JPS60229728A - 押出製品冷却装置 - Google Patents

押出製品冷却装置

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JPS60229728A
JPS60229728A JP60068591A JP6859185A JPS60229728A JP S60229728 A JPS60229728 A JP S60229728A JP 60068591 A JP60068591 A JP 60068591A JP 6859185 A JP6859185 A JP 6859185A JP S60229728 A JPS60229728 A JP S60229728A
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JP
Japan
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cooling
cooling device
die
extruded
shell
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JP60068591A
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マイケル エー.ウオーターズ
ダニエル ピー.ボール
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APURIKEISHIYON ENG CORP
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APURIKEISHIYON ENG CORP
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    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/88Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling
    • B29C48/90Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling with calibration or sizing, i.e. combined with fixing or setting of the final dimensions of the extruded article
    • B29C48/908Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling with calibration or sizing, i.e. combined with fixing or setting of the final dimensions of the extruded article characterised by calibrator surface, e.g. structure or holes for lubrication, cooling or venting
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    • B29C48/9115Cooling of hollow articles

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 プラスチック製品の連続押出機は、それが熱可塑性樹脂
、または熱硬化性樹脂のいずれで成形されても、非常に
高温で柔軟な、しかも殆んど強度がない製品を生成する
。この製品はなお非常に軟らかく、従って構造的完全性
を得るために冷却されなければならない。
製品の柔軟な時間が長い程、表面付近の損傷あるいは構
造的損傷も大きくなる。従って押出製品全迅速で有効に
冷却することが重要となる。
連続プラスチック押出擾には多くの種類の冷却装置が用
いられてきた。例えば、7ラン(A11an )等に付
与された米国特許第2,814゜071号には管状押出
製品が押出ダイから押出される製品に対する多くの形態
の外面冷却装置が開示しである。従って、この特許は、
外面空気ブラスト冷却、散水冷却、或いは開放トラフ水
槽冷却法に関係し、特にこの特許は空気冷却が好ましい
ことを記載している。該特許はチューブの支持に主とし
て用いられる内面空気循環法を与えており、冷却効果は
付随して与えられるに過ぎないように思われる。
ボール(Ba1l )に付与された米国特許第3.52
2,377号は押出されたチューブの内面冷却のための
むしろ複雑な装置を開示し・その場合同軸内面冷却管路
によりチューブ内の下流点に冷却水が導入されている。
ガス流を上流に用いて、冷却液を排水装置へと向けてい
る。特定の外面冷却装置は何等用いられない。キャロー
(Carrow ) K付与された米国特許第3,90
7,961号は押出されたチューブに対する他の内面冷
却装置について開示しており、これは螺旋状外部溝付支
持シリンダーを用いてチューブの内面に接触する冷却液
を循環させている。ライフエンハウザー(Re1fen
hauser )に付与された米国特許第3.990.
828号は、冷却液として水を用いた他の内面冷却装置
を開示しており、該装置は複数個の軸方向罠隔置された
バッフルディスクを特徴としている。
これ等の従来技術による冷却装置は、いずれも、液体冷
却はガス(即ち、空気)冷却より本来有効であるという
事実にも関わらず、液体冷却(即ち、水)により押出さ
れたプラスチック製品の有効な外面冷却を与えていない
。通常の空冷装置は不十分であり、非常に長い冷却ゾー
ン全必要とする。水トラフは、押出製品、特に中空押出
製品の上部部分全冷却することは出来ない。表面損傷の
問題、また構造的な損傷の問題も、シスリムが例え最良
であっても、依然として未解決である。
発明の要約 以上より、本発明は、押出製品の全外部面に接触する冷
却液を用い、高冷却効率により押出機の生産性金高める
こと全主要な目的とする。
更に、本発明は、冷却液全全体にわたって使用し、製品
が押出機から押出される製品を迅速かつ一様に冷却して
押出機により成形された製品の品質を向上させることを
他の目的とする。
本発明はまた、全体にわたって冷却液音用い、一様で制
御された冷却の結果として、製品の表面にわたり寸法安
定性全改良することを他の目的とする。
更に本発明は、押出ダイ全越える冷却に必要な全長を低
減させることを目的とする。
従って、本発明は、溶融樹脂が押出ダイ全通して押出さ
れ、一定断面形状の延出する押出製品全成形する押出機
用冷却装置に関係づけられる。本装置は押出ダイの出口
を囲んで押出ダイから外方に突出する内端金持つ円筒状
シェルを有している。シェル密封リングが該シェルの外
側端部の半径方向内方に延在する。シェル密封リングは
押出製品の外側断面形状と同一形状の軸方向出口開口を
有する。
シェル及び密封リングはダイから押出された一定長さの
押出製品を囲む環状冷却室全規定する。冷却室全通して
その外側端部からその内側端部に冷却液を循環させ、押
出製品が押出機から押出される製品を冷却し、且つ凝固
させる装置が設けられる。
本発明の冷却装置を中空断面形状の押出製品に適用する
時、該装置は更に、ダイの外部部分を通して、またシェ
ルの少なKとも一部分を通して軸線方向に延在するチュ
ーブを有する。該チューブは押出製品の最小内側寸法よ
り実質的に小さな最大横方向寸法を有する。
密封キャップがチューブの外端部に固定され、押出製品
の内側形状に合う外形状金有する。
ダイの環状開口はチューブの内端部を囲む。
チューブ、密封キャップ、及びダイの環状開口はダイか
ら押出される一定長さの押出製品の内部に第2環状冷却
室を規定する。通路がチューブの内部を、その外端部に
おいて第2冷却室に接続する。各冷却室を通して外端部
から内端部に冷却液体を循環させて、押出機から押出さ
れる製品を冷却し、凝固させる装置が設けられる。
好ましい実施例の説明 第1図は、熱溶融樹脂が押出ダイ全通して押出されて一
定断面形状の延在押出製品全成形する押出機に対する冷
却システムを概略図示したものである。該システムはダ
イブロック12に堆付けた冷却装置loを有する。該ダ
イブロック12は、押出製品がブロックから押出される
時、冷却装置1oにより囲まれる延在押出製品14を生
成する。該押出製品は矢印の方向15に移動する。
前記システムは更に16で概略図示した冷却液全循環す
る。最もよ(用いられる冷却液は水であり、これは都市
水源、水冷却タワー、またはその他の適切な水源から得
られる。水またはその他の冷却液の温度制御装置が従来
の方法に従って水源16に含まれる。冷却液ポンプ装置
18Vi、水源14と冷却装置10とダイブロック12
の間で冷却液全循環させる。
該ポンプユニットは、好ましくは、容量形ポンプであり
、該ポンプは負圧の下で冷却装置とダイブロックを通し
て冷却水を吸込むものである。これは、従来の圧力方式
で生ずる可能性のある冷却液の漏出を防止する。この用
途に適した負圧ユニットが商標VACUFLOWの下で
イリノイ州Wood Dateのアプリケーション エ
ンジニアリング コーポレーション(Applicat
ion Engineering Corporati
on )から布板されている。
冷却液ポンプユニット18は、冷却液供給管路20Aと
20B’に通して冷却装置10とダイブロック12とに
冷却液を循環させる。
冷却液は、該液が押出製品14に向流するように装置に
供給される。流路の詳細を以下に説明する。ダイブロッ
ク12?出た冷却液は復帰管路22Aと22B全通して
ポンプユニット18に復帰する。更に、ポンプユニット
18と冷却液源16との間の流体的連絡は管路24によ
り与えられる。
第2図には、冷却装置10とダイブロック12とが詳細
に図示しである。該ダイブロック12は2つの主要部分
、ダイ本体26とオリフィス本体28と金有する。ダイ
ブロックのこれ等の部分は保持リング30によりまとめ
て支承され、該リングはオリフィス本体28のフランジ
29に係合し、一連のボルト31によりダイ本体26の
面にボルトで固定される。ダイ本体の左端部はフランジ
32を有し、該フランジは、加圧Fで溶融樹脂をダイに
供給する装置にダイブロック12t−固定するために使
用出来るものである。
ダイブロック12の内部金兄ると、ダイ本体26内に環
状樹脂受容室34が与えられている。ダイ本体26の1
部であるマンドレル38がダイ本体26の受容室内に配
置される。
ダイ本体の周辺部分及びマンドレルは、樹脂が流れるマ
ンドレルの周辺に環状チャネル40全規定する。該チャ
ネルを第5図に最良に示す。第5図には更K、ダイ本体
26の中央にマンドレル38を支持する一連のスパイダ
一部材42も示しである。これ等のスパイダ一部材はま
た、オリフィス本体28の内部部分、及び内部円錐部分
44と内部オリフィス部分46を支承する。該円錐部分
41−j、48で示した嵌め合いショルダー及び嵌め込
み凹所により心出しされる。内部円錐部分44とオリフ
ィス本体28の周辺部分とはチャネル40に通じる環状
樹脂通路50全規定する。該通路50t−i最終押出製
品路52を導き、該製品路は内部オリフィス部分46と
オリフィス本体28とにより規定される。製品路52に
おいて、樹脂は押出製品の最終断面形状を獲得する。製
品はオリフィス54でダイブロックから押出される。該
オリフィスはセラミック製絶縁チップ56Aと568に
有することが好ましい。
ダイブロック12は若干の通路全有し、該通路は冷却装
置10と共同して押出製品に対して適切な位置に冷却液
の人口と出口金与える。これ等の通路の間には、オリフ
ィス本体28に形成された環状冷却室延長部58が設け
られる。出口60は冷却室延長部58を復帰路22Bに
接続する。ダイブロックの他の冷却液路は、内部オリフ
ィス部46、内部円錐部44全通し、マンドレル38に
延在する環状開口62である。該環状開口62の面の実
質的な畏さは円筒状断熱ブッシング64、好ましくはセ
ラミック断熱体によりライニングされている。該断熱ブ
ッシング64は、環状開口62内金流れる冷却液と、通
路50全通して流れる溶融樹脂との間に熱障壁を与え、
前記通路内の樹脂の過剰な初期冷却全防止する。環状開
口62からの冷却液は出ロ開ロア0全通して流出する。
ダイ本体26はまた、以下に説明するチューブに冷許液
全供給する開口66を備える。該開口66は排気された
断熱体チューブ68で好ましくうイニングされる。
ここで冷却装置10を詳述すると、該装置は、一連のボ
ルト75によりオリフィス本体28の嵌合フランジ74
にボルト固定される平面フランジ72により該装置の左
端部で支承される。冷却装置の右端部は、フレーム78
に固定されるシェル密封リング76により支承される。
冷却装置10は、フランジ72.とシェル密封リング7
6とに溶接される円筒状シェル80を備える。フランジ
72、密封リング76、及びシェル80は、一般にシェ
ル軸線に平行な面に沿つ℃接合される上部及び下部部分
に分割される。この接合部は第1.3.4図において8
2で示される。分割シェルの目的は、押出機の始動時に
ダイオリフイスと押出製品への接近を許容することにあ
る。
シェル密封リング76は、シェル80の外端部の半径方
向内側へと延在しく第2図及び第3図を参照)、且つ軸
方向出口開口84を有する。開口84の最も内側の部分
は押出製品14の外部断面形状に従う。好ましくは、出
口開口は第2図に示した凸形状を有する。
該形状は押出製品の表面との接触?最小にし、従って該
表面を損傷する危険性が低減される。
シェル密封リング76は更に、内部環状チャネル86を
備え、該チャネルは複数個のボート88を通してシェル
80の内部と流体的に連結される。チャネル86は1対
の入口90全通して冷却液が供給される。第2図及び3
図においては、入口90がボート88からオフセットさ
れることが注目される。これはボート90が押出製品1
4から大きく分離され、これKより冷却液供給管路20
Bと押出製品14との間の干渉が低減されること?可能
にする。シェル80と密封リング76は第1の、または
外部環状冷却室92を規定する(第2図及び第4図全参
照する。)。外部冷却室はダイ12から押出される一定
長の押出製品14の外面を囲繞する。
冷却装置10は更に、マンドレル38のソケット96か
らシェル密封部76近くの密封キャップ98へ軸方向に
延在するチューブ94を備える。該チューブは押出製品
の内部寸法より実質的に小さな最大外径を有する。かく
して、チューブ94はダイブロックの環状間ロ62全通
して、また押出製品の内部を通して延在する。チューブ
94の内部は密封キャップ98内の室100に連通ずる
。。密封キャップのボート102はチューブ94の外部
に室100を接続する。チューブ94の外部と押出製品
14の内部との間のこの空間は第2の、または内部冷却
室104全規定する(第2図及び第4図)。密封キャッ
プ98の外面106は軸方向出口開口84の形状に類似
の凸形状をなす。
冷却装置10により用いられる押出機の始動中は、シェ
ル80の上半部が除去され、押出工程の開始時にオリフ
ィス54への接近を与える。押出製品14は密封キャッ
プ98にわたってガイドされる。これが一旦実施される
と、シェル80の上半部が設置され、ポンプユニット1
8が始動される。次K、冷却液が押出製品14全通して
循環され、押出製品がオリフィス54で押出ダイから押
出される時押出製品?冷却し、凝固させる。冷却液は2
つの個別路?通して循環される。第1路は矢印108に
より示され、第2路は矢印110により示される。第1
路において冷却液は密封リング76のボート90に供給
される。該ボートから、冷却液はチャネル86に流れ、
更にボート88全通して第1の、または外部冷却室92
に流入する。冷却室92は数基の延長部58と連絡し、
該延長部から冷却液は出口60と管路22Bとを通して
ポンプユニットに復帰する。
その他の流路が入ロ66金通してチューブ94の内部に
導かれる。冷却液はチューブ94の全長金泥れ、密封キ
ャップ98のポケット100に流入する。該冷却液は密
封キャップのボート102全通して内部の、または第2
環状冷却室104に流入する。冷却液は更に室104を
通してダイの環状開口62倉流れ、且つダイ出ロア0全
通して流出する。
パイプ14などの中空押出製品の内外面全冷却する二重
流路と共に冷却装置を図示、説明したが、固体押出製品
の場合のように内部冷却室金剛いない用途にも利用し得
ることが理解される。その場合・所望の冷、却を得るた
めに外部冷却室だけが用いられる。
冷却装置10は、水のような、冷却液として熱容量の大
きな液体を用いることを利点とし、これは製品がダイオ
リフイスから出た後最小の長さの押出製品に対して構造
的安定性全迅速な冷却により達成せしめる。かくして、
押出製品に対する表面損傷または構造的損傷の可能性が
最小にされ、表面特性の制御及び押出製品形状の不変性
が改良されることになる。押出製品の全・外部面が、冷
却液自身からの表面損傷の可能性全最小にした流れの中
で冷却液により接触される。
チューブ80と密封リング76とに対する分割構成は冷
却装置10の始動全非常に容易にし、好ましい負圧冷却
液ポンプシステムは漏出問題tjl小江する。全体にわ
たって用いられた冷却液体により、空冷の場合と比べて
、押出製品の冷却の正確な制御が、冷却液温度とポンプ
速度の良好な制御2通して十分に容易にされる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に従って構成された冷却システム、及び
押出ダイ、冷却装置、並びに冷却循環路の概略図、 第2図は本発明に従って構成された押出ダイと冷却装置
の拡大断面立面図、 第3図は第2図のライン3−3に沿って概略図示された
断面図、 第4図は第2図のライン4−4に沿って概略図示された
断面図、 第5図は第2図のライン5−5に沿って概略図示された
断面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 10 冷却装置 12 ダイブロック 14 押出製品 16 冷却液源 18 冷却液ポンプ装置 20A、20B、22.22B、24 管路26 ダイ
本体。 28 オリフィス本体 29.32,72.74 フランジ 30 保持リング 31 ボルト 34.92,102 冷却室 38 マンドレル 40.86 チャネル 42 スパイダー 44 円錐部分 46.54 オリフィス部分 50.52 通路 56A、56B 断熱チップ 58 冷却室延長部 60 出口 62.70,66.84 開口 64 ブッシング 68 チューブ 76 リング 78 フレーム 80 シェル 88 ポート 98 密封キャップ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、熱溶融樹脂が押出ダイ全通して押出され、断面形状
    が一定の長(延びた押出製品を成形する種類の押出機用
    冷却装置にして:押出ダイの出口を囲む内端部を有し・
    該押出ダイから外方に突出する円筒状シェル;と 該シェルの外端部の半径方向内向きに延在して押出製品
    の外側断面形状に従う形状の軸方向出口開口を有するシ
    ェル密封リングとを有し; 前記シェルと密封リングとはダイから押出される一定長
    さの押出製品金回む環状冷却室を与え; 更に押出製品が押出機から押出されるにつれ該押出製品
    を冷却し凝固させるように冷却室を通して冷却室の外端
    部から冷却室の内端部に冷却液全循環させるための手段
    を有してなる冷却装置。 2、 円筒状シェルはシェル軸線に一般に平行する面に
    旧って接続された2片からなる特許請求の範囲第1項に
    記載の冷却装置。 3、 シェル密封リングは、軸方向用ロ開ロ金通して2
    つの部分に分割され、これにより装置の始動時に該シェ
    ル密封リングが軸方向出口開口を通して延在する押出製
    品と共に伸張押出製品の周囲に組立可能となる特許請求
    の範囲第1項に記載の冷却装置。 4、シェル密封リングの軸方向出口開口は凸面を有して
    なる特許請求の範囲第1項に記載の冷却装置。 5、 冷却液全循環させる手段は大気圧以下の冷却室内
    圧力を維持し、これにより冷却液がシェル密封リングの
    軸方向出口開口から漏出しない特許請求の範囲第1項に
    記載の冷却装置。 6、 押出ダイ内に形成された環状冷却室延長部から更
    になり、該冷却室延長部は冷却室と流体的に連結し、こ
    れにより冷却室がダイ内に有効に延在されてなる特許請
    求の範囲第1項に記載の冷却装置。 7、 ダイはその内部に形成され、冷却室延長部に接続
    された少なくとも1つの冷却液流出口金有してなる特許
    請求の範囲第6項に記載の冷却装置。 8、熱溶融樹脂が押出ダイ内部の一般に環状のオリフィ
    ス全通して押出され一定断面形状の長く延び出す中空押
    出製品を形成する種類の押出機用冷却装置にして: ダイオリフイスの出口を囲む内端部を有して該出口から
    外方に突出する円筒状シェルと: 該シェルの外端部の半径方向内方に延在し押出製品の外
    側断面形状に従う形状の軸方向出口開口を有するシェル
    密封リングとを有し; 前記シェルと密封リングはダイがら押出される一定長さ
    の押出製品の外面を囲む第1環状冷却室全与え; 更にダイの外側部分とシェルの少な(とも1部分全通っ
    て軸方向に延在し、且っ押出製品の最小内部寸法より実
    質的に小さな最大横方向寸法を有するチューブと; 該チューブの内端部を囲むダイに設けた環状開口とを有
    し; チューブ、密封キャップ、及びダイの環状開口はダイか
    ら押出される一定長さの押出製品の内部に第2環状冷却
    室金与え;更にチューブの内部音その外端1部において
    、第2冷却室に連通させる通路と; 押出製品が押出機から押出されるKっれ該押出製品全冷
    却し、凝固させるように冷却室の各々を通して外端部か
    ら内端部に冷却液を循環させる手段とを有してなる冷却
    装置。 9、通路は密封キャップ内に形成されてなる特許請求の
    範囲第8項に記載の冷却装置。 10、ダイの環状開口の少なくとも1部全うイニングす
    る断熱材を更に有してなる特許請求の範囲第8項に記載
    の冷却装置。 月、冷却液がそこ全貫通してチューブの内端部に流れる
    ダイ内に形成された入口ダクトを更に有してなる特許請
    求の範囲第8項に記載の冷却装置。 12、第2環状冷却室の内端部から冷却液がそこを貫通
    して流れるダイ内に形成された出口ダクトを更に有して
    なる特許請求の範囲第8項に記載の冷却装置。 13、入ロダクト’tライニングする断熱部全史に有し
    てなる特許請求の範囲第11項に記載の冷却装置。 14、断熱部は真空チューブからなる特許請求の範囲第
    13項に記載の冷却装置。 15、ダイオリフイス部に断熱部を有してなる特許請求
    の範囲第8項に記載の冷却装置。 16、密封キャップの外部面は凸形状をなす特許請求の
    範囲第8項に記載の冷却装置。 17、冷却液全循環させる手段は大気圧以下の冷却室内
    圧労金維持し、これにより冷却液はシェル密封リングの
    軸方向出口開口から漏出することがない特許請求の範囲
    第8項に記載の冷却装置。
JP60068591A 1984-04-02 1985-04-02 押出製品冷却装置 Pending JPS60229728A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US596032 1984-04-02
US06/596,032 US4573893A (en) 1984-04-02 1984-04-02 Extrusion die with external and internal cooling means

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