JP2022101301A - Filament manufacturing method - Google Patents

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卓志 埜村
Takushi Nomura
直樹 上田
Naoki Ueda
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Kyoraku Co Ltd
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Kyoraku Co Ltd
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Abstract

To provide filaments with high roundness and few bubbles.SOLUTION: The invention provides a method for manufacturing filaments, comprising an extrusion process and a cooling and winding process. In the extrusion process, a melt-mixed raw material resin composition is continuously extruded from an extruder through a mouthpiece to form filaments, and in the cooling and winding process, the filaments are passed through water in a water tank to be cooled and solidified and then wound up. The water temperature in the water tank decreases with distance from the entrance of the water tank.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、熱溶融積層方式の3Dプリンタにおいて利用可能なフィラメントの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a filament that can be used in a fused deposition modeling 3D printer.

特許文献1には、フィラメントをヘッドから押し出して積層堆積させる熱溶融積層方式の3Dプリンタが開示されている。 Patent Document 1 discloses a fused deposition modeling 3D printer in which filaments are extruded from a head and laminated and deposited.

このような方式の3Dプリンタで用いるフィラメントは、線径が一定であり、線形が真円に近いことが重要である。特許文献2では、溶融混練した樹脂材料を押出機から口金を介して連続的に押出し、押出されたフィラメントを冷却固化させて巻き取ることによって、フィラメントを製造している。 It is important that the filament used in such a 3D printer has a constant wire diameter and a linear alignment close to a perfect circle. In Patent Document 2, a melt-kneaded resin material is continuously extruded from an extruder via a mouthpiece, and the extruded filament is cooled, solidified, and wound to produce a filament.

特表2009-500194号公報Special Table 2009-500194 特開2016-193601号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-193601

ところで、フィラメントの製造に用いる樹脂材料には、通常、空気や水分が残留しており、このような空気や水分に起因する気泡がフィラメントに形成されてしまう。フィラメントに気泡が含まれていると、3Dプリンタのヘッドから押し出される線状の溶融樹脂にも気泡が含まれてしまい、3Dプリントによって得られる造形物の品質低下に繋がる。 By the way, air and moisture usually remain in the resin material used for manufacturing the filament, and bubbles caused by such air and moisture are formed on the filament. If the filament contains air bubbles, the linear molten resin extruded from the head of the 3D printer also contains air bubbles, which leads to deterioration of the quality of the modeled product obtained by 3D printing.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、真円度が高く且つ気泡が少ないフィラメントを提供するものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a filament having high roundness and few bubbles.

本発明によれば、フィラメントの製造方法であって、押出工程と、冷却及び巻き取り工程を備え、前記押出工程では、溶融混練した原料樹脂組成物を押出機から口金を介して連続的に押出してフィラメントを形成し、前記冷却及び巻き取り工程では、前記フィラメントを水槽内の水中を通過させることによって冷却固化させて巻き取り、前記水槽内の水の温度は、前記水槽の入口から離れるにつれて低下する、方法が提供される。 According to the present invention, the filament manufacturing method includes an extrusion step, a cooling step, and a take-up step. In the extrusion step, the melt-kneaded raw material resin composition is continuously extruded from an extruder through a mouthpiece. In the cooling and winding steps, the filament is cooled and solidified by passing through water in the water tank and wound up, and the temperature of the water in the water tank decreases as the distance from the inlet of the water tank increases. A method is provided.

本発明者は、水槽の入口から離れるにつれて水槽内の水の温度が低下するように、水槽内の水の温度設定を行うことによって、真円度が高く且つ気泡が少ないフィラメントが得られることを見出し、本発明の完成に到った。 The present inventor has determined that by setting the temperature of the water in the water tank so that the temperature of the water in the water tank decreases as the distance from the inlet of the water tank increases, a filament having high roundness and few bubbles can be obtained. The heading has led to the completion of the present invention.

好ましくは、前記記載の方法であって、前記水槽内で前記フィラメントが水中を通過する長さをLとし、前記水槽内で前記フィラメントが最初に接する水の温度と、前記フィラメントが前記水槽を出る直前に接する水の温度の差をΔTとすると、ΔT/Lは、3℃/m以上である、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記水槽は、前記水槽の入口側から順に第1~第4ゾーンを備え、前記フィラメントは、第1~第4ゾーンをこの順で通過し、第1~第4ゾーン内の水の温度をそれぞれT1~T4とすると、T1≧T2≧T3≧T4である、方法である。
Preferably, in the method described above, the length of the filament passing through the water in the water tank is L, the temperature of the water that the filament first contacts in the water tank, and the filament exiting the water tank. Assuming that the difference in temperature of the water in contact immediately before is ΔT, ΔT / L is 3 ° C./m or more.
Preferably, in the method described above, the water tank comprises first to fourth zones in order from the inlet side of the water tank, and the filament passes through the first to fourth zones in this order, and the first It is a method in which T1 ≧ T2 ≧ T3 ≧ T4, where T1 to T4 are the temperatures of water in the fourth zone, respectively.

本発明の一実施形態のフィラメント10の製造ライン30の構成を示す。The configuration of the production line 30 of the filament 10 according to the embodiment of the present invention is shown. サイジング装置33の分解斜視図である。It is an exploded perspective view of the sizing device 33. 図1の水槽37及びその近傍の構成についての、フィラメント10の中央を通る水平面での断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the horizontal plane passing through the center of the filament 10 for the configuration of the water tank 37 in FIG. 1 and its vicinity.

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴について独立して発明が成立する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The various features shown in the embodiments shown below can be combined with each other. In addition, the invention is independently established for each feature.

1.フィラメント10の製造ライン30
まず、図1を用いて、本発明の一実施形態のフィラメント10の製造方法の実施に利用可能な、フィラメント10の製造ライン30について説明する。
1. 1. Filament 10 production line 30
First, the production line 30 of the filament 10 that can be used for carrying out the method for producing the filament 10 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図1に示すように、フィラメント10の製造ライン30は、押出機31、口金32、サイジング装置33、水槽37、固定ローラ41、外径寸法測定装置42及び巻き取り装置43を含む。 As shown in FIG. 1, the production line 30 of the filament 10 includes an extruder 31, a base 32, a sizing device 33, a water tank 37, a fixed roller 41, an outer diameter measuring device 42, and a winding device 43.

押出機31は、原料樹脂組成物を溶融混練し、これを連続的に口金32へと供給するもので、例えばスクリューが内蔵されるシリンダ、原料投入用のホッパ31a、射出ノズル等を備えて構成されている。押出機31のスクリューは、特に限定されないが、好ましくは、単軸スクリューである。押出機31は、シリンダ内のスクリューを回転させることによって原料樹脂組成物を溶融混練して射出ノズルから口金32に押し出す。原料は、ペレットの形態で投入することができる。 The extruder 31 melts and kneads the raw material resin composition and continuously supplies the raw material resin composition to the base 32. For example, the extruder 31 is provided with a cylinder having a built-in screw, a hopper 31a for feeding raw materials, an injection nozzle, and the like. Has been done. The screw of the extruder 31 is not particularly limited, but is preferably a single-screw screw. The extruder 31 melts and kneads the raw material resin composition by rotating the screw in the cylinder and extrudes it from the injection nozzle to the base 32. The raw material can be charged in the form of pellets.

口金32は、押出機31からの溶融樹脂を水平方向に押し出すものであり、ここから押し出された溶融樹脂が冷却されてフィラメント10となる。 The base 32 extrudes the molten resin from the extruder 31 in the horizontal direction, and the molten resin extruded from the base 32 is cooled to become the filament 10.

水槽37は、フィラメント10の搬送方向に沿って長い箱状に形成される。フィラメント10は、水槽37の一端の壁から水槽37内に導入され、水槽37の他端の壁から導出される。水槽37には、フィラメント10を浸漬させ、フィラメント10を冷却する水37aが貯留される。 The water tank 37 is formed in a long box shape along the transport direction of the filament 10. The filament 10 is introduced into the water tank 37 from the wall at one end of the water tank 37 and is led out from the wall at the other end of the water tank 37. Water 37a for immersing the filament 10 and cooling the filament 10 is stored in the water tank 37.

サイジング装置33は、水槽37の一端の壁の内側に配置されている。サイジング装置33は、フィラメント10の真円度を高め、かつ、フィラメント10の外径寸法を所定の寸法に均一化させる機能を有する。 The sizing device 33 is arranged inside the wall at one end of the water tank 37. The sizing device 33 has a function of increasing the roundness of the filament 10 and making the outer diameter dimension of the filament 10 uniform to a predetermined dimension.

サイジング装置33では、真空吸引によってフィラメント10を整形する。これによって、真円度が高められる。サイジング装置33は不要な場合には省略可能である。 In the sizing device 33, the filament 10 is shaped by vacuum suction. This enhances the roundness. The sizing device 33 can be omitted if it is not needed.

図2に示すように、サイジング装置33は、上下一対の下部材33D及び上部材33Uを備え、下部材33D及び下部材33Dのそれぞれの合わせ面には、フィラメント10の連続体の搬送方向に沿って形成され、フィラメント10を通す半円筒面状の第1の溝33aと、この第1の溝33aに対して直交するように交差する複数(この例では、互いに平行に並ぶ7本)の真空吸引用の第2の溝33bとが設けられる。真空吸引用の第2の溝33bの数は任意であり、サイジング装置33を通過後のフィラメント10の整形精度が十分良好なものとなるように適宜設定すればよい。また、真空吸引用の第2の溝33bは、水平方向ばかりでなく、垂直方向、斜め方向等、任意の方向に設けることも可能であり、やはり整形精度が十分良好なものとなるように適宜設定すればよい。 As shown in FIG. 2, the sizing device 33 includes a pair of upper and lower lower members 33D and upper member 33U, and the mating surfaces of the lower member 33D and the lower member 33D are provided with a pair of upper and lower members 33D along the transport direction of the continuous body of the filament 10. A semi-cylindrical surface-shaped first groove 33a through which the filament 10 is passed, and a plurality of vacuums (in this example, seven vacuum lines arranged in parallel with each other) intersecting the first groove 33a so as to be orthogonal to the first groove 33a. A second groove 33b for suction is provided. The number of the second grooves 33b for vacuum suction is arbitrary, and may be appropriately set so that the shaping accuracy of the filament 10 after passing through the sizing device 33 is sufficiently good. Further, the second groove 33b for vacuum suction can be provided not only in the horizontal direction but also in any direction such as a vertical direction and an oblique direction, and is appropriately provided so that the shaping accuracy is sufficiently good. Just set it.

サイジング装置33において、真空吸引を行うことで、フィラメント10に対して真空吸引力が働く。その結果、フィラメント10の外周面が下部材33D及び上部材33Uに設けられた溝33aの断面円形の空間に臨む壁面に引き付けられ、溝33aにより形成される空間の形状、直径に整形される。これにより、サイジング装置33を通過したフィラメント10は、断面が概ね真円形状となり、その径は設定値(空間の直径)と概ね一致して一定となる。 By performing vacuum suction in the sizing device 33, a vacuum suction force acts on the filament 10. As a result, the outer peripheral surface of the filament 10 is attracted to the wall surface facing the space having a circular cross section of the groove 33a provided in the lower member 33D and the upper member 33U, and is shaped into the shape and diameter of the space formed by the groove 33a. As a result, the filament 10 that has passed through the sizing device 33 has a substantially circular cross section, and its diameter substantially coincides with the set value (diameter of the space) and becomes constant.

固定ローラ41は、サイジング装置33を経て水槽37内においてフィラメント10の姿勢を安定させ、かつ、巻き取り装置43側に向けてフィラメント10を搬送する。 The fixed roller 41 stabilizes the posture of the filament 10 in the water tank 37 via the sizing device 33, and conveys the filament 10 toward the winding device 43 side.

図3に示すように、水槽37は、仕切り板37bによって複数のゾーンZ1~Z4に分割されている。ゾーンZ1~Z4は、水槽37の入口37c側からこの順で配置されている。フィラメント10は、ゾーンZ1~Z4をこの順で通過し、通過しながら冷却固化される。各ゾーンZ1~Z4には、不図示のヒーターと温度センサーが設けられており、水温を独立して制御可能になっている。仕切り板37bは、フィラメント10が通過可能であり、且つゾーン間の水の移動を抑制するように構成されている。ゾーンの数は、2以上であり、例えば2~10であり、具体的には例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、10であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内又は何れか以上であってもよい。 As shown in FIG. 3, the water tank 37 is divided into a plurality of zones Z1 to Z4 by a partition plate 37b. Zones Z1 to Z4 are arranged in this order from the inlet 37c side of the water tank 37. The filament 10 passes through zones Z1 to Z4 in this order, and is cooled and solidified while passing through the zones Z1 to Z4. A heater and a temperature sensor (not shown) are provided in each zone Z1 to Z4 so that the water temperature can be controlled independently. The partition plate 37b is configured to allow the filament 10 to pass through and to suppress the movement of water between zones. The number of zones is 2 or more, for example, 2 to 10, specifically 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, and any of the numerical values exemplified here. It may be within or above the range between the two.

外径寸法測定装置42は、水槽37で冷却されたフィラメント10の外径寸法を測定する。巻き取り装置43は、外径寸法測定装置42を経たフィラメント10を挟んで下流側に搬送する上下一対の巻き取りローラ43aと、巻き取りローラ43aの下流側に配置され、フィラメント10を巻き取る巻き取り軸43cを有するボビン巻き取り機43bとを備える。 The outer diameter measuring device 42 measures the outer diameter of the filament 10 cooled in the water tank 37. The take-up device 43 is arranged on the downstream side of a pair of upper and lower take-up rollers 43a that sandwich the filament 10 that has passed through the outer diameter dimension measuring device 42 and convey it to the downstream side, and take up the filament 10. A bobbin winder 43b having a take shaft 43c is provided.

2.フィラメントの製造方法
次に、本発明の一実施形態のフィラメント10の製造方法について説明する。以下、製造ライン30を参照して説明を進めるが、本実施形態の方法は、製造ライン30以外の装置を用いて実施してもよい。
2. 2. Method for Manufacturing Filament Next, a method for manufacturing the filament 10 according to the embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, the description will be given with reference to the production line 30, but the method of the present embodiment may be carried out by using an apparatus other than the production line 30.

本実施形態の方法は、押出工程、サイジング工程、冷却及び巻き取り工程を備える。以下、各工程について詳細に説明する。 The method of the present embodiment includes an extrusion process, a sizing process, a cooling process, and a winding process. Hereinafter, each step will be described in detail.

(1)押出工程
押出工程では、溶融混練した原料樹脂組成物を押出機31から口金32を介して連続的に押出してフィラメント10を形成する。
(1) Extrusion Step In the extrusion step, the melt-kneaded raw material resin composition is continuously extruded from the extruder 31 via the base 32 to form the filament 10.

原料樹脂組成物は、熱可塑性樹脂を含み、添加剤を含んでもよい。熱可塑性樹脂としては、ABS樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテルなどの非晶性樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリエステル、ポリアミド、ポリビニルアルコールなどの結晶性樹脂、オレフィン系、スチレン系、ポリエステル系、ウレタン系の熱可塑性エラストマー、及びそれらの混合物などが挙げられる。 The raw material resin composition contains a thermoplastic resin and may contain additives. Examples of the thermoplastic resin include amorphous resins such as ABS resin, polystyrene, polyvinyl chloride, polymethylmethacrylate, polycarbonate and modified polyphenylene ether, polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, and crystalline resins such as polyester, polyamide and polyvinyl alcohol. , Olefin-based, styrene-based, polyester-based, urethane-based thermoplastic elastomers, and mixtures thereof.

添加剤としては、カーボンブラック、炭素繊維、ガラス繊維、タルク、マイカ、ナノクレイ、マグネシウムなどの無機系の添加剤、酸化防止剤、滑剤、着色剤などが挙げられる。 Examples of the additive include inorganic additives such as carbon black, carbon fiber, glass fiber, talc, mica, nanoclay, and magnesium, antioxidants, lubricants, and colorants.

フィラメント10は、単層構成であっても、多層構成であってもよい。多層構成である場合、一例では、フィラメント10は、コアと、これを被覆する被覆層を備える。コアと、被覆層は、それぞれ、上述の原料樹脂組成物を用いて形成可能である。多層構成のフィラメント10は、複数の押出機のそれぞれにおいて溶融混練されて押し出された原料樹脂組成物を口金32において合流させて共押出することによって形成することができる。 The filament 10 may have a single-layer structure or a multi-layer structure. In the case of a multi-layer structure, in one example, the filament 10 includes a core and a coating layer covering the core. The core and the coating layer can each be formed by using the above-mentioned raw material resin composition. The multi-layered filament 10 can be formed by co-extruding the raw material resin composition that has been melt-kneaded and extruded in each of the plurality of extruders by merging them at the base 32.

口金32から押し出されるフィラメント10の直径をD1とすると、D1は、例えば1.5~4mmであり、具体的には例えば、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0mmであり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。 Assuming that the diameter of the filament 10 extruded from the base 32 is D1, D1 is, for example, 1.5 to 4 mm, and specifically, for example, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1. 9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 3.1, It is 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4.0 mm, and is between any two of the numerical values exemplified here. It may be within the range.

(2)サイジング工程
サイジング工程では、口金32から押出されたフィラメント10を真空吸引しながらサイジング装置33を通過させる。これによって、フィラメント10の真円度が高められ、且つフィラメント10の外径寸法を所定の寸法に均一化される。サイジング工程は不要な場合には省略可能である。
(2) Sizing step In the sizing step, the filament 10 extruded from the base 32 is passed through the sizing device 33 while being vacuum-sucked. As a result, the roundness of the filament 10 is increased, and the outer diameter dimension of the filament 10 is made uniform to a predetermined dimension. The sizing step can be omitted if it is not needed.

サイジング装置33を通過した直後のフィラメント10の直径をD2とすると、(D1-D2)の値は、例えば0~1mmであり、0.1~1mmが好ましく、具体的には例えば、0、0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0mmであり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。 Assuming that the diameter of the filament 10 immediately after passing through the sizing device 33 is D2, the value of (D1-D2) is, for example, 0 to 1 mm, preferably 0.1 to 1 mm, and specifically, for example, 0,0. 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0 mm, here It may be within the range between any two of the numerical values exemplified in.

(3)冷却及び巻き取り工程
冷却及び巻き取り工程では、フィラメント10を水槽37内の水中を通過させることによって冷却固化させて巻き取り軸43cで巻き取る。
(3) Cooling and winding step In the cooling and winding step, the filament 10 is cooled and solidified by passing through the water in the water tank 37 and wound by the winding shaft 43c.

水槽37での冷却によってフィラメント10が縮径される。水槽37での冷却直後のフィラメント10の直径をD3とすると、(D3-D1)の値は、例えば0.01~0.5mmであり、具体的には例えば、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、具体的には例えば、0.1、0.2、0.2、0.3、0.3、0.4、0.4、0.5、0.5mmであり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。 The diameter of the filament 10 is reduced by cooling in the water tank 37. Assuming that the diameter of the filament 10 immediately after cooling in the water tank 37 is D3, the value of (D3-D1) is, for example, 0.01 to 0.5 mm, specifically, for example, 0.01, 0.02. 0.03, 0.04, 0.05, 0.06, 0.07, 0.08, 0.09, specifically, for example, 0.1, 0.2, 0.2, 0.3, It is 0.3, 0.4, 0.4, 0.5, 0.5 mm, and may be within the range between any two of the numerical values exemplified here.

D3は、例えば1.3~3.8mmであり、2.0~3.8mmが好ましく、具体的には例えば、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8mmであり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。 D3 is, for example, 1.3 to 3.8 mm, preferably 2.0 to 3.8 mm, and specifically, for example, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3. It is 0, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8 mm, and is within the range between any two of the numerical values exemplified here. May be.

D3が2.0mm未満である場合は、フィラメント10に気泡が比較的発生しにくく、発生したとしても3Dプリントの際にヘッドから気泡が排出されにくい。一方、D3が2.0mm以上である場合は、フィラメント10に気泡が発生しやすく、発生した気泡が3Dプリントの際にヘッドから気泡が排出されやすい。このため、D3が2.0mm以上である場合に、本発明によって気泡の発生を抑制する技術的意義が顕著である。 When D3 is less than 2.0 mm, bubbles are relatively unlikely to be generated in the filament 10, and even if they are generated, bubbles are unlikely to be discharged from the head during 3D printing. On the other hand, when D3 is 2.0 mm or more, bubbles are likely to be generated in the filament 10, and the generated bubbles are likely to be discharged from the head during 3D printing. Therefore, when D3 is 2.0 mm or more, the technical significance of suppressing the generation of bubbles by the present invention is remarkable.

本実施形態では、水槽37内の水の温度は、水槽37の入口37cから離れるにつれて低下するように設定されている。このように水温を設定すると、フィラメント10に気泡が発生することを抑制し且つフィラメント10の真円度が低下することが抑制される。フィラメント10の気泡はフィラメント10の表面が急冷されて固化された後にフィラメント10の内部が収縮して減圧状態になることによって発生する。水槽37内の水の温度を上記のように設定した場合、フィラメント10の表面が固化されるタイミングが遅くなるので、フィラメント10の内部が減圧状態になりにくく、気泡の発生が抑制される。 In the present embodiment, the temperature of the water in the water tank 37 is set to decrease as the distance from the inlet 37c of the water tank 37 increases. When the water temperature is set in this way, it is possible to suppress the generation of bubbles in the filament 10 and suppress the decrease in the roundness of the filament 10. Bubbles in the filament 10 are generated when the surface of the filament 10 is rapidly cooled and solidified, and then the inside of the filament 10 contracts to a reduced pressure state. When the temperature of the water in the water tank 37 is set as described above, the timing at which the surface of the filament 10 is solidified is delayed, so that the inside of the filament 10 is less likely to be in a decompressed state, and the generation of bubbles is suppressed.

水槽37内でフィラメント10が水中を通過する長さをLとし、水槽37内でフィラメント10が最初に接する水の温度(本実施形態では第1ゾーンZ1内の水の温度T1)と、フィラメント10が水槽37を出る直前に接する水の温度(本実施形態では第4ゾーンZ4内の水の温度T4)の差をΔT(=T1-T4)とすると、ΔT/Lは、3℃/m以上であることが好ましい。この値が小さすぎるとフィラメント10の真円度が低下しやすくなるか又はフィラメント10に気泡が発生しやすくなる。ΔT/Lは、例えば3~15℃/mであり、具体的には例えば、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15℃/mであり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内又は何れか以上であってもよい。ΔTは、例えば10~50℃であり、具体的には例えば、10、15、20、25、30、35、40、45、50℃であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。Lは、例えば、1~10mであり、具体的には例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10mであり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。 Let L be the length of the filament 10 passing through the water in the water tank 37, and the temperature of the water that the filament 10 first contacts in the water tank 37 (in this embodiment, the temperature T1 of the water in the first zone Z1) and the filament 10 Let ΔT (= T1-T4) be the difference in the temperature of the water in contact immediately before leaving the water tank 37 (in this embodiment, the temperature T4 of the water in the fourth zone Z4), and ΔT / L is 3 ° C./m or more. Is preferable. If this value is too small, the roundness of the filament 10 tends to decrease, or bubbles tend to be generated in the filament 10. ΔT / L is, for example, 3 to 15 ° C./m, specifically, for example, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 ° C./m. Yes, it may be within or above the range between any two of the numerical values exemplified here. ΔT is, for example, 10 to 50 ° C., specifically, for example, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 ° C., and is between any two of the numerical values exemplified here. It may be within the range. L is, for example, 1 to 10 m, specifically, for example, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 m, and is between any two of the numerical values exemplified here. It may be within the range of.

水槽37内でフィラメント10が水中を通過する速度は、例えば5~15m/分である。この速度は、具体的には例えば、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15m/分であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。 The speed at which the filament 10 passes through water in the water tank 37 is, for example, 5 to 15 m / min. Specifically, this speed is, for example, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 m / min, and is within the range between any two of the numerical values exemplified here. May be.

水槽37内でフィラメント10が最初に接する水の温度は、例えば50~80℃である。この温度が低すぎるとフィラメント10に気泡が発生しやすく、この温度が高すぎるとフィラメント10の真円度が低下しやすい。この温度は、具体的には例えば、50、55、60、65、70、75、80℃であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。フィラメント10が水槽37を出る直前に接する水の温度は、例えば15~45℃である。この温度が低すぎるとフィラメント10に気泡が発生しやすく、この温度が高すぎるとフィラメント10の真円度が低下しやすい。この温度は、具体的には例えば、15、20、25、30、35、40、45℃であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。 The temperature of the water that the filament 10 first contacts in the water tank 37 is, for example, 50 to 80 ° C. If this temperature is too low, bubbles are likely to be generated in the filament 10, and if this temperature is too high, the roundness of the filament 10 is likely to decrease. Specifically, this temperature is, for example, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80 ° C., and may be in the range between any two of the numerical values exemplified here. The temperature of the water that the filament 10 comes into contact with immediately before leaving the water tank 37 is, for example, 15 to 45 ° C. If this temperature is too low, bubbles are likely to be generated in the filament 10, and if this temperature is too high, the roundness of the filament 10 is likely to decrease. Specifically, this temperature is, for example, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 ° C., and may be in the range between any two of the numerical values exemplified here.

第1~第4ゾーンZ1~Z4内の水の温度をそれぞれT1~T4とすると、T1≧T2≧T3≧T4であることが好ましい。「≧」は、「=」又は「>」であることを意味する。 Assuming that the temperatures of the water in the first to fourth zones Z1 to Z4 are T1 to T4, respectively, it is preferable that T1 ≧ T2 ≧ T3 ≧ T4. “≧” means “=” or “>”.

水槽37で冷却されたフィラメント10は、そのまま巻き取り軸43cで巻き取ってもよく、外径寸法測定装置42で外径の寸法を測定した後に巻き取り軸43cで巻き取ってもよい。後者の場合、得られた外径寸法が規格幅の範囲外である場合、外径が規格幅の範囲内になるように、各製造条件を見直すことができる。所定長さのフィラメント10が巻き取り軸43cに巻き取られたら、新しい巻き取り軸43cにフィラメント10を巻き取るようにする。 The filament 10 cooled in the water tank 37 may be wound as it is by the take-up shaft 43c, or may be taken up by the take-up shaft 43c after measuring the outer diameter dimension by the outer diameter dimension measuring device 42. In the latter case, if the obtained outer diameter dimension is outside the standard width range, each manufacturing condition can be reviewed so that the outer diameter is within the standard width range. After the filament 10 having a predetermined length is wound around the take-up shaft 43c, the filament 10 is wound around a new take-up shaft 43c.

以上の工程によって、巻き取り軸43cに巻かれたフィラメント10を製造することができる。 By the above steps, the filament 10 wound around the take-up shaft 43c can be manufactured.

フィラメント10は、好ましくは、気泡発生率が0~5%である。本実施形態のようにフィラメント10を徐冷することによって気泡発生率を低減させることができる。気泡発生率は、具体的には例えば、0.0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0%であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。 The filament 10 preferably has a bubble generation rate of 0 to 5%. By slowly cooling the filament 10 as in the present embodiment, the bubble generation rate can be reduced. Specifically, the bubble generation rate is, for example, 0.0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5. , 5.0%, which may be within the range between any two of the numerical values exemplified here.

気泡発生率は、フィラメント10を1cm幅で切断して100個以上のサンプルを作成し、このサンプルの切断面を目視で観察し、直径が0.3mm以上の気泡が見つかったサンプルの個数を数え、以下の式に基づいて算出した。
気泡発生率(%)=100×(気泡が見つかったサンプルの個数)/(観察したサンプルの個数)
For the bubble generation rate, 100 or more samples were prepared by cutting the filament 10 with a width of 1 cm, the cut surface of this sample was visually observed, and the number of samples in which bubbles with a diameter of 0.3 mm or more were found was counted. , Calculated based on the following formula.
Bubble generation rate (%) = 100 x (number of samples in which bubbles were found) / (number of observed samples)

フィラメント10は、好ましくは、真円度が1.00~1.07である。真円の真円度は1であり、フィラメント10の断面が真円に近いほど、フィラメント10の真円度が1に近づく(真円度が1に近いことを、「真円度が高い」と表現する。)。本実施形態のようにフィラメント10を徐冷することによって真円度を1に近づけることができる。フィラメント10の真円度は、具体的には例えば、1.00、1.01、1.02、1.03、1.04、1.05、1.06、1.07であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。 The filament 10 preferably has a roundness of 1.00 to 1.07. The roundness of the perfect circle is 1, and the closer the cross section of the filament 10 is to the perfect circle, the closer the roundness of the filament 10 is to 1. It is expressed as.). By slowly cooling the filament 10 as in the present embodiment, the roundness can be brought close to 1. Specifically, the roundness of the filament 10 is, for example, 1.00, 1.01, 1.02, 1.03, 1.04, 1.05, 1.06, 1.07, and here. It may be within the range between any two of the exemplified values.

フィラメント10の真円度は、以下の方法で測定することができる。
・まず、フィラメント10の3点以上の測定点(隣接する測定点間の距離は10cm)のそれぞれの断面において、フィラメント10の中心を通る最大長さと最小長さを計測し、各測定点での真円度(=最大長さ/最小長さ)を算出する。フィラメント10は、略楕円形であり、最大長さと最小長さは、楕円の長軸長と短軸長に相当する。
・全ての測定点での真円度の平均値をフィラメント10の真円度とする。
The roundness of the filament 10 can be measured by the following method.
First, the maximum length and the minimum length passing through the center of the filament 10 are measured at each cross section of three or more measurement points of the filament 10 (the distance between adjacent measurement points is 10 cm), and the maximum length and the minimum length are measured at each measurement point. Calculate the roundness (= maximum length / minimum length). The filament 10 has a substantially elliptical shape, and the maximum length and the minimum length correspond to the major axis length and the minor axis length of the ellipse.
-The average value of the roundness at all the measurement points is defined as the roundness of the filament 10.

製造ライン30を用いて、ABS樹脂で構成されたフィラメント10を製造した。口金32及びサイジング装置は、D1~D3が、それぞれ、3.00mm、2.90mm、2.85mmとなるように設定した。ゾーンZ1~Z4の長さは、それぞれ、0.75mとした。ゾーンZ1~Z4内の水の温度は、表1に示すように設定した。水槽37内でのフィラメント10の通過速度は、7.2m/分とした。各実施例・比較例で得られたフィラメント10について、気泡発生率及び真円度を測定した。その結果を表1に示す。 The filament 10 made of ABS resin was manufactured using the production line 30. The base 32 and the sizing device were set so that D1 to D3 were 3.00 mm, 2.90 mm, and 2.85 mm, respectively. The lengths of zones Z1 to Z4 were set to 0.75 m, respectively. The temperature of the water in zones Z1 to Z4 was set as shown in Table 1. The passing speed of the filament 10 in the water tank 37 was set to 7.2 m / min. For the filaments 10 obtained in each Example / Comparative Example, the bubble generation rate and the roundness were measured. The results are shown in Table 1.

Figure 2022101301000002
Figure 2022101301000002

表1に示すように、全ての実施例のフィラメント10は、真円度が高く且つ気泡発生率が小さかった。一方、全ての比較例のフィラメント10は、気泡発生率が高いか、真円度が低かった。この結果は、水槽37の入口37cから離れるにつれて水槽37内の水の温度が低下するように、水槽37内の水の温度設定を行うことによって、真円度が高く且つ気泡が少ないフィラメント10が得られることを示している。 As shown in Table 1, the filaments 10 of all the examples had high roundness and a small bubble generation rate. On the other hand, the filaments 10 of all the comparative examples had a high bubble generation rate or a low roundness. As a result, by setting the temperature of the water in the water tank 37 so that the temperature of the water in the water tank 37 decreases as the distance from the inlet 37c of the water tank 37 increases, the filament 10 having high roundness and few bubbles can be obtained. It shows that it can be obtained.

10 :フィラメント
30 :製造ライン
31 :押出機
31a :ホッパ
32 :口金
33 :サイジング装置
33D :下部材
33U :上部材
33a :第1の溝
33b :第2の溝
37 :水槽
37a :水
37b :仕切り板
37c :入口
41 :固定ローラ
42 :外径寸法測定装置
43 :巻き取り装置
43a :巻き取りローラ
43b :ボビン巻き取り機
43c :巻き取り軸
Z1 :第1ゾーン
Z2 :第2ゾーン
Z3 :第3ゾーン
Z4 :第4ゾーン
10: Filament 30: Production line 31: Extruder 31a: Hopper 32: Base 33: Sizing device 33D: Lower member 33U: Upper member 33a: First groove 33b: Second groove 37: Water tank 37a: Water 37b: Partition Plate 37c: Inlet 41: Fixed roller 42: Outer diameter dimension measuring device 43: Winding device 43a: Winding roller 43b: Bobbin winding machine 43c: Winding shaft Z1: First zone Z2: Second zone Z3: Third Zone Z4: Zone 4

Claims (3)

フィラメントの製造方法であって、
押出工程と、冷却及び巻き取り工程を備え、
前記押出工程では、溶融混練した原料樹脂組成物を押出機から口金を介して連続的に押出してフィラメントを形成し、
前記冷却及び巻き取り工程では、前記フィラメントを水槽内の水中を通過させることによって冷却固化させて巻き取り、
前記水槽内の水の温度は、前記水槽の入口から離れるにつれて低下する、方法。
It is a method of manufacturing filaments.
Equipped with extrusion process, cooling and winding process,
In the extrusion step, the melt-kneaded raw material resin composition is continuously extruded from an extruder via a mouthpiece to form filaments.
In the cooling and winding steps, the filament is cooled and solidified by passing it through water in a water tank, and then wound.
A method in which the temperature of water in the aquarium decreases as it moves away from the inlet of the aquarium.
請求項1に記載の方法であって、
前記水槽内で前記フィラメントが水中を通過する長さをLとし、前記水槽内で前記フィラメントが最初に接する水の温度と、前記フィラメントが前記水槽を出る直前に接する水の温度の差をΔTとすると、
ΔT/Lは、3℃/m以上である、方法。
The method according to claim 1.
Let L be the length of the filament passing through the water in the water tank, and let ΔT be the difference between the temperature of the water that the filament first contacts in the water tank and the temperature of the water that the filament comes into contact with immediately before leaving the water tank. Then,
ΔT / L is 3 ° C./m or higher, the method.
請求項1又は請求項2に記載の方法であって、
前記水槽は、前記水槽の入口側から順に第1~第4ゾーンを備え、
前記フィラメントは、第1~第4ゾーンをこの順で通過し、
第1~第4ゾーン内の水の温度をそれぞれT1~T4とすると、
T1≧T2≧T3≧T4である、方法。
The method according to claim 1 or claim 2.
The water tank includes first to fourth zones in order from the inlet side of the water tank.
The filament passes through the first to fourth zones in this order.
Assuming that the temperatures of water in the 1st to 4th zones are T1 to T4, respectively,
A method in which T1 ≧ T2 ≧ T3 ≧ T4.
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