JP2014083769A - スクリーンチェンジャ及びスクリーンチェンジャの予備充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】予備充填における溶融樹脂の泡立ちや吹き上げ、あるいは不適切な予備充填速度に伴う問題の発生を防止することができ、高品質で生産効率の高いスクリーンチェンジャ及びスクリーンチェンジャの予備充填方法を提供する。
【解決手段】一対のスライドバー15（15A、15B）がハウジング11に嵌装されてなるDB式のスクリーンチェンジャにおいて、スライドバー15は油圧ユニット26及びシリンダ27（27A、27B）からなる駆動手段25によりハウジング11内を進退可能になっており、スライドバー15の進退位置を検知する位置センサ35（35A、35B）と、この位置センサ35の出力に基づいて予備充填における充填速度又は時間を制御する予備充填制御装置30とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、押出機などに設けられるスクリーンチェンジャのスクリーン交換の際に行われる予備充填を好適に行うことができるスクリーンチェンジャ及びその予備充填方法に関する。

押出機などには、樹脂原料を溶融、混練して生成した溶融樹脂を押し出す際に、その溶融樹脂中に含まれるゴミや異物、劣化物や不純物等を取り除くためのスクリーンチェンジャが設けられている。このスクリーンチェンジャは、ゴミ等の濾過に使用されるスクリーンが目詰まりや破損を生じるおそれがあり、スクリーンの交換やスクリーンに付着したゴミ等の除去に関し種々の提案がされている。

スクリーンの交換に関し、DB（DUAL BAR SCREEN CHANGER）式スクリーンチェンジャやスライダ式スクリーンチェンジャなどは、溶融樹脂の供給を停止することなくスクリーンの交換を行うことができるので好ましい。DB式スクリーンチェンジャは、押出機などで生成された溶融樹脂が供給される主流路に一対の分岐路を設け、いずれか一方の分岐路ごとにスクリーン交換を行うことができる方式である。スライダ式スクリーンチェンジャは、複数のスクリーンが設けられたスライダが主流路を横断して設けられており、スライダを移動することによりスクリーンを入れ替えて使用することができる方式である。

このようなスクリーンチェンジャのスクリーンの交換においては、交換されたスクリーンが設けられた樹脂流路又は空間に多量の空気が存在しているために、先ず、その樹脂流路内に予め溶融樹脂を充填して空気抜きを行う予備充填作業を行った後に、スクリーンチェンジャが通常の状態で稼働される。

例えば、特許文献１に、DB式スクリーンチェンジャにおいて、スライドバーの軸直角方向に貫通して設けられた濾過部がハウジング貫通孔に密封遮断される中間位置で、従来の材料注入流路及び第１空気抜流路に加えて、下流室の最上部から外部へ連通する第２空気抜流路を設けたスクリーンチェンジャが提案されている。このスクリーンチェンジャによれば、スライドバーの流路及び濾過部の空気を完全に排出できるとされる。

特許文献２には、スライダ式スクリーンチェンジャにおいて、スライダのスクリーン保持枠の隅部において濾過部に連通しエア集め隙間として作用する0.01〜0.1mmの浅い凹部を設け、さらにこれに連通し外部に連通する微細なエア抜き通路が設けられたスクリーンチェンジャが提案されている。このスクリーンチェンジャによれば、エア抜きが確実に行え、エア抜きを行うに際して前記凹部に生じた溶融樹脂の詰まりを簡単に除去清掃することができるとされる。

特開平8-90635号公報 特開2006-116908号公報

このような従来のスクリーンチェンジャにおいては、どのような構造のスクリーンチェンジャが予備充填における空気抜き構造として好ましいかについて種々の提案がなされている。しかしながら、どのような方法又は手順で予備充填を行うかについての提案や記載は見当たらない。また、予備充填における溶融樹脂の泡立ちや過剰な吹き上げ、または、不適切な予備充填速度に伴うスクリーンの破損などの問題に関する記載、あるいは解決策について提案するものは見当たらない。また、昨今は樹脂成形体の軽量化の要求から流動性の高い樹脂の需要が高まっており、より流動性の高い樹脂の開発が進められている。流動性が高い樹脂ほど上記不具合は起き易いので、適切な予備充填が求められる。

本発明は、このような従来の問題点及び要請に鑑み、予備充填における溶融樹脂の泡立ちや吹き上げ、あるいは不適切な予備充填速度に伴う問題の発生を防止することができ、高品質で生産効率の高いスクリーンチェンジャ及びスクリーンチェンジャの予備充填方法を提供することを目的とする。

本発明に係るスクリーンチェンジャは、一対のスライドバーが嵌装されたハウジング内に、主流路からの溶融、混練された溶融樹脂を流入させ、２つの樹脂流路に分岐させた分岐路に設けられた該一対のスライドバーが備えるスクリーン及びブレーカプレートを通過させた後、再び１つの樹脂流路に合流させて主流路に送り出す樹脂流路が設けられてなるスクリーンチェンジャであって、前記スクリーンの交換が前記ハウジングに嵌装されたスライドバーを進退させて行われ、交換された新スクリーンが装着された側の空の分岐路内に前記主流路から溶融樹脂を流入させて予備充填し、その分岐路内に存在する空気抜きを行った後に、該分岐路及び新スクリーンを稼働状態にするスクリーンチェンジャにおいて、前記スライドバーの進退位置を検知する位置センサと、そのスライドバーを進退させる駆動手段と、前記位置センサの出力に基づいて前記駆動手段を制御することにより、前記予備充填における充填速度又は時間を制御する予備充填制御装置を有してなる。

上記発明において、溶融樹脂の予備充填が主流路に対して微細な断面を有する樹脂供給路を通じて行われ、その樹脂供給路の長さがスライドバーの進退により調整することができるようになっているのがよい。そして、樹脂供給路は、溶融樹脂の粘度が高い場合は短く、溶融樹脂の粘度が低い場合は長くなるように制御するのがよい。

また、スライドバーの進退により樹脂供給路の長さを変えるタイミングを確認するために、分岐路内の空気抜きを行う空気抜き溝の外部に開口する出口部の温度を検知する温度センサを設けるのがよく、空気抜き溝の分岐路に開口する入口部の温度を検知する温度センサを設けるのがよい。

本発明に係るスクリーンチェンジャの予備充填方法は、主流路から供給される溶融樹脂の供給を継続しつつスクリーンを交換することができるスクリーンチェンジャにおいて、スクリーンの交換の際に交換された新スクリーンが装着された側の空の樹脂流路に該溶融樹脂を流入させて予備充填し、その樹脂流路に存在する空気抜きを行うスクリーンチェンジャの予備充填方法であって、前記溶融樹脂の粘度に基づいて、予備充填における充填速度又は時間を制御することにより実施される。

上記スクリーンチェンジャの予備充填方法において、予備充填における充填速度を段階的、かつ次第に早くなるように制御するのがよい。そして、予備充填における充填速度の制御について、予備充填が完了する前に充填速度を一旦減速するように制御するのがよい。

本発明によれば、効率的な予備充填を行うことができ、高品質の溶融樹脂を高い生産性で供給することができる。

本発明に係るスクリーンチェンジャの構成を示す模式図である。 図１のスライドバーが嵌装された部分のハウジングの分岐路を縦断する部分断面図である。 新スクリーンの装着後に、予備充填を行って空気抜きを行う場合の説明図である。 樹脂供給路の長さと予備充填時間との関係を示すグラフである。 本発明に係る予備充填方法を説明する説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を基に説明する。図１は、本発明に係るスクリーンチェンジャの構成を示す模式図である。本スクリーンチェンジャ10は、図１に示すように、一対のスライドバー15（15A、15B）がハウジング11に嵌装されてなるDB式のスクリーンチェンジャであり、スライドバー15は油圧ユニット26及びシリンダ27（27A、27B）からなる駆動手段25によりハウジング11内を進退可能になっている。そして、本スクリーンチェンジャ10は、スライドバー15の進退位置を検知する位置センサ35（35A、35B）と、この位置センサ35の出力に基づいて予備充填における充填速度又は時間を制御する予備充填制御装置30とを有している。なお、予備充填とは、主流路から供給される溶融、混練された溶融樹脂の濾過に使用されるスクリーンの交換を行った際に、交換された新スクリーンが装着された側の溶融樹脂のない空気が充満している空の樹脂流路に溶融樹脂を流入させて、その樹脂流路内に存在する空気抜きを行うことをいう。

スクリーンチェンジャ10において、溶融樹脂は、図２に示すようにハウジング11内を流動する。すなわち、図２（ａ）に示すように、主流路12から供給された溶融、混練された溶融樹脂は、分岐路13（13A、13B）を通って、ブレーカプレート23、スクリーン22を通過し、再び合流して主流路12を流動する。これにより、溶融樹脂に含まれるゴミや異物、劣化物や不純物等を取り除くことができ、ゴミ等が集積したスクリーンは、目詰まりを生じる前に新スクリーンに交換される。

スクリーン22の交換は、図２（ｂ）、図３に示すように行われる。すなわち、スクリーンの交換は、分岐路13の一方に嵌装されたスライドバー15（15A）を引き出して図２（ｂ）に示すように分岐路15Aの側に溶融樹脂が流動しない状態で行われる。そして、スライドバー15Aを引き戻した図２（ｃ）に示す状態で、溶融樹脂は、樹脂供給路16から空の分岐路13Aに供給され、予備充填が行われる。

本発明に係る予備充填について、図３を基に説明する。図３は、分岐路部分を縦断する部分断面図であり、図２（ｃ）に示す断面に直交する断面を示している。樹脂供給路16は、スライドバー15の表面部に設けられた溝、スライドバー15とハウジング11とにより形成される。樹脂供給路16の断面は、主流路12の断面に比較して微細である。樹脂供給路16を通じて溶融樹脂が供給されると、分岐路13A内の空気は、空気抜き溝17を通って排出される。なお、本例の場合は、スクリーン22の下流側の分岐路13Aにも空気抜き溝18が設けられている。

樹脂供給路16は、上述のように、スライドバー15の表面部に設けられた溝等により形成されるから、図４に示すように、溝の分岐路13Aに開口する部分（長さl）が存在すると、樹脂供給路16の長さ（L-l）は短くなる。すなわち、本発明においては、樹脂供給路の長さがスライドバーの進退により調整することができるようになっている。

図４に、樹脂供給路の長さに係るl/Lの比率を変えて予備充填を行った場合の予備充填時間を示す。すなわち、分岐路13内に溶融樹脂が充填され分岐路内の空気抜きが完了するまでの充填時間（予備充填時間）とl/Lの関係を示す。図４において、横軸はl/L、縦軸は規格化時間である。なお、規格化時間とは、l/L=10%における予備充填時間を基準（1.00）とする各l/L値における予備充填時間の比である。

図４において、曲線ａは粘度の低い樹脂の場合、曲線ｂは粘度の高い樹脂の場合である。粘度の低い樹脂とは、MFR（メルトマスフローレイト）が100 g/10minを超えるものを示している。粘度の高い樹脂とは、MFRが50 g/10以下のものを示している。図４に示すように、粘度の低い樹脂の場合は、l（開放長さ）がわずかに増加すると予備充填時間は急速に短くなり、その後、l/L=30%を超えると充填時間は開放長さに関係なくほとんど一定になる。一方、粘度の高い樹脂の場合は、開放長さが増加してもほとんど予備充填時間は変化しないが、開放長さが長く（樹脂供給路が短く）なり、l/L=75%を超えると予備充填時間は急速に短くなる。

粘度の低い樹脂の場合に、開放長さが長くて充填速度の速い急速な充填を行うと、樹脂供給路を通過し大気中に開放された溶融樹脂は泡立ってエア抜きが困難になり、また、樹脂流がスクリーンを直撃してスクリーンを破損させやすくなる。一方、粘度の高い樹脂の場合には、開放長さを十分に（樹脂供給路を短く）とっておかないと充填速度が遅くなり、空気抜きのための時間が長くなるという問題がある。さらに、分岐路内の空気を確実に除去するために溶融樹脂が空気抜き溝から吹き出てくるまで溶融樹脂の充填を行う必要があり、溶融樹脂が吹き出てくることにより予備充填が完了したものとされるが、溶融樹脂の粘度にかかわらずこの空気抜き溝からの溶融樹脂の吹き出しが、急激又は大量であると危険であり、機器の損傷を生ずる恐れがある。

上記のような問題は、図５に示すように予備充填を行うことによって防止することができる。例えば、粘度の低い溶融樹脂の場合は、予備充填速度又は時間を曲線ａのように制御する。すなわち、樹脂供給路を図４に示すl/L=a1%の状態にしてt1時間の溶融樹脂の充填を行う。次に、樹脂供給路をl/L=a3%の状態にしてt2時間の溶融樹脂の充填を行う。樹脂供給路をl/L=a1%からl/L=a3%に切り替える時間t1は、溶融樹脂が樹脂供給路16の出口の高さに達する程度にまで充填されたときがよい。これにより、溶融樹脂の泡立が抑制されるので溶融樹脂の充填速度を速くすることができる。上記切り替えを行うタイミングは、樹脂供給路16の出口の高さでの温度を分岐路内あるいは分岐路内壁近傍に設けた温度センサにより検知することによって容易に判断することができる。温度センサを設けずに樹脂の充填速度の積算から算出される所要時間を予めタイマー設定してもよい。

樹脂供給路をl/L=a3%に切り替え充填速度を速めた状態で予備充填を完了させると、予備充填完了時の吹き出しが過剰になりやすい。このため、最後に充填速度を一旦減速すべく樹脂供給路をl/L=a2%の状態にして予備充填を完了させるのがよい。樹脂供給路をl/L=a3%からl/L=a2%に切り替えるタイミングは、空気抜き溝17の分岐路13Aに開口する入口あるいは出口部の温度を温度センサにより検知することによって容易に判断することができる。温度センサを設けずに樹脂の充填速度の積算から算出される所要時間を予めタイマー設定してもよい。

そして、空気抜き溝17等を含めて分岐路13Aから完全に空気が除去された（予備充填が完了した）ことを確認するために、空気抜き溝17の外部に開口する出口部に温度センサを設けることができる。この温度センサをスクリーンチェンジャ10に設けた例を図１に示す。温度センサ37（37A、37B）は、非接触型温度センサが好ましい。なお、予備充填の完了は、空気抜き溝17の出口部の溶融樹脂の吹き上げにより目視で確認することもできる。

温度センサ37又は目視により、溶融樹脂の吹き出しが確認された後は、直ちにスライドバー15Aを引き戻し、図２（ａ）に示す通常の稼働状態にする。樹脂供給路をl/L=a2%の状態にして行う充填時間t3は、溶融樹脂吹き出し確認後までの適宜の時間とされる。

一方、粘度の高い溶融樹脂の場合は、予備充填速度又は時間を曲線ｂのように制御する。すなわち、樹脂供給路を図４に示すl/L=b1%の状態にしてt1時間の溶融樹脂の充填を行う。そして、充填速度を少し下げたl/L=b2%の状態にして予備充填を完了させる。

本発明に係るスクリーンチェンジャ10は、上述のように制御された予備充填を行うことができる。すなわち、位置センサ35によりスライドバー15の進退位置を検知し、予備充填制御装置30により駆動手段20を制御することによって樹脂供給路のl/L値及びその保持間が制御されるようになっており、溶融樹脂の粘度（樹脂に種類、溶融温度）に応じた最適な予備充填を行うことができる。

駆動手段25は、電動モータとねじの組み合わせ、ステップモータ等を使用することができる。位置センサ35は、対象とする樹脂の種類やグレードの変更に対応できるようにスライドバー15のどのような進退位置でも検知することができるリニアセンサが好ましい。しかしながら対象とする樹脂の種類、グレード等が一定である場合は、制御するステップに応じた数のリミットスイッチを使用することができる。予備充填制御装置30は、プログラムコントロールが可能なコンピュータ制御のものが好ましい。しかしながら、シーケンス制御によるもの、あるいはタイマーとオン-オフスイッチを組み合わせた制御手段などを使用することができる。

以上、本発明に係るスクリーンチェンジャ10及び本スクリーンチェンジャ10において行われる予備充填方法について説明した。本発明に係る予備充填方法は、スクリーンチェンジャ10のようなDB式のスクリーンチェンジャ以外にも、例えば、スライダ式スクリーンチェンジャにおいても実施することができる。

10 スクリーンチェンジャ
11 ハウジング
12 主流路
13、13A、13B 分岐路
15、15A、15B スライドバー
16 樹脂供給路
17、18 空気抜き溝
22 スクリーン
23 ブレーカプレート
25 駆動手段
26 油圧ユニット
27、27A、27B シリンダ
30 予備充填制御装置
35 位置センサ
37、37A、37B 温度センサ

Claims (8)

1. 一対のスライドバーが嵌装されたハウジング内に、主流路からの溶融、混練された溶融樹脂を流入させ、２つの樹脂流路に分岐させた分岐路に設けられた該一対のスライドバーが備えるスクリーン及びブレーカプレートを通過させた後、再び１つの樹脂流路に合流させて主流路に送り出す樹脂流路が設けられてなるスクリーンチェンジャであって、
   前記スクリーンの交換が前記ハウジングに嵌装されたスライドバーを進退させて行われ、交換された新スクリーンが装着された側の空の分岐路内に前記主流路から溶融樹脂を流入させて予備充填し、その分岐路内に存在する空気抜きを行った後に、該分岐路及び新スクリーンを稼働状態にするスクリーンチェンジャにおいて、
   前記スライドバーの進退位置を検知する位置センサと、そのスライドバーを進退させる駆動手段と、
   前記位置センサの出力に基づいて前記駆動手段を制御することにより、前記予備充填における充填速度又は時間を制御する予備充填制御装置を有するスクリーンチェンジャ。
2. 溶融樹脂の予備充填が主流路に対して微細な断面を有する樹脂供給路を通じて行われ、その樹脂供給路の長さがスライドバーの進退により調整することができるようになっていることを特徴とする請求項１に記載のスクリーンチェンジャ。
3. 樹脂供給路は、溶融樹脂の粘度が高い場合は短く、溶融樹脂の粘度が低い場合は長くなるように制御されることを特徴とする請求項２に記載のスクリーンチェンジャ。
4. 分岐路内の空気抜きを行う空気抜き溝の外部に開口する出口部の温度を検知する温度センサを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のスクリーンチェンジャ。
5. 空気抜き溝の分岐路に開口する入口部の温度を検知する温度センサを有することを特徴とする請求項４に記載のスクリーンチェンジャ。
6. 主流路から供給される溶融樹脂の供給を継続しつつスクリーンを交換することができるスクリーンチェンジャにおいて、スクリーンの交換の際に交換された新スクリーンが装着された側の空の樹脂流路に該溶融樹脂を流入させて予備充填し、その樹脂流路に存在する空気抜きを行うスクリーンチェンジャの予備充填方法であって、
   前記溶融樹脂の粘度に基づいて、予備充填における充填速度又は時間を制御するスクリーンチェンジャの予備充填方法。
7. 予備充填における充填速度を段階的、かつ次第に早くなるように制御する請求項６に記載のスクリーンチェンジャの予備充填方法。
8. 予備充填における充填速度の制御において、予備充填が完了する前に充填速度を一旦減速するように制御する請求項６又は７に記載のスクリーンチェンジャの予備充填方法。

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