KR20200035113A - 롤 구비 스크루 압출기 - Google Patents

Abstract

롤 구비 스크루 압출기(1)는, 재료를 압출하는 스크루(2, 3)와, 스크루(2, 3)를 수용하고, 재료의 투입구(12)가 마련된 케이싱(4)과, 케이싱(4)의 전방에 배치되고, 스크루(2, 3)에 의해 압출된 재료를 시트형으로 성형하는 한 쌍의 상측 롤(5) 및 하측 롤(6)을 구비하고, 상측 롤(5) 및 하측 롤(6) 중 한쪽 롤은, 그 축 방향의 양단부와, 상기 양단부의 사이의 본체 부분을 갖고, 본체 부분에 있어서의 상기 축 방향에 직교하는 단면은 오벌 형상을 갖는다.

Description

롤 구비 스크루 압출기

본 발명은 재료를 시트형으로 압출 성형하는 롤 구비 스크루 압출기에 관한 것이다.

자동차용 타이어의 제조 프로세스에 있어서, 압출 성형기가 사용된다. 당해 압출 성형기는, 타이어의 원료인 고무를 혼련하는 혼련기 밑에 설치되고, 당해 혼련기로부터 투입된 고무(재료)를 연속적으로 압출하면서 시트형으로 성형한다. 이러한 종류의 압출 성형기에 관한 기술로서, 예를 들어 하기 특허문헌 1, 2에 기재된 시트 성형 장치가 알려져 있다.

특허문헌 1에 기재된 시트 성형 장치는, 원뿔형의 2축 스크루 압출기와, 이 2축 스크루 압출기의 선단 개구부에 근접하여 배치된 상하 한 쌍의 압연 롤을 구비하고 있다. 한 쌍의 압연 롤 중 하측 압연 롤의 직경은, 상측 압연 롤의 직경보다 크다.

특허문헌 2에 기재된 시트 성형 장치는, 재료를 압출하여 공급하는 재료 공급부와, 압출 공급된 재료를 일시적으로 저류하는 재료 저류부와, 저류되어 있는 재료에 압박력을 인가하는 재료 압박부와, 저류되어 있는 재료를 시트형으로 성형하여 불출하는 재료 압연부를 구비하고 있다. 상기 재료 공급부는 2축의 테이퍼 스크루를 구비하고, 상기 재료 압연부는 상하 한 쌍의 롤을 구비하고 있다.

여기서, 특허문헌 1, 2에 기재된 시트 성형 장치를 구성하는 한 쌍의 롤에 있어서, 그 축 방향에 직교하는 단면의 형상은 모두 원이다.

근년, 저연비 타이어의 수요가 증가하고 있다. 저연비 타이어의 원료인 고무에는 실리카가 높은 비율로 배합되는 경우가 많다. 실리카를 높은 비율로 배합한 고무(재료)는, 압출 성형기에 있어서 시트형으로 성형하기 어렵다고 하는 문제가 있다. 그 때문에, 상류측 프로세스의 혼련기에 있어서 뿐만 아니라, 압출 성형기에 있어서도 고무(재료)의 분산 혼합성을 높일 것이 요망된다. 즉, 재료를 시트형으로 형성하는 시트 성형 기능에 추가하여, 재료의 혼련 기능을 압출 성형기에 부가할 것이 요망된다.

그러나, 특허문헌 1, 2에 기재된 시트 성형 장치(압출 성형기)를 구성하는 스크루는, 재료를 압출하는 기능만을 갖고, 또한 롤은, 재료를 압연하는 기능만을 갖는다. 즉, 특허문헌 1, 2에 기재된 시트 성형 장치를 구성하는 스크루 및 롤은, 모두 재료의 혼련 기능을 갖지 않기 때문에, 특허문헌 1, 2에 기재된 시트 성형 장치로는, 재료의 분산 혼합성을 높일 수 없다.

일본 특허 공개 평6-64020호 공보 일본 특허 공개 제2011-73428호 공보

본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 재료를 시트형으로 형성하는 시트 성형 기능에 추가하여, 재료의 혼련 기능을 갖는 롤 구비 스크루 압출기를 제공하는 것이다.

본 발명에 관한 롤 구비 스크루 압출기는, 재료를 시트형으로 압출 성형하기 위한 것이다. 상기 롤 구비 스크루 압출기는, 상기 재료를 압출하는 스크루와, 상기 스크루를 수용하고, 상기 재료의 투입구가 마련된 케이싱과, 상기 케이싱의 전방에 배치되고, 상기 스크루에 의해 압출된 상기 재료를 시트형으로 성형하는 한 쌍의 상측 롤 및 하측 롤을 구비한다. 상기 상측 롤 및 상기 하측 롤 중 한쪽 롤은, 그 축 방향의 양단부와, 상기 양단부의 사이의 본체 부분을 갖고, 상기 본체 부분에 있어서의 상기 축 방향에 직교하는 단면은, 오벌 형상을 갖는다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 롤 구비 스크루 압출기의 단면도이며, 당해 롤 구비 스크루 압출기를 위에서 본 도면이다.
도 2는, 도 1에 도시하는 롤 구비 스크루 압출기가 구비하는 컨트롤러의 기능적 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3은, 도 1의 III-III선에 있어서의 단면도이다.
도 4는, 도 3의 IV 부분을 확대한 도면이다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 롤 구비 스크루 압출기를 측방에서 본 모식도이다.
도 6은, 도 5에 도시하는 롤 구비 스크루 압출기에 있어서, 롤의 누적 회전수와, 뱅크부의 평균 압력의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은, 도 5에 도시하는 롤 구비 스크루 압출기에 있어서, 롤의 회전 위상과, 롤의 간극 치수의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은, 도 5에 도시하는 롤 구비 스크루 압출기에 있어서, 시트 두께의 변동과, 롤의 단면에 있어서의 타원 형상의 장축 길이 및 단축 길이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 관한 롤 구비 스크루 압출기를 측방에서 본 모식도이다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 관한 롤 구비 스크루 압출기를 측방에서 본 모식도이다.
도 11은, 도 10에 도시하는 롤 구비 스크루 압출기에 있어서, 시트 두께의 변동과, 롤의 단면에 있어서의 타원 형상의 장축 길이 및 단축 길이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12는, 시트 두께를 안정화하기 위한 롤 구비 스크루 압출기의 제어 방법의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 13은, 시트 두께를 안정화하기 위한 롤 구비 스크루 압출기의 제어 방법의 다른 예를 도시하는 흐름도이다.
도 14는, 상기 실시 형태에 관한 롤 구비 스크루 압출기에 있어서의 롤의 단면 형상의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 15는, 상기 실시 형태에 관한 롤 구비 스크루 압출기에 있어서의 롤의 단면 형상의 다른 예를 도시하는 개략도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 본 실시 형태에 관한 롤 구비 스크루 압출기는, 고무 등의 고분자 재료의 혼련물(재료)을 시트형으로 압출 성형하는 기계이다. 여기서, 본 발명의 롤 구비 스크루 압출기의 성형 대상은, 고무에 한하지 않고, 예를 들어 식품 재료 등의 다른 재료도 포함한다.

우선, 도 1, 2를 참조하면서, 본 실시 형태에 관한 롤 구비 스크루 압출기의 기본 구성, 및 본 발명의 주요한 특징에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 관한 롤 구비 스크루 압출기(1)는, 도 1, 2에 도시하는 바와 같이, 재료를 압출하는 스크루(2, 3)와, 스크루(2, 3)를 수용하고, 재료의 투입구(12)가 마련된 케이싱(4)과, 케이싱(4)의 전방에 배치되고, 스크루(2, 3)에 의해 압출된 재료를 시트형으로 성형하는 한 쌍의 상측 롤(5) 및 하측 롤(6)과, 컨트롤러(20)를 구비하고 있다. 케이싱(4)과 한 쌍의 롤(5, 6)의 사이에는, 스크루(2, 3)에 의해 압출된 재료가 고이는 뱅크부(7)(재료 저류부)가 마련되어 있다. 본 실시 형태에서는, 스크루(2, 3)로부터 한 쌍의 롤(5, 6)을 향하는 방향(예를 들어 도 1에서는 좌측 방향)을 전방으로 한다.

본 발명의 롤 구비 스크루 압출기는, 재료를 압출하는 단일의 스크루만을 구비하고 있어도 되지만, 본 실시 형태에 관한 롤 구비 스크루 압출기(1)는, 좌우 한 쌍의 스크루(2, 3)를 구비하고 있다. 스크루(2, 3)는, 각각 축부(10)와, 축부(10)의 외주면에 마련된 나선형 플라이트부(11)를 갖는다. 스크루(2)와 스크루(3)는, 플라이트부(11)의 나선 방향이 서로 반대인 것을 제외하고 동일한 형상을 가지며, 동일한 치수를 갖는다. 스크루(2, 3)는, 서로 역방향으로 회전하도록 연결되고, 도시를 생략하는 하나의 구동 수단에 의해 동일한 회전수로 회전하도록 구성되어 있다. 여기서, 스크루(2, 3)는, 별개의 구동 수단으로, 개별적으로 회전하도록 구성되어 있어도 된다.

케이싱(4)은, 끝이 가는 형상을 가지며, 당해 케이싱(4)의 상부에는, 재료의 투입구(12)가 마련되어 있다. 투입구(12)에 그 상방으로부터 공급된 재료(예를 들어, 고무와 실리카의 혼련물)는, 서로 역방향으로 회전하는 스크루(2, 3)에 의해 뱅크부(7)로 압출되고, 그 후, 롤(5, 6) 사이를 통과함으로써 시트형으로 성형된다.

스크루(2, 3)에 의해 압출된 재료는, 한 쌍의 롤(5, 6)에 도달하기 전에, 뱅크부(7)(재료 저류부)에 일단 고인다.

한 쌍의 롤(5, 6)은, 서로 역방향으로 회전하도록 연결되어 있고, 도시를 생략하는 하나의 구동 수단에 의해, 예를 들어 동일한 회전수로 회전하도록 구성되어 있다. 여기서, 롤(5, 6)은, 별개의 구동 수단으로, 개별적으로 회전하도록 구성되어 있어도 된다. 롤(5, 6)은, 재료를 압연하여 시트형(시트(50))으로 성형하기 위한 것이며, 롤러 다이라고 불리는 경우도 있다.

상측 롤(5)은, 회전축 둘레로 회전 가능하게 도시 생략된 지지 부재(롤 구비 스크루 압출기(1)의 일부를 구성하는 부재)에 의해 지지되어 있다. 하측 롤(6)은, 회전축 둘레로 회전 가능하게 상기 지지 부재에 의해 지지되어 있다. 상측 롤(5) 및 하측 롤(6)은, 상측 롤(5)의 상기 회전축의 축 방향과 하측 롤(6)의 상기 회전축의 축 방향이 평행으로 되는 자세로 상기 지지 부재에 의해 지지되어 있다. 상측 롤(5) 및 하측 롤(6)은, 축 방향에 직교하는 방향(직경 방향)으로 간격을 두고 배치되어 있다. 상측 롤(5)은, 본체 부분(5a)과, 양단부(5b)와, 한 쌍의 샤프트부(5c)를 갖는다. 마찬가지로, 하측 롤(6)은, 본체 부분(6a)과, 양단부(6b)와, 한 쌍의 샤프트부(6c)를 갖는다.

상측 롤(5)의 본체 부분(5a) 및 하측 롤(6)의 본체 부분(6a)은, 상기 직경 방향으로 간격을 두고 서로 대향하는 외주면(본체 외주면)을 각각 갖는다. 이들 본체 외주면은, 스크루(2, 3)에 의해 압출된 재료를 압연하여 시트형으로 성형하는 부분이다.

상측 롤(5)의 양단부(5b)는, 상측 롤(5)의 본체 부분(5a)에 대하여 상기 축 방향의 양쪽 외측에 위치하는 제1 단부(5b) 및 제2 단부(5b)에 의해 구성된다. 하측 롤(6)의 양단부(6b)는, 하측 롤(6)의 본체 부분(6a)에 대하여 상기 축 방향의 양쪽 외측에 위치하는 제1 단부(6b) 및 제2 단부(6b)에 의해 구성된다.

상측 롤(5)의 제1 단부(5b) 및 하측 롤(6)의 제1 단부(6b)는, 상기 직경 방향으로 간격을 두고 서로 대향하는 외주면(단부 외주면)을 각각 갖는다. 마찬가지로, 상측 롤(5)의 제2 단부(5b) 및 하측 롤(6)의 제2 단부(6b)는, 상기 직경 방향으로 간격을 두고 서로 대향하는 외주면(단부 외주면)을 각각 갖는다. 상측 롤(5)이 갖는 한 쌍의 단부 외주면은, 후술하는 한 쌍의 사이드 가드(13)의 원호면(13a)이 상기 직경 방향에 대향하는 부분이며, 하측 롤(6)의 한 쌍의 단부 외주면은, 후술하는 한 쌍의 사이드 가드(13)의 원호면(13b)이 상기 직경 방향에 대향하는 부분이다(도 1 및 도 4 참조).

상측 롤(5)의 한 쌍의 샤프트부(5c)는, 상측 롤(5)이 회전 가능한 상태로 상기 지지 부재에 지지되는 부분이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 샤프트부(5c)는, 제1 단부(5b)에 대하여 상기 축 방향의 외측에 위치하는 제1 샤프트부(5c)와, 제2 단부(5b)에 대하여 상기 축 방향의 외측에 위치하는 제2 샤프트부(5c)에 의해 구성된다. 상측 롤(5)에 있어서, 한 쌍의 샤프트부(5c)의 외경은, 양단부(5b)의 외경보다 작다. 마찬가지로, 하측 롤(6)의 한 쌍의 샤프트부(6c)는, 하측 롤(6)이 회전 가능한 상태로 상기 지지 부재에 지지되는 부분이다. 한 쌍의 샤프트부(6c)는, 제1 단부(6b)에 대하여 상기 축 방향의 외측에 위치하는 제1 샤프트부(6c)와, 제2 단부(6b)에 대하여 상기 축 방향의 외측에 위치하는 제2 샤프트부(6c)에 의해 구성된다. 하측 롤(6)에 있어서, 한 쌍의 샤프트부(6c)의 외경은, 양단부(6b)의 외경보다 작다.

상측 롤(5) 및 하측 롤(6) 중 적어도 한쪽 롤에 있어서, 적어도 상기 본체 부분에 있어서의 축 방향에 직교하는 단면은, 오벌 형상을 갖는다. 이 구성이 본 발명의 주요한 특징이다.

본 실시 형태에서는, 상측 롤(5)의 본체 부분(5a)에 있어서의 상기 축 방향에 직교하는 단면, 및 하측 롤(6)의 본체 부분(6a)에 있어서의 상기 축 방향에 직교하는 단면은, 오벌 형상을 갖는다. 보다 구체적으로는, 상측 롤(5)의 본체 부분(5a)에 있어서의 상기 단면에 있어서, 본체 부분(5a)의 외주면에 대응하는 부위(외주부)가 오벌 형상을 갖고, 하측 롤(6)의 본체 부분(6a)에 있어서의 상기 단면에 있어서, 본체 부분(6a)의 외주면에 대응하는 부위(외주부)가 오벌 형상을 갖는다.

상측 롤(5)의 본체 부분(5a)은, 상기 오벌 형상을 갖는 상기 단면이 상기 축 방향으로 연속됨으로써 구성되어 있다. 마찬가지로, 하측 롤(6)의 본체 부분(6a)은, 상기 오벌 형상을 갖는 상기 단면이 상기 축 방향으로 연속됨으로써 구성되어 있다.

단, 본 발명에서는, 상측 롤(5) 및 하측 롤(6) 중 적어도 한쪽 롤에 있어서, 상기 본체 부분의 상기 단면이 오벌 형상을 갖고 있으면 된다. 따라서, 상측 롤(5)의 본체 부분(5a)에 있어서의 상기 단면만이 오벌 형상을 갖고, 하측 롤(6)의 본체 부분(6a)에 있어서의 상기 단면이 예를 들어 원형을 갖고 있어도 된다. 또한, 하측 롤(6)의 본체 부분(6a)에 있어서의 상기 단면만이 오벌 형상을 갖고, 상측 롤(5)의 본체 부분(5a)에 있어서의 상기 단면이 예를 들어 원형을 갖고 있어도 된다.

여기서, 오벌 형상에는 계란 형상, 장원 형상 및 타원 형상이 포함된다. 본 실시 형태에서는, 롤(5, 6)의 상기 본체 부분(5a, 6a)에 있어서의 상기 단면은, 오벌 형상 중 타원 형상을 갖고 있지만, 계란 형상 또는 장원 형상을 갖고 있어도 된다. 계란 형상으로서는, 도 14에 도시하는 바와 같은 형상을 예시할 수 있다. 계란 형상은, 원호와 타원호를 접속함으로써 얻어지는 형상, 이심율이 서로 다른 2개의 타원호를 접속함으로써 얻어지는 형상 등의 형상을 포함한다. 장원 형상은, 도 15에 도시하는 바와 같이 육상 경기장의 트랙와 흡사한 형상이며, 2개의 원호(또는 타원호)와, 이들 원호(또는 타원호)를 접속하는 2개의 동등한 길이의 평행선으로 이루어지는 형상이다. 도 14 및 도 15에 도시하는 바와 같이, 계란 형상 및 장원 형상의 각각은, 장축 LA와 단축 SA를 갖는다.

본 실시 형태에서는, 상측 롤(5) 및 하측 롤(6) 중 적어도 한쪽 롤에 있어서의 상기 본체 부분에 있어서, 상기 축 방향에 직교하는 단면이 오벌 형상을 갖고 있으므로, 상측 롤(5) 및 하측 롤(6)이 회전하였을 때, 이들 롤(5, 6)과 케이싱(4)의 사이의 뱅크부(7)(재료 저류부)의 용적이 변동된다. 뱅크부(7)의 용적이 변동되면, 케이싱(4)으로부터 뱅크부(7)로 압출된 재료의 유동이, 종래보다 복잡한 것으로 되어, 그 결과, 재료에 대하여 혼련 작용이 부여된다. 뱅크부(7)에 있어서는, 스크루(2, 3)로부터 롤(5, 6)로의 방향의 재료의 흐름이 생기지만, 뱅크부(7)의 용적이 변동됨으로써, 이 흐름에 추가하여, 롤(5, 6)로부터 스크루(2, 3)로 향하는 재료의 흐름(백 흐름)이 뱅크부(7)에 있어서 유기된다. 그 결과, 케이싱(4)으로부터 뱅크부(7)로 압출된 재료의 유동이, 종래보다 복잡한 것으로 된다.

롤(5, 6)의 회전에 관하여, 상측 롤(5)과 하측 롤(6)의 상호의 위상차는 특별히 한정되지 않지만, 상측 롤(5)과 하측 롤(6)은, 서로의 위상차가 90°로 되는 상태로 회전하는 것이 바람직하다. 즉, 상측 롤(5)과 하측 롤(6)은, 위상차가 90°로 유지되도록 동일한 회전 속도로 회전하는 것이 바람직하다. 도 3 및 도 4는, 상측 롤(5)과 하측 롤(6)의 위상차가 90°인 상태를 도시하고 있다. 상측 롤(5)과 하측 롤(6)이 위상차 90°로 회전하면, 롤(5)과 롤(6) 사이의 간극의 치수(롤 간극 치수)의 변동이 가장 작아져, 그 결과, 시트(50)의 두께의 변동이 작아진다. 이에 의해, 롤(5, 6)의 사이로부터 압출되는 시트(50)의 두께를 보다 안정화(일정화)시킬 수 있다.

또한, 상기 위상차는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 상측 롤(5)의 본체 부분(5a)에 있어서의 상기 축 방향에 직교하는 단면의 오벌 형상(도 4에서는 타원)의 장축과, 하측 롤(6)의 본체 부분(6a)에 있어서의 상기 축 방향에 직교하는 단면의 오벌 형상(도 4에서는 타원)의 장축이 이루는 각도에 의해 규정된다.

도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 뱅크부(7)에 저류된 재료가 롤(5, 6)의 본체 부분(5a, 6a)보다 상기 축 방향의 외측으로 누설되는 것을 방지하기 위해, 롤(5, 6)의 양단부(5b, 6b)의 단면은 원 형상을 갖는다. 보다 구체적으로는, 상측 롤(5)의 양단부(5b)에 있어서의 상기 단면 중, 양단부(5b)의 외주면에 대응하는 부위(외주부)가 원 형상을 갖고, 하측 롤(6)의 양단부(6b)에 있어서의 상기 단면 중, 양단부(6b)의 외주면에 대응하는 부위(외주부)가 원 형상을 갖는다. 그리고, 이 양단부(5b, 6b) 사이의 본체 부분(5a, 6a)의 단면은, 상술한 바와 같이 오벌 형상(본 실시 형태에서는 타원 형상)을 갖는다. 이와 같이, 상측 롤(5) 및 하측 롤(6)의 양단부(5b, 6b)의 단면 형상이 원이며, 상측 롤(5) 및 하측 롤(6) 중 적어도 한쪽 롤(본 실시 형태에서는 양쪽 롤(5, 6))에서는, 본체 부분(5a, 6a)의 단면 형상이 오벌 형상인 것이 바람직하다.

도 1, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 롤 구비 스크루 압출기(1)는, 한 쌍의 사이드 가드(13)를 구비한다. 한 쌍의 사이드 가드(13)는, 뱅크부(7)에 저류된 재료가 롤(5, 6)의 본체 부분(5a, 6a)보다 상기 축 방향의 외측으로 누설되는 것을 방지하기 위해 마련되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 사이드 가드(13)는, 상기 축 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 도 1 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 사이드 가드(13)는, 케이싱(4)과, 한 쌍의 롤(5, 6)의 사이에 배치되어 있다.

도 4의 확대도에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 사이드 가드(13)의 각각은, 케이싱(4)에 접속된 기단부(후단부)와, 한 쌍의 롤(5, 6)에 대향하는 선단부(전단부)를 갖는다. 한쪽 사이드 가드(13)의 선단부는, 상측 롤(5)의 양단부(5b) 중 제1 단부(5b)에 대향하는 원호면(13a)과, 하측 롤(6)의 양단부(6b) 중 제1 단부(6b)에 대향하는 원호면(13b)을 갖는다. 다른 쪽 사이드 가드(13)의 선단부는, 상측 롤(5)의 양단부(5b) 중 제2 단부(5b)에 대향하는 원호면(13a)과, 하측 롤(6)의 양단부(6b) 중 제2 단부(6b)에 대향하는 원호면(13b)을 갖는다.

본 실시 형태에서는, 한 쌍의 사이드 가드(13)의 각각은, 상기 축 방향에 직교하는 판형의 형상을 갖지만, 뱅크부(7)에 저류된 재료가 롤(5, 6)의 본체 부분(5a, 6a)보다 상기 축 방향의 외측으로 누설되는 것을 방지할 수 있는 것이면 되므로, 사이드 가드(13)의 형상은 판형의 형상에 한정되지 않는다. 한쪽 사이드 가드(13)의 내벽면과 다른 쪽 사이드 가드(13)의 내벽면은, 상기 축 방향으로 간격을 두고 대향하고 있으며, 뱅크부(7)를 구획하는 내벽면의 일부를 구성하고 있다.

롤(5, 6)의 양단부(5b, 6b)의 단면 형상이 원인 경우, 바꾸어 말하면, 롤(5, 6)의 양단부(5b, 6b)가 원기둥형인 경우, 롤(5, 6)을 회전시켰을 때, 이 양단부(5b, 6b)와, 사이드 가드(13)의 원호면(13a, 13b)(도 3 및 도 4 참조)의 간극을, 항상 일정한 간극 치수(일정한 작은 간극 치수)로 유지할 수 있다. 그 결과, 상술한 바와 같은 뱅크부(7)로부터의 재료의 누설을 방지할 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 롤 구비 스크루 압출기(1)는, 뱅크부(7)(뱅크부(7) 내의 재료)의 압력을 측정하기 위한 압력 센서(8)와, 한 쌍의 롤(5, 6)의 사이로부터 압출된 시트형 재료(시트(50))의 두께를 측정하기 위한 두께 센서(9)를 더 구비한다. 압력 센서(8) 및 두께 센서(9)는, 시트(50)의 두께의 변동을 작게 하기 위한 제어에 이용된다(상세하게는 후술함). 롤 구비 스크루 압출기(1)에 있어서, 압력 센서(8) 및 두께 센서(9) 중 적어도 한쪽이 마련되는 것은 바람직하지만, 압력 센서(8) 및 두께 센서(9)는, 롤 구비 스크루 압출기(1)에 있어서 필수적인 것은 아니며, 생략할 수도 있다.

컨트롤러(20)는, 중앙 처리 장치(CPU), 여러 가지 제어 프로그램을 기억하는 ROM, CPU의 작업 영역으로서 사용되는 RAM 등으로 구성된다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 컨트롤러(20)는, 스크루 제어부(20a)와, 롤 제어부(20b)와, 기억부(20c)와, 판정부(20d)를 기능으로서 구비한다.

스크루 제어부(20a)는, 스크루(2, 3)의 회전수를 제어한다. 롤 제어부(20b)는, 롤(5, 6)의 회전수를 제어한다. 기억부(20c)는, 압력 센서(8)에 의해 측정된 압력에 관한 정보를 기억한다. 또한, 기억부(20c)는, 두께 센서(9)에 의해 측정된 시트 두께에 관한 정보를 기억한다. 판정부(20d)는, 압력 센서(8)에 의해 측정된 압력에 관한 값과, 미리 설정된 압력에 관한 역치를 비교하여, 이들이 소정의 조건을 충족하는지 여부를 판정한다. 또한, 판정부(20d)는, 두께 센서(9)에 의해 측정된 시트 두께에 관한 값과, 미리 설정된 시트 두께에 관한 역치를 비교하여, 이들이 소정의 조건을 충족하는지 여부를 판정한다.

도 5는, 한 쌍의 롤(5, 6)의 다른 실시 형태를 도시한다. 도 1, 2에 도시하는 롤 구비 스크루 압출기(1)에서는, 하측 롤(6) 쪽이 상측 롤(5)보다 조금 크다. 이에 비해, 도 5에 도시하는 롤 구비 스크루 압출기(102)에서는, 상측 롤(5) 및 하측 롤(6)의 본체 부분(5a, 6a)의 단면은, 서로 동일 형상이며, 또한 동일 둘레 길이의 오벌 형상(본 실시 형태에서는 타원 형상)을 갖는다. 즉, 상측 롤(5) 및 하측 롤(6)은, 완전 동일한 형상 및 치수를 갖는다. 이 구성에 따르면, 롤(5, 6)의 회전수의 제어가 용이하게 된다고 하는 장점이 있다. 예를 들어, 롤(5, 6)이 다른 형상을 갖는 경우에는, 각각의 롤의 상류측의 재료의 유입량과, 하류측의 재료의 유출량이 시계열적으로 크게 변화하는 사상이 생겨, 균일적인 재료의 유입과 유출을 실현하기 위한 제어가 복잡해진다. 롤(5, 6)이 동일 형상을 갖는 경우에는, 상기한 바와 같은 사상을 회피하기 쉽고, 제어도 용이하게 된다.

여기서, 도 6은, 도 5에 도시하는 롤 구비 스크루 압출기(102)에 있어서의, 뱅크부 평균 압력의 롤 회전에 의한 변화를 도시하는 그래프이다. 도 6의 횡축은 롤의 누적 회전수이며, 종축은 뱅크부(7)에 있어서의 평균 압력이다. 또한, 도 6 중에 도시하는 「종래 형상」의 데이터는, 상측 롤 및 하측 롤의 단면이 모두 원 형상인 경우의 데이터이다. 또한, 성형 대상의 재료로서는 고무가 사용되었다(성형 대상의 재료에 대하여, 후술하는 도 8, 도 11에 있어서도 마찬가지임).

도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 상측 롤 및 하측 롤의 단면이 모두 종래 형상(원 형상)을 갖는 경우, 뱅크부(7)의 압력은 변동되지 않는다. 이에 비해, 도 5에 도시하는 실시 형태와 같이 상측 롤(5) 및 하측 롤(6)의 본체 부분(5a, 6a)에 있어서의 단면이 타원 형상을 갖는 경우, 뱅크부(7)의 압력은 변동된다.

종래 형상의 경우, 스크루(2, 3)로부터의 재료의 압출량과, 롤간으로부터의 재료의 유출량은, 대략 동일하다. 한편, 상측 롤(5) 및 하측 롤(6) 중 적어도 한쪽 롤의 본체 부분(5a, 6a)에 있어서의 단면이 오벌 형상(예를 들어 타원 형상)을 갖는 경우에는, 상기 압출량과, 상기 유출량의 균형이 깨진다. 구체적으로는, 상기 압출량보다 상기 유출량 쪽이 적은 경우에는, 뱅크부(7) 내에 있어서 재료의 역류가 생긴다. 한편, 상기 압출량보다 상기 유출량 쪽이 많은 경우에는, 뱅크부(7) 내에 있어서 재료의 순방향 흐름(스크루(2, 3)로부터 롤(5, 6)로의 방향의 흐름)이 강해진다. 그 결과, 뱅크부(7)에 있어서의 재료의 유동이, 종래보다 복잡해진다.

도 7은, 도 5에 도시하는 롤 구비 스크루 압출기(102)에 있어서의, 롤 회전 위상과, 롤 간극 치수의 관계를 도시하는 그래프이다. 도 7의 횡축은, 롤의 회전 위상이며, 롤(5, 6)이 1회전하는 동안(360°회전하는 동안)의 진행 단계를 나타내고 있다. 도 7의 종축은, 대향하는 롤(5, 6) 사이의 간극의 치수를 나타내고 있다. 또한, 도 7의 그래프에 나타나는 결과를 얻기 위한 해석 조건은, 다음과 같다. 즉, 당해 해석에서는, 롤(5, 6)의 본체 부분(5a, 6a)에 있어서의 축 방향에 직교하는 단면 형상인 타원의 단축 SA(도 5 참조)의 길이를 90mm로 하고, 장축 LA(도 5 참조)의 길이를 100mm로 하고, 상측 롤(5)과 하측 롤(6)을 위상차 90°로 회전시킨 것을 조건으로 하였다. 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 상측 롤(5) 및 하측 롤(6)의 본체 부분(5a, 6a)에 있어서의 단면 형상이 타원(오벌 형상)인 경우에는, 롤(5, 6)을 회전시키면, 롤 간극 치수가 변동된다.

롤 간극 치수의 변동은, 롤(5, 6)의 사이로부터 압출되는 시트형 재료(시트(50))의 두께에 영향을 준다. 즉, 본 실시 형태에서는, 상측 롤(5) 및 하측 롤(6) 중 적어도 한쪽 롤의 본체 부분에 있어서의 단면 형상이 타원(오벌 형상)임으로써, 뱅크부(7)에 있어서 재료의 유동이 복잡해져, 당해 뱅크부(7)에 있어서 재료에 대하여 혼련의 작용을 부여할 수 있다. 한편, 본 실시 형태에서는, 롤(5, 6)의 사이로부터 압출되는 시트형 재료(시트(50))의 두께가, 양쪽 롤의 단면 형상이 원인 경우에 비하여 변동되기 쉬워진다. 그 때문에, 본 발명자들은, 이하에 기재한 바와 같이, 롤(5, 6)의 사이로부터 압출되는 시트(50)의 두께의 변동을 작게 하기 위한(시트 두께의 변동을 억제하기 위한) 롤의 단면 형상에 대해서도 검토하였다.

도 8은, 도 5에 도시하는 롤 구비 스크루 압출기(102)에 있어서, 롤(5, 6) 사이의 간극으로부터 압출되는 시트(50)의 두께의 변동과, 롤(5, 6)의 단면 형상인 타원 형상의 장축 LA의 길이 b 및 단축 SA의 길이 a의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 8의 횡축은, 롤(5, 6)의 단면 형상인 타원의 장축 LA의 길이 b(mm)를 나타내고, 종축은, 당해 타원의 단축 SA의 길이 a(mm)를 나타내고 있다.

도 8에 있어서, 식 「a=0.939b-4.14」로 표시되는 직선은, 시트(50)의 평균 두께에 대하여, 시트(50)의 두께의 변동이 ±10％의 범위 내에 포함되는 경우의 장축 LA의 길이 b(mm)와 단축 SA의 길이 a(mm)의 관계를 나타내는 직선이다. 또한, 도 8에 있어서, 식 「a=0.957b-2.95」로 표시되는 직선은, 시트(50)의 평균 두께에 대하여, 시트(50)의 두께의 변동이 ±5％의 범위 내에 포함되는 경우의 장축 LA의 길이 b(mm)와 단축 SA의 길이 a(mm)의 관계를 나타내는 직선이다.

여기서, 예를 들어 재료가 고무인 경우, 그 시트 두께에 관해서는, 하류 공정에 대한 영향을 고려하면, 변동이 적은 쪽이 좋다. 구체적으로, 평균 두께에 대하여, 두께 변동이 ±10％ 정도에 수렴되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 평균 두께에 대하여, 두께 변동이 ±5％ 정도에 수렴되어 있는 것이 보다 바람직하다.

도 8로부터, 단축 SA의 길이 a(mm)와, 장축 LA의 길이 b(mm)의 관계가, 부등식 「0.939b-4.14≤a<b」로 표시되는 조건을 충족하는 경우, 시트 두께의 변동을 ±10％ 이내로 억제할 수 있다. 또한, 단축 SA의 길이 a(mm)와, 장축 LA의 길이 b(mm)의 관계가, 부등식 「0.957b-2.95≤a<b」로 표시되는 조건을 충족하는 경우, 시트 두께의 변동을 ±5％ 이내로 억제할 수 있다.

즉, 롤(5, 6)의 단면의 형상이 타원인 경우, 단축 SA의 길이 a와 장축 LA의 길이 b의 관계가, 부등식 「0.939b-4.14≤a<b」로 표시되는 조건을 충족하는 것이 바람직하다. 나아가, 단축 SA의 길이 a와 장축 LA의 길이 b의 관계가, 부등식 「0.957b-2.95≤a<b」로 표시되는 조건을 충족하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 「a=b」인 경우에는, 롤(5, 6)의 단면의 형상이 원으로 되고, 혼련 기능을 갖지 않는 롤로 되므로, 「a=b」인 경우는 제외된다.

도 9는, 한 쌍의 롤(5, 6)의 또 다른 실시 형태를 도시한다. 도 3 및 도 5에 도시하는 롤 구비 스크루 압출기(1, 102)에서는, 상측 롤(5)과 하측 롤(6)의 단면은, 동일한 형상의 오벌 형상(타원 형상)을 갖는다. 이에 비해, 도 9에 도시하는 롤 구비 스크루 압출기(103)에서는, 상측 롤(5)과 하측 롤(6)의 단면은, 모두 오벌 형상(타원 형상)을 갖지만, 상측 롤(5)과 하측 롤(6)의 오벌 형상(타원 형상)은 서로 다르다. 즉, 도 9에 도시하는 롤 구비 스크루 압출기(103)에서는, 상측 롤(5)의 단축 SA와 장축 LA의 비와, 하측 롤(6)의 단축 SA와 장축 LA의 비가 다르다.

여기서, 도 5에 도시하는 롤 구비 스크루 압출기(102)의 롤(5, 6)과, 도 9에 도시하는 롤 구비 스크루 압출기(103)의 롤(5, 6)은, 단면 형상이 타원이라고 하는 것 이외에도 공통점을 갖는다. 그것은, 타원의 둘레 길이이다. 도 9에 도시하는 롤 구비 스크루 압출기(103)에서는, 도 5에 도시하는 롤 구비 스크루 압출기(102)의 경우와 마찬가지로, 상측 롤(5)의 본체 부분(5a)의 둘레 길이 L과, 하측 롤(6)의 본체 부분(6a)의 둘레 길이 L이 동일하다. 상측 롤(5) 및 하측 롤(6)의 본체 부분(5a, 6a)의 단면 형상이, 서로 동일 둘레 길이의 오벌 형상(본 실시 형태에서는 타원 형상)인 경우, 롤(5, 6)의 회전수 제어가 용이하게 된다고 하는 장점이 있다.

이어서, 도 10은, 한 쌍의 롤(5, 6)의 또 다른 실시 형태를 도시한다. 상기한 실시 형태에서는, 어느 실시 형태에 있어서도, 상측 롤(5) 및 하측 롤(6)의 양쪽 롤의 본체 부분(5a, 6a)의 단면이 오벌 형상(타원 형상)을 갖는다. 이에 비해, 도 10에 도시하는 롤 구비 스크루 압출기(104)에서는, 상측 롤(5)의 본체 부분(5a)의 단면은 오벌 형상(타원 형상)을 갖지만, 하측 롤(6)의 본체 부분(6a)의 단면은 원 형상을 갖는다.

도 10에 도시하는 바와 같이, 상측 롤(5) 및 하측 롤(6) 중 한쪽 롤의 본체부분의 단면 형상이 오벌 형상이고, 다른 쪽 롤의 본체 부분의 단면 형상이 원인 경우에는, 다음과 같은 작용 효과가 얻어진다. 이 구성에서는, 뱅크부(7)의 용적 변화가 커져, 그 결과, 재료의 혼련이 촉진되어, 롤 구비 스크루 압출기의 혼련 성능이 더 향상된다. 또한, 단면 형상이 원인 하측 롤(6)에 있어서 편재화된 승압 부위가 당해 하측 롤(6) 상에서 분산되어 발생하므로, 롤의 국소적인 마모를 억제할 수도 있다.

여기서, 도 10에 도시하는 롤 구비 스크루 압출기(104)에서는, 롤의 국부적인 마모를 억제하기 위해, 상측 롤(5)의 본체 부분(5a)의 둘레 길이 L과, 하측 롤(6)의 본체 부분(6a)의 둘레 길이 L이 다르도록 되어 있다. 또한, 이 경우, 상측 롤(5)과 하측 롤(6)의 각각의 회전수는 다르게 제어된다. 하측 롤(6)의 회전수는 일정하지만, 상측 롤(5)의 회전수는, 하측 롤(6)과 상측 롤(5)이 근접하는 상태에 있어서는 비교적 저속으로 되고, 그 이외의 상태에 있어서는 비교적 고속으로 된다. 상측 롤의 둘레 길이 L과, 하측 롤의 둘레 길이 L이 다르면, 각각의 롤(5, 6)에 있어서, 롤(5, 6)끼리의 대향 부위(승압부)가, 롤의 회전에 따라 바뀌어 간다. 그 결과, 롤(5, 6)에 대하여 재료로부터 작용하는 힘이 분산되므로, 롤의 국부적인 마모가 억제된다. 여기서, 상측 롤(5)의 본체 부분(5a)의 둘레 길이 L과, 하측 롤(6)의 본체 부분(6a)의 둘레 길이 L이 동일해도 된다.

도 11은, 도 10에 도시하는 롤 구비 스크루 압출기(104)에 있어서, 롤(5, 6) 사이의 간극으로부터 압출되는 시트(50)의 두께의 변동과, 상측 롤(5)의 롤 단면에 있어서의 타원 형상의 장축 길이 및 단축 길이의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 11의 횡축은, 상측 롤(5)의 단면 형상인 타원의 장축 LA의 길이 b(mm)를 나타내고, 종축은, 당해 타원의 단축 SA의 길이 a(mm)를 나타내고 있다.

도 11 중의 식 「a=b-0.952」로 표시되는 직선은, 시트(50)의 평균 두께에 대하여, 시트(50)의 두께의 변동이 ±10％의 범위 내에 포함되는 경우의 장축 LA의 길이 b(mm)와 단축 SA의 길이 a(mm)의 관계를 나타내는 직선이다. 또한, 식 「a=b-0.488」로 표시되는 직선은, 시트(50)의 평균 두께에 대하여, 시트(50)의 두께의 변동이 ±5％의 범위 내에 포함되는 경우의 장축 LA의 길이 b(mm)와 단축 SA의 길이 a(mm)의 관계를 나타내는 직선이다. 또한, 도 11에 있어서, 식 「a=b-0.952」로 표시되는 직선과, 식 「a=b-0.488」로 표시되는 직선은 매우 근접해 있다.

상기한 바와 같이, 예를 들어 재료가 고무인 경우, 그 시트 두께에 관해서는, 하류 공정에 대한 영향을 고려하면, 평균 두께에 대하여, 두께 변동이 ±10％ 정도에 수렴되어 있는 것이 바람직하고, 평균 두께에 대하여, 두께 변동이 ±5％ 정도에 수렴되어 있는 것이 보다 바람직하다.

도 11로부터, 단축 SA의 길이 a(mm)와, 장축 LA의 길이 b(mm)의 관계가, 부등식 「b-0.952≤a<b」로 표시되는 조건을 충족하는 경우, 시트 두께의 변동을 ±10％ 이내로 억제할 수 있다. 또한, 단축 SA의 길이 a(mm)와, 장축 LA의 길이 b(mm)의 관계가, 부등식 「b-0.488≤a<b」로 표시되는 조건을 충족하는 경우, 시트 두께의 변동을 ±5％ 이내로 억제할 수 있다.

즉, 한쪽 롤의 단면의 형상이 타원이고, 다른 쪽 롤의 단면의 형상이 원인 경우, 그 타원의 단축 SA의 길이 a와 장축 LA의 길이 b의 관계가, 부등식 「b-0.952≤a<b」로 표시되는 조건을 충족하는 것이 바람직하다. 나아가, 단축 SA의 길이 a와 장축 LA의 길이 b의 관계가, 부등식 「b-0.488≤a<b」로 표시되는 조건을 충족하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 「a=b」인 경우에는, 롤의 단면(상측 롤(5)의 단면)의 형상이 원으로 되고, 혼련 기능을 갖지 않는 롤의 조합(양쪽 롤이 원형의 단면을 갖는다는 롤의 조합)으로 되므로, 「a=b」인 경우는 제외된다.

이어서, 본 실시 형태에 관한 롤 구비 스크루 압출기에 있어서, 롤(5, 6) 사이의 간극으로부터 압출되는 시트(50)의 두께의 변동을 작게 하기 위한 제어 방법(시트 두께의 변동을 억제하기 위한 제어 방법)에 대하여, 2개의 구체예를 사용하여 설명한다.

우선, 도 12를 참조하여 제1 제어예에 대하여 설명한다. 도 12는, 시트 두께를 안정화하기 위한 롤 구비 스크루 압출기(1)의 제어 방법의 일례를 도시하는 흐름도이다. 도 12에 도시하는 제어에서는, 뱅크부(7)의 압력이 판정 기준으로서 사용된다.

도 12에 도시하는 바와 같이, 케이싱(4)에 재료가 투입되면(스텝 S1), 컨트롤러(20)의 스크루 제어부(20a)는, 상기 구동 수단을 제어하여 스크루(2, 3)를 회전시키고(스텝 S2), 이에 의해, 뱅크부(7)에 재료가 보내진다. 컨트롤러(20)의 판정부(20d)는, 압력 센서(8)의 측정값이 소정의 값 P1(미리 설정된 역치) 이상인지 여부를 판정한다(스텝 S3). 압력 센서(8)로 측정된 뱅크부(7) 내의 압력이, 상기 소정의 값 P1 미만인 것은, 뱅크부(7)에 재료가 충분히 충전되어 있지 않는다는 것을 의미한다. 따라서, 압력 센서(8)의 측정값이 상기 소정의 값 P1 미만인 경우(스텝 S3에 있어서 "아니오"), 스크루 제어부(20a)는, 상기 구동 수단을 제어하여 스크루(2, 3)의 회전수를 증가시킨다(스텝 S4). 한편, 압력 센서(8)로 측정된 뱅크부(7) 내의 압력이, 상기 소정의 값 P1 이상인 경우(스텝 S3에 있어서 "예"), 컨트롤러(20)의 롤 제어부(20b)는, 상기 구동 수단을 제어하여 롤(5, 6)을 회전시킨다(스텝 S5). 롤(5, 6)이 회전함으로써, 롤(5, 6) 사이의 간극으로부터 시트형으로 성형된 재료(시트(50))가 순차적으로 압출된다.

여기서, 롤(5, 6) 사이의 간극으로부터 압출되는 시트(50)의 두께의 변동을 작게 하기 위해, 컨트롤러(20)는, 압력 센서(8)로 측정된 소정 시간 내에 있어서의 최대 압력 Pmax와 최소 압력 Pmin의 차 ΔP가, 소정의 값 ΔP1(미리 설정된 역치) 이하로 되도록 스크루(2, 3)의 회전수를 제어한다. 상기 소정 시간은, 예를 들어 롤(5, 6)이 1회전하는 시간으로 설정할 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 뱅크부(7) 내의 압력(뱅크부(7) 내의 재료의 압력)은, 시트(50)의 두께와 상관된다. 뱅크부(7) 내의 압력의 변동폭(상기 ΔP)이 소정의 범위 내에 포함됨으로써, 시트(50)의 두께의 변동이 작아진다(시트 두께의 변동이 억제됨).

구체적으로는, 컨트롤러(20)의 기억부(20c)는, 예를 들어 롤(5, 6)이 1회전하는 동안에, 압력 센서(8)로 측정된 최대 압력 Pmax와 최소 압력 Pmin을 기억한다(스텝 S6). 그리고, 판정부(20d)는, 최대 압력 Pmax와 최소 압력 Pmin의 차 ΔP가 상기 소정의 값 ΔP1보다 큰지 여부를 판정한다(스텝 S7). 상기 차 ΔP가 상기 소정의 값 ΔP1보다 큰 경우(스텝 S7에 있어서 "예"), 스크루 제어부(20a)는, 상기 구동 수단을 제어하여 스크루(2, 3)의 회전수를 감소시킨다(스텝 S8). 이것은, 뱅크부(7) 내의 압력의 변동폭을 소정의 범위 내에 포함시키는 것을 가능하게 하고, 이에 의해, 시트(50)의 두께의 변동을 작게 할(시트 두께의 변동을 억제할) 수 있다.

잠시 운전을 계속하면, 뱅크부(7) 내의 재료의 양이 감소함으로써, 뱅크부(7) 내에 공동이 생기고, 뱅크부(7) 내의 압력의 변동이 다시 커지는 경우가 있다. 이 압력의 변동을 억제하기 위해, 컨트롤러(20)는, 압력 센서(8)로 측정된 소정 시간 내에 있어서의 최대 압력 Pmax와 최소 압력 Pmin의 차 ΔP가, 소정의 값 ΔP2(미리 설정된 역치) 이하로 되도록 롤(5, 6)의 회전수를 제어한다. 상기 소정의 값 ΔP2는, 상기 소정의 값 ΔP1보다 작은 값으로 설정되어 있다. 또한, 상기 소정 시간은, 예를 들어 롤(5, 6)이 1회전하는 시간으로 설정할 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다.

구체적으로는, 상기 차 ΔP가 상기 소정의 값 ΔP1 이하인 경우(스텝 S7에 있어서 "아니오"), 판정부(20d)는, 롤(5, 6)이 1회전하는 동안에, 압력 센서(8)로 측정된 최대 압력 Pmax와 최소 압력 Pmin의 차 ΔP가 상기 소정의 값 ΔP2보다 큰지 여부를 판정한다(스텝 S9). 상기 차 ΔP가 상기 소정의 값 ΔP2보다 큰 경우(스텝 S9에 있어서 "예"), 롤 제어부(20b)는, 상기 구동 수단을 제어하여 롤(5, 6)의 회전수를 감소시킨다(스텝 S10). 롤(5, 6)의 회전수가 감소하면, 뱅크부(7) 내에 재료가 충만되어, 뱅크부(7) 내의 압력의 변동이 작아진다. 이에 의해, 시트(50)의 두께의 변동을 작게 할(시트 두께의 변동을 억제할) 수 있다.

기억부(20c)는, 롤 1회전당 최대 압력 Pmax 및 상기 최소 압력 Pmin을 기억하고(스텝 S11), 판정부(20d)는, 다시 스텝 S9의 판정을 행한다. 상기 차 ΔP가 상기 소정의 값 ΔP2 이하이며(스텝 S9에 있어서 "아니오"), 또한 압력 센서(8)의 측정값이 소정의 값 P2 미만인 경우(스텝 S12에 있어서 "예"), 뱅크부(7)에 대한 재료 공급량이 감소하고 있다는 것이므로, 컨트롤러(20)는 스텝 S4의 처리로 복귀되고, 스크루 제어부(20a)는, 다시, 상기 구동 수단을 제어하여 스크루(2, 3)의 회전수를 증가시킨다. 한편, 압력 센서(8)의 측정값이 상기 소정의 값 P2 이상인 경우(스텝 S12에 있어서 "아니오"), 컨트롤러(20)는 다시 스텝 S5의 처리를 행한다.

이어서, 도 13을 참조하여 제2 제어예에 대하여 설명한다. 도 13은, 시트 두께를 안정화하기 위한 롤 구비 스크루 압출기(1)의 제어 방법의 일례를 도시하는 흐름도이다. 도 13에 도시하는 제어에서는, 롤(5, 6) 사이의 간극으로부터 압출됨으로써 시트형으로 성형된 재료(시트(50))의 두께가 판정 기준으로서 사용된다.

도 12에 도시하는 제어 플로우의 일부와, 도 13에 도시하는 제어 플로우의 일부는, 공통되어 있다. 이 때문에, 이하에서는, 도 13에 도시하는 제어 플로우 중, 도 12에 도시하는 스텝과 동일한 스텝에 대해서는 설명을 생략하고, 주로, 도 12에 도시하는 스텝과 다른 스텝에 대하여 설명한다.

도 13에 도시하는 스텝 S1 내지 스텝 S5에 대해서는, 도 12에 도시하는 스텝 S1 내지 스텝 S5와 공통되므로, 그 설명을 생략한다. 도 13에 도시하는 제어에서는, 롤(5, 6) 사이의 간극으로부터 압출되는 시트(50)의 두께의 변동을 작게 하기 위해, 스텝 S6 내지 스텝 S8에 있어서, 컨트롤러(20)는, 두께 센서(9)로 측정된 소정 시간 내에 있어서의 최대 시트 두께 Tmax와 최소 시트 두께 Tmin의 차 ΔT가, 소정의 값 ΔT1(미리 설정된 역치) 이하로 되도록 스크루(2, 3)의 회전수를 제어한다. 상기 소정 시간은, 예를 들어 롤(5, 6)이 1회전하는 시간으로 설정할 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 이 제2 제어예에서는, 시트(50)의 두께를 판정 기준으로서 사용하므로, 제어와 시트 두께의 상관성이 높다. 그 때문에, 시트(50)의 두께의 변동을 보다 작게 할(시트 두께의 변동을 보다 억제할) 수 있다.

구체적으로는, 기억부(20c)는, 예를 들어 롤(5, 6)이 1회전하는 동안에, 두께 센서(9)로 측정된 최대 시트 두께 Tmax와 최소 시트 두께 Tmin을 기억한다(스텝 S6). 그리고, 판정부(20d)는, 최대 시트 두께 Tmax와 최소 시트 두께 Tmin의 차 ΔT가 상기 소정의 값 ΔT1보다 큰지 여부를 판정한다(스텝 S7). 상기 차 ΔT가 상기 소정의 값 ΔT1보다 큰 경우(스텝 S7에 있어서 "예"), 스크루 제어부(20a)는, 상기 구동 수단을 제어하여 스크루(2, 3)의 회전수를 감소시킨다(스텝 S8). 이에 의해, 시트 두께의 차 ΔT는 작아지고, 시트(50)의 두께의 변동을 작게 할(시트 두께의 변동을 억제할) 수 있다.

잠시 운전을 계속하면, 뱅크부(7) 내의 재료의 양이 감소함으로써, 뱅크부(7) 내에 공동이 생겨, 뱅크부(7) 내의 압력의 변동이 커지는 경우가 있다. 이것이 원인으로 시트 두께의 변동이 생긴다. 이 시트 두께의 변동을 직접적으로 억제하기 위해, 컨트롤러(20)는, 두께 센서(9)로 측정된 소정 시간 내에 있어서의 최대 시트 두께 Tmax와 최소 시트 두께 Tmin의 차 ΔT가, 소정의 값 ΔT2(미리 설정된 역치) 이하로 되도록 롤(5, 6)의 회전수를 제어한다. 상기 소정의 값 ΔT2는, 상기 소정의 값 ΔT1보다 작은 값으로 설정되어 있다. 또한, 상기 소정 시간은, 예를 들어 롤(5, 6)이 1회전하는 시간으로 설정할 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다.

구체적으로는, 상기 차 ΔT가 상기 소정의 값 ΔT1 이하인 경우(스텝 S7에 있어서 "아니오"), 판정부(20d)는, 롤(5, 6)이 1회전하는 동안에, 두께 센서(9)로 측정된 최대 시트 두께 Tmax와 최소 시트 두께 Tmin의 차 ΔT가 상기 소정의 값 ΔT2보다 큰지 여부를 판정한다(스텝 S9). 상기 차 ΔT가 상기 소정의 값 ΔT2보다 큰 경우(스텝 S9에 있어서 "예"), 롤 제어부(20b)는, 상기 구동 수단을 제어하여 롤(5, 6)의 회전수를 감소시킨다(스텝 S10). 롤(5, 6)의 회전수가 감소하면, 뱅크부(7) 내에 재료가 충만되어, 뱅크부(7) 내의 압력의 변동이 작아진다. 이에 의해, 시트(50)의 두께의 변동을 작게 할(시트 두께의 변동을 억제할) 수 있다.

기억부(20c)는, 롤 1회전당 최대 시트 두께 Tmax 및 상기 최소 시트 두께 Tmin을 기억하고(스텝 S11), 판정부(20d)는, 다시 스텝 S9의 판정을 행한다. 상기 차 ΔT가 상기 소정의 값 ΔT2 이하이며(스텝 S9에 있어서 "아니오"), 또한 압력 센서(8)의 측정값이 소정의 값 P2 미만인 경우(스텝 S12에 있어서 "예"), 뱅크부(7)에 대한 재료 공급량이 감소하고 있다는 것이므로, 컨트롤러(20)는 스텝 S4의 처리로 복귀되고, 스크루 제어부(20a)는, 다시, 상기 구동 수단을 제어하여 스크루(2, 3)의 회전수를 증가시킨다. 한편, 압력 센서(8)의 측정값이 상기 소정의 값 P2 이상인 경우(스텝 S12에 있어서 "아니오"), 컨트롤러(20)는 다시 스텝 S5의 처리를 행한다.

이상 설명한 바와 같이, 재료를 시트형으로 형성하는 시트 성형 기능에 추가하여, 재료의 혼련 기능을 갖는 롤 구비 스크루 압출기가 제공된다.

제공되는 롤 구비 스크루 압출기는, 재료를 시트형으로 압출 성형하기 위한 것이다. 상기 롤 구비 스크루 압출기는, 상기 재료를 압출하는 스크루와, 상기 스크루를 수용하고, 상기 재료의 투입구가 마련된 케이싱과, 상기 케이싱의 전방에 배치되고, 상기 스크루에 의해 압출된 상기 재료를 시트형으로 성형하는 한 쌍의 상측 롤 및 하측 롤을 구비한다. 상기 상측 롤 및 상기 하측 롤 중 한쪽 롤은, 그 축 방향의 양단부와, 상기 양단부의 사이의 본체 부분을 갖는다. 상기 본체 부분에 있어서의 상기 축 방향에 직교하는 단면은, 오벌 형상을 갖는다.

이 롤 구비 스크루 압출기에 따르면, 상측 롤 및 하측 롤 중 적어도 한쪽 롤의 본체 부분에 있어서, 축 방향에 직교하는 단면이 오벌 형상을 갖고 있음으로써, 상측 롤 및 하측 롤이 회전하면, 이들 롤과 케이싱의 사이에 마련된 재료 저류부의 용적이 변동된다. 재료 저류부의 용적이 변동되면, 케이싱으로부터 재료 저류부로 압출되는 재료의 유동이, 종래보다 복잡해져, 그 결과, 재료에 대하여 혼련 작용이 부여된다. 즉, 당해 롤 구비 스크루 압출기는, 재료를 시트형으로 형성하는 시트 성형 기능에 추가하여, 재료의 혼련 기능을 갖는다.

상기 롤 구비 스크루 압출기에 있어서, 상기 오벌 형상이 타원이어도 된다.

상기 롤 구비 스크루 압출기에 있어서, 상기 상측 롤 및 상기 하측 롤 중 다른 쪽 롤은, 그 축 방향의 양단부와, 상기 양단부의 사이의 본체 부분을 갖고, 상기 다른 쪽 롤의 상기 본체 부분에 있어서의 상기 축 방향에 직교하는 단면은, 상기 한쪽 롤의 상기 본체 부분에 있어서의 상기 단면과 동일 형상이며, 또한 동일 둘레 길이의 오벌 형상을 갖고 있어도 된다. 이 양태에서는, 한쪽 롤에 있어서의 상기 단면 및 다른 쪽 롤에 있어서의 상기 단면이 모두 오벌 형상이므로, 한쪽 롤과 다른 쪽 롤의 위상차를 조절함으로써, 상기 재료 저류부에 있어서의 재료의 유동 상태를 조절할 수 있다. 즉, 이 양태에서는, 한쪽 롤에 있어서의 상기 단면이 오벌 형상이고 다른 쪽 롤에 있어서의 상기 단면이 원 형상인 경우에 비하여, 상기 재료 저류부에 있어서의 재료의 유동 상태를 조절 가능한 범위가 커진다.

또한, 한쪽 롤에 있어서의 상기 단면 및 다른 쪽 롤에 있어서의 상기 단면이 모두 오벌 형상인 경우에는, 상기 상측 롤과 상기 하측 롤은, 상기 상측 롤과 상기 하측 롤의 위상차가 90°로 되는 상태로 회전하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이 양태에서는, 한쪽 롤과 다른 쪽 롤의 사이의 간극의 치수(롤 간극 치수)의 변동이 가장 작아져, 그 결과, 시트의 두께의 변동이 작아진다. 이에 의해, 상측 롤과 하측 롤의 사이로부터 압출되는 시트의 두께를 보다 안정화시킬 수 있다.

또한, 한쪽 롤에 있어서의 상기 단면 및 다른 쪽 롤에 있어서의 상기 단면이 모두 오벌 형상이며, 또한 상측 롤과 하측 롤이 위상차 90°로 회전하는 경우에는, 상기 오벌 형상이 타원이고, 상기 타원의 단축의 길이 a(mm)와, 상기 타원의 장축의 길이 b(mm)는, 0.939b-4.14≤a<b의 관계를 충족하고 있는 것이 바람직하다. 이 양태는, 시트의 평균 두께에 대한 시트의 두께의 변동이 ±10％의 범위 내에 포함되는 것을 가능하게 한다. 또한, 상기 단축의 길이 a와 상기 장축의 길이 b는, 0.957b-2.95≤a<b의 관계를 충족하고 있는 것이 보다 바람직하다. 이 양태는, 시트의 평균 두께에 대한 시트의 두께의 변동이 ±5％의 범위 내에 포함되는 것을 가능하게 한다.

상기 롤 구비 스크루 압출기에 있어서, 상기 상측 롤 및 상기 하측 롤 중 다른 쪽 롤은, 그 축 방향의 양단부와, 상기 양단부의 사이의 본체 부분을 갖고, 상기 다른 쪽 롤의 상기 본체 부분에 있어서의 상기 축 방향에 직교하는 단면은, 원 형상을 갖고 있어도 된다. 이 양태에서는, 상기 재료 저류부의 용적의 변동이 커져, 그 결과, 재료의 혼련이 촉진된다.

상기 롤 구비 스크루 압출기에 있어서, 상기 상측 롤의 상기 본체 부분의 둘레 길이와 상기 하측 롤의 상기 본체 부분의 둘레 길이가 달라도 된다.

또한, 한쪽 롤에 있어서의 상기 단면이 오벌 형상이고, 다른 쪽 롤에 있어서의 상기 단면이 원 형상인 경우에는, 상기 오벌 형상이 타원이고, 상기 타원의 단축의 길이 a(mm)와, 상기 타원의 장축의 길이 b(mm)는, b-0.952≤a<b의 관계를 충족하고 있는 것이 바람직하다. 이 양태는, 시트의 평균 두께에 대한 시트의 두께의 변동이 ±10％의 범위 내에 포함되는 것을 가능하게 한다. 또한, 상기 단축의 길이 a와 상기 장축의 길이 b는, b-0.488≤a<b의 관계를 충족하고 있는 것이 보다 바람직하다. 이 양태는, 시트의 평균 두께에 대한 시트의 두께의 변동이 ±5％의 범위 내에 포함되는 것을 가능하게 한다.

상기 롤 구비 스크루 압출기에 있어서, 상기 한쪽 롤의 상기 양단부에 있어서의 상기 축 방향에 직교하는 단면은, 원 형상을 갖고, 상기 상측 롤 및 상기 하측 롤 중 다른 쪽 롤은, 그 축 방향의 양단부와, 상기 양단부의 사이의 본체 부분을 갖고, 상기 다른 쪽 롤의 상기 양단부에 있어서의 상기 축 방향에 직교하는 단면은, 원 형상을 갖고 있는 것이 바람직하다. 이 양태에서는, 상측 롤 및 하측 롤을 회전시켰을 때, 각 롤에 있어서의 양단부의 외주면과, 당해 양단부에 대하여 직경 방향에 대향하여 배치되는 사이드 가드의 원호면의 사이의 간극이, 항상 일정한 치수(일정한 작은 간극 치수)로 유지된다. 그 결과, 상기 재료 저류부로부터의 재료의 누설을 방지할 수 있다.

상기 롤 구비 스크루 압출기에 있어서, 상기 케이싱과 상기 한 쌍의 상측 롤 및 하측 롤의 사이에는 상기 스크루에 의해 압출된 재료가 고이는 재료 저류부가 형성되어 있고, 상기 롤 구비 스크루 압출기는, 상기 재료 저류부의 압력을 측정하는 압력 센서와, 상기 압력 센서로 측정된 소정 시간 내에 있어서의 최대 압력과 최소 압력의 차가, 미리 설정된 역치 이하로 되도록 상기 스크루의 회전수를 제어하는 스크루 제어부를 더 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이 양태는, 시트의 두께의 변동을 작게 하는 것을 가능하게 한다.

상기 롤 구비 스크루 압출기에 있어서, 상기 케이싱과 상기 한 쌍의 상측 롤 및 하측 롤의 사이에는 상기 스크루에 의해 압출된 재료가 고이는 재료 저류부가 형성되어 있고, 상기 롤 구비 스크루 압출기는, 재료 저류부의 압력을 측정하는 압력 센서와, 상기 압력 센서로 측정된 소정 시간 내에 있어서의 최대 압력과 최소 압력의 차가, 미리 설정된 역치 이하로 되도록 상기 롤의 회전수를 제어하는 롤 제어부를 더 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이 양태는, 시트의 두께의 변동을 작게 하는 것을 가능하게 한다.

상기 롤 구비 스크루 압출기는, 상기 한 쌍의 상측 롤 및 하측 롤의 사이로부터 압출되는 시트형 재료의 두께를 측정하는 두께 센서와, 상기 두께 센서로 측정된 소정 시간 내에 있어서의 최대 두께와 최소 두께의 차가, 미리 설정된 역치 이하로 되도록 상기 스크루의 회전수를 제어하는 스크루 제어부를 더 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이 양태는, 시트의 두께의 변동을 작게 하는 것을 가능하게 한다.

상기 롤 구비 스크루 압출기는, 상기 한 쌍의 상측 롤 및 하측 롤의 사이로부터 압출되는 시트형 재료의 두께를 측정하는 두께 센서와, 상기 두께 센서로 측정된 소정 시간 내에 있어서의 최대 두께와 최소 두께의 차가, 미리 설정된 역치 이하로 되도록 상기 롤의 회전수를 제어하는 롤 제어부를 더 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이 양태는, 시트의 두께의 변동을 작게 하는 것을 가능하게 한다.

Claims (15)

1. 재료를 시트형으로 압출 성형하는 롤 구비 스크루 압출기에 있어서,
   상기 재료를 압출하는 스크루와,
   상기 스크루를 수용하고, 상기 재료의 투입구가 마련된 케이싱과,
   상기 케이싱의 전방에 배치되고, 상기 스크루에 의해 압출된 상기 재료를 시트형으로 성형하는 한 쌍의 상측 롤 및 하측 롤을 구비하고,
   상기 상측 롤 및 상기 하측 롤 중 한쪽 롤은, 그 축 방향의 양단부와, 상기 양단부의 사이의 본체 부분을 갖고,
   상기 본체 부분에 있어서의 상기 축 방향에 직교하는 단면은, 오벌 형상을 갖는, 롤 구비 스크루 압출기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 오벌 형상이 타원인, 롤 구비 스크루 압출기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 상측 롤 및 상기 하측 롤 중 다른 쪽 롤은, 그 축 방향의 양단부와, 상기 양단부의 사이의 본체 부분을 갖고,
   상기 다른 쪽 롤의 상기 본체 부분에 있어서의 상기 축 방향에 직교하는 단면은, 상기 한쪽 롤의 상기 본체 부분에 있어서의 상기 단면과 동일 형상이며, 또한 동일 둘레 길이의 오벌 형상을 갖는, 롤 구비 스크루 압출기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 상측 롤과 상기 하측 롤은, 상기 상측 롤과 상기 하측 롤의 위상차가 90°로 되는 상태로 회전하도록 구성되어 있는, 롤 구비 스크루 압출기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 오벌 형상이 타원이고,
   상기 타원의 단축의 길이 a(mm)와, 상기 타원의 장축의 길이 b(mm)는, 0.939b-4.14≤a<b의 관계를 충족하는, 롤 구비 스크루 압출기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 단축의 길이 a와 상기 장축의 길이 b는, 0.957b-2.95≤a<b의 관계를 충족하는, 롤 구비 스크루 압출기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 상측 롤 및 상기 하측 롤 중 다른 쪽 롤은, 그 축 방향의 양단부와, 상기 양단부의 사이의 본체 부분을 갖고,
   상기 다른 쪽 롤의 상기 본체 부분에 있어서의 상기 축 방향에 직교하는 단면은, 원 형상을 갖는, 롤 구비 스크루 압출기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 상측 롤의 상기 본체 부분의 둘레 길이와 상기 하측 롤의 상기 본체 부분의 둘레 길이가 다른, 롤 구비 스크루 압출기.
9. 제7항에 있어서,
   상기 오벌 형상이 타원이고,
   상기 타원의 단축의 길이 a(mm)와, 상기 타원의 장축의 길이 b(mm)는, b-0.952≤a<b의 관계를 충족하는, 롤 구비 스크루 압출기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 단축의 길이 a와 상기 장축의 길이 b는, b-0.488≤a<b의 관계를 충족하는, 롤 구비 스크루 압출기.
11. 제1항에 있어서,
    상기 한쪽 롤의 상기 양단부에 있어서의 상기 축 방향에 직교하는 단면은, 원 형상을 갖고,
    상기 상측 롤 및 상기 하측 롤 중 다른 쪽 롤은, 그 축 방향의 양단부와, 상기 양단부의 사이의 본체 부분을 갖고,
    상기 다른 쪽 롤의 상기 양단부에 있어서의 상기 축 방향에 직교하는 단면은, 원 형상을 갖는, 롤 구비 스크루 압출기.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이싱과 상기 한 쌍의 상측 롤 및 하측 롤의 사이에는, 상기 스크루에 의해 압출된 재료가 고이는 재료 저류부가 형성되어 있고,
    상기 롤 구비 스크루 압출기는,
    상기 재료 저류부의 압력을 측정하는 압력 센서와,
    상기 압력 센서로 측정된 소정 시간 내에 있어서의 최대 압력과 최소 압력의 차가, 미리 설정된 역치 이하로 되도록 상기 스크루의 회전수를 제어하는 스크루 제어부를 더 구비하고 있는, 롤 구비 스크루 압출기.
13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이싱과 상기 한 쌍의 상측 롤 및 하측 롤의 사이에는, 상기 스크루에 의해 압출된 재료가 고이는 재료 저류부가 형성되어 있고,
    상기 롤 구비 스크루 압출기는,
    상기 재료 저류부의 압력을 측정하는 압력 센서와,
    상기 압력 센서로 측정된 소정 시간 내에 있어서의 최대 압력과 최소 압력의 차가, 미리 설정된 역치 이하로 되도록 상기 롤의 회전수를 제어하는 롤 제어부를 더 구비하고 있는, 롤 구비 스크루 압출기.
14. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 상측 롤 및 하측 롤의 사이로부터 압출되는 시트형 재료의 두께를 측정하는 두께 센서와,
    상기 두께 센서로 측정된 소정 시간 내에 있어서의 최대 두께와 최소 두께의 차가, 미리 설정된 역치 이하로 되도록 상기 스크루의 회전수를 제어하는 스크루 제어부를 더 구비하고 있는, 롤 구비 스크루 압출기.
15. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 상측 롤 및 하측 롤의 사이로부터 압출되는 시트형 재료의 두께를 측정하는 두께 센서와,
    상기 두께 센서로 측정된 소정 시간 내에 있어서의 최대 두께와 최소 두께의 차가, 미리 설정된 역치 이하로 되도록 상기 롤의 회전수를 제어하는 롤 제어부를 더 구비하고 있는, 롤 구비 스크루 압출기.

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