JP5507939B2 - 押出成形装置 - Google Patents
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前記押出機12の出口13aと前記成形ダイ30の入口間を連通し,前記押出機12によって押し出された前記成形生地25aの溶融状態を維持しながら前記成形ダイ30に導入する押出ダイ20を設け,
前記押出ダイ20内に形成された空間21内に,該押出ダイ20内を流れる成形生地25aに対し流動抵抗を与える抵抗体26を配置し,前記抵抗体26の外周と前記押出ダイ20の内周間に形成された間隔を前記成形生地の流路21aと成すと共に,
前記抵抗体26の前記押出機12側の端部に,前記成形生地25aの押出方向に対して直交方向を成す端面261aを設けると共に,前記抵抗体26の外周と,前記押出ダイ20の内周間の間隔を,前記押出機12側から前記成形ダイ30側に向かって狭まる形状に形成したことを特徴とする(請求項1)。
押出成形によって得られる成形体に変形が発生する原理を考察するにあたり,発明者等は,まず押出成形に使用するスクリュ押出機の特性に着目した。
そこで,本発明の発明者等は,押出成形装置11に下記の改良を加えることで,成形生地の流れを均一化することによる成形体の変形防止を試みた。
押出機12のバレル13の出口13a部分に図10(A)に示すように多数の小孔22aが形成されたメッシュ状の円盤であるブレーカプレート22を取り付け(ブレーカプレート22の構造については図3参照),ブレーカプレート22を通過した後の成形生地25aを成形ダイ30に導入した。
前述のように,成形生地25aの流れに抵抗を与えることが成形体に生じる変形の抑制に有効である点に鑑み,押出機12のバレル出口13aと成形ダイ30の入口30a間に両者間を連通する押出ダイ20を設け,この押出ダイ20内に形成された空間21内に,図10(B)に示すように押出機側に向かって尖った先端形状を有する抵抗体26’を配置して,抵抗体26’の外周と押出ダイ20の内周間の比較的狭い間隔に形成された流路21’内に成形生地25aを導入することで,抵抗体26’の表面に対する接触抵抗と,流路面積の減少により成形生地25aの流れに抵抗を与えることで,流れを均一化することを試みた。
更に,発明者等は,図10(C)に示すように前述したブレーカプレート22と抵抗体26’の双方を押出成形装置に設ける改良についても行った。
以上のように,ブレーカプレート22や前述した形状の抵抗体26’を使用して成形生地25aの流れに抵抗を与えることは,成形体に生じる変形を減少する上で一定の効果があることが確認されており,成形ダイ30に導入する前に成形生地25aの流れを均一化することが変形の発生防止に有効であることが判った。
以下に,このような押出生地の均一化を可能とする構成を備えた本発明の押出成形装置11の構成例を図1〜5を参照して説明する。
前述の定量供給装置14は,成形材料,本実施形態にあっては成形材料のペレットを定量ずつ押出機12に供給する成形材料フィーダ14aと,この成形材料フィーダ14aによって押出機12に向かって搬送される成形材料に本実施形態にあってはマスタバッチである発泡剤を定量ずつ合流させる発泡剤フィーダ14bが設けられており,前記各フィーダ14a,14bに設けたホッパ内にそれぞれ成形材料と発泡剤を投入しておくことで,このホッパの下部に設けられたモータMによる搬送スクリュの回転によって,成形材料のペレットと発泡剤とが所定の配合比で押出機12に供給できるようになっている。
このようにして,成形材料及び発泡剤が投入される押出機12は,成形材料のペレットと発泡剤との混合材料を加熱混練して溶融可塑化し,この溶融可塑化した成形生地25aを押し出すスクリュ15を備えるスクリュ式の押出機12である。なお,本実施形態においては押出成形装置11として2軸型のスクリュ押出機12を適用した例について説明しているが,1軸型,多軸型,それらを組み合わせたスクリュ押出機等の各種のスクリュ押出機を使用しても良い。
押出ダイ20は,押出機12のバレル13より押し出された成形生地25aを溶融状態を維持しつつ後述する成形ダイ30に導入するものであり,この押出ダイ20内を通過する際に,成形生地25aの流れを均一化することにより,このようにして均一化された成形生地25aを成形ダイ30に導入するために設けられている。
このうちのブレーカプレート22は,一例として図3(A),(B)に示すように,多数の小孔22aがメッシュ状に形成された円盤状の部材である。
押出ダイ20の空間21内に設けられた前述の抵抗体26は,押出ダイ20内の成形生地25aの流れに抵抗を与えることにより,押出ダイ20内における成形生地25aの流れを均一化すると共に,抵抗体26の上流側において成形生地を攪拌する作用を有するものであり,この抵抗体26によって後述する成形ダイ30に導入する前に成形生地を均一化することで,得られる成形体に変形が生じることを防止できるものとなっている。
以上のように,押出ダイ20を通過して流れが均一化された成形生地25aは,成形ダイ30内に導入されて,成形ダイ30内に形成された成形室の形状によって決定される所定の形状に成形されると共に冷却固化され木質発泡成形体となる。
上記原材料のうち,発泡剤を除くその他の原料は,押出成形装置の押出機に投入する前に,図6に示すペレット製造装置40を使用してペレットにした。
共通する条件
以上のようにして得られたペレットを,120℃の温度の熱間乾燥機47に2時間以上かけて含水率が0.2wt%以下となる迄乾燥させた後,押出成形装置11に設けた定量供給装置14のフィーダ14aに投入し,これとは別のフィーダ14bに投入された発泡剤と前記ペレットとを前記配合比となるように調整して,押出機12に供給した。
以上の製造条件を共通とし,それぞれ下記の点で構造を異にする押出成形装置を使用して実施例1,2,及び比較例1,2の板材を製造した(図7参照)。
製造後,24時間経過した成形体に対し,下記の測定を行った。
押出方向における長さを2mでカットした成形体の反りを,図8(A)中のδとして測定した。
押出方向に支点間距離Lを400mmとした支持台上に成形体を載置し,支点間距離Lの中間位置(L/2)に配置された加圧くさびにより荷重(F)をかけて曲げ弾性率を測定した〔図8(B)参照〕。
EC=Δσ/Δε により算出した。
ここに,EC :曲げ弾性率
Δσ:直線部分の2点間の応力の差
Δε:同じ2点間のひずみの差
また,曲げ応力は,
σ=3F・L/2bh2
により算出した。
ここに,σ:曲げ応力
F:荷重
L:支点間距離
b:試験片の幅
h:試験片の高さ
実施例1,2,及び比較例1,2の各成形体の反り及び曲げ弾性率の測定結果を,下記の表2に示す。
以上の結果より,実施例1,2の成形体は,比較例1,2の成形体に対し,反りの発生が大幅に減少していることが確認された。
12 (スクリュ式)押出機
13 バレル
13a 出口(バレル13の)
13b 投入口(バレル13の)
131 溶解ゾーン
132 発泡剤分解ゾーン
133 発泡ガス混合ゾーン
14 定量供給装置
14a 成形材料フィーダ
14b 発泡剤フィーダ
15 スクリュ(押出機12の)
151 溶融混練部
152 分解促進部
153 分散促進部
16 アダプタ
16a 取付穴
17 固定リング
20 押出ダイ
20a 入口(押出ダイ20の)
20b 出口(押出ダイ20の)
21 空間(押出ダイ20内の)
21a,21’ 流路
22 ブレーカプレート
22a 小孔
25a 成形生地
26 抵抗体(本願)
26’ 抵抗体(比較例)
261 第1テーパ部
261a 端面
262 第1平坦部
263 第2テーパ部
264 第2平坦部
265 リブ
266 溝
30 成形ダイ
30a 入口(成形ダイの)
301 第1成形ダイ
302 第2成形ダイ
303 第3成形ダイ
304 第4成形ダイ
305 第5成形ダイ
306 第6成形ダイ
307 第7成形ダイ
31 成形室
32 流路
40 ペレット製造装置
41 定量供給装置
42 押出機
42a バレル
43 ダイノズル
44 カッタ
44a カッタ刃
45 遠心分離機
47 乾燥機
50 引取機
625a 成形生地
641 押出成形装置
642 押出機
643 バレル
643a 出口(バレル643の)
644 ホッパ
645 スクリュ
650 ダイ
650a 成形室
Claims (5)
- 熱可塑性樹脂を主成分とする成形材料を溶融混練して押し出すスクリュ式の押出機と,前記押出機により押し出された成形生地を導入し,該導入した成形生地を内部に形成された成形室の内部形状に対応した形状に成形しながら冷却固化する成形ダイを備えた押出成形装置において,
前記押出機の出口と前記成形ダイの入口間を連通し,前記押出機によって押し出された前記成形生地の溶融状態を維持しながら前記成形ダイに導入する押出ダイを設け,
前記押出ダイ内に形成された空間内に,該押出ダイ内を流れる成形生地に対し流動抵抗を与える抵抗体を配置し,前記抵抗体の外周と前記押出ダイの内周間に形成された間隔を前記成形生地の流路と成すと共に,
前記抵抗体の前記押出機側の端部に,前記成形生地の押出方向に対して直交方向を成す端面を設けると共に,
前記抵抗体の外周と,前記押出ダイの内周間の間隔を,前記押出機側から前記成形ダイ側に向かって狭まる形状に形成したことを特徴とする押出成形装置。 - 前記押出ダイの幅方向の断面において,前記押出ダイの断面内周形状と前記抵抗体の断面外周形状を略相似形に形成すると共に,前記抵抗体を前記押出ダイ内に形成された前記空間の中央に配置したことを特徴とする請求項1記載の押出成形装置。
- 前記抵抗体に対し前記押出機側に位置する成形生地の流路内に,多数の小孔が形成されたブレーカプレートを配置したことを特徴とする請求項1又は2記載の押出成形装置。
- 前記抵抗体が,前記押出機側の端部から前記成形ダイ側に向かって,徐々に幅及び高さを拡大する第1テーパ部と,前記第1テーパ部の前記成形ダイ側の端部と同一の一定幅及び一定高さを有する第1平坦部と,前記第1平坦部の前記成形ダイ側の端部に連続して,前記成形ダイ側に向かって徐々に幅及び高さを減じる第2テーパ部と,前記第2テーパ部の前記成形ダイ側の端部と同一の一定幅及び一定高さを有する第2平坦部を備えたことを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載の押出成形装置。
- 前記成形ダイ側における前記抵抗体の上面及び底面に,前記成形生地の流れ方向を長さ方向とする溝を形成したことを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載の押出成形装置。
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