JP7278922B2 - 押出機及びストランドの製造方法 - Google Patents
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Description
実施形態に係る押出機を説明する。まず、実施形態の押出機の構成を説明する。その後、実施形態の押出機を用いたストランドの製造方法を説明する。
図1は、実施形態に係る押出機の構成を例示した側面図である。図2は、実施形態に係る押出機の調整部及びダイスを例示した斜視図である。図3は、実施形態に係る押出機の調整部及びダイスを例示した断面図であり、図2のIII-III線の断面を示す。図4は、実施形態に係る押出機の調整部及びダイスを例示した断面図であり、図2のIV-IV線の断面を示す。図1の一部は、断面が示されている。図4では、吐出されるストランドを示している。
駆動部10は、シリンダ12の一端側、例えば、シリンダ12の-X軸方向側に配置されている。駆動部10は、スクリュ13を回転させる。駆動部10は、例えば、モータである。減速機11は、駆動部10とスクリュ13との間に配置されている。減速機11は、駆動部10の回転を調整してスクリュ13に伝達させる。よって、スクリュ13は、減速機11で調整された駆動部10の動力源によって回転する。
シリンダ12は、X軸方向に延びた筒状の部材である。シリンダ12は、内部に中空部を有している。シリンダ12の内部には、スクリュ13が収容されている。シリンダ12の内部には、複数、例えば、2本のスクリュ13が配置されてもよい。この場合には、押出機1は、二軸混練押出機である。スクリュ13の-X軸方向側の根元部は、シリンダ12の開口部から外側に出ており、減速機11を介して駆動部10に接続されている。シリンダ12の+X軸方向側の開口部は、調整部30を介して、ダイス20に接続されている。
スクリュ13は、X軸方向に延びた回転軸を中心に回転する。スクリュ13は、シリンダ12の内部で回転する。押出機1が二軸混練押出機の場合には、押出機1は、一方のスクリュ13及び他方のスクリュ13を備えている。その場合には、一方のスクリュ13は、X軸方向に延びた回転軸を中心に回転する。他方のスクリュ13は、一方のスクリュ13に対してY軸方向に隣接した位置でX軸方向に延びた回転軸を中心に回転する。例えば、他方のスクリュ13は、一方のスクリュ13の-Y軸方向側に配置されている。
フィーダ14は、シリンダ12の-X軸方向側の上方に配置されている。フィーダ14は、例えば、ペレットの原料16をシリンダ12の内部に投入する。ペレットの原料16は、例えば、樹脂等である。
圧力・温度計15は、シリンダ12、ダイス20及び調整部30等の所定の位置に取り付けられている。圧力・温度計15は、原料16、溶融原料17、ストランド18等の圧力及び温度を測定する。圧力・温度計15は、原料16の混練により発生するガス等の圧力及び温度を測定してもよい。
ダイス20は、シリンダ12の他端側、例えば、シリンダ12の+X軸方向側に配置されている。ダイス20の-X軸方向側の面には、凹部21が形成されている。凹部21の-X軸方向側の面の開口部22は、例えば、Y軸方向に延びた形状である。ダイス20は、複数のダイノズル23を有している。ダイノズル23は、凹部21の底面から+X軸方向側の面まで貫通した貫通孔である。ダイス20の+X軸方向側の面には、複数のダイノズル23の開口部24が形成されている。各ダイノズル23は、ストランド18を吐出する。したがって、ダイス20は、複数のストランドを吐出する複数のダイノズル23を有する。
図5及び図6は、実施形態に係る押出機の溶融原料の流速分布を例示したグラフ及び調整部を例示した断面図であり、流速分布のグラフの横軸は位置を示し、縦軸は流速を示し、調整部の断面図は、図4のV-V線における断面を示す。図5は、溶融原料17が低粘度の場合を示し、図6は、溶融原料17が高粘度の場合を示す。
検出部40は、ダイス20から吐出されたストランド18の吐出量を検出する。例えば、検出部40は、吐出量として、複数のダイノズル23から吐出された複数のストランド18の太さを検出する。検出部40は、例えば、画像センサである。画像センサは、複数のダイノズル23から吐出された複数のストランド18を撮像する。そして、画像センサは、撮像されたストランド18の画像から、複数のストランド18の太さを検出する。検出部40は、検出したストランド18の吐出量を制御部50に出力する。
制御部50は、検出部40と、有線または無線の信号線等と接続されている。制御部50は、検出部40からストランド18の吐出量の情報を受け取る。また、制御部50は、調整部30と、信号線等により接続されている。制御部50は、調整部30に対して、流速分布を調整させる信号を送信する。制御部50は、例えば、PC、マイクロコンピュータ等である。
次に、本実施形態に係るストランドの製造方法を説明する。図9は、実施形態に係るストランドの製造方法を例示したフローチャート図である。図10及び図11は、実施形態に係るストランドの製造方法において、フィードバック制御を例示したフローチャート図である。
10 駆動部
11 減速機
12 シリンダ
13 スクリュ
14 フィーダ
15 圧力・温度計
16 原料
17 溶融原料
18 ストランド
20 ダイス
21 凹部
22 開口部
23 ダイノズル
24 開口部
30 調整部
31 ダイスホルダ
32 スライドプレート
40 検出部
40a レーザ計測器
40b 圧力センサ
50 制御部
60 ストランドバス
61 ストランドカッタ
Claims (20)
- 一方向に延びた回転軸を中心に回転するスクリュと、
前記スクリュを収容する前記一方向に延びた筒状のシリンダと、
前記シリンダの一端側に配置され、前記スクリュを回転させる駆動部と、
前記シリンダの他端側に配置され、前記スクリュの回転により混練された原料をストランドとして吐出するダイスと、
前記シリンダと前記ダイスとの間に配置され、前記ダイスに流入する前記原料の流速分布を調整する調整部と、
前記ダイスから吐出された前記ストランドの吐出量を検出する検出部と、
前記吐出量に基づいて、前記流速分布をフィードバック制御する制御部と、
を備えた押出機。 - 前記制御部は、
前記吐出量に基づいて、前記流速分布の調整量を算出し、
算出された前記調整量に基づいて、前記調整部に対して、前記流速分布を調整させる、
請求項1に記載の押出機。 - 前記ダイスは、複数のストランドを吐出する複数のダイノズルを有し、
前記検出部は、前記吐出量として、前記複数のダイノズルから吐出された前記複数のストランドの太さを検出し、
前記制御部は、予め設定した前記太さのバラツキにおける目標値と、検出された前記太さから算出された前記太さのバラツキの算出値とを比較し、両者の差が所定の閾値よりも大きい場合には、前記差が所定の閾値以下になるような前記調整量を算出する、
請求項2に記載の押出機。 - 前記検出部は、前記太さを検出する画像センサである、
請求項3に記載の押出機。 - 前記検出部は、前記太さを検出するレーザ計測器である、
請求項3に記載の押出機。 - 前記検出部は、前記ダイノズルに取り付けられた圧力センサであり、前記圧力センサは、前記ダイノズルから吐出される前記ストランドの圧力により、前記太さを検出する、
請求項3に記載の押出機。 - 前記調整部は、
前記原料がシリンダから流入する流入部、流入した前記原料を前記ダイスに流出させる流出部、及び、前記流入部と前記流出部との間の流路を有し、前記流出部上に前記ダイスを保持するダイスホルダと、
前記流路に挿入することによって前記流路の断面積を変化させるスライドプレートと、
を含み、
前記制御部は、前記調整量として、前記流路に前記スライドプレートを挿入する挿入量を算出し、算出した前記挿入量になるように、前記調整部に対して、前記流路に前記スライドプレートを挿入させる、
請求項3~6のいずれか1項に記載の押出機。 - 前記複数のダイノズルは、前記一方向に直交する他方向に並び、
前記流路の断面は、前記一方向及び前記他方向に直交する幅方向よりも前記他方向が長く、
前記スライドプレートは、前記流路の前記他方向における中央部ほど前記流路の前記他方向における端部よりも前記流路に突出し、
前記調整部は、前記スライドプレートを前記流路に挿入することによって、前記流路における前記中央部の前記幅方向の長さを、両端部の前記幅方向の長さよりも小さくする、
請求項7に記載の押出機。 - 前記制御部は、前記差が大きいほど、前記挿入量を大きくする、
請求項8に記載の押出機。 - 前記制御部は、前記原料の粘度が大きいほど、前記挿入量を大きくする、
請求項8に記載の押出機。 - 一方向に延びた筒状のシリンダに収容された前記一方向に延びた回転軸を中心に回転するスクリュを、前記シリンダの一端側に配置された駆動部により回転させ、前記スクリュの回転により混練された原料を、前記シリンダの他端側に配置されたダイスから押し出して、ストランドを吐出させる第1ステップと、
前記シリンダと前記ダイスとの間に配置された調整部により、前記ダイスに流入する前記原料の流速分布を調整する第2ステップと、
前記ダイスから吐出された前記ストランドの吐出量を検出する第3ステップと、
前記吐出量に基づいて、前記流速分布をフィードバック制御する第4ステップと、
を備えたストランドの製造方法。 - 前記第4ステップは、
前記吐出量に基づいて、前記流速分布の調整量を算出する調整量算出ステップと、
算出された前記調整量に基づいて、前記調整部に対して、前記流速分布を調整させる流速分布調整ステップと、
を含む、
請求項11に記載のストランドの製造方法。 - 前記第1ステップにおいて、
前記ダイスは、複数のストランドを吐出する複数のダイノズルを有し、
前記第3ステップにおいて、
前記吐出量として、前記複数のダイノズルから吐出された前記複数のストランドの太さを検出し、
前記調整量算出ステップは、
予め設定された前記太さのバラツキにおける目標値を読込むステップと、
検出された前記太さから前記太さのバラツキの算出値を算出するステップと、
前記目標値と前記算出値とを比較し、両者の差を算出するステップと、
前記差が所定の閾値よりも大きいか判断するステップと、
前記差が所定の閾値よりも大きい場合には、前記差が所定の閾値以下になるような前記調整量を算出するステップと、
を含む、
請求項12に記載のストランドの製造方法。 - 前記第3ステップにおいて、
画像センサによって、前記太さを検出する、
請求項13に記載のストランドの製造方法。 - 前記第3ステップにおいて、
レーザ計測器によって、前記太さを検出する、
請求項13に記載のストランドの製造方法。 - 前記第3ステップにおいて、
前記ダイノズルに取り付けられた圧力センサによって、前記ダイノズルから吐出される前記ストランドの圧力により、前記太さを検出する、
請求項13に記載のストランドの製造方法。 - 前記第2ステップにおいて、
前記調整部は、
前記原料がシリンダから流入する流入部、流入した前記原料を前記ダイスに流出させる流出部、及び、前記流入部と前記流出部との間の流路を有し、前記流出部上に前記ダイスを保持するダイスホルダと、
前記流路に挿入することによって前記流路の断面積を変化させるスライドプレートと、
を含み、
前記調整量算出ステップにおいて、
前記調整量として、前記流路に前記スライドプレートを挿入する挿入量を算出し、
前記流速分布調整ステップにおいて、
算出した前記挿入量になるように、前記調整部に対して、前記流路に前記スライドプレートを挿入させる、
請求項13~16のいずれか1項に記載のストランドの製造方法。 - 前記第1ステップにおいて、
前記複数のダイノズルを、前記一方向に直交する他方向に並ぶようにし、
前記第2ステップにおいて、
前記流路の断面を、前記一方向及び前記他方向に直交する幅方向よりも前記他方向が長くなるようにし、
前記スライドプレートを、前記流路の前記他方向における中央部ほど前記流路の前記他方向における端部よりも前記流路に突出するようにし、
前記スライドプレートを前記流路に挿入することによって、前記流路における前記中央部の前記幅方向の長さを、両端部の幅方向の長さよりも小さくする、
請求項17に記載のストランドの製造方法。 - 前記調整量算出ステップにおいて、
前記差が大きいほど、前記挿入量を大きくする、
請求項18に記載のストランドの製造方法。 - 前記調整量算出ステップにおいて、
前記原料の粘度が大きいほど、前記挿入量を大きくする、
請求項18に記載のストランドの製造方法。
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