JP4108876B2 - Method and apparatus for extrusion molding of hollow resin molded plate - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂成形材及びセルロース系の破砕物から成る木質合成粉を成形素材とした中空樹脂成形板の押出成形方法及び装置に関し、より詳しくは、建築素材、自動車、車両の内外装部品など各種の用途に適応する中空部を形成した熱可塑性樹脂成形材又は熱可塑性樹脂成形材及びセルロース系破砕物の混合原料あるいは、これらの混合原料から成る木質合成粉を成形素材として押出機で成形して中空部を有する所定の肉厚の成形板に形成するに際し、成形された成形板の品質を低下させることなく成形速度を向上し得る中空樹脂成形板の押出成形方法及び装置に関する。
【0002】
なお、前記セルロース系の破砕物及び熱可塑性樹脂成形材は、一方又は双方が、建築廃材あるいは、自動車、家庭電気製品を始め、生活の多様化に伴い、日用品など広範な用途に向けて多種類、かつ大量に用いられ、多量に廃棄されている各種熱可塑性合成樹脂製品の廃材を再利用したものとすることができ、これらを木質合成板としてリサイクルするにあたり、この木質合成板の軽量化を目的として中空部の形成された成形板の品質を低下させることなく成形速度を向上し得る手段にかかるものである。
【0003】
【従来の技術】
従来の木質合成板の主な成形素材である木粉の真比重は1.4、熱可塑性樹脂成形材の真比重は材質により異なるが0.9〜1.5程度であるので、これらの木粉と熱可塑性樹脂成形材とを混練して成形した従来の木質合成板は、木粉と熱可塑性樹脂成形材との混合割合及び熱可塑性樹脂成形材により異なるが、比重が0.97〜1.48と、一般の木材の板材(例えば、ベニヤ板のような合板の比重0.45〜0.75)に比較して真比重が大きく、従って従来の木質合成板は重いという問題点があった。
【0004】
このような従来の木質合成板の軽量化を図るべく、木質合成板に中空部を形成する試みがなされている。
【0005】
中空部を備えた樹脂成形品の製造方法として、パイプ製造等において中空部を形成するオフセットダイ、真空サイジング装置等各種の装置が開発され使用されているが、板状を成す成品を製造するために熱可塑性樹脂成形材に中空部を形成する手段としては、ブロー金型を用いる押出ブロー成形機、射出ブロー成形機のほか、射出圧縮成形機などが用いられ、所謂固化押出成形は実用化されていなかった。
【0006】
また、押出成形で中空部を形成することは実験的に行われ、理論的には不可能ではないが、中空部表面には、急激な冷却により窪みが生ずるものであった。
【0007】
このように問題点を解消し、押出成形により軽量かつ窪み等の成形不良を生ずることなく中空の木質合成板を押出し成形により形成する方法が検討されている。この方法として、スクリューを備えた押出機により加熱、練成された押出し生地を成形室内に中子体の設けられた成形ダイへ吐出し、押出し生地を所定の肉厚に成形すると共に中子体により成形板に中空部を形成し、成形ダイより押し出された成形板の押出し力をブレーキ手段により抑制することで成形ダイへ押し出された押出し生地の密度を高くして中空樹脂成形板を成形する方法がある(特開平8−118452号公報)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平8−118452号公報記載の発明によれば、成形ダイのダイ出口より押出された成形板に対して、ブレーキ手段により押出し方向と反対方向に抵抗力を加えて押出し生地を高密度とすることにより、窪み等の成形不良を生ずることなく中空部の形成された木質合成板を得ることができる。
【0009】
しかし、前記従来技術に示す押出し成形方法にあっては、前述のように成形板の押出し力をブレーキ手段により抑制しているために、押出し速度が1時間あたり4〜5mと遅く、そのために生産性が悪いという問題点があった。
【0010】
また、かりに押出機による押出し生地の押出し速度を速めたとしても、この場合には成形ダイ内において成形板が十分に冷却される前に押し出されてしまい、特に、従来の中空樹脂成形板の成形方法にあっては、押出し生地の冷却は成形ダイの壁厚内に設けられた冷却水の流路に冷却水を導入して押出し生地の外側より行うものであるために、押出し生地の内部まで十分に冷却されるまでには長時間を要する。
【0011】
そのため、前述の4〜5m/hの押出し速度を超えて成形板を押し出す場合には、内部まで十分に冷却される前に成形板が押し出され、そのため成形板が押し出された後にさらに冷却されると成形板にひけやたわみが生ずる。特に、冷却が完了する迄に長時間を要する中空部間に形成されたリブにおいてこのひけやたわみの発生が著しく、このようなひけやたわみが生じた場合には、成形板の寸法、剛性、曲げ強度等が一定せず、製品の品質にむらが生ずるという問題点を有する。
【0012】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術における欠点を解消するためになされたものであり、中空樹脂成形板の製造において製造速度を上げることができると共に、このように製造速度を上げた場合であっても成形板にたわみやひけを生じさせることがなく、したがって均一な品質を有する成形板を高速で製造することができる中空樹脂成形板の製造方法および装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の中空樹脂成板の押出成形方法は、押出し生地79を加熱する溶融部21aと、この溶融部21aに連続する徐冷部21bから成る成形室22を備えると共に、前記溶融部21aに設けた基部44から押出し方向に平行に突出し、少なくとも前記成形室22の徐冷部21bに延長する中子体40を設けた成形ダイ10に、加熱、練成した原料をスクリューをもって押出して、押出し生地79を所定の肉厚に成形すると共に中空部を形成し、成形ダイ10へ押出した押出し生地79を前記徐冷部21bにおいて押出し生地79の外側及び中空部内側より徐冷し、且つ、前記成形ダイ10より押し出された成形板29を引き取るとことを特徴とする。
【0014】
前述の方法において、押出速度よりも遅い速度で成形板29を引き取ることにより押出機70のスクリュー71による押出し生地79の押出し速度を調整することもできる。
【0015】
さらに、押出機70による押出し生地79の押出し速度を上昇するとき、成形ダイ10の溶融部21aにおける押出し生地79の加熱温度を上昇させることとすれば好適である。
【0016】
また、本発明の中空樹脂成形板の押出し成形装置は、原料を加熱、練成し、スクリュー71をもって押出す押出機70の押出ダイ19に、前記押出ダイ19より押出された押出し生地79を加熱する溶融部21aと、この溶融部21aから押し出された押出し生地79を所定の肉厚に成形する徐冷部21bから成る成形室22と、前記溶融部21aに設けた基部44から押出し方向に平行に突出して少なくとも前記徐冷部21bに延長する中子体40を設けた成形ダイ10を連結し、前記成形室22の徐冷部21b内の押出し生地79を、押出し生地79の外側から冷却する、冷却管25等の冷却手段を成形ダイ10の例えば壁面内に設けると共に、徐冷部21bにおいて前記中子体40内に冷却媒体の流路42を形成し、且つ前記成形ダイ10より押し出された成形板29を引き取る引取手段30を備えたことを特徴とする。
【0017】
徐冷部21bにおいて前記中子体40内に形成された冷却媒体の流路42は、成形ダイ10の壁面、前記基部44、及び溶融部21aにおける中子体40を貫通する冷却媒体の導入路41に連通されてなり、前記導入路41の外周を断熱材43にて包囲して溶融部21a内の押出し生地79が冷却されることを防止している。
【0018】
なお、前記押出ダイ19と前記成形ダイ10を、連通孔を備えたフランジ17を介して連結し、前記フランジ17の連通孔内の押出し生地79を過熱するヒータを前記フランジ17に設けることもできる。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明するが、便宜上、セルロース系破砕物と熱可塑性樹脂成形材または、これらをゲル化混練、粉砕した木質合成粉から成る中空樹脂成形板の製造実施例を中心に説明している。
【0020】
〔押出機〕
図1において、70は単軸押出機であるが、一般に押出機は通常スクリュー形であり、単軸押出機と多軸押出機があり、この変形又はこれらが組み合わさった構造を持つものがあり、本発明ではいずれの押出機も使用することができる。
【0021】
71はスクリューで、単軸型であり、このスクリュー71はギヤ減速機72を介して図示せざるモータによって駆動され、バレル74内で回転する。この回転するスクリュー71でホッパ73から投入されたセルロース系破砕物と熱可塑性樹脂成形材が混練されながらスクリュー71の前方へ押出される。バレル74の外面にはバンドヒータ75を設けており、このバンドヒータ75によりバレル74内のセルロース系破砕物と樹脂が加熱されスクリュー71の溝に沿って前方へ輸送されながら漸次溶融しセルロース系破砕物と樹脂が練成される。そしてスクリーンやフランジ17を経てフランジ17の押出ダイ19から成形ダイ10へ押出し生地79として押出される。
【0022】
〔押出ダイ〕
図1、図3及び図6において、バレル74先端の押出ダイ19は先端が幅65mm、高さ25mmの略楕円形状の射出口18を備え(図6を参照)、バレル74側の後端面に直径65mmの円形を成す流入口16から前記押出ダイ19の射出口に向けて徐々に断面変形する連通孔を形成している。
【0023】
なお、押出ダイ19は押出機70の大きさに応じて種々の大きさに形成できる。
【0024】
前記押出ダイ19の先端には、フランジ17が取り付けられている。このフランジ17には、前記押出ダイ19の射出口18と同形状の流入口と、幅97.5mm高さ46.7mmの射出口が形成され、フランジ17内には導入口から射出口にかけて徐々に断面変型する連通孔が形成されている。
【0025】
なお、前記フランジ17の連通孔の周壁内には加熱手段たるヒータを埋設してもよい。この場合、押出機70より押し出された押出し生地79は、フランジ17の流入口から流入し、ヒータで加熱保温されながら連通孔を経て成形ダイ10の溶融部21a内へ流動する。押出し生地79の流動状態は良好である。しかも、前記押出ダイ19は通常の一般的なダイとは異なり、射出口が大きいため多量の溶融原料(木質合成粉)を吐出し、且つ圧密を促進可能な形状に形成されているので、通常のダイで生じていたようなダイの目詰まりが生じない。
【0026】
〔成形ダイ〕
図2及び図3において、10は成形ダイで、押出ダイ19及びアダプタ17を介して押出機70より押し出された押出し生地79が導入され、この導入された押出し生地79を加熱する溶融部21aと、溶融部21aから押し出された押出し生地79を徐冷する徐冷部21bを備えた成形室22を備え、本実施形態にあっては、前記溶融部21aは、前記フランジ17の射出口と同形状の入口及び出口を有する長さ61mmの押出生地の流路を成すと共に、この溶融部21aの入口と同形状の断面形状を成す徐冷部21bが形成され、成形室22が押出し方向に一定の断面形状に形成されている。
【0027】
なお、前記溶融部21a及び徐冷部21bよりなる成形室22の内壁面には好ましくは、後述のフッ素樹脂でなるシートを貼設する。
【0028】
なお、前記成形室22は、加熱及び冷却手段をそれぞれ備える上下2枚の金属板を両側縁に配置した金属製の図示せざるスペーサで断面方形に形成したもので、前記スペーサの交換により任意の目的とする中空樹脂成形板の肉厚が得られるように調整する。
【0029】
成形ダイ10は、一例として、幅230mm、高さ250.7mmの矩形状の断面を成し、成形室22の入口からダイ出口23までの距離(押出し方向の距離)は1,000mmである。
【0030】
〔成形ダイ内の構造〕
前記成形室22の上下左右の四方の内壁面は例えば厚さ0.25mmのフッ素樹脂でなるシートを貼設することもできる。この他に、成形室22の上下左右の四方の内壁面にフッ素樹脂を直接表面コーティングすることもできるが、交換が容易でありフッ素樹脂のコーティング加工が容易で耐久性に富むという点で、フッ素樹脂のシートを貼設することが特に好ましい。
【0031】
前記フッ素樹脂シートは特に好ましくは、ガラス織布の表面にフッ素樹脂のフィルムをコーティングしたものであり、フッ素樹脂には上述のように、テフロンTFE、テフロンFEP、テフロンCTFE、テフロンVdF等がある。なお、前記ガラス織布はガラス繊維の不織布でもよい。
【0032】
なお、前述のフッ素樹脂のコーティング加工は、成形室22の上下の内壁面、すなわち中空樹脂成形板の表裏面を形成する面に相当する内壁面に施すこともできるが、前述したように成形室22の上下左右の内壁面全体に施すことが望ましい。
【0033】
図2及び図3において、14a〜14cはヒータで、電熱ヒータ等の加熱手段から成り、押出し生地79を加熱保温し、押出し生地79の流動性を維持するため、成形ダイ10全体の長手方向の4分の1にわたって形成された溶融部21aに相当する成形室22の上下の成形ダイ10内に3本等間隔で挿通して配管設置されている。
【0034】
中空樹脂成形板の押出し速度を、一例として10〜20m/hとする本発明の中空樹脂成形板の押出し成形方法にあっては、このヒータ14の温度を例えば7m/h以下の速度にて押し出す場合に比較して高温としている。
【0035】
一例として、成形板の押出し速度を1〜7m/hとした場合と、押出し速度を7m/h以上とした場合のヒータ14の温度の相違を示せば下表の通りである。
【0036】
なお、各符号が示す位置は、図4に示す通りであり、C1,C2,C3は押出機70における温度の測定位置、Aはフランジ17に設けられたヒータ、14a,14b,14cは成形ダイの各ヒータを示す。
【0037】
【0038】
以上のように、押出し速度を速くした場合にあっては成形ダイ10のヒータ14a〜14cの温度を低速の場合に比較して高い温度としている。これは、成形速度が速くなると押出し生地79が成形ダイ10の熱を奪ってしまい成形ダイ10の溶融部21aにおいて押出し生地79の溶融が不完全となるためである。
【0039】
このように、成形ダイ10の溶融部21aにおける押出し生地79の溶融が不完全になると、成形された成形板29の密度が均一でなくなり、板に巣ができた状態となる。そのため、成形ダイ10の溶融部21aにおける押出し生地79の溶融を充分に行うべく、該部分におけるヒータ14a〜14cの温度を従来の場合に比較して高温としているのである。
【0040】
また、25は冷却管で、成形ダイ10の成形室22の徐冷部21bを冷却する冷却手段の一例を示すもので、成形室22の押出し方向に適当な間隔毎に、この冷却管25に常温の水又は70〜80℃程度までの水あるいは油等の冷却媒体たる冷却液を供給して成形室22内の押出し生地79をその外側から冷却する。この冷却管25の配管は成形室22内の押出し生地79の徐冷効果を向上するために成形ダイ10のダイ出口23の方向に向けて4分の3を占める徐冷部21bに、成形室22の上下の成形ダイ10内に等間隔に多数挿通して配管設置されている。なお、冷却管25の間隔を次第に狭くするように設けることもでき、あるいは冷却管25を成形ダイ10の外壁に接して配設することもできるが、成形室22内の押出し生地79を冷却できればよいので、この実施例の構造に限定されない。
【0041】
〔中子体〕
図2及び図3において、中子体40は、本実施形態にあっては溶融部21aの上下内壁に固着された基部44と一体的に形成され、前記基部44から成形ダイ10の出口に向かって三本の中子体40が突出形成されて全体として略櫛歯状に形成されている。
【0042】
前記基部44と溶融部21aの上下内壁との連結部は、図2に示すように平面において流線型に形成されており、溶融部21aを流れる押出し生地が抵抗無く流れるよう形成されている。
【0043】
本実施形態にあっては、長さを681mm、基部44側において高さ34.5mm、幅25.4mm、出口側において高さ33.8mm、幅24.8mmにその矩形状の断面を徐々に狭めるテーパー状の2本の中子体40,40間に、長さを681mm、基部44側において高さ34.5mm、幅24.4mm、出口側において高さ33.8mm、幅23.8mmにその矩形状の断面を徐々に狭めるテーパー状の中子体40を1本配置している。
【0044】
この中子体40の基部44を固着する成形ダイ10の上部内壁面には、成形ダイ10の壁面を貫通して、水、油等の液体、空気、その他のガス等の冷却媒体を供給する図示せざる冷却媒体の供給源と連通された導入路41が形成されており、この冷却媒体の導入路41が成形ダイ10の壁面及び基部44を貫通して溶融部21aにおける中子体40に至り、徐冷部21bにおいて中子体40内に形成された後述の冷却媒体の流路42に連通している。
【0045】
この中子体40内に形成された冷却媒体の導入路41は、断熱材43にて包囲されており、導入路41内を通過する冷却媒体が該部において押出し生地を冷却することを防止すると共に、後述の冷却媒体の流路42に冷却媒体が導入されたときの冷却効果の向上を図っている。
【0046】
本実施形態にあっては、外周に断熱材としてミオレックスPMX−575(菱電化成)を配置した直径4mmの金属製パイプにて成形ダイ10の壁面、基部44及び中子体40を貫通し、これを冷却媒体の導入路41としている。
【0047】
徐冷部21bにおいて、中子体40内には中子体40の中央を貫通する直径20mmの流路が形成されており、この流路42内に冷却媒体を流通して徐冷部21b内の押出し生地79を中空部の内側より徐冷し得るよう構成している。
【0048】
この流路42は、本実施形態にあっては一端において前述のように冷却媒体の導入路41に連通し、他端を中子体40の端部において開口させて成形ダイ10の出口に向かって開口する形状に形成されており、従って、冷却媒体の流路42内に導入された冷却媒体は、押し出された成形板29内に形成された中空部を介して、成形ダイ10外に排出され、冷却媒体が中子体40内に形成された流路42及び成形板29内に形成された中空部を通過するときに押出し生地79及び成形板29を内部より徐冷する。
【0049】
なお、前記冷却媒体の流路42を前述の構成に代えて、例えば徐冷部21bにおいて中子体40を成形ダイ10の出口側の端部で連通する二重管構造とし、この一方を冷却媒体の導入源に連通すると共に、他方を冷却媒体の排出口に連通して、冷却媒体である例えば冷却水や冷却油が、中子体40内を循環するよう構成しても良く、冷却媒体の流路42は、押出し生地79を内側より徐冷し得る構成であれば導入される冷却媒体の種類、その他各種の条件の変更にしたがって種々の設計変更が可能である。
【0050】
なお、前記中子体40は、全外表面に0.1〜0.5mm厚のテフロン等フッ素樹脂でなるシートを貼設することもでき、また、成形室22の容積に応じてその大きさを適宜変更することが可能である。
【0051】
〔引取手段〕
引取手段30は、成形ダイ10の出口側に配置され、成形ダイ10の出口を介して押し出された成形板を引き取るもので、その一例を図5に示す。
【0052】
図5に示す実施形態にあっては、この取引手段30は、無端ベルトに32て同時に巻回された複数のローラ31,31,31を上下方向に対抗配置して、上下に配置された無端ベルト32,32間で成形板29を挟持し得るよう構成したもので、このローラ31のうちの少なくとも1つを駆動源に連結された駆動ローラ31aとなし、無端ベルト33を介して上下ローラ31,31間に挟持された成形板29を、前記駆動ローラ31aの回転により押出し方向に引き取るよう構成したものである。
【0053】
この引取手段30により成形板29を例えば押出機70の押出し速度よりも遅い速度にて引き取ると、成形ダイ10の溶融部21a内における押出し生地は、高密度かつ均一な状態となり、成形される成形板29に窪みやひけ、たわみ等を生じさせない状態にある。
【0054】
そして、押出機70による押出し生地の押出し速度を上昇させると共に、この引取手段30による成形板29の引取り速度を、押出機70による押出し生地の押出し速度よりも遅い速度で上昇すると、成形ダイ20の溶融部21a内における押出し生地の圧力を一定に保ったまま成形板29の成形速度を向上させることができ、成形板29の成形速度の調整を、溶融部21a内の押出し生地79を高密度としたまま行うことができるよう構成されている。
【0055】
以上のように構成された中空樹脂成形板の押出成形装置において、本実施形態にあっては一例として押出機70のホッパ73内に投入する原材料をセルロース系破砕物と熱可塑性樹脂成形材とを混練して得られた成形材を用いて中空樹脂成形板を製造する例について説明する。尚、本明細書においてセルロース形破砕物と熱可塑性樹脂成形材を混練し、所定の粒径に造粒、粉砕されたものを「木質合成粉」という。
【0056】
この木質合成粉の原料とされる木粉は、その粒径を熱可塑性樹脂成形材とのなじみを良好とし、成形押し出し時における木粉の摩擦抵抗を減じ成形機の損耗、毀損の防止を図ることより、50〜300メッシュ、好ましくは、60(篩下)〜150メッシュ(篩上)とする微細な粉末状とし、成形時における木酸ガスを揮散し、水蒸気あるいは気泡発生のおそれをなくし、表面の肌荒れを防止する意図からその含有水分量を15wt%以内、好ましくは11wt%以内、理想的には0〜5wt%の範囲内としたものである。
【0057】
なお、かかる木粉の特性をさらに向上させるため尿素系樹脂接着剤に木材チップ等の素材を浸漬あるいはこれに添加し、加熱硬化した後50〜300メッシュに破砕、微粉末化することが可能であり、かかる木粉の成形方法に於ては、充分な加熱硬化、特に尿素系樹脂接着剤による中和しながらの加熱硬化によって木粉内の木酸は、中和と揮散とにより急速に除去されると共に木粉周面に硬化接着面が設けられ、木粉の含有水分が高められることを有効に防止でき、さらに木粉の滑動性を高め、成形押出し時に於ける摩擦抵抗を特に減じることができる。
【0058】
熱可塑性樹脂成形材は、前述の廃棄された各種の樹脂成形品をそのままもしくは表面樹脂塗膜を形成した樹脂成形品を複数の各小片に破砕し、前記破砕された個々の各小片に対して、圧縮研削作用を付加して樹脂塗膜を研削、剥離し、前記研削された個々の各小片に対して、微振動に基づいた圧縮衝撃力を付加して圧潰粉砕させ、かつ圧潰粉砕によって剥離された樹脂塗膜を随時に除去し熱可塑性樹脂成形材として素材化した、PVC、PET、PP等の樹脂である。
【0059】
熱可塑性樹脂成形材は、PPの場合、前記木粉は最大で75wt%まで混入される。木粉を混入する割合の範囲は20〜75wt%相当であるが、好ましくは30〜70wt%である。
【0060】
混入容量は、目的とする耐摩耗特性などの諸特性に合わせて適宜決定されるものであるが、本発明においては、前述の成形時における種々の弊害が除去されることから多量に混入することができる。
【0061】
PETの場合は、木粉は最大で60wt%まで混入されるが、木粉の混入割合は20〜60wt%が良い。
【0062】
熱可塑性樹脂成形材がPVCのとき、木粉の混入割合は30〜60wt%、好ましくは45wt%である。
【0063】
なお、押出成形においては、熱可塑性合成樹脂製品の廃材から得られた回収熱可塑性樹脂成形材を再利用して前記押出機内へ投入し、あるいはバージンの熱可塑性樹脂を投入し、あるいはバージンの熱可塑性樹脂と前記回収熱可塑性樹脂成形材をそれぞれ、例えば50%ずつ投入することもできる。
【0064】
尚、使用目的に応じて、顔料を添加し、製品に着色することもできる。
【0065】
また、含有水分量を15wt%以内とし平均粒径20メッシュ以下のセルロース系破砕物20〜75wt%に対して熱可塑性樹脂成形材25〜80wt%をともに攪拌衝撃翼により混合して、摩擦熱によりゲル化混練し、前記ゲル化した混練材料を常温で空冷もしくは、適宜手段により冷却して、さらに粒径8mm以下に整粒して得た木質合成粉を前記押出機70のホッパ73内に投入すると、木粉と熱可塑性樹脂成形材との馴染みがより一層良好であり、木粉の摩擦抵抗を減じ得る良好な混練状態の生地が形成される。
【0066】
〔木質合成粉の製造例〕
以下、本発明の木質合成粉を製造するために用いる各種製造装置について図面を参照しながら説明する。
【0067】
〔乾燥流動混合混練手段〕
図8において、80は原材料を各撹拌衝撃翼により撹拌、混合し、且つ、前記混合した材料相互及び各撹拌衝撃翼との摩擦により発生した熱により、各材料を乾燥し、且つ、混練して「混練材料」を形成する乾燥流動混合混練手段で、本実施の形態において、便宜上「ミキサー」という。
【0068】
81はミキサー本体で、上面開口を有する円筒形を成し容量が300リットルのケーシングであり、前記開口はミキサー本体81内に原材料を投入する投入口94で、この投入口94を開閉自在な上蓋82で被蓋する。上蓋82には、ミキサー本体81内で発生した多量の水蒸気を排出するガス排出管95を連通している。さらに、ミキサー本体81の底面付近の外周面に1ヶ所の排出口88を設け、この排出口88を被蓋する蓋89をシリンダ91のロッド先端に設け、シリンダ91の作動により前記排出口88を開閉自在に設けている。93は排出ダクトで、前記排出口88に連通している。
【0069】
さらに、ミキサー本体81の底面の中心には図示せざるモータ37KW(DC)の回転駆動手段により800〜900rpm/maxで高速回転する軸83をミキサー本体81内の上方に向けて軸承し、この軸83に下から上方へ順にスクレイパー84、撹拌衝撃翼85,86,87を装着し、軸83の先端から締付ナット92で締め付けている。なお、前記各撹拌衝撃翼85,86,87の形状は特に限定されないが、本実施の形態では軸83を中心に対称を成す2枚羽根である。図8のように3個の撹拌衝撃翼を重ねた場合は全部で6枚の羽根で成り、これら6枚の羽根は平面で360度を6等分した等分角(60度)を成すように互いに交叉した状態で重ねている。なお、複数個の撹拌衝撃翼を設けた場合、撹拌衝撃翼の合計の羽根数で360度を等分した角度で互いに交叉して重ねることは原材料を効率良く混練する点で好ましい。
【0070】
なお、前記スクレイパー84はミキサー本体81の底面を僅かに摺接して回転し、ミキサー本体81内で混練された原材料をミキサー本体81の底面に残留しないよう掻き出し、且つ原材料を循環するものである。
【0071】
〔冷却造粒手段〕
図9において、100は前述した混練材料を混合し撹拌して「造粒原料」を形成する冷却造粒手段であり、本実施の形態では「クーリングミキサー」という。
【0072】
101はミキサー本体で、逆円錐形状を成す容量1050リットルのケーシングであり上面を被蓋し、一方、下端に排出口107を設け、この排出口107をバルブ106で開閉自在に設けている。ミキサー本体101の外周壁内にジャケット102を形成し、このジャケット102内に給水管108から排水管109へ常時、100リットル/minの冷却水を供給し、クーリングミキサー100内の原材料の温度を熱可塑性樹脂材料の融点近傍(本実施形態にあっては100℃以下)まで冷却するよう保持される。なお、ミキサー本体101の上壁面にはクーリングミキサー100内で発生した水蒸気を排出する図示せざる排出ダクトを連通している。
【0073】
前記ミキサー本体101の上壁内の略中心にはアーム103が略水平方向に回動可能に軸支され、このアーム103は減速装置112を介してモータ111により約3rpmの速度で回転駆動される。さらに、前記アーム103の回転軸は中空軸であり、この中空軸内に独立して回転する他の回転軸を設け、この回転軸にモータ105の出力軸を連結している。一方、前記アーム103の先端には撹拌破砕翼104を軸承し、この撹拌破砕翼104は本実施の形態ではスクリュー型を成すものであり、該撹拌破砕翼104の回転軸線方向をミキサー本体101の内周壁面に沿って略平行に下方へミキサー本体101の下端付近まで延長している。撹拌破砕翼104はアーム103内に設けた歯車等による回転伝達手段を介して前記モータ105の出力軸に連結する回転軸に連結され120rpmの速度で回転駆動される。
【0074】
なお、ミキサー本体101の上壁には投入口113を設け、この投入口113に前述したミキサー80の排出ダクト93を連通する。
【0075】
前述したミキサー80で形成された混練材料は排出ダクト93を経てクーリングミキサー100の投入口113からミキサー本体101内へ投入される。撹拌破砕翼104はモータ105により120rpmの速度で回転し、しかも、アーム103が減速装置112を介して減速されたモータ111の回転力により3rpmの速度で水平方向に回転するので、前記撹拌破砕翼104はミキサー本体101の内周壁面に沿って円錐を描くように回転し、アーム103内の混練材料を撹拌する。
【0076】
混練材料はジャケット102内の冷却水により冷却されたミキサー本体101の内周壁面で冷却され、直径約25mm以下に造粒された「造粒原料」が形成され、この造粒原料はバルブ106を開放して排出口107より排出される。
【0077】
なお、この排出口107に直径8mmメッシュのスクリーンを設け、この冷却工程において、予備的に粉砕処理を行っても良い。
【0078】
なお、冷却造粒手段は、上記のクーリングミキサーに限定されず、例えば、ミキサー本体内の混練材料を撹拌する撹拌羽根を設け且つミキサー本体の外周壁面に前述したようなジャケットを設け、このジャケット内を流れる冷却水でミキサー本体内の混練材料を冷却するものであれば良い。
【0079】
また、ミキサー80で形成された混練材料は前記ジャケット102を備えてない一般的なミキサーを用いて撹拌のみを行なって冷却することも可能であるが、この場合は混練材料を冷却するに長時間を要するので、本実施の形態のようなクーリングミキサーの冷却造粒手段で造粒原料を形成することが望ましい。
【0080】
〔粉砕手段〕
前記冷却造粒手段で形成された造粒原料は、さらに粉砕手段を使用して粒径8mm以下に粉砕し、「木質合成粉」を形成する。
【0081】
図10において、120は前述した造粒原料を粉砕する粉砕手段であり、本実施の形態では「カッタミル」を用いている。
【0082】
121はカッタミル本体で、上面開口を有する円筒形を成すケーシングであり、前記開口を開閉自在な蓋122で被蓋する。前記蓋122はカッタミル本体121内に造粒原料を投入する投入口123を備えている。
【0083】
また、前記カッタミル本体121内にはカッタミル本体121の底面に軸承されて図示せざる回転駆動手段で水平方向に回転するカッタ支持体124を設け、このカッタ支持体124の外周に上下方向に長い回転刃125を3枚を設け、これらの3枚の回転刃125はカッタ支持体124の回転方向で120度の等角度を成すように配設し、3枚の回転刃125の刃先は同一の回転軌跡上に位置している。さらに、前記3枚の回転刃125の刃先の回転軌跡に対して僅かな隙間を介して二の固定刃126を回転刃125の刃先の回転軌跡の略対称位置にカッタミル本体121に固定し、二の固定刃126とカッタ支持体124と回転刃125とでカッタミル本体121内を二分し、投入室127と粉砕室128を形成する。前記蓋122の投入口123は前記投入室127に連通する。なお、二の固定刃126と回転刃125との隙間は造粒原料を所望の大きさに粉砕できるよう自在に調整できる。また、粉砕室128は前記二の固定刃126間を回転刃125の回転軌跡の周囲を囲むようにスクリーン129で仕切っている。なお、スクリーン129は、本実施の形態では8mm以下の大きさの粉砕された「木質合成粉」が通過できるメッシュで形成している。また、粉砕室128のカッタミル本体121の下端にはカッタミル120で前記粉砕物を排出する排出口131を設けている。
【0084】
以上のカッタミル120において、蓋122の投入口123から前述したクーリングミキサー100で形成した造粒原料を投入し、図示せざる回転駆動手段でカッタ支持体124を回転すると、造粒原料はカッタ支持体124の回転刃125と固定刃126間で約8mm以下に切断され「木質合成粉」が形成される。
【0085】
なお、粉砕手段は、上記のカッタミルに限定されず、例えば、(株)ホーライ社製のハードクラッシャのように、回転刃125の回転軸は水平方向に設けられ、二の固定刃126間のスクリーン129は下方に設けられているものもある。
【0086】
〔木質合成粉の製造実施例〕
次に、前述した各製造手段を用いて本実施形態において使用した木質合成粉の製造実施例を以下に説明する。
【0087】
工程1
本工程では、前述した乾燥加圧流動混合混練手段であるミキサー80を用い、原料の1つである木粉を乾燥させる。
【0088】
モータを回して撹拌衝撃翼85,86,87およびスクレイパー84を高速回転し、上蓋82を開放して投入口94から木粉を投入する。
【0089】
ミキサー80の前記撹拌衝撃翼の回転を800〜900rpmに維持すると、撹拌衝撃翼による剪断力が高くなるため剪断力による摩擦熱の発生が向上し、ミキサー80内の温度は180〜190℃になり、投入された木粉が乾燥される。
【0090】
本実施形態にあっては、投入された木粉の含有水分量が0%となるまで乾燥する。また、顔料等として酸化チタン等を添加する場合には、この乾燥工程において前記木粉と共にミキサー80内にこれを投入する。本実施形態にあっては、木粉100wt%に対して10wt%前後の白酸化チタンを投入している。
【0091】
工程2
以上のように乾燥された木粉55wt%に対して、熱可塑性樹脂成形材としてPP45wt%を前記ミキサー80内に投入し、さらに800〜900rpmで撹拌加圧してミキサー80内の温度を210℃に上昇させる。
【0092】
なお、熱可塑性樹脂成形材の形態は、本実施形態では直径3mm程度の大きさの粒状からなるペレットを使用している。また、熱可塑性樹脂成形材であるPPの融点は165℃である。
【0093】
なお、熱可塑性樹脂材料は、熱可塑性合成樹脂製品の廃材から得られた回収熱可塑性樹脂材料を再利用したもの、あるいはバージンの熱可塑性樹脂を投入し、あるいはバージンの熱可塑性樹脂と前記回収熱可塑性樹脂材料をそれぞれ、例えば50%ずつ用いることもできる。
【0094】
この工程で、原材料内の木粉によりPPは大きな塊とはならず、混合分散に際しても凝集したりせずに粘土状にゲル化する。この工程で、上記粘土状にゲル化したものは直径約10〜100mmの塊状の「混練材料」となった。
【0095】
前記モータを低速にし、シリンダ91を作動して蓋89を後退して排出口88を開放する。ミキサー本体81内のゲル化した原材料は排出口88から排出ダクト93を経て、次工程へ排出される。
【0096】
工程3
本工程では、前述した冷却乾燥手段であるクーリングミキサー100を用いる。
【0097】
前述したミキサー80で形成された混練材料は排出ダクト93を経てクーリングミキサー100の投入口113からミキサー本体101内へ投入される。撹拌破砕翼104はモータ105により120rpmの速度で回転し、アーム103が3rpmの速度で水平方向に回転している。
【0098】
混練材料はジャケット102内に100リットル/minで導入された冷却水により冷却されたミキサー本体101の内周壁面で冷却され、直径約25mm以下に造粒された「造粒原料」が形成され、この造粒原料はバルブ106を開放して排出口107より排出される。
【0099】
混練材料としてのPPの融点は165℃であり、本製造例では前述したミキサー80内で210℃にゲル化した混練材料をクーリングミキサー100へ投入して100℃以下まで冷却する。このクーリングミキサーによる冷却乾燥は効率が良い。このときのジャケット102内の冷却水については、給水管108から供給する冷却水の温度は30℃で、排水管109より排水される冷却水の温度は40℃。
【0100】
工程4
前記工程で形成された造粒原料は、さらにカッタミル120を使用して粒径8mm以下に粉砕し成形素材を形成する。
【0101】
図10において、造粒原料はカッタ支持体124の回転刃125と固定刃126間で約8mm以下に切断され「木質合成粉」が形成され、粉砕室128のスクリーン129のメッシュを通過して排出口131より排出される。
【0102】
このようにして木粉と熱可塑性樹脂成形材との混合、分散状態を定常的に維持すべく、良好なる流動性を与える木質合成粉が形成され、且つ冷却による凝縮、縮小作用とも相まって、化学的な反応とか接着によらない木質合成粉が形成され、排出口131より排出され次工程の押出機70へ送られる。
【0103】
〔成形ダイ内の作用〕
押出機70より押出ダイ19及びフランジ17を介して吐出された押出し生地79は、溶融部21aを経て成形ダイ10の成形室22内の押出し方向へ流れる。
【0104】
溶融部21a内を流れる押出し生地79はヒータ14a〜14cにより加熱され、良好な混練状態を保ちながら押出される。押出し生地79は、細長の矩形状を成す成形室22内へ押出され、この成形室22内の徐冷部21bを通過する過程で冷却管25内を流れる冷却水により外側から冷却されると共に、中子体40内に形成された冷却媒体の流路42内に導入された冷却媒体により内側からも冷却されて均一に冷却されて、46.7mmの肉厚の製品としての中空樹脂成形板29が成形される。
【0105】
中子体40は、成型ガイド部41からダイ出口23方向に向かって徐々にその太さを細く形成されたテーパ形状を成すため、押出し生地の冷却固化に際して中子体が押出し力に対する抵抗になることはない。
【0106】
また、溶融部21aにおいて、中子体40内に形成された冷却媒体の導入路41は断熱材43により包囲されているため、中子体40内を流れる冷却媒体が溶融部21a内の押出し生地79を冷却することはなく、従って溶融部21a内において押出し生地79の流動性が低下することも防止されている。
【0107】
なお、案内部15、中子体40の表面にフッ素樹脂のシートを貼設すれば中子体40の表面を通過する押出し生地79に対する抵抗は小さいので、押出し生地79内の特に摩擦抵抗の大きい木粉は案内部15の表面で大きな抵抗を受けることなく円滑に流動するので、押出し生地79は均一で高密度の混練状態を保ちながら成形ダイの成形室22内を押し出される。
【0108】
特に、木質合成粉を用いて本発明の押出成形を行なった場合は、押出機70内では個々の木粉間に樹脂が満遍なく浸透した混練状態の良い押出し生地79が形成されるため、この押出し生地内の特に木粉が押出機内及び成形ダイ内の壁面で大きな抵抗を受けずに円滑に流動し、より一層均一で高密度の中空樹脂成形板が形成される。
【0109】
なお、成形室22の上下左右の四方の内壁面にフッ素樹脂で成るシートを貼設することもでき、この場合には押出し生地79が成形室22を流動する過程において、押出し生地79は徐冷されながら円滑に押出される。
【0110】
フッ素樹脂は、▲1▼約300℃の耐熱性を有し、▲2▼表面が平滑であり摩擦係数が小さく、▲3▼金属に比べて熱伝導係数が低いという性質を有しているので、押出し生地79に対して以下に示すような作用をする。
【0111】
フッ素樹脂は表面が平滑であり摩擦係数は小さいので、成形室22内を通過する押出し生地79内の特に木粉は大きな抵抗を受けずに流動する。そのため押出し生地79の混練状態は良好な状態を維持して、結果として密度が均一で巣ができずしかも表面が平滑な高品質の中空樹脂成形板が生成される。
【0112】
成形室22の徐冷部21bでは押出し生地79が冷却されるので押出し生地79の流動性が悪くなる上、押出し生地79内の木粉は樹脂に比べて摩擦抵抗が大きく、成形ダイの内壁面も摩擦抵抗が大きく、成形ダイの内壁面を接触して流動する木粉は大きな抵抗を受けることになり円滑に流動しないため押出し生地79の混練状態を粗密にし巣を形成するなどの悪影響を及ぼすものであったが、成形室22の内壁面にフッ素樹脂のシートを設けたことにより、押出し生地79の木粉は成形室22の内壁面から大きな抵抗を受けることなく円滑に流動するので、押出し生地79に前述したような悪影響を及ぼすことなく押出し生地79は均一・高密度の良好な混練状態で成形室22内を押出される。
【0113】
また、上述したように押出し生地79の木粉に対する抵抗力が少なくなり押出し生地79は均一な密度で成形されるので、製品としての中空樹脂成形板29の表面にはいわゆる肌荒れが生じることなく平滑な面に仕上がる。
【0114】
また、従来は、押出し生地79の木粉が成形ダイ内で円滑に流動しないために成形ダイのヒータの熱で木粉が焼けてこげ茶色に変色したが、本発明は上述したように押出し生地79の木粉が円滑に流動するので、木粉が焼けることなく耐衝撃性など品質特性の低下が生じない。
【0115】
フッ素樹脂は金属に比べて熱伝導係数が低いので、徐冷効果があり、押出し生地79の冷却時の歪みを抑える作用をする。
【0116】
成形ダイ10の成形室22内の徐冷部21bは冷却管25及び中子体40内の冷却媒体の流路42内を流れる冷却水、空気流等の冷却媒体により冷却されるが、フッ素樹脂は金属に比べて熱伝導係数が低いので、成形室22の冷却温度が成形室22の内壁面に直接的に急速に熱伝導されないため、成形室22内の押出し生地79は急冷されず徐冷されることになる。したがって押出し生地79が急冷されるときに生じる大きな歪みの発生は防止され、製品としての中空樹脂成形板29の歪みが少なくなると同時に、表面が平滑となる。
【0117】
【発明の効果】
以上説明した本発明の構成により、本発明の方法及び装置により以下に示す顕著な効果を得ることができた。
【0118】
成形ダイより押し出された成形板を引き取る引取手段を設けたことにより、成形板の押出し速度を上昇することができると共に、徐冷部において中子体に冷却媒体の流路を形成したことにより、この流路内に冷却媒体を導入することで徐冷部において所定の形状に成形された押出し生地を内部より徐冷することでができ、従って短時間において押出し生地の徐冷を行うことができた。
【0119】
従って、製造された成形板の品質を低下させることなく押出し速度を速めることができ、高品質の中空樹脂成形板を高速で製造することのできる方法及び装置を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の押出機の一部縦断面を示す正面図である。
【図2】本発明の実施形態の成形ダイの部分平面図である。
【図3】本発明の実施形態の押出ダイ、フランジ及び成形ダイを連結した状態の中央縦断面図である。
【図4】表1の温度測定箇所を示す押出し成形装置の概略図である。
【図5】引取手段を示す概略図である。
【図6】図3のJ−J矢視断面図。
【図7】図2の右側面図。
【図8】本発明の実施例に使用するミキサー(乾燥流動混合混練手段)の要部断面を示す全体正面図である。
【図9】本発明の実施例に使用するクーリングミキサー(冷却造粒手段)の要部断面を示す全体正面図である。
【図10】本発明の実施例に使用するカッタミル(粉砕手段)の要部断面を示す全体正面図である。
【符号の説明】
10 成形ダイ
14a〜14c ヒータ
16 流入口(押出ダイの)
17 フランジ
18 射出口(押出ダイの)
19 押出ダイ
21a 溶融部
21b 徐冷部
22 成形室
25 冷却管
29 成形板
30 引取手段
31 ローラ
31a 駆動ローラ
33 無端ベルト
40 中子体
41 導入路(冷却媒体の)
42 流路(冷却媒体の)
43 断熱材
44 基部
70 押出機
71 スクリュー
72 ギヤ減速機
73 ホッパ
74 バレル
75 バンドヒータ
76 スクリーン
79 押出し生地
80 ミキサー(流動混合混練手段)
81 ミキサー本体
82 上蓋
83 軸
84 スクレイパー
85,86,87 撹拌衝撃翼
88 排出口
89 蓋
91 シリンダ
92 締付ナット
93 排出ダクト
94 投入口
95 ガス排出管
100 クーリングミキサー
101 ミキサー本体
102 ジャケット
103 アーム
104 撹拌破砕翼
105 モータ
106 バルブ
107 排出口
108 給水管
109 排水管
111 モータ
112 減速装置
113 吸入口
114 フレーム
120 カッタミル(整粒手段)
121 カッタミル本体
122 蓋
123 投入口
124 カッタ支持体
125 回転刃
126 固定刃
127 投入室
128 整粒室
129 スクリーン
131 排出口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for extrusion molding of a hollow resin molded plate using a thermoplastic resin molding material and a synthetic wood powder made of cellulosic crushed material as a molding material. In an extruder, a thermoplastic resin molding material or a thermoplastic resin molding material formed with a hollow part suitable for various applications such as parts, or a mixed raw material of cellulose-based crushed material, or a woody synthetic powder composed of these mixed raw materials is used as a molding material The present invention relates to a method and an apparatus for extrusion molding of a hollow resin molded plate that can improve the molding speed without degrading the quality of the molded plate that has been molded and formed into a molded plate having a predetermined thickness.
[0002]
In addition, one or both of the cellulose-based crushed material and the thermoplastic resin molding material may be used in a wide variety of applications such as building waste materials, automobiles, household electrical appliances, etc., as daily life diversifies. In addition, it is possible to reuse the waste materials of various types of thermoplastic synthetic resin products that are used in large quantities and are discarded in large quantities. As a purpose, the present invention relates to a means capable of improving the molding speed without deteriorating the quality of the molded plate in which the hollow portion is formed.
[0003]
[Prior art]
The true specific gravity of wood flour, which is the main molding material of conventional wood composite boards, is 1.4, and the true specific gravity of thermoplastic resin moldings varies depending on the material, but it is about 0.9 to 1.5. A conventional wood synthetic board formed by kneading powder and a thermoplastic resin molding material varies depending on the mixing ratio of the wood powder and the thermoplastic resin molding material and the thermoplastic resin molding material, but the specific gravity is 0.97 to 1. .48, which has a larger true specific gravity than a general wood board (for example, a specific gravity of plywood such as plywood 0.45 to 0.75), so that the conventional wood composite board is heavy. .
[0004]
In order to reduce the weight of such a conventional wood composite board, attempts have been made to form a hollow portion in the wood composite board.
[0005]
Various devices such as offset dies and vacuum sizing devices that form hollow parts have been developed and used as methods for producing resin molded products with hollow parts, but to produce plate-shaped products. In addition, as a means for forming a hollow portion in the thermoplastic resin molding material, an extrusion blow molding machine using a blow mold, an injection blow molding machine, an injection compression molding machine, etc. are used, and so-called solid extrusion molding has been put into practical use. It wasn't.
[0006]
In addition, the formation of the hollow portion by extrusion molding was experimentally performed, and although it is not theoretically impossible, a hollow is formed on the surface of the hollow portion by rapid cooling.
[0007]
Thus, a method for solving the problem and forming a hollow wooden synthetic board by extrusion molding without causing molding defects such as light weight and depression by extrusion molding has been studied. As this method, an extruded dough heated and kneaded by an extruder equipped with a screw is discharged into a molding die provided with a core body in a molding chamber, and the extruded dough is molded to a predetermined thickness and the core body A hollow portion is formed in the molded plate by the above, and the density of the extruded dough extruded to the molding die is increased by suppressing the extrusion force of the molded plate extruded from the molding die by the brake means, and the hollow resin molded plate is molded. There is a method (JP-A-8-118452).
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
According to the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-118452, the extruded dough has a high density by applying a resistance force in a direction opposite to the extrusion direction by the brake means to the molded plate extruded from the die exit of the molding die. By doing so, the woody synthetic board in which the hollow part was formed can be obtained, without producing molding defects, such as a hollow.
[0009]
However, in the extrusion molding method shown in the prior art, since the extrusion force of the molding plate is suppressed by the brake means as described above, the extrusion speed is as slow as 4 to 5 m per hour, so that the production is There was a problem that the nature was bad.
[0010]
Moreover, even if the extrusion speed of the extruded dough by the extruder is increased, in this case, the extruded plate is extruded before it is sufficiently cooled in the molding die, and in particular, the conventional hollow resin molded plate is molded. In the method, since the cooling of the extruded dough is performed from the outside of the extruded dough by introducing cooling water into the cooling water flow path provided in the wall thickness of the forming die, It takes a long time to be sufficiently cooled.
[0011]
Therefore, when the molded plate is extruded beyond the above-described extrusion speed of 4 to 5 m / h, the molded plate is extruded before being sufficiently cooled to the inside, and thus further cooled after the molded plate is extruded. As a result, sink marks and deflection occur in the molded plate. In particular, the occurrence of sinks and deflections in the ribs formed between the hollow portions that take a long time to complete the cooling is significant. When such sinks and deflections occur, the dimensions, rigidity, The bending strength and the like are not constant, and there is a problem that the quality of the product is uneven.
[0012]
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-described drawbacks in the prior art, and it is possible to increase the manufacturing speed in the manufacture of the hollow resin molded plate and to increase the manufacturing speed in this way. Even if it exists, it aims at providing the manufacturing method and apparatus of the hollow resin molding plate which do not produce a bending and sink on a molding plate, and can manufacture the molding plate which has uniform quality at high speed.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the method for extrusion molding a hollow resin sheet of the present invention comprises a
[0014]
In the above-described method, the extrusion speed of the
[0015]
Furthermore, when the extrusion speed of the
[0016]
The extrusion molding apparatus for hollow resin molded plates of the present invention heats and kneads the raw material and heats the
[0017]
The cooling
[0018]
In addition, the said extrusion die 19 and the said shaping |
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. For the sake of convenience, a hollow resin molded plate made of a crushed cellulosic material and a thermoplastic resin molding material or a woody synthetic powder obtained by gelling, kneading, and pulverizing these is used. An example is mainly explained.
[0020]
(Extruder)
In FIG. 1, 70 is a single screw extruder, but in general, an extruder is usually a screw type, and there are a single screw extruder and a multi-screw extruder, and there are some which have this deformation or a combination of these. In the present invention, any extruder can be used.
[0021]
[0022]
(Extrusion die)
1, 3, and 6, the extrusion die 19 at the tip of the
[0023]
The extrusion die 19 can be formed in various sizes according to the size of the
[0024]
A
[0025]
A heater serving as a heating means may be embedded in the peripheral wall of the communication hole of the
[0026]
[Molding die]
2 and 3,
[0027]
In addition, Preferably, the sheet | seat which consists of the below-mentioned fluororesin is affixed on the inner wall face of the
[0028]
The forming
[0029]
For example, the molding die 10 has a rectangular cross section with a width of 230 mm and a height of 250.7 mm, and the distance from the inlet of the
[0030]
[Structure in the forming die]
For example, a sheet made of a fluororesin having a thickness of 0.25 mm can be pasted on the inner wall surfaces in the upper, lower, left, and right sides of the
[0031]
The fluororesin sheet is particularly preferably obtained by coating a surface of a glass woven fabric with a fluororesin film. Examples of the fluororesin include Teflon TFE, Teflon FEP, Teflon CTFE, and Teflon VdF. The glass woven fabric may be a glass fiber non-woven fabric.
[0032]
The fluororesin coating process described above can be applied to the upper and lower inner wall surfaces of the
[0033]
2 and 3,
[0034]
In the extrusion molding method for a hollow resin molded plate of the present invention in which the extrusion speed of the hollow resin molded plate is 10 to 20 m / h as an example, the temperature of the heater 14 is extruded at a speed of, for example, 7 m / h or less. The temperature is higher than in the case.
[0035]
As an example, the difference in the temperature of the heater 14 when the extrusion speed of the molded plate is 1 to 7 m / h and when the extrusion speed is 7 m / h or more is shown in the following table.
[0036]
The positions indicated by the respective symbols are as shown in FIG. 4. C1, C2, and C3 are temperature measurement positions in the
[0037]
[0038]
As described above, when the extrusion speed is increased, the temperature of the
[0039]
As described above, when the melting of the extruded
[0040]
A cooling
[0041]
[Core]
2 and 3, in this embodiment, the
[0042]
The connecting portion between the
[0043]
In this embodiment, the rectangular cross section is gradually reduced to a length of 681 mm, a height of 34.5 mm and a width of 25.4 mm on the base 44 side, and a height of 33.8 mm and a width of 24.8 mm on the outlet side. Between the two
[0044]
A cooling medium such as water, liquid such as oil, air, or other gas is supplied to the upper inner wall surface of the molding die 10 to which the
[0045]
The cooling
[0046]
In this embodiment, the wall of the forming
[0047]
In the
[0048]
In this embodiment, the
[0049]
In place of the above-described configuration, the cooling
[0050]
The
[0051]
[Acquisition means]
The take-up means 30 is arranged on the outlet side of the forming
[0052]
In the embodiment shown in FIG. 5, the transaction means 30 includes a plurality of
[0053]
When the forming
[0054]
When the extrusion speed of the extruded dough by the
[0055]
In the extrusion apparatus for a hollow resin molding plate configured as described above, in this embodiment, as an example, raw materials to be put into the
[0056]
The wood powder used as the raw material for this woody synthetic powder has a good particle size compatibility with the thermoplastic resin molding material, reduces the frictional resistance of the wood powder during molding extrusion, and prevents wear and damage of the molding machine. From that, 50-300 mesh, preferably 60 (under sieve) to 150 mesh (on sieve) in a fine powder form, volatilizes the wood acid gas at the time of molding, eliminating the risk of water vapor or bubble generation, For the purpose of preventing surface roughness, the water content is within 15 wt%, preferably within 11 wt%, ideally within the range of 0-5 wt%.
[0057]
In order to further improve the properties of such wood flour, it is possible to immerse or add materials such as wood chips to urea-based resin adhesives, heat and cure them, and then crush and finely pulverize them to 50 to 300 mesh. Yes, in this method of forming wood flour, wood acid in wood flour is rapidly removed by neutralization and volatilization by sufficient heat curing, especially by heat curing while neutralizing with urea resin adhesive. At the same time, a hardened adhesive surface is provided on the peripheral surface of the wood powder, which can effectively prevent the moisture content of the wood powder from being increased, further improve the sliding property of the wood powder, and particularly reduce the frictional resistance during molding extrusion. Can do.
[0058]
The thermoplastic resin molding material is obtained by crushing the above-mentioned various discarded resin molded products as they are or by crushing a resin molded product having a surface resin coating film into a plurality of small pieces, and for each of the crushed individual pieces. Add a compression grinding action to grind and peel the resin coating, apply a compressive impact force based on micro vibrations to each ground small piece, crush and crush, and peel by crushing and crushing It is a resin such as PVC, PET, PP, etc., which is removed as needed to form a thermoplastic resin molding material.
[0059]
When the thermoplastic resin molding material is PP, the wood powder is mixed up to 75 wt% at maximum. The range of the ratio of mixing wood flour is 20 to 75 wt%, preferably 30 to 70 wt%.
[0060]
The mixing capacity is appropriately determined in accordance with various characteristics such as intended wear resistance characteristics, but in the present invention, various effects are eliminated during the molding described above, so that a large amount is mixed. Can do.
[0061]
In the case of PET, wood powder is mixed up to a maximum of 60 wt%, but the mixing ratio of wood powder is preferably 20 to 60 wt%.
[0062]
When the thermoplastic resin molding material is PVC, the mixing ratio of the wood powder is 30 to 60 wt%, preferably 45 wt%.
[0063]
In extrusion molding, the recovered thermoplastic resin molding material obtained from the waste material of the thermoplastic synthetic resin product is reused and put into the extruder, or virgin thermoplastic resin is put in, or the virgin heat For example, 50% of each of the plastic resin and the recovered thermoplastic resin molding material may be added.
[0064]
Depending on the purpose of use, pigments can be added to color products.
[0065]
In addition, a thermoplastic resin molding material of 25 to 80 wt% is mixed with a stirring impact blade to 20 to 75 wt% of a cellulose-based crushed material having an average particle size of 20 mesh or less with a water content within 15 wt%, and frictional heat is used. Gelated and kneaded, and the gelled kneaded material is air-cooled at room temperature or cooled by appropriate means and further sized to a particle size of 8 mm or less, and then the woody synthetic powder is put into the
[0066]
[Production example of woody synthetic powder]
Hereinafter, various production apparatuses used for producing the woody synthetic powder of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0067]
(Dry fluid mixing kneading means)
In FIG. 8,
[0068]
[0069]
Furthermore, a
[0070]
The
[0071]
[Cooling granulation means]
In FIG. 9,
[0072]
[0073]
An arm 103 is pivotally supported at a substantially center in the upper wall of the
[0074]
An
[0075]
The kneaded material formed by the
[0076]
The kneaded material is cooled by the inner peripheral wall surface of the
[0077]
Note that a screen having a mesh diameter of 8 mm may be provided at the
[0078]
The cooling granulation means is not limited to the above cooling mixer. For example, a stirring blade for stirring the kneaded material in the mixer body is provided, and a jacket as described above is provided on the outer peripheral wall surface of the mixer body. As long as the kneading material in the mixer body is cooled with cooling water flowing through the mixer, it is sufficient.
[0079]
The kneaded material formed by the
[0080]
[Crushing means]
The granulation raw material formed by the cooling granulation means is further pulverized to a particle size of 8 mm or less using a pulverization means to form “woody synthetic powder”.
[0081]
In FIG. 10,
[0082]
A
[0083]
Further, in the cutter mill
[0084]
In the
[0085]
The crushing means is not limited to the above-mentioned cutter mill. For example, as in a hard crusher manufactured by Horai Co., Ltd., the rotation axis of the
[0086]
[Production Example of Woody Synthetic Powder]
Next, the manufacture example of the woody synthetic powder used in this embodiment using each manufacturing means mentioned above is demonstrated below.
[0087]
Process 1
In this step, the wood powder which is one of the raw materials is dried using the
[0088]
The motor is rotated to rotate the
[0089]
If the rotation of the agitation impact blade of the
[0090]
In the present embodiment, drying is performed until the moisture content of the input wood flour becomes 0%. Moreover, when adding titanium oxide etc. as a pigment etc., this is thrown in in the
[0091]
Process 2
PP55 wt% as a thermoplastic resin molding material is put into the
[0092]
In addition, the form of the thermoplastic resin molding material uses pellets made of particles having a diameter of about 3 mm in this embodiment. The melting point of PP, which is a thermoplastic resin molding material, is 165 ° C.
[0093]
Note that the thermoplastic resin material is a material obtained by reusing a recovered thermoplastic resin material obtained from a waste material of a thermoplastic synthetic resin product, a virgin thermoplastic resin, or a virgin thermoplastic resin and the recovered heat. For example, 50% of each plastic resin material can be used.
[0094]
In this process, the PP does not become a large lump due to the wood powder in the raw material, and does not agglomerate during mixing and dispersion, but gels in a clay form. In this step, the material gelled in the form of clay became a massive “kneading material” having a diameter of about 10 to 100 mm.
[0095]
The motor is set to low speed, the
[0096]
Process 3
In this step, the cooling
[0097]
The kneaded material formed by the
[0098]
The kneaded material is cooled by the inner peripheral wall surface of the
[0099]
The melting point of PP as a kneaded material is 165 ° C. In this production example, the kneaded material gelled to 210 ° C. in the
[0100]
Process 4
The granulated raw material formed in the above process is further pulverized to a particle size of 8 mm or less using a
[0101]
In FIG. 10, the granulated raw material is cut to about 8 mm or less between the
[0102]
Thus, in order to maintain the mixing and dispersion state of the wood powder and the thermoplastic resin molding material constantly, the woody synthetic powder giving good fluidity is formed and coupled with the condensation and reduction action by cooling, the chemical A synthetic wood powder that does not depend on the reaction or adhesion is formed, discharged from the
[0103]
[Operation in the forming die]
The extruded
[0104]
The extruded
[0105]
Since the
[0106]
Further, in the
[0107]
In addition, since the resistance with respect to the extrusion material |
[0108]
In particular, when the extrusion molding of the present invention is performed using a woody synthetic powder, an extruded
[0109]
In addition, sheets made of fluororesin can be attached to the inner wall surfaces of the upper, lower, left, and right sides of the
[0110]
Fluorine resin has the following properties: (1) heat resistance of about 300 ° C, (2) smooth surface, small friction coefficient, and (3) low thermal conductivity coefficient compared to metal. The following action is exerted on the extruded
[0111]
Since the surface of the fluororesin is smooth and the coefficient of friction is small, the wood powder in the extruded
[0112]
Since the extruded
[0113]
Further, as described above, the resistance to the wood flour of the extruded
[0114]
In the past, the wood powder of the extruded
[0115]
Since the fluorocarbon resin has a lower thermal conductivity coefficient than that of a metal, it has a slow cooling effect and acts to suppress distortion during cooling of the extruded
[0116]
The
[0117]
【The invention's effect】
With the configuration of the present invention described above, the following remarkable effects can be obtained by the method and apparatus of the present invention.
[0118]
By providing a take-up means for taking out the molded plate extruded from the molding die, it is possible to increase the extrusion speed of the molded plate, and by forming a cooling medium flow path in the core body in the slow cooling part, By introducing a cooling medium into the flow path, the extruded dough formed into a predetermined shape in the slow cooling part can be gradually cooled from the inside, and thus the extruded dough can be gradually cooled in a short time. It was.
[0119]
Accordingly, the extrusion speed can be increased without deteriorating the quality of the produced molded plate, and a method and apparatus capable of producing a high-quality hollow resin molded plate at a high speed can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a partial longitudinal section of an extruder according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial plan view of a forming die according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a central longitudinal sectional view showing a state in which an extrusion die, a flange and a molding die according to an embodiment of the present invention are connected.
4 is a schematic view of an extrusion molding apparatus showing the temperature measurement points in Table 1. FIG.
FIG. 5 is a schematic view showing take-up means.
6 is a cross-sectional view taken along the line JJ in FIG. 3;
7 is a right side view of FIG.
FIG. 8 is an overall front view showing a cross-section of the main part of a mixer (dry fluid mixing kneading means) used in an example of the present invention.
FIG. 9 is an overall front view showing a cross section of the main part of a cooling mixer (cooling granulation means) used in an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an overall front view showing a cross-section of the main part of a cutter mill (pulverizing means) used in an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Molding die
14a-14c heater
16 Inlet (extrusion die)
17 Flange
18 Injection port (for extrusion die)
19 Extrusion die
21a Melting part
21b Slow cooling part
22 Molding room
25 Cooling pipe
29 Molded plate
30 Picking means
31 Laura
31a Driving roller
33 Endless belt
40 core body
41 Introduction path (cooling medium)
42 Flow path (for cooling medium)
43 Insulation
44 base
70 Extruder
71 screw
72 Gear reducer
73 Hopper
74 barrels
75 band heater
76 screens
79 Extruded dough
80 mixer (fluid mixing kneading means)
81 Mixer body
82 Upper lid
83 axes
84 Scraper
85, 86, 87 Stirring impact blade
88 outlet
89 lid
91 cylinders
92 Tightening nut
93 Discharge duct
94 slot
95 Gas exhaust pipe
100 Cooling mixer
101 Mixer body
102 jacket
103 arms
104 Stir crushing blade
105 motor
106 Valve
107 outlet
108 Water supply pipe
109 Drain pipe
111 motor
112 Reduction gear
113 Suction port
114 frames
120 Cutter mill (size adjusting means)
121 Cutter mill body
122 lid
123 slot
124 Cutter support
125 rotary blade
126 Fixed blade
127 Input room
128 sizing chamber
129 screen
131 outlet
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