JP2023550258A - 押出成形および/または引抜成形デバイスおよび方法 - Google Patents
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Abstract
製造方向で粘弾性材料/塑性変形可能材料/粘塑性材料から作られるプロファイル製品形成用の方法及び押出成形又は引抜成形デバイスである。デバイスは、2つの反対側にある第1/第2の側壁及びこれらの間で幅方向に延在する外側円周表面を有し、第1/第2の側壁に各々接続する第1/第2の側方部分とこれらの間で延在する中間部分とを有し、径方向及び幅方向に延在する回転ダイと、製造方向を基準として下流に第2のチャネルセクションが後続する第1のチャネルセクションを備える貫通チャネルを含み、製造方向に一致する長手方向、高さ方向、高さ方向に対して垂直である幅方向、を有するプロファイル画定ゾーンと、を備える。回転ダイは、製造方向を横断して延在する軸を中心として回転可能で、回転ダイの回転時に外側円周表面により、プロファイル画定ゾーンを通して供給された場合の材料表面上への圧力の作用を可能にするように配置構成される。【選択図】図2E
Description
本発明は、製造方向において、弾性特性を有する粘弾性材料および/または塑性変形可能材料ならびに/あるいは弾性特性を有する粘塑性材料から作られるプロファイル製品を形成するための押出成形および/または引抜成形デバイスに関し、前記デバイスが、
2つの反対側にある第1の側壁および第2の側壁、ならびに、第1の側壁と第2の側壁との間を幅方向に延在する外側円周表面、を有する、径方向および幅方向に延在する回転ダイであって、回転ダイが、第1の側壁に接続する第1の側方部分および第2の側壁に接続する第2の側方部分ならびに第1の側方部分と第2の側方部分との間を延在する中間部分を備える、回転ダイと、
製造方向を基準として第1のチャネルセクションの下流に第2のチャネルセクションが後続している第1のチャネルセクションを備える貫通チャネルを備える、製造方向に一致する長手方向、高さ方向、および高さ方向に対して垂直である幅方向を有するプロファイル画定ゾーンであって、回転ダイが、製造方向を横断して延在する軸を中心として回転可能であり、回転ダイの回転時に外側円周表面により、プロファイル画定ゾーンを通して供給された場合の材料の表面の上に圧力を作用させるのを可能にするように配置構成される、プロファイル画定ゾーンと、を備え、
第1のチャネルセクションが、1つまたは複数の壁により円周方向において境界を画定され、
第2のチャネルセクションが、円周方向において、回転ダイの円周表面と、チャネル部分と、によって境界を画定され、
チャネル部分が、回転ダイの反対側にあるカウンターベアリング、ならびに、回転ダイとカウンターベアリングとの間にある反対側にある第1および第2のチャネル部分側壁、を備える。
2つの反対側にある第1の側壁および第2の側壁、ならびに、第1の側壁と第2の側壁との間を幅方向に延在する外側円周表面、を有する、径方向および幅方向に延在する回転ダイであって、回転ダイが、第1の側壁に接続する第1の側方部分および第2の側壁に接続する第2の側方部分ならびに第1の側方部分と第2の側方部分との間を延在する中間部分を備える、回転ダイと、
製造方向を基準として第1のチャネルセクションの下流に第2のチャネルセクションが後続している第1のチャネルセクションを備える貫通チャネルを備える、製造方向に一致する長手方向、高さ方向、および高さ方向に対して垂直である幅方向を有するプロファイル画定ゾーンであって、回転ダイが、製造方向を横断して延在する軸を中心として回転可能であり、回転ダイの回転時に外側円周表面により、プロファイル画定ゾーンを通して供給された場合の材料の表面の上に圧力を作用させるのを可能にするように配置構成される、プロファイル画定ゾーンと、を備え、
第1のチャネルセクションが、1つまたは複数の壁により円周方向において境界を画定され、
第2のチャネルセクションが、円周方向において、回転ダイの円周表面と、チャネル部分と、によって境界を画定され、
チャネル部分が、回転ダイの反対側にあるカウンターベアリング、ならびに、回転ダイとカウンターベアリングとの間にある反対側にある第1および第2のチャネル部分側壁、を備える。
本発明はさらに、このようなデバイスを使用することによりプロファイル製品を製造するための方法に関する。
押出成形および/または引抜成形デバイスの分野では、固定された壁または静止壁を使用する、より従来的な押出成形および/または引抜成形デバイスのすぐ下流にある回転ダイを使用することが知られている。回転ダイを用いるこの種類の押出成形は、本明細書の以下では3D押出成形と称され、デバイスのより従来的な押出成形および/または引抜成形部分に関連付けられて回転ダイが加圧ゾーン内で動作することに関し、この点で3D押出成形はカレンダリングと異なる。第1のチャネルセクション内にある静止壁と、第2のチャネルセクション内にある回転ダイとの組み合わせが、高品質の形状およびインプリントを維持しながら非常に高い速度でプロファイル製品を製造するという利益を与える。したがって、これは、押出成形を利用することによって形成され得るほとんどの材料、すなわち、例えばプラスチックからアルミニウムまでなどの、あらゆるものに使用され得る効果的で比較的安価な製造方法である。
PCT/SE2020/050451では、側方漏洩(side leakage)を最小にすることに関連して第1のチャネルセクションおよび第2のチャネルセクションを最適化することの利点を考察している。
しかし、背景技術を参照すると、塑性変形を受けるおよび弾性特性を有する材料を押出成形するときの、プロファイル画定ゾーンに沿う最適化を改善することつまり第1のチャネルセクションおよび第2のチャネルセクションの最適化を改善することが求められる。第1のチャネル内の材料の荷重率が、それぞれの第1および第2のチャネルの設計により、第2のチャネル内の荷重率を基準として、制御される。
特許請求されるデバイスは静止部品および可動部品の両方を備え、高い製造率および高い圧力で、また場合によっては高い温度および大きい圧力の下で動作する。このデバイスのための設定は、材料と、製造されることになるプロファイルの種類とに依存する。長時間のスパンで実施した試験により、弾性特性を有する粘弾性材料および/または塑性変形可能材料ならびに/あるいは弾性特性を有する粘塑性材料から作られた材料が、特許請求されるデバイスにおいて高品質でプロファイル製品を製造することおよび同時に動作中に大きい力に耐えるようにデバイスを設計することを目的として考慮に入れる必要がある特別な特徴/特性を有する、ことが明らかとなった。以下の定義は、このような適切な材料およびデバイスの設定に関する情報を読者に与えるために紹介されるものである。
塑性変形可能材料
例えば金属などの、いくつかの材料は、十分に大きい力を受けるときに塑性変形する。一般に永久的な変形が塑性変形と称され、したがって、この種類の変形を呈する材料は「塑性変形可能材料」と称され得る。塑性変形可能材料内の変形挙動は、しばしばいわゆる「応力ひずみ曲線」で説明される、材料が受ける力の大きさに依存する。一般に、塑性変形可能材料は以下の変形挙動を呈する。
例えば金属などの、いくつかの材料は、十分に大きい力を受けるときに塑性変形する。一般に永久的な変形が塑性変形と称され、したがって、この種類の変形を呈する材料は「塑性変形可能材料」と称され得る。塑性変形可能材料内の変形挙動は、しばしばいわゆる「応力ひずみ曲線」で説明される、材料が受ける力の大きさに依存する。一般に、塑性変形可能材料は以下の変形挙動を呈する。
材料は小さい力を受けるときは弾性変形する。その理由は、材料内の応力が材料内の原子の間の距離を増大させるが、それらの相互の配置構成に影響を与えない、からである。したがって、力が除去されると、材料が線形的にその元の寸法に戻る。したがって、この力領域では、材料が、線形的な弾性変形挙動を呈する。
材料に大きい力が加えられると、材料内の応力が増大する。応力がいわゆる弾性限界を超えると、材料内の原子面が互いの上で摺動し始める。力が除去されてもこの効果は元の状態には戻らず、したがって材料の永久的な変形が達成される。したがって、この力領域では、材料が塑性変形挙動を呈する。
力がさらに増大すると、応力が材料の破断限界を超えることになり、最終的に材料が破損することになる。
粘塑性材料
粘塑性は応力限界値未満で固体として振る舞うがより高い応力値において高粘度液のように流れる材料を説明する理論である。金属および合金の場合、粘塑性は、結晶間の滑りによる重ね合わせの効果を伴って、粒子の転位運動に関連するメカニズムによって引き起こされる巨視的挙動である。このメカニズムは、通常、絶対融解温度の約3分の1より高い温度で支配的となる。したがって、これらの材料はこの臨界温度を超える場合に粘塑性材料となる。
粘塑性は応力限界値未満で固体として振る舞うがより高い応力値において高粘度液のように流れる材料を説明する理論である。金属および合金の場合、粘塑性は、結晶間の滑りによる重ね合わせの効果を伴って、粒子の転位運動に関連するメカニズムによって引き起こされる巨視的挙動である。このメカニズムは、通常、絶対融解温度の約3分の1より高い温度で支配的となる。したがって、これらの材料はこの臨界温度を超える場合に粘塑性材料となる。
非粘塑性材料と比較される場合の粘塑性材料の主要な違いは、粘塑性材料が塑性変形の力領域において率依存の変形挙動を呈することである。つまり、粘塑性材料は力の適用後に永久的には変形しないことに加えて、加えられる力の影響下において時間の関数としてのクリープ流れを継続的に受ける。このクリープ流れが材料をさらに変形させる。
粘弾性材料
グリセリン、オイル、または水などの、粘性材料は剪断流に抵抗し、応力を加えられるときに時間と共に線形的にひずむ。純粋な粘性流体では、分子が再構成されることで、変形が復元不可となる。弾性材料は延伸されるときにひずむことになり、応力を除去するとすぐにその元の状態に戻る。
グリセリン、オイル、または水などの、粘性材料は剪断流に抵抗し、応力を加えられるときに時間と共に線形的にひずむ。純粋な粘性流体では、分子が再構成されることで、変形が復元不可となる。弾性材料は延伸されるときにひずむことになり、応力を除去するとすぐにその元の状態に戻る。
材料が弾性部分(復元可能)部分さらには粘性(復元不可)部分を有する場合、その材料は粘弾性と呼ばれる。粘弾性材料の上に荷重が加えられる場合、弾性変形は瞬間的なものであり、対して粘性部分の変形は経時的に起こる。
粘弾性材料は、弾性(復元可能)性質および粘性性質(復元不可)性質の両方の要素を有することから、時間依存のひずみを呈するとものとみなされ、つまり、いわゆるクリープにより経時的に変形する。また、粘弾性材料は率依存でひずむものであり、つまり、荷重を加えるときの速さに応じて多様に変形するものである。
粘弾性材料の例としてポリマーがあり、それらの粘弾性挙動は、ポリマー鎖の分子レベルのエンタングルメント-ディスインタングルメント・プロセス(entanglement and disentanglement process)によって説明され得る。
上記の定義を参照すると、本発明は、変形状態からより小さい変形状態へスプリングバックする復元可能なつまり弾性的な移行を受ける材料を押出成形および/または引抜成形するデバイスに関する。このような材料の例の非包括的なリストは以下の通りである:ゴム、エラストマ、複合材料、およびポリマーなど。
本発明は、製造方向において、弾性特性を有する粘弾性材料および/または塑性変形可能材料ならびに/あるいは弾性特性を有する粘塑性材料から作られるプロファイル製品を形成するための押出成形および/または引抜成形デバイスに関し、前記デバイスが、
2つの反対側にある第1および第2の側壁、ならびに、第1の側壁と第2の側壁との間を幅方向に延在する外側円周表面、を有する、径方向および幅方向に延在する回転ダイであって、回転ダイが、第1の側壁に接続する第1の側方部分および第2の側壁に接続する第2の側方部分ならびに第1の側方部分と第2の側方部分との間を延在する中間部分を備える、回転ダイと、
製造方向を基準として第1のチャネルセクションの下流に第2のチャネルセクションが後続している第1のチャネルセクションを備える貫通チャネルを備える、製造方向に一致する長手方向、高さ方向、および高さ方向に対して垂直である幅方向、を有するプロファイル画定ゾーンと、を備え、
回転ダイが、製造方向を横断して延在する軸を中心として回転可能であり、回転ダイの回転時に外側円周表面により、プロファイル画定ゾーンを通して供給された場合の材料の表面の上に圧力を作用させるのを可能にするように配置構成され、
第1のチャネルセクションが、1つまたは複数の壁により円周方向において境界を画定され、
第2のチャネルセクションが、円周方向において、回転ダイの円周表面と、チャネル部分と、によって境界を画定され、
チャネル部分が、回転ダイの反対側にあるカウンターベアリング、ならびに、回転ダイとカウンターベアリングとの間にある反対側にある第1および第2のチャネル部分側壁、を備える。
2つの反対側にある第1および第2の側壁、ならびに、第1の側壁と第2の側壁との間を幅方向に延在する外側円周表面、を有する、径方向および幅方向に延在する回転ダイであって、回転ダイが、第1の側壁に接続する第1の側方部分および第2の側壁に接続する第2の側方部分ならびに第1の側方部分と第2の側方部分との間を延在する中間部分を備える、回転ダイと、
製造方向を基準として第1のチャネルセクションの下流に第2のチャネルセクションが後続している第1のチャネルセクションを備える貫通チャネルを備える、製造方向に一致する長手方向、高さ方向、および高さ方向に対して垂直である幅方向、を有するプロファイル画定ゾーンと、を備え、
回転ダイが、製造方向を横断して延在する軸を中心として回転可能であり、回転ダイの回転時に外側円周表面により、プロファイル画定ゾーンを通して供給された場合の材料の表面の上に圧力を作用させるのを可能にするように配置構成され、
第1のチャネルセクションが、1つまたは複数の壁により円周方向において境界を画定され、
第2のチャネルセクションが、円周方向において、回転ダイの円周表面と、チャネル部分と、によって境界を画定され、
チャネル部分が、回転ダイの反対側にあるカウンターベアリング、ならびに、回転ダイとカウンターベアリングとの間にある反対側にある第1および第2のチャネル部分側壁、を備える。
第1のチャネルセクションが、材料に応じた所定の供給率において最大高さを有し、第1のチャネルセクションにおいて第1のチャネルセクションから外に出るときに第1の最大高さを有する最小断面積を有する、マスタープロファイルへと、材料を変形させるように構成され、第1のチャネルセクションが、材料の弾性特性に応じた所定の高さを有するウェイク要素を備え、ウェイク要素が少なくとも高さ方向において位置決めされ、第2のチャネルセクションが、マスタープロファイルが第1のチャネルセクションから外に出るときに、カウンターベアリングに接触させてマスタープロファイルに対して増大した圧力を加えるように構成された回転ダイにより、最小高さを有する最終プロファイルへと材料をさらに変形させるように構成され、回転ダイが、回転ダイとカウンターベアリングとの間の最小距離において、この最小距離の位置における回転ダイによって加えられる最大許容圧力に依存して構成され、最大許容圧力が、マスタープロファイルおよび最終プロファイルの高さの差に対応し、回転ダイの円周表面内のパターンに依存し、さらに、材料の弾性特性およびひいては材料の弾性を原因とする最終プロファイルの高さとプロファイル製品の高さとの間の差に依存する。
ここでの1つの利点は、最大許容圧力が第1および第2のチャネルの両方によって制御され、それにより、処理されることになる材料および処理速度に応じて押出成形および/または引抜成形デバイスを設計するのを可能にすることである。処理されることになる材料に応じて最大許容圧力を制御することにより、品質アウトプットを高くする製造率を可能にし、例えば材料にかかる過度に大きい応力により破断するなどの、リスクを低減し、さらにデバイスにダメージを与えるリスクを低減する。
別の利点は、ウェイク要素が材料弾性に応じて設計され得、それにより第2のチャネルセクションに入るときにマスタープロファイルの正確な高さが与えられることである。ここでは、弾性は、第1のチャネルセクションにおいて押圧されて適切な形状にされた後で材料が膨張することを意味する。ウェイク要素が、材料がウェイク要素を通過するときに材料内に波形状を作り出す。
一例によれば、ウェイク要素が、側壁から第1のチャネルセクションに入る方向に突出する。一例によれば、ウェイク要素が、側壁から第1のチャネルセクションに入る高さ方向に突出する。
一例によれば、ウェイク要素が、第1のチャネルから第2のチャネルセクションへの移行箇所に配置構成され、ウェイク要素が、高さ方向において最も低い部分を有する上側縁部を備え、上側縁部が、第1のチャネルセクションから第2のチャネルセクションへの移行箇所において、第1のチャネルセクションにおけるウェイク要素の高さ方向における上側部分の境界を画定する。
ここでの1つの利点は、ウェイク要素が、回転ダイの近傍のマスタープロファイル断面積を制御することである。異なる材料が異なる弾性特性を有し、したがってウェイク要素を通過した後で異なる率で形状を部分的に回復させ、つまり膨張する。
一例によれば、ウェイク要素が、製造方向において第1のチャネルセクションから第2のチャネルセクションへの移行箇所の上流の所定の距離のところに配置構成される。
ここでの1つの利点は、ウェイク要素が第1のチャネルセクションから第2のチャネルセクションへの移行箇所の手前でマスタープロファイル断面積を制御し、それによりウェイク要素を通過した後に材料が形状を回復させるのを可能にするが、第2のチャネルセクションにおいて、第2のチャネルセクションに入る直前のマスタープロファイルの形状を制御することである。異なる材料が異なる弾性特性を有し、したがってウェイク要素を通過した後で異なる率で形状を部分的に回復させ、つまり膨張する。いくつかの材料は、プロファイル製品においてその所望のフォームを最終的に維持することを目的として形状を回復させる一連の部分を必要とする。
一例によれば、第1のチャネルセクションから外に出るときのマスタープロファイル高さが、弾性により、回転ダイに到達する前の第2のチャネルセクション内でのマスタープロファイル高さ以下である。ウェイク要素の位置が、マスタープロファイルが形状を回復させることが可能となる場所およびその手法を決定し、ウェイク要素が、回転ダイにカウンターベアリングまでのその最小距離を有させる場所により接近すると、マスタープロファイルが第2のチャネルセクションにおいてその形状を回復させることの可能性が低下する。
一例によれば、第1のチャネルセクションが、頂部プレベアリングおよび反対側にある底部プレベアリングの形態である少なくとも2つの側壁を備え、頂部プレベアリングが高さ方向において反対側の底部プレベアリングの上に配置構成され、頂部プレベアリングおよび/または底部プレベアリングがウェイク要素を備える。
回転ダイが、高さ方向における円周表面とカウンターベアリングとの間の距離を最小にする位置において、高さ方向における最下位置を有し、回転ダイの最下位置が、ウェイク要素の上側縁部の最も低い部分の下方に、その上方に、またはそれと等しいレベルに、配置構成され得る。これは、材料の弾性特性によって決定される設計特徴である。
一例によれば、回転ダイが少なくとも1つの窪み部分を備えるパターンを備え、回転ダイが、窪み部分の底部とカウンターベアリングとの間の最大距離において、この最大距離の位置における回転ダイによって加えられる最小許容圧力に依存して構成され、それにより窪み部分において材料の塑性変形を達成する。
回転ダイ内のパターンにより最終プロファイル内に対応する対向パターンが得られ、つまり回転ダイ内のパターンが窪み部分を備える場合、最終プロファイル内に隆起部分を備える対応する対向パターンが得られる。
したがって、回転ダイが、回転ダイとカウンターベアリングとの間の最大距離において、この最小距離の位置における回転ダイによって加えられる最小許容圧力に依存して構成され、最小許容圧力が、窪み部分内で所望の塑性変形を達成することに関してマスタープロファイルおよび最終プロファイルの高さの差に対応し、回転ダイの円周表面内のパターンに依存し、最小圧力が、押出成形および/または引抜成形されることになる材料に依存する。
留意すべきこととして、回転ダイ内のパターンが、カウンターベアリングの方を向くときに少なくとも幅方向において円周表面の周囲部分に窪み部分を有させないように窪み部分を円周表面内に位置決めするようにパターンが配置構成される場合にデバイスにより最小距離および最大距離の両方が呈されることになるように、配置構成される。代替形態として、パターンが、幅方向に延びる多数の窪み部分を備え、ここでは同時に、これらの間には、カウンターベアリングの方を向く窪み部分が存在しない。ここでは、回転ダイが、回転ダイの回転中の少なくとも短時間のインターバル中に、最小距離によるものである非窪み部分に対しての最大圧力と、最小距離によるものである窪み部分に対しての最小圧力と、の両方を作用させる。最大圧力および最小圧力の設計選択により、さらに、材料に応じた、マスタープロファイルから最終プロファイルへの最適化されたフォームの変化が可能となり、その結果、窪み部分内の材料が窪み部分を満たして、材料のためにならびに/あるいは押出成形および/または引抜成形デバイスの設計のために許容される最大圧力を超えない回転ダイの径方向における最外部分の間の材料と同時に、変形させられるようになる。いくつかの材料が、窪み部分の内側と外側との間の初期圧力差により窪み部分を容易に満たすのを可能にする特性を呈する、ことにさらに留意されたい。窪み部分が満たされると、圧力差に関しての定常状態条件が短時間達成される。このような定常状態条件では、材料内の圧力のバラスがとれた状態となり、圧力差が最小になる。いくつかの材料では、窪み部分がカウンターベアリングの方を向いて窪み部分が満たされた状態の動作の時間において、圧力が窪み部分および周囲の非窪みパートの両方で等しくなり得るかまたは実質的に等しくなり得る。
限定されるものではないが上記の定義を参照すると、最小圧力は塑性変形を達成するのに必要なものであると考えられる。例えば、アルミニウムは、とりわけ温度に依存する最小圧力レベルを有し、温度が上がると必要となる圧力が低下する、と考えられる。しかし、過度の圧力およびひいては過度の温度によりアルミニウムが液化する可能性があり、それにより塑性変形の利点が排除される。材料内の温度上昇は少なくとも部分的に第1のチャネルセクション内で起こる。第1のチャネルセクションでは、最小断面積により材料のフォーム変化が強制的に引き起こされ、ここでは、第1のチャネルセクションにおいて、すべての方向において材料に圧力がかかり、このフォーム変化により温度が上昇する。第2のチャネルセクションでは、回転ダイが、最小限界値および最大限界値の範囲内にあるバランスのとれた状態の圧力を作用させることにより、継続してマスタープロファイルの形状を最終プロファイルへと変化させる。回転ダイが1つまたは複数の窪み部分を有するパターンを備える場合、さらに、窪み部分内で塑性変形を達成するのに十分な圧力を有するように窪み部分を満たすのに最小圧力が重要となる。同時に、窪み部分を有さない回転ダイの部分が、窪み部分の底部とカウンターベアリングとの間より短い回転ダイとカウンターベアリングとの間の距離により、マスタープロファイルに対してより大きい圧力を作用させる。したがって、回転ダイが窪み部分すなわちパターンを備える場合、最小圧力および最大圧力の両方が非常に重要となり、ひいては回転ダイとカウンターベアリングとの間の最大距離および最小距離が各々非常に重要となる。
デバイスをより容易に説明するために、回転ダイに対して円筒座標系が使用され、デバイスの全体の三次元空間に対しては直交デカルト座標系が使用される。したがって、回転ダイは中心線すなわち回転軸(回転ダイがこれを中心として回転する)に一致する端から端までの幅方向と、幅方向に対して直交する径方向における厚さと、を有するものとして説明される。さらに、外側円周方向表面が、幅方向に対して垂直である回転方向においてこの軸を中心として延在する。ここでは、回転対称はこの回転軸を中心とした対称配設または回転ダイ内の物質のバランスのとれた状態の回転方向配設を意味する。デバイス全体、つまり、例えば、プロファイル画定ゾーン、第1および第2のチャネルセクションは、幅方向と、高さ方向と、長手方向と、を有するものとして説明され、長手方向が概略の製造方向に一致する。回転ダイがこの軸を中心として回転可能となるように配置構成され、軸が、直接または間接的に、第1および第2のチャネル部分側壁の中で保管され、第1および第2のチャネル部分側壁に回転可能に連結される。
上で説明した座標系を基準として、回転ダイの軸が長手方向つまりデバイス全体の製造方向に対して垂直に配置構成され得るかまたは一定の角度を付けて配置構成され得る、ことに留意されたい。
一例によれば、回転ダイの軸が製造方向に対して実質的に垂直に方向付けられ、ここでは外側円周表面がその幅方向において製造方向を横断するように延在する。
一例によれば、回転ダイの軸がデバイス全体の幅方向に一致し、回転ダイの幅方向がデバイス全体の幅方向に一致する。長手方向が、製造方向、すなわち、製造中に材料がそれに沿って移動することになる主方向、に一致する。
一例によれば、回転ダイの軸がデバイス全体の幅方向に一致しないが、回転ダイの軸および回転ダイの幅方向が長手方向に対して90°未満のまたは90°を超える角度を付けて配置構成される。しかし、回転ダイの軸は、その幅方向において製造方向を横断するように外側円周表面を延在させるように、配置構成される。
上記の2つの例のいずれかを参照すると、回転ダイの軸に対しての法線がデバイス全体の高さ方向に一致する。ここでは、法線が回転ダイの径方向に一致する。ここでは、回転ダイの軸が、回転ダイの軸がデバイス全体の幅方向に一致するかまたはしないかに関係なく、製造方向の法線に対して垂直に方向付けられる。しかし、一例によれば、回転ダイの軸に対しての法線が、デバイス全体の高さ方向に対して一定の角度を付けて配置構成され得る。しかし、回転ダイの軸が、その幅方向において製造方向を横断するように外側円周表面を延在させるが製造方向に対して一定の角度にするように、配置構成される。
一例によれば、1つまたは複数の壁が第1のチャネルセクションの端部のところに第1の断面を画定し、第2のチャネルセクションが、円周表面とカウンターベアリングとの間の距離を最小にする場所である位置において第2の断面を画定する。上で述べたように、第1のチャネルセクションのジオメトリが第2のチャネルセクションとは異なり、その結果、第1のチャネルセクションを通過する材料が第2のチャネルセクションに入るときにフォームを変化させる。フォームの変化は、回転ダイのインプリントを含めた第2の断面を材料により飽和状態にするように十分に迅速に、材料の内部抵抗(剪断応力)に打ち勝つような程度まで圧力レベルを増大させるかまたはそのような程度で圧力レベルを維持するのに不可欠である。
一例によれば、第2の断面における高さ方向における円周表面とカウンターベアリングとの間の最小距離が、第1の断面における高さ方向における最大距離より小さい。これには、第2のチャネルセクションに入る材料が第2のチャネルセクション内で圧縮され、その結果、回転ダイのインプリントを含めた第2のチャネルセクションを飽和状態にするように十分に迅速に材料を変換させることになるようなレベルにまで圧力を増大させるかまたはそのようなレベルで圧力を維持することになる、という利点がある。
したがって、圧力が、回転ダイのインプリントを含めた第2のチャネルセクションを飽和状態にするように十分に迅速に材料を変換させることになるようなレベルにまで増大されるかまたはそのようなレベルで維持される。圧力が、円周表面内のパターンのインプリント深さとポアソン効果との組み合わせ、および/または、第1の断面と第2の断面との間の幾何形状差による形状移行とポアソン効果との組み合わせにより得られる。
一例によれば、第1のチャネルセクションのジオメトリが第2のチャネルセクションとは異なり、その結果、第1のチャネルセクションを通過する材料が第2のチャネルセクションに入るときにフォームを変化させ、マスタープロファイルが第1の断面に対応する第1の断面積ジオメトリを有し、最終プロファイルが第2の断面によって画定される第2の断面積ジオメトリを有し、第1の断面積ジオメトリが任意の所与の比較可能な位置において第2の断面積ジオメトリとは異なり、最大圧力およびひいては第2のチャネルセクションにおける最小距離が、マスタープロファイルの断面積ジオメトリと最終プロファイルの断面積ジオメトリとの差に依存する。
これには、マスタープロファイルから最終プロファイルへの材料変換のレベルに応じて第2のチャネルセクションが最適化され得る、という利点がある。
一例によれば、回転ダイが、プロファイル製品を形成する前、最終プロファイルの形成中に最大許容圧力に応じてフォームを変えるように構成され、および/または、カウンターベアリングが、プロファイル製品を形成する前、プロファイル製品の形成中に最大許容圧力に応じてフォームを変えるように構成される。
これには、回転ダイが、製造中の熱および圧力により、始動手順から定常状態運転の状態へと形状を変化させるように構成され得、それにより最終プロファイルの予測した形状が与えられる、という別の利点がある。これには、カウンターベアリングが、製造中の熱および圧力により形状を変化させるように構成され得、それにより同様の手法で最終プロファイルの予測した形状が与えられる、という別の利点がある。
一例によれば、第1のチャネルセクションが、頂部プレベアリングおよび反対側にある底部プレベアリングの形態である側壁を備える。頂部プレベアリングが、高さ方向において反対側の底部プレベアリングの上に配置構成され、有利には、第1のチャネルセクションから第2のチャネルセクションへの移行箇所にまたは少なくともこの移行箇所の近傍に位置決めされる。ここでの1つの利点は、頂部プレベアリングおよび/または底部プレベアリングが、特定のマスタープロファイル断面ジオメトリを第2のチャネルセクションの中に放出するように最適化され得ることである。
一例によれば、さらに、頂部プレベアリングおよび/または底部プレベアリングが、始動手順から定常状態運転へとフォームを変化させるために、回転ダイおよび/またはカウンターベアリングと同様に構成され得る。
一例によれば、第2のチャネルセクションにおける最大圧力およびひいては最小距離が、第1のチャネルセクションにおける材料の総供給率と、材料の種類と、第2のチャネルセクションに入るときの材料の温度とに依存する。
これには、第2のチャネルセクションが製作速度および材料に応じて最適化され得る、という利点がある。
一例によれば、最小距離の位置において回転ダイによって加えられる最大許容圧力が、第2のチャネルセクションにおける材料とカウンターベアリングとの間の摩擦に依存する。
これには、最終プロファイル内のパターンが、第2のチャネルセクションにおいて摩擦によりカウンターベアリングから加えられる剪断応力に応じて最適化され得る、という利点がある。
一例によれば、第2のチャネルセクションの断面積が、冷却されて最終高さを有するプロファイル製品になる最終プロファイルの収縮効果を基準としてサイズ決定されるように構成される。
一例によれば、回転ダイ内のパターンが、冷却されてプロファイル製品になる最終プロファイルの収縮効果を基準としてサイズ決定されるように構成される。
一例によれば、回転ダイが少なくとも1つの窪み部分を有するパターンを有するように構成され、各窪み部分が、意図されるプロファイル製品を得ることを目的として、回転ダイの半径と、最終プロファイル内の意図されるパターンと、カウンターベアリングの構成と、最終プロファイルの移動速度と、に応じた放出角度を有する。窪み部分内の放出角度が、空洞の中に材料が押し込まれることにより最終プロファイル内に作り出される対応する隆起部分内の放出角度に関連させて配置構成される。回転ダイが回転することを理由として、窪み部分が、回転を考慮に入れて、プロファイル製品内の形状とは異なる形状を有するように配置構成され得、放出角度が、製造方向において隆起部分が窪み部分から放出されるときの最終プロファイル内の隆起部分の形状に影響を与える。
これには、最終プロファイル内のパターンが、回転ダイ内のパターンのデザインに応じて最適化され得る、という利点がある。
一例によれば、デバイスが、カウンターベアリングと最終プロファイルとの間に摩擦材料を供給するように構成され、および/または、回転ダイと最終プロファイルとの間に摩擦材料を供給するように構成される。ここでの1つの利点は、摩擦シートが、第1のチャネルセクション内のおよび/または第2のチャネルセクション内のいずれかの材料の間の摩擦を画定してそれにより予測するのに、使用され得ることである。摩擦材料は、固体、液体、またはガスであってよく、任意適切な手法でデバイスの中に導入され得る。例えば、摩擦材料は、第1のチャネルセクションおよび/または第2のチャネルセクションに関連付けられて配置構成された別個のチャネルを介して回転ダイおよび/またはカウンターベアリングまで材料を供給することにより、導入され得る。摩擦材料が、別法として、回転ダイが回転して第2のチャネルセクションに入る前に回転ダイまで導入され得、つまり、摩擦材料が回転ダイと共に第2のチャネルセクション内の材料まで移動する。摩擦材料が、別法として、第1のチャネルセクションに入る前に材料まで導入され得、つまり、摩擦材料が、押出成形および/または引抜成形されることになる材料と共に移動する。摩擦材料が固体である場合、摩擦材料が、シート材料として、または、第1のチャネルセクション内のおよび/または第2のチャネルセクション内のいずれかの材料の間の摩擦を摩擦シートにより画定するのを可能にする任意適切なフォームとして、導入され得る。摩擦材料が液体である場合、摩擦材料が、上記の例のみに限定されないが、上記の例のうちの任意の1つの例またはこれらの組み合わせに従って液体を落下させるかまたは注入することにより、導入され得る。摩擦材料がガスである場合、摩擦材料が、上記の例のみに限定されないが、上記の例のうちの任意の1つの例またはこれらの組み合わせに従ってガスを注入することにより、導入され得る。
プロファイル製品を形成するためにデバイスの中に供給される材料は、1つの均質材料の形態であってよいかあるいは混合されるおよび/または層状にされる2つ以上の材料の混合物の形態であってよい。材料は多様な比率で混合され得、均質混合体となるようにまたは材料内に勾配を有する混合体となるように混合され得る。1つの材料が固体であってよく、別の材料が成形可能であってよく、例えば、ストーンビット(stone bit)またはゴムであってよい。材料がさらに、等しい材料または多様な材料の2つ以上の層を含む層状材料であってよい。材料が、押出成形プロセスまたは引抜成形プロセスの全体を通して例えばワイヤまたは別の補強材料に追動する固体材料の1つまたは複数のストリングを含むことができる。
一例によれば、第1のチャネルセクションの幅が、少なくともその長さの一部に沿って、および、少なくともその高さの一部に沿って、回転ダイの2つの反対側の側壁の間の距離より小さい。したがって、第1のチャネルセクションは、その幅が、少なくとも、第2のチャネルセクションにおいて反対側の第1のチャネル部分側壁と第2のチャネル部分側壁との間の距離より小さくあるべきである。第1のチャネルセクションと第2のチャネルセクションとの間の幅の差は、第1および第2の側方部分のフィーチャと、回転ダイとそれぞれの反対側の第1および第2のチャネル部分側壁との間の公差とに依存する。第1のチャネルセクションの幅は、公差の合計(つまり、第2のチャネルセクションにおける回転ダイ側壁とそれぞれの反対側の第1および第2のチャネル部分側壁との間の隙間の合計)を差し引いた、反対側の第1のチャネル部分側壁と第2のチャネル部分側壁との間の距離である距離より小さくあるべきである。第1および第2の側方部分がフランジ部分を備える場合(後述のさらなる説明を参照されたい)、第1のチャネルセクションの幅が、少なくともその長さの一部に沿って、および、少なくともその高さの一部に沿って、2つのフランジ部分の間の距離より小さい。
ここでの1つの利点は、第1および第2のチャネルセクションの幾何学的な違いにより、第1および第2の外側縁部分に関連して局所的な圧力低下が達成されることである。
一例によれば、第1および第2のチャネルセクションの幾何学的な違いと、第1および/または第2の側方部分に関連する第1のチャネルセクションの下流でのウェイク効果(wake effect)とにより、第1および第2の側方部分に関連して局所的な圧力低下が達成される。
一例によれば、第1のチャネルセクションが幅方向に延在する第3の側方部分を備え、第3の側方部分が、押出成形されることになる材料内の圧力を第3の側方部分においてよりも第1の側方部分において小さくするように、第1の側方部分を基準として配置構成され、ならびに/あるいは、第1のチャネルセクションが幅方向に延在する第4の側方部分を備え、第4の側方部分が、押出成形されることになる材料内の圧力を第4の側方部分においてよりも第2の側方部分において小さくするように、第2の側方部分を基準として配置構成される。1つの利点は、第3および第4の側方部分が、第3および第4の側方部分の下流においてウェイク効果およびひいては局所的な圧力減少を作り出し、それによりさらに、回転ダイの第1および第2の側方部分内の局所圧力を低下させることである。
一例によれば、第1のチャネルセクションが、幅方向に対して垂直である高さ方向において第1のチャネルセクションの空間を縮小させるように配置構成された、第3および/または第4の側方部分に関連付けられた下流手段(leeward means)を備える。
一例によれば、第1のチャネルセクションが、幅方向において第1のチャネルセクションの空間を縮小させるように配置構成された、第3および/または第4の側方部分に関連付けられた下流手段を備える。下流手段を組み合わせることも可能である。
一例によれば、下流手段が、貫通チャネルの中の方を向く隆起部分である。隆起部分は第1のチャネルセクションにおいて頂部から底部まで配置構成され得るか、あるいは、第1のチャネルセクションの頂部と底部との間の距離に沿う一部分または複数の部分として配置構成され得る。下流手段は、有利には、回転ダイの第1および第2の側方部分に関連付けられて位置決めされる。
下流手段の1つの利点は、第3および第4の側方部分が、回転ダイの第1および第2の側方部分内にある凹部および/またはフランジ部分との関連で、局所圧力をさらに低下させることである(後述を参照)。
一例によれば、第2のチャネルセクションが、回転ダイの円周表面の径方向最外部分とチャネル部分内のカウンターベアリングとの間の所定の第2の距離を、径方向に一致する高さ方向における第1のチャネルセクションの最も遠くにある部分の間の所定の第1の距離より小さくするように、第1のチャネルセクションを基準として配置構成され、ならびに/あるいは、第2のチャネルセクションが、幅方向におけるチャネル部分の最も内側の最も狭い部分の間の所定の第4の距離を、第1のチャネルセクションからの出口エリアにおける幅方向における第1のチャネルセクションにおける側壁の間の所定の第3の距離より大きくするように、第1のチャネルセクションを基準として配置構成される。
1つの利点は、より狭い第1のチャネルセクションが、第2のチャネルセクションがより幅広であることを理由とした回転ダイの第1および第2の側方部分に関連する、第1のチャネルセクションにおける下流の圧力を低下させる、ウェイク効果を作り出す。
一例によれば、円周表面がテクスチャード加工された部分を備える。円周表面全体がテクスチャード加工され得るが、代替形態として一部分のみがテクスチャード加工され得る。
一例によれば、円周表面がテクスチャード加工されないか、あるいは、ヒトの目に可視となり得るかまたは非可視となり得る微小インプリントのみをプロファイル製品上に残すマイクロパターンを有する。
一例によれば、チャネル部分が、上述した第1の回転ダイの反対側に配置構成された第2の回転ダイを備える。第2の回転ダイがカウンターベアリングの全体に取って代わることができるかまたは静止カウンターベアリングの一部分であってよい。第2の回転ダイが、プロファイル製品の両側に等しいパターンまたは異なるパターンを作り出すために上述の第1の回転ダイと同様の手法で配置構成され得る。第2の回転ダイが、第1の回転ダイの凹部および/またはフランジ部分と協働するように配置構成され得る凹部および/またはフランジ部分を備えることができる。
一例によれば、チャネル部分が、第1の回転ダイに対して一定の角度を付けて配置構成された第3の回転ダイを備える。この回転ダイが、反対側にある第1または第2のチャネル部分側壁の全体または一部分に取って代わる。第3の回転ダイが第1の回転ダイのみと一体に配置構成され得るかまたは第1および第2の回転ダイの両方と一体に配置構成され得る。
一例によれば、チャネル部分が、第3の回転ダイの反対側に配置構成された第4の回転ダイを備える。第3の回転ダイが第1の回転ダイのみと一体に配置構成され得るかまたは第1および第2の回転ダイの両方と一体に配置構成され得る。第3および/または第4の回転ダイが、プロファイル製品の両側に等しいパターンまたは異なるパターンを作り出すために上述の第1の回転ダイと同様の手法で配置構成され得る。第2の回転ダイが、第1の回転ダイの凹部および/またはフランジ部分と協働するように配置構成され得る凹部および/またはフランジ部分を備えることができる。
一例によれば、2つ以上の回転ダイが同期され得る。これには、材料を等しい速度で供給するという利点がある。しかし、摩擦および/または特別なパターンを作り出すことを目的としてならびに/あるいは材料の差を補償することを目的として、さらにあるいは、回転ダイの出口箇所において直線ではなく半径に従う曲線プロファイルを得ることを目的として、非同期の回転ダイを使用することも可能となり得る。
上記のすべての例で、テクスチャード加工された回転ダイおよびテクスチャード加工されない回転ダイの組み合わせを使用することが可能である。
本発明は、上記請求項のうちの任意の一項によるデバイスを使用することによりプロファイル製品を製造するための方法にさらに言及し、本方法が、
材料を第1のチャネルセクションに供給して、第1のチャネルセクションにおいてマスタープロファイルにするように材料を形成することと、
材料をさらに第2のチャネルセクションに供給して、第2のチャネルセクションにおいて最終プロファイルにするように材料を形成することと、
最終プロファイルをプロファイル製品へと変換させることと、
を含む。
材料を第1のチャネルセクションに供給して、第1のチャネルセクションにおいてマスタープロファイルにするように材料を形成することと、
材料をさらに第2のチャネルセクションに供給して、第2のチャネルセクションにおいて最終プロファイルにするように材料を形成することと、
最終プロファイルをプロファイル製品へと変換させることと、
を含む。
一例によれば、最終プロファイルおよび/またはプロファイル製品が、製造方向に沿ってパターン内で等しい距離を達成するように、つまり、製造方向に沿ってパターン内の隆起部分および/または窪み部分の間で等距離を達成するように、延伸される。
一例によれば、回転ダイ上のパターン内の窪み部分の間の距離が、プロファイル製品上の製造方向における対応するパターン内の窪み部分の間の距離より小さく、引張・延伸デバイスが、調整延伸によりプロファイル上のフィーチャの間の距離における高い精度を達成するのを可能にするように最終プロファイルおよび/またはプロファイル製品を延伸するように構成される。
一例によれば、材料の少なくとも一部分が、第1および/または第2のチャネルセクションにおいて加えられる圧力を受けるときに塑性変形可能であるべきである。このような材料は、しばしば、粘弾性材料および/または粘塑性材料と称される。
さらに、押出成形が、圧力により材料が第1のチャネルセクションの中に供給されて第1および第2のチャネルセクションにおいて形成されることになるプロセスに関連する。引抜成形は、形成されることになる材料がデバイスに供給されて第1および第2のチャネルセクションを通して引かれる場合に関連する。デバイスが押出成形のみのためにまたは引抜成形のみのためにあるいはこれらの両方のために配置構成され得ることに留意されたい。
さらに、プロファイル製品は、三次元フォーム、つまり、長さ、幅、および高さを有する製品を意味する。プロファイル製品が、長さ全体に沿って同等であるかまたは長さの位置に応じて異なっていてよい、幅・高さ平面における断面を有することができる。断面は、例えば、円、長円、楕円、(つまり、two sides)、起伏形状、三角形以上、または、これらの組み合わせなどの、任意適切な二次元形状を有することができる。1つまたは複数の辺がパターンを付けられ得、つまり1つまたは複数のパターンを用いてテクスチャード加工され得る。パターン/テクスチャが回転ダイによって作り出される。
本発明は特許請求の範囲内で変化され得ること、ならびに、上述のおよび後述の例が本発明を限定するものとしてみなされないこと、に留意されたい。
例えば、第1のチャネルセクションが静止壁により円周方向において境界を画定され得るか、あるいは、本発明によるデバイスを用いて材料を押出成形または引抜成形することができる限りにおいて、1つまたは複数の動的な壁を有するように配置構成され得る。静止壁は、安価であるというおよびロバスト性を有するという利点を有する。
一例によれば、第1のチャネル部分が、第2のチャネルを基準として中央に配置されるように配置構成され得る。これには、第2のチャネルに入る材料の流れが均等に分散するという利点がある。第1および第2の側方部分が第1のチャネルセクションを基準として中央に配置されるように配置構成され得、回転ダイ上での圧力減少を均等に分散させるという利点を有することができる。
例えば、本デバイスは、横に並べて配置構成された複数の回転デバイスを備えることができ、つまり、回転デバイスが、共通の回転アクスルを有する2つ以上の回転デバイスを備えることができる。多様な回転デバイスが別個の第2のチャネル内に配置構成され得るかまたは共通の分離チャネル内に配置構成され得る。多様な回転デバイスが、プロファイル製品上に等しいまたは異なるパターンを作り出すための等しいまたは異なるテクスチャを有することができる。したがって、プロファイル製品が、製品方向に沿って延びており、多様な回転デバイスによって生成される、内部プロファイルの1つまたは複数のストランドを備えることができる。多様なストランドが、多様な回転デバイスの分離箇所に一致し得る所定の分離ラインで別個の製品に分離可能となり得る。しかし、1つの別個の回転ダイが、製造方向に沿って延びている内部プロファイルの1つまたは複数のストランドをプロファイルド製品(profiled product)に有させるように同様のパターンまたは異なるパターンを分離するパターン/テクスチャを備えることができる。さらにここでは、ストランドがプロファイルド製品内で分離可能となり得る。
一例によれば、回転ダイおよび/またはカウンターベアリングが、最終プロファイルを形成するときに材料を冷却する冷却デバイスを備える。これには、プロファイル製品の最適な材料特性のための材料の所定の温度が達成される、という利点がある。押出成形および/または引抜成形を行うときの材料温度が、特定の材料において、プロファイル製品の品質にとって非常に重要となり得る。さらに、材料と回転ダイおよび/またはカウンターベアリングとの間の摩擦特性を理由として、温度は重要である。冷却デバイスが、例えば、回転ダイおよび/もしくはカウンターベアリングの中に配置構成されたガス流体導管または液体流体導管を有する冷却回路の形態として、回転ダイおよび/もしくはカウンターベアリングを冷却する外部デバイスの形態として、ならびに/または、回転ダイおよび/もしくはカウンターベアリングに追加される液体流体または気体流体の形態として、あるいは、これらのデバイスまたは他の任意適切な冷却デバイスの組み合わせの形態として、配置構成され得る。
一例によれば、回転ダイが、回転ダイ表面の温度を押出材料の所定の許容温度未満にするように、表面上で冷やされるように構成される。
一例によれば、回転ダイが、回転ダイ表面の温度を材料のガラス遷移温度または融解温度より少なくとも摂氏10度低くするように、表面上で冷やされる。
一例によれば、回転ダイが、回転ダイ表面の温度を材料のガラス遷移温度または融解温度より少なくとも摂氏50度低くするように、表面上で冷やされ、それにより押出成形の速度を上げるのを可能にする。
デバイスがさらに、第1のチャネルセクションに接続された1つまたは複数の入口チャネルを用いての共押出成形および/またはon-extrusionのために配置構成され得る。したがって、1つまたは複数の材料が、1つのチャネルを介して第1のチャネルセクションに供給され得るが、2つ以上の材料が、1つの入口チャネルまたは複数のチャネル入口を介して第1のチャネルセクションに供給され得る。複数の入口チャネルの数が材料の数と同じであってよいか、または、1つの入口チャネルを介して2つ以上の材料が供給される場合は複数の入口チャネルが材料の数より少なくなり得る。
2つ以上の材料が、1つの入口チャネルまたは複数のチャネル入口を介して第1のチャネルセクションおよび/または第2のチャネルセクションに供給され得る。複数の入口チャネルの数が材料の数と等しくてよいかまたはそれより多くてよいか、あるいは、1つの入口チャネルを介して2つ以上の材料が供給される場合は複数の入口チャネルが材料の数より少なくなり得る。
本発明はさらに、上述したものによる押出成形および/または、引抜成形デバイスを備える、共押出デバイスおよび/またはon-extrusionデバイスに関連する。共押出デバイスおよび/またはon-extrusionデバイスが、第2のチャネルセクションに直接または間接的に接続された少なくとも2つの入口チャネルを備え、少なくとも2つの入口チャネルの各々が、第2のチャネルセクションの上流で、所定の距離だけ、または、第1のチャネルセクションから第2のチャネルセクションへの移行箇所に対して少なくとも2つの入口チャネルを接続するための合流ポイントまで、1つまたは複数の材料を供給するように構成される。
1つの利点は、共押出成形および/またはon-extrusionが、異なる材料を用いて層状プロファイル製品および/またはプロファイル製品を製作すること、ならびに/あるいは、例えば、電線、歯付きベルトなどの、周囲材料の中に埋め込まれたコアを用いてプロファイル製品を製造すること、を可能にすることである。
一例によれば、上記例のうちの任意の例によるデバイスが、最終プロファイルをプロファイル製品へと変換させるために、第2のチャネルセクションから外に出るときに製造方向において材料を引っ張るように構成された、第2のチャネルセクションの下流に配置構成された引張・延伸デバイスを備える。
一例によれば、回転ダイ上のパターン内の窪み部分の間の距離が、プロファイル製品上の製造方向における対応するパターン内の隆起部分の間の距離より小さく、引張・延伸デバイスが、調整延伸によりプロファイル上のフィーチャの間の距離における高い精度を達成するのを可能にするように最終プロファイルおよび/またはプロファイル製品を延伸するように構成される。回転ダイ内の窪み部分の間の距離が回転方向において測定され、つまり回転方向において円周表面に沿って測定される。
1つの利点は、引張・延伸デバイスが、例えば、プロファイル製品の製造方向において等距離のパターンを得ることを目的として、プロファイル製品へのその移行中に最終プロファイルにおいて材料を動的に延伸することができることである。引張・延伸デバイスがさらに、曲げを制御することを目的として、最終製品からプロファイル製品へのその移行中に幅方向および/または高さ方向において最終製品を案内するのに使用され得る。
引張・延伸デバイスが、材料を握持するための手段および引っ張るための手段を備える任意の種類のデバイスであってよい。一例によれば、引張・延伸デバイスが、材料に加えられる引張力を制御するための制御手段を備える。制御手段がセンサを備えることができる、および/または、最終プロファイルからプロファイル製品へのその移行中に最終プロファイルおよび/または材料の状態を監視するセンサに接続され得る。センサが、アナログ情報および/またはデジタル情報を制御手段に送信するための手段を備える。情報が材料の状態に関連し、制御手段が、引張・延伸デバイスを制御するための情報を処理するように構成される。
これにより、例えばピニオン・ラック内の歯などの、プロファイルの三次元の長手方向フィーチャの間の距離の精度を良好にすることが可能となり、それによりプロファイルを延伸することが可能となり、その結果、ピニオン・ラック内のまたは歯付きベルト内の歯の間の等距離の精度を上げることが可能となる。
これによりさらに、延伸前の三次元フィーチャの間の距離をわずかに意図的に短くするようなプロファイル製品を得るように回転ダイを設計することが可能となり、延伸/引張の較正のための余地を与える。
以下で、多数の図面に関連させて本発明を説明する。
以下で、多数の図面に関連させて本発明を説明する。同じ特徴はすべての図面で同様の符号を用いて表される。
ここでは、入口を含む正面図および出口を含む背面図は製造方向を基準とした読者のための向きとして使用され、製造方向において、加工されることになる材料が入口の中に挿入され、プロファイル製品がデバイス内で成形され、次いで出口を介してデバイスから外に出る。
いくつかの図面では、製造方向が、製造方向を指す矢印を用いてPDで表される。
図1は、本発明の一例によるデバイスの、図2の断面A-Aに沿う下方からの、つまり高さ方向Zにおける、図を概略的に示しており、図2は、図1のデバイスの断面斜視図を概略的に示している。図1および2は、弾性特性を有する粘弾性材料および/または塑性変形可能材料からならびに/あるいは弾性特性を有する粘塑性材料から作られた、プロファイル製品2(図2A~2Iおよび図4、4A、4B、7、および8を参照)の製造方向Yにおける押出成形のためのまたは引抜成形のための押出成形または引抜成形デバイス1を示している。
デバイスが、
2つの反対側にある第1の側壁5および第2の側壁6、ならびに、第1の側壁と第2の側壁との間を幅方向Xに延在する外側円周表面4、を有する、径方向Rおよび幅方向Xに延在する回転ダイ3であって、回転ダイ3が、第1の側壁5に接続する第1の側方部分23および第2の側壁6に接続する第2の側方部分25ならびに第1の側方部分23と第2の側方部分25との間を延在する中間部分22を備える、回転ダイ3と、
製造方向を基準として第1のチャネルセクション9の下流に第2のチャネルセクション10が後続している第1のチャネルセクション9を備える貫通チャネル8を備える、製造方向Yに一致する長手方向Y、高さ方向Z、および高さ方向Zに対して垂直である幅方向X、を有するプロファイル画定ゾーン7であって、回転ダイ3が、製造方向Yを横断して延在する軸を中心として回転可能であり、回転ダイ3の回転時に外側円周表面4により、プロファイル画定ゾーン7を通して供給された場合の材料の表面の上に圧力を作用させるのを可能にするように配置構成される、プロファイル画定ゾーン7と、を備え、
第1のチャネルセクション9が、1つまたは複数の壁11により円周方向において境界を画定され、
第2のチャネルセクション10が、円周方向において、回転ダイ3の円周表面4と、チャネル部分13と、によって境界を画定され、
チャネル部分13が、回転ダイ3の反対側にある図2に示されるカウンターベアリング14、ならびに、回転ダイ3とカウンターベアリング14との間にある反対側にある第1のチャネル部分側壁15および第2のチャネル部分側壁16、を備える。
2つの反対側にある第1の側壁5および第2の側壁6、ならびに、第1の側壁と第2の側壁との間を幅方向Xに延在する外側円周表面4、を有する、径方向Rおよび幅方向Xに延在する回転ダイ3であって、回転ダイ3が、第1の側壁5に接続する第1の側方部分23および第2の側壁6に接続する第2の側方部分25ならびに第1の側方部分23と第2の側方部分25との間を延在する中間部分22を備える、回転ダイ3と、
製造方向を基準として第1のチャネルセクション9の下流に第2のチャネルセクション10が後続している第1のチャネルセクション9を備える貫通チャネル8を備える、製造方向Yに一致する長手方向Y、高さ方向Z、および高さ方向Zに対して垂直である幅方向X、を有するプロファイル画定ゾーン7であって、回転ダイ3が、製造方向Yを横断して延在する軸を中心として回転可能であり、回転ダイ3の回転時に外側円周表面4により、プロファイル画定ゾーン7を通して供給された場合の材料の表面の上に圧力を作用させるのを可能にするように配置構成される、プロファイル画定ゾーン7と、を備え、
第1のチャネルセクション9が、1つまたは複数の壁11により円周方向において境界を画定され、
第2のチャネルセクション10が、円周方向において、回転ダイ3の円周表面4と、チャネル部分13と、によって境界を画定され、
チャネル部分13が、回転ダイ3の反対側にある図2に示されるカウンターベアリング14、ならびに、回転ダイ3とカウンターベアリング14との間にある反対側にある第1のチャネル部分側壁15および第2のチャネル部分側壁16、を備える。
例示の実施形態によれば、図1、2、2A~2Dは以下のことを概略的に示す:第1のチャネルセクション9が、材料に応じた所定の供給率において最大高さH1を有し、第1のチャネルセクションから外に出るときに第1のチャネルセクション9において第1の最大高さD1を有する最小断面積を有する、マスタープロファイル36へと材料を変形させるように構成され、第1のチャネルセクション9が、材料の弾性特性に応じた所定の高さD5を有するウェイク要素58を備え、ウェイク要素58が少なくとも高さ方向Zにおいて位置決めされ、第2のチャネルセクション10が、マスタープロファイル36が第1のチャネルセクション9から外に出るときにカウンターベアリング14に接触させてマスタープロファイル36に対して増大した圧力を加えるように構成された回転ダイ3により、最小高さH2を有する最終プロファイル37へと材料をさらに変形させるように構成され、回転ダイ3が、回転ダイ3とカウンターベアリング14との間の最小距離D2において、この最小距離D2の位置における回転ダイ3によって加えられる最大許容圧力に依存して構成され、最大許容圧力が、マスタープロファイル36と最終プロファイル37の高さの最大差に対応し、回転ダイ3の円周表面内4のパターン38に依存し、さらに、材料の弾性特性、およびひいては、材料の弾性を原因とする最終プロファイルの高さH3とプロファイル製品との間の差に依存する。
一例によれば、第1のチャネルセクション9が、頂部プレベアリング41および反対側にある底部プレベアリング42の形態である少なくとも2つの側壁11を備え、頂部プレベアリング41が高さ方向Zにおいて反対側の底部プレベアリング42の上に配置構成され、頂部プレベアリング41および/または底部プレベアリング42がウェイク要素58を備える。
一例によれば、ウェイク要素が、側壁から第1のチャネルセクションに入る方向に突出する。一例によれば、ウェイク要素が、側壁から第1のチャネルセクションに入る高さ方向に突出する。
ここでの1つの利点は、最大荷重が第1および第2のチャネルセクションの両方において制御され、それにより処理されることになる材料および処理速度に応じて押出成形および/または引抜成形デバイスを設計することが可能となる。処理されることになる材料に応じて最大荷重を制御することにより、品質アウトプットを高くする製造率を可能にし、例えば材料にかかる過度に大きい応力により破断するなどの、リスクを低減する。
図2Aは図2と同様の図を概略的に示しており、以下のことを概略的に示している:材料が第1のチャネルセクション9においてマスタープロファイル36となるように形成され、その直後に第2のチャネルセクション10において最終プロファイル37となるように形成される。図2Aはさらに、最終プロファイル37が、第2のチャネルセクション10においてマスタープロファイル36にさらに圧力がかかることを理由として、マスタープロファイル36の高さH2より小さい高さH1を有する、ことを示す。図2Aはさらに、製品プロファイル2が、最終プロファイル37から製品プロファイル2へと冷却されるときに収縮することを理由として、最終プロファイル36の高さH1より小さい高さH3を有する、ことを示す。図2Aでは、回転ダイが、図2B~2Dに示されるような窪み部分38を有さない。図2B~2Dを図2Aと比較すると、図2Aの回転ダイ3は、図2Bに示されるように、カウンターベアリング14に対して材料を押圧する回転ダイ3の部分が窪み部分38を有さず、したがって材料に対して最大圧力を作用させる、というかたちで回転させられている状態で見られ得る。
図2Bは、図2Aと同様である、図1の断面B-Bに沿う側面図を概略的に示しているが、回転デバイスが、カウンターベアリング14に対して材料を押圧する回転ダイ3の部分が窪み部分38を備えないかたちで、回転させられる。図2Cおよび2Dは図2Bと同様のデバイス1を示しているが、回転ダイ3が、底部44を備える窪み部分38をカウンターベアリング14の方に向けるように、回転させられる。
図2Bは、製造方向の外部圧力を作用させるデバイス(図示せず)を用いるかたちで(すなわち、押出成形)、ならびに/あるいは、材料を製品方向PDに引き込むデバイス(図示せず)により第1のチャネル9を通して材料を引き込むかたちで(すなわち、引抜成形)、材料がデバイス(図示せず)によって押圧されて第1のチャネルセクション9に入れられる、初期ゾーンAを概略的に示している。デバイスのゾーンAが漏斗形状の開口部43を備え、ここで、材料が、第1のチャネルセクション9より大きい断面を有する初期フォームからフォームを変化させる。しかし、開口部の形状は、材料と、温度と、材料を押圧するデバイスとに応じて、多様であってよい。
図2Bは、ゾーンAのすぐ後方に配置構成されたゾーンBを概略的に示しており、ゾーンBが第1のチャネルセクション9に対応し、マスタープロファイル36の形成が、第1のチャネルセクション9を通って材料が動くときに第1のチャネルセクション9において側壁11から材料に作用する圧力により材料がフォームを変化させることにより、行われる。
図2Bは、ゾーンBのすぐ後方に配置構成されたゾーンCを概略的に示しており、ゾーンCが第2のチャネルセクション10に対応し、最終プロファイル36の形成が、第2のチャネルセクション9を通って材料が動くときに第2のチャネルセクション10において少なくとも回転ダイ3および反対側にあるカウンターベアリング14から材料に作用する圧力により材料がフォームを変化させることにより、行われる。
図2Bは、ゾーンCのすぐ後方に配置構成されたゾーンDを概略的に示しており、ゾーンDが第2のチャネルセクション10の後方の製造ラインの1セクションに対応し、材料が冷却し始め、温度低下の結果として収縮することにより最終プロファイル36がフォームを変化させ始める。ゾーンDで、最終プロファイル37が、所望の材料特性を得るために種々の製造処置を受けることができる。最終プロファイル37を、所望の材料特性を有するプロファイル製品2へと変化させることを目的とした、例えば、冷却、加熱、延伸、圧縮など。
ゾーンDの長さは、材料特性と、ゾーンDにある材料の周りの加工環境とに依存する。材料特性は、例えば、熱放出、および、冷却されることになる材料の質量などである。例えば、より薄い材料はより厚い材料より迅速に冷却される。加工環境は、例えば、周囲温度および湿度を意味する。例えば、より高温の環境は、より低温の環境と比較して冷却プロセスの速度を低下させる。
図2Bは、ゾーンDの後方に配置構成されたゾーンEを概略的に示しており、ゾーンEが製造ラインの1セクションに対応し、材料が、製品プロファイルの最終フォームを確立する温度を表す所定の温度まで冷却されており、フォームの変化がない状態が継続するかまたはフォームの変化が微小である状態が継続する。図2Bは、プロファイル製品が、最終プロファイル37の高さH2より小さいゾーンEにおける高さH3を有する、ことを示す。同様の手法で、最終プロファイル37のパターン39が、冷却によりゾーンEにおいて収縮してパターン40になる。
図2Bは一例を示しており、上記の例のいずれかの例によるデバイス1が、最終プロファイル37をプロファイル製品2へと変換させるために、第2のチャネルセクション10から外に出るときに製造方向PDにおいて材料を引っ張るように構成された、第2のチャネルセクション10の下流に配置構成された引張・延伸デバイス54を備える。
1つの利点は、引張・延伸デバイスが、例えば、プロファイル製品の製造方向において等距離のパターンを得ることを目的として、プロファイル製品へのその移行中に最終プロファイルにおいて材料を動的に延伸することができることである。引張・延伸デバイスがさらに、曲げを制御することを目的として、最終製品からプロファイル製品へのその移行中に幅方向および/または高さ方向において最終製品を案内するのに使用され得る。
一例によれば、回転ダイ3上のパターン38内の窪み部分38の間の距離が、プロファイル製品2上の製造方向における対応するパターン38内の隆起部分40の間の距離より小さく、引張・延伸デバイス54が、調整延伸によりプロファイル上のフィーチャの間の距離における高い精度を達成するのを可能にするように最終プロファイル37および/またはプロファイル製品2を延伸するように構成される。
引張・延伸デバイスが、材料を握持するための手段および引っ張るための手段を備える任意の種類のデバイスであってよい。一例によれば、引張・延伸デバイスが、材料に加えられる引張力を制御するための制御手段55を備える。制御手段55がセンサを備えることができ、および/または、最終プロファイルからプロファイル製品へのその移行中に最終プロファイルおよび/または材料の状態を監視するセンサ56に接続され得る。センサが、アナログ情報および/またはデジタル情報を制御手段に送信するための手段を備える。情報が材料の状態に関連し、制御手段が、引張・延伸デバイスを制御するための情報を処理するように構成される。図2Bでは、回転ダイ3および/またはカウンターベアリング14が、最終プロファイル37を形成するときに材料を冷却する冷却デバイス57を備える。これには、プロファイル製品の最適な材料特性のための材料の所定の温度が達成される、という利点がある。押出成形および/または引抜成形を行うときの材料温度が、特定の材料において、プロファイル製品の品質にとって非常に重要となり得る。さらに、材料と回転ダイおよび/またはカウンターベアリングとの間の摩擦特性を理由として、温度は重要である。冷却デバイスが、例えば、回転ダイおよび/もしくはカウンターベアリングの中に配置構成されたガス流体導管または液体流体導管を有する冷却回路の形態として、回転ダイおよび/もしくはカウンターベアリングを冷却する外部デバイスの形態として、ならびに/または、回転ダイおよび/もしくはカウンターベアリングに追加される液体流体または気体流体の形態として、あるいは、これらのデバイスまたは他の任意適切な冷却デバイスの組み合わせの形態として、配置構成され得る。回転ダイ3が、例えば図2C~2Dに示されるように、図2Bの冷却デバイス57なしで動作するように構成され得ることに留意されたい。
一例によれば、回転ダイ3が、回転ダイ表面の温度を押出材料の所定の許容温度未満にするように、表面上で冷やされるように構成される。
一例によれば、回転ダイが、回転ダイ表面の温度を材料のガラス遷移温度または融解温度より少なくとも摂氏10度低くするように、表面上で冷やされる。
一例によれば、回転ダイが、回転ダイ表面の温度を材料のガラス遷移温度または融解温度より少なくとも摂氏50度低くするように、表面上で冷やされ、それにより押出成形の速度を上げる。
図2B~2Dは、回転ダイ3が円周表面4内に少なくとも1つの窪み部分38を備えるパターン38を備える、ことを概略的に示す。図2B~2Dでは、パターン38が4つの窪み部分を備えるが、ここでの窪み部分の数は単に例示的な例であり、プロファイル製品2の所望のフィーチャに応じた所定のデザインにおいて、回転ダイの上に広がるパターン内により多くのまたはより少ない窪み部分が存在してもよい。窪み部分は、例えば、長円、円、多角形、これらのまたは他の形状の混合などの、任意適切な形状を有することができる。窪み部分38が窪み部分の最大深さのところに底部44を有し、窪み部分が異なる深さまたは同等の深さを有することができる。窪み部分38の間において、回転ダイが、カウンターベアリング14の方を向いているとき、回転ダイ3とカウンターベアリング14との間において最小距離D2を有する部分を有する。カウンターベアリングの方を向いているときの底部44とカウンターベアリング14との間において最大距離を有する窪み部分38が、回転ダイ3とカウンターベアリング14との間における最大距離D22(図2Cおよび2Dを参照)を形成する。
一例によれば、第2の断面17における円周表面4とカウンターベアリング14との間における高さ方向Zにおける最小距離D2が、第1の断面12における高さ方向における最大距離D1より小さい。
図2Cおよび2Dは、上述のゾーンを含むが、1つの窪み部分38をカウンターベアリング14の方に向けるように回転させられている回転ダイ3を含む、図2Bと同じ側面図を概略的に示す。
図2Cおよび2Dは以下のことを概略的に示す:回転ダイ3が、窪み部分38の底部44とカウンターベアリング14との間の最大距離D22において、この最大距離D22の位置における回転ダイによって加えられる最小許容圧力に依存して構成され、それにより窪み部分38において材料の塑性変形を達成する。
図2B~2Dは、回転ダイ3内のパターン38が、冷却されてプロファイル製品2になる最終プロファイル37の収縮効果を基準としてサイズ決定されるように構成される、ことを概略的に示す。
留意すべきこととして、回転ダイ3内のパターン38が、カウンターベアリング14の方を向くときに少なくとも幅方向Xにおいて円周表面4の周囲部分に窪み部分を有させないように窪み部分を円周表面4内に位置決めするようにパターン38が配置構成される場合にデバイス1により最小距離D2および最大距離D22が同時に呈されることになるように、配置構成され得る。代替形態として、パターン38が、幅方向Xに延びる多数の窪み部分38を備え、ここでは同時に、窪み部分38の間の非窪み部分がカウンターベアリング14の方を向く。ここでは、回転ダイ3が、少なくとも短時間のインターバル中に、最小距離D2によるものである非窪み部分に対しての最大圧力と、最小距離D22によるものである窪み部分に対しての最小圧力と、の両方を作用させる。最大圧力および最小圧力の設計選択により、さらに、材料に応じた、マスタープロファイルから最終プロファイルへの最適化されたフォームの変化が可能となり、その結果、窪み部分内の材料が窪み部分を満たして、材料のためにならびに/あるいは押出成形および/または引抜成形デバイスのデザインのために許容される最大圧力を超えない回転ダイの径方向における最外部分の間の材料と同時に、変形させられるようになる。いくつかの材料が、窪み部分の内側と外側との間の初期圧力差により窪み部分を容易に満たすのを可能にする特性を呈する、ことにさらに留意されたい。窪み部分が満たされると、圧力差に関しての定常状態条件が短時間達成される。このような定常状態条件では、材料内の圧力のバランスがとれた状態となり、圧力差が最小になる。いくつかの材料では、窪み部分がカウンターベアリングの方を向いて窪み部分が満たされた状態の動作の時間において、圧力が窪み部分および周囲の非窪みパートの両方で等しくなり得るかまたは実質的に等しくなり得る。
回転ダイが、回転ダイの周りで巻き上げが起こる場合の完成のプロファイル製品で与えられる円周方向距離とは異なる、窪み部分38の間の円周方向距離を有し得、それにより、例えば押出成形後に最終プロファイルを延伸させるなどして、補償およびフィーチャ間の距離の調整を行うことが可能となり、それにより完成のプロファイル製品で高い精度が得られる、ことにさらに留意されたい。
図2Cは以下のことを概略的に示す;第1のチャネルセクション9内の壁11の上側部分41(以下、プレベアリング41とも称される)が、窪み部分38をカウンターベアリング14の方に向けているとき、Z方向において窪み部分38の底部44の最大高さレベルの上方にある高さレベルのところに配置構成される。図2Dは以下のことを概略的に示す:第1のチャネルセクション9内の壁11の上側部分41が、窪み部分38をカウンターベアリング14の方に向けているとき、Z方向において窪み部分38の底部44の最大高さレベルの下方にある高さレベルのところに配置構成される。上側部分41の高さレベルは、材料および回転ダイ3内のパターン38に応じて、ならびにひいては、塑性変形により窪み部分38を満たすときに材料がどのようにフォームを変化させるかに応じて、変わり得る。
図2A~2Iは、第1のチャネルセクション9が、頂部プレベアリング41および反対側にある底部プレベアリング42の形態である側壁11を備える、ことを概略的に示す。頂部プレベアリング41が高さ方向Zにおいて反対側の底部プレベアリング42の上に配置構成される。
図2Eは1つの例示の実施形態を概略的に示し、ここでは、頂部プレベアリング41がウェイク要素58を備える。
図2Fは1つの例示の実施形態を概略的に示し、ここでは、底部プレベアリング42がウェイク要素58を備える。
図2Gは1つの例示の実施形態を概略的に示し、ここでは、底部プレベアリング42および頂部プレベアリング41がウェイク要素58を備える。
図2E~2Gでは、ウェイク要素58が、製造方向PDにおいて第1のチャネルセクション9から第2のチャネルセクション10への移行箇所の上流の所定の距離のところに配置構成される。
図2Hは1つの例示の実施形態を概略的に示し、ここでは、ウェイク要素58が、第1のチャネルセクション9から第2のチャネルセクション10への移行箇所に配置構成され、ウェイク要素58が、高さ方向Zにおいて最も低い部分を有する上側縁部59を備え、上側縁部59が、第1のチャネルセクション9から第2のチャネルセクション10への移行箇所において、第1のチャネルセクション9におけるウェイク要素58の高さ方向Zにおける上側部分の境界を画定する。図2Hでは、ウェイク要素58が、底部プレベアリング42の方を向く上側縁部59を備える、第1のチャネルセクションにある突出部である。
図2Iは1つの例示の実施形態を概略的に示しており、ここでは、ウェイク要素58が、第1のチャネルセクション9から第2のチャネルセクション10への移行箇所に配置構成され、ウェイク要素が、高さ方向Zにおいて最も低い部分を有する上側縁部59を備え、上側縁部59が、第1のチャネルセクション9から第2のチャネルセクション10への移行箇所において、第1のチャネルセクション9におけるウェイク要素58の高さ方向Zにおける上側部分の境界を画定する。図2Iでは、ウェイク要素58が、底部プレベアリング42の方を向く上側縁部59を備える、第1のチャネルセクションにある頂部プレベアリングの全体であるとして配置構成される。
図2Hおよび2Iは、ウェイク要素58が、円周表面4の最下点より低い高さレベルZまで突出し、つまり距離D2が最小である、ことを示す。図2Iでは、ウェイク要素58の高さD5が、第2のチャネルセクション10におけるマスタープロファイル36の最大高さH11とウェイク要素58の上側縁部59の高さ方向Zにおける位置との間の差によって決定される。図2E~2Hでは、ウェイク要素58の高さD5が、第1のチャネルセクション9の最大高さD1とウェイク要素58の上側縁部59の高さ方向Zにおける位置との間の差によって決定される。しかし、図2Hでは、ウェイク要素58の高さD5が、別法として、第2のチャネルセクション10におけるマスタープロファイル36の最大高さH11とウェイク要素58の上側縁部59の高さ方向Zにおける位置との間の差によって決定される。図2B~2Dは、頂部プレベアリング41が円周表面4の最下点の上方にある高さ方向Zにおける高さレベルに位置決めされる、ことを示しており、つまり距離D2が最小である。ここでは、ウェイク要素58の高さD5の計算が、ウェイク要素58の位置および材料の弾性特性に応じて、上記に従って計算され得る。
第1のチャネルセクション9の断面が、材料の弾性特性と、冷却されて最終高さH3を有するプロファイル製品2になる最終プロファイルY2の収縮効果とを基準としてサイズ決定されるように構成される。したがって、ウェイク要素58の高さD5が、少なくとも材料の弾性特性に依存する。
回転ダイ3内のパターンが、弾性特性と、冷却されてプロファイル製品2になる最終プロファイル37の収縮効果とを基準としてサイズ決定されるように構成される。
図2B~2Iの例によれば、第1のチャネルセクション9から外に出るときのマスタープロファイル高さH1が、弾性により、回転ダイ3に到達する前の第2のチャネルセクション10内でのマスタープロファイル高さH11以下である。
上で言及したように、上側縁部59および回転ダイ3の最下点の相対位置が、図2E~2Iのすべての例において、材料の弾性特性に応じて変わり得る。図2B~2Gでは、ウェイク要素の上側縁部59が、高さ方向Zにおいて、回転ダイ3の最下点の上方に位置決めされ、図2H~2Iでは、ウェイク要素の上側縁部59が、高さ方向Zにおいて、回転ダイ3の最下点の下方に位置決めされる。
一例によれば、第2のチャネルセクション10の断面積A1が、冷却されて最終高さH3を有するプロファイル製品2になる最終プロファイル37の収縮効果を基準としてサイズ決定されるように構成される。
1つの例示の実施形態によれば、図1は以下のことを概略的に示す:第1のチャネルセクション9の幅D3が、少なくともその長さの一部に沿って、および、少なくともその高さの一部に沿って、回転ダイ3の2つの反対側の側壁5、6の間の距離D4より小さい。したがって、第1のチャネルセクション9は、その幅が、少なくとも、第2のチャネルセクション10において反対側の第1のチャネル部分側壁15と第2のチャネル部分側壁16との間の距離より小さくあるべきである。第1のチャネルセクション9と第2のチャネルセクション10との間の幅の差は、第1の側方部分23および第2の側方部分25のフィーチャと、回転ダイ3とそれぞれの反対側の第1のチャネル部分側壁15および第2のチャネル部分側壁16との間の公差とに依存する。第1のチャネルセクション9の幅D3は、公差の合計(つまり、回転ダイ側壁5、6と第2のチャネルセクション10におけるそれぞれの反対側の第1のチャネル部分側壁15および第2のチャネル部分側壁16との間の隙間の合計)を差し引いた、反対側の第1のチャネル部分側壁15と第2のチャネル部分側壁16との間の距離である距離D4より小さくあるべきである。第1および第2の側方部分がフランジ部分18、19を備える場合(後述のさらなる説明を参照されたい)、第1のチャネルセクション9の幅D3が、少なくともその長さの一部に沿って、および、少なくともその高さの一部に沿って、2つのフランジ部分18、19の間の距離D4より小さい。
1つの利点は、第1のチャネルセクション9および第2のチャネルセクション10の幾何学的な違いにより、第1の外側縁部分5および第2の外側縁部分6に関連して局所的な圧力低下が達成されることである。この局所的な圧力低下が材料の流れ速度を低下させ、これにより、第1の側壁5と第1のチャネル部分側壁15との間での、および、第2の側壁6と第2のチャネル部分側壁16との間での、漏洩問題が排除される。追加の漏洩防止ストラテジとの組み合わせで、これを後でさらに説明する。図1は追加の1つの例を示しており、図5は漏洩防止ストラテジの別の例を示している。これらの異なる例が組み合わされ得、これを後でさらに説明する。
プロファイル製品の所望のプロファイルに応じて、回転ダイ3が円筒形または非円筒形であってよく、また、テクスチャード加工されてもまたはテクスチャード加工されなくてもよい、ことに留意されたい。
図3Aおよび3Bに示される一例によれば、回転ダイ3が、プロファイル製品2を形成する前、最終プロファイル37の形成中に最大許容圧力に応じてフォームを変えるように構成され得る。図3Aおよび3Bでは、回転ダイ3の円周表面4の少なくとも中間部分22が、定常状態製造中に少なくとも力および温度により曲げられるのを可能にすることを目的として凸形であり、その結果、定常状態運転中に最終プロファイル37内で予測したパターン39が得られ得る。ここでは、定常状態運転は、始動手順の後の安定した運転状態を意味する。
一例(図示せず)によれば、カウンターベアリング14が、プロファイル製品2を形成する前に、プロファイル製品2の形成中において最大許容圧力に応じてフォームを変えることになるように構成される。一例(図示せず)によれば、さらに、頂部プレベアリング41および/または底部プレベアリング42が、始動手順から定常状態運転へとフォームを変化させるために同様の手法で構成され得る。
図4、4A、および4Bに示される一例によれば、回転ダイ3が、底部44を備える少なくとも1つの窪み部分38を備えるパターン38を有するように構成され、ここでは、各窪み部分38が、最終プロファイル37内のパターン39内の対応する隆起部分の放出角度a1と同等の放出角度a2を有する。放出角度a1およびa2は、回転ダイ3の半径と、最終プロファイル37内の意図されるパターン39と、カウンターベアリングの構成と、最終プロファイル37の移動速度とに依存する。しかし、回転ダイ3の半径および回転ダイ3内のパターン38の種類によっては、a1がa2より大きい。
図4、4A、および4Bは、パターン38の窪み38が、窪み38の底部44から回転ダイ3の円周表面4内の窪み部分境界画定部分までの径方向Rにおける高さD23(別法として、深さと称される)を有する、ことを示す。図2Bの高さD23と距離D2の合計が図2Cおよび2Dの最大距離D22に等しく、したがって、窪み部分38内の材料の塑性変形を達成するための最小許容圧力に関連した重要性を有する。図4Aは、最終プロファイル内のパターン39が、窪み部分38の底部40と回転ダイ3の円周最外部分との間の深さD23に対応する高さH4を有する隆起部分を有する、ことをさらに示す。
図1では、第1の側方部分23が、中間部分22の少なくとも一部分の径方向延在量を超える延在量を有する、径方向Rに延在する第1のフランジ部分18を備え、第2の側方部分25が、中間部分22の少なくとも一部分の径方向延在量を超える延在量を有する、径方向に延在する第2のフランジ部分19を備える。
第1のフランジ部分18および第2のフランジ部分19が、反対側にある第1のチャネル部分側壁15および第2のチャネル部分側壁16の方に向かう方向において回転ダイ3の外側での材料の動きを防止するように配置構成される。
回転ダイ3がフランジ部分を有さないようにも配置構成され得、これが、少なくとも、図2B~2D、4、4A、および4Bに示される。
図5は、本発明の1つの例示の実施形態によるデバイスの側断面図を概略的に示しており、図6は、図5のデバイスの背面図および出口を概略的に示す。図5では、1つまたは複数の壁11が第1のチャネルセクション9の端部のところに第1の断面12を画定し、第2のチャネルセクション10が、円周表面4とカウンターベアリング14との間の距離を最小にする場所である位置において第2の断面17を画定し、第1のチャネルセクション9のジオメトリが第2のチャネルセクション10とは異なり、その結果、第1のチャネルセクション9を通過する材料が第2のチャネルセクション10に入るときにフォームを変化させる。
図7は、一例による、図5の第1の断面12におけるマスタープロファイル36の断面と、図5の第2の断面17における最終プロファイル37の断面と、を概略的に示している。
さらに図1~2Dを参照すると、図7は、テクスチャード加工されていないつまり上述したように窪み部分38を有するパターン38を有さない回転ダイを使用する場合の、マスタープロファイル36および最終プロファイル37の断面を概略的に示している。
図8は、図5の第1の断面12におけるマスタープロファイル36の断面と、回転ダイ3が最終プロファイルにおいてパターン39を刻んだ場合の、図5の第2の断面17における最終プロファイル37の第1の断面と、回転ダイ3が最終プロファイルにおいてパターン39を刻んでいない場合の、図5の第2の断面17における最終プロファイル37の第2の断面と、を概略的に示している。
さらに図1~2Dを参照すると、図8は、テクスチャード加工されたつまり上述したように窪み部分38を有するパターン38を有する回転ダイを使用する場合の、マスタープロファイル36および最終プロファイル37の断面を概略的に示している。回転ダイ内のパターン38により最終プロファイル内に対応する反対側のパターン39が得られ、つまり、回転ダイ3内のパターン38が窪み部分38を備える場合、それにより、最終プロファイル37内に隆起部分39を備える対応する反対側のパターン39が得られる。図8では、最終プロファイル37の断面が、最終プロファイルが窪み部分38によって得られた隆起部分39を有する場合に37aで表される。図8では、最終プロファイル37の断面が、最終プロファイルが窪み部分38の間の空間において回転ダイ3の円周表面4による隆起部分39を有さない場合に37bで表される。
図1~2Dならびに図7および8を参照すると、マスタープロファイル36が第1の断面12に対応する第1の断面積ジオメトリA1を有し、最終プロファイル37が第2の断面17によって画定される第2の断面積ジオメトリA2を有し、第1の断面積ジオメトリA1が任意の所与の比較可能な位置において第2の断面積ジオメトリA2とは異なり、最大圧力およびひいては第2のチャネルセクション10における最小距離D2が、マスタープロファイル36の断面積ジオメトリA1と最終プロファイル37の断面積ジオメトリA2との差に依存する。
図5は以下のことを示している:壁11が静止しており、第1のチャネルセクション9の端部のところに第1の断面12を画定し、第2のチャネルセクション10が、円周表面4とカウンターベアリング14との間の距離D2を最小にする場所である位置において第2の断面17を画定し、第1のチャネルセクション9のジオメトリが第2のチャネルセクション10とは異なり、その結果、第1のチャネルセクション9を通過する材料が第2のチャネルセクション10に入るときにフォームを変化させる。
第2の断面17における円周表面4とカウンターベアリング14との間における高さ方向Zにおける最小距離D2が、第1の断面12における高さ方向における最大距離D1より小さい。これには、材料が強制的にフォームを変化させられて、回転ダイ3の形状およびフォームと、回転ダイ3の反対側にあるカウンターベアリング14の形状およびフォームとに応じて、種々の方向に流れるのを開始させられる、という利点がある。
第1のチャネルセクション9および第2のチャネルセクション10の幾何学的な違いにより、第2のチャネルセクション10内の圧力が、回転ダイのインプリントを含めた第2のチャネルセクションを飽和状態にするように十分に迅速に材料を変換させるようなレベルにまで増大するかまたはそのようなレベルで維持される。
図7および図8のマスタープロファイル36および最終プロファイル37のジオメトリの変化は、上で考察されるかまたは以下で考察されるすべての例に関連した重要性を有する。第1のチャネルセクション9および第2のチャネルセクション10が、長円、円、多角形、起伏形状、あるいは、1つのまたは多くの形状の組み合わせなどの、多様な断面ジオメトリを有するように形成され得ることに留意されたい。
図1~2Dを参照すると、第2のチャネルセクション10が、有利には、回転ダイ3の円周表面4の径方向最外部分とチャネル部分13内のカウンターベアリング14との間の所定の第2の距離D2(図5に示される)を、径方向に一致する高さ方向Zにおける第1のチャネルセクション9の最も遠くにある部分の間の所定の第1の距離D1(図5に示される)より小さくするように、第1のチャネルセクション9を基準として配置構成され、ならびに/あるいは、第2のチャネルセクション10が、幅方向Xにおけるチャネル部分13の最も内側の最も狭い部分の間の所定の第4の距離D4(図1に示される)を、第1のチャネルからの出口エリアにおける幅方向Xにおける第1のチャネルセクションにおける側壁の間の所定の第3の距離D3(図1に示される)より大きくするように、第1のチャネルセクション9を基準として配置構成される。
このような高さおよび幅の両方の変化が材料を強制的に形状変化させ、より狭い第1のチャネルセクションによりチャネルセクションに入るときに局所的な圧力減少が与えられる。その理由は、第1および第2の側方部分がウェイク要素内にあり、つまり第1のチャネル内の側壁の後方にあるからである。
さらに、図1を参照すると、第1の側壁5および第2の側壁6が第1のチャネル部分側壁15および第2のチャネル部分側壁16に関連して位置決めされ、その結果、製品材料と、第1のチャネルセクション9と第2のチャネルセクション10との間の幾何学的関係とに応じて配置構成される公差を有するように、第1の側壁5と第2の側壁6が第1のチャネル部分側壁15および第2のチャネル部分側壁16に回転可能に接続される。
円周表面4が、環状凹形部分を除いて回転ダイの全体をカバーすることができるテクスチャード加工された部分30を備えることができるか、または、第1の側方部分4が、第1のフランジ部分18とテクスチャード加工された部分30との間を延在するテクスチャード加工されない部分31を備え、第2の側方部分25が、第2のフランジ部分19とテクスチャード加工された部分30との間にあるテクスチャード加工されない部分32を備える。
テクスチャード加工されない部分31、32は、有利には、テクスチャード加工された部分30の、また特には環状凹部分19の、インプリント深さまでの半径より小さい半径を有する。しかし、一例(図示せず)によれば、円周表面4がテクスチャード加工されなくてよく、滑らかな表面またはマイクロパターン表面を有してよい。テクスチャード加工されない回転ダイは円筒または起伏形状である形状を有することができる。
図9は、3つのロータリーダイ3、33、34を含むロータリーダイ3の組立体の背面図および出口を概略的に示しており、図10は、図9による組立体の斜視図を概略的に示している。図1、5、および6を参照すると、チャネル部分13が、図1、5、および6のカウンターベアリング14の代わりに、第1の回転ダイ3の反対側に配置構成された第2の回転ダイ33を備える。第2の回転ダイ33がカウンターベアリング14の全体に取って代わることができるかまたは静止カウンターベアリング14(図示せず)の一部分であってよい。第2の回転ダイ33が、プロファイル製品の両側に同じまたは異なるパターンを作り出すために、上述した第1の回転ダイ3と同様の手法で配置構成され得る。第2の回転ダイ33が、第1の回転ダイ3の環状凹部29および/またはフランジ部分18、19と協働するように配置構成され得る環状凹部および/またはフランジ部分を備えることができる。
図9および10に示される一例によれば、チャネル部分13(図1、5、および6に示される)が、第1の回転ダイに対して一定の角度を付けて配置構成された第3の回転ダイ34を備える。この回転ダイが、反対側にある第1のチャネル部分側壁15または第2のチャネル部分側壁16の全体または一部分に取って代わる。第3の回転ダイ34は、第1の回転ダイのみと共に、または第1および第2の回転ダイの両方と共に、配置構成され得る。したがって、第1の回転ダイ3および第2の反対側にある回転ダイ33を有する上述の配置構成が、第3の回転ダイ34を用いずに組み立てられ得る。
図11は、4つのロータリーダイを含むロータリーダイの組立体の背面図および出口を概略的に示しており、図12は、図19による組立体の斜視図を概略的に示している。図11および12は、チャネル部分13(図1、5、および6に示される)が、第3の回転ダイ34の反対側に配置構成された第4の回転ダイ35を備える、ことを示している。第4の回転ダイ34が、代替形態として、第1の回転ダイ3のみと共に、または第1の回転ダイ3および第2の回転ダイ33の両方と共に、配置構成され得る。
第3の回転ダイ34および/または第4の回転ダイ35が、プロファイル製品の両側に同じまたは異なるパターンを作り出すために、上述した第1の回転ダイ3と同様の手法で配置構成され得る。第3の回転ダイ34および/または第4の回転ダイ35が、第1の回転ダイ3の環状凹部29および/またはフランジ部分18、19と協働するように配置構成され得る環状凹部および/またはフランジ部分を備えることができる。
一例によれば、2つ以上の回転ダイが同期され得る。これには、材料を等しい速度で供給するという利点がある。しかし、摩擦および/または特別なパターンを作り出すことを目的としてならびに/あるいは材料の差を補償することを目的として、非同期の回転ダイを使用することも可能となり得る。
デバイスが、テクスチャード加工されたおよびテクスチャード加工されない回転ダイ3;33;34;35の組み合わせを有するように配置構成され得る。
図13~19は、上で考察した例のうちの任意の1つの例による押出成形および/または、引抜成形デバイス1を備える、共押出デバイス1aおよび/またはon-extrusionデバイス1aを概略的に示しており、デバイス1aが、第2のチャネルセクション10に直接または間接的に接続された少なくとも2つの入口チャネル45、46、47を備え、少なくとも2つの入口チャネル45、46、47の各々が、第2のチャネルセクション10の上流で、所定の距離だけ、または、第1のチャネルセクション9から第2のチャネルセクション10への移行箇所に対して少なくとも2つの入口チャネル45、46、47を接続するための合流ポイントまで、1つまたは複数の材料を供給するように構成される。
ここでは、共押出は、少なくとも2つの材料ストリームが一体に処理されて形成されてマスタープロファイルにされて次いで最終プロファイルにされるか、または、少なくとも2つの材料ストリームが一体に処理されて形成されて最終プロファイルにされる、ことを意味する。ここでは、on-extrusionは、少なくとも2つの材料ストリームが一体に処理されて層状になるように位置決めされて形成されてマスタープロファイルにされて次いで最終プロファイルにされるか、または、少なくとも2つの材料ストリームを合流ポイントで一体にしてマスタープロファイルにし、次いで、少なくとも2つの材料ストリームを一体に処理して結合体を形成して第2のチャネルセクション10において最終プロファイルにする、ことを意味する。
図13は、本発明によるデバイス1、1aの側断面図を概略的に示している。図13は以下のことを示す:プロファイル画定ゾーン7が、第1のチャネルセクション9の形態である第1の入口チャネル45と、第1のチャネルセクション9からの材料を用いて層状プロファイル製品2を形成するために追加の材料を第2のチャネルセクション10に供給するための、第2のチャネルセクション10の上流でプロファイル画定ゾーン7に接続された第3のチャネルセクション46の形態である第2の入口チャネル46とを備える。
一例によれば、第3のチャネルセクション46が、材料を加工するように配置構成された、第1のチャネルセクション9に類似の押出成形または引抜成形チャネルである。一例によれば、第3のチャネルセクション46が材料をプロファイル画定ゾーン7まで運搬するためのコンベアユニットとして構成された第3のチャネルセクション46である。
図14は、本発明によるデバイスの斜視図を概略的に示しており、図15が、本発明によるデバイスの側断面図を概略的に示している。図13~15は、デバイス1、1aが、上述のような1つの回転デバイス3と、第1のチャネルセクション9および第3のチャネルセクション46を介して一体にされる2つの材料ストリームと、を有する、ことを多様な手法で示す。
図16は本発明によるデバイスの側断面図を概略的に示しており、ここでは、デバイスが2つの反対側にある回転ダイ3、33を備える。図16はさらに以下のことを示す:デバイス1aが、第1のチャネルセクションの形態である第1の入口チャネル45と、第1のチャネルセクション9からの材料を用いて層状プロファイル製品2を形成するために追加の材料を第2のチャネルセクション10に供給するための、第2のチャネルセクション10の上流でプロファイル画定ゾーン7に接続された第3のチャネルセクション46の形態である第2の入口チャネル46とを備える。図16はさらに、デバイスが、第3の材料をプロファイル画定ゾーン7に供給するための第4のチャネルセクション47の形態である第3の入口チャネル47を備える、ことを示す。
一例によれば、第4のチャネルセクション47が、材料を加工するように配置構成された、第1のチャネルセクション9に類似の押出成形または引抜成形チャネルである。一例によれば、第4のチャネルセクション47が、材料をプロファイル画定ゾーン47まで運搬するためのコンベアユニットとして構成された第4のチャネルセクションである。
図17は、1つの回転ダイ3と、図16に関連して考察したものによる、3つの異なる材料をプロファイル画定ゾーン7に供給するための第1のチャネルセクション9、第3のチャネルセクション45、および第4のチャネルセクション46と、を備える、本発明によるデバイス1の側断面図を概略的に示している。
図13~17では、第1の入口チャネル45が、第1のチャネルセクション9、または、第1のチャネルセクション9まで材料を移送する入口チャネル45であってよいことに留意されたい。
図17は例を示しており、ここでは、第1の入口チャネル45が、例えばワイヤなどの、固体材料50を第1のチャネルセクション9まで運搬し、第2入口チャネル46および第3の入口チャネル47が、第1のチャネルセクション9および第2のチャネルセクション10内で押出成形または引抜成形されることになる1つまたは複数の材料を導入する。1つまたは複数の材料が固体材料の上で層状にされ得るかまたは固体材料を囲むことができる。
図18は例を概略的に示しており、ここでは、第1の入口チャネル45が、ワイヤなどの形態である連続する固体材料と、第1のチャネルセクション9および第2のチャネルセクション10内において押出成形または引抜成形されることになる材料と、を運搬する。図18では、第1の入口チャネル45および第2の入口チャネル46は、第2の入口チャネル46からの材料が固体材料50を囲んで固体材料50を埋め込むように配置構成される。図18では、第2の入口チャネル46が、固体材料50の周りに材料を形成するための、第1の入口チャネル9の上流にある加圧チャンバ51を備える。加圧チャンバ51が加圧チャンバの境界を画定する後壁52を備える。第2の入口チャネル46が、チャンバ51に材料を供給するための、加圧チャンバ51に対しての供給チャネル53を備える。後壁52が固体材料50を運搬する第1の入口チャネル45を備え、第1の入口チャネル45を通ってのチャンバ内の材料の漏洩のための停止部として機能する。ここでは、加圧は、第2の入口チャネル46内の材料が、第2の入口チャネル46の中に押し込まれている材料により圧力を受けて、第1のチャネルセクション9に関連して上で説明した手法と同様の手法で変形させられる、ことを意味する。図18では、第1のチャネルセクション9および第2のチャネルセクション10が、上述した手法と同様の手法で材料を変形させる。塑性変形が加圧チャンバ内でも行われ得るが、このような変形のみに限定されない。したがって、加圧チャンバ内の材料が、変形させられることなく固体材料を囲むように形成され得る。弾性特性を有する粘弾性材料および/または塑性変形可能材料からならびに/あるいは弾性特性を有する粘塑性材料から作られたすべての材料が、この例では変形させられ得る。
図13~18を参照すると、多様な材料が第2のチャネルセクション10の手前で一体にされ、次いで上述したように第2のチャネルセクション内で加工される。本発明は3つの入口チャネル45、46、47または3つのチャネルセクション9、46、47のみに限定されず、多様な層内に等しいまたは異なる材料を有するプロファイル製品を製作することを目的とした別の入口チャネルおよびチャネルセクションも可能である。
前述の例のうちの任意の1つの例によれば、プロファイル製品を形成するためにデバイスの中に供給される材料は、1つの均質材料の形態であってよいかあるいは混合されるおよび/または層状にされる2つ以上の材料の混合物の形態であってよい。材料は多様な比率で混合され得、均質混合体となるようにまたは材料内に勾配を有する混合体となるように混合され得る。1つの材料が固体であってよく、別の材料が成形可能であってよく、例えば、ストーンビットまたはゴムであってよい。材料がさらに、等しい材料または多様な材料の2つ以上の層を含む層状材料であってよい。材料が、押出成形プロセスまたは引抜成形プロセスの全体を通して、変形可能材料によって囲まれている例えばワイヤまたは別の補強材料に追動する固体材料の1つまたは複数のストリングを含むことができる。
ここでは、固体材料は、プロファイル画定ゾーンにおいて変形を一切受けない材料を意味する。固体材料の例の非包括的なリストは以下の通りである:曲げ可能であるワイヤ、剛体棒のような要素、金属、布地、合成材料、および/または他の適切な材料のメッシュ、このような固体材料の組み合わせなど。
一例によれば、最大距離D2の位置において回転ダイ3によって加えられる最大許容圧力が、第2のチャネルセクション10における材料とカウンターベアリング14との間の摩擦に依存する。
一例によれば、デバイス1が、カウンターベアリング14と最終プロファイル37との間に摩擦材料48を供給するように構成され、および/または、回転ダイ3と最終プロファイル37との間に摩擦材料48を供給するように構成される。
一例によれば、摩擦材料48が、少なくともデバイスの始動中、回転ダイ3および/またはカウンターベアリング14に関連する摩擦を制御することを目的として、第1の入口チャネル45および/または第2の入口チャネル46および/または第3の入口チャネル47によって運搬される。一例によれば、摩擦材料18が、全製作プロセスの一部の間において、回転ダイ3および/またはカウンターベアリング14に関連する摩擦を制御することを目的として、第1の入口チャネル45および/または第2の入口チャネル46および/または第3の入口チャネル47によって運搬される。
一例によれば、摩擦材料48が、第2のチャネルセクション10の手前の位置から第2のチャネルセクションまで摩擦材料を回転ダイと共に回転させるように、回転ダイ3に直接供給される。図2Aは、デバイス1が、回転ダイ3に摩擦材料48を供給する外部摩擦材料48供給デバイス49を備える、ことを概略的に示している。上で述べたように、摩擦材料18供給デバイス49が、第1の入口チャネル45、第2の入口チャネル46、または第3の入口チャネル47(図示せず)のいずれかであってよい。さらに、摩擦材料48が、固体材料、液体またはガス、あるいはこれらの組み合わせであってよい。
本発明は上記の例のみに限定されず、添付の特許請求の範囲内で変化され得る。例えば、第2のチャネルセクション10における最大圧力およびひいては最小距離D2が、第1のチャネルセクション9における材料の総供給率と、材料の種類と、第2のチャネルセクション10に入るときの材料の温度とに依存する。
図19は、図1~26に関連して説明したものによるデバイスを使用することによりプロファイル製品を製造するための方法のフローチャートを概略的に示し、本方法が、
材料を第1のチャネルセクション9に供給して、第1のチャネルセクション9においてマスタープロファイル36にするように材料を形成することである、ボックス101に示される工程と、
材料およびひいてはマスタープロファイル36をさらに第2のチャネルセクション10に供給して、第2のチャネルセクション10において材料を形成することである、ボックス102に示される工程と、
最終プロファイル37をプロファイル製品2へと変換させることである、ボックス103に示される工程と、
を含む。
材料を第1のチャネルセクション9に供給して、第1のチャネルセクション9においてマスタープロファイル36にするように材料を形成することである、ボックス101に示される工程と、
材料およびひいてはマスタープロファイル36をさらに第2のチャネルセクション10に供給して、第2のチャネルセクション10において材料を形成することである、ボックス102に示される工程と、
最終プロファイル37をプロファイル製品2へと変換させることである、ボックス103に示される工程と、
を含む。
一例によれば、本方法が、製造方向に沿ってパターン内で等しい距離を得るように、つまり、製造方向に沿ってパターン40内の隆起部分および/または窪み部分の間で等距離を達成するように、最終プロファイル37および/またはプロファイル製品2を延伸する、ボックス104内の工程をさらに含む。
一例によれば、回転ダイ上のパターン内の窪み部分の間の距離が、プロファイル製品上の製造方向における対応するパターン内の窪み部分の間の距離より小さく、引張・延伸デバイスが、調整延伸によりプロファイル上のフィーチャの間の距離における高い精度を達成するのを可能にするように最終プロファイルおよび/またはプロファイル製品を延伸するように構成される。
Claims (22)
- 製造方向(Y)において、弾性特性を有する粘弾性材料および/または塑性変形可能材料ならびに/あるいは弾性特性を有する粘塑性材料から作られるプロファイル製品(2)を形成するための押出成形または引抜成形デバイス(1)であって、前記デバイスが、
2つの反対側にある第1の側壁(5)および第2の側壁(6)、ならびに、前記第1の側壁(5)と前記第2の側壁(6)との間を幅方向(X)に延在する外側円周表面(4)、を有する、径方向(R)および幅方向(X)に延在する回転ダイ(3)であって、前記回転ダイ(3)が、前記第1の側壁(5)に接続する第1の側方部分(23)および前記第2の側壁(6)に接続する第2の側方部分(25)ならびに前記第1の側方部分(23)と前記第2の側方部分(25)との間を延在する中間部分(22)を備える、回転ダイ(3)と、
前記製造方向を基準として第1のチャネルセクション(9)の下流に第2のチャネルセクション(10)が後続している前記第1のチャネルセクション(9)を備える貫通チャネル(8)を備える、前記製造方向(Y)に一致する長手方向(Y)、高さ方向(Z)、および前記高さ方向(Z)に対して垂直である幅方向(X)、を有するプロファイル画定ゾーン(7)と、を備え、
前記回転ダイ(3)が、前記製造方向(Y)を横断して延在する軸を中心として回転可能であり、前記回転ダイ(3)の回転時に前記外側円周表面(4)により、前記プロファイル画定ゾーン(7)を通して供給された場合の前記材料の表面の上に圧力を作用させるのを可能にするように配置構成され、
前記第1のチャネルセクション(9)が、1つまたは複数の壁(11)により円周方向において境界を画定され、
前記第2のチャネルセクション(10)が、円周方向において、前記回転ダイ(3)の前記円周表面(4)と、チャネル部分(13)と、によって境界を画定され、
前記チャネル部分(13)が、前記回転ダイ(3)の反対側にあるカウンターベアリング(14)、ならびに、前記回転ダイ(3)と前記カウンターベアリング(14)との間にある反対側にある第1のチャネル部分側壁(15)および第2のチャネル部分側壁(16)、を備え、
前記第1のチャネルセクション(9)が、材料に応じた所定の供給率において最大高さ(H1)を有し、前記第1のチャネルセクション(9)において前記第1のチャネルセクションから外に出るときに第1の最大高さ(D1)を有する最小断面積を有する、マスタープロファイル(36)へと、前記材料を変形させるように構成され、
前記第1のチャネルセクション(9)が、前記材料の前記弾性特性に応じた所定の高さ(D5)を有するウェイク要素(58)を備え、
前記ウェイク要素(58)が、少なくとも前記高さ方向において位置決めされ、
前記第2のチャネルセクション(10)が、前記マスタープロファイル(36)が前記第1のチャネルセクション(9)から外に出るときに、前記カウンターベアリング(14)に接触させて前記マスタープロファイル(36)に対して増大した圧力を加えるように構成された前記回転ダイ(3)により、最小高さ(H2)を有する最終プロファイル(37)へと前記材料をさらに変形させるように構成され、
前記回転ダイ(3)が、前記回転ダイ(3)と前記カウンターベアリング(14)との間の最小距離(D2)において、この最小距離(D2)の位置における前記回転ダイ(3)によって加えられる最大許容圧力に依存して構成され、
前記最大許容圧力が、前記マスタープロファイル(36)および前記最終プロファイル(37)の高さの最大差に対応し、前記回転ダイ(3)の前記円周表面(4)内のパターン(38)に依存し、さらに、前記材料の前記弾性特性およびひいては前記材料の前記弾性を原因とする前記最終プロファイルの高さ(H3)と前記プロファイル製品(2)との間の差に依存することを特徴とする、押出成形または引抜成形デバイス(1)。 - 前記ウェイク要素(58)が、前記第1のチャネル(9)から前記第2のチャネルセクション(10)への移行箇所に配置構成され、
前記ウェイク要素が、前記高さ方向(Z)において最も低い部分を有する上側縁部(59)を備え、
前記上側縁部(59)が、前記第1のチャネルセクション(9)から前記第2のチャネルセクション(10)への移行箇所から所定のところにおいて、前記第1のチャネルセクション(9)における前記ウェイク要素(58)の前記高さ方向(Z)における上側部分の境界を画定する、請求項1に記載のデバイス(1)。 - 前記ウェイク要素(58)が、前記製造方向(PD)において前記第1のチャネルセクション(9)から前記第2のチャネルセクション(10)への移行箇所の上流の所定の距離のところに配置構成され、
前記第1のチャネルセクションが、前記高さ方向(Z)において最も低い部分を有する上側縁部(59)を備え、
前記上側縁部(59)が、前記第1のチャネルセクション(9)から前記第2のチャネルセクション(10)への移行箇所において、前記第1のチャネルセクション(9)における前記壁(11)の前記高さ方向(Z)における上側部分の境界を画定する、請求項1に記載のデバイス(1)。 - 前記第1のチャネルセクション(9)から外に出るときの前記マスタープロファイル高さ(H1)が、弾性により、前記回転ダイ(3)に到達する前の前記第2のチャネルセクション(10)内での最大マスタープロファイル高さ(H11)以下である、請求項2または3に記載のデバイス(1)。
- 前記第1のチャネルセクション(9)が、頂部プレベアリング(41)および反対側にある底部プレベアリング(42)の形態である少なくとも2つの側壁(11)を備え、
前記頂部プレベアリング(41)が、前記高さ方向(Z)において前記反対側の底部プレベアリング(42)の上に配置構成され、
前記頂部プレベアリング(41)および/または前記底部プレベアリング(42)が、前記ウェイク要素(58)を備える、請求項1から4のいずれか一項に記載のデバイス(1)。 - 前記1つまたは複数の壁(11)が、前記第1のチャネルセクション(9)の端部のところに第1の断面(12)を画定し、
前記第2のチャネルセクション(10)が、前記円周表面(4)と前記カウンターベアリング(14)との間の距離を最小にする場所である位置において第2の断面(17)を画定し、
前記第1のチャネルセクション(9)のジオメトリが、前記第2のチャネルセクション(10)とは異なり、その結果、前記第1のチャネルセクション(9)を通過する前記材料が前記第2のチャネルセクション(10)に入るときにフォームを変化させ、
前記マスタープロファイル(36)が、前記第1の断面(12)に対応する第1の断面積ジオメトリ(A1)を有し、
前記最終プロファイル(37)が、前記第2の断面によって画定される第2の断面積ジオメトリ(A2)を有し、
前記第1の断面積ジオメトリ(A1)が、任意の所与の比較可能な位置において前記第2の断面積ジオメトリ(A2)とは異なり、
最大圧力およびひいては前記第2のチャネルセクション(10)における前記最小距離(D2)が、前記マスタープロファイル(36)の断面積ジオメトリ(A1)と前記最終プロファイル(37)の前記断面積ジオメトリ(A2)との差と、前記材料の前記弾性特性と、に依存する、請求項1から5のいずれか一項に記載のデバイス(1)。 - 前記回転ダイ(3)が、少なくとも1つの窪み部分(38)を備えるパターン(38)を備え、
前記回転ダイ(3)が、前記窪み部分(38)の底部(44)と前記カウンターベアリング(14)との間の最大距離(D22)において、この最大距離(D22)の位置における前記回転ダイによって加えられる最小許容圧力に依存して構成され、それにより前記窪み部分(38)において前記材料の塑性変形を達成する、請求項1から6のいずれか一項に記載のデバイス(1)。 - 前記第2のチャネルセクション(10)における最大圧力およびひいては前記最小距離(D2)が、前記第1のチャネルセクション(9)における材料の総供給率と、材料の種類と、前記第2のチャネルセクション(10)に入るときの前記材料の温度と、に依存する、請求項1から7のいずれか一項に記載のデバイス(1)。
- 前記最小距離の位置において前記回転ダイ(3)によって加えられる前記最大許容圧力が、前記第2のチャネルセクション(10)における前記材料と前記カウンターベアリング(14)との間の摩擦に依存する、請求項1から8のいずれか一項に記載のデバイス(1)。
- 前記第2のチャネルセクション(10)の前記断面積(A1)が、冷却されて最終高さ(H3)を有する前記プロファイル製品(2)になる前記最終プロファイル(37)の収縮効果、および、前記材料の前記弾性特性を基準としてサイズ決定されるように構成される、請求項1から9のいずれか一項に記載のデバイス(1)。
- 前記回転ダイ(3)内の前記パターン(38)が、前記プロファイル製品(2)になる前記最終プロファイル(37)の収縮効果、および、前記材料の前記弾性特性を基準としてサイズ決定されるように構成される、請求項1から10のいずれか一項に記載のデバイス(1)。
- 前記回転ダイ(3)が、少なくとも1つの窪み部分(38)を有するパターン(38)を有するように構成され、
各窪み部分(38)が、前記回転ダイ(3)の半径と、前記最終プロファイル内の意図されるパターンと、前記カウンターベアリングの構成と、前記最終プロファイル(37)の移動速度と、に応じた放出角度(a2)を有する、請求項1から11のいずれか一項に記載のデバイス(1)。 - 前記デバイス(1)が、前記カウンターベアリング(14)と前記最終プロファイル(37)との間に摩擦材料(48)を供給するように構成され、および/または、前記回転ダイ(3)と前記最終プロファイル(37)との間に摩擦材料(48)を供給するように構成される、請求項1から12のいずれか一項に記載のデバイス(1)。
- 前記デバイス(1)が、前記最終プロファイル(37)を前記プロファイル製品(2)へと変換させるために、前記第2のチャネルセクション(10)から外に出る前記材料を引っ張るように構成された、前記第2のチャネルセクション(10)の下流に配置構成された引張・延伸デバイス(54)を備える、請求項1から13のいずれか一項に記載のデバイス(1)。
- 前記デバイスが、引張・延伸デバイス(54)を備え、
前記回転ダイ(3)上の前記パターン(38)内の窪み部分(38)の間の距離が、前記プロファイル製品(2)上の前記製造方向(Y)における前記対応するパターン(38)内の隆起部分(40)の間の距離より小さく、
前記引張・延伸デバイス(54)が、調整延伸によりプロファイル上のフィーチャの間の距離における高い精度を達成するのを可能にするように前記最終プロファイル(37)および/または前記プロファイル製品(2)を延伸するように構成される、請求項1から14のいずれか一項に記載のデバイス(1)。 - 前記回転ダイ(3)が、前記回転ダイ(3)の外部表面を冷却するように構成された冷却デバイスを備え、その結果、前記回転ダイ(3)の表面の温度が、前記押出材料の所定の許容温度未満となる、請求項1から15のいずれか一項に記載のデバイス(1)。
- 前記回転ダイ(3)が、前記回転ダイの表面の温度を前記材料のガラス遷移温度または融解温度より少なくとも摂氏10度低くするように、表面上で冷やされる、請求項16に記載のデバイス(1)。
- 前記回転ダイ(3)が、前記回転ダイの表面の温度を前記材料のガラス遷移温度または融解温度より少なくとも摂氏50度低くするように、表面上で冷やされ、それにより押出成形の速度を上げるのを可能にする、請求項16または17に記載のデバイス(1)。
- 前記プロファイル製品(2)を形成するために前記デバイスの中に供給される材料が、1つの均質材料であるかあるいは混合されるおよび/または層状にされる2つ以上の材料の混合物である、請求項1から18のいずれか一項に記載のデバイス(1)。
- 請求項1から19のいずれか一項に記載のデバイス(1)を備える共押出成形デバイス(1a)および/またはon-extrusionデバイス(1a)であって、
前記デバイス(1)が、前記第2のチャネルセクション(10)に直接または間接的に接続された少なくとも2つの入口チャネル(45、46、47)を備え、
前記少なくとも2つの入口チャネル(45、46、47)の各々が、前記第2のチャネルセクション(10)の上流で、所定の距離だけ、または、前記第1のチャネルセクション(9)から前記第2のチャネルセクション(10)への移行箇所に対して前記少なくとも2つの入口チャネル(45、46、47)を接続するための合流ポイントまで、1つまたは複数の材料を供給するように構成される、共押出成形デバイス(1a)および/またはon-extrusionデバイス(1a)。 - 請求項1から20のいずれか一項に記載のデバイス(1、1a)を使用することによりプロファイル製品(2)を製造するための方法であって、前記方法が、
材料を前記第1のチャネルセクション(9)に供給して、前記第1のチャネルセクション(9)においてマスタープロファイル(36)にするように前記材料を形成する工程と、
前記材料をさらに前記第2のチャネルセクション(10)に供給して、前記第2のチャネルセクション(10)において最終プロファイル(37)にするように前記材料を形成する工程と、
前記最終プロファイルを前記プロファイル製品(2)へと変換させる工程と、
を含む、方法。 - 前記最終プロファイル(2)および/または前記プロファイル製品(2)が、製造方向(Y)に沿ってパターン内で等しい距離を得るように延伸される、請求項21に記載の方法。
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