KR102150920B1 - 스크루식 압출기 - Google Patents

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KR102150920B1
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가즈히사 후쿠타니
고스케 히가시
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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

스크루식 압출기는, 스크루와, 스크루를 수용하고 혼련물의 압출 방향 상류측에 재료의 투입구가 마련되고 하류측에 선단측 개구를 갖는 케이싱을 구비한다. 투입구의 하류측단과 케이싱의 선단측 개구의 사이에, 케이싱의 내부의 압력을 계측하는 압력 센서가 마련되어 있고, 압력 센서에 의해 계측된 압력에 따라 스크루의 회전수가 제어된다.

Description

스크루식 압출기
본 발명은 혼련물의 압출을 행하는 스크루식 압출기에 관한 것이다.
자동차용 타이어의 제조 프로세스에 있어서, 타이어의 원료인 고무를 혼련하는 혼련기 밑에 설치되고, 혼련기로부터 투입된 고무(혼련물)를 연속적으로 압출하면서 시트형으로 성형하는 압출 성형기가 사용된다. 이러한 종류의 압출 성형기에 관한 기술로서, 예를 들어 하기의 특허문헌 1, 2에 기재된 것이 있다.
특허문헌 1에 기재된 시트 성형 장치는, 재료 공급부와, 재료 공급부로부터 공급된 탄성 재료를 일시적으로 저류하는 재료 저류부와, 재료 저류부에 저류되어 있는 탄성 재료를 압연하는 재료 압연부를 구비하고 있다. 재료 공급부에는, 2개의 스크루가 배치되고, 스크루에 의해 탄성 재료는 재료 저류부를 경유하여 재료 압연부로 보내진다. 재료 압연부에는 2개의 롤이 배치되고, 롤에 의해 탄성 재료는 시트형으로 성형된다.
특허문헌 2에 기재된 롤러 헤드 압출기는, 압출기 본체와, 압출기 본체로부터 압출되어 온 반죽 고무를 시트형으로 압연하는 캘린더 롤 장치를 구비하고 있다. 압출기 본체와 캘린더 롤 장치의 사이에는, 완충 로크 장치가 배치되어 있다. 압출기 본체와 캘린더 롤 장치의 사이의 압력(압출기 본체의 헤드 압력)을 감지하는 감지 장치가, 완충 로크 장치 내에 마련되어 있다. 감지 장치에 의해 감지된 압출기 본체의 헤드 압력에 따라, 캘린더 롤의 속도 및 압출기 본체의 스크루 회전수가 자동적으로 제어된다. 이 구성에 의해, 숙련된 작업자에 의한 번거로운 수동 제어를 행할 필요 없이, 항상 균일한 폭을 갖는 고무 시트를 연속적으로 얻을 수 있다고 특허문헌 2에 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2009-12463호 공보 일본 특허 공고 소55-4575호 공보
근년, 저연비 타이어의 수요가 증가하고 있다. 저연비 타이어의 원료인 고무에는 실리카가 높은 비율로 배합되는 경우가 많다. 실리카를 높은 비율로 배합한 고무(혼련물)는, 압출 성형기에 있어서 시트형으로 성형되기 어렵다는 문제가 있다. 그 때문에, 상류측 프로세스의 혼련기에 있어서 뿐만 아니라, 압출 성형기에 있어서도 고무(혼련물)의 분산 혼합성을 높일 것이 요망된다. 고무(혼련물)의 분산 혼합성을 높이기 위해서는, (1) 혼련물의 압출을 행하는 스크루 배치부에 있어서 혼련물에 보다 많은 에너지를 가하는 것, (2) 혼련물의 압출을 행하는 스크루 배치부에 있어서 혼련물의 충만 상태를 안정시키는 것이 필요하다.
그러나, 특허문헌 1, 2에는, 어느 문헌 중에도 혼련물의 분산 혼합성을 높이기 위한 기술에 관한 기재는 없다. 또한, 특허문헌 2에서는, 캘린더 롤의 속도 및 압출기 본체의 스크루 회전수를 압출기 본체의 헤드 압력에 따라 제어하고 있지만, 이 제어는 압출기 본체 내의 반죽 고무의 충만 상태를 안정시키는 것은 아니다.
본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 혼련물의 분산 혼합성을 높이기 위한 상기 (1), (2)의 과제 중 (2)의 과제를 해결하는 것, 즉 혼련물의 압출을 행하는 스크루 배치부에 있어서 혼련물의 충만 상태를 안정시킬 수 있는 구성의 스크루식 압출기를 제공하는 것이다.
본 발명에 관한 스크루식 압출기는, 스크루와, 상기 스크루를 수용하고, 혼련물의 압출 방향 상류측에 재료의 투입구가 마련되고 하류측에 선단측 개구를 갖는 케이싱을 구비하고, 혼련물의 압출을 행하는 스크루식 압출기에 있어서, 상기 투입구의 하류측단과 상기 케이싱의 상기 선단측 개구의 사이에, 상기 케이싱의 내부의 압력을 계측하는 압력 센서가 마련되고, 상기 압력 센서에 의해 계측된 압력에 따라 상기 스크루의 회전수가 제어되는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 따르면, 상기 압력 센서에 의해 계측된 압력에 따라 스크루의 회전수를 제어함으로써, 혼련물의 압출을 행하는 스크루 배치부에 있어서의 케이싱 내의 혼련물의 충만 상태를 안정시킬 수 있다. 이에 의해, 스크루 배치부에 있어서 스크루에 의한 혼련물의 안정된 혼련이 가능해져, 혼련물의 분산 혼합성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 케이싱의 내벽면은, 상기 혼련물의 압출 방향에 직교하는 단면에 있어서, 2개의 원이 동일 면 상에서 일부 중첩된 상태의 외측 에지 형상으로 되어 있고, 좌우 한 쌍의 상기 스크루가 상기 케이싱에 수용되어 있고, 상기 단면에 있어서, 상기 케이싱의 바닥측 중앙의 정상부로부터 수평 방향으로 연장시킨 가상선과 좌우 한 쌍의 상기 스크루의 회전 중심으로부터 각각 하방으로 연장시킨 가상선으로 구획된 부분의 상기 케이싱의 내부의 압력이, 상기 압력 센서에 의해 계측되는 것이 바람직하다.
케이싱 내부 중 상기 구획 부분은, 압력이 안정되기 쉬운 부분이며, 또한 재료(혼련물)에 대하여 혼련 작용이 가장 많이 작용하는 부분이다. 이 부분의 압력에 기초하여 스크루의 회전수를 제어함으로써, 케이싱 내의 혼련물의 충만 상태를 보다 안정시킬 수 있다. 또한, 압력이 안정되기 쉬운 부분이라는 점에서, 이 부분에서의 압력 계측은, 재료(혼련물)의 혼련도의 평가에도 적합하다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 케이싱의 좌측실 및 우측실의 각각의 압력을 계측할 수 있도록, 상기 압력 센서가 복수 마련되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 케이싱의 좌우 방 사이에서 혼련물의 충만율(압력)에 차가 있는 경우라도, 그 차에 맞추어 적절한 제어를 행할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 케이싱의 내부의 상기 압출 방향에 있어서의 복수 개소의 압력을 계측할 수 있도록, 상기 압력 센서가 복수 마련되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 케이싱으로부터 토출되는 혼련물의 압력을 안정시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 케이싱의 하류측의 끝 쪽에, 상기 혼련물을 시트형으로 성형하는 상하 한 쌍의 롤러가 배치되어 있고, 상기 롤러에, 해당 롤러에 작용하는 하중을 계측하는 하중 센서가 마련되어 있고, 상기 압력 센서에 의해 계측된 압력과 상기 하중 센서에 의해 계측된 하중의 조합으로 상기 롤러의 회전수가 제어되는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 롤러 앞의 혼련물의 압력을 안정시킬 수 있다. 이에 의해, 두께 및 폭이 안정된 시트를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 케이싱의 하류측의 끝 쪽에, 혼련물을 시트형으로 성형하는 상하 한 쌍의 롤러가 배치되어 있고, 상기 케이싱과 상기 롤러의 사이의 부분인 뱅크부에, 해당 뱅크부의 압력을 계측하는 뱅크부 압력 센서가 추가로 마련되어 있고, 상기 압력 센서에 의해 계측된 압력과 상기 뱅크부 압력 센서에 의해 계측된 압력의 조합으로 상기 롤러의 회전수가 제어되는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 롤러 앞의 혼련물의 압력을 안정시킬 수 있다. 이에 의해, 두께 및 폭이 안정된 시트를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 케이싱은 끝이 가는 형상이며, 상기 투입구의 하류측단과 상기 케이싱의 상기 선단측 개구의 사이의 한 가운데보다 상류측의 상기 케이싱의 내부의 압력이, 상기 압력 센서에 의해 계측되는 것이 바람직하다.
혼련물을 시트형으로 성형하는 상하 한 쌍의 롤러 구비 스크루식 압출기의 경우, 본 발명에서는, 상기한 압력 센서에 의해 계측된 압력에 기초하는 스크루의 회전수 제어에 의해, 케이싱 내의 혼련물의 충만 상태를 안정시키려고 한다. 또한, 상기한 압력 센서에 의해 계측된 압력과 상기한 하중 센서에 의해 계측된 하중(또는 상기한 뱅크부 압력 센서에 의해 계측된 압력)의 조합에 기초하는 롤러의 회전수 제어에 의해, 시트의 두께 및 폭을 안정시키려고 한다.
여기서, 케이싱이 끝이 가는 형상이면, 그 선단에 가까울수록 케이싱 내의 압력의 상승 구배가 급해진다. 승압이 큰 곳에서 스크루의 회전 에너지가 많이 소비되므로, 케이싱의 선단 압력과의 차를 측정하기 쉬운 개소에 상기한 압력 센서를 설치함으로써, 스크루의 회전수 제어에 보다 적합한 압력의 계측을 행할 수 있다.
이러한 점에서, 재료 투입구의 하류측단과 케이싱의 선단측 개구의 사이의 한 가운데보다 상류측의 케이싱의 내부의 압력을 계측하는 것이 바람직하다.
또한, 재료 투입구의 하류측단과 케이싱의 선단측 개구의 사이의 한 가운데보다 상류측의 케이싱의 내부의 압력은, 뱅크부의 압력(또는 롤러에 작용하는 하중)과의 차가 충분히 있으므로, 롤러의 회전수 제어에 보다 적합하다.
본 발명에 따르면, 혼련물의 압출을 행하는 스크루 배치부에 있어서 혼련물의 충만 상태를 안정시킬 수 있는 스크루식 압출기를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명에 관한 스크루식 압출기의 제1 실시 형태로서의 롤러 다이 구비 압출기의 평단면도이다.
도 2는, 도 1의 II-II 단면도이며, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 롤러 다이 구비 압출기의 종단면도이다.
도 3은, 도 2의 III-III 단면의 모식도이다.
도 4는, 케이싱 하류부 내의 압력 분포도이다.
도 5는, 도 1 내지 도 3에 도시하는 롤러 다이 구비 압출기의 스크루 회전수 및 롤러 회전수의 제어 플로우를 도시하는 흐름도이다.
도 6은, 본 발명에 관한 스크루식 압출기의 제2 실시 형태로서의 롤러 다이 구비 압출기의 종단면도이다.
도 7은, 본 발명에 관한 스크루식 압출기의 제3 실시 형태로서의 롤러 다이 구비 압출기의 평단면도이다.
도 8은, 도 7에 도시하는 롤러 다이 구비 압출기의 스크루 회전수 및 롤러 회전수의 제어 플로우를 도시하는 흐름도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 이하의 실시 형태에서 나타내는 스크루식 압출기는, 고무 등의 고분자 재료의 혼련물을 시트형으로 압출 성형하는 롤러 다이 구비 스크루 압출기(이하, 「롤러 다이 구비 압출기」라고 칭함)이다. 또한, 본 발명의 스크루식 압출기는, 고분자 재료의 혼련물을 다수의 원형 구멍을 갖는 다이스로부터 압출한 후에 원통형의 펠릿으로 절단 성형하는 펠리타이저라고 불리는 기계로도 사용할 수 있다.
(롤러 다이 구비 압출기의 구성)
도 1 내지 도 3을 참조하면서, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 롤러 다이 구비 압출기(1)에 대하여 설명한다. 롤러 다이 구비 압출기(1)는, 혼련물의 압출을 행하는 좌우 한 쌍의 총 2개의 스크루(2, 3)와, 스크루(2, 3)를 수용하는 케이싱(4)을 갖는다. 케이싱(4)의 전방에는 상하 한 쌍의 총 2개의 롤러(9, 10)가 배치된다. 케이싱(4)과 롤러(9, 10)의 사이의 부분은, 뱅크부(11)라고 불리며, 스크루(2, 3)에 의해 압출된 혼련물은, 이 뱅크부(11)에 고인다. 또한, 뱅크부(11)는 폐쇄되어 있다. 롤러(9, 10)는, 서로 역방향으로 회전하도록 연결되어 있고, 도시를 생략하는 하나의 구동 수단에 의해 동일한 회전수(회전 속도)로 회전된다. 롤러(9, 10)는, 혼련물을 압연하여 시트형으로 성형하기 위한 것이며, 롤러 다이라고 불리고 있다.
스크루(2, 3)는, 각각 축부(6)와, 축부(6)의 외주면에 마련된 나선형의 플라이트(7)를 갖는다. 스크루(2)와 스크루(3)는, 플라이트의 비틀림 각도가 서로 반대인 것을 제외하고 동일한 형상ㆍ치수의 스크루이다. 또한, 스크루(2, 3)는, 서로 역방향으로 회전하도록 연결되어 있고, 도시를 생략하는 하나의 구동 수단에 의해 동일한 회전수로 회전된다.
케이싱(4)은, 혼련물의 압출 방향 상류측으로부터 하류측을 향하여 끝이 가는 형상이며, 재료(혼련물)의 투입구(15)가 상부에 마련된 케이싱 상류부(14)와, 주위가 벽면으로 둘러싸인 케이싱 하류부(24)를 갖는다. 투입구(15)에 그 상방으로부터 공급된 고무 등의 혼련물은, 서로 역방향으로 회전하는 스크루(2, 3)에 의해 뱅크부(11)로 압출되고, 그 후, 롤러(9, 10)의 사이를 통과함으로써 시트형으로 성형된다.
<압력 센서>
도 3에 도시한 바와 같이, 케이싱(4)의 내벽면은, 혼련물의 압출 방향에 직교하는 단면에 있어서, 2개의 원이 동일 면 상에서 일부 중첩된 상태의 외측 에지 형상(안경 형상)으로 되어 있고, 케이싱(4)의 좌측실(4b)에 스크루(2)가, 우측실(4c)에 스크루(3)가 수용되어 있다. 그리고, 케이싱(4)의 저부에는, 2개의 압력 센서(5(5a, 5b))가 설치되어 있다. 좌측실(4b)측에 압력 센서(5a)가 설치되고, 우측실(4c)측에 압력 센서(5b)가 설치되어 있다. 압력 센서(5(5a, 5b))에 의해, 케이싱(4)의 내부의 압력(혼련물의 압력)이 계측된다. 케이싱(4)의 좌우 방의 압력을 각각 계측함으로써, 케이싱(4)의 좌우 방 사이에서 혼련물의 충만율(압력)에 차가 있는 경우라도, 그 차에 맞추어 후술하는 제어를 적절하게 행할 수 있다.
도 1, 2에 도시한 바와 같이, 혼련물의 압출 방향에 있어서는, 압력 센서(5(5a, 5b))는, 투입구(15)의 하류측단(15a)과 케이싱(4)의 선단측 개구의 사이 S의 케이싱(4)의 저부에 설치되어 있다. 바꾸어 말하면, 압력 센서(5(5a, 5b))는, 케이싱(4) 중 그 하류측 부분인, 주위가 벽면으로 둘러싸인 케이싱 하류부(24)의 저부에 설치되어 있다. 보다 바람직하게는, 본 실시 형태와 같이, 압력 센서(5(5a, 5b))는, 투입구(15)의 하류측단(15a)과 케이싱(4)의 선단측 개구의 사이 S이며, 또한 그 사이 S의 한 가운데보다 상류측인 범위 S1 부분의 케이싱(4)의 저부에 설치된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 케이싱(4)의 혼련물의 압출 방향에 직교하는 단면으로 보아, 케이싱(4)의 바닥측 중앙의 정상부 T로부터 수평 방향으로 연장시킨 가상선 M1과, 스크루(2, 3)의 각각의 회전 중심 O로부터 하방으로 연장시킨 가상선 M2, M3으로 구획된 부분의 케이싱(4)의 내부의 압력이 계측되도록, 압력 센서(5(5a, 5b))는, 케이싱(4)의 저부 중 케이싱 중앙 근방의 부분에 설치된다. 케이싱(4) 내부 중 상기 구획 부분은, 압력이 안정되기 쉬운 부분이며, 또한 재료(혼련물)에 대하여 혼련 작용이 가장 많이 작용하는 부분이다. 이 부분의 압력에 기초하여 스크루(2, 3)의 회전수(회전 속도)를 제어함으로써, 케이싱(4) 내의 혼련물의 충만 상태를 보다 안정시킬 수 있다. 또한, 압력이 안정되기 쉬운 부분이라고 하는 점에서, 이 부분에서의 압력 계측은, 재료(혼련물)의 혼련도의 평가에도 적합하다. 또한, 회전하는 스크루(2, 3)의 플라이트(7)와 접촉하지 않도록 압력 센서(5(5a, 5b))는, 그 선단부(압력 검출부)가 케이싱(4)의 바닥측 내벽면(4a)으로부터 돌출되지 않도록, 케이싱(4)에 설치된다.
<하중 센서>
도 2에 도시한 바와 같이, 케이싱(4)의 전방, 즉 케이싱(4)의 하류측의 끝 쪽에 배치된 롤러(9, 10)의 축부에는, 각각 하중 센서(8)가 설치되어 있다. 하중 센서(8)는, 예를 들어 변형 게이지로 구성된다. 하중 센서(8)는, 뱅크부(11)로부터 압출되어 오는 혼련물의, 각각의 롤러(9, 10)에 작용하는 하중을 계측하는 센서이다.
도 4는, 압출기 사용 중인 케이싱 하류부(24) 내의 압력 분포도이다. 도 1, 2 내 등에 기재된 「0」, 「L」, 「S」, 「S1」과, 도 4 내에 기재된 「0」, 「L」, 「S」, 「S1」은 대응한다. 케이싱(4)이 끝이 가는 형상이면, 케이싱(4)의 선단에 가까워질수록 그 용적이 작아져 가기 때문에, 스크루(2, 3)에 의해 압출되어 가는 혼련물은, 케이싱(4)의 선단에 가까워짐에 따라 압밀되어 간다. 그 때문에, 케이싱(4)의 선단에 가까울수록 케이싱(4) 내의 압력(혼련물의 압력)의 상승 구배는 급해진다. 「PL」은, 대기압이며, 「P0」는, 가장 단면적이 작은 케이싱(4)의 선단측 개구에 있어서의 압력(혼련물의 압력)이다.
승압(압력)이 큰 곳에서 스크루(2, 3)의 회전 에너지가 많이 소비되므로, 케이싱(4)의 선단 압력과의 차를 측정하기 쉬운 개소에 압력 센서(5)를 설치함으로써, 스크루(2, 3)의 회전수 제어에 보다 적합한 압력의 계측을 행할 수 있다. 이러한 점에서, 투입구(15)의 하류측단(15a)과 케이싱(4)의 선단측 개구의 사이 S의 한 가운데(L/2)보다 상류측의 케이싱(4)의 내부의 압력을 계측하는 것이 바람직하다. 또한, 투입구(15)의 하류측단(15a)과 케이싱(4)의 선단측 개구의 사이의 한 가운데보다 상류측인 범위 S1 부분의 케이싱(4)의 내부의 압력은, 하중 센서(8)로 계측되는 롤러(9, 10)에 작용하는 하중(도 7에 도시하는 실시 형태에서는, 뱅크부(11)의 압력)과의 차가 충분히 있으므로, 롤러(9, 10)의 회전수 제어에 보다 적합하다.
(제어 방법)
도 5를 참조하면서, 롤러 다이 구비 압출기(1)의 스크루 회전수 및 롤러 회전수의 제어 방법에 대하여 설명한다. 또한, 상기 제어는, 제어 수단으로서의 컨트롤러(12)(도 1 참조)에 의해 행해진다. 압력 센서(5(5a, 5b))로부터의 신호, 및 하중 센서(8)로부터의 신호는, 컨트롤러(12)에 도입된다. 컨트롤러(12)는, 도입된 신호에 기초하여, 스크루(2, 3)의 회전수, 롤러(9, 10)의 회전수를 제어한다.
컨트롤러(12)는, 압력 센서(5a)에 의해 계측된 압력(혼련부 압력)과, 압력 센서(5b)에 의해 계측된 압력(혼련부 압력)의 평균 압력(혼련부 평균 압력)을 계산한다. 또한, 컨트롤러(12)는, 2개의 하중 센서(8)에 의해 계측된 하중(롤러 하중)의 평균 하중(롤러 평균 하중)을 계산한다. 롤러 다이 구비 압출기(1)의 혼련물 압출 운전 중, 각 센서(5a, 5b, 8)로부터의 신호는, 상시, 컨트롤러(12)로 보내진다. 또한, 각 센서(5a, 5b, 8)로부터의 신호가, 일정한 간격 등으로 컨트롤러(12)로 보내지도록 되어 있어도 된다.
<스크루 회전수의 제어>
컨트롤러(12)는, 상기 혼련부 평균 압력의 값에 기초하여, 스크루(2, 3)의 회전수를 다음과 같이 제어한다.
컨트롤러(12)는, 상기 혼련부 평균 압력이, 소정의 (허용되는) 압력의 범위보다 낮으면, 스크루(2, 3)의 회전수를 상승시키고, 높으면, 스크루(2, 3)의 회전수를 저하시키는 제어를 행한다. 또한, 컨트롤러(12)는, 상기 혼련부 평균 압력이 소정의 (허용되는) 압력의 범위 내에 있으면, 즉 적정(적정 범위)이면, 그 시점에서의 스크루(2, 3)의 회전수를 그대로 유지하는 제어를 행한다(스텝 1(St1)).
혼련부 평균 압력이 낮다고 하는 것은, 케이싱(4)(케이싱 하류부(24)) 내의 혼련물의 충만 상태가 낮다고 하는 것이며, 스크루(2, 3)의 회전수를 상승시킴으로써, 혼련물의 충만 상태는 상승을 향한다. 또한, 혼련부 평균 압력이 높다고 하는 것은, 케이싱(4)(케이싱 하류부(24)) 내의 혼련물의 충만 상태가 높다(지나치게 높다)고 하는 것이며, 스크루(2, 3)의 회전수를 저하시킴으로써, 혼련물의 충만 상태는 저하를 향한다.
상기 제어에 의해, 케이싱(4)(케이싱 하류부(24)) 내의 혼련물의 충만 상태를 안정시킬 수 있다. 그 결과, 케이싱(4)(케이싱 하류부(24)) 내에 있어서 스크루(2, 3)에 의한 혼련물의 안정된 혼련이 가능해져, 혼련물의 분산 혼합성을 높일 수 있다.
<롤러 회전수의 제어>
컨트롤러(12)는, 상기 혼련부 평균 압력의 값과, 상기 롤러 평균 하중의 값의 조합에 기초하여, 롤러(9, 10)의 회전수를 다음과 같이 제어한다.
(1) 상기 혼련부 평균 압력이, 소정의 (허용되는) 압력의 범위보다 낮은 경우, 롤러 회전수는 다음과 같이 제어된다. 컨트롤러(12)는, 상기 롤러 평균 하중이, 소정의 (허용되는) 하중의 범위보다 낮으면, 롤러(9, 10)의 회전수를 저하시키고, 높으면, 롤러(9, 10)의 회전수를 상승시키는 제어를 행한다. 또한, 컨트롤러(12)는, 상기 롤러 평균 하중이 소정의 (허용되는) 하중의 범위 내에 있으면, 즉 적정(적정 범위)이면, 롤러(9, 10)의 회전수를 상승시키는 제어를 행한다(스텝 2_1(St2_1)).
(2) 상기 혼련부 평균 압력이, 소정의 (허용되는) 압력의 범위보다 높은 경우, 롤러 회전수는 다음과 같이 제어된다. 컨트롤러(12)는, 상기 롤러 평균 하중이, 소정의 (허용되는) 하중의 범위보다 낮으면, 롤러(9, 10)의 회전수를 저하시키고, 높으면, 롤러(9, 10)의 회전수를 상승시키는 제어를 행한다. 또한, 컨트롤러(12)는, 상기 롤러 평균 하중이 소정의 (허용되는) 하중의 범위 내에 있으면, 즉 적정(적정 범위)이면, 롤러(9, 10)의 회전수를 저하시키는 제어를 행한다(스텝 2_3(St2_3)).
(3) 상기 혼련부 평균 압력이, 소정의 (허용되는) 압력의 범위 내에 있는 경우, 롤러 회전수는 다음과 같이 제어된다. 컨트롤러(12)는, 상기 롤러 평균 하중이, 소정의 (허용되는) 하중의 범위보다 낮으면, 롤러(9, 10)의 회전수를 저하시키고, 높으면, 롤러(9, 10)의 회전수를 상승시키는 제어를 행한다. 또한, 컨트롤러(12)는, 상기 롤러 평균 하중이 소정의 (허용되는) 하중의 범위 내에 있으면, 즉 적정(적정 범위)이면, 그 시점에서의 롤러(9, 10)의 회전수를 그대로 유지하는 제어를 행한다(스텝 2_2(St2_2)).
상기 (1) 내지 (3)의 제어를 다른 표현으로 기재하면 다음과 같이 된다. 컨트롤러(12)는, 상기 혼련부 평균 압력의 값에 상관없이, 상기 롤러 평균 하중이, 소정의 (허용되는) 하중의 범위보다 낮으면, 롤러(9, 10)의 회전수를 저하시키고, 높으면, 롤러(9, 10)의 회전수를 상승시키는 제어를 행한다.
한편, 컨트롤러(12)는, 상기 롤러 평균 하중이 소정의 (허용되는) 하중의 범위 내에 있으면, 즉 적정(적정 범위)이면, 스크루(2, 3)의 회전수의 상승, 저하, 유지에 맞추어, 롤러(9, 10)의 회전수를 상승, 저하, 유지하는 제어를 행한다. 보다 구체적으로는, 스크루(2, 3)의 회전수를 상승시키는 경우에는, 롤러(9, 10)의 회전수도 상승시키고, 스크루(2, 3)의 회전수를 저하시키는 경우에는, 롤러(9, 10)의 회전수도 저하시키고, 스크루(2, 3)의 회전수를 그대로 유지하는 경우에는, 롤러(9, 10)의 회전수도 그대로 유지하는 제어를 행한다.
롤러 회전수에 관한 상기의 제어에 따르면, 롤러보다 상류측, 즉 뱅크부(11)에 있어서의 혼련물의 압력을 안정시킬 수 있다. 이에 의해, 롤러(9, 10) 사이에 말려들어 가는 혼련물의 양의 변동을 억제할 수 있고, 케이싱(4) 내에서 혼련물의 혼련도를 향상시킬 수 있음과 함께, 두께 및 폭이 안정된 시트(50)를 제조할 수 있다.
스크루 회전수 및 롤러 회전수의 상기의 제어를 표로 정리하면 표 1과 같이 된다.
Figure 112019032945591-pct00001
(제2 실시 형태)
도 6은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 롤러 다이 구비 압출기(102)를 도시하는 도면이다. 제2 실시 형태의 롤러 다이 구비 압출기(102)에 관하여, 제1 실시 형태의 롤러 다이 구비 압출기(1)를 구성하는 부재와 동일한 부재에는 동일한 부호를 부여하고 있다(후술하는 제3 실시 형태에 대해서도 마찬가지임).
제2 실시 형태의 롤러 다이 구비 압출기(102)와, 제1 실시 형태의 롤러 다이 구비 압출기(1)의 상이점은, 케이싱(4)(케이싱 하류부(24))의 저부에 설치한 압력 센서(5)의 수이다. 제1 실시 형태의 롤러 다이 구비 압출기(1)에서는, 혼련물의 압출 방향에 있어서, 하나의 압력 센서(5)를 배치하고 있는 것에 비해(좌측실(4b) 및 우측실(4c)에 1개씩), 제2 실시 형태의 롤러 다이 구비 압출기(102)에서는, 혼련물의 압출 방향에 있어서, 2개의 압력 센서(5)를 배치하고 있다(좌측실(4b) 및 우측실(4c)에 2개씩).
구체적으로는, 롤러 다이 구비 압출기(102)에서는, 좌측실(4b) 및 우측실(4c)의 각각의 방에 관하여, 혼련물의 압출 방향에 있어서, 투입구(15)의 하류측단(15a)과 케이싱(4)의 선단측 개구의 사이 S의 케이싱(4)의 저부에, 소정의 간격을 두고 축 방향으로 2개의 압력 센서(5)가 설치되어 있다. 도 6에는, 우측실(4c)에 배치한 2개의 압력 센서(5b)가 도시되어 있다. 이와 같이 하여, 본 실시 형태에서는, 케이싱(4)의 내부의 압출 방향에 있어서의 복수 개소의 압력을 계측할 수 있도록, 압력 센서(5)가 복수 마련되어 있다. 이 구성에 따르면, 케이싱(4)으로부터 토출되는 혼련물의 압력을 안정시킬 수 있다. 이에 의해, 롤러(9, 10) 사이에 말려들어 가는 혼련물의 양의 변동을 억제할 수 있고, 케이싱(4) 내에서 혼련물의 혼련도를 향상시킬 수 있음과 함께, 두께 및 폭이 안정된 시트(50)를 제조할 수 있다.
또한, 롤러 다이 구비 압출기(102)에서는, 총 4개의 압력 센서(5)가 케이싱(4)의 저부에 설치되어 있게 된다. 또한, 4개의 압력 센서(5)로 계측된 압력을, 스크루 회전수 및 롤러 회전수의 제어에서 사용하는 경우, 상기한 바와 같이, 본 실시 형태의 스크루(2, 3)는, 연결되어 동일 회전수로 회전되는 것이므로, 4개의 압력 센서(5)로 계측된 압력의 평균값을 스크루 회전수 및 롤러 회전수의 제어에서 사용하게 된다.
(제3 실시 형태)
도 7은, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 롤러 다이 구비 압출기(103)를 도시하는 도면이다. 제1 실시 형태의 롤러 다이 구비 압출기(1)에서는, 그 롤러(9, 10)의 축부에 하중 센서(8)가 설치되어 있다. 제3 실시 형태의 롤러 다이 구비 압출기(103)에서는, 이 하중 센서(8) 대신에, 뱅크부(11)의 압력(뱅크부(11) 내의 혼련물의 압력)을 계측하는 뱅크부 압력 센서(13)가, 케이싱(4)과 롤러(9, 10)의 사이에 마련되어 있다.
제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 컨트롤러(12)는, 압력 센서(5a)에 의해 계측된 압력(혼련부 압력)과, 압력 센서(5b)에 의해 계측된 압력(혼련부 압력)의 평균 압력(혼련부 평균 압력)을 계산한다.
본 실시 형태에서는, 컨트롤러(12)는, 상기 혼련부 평균 압력의 값과, 뱅크부 압력 센서(13)에 의해 계측된 뱅크부 압력의 값의 조합에 기초하여, 롤러(9, 10)의 회전수를 제어한다.
도 8은, 본 실시 형태에 있어서의 스크루 회전수 및 롤러 회전수의 제어 플로우를 도시하는 흐름도이다. 본 실시 형태에 있어서의 스크루(2, 3)의 회전수의 제어에 대해서는, 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 롤러(9, 10)의 회전수의 제어의 구체예, 즉 롤러 회전수의 제어의 구체예에 관해서는, 도 8을 참조하면서 제1 실시 형태의 상기 「롤러 회전수의 제어」의 설명에 있어서의 「롤러 평균 하중」을 「뱅크부 압력」으로, 롤러 평균 하중에 관한 기재의 「하중」을 「압력」으로 바꾸어 읽기 바란다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 스크루 회전수 및 롤러 회전수의 제어를 정리하면 표 2와 같이 된다.
Figure 112019032945591-pct00002
롤러 회전수에 관한 상기의 제어에 따르면, 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 롤러의 하류측의 끝 쪽, 즉 뱅크부(11)의 혼련물의 압력을 안정시킬 수 있다. 이에 의해, 롤러(9, 10) 사이에 말려들어 가는 혼련물의 양의 변동을 억제할 수 있고, 케이싱(4) 내에서 혼련물의 혼련도를 향상시킬 수 있음과 함께, 두께 및 폭이 안정된 시트(50)를 제조할 수 있다.
(변형예)
상기한 실시 형태의 좌우 한 쌍의 스크루(2, 3)는, 하나의 구동 수단에 의해 동일한 회전수로 회전되는 구성으로 되어 있다. 이 대신에, 좌우 한 쌍의 스크루(2, 3)가, 2개의 구동 수단에 의해, 각각 독립적으로 회전되도록 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 상기한 제1 실시 형태와 같이 케이싱(4)의 좌우 방의 각각에 압력 센서(5)를 마련하는 경우, 예를 들어 도 5에 도시한 제어 플로우에 따라, 좌우의 스크루(2, 3)의 회전수를 각각의 방에 배치한 압력 센서(5)에서 별개로 제어한다. 롤러(9, 10)의 회전수 제어에 관해서는, 케이싱(4)의 좌우 방에 마련한 압력 센서(5)로 계측된 압력의 예를 들어 평균 압력을 롤러(9, 10)의 회전수 제어에 사용한다.
케이싱(4)(케이싱 하류부(24))의 내부의 압력을 계측하는 압력 센서(5)를, 케이싱(4)(케이싱 하류부(24))의 저부가 아니라, 케이싱(4)(케이싱 하류부(24))의 측부 또는 상부에 설치해도 된다.
케이싱(4)의 좌우 방에, 각각 2개 이상의 압력 센서를 설치해도 된다.
혼련물의 압출 방향(스크루의 축 방향)에 있어서, 3개 이상의 압력 센서를 케이싱(4)(케이싱 하류부(24))에 설치해도 된다.
좌우 한 쌍의 스크루(2, 3)가 아니라, 스크루를 하나만 갖는 스크루식 압출기여도 된다.
그 밖에, 당업자가 상정할 수 있는 범위에서 다양한 변경을 행할 수 있다.
본 출원은 2016년 10월 7일에 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2016-198850호)에 기초하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 원용된다.
1: 롤러 다이 구비 압출기(스크루식 압출기)
2, 3: 스크루
4: 케이싱
T: 정상부
M1, M2, M3: 가상선
O: 회전 중심
5: 압력 센서
8: 하중 센서
9, 10: 롤러
12: 컨트롤러
13: 뱅크부 압력 센서
15: 투입구
15a: 하류측단

Claims (10)

  1. 스크루와,
    상기 스크루를 수용하고, 혼련물의 압출 방향 상류측에 재료의 투입구가 마련되고 하류측에 선단측 개구를 갖는 케이싱
    을 구비하고, 혼련물의 압출을 행하는 스크루식 압출기에 있어서,
    상기 투입구의 하류측단과 상기 케이싱의 상기 선단측 개구의 사이에, 상기 케이싱의 내부의 압력을 계측하는 압력 센서가 마련되고,
    상기 압력 센서에 의해 계측된 압력에 따라 상기 스크루의 회전수가 제어되고,
    상기 케이싱의 내벽면은, 상기 혼련물의 압출 방향에 직교하는 단면에 있어서, 2개의 원이 동일 면 상에서 일부 중첩된 상태의 외측 에지 형상으로 되어 있고,
    좌우 한 쌍의 상기 스크루가 상기 케이싱에 수용되어 있고,
    상기 단면에 있어서, 상기 케이싱의 바닥측 중앙의 정상부로부터 수평 방향으로 연장시킨 가상선과 좌우 한 쌍의 상기 스크루의 회전 중심으로부터 각각 하방으로 연장시킨 가상선으로 구획된 부분의 상기 케이싱의 내부의 압력이, 상기 압력 센서에 의해 계측되는 것을 특징으로 하는 스크루식 압출기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 케이싱의 좌측실 및 우측실의 각각의 압력을 계측할 수 있도록, 상기 압력 센서가 복수 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 스크루식 압출기.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 케이싱의 내부의 상기 압출 방향에 있어서의 복수 개소의 압력을 계측할 수 있도록, 상기 압력 센서가 복수 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 스크루식 압출기.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 케이싱의 내부의 상기 압출 방향에 있어서의 복수 개소의 압력을 계측할 수 있도록, 상기 압력 센서가 복수 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 스크루식 압출기.
  7. 스크루와,
    상기 스크루를 수용하고, 혼련물의 압출 방향 상류측에 재료의 투입구가 마련되고 하류측에 선단측 개구를 갖는 케이싱
    을 구비하고, 혼련물의 압출을 행하는 스크루식 압출기에 있어서,
    상기 투입구의 하류측단과 상기 케이싱의 상기 선단측 개구의 사이에, 상기 케이싱의 내부의 압력을 계측하는 압력 센서가 마련되고,
    상기 압력 센서에 의해 계측된 압력에 따라 상기 스크루의 회전수가 제어되고,
    상기 케이싱의 하류측의 끝 쪽에, 상기 혼련물을 시트형으로 성형하는 상하 한 쌍의 롤러가 배치되어 있고,
    상기 롤러에, 해당 롤러에 작용하는 하중을 계측하는 하중 센서가 마련되어 있고,
    상기 압력 센서에 의해 계측된 압력과 상기 하중 센서에 의해 계측된 하중의 조합으로 상기 롤러의 회전수가 제어되는 것을 특징으로 하는 스크루식 압출기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 케이싱은 끝이 가는 형상이며,
    상기 투입구의 하류측단과 상기 케이싱의 상기 선단측 개구의 사이의 한 가운데보다 상류측의 상기 케이싱의 내부의 압력이, 상기 압력 센서에 의해 계측되는 것을 특징으로 하는 스크루식 압출기.
  9. 스크루와,
    상기 스크루를 수용하고, 혼련물의 압출 방향 상류측에 재료의 투입구가 마련되고 하류측에 선단측 개구를 갖는 케이싱
    을 구비하고, 혼련물의 압출을 행하는 스크루식 압출기에 있어서,
    상기 투입구의 하류측단과 상기 케이싱의 상기 선단측 개구의 사이에, 상기 케이싱의 내부의 압력을 계측하는 압력 센서가 마련되고,
    상기 압력 센서에 의해 계측된 압력에 따라 상기 스크루의 회전수가 제어되고,
    상기 케이싱의 하류측의 끝 쪽에, 혼련물을 시트형으로 성형하는 상하 한 쌍의 롤러가 배치되어 있고,
    상기 케이싱과 상기 롤러의 사이의 부분인 뱅크부에, 해당 뱅크부의 압력을 계측하는 뱅크부 압력 센서가 추가로 마련되어 있고,
    상기 압력 센서에 의해 계측된 압력과 상기 뱅크부 압력 센서에 의해 계측된 압력의 조합으로 상기 롤러의 회전수가 제어되는 것을 특징으로 하는 스크루식 압출기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 케이싱은 끝이 가는 형상이며,
    상기 투입구의 하류측단과 상기 케이싱의 상기 선단측 개구의 사이의 한 가운데보다 상류측의 상기 케이싱의 내부의 압력이, 상기 압력 센서에 의해 계측되는 것을 특징으로 하는 스크루식 압출기.
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