JP2021160231A

JP2021160231A - 押出成形装置

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Publication number: JP2021160231A
Application number: JP2020064101A
Authority: JP
Inventors: 勝之中野; Katsuyuki Nakano
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Modern Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Modern Ltd
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2021-10-11
Anticipated expiration: 2040-03-31
Also published as: JP7339916B2

Abstract

【課題】シートの搬送方向に沿って成形材料の厚みを変化させられる押出成形装置を提供する。【解決手段】押出成形装置１０は、溶融した成形材料を下流側に送る材料送出部１２と、材料送出部１２の下流側に接続され成形材料を下流側に搬送する搬送部１４と、搬送部の下流側に接続され搬送された成形材料を所定幅の吐出口からシート状に吐出するノズル１８と、指定されたシートの厚みに応じて搬送部１４の容積を変化させる容積変化部１６とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は押出成形装置に関する。

従来、樹脂シート等を成形するために溶融樹脂を長尺な吐出ノズルから排出する押出成形装置が知られている。多くの押出成形装置は、均一な厚さのシートを成形するよう設計、制御される（例えば特許文献１）。

特開２０１６−０４３６８３号公報

一方、シートの用途によってはシートの厚さを場所によって積極的に変化させることが求められることもある。このような要求を満たすために、シートの幅方向に沿って成形材料の分布量を変化させ、幅方向に沿った各位置での厚みを変化させる技術が知られている。しかしながら、シートの搬送方向に沿って成形材料の厚みを変化させる技術は今のところ確立されていない。

本発明は、このような要求を鑑みてなされたものであり、シートの搬送方向に沿って成形材料の厚みを変化させられる押出成形装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、溶融した成形材料を下流側に送る材料送出部と、材料送出部の下流側に接続され成形材料を下流側に搬送する搬送部と、搬送部の下流側に接続され搬送された成形材料を所定幅の吐出口からシート状に吐出する吐出部と、指定されたシートの厚みに応じて搬送部の容積を変化させる容積変化部とを備える。

本発明によれば、シートの搬送方向に沿って成形材料の厚みを変化させられる。

押出成形装置を含むシート形成システムを示す概略構成図である。図１のＡＡ断面における断面図である。図１の領域Ｂの拡大図である。図１の領域Ｂの拡大図である。基材上にシート状の成形材料を配置した状態の断面図及び上面図である。第２実施形態による押出成形装置の搬送部の下流側部分及び吐出ノズルを示す断面図である。第２実施形態による押出成形装置の搬送部の下流側部分及び吐出ノズルを示す断面図である。

以下、第１実施形態による押出成形装置について説明する。押出成形装置は、粒状の成形材料を溶かして薄いシート状に成形する。成形されたシートは、溶融樹脂が固化する前に熱プレスにより基材上に貼り付けられ、巻き取り装置によりロール状にされる。押出成形装置は、一連の成形工程におけるパラメータを制御することでシートの表面に所望のマトリクス状の凹凸を設けられる。

以下では、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸からなる三次元直交座標を用いることがある。Ｘ軸は、成形されるシートの幅方向に延びる。Ｚ軸は、鉛直方向に延び、Ｙ軸はＸ軸及びＺ軸と直交する方向に延びる。

図１は、押出成形装置を含むシート形成システムを示す概略構成図である。シート形成システムは、押出成形装置１０と、加圧装置１００と、搬送装置１２０とを含む。

押出成形装置１０は、材料送出部１２と、搬送部１４と、容積変化部１６と、吐出部としての吐出ノズル１８と、制御装置３０とを備える。材料送出部１２は、供給された成形材料を溶融し、溶融した成形材料を下流側に送るよう構成される。材料送出部１２は押出機であり、ホッパー２０と、シリンダ２２と、スクリュー２４と、ギアポンプ２６と、圧力センサ２８とを備える。

ホッパー２０は、上方に向けて開口しておりホッパー２０の内部はシリンダ２２に接続される。ホッパー２０には、粒状の成形材料が投入される。ホッパー２０に投入された材料はシリンダ２２に送られる。

シリンダ２２は、ホッパー２０の下部に配置されており、ヒータ等の加熱手段を有する。ホッパー２０からシリンダ２２に送られた材料は、ヒータで加熱されて液体状態になる。

スクリュー２４は、シャフト３２と、シャフト３２の外周に沿ってらせん状に延びるフライト３４とを備える。スクリュー２４は、シリンダ２２内に回転自在に配置される。スクリュー２４は、シャフト３２を回転させることでフライト３４を旋回させ、シリンダ２２内に供給された材料をギアポンプ２６まで送る。スクリュー２４によりシリンダ２２からギアポンプ２６付近まで送られる材料の量は、スクリュー２４の回転速度により変化する。

ギアポンプ２６は、材料量制御部に相当する。ギアポンプ２６は、互いに噛み合って定速で回転する２つのギア（図示せず）を備える。ギアポンプ２６の流入側には、スクリュー２４から搬送された材料が滞留する滞留部３８が設けられる。ギアポンプ２６は滞留部３８から流出側に向けて、単位時間当たり一定の量の材料を搬送する。ギアポンプ２６の流出側は搬送部１４に接続される。ギアポンプ２６を用いることにより、搬送部１４に流れる材料の量を一定に制御できる。材料量制御部としては、ギアポンプ２６以外の定容積式ポンプを用いてもよい。

搬送部１４は、材料送出部１２の下流側に接続され成形材料を下流側に搬送する。搬送部１４は、材料送出部１２から吐出ノズル１８まで延びる。搬送部１４は、材料の搬送方向上流側の上流側部分４０と、搬送方向下流側の下流側部分４２とを備える。上流側部分４０はＸＹ平面において円形断面を有する流路４４と、流路４４よりもＸＹ平面における開口面積が大きい拡径部４６とを備える。流路４４は、全長にわたり同一の円形形状を有する。拡径部４６は、流路４４の中間に形成される。拡径部４６のＸＹ平面における断面形状は、四角形等の多角形とされ、拡径部４６の側面には容積変化部１６が接続される。拡径部４６と流路４４の間には、径及び断面形状を徐々に変化させるための移行部４８が形成される。移行部４８を設けることにより、拡径部４６と流路４４の間で材料が滞留するのを抑制できる。拡径部４６は、流路４４上のどの位置に配置してもよい。

吐出ノズル１８は、搬送部１４の下流側に接続され、搬送された成形材料を所定幅の吐出口（後述する）からシート状に吐出する。

図２は、図１のＡＡ断面における断面図である。図１及び図２を参照して、搬送部１４の下流側部分４２及び吐出ノズル１８について詳細な説明を行う。

搬送部１４の下流側部分４２は、上流側部分４０、及び吐出ノズル１８の間に配置され両者に接続される。下流側部分４２は、流路４４よりもＸ軸方向において大きい内部空間５０を有する。内部空間５０は、上流側部分４０内部と接続される。内部空間５０の上流側の隅は湾曲形状５２を有する。上流側部分４０から内部空間５０内に成形材料が流れると、成形材料は吐出ノズル１８側、及びＸ軸に沿って流れる。上流側部分４０からＸ軸に沿って流れた材料は、湾曲形状５２に沿って方向を変えて吐出ノズル１８側に向けて流れる。これにより、吐出ノズル１８に対してＸ軸に沿って均一に成形材料を供給できる。

下流側部分４２に接続された、吐出ノズル１８内の成形材料が流れる流路幅は、下流側部分４２の内部空間５０の幅と同一である。吐出ノズル１８の内側は、下流側に向かうにつれてＹ軸方向の長さが短くなるように先細る形状を有する。吐出ノズル１８の最下流側には、Ｘ軸に沿って長尺な長方形状の吐出口５４が形成される。成形材料は、下流側部分４２によりＸ軸に沿った幅が広げられ、吐出ノズル１８によりＹ軸に沿った厚さが薄くされる。薄くされた成形材料は、シート状に賦形されて吐出ノズル１８から排出される。

押出成形装置１０は、吐出ノズル１８の吐出口５４のＹ軸方向の開口隙間を変化させる、分布制御部としてのアクチュエータ５６を備える。アクチュエータ５６は、吐出ノズル１８をＹ軸に沿って押圧し、又は引っ張ることで吐出口５４をＹ軸方向に広げたり狭くしたりし、ＸＹ平面において吐出口５４を変形させる。押出成形装置１０は、Ｘ軸に沿って等間隔で配置された複数のアクチュエータ５６を備えてもよい。アクチュエータ５６により吐出口５４を変形させると、吐出口５４から吐出される成形材料のＹ軸方向における分布が均一でなくなる。つまり、アクチュエータ５６により吐出口５４がＹ軸方向に広げられた位置では成形材料の吐出量が変形前よりも増え、Ｙ軸方向に狭くした位置では成形材料の吐出量が変形前よりも減る。これにより、吐出口５４が広げられた位置に対応する位置では成形材料が厚く、吐出口５４を狭くした位置では成形材料が薄いシートを賦形できる。このとき、吐出口５４から単位時間当たりに吐出される成形材料の量は、吐出口５４を変形させていないときと同じである。

図１に戻り、加圧装置１００は、駆動ローラ１０２と、押圧ローラ１０４とを備える。駆動ローラ１０２及び押圧ローラ１０４は、Ｘ軸と平行に延びる軸周りに回転するよう配置される。駆動ローラ１０２は、駆動ローラ１０２の表面を加熱するヒータ１０６を内蔵する。駆動ローラ１０２は、図示せぬ駆動源により回転駆動させられる。押圧ローラ１０４は、所定圧力で駆動ローラ１０２に対して押し当てられながら回転する。駆動ローラ１０２と押圧ローラ１０４のニップ部１０８は、吐出ノズル１８の吐出口５４と対向する。押圧ローラ１０４と駆動ローラ１０２のニップ部１０８には、基材１１０が供給される。基材１１０は、図示せぬロールから繰り出された長尺シートである。成形材料は、駆動ローラ１０２及び押圧ローラ１０４により基材１１０上に熱プレスされ、基材１１０と一体にされる。

搬送装置１２０は、基材１１０及び成形材料の一体成形品をさらに下流側に向けて搬送する搬送ローラである。

制御装置３０は、スクリュー２４及びアクチュエータ５６を制御する。圧力センサ２８は、滞留部３８内の圧力を検出する。制御装置３０は、圧力センサ２８の検出結果に基づいてスクリュー２４の回転速度をフィードバック制御する。ギアポンプ２６から搬送部１４に搬送される材料の量は一定であるのに対して、スクリュー２４から滞留部３８に搬送される成形材料の量は一定ではない。したがって、滞留部３８内の成形材料の量は経時的に変化する。制御装置３０は、滞留部３８内の圧力の検出結果に基づき、滞留部３８内の圧力が所定範囲内に収まるよう、スクリュー２４の回転速度を制御する。滞留部３８内の圧力が低下した場合、制御装置３０はスクリュー２４の回転速度を増加させて滞留部３８内の材料を増やす。滞留部３８内の圧力が上昇した場合、制御装置３０はスクリュー２４の回転速度を減少させて滞留部３８内の材料を減らす。

また、制御装置３０は、指定されたシートの厚みに応じてアクチュエータ５６を制御する。制御装置３０には、シートの厚みの指示値が入力される。制御装置３０は、シートの形状に関する情報のうち、Ｘ軸に沿った各位置での厚みの指示値に応じてアクチュエータ５６を制御する。

図３及び図４は、図１の領域Ｂの拡大図である。具体的には図３及び図４は、容積変化部１６を拡大した図である。容積変化部１６は、中間チャンバとしてのチャンバ６２と、中間ピストンとしてのピストン６４と、エアアクチュエータ６６とを備える。容積変化部１６は、拡径部４６に隣接して設けられる。拡径部４６の側面の１つには貫通孔６８が形成され、貫通孔６８はチャンバ６２に接続される。

チャンバ６２は貫通孔６８を介して拡径部４６と接続され、隔壁７０により外部から気密にされる。チャンバ６２内には、ピストン６４が配置される。チャンバ６２は流路４４に対して直交して延びる。

ピストン６４は、ヘッド７２とロッド７４とを備える。ヘッド７２は、ロッド７４の一端に固定される。ヘッド７２は、チャンバ６２の内周面に対して気密に接触する。ロッド７４の他端は、隔壁７０を貫通してエアアクチュエータ６６に接続される。ロッド７４と隔壁７０との間はシールされる。エアアクチュエータ６６は、制御装置３０により制御される。エアアクチュエータ６６内の圧力が低下すると、ピストン６４は拡径部４６から離れる方向に引っ張られる。エアアクチュエータ６６内の圧力が上昇すると、ピストン６４は拡径部４６に向かって押される。したがって、ピストン６４は、チャンバ６２内でチャンバ６２の長さ方向に沿って運動可能である。以下では、ヘッド７２が貫通孔６８内にありヘッド７２の端面が拡径部４６の側面と面一になっている状態、つまり図３に示す状態を、ピストン６４が先端位置（第２位置に相当）にあるものとする。ピストン６４が先端位置にある場合、ピストン６４のヘッド７２により貫通孔６８が塞がれるため、チャンバ６２内には成形材料が流入しない。また、ヘッド７２がチャンバ６２内に退避している状態、つまり図４に示す状態を、ピストン６４が退避位置（第１位置に相当）にあるものとする。ピストン６４が退避位置にある場合、ピストン６４のヘッド７２がチャンバ６２内に退避しているため、チャンバ６２内には貫通孔６８を通して成形材料が流入する。

ピストン６４が退避位置にある場合、拡径部４６の空間とチャンバ６２の空間が１つの連続した空間を形成し、チャンバ６２内の空間が拡径部４６の一部を構成しているものとみなせる。したがって、ピストン６４が退避位置にある場合は、ピストン６４が第１位置にある場合よりも拡径部４６の容積が大きい。つまり、エアアクチュエータ６６がピストン６４を先端位置と退避位置との間で駆動させると、流路４４の容積が変化する。

図１、図３及び図４を参照して、ギアポンプ２６を介して流路４４に一定量の成形材料を供給し続けると、供給量と同量の成形材料が吐出ノズル１８から吐出される。このときピストン６４は任意の位置で停止しているものとする。この状態で吐出ノズル１８から基材１１０上に成形材料を吐出すると、基材１１０上に配置される成形材料層７６の厚さは一定になる。このときの成形材料の厚さを、厚さＴｈ１とする。

流路４４に一定量の成形材料が供給され続けている状態で、ピストン６４を退避位置に移動させると流路４４の容積が急激に増加する。流路４４の容積が増加すると、流路４４の増加に伴って成形材料がチャンバ６２内に引き込まれる。これにより、一時的に吐出ノズル１８から吐出される成形材料の量が減少する。吐出ノズル１８から吐出される成形材料の量が減少すると、基材１１０上に配置される成形材料層７６の厚さは、厚さＴｈ１よりも薄い厚さＴｈ２となる。

ピストン６４が退避位置にあり、流路４４に一定量の成形材料を流し続けると、一定時間経過後にチャンバ６２内が成形材料で満たされる。これにより、再び流路４４への成形材料の供給量と、吐出ノズル１８から吐出される成形材料の量が同一になる。この状態でピストン６４を先端位置に向けて動かすと、チャンバ６２内の成形材料が押し出される。流路４４内は既に成形材料で満たされているため、チャンバ６２から成形材料が押し出されると、より圧力の低い吐出ノズル１８付近に向けて成形材料が押し出される。したがって、吐出ノズル１８からは、ギアポンプ２６から供給される成形材料に加えてチャンバ６２から押し出された成形材料と同量の成形材料が吐出される。これにより、一時的に吐出ノズル１８から吐出される成形材料の量が増える。吐出ノズル１８から吐出される成形材料の量が増加すると、基材１１０上に配置される成形材料層７６の厚さは、厚さＴｈ１よりも厚い厚さＴｈ３となる。

図５は、基材上にシート状の成形材料を配置した状態の断面図及び上面図である。図５で矢印Ｃは、基材１１０の搬送方向を示す。図５に示す成形材料層７６は、Ｘ軸方向に沿った成形材料の厚さは一定である。

基材１１０上の成形材料層７６の搬送方向に沿った厚さは一定ではなく、成形材料層７６の厚さが厚さＴｈ１、厚さＴｈ２、厚さＴｈ３の間で連続的に変化し、凹凸が形成される。図示の例では、成形材料層７６の厚さは、搬送方向下流側から厚さＴｈ１、厚さＴｈ２、厚さＴｈ１、厚さＴｈ３、厚さＴｈ１の順で変化する。

押出成形装置１０の作用を説明する。

まずは、平坦な成形材料層７６を基材１１０上に配置する例を説明する。この場合、制御装置３０はアクチュエータ５６及びエアアクチュエータ６６を作動させない。図１を参照して、粒状の成形材料がホッパー２０に供給されると、押出成形装置１０はシリンダ２２で成形材料を溶融する。溶融した成形材料は、スクリュー２４に供給の回転により下流側に送られる。成形材料は、滞留部３８に到着して一時的に滞留部３８内に留まる。制御装置３０は、滞留部３８内の圧力を圧力センサ２８により検出し、圧力センサ２８の検出結果に応じてスクリュー２４の回転速度を制御する。滞留部３８内の成形材料は、ギアポンプ２６の流入側から流出側に送られる。成形材料は、ギアポンプ２６の流出側から搬送部１４に送られる。成形材料は、搬送部１４を通って吐出ノズル１８に送られる。成形材料が吐出ノズル１８の吐出口５４から吐出されると、成形材料は平坦なシート状に賦形される。吐出口５４から吐出された成形材料は、ニップ部１０８において基材１１０上に配置される。基材１１０上の成形材料は駆動ローラ１０２及び押圧ローラ１０４により熱プレスされ、一体にされる。これにより、基材１１０上に平坦な成形材料層７６が配置されたシートを得られる。

次に、マトリクス状に凹凸を有する成形材料層７６を基材１１０上に配置する例を説明する。この場合、押出成形装置１０には、アクチュエータ５６及びエアアクチュエータ６６の駆動量を指示する指示値が入力される。指示値は、所望形状の成形材料層７６を賦形するために算出された値である。エアアクチュエータ６６の指示値は、エアアクチュエータ６６を作動させてから吐出量が変化するまでの遅延量を加味して算出される。またエアアクチュエータ６６の指示値は、ピストン６４の可動域を加味して算出される。遅延量は、容積変化部１６から吐出口５４までの距離、チャンバ６２の容積、搬送部１４の容積等の機械的要素に基づいて例えば押出成形装置１０毎に決定される。押出成形装置１０に指示値を入力することに替えて、所望の成形材料層７６の形状情報を制御装置３０に入力し、制御装置３０が形状情報に基づいてアクチュエータ５６及びエアアクチュエータ６６の指示値を生成してもよい。

マトリクス状に凹凸を有する成形材料層７６を賦形する場合、制御装置３０は、平坦な成形材料層７６を賦形する一連の処理に加えてエアアクチュエータ６６及びアクチュエータ５６を制御する。

図１及び図５を参照して、図５に示す成形材料層７６を賦形する場合、制御装置３０は、まずピストン６４の位置をスタート位置で停止させておく。スタート位置は、搬送方向上流側の厚さの変化に応じて決定される。図５の例では、矢印Ｃの先端側から後端側に向けて成形材料層７６が形成される。この例では、運転開始直後に成形材料層７６を厚さＴｈ１にしてから厚さＴｈ２にする。この場合、制御装置３０は、開始直後にピストン６４をチャンバ６２内に引き込む必要がある。仮に、運転開始時にピストン６４が退避位置にあると、運転開始直後にピストン６４をチャンバ６２内にそれ以上引き込めない。したがって、制御装置３０は成形材料をチャンバ６２内に引き込める位置、つまり退避位置以外の位置（例えばチャンバ６２の長さ方向中間の位置）をピストン６４のスタート位置として設定する。制御装置３０は、成形材料が搬送部１４内を搬送されているときに、指示値に応じてエアアクチュエータ６６を駆動してピストン６４を作動させる。ピストン６４が作動してチャンバ６２内に引き込まれると、流路４４の容積が増加して流路４４内の圧力が減少する。これに伴い成形材料がチャンバ６２内に引き込まれる。これにより、吐出口５４から吐出される成形材料の量がＸ軸に沿ってほぼ一律に減少する。成形材料の吐出量が減少すると、吐出口５４から基材１１０上に配置される成形材料の量が少なくなり、成形材料層７６の厚さが薄くなる。これにより基材１１０上の成形材料層７６の厚さは、厚さＴｈ２になる。成形材料層７６の厚さの減少量は、ピストン６４の引き込み量に比例する。したがって、成形材料層７６の厚さを僅かに減少させたい場合には、ピストン６４の引き込み量を少なくすればよい。

次いで、制御装置３０はエアアクチュエータ６６を作動させず、ピストン６４の位置を保持する。流路４４内には一定量の成形材料がギアポンプ２６から供給され続けるため、ピストン６４を作動させずに保持しておけば流路４４内の圧力が再び一定になる。流路４４内の圧力が再び一定になると、吐出口５４から吐出される成形材料の量が増加し、成形材料層７６の厚さが厚さＴｈ１に戻る。次いで制御装置３０は、エアアクチュエータ６６を先端位置に向けて作動させてピストン６４により流路４４の容積を減少させる。これにより流路４４内の圧力が増加し、チャンバ６２内の成形材料が流路４４内に押し出される。流路４４内の圧力が増加すると、吐出口５４から吐出される成形材料の量がさらに増加し、成形材料層７６の厚さは厚さＴｈ３になる。成形材料層７６の厚さの増加量は、ピストン６４の押し出し量に比例する。したがって、成形材料層７６の厚さを僅かに増加させたい場合には、ピストン６４の押し出し量を少なくすればよい。その後、再びピストン６４の位置を保持しておけば、流路４４内の圧力が一定になったときに成形材料層７６の厚さが厚さＴｈ１に戻る。

また、Ｘ軸方向に沿った各位置での成形材料層７６の厚さを変化させる場合、制御装置３０はアクチュエータ５６を作動させて吐出口５４の形状を変化させる。搬送方向に沿った各位置での成形材料層７６の厚さを変化させるためには成形材料の吐出量を制御しているのに対して、Ｘ軸方向に沿った各位置での成形材料層７６の厚さを変化させるためには吐出量のＸ軸に沿った各位置での分布を制御している。制御装置３０は異なるパラメータを制御するため、両者の間での干渉は少なく、２つの制御を同時に行って成形材料層７６に搬送方向に沿った各位置での厚みの変化、及びＹ軸に沿った各位置での厚みの変化を持たせられる。

このように押出成形装置１０は、ピストン６４により流路４４内の容積を変化させ、成形材料層７６の厚さを搬送方向に沿って変化させられる。また、エアアクチュエータ６６によるピストン６４の制御とは独立して、アクチュエータ５６により吐出口５４を変形させることで、Ｘ軸に沿って成形材料層７６の厚さを変化させられる。これにより、マトリクス状に凹凸を有する成形材料層７６を基材１１０上に賦形できる。

また、押出成形装置１０は、ギアポンプ２６を用いて搬送部１４に供給する成形材料の量を一定にしてから、容積変化部１６を用いて吐出口５４からの吐出量を調整する。仮に搬送部１４に供給される成形材料の量が一定で無ければ、容積変化部１６により搬送部１４内の容積を変化させて搬送部１４内の圧力を増減させても、吐出量に及ぼす影響が少なくなることがある。押出成形装置１０は、ギアポンプ２６を適用することで成形材料の厚さを高い精度で調整できる。

また、押出成形装置１０は、ピストン６４を先端位置と退避位置との間で運動させることで、成形材料層７６の厚さを搬送方向に沿って変化させられる。容積変化部１６としては、ピストン６４とチャンバ６２の組み合わせの他にダイヤフラム等の容積の変動により圧力を増減させる機構を用いてもよい。

また、押出成形装置１０を用いてマトリクス状に凹凸を有する成形材料層７６を賦形することで、成形材料の使用量を抑制できる。これにより完成品としてのシート全体の目付量を減らし、軽量化を図れる。

搬送方向に沿った各位置で成形材料層７６の厚みを変化させるためには、ギアポンプ２６を設けずにスクリュー２４の回転速度を制御することで、吐出ノズル１８から吐出される成形材料の量を制御することも考えられる。また、ニップ部１０８におけるローラの駆動速度を制御して、成形材料のシートの引き取り速度を制御することも考えられる。しかしながら、スクリュー２４を用いて吐出ノズル１８から吐出される成形材料の量を変化させられたとしても、スクリュー２４の速度を制御することにより吐出量の変化量は緩慢であり、短いピッチで厚みを変化させられない。また、ローラによる引き取り速度を急激に変化させると後続の搬送工程に影響を及ぼす。このためローラの引き取り速度を急激に変化させられない。したがって、ローラによる引き取り速度を制御して基材１１０上に配置される成形材料層７６の厚みを変化させられたとしても、厚みの変化は緩慢であり、短いピッチで変化させられない。

また、基材１１０上に厚みを変化させた成形材料層７６を一旦形成し、基材１１０を所定角度回転させてから別の方向に沿った各位置での厚みを変化させた成形材料層７６を形成することも考えられる。しかしながら、このようなプロセスは、少なくとも２回の賦形工程を伴う。

これに対して実施形態では、成形材料層７６の厚みが、実質的にピストン６４による流路４４内の容積の変化量を反映する。したがってピストン６４の駆動速度等の調整により、一度の賦形工程により、高い自由度で搬送方向に沿って成形材料層７６の厚みを変化させられる。

次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態による押出成形装置は、第１実施形態による押出成形装置１０と同一の構成を有する箇所がある。このような箇所については第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図６及び図７は、第２実施形態による押出成形装置の搬送部の下流側部分及び吐出ノズルを示す断面図である。図６及び図７に示すように押出成形装置２００は、搬送部の下流側部分４２内に容積変化部２０２Ｒ、２０２Ｌを備える。容積変化部２０２Ｒは、下流側部分４２のＸ軸に沿った一方の側に配置され、容積変化部２０２Ｌは、下流側部分４２のＸ軸に沿った他方の側に配置される。容積変化部２０２Ｒ、２０２Ｌは制御装置により同時に駆動され、同一の構成を有するため、以下では「容積変化部２０２」と総称して詳細な説明を行う。

容積変化部２０２は、上述した容積変化部１６と同様に、下流チャンバとしてのチャンバ２０４と、下流ピストンとしてのピストン２０６と、エアアクチュエータ２０８とを備える。

容積変化部２０２は、下流側部分４２のＸ軸方向端部に配置される。チャンバ２０４は下流側部分４２と接続され、隔壁２１０により外部から気密にされる。チャンバ２０４内には、ピストン２０６が配置される。チャンバ２０４はＸ軸と平行に延びる。

ピストン２０６は、ヘッド２１２とロッド２１４とを備える。ヘッド２１２は、ロッド２１４の一端に固定される。ヘッド２１２の先端面は、下流側端部の壁面の形状に適合するように湾曲形状５２を有する。ヘッド２１２は、チャンバ２０４の内周面に対して気密に接触する。ロッド２１４の他端は、隔壁２１０を貫通してエアアクチュエータ２０８内まで延びる。ロッド２１４と隔壁２１０との間はシールされる。エアアクチュエータ２０８は、制御装置３０により制御される。エアアクチュエータ２０８内の圧力が低下すると、ピストン２０６は下流側部分４２から離れる方向に引っ張られる。エアアクチュエータ２０８内の圧力が上昇すると、ピストン２０６は下流側部分４２に向かって押される。したがってピストン２０６は、チャンバ２０４内でチャンバ２０４の長さ方向に沿って運動可能である。以下では、ヘッド２１２の端面が下流側部分４２のＸ軸方向端面と面一になっている状態、つまり図６に示す状態を、ピストン２０６が先端位置にあるものとする。また、ヘッド２１２がチャンバ２０４内に退避している状態、つまり図７に示す状態を、ピストン２０６が退避位置にあるものとする。

ピストン２０６が退避位置にある場合、下流側部分４２の空間２１６とチャンバ２０４の空間が１つの連続した空間を形成しているものとみなせる。したがって、ピストン２０６が退避位置にある場合は、ピストン２０６が先端位置にある場合よりも下流側部分４２の容積が大きい。つまり、エアアクチュエータ２０８がピストン２０６を先端位置と退避位置との間で駆動させると、下流側部分４２の容積が変化する。

このように容積変化部２０２を搬送部の下流側部分４２に設けてもよい。この場合、容積変化部２０２と、吐出口５４の距離が第１実施形態よりも近くなるため、容積変化部２０２を作動させてから成形材料の吐出量が変化するまでの遅延量を少なくできる。これにより、搬送方向に沿った成形材料の厚さの制御性をさらに高められる。

また、下流側部分４２は上流側部分よりも吐出口５４に近いため上流側部分よりも圧力が低い。容積変化部２０２を、吐出口５４の近くに配置することでピストン２０６をチャンバ２０４内に引き込むときに必要なエネルギーを少なくできる。これにより、エアアクチュエータ２０８を小型化できる。

また、ピストン２０６を作動させてチャンバ２０４内に成形材料を引き込むと、引き込まれた成形材料がチャンバ２０４内で滞留し、成形材料が劣化するおそれがある。劣化した成形材料を下流側部分４２内に押し込み、そのまま吐出口５４から吐出すると、シート状の成形材料層の容積変化部２０２に近いＸ軸方向端部に変色等が発生する可能性がある。しかしながら、通常、押出成形装置２００から吐出されたシート状の成形材料のＸ軸方向両端部は切断され、製品としては使用されない。したがって、Ｘ軸方向端部に容積変化部２０２を設けることにより、製品として使用されない位置にだけ劣化樹脂を混入させて排出できる。これにより、製品歩留まりを向上させられる。

本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、実施形態の各構成は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

実施形態では、成形材料層７６の搬送方向に沿った各位置での厚み、及びＹ軸に沿った各位置での厚みを同時に制御することとしたが、成形材料層７６の搬送方向に沿った各位置での厚みだけを制御してもよい。

実施形態では、容積変化部１６，２０２のチャンバ６２，２０４をＸＹ平面内で延びるように示しているが、チャンバ６２，２０４をＸＹ平面に対して傾斜させてもよい。

実施形態では、容積変化部１６，２０２がピストン６４，２０６を用いて搬送部１４の容積を変化させているが、ピストン６４，２０６に替えてプランジャを用いてもよい。

第２実施形態では、下流側端部のＸ軸方向端部の両側に容積変化部２０２を設けることとしたが、下流側端部の一方の端部に容積変化部２０２を設けてもよい。特に吐出ノズル１８のＹ軸方向の長さが短い場合には、１つの容積変化部２０２を用いることで成形材料の吐出量をＹ軸に沿って均一にできる。

また、第１実施形態の容積変化部１６と第２実施形態の容積変化部２０２を併用してもよい。これにより、成形材料層７６の厚さを様々な厚さに変化させられる。

上述の実施形態を一般化すると、以下のような押出成形方法も導ける。

成形材料を搬送する搬送部内を流れる成形材料の単位時間当たりの流量を一定にし、
前記搬送部に接続された吐出部から前記成形材料をシート状に吐出し、
前記シート状の成形材料を基材上に貼り付けることを含み、
前記成形材料をシート状に吐出している間、指定されたシートの厚みに応じて前記搬送部の容積を変化させる、押出成形方法。

１０：押出成形装置
１２：材料送出部
１４：搬送部
１６：容積変化部
４０：上流側部分
４２：下流側部分
５４：吐出口
６２：チャンバ
６４：ピストン
２００：押出成形装置
２０２：容積変化部
２０４：チャンバ
２０６：ピストン

Claims

溶融した成形材料を下流側に送る材料送出部と、
前記材料送出部の下流側に接続され前記成形材料を下流側に搬送する搬送部と、
前記搬送部の下流側に接続され搬送された成形材料を所定幅の吐出口からシート状に吐出する吐出部と、
指定されたシートの厚みに応じて前記搬送部の容積を変化させる容積変化部とを備える、押出成形装置。
前記材料送出部は、前記搬送部に流す前記成形材料の流量を一定にする材料量制御部を備える、請求項１に記載の押出成形装置。
前記容積変化部は、前記搬送部と接続された中間チャンバ内に配置され、前記中間チャンバ内に成形材料を流入させられる第１位置と、前記搬送部内の成形材料が前記中間チャンバ内に流入しないようにする第２位置との間で移動可能な中間ピストンを備える、請求項１又は２に記載の押出成形装置。
前記搬送部は、前記吐出口と同一の幅を有し、前記吐出口と接続された下流側部分と、前記下流側部分と前記材料送出部との間に延び前記下流側部分よりも小さい幅を有する上流側部分とを備え、
前記容積変化部は、前記下流側部分内の容積を変化させる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の押出成形装置。
前記容積変化部は、前記下流側部分と接続された下流チャンバ内に配置され、前記下流チャンバ内に成形材料を引き込む第１位置と、前記下流チャンバ内の成形材料を前記下流側部分に押し出す第２位置との間で移動可能な下流ピストンを備える、請求項４に記載の押出成形装置。
前記吐出部は、前記吐出口の幅方向に沿って成形材料の分布を制御する分布制御部を備える、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の押出成形装置。