ノズル２ａに近接して配置された適切な選択要素８は以下の状態に切り替えられる。

選択要素８が第二のダクト６を遮断すると同時に第一のダクト５を開き、第一のダクト５による第一のプラスチック材料M１の供給を可能にするとともに、第二のダクト６による第二のプラスチック材料M２の供給を制限する第一の作動状態。

選択要素８が第一のダクト５を遮断すると同時に第二のダクト６を開き、第二のダクト６による第二のプラスチック材料M２の供給を可能にするとともに、第一のダクト５による第一のプラスチック材料M１の供給を制限する第二の作動状態。

上述の作動状態が連続して切り替わることで、互いに結合した（通常は、作動状態の切り替わりに際して二つの材料が互いに固結するのに十分な時間があるため、切れ目がない）複数の部分からなり、前記部分はそれぞれが第一の材料M１または第二の材料M２により成形軸に沿って形成された単一の成形体Ｐを得ることができる。

通常の工程における例示の方法には、本発明とは必ずしも関連がない装置の他の制御方法においても実行可能な新たな作動工程を追加することができ、特に、これらの作動工程は、第一及び第二の材料M１，M２の分配圧が材料M１，M２の供給圧自体を一定に保つように制御されるプラスチック材料の押出成形方法に関するものであってもよい。

（本発明に加えて、または、本発明に替えて、）前記方法の可能な実施例によれば、成形体Ｐの外径を一定にすることができる。材料変更の間もプラスチック材料の圧力は調節される。

すなわち、ソフトウェアを使用して、成形が行われていない材料M１，M２の圧力値（該圧力値は、対向する押出成形装置の動作圧力に対応する）を「一定」に保ち、該圧力値は相殺により修正可能である。材料の交更中または変更後、成形装置の筒状体９の速度は所定のプロファイルに従って変化し、次の材料変更により筒状体９が所定のプロファイルに従って（対向する押出成形装置の）圧力が一定の値に「止まる」ように減速するまでは一定速度に保たれる。

したがって、ソフトウェアは各成形装置の待機，起動，動作，停止プロファイルと材料変更速度の持続時間を管理する。

バルブの変更速度は各成形装置の関数により管理される（バルブの変更速度は、成形装置が介在する必要の有無によって変動し得る）。変更パルスは成形体の長さの関数により与えられる。

コンピューターに表示されるのは、ねじの速度プロファイルと成形体の外径、各成形装置の必要な公差及び圧力値である。これらの推移は、個別にあるいは重畳的に表示可能である。

有利には、選択要素８が噴射ノズル２ａに近接していることにより、装置１は全体の大きさが限定され、著しく単純な構造とすることができる。

この利点は、溝１１が噴射ノズル２ａの位置にあることで、共通の末端延長部７が形成され、供給されない材料の残留物が生じないことによりもたらされる。

また、第一及び第二の材料M１，M２の交互供給のために単一の移動可能要素が用いられる。結果、材料供給のための同期装置や関連するＯＮ／ＯＦＦバルブは使用されない。

さらに、管理ソフトウェアが材料供給の間、流体抵抗を回避することで、二つの材料を常に同時に供給することができる。

添付の図面によれば、好ましくは、共有の末端延長部７は筒状体９の外壁１０に形成された複数の溝１１を有する。これらの溝１１は、各表面部１２によってそれぞれ適切に間隔が開けられている。このように、溝１１と各表面部１２は交互に配置されている。

Claims (10)

1. 特にプラスチック材料のための押出成形装置であって、
   少なくとも一つのプラスチック材料（M１，M２）を押し出すためのノズル（２ａ）を備える押出ヘッド（２）と、
   前記押出ヘッド（２）内に形成され、前記噴射ノズル（２ａ）に第一のプラスチック材料（M１）を供給する第一のダクト（５）と、
   前記押出ヘッド（２）内に形成され、前記噴射ノズル（２ａ）に第二のプラスチック材料（M２）を供給する第二のダクト（６）と、
   前記噴射ノズル（２ａ）に近接して配置された選択要素（８）と、を有し、
   前記選択要素（８）は、前記第一のダクト（５）を通じて前記第一のプラスチック材料（M１）を供給できるようにするために前記第二のダクト（６）を遮断する第一の作動状態と、前記第二のダクト（６）を通じて前記第二のプラスチック材料（M２）を供給できるようにするために前記第一のダクト（５）を遮断する第二の作動状態と、を切り替えるように適合されていることを特徴とする押出成形装置。
2. 前記第一及び第二のダクト（５，６）は、
   前記噴射ノズル（２ａ）に近接し、前記選択要素（８）内に形成された共通の末端延長部（７）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記選択要素（８）は、押出ヘッド（２）の空洞（４）に回転可能に挿入された実質的な筒状体（９）と、
   第一の作動状態と第二の作動状態の移行時に前記筒状体（９）を前後軸を中心に回転させるために、前記筒状体（９）に適切に結合されたアクチュエーター（１７）と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記アクチュエーター（１７）は、往復運動により筒状体（９）を回転させ、第一及び第二の材料（M１，M２）を交互に押出成形することで、複合材料による単一の成形体（Ｐ）を形成することを特徴とする請求項１〜３に記載の装置。
5. 前記共通の末端延長部（７）は、筒状体（９）の前記噴射ノズル（２ａ）に近接する端部（９ａ）の外壁（１０）に設けられた少なくとも一つの溝（１１）により形成されることを特徴とする請求項３または４に記載の装置。
6. 前記選択要素（８）の第一の作動状態において、前記溝（１１）は前記第一のダクト（５）及び前記噴射ノズル（２ａ）と流体連通し、
   前記選択要素（８）の第二の作動状態において、前記溝（１１）は前記第二のダクト（６）及び前記噴射ノズル（２ａ）と流体連通していることを特徴とする請求項１〜５に記載の装置。
7. 前記筒状体（９）の外壁（１０）は、前記溝（１１）に近接して配置された少なくとも一つの表面部（１２）を有し、
   前記表面部（１２）は、前記選択要素（８）の第一の作動状態において、前記第二のダクト（６）を遮断して、第二の材料（M２）が前記噴射ノズル（２ａ）に向かって通過するのを防ぎ、前記選択要素（８）の第二の作動状態において、前記第一のダクト（５）を遮断して、第一の材料（M１）が前記噴射ノズル（２ａ）に向かって通過するのを防ぐことを特徴とする請求項１〜６に記載の装置。
8. 前記共通の末端延長部（７）は、
   前記筒状体（９）の外壁（１０）に形成され、対応するダクト（５，６）に一致する材料（M１，M２）のそれぞれの入口部（１３）によって互いに間隔が開けられている複数の溝（１１）と、
   円形であり、前記噴射ノズル（２ａ）を形成する、材料（M１，M２）の共通の出口部（１４）と、を有することを特徴とする請求項１〜７に記載の装置。
9. 前記ダクト（５，６）は、
   外周路に沿って配置され、共通の末端延長部（７）に面する一連の分岐路（１５ａ，１５ｂ）をそれぞれ有し、
   前記第一のダクト（５）の分岐路（１５ａ）と前記第二のダクト（６）の分岐路（１５ｂ）は交互に配置されており、それぞれ前記溝（１１）または前記表面部（１２）に選択的に面していることを特徴とする請求項１〜８に記載の装置。
10. プラスチック材料の押出成形方法であって、
    第一のダクト（５）内の第一の材料（M１）を噴射ノズル（２ａ）に供給する工程と、
    第二のダクト（６）内の第一の材料（M２）を噴射ノズル（２ａ）に供給する工程と、
    複合材料による単一の成形体（Ｐ）を得るために、噴射ノズル（２ａ）から射出される第一及び第二の材料（M１，M２）を交互に押出成形する工程と、
    第一及び第二の材料（M１，M２）の供給圧を一定に保つために、前記材料の分配圧を制御する工程と、を有することを特徴とする押出成形方法。

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