JP5220344B2 - 押出用金型および押出成形方法 - Google Patents

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Description

本発明は、押出機より加熱した熱可塑性樹脂を多層かつ環状に押し出して多層構造の熱可塑性樹脂管を製造する際に使用される押出用金型および押出成形方法に関する。
多層構造の熱可塑性樹脂管では、各層を構成する樹脂管ごとの偏肉の調整が重要であり、偏肉の調整方法として、特許文献１には、各層の樹脂通路ごとに、径方向に移動可能なリング部を設け、リング部を径方向外方から支持する４本のセンタリングボルトの締付け量を調整することにより、偏肉を調整することが開示されている。
特開平９−３１４６３９号公報
上記特許文献１のものでは、センタリングボルトの締付け量に対する厚み変化が大きいために、調整が難しく、多層構造の熱可塑性樹脂管における内層を薄くかつ厚み分布を小さくするには、十分なものではなかった。
本発明は、多層構造の熱可塑性樹脂管における内層を薄くかつ厚み分布を小さくすることができる押出用金型および押出成形方法を提供することを目的とする。
この発明による押出用金型は、押出機の樹脂排出部に取り付けられるアダプタと、アダプタに突き合わせられたフランジ付き内層コアと、内層コアの外周に嵌め合わせられた外層コアと、外層コアの先端側部分外周に嵌め合わせられたダイと、外層コアの外周およびダイの外周に嵌め合わせられたシリンダと、内層の偏肉調整を行う内層偏肉調整手段と、外層の偏肉調整を行う外層偏肉調整手段とを備え、内層コアの外周に内層樹脂通路が、外層コアの外周に外層樹脂通路がそれぞれ形成されている押出用金型において、径方向に所定の間隔をおいて同心状に形成されている内層樹脂排出通路および外層樹脂排出通路がダイの先端面において合流し、内層偏肉調整手段は、アダプタおよび内層コアのフランジを貫通してシリンダに設けられためねじ部にねじ込まれることで、アダプタ、内層コアのフランジおよびシリンダを結合する周方向に所定間隔で配された複数本の結合ボルトを有しており、外層コアの基端側の面が内層コアのフランジの先端側の面に突き合わせられた状態で、内層コアのフランジの先端側の面の先端側に、所要の大きさのクリアランスが形成されていることを特徴とするものである。
この発明による押出成形方法は、押出機の樹脂排出部に取り付けられるアダプタと、アダプタに突き合わせられたフランジ付き内層コアと、内層コアの外周に嵌め合わせられた外層コアと、外層コアの先端側部分外周に嵌め合わせられたダイと、外層コアの外周およびダイの外周に嵌め合わせられたシリンダとを備え、内層コアの外周に内層樹脂通路が、外層コアの外周に外層樹脂通路がそれぞれ形成されているとともに、アダプタ、内層コアのフランジおよびシリンダが周方向に所定間隔で配された複数本の結合ボルトによって結合され、さらに、径方向に所定の間隔をおいて同心状に形成されている内層樹脂排出通路および外層樹脂排出通路がダイの先端面において合流している金型を使用し、多層構造の熱可塑性樹脂管を押出成形する方法であって、内層コアのフランジの先端側の面の先端側に所要の大きさのクリアランスを設けることによって、内層コアの軸線が相対的に傾斜することを可能とし、複数のボルトのそれぞれの締付け量を調整することにより内層の偏肉調整を行うことを特徴とするものである。
この明細書において、基端側は、押出機に近い側をいい、先端側は、その反対側をいうものとする。
この発明による押出用金型および押出成形方法は、種々の多層構造の熱可塑性樹脂管の押出成型に適用することができ、その内層および外層の厚みも限定されるものではないが、１〜３０ｍｍ程度の厚みを有する外層に０．０１〜７．５ｍｍ程度（但し外層厚みの２５％以下）の薄い内層を形成する場合に特に有効となる。
アダプタ、内層コア、外層コア、ダイ、シリンダなどは、嵌め合いまたはねじ締付けによって、互いに略同心状に配置されるが、内層コアのフランジの先端側の面の先端側に、所要の大きさのクリアランスが形成されていることにより、各結合ボルトの締付け量に応じて、各部材の軸線が他の部材の軸線に対して相対的に傾斜可能となり、この傾斜を利用して内層の偏肉が調整される。
互いに突き合わされる外層コアの基端側の面および内層コアのフランジの先端側の面には、嵌め合いのための凹部および凸部が形成されていることがあり、この場合には、凹部の底面と凸部の先端面とが密接し、凹部または凸部のない外層コアの基端側の面と内層コアのフランジの先端側の面とは、密接していなくてもよい。
クリアランスの大きさは、０．１ｍｍ以上あればよく、クリアランスの上限は、特に限定されない。内層コアのフランジとシリンダとの間には、内層偏肉調整用リングが介在させられることが好ましく、この場合、内層コアのフランジと内層偏肉調整用リングとの間に形成されるクリアランスは、０．１ｍｍ〜１０ｍｍが適切である。
外層偏肉調整手段は、例えば、周方向に所定間隔で配されて、径方向外側からダイの外周面に当接させられた複数本の調整ボルトを有しており、各調整ボルトの締付け量を変更することでダイの径方向位置を調整するものとされる。
内層コアと外層コアとは、嵌め合い（インロー）によって両者間の位置決めがされていることが好ましく、この場合に、外層コアの内周縁部に環状の凹部および凸部のいずれか一方が形成されて、内層コアに形成された凹部および凸部のいずれか他方に嵌め合わされるものとされ、凸部の先端面と凹部の底面とが密接するように、すなわち、内層コアおよび外層コアの凹部および凸部以外の面同士の間には隙間が存在するようになされて、凹部と凸部との嵌め合わせ部が結合ボルト締付け時の支点とされることが好ましい。
内層コアが傾斜しやすいようにするには、結合ボルトの締付け位置が内層コアのフランジの外周縁部にあって、支点が内層コアの外周縁部から離れた内層コアのフランジの根元部分＝外層コアの内周縁部に位置していることが好ましく、また、インローの幅（凹部および凸部の径方向寸法）は小さいことが好ましい。また、凹部および凸部の断面形状を円弧状とすることも有効である。
この発明による押出用金型および押出成形方法によると、アダプタ、内層コアのフランジおよびシリンダを結合する複数本の結合ボルトを締め付けることにより、内層コアの軸線を傾斜させて偏肉を調整するので、内層コア全体を径方向に移動させて偏肉を調整する従来のものに比べて、短時間でかつ精度の良い偏肉調整ができる。しかも、結合ボルトは、従来の金型に既存のものであるので、内層偏肉調整手段として新たな構成を付加する必要がなく、金型の製作コストの低減も可能となる。
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。
図１は、この発明による押出用金型を示している。
押出用金型(1)は、クロスヘッド型のもので、押出機の内層樹脂排出部（図示略）に取り付けられるアダプタ(2)と、アダプタ(2)の先端側（図の右側）の面に突き合わせられる内層コア(3)と、内層コア(3)の外周に嵌め合わせられた外層コア(4)と、外層コア(4)の先端側部分に嵌め合わせられたダイ(5)と、外層コア(4)およびダイ(5)の外周に嵌め合わせられたシリンダ(6)と、シリンダ(6)に取り付けられてダイ(5)を保持するダイ押さえリング(7)と、内層の偏肉調整を行う内層偏肉調整手段(8)と、外層の偏肉調整を行う外層偏肉調整手段(9)とを備えている。
アダプタ(2)は、内部が内層樹脂導入通路(14)となる円筒部(11)と、円筒部(11)の基端側に設けられて取付けボルト（図示略）によって押出機の内層樹脂排出部に取り付けられる基端側フランジ部(12)と、円筒部(11)の先端側に設けられた先端側フランジ部(13)とからなる。
内層コア(3)は、円柱体(15)と、円柱体(15)の基端側に配されてアダプタ(2)の基端側の面に突き合わせられたブリッジ(16)とからなる。
円柱体(15)の外周面には、その全長にわたって内層樹脂排出通路(17)が形成されており、内層樹脂排出通路(17)の基端部は、ブリッジ(16)に周方向に所定間隔で形成された貫通孔状通路部(17a)とされて、アダプタ(2)の内層樹脂導入通路(14)先端部に設けられたテーパ筒状通路部(14a)につながっている。
ブリッジ(16)は、円柱体(15)とは、別部材とされており、円板状の本体(16a)と、その基端側の面の中央部および先端側の面の中央部にそれぞれ突出状に設けられたおねじ部(16b)(16c)とを有している。基端側のおねじ部(16b)は、アダプタ(2)の先端部に設けられためねじ部にねじ合わされ、先端側のおねじ部(16c)は、円柱体(15)に設けられためねじ部にねじ合わされている。ブリッジ(16)の外径は、円柱体(15)の外径よりも大きくなされており、円板状の本体(16)の周縁部が内層コア(3)のフランジ部(3a)となっている。
外層コア(4)は、段差付きのフランジ部(19)が基端側に設けられた円筒体(18)と、円筒体(18)の先端に連なる先細りのテーパ筒体(20)とからなる。円筒体(18)とテーパ筒体(19)とは、別部材とされており、円筒体(18)の先端部内周に設けられた環状凹部に、テーパ筒体(19)の基端部内周に設けられた環状凸部が嵌め合わされることにより、両者は一体化されている。
外層コア(4)は、内層樹脂排出通路(17)を確保するように、その内周面が内層コア(3)の円柱体(15)の外周面と所定の間隔をおいて対向させられている。また、円筒体(18)の外周面の中程から先端にかけての部分(18a)の径は、円筒体(18)の外周面の中程から基端にかけての部分(18b)の径よりも小径とされており、これにより、円筒体(18)の外周面の中程から先端にかけての部分(18a)とシリンダ(6)との間に、外層樹脂排出通路(21)が形成されている。外層コア(4)のテーパ筒体(20)は、内周面(20a)および外周面(20b)がともに先細りの円すい面とされるとともに、外周面(20b)のテーパ角が内周面(20a)のテーパ角よりも大きくなされており、これにより、内層樹脂排出通路(17)および外層樹脂排出通路(21)の先端部は、いずれも先細りに形成されている。
ダイ(5)は、外層コア(4)のテーパ筒体(20)を収める空間が内部に形成された円筒状とされ、その内周面には、外層樹脂排出通路(21)の外周面を規定するテーパ面(5a)が形成され、また、その先端面には、多層環状樹脂の押出口(5b)が形成されている。径方向に所定の間隔をおいて同心状に形成されている内層樹脂排出通路(17)および外層樹脂排出通路(21)は、ダイ(5)の先端部において合流し、内層樹脂排出通路(17)内の内層形成樹脂と外層樹脂排出通路(21)内の外層形成樹脂とが一体となって押出口(5b)から押し出される。
シリンダ(6)は、径が一定の円筒状内周面を有しており、内周面の基端側部分が外層コア(4)の円筒体(18)の外周面の中程から基端にかけての部分(18b)に密接させられている。シリンダ(6)の外周面の所定箇所（図では下の部分）には、押出機の外層樹脂排出部（図示略）に取り付けられるアダプタ(22)が取り付けられている。アダプタ(22)およびシリンダ(6)には、外層樹脂排出通路(21)に通じる径方向樹脂導入通路(23)(24)が形成されている。シリンダ(6)の先端側部分内周には、環状の凹部(6a)が形成されており、ここにダイ(5)の基端側部分が挿入されている。
ダイ押さえリング(7)は、ダイ(5)の先端部に設けられた環状凹部に嵌め合わせられる環状凸部(7a)を有しており、軸方向先端側からダイ押さえリング(7)を貫通してシリンダ(6)に設けられためねじにねじ込まれ頭部がダイ押さえリング(7)によって受け止められたボルト(25)によってシリンダ(6)に固定されている。
内層コア(3)と外層コア(4)とは、外層コア(4)の内周縁部に設けられた断面方形の環状凹部(31)に内層コア(3)のフランジ(3a)の根元部に設けられた断面方形の環状凸部(32)が嵌め合わされることにより、両者間の位置決めがなされている。また、内層コア(3)とアダプタ(2)とは、アダプタ(2)の先端側端部に設けられた凸部(33)が内層コア(3)のフランジ(3a)に設けられた凹部(34)に嵌め合わされることにより、両者間の位置決めがなされている。
内層偏肉調整手段(8)は、内層コア(3)のフランジ(3a)の外周縁部とシリンダ(6)との間に形成された空間(26)と、空間(26)内に配置された内層偏肉調整用リング(27)と、周方向等間隔の４カ所において、アダプタ(2)、内層コア(3)のフランジ(3a)および内層偏肉調整用リング(27)を貫通してシリンダ(6)に設けられためねじにねじ込まれ頭部がアダプタ(2)によって受け止められた４本の結合ボルト(28)とを有しており、内層コア(3)のフランジ(3a)の先端側の面と内層偏肉調整用リング(27)の基端側の面との間に、所要の大きさのクリアランス(C)が形成されている。
外層偏肉調整手段(9)は、周方向に等間隔で配置されシリンダ(6)を径方向に貫通して先端がダイ(5)の外周面に当接させられた４本の調整ボルト(29)を有している。ダイ(5)外周面とシリンダ(6)先端部内周面およびダイ押さえリング(7)内周面との間には、ダイ(5)の軸線を径方向に移動可能（内層コア(3)の軸心に対して偏心可能）にするための若干のクリアランスが設けられており、４本のボルトのそれぞれの締付け量を調整することにより、ダイ(5)の径方向位置が調整可能とされている。
アダプタ(2)、内層コア(3)、外層コア(4)およびシリンダ(6)は、すきまばめ程度の嵌め合いによって、互いに同心状に配置されているが、内層コア(3)のフランジ(3a)の先端側の面の先端側に、所要の大きさのクリアランス(C)が形成されていることにより、複数本の結合ボルト(28)のそれぞれの締付け量に応じて、各部材(2)(3)(4)(6)の軸線が他の部材の軸線に対して相対的に傾斜可能となっている。したがって、これを利用して、内層の偏肉を調整することができる。すなわち、図２に示すように、上方に位置する結合ボルト(28)を締め付けると、この結合ボルト(28)が設けられているフランジ(3a)の上部にシリンダ(6)の上部およびこれに押された外層コア(4)の上部が接近し（実線で示す状態から二点鎖線で示す状態に変形し）、この結果、シリンダ(6)および外層コア(4)の軸線は、その先端が図の上側に移動する方向へ傾斜し、内層の厚みは、上側が厚く、下側が薄くなる方向に変化する。
４本の結合ボルト(28)は、実際には、左上、右上、左下および右下の４カ所に配されている。したがって、図３（ａ）に示すように、左上（Ａで示す）、右上（Ｂで示す）、左下（Ｃで示す）および右下（Ｄで示す）のすべての結合ボルトを所定のトルクで締め付けた状態で、内層Ｉの厚みに関し、左上の厚みが薄く、右下の厚みが厚くなっている場合、厚みが薄い部分に対応する位置にある左上のボルトＡを締め付ければよく、このようにすると、図３（ｂ）に示すように、内層Ｉの厚みに関し、左上の厚みが厚くかつ右下の厚みが薄くなって、偏肉が調整される。そして、必要に応じて、Ａ〜Ｄのうち厚みが薄い部分に対応する位置にある結合ボルトを締め付けるという操作を繰り返すことで、非常に精度よく偏肉を調整することができる。
ここで、結合ボルト(28)の締付けに伴う軸線の傾斜は、実際には、非常に僅かであり、内層コア全体を径方向に移動させて偏肉を調整するのに比べて、調整が容易であり、簡単にかつ精度の良い偏肉調整ができる。
上記のことから分かるように、内層コア(3)の軸線とシリンダ(6)の軸線とが相対的に傾斜しやすいようにすることが好ましく、そのため、内層コア(3)と外層コア(4)との同心を確保するための嵌め合い（インロー）については、凹部(31)および凸部(32)の幅（径方向寸法）が小さいものとされている。また、外層コア(4)の基端側の面とフランジ(3a)の先端側の面との間には、上記クリアランス(C)よりは小さいクリアランスが設けられている。
なお、内層コア(3)と外層コア(4)との嵌め合い部分については、軸線を傾斜させやすくすることを目的として、種々の変更が可能であり、例えば、外層コア(4)のフランジ部(19)の外径を小さくしてもよく、また、凹部(31)および凸部(32)の断面形状を方形以外の形状に変更してもよく、例えば、図４に示すように、内層コア(3)と外層コア(4)とは、外層コア(4)の内周縁部に設けられた断面円弧状の環状凹部(35)に内層コア(3)のフランジ(3a)の根元部に設けられた断面円弧状の環状凸部(36)が嵌め合わされることにより、両者間の位置決めがなされているようにしてもよい。
図１は、本発明による押出用金型の基本構成を示す縦断面図である。 図２は、本発明による偏肉調整の原理を説明する図である。 図３は、本発明による偏肉調整の方法を示す図である。 図４は、本発明による押出用金型の変形例を示す部分縦断面図である。
符号の説明
(1) 押出用金型
(2) アダプタ
(3) 内層コア
(3a) フランジ
(4) 外層コア
(5) ダイ
(6) シリンダ
(8) 内層偏肉調整手段
(9) 外層偏肉調整手段
(17) 内層樹脂排出通路（内層樹脂通路）
(21) 外層樹脂排出通路（外層樹脂通路）
(28) 結合ボルト
(31)(35) 凹部
(32)(36) 凸部
(C) クリアランス

Claims (5)

  1. 押出機の樹脂排出部に取り付けられるアダプタと、アダプタに突き合わせられたフランジ付き内層コアと、内層コアの外周に嵌め合わせられた外層コアと、外層コアの先端側部分外周に嵌め合わせられたダイと、外層コアの外周およびダイの外周に嵌め合わせられたシリンダと、内層の偏肉調整を行う内層偏肉調整手段と、外層の偏肉調整を行う外層偏肉調整手段とを備え、内層コアの外周に内層樹脂通路が、外層コアの外周に外層樹脂通路がそれぞれ形成されている押出用金型において、
    径方向に所定の間隔をおいて同心状に形成されている内層樹脂排出通路および外層樹脂排出通路がダイの先端面において合流し、内層偏肉調整手段は、アダプタおよび内層コアのフランジを貫通してシリンダに設けられためねじ部にねじ込まれることで、アダプタ、内層コアのフランジおよびシリンダを結合する周方向に所定間隔で配された複数本の結合ボルトを有しており、外層コアの基端側の面が内層コアのフランジの先端側の面に突き合わせられた状態で、内層コアのフランジの先端側の面の先端側に、所要の大きさのクリアランスが形成されていることを特徴とする押出用金型。
  2. 外層コアの内周縁部に環状の凹部および凸部のいずれか一方が形成されて、内層コアに形成された凹部および凸部のいずれか他方に嵌め合わされており、この嵌め合わせ部が結合ボルト締付け時の支点とされていることを特徴とする請求項１の押出用金型。
  3. 外層偏肉調整手段は、周方向に所定間隔で配されて、径方向外側からダイの外周面に当接させられた複数本の調整ボルトを有しており、各調整ボルトの締付け量を変更することでダイの径方向位置を調整するものとされていることを特徴とする請求項１または請求項２の押出用金型。
  4. 押出機の樹脂排出部に取り付けられるアダプタと、アダプタに突き合わせられたフランジ付き内層コアと、内層コアの外周に嵌め合わせられた外層コアと、外層コアの先端側部分外周に嵌め合わせられたダイと、外層コアの外周およびダイの外周に嵌め合わせられたシリンダとを備え、内層コアの外周に内層樹脂通路が、外層コアの外周に外層樹脂通路がそれぞれ形成されているとともに、アダプタ、内層コアのフランジおよびシリンダが周方向に所定間隔で配された複数本の結合ボルトによって結合され、さらに、径方向に所定の間隔をおいて同心状に形成されている内層樹脂排出通路および外層樹脂排出通路がダイの先端面において合流している金型を使用し、多層構造の熱可塑性樹脂管を押出成形する方法であって、
    内層コアのフランジの先端側の面の先端側に所要の大きさのクリアランスを設けることによって、内層コアの軸線が相対的に傾斜することを可能とし、複数のボルトのそれぞれの締付け量を調整することにより内層の偏肉調整を行うことを特徴とする押出成形方法。
  5. 周方向に所定間隔で配されて径方向外側からダイの外周面に当接させられた複数本の調整ボルトのそれぞれの締付け量を調整することにより外層の偏肉調整を行うことを特徴とする請求項４の押出成形方法。
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