JP3611347B2

JP3611347B2 - Method and apparatus for measuring internal state of twin-screw extruder

Info

Publication number: JP3611347B2
Application number: JP25558394A
Authority: JP
Inventors: 巧治水沼; 昭美小林; 正幸八木
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1994-10-20
Filing date: 1994-10-20
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2020-01-19
Also published as: JPH08142164A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、２軸押出機の内部状態、すなわち混練溶融中の原料（樹脂）の挙動を、連続的に計測する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、押出機の内部状態計測は、スクリューの最適設計もしくは運転条件の最適設定のために不可欠である。
【０００３】
しかるに、この種の内部状態計測には、従来より、運転中の押出機を急停止かつ急冷却した上で、スクリューを引抜き（もしくはバレルを２つ割りに分割してスクリューを取出し）、観察する方法、あるいはバレルに透明観察窓を設け、運転中に直接内部状態を観察する方法が採用されている。しかるに、これらの方法は、いずれも以下に述べるような難点を有していた。
【０００４】
すなわち、先ず前者の方法は、押出機が一時的に停止することから、連続的もしくは安定的な計測が不可能であり、また後者の方法は、透明観察窓が壊れやすくかつバレル壁面条件が変動することから、実際的には正確な計測が困難であると同時に、生産機への適用も不適であった。
【０００５】
そこで、本出願人は、先に、前記難点を克服する新規技術を開発し、提案を行った（特開平６−３１７９５号公報参照）。すなわち、前記技術によれば、バレルの軸方向に沿って複数の放射温度計および圧力計を設けることにより、バレル内のスクリュー溝内の原料樹脂の温度および圧力分布をそれぞれ軸方向にグラフィック表示できるように構成されている。従って、本技術によれば、内部状態を連続的かつ良好に計測できると同時に、実験機および生産機の双方に対しても好適に適用し得ることは明らかである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、前記技術（以下、従来技術と称する）は、以下に述べるような基本的難点を有していた。
【０００７】
すなわち、前記従来技術においては、一般的もしくは特定の場合には、前述したように、連続的かつ良好な計測を達成すると同時に、生産機にも好適に適用し得るが、これらは通常の押出機（単軸押出機）に対しては可能であるが、２軸押出機に対しては適用し得ないものであった。そして、混練溶融中の原料樹脂が、単軸押出機においてはバレル内を均質に充満しているが、２軸押出機においては完全には充満せず、空隙が存在すると共に２軸スクリューの関係位置によって混練溶融状態が異なることが、前記の原因であることが判明した。換言すれば、混練溶融中の原料樹脂の内部状態は、バレルの同一断面に関して、単軸押出機においては、バレル内の原料樹脂は均質に充満されているので、断面上任意の一点のみの計測（前記従来技術においては、同一断面に関して１つの温度計および圧力計のみが設けられている）によって、断面上全ての点について把握される。しかし、２軸押出機においては、バレル内の原料樹脂は空隙を有すると共にその角位置によって混練溶融状態を異にするので、断面上任意の一点のみの計測によっては、断面上全ての点については把握し得ないことが判明した。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、２軸押出機に対して連続的かつ良好な計測を達成すると同時に、生産機にも好適に適用することができる、内部状態計測方法および装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
先の目的を達成するために、本発明に係る２軸押出機の内部状態計測方法は、バレル内で噛合回転する２軸スクリューにより樹脂原料を混練溶融して押出成形する２軸押出機における前記バレル内部の樹脂状態を計測する方法であって、前記バレルの、軸方向位置の少なくとも１個所における当該軸方向に垂直な断面上において、少なくとも前記樹脂の圧力または温度の一方を複数の所定角位置にて検知する計測手段を用意する第１のステップと、前記２軸スクリューによる混練溶融中であって、当該２軸スクリューが複数回連続して回転している間、前記第１のステップで用意された計測手段を用いて前記樹脂の圧力および／または温度を計測する第２のステップと、同第２のステップで得られる計測値データをコンピュータシステムへ入力して、前記複数の所定角位置に対応する樹脂圧力および／または温度分布並びにこれらに関連する所要の樹脂特性データを演算出力する第３のステップ、から構成される。
【００１０】
また、前記方法を実施するための発明に係る２軸押出機の内部状態計測装置は、バレル内で噛合回転する２軸スクリューにより樹脂原料を混練溶融して押出成形する２軸押出機において、前記バレルの軸方向位置の少なくとも１個所における当該軸方向に垂直な断面上において、少なくとも前記樹脂の圧力または温度の一方を複数の所定角位置にて検知する圧力および／または温度センサと、前記各所定角位置に対応するスクリュー回転位置を設定する位置センサと、前記各センサからの計測値データおよび設定信号を連続的に処理するマルチプレクサおよび信号処理器を含み、さらに演算ＣＰＵ、内部メモリ、出力ディスプレイおよび／またはプリンタからなるコンピュータシステムを備え、前記２軸スクリューが複数回連続して回転している間に生成される前記計測値データを前記コンピュータシステムに入力することにより、前記複数の所定角位置における圧力および／または温度分布並びにこれらに関連する所要の樹脂特性データをディスプレイおよび／またはプリンタへ出力するように構成される。
【００１１】
その場合、圧力および／または温度を計測するバレルの軸方向位置は、バレル内におけるスクリュー軸のニーディング部を含む位置に対応する前記バレル部分に設けることができる。
さらにその場合、圧力および／または温度を計測するバレルの軸方向に垂直な断面上の複数の所定角位置は、バレル内の２軸スクリュー噛合部近傍の位置を含むように設定することができる。
【００１２】
また、圧力および／または温度分布の出力表示は、圧力および／または温度計測値の平均値、最大値、最小値およびこれらのスクリュー回転毎の変動幅の代表値を数値表示するように構成することができる。
【００１３】
さらに、コンピュータシステムには、信号処理器を介して、さらに、スクリュー駆動用モータの負荷電流および電圧、バレル温調器のヒータ出力および冷却水流量を含む押出機運転状態データの１つ以上を入力し、あるいはさらに、押出機出口部における溶融樹脂の温度、圧力および色相を含む原料出口状態データの１つ以上を入力するように構成することができる。
【００１４】
【作用】
本発明によれば、混練溶融中の原料樹脂の内部状態を計測する圧力および／または温度センサは、バレルの軸方向に垂直な同一断面上における複数の所定角位置に配置されている。従って、原料樹脂の内部状態は、この原料樹脂がバレル内において空隙を有しかつ同一断面上の複数の所定角位置によって混練溶融状態を異にしていても、前記複数の所定角位置を適切に選定することにより、連続的かつ良好に計測表示することができる。また、生産機に対しても好適に適用することができる。
【００１５】
【実施例】
次に、本発明に係る２軸押出機の内部状態計測方法の実施例につき、この方法を実施する装置との関係において、以下詳細に説明する。
【００１６】
図１および図２において、先ず２軸押出機１０は、一般的には、ヒータ１２ａを有するバレル１２内で、スクリューが互いに噛合回転するようモータ１４を介して駆動される２つのスクリュー１６（１６Ｌ、１６Ｒ）からなり、そしてこのスクリュー１６により、バレル１２内をホッパ１８から押出機出口部２０方向へ向けて流動する樹脂原料２２を、混練溶融した後、押出成形するように構成されている。
【００１７】
しかるに、本発明においては、前記構成において、そのバレル１２の軸方向位置の少なくとも１個所（スクリュー１６の軸のニーディング部を含む位置に対応するバレル部分）におけるバレル軸方向に垂直な断面上の複数の所定角位置で、（図２を参照して後述される）圧力および温度を計測する圧力、温度センサＰm、ＴmとＰnとＴn（図１においては軸方向位置Ｍ、Ｎの２個所に設定されている）と、前記複数の所定角位置に対応するスクリュー１６の回転位置を設定するようにスクリュー駆動軸の一部に取付けられる位置センサ２４と、さらに演算ＣＰＵ３２、内部メモリ３４、出力ディスプレイ３６、プリンタ３８を含むコンピュータシステム３０とを設ける。なお、前記位置センサ２４からはスクリュー１６が前記設定された回転位置にきたとき設定信号を出力するようになっている。
【００１８】
そして、スクリュー１６による混練溶融中であって、当該スクリュー１６が複数回連続して回転している間に生成する前記計測および設定信号Ｐａ、Ｔａ、２４ａを、前記コンピュータシステム３０を構成するマルチプレクサ２６および信号処理器２８を介して、入力することにより、前記複数の所定角位置での圧力、温度分布（後述する図３および図４を参照して詳述される）およびこれに関連する所要の運転データ等をディスプレイ３６およびプリンタ３８に出力表示するよう構成されている。なお、図中の参照符号４０はＡ／Ｄ変換器、４２は出力インタフェース、４４はブザー、そして４６はフロッピディスクをそれぞれ示し、これらは前記コンピュータシステム３０を構成している。参照符号３２ａは切替信号、３２ｂはトリガ信号をそれぞれ示す。
【００１９】
そこで、前記複数の所定角位置につき説明すると、これらはバレル内の原料樹脂の空隙部もしくは特異状態部等の特定点（言換えれば、原料樹脂の内部状態の把握上、特定されるべき特異点）を、特に（もしくは適切に）含むように設定されている。すなわち、これら複数の所定角位置を例示する図２において、例えば圧力センサＰが挿着される各所定角位置Ａ、Ｂ、Ｃの圧力は、一般的に、強い剪断力が作用する位置Ｃ（両スクリュー１６Ｌ、１６Ｒの噛合部近傍）において最も高く、これから順に位置Ｂへ、さらに位置Ａへと（空隙部が存在する場合は特に）低減されている。なお、これら複数の所定角位置における具体的な圧力、温度分布は、次に詳述される。
【００２０】
すなわち、図３（なお本図は、図１の軸方向位置Ｍにおける実験例であり、原料がポリポロピレンで、スクリュー回転数が１９３．６ｒｐｍの時の多数回転分の重ね書きプリンタ３８の出力を示す）を参照すると、先ず、位置Ｍ１における温度分布Ｔｍ１は、原料樹脂が未溶融であるため低温である（図４の温度分布Ｔｎ２を比較参照）ことを示している。また、両位置Ｍ２、Ｍ３における圧力分布Ｐｍ２、Ｐｍ３は、共に圧力０の領域を有しており、空隙が存在することを示している。前者Ｐｍ２の方がピーク圧力は高いが、圧力の０領域の幅が広いことから、ここでの空隙の度合は、大きいことが理解される。
【００２１】
次に、図４（図１の軸方向位置Ｎにおける図３に対応する実験例である）を参照すると、先ず、位置Ｎ２における温度分布Ｔn2は、原料樹脂温度が溶融点近くまで上昇して溶融が進行していることを示している。また、各位置Ｎ１、Ｎ３、Ｎ４における各圧力分布Ｐn1、Ｐn3、Ｐn4は、いずれも、空隙が解消されて溶融樹脂で均質に充満され、従って圧力が比較的上昇しかつ安定していることを示している。なお、前記複数の所定角位置は、使用される樹脂材料等に対応して任意適宜に選定することができ、また圧力および温度分布の出力表示は、必要に応じて圧力、温度計測値の平均値、最大値、最小値およびこれらのスクリュー回転毎の変動幅の代表値（これらの値は、本発明における樹脂特性データを構成している）を数値表示するように構成することができる。なお、前記図３、図４における各グラフの横軸θはスクリュの回転角を示しており、各図の左端から右端までが１回転に対応している。
【００２２】
このように、本発明によれば、混練溶融中の原料樹脂の内部状態を計測する圧力および／または温度センサが、バレル軸方向に垂直な同一断面上における複数の所定角位置に配置されているので、バレル内部の樹脂圧力や温度の状態を、この原料樹脂がバレル内において空隙を有しかつその複数の所定角位置によって混練溶融状態を異にしていても、前記複数の所定角位置を適切に選定することにより、連続的かつ良好に計測表示することが可能となる。言換えれば、２軸押出機において、スクリューの最適設計および運転条件の最適設定が可能となる。また、生産機に対しても好適に適用されることが可能となる。
【００２３】
次に、本発明は、種々の追加もしくは変更を実施することができる。すなわち、例えば図示されているように、スクリュー駆動用モータ１４の負荷電流、電圧（モータ動力）およびスクリュー回転数、バレル温調器５０のヒータ１２ａの出力および冷却水（図示せず）の流量等を含む押出機の運転状態データの１つもしくはそれ以上を、コンピュータシステム３０を形成する各信号ライン１４ａ、５０ａおよび信号処理器２８を介して入力することができる。なお、この場合、これら各運転状態データと前述した原料樹脂の内部状態とを同時に計測し、演算、表示、記録し、そして対比検討することにより、前記両者（運転条件と内部状態）の関係を的確に把握して、これらを最適化することができる。因みに、スクリュー回転数は、原料樹脂の剪断速度に比例し、モータ動力は原料樹脂に対する負荷エネルギに対応し、バレル温調器負荷は各バレルセクションの熱収支に対応することは明らかである。
【００２４】
また、例えば、同じく図示されているように、押出機出口部２０における溶融樹脂の温度Ｔ_０、圧力Ｐ_０および色相（図示せず）等を含む原料出口状態データの１つもしくはそれ以上を、コンピュータシステム３０を形成する各信号ライン２０ａ、２０ｂおよび信号処理器２８を介して、入力することができる。この場合、原料樹脂の前記出口および内部状態を同時に計測し、そして表示、記録することにより、前記両者間の関係を的確に把握して製品の品質を向上することができる。因みに、例えば、出口部温度の基準範囲からの逸脱は、樹脂物性の低下を意味し、出口部圧力の不当な変動は、押出し状態の不安定性を意味し、色相の異常な悪化は、混練溶融状態等の不適切さを意味することは明らかである。
【００２５】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの改良変更が可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る２軸押出機の内部状態計測方法および装置は、要約的に説明すると、混練溶融中の原料樹脂の内部状態を計測する圧力および／または温度センサが、バレルの軸方向に垂直な同一断面上における複数の所定角位置に配置されているので、原料樹脂の内部状態を、この原料樹脂がバレル内において空隙を有しかつ前記所定角位置によって混練溶融状態を異にしていても、前記複数の所定角位置を適切に選定することにより、連続的かつ良好に計測表示することが可能となる。言換えれば、２軸押出機において、スクリューの最適設計および運転条件の最適設定を容易に達成することができる。また、生産機に対しても好適に適用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る２軸押出機の内部状態計測装置の一実施例を示すシステム構成図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１の軸方向位置Ｍにおけるスクリュー多数回転分の重ね書きプリンタの出力状態を示す説明図である。
【図４】図１の軸方向位置Ｎにおける図３に対応するスクリュー多数回転分の重ね書きプリンタの出力状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０２軸押出機
１２バレル
１２ａヒータ
１４モータ
１６スクリュー
１８ホッパ
２０押出機出口部
２２樹脂材料
２４位置センサ
２６マルチプレクサ
２８信号処理器
３０コンピュータシステム
３２ＣＰＵ
３４内部メモリ
３６ディスプレイ
３８プリンタ
４０Ａ／Ｄ変換器
４２出力インタフェース
４４ブザー
４６フロッピディスク
５０バレル温調器[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a method and apparatus for continuously measuring the internal state of a twin-screw extruder, that is, the behavior of a raw material (resin) during kneading and melting.
[0002]
[Prior art]
In general, measuring the internal state of the extruder is essential for optimal design of the screw or optimal setting of operating conditions.
[0003]
However, in this type of internal state measurement, the operating extruder is stopped and cooled rapidly, and then the screw is pulled out (or divided into two barrels and taken out) and observed. A method or a method in which a transparent observation window is provided in the barrel and the internal state is directly observed during operation is employed. However, all of these methods have the following drawbacks.
[0004]
That is, first, the former method temporarily stops the extruder, so continuous or stable measurement is impossible, and the latter method makes the transparent observation window fragile and the barrel wall condition fluctuates. Therefore, in practice, accurate measurement is difficult, and at the same time, it is not suitable for production machines.
[0005]
Therefore, the present applicant has previously developed and proposed a new technique for overcoming the above-mentioned difficulties (see Japanese Patent Laid-Open No. 6-31795). That is, according to the technique, by providing a plurality of radiation thermometers and pressure gauges along the axial direction of the barrel, the temperature and pressure distribution of the raw material resin in the screw groove in the barrel can be graphically displayed respectively. It is configured as follows. Therefore, according to the present technology, it is obvious that the internal state can be continuously and satisfactorily measured, and at the same time, can be suitably applied to both the experimental machine and the production machine.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the technique (hereinafter referred to as the prior art) has the following basic problems.
[0007]
That is, in the conventional art, in general also a particular case are properly, as described above, while achieving a continuous and satisfactory measurement, but can be suitably applied to the production machine, it is usually However, it was not possible to apply to a twin screw extruder. The raw material resin being kneaded and melted is uniformly filled in the barrel in the single screw extruder, but is not completely filled in the twin screw extruder, and there is a gap and the relationship between the twin screw. It has been found that the kneading and melting state differs depending on the position because of the above-mentioned cause. In other words, the internal state of the raw material resin during kneading and melting is measured at an arbitrary point on the cross section because the raw resin in the barrel is uniformly filled in the single-screw extruder with respect to the same cross section of the barrel. (In the prior art, only one thermometer and pressure gauge are provided for the same cross section), and all points on the cross section are grasped. However, in the twin-screw extruder, the raw material resin in the barrel has a gap and the kneading and melting state differs depending on the angular position, so depending on the measurement of only one point on the cross section, all the points on the cross section It turned out that it was not possible to grasp.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an internal state measuring method and apparatus that can be applied to a production machine while at the same time achieving continuous and good measurement for a twin-screw extruder. .
[0009]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the internal state measurement method of biaxial extruder according to the present invention, definitive biaxial extruder extruding kneaded molten resin material by meshing rotating twin screw within the barrel a method for measuring a resin state inside the barrel, the barrel, in the direction perpendicular to the cross section at least one position of the axial position, at least a plurality of predetermined angles either pressure or temperature of the resin A first step of preparing a measuring means for detecting at a position; and during the kneading and melting by the biaxial screw, while the biaxial screw is continuously rotated a plurality of times, A second step of measuring the pressure and / or temperature of the resin using the prepared measuring means, and the measured value data obtained in the second step are input to the computer system. To, and a third step, which calculates and outputs the required resin properties data associated with the resin pressure and / or temperature distribution and these correspond to the plurality of predetermined angular position.
[0010]
An internal state measuring device for a twin screw extruder according to the invention for carrying out the method is a twin screw extruder in which a resin raw material is kneaded and melted and extruded by a twin screw that meshes and rotates in a barrel. on a cross section perpendicular to the axial direction in at least one position of the axial position of the barrel, the pressure and / or temperature sensor for detecting one of a pressure or a temperature of at least the resin at a plurality of predetermined angular position, the respective predetermined A position sensor for setting the screw rotation position corresponding to the angular position; a multiplexer and a signal processor for continuously processing the measurement value data and the setting signal from each sensor; and a calculation CPU, an internal memory, an output display, and / or with a computer system comprising a printer, the twin screw is rotated continuously a plurality of times By the measurement data generated is entered into the computer system during that display the required resin properties data associated with the pressure and / or temperature distribution and these in the plurality of predetermined angular position and / or printer It is configured to output to.
[0011]
In this case, the axial position of the barrel for measuring pressure and / or temperature can be provided in the barrel portion corresponding to the position including the kneading portion of the screw shaft in the barrel .
In that case further, a plurality of predetermined angular position on the axial direction toward the vertical cross section of the barrel for measuring the pressure and / or temperature can be set to include twin screw engagement portion located in the vicinity of the barrel .
[0012]
Also, the pressure and / or temperature distribution output display shall be configured to display the average value, maximum value, minimum value of pressure and / or temperature measurement values, and representative values of the fluctuation range for each screw rotation. Can do.
[0013]
Further, the computer system is further input with one or more of the extruder operating state data including the load current and voltage of the screw drive motor, the heater output of the barrel temperature controller, and the cooling water flow rate via the signal processor. Alternatively or additionally, one or more raw material outlet state data including the temperature, pressure, and hue of the molten resin at the extruder outlet can be input.
[0014]
[Action]
According to the present invention, the pressure and / or temperature sensor for measuring the internal state of the raw material resin in kneading the melt is disposed in a predetermined angular position of several that put the axis Direction on the vertical identical cross section of the barrel Yes. Therefore, the internal state of the raw material resin is such that the plurality of predetermined angular positions are appropriately set even if the raw resin has voids in the barrel and the kneading and melting states are different depending on the predetermined angular positions on the same cross section. By selecting, it is possible to measure and display continuously and satisfactorily. Moreover, it can apply suitably also to a production machine.
[0015]
【Example】
Next, an embodiment of a method for measuring the internal state of a twin-screw extruder according to the present invention will be described in detail below in relation to an apparatus that performs this method.
[0016]
1 and 2, first, the twin-screw extruder 10 generally includes two screws 16 (16L) that are driven via a motor 14 so that the screws mesh with each other in a barrel 12 having a heater 12a. , 16R), and the screw 16 is configured to extrude the resin raw material 22 that flows in the barrel 12 from the hopper 18 toward the extruder outlet portion 20 after being kneaded and melted.
[0017]
However, in the present invention, in the configuration described above, on the cross section perpendicular to the barrel axial direction in at least one of the axial positions of the barrel 12 (the barrel portion corresponding to the position including the kneading portion of the shaft of the screw 16). Pressure and temperature sensors ( described later with reference to FIG. 2), temperature sensors Pm, Tm, Pn, and Tn (in FIG. 1, two axial positions M and N) at a plurality of predetermined angular positions. A position sensor 24 attached to a part of the screw drive shaft so as to set the rotational position of the screw 16 corresponding to the plurality of predetermined angular positions, a calculation CPU 32, an internal memory 34, and an output display 36 and a computer system 30 including a printer 38. The position sensor 24 outputs a setting signal when the screw 16 reaches the set rotational position.
[0018]
Then, during the kneading and melting by the screw 16 , the measurement and setting signals Pa, Ta, and 24 a generated while the screw 16 continuously rotates a plurality of times are used as the multiplexer 26 constituting the computer system 30. and through the signal processor 28, by entering, the pressure of a plurality of a predetermined angle position, (as described with reference to FIGS. 3 and 4 described below) temperature distribution and related thereto Necessary operation data and the like are output and displayed on the display 36 and the printer 38. Reference numeral 40 in the figure is A / D converter, 42 is an output interface, 44 is a buzzer, and 46 indicates a floppy disk respectively, which constitute the computer system 30. Reference numeral 32a indicates a switching signal, and 32b indicates a trigger signal.
[0019]
Therefore, the plurality of predetermined angular positions will be described. These are specific points such as voids or singular state portions of the raw material resin in the barrel (in other words, singular points to be specified for grasping the internal state of the raw material resin). ) In particular (or appropriately). That is, in FIG. 2 illustrating these plural predetermined angular positions, for example, the pressure at each predetermined angular position A, B, C to which the pressure sensor P is inserted is generally a position C (where a strong shearing force acts). It is the highest in the vicinity of the meshing portion of both screws 16L and 16R, and is reduced in order from position B to position A and further to position A (especially when a gap is present). The specific pressure at the plurality of predetermined angular position, the temperature distribution is then described in detail.
[0020]
3 (this figure is an experimental example at the axial position M in FIG. 1, and shows the output of the overprint printer 38 for multiple rotations when the raw material is polypropylene and the screw rotation speed is 193.6 rpm. ), First, the temperature distribution Tm1 at the position M1 indicates that the temperature is low because the raw material resin is not melted (refer to the temperature distribution Tn2 in FIG. 4). Further, the pressure distributions Pm2 and Pm3 at both the positions M2 and M3 both have an area of zero pressure, indicating that a gap exists. Although the peak pressure is higher in the former Pm2, it is understood that the degree of the void here is large because the width of the zero region of pressure is wider.
[0021]
Next, referring to FIG. 4 (which is an experimental example corresponding to FIG. 3 at the axial position N in FIG. 1), first, the temperature distribution Tn2 at the position N2 is melted as the raw material resin temperature rises to near the melting point. Indicates that it is progressing. In addition, each of the pressure distributions Pn1, Pn3, and Pn4 at the respective positions N1, N3, and N4 indicates that the voids are eliminated and the molten resin is uniformly filled, and therefore the pressure is relatively increased and stable. Show. The plurality of predetermined angular positions can be arbitrarily selected according to the resin material used, and the output display of the pressure and temperature distribution is an average of the measured pressure and temperature as required. The value, maximum value, minimum value, and representative values of the fluctuation range for each screw rotation (these values constitute the resin characteristic data in the present invention) can be displayed numerically. The horizontal axis θ of each graph in FIGS. 3 and 4 indicates the rotation angle of the screw, and from the left end to the right end of each drawing corresponds to one rotation.
[0022]
Thus, according to the present invention, the pressure and / or temperature sensor for measuring the internal state of the raw material resin in kneading melting, they are arranged in a plurality of predetermined angular position on the perpendicular same section in barrels axis Direction since it is, the state of the barrel inside the resin pressure and temperature, the raw material resin has a void in the barrel and also be different from the kneaded molten state by its plurality of predetermined angular position, said plurality of predetermined angular position By selecting appropriately, it becomes possible to measure and display continuously and satisfactorily. In other words, in the twin-screw extruder, the optimum design of the screw and the optimum setting of the operating conditions are possible. Further, it can be suitably applied to a production machine.
[0023]
Next, the present invention can implement various additions or modifications. That is, for example, as shown in the figure, the load current, voltage (motor power) and screw rotation speed of the screw driving motor 14, the output of the heater 12a of the barrel temperature controller 50, the flow rate of cooling water (not shown), etc. One or more of the extruder operating condition data including can be input via each signal line 14a, 50a and signal processor 28 forming the computer system 30 . In this case, each of these operating state data and the internal state of the raw material resin described above are simultaneously measured, calculated, displayed, recorded, and compared, and the relationship between the two (the operating condition and the internal state) is determined. It is possible to accurately grasp and optimize these. Incidentally, it is obvious that the screw rotation speed is proportional to the shear rate of the raw resin, the motor power corresponds to the load energy to the raw resin, and the barrel temperature controller load corresponds to the heat balance of each barrel section.
[0024]
Also, for example, as shown in the figure, one or more of the raw material outlet state data including the temperature T ₀ , the pressure P ₀ and the hue (not shown) of the molten resin at the extruder outlet portion 20, each signal line 20a to form a computer system 30, via 20b and the signal processor 28, can be entered. In this case, by simultaneously measuring, displaying, and recording the outlet and the internal state of the raw material resin, the relationship between the two can be accurately grasped and the quality of the product can be improved. Incidentally, for example, a deviation from the reference range of the outlet temperature means that the physical properties of the resin are lowered, an undue fluctuation in the outlet pressure means instability of the extruded state, and an abnormal deterioration of the hue is caused by kneading and melting. Obviously, it means improper conditions.
[0025]
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and many improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, the method and apparatus for measuring the internal state of the twin-screw extruder according to the present invention can be summarized as follows. The pressure and / or temperature sensor for measuring the internal state of the raw material resin during kneading and melting is a barrel. because it is arranged in a plurality of predetermined angular position in the axial direction perpendicular same section on the direction, the internal state of the raw material resin, kneading a molten state the raw material resin is by having a gap and said predetermined angle position within the barrel Even if they are different, it is possible to measure and display continuously and satisfactorily by appropriately selecting the plurality of predetermined angular positions. In other words, in the twin-screw extruder, the optimum design of the screw and the optimum setting of the operating conditions can be easily achieved. Moreover, it becomes possible to apply suitably also to a production machine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram showing an embodiment of an internal state measuring device for a twin-screw extruder according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an output state of an overwriting printer for a number of screw rotations at an axial position M in FIG. 1;
4 is an explanatory diagram showing an output state of an overwriting printer for a number of screw rotations corresponding to FIG. 3 at an axial position N in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Twin screw extruder 12 Barrel 12a Heater 14 Motor 16 Screw 18 Hopper 20 Extruder exit part 22 Resin material 24 Position sensor 26 Multiplexer 28 Signal processor 30 Computer system 32 CPU
34 Internal memory 36 Display 38 Printer 40 A / D converter 42 Output interface 44 Buzzer 46 Floppy disk 50 Barrel temperature controller

Claims

A method for measuring the barrel inside the resin state definitive biaxial extruder extruding kneaded molten resin material by meshing rotating twin screw within the barrel,
Of the barrel, the first step on a cross section perpendicular to the axial direction in at least one position of the axial position, of providing a measuring means for detecting one of a pressure or a temperature of at least the resin at a plurality of predetermined angular position When,
During the kneading and melting by the biaxial screw, while the biaxial screw is continuously rotated a plurality of times, the pressure and / or temperature of the resin using the measuring means prepared in the first step. A second step of measuring
Enter the measurement data obtained at the same second step to the computer system, which calculates and outputs the required resin properties data associated with the plurality of predetermined angles resin pressure corresponding to the position and / or temperature distribution and these The third step,
A method for measuring the internal state of a barrel of a twin-screw extruder, comprising:

The two-shaft extruder of extruding kneaded molten resin material by meshing rotating twin screw within the barrel,
A pressure and / or temperature sensor for detecting at least one of the pressure or temperature of the resin at a plurality of predetermined angular positions on a cross section perpendicular to the axial direction at at least one axial position of the barrel;
A position sensor for setting a screw rotation position corresponding to each of the predetermined angular positions;
Said include measurement multiplexer and the signal processor continuously processes the data and setting signals from the sensors, further comprising calculating CPU, internal memory, the computer system comprising an output display and / or printer, the two-axis screw by the measurement data generated is entered into the computer system while continuously rotating a plurality of times, a desired resin related to pressure and / or temperature distribution and these in the plurality of predetermined angular position internal state measuring apparatus of a twin-screw extruder, characterized in that configured to output characteristic data to the display and / or printer.

The internal state of the twin-screw extruder according to claim 2, wherein an axial position of the barrel for measuring pressure and / or temperature is set in the barrel portion corresponding to a position including the kneading portion of the screw shaft in the barrel. Measuring device.

A plurality of predetermined angular position on the cross section perpendicular to the barrels axis Direction for measuring the pressure and / or temperature will be set to include twin screw engagement portion located in the vicinity of the barrel of claim 2, wherein A device for measuring the internal state of a twin screw extruder.

The pressure and / or temperature distribution output display is configured to numerically display an average value, maximum value, minimum value of pressure and / or temperature measurement values, and a representative value of a fluctuation range for each screw rotation. Item 2. The internal state measuring device for a twin-screw extruder according to Item 2.

Further, one or more of extruder operating state data including a load current and voltage of a screw driving motor, a heater output of a barrel temperature controller, and a cooling water flow rate are input to the computer system. The internal state measuring device of the twin-screw extruder according to 2.

The internal structure of the twin screw extruder according to claim 2, wherein one or more raw material outlet state data including the temperature, pressure and hue of the molten resin at the outlet portion of the extruder are input to the computer system. Condition measuring device.