JPH081757A - 押出成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】押出金型に供給する溶融樹脂流路内の樹脂圧力
を一定圧力値に制御して、形態ムラのない成形品の押出
成形が可能な押出成形装置を提供する。 【構成】押出機１に溶融樹脂流路を経て押出金型６を連
結する。溶融樹脂流路に計量ポンプ５を設ける。計量ポ
ンプ５の上流側の溶融樹脂流路に、溶融樹脂流路内の樹
脂圧力を検出する圧力検出手段１０と、溶融樹脂流路内
の樹脂を加圧又は減圧する加減圧装置１６を設ける。圧
力検出手段１０で検出した圧力値を予め設定した一定圧
力値になるように、加減圧装置１６を制御する制御手段
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、樹脂圧力が一定圧力値
になるようにされた押出成形装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、樹脂圧力が制御できる押出成形装
置としては、例えば、図４に示す如く、押出機ａと押出
金型ｂの間に形成される溶融樹脂流路に計量ポンプｃを
配設し、その計量ポンプｃの溶融樹脂入口側圧力を圧力
検出手段ｄにて検出して、検出した圧力信号をＰ─Ｉ制
御機ｅに与え、計量ポンプｃの入口側圧力が一定となる
ように押出機ａのスクリューを駆動モーターｆにより回
転駆動するようにしたものが、熱可塑性樹脂の押出成形
において一般に用いられてきた。

【０００３】しかし、このような従来の押出成形装置に
おいては、押出圧力を一定に保つために、押出機ａのス
クリュー回転数を駆動モーターｆにより変動させるの
で、スクリュー部でのスクリューと樹脂との摩擦熱の発
生に変動が生じ、樹脂温度が変動し樹脂の比容積が変動
するため、計量ポンプからの樹脂の吐出量にムラが生
じ、これに基づく成形品に形態ムラが発生するという問
題点があった。

【０００４】このような問題点を解決するため、例え
ば、特開平２─１０３１１８号公報に記載の如く、計量
ポンプの上流側の溶融樹脂流路に配設した計量ポンプの
入口側圧力を検出する検出手段を設けるとともに、検出
手段で検出された圧力値が予め設定された圧力値となる
ように、副流路に配設の計量ポンプを制御する方法が提
案されているが、この方法では、熱的に不安定な場合
に、副流路から排出された樹脂を廃棄しなければなら
ず、経済的にも好ましくないという問題点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の如き
従来の問題点を解消し、樹脂をむだにすることなく、押
出金型に供給される溶融樹脂流路内の樹脂圧力を一定圧
力値に制御して、形態ムラのない成形品の押出成形を行
うことができる押出成形装置を提供することを目的とし
てなされたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明（以
下、本発明１という）について説明する。本発明１は、
押出機に溶融樹脂流路を経て押出金型が連結され、その
溶融樹脂流路に計量ポンプが設けられた押出成形装置で
あって、計量ポンプの上流側の溶融樹脂流路に、溶融樹
脂流路内の樹脂圧力を検出する圧力検出手段と、溶融樹
脂流路内の樹脂を加圧又は減圧する加減圧装置とが設け
られるとともに、圧力検出手段で検出された圧力値が予
め設定された一定圧力値になるように、加減圧装置を制
御する制御手段が備えられている押出成形装置である。

【０００７】加減圧装置としては、溶融樹脂が押出機系
外に連通せず、溶融樹脂流路の接触面に対して往復運動
が可能で、往復運動により溶融樹脂流路側の体積の増減
が可能なものであれば、特に限定されることなく用いる
ことができ、例えば、シリンダーとピストンから構成さ
れ、ピストンが制御手段の指令により制御される駆動手
段により進退自在とされて、溶融樹脂流路内の樹脂を加
圧又は減圧することができるようにされたもの等が挙げ
られる。

【０００８】加減圧装置と圧力検出手段の配置位置は、
押出変動を小さくするためには、計量ポンプ入口圧の樹
脂圧力の変動を小さくする必要があるため、押出機と押
出金型間を連結する溶融樹脂流路の計量ポンプが設けら
れた位置よりも上流側に設けられる必要がある。

【０００９】加減圧装置を制御する制御手段は、圧力検
出手段で検出された圧力値に基づいて、予め設定された
一定圧力値になるように加減圧装置を駆動するものであ
り、例えば、ＰＩ制御装置、ＰＩＤ制御装置等が挙げら
れる。

【００１０】押出機は、加熱用ヒーターと冷却用配管を
もった円筒内に回転自在なスクリューが内蔵されたもの
で、スクリューの回転によって樹脂を下流側に溶融させ
ながら送る装置であって、そのスクリューの軸数は、１
であっても、複数であってもよいし、又、その回転方向
は、同方向であってもよいし、逆方向であってもよい。

【００１１】計量ポンプとしては、互いに外接して咬み
合う２個の歯車がケーシング内に並設され、歯車の咬合
い部を中に挟んでケーシング内の１個に吸入流路が形成
され、他側に吐出通路が形成され、両通路間のケーシン
グ内壁が歯車に近接されたもの等が用いられる。

【００１２】押出金型は、押出機の下流側に設置され、
押し出されてくる熱可塑性樹脂を、パイプ、シート、フ
ィルム等の断面形状に変化させる樹脂流路を有し、加熱
ヒーターを有するものである。

【００１３】熱可塑性樹脂としては、熱と剪断によるエ
ネルギーによって、溶融・流動性を発現する樹脂、例え
ば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポ
リカーボネート、硬質ポリ塩化ビニル、軟質ポリ塩化ビ
ニル、ポリアミド、ポリビニルアセタール、アクリル樹
脂、ポリアセタール、ポリエステル等が挙げられるが、
この中では、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチ
レン、硬質ポリ塩化ビニル、軟質ポリ塩化ビニルが好ま
しく、ポリエチレン、ポリプロピレンが特に好ましい。
これらの熱可塑性樹脂には、必要に応じて、可塑剤、充
填剤等が添加されてもよい。

【００１４】次に、請求項２記載の発明（以下、本発明
２という）について説明する。本発明２は、押出機に溶
融樹脂流路を経て押出金型が連結され、その溶融樹脂流
路に計量ポンプが設けられた押出成形装置であって、計
量ポンプの上流側の溶融樹脂流路に、シリンダーとピス
トンからなる、溶融樹脂流路内の樹脂を加圧又は減圧す
る加減圧装置が設けられ、加減圧装置のピストンの緩衝
力により溶融樹脂流路内の樹脂圧力が略一定圧力値とな
るようにされている押出成形装置である。

【００１５】本発明２においては、本発明１における圧
力検出手段、加減圧装置及び制御手段の代わりに、計量
ポンプの上流側の溶融樹脂流路に、シリンダとピストン
からなり、ピストンの緩衝力により溶融樹脂流路内の樹
脂圧力が略一定圧力値となるようにすることができる加
減圧装置が設けられたものである。

【００１６】加減圧装置の配設位置は、押出変動を小さ
くするためには、計量ポンプ入口圧の樹脂圧力の変動を
小さくすることが必要であるため、計量ポンプの上流側
の溶融樹脂流路に配設される。

【００１７】加減圧装置のピストンの緩衝力により溶融
樹脂流路内の樹脂圧力が略一定圧力値となるようにする
手段としては、例えば、ピストンの樹脂接触面との反対
面が、密閉自在とされた密閉系の一部の面を構成するよ
うな装置であって、その密閉系に、空気、窒素等の気
体、液体、バネ、ゴム等の弾性体などを封入又は設置す
ることができるようにされたものが挙げられる。

【００１８】この場合、大きな樹脂圧力変動に対応する
ためには、ピストンの昇降可能な幅が広い方がよいた
め、好ましくはピストンの昇降幅を広く設定することが
可能である気体、弾性体等が用いられる。

【００１９】又、密閉系の体積が１／２となった状態で
の加減圧装置の圧力が、溶融樹脂流路内の平均樹脂圧力
と等しくなるように密閉系に気体等を封入等し、調節す
ることは、溶融樹脂流路内の樹脂圧力変動に広い範囲で
対応でき好適である。

【００２０】この加減圧装置が、上記の設定状態にて計
量ポンプの上流側の溶融樹脂流路に設けられた場合、溶
融樹脂流路内の樹脂圧力が上昇し、加減圧装置の圧力と
の間に差が生じたときには、樹脂圧力と加減圧装置の圧
力が等しくなるようにピストンが後退してシリンダー内
の体積が増大することで樹脂圧力を下降させ、逆に、溶
融樹脂流路内の樹脂圧力が下降し、加減圧装置の圧力と
差が生じたときには、樹脂圧力と樹脂加圧手段の圧力と
が等しくなるようにピストンが前進してシリンダー内の
体積が減少することで樹脂圧力を上昇させ、溶融樹脂流
路内の樹脂圧力が略一定圧力値になるように制御され
る。

【００２１】本発明２において、スクリュー押出機、計
量ポンプ、押出金型及び熱可塑性樹脂については、本発
明１と同様であるので、詳細な説明は省略する。

【００２２】以下、本発明の例を図面を参照して説明す
る。図１は、本発明１の押出成形装置を示すブロック図
である。１はスクリュー押出機であり、２はスクリュー
押出機１の駆動モーターであり、３は駆動モーター２の
制御盤である。４はスクリュー押出機１に樹脂材料を供
給するためのホッパーである。

【００２３】５は計量ポンプであり、７は計量ポンプ５
を駆動するためのモーターであり、モーター７は制御盤
８により制御される。９は計量ポンプ５の回転数設定機
である。

【００２４】押出機１と押出金型６との間を連結する溶
融樹脂流路に計量ポンプ５が配設されている。計量ポン
プ５の上流側の溶融樹脂流路に計量ポンプ５の入口側の
樹脂圧力を検出するための圧力検出装置１０と加減圧装
置１６とが配設されている。１５は制御盤によって制御
される加減圧装置１６を駆動するための駆動モーターで
ある。

【００２５】１１は圧力検出装置１０で検出された検出
圧力を電気信号に変換するための圧力─電気変換機であ
り、１２は圧力設定機、１３は圧力調節計である。圧力
調節計１３から送られてくる電気信号に基づいて、制御
盤１４により駆動モーター１５を駆動制御することによ
って、加減圧装置１６を制御することができるようにさ
れている。

【００２６】この押出成形装置において、圧力検出装置
１０により検出された計量ポンプ５の上流側の溶融樹脂
流路内の樹脂圧力を一定に制御するには、圧力検出装置
１０による上流側の溶融樹脂流路内の樹脂圧力を、まず
圧力─電気変換機１１で電気信号に変換する。

【００２７】圧力調整計１３はＰＩＤ制御機能をもつも
のであり、圧力設定器１２から送信されてくる信号と、
圧力─電気変換機１１から送信されてくるフィードバッ
ク信号とが一致するようにモーター制御盤１４に制御信
号を出力し、計量ポンプ５の上流側の溶融樹脂流路内の
樹脂圧力が一定となるように駆動モーター１５及び加減
圧装置１６を制御する。

【００２８】図２は、本発明２の押出成形装置の例を示
すブロック図である。１７はスクリュー押出機であり、
１８はスクリュー押出機１７の駆動モーターであり、１
９は駆動モーター１８の制御盤である。２０はスクリュ
ー押出機１７に樹脂材料を供給するためのホッパーであ
る。

【００２９】２１は計量ポンプであり、２３は計量ポン
プ２１を駆動するためのモーターであり、モーター２３
は制御盤２４で制御される。２５は計量ポンプ２１の回
転数設定機である。スクリュー押出機１７と押出金型２
２の間を連結する溶融樹脂流路に設けられた計量ポンプ
２１の上流側の溶融樹脂流路に、加減圧装置２６が配設
されている。

【００３０】加減圧装置２６は、図３に示すように、押
出機系内に連通するシリンダー２６１と、ピストン２６
２と、ピストン２６２に圧力を加えるための空間２６３
と、空間２６３に圧力を加えるための加圧管２６４より
構成されており、ピストン２６２はシリンダー２６１か
ら完全に抜け出さないような構造となっている。

【００３１】

【作用】本発明１の押出成形装置は、計量ポンプの上流
側の溶融樹脂流路に、溶融樹脂流路内の樹脂圧力を検出
する圧力検出手段と、溶融樹脂流路内の樹脂を加圧又は
減圧する加減圧装置とが設けられるとともに、圧力検出
手段で検出された圧力値が予め設定された一定圧力値に
なるように、加減圧装置を制御する制御手段が備えられ
ていることにより、押出機の樹脂圧力が変動したとき、
圧力検出手段で検出し、加減圧装置により押出金型に供
給される溶融樹脂流路内の樹脂圧力を一定圧力値になる
ように制御して、形態ムラのない成形品の押出成形を行
うことができる。

【００３２】本発明２の押出成形装置は、計量ポンプの
上流側の溶融樹脂流路に、シリンダーとピストンからな
る、溶融樹脂流路内の樹脂を加圧又は減圧する加減圧装
置が設けられ、加減圧装置のピストンの緩衝力により溶
融樹脂流路内の樹脂圧力が略一定圧力値となるようにさ
れていることにより、溶融樹脂流路内の樹脂圧力が上昇
し、加減圧装置の圧力との間に差が生じたときには、樹
脂圧力と加減圧装置の圧力が等しくなるようにピストン
が後退してシリンダー内の体積が増大することで樹脂圧
力を下降させ、溶融樹脂流路内の樹脂圧力が下降し、加
減圧装置の圧力と差が生じたときには、樹脂圧力と樹脂
加圧手段の圧力とが等しくなるように、ピストンが前進
してシリンダー内の体積が減少することで樹脂圧力を上
昇させ、押出金型に供給される溶融樹脂流路内の樹脂圧
力を略一定圧力値になるように制御して、形態ムラのな
い成形品の押出成形を行うことができる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。実施例１ 上記で説明した図１に示す押出成形装置を用いて、下記
の如くシートの押出成形を行った。スクリュー押出機１
として、２軸異方向回転コニカル・タイプ押出機（スク
リュー先端外径６０ｍｍ）を用い、加減圧装置１６とし
て、シリンダーとピストンの形状が円柱形（直径１５ｍ
ｍ）、駆動モーター１５として、駆動モーターギア動力
を昇降運動に変換する形式のものを用い、樹脂として、
ポリプロピレン〔トクヤマ社製、商品名「ＲＢ６１
０」、メルトインデックス（以下、ＭＩという）値：
０．５〕を用いて、押出量７０ｋｇ／時間、スクリュー
回転数２０ｒｐｍ、バレル温度２００℃、金型温度２１
０℃の温度条件にて成形品の押出成形を行ってシートを
得た。

【００３４】シートの押出成形中に、吸入圧の評価を行
うとともに、得られたシートについて、厚み精度と外観
の評価を行った。その結果を表１に示した。尚、吸入圧
評価は、計量ポンプの上流側の樹脂流路内の樹脂圧力
を、樹脂圧力センサーを用いて５秒毎に測定（ｎ＝５０
０）し、その標準偏差σを出して評価した。

【００３５】又、厚み精度については、マイクロメータ
ーを用いて、下記の如くシートの厚みを測定して評価し
た。 ＭＤ：３０秒毎にシート中央部の厚みを測定（ｎ＝１５
０）し、その標準偏差σを算出して評価した。 ＴＤ：３０秒毎にシート幅方向について５ｍｍ間隔で厚
みを測定し、各時間のＲ値（ＭＡＸ値−ＭＩＮ値）を測
定し、Ｒ値と平均値を、測定点全ての平均値で除し評価
した。

【００３６】又、外観については、シートの表面を目視
し、下記の基準により評価した。 優：全く外観不良なし。良：全体的に外観不良はない
が、局所的に外観不良あり。可：全体的に外観不良あ
り。不可：全体的に著しい外観不良あり。

【００３７】実施例２ 樹脂として、ポリプロピレン（トクヤマ社製、商品名
「ＭＳ６３０」、ＭＩ値：３）を用いたこと以外は実施
例１と同様にしてシートの押出成形を行い、実施例１と
同様の評価を行った。その結果を表１に併せて示す。

【００３８】実施例３ 上記で説明した図２に示す押出成形装置を用い、加減圧
装置２６として、シリンダーとピストンの形状が円柱形
（直径１５ｍｍ）で、空間２６３を空気を密閉した状態
にて用いたこと以外は実施例１と同様にしてシートの押
出成形を行い、実施例１と同様の評価を行った。その結
果を表１に併せて示した。

【００３９】実施例４ 樹脂として、ポリプロピレン（トクヤマ社製、商品名
「ＭＳ６３０」、ＭＩ値：３）を用いたこと以外は実施
例３と同様にしてシートの押出成形を行い、実施例１と
同様の評価を行った。その結果を表１に併せて示した。

【００４０】比較例１ 樹脂圧力制御機構が上記に説明した図４に示す押出成形
装置を用いて、計量ポンプｃの溶融樹脂入口側圧力を圧
力検出手段ｄにて検出して、検出した圧力信号をＰ─Ｉ
制御機ｅに与え、計量ポンプｃの入口側圧力が一定とな
るように押出機ａのスクリューを駆動モーターｆにより
回転駆動するようにしたこと以外は実施例１と同様にし
てシートの押出成形を行い、実施例１と同様の評価を行
った。その結果を表１に併せて示した。

【００４１】比較例２ 樹脂として、ポリプロピレン（トクヤマ社製、商品名
「ＭＳ６３０」、ＭＩ値：３）を用いたこと以外は比較
例１と同様にしてシートの押出成形を行い、実施例１と
同様の評価を行った。その結果を表１に併せて示した。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【発明の効果】本発明１の押出成形装置は、上記の如き
構成とされているので、押出機の樹脂圧力が変動したと
き、押出金型に供給される溶融樹脂流路内の樹脂圧力を
一定圧力値になるように制御して、形態ムラのない成形
品の押出成形を行うことができる。

【００４４】本発明２の押出成形装置は、上記の如き構
成とされているので、押出金型に供給される溶融樹脂流
路内の樹脂圧力を略一定圧力値になるように制御して、
形態ムラのない成形品の押出成形を行うことができる。

【００４５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明１の押出成形装置の例を示すブロック図
である。

【図２】本発明２の押出成形装置の例を示すブロック図
である。

【図３】図２の押出成形装置に用いられる加減圧装置の
例を示す断面図である。

【図４】従来の押出成形装置の例を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１，１７ スクリュー押出機 ５，２１ 計量ポンプ ６，２２ 押出金型 １０ 圧力検出装置 １１ 圧力─電気変換機 １２ 圧力設定機 １６，２６ 加減圧装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 押出機に溶融樹脂流路を経て押出金型が
   連結され、その溶融樹脂流路に計量ポンプが設けられた
   押出成形装置であって、計量ポンプの上流側の溶融樹脂
   流路に、溶融樹脂流路内の樹脂圧力を検出する圧力検出
   手段と、溶融樹脂流路内の樹脂を加圧又は減圧する加減
   圧装置とが設けられるとともに、圧力検出手段で検出さ
   れた圧力値が予め設定された一定圧力値になるように、
   加減圧装置を制御する制御手段が備えられていることを
   特徴とする押出成形装置。
2. 【請求項２】 押出機に溶融樹脂流路を経て押出金型が
   連結され、その溶融樹脂流路に計量ポンプが設けられた
   押出成形装置であって、計量ポンプの上流側の溶融樹脂
   流路に、シリンダーとピストンからなる、溶融樹脂流路
   内の樹脂を加圧又は減圧する加減圧装置が設けられ、加
   減圧装置のピストンの緩衝力により溶融樹脂流路内の樹
   脂圧力が略一定圧力値となるようにされていることを特
   徴とする押出成形装置。