JP4121700B2 - 重合体案内装置、及び流れ案内インサート - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、供給源から一つ以上の成形金型へ重合体原料の流れを案内する方法および装置に関する。
【０００２】
（背景技術）
従来、押出機のような供給源から１個又は２個以上の成形金型へ種々の重合体原料の流れを案内するための手段を提供することが知られている。流路の中の原料の流れに影響する要因はいくつかある。壁の摩擦、原料の引っ張りと圧縮、圧力損失および締め付け力などの要因が流路の構造の決定に取入れられる。例えば、これに比べて速いので、望ましくない結果を生ずる。
ヨーロッパ特許公報Ｎｏ．０２２６４３は、重合体原料の加工中の仕掛かり品を金型の２対の対向する加工表面の間を進めることによって生産された重合体シートが開示されている。そこでは、仕掛かり品の原料は縦（Ｚ）方向と横（Ｙ）方向に同時に流れ、方向（Ｘ）において厚さが減少する。金型の第１の対の加工表面は、仕掛かり品を縁よりも中心をより強く絞る、対向する突出部を有する。この開示では、突出部の出口端は第２の対の加工表面の間のチャネルの全幅に延び、仕掛かり品は二つの突出部の間で圧縮される。
日本特許公報Ｎｏ．０３２７０９９は、集合金型ヘッド内に設けられた一対の切頭角錐状の突出部を開示している。突起部の各々の幅は流出口に向かって増加し、突起部の上面は互いに平行に近い。各突起部の流出口端は上面から傾斜していて、流路の深さに僅かな増加をもたらす。原料を回転させたり、物体の上や周りを移動させることは、予測できない粘弾性効果を引き起こす。不均一な原料の流れと望ましくない粘弾性効果は、本発明において取扱われている。
【０００３】
（発明の開示）
本発明は、供給源から１個又は２個以上の成形金型へ重合体原料の流れを案内するための装置における流路の下流領域に関する。この発明の下流領域の構造は、出口オリフィスの全幅に亘って高い均一性を有する流れを生じさせる。本発明は、さらに、２個又は３個以上の流路の間の重合体原料の流れを均衡させることを目的とする。
【０００４】
本発明の実施に関して、供給源から１個又は２個以上の成形金型へ重合体原料の流れを案内するための、新しい改良された方法と装置が提供される。
【０００５】
さらに、重合体原料の流れを供給源から１つまたは２以上の成形金型へ向かわせる装置は、供給口と連絡し、重合体原料を受取る入口を有する流路であって、互いに対向する両側の側壁と上方壁と下方壁とによって区画され、入口と連絡する第１の区域と第１の区域と連絡する第２の区域とを備える下流領域を有する流路を内部に有している。第１および第２の区域は共通の中心線を有し、第２の区域内の両側の側壁は中心線に関して概ね対称に両側方向に、角度αをなして分岐している。本装置は、第２の区域内の上方壁から間隔をおいて配置されている概ね平坦な上面と交差する傾斜した両側の側面を持ち、第２の区域内に下方壁に隣接して配置されている、実質的に三角形の、流れ案内インサートを有することを特徴としている。
【０００６】
本発明の他の態様は、１個又は２個以上の成形金型へ重合体原料の流れを案内するための、第２の区域に連通する第３の区域をさらに有し、第３の区域の下方壁は、流れ案内インサートの平坦な上面に大体同じ高さである。
【０００７】
本発明の更に他の態様は、第３の区域が出口オリフィスを有し、前記出口オリフィスが流路幅との関連において、出口オリフィス幅が前記流れ案内インサートの最大の横方向幅よりも大きくなっている。
【０００８】
本発明の他の態様は、第２の区域内の流路の上方壁と下方壁が、第２の区域内の流路高さを漸減するように、互いに角度βをなして配置される。
【０００９】
本発明のさらに他の態様は、流路の下流領域が、入口に連通する一対の流れの分岐をを有し、流れの分岐の各々は、第２の区域の各々内に設けられた流れ案内インサートを持つ。
【００１０】
本発明のさらに他の態様によると、供給源から１個又は２個以上の成形金型へ原料の流れを案内するための装置に使用される流れ案内インサートが提供される。この流れ案内インサートは、横方向の中心線、概ね平坦な上面、底面、および底面と上面との間に延びる傾斜した両側面によって特徴づけられる。
【００１１】
本発明のさらに他の態様においては、流れ案内インサートの特徴は、横方向中心線に関して、横方向幅が対称的に増加することである。
【００１２】
本発明の一利点は、押出される原料における粘弾性効果が減少することである。
【００１３】
本発明の他の利点は、出口オリフィスの全幅に亘って重合体原料の流れの均一性が得られることである。
【００１４】
本発明の他の利点は、流路の、二つに分れた流れの分岐の間の原料の流れが均衡されることである。
【００１５】
本発明の他の利点は、重合体原料で満たされる領域の投影面積の減少であり、それは、予め設定された流れ速度に対して要求される締め付け力を減少させることである。
【００１６】
本発明のさらに他の利点は、当業者には、以下の説明を読み、理解すれば、明らかとなるであろう。
【００１７】
本発明の部品およびその構造は物理的形態をなし、明細書に詳細に記載され、かつ添付図面に示される。
【００１８】
（発明の詳細な説明）
本発明の好ましい実施の形態のみを示すことを目的としそれを限定することを目的とはしない図面を参照すれば、図１は、重合体原料の流れを案内するための少なくとも一つの流路１０を持つ装置８を示す。本発明は、特に、原料が重合体であるとき、本来、成形金型へより均一な流れを提供する流路１０の設計特性に向けられている。特に、本発明は、金型部品４６へ流れこむ原料に先立つ、流路１０の下流領域１１に適するものである。流路１０は、公知であって不図示の供給源に通ずる入口通路１２を有する。重合体原料が、下流領域１１に流れこむ直前の流れ断面の中心線に関して対称的な粘度分布を持つときに、本発明は最上の結果を提供するように意図されている。
【００１９】
図２に関しては、流路の一実施の形態の下流領域１１の断面図が示される。この形態では、供給源からの重合体原料の流れは、図示されていないが、下流領域１１へ入る前に、矢印A、Bで示すように、第１、第２のストリームに分けられる。下流領域１１は、概して、中心線１４に対称的で、第１、第２の流れ分岐１５A、１５Bを有する。分岐１５A、１５Bの各々はまた、分岐のなかの、概して横の対称を与える中心線１８A、１８Bを、それぞれ持つ。流れ分岐１５A、１５Bの各々に流れ案内インサート３４Aが位置している。
【００２０】
右の分岐１５Aに関しては、流路１０の下流領域１１の特徴をより詳しく述べる。説明を容易とするため、流路１０の下流領域１１は、添付図面にしたがって、「上方壁」「下方壁」「横方向」などの語で述べる。しかしながら、装置８が使用中他の方向を持つであろうことは、当業者にとっては容易に理解されるであろう。
【００２１】
右の分岐１５Aは、入口区域２６から出口区域４０への通路である。入口区域２６は重合体原料の対称的な流れを受取る。概して、入口区域２６内の流れは主中心線１４に平行な方向にあり、拡張均衡区域２８と呼ばれる。
第２の区域内で、第１の分岐１５Aの幅は右分岐中心線１８Aに関して一様に対称的に増加する。拡張均衡区域２８において、側壁３８，３９は、内角αを持つ三角形区域を形成するように分岐する。内角αは、４０°から１２０°の間でよい。好ましい実施例において、内角αは６０°から９０°の間である。流れ案内インサート３４Ａが拡張均衡区域２８内に位置している。図２に示すように、流れ案内インサート３４Ａは側壁３８、３９の各々から間隔を置かれているので、原料の流れは側壁３８、３９の近くで妨げられない。流れ案内インサートの形状は、中心線１８Aに沿う流れを制限することによって、原料を右分岐１５Aの側壁３８，３９へ向けて動かす。流れ案内インサート３４Aはさらに、流れを拡張分岐し、重合体原料を圧縮するように作用する。
【００２２】
図３に関しては、 流路１０の下流領域１１の中に、破線が入口区域２６、拡張均衡区域２８および出口区域４０の位置を描いている。流れ案内インサート３４は、示されているように、通例平坦な上面４１と、下方壁４８の近くに位置する底面４３を有する。
【００２３】
図３に描かれた本発明の他の特徴は、下方壁４８に関しての上方壁５０の好ましい配置である。上方壁５０と下方壁４８は、好ましくは平行でなく、下流領域の長さに沿って流路の高さを勾配をつけて減少させるため、互いに角βで位置している。βの好ましい範囲は、５°から３０°の間である。
図３に描かれた本発明のさらに他の特徴は、流れ案内インサート３４Aの存在による流れ分岐１５Aの中心における流路高さの急激な減少である。流路１０の下流領域１１のいたるところで、流路高さは増加することなく、流れ案内インサート３４Aを包囲する領域でさえ、減少する。流れの中で始めに重合体原料を圧縮し、そののち、拡張を許す流れ案内インサートの使用は、重合体原料内に望ましくない粘弾性効果を生ずる。
【００２４】
それゆえに、好ましい流れ案内インサート３４Aは、拡張均衡区域２８内の流路高さを単調に減少させ、重合体原料がインサート３４Aを超えて流れるとき、流路を再び深くしない。流れ案内インサート３４Aの上面４１は、概して平坦である。出口区域４０において、流れ分岐１５Aの底壁４８もまた、概して平坦である。好ましい実施例において、底壁４８は上面４１と同じ高さである。実施例において、図３Bに示すように、インサート３４Aの末端で僅かな段差があってもよい。好ましい流れ案内インサート３４Aは、傾斜した側壁４２を有する。好ましい実施例においては、単一のインサート３４Ａのみが利用されている。流路の上方壁５０は、上面４１に平行で、流路１５Ａの長さ全体に亘って単一の平面内にある。この配置は、一対の突起した表面を提供する従来技術より設計において単純である。
【００２５】
出口区域４０の長さLは、ここでは、流れ案内インサート３４Aの末端から出口オリフィス４４への距離として限定される。出口区域４０の長さは、圧力損失と粘弾性効果の双方に影響する。出口区域４０が長くなると、それにつれて、圧力損失は大きくなり、粘弾性効果は低くなる。
【００２６】
それゆえに、好ましい実施例において、出口区域４０の長さは、圧力損失と粘弾性効果の許容範囲を供するように最適化される。
【００２７】
特に、図４ないし図７については、下流領域１１の右分岐１５Aの好ましい実施例の断面形状の多様性が示されている。各断面形状は右分岐１５Aの中心線１８に垂直にとられている。単純化のために、右分岐１５Aを以下に詳細に述べる。しかしながら、左分岐１５Bは、対称の軸である中心線１４に関して右分岐１５Aに面対称である。
【００２８】
図４は、上方壁５０、下方壁４８および側壁３８、３９を示す入口区域２６の断面図である。好ましい実施例において示されているように、下方壁３７の
側壁３８、３９との接合は等高を示す。
【００２９】
図５は、拡張均衡区域２８の初期の部分を指しており、流れ案内インサート３４Aが右分岐１５Aの断面形状がどのように影響するかを示す。流れ案内インサート３４Aは概して右分岐１５Aの中に対称的に位置する。言い換えれば、流れ案内インサートの中心線は、拡張均衡区域２８の中の右分岐１５Aの中心線に揃えられている。拡張均衡区域２８の中で、右分岐１５Aの関連する幅は少しづつ、その長さに沿って増加し、流路高さは少しづつ減少する。
【００３０】
図６は、図５に示されたよりさらに下流であるが、出口区域４０より前の断面図である。
【００３１】
図７は、出口区域４０の断面図である。好ましい実施例において、流路高さは出口区域４０内で一定を保つ。しかしながら、出口区域４０内でその長さに沿って流路高さを減少するものも本発明の範囲に入る。
【００３２】
再び、図２について、本発明の一実施例において、出口区域４０は第１の分岐１５Aの最大幅より大きい横方向幅をもつ。出口区域４０が横方向に延びて右流れ分岐１５Aと左流れ分岐１５Bの双方に通ずるものも本発明の範囲に入る。
【００３３】
図８に関して、下流領域１１の特徴は、重合体原料の速度についての流出ベクトル６０を、出口区域４０の全幅を横切って、実質的に等しく中心線１８Aに平行にする。従来の押出機の流路では、流れは中心でより速くなり勝ちであり、それは、ゲージの制御を困難にした。均衡した流れと出口区域４０を通る実質的に一様な速度のゆえに、本発明の流路構造によって、このような望ましくない作用は、大きく減少する。
【００３４】
本発明の流路１０の下流領域１１の設計は、単一および多数のキャビティー押出しに使用され得る。重合体原料が２個以上の金型のキャビティーを通って出口区域４０から通過するとき、所与のキャビティーの均一性と、キャビティー間の流れの均衡に改良が見られる。この単一および多数のキャビティー押出しのための多用性は、流路の転換を減少または排除して、生産性を増加する。
【００３５】
図２の二つのストリームAとBを分割するアイランド１６が、必要とする締め付け力に関連する突出し面積を大きく減少するので、重合体原料の所定の流れ速度のための必要とする締め付け力は、本発明の流路１０内で減少される。従来技術の押出機は、同じ流れ速度のために流路１０で必要とされるより高い締め付け力を提供するように用意されている。それゆえに、従来技術の押出機に本発明の流路１０を使用すれば、同じ締め付け力を活用するとき、流れ速度、または仕事量を増加させることができる。
【００３６】
さて、図９ないし１２に関しては、異なる実施例である流れ案内インサート３４Bないし３４Eが示される。インサート３４Bないし３４Eの設計は、出口通る均一な隙間方向の平均速度を達成し、圧力損失を最小にするように努める。図１３は、流路１０から流れる原料を受取ることができる成形金型部品４６の分解組立図である。
【００３７】
図１４に示された本発明の他の実施例では、流れは、下流領域１１’に入る。この実施例では、流路１０’の特徴は、入口区域２６’と拡張均衡区域２８’を伴う上述のものと同様である。出口区域４０’では、横方向の幅は流れ案内インサート３４A’の最大幅より僅かに大きい。この実施例では、出口区域４０’は、図２に示された実施例に示された第２の流れ分岐には連通しない。図１４に示された各々別の出口区域４０’を持つ、１個又は２個以上の流路１０’を有する装置８を提供することは、本発明の範囲にある。
【００３８】
さらに、出口区域４０が連続している、図２に示された１５A、１５Bの二つ以上の流れ分岐を持つ器具を提供することも、本発明の範囲にある。また、連続した出口区域４０、または分離された出口区域４０’を持つ、流路／流れ分岐の組み合わせを提供することも、本発明の範囲にある。
【００３９】
以上、本発明の好ましい実施形態を述べた。上述の方法は、本発明の範囲から逸脱せずに変更や修正してよいことは、この当業者には明らかであろう。そのような修正と変更は、それが添付の特許請求の範囲内であるように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 押し出し機から成形金型への重合体原料の流れを案内するための装置の縦断面図である。
【図２】 流路の下流領域の上部断面図である。
【図３】 図２の３−３に沿った流路の下流領域の縦断面図である。
【図４】 流路の下流領域の横断面図である。
【図５】 流路の下流領域の横断面図である。
【図６】 流路の下流領域の横断面図である。
【図７】 流路の下流領域の横断面図である。
【図８】 本発明の流路における重合体原料の流れの速度ベクトルの概略図。
【図９】 本発明の流れ案内インサートの実施例の上面図である。
【図１０】 本発明の流れ案内インサートの実施例の上面図である。
【図１１】 本発明の流れ案内インサートの実施例の上面図である。
【図１２】 本発明の流れ案内インサートの実施例の上面図である。
【図１３】 押し出された原料を成形するための成形金型部品の分解組立図である。
【図１４】 本発明の流路の下流領域の他の実施例の上面断面図である。

Claims (3)

1. 供給口と連絡し、重合体原料を受取る入口を有する流路であって、互いに対向する両側の側壁と上方壁と下方壁とによって区画され、前記入口と連絡する第１の区域と該第１の区域と連絡する第２の区域とを備える下流領域を有する流路を内部に有し、前記第１および第２の区域は共通の中心線を有し、前記第２の区域の前記両側の側壁は前記中心線に関して概ね対称に両側方向に、角度αをなして分岐している、重合体原料の流れを供給源から１つまたは２以上の成形金型へ向かわせる装置において、
   前記第２の区域内の前記上方壁から間隔をおいて配置されている平坦な上面と交差する傾斜した両側の側面を持ち、前記第２の区域内に前記下方壁に隣接して配置されている、実質的に三角形の、流れ案内インサートを有することを特徴とする重合体案内装置。
2. 供給口と連絡し、重合体原料を受取る入口を有する流路であって、互いに対向する両側の側壁と上方壁と下方壁とによって区画され、前記入口と連絡する１対の流れ分岐を備える下流領域を有する流路を内部に有し、該１対の流れ分岐の各々は、前記入口と連絡する第１の区域と該第１の区域と連絡する第２の区域とを有し、前記第１および第２の区域は共通の中心線を有し、前記第２の区域の前記両側の側壁は前記中心線に関して概ね対称に両側方向に、角度αをなして分岐している、重合体原料の流れを供給源から１つまたは２以上の成形金型へ向かわせる装置において、
   前記各第２の区域内の前記上方壁から間隔をおいて配置されている平坦な上面と交差する傾斜した両側の側面を持ち、前記第２の区域内に前記下方壁に隣接して配置されている、実質的に三角形の、流れ案内インサートを有することを特徴とする重合体案内装置。
3. 供給口と連絡し、重合体原料を受取る入口を有する流路であって、互いに対向する両側の側壁と上方壁と下方壁とによって区画され、前記入口と連絡する第１の区域と該第１の区域と連絡する第２の区域とを備える下流領域を有する流路を内部に有し、重合体原料の流れを供給源から１つまたは２以上の成形金型へ向かわせる装置で使われる、実質的に三角形の、流れ案内インサートにおいて、
   平坦な上面と、
   底板と、
   前記底板と前記上面との間を延びる傾斜した両側の側面と、
   を有することを特徴とする流れ案内インサート。

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