JP3582065B2

JP3582065B2 - Heating method of plastic extrusion die, plastic extrusion die and extruder

Info

Publication number: JP3582065B2
Application number: JP2001255524A
Authority: JP
Inventors: 豊水谷; 哲生牧田; 秀夫久保
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2021-08-27
Also published as: JP2003062889A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、押出機や混練機などに使用されるプラスチック押出ダイスの加熱方法、プラスチック押出ダイスおよび押出機に関し、さらに詳しくは、ノズルの周りの加熱効率を上げることが出来るプラスチック押出ダイスの加熱方法、プラスチック押出ダイスおよび押出機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許第２９６９４３７号公報には、押出機のダイスに設けられた多数のノズルの近傍にコイルを設け、そのコイルに高周波電流を通電することにより、ノズルの周りにうず電流を誘導し、ジュール熱によりノズルの周りを直接的に加熱する押出機のダイス加熱方法が開示されている。
【０００３】
また、特許第２９６９４３７号公報には、次のダイスが開示されている。
（ａ）多数のノズルが複数の区画に分けて設けられ、各区画ごとのノズルの周りにコイルがそれぞれ設けられ、さらに、ダイスの樹脂出口側面に断熱材が設けられたダイス。
（ｂ）多数のノズルが複数の区画に分けて設けられ、各区画ごとのノズルの周りに加熱板がそれぞれ設けられると共にそれら加熱板の周りにコイルがそれぞれ設けられ、さらに、ダイスの樹脂出口側面に断熱材が設けられたダイス。
（ｃ）多数のノズルが円環状に配設され、前記円環の中心部に加熱板が設けられると共にその加熱板に対向してコイルが設けられ、さらに、ダイスの樹脂出口側面に断熱材が設けられたダイス。
【０００４】
さらに、特許第２９６９４３７号公報には、ダイスに設けられた多数のノズルから溶融樹脂を棒状に押し出し、切断し且つ冷却してペレットを得る押出機において、上記（ａ）〜（ｃ）のいずれかのダイスを用いると共に、高周波インバータを備えた押出機が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の押出機のダイス加熱方法、ダイスおよび押出機では、コイルから発生する磁束が、ノズルの周りにうず電流を誘導するだけでなく、ノズルと反対側にもうず電流を誘導する。
しかし、ノズルと反対側にうず電流を誘導しても、エネルギーを消費するだけであり、ノズルの周りの加熱にほとんど寄与せず、加熱効率を低下させる問題点があった。
そこで、本発明の目的は、ノズルと反対側にうず電流が誘導されることを抑制することにより、ノズルの周りの加熱効率を上げることが出来るプラスチック押出ダイスの加熱方法、プラスチック押出ダイスおよび押出機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、プラスチック押出ダイス（１０，２０）に設けられた多数のノズル（Ｐ）の近傍にコイル（Ｃ）を設け、そのコイル（Ｃ）に交流電流を通電することにより、ノズル（Ｐ）の周りにうず電流を誘導し、ジュール熱によりノズル（Ｐ）の周りを直接的に加熱するプラスチック押出ダイスの加熱方法であって、ノズル（Ｐ）と反対側のコイル（Ｃ）の近傍位置に導磁板（Ｆ）を設けて、ノズル（Ｐ）と反対側にうず電流を誘導することを抑制することを特徴とするプラスチック押出ダイスの加熱方法を提供する。
上記第１の観点によるプラスチック押出ダイスの加熱方法では、コイル（Ｃ）から発生する磁束が、ノズル（Ｐ）と反対側では、磁気抵抗の低い導磁板（Ｆ）を通るため、ノズル（Ｐ）と反対側にうず電流を誘導することが抑制され、エネルギーを実質的に消費しない。この結果、ノズルの周りの加熱効率を上げることが出来る。
【０００７】
第２の観点では、本発明は、上記構成のプラスチック押出ダイスの加熱方法において、コイル（Ｃ）の温度を検出するための温度センサ（Ｔ）を設け、コイル（Ｃ）の温度が耐熱許容温度以上にならないように交流電流の少なくとも周波数を制御することを特徴とするプラスチック押出ダイスの加熱方法を提供する。
上記第２の観点によるプラスチック押出ダイスの加熱方法では、コイル（Ｃ）の温度を温度センサ（Ｔ）で監視し、交流電流の少なくとも周波数を制御するため、コイル（Ｃ）が耐熱許容温度以上になることを確実に防止できる。
【０００８】
第３の観点では、本発明は、請求項１または請求項２に記載のプラスチック押出ダイスの加熱方法において、交流電流を供給する装置（Ｈ）に電流制限機能を設けて、コイル（Ｃ）に供給しうる交流電流の最大値を制限することを特徴とするプラスチック押出ダイスの加熱方法を提供する。
上記第３の観点によるプラスチック押出ダイスの加熱方法では、交流電流を供給する装置（Ｈ）の電流制限機能を利用して、コイル（Ｃ）に供給しうる交流電流の最大値を制限することが出来る。
【０００９】
第４の観点では、本発明は、多数のノズル（Ｐ）が複数の区画に分けて設けられ、各区画ごとのノズル（Ｐ）の周りにコイル（Ｃ）がそれぞれ設けられたプラスチック押出ダイス（１０）において、ノズル（Ｐ）と反対側のコイル（Ｃ）の近傍位置に導磁板（Ｆ）を設けて、ノズル（Ｐ）と反対側にうず電流を誘導することを抑制したことを特徴とするプラスチック押出ダイス（１０）を提供する。
上記第４の観点によるプラスチック押出ダイス（１０）では、各区画ごとのノズル（Ｐ）の周りにコイル（Ｃ）を設け、それらコイル（Ｃ）に交流電流を通じる。これにより、コイル（Ｃ）に囲まれた導電体部分に渦電流が誘導され、ジュール熱が発生し、各区画ごとのノズル（Ｐ）の周りをそれぞれ加熱することが出来る。このような誘導加熱方式では、ダイノズル部を直接加熱するので、温度ムラを制御することができ、ダイス目詰りを十分に防止することが出来る。また、ノズル（Ｐ）の各区画ごとに分けて加熱するため、無駄に加熱される部分がなく、効率を上げられる。また、コイル（Ｃ）から発生する磁束が、ノズル（Ｐ）と反対側では、磁気抵抗の低い導磁板（Ｆ）を通るため、ノズル（Ｐ）と反対側にうず電流を誘導することが抑制され、エネルギーを実質的に消費しない。この結果、ノズルの周りの加熱効率を上げることが出来る。
【００１０】
第５の観点では、本発明は、多数のノズル（Ｐ）が円環状に配設され、それらノズル（Ｐ）の周りにコイル（Ｃ）が設けられたプラスチック押出ダイス（２０）において、ノズル（Ｐ）と反対側のコイル（Ｃ）の近傍位置に導磁板（Ｆ）を設けて、ノズル（Ｐ）と反対側にうず電流を誘導することを抑制したことを特徴とするプラスチック押出ダイス（２０）を提供する。
上記第５の観点によるプラスチック押出ダイス（２０）では、円環状に配設されたノズル（Ｐ）の周りにコイル（Ｃ）を設け、それらコイル（Ｃ）に交流電流を通じる。これにより、コイル（Ｃ）の近傍の導電体に渦電流が誘導され、ジュール熱が発生し、ノズル（Ｐ）の周りの導電体を直接的に加熱することが出来る。このような誘導加熱方式では、ダイノズル部を直接加熱するので、温度ムラを制御することができ、ダイス目詰りを十分に防止することが出来る。また、コイル（Ｃ）から発生する磁束が、ノズル（Ｐ）と反対側では、磁気抵抗の低い導磁板（Ｆ）を通るため、ノズル（Ｐ）と反対側にうず電流を誘導することが抑制され、エネルギーを実質的に消費しない。この結果、ノズルの周りの加熱効率を上げることが出来る。
【００１１】
第６の観点では、本発明は、上記構成のプラスチック押出ダイス（１０，２０）において、前記コイル（Ｃ）が多層または多数回巻回したコイルであり、コイル（Ｃ）の温度を検出するための温度センサ（Ｔ）が設けられ、さらに、ダイス（１０，２０）の樹脂出口側面には断熱材（Ａ）が設けられていることを特徴とするプラスチック押出ダイス（１０，２０）を提供する。
上記第６の観点によるプラスチック押出ダイス（１０，２０）では、コイル（Ｃ）には、耐熱許容温度が高いアルマイト電線やセラミックなどをコーティングした１．５〜３．０ｍｍφの線材や２．０×５．０ｍｍ平角の線材などが使用できるため、溶融樹脂温度が高い樹脂にも対応できる。また、コイル（Ｃ）の温度を温度センサ（Ｔ）で監視するため、コイル（Ｃ）が耐熱許容温度以上になることを確実に防止できる。さらに、ダイス（１０，２０）の樹脂出口側面から冷却されるのを断熱材（Ａ）により防止するため、熱エネルギーの無駄な漏洩をなくすことが出来る。
【００１２】
第７の観点では、本発明は、ダイス（１０，２０）に設けられた多数のノズル（Ｐ）から溶融樹脂を棒状に押し出し、切断し且つ冷却してペレットを得る押出機において、請求項４から請求項６のいずれかに記載のプラスチック押出ダイス（１０，２０）を用いると共に、コイル（Ｃ）に供給する交流電流の周波数を変更可能な可変周波数インバータ（Ｈ）を備えたことを特徴とする押出機（１００，２００）を提供する。
上記第７の観点による押出機（１００，２００）では、上記構成のダイス（１０，２０）および可変周波数インバータ（Ｈ）を備えたため、誘導加熱方式によりノズル（Ｐ）の周りを加熱することが出来る。この誘導加熱方式では、ダイノズル部を直接加熱するので、温度ムラを制御することが出来、ダイス目詰りを十分に防止することが出来る。また、コイル（Ｃ）から発生する磁束が、ノズル（Ｐ）と反対側では、磁気抵抗の低い導磁板（Ｆ）を通るため、ノズル（Ｐ）と反対側にうず電流を誘導することが抑制され、エネルギーを実質的に消費しない。この結果、ノズルの周りの加熱効率を上げることが出来る。
また、コイル（Ｃ）には、耐熱許容温度が高いアルマイト電線やセラミックなどをコーティングした１.５〜３.０ｍｍφの線材や２.０×５.０ｍｍ平角の線材などが使用できるため、溶融樹脂温度が高い樹脂にも対応できる。また、コイル（Ｃ）の温度を温度センサ（Ｔ）で監視できるため、コイル（Ｃ）が耐熱許容温度以上になることを確実に防止できる。
さらに、可変周波数インバータ（Ｈ）により交流電流の周波数を下げた場合には、電磁放射による周辺への悪影響を抑制できる。
また、可変周波数インバータ（Ｈ）により交流電流の周波数を変えることで、構造および／または材質の異なる種々のダイスに対応できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１４】
−第１の実施形態−
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる押出機の断面図である。
この押出機１００において、押出部１は、図示せぬフィーダから供給された原材料ペレットおよび添加物をヒータ３で加熱溶融し、スクリュー４で混練し、ダイス１０の多数のノズルＰから溶融樹脂を棒状に押し出す。カット部５は、ダイス１０から押し出された棒状樹脂をカッタブレード６で切断し、水Ｍで冷却し、樹脂ペレットＪとする。
２１は、ダイホルダである。
【００１５】
前記ダイス１０のノズルＰの周りには、ソレノイド形コイルＣが設けられている。これらのコイルＣの発生する磁束が、ノズルの周りにうず電流を誘導し、ノズルＰの周りを加熱して、ダイス目詰りを防止する。一方、コイルＣの周りには、例えば鉄製の導磁板Ｆが設けられている。このため、コイルＣの発生する磁束が、ノズルＰと反対側では、磁気抵抗の低い導磁板Ｆを通り、エネルギーを実質的に消費しない。この結果、ノズルＰの周りの加熱効率を上げることが出来る。すなわち、可変周波数インバータＨから交流電流をコイルＣに通じると、コイルＣに囲まれた部分に渦電流が誘導され、ジュール熱が発生し、それによりノズルＰの周りが効率的に加熱される。
２２は、コイル押えである。
【００１６】
第１の実施形態のコイルＣは、アルマイト電線やセラミックなどをコーティングした１．５〜３．０ｍｍφの線材や２．０×５．０ｍｍ平角の線材などを１層当たり数回〜数十回巻回したものを２層〜６層にしたコイルであり（例えば、１．５〜３．０ｍｍ径の耐熱線材を１層２０回で４層として計８０ターン巻いたり、あるいは、平角材を１層２０回で２層巻きで計４０ターンとする）、４８０℃〜５５０℃の耐熱許容温度を有している。
【００１７】
可変周波数インバータＨから供給する交流電流の周波数は、生産樹脂に合わせて構造（形状、サイズ）および／または材質の異なるダイスに応じて、ジュール熱を最も効率よく発生させうる周波数に設定される。
交流電流の周波数が例えば５０／６０Ｈｚ〜８００Ｈｚの場合は、給電ケーブルＢからの電磁放射による周辺への悪影響は無視できる程度になる。そこで、この場合には、給電ケーブルＢを伸ばして、ダイス１０の近傍から離れた電気室などの場所に可変周波数インバータＨを設置するのが好ましい。これにより、ダストや危険ガスなど雰囲気が悪く、また、水濡れなどの心配もあるダイス１０の近傍に可変周波数インバータＨを設置しなくても済む。
可変周波数インバータＨは、電流制限機能を有している。この電流制限機能を利用して、コイルＣに供給しうる交流電流の最大値を制限するのが好ましい。
【００１８】
コイルＣの中心（近傍でもよい）には、温度センサＴが設置されている。可変周波数インバータＨは、温度センサＴにより温度を検出し、コイルＣの温度が耐熱許容温度以上にならないように交流電流の電流値または周波数の少なくとも一方を制御する。
【００１９】
前記ダイス１０の樹脂出口側面には、例えばガスケットなどをステンレス板にて挟み込んだ断熱材Ａが設けられている。これら断熱材Ａにより、ダイス１０の樹脂出口側面からノズルＰの周りが冷却されるのを防止している。
【００２０】
図２は、図１のＬ−Ｌ’断面図である。
ノズルＰは、複数の区画に分けて設けられている。そして、各区画ごとのノズルＰの周りにコイルＣがそれぞれ設けられている。また、各コイルＣの周りに導磁板Ｆがそれぞれ設けられている。さらに、各コイルＣの中心（近傍でもよい）には、温度センサＴがそれぞれ設置されている。
【００２１】
上記第１の実施形態にかかるダイス１０および押出機１００によれば、誘導加熱方式であるため、ダイノズル部を直接的に加熱するので、温度ムラを生じず、ダイス目詰りを十分に防止することが出来る。また、ノズルＰの各区画ごとに分けて加熱するため、必要な部分のみを効率的に加熱できる。また、コイルＣから発生する磁束が、ノズルＰと反対側では、磁気抵抗の低い導磁板Ｆを通るため、ノズルＰと反対側にうず電流を誘導することが抑制され、エネルギーを実質的に消費しない。この結果、ノズルの周りの加熱効率を上げることが出来る。さらに、断熱材Ａにより、熱エネルギーの無駄な漏洩を防止することが出来る。
【００２２】
また、コイルＣの耐熱許容温度が４８０℃〜５５０℃と高いため、溶融樹脂温度が２２０℃〜２５０℃のポリプロピレンから３５０℃〜４００℃のエンジニアリングプラスチックまで対応できるようになる。
また、交流電流の周波数を下げた場合には、給電ケーブルＢからの電磁放射による周辺への悪影響を抑制できるようになる。
また、交流電流の周波数を変えることで、構造の異なる種々のダイス１０に対応できるようになる。
また、可変周波数インバータＨの電流制限機能を利用して、コイルＣに供給しうる交流電流の最大値を制限することが出来る。
さらに、コイルＣの温度を監視するため、コイルＣが耐熱許容温度以上になることを確実に防止できる。
【００２３】
−第２の実施形態−
図３は、本発明の第２の実施形態にかかる押出機の断面図である。
この押出機２００において、押出部１は、図示せぬフィーダから供給された原材料ペレットおよび添加物をヒータ３で加熱溶融し、スクリュー４で混練し、ダイス２０の多数のノズルＰから溶融樹脂を棒状に押し出す。カット部５は、ダイス２０から押し出された棒状樹脂をカッタブレード６で切断し、水Ｍで冷却し、樹脂ペレットＪとする。
２１は、ダイホルダである。
【００２４】
前記ダイス２０のノズルＰは円環状に配設されている。
前記ダイス２０のノズルＰの外周部および内周部には、それぞれソレノイド形コイルＣがノズルＰを挟むように設けられている。これらコイルＣによりノズルＰの周りを誘導加熱し、ダイス目詰りを防止している。一方、ノズルＰと反対側のコイルＣの周りには、例えば鉄製の導磁板Ｆが設けられている。このため、コイルＣの発生する磁束が、ノズルＰと反対側では、磁気抵抗の低い導磁板Ｆを通り、エネルギーを実質的に消費しない。この結果、ノズルＰの周りの加熱効率を上げることが出来る。すなわち、可変周波数インバータＨから給電ケーブルＢを介して交流電流をコイルＣに通じると、コイルＣに挟まれた部分に渦電流が誘導され、ジュール熱が発生し、ノズルＰの周りが効率的に加熱される。
２２は、コイル押えである。
【００２５】
第２の実施形態のコイルＣは、アルマイト電線やセラミックなどをコーティングした１．５〜３．０ｍｍφの線材や２．０×５．０ｍｍ平角の線材などを１層当たり数回〜数十回巻回したものを２層〜６層にしたコイルであり（例えば、１．５〜３．０ｍｍ径の耐熱線材を１層２０回で４層として計８０ターン巻いたり、あるいは、平角材を１層２０回で２層巻きで計４０ターンとする）、４８０℃〜５５０℃の耐熱許容温度を有している。
【００２６】
可変周波数インバータＨから供給する交流電流の周波数は、生産樹脂に合わせて構造（形状、サイズ）および／または材質の異なるダイスに応じてジュール熱を最も効率よく発生させうる周波数に設定される。
交流電流の周波数が例えば５０／６０Ｈｚ〜８００Ｈｚの場合は、給電ケーブルＢからの電磁放射による周辺への悪影響は無視できる程度になる。そこで、この場合には、給電ケーブルＢを伸ばして、ダイス２０の近傍から離れた電気室などの場所に可変周波数インバータＨを設置するのが好ましい。これにより、ダストや危険ガスなど雰囲気が悪く、また、水濡れなどの心配もあるダイス２０の近傍に可変周波数インバータＨを設置しなくても済む。
可変周波数インバータＨは、電流制限機能を有している。この電流制限機能を利用して、コイルＣに供給しうる交流電流の最大値を制限するのが好ましい。
【００２７】
コイルＣの中心（近傍でもよい）には、温度センサＴが設置されている。可変周波数インバータＨは、温度センサＴにより温度を検出し、コイルＣの温度が耐熱許容温度以上にならないように交流電流の電流値または周波数の少なくとも一方を制御する。
【００２８】
前記ダイス２０の樹脂出口側面には、例えばガスケットなどをステンレス板にて挟み込んだ断熱材Ａが設けられている。これら断熱材Ａにより、ダイス２０の樹脂出口側面からノズルＰの周りが冷却されるのを防止している。
【００２９】
図４は、図３のＬ−Ｌ’断面図である。
ノズルＰは、円環状に配設されている。そして、ノズルＰの外周部および内周部には、それぞれソレノイド形コイルＣがノズルＰを挟むように設けられている。また、ノズルＰと反対側の各コイルＣの周りには、導磁板Ｆがそれぞれ設けられている。さらに、各コイルＣの中心（近傍でもよい）には、温度センサＴがそれぞれ設置されている。
【００３０】
上記第２の実施形態にかかるダイス２０および押出機２００によれば、誘導加熱方式であるため、ダイノズル部を直接的に加熱するので、温度ムラを生じず、ダイス目詰りを十分に防止することが出来る。また、コイルＣから発生する磁束が、ノズルＰと反対側では、磁気抵抗の低い導磁板Ｆを通るため、ノズルＰと反対側にうず電流を誘導することが抑制され、エネルギーを実質的に消費しない。この結果、ノズルの周りの加熱効率を上げることが出来る。さらに、断熱材Ａにより、熱エネルギーの無駄な漏洩を防止することが出来る。
【００３１】
また、コイルＣの耐熱許容温度が４８０℃〜５５０℃と高いため、溶融樹脂温度が２２０℃〜２５０℃のポリプロピレンから３５０℃〜４００℃のエンジニアリングプラスチックまで対応できるようになる。
また、交流電流の周波数を下げた場合には、給電ケーブルＢからの電磁放射による周辺への悪影響を抑制できるようになる。
また、交流電流の周波数を変えることで、構造の異なる種々のダイス２０に対応できるようになる。
また、可変周波数インバータＨの電流制限機能を利用して、コイルＣに供給しうる交流電流の最大値を制限することが出来る。
さらに、コイルＣの温度を監視するため、コイルＣが耐熱許容温度以上になることを確実に防止できる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のプラスチック押出ダイスの加熱方法、プラスチック押出ダイス（１０，２０）および押出機（１００，２００）によれば、誘導加熱方式によりノズル（Ｐ）の周りを直接的に加熱するので、温度ムラを制御できるため、ダイス目詰りを十分に防止することが出来る。また、コイル（Ｃ）から発生する磁束が、ノズル（Ｐ）と反対側では、磁気抵抗の低い導磁板（Ｆ）を通るため、ノズル（Ｐ）と反対側にうず電流を誘導することが抑制され、エネルギーを実質的に消費しない。この結果、ノズルの周りの加熱効率を上げることが出来る。
また、コイルＣの耐熱許容温度が高いため、溶融樹脂温度が高い樹脂にも対応できる。
また、交流電流の周波数を下げた場合には、電磁放射による周辺への悪影響を抑制できる。
また、交流電流の周波数を変えることで、構造や材質の異なる種々のダイスに対応できる。
また、可変周波数インバータ（Ｈ）の電流制限機能を利用して、コイル（Ｃ）に供給しうる交流電流の最大値を制限することが出来る。
さらに、コイル（Ｃ）の温度を温度センサ（Ｔ）で監視するため、コイル（Ｃ）が耐熱許容温度以上になることを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の押出機の断面図である。
【図２】図１のＬ−Ｌ’断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の押出機の断面図である。
【図４】図３のＬ−Ｌ’断面図である。
【符号の説明】
１押出部
５カット部
１０，２０ダイス
１００，２００押出機
Ａ断熱材
Ｂ給電ケーブル
Ｃコイル
Ｋ加熱板
Ｈ可変周波数インバータ
Ｐノズル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for heating a plastic extrusion die used in an extruder, a kneader, and the like, a plastic extrusion die and an extruder, and more particularly, to a method for heating a plastic extrusion die capable of increasing the heating efficiency around a nozzle. , Plastic extrusion dies and extruders.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent No. 2969437 discloses that an eddy current is induced around a nozzle by providing a coil near a large number of nozzles provided in a die of an extruder and applying a high-frequency current to the coil to generate Joule heat. An extruder die heating method for directly heating around a nozzle is disclosed.
[0003]
Japanese Patent No. 2969437 discloses the following die.
(A) A die in which a number of nozzles are provided in a plurality of sections, coils are provided around the nozzles in each section, and a heat insulating material is provided on the resin outlet side surface of the die.
(B) A large number of nozzles are provided in a plurality of sections, heating plates are provided around the nozzles in each section, and coils are provided around the heating plates, respectively. Dies provided with heat insulating material.
(C) A large number of nozzles are arranged in an annular shape, a heating plate is provided at the center of the annular shape, a coil is provided opposite the heating plate, and a heat insulating material is provided on the resin outlet side surface of the die. Dice provided.
[0004]
Furthermore, Japanese Patent No. 2969437 discloses an extruder in which molten resin is extruded into a rod shape from a number of nozzles provided in a die, cut and cooled to obtain pellets, wherein any of the above (a) to (c) is provided. An extruder using a die and having a high frequency inverter is disclosed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional extruder die heating method, die and extruder, the magnetic flux generated from the coil not only induces an eddy current around the nozzle, but also induces another current on the opposite side of the nozzle.
However, even if an eddy current is induced on the side opposite to the nozzle, it only consumes energy, hardly contributes to heating around the nozzle, and has a problem of lowering the heating efficiency.
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for heating a plastic extrusion die, a plastic extrusion die and an extruder, which can increase the heating efficiency around the nozzle by suppressing the induction of eddy current on the side opposite to the nozzle. Is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In a first aspect, the present invention provides a method in which a coil (C) is provided near a number of nozzles (P) provided in a plastic extrusion die (10, 20), and an alternating current is supplied to the coil (C). Is a method of heating a plastic extrusion die in which an eddy current is induced around the nozzle (P), and the area around the nozzle (P) is heated directly by Joule heat. A method for heating a plastic extrusion die, comprising: providing a magnetic conductive plate (F) at a position near C) to suppress induction of eddy current on the side opposite to the nozzle (P).
In the first aspect by heating method for a plastic extrusion die, the magnetic flux generated from the coil (C) is, in the opposite nozzle (P), since through the low reluctance electrical conditioning plates (F), nozzle (P ), The induction of eddy currents on the opposite side is suppressed, and energy is not substantially consumed. As a result, the heating efficiency around the nozzle can be increased.
[0007]
According to a second aspect, the present invention provides a method for heating a plastic extrusion die having the above-mentioned configuration, wherein a temperature sensor (T) for detecting a temperature of a coil (C) is provided, and a temperature of the coil (C) is set at a heat resistant allowable temperature. A method for heating a plastic extrusion die is provided, wherein at least the frequency of the alternating current is controlled so as not to become the above.
In the method for heating a plastic extrusion die according to the second aspect, the temperature of the coil (C) is monitored by the temperature sensor (T) and at least the frequency of the alternating current is controlled. Can be reliably prevented.
[0008]
In a third aspect, the present invention provides a method for heating a plastic extrusion die according to claim 1 or 2, wherein a device (H) for supplying an alternating current is provided with a current limiting function, and a coil (C) is provided. A method for heating a plastic extrusion die is provided, which limits a maximum value of an alternating current that can be supplied.
In the plastic extrusion die heating method according to the third aspect, the maximum value of the alternating current that can be supplied to the coil (C) can be limited by using the current limiting function of the device (H) that supplies the alternating current. I can do it.
[0009]
In a fourth aspect, the present invention provides a plastic extrusion die () in which a number of nozzles (P) are provided in a plurality of sections, and a coil (C) is provided around the nozzle (P) in each section. 10) that a magnetic guide plate (F) is provided at a position near the coil (C) on the opposite side of the nozzle (P) to suppress the induction of eddy current on the opposite side to the nozzle (P). A plastic extrusion die (10) is provided.
In the plastic extrusion die (10) according to the fourth aspect, a coil (C) is provided around the nozzle (P) for each section, and an alternating current is passed through the coil (C). As a result, an eddy current is induced in the conductor portion surrounded by the coil (C), Joule heat is generated, and the area around the nozzle (P) in each section can be heated. In such an induction heating method, since the die nozzle portion is directly heated, temperature unevenness can be controlled, and clogging of the die can be sufficiently prevented. In addition, since heating is performed separately for each section of the nozzle (P), there is no wastefully heated portion, and the efficiency can be increased. In addition, since the magnetic flux generated from the coil (C) passes through the magnetic conductive plate (F) having a low magnetic resistance on the side opposite to the nozzle (P), an eddy current may be induced on the side opposite to the nozzle (P). It is suppressed and consumes virtually no energy. As a result, the heating efficiency around the nozzle can be increased.
[0010]
In a fifth aspect, the present invention provides a plastic extrusion die (20) in which a number of nozzles (P) are arranged in an annular shape and a coil (C) is provided around the nozzles (P). A magnetic extrusion plate (F) is provided in the vicinity of the coil (C) on the opposite side to the nozzle (P) to suppress induction of eddy current on the opposite side to the nozzle (P). (20) is provided.
In the plastic extrusion die (20) according to the fifth aspect, a coil (C) is provided around a nozzle (P) arranged in an annular shape, and an alternating current is passed through the coil (C). Thereby, an eddy current is induced in the conductor near the coil (C), Joule heat is generated, and the conductor around the nozzle (P) can be directly heated. In such an induction heating method, since the die nozzle portion is directly heated, temperature unevenness can be controlled, and clogging of the die can be sufficiently prevented. In addition, since the magnetic flux generated from the coil (C) passes through the magnetic conductive plate (F) having a low magnetic resistance on the side opposite to the nozzle (P), an eddy current may be induced on the side opposite to the nozzle (P). It is suppressed and consumes virtually no energy. As a result, the heating efficiency around the nozzle can be increased.
[0011]
In a sixth aspect, the present invention provides a plastic extrusion die (10, 20) having the above-mentioned configuration, wherein the coil (C) is a multilayer or multiple-turned coil, and the temperature of the coil (C) is detected. A plastic extrusion die (10, 20) characterized in that a temperature sensor (T) is provided and a heat insulating material (A) is provided on the resin outlet side surface of the die (10, 20). .
In the plastic extrusion die (10, 20) according to the sixth aspect, the coil (C) is coated with an alumite electric wire or ceramic having a high heat-resistant allowable temperature, a 1.5-3.0 mmφ wire rod or a 2.0 × Since a 5.0 mm flat wire or the like can be used, it can be applied to a resin having a high molten resin temperature. Further, since the temperature of the coil (C) is monitored by the temperature sensor (T), it is possible to reliably prevent the temperature of the coil (C) from exceeding the allowable temperature limit. Furthermore, since the heat insulating material (A) prevents cooling from the resin outlet side surface of the dies (10, 20), unnecessary leakage of thermal energy can be eliminated.
[0012]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an extruder for extruding a molten resin into a rod shape from a number of nozzles (P) provided in a die (10, 20), cutting the same, and cooling to obtain pellets. And a variable frequency inverter (H) capable of changing the frequency of an alternating current supplied to the coil (C) using the plastic extrusion die (10, 20) according to any one of claims 1 to 6. Extruders (100, 200) are provided.
In the extruder (100, 200) according to the seventh aspect, since the die (10, 20) and the variable frequency inverter (H) having the above configuration are provided, it is possible to heat around the nozzle (P) by the induction heating method. I can do it. In this induction heating method, since the die nozzle portion is directly heated, temperature unevenness can be controlled, and clogging of the die can be sufficiently prevented. In addition, since the magnetic flux generated from the coil (C) passes through the magnetic conductive plate (F) having a low magnetic resistance on the side opposite to the nozzle (P), an eddy current may be induced on the side opposite to the nozzle (P). It is suppressed and consumes virtually no energy. As a result, the heating efficiency around the nozzle can be increased.
Further, for the coil (C), a 1.5-3.0 mmφ wire or a 2.0 × 5.0 mm flat wire coated with an alumite electric wire or ceramic having a high heat-resistant allowable temperature can be used. Applicable to high temperature resin. Further, since the temperature of the coil (C) can be monitored by the temperature sensor (T), it is possible to reliably prevent the temperature of the coil (C) from exceeding the allowable temperature limit.
Furthermore, when the frequency of the alternating current is reduced by the variable frequency inverter (H), it is possible to suppress adverse effects on the surroundings due to electromagnetic radiation.
Further, by changing the frequency of the alternating current by the variable frequency inverter (H), it is possible to cope with various dies having different structures and / or materials.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the embodiments shown in the drawings. Note that the present invention is not limited to this.
[0014]
-1st Embodiment-
FIG. 1 is a sectional view of the extruder according to the first embodiment of the present invention.
In the extruder 100, the extruder 1 heats and melts the raw material pellets and additives supplied from a feeder (not shown) with the heater 3, kneads with the screw 4, and melts the molten resin from the many nozzles P of the die 10 into a rod shape. Extrude. The cut portion 5 cuts the rod-shaped resin extruded from the die 10 with a cutter blade 6 and cools it with water M to obtain a resin pellet J.
21 is a die holder.
[0015]
Around the nozzle P of the die 10, a solenoid type coil C is provided. The magnetic flux generated by these coils C induces an eddy current around the nozzle and heats around the nozzle P to prevent die clogging. On the other hand, a magnetic guide plate F made of, for example, iron is provided around the coil C. Therefore, on the side opposite to the nozzle P, the magnetic flux generated by the coil C passes through the magnetic conductive plate F having a low magnetic resistance, and does not substantially consume energy. As a result, the heating efficiency around the nozzle P can be increased. That is, when an alternating current is passed from the variable frequency inverter H to the coil C, an eddy current is induced in a portion surrounded by the coil C, and Joule heat is generated, whereby the area around the nozzle P is efficiently heated.
22 is a coil presser.
[0016]
The coil C of the first embodiment is formed by winding a wire of 1.5 to 3.0 mmφ or a 2.0 × 5.0 mm flat wire coated with an alumite electric wire, ceramic, or the like several times to several tens of times per layer. It is a coil having two to six layers formed by turning the coil (for example, a heat-resistant wire rod having a diameter of 1.5 to 3.0 mm is wound four times in 20 layers in one layer, and a total of 80 turns are wound, or a rectangular material is formed in one layer. (A total of 40 turns are obtained by winding two layers in 20 turns.) It has a heat-resistant allowable temperature of 480 ° C to 550 ° C.
[0017]
The frequency of the alternating current supplied from the variable frequency inverter H is set to a frequency that can generate Joule heat most efficiently according to the dies having different structures (shape and size) and / or materials according to the production resin.
When the frequency of the alternating current is, for example, 50/60 Hz to 800 Hz, adverse effects on the surroundings due to electromagnetic radiation from the power supply cable B are negligible. Therefore, in this case, it is preferable to extend the power supply cable B and install the variable frequency inverter H in a place such as an electric room remote from the vicinity of the die 10. This eliminates the need to install the variable frequency inverter H near the dice 10 where the atmosphere such as dust and hazardous gas is poor and there is a concern about water getting wet.
The variable frequency inverter H has a current limiting function. It is preferable to use this current limiting function to limit the maximum value of the alternating current that can be supplied to the coil C.
[0018]
A temperature sensor T is provided at the center (or near) of the coil C. The variable frequency inverter H detects the temperature with the temperature sensor T, and controls at least one of the current value and the frequency of the alternating current so that the temperature of the coil C does not exceed the allowable heat-resistant temperature.
[0019]
On the resin outlet side surface of the die 10, a heat insulating material A in which a gasket or the like is sandwiched between stainless steel plates is provided. The heat insulating material A prevents the periphery of the nozzle P from being cooled from the resin outlet side surface of the die 10.
[0020]
FIG. 2 is a sectional view taken along line LL ′ of FIG.
The nozzle P is provided in a plurality of sections. A coil C is provided around the nozzle P for each section. Further, a magnetic conductive plate F is provided around each coil C. Further, a temperature sensor T is provided at the center (or near) of each coil C.
[0021]
According to the die 10 and the extruder 100 according to the first embodiment, since the die nozzle portion is directly heated due to the induction heating method, temperature unevenness does not occur and the die clogging is sufficiently prevented. Can be done. In addition, since heating is performed separately for each section of the nozzle P, only necessary portions can be efficiently heated. Further, since the magnetic flux generated from the coil C passes through the magnetic conductive plate F having a low magnetic resistance on the side opposite to the nozzle P, the induction of the eddy current on the side opposite to the nozzle P is suppressed, and the energy is substantially reduced. Do not consume. As a result, the heating efficiency around the nozzle can be increased. Further, the heat insulating material A can prevent unnecessary leakage of thermal energy.
[0022]
Further, since the allowable heat-resistant temperature of the coil C is as high as 480 ° C. to 550 ° C., it is possible to handle from a polypropylene having a molten resin temperature of 220 ° C. to 250 ° C. to an engineering plastic having a temperature of 350 ° C. to 400 ° C.
Further, when the frequency of the alternating current is reduced, the adverse effect on the surroundings due to the electromagnetic radiation from the power supply cable B can be suppressed.
Further, by changing the frequency of the alternating current, it becomes possible to cope with various dies 10 having different structures.
Further, the maximum value of the alternating current that can be supplied to the coil C can be limited by using the current limiting function of the variable frequency inverter H.
Further, since the temperature of the coil C is monitored, it is possible to reliably prevent the temperature of the coil C from exceeding the allowable temperature limit.
[0023]
-2nd Embodiment-
FIG. 3 is a sectional view of an extruder according to a second embodiment of the present invention.
In the extruder 200, the extruder 1 heats and melts the raw material pellets and additives supplied from a feeder (not shown) with the heater 3, kneads with the screw 4, and melts the molten resin from the many nozzles P of the die 20 into a rod-like shape. Extrude. The cut portion 5 cuts the rod-shaped resin extruded from the die 20 with the cutter blade 6 and cools it with water M to obtain a resin pellet J.
21 is a die holder.
[0024]
The nozzle P of the die 20 is arranged in an annular shape.
Solenoid-shaped coils C are provided on the outer periphery and the inner periphery of the nozzle P of the die 20 so as to sandwich the nozzle P, respectively. The coil C heats around the nozzle P by induction to prevent clogging of the die. On the other hand, around the coil C on the opposite side of the nozzle P, for example, an iron magnetic plate F is provided. Therefore, on the side opposite to the nozzle P, the magnetic flux generated by the coil C passes through the magnetic conductive plate F having a low magnetic resistance, and does not substantially consume energy. As a result, the heating efficiency around the nozzle P can be increased. That is, when an alternating current is passed from the variable frequency inverter H to the coil C via the power supply cable B, an eddy current is induced in a portion sandwiched between the coils C, Joule heat is generated, and the area around the nozzle P is efficiently generated. Heated.
22 is a coil presser.
[0025]
The coil C according to the second embodiment is formed by winding a wire of 1.5 to 3.0 mmφ or a 2.0 × 5.0 mm flat wire coated with an alumite electric wire, ceramic, or the like several times to several tens of times per layer. It is a coil having two to six layers formed by turning the coil (for example, a heat-resistant wire rod having a diameter of 1.5 to 3.0 mm is wound four times in 20 layers in one layer, and a total of 80 turns are wound, or a rectangular material is formed in one layer. (A total of 40 turns are obtained by winding two layers in 20 turns.) It has a heat-resistant allowable temperature of 480 ° C to 550 ° C.
[0026]
The frequency of the alternating current supplied from the variable frequency inverter H is set to a frequency at which Joule heat can be generated most efficiently according to the dies having different structures (shape and size) and / or materials according to the production resin.
When the frequency of the alternating current is, for example, 50/60 Hz to 800 Hz, adverse effects on the surroundings due to electromagnetic radiation from the power supply cable B are negligible. Therefore, in this case, it is preferable to extend the power supply cable B and install the variable frequency inverter H in a place such as an electric room remote from the vicinity of the dice 20. This eliminates the need to install the variable frequency inverter H near the dice 20 where the atmosphere such as dust and hazardous gas is poor and there is a concern about water getting wet.
The variable frequency inverter H has a current limiting function. It is preferable to use this current limiting function to limit the maximum value of the alternating current that can be supplied to the coil C.
[0027]
A temperature sensor T is provided at the center (or near) of the coil C. The variable frequency inverter H detects the temperature with the temperature sensor T, and controls at least one of the current value and the frequency of the alternating current so that the temperature of the coil C does not exceed the allowable heat-resistant temperature.
[0028]
On the resin outlet side surface of the die 20, a heat insulating material A in which, for example, a gasket or the like is sandwiched between stainless steel plates is provided. The heat insulating material A prevents the periphery of the nozzle P from being cooled from the resin outlet side surface of the die 20.
[0029]
FIG. 4 is a sectional view taken along line LL ′ of FIG.
The nozzle P is disposed in an annular shape. A solenoid-shaped coil C is provided on the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the nozzle P so as to sandwich the nozzle P, respectively. Further, a magnetic conductive plate F is provided around each coil C opposite to the nozzle P. Further, a temperature sensor T is provided at the center (or near) of each coil C.
[0030]
According to the die 20 and the extruder 200 according to the second embodiment, since the die nozzle portion is directly heated due to the induction heating method, temperature unevenness does not occur and the die clogging is sufficiently prevented. Can be done. Further, since the magnetic flux generated from the coil C passes through the magnetic conductive plate F having a low magnetic resistance on the side opposite to the nozzle P, the induction of the eddy current on the side opposite to the nozzle P is suppressed, and the energy is substantially reduced. Do not consume. As a result, the heating efficiency around the nozzle can be increased. Further, the heat insulating material A can prevent unnecessary leakage of thermal energy.
[0031]
Further, since the allowable heat-resistant temperature of the coil C is as high as 480 ° C. to 550 ° C., it is possible to handle from a polypropylene having a molten resin temperature of 220 ° C. to 250 ° C. to an engineering plastic having a temperature of 350 ° C. to 400 ° C.
Further, when the frequency of the alternating current is reduced, the adverse effect on the surroundings due to the electromagnetic radiation from the power supply cable B can be suppressed.
Further, by changing the frequency of the alternating current, it becomes possible to cope with various dies 20 having different structures.
Further, the maximum value of the alternating current that can be supplied to the coil C can be limited by using the current limiting function of the variable frequency inverter H.
Further, since the temperature of the coil C is monitored, it is possible to reliably prevent the temperature of the coil C from exceeding the allowable temperature limit.
[0032]
【The invention's effect】
According to the method for heating a plastic extrusion die of the present invention, the plastic extrusion die (10, 20) and the extruder (100, 200), the area around the nozzle (P) is directly heated by the induction heating method, so that the temperature unevenness is generated. Therefore, die clogging can be sufficiently prevented. In addition, since the magnetic flux generated from the coil (C) passes through the magnetic conductive plate (F) having a low magnetic resistance on the side opposite to the nozzle (P), an eddy current may be induced on the side opposite to the nozzle (P). It is suppressed and consumes virtually no energy. As a result, the heating efficiency around the nozzle can be increased.
Further, since the heat-resistant allowable temperature of the coil C is high, it can be applied to a resin having a high molten resin temperature.
In addition, when the frequency of the alternating current is reduced, it is possible to suppress adverse effects on the surroundings due to electromagnetic radiation.
Also, by changing the frequency of the alternating current, it is possible to cope with various dies having different structures and materials.
Further, the maximum value of the alternating current that can be supplied to the coil (C) can be limited by using the current limiting function of the variable frequency inverter (H).
Further, since the temperature of the coil (C) is monitored by the temperature sensor (T), it is possible to reliably prevent the temperature of the coil (C) from exceeding the allowable temperature limit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of an extruder according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line LL ′ of FIG. 1;
FIG. 3 is a sectional view of an extruder according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view taken along line LL ′ of FIG. 3;
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 extrusion unit 5 cut unit 10, 20 die 100, 200 extruder A heat insulating material B power supply cable C coil K heating plate H variable frequency inverter P nozzle

Claims

A coil (C) is provided in the vicinity of a number of nozzles (P) provided on the plastic extrusion dies (10, 20), and an alternating current is applied to the coil (C) to vortex around the nozzle (P). A method for heating a plastic extrusion die in which an electric current is induced and heated directly around a nozzle (P) by Joule heat,
A plastic extruder characterized in that a magnetic guide plate (F) is provided in the vicinity of a coil (C) on the side opposite to the nozzle (P) to suppress induction of eddy current on the side opposite to the nozzle (P). Die heating method.

The method for heating a plastic extrusion die according to claim 1, further comprising a temperature sensor (T) for detecting a temperature of the coil (C), wherein an alternating current is supplied so that the temperature of the coil (C) does not exceed the allowable temperature limit. A method for heating a plastic extrusion die, wherein at least the frequency of the extrusion die is controlled.

In the method for heating a plastic extrusion die according to claim 1 or 2, a device (H) for supplying an alternating current is provided with a current limiting function to limit the maximum value of the alternating current that can be supplied to the coil (C). A method for heating a plastic extrusion die.

In a plastic extrusion die (10) in which a number of nozzles (P) are provided in a plurality of sections and a coil (C) is provided around the nozzle (P) in each section,
A plastic, characterized in that a magnetic conducting plate (F) is provided in the vicinity of the coil (C) on the side opposite to the nozzle (P) to suppress the induction of eddy current on the side opposite to the nozzle (P). Extrusion dies (10).

In a plastic extrusion die (20) in which a number of nozzles (P) are arranged in an annular shape and a coil (C) is provided around the nozzles (P),
A plastic, characterized in that a magnetic conducting plate (F) is provided in the vicinity of the coil (C) on the side opposite to the nozzle (P) to suppress the induction of eddy current on the side opposite to the nozzle (P). Extrusion dies (20).

The plastic extrusion die (10, 20) according to claim 4 or claim 5,
The coil (C) is a multi-layered or multi-turned coil, provided with a temperature sensor (T) for detecting the temperature of the coil (C), and further provided on the side of the resin exit of the dice (10, 20). Is a plastic extrusion die (10, 20) provided with a heat insulating material (A).

The extruder according to any one of claims 4 to 6, wherein the molten resin is extruded into a rod shape from a large number of nozzles (P) provided on the dies (10, 20), cut and cooled to obtain pellets. An extruder (100, 200) using a plastic extrusion die (10, 20) and a variable frequency inverter (H) capable of changing the frequency of an alternating current supplied to a coil (C).