TWI820461B - 擠製成形用模頭及擠製成形機 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種擠製成形用模頭，能夠不拘於成形材料的種類而成形為厚度均勻的板片狀。擠製成形用模頭100具備：成對之模頭本體10a、10b，其具有相向配置為構成狹縫口20的成對之唇部11a、11b，及相向配置為構成導入口30的成對之導入部12a、12b。其中一個模頭本體10a係具有厚度調整機構的衣架模頭50，另一個模頭本體10b係魚尾模頭60。
Description
本發明係關於擠製成形用模頭及擠製成形機。
將成形材料以擠製成形機成形為板片狀之情形，擠製成形機的噴吐口設有平坦模頭(以下簡稱為「模頭」)。此模頭一般具備：成對之模頭本體，具有相向配置為構成狹縫口的成對之唇部，及相向配置為構成導入口的成對之導入部。以擠製成形機來擠製的成形材料，自導入口導入至模頭內部，並通過狹縫口，藉以成形為板片狀。
就模頭本體的種類而言，廣泛使用具有歧管部的衣架模頭。在此，本說明書在「衣架模頭」中係包含T模頭之概念。又，亦已知有種衣架模頭具有控制狹縫口的短邊方向之寬度的機構(例如，專利文獻1)。
又，魚尾模頭亦有用作為模頭本體(非專利文獻1)。魚尾模頭雖不如衣架模頭廣泛應用，但用於熱穩定性較低的樹脂材料之成形等。其中，目前時點並未存在具有控制狹縫口之短邊方向的寬度之機構的魚尾模頭。
另，此等模頭本體係將同種的模頭本體兩個一組來使用。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第5204147號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]伊藤公正，「平坦模頭內的流動 第1報 魚尾模頭」，高分子化學，第20卷，第216號，第193~200頁，1963年
近年來，已多有將各種成形材料成形為板片狀。然而，依據成形材料的種類不同，有時即使用衣架模頭或魚尾模頭為模頭本體，仍難以成形為板片狀，或板片狀的成形體之厚度變得不均勻。例如，使用含有陶瓷材料粒子的成形材料之情形，用衣架模頭則在狹縫口之縱長方向端部側的成形速度將會顯著比中央部更慢，有時無法成形為板片狀。又，用魚尾模頭則雖然能成形為板片狀，但因為無法控制狹縫口之短邊方向的寬度，所以不易獲得均勻厚度的板片狀成形體。另，魚尾模頭的缺點可認為藉由開發具有控制狹縫口之短邊方向的寬度之機構的魚尾模頭來解決，但是因為開發費用而難以稱之為實用。
本發明為了解決上述問題，目的在於提供一種擠製成形用模頭及擠製成形機，能夠不拘於成形材料的種類，成形為厚度均勻的板片狀。
本案發明人針對擠製成形用模頭特意進行研究的結果，發現將具有厚度調整機構的衣架模頭與魚尾模頭組合來作為成對之模頭本體，能夠解決上述問題，而完成本發明。
亦即，本發明係一種擠製成形用模頭，其具備：成對之唇部，相向配置為構成狹縫口；及成對之模頭本體，具有成對之導入部，其相向配置為構成導入口；且其中一個前述模頭本體係遇有厚度調整機構之衣架模頭，另一個前述模頭本體係魚尾模頭。
又，本發明係一種擠製成形機，其具備前述擠製成形用模頭。
本發明可提供一種擠製成形用模頭及擠製成形機，能夠不拘於成形材料的種類，成形為厚度均勻的板片狀。
10a,10b:模頭本體
11a,11b:唇部
12a,12b:導入部
13:歧管部
14:狹道部
14a:水平面
14b,14c:傾斜面
15:擴大部
15a:稜線
15b,15c:傾斜面
20:狹縫口
30:導入口
40:調整螺栓
50:衣架模頭
60:魚尾模頭
70:定邊板部
100:模頭
L1:寬度
L2:長度
α:歧管部之開角
β:擴大部之開角
γ:定邊板之開角
圖1係本發明的實施形態之擠製成形用模頭的示意性剖視放大圖。
圖2係用於本發明的實施形態之擠製成形用模頭的衣架模頭之示意性立體圖。
圖3係圖2的衣架模頭之示意性俯視圖。
圖4係用於本發明的實施形態之擠製成形用模頭的魚尾模頭之示意性立體圖。
圖5係圖4的魚尾模頭之示意性俯視圖。
圖6係設在定邊板部的衣架模頭之示意性俯視圖。
圖7係比較例3所用的魚尾模頭之示意性立體圖。
圖8係顯示實施例及比較例之中的寬度方向之各位置的成形速度之結果的圖表。
(實施發明之較佳形態)
以下具體說明本發明之實施形態。本發明並非限定於以下實施形態，應當理解在不脫離本發明之主旨精神的範圍，根據所屬技術領域中具有通常知識者的通常知識，對於以下實施形態適當添加變更、改良等，均落入本發明的範圍。
本發明的實施形態之擠製成形用模頭(以下有時簡稱為「模頭」)具備：成對之模頭本體，其具有相向配置為構成狹縫口的成對之唇部，及相向配置為構成導入口的成對之導入部。
成對之模頭本體之中，其中一個模頭本體係具有厚度調整機構的衣架模頭，另一個模頭本體係魚尾模頭。藉由將此種異形模頭本體組合使用，能夠活用發揮衣架模頭所帶來的厚度調整機能，並且獲得魚尾模頭帶來的板片狀成形功能。所以，能夠不拘於成形材料的種類，成形為厚度均勻的板片狀。
以下，使用圖式來說明擠製成形用模頭的細節。
圖1係顯示本發明的實施形態之擠製成形用模頭的示意性剖視放大圖。
如圖1所示，模頭100藉由將成對之模頭本體10a、10b組合來構成。成對之模頭本體10a、10b一般而言係使用螺栓(未圖示)等來接合。
模頭本體10a、10b各自設有唇部11a、11b，將模頭本體10a、10b組合時，成對之唇部11a、11b相向形成狹縫口20。
又，模頭本體10a、10b各自設有導入部12a、12b，將模頭本體10a、10b組合時，成對之導入部12a、12b相向形成導入口30。
模頭本體10a係具有厚度調整機構的衣架模頭。
就衣架模頭而言，只要具有厚度調整機構，即不特別限定其形狀等。
就厚度調整機構而言，並不特別限定，可採用在所屬技術領域中公知的機構。例如，厚度調整機構宜構成為在狹縫口20的縱長方向(方向Y)上多數並排於唇部11a，藉由使唇部11a的至少一部分變形而可增減狹縫口20的短邊方向(方向Z)之寬度。具體而言，將調整螺栓40在狹縫口20的縱長方向(方向Y)上多數並排配置於唇部11a，藉由控制調整螺栓40的鬆緊程度，得以使唇部11a的至少一部分變形。藉由定為具有此種構造的厚度調整機構，能將成形材料成形為厚度均勻的板片狀。
在此於圖2顯示用於本發明的實施形態之擠製成形用模頭的典型衣架模頭之示意性立體圖。另，在圖2，將成形材料的流道側定為上表面，並省略厚度調整機構。又，圖3顯示圖2的衣架模頭之示意性俯視圖。
如圖2及3所示，作為模頭本體10a的衣架模頭50，具有：唇部11a、導入部12a、形成於導入部12a與唇部11a之間的歧管部13、及形成於歧管部13與唇部11a之間的狹道部14。
衣架模頭50宜為歧管部13相對於導入部12a而言之開角α係120~180°。藉由將開角α控制為此種角度，在將衣架模頭50與魚尾模頭組合使用之情形，能使狹縫口20之縱長方向(方向Y)上的成形材料之速度分布穩定縮小。因此，能夠將成形材料穩定成形為與狹縫口20對應的板片狀。
另，歧管部13之開角α係指歧管部13所擴大的方向相對於導入部12a之流道方向(方向X)而言的角度。
衣架模頭50宜為狹道部14包含水平面14a及傾斜面14b、14c。藉由將狹道部14控制為此種形狀，在將衣架模頭50與魚尾模頭組合使用之情形，能夠使狹縫口20之縱長方向(方向Y)上的成形材料之速度分布穩定縮小。因此，能夠將成形材料穩定成形為與狹縫口20對應的板片狀。
模頭本體10b係魚尾模頭。
就魚尾模頭而言，並不特別限定，可使用各種形狀者。
在此，於圖4顯示用於本發明的實施形態之擠製成形用模頭的典型魚尾模頭之示意性立體圖。又，圖5係圖4的魚尾模頭之示意性俯視圖。
如圖4及5所示，作為模頭本體10b而言的魚尾模頭60，具有唇部11b、導入部12b、及形成於導入部12b與唇部11b之間的擴大部15。
魚尾模頭60的導入部12b宜為含有與衣架模頭50之導入部12a具有大致相同形狀的部分。藉由定為此種形狀，能夠將成形材料安定供給至模頭100的內部。
在此，「與衣架模頭50的導入部12a具有大致相同的形狀」係意指與衣架模頭50的導入部12a之流道形狀(例如，流道寬度及流道深度)大致相同。又，「大致相同形狀」係意指相對於作為基準的形狀而言，形狀的差異在±5%以內。
魚尾模頭60宜為擴大部15相對於導入部12b而言的開角β係30~120°。藉由將開角β控制成此種角度，在將魚尾模頭60與衣架模頭50組合使用之情形，能夠將狹縫口20之縱長方向(方向Y)上的成形材料之速度分布穩定縮小。因此，能夠將成形材料穩定成形為與狹縫口20對應的板片狀。
另，魚尾模頭60的開角β係指擴大部15的兩端所擴大的方向相對於導入部12b之流道方向(方向X)而言的角度。
魚尾模頭60宜為擴大部15具有自導入部12b延伸至唇部11b的稜線15a，並包含由稜線15a分成兩個的傾斜面15b、15c。藉由將擴大部15控制為此種形狀，在將魚尾模頭60與衣架模頭50組合使用之情形，能將狹縫口20之縱長方向(方向Y)上的成形材料之速度分布穩定縮小。因此，能夠將成形材料穩定成形為與狹縫口20對應的板片狀。
兩個傾斜面15b、15c宜具有大致相同的面積。藉由定為此種構成，可使使成形材料均勻流動至狹縫口20之縱長方向(方向Y)兩端。因此，能夠將成形材料穩定成形為與狹縫口20對應的板片狀。
在此，「大指相同的面積」係意指面積的差異在±5%以內。
稜線15a的傾斜角宜為1~75°。藉由定為此種構成，得以使成形材料在擴大部15中往縱長方向(方向Y)穩定擴大，所以能夠將成形材料穩定成形為與狹縫口20對應的板片狀。
在此，「稜線15a的傾斜角」係意指稜線15a所與導入部12b之底部相接的位置作為水平面的基準時，往方向Y傾斜的稜線15a之角度。
將衣架模頭50與魚尾模頭60組合之情形，有時會在衣架模頭50的歧管部13兩端產生成形材料不易流動之處。所以，模頭100亦可如圖6所示，更具備：定邊板部70，能夠限制衣架模頭50的流道，俾成與魚尾模頭60的擴大部15大致相同的開角γ。藉由設置定邊板部70，在將衣架模頭50與魚尾模頭60組合時，因為能夠減少衣架模頭50的歧管部13兩端之成形材料不易流動之處，所以容易將成形材料穩定成形為與狹縫口20對應的板片狀。
在此，定邊板部70之開角γ係指成對之定邊板部70之流道側端面相對於導入部12a的流道方向(方向X)而言的角度。
另，定邊板部70的材質並未特別限定，例如，可使用樹脂等。
模頭100宜為自導入口30至狹縫口20為止的長度L2相對於狹縫口20之縱長方向(方向Y)的寬度L1而言之比值(L2/L1)為0.2~2.0。藉由將比值控制在此種範圍，得以將成形材料穩定成形為與狹縫口20對應的板片狀。
模頭100可用在各種種類的成形材料之擠製成形。尤其，模頭100即使是黏度較低的成形材料亦能擠製成形為板片狀。所以，模頭100宜用於含有陶瓷材料粒子的成形材料之擠製成形，較佳者為用於含有陶瓷材料粒子作為主成分的成形材料(陶瓷材料成形材料)之擠製成形。
在此，「主成分」係意指占有全成分的比例在50質量%以上，較佳者為60質量%以上，更佳者為70質量%以上。
成形材料的黏度(剪切黏度)宜在剪切速度10s-1下為1.0×102Pa．s以上。具有此種黏度的成形材料，將兩個衣架模頭50組合使用作為成對之模頭本體10a、10b之情形，不易成形為板片狀。又，將兩個魚尾模頭60組合使用作為成對之模頭本體10a、10b之情形，不易獲得均勻厚度的板片狀成形體。所以，採用此種黏度的成形材料之情形，使用模頭100特別有效。
成形材料的黏度可依據JIS K7199：1999來量測。
就陶瓷材料粒子而言，並不特別限定，舉例如有由氧化鋁、堇青石、碳化矽、矽-碳化矽系複合材料、莫來石、鈦酸鋁等所形成的粒子。
成形材料在陶瓷材料粒子之外，可因應於須要而含有分散媒、有機結合劑、無機結合劑、造孔材、界面活性劑等。此等成分並無特別限定，可使用在所屬技術領域中公知者。
模頭100可設置於擠製成形機來使用。
就擠製成形機而言，只要具有能夠具備模頭100具備的構造即不特別限定。
典型的擠製成形機具備擠製部及連接於擠製部的成形部。擠製部只要具有擠製成形材料之功能即不特別限定，亦可因應於須要而具有攪拌成形材料之功能。
成形部一端配置有模頭100，另一端連接於擠製部的擠製口。
具有如上所述構造的擠製成形機，因為具備模頭100，所以可不拘於成形材料的種類，成形為厚度均勻的板片狀。
[實施例]
以下，藉由實施例而更具體說明本發明，但本發明不受此等實施例任何限制。
(成形材料之調製)
就成形材料而言，使用將氧化鋁粉末(陶瓷材料粒子)100質量部、甲基纖維素(有機結合劑)10質量部、及水(分散媒)30質量部混合及攪拌的陶瓷材料成形材料。此成形材料的一部分，為了評量成形速度，而使用著色劑著色為藍色。
成形材料在剪切速度0.1s-1下的黏度為1.5×105Pa．s，剪切速度1s-1下的黏度為2.0×104Pa．s，剪切速度10s-1下的黏度為3.0×103Pa．s。
另，成形材料的黏度遵循JIS K7199：1999來量測。量測使用市售的毛細管流變儀。細管定為直徑1~2mm、長度25~50mm。
(實施例1)
就成對之模頭本體而言，使用將具有厚度調整機構的衣架模頭及魚尾模頭組合而成的模頭，進行上述成形材料的擠製成形。
衣架模頭使用圖2及3所示形狀(導入部之流道寬度19mm、導入部之流道深度：9.5mm、歧管部之開角α：180°)者。魚尾模頭使用圖4及5所示形狀者(導入部之流道寬度：19mm、導入部之流道深度：9.5mm、擴大部之開角β：80°、稜線之傾斜角：10°)。又，狹縫口之縱長方向(方向Y)的寬度L1定為200mm，自導入口至狹縫口的長度L2定為200mm，狹縫口之短邊方向(方向Z)的寬度定為1.5mm。
擠製成形係藉由將上述成形材料充填至一端配置有模頭的汽缸內，並自汽缸的另一端插入活塞來進行。此時，在汽缸內充填為成形材料係以著色的成形材料層與未著色的成形材料層每5mm交互配置。活塞的插入速度在成形材料供給至模頭之前定為0.8mm/s，成形材料供給至模頭之後定為2.4mm/s。
針對擠製成形的板片狀成形體，以速度計(基恩斯股份有限公司製FC-2000)來量測板片狀之成形體的寬度方向(五個位置)之成形速度。
(比較例1)
就成對之模頭本體而言，使用將未具有厚度調整機構的兩個衣架模頭組合而成的模頭，與實施例1同樣進行擠製成形。並且，與實施例1同樣量測板片狀之成形體的寬度方向(五個位置)之成形速度。
兩個衣架模頭在不具有厚度調整機構以外係與實施例1所用的衣架模頭相同構造。又，狹縫口之縱長方向(方向Y)的寬度L1定為200mm，自導入口至狹縫口的長度L2定為200mm，狹縫口之短邊方向(方向Z)的寬度定為1.5mm。
(比較例2)
就成對之模頭本體而言，使用將具有厚度調整機構的衣架模頭與未具有厚度調整機構的衣架模頭組合而成的模頭，與實施例1同樣進行擠製成形。並且，與實施例1同樣量測板片狀之成形體的寬度方向(五個位置)之成形速度。
具有厚度調整機構的衣架模頭使用與實施例1相同構造者。未具有厚度調整機構的衣架模頭使用與比較例1相同構造者。又，狹縫口之縱長方向(方向Y)的寬度L1定為200mm，自導入口至狹縫口的長度L2定為200mm，狹縫口之短邊方向(方向Z)的寬度定為1.5mm。
(比較例3)
就成對之模頭本體而言，使用將兩個魚尾模頭組合而成的模頭，與實施例1同樣進行擠製成形。並且，與實施例1同樣量測板片狀的成形體之寬度方向(五個位置)的成形速度。
魚尾模頭使用如圖7所示形狀者(導入口之寬度：31mm、導入口之深度：15.5mm、擴大部之開角β：60°、稜線之傾斜角：10°)。又，狹縫口之縱長方向(方向Y)的寬度L1定為200mm，自導入口至狹縫口為止的長度L2定為200mm、狹縫口之短邊方向(方向Z)的寬度定為1.5mm。
(比較例4)
就成對之模頭本體而言，使用將未具有厚度調整機構的衣架模頭與魚尾模頭組合而成的模頭，與實施例1同樣進行擠製成形。並且，與實施例1同樣量測板片狀的成形體之寬度方向(五個位置)的成形速度。
未具有厚度調整機構的衣架模頭使用與比較例1相同構造者。又，狹縫口之縱長方向(方向Y)的寬度L1定為200mm、自導入口至狹縫口為止的長度L2定為200mm、狹縫口之短邊方向(方向Z)的寬度定為1.5mm。
上述實施例及比較例之中的寬度方向之各位置(五個位置)的成形速度之結果顯示於圖8。
如圖8所示，在實施例1中，五個位置的成形速度之差異最大為1mm/s，非常小，能夠成形為厚度均勻的板片狀。
相對於此，在比較例1中，五個位置的成形速度之差最大為13mm/s，相當大，在寬度方向的端部附近無法成形為板片狀。
在比較例2中，五個位置的成形速度之差異最大為11mm/s，相當大，在寬度方向的端部附近無法成形為板片狀。
在比較例3中，五個位置的成形速度之差異最大為2.5mm/s，雖較小，但板片狀成形體的厚度不均勻。
在比較例4中，五個位置的成形速度之差異最大為4.0mm/s，雖亦較小，但板片狀成形體的厚度不均勻。
由以上結果可知，本發明可提供一種擠製成形用模頭及擠製成形機，能夠不拘於成形材料的種類，成形為厚度均勻的板片狀。
10a,10b:模頭本體
11a,11b:唇部
12a,12b:導入部
20:狹縫口
30:導入口
40:調整螺栓
100:模頭
Claims (13)
- 一種擠製成形用模頭，包含：成對之模頭本體，其具有相向配置為構成狹縫口的成對之唇部，及相向配置為構成導入口的成對之導入部；且其中一個該模頭本體係具有厚度調整機構的衣架模頭，另一個該模頭本體係魚尾模頭。
- 如請求項1之擠製成形用模頭，其中，該魚尾模頭之該導入部，包含與該衣架模頭之該導入部具有在±5%以內之形狀差異的部分。
- 如請求項1或2之擠製成形用模頭，其中，該衣架模頭在該導入部與該唇部之間具有歧管部，該歧管部相對於該導入部而言的開角係120~180°。
- 如請求項1或2之擠製成形用模頭，其中，該魚尾模頭在該導入部與該唇部之間具有擴大部，該擴大部相對於該導入部而言的開角係30~120°。
- 如請求項4之擠製成形用模頭，其中，該擴大部具有自該導入部延伸至該唇部的稜線，並包含由該稜線分開的兩個傾斜面。
- 如請求項5之擠製成形用模頭，其中，該兩個傾斜面具有大致相同的面積。
- 如請求項5之擠製成形用模頭，其中，該稜線之傾斜角係1~75°。
- 如請求項4之擠製成形用模頭，其中，更包含：定邊板部，能夠限制該衣架模頭之流道，俾成為與該魚尾模頭之該擴大部大致相同開角。
- 如請求項3之擠製成形用模頭，其中，該衣架模頭在該歧管部與該唇部之間具有：狹道部，包含水平面及傾斜面。
- 如請求項1或2之擠製成形用模頭，其中，自該導入口至該狹縫口的長度(L2)相對於該狹縫口之縱長方向的寬度(L1)而言之比值(L2/L1)係0.2~2.0。
- 如請求項1或2之擠製成形用模頭，其中，該厚度調整機構構成為在該狹縫口之縱長方向上多數並排配置在該唇部，並藉由使該唇部的至少一部分變形而得以增減該狹縫口之短邊方向的寬度。
- 如請求項1或2之擠製成形用模頭，其係使用於含有陶瓷材料粒子的成形材料之擠製成形。
- 一種擠製成形機，具備如請求項1至12其中任一項之擠製成形用模頭。
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