JPH0643055B2 - 溶融材料の部分流の形成・再配列方法及び装置 - Google Patents

溶融材料の部分流の形成・再配列方法及び装置

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JPH0643055B2
JPH0643055B2 JP58230457A JP23045783A JPH0643055B2 JP H0643055 B2 JPH0643055 B2 JP H0643055B2 JP 58230457 A JP58230457 A JP 58230457A JP 23045783 A JP23045783 A JP 23045783A JP H0643055 B2 JPH0643055 B2 JP H0643055B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶融材料の部分流の形成・再配列方法及び装
置に関するものであり、より詳細には、熱可塑性材料及
び／又はエラストマー材料を成形するために押出成形機
にて処理される溶融材料の部分流を形成し且つ再配列す
る方法及び装置であって、押出装置が給送する溶融流を
部分流に分割し、該分割流を成形工具の手前で互いに異
なる相互関係に再配列する溶融材料の部分流の形成・再
配列方法及び装置に関するものである。
エラストマー又は熱可塑性樹脂を加工する際に、押出成
形機本体に続いて、成形工具へのフロー通路又は射出工
具自身の分配流路の内部に、溶融物の温度及び粘度の不
均質が発生する。分配流路内に形成される境界層は、流
路の壁に付着し比較的ゆっくりと流れる溶融物により形
成されるものであり、この溶融物は、流路の中心部に流
れる比較的新しい材料に比べて、滞留時間が長いことに
より変化し、早い化学的作用を受けてしまうことから、
特別の問題が発生する。押出スクリューよりも少し後方
の分配流路内部の温度分布は、一般に流路の中心部にお
いて、平均温度よりも２０℃位高い温度ピークを示す。
一般に高粘性の溶融した被成形物は、壁に近い層上を滑
動し、そこで壁の剪断作用を受けるため、余分の熱が発
生し、溶融物の温度が高くなり、それによって溶融物の
粘度が低下する。この壁に近い層は、望ましくない境界
層を形成し、これらの境界層は特に有色の溶融物の場
合、色変化後に、完成品の望ましくない境界層のマーク
として現出してしまう。
押出成形機からの溶融物中に存在する不均質を除くため
のいろいろの装置がこれまでに知られている。例えば米
国特許第２６３１０１６号及びドイツ連邦共和国特許第
１１９７４３８号によって公知の、押出成形機の圧送ス
クリューと共に回動する混合工具は、充分に満足すべき
成果をもたらさなかった。押出成形機で処理される溶融
物流を部分流に分割し、次にこれらの部分流を相対的に
異なる関係に再び合流させる（再編成する）ことによっ
て、より良い成果が得られる。この装置は、例えばスイ
ス特許第４８６３００号、ドイツ連邦共和国特許１９２
６４８８号、第１９５６６５２号及び第２１２９９７１
号に記載されている。しかし、これらの装置は、境界層
の一部のみを配列変えし得るにすぎず、境界層の他の部
分はそのままであり、依然として、帯状の境界層のマー
クが成形品に現出してしまう。
互いに直交するように延びる対向波形を有する波形積層
板を、溶融物流の内部に配設することによって、良好な
混合作用が得られる。しかし波形には多くのデッドコー
ナ（死角）があるため、作動温度に加熱したとき、架橋
結合した粒子を除去するために、何時間も洗滌する操作
が必要となり、始動操作の困難性が増す。
従って、本発明の目的は、押出成形機の溶融材料の移送
のための流路において、溶融材料をより均質化し、境界
層の有害な作用を除き又は少くとも実質的に低減するこ
とにある。
本発明によれば、上記目的は、熱可塑性材料及び／又は
エラストマー材料を成形するために押出成形機にて処理
される溶融材料の部分流を形成し且つ再配列する方法で
あって、押出装置が給送する溶融流を部分流に分割し、
該分割流を成形工具の手前で互いに異なる相互関係に再
配列する溶融材料の部分流の形成・再配列方法におい
て、 周方向に間隔を隔てた関係をなして配列された複数の流
路に溶融流を通し、該流路は、押出成形機のスクリュー
に設けられた分配円板に形成されており、前記流路は、
前記溶融流の方向に半径方向外方に傾斜した第１流路
と、該第１流路に隣接し且つ前記溶融流の方向に半径方
向内方に傾斜した第２流路とを有し、第１及び第２流路
は各々、入口開口及び出口開口を備え且つ半径方向に傾
斜した孔を含み、前記入口開口は、環状配列に配置さ
れ、前記溶融流は、半径方向外方及び半径方向内方に夫
々配向され且つ周方向に分離した部分流に分割され、 半径方向外方の領域及び半径方向内方の領域にて夫々、
前記第１及び第２流路から流出する前記部分流を、２つ
の実質的に同心の環状帯域の形態に再配列するように合
流せしめ、当初の境界層において周方向に隣接した帯域
を、互いに重なり合った外側部分及び内側部分に再配列
することを特徴とする溶融材料の部分流の形成・再配列
方法によって達成される。
本発明の上記方法によれば、境界層は複数の部分流に分
割され、各々の部分流は、内方又は外方に夫々導かれ、
境界層の部分は、合流した後に、全周に再び延在し、当
初の外側の境界層部分は、厚みが半減した境界層を形成
する。その理由は、今や互に隣接している境界層の部分
が外周範囲に２重に拡げられており、内側に片寄せられ
た境界層部分により、溶融物流の中心域の境界層が形成
されるためである。好ましくは、溶融流を何回か分割
し、上述したように部分流を再び一つに合流させ、供給
された溶融物が、厚みがそれに対応して減少した複数の
環状層として互に重ね合されるようにする。即ち本発明
による１回の分割によって２層が形成され、２回の分割
によって４層が形成され、３回の分割によって８層が形
成され、ｎ回の分割によって２ｎ層の重なり合った層が
形成される。これらの層は片状ではなく、引伸ばされ互
に重なった形で存在するため、溶融物がより均質にな
り、有害な境界層のマークはもはや現出しなくなる。
本発明は又、熱可塑性材料及び／又はエラストマー材料
を成形するために押出成形機にて処理される溶融材料の
部分流を形成し且つ再配列する装置であって、押出装置
が給送する溶融流を部分流に分割し、該分割流を成形工
具の手前で互いに異なる相互関係に再配列する溶融材料
の部分流の形成・再配列装置において、 環状の分配円板を備え、該分配円板は、押出成形機のス
クリューの軸に取付けられ、該分配円板には、互いに角
度をなして延び且つ溶融流を部分流に分割して、該部分
流を互いに異なる相互関係に再配列する複数の流路が形
成され、 前記流路は夫々、前記分配円板に設けられた孔を含み、
該孔は夫々、流入側にて環状配列に配置された開口で終
端し、互いに隣接する前記孔は、前記溶融流の方向に半
径方向外方に延びる第１流路と、前記溶融流の方向に半
径方向内方に延びる第２流路とを形成することを特徴と
する溶融材料の部分流の形成・再配列装置を提供する。
ドイツ連邦共和国特許第２０２３９１０号によって公知
の分配円板では、対をなす流路が互に交差し且つ隣接す
る流路が径方向内方及び径方向外方に夫々傾斜している
ので、流路は、流入側及び流出側にて、複数の同心環状
帯域に夫々配置された開口で終端し、これらの流路を通
って流れる溶融流を内方から外方に、また逆に外方から
内方に、只１回層配列変えするにすぎない。従って、こ
の装置では、同じ厚さの境界層の片が比較的新しい溶融
物の片の近傍に得られるにすぎない。
境界層を複数の同心状の層に配列変えし、その厚みを減
少させるために、本発明の或る実施態様によれば、少く
とも２個の分配円板から成る分配ブロックが設けられ、
各２個の円板の間に１つの環状流路が形成され、この環
状流路の流入開口の幅は、上流の分配円板の流出側に略
同心状の列をなして配列された穿孔の開口により画成さ
れる環状帯域の幅に対応する。上記環状流路は収束形状
を有する。この構成において、上流の分配円板によって
外方及び内方に導かれた部分流は、収束形状の流路によ
って、再び一つに合流され、再分割のために下流の分配
円板の流入開口に流入する。
本発明の好ましい実施態様によれば、各孔の流入側及び
流出側の開口は、漏斗状にテーパが付されている。この
領域は、分流エッジを形成するようにテーパしたウェブ
状又はビード状の隔壁によって隣接する流路から分離さ
れる。このようにして、環状の溶融流が角度間隔を隔て
た部分流に分割され、次いで、これらの部分流が引伸ば
され且つ互に隣接する２つの同心状形態に合流し、再配
列される。
本発明の分配円板は、好ましくは、流入側に、断面Ｖ字
形の環状溝を有し、環状溝は、分配円板の軸線と同心に
配置され、この環状溝の底部には、径方向外方及び径方
向内方に交互に延びる穿孔の開口が形成される。このよ
うに形成した分配円板は、前後に隣接して配置し得る。
その場合、Ｖ字形の環状溝の最大幅は、好ましくは、流
出側の孔の開口が配置された環状域の幅に対応する。
本発明による分配円板、或いは、これらの分配円板から
組立てられる分配ブロックは、好ましくは、押出機内に
おいて混合状態を改善し、不所望の境界層を除くよう
に、押出成形機のスクリューの軸に固定される。
本発明の方法及び装置によれば、境界層は、広い領域に
亘って層状に延ばされ、重ね合わせられるため、個々の
層の影響は、ほとんど見られなくなる。
次に、本発明の実施例を示す図面を参照して更に説明す
る。
分配円板１には、溶融物流を径方向外方に導く流路２
と、径方向内方に導く流路３とが形成されている。流路
２、３は各々、流入開口４を有し、流入開口４の中心は
１５′で示されている。隣接する流入開口４の間の表面
は、流れを分割するエッジ５を構成する。分配円板１の
出口側では、径方向外方に延びる流路２は流出開口６に
て終端し、径方向内方に延びる流路３は流出開口８にて
終端している。開口４、６、８は、孔内に向かって漏斗
状にテーパが付けられている。隣接する流出開口６の間
には、流れを分割するエッジ７が設けられ、また、隣接
する流出開口８の間には、流れを分割するエッジ９が設
けられている。流出開口６の環状の列と、流出開口８の
環状の列との間の半径方向の間隔は、これらの列の間
に、流れを分割する環状のエッジ１０が形成されるよう
に設定される。環状の供給路又は環状の排出路に対面す
る流れ分割エッジ５、７、９、１０はデッドコーナを形
成せず、有害な溶融物の停滞は生じない。
第４図（Ａ）は円錐面Ａ−Ｂにおける断面図であり、第
４図（Ｂ）は円錐面Ｃ−Ｄにおける断面図である。接近
する溶融物流１２は、環状の流入面１５に到達する。な
お、第１図における符号１５′は、環状表面１５の略中
央部の仮想円を構成し、円錐面Ａ−Ｂ、Ｃ−Ｄは夫々、
仮想円１５′を通る。第４図から明らかなように、流路
面積を可能な限り大きくするように、孔の開口の間及び
流れ分割エッジ５、７、９の間の壁部１′が比較的に小
さい。
第５図を参照して、２つの分配円板１を有する組立てら
れた分配ブロックを説明する。概略的に図示したハウジ
ング２２において、流出側に配された分配円板１は、環
状の段部に支持されている。２個の分配円板１の間に２
個の円錐状のスリーブ１８、１９が配置され、これらの
スリーブ１８、１９は収束形状の先細環状流路１７を形
成している。分配円板１と円錐状の連結スリーブ１８、
１９は、分配円板１及び内側のスリーブ１８の中心孔に
通した、相互にねじ止めされるボルトによって、一体的
に保持される。流入側に設けたボルトは円錐状の頭部２
０を有し、流出側に設けたボルトは、ほぼ円錐台形状の
頭部２１を有し、頭部２１は、隣接する流出開口の径方
向内側の縁部に隣接している。分配ブロックは、流入側
において、ハウジング２２に対して図外の手段により固
定したスリーブ２３により保持される。
供給路２４において、壁に近い境界層２６は１点鎖線で
示され、溶融物流の中心部２７の温度ピークをもった領
域は破線で示されている。これら１点鎖線と破線とは、
第１分配円板１−１６、先細の環状流路１７、第２分配
円板１−１６を貫通して延びる。これは次のことを示
す。すなわち、当初又は初期の局所的欠陥２６、２７
が、排出路２５において同心状に重なり合い、欠陥２
６、２７は極めて接近した相互間隔をなす位置にあり、
従って、これらの層と関連する色変化及び／又は温度欠
陥は、もはや、懸念すべきものではない。
分配円板１の流路２、３間の比較的小さな断面１′を安
定させるため、連結ボルトの流出側の円錐台形頭部２１
は、溶融物流を分流するための隣接エッジ２８によって
適切に支持される。
分配円板１と、該分配円板１により構成される分配ブロ
ックとは、全長が小さいことにより、流れに対し非常に
わずかな抵抗を示すに過ぎない。市販の混合装置は、
『４×Ｄ』もの全長を有し（Ｄ＝混合部材の外径）、こ
れにより約１０２kg/cm2（１００バール）程度に圧力を
高め得たとしても、満足すべき混合を達成できない。
上述した分配円板及び分配ブロックの製造コストは比較
的小さい。最も複雑な部品は、流れの向きを変える通路
及び流れを分割する一体成形エッジを備えた上記多孔円
板である。分配円板１は、ならいフライス加工、ＮＣフ
ライス加工又は精密鋳造法によって廉価に製造すること
ができ、また同一の分配円板１を組合せて使用すること
ができる。他の全ての部品は、旋盤加工により製造でき
る単純な部品である。
分配円板又は分配ブロックは、押出成形機内の溶融物を
移送する通路の各連結部の上流、例えば、流れを分割す
るエッジが設けられる単純な通路の分岐部の上流に、適
切に設けられる。これらの連結部は、押出機から２以上
の押出ヘッドに溶融物を分配するのに用いられる。例え
ば、複数の分配螺線を有するフィルムブローヘッドの場
合、流れの挙動を改善するのに溶融物流の分割が必要で
あれば、押出ヘッドに分配円板又は分配ブロックを配設
しても良い。
分配円板及び分配ブロックを、断面円形の流路に用いる
ために半径方向に対称な要素として説明したが、分配円
板及び分配ブロックは、矩形断面で幅が大きく、しかも
高さが低い流路において、別の形態で用いることができ
る。
分配円板及び分配ブロックは、間欠的に作動する熱可塑
性材料及びエラストマーの成形機、例えば、射出成形機
や、中空体を作るブロー成形機にも使用し得る。
第６図〜第８図に示す分配円板は、第１図〜第３図に示
す分配円板とは異なり、流入側に断面Ｖ字形の環状の溝
３０と、この溝３０の底部から径方向内方及び径方向外
方に夫々延びる流路２、３とを有する。第９図からわか
るように、Ｖ形溝３０の最大幅は、流出側における流路
２、３の開口を含む環状帯域の幅と同じであり、従っ
て、分配円板３１を互いに隣接させ、分配ブロックを形
成するように、分配円板３１を直接且つ前後に配設する
ことができる（第９図参照）。これらの分配円板３１か
ら成るブロックは、中心部のボルト３２によって相互に
連結され、ボルト３２は両端に円錐状の頭部３３、３４
を有し、これにより、溶融物流を分流し、部分流を流れ
の中心部で再び一つに合流させる。ボルト３２は、第９
図に示すように、互にねじ止めした２つの部分から成っ
ている。
次に、第１０〜１４図を参照して、押出成形機の圧送ス
クリューの軸５８上に固定された環状の分配円板４１に
ついて説明する。分配円板４１には、溶融物流を径方向
外方に導く流路４２及び径方向内方に導く流路４３が形
成されている。各流路４２、４３は孔からなり、これら
孔の中心線は円周線４５で交差する。径方向外方に向う
孔４２は流出側にて開口４６で終端し、開口４６は、流
れを分流する湾曲したエッジ４７によって分割されてい
る。また、径方向内方に向かう流路４３は開口４８にて
終端し、開口４８は、流れを分流するエッジ４９で分割
されている。開口４６の円形の列と、開口４８の円形の
列とは、径方向に間隔を隔てており、流れを分流する環
状のエッジ５０によって分離されている。環状の排出通
路に対面する流れ分割エッジ４７、４９、５０は、デッ
ドコーナを形成せず、また、流入側にもデッドコーナは
存在しない。このため、溶融物の停滞は生じ得ない。
第１３図（Ａ），（Ｂ）は夫々、仮想の円錐面Ａ−Ａ，
Ｂ−Ｂに沿う、第４図と同様な断面図である。分配円板
４１の環状の流入側面に接近する溶融物流を矢印５２で
示す。第１０図にポイント４５は、ほぼ環状流入側面の
中間に位置する。第１３図からわかるように、貫流断面
積を可能な限り大きくするため、孔及び流れ分割エッジ
４５、４７、４９の間の隔壁５４が比較的薄い。
矢印５５はスクリューの回転方向を示している。矢印５
２は、接近する溶融物流の流れ方向を示し、矢印５６は
外側環状領域に導かれる溶融物流を示し、矢印５７は内
側環状領域に導かれる溶融物流を示している。流路４
２、４３が、螺線に沿って延びていることは、第１１図
乃至第１３図から明らかである。
第１４図には、スクリューの軸５８上に配置した４個の
分配円板４１から成る分配ブロックが図示されている。
【図面の簡単な説明】
第１図は、径方向対称の分配円板の縦断面図、第２図及
び第３図は、それぞれ第１図の分配円板を矢印II、IIIの
方向に見た各半部の側面図、第４図（Ａ）（Ｂ）は夫
々、第１図のＡ−Ｂ線で示す円錐面及びＣ−Ｄ線で示す
円錐面に沿う断面図であり、第５図の第５ａ図、第５ｂ
図、第５ｃ図は、２個の分配円板によって形成された分
配ブロックの平面図、断面図及び底面図、第６図は、断
面がＶ字形の流入溝を有する径方向対称の分配円板を示
す縦断面図、第７図及び第８図は第６図の分配円板をそ
れぞれ流入側及び流出側から見た各半部の側面図、第９
図は、第６〜８図に示す複数の分配円板から組立てられ
た分配ブロックを示す側断面図、第１０図は圧送スクリ
ューの軸上に取付けられる分配円板を示す縦断面図、第
１１図及び第１２図は、第１０図の分配円板をそれぞれ
矢印II、IIIの方向に見た各半部の側面図、第１３図
（Ａ）（Ｂ）は夫々、第１０図のＡ−Ａ線で示す円錐面
及びＢ−Ｂ線で示す円錐面における断面図であり、第１
４図は４個の分配円板によって形成された分配ブロック
の縦断面図である。 符号の説明 １、３１、４１、……分配円板、 ２、３、４２、４３……流路、 １２、５２……溶融物流

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】熱可塑性材料及び／又はエラストマー材料
    を成形するために押出成形機にて処理される溶融材料の
    部分流を形成し且つ再配列する方法であって、押出装置
    が給送する溶融流を部分流に分割し、該分割流を成形工
    具の手前で互いに異なる相互関係に再配列する溶融材料
    の部分流の形成・再配列方法において、 周方向に間隔を隔てた関係をなして配列された複数の流
    路（２、３、４２、４３）に溶融流（１２、５２）を通
    し、該流路は、押出成形機のスクリューに設けられた分
    配円板に形成されており、前記流路は、前記溶融流の方
    向に半径方向外方に傾斜した第１流路（２、４２）と、
    該第１流路に隣接し且つ前記溶融流の方向に半径方向内
    方に傾斜した第２流路（３、４３）とを有し、第１及び
    第２流路は各々、入口開口及び出口開口を備え且つ半径
    方向に傾斜した孔を含み、前記入口開口は、環状配列に
    配置され、前記溶融流は、半径方向外方及び半径方向内
    方に夫々配向され且つ周方向に分離した部分流に分割さ
    れ、 半径方向外方の領域及び半径方向内方の領域にて夫々、
    前記第１及び第２流路から流出する前記部分流（１３、
    １４、５６、５７）を、２つの実質的に同心の環状帯域
    の形態に再配列するように合流せしめ、当初の境界層に
    おいて周方向に隣接した帯域を、互いに重なり合った外
    側部分及び内側部分に再配列することを特徴とする溶融
    材料の部分流の形成・再配列方法。
  2. 【請求項２】熱可塑性材料及び／又はエラストマー材料
    を成形するために押出成形機にて処理される溶融材料の
    部分流を形成し且つ再配列する装置であって、押出装置
    が給送する溶融流を部分流に分割し、該分割流を成形工
    具の手前で互いに異なる相互関係に再配列する溶融材料
    の部分流の形成・再配列装置において、 環状の分配円板（１、３１、４１）を備え、該分配円板
    は、押出成形機のスクリューの軸（５８）に取付けら
    れ、該分配円板には、互いに角度をなして延び且つ溶融
    流（１２、５２）を部分流に分割して、該部分流を互い
    に異なる相互関係に再配列する複数の流路（２、３、４
    ２、４３）が形成され、 前記流路は夫々、前記分配円板に設けられた孔を含み、
    該孔は夫々、流入側にて環状配列に配置された開口で終
    端し、互いに隣接する前記孔は、前記溶融流の方向に半
    径方向外方に延びる第１流路（２、４２）と、前記溶融
    流の方向に半径方向内方に延びる第２流路（３、４３）
    とを形成することを特徴とする溶融材料の部分流の形成
    ・再配列装置。
JP58230457A 1982-12-06 1983-12-06 溶融材料の部分流の形成・再配列方法及び装置 Expired - Lifetime JPH0643055B2 (ja)

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