JP3893311B2 - 押出成形機の複合押出用口金構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、押出成形機の口金構造に関し、特に、押出成形と同時に、成形品表面に熱硬化性材料からなるコーティング液や塗料を塗布する複合押出用口金構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車用ウェザーストリップやグラスランのように長尺でかつ同一断面形状をなすものは、一般にゴムや合成樹脂の押出成形によって形成されるのであるが、その表面に、コーティング液や塗料を塗布する場合がある。一例として、自動車のウインドガラス端面を摺動可能にシールする断面略Ｕ字形のグラスランにあっては、ウインドガラスと接する両シールリップの内壁面に、摺動抵抗の軽減および耐久性向上を図るために、ポリウレタン等のコーティング液を塗布するようにしている。
【０００３】
このような液の塗布を押出後に別工程で行うことは、当然のことながら、非能率的である。そこで、この液の塗布を、押出と同時に行い得るようにした複合押出成形が従来から採用されている。この複合押出成形においては、特公平７−６４００６号公報に記載されているように、その口金構造として、所望の成形品形状に応じた形状の材料通路が貫通形成された主口金と、この主口金の外側に重ね合わされた塗布用口金と、を備えており、上記塗布用口金の液吐出口からコーティング液等の塗布液を送り出しつつ、主口金を通して押出成形することにより、押出成形と所望部位への塗布とを、同時にかつ連続的に行うことができる。
【０００４】
しかしながらこのような複合押出用口金構造においては、主口金から塗布用口金へ伝わる熱あるいは押し出されて行く成形材料から塗布用口金へ伝わる熱によって、塗布用口金の液吐出口近傍の温度が上昇しやすく、塗布液として熱硬化性のものを用いた場合に、液吐出口近傍で熱硬化反応を生じ、塗布液がゲル化して液吐出口が部分的に目詰まりする結果、塗布厚が不均一となって塗りむらが生じやすい。従って、温度上昇を来す長時間の連続成形が困難であった。
【０００５】
このような塗布用口金の温度上昇を抑制するために、本出願人は、主口金と塗布用口金との間に冷却用プレートを介在させた複合押出用口金構造を先に提案している（特開平１０−２９６８３２号公報）。この複合押出用口金構造では、冷却用プレート内部を空洞状とし、その内部空間に冷却用空気もしくは冷却水を通流させることで、主口金と塗布用口金との間を断熱するとともに、塗布用口金の冷却を図っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の複合押出用口金構造においては、塗布用口金の全体を冷却する構成であったため、塗布液の熱硬化反応を十分に抑制するためには多量の冷却水の供給が必要となり、しかもこれにより主口金を含む口金全体の温度が低下してしまう、という不具合がある。このような口金全体の温度低下により、例えば主口金から押し出されるゴム材料の流れが変化し、ウェザーストリップ等押出成形品の断面形状とりわけシールリップのような細部の断面形状が変化してしまう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、請求項１のように、押出成形機の先端部に取り付けられ、かつ所望の成形品形状に応じた形状の材料通路が貫通形成された主口金と、
この主口金の外側に配置され、かつ、押出成形品の所望の液塗布部位に対応した位置に、押出成形品の表面に沿う側壁面が設けられるとともに、該側壁面に、押出成形品の表面に向かって熱硬化性の塗布液が吐出されるように液吐出口が開口形成され、液入口から上記液吐出口へと徐々に幅広となる液供給通路が形成された塗布用口金と、
上記主口金と上記塗布用口金との間に介装された冷却用プレートと、
を備えてなる押出成形機の複合押出用口金構造において、
上記冷却用プレートは、互いに接合された２枚の金属板からなり、かつ両者の接合面に、冷却水入口から冷却水出口へ至る線状の冷却水通路が凹溝として形成されているとともに、この冷却水通路が、上記塗布用口金における上記液供給通路の投影形状と重なるように配置されていて、
上記冷却水通路は、上記冷却水入口近くの上流側部分の通路断面積に比べて上記冷却水出口近くの下流側部分の通路断面積が大となるように、その通路断面積が段階的もしくは連続的に変化していることを特徴としている。
【０００８】
すなわち、この発明では、２枚の金属板の一方もしくは双方に、線状に凹溝が加工されており、これら２枚の金属板を接合することで、その接合面に沿った冷却水通路が形成されている。この冷却水通路は、冷却水入口から冷却水出口へと、いわゆる一筆書きのような形でもって線状に形成される。従って、２枚の金属板からなる冷却用プレートの面の中で、この冷却水通路の近傍のみが局部的に冷却されることになり、一筆書きのような形の冷却水通路の配置によって、各部の温度分布を適宜に調整できる。本発明では、特に、液供給通路の投影形状と重なるように冷却水通路が配置されており、この部分が重点的に冷却される。そのため、他の部分を不必要に冷却することなく、塗布液が流れる液供給通路付近の温度を確実に低下させることができる。
また、冷却水通路を流れる冷却水は、外部から熱を受けることで、下流側へ行くに従って徐々に温度が高くなるが、下流側ほど通路断面積が大きくなるように冷却水通路を形成することで、上流側と下流側との温度差が小さくなる。つまり、冷却水通路の上流側と下流側のそれぞれに液供給通路が対応して位置する場合に、各々の液供給通路に対する冷却作用がより均一なものとなる。
【０００９】
より具体的な請求項２の発明では、上記液供給通路は上記液吐出口の直前に整流ダム部を有し、上記冷却水通路は、この整流ダム部に沿って上記液供給通路の投影形状を横切っている。上記整流ダム部は、前述した特公平７−６４００６号公報に開示されているように、液入口から液吐出口へ向かう塗布液の液流を整流するとともに適宜な通路抵抗を与えるもので、例えば、多数の並行な溝部、金属ファイバや焼結金属からなるメタルフィルタ、波板状の整流部材、などから構成されるが、この整流ダム部では、塗布液の液流速度が低下することから、特に熱硬化反応が生じやすい。本発明では、この整流ダム部の付近を重点的に冷却することで、塗布液の熱硬化反応を抑制できる。
【００１０】
さらに、請求項３の発明では、上記冷却水通路が、上記液供給通路の投影形状と重なる領域で、蛇行して形成されている。このように蛇行して形成することで、液供給通路の投影形状に対し密に冷却水通路が配置され、局部的に冷却がなされる。
【００１２】
また請求項４の発明では、上記塗布用口金に温度センサを備えており、この温度センサの検出温度が目標温度となるように上記冷却水通路を通流する冷却水の流量を制御する温度制御機構をさらに備えている。上記温度センサは、塗布用口金の中で特に塗布液の硬化が問題となる液供給通路近傍に設けることが望ましく、この部分の温度が目標温度となるように、上記冷却用プレートによる局部的な冷却が可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
この実施例は、図８に示すようなゴムを材料とした断面略Ｕ字形の自動車用グラスラン５１の押出成形に本発明を適用した例であり、図示せぬウインドガラスと接する左右のシールリップ５２，５３の表面に、それぞれポリウレタンからなるコーティング液を塗布するようにしたものである。
【００１５】
図１は、本発明に係る口金構造を積層した状態で示す断面図であって、押出成形機のシリンダバレル（図示せず）の先端部に、矩形のブロック状をなす主口金１が取り付けられているとともに、この主口金１の前面つまり出口側に、プレート状をなす冷却用プレート１１と塗布用口金３１とが重ねて取り付けられている。換言すれば、主口金１と塗布用口金３１との間に、冷却用プレート１１が介在している。これらの三者は、互いに密に重ね合わされており、図示せぬ複数のボルトにより互いに堅固に固定されている。
【００１６】
図２は、上記の主口金１と冷却用プレート１１と塗布用口金３１との三者を分解して示した斜視図である。
【００１７】
上記主口金１は、この実施例では、３枚の板状金属部材２，３，４から構成されており、所望の成形品形状つまり上述したグラスラン５１の断面形状に応じた形状の材料通路５が貫通形成されている。従って、図示せぬ押出成形機のシリンダバレルからスクリューによって順次加圧供給されたゴム材料が、上記主口金１の材料通路５を通して所定形状に押し出されることになる。また、この主口金１の前面には、冷却用プレート１１および塗布用口金３１の位置決めのために、図示せぬ位置決めピンが設けられている。
【００１８】
上記塗布用口金３１は、図１に示すように、互いに積層された２枚の金属板つまり第１，第２金属板３２，３３から構成されているが、これらの２枚の金属板３２，３３は、ほぼ同一の外形状を有している。つまり、左右に長い略矩形状をなし、主口金１の材料通路５の上方に配置されるとともに、主口金１から押し出された成形品の通過を許容するように、その下縁が、グラスラン５１の断面形状に対応して切欠形成されている。具体的には、材料通路５よりも上方となる略矩形の本体部３４と、グラスラン５１の内側形状に対応した形状のランド部３５と、を有し、このランド部３５と上記本体部３４との間の第１，第２スリット３６，３７が、グラスラン５１のシールリップ５２，５３に対応した形状となっている。従って、主口金１から押し出されたグラスラン５１は、上記ランド部３５の外側を通過し、特にシールリップ５２，５３は、上記第１，第２スリット３６，３７を通過する。上記本体部３４の四隅には、前述した位置決めピンが貫通する位置決め孔３８が開口形成されている。
【００１９】
また口金構造全体の最前端に位置する第１金属板３２には、コーティング液が供給される一対の液供給管４０，４１と冷却用プレート１１のための冷却水導入管４２および冷却水排出管４３が、固定されている。そして、この第１金属板３２の裏側に位置する第２金属板３３には、図３に示すように、グラスラン５１のコーティング液の塗布部位つまり左右シールリップ５２，５３に対応して、液供給通路４４，４５が形成されており、この液供給通路４４，４５の先端が、上記第１，第２スリット３６，３７の側壁面に、液吐出口４４ａ，４５ａとして開口している。なお、この液吐出口４４ａ，４５ａが開口する第１，第２スリット３６，３７の側壁面は、主口金１の材料通路５の内壁面に対し僅かな段差（例えば０．１ｍｍ程度）を有するように精度良く加工されている。図３は、冷却用プレート１１と接合される第２金属板３３の裏側の面を示しており、液供給通路４４，４５は、第２金属板３３が冷却用プレート１１の平坦な前面に積層されることで、通路状となる。また、液供給通路４４，４５は、上記液供給管４０，４１に接続される液入口４４ｂ，４５ｂを一端に有し、この液入口４４ｂ，４５ｂから上記液吐出口４４ａ，４５ａへ向かって、その幅が徐々に拡大する略扇形に形成されている。さらに、液吐出口４４ａ，４５ａの直前位置に、図４に示すように、多数の溝４６ａを形成してなるダム状の凸部からなる整流ダム部４６がそれぞれ設けられている。
【００２０】
次に、冷却用プレート１１は、図１に示すように、互いに積層された２枚の金属板つまり第１，第２金属板１２，１３から構成されているが、これらの２枚の金属板１２，１３は、塗布用口金３１に近似した互いに同一の外形状を有している。つまり、塗布用口金３１と同様に、主口金１の材料通路５よりも上方となる略矩形の本体部１４と、グラスラン５１の内側形状に対応した形状のランド部１５と、を有し、このランド部１５と上記本体部１４との間の第１，第２スリット１６，１７が、グラスラン５１のシールリップ５２，５３に対応した形状となっている。従って、主口金１から押し出されたグラスラン５１は、やはり上記ランド部１５の外側を通過し、特にシールリップ５２，５３は、上記第１，第２スリット１６，１７を通過する。上記本体部１４の四隅には、前述した位置決めピンが貫通する位置決め孔１８が開口形成されている。そして、この冷却用プレート１１には、図２に示すように、冷却水入口２１と冷却水出口２２との間に亘って、線状の冷却水通路２３が形成されている。なお、上記冷却水入口２１は上記冷却水導入管４２に接続され、上記冷却水出口２２は上記冷却水排出管４３に接続される。
【００２１】
図５は、互いに接合される第１金属板１２の裏面（図の（Ａ））と第２金属板１３の前面（図の（Ｂ））とを対比して示している。この図５に示すように、冷却水通路２３は、第１金属板１２および第２金属板１３にそれぞれ凹溝として互いに対称形状に形成されたものであり、両者を接合することで、１本の通路状となる。なお、第１金属板１２と第２金属板１３とは、冷却水が漏洩しないように接着剤によって接着されている。
【００２２】
上記冷却水通路２３は、冷却用プレート１１の面の中で、いわゆる一筆書きのような形で形成されているが、その配置は、塗布用口金３１が所望の温度分布となるように、設定されている。図６は、冷却用プレート１１と塗布用口金３１とを主口金１とともに重ね合わせて図示したものであり、それぞれの投影形状の相対的な位置関係を示している。冷却水入口２１を始点とした冷却水通路２３は、一方の液供給通路４５の液入口４５ｂの位置を通過し、かつＳ字状に蛇行して、液供給通路４５の投影形状を２回横切り、かつランド部１５へと延びていく。そして、ランド部１５をほぼ一周した後、本体部１４へと延び、かつ他方の液供給通路４４を横切る。さらに、もう一度液供給通路４４を横切るようにＵ字状に蛇行して液入口４４ｂの位置を通過し、さらに本体部１４の上部でＳ字状に折れ曲がってから冷却水出口２２に達する。ここで、上記冷却水通路２３は、各液供給通路４４，４５の吐出口４４ａ，４５ａ近傍を、吐出口４４ａ，４５ａに沿うように横切っており、特に、整流ダム部４６の上流側の側縁に重なる位置に形成されている。また、この実施例では、上記冷却水通路２３は、冷却水入口２１から液供給通路４４の液入口４４ｂ付近までは、溝幅が狭く、また液入口４４ｂ以降は溝幅が広く形成されており、これにより、通路断面積が２段階に変化している。なお、通路断面積を連続的に変化させてもよく、あるいは、多段階に変化させてもよい。また溝幅を一定としつつ溝深さを変えて通路断面積を変化させることも可能である。
【００２３】
このような冷却水通路２３を具備した冷却用プレート１１が塗布用口金３１と主口金１との間に介装された本実施例の口金構造では、比較的少量の冷却水の通流によって塗布用口金３１の液供給通路４４，４５付近のみが局部的に冷却される。従って、液供給通路４４，４５を流れるコーティング液の熱硬化反応を確実に防止できるとともに、他の部分を不必要に冷却することがなく、例えば主口金１の温度低下によるグラスラン５１の断面形状変化を回避できる。特に、コーティング液が熱硬化反応を生じやすい整流ダム部４６付近の温度を抑制することができる。しかも、冷却水通路２３の下流側の通路断面積を大きくすることで、下流側での冷却水の温度上昇が抑制され、下流側に位置する液供給通路４４に対しても良好な冷却が可能である。また、上記のように冷却水通路２３は２枚の金属板１２，１３に凹溝として機械加工されるので、所望の温度分布に合わせて必要な形状に容易に形成することができ、しかも、冷却用プレート１１の厚さを液塗布の上で最適な厚さに確保しつつ、十分な冷却性能を確保することが可能となる。
【００２４】
図７は、上記の冷却用プレート１１に対する冷却水流量を可変制御する温度制御機構を示している。例えばサーミスタ等からなる温度センサ６１は、塗布用口金３１の適宜位置、例えば液供給通路４４，４５の近傍に取り付けられている。そして、この実施例では、冷却水源から上記冷却用プレート１１へ冷却水を供給する冷却水通路の一部が、互いに並列な第１冷却水通路６２と第２冷却水通路６３とに分かれており、その一方の通路、例えば第１冷却水通路６２に、通路を開閉する電磁弁６４が介装されている。なお、各冷却水通路６２，６３の基本的な流量は、流量調整弁６５，６６によってそれぞれ予め調整されている。上記電磁弁６４は、上記温度センサ６１の検出信号に基づき、温度コントローラ６７によって開閉制御されている。つまり、検出温度が設定温度を越えたら、電磁弁６４が開くことにより、冷却用プレート１１に供給される冷却水の流量が増加し、また検出温度が設定温度以下となったら、電磁弁６４が閉じ、これによって冷却水の流量が減少する。このような作用の繰り返しにより、塗布用口金３１の温度が設定温度近傍に維持される。なお、例えば４０℃程度の設定温度に対し、常温の冷却水により十分な冷却が可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、この発明によれば、比較的少量の冷却水の通流によって塗布用口金の液供給通路付近のみを局部的に冷却することができ、液供給通路内部での塗布液の熱硬化反応によるゲル化を確実に防止できる。そして同時に、口金の他の部分を不必要に冷却することがなく、例えば主口金の温度低下による押出成形品の断面形状変化を回避できる。
また、冷却水通路の通路断面積を下流側で大とすることにより、下流側での冷却水の温度上昇が抑制され、複数の液供給通路をより均一に冷却することができる。
【００２６】
特に、請求項２のように液供給通路の整流ダム部に沿って冷却水通路を設けることで、塗布液が熱硬化反応を生じやすい整流ダム部付近の温度を確実に抑制し、この部分での塗布液の目詰まりを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る口金構造の全体を示す断面図。
【図２】この口金構造の分解斜視図。
【図３】塗布用口金の裏面の構成を示す図。
【図４】液供給通路の要部を示す斜視図。
【図５】冷却用プレートの第１金属板の裏面（図（Ａ））と第２金属板の前面（図（Ｂ））とを対比して示す図。
【図６】冷却用プレートと塗布用口金と主口金とを重ねて示した図。
【図７】温度制御機構を示す構成説明図。
【図８】押出成形されるグラスランの斜視図。
【符号の説明】
１…主口金
１１…冷却用プレート
２３…冷却水通路
３１…塗布用口金
４４，４５…液供給通路

Claims (4)

1. 押出成形機の先端部に取り付けられ、かつ所望の成形品形状に応じた形状の材料通路が貫通形成された主口金と、
   この主口金の外側に配置され、かつ、押出成形品の所望の液塗布部位に対応した位置に、押出成形品の表面に沿う側壁面が設けられるとともに、該側壁面に、押出成形品の表面に向かって熱硬化性の塗布液が吐出されるように液吐出口が開口形成され、液入口から上記液吐出口へと徐々に幅広となる液供給通路が形成された塗布用口金と、
   上記主口金と上記塗布用口金との間に介装された冷却用プレートと、
   を備えてなる押出成形機の複合押出用口金構造において、
   上記冷却用プレートは、互いに接合された２枚の金属板からなり、かつ両者の接合面に、冷却水入口から冷却水出口へ至る線状の冷却水通路が凹溝として形成されているとともに、この冷却水通路が、上記塗布用口金における上記液供給通路の投影形状と重なるように配置されていて、
   上記冷却水通路は、上記冷却水入口近くの上流側部分の通路断面積に比べて上記冷却水出口近くの下流側部分の通路断面積が大となるように、その通路断面積が段階的もしくは連続的に変化していることを特徴とする押出成形機の複合押出用口金構造。
2. 上記液供給通路は上記液吐出口の直前に整流ダム部を有し、上記冷却水通路は、この整流ダム部に沿って上記液供給通路の投影形状を横切っていることを特徴とする請求項１に記載の押出成形機の複合押出用口金構造。
3. 上記冷却水通路が、上記液供給通路の投影形状と重なる領域で、蛇行して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の押出成形機の複合押出用口金構造。
4. 上記塗布用口金に温度センサを備えており、この温度センサの検出温度が目標温度となるように上記冷却水通路を通流する冷却水の流量を制御する温度制御機構をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の押出成形機の複合押出用口金構造。

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