JPS62222827A - 高分子材料の押出成形機 - Google Patents

高分子材料の押出成形機

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JPS62222827A
JPS62222827A JP61067883A JP6788386A JPS62222827A JP S62222827 A JPS62222827 A JP S62222827A JP 61067883 A JP61067883 A JP 61067883A JP 6788386 A JP6788386 A JP 6788386A JP S62222827 A JPS62222827 A JP S62222827A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ゴムなどのような高分子材料の押出し成形機
、特に高分子材料の加熱架橋も押出し成形機内で行なえ
る装置に関する。
〔従来の技術〕
従来の押出成形ラインは、ゴムなどの加熱架橋を行う場
合、第2図のように押出成形機1とマイクロ波加熱装置
2と二次加熱装置3が別々に配置されている。ホッパー
4から投入された材料は、シリンダー5中のスクリュー
6で成形ダイア側へ移送され、かつ成形ダイアから押出
し出され、8で示される如く棒状となって、次のマイク
ロ波加熱装置2に移送される。そしてマイクロ波加熱に
よって加熱架橋された後、二次加熱装置3で架橋反応ま
たは重合反応が行なわれる。
このようなライン構造とするのは、次の2つの理由によ
る。すなわち (1)、押出機ヘッド内は、スクリュー6により圧送さ
れる高分子材料の圧力が100Kg〜500Kg/c[
と高圧力である」二、ヘッド温度が80℃〜160°C
と高温のため、ヘッド内にマイクロ波を導入することが
困難であった。
(2)、一般的に高分子材料はマイクロ波の吸収が悪く
、押出機ヘッド内のような歩容量の高分子材料をマイク
ロ波で加熱することが困難であるため、図のようにマイ
クロ波加熱装置2を別に設け、マイクロ波照射室を大型
化して、多量の高分子材が入るようにし、マイクロ波吸
収を良くしていた。
ところがこのようなライン構造は、機構が複雑かつ大掛
かりとなり、保守も困難である。
これに対し、押出機内で高分子材料を必要な温度にまで
昇温しで、成形加工するために、種々の案が提案されて
いる。第3図がその代表的なものであり、押出し成形機
のヘッド先端から加熱シリンダー9中に高分子材料を押
し込み、加熱シリンダー9中で回転棒10をモータMで
高速回転させることで、加熱シリンダー9と回転棒10
間の高分子材料11に、摩擦と剪断による熱を発生させ
て加熱し、先端の成形ダイ12から押し出すものである
〔発明が解決しようとする問題点〕
この装置、回転棒10の回転速度を制御して発熱させる
が、加熱ゾーンをダイ直前の狭い範囲に規定することが
出来ないため、ダイに至る前に架橋反応を起してヤケを
発生することが多く、成形ダイ部分で高分子材料を円滑
に高温状態とすることができない。また、高分子材料を
圧送過程で摩擦熱やせん断によって機械的に加熱するも
のであるため、高分子材料がぜん断によって低分子化す
る恐れがある。かつ発熱の温度制御がむずかしい。
高分子材料を架橋反応させる場合、第4図のように、高
分子材料の粘度は時間と共に変化する。
ずなわち図のように、温度−ヒ昇に伴い一旦粘度が低下
し、その後架橋により粘度が高(なるが、架橋が終了す
る迄の時間は、加熱温度により左右される。加熱温度が
低いと、破線のような特性を示し、高いと実線のような
特性となる。加熱温度が低いと、粘度の低い時間が長い
ため、せっかくダイで成形されても、硬化する迄の時間
内に、自重により変形してしまうので好ましくない。一
方、加熱温度を高くし過ぎると、ダイを通る前に架橋終
了するので、ダイによる成形が円滑に行なわれず、かつ
高分子材が劣化してしまう。
したがって最も望ましい加熱は、成形ダイの直前で、し
かも極く狭い領域で、極めて短時間に所要温度迄加熱す
ることである。本発明の技術的課題は、従来の高分子材
料の押出し成形機による加熱架橋装置におけるこのよう
な問題を解消し、押出し成形機中の狭い領域で極めて短
時間に所定温度まで加熱可能とすることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
第1図に示すように、高分子材料の押出し成形機のヘッ
ド部の成形ダイ13と、押出し機構部14との間に、マ
イクロ波加熱ゾーンとなる空間15が設けられている。
そしてこのマイクロ波加熱ゾーン15と押出し機構部1
4との間は、高分子材料が通過する複数の小孔16・・
・を有するマイクロ波遮断板17で仕切られている。ま
たマイクロ波加熱ゾーン15とマイクロ波導入路18と
の間は、圧力隔壁19で仕切られている。
〔作用〕
原料高分子材料は、押出し成形機の押出し機構部によっ
て、ヘッド部まで移送され、かつマイクロ波遮断板17
の小孔16・・・から、マイクロ波加熱ゾーン15中に
押し出される。マイクロ波加熱ゾーン15には、マイク
ロ波導入路18からマイクロ波が供給されているため、
マイクロ波加熱ゾーン15中の高分子材料は、マイクロ
波加熱された後、成形ダイ13から押し出されることで
、成形される。なお、マイクロ波導入路18とマイクロ
波加熱ゾーン15との間は、圧力隔壁19で仕切られて
いるため、マイクロ波加熱ゾーン15中の高分子材料が
、マイクロ波導入路18に進入するごとはない。
〔実施例〕
次に本発明による高分子材料の押出し成形機による加熱
架橋装置が実際上どのように具体化されるかを実施例で
説明する。第5図は本発明による押出し成形機部の実施
例を示す断面図、第6図はこの押出し成形機を実装した
ラインを示す断面図である。第5図において、押出しヘ
ッド本体20に、マイクロ波加熱ゾーン15が形成され
、かつマイクロ波導入路18との間に圧力隔壁19が配
設されている。圧力隔壁19ば、石英やアルミナ磁器で
形成される。また本体20の先端に、袋ナツト21で成
形ダイ13が取付けられている。この本体20とシリン
ダー5の先端との間に、金属製のマイクロ波遮断板17
を挟んだ状態で、ボルト22でシリンダー5に取付は固
定されている。
この押出しヘッド部が、第6図のように押出し成形機1
に装備され、ポツパ4から原料が投入される。なおシリ
ンダー5中のスクリュー6は、減速歯車23を介してモ
ータMと連結されている。
原料は、ポツパー4より連続投入されるが、この原料は
シリンダー5内をスクリュー6によって圧送されて、押
出ヘッド部に達する。
そして、マイクロ波遮断板17の多数の小孔16・・・
から、マイクロ波加熱ゾーン15中に押し出される。マ
イクロ波遮断板17の孔16・・・の口径を、マイクロ
波の4分の1波長より小さくしておけば、マイクロ波は
通過出来ず全反射するので、スクリュー6とシリンダー
5部にはマイクロ波が進入出来ず、マイクロ波加熱はマ
イクロ波加熱ゾーン15中のみに限定される。
圧力隔壁19は、成形ダイを通過する高分子材の粘度と
成形の速度によって決まる圧力を受けるので、圧力隔壁
19の+A V’lは、この圧力に耐え得るもので、更
にマイクロ波損失の少ないものが選定条件となるが、ダ
イを通過する時の高分子材料は、マイクロ波加熱によっ
て最も粘度が低下しているので、圧力隔壁にかかる圧力
はそれ程大きくない。およそ50kg〜300kg程度
である。従って圧力隔壁19の厚み寸法は、石英ガラス
などを使用しても、1.5 m m程度で充分であるの
で、圧力隔壁の材If択にもかなり自由度がある。
ただし押出成形機のスクリュー径は60mm〜150m
m程度が一般的なことから、マイクロ波加熱ゾーン15
の内容積は、180cJ〜900cn+と小容量である
ことが必要である。何故ならば、マイクロ波遮断板17
を通過した高分子材料が成形ダイ13を通加する迄、す
なわちマイクロ波加熱ゾーン15を通過する時間が、第
4図の曲線の粘度の低下している時間以内でなければな
らないからである。
この帯溜時間はせいぜい30秒以内である。もしこれ以
−にになると、高分子材料は架橋反応により硬化を始め
てから成形ダイ13を通ることになり、高分子材料と成
形ダイ13との摩擦力が大きくなり、成形された高分子
材料に小さな亀列が生じたり、表面に凹凸が生じて、良
好な成形品とならなくなる。
このような小容量のマイクロ波加熱ゾーン15に、51
〜20に−のマイクロ波電力を送り込むと、高分子材料
のマイクロ波吸収能力が低いので、かなりな量の反射電
力がマイクロ波発生器26に向かって発生し、エネルギ
ー効率が低下してしまう。
この時の反射電力の大きさは、高分子材料の種類や、高
分子材料の中に混入されたカーボンその他の補強充填材
の配合によって異なるので、導波管18に反射電力モニ
ター24と整合器25を設けて反射電力を計測し、この
反射電力が少くなるように、スリースタブ整合器やE 
H整合器のような可変整合器25を用いて、負荷整合を
図る。
このようにして加熱された高分子材料は、成形ダイ13
の通過直後では、まだ架橋反応も進行しておらず、10
0%架橋反応が終了する迄には、1〜3分間はどの時間
を必要とする。この間、高分子成形品をそのまま放置す
ると、冷却によって架橋反応が停止したり、反応速度か
にぶり、良好な製品とならないので、架橋終了まで、成
形ダイを通過した時の温度を保持し続けなければならな
い。
この方法としては、200°C〜300℃の熱風を用い
て、成形された高分子材を囲んでしまうような熱風穴二
次加熱炉27や、赤外線ヒーターを用いた二次加熱炉が
必要となる。二次加熱炉27は、モータmで駆動される
コンベア28で、成形ダイ13から押し出された加熱状
態の成形品29を、二次加熱炉27中にガイドし、通過
させる。二次加熱炉27中には、電気ヒータ30で発生
した熱が、送風器31で送り込まれる。ただしこの二次
加熱炉27は、すでに加熱された高分子材を冷却しない
ようにすることが目的であるので、多大な熱エネルギー
を投入する必要はなく、小電力のもので良い。
成形ダイ13の出口に、赤外線放射検出器32を配設し
て、成形ダイ13から押し出された直後の成形品29の
温度を検出し、温度に比例した信号を比較器33に入力
し、温度設定器34から入力される設定温度と比較する
。そして設定温度との差の信号を、マイクロ波発生器2
6に入力して、マイクロ波発生器26を制御することで
、マイクロ波加熱ゾーン15における加熱架橋温度を一
定に制御できる。
〔発明の効果〕
本発明方法の最大の利点は、高分子材料の圧送過程のほ
んの5〜6cmの間で、時間にして10〜20秒の間に
、架橋反応に必要な温度まで昇温しでしまうことにより
、しかもマイクロ波のような応答の早いエネルギーを使
用して、瞬時に制御出来る点にある。またマイクロ波遮
断板により、シリンダー内へのマイクロ波エネルギー伝
達が防止されるので、スクリューやシリンダー内面を損
傷することなく、やけのない製品が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による高分子材料の押出し成形機による
加熱架橋装置の基本構成を示す断面図、第2図は従来の
マイクロ波加熱ラインを示す図、第3図は従来の機械式
加熱架橋装置の断面図、第4図は加熱架橋時の加熱温度
と粘度の関係を示す図、第5図は本発明による高分子材
料の押出し成形機による加熱架橋装置の実施例を示す断
面図、第6図は同実施例装置を実装した加熱ラインを示
す断面図である。 5はシリンダー、6はスクリュー、13は成形ダイ、1
5はマイクロ波加熱ゾーン、16は小孔、17はマイク
ロ波遮断板、18はマイクロ波導入路、19は圧力隔壁
、z9は成形品をそれぞれ示す。 特許出願人   ミクロ電子株式会社 代理人 弁理士  福 島  康 文 第1図 [ 1遍 第2図 第3図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、高分子材料の押出し成形機のヘッド部の成形ダ
    イ13と、押出し機構部との間に、マイクロ波加熱ゾー
    ンとなる空間15が設けられていること、 このマイクロ波加熱ゾーン15と押出し機構部との間は
    、高分子材料が通過する複数の小孔を有するマイクロ波
    遮断板17で仕切られていること、マイクロ波加熱ゾー
    ン15とマイクロ波導入路18との間が、圧力隔壁19
    で仕切られていることを特徴とする高分子材料の押出成
    形機による加熱架橋装置。
  2. (2)、前記マイクロ波導入路18は、マイクロ波発生
    器26とマイクロ波加熱ゾーン15の間において、高分
    子材料からの反射電力を消去あるいは低減するための反
    射電力モニター24と整合器25を有することを特徴と
    する特許請求の範囲第(1)項記載の高分子材料の押出
    成形機による加熱架橋装置。
JP61067883A 1986-01-16 1986-03-25 高分子材料の押出成形機 Granted JPS62222827A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61067883A JPS62222827A (ja) 1986-03-25 1986-03-25 高分子材料の押出成形機
DE8787300245T DE3769480D1 (de) 1986-01-16 1987-01-13 Mikrowellenheizvorrichtung.
EP87300245A EP0229708B1 (en) 1986-01-16 1987-01-13 Microwave heating device
US07/003,846 US4760228A (en) 1986-01-16 1987-01-16 Microwave heating device

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JP61067883A JPS62222827A (ja) 1986-03-25 1986-03-25 高分子材料の押出成形機

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JPS62222827A true JPS62222827A (ja) 1987-09-30
JPH0348015B2 JPH0348015B2 (ja) 1991-07-23

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2740722A1 (fr) * 1995-11-06 1997-05-09 Windmoeller & Hoelscher Dispositif d'echauffement des secteurs de feuille d'une gaine en feuille extrudee d'une tete de soufflage de feuille
JP2006504553A (ja) * 2002-10-31 2006-02-09 レーアウ アクチエンゲゼルシヤフト ウント コンパニー プラスチックから成る、過酸化物架橋性の成形品を押出成形する方法
JP2009101602A (ja) * 2007-10-23 2009-05-14 Yamamoto Vinita Co Ltd 樹脂成形機および押出成形方法

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