WO2021075081A1

WO2021075081A1 - 押出機及びストランドの製造方法

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Publication number: WO2021075081A1
Application number: PCT/JP2020/022061
Authority: WO
Inventors: 貴季竹内; 光基森下
Original assignee: 株式会社日本製鋼所
Priority date: 2019-10-18
Filing date: 2020-06-04
Publication date: 2021-04-22
Also published as: EP4046767A4; US20230373151A1; EP4046767A1; JP2021066023A; CN114555308A; JP7278922B2

Abstract

一実施の形態に係る押出機（１）は、一方向に延びた回転軸を中心に回転するスクリュ（１３）と、スクリュ（１３）を収容する一方向に延びた筒状のシリンダ（１２）と、シリンダ（１２）の一端側に配置され、スクリュ（１３）を回転させる駆動部（１０）と、シリンダ（１２）の他端側に配置され、スクリュ（１３）の回転により混練された原料（１６）をストランド（１８）として吐出するダイス（２０）と、シリンダ（１２）とダイス（２０）との間に配置され、ダイス（２０）に流入する原料（１６）の流速分布を調整する調整部（３０）と、ダイス（２０）から吐出されたストランド（１８）の吐出量を検出する検出部（４０）と、吐出量に基づいて、流速分布をフィードバック制御する制御部（５０）と、を備える。

Description

押出機及びストランドの製造方法

　本発明は、押出機及びストランドの製造方法に関する。

　特許文献１及び２には、ダイスから吐出されるストランドの吐出量の均一化を図る押出機が記載されている。

特開２０１８－００１６４９号公報特開２０１６－００７８１９号公報

　ダイスから吐出されるストランドの吐出量を均一化する一つの調整方法として、ダイス等の部材を変更する方法があげられる。その場合には、押出機を停止させる必要があり、生産性を向上させることができない。また、ダイス等の部材の変更による調整方法では、ストランドの吐出量の均一化には限度がある。

　その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

　一実施の形態にかかる押出機は、一方向に延びた回転軸を中心に回転するスクリュと、前記スクリュを収容する前記一方向に延びた筒状のシリンダと、前記シリンダの一端側に配置され、前記スクリュを回転させる駆動部と、前記シリンダの他端側に配置され、前記スクリュの回転により混練された原料をストランドとして吐出するダイスと、前記シリンダと前記ダイスとの間に配置され、前記ダイスに流入する前記原料の流速分布を調整する調整部と、前記ダイスから吐出された前記ストランドの吐出量を検出する検出部と、前記吐出量に基づいて、前記流速分布をフィードバック制御する制御部と、を備える。

　一実施の形態にかかるストランドの製造方法は、一方向に延びた筒状のシリンダに収容された前記一方向に延びた回転軸を中心に回転するスクリュを、前記シリンダの一端側に配置された駆動部により回転させ、前記スクリュの回転により混練された原料を、前記シリンダの他端側に配置されたダイスから押し出して、ストランドを吐出させる第１ステップと、前記シリンダと前記ダイスとの間に配置された調整部により、前記ダイスに流入する前記原料の流速分布を調整する第２ステップと、前記ダイスから吐出された前記ストランドの吐出量を検出する第３ステップと、前記吐出量に基づいて、前記流速分布をフィードバック制御する第４ステップと、を備える。

　前記一実施の形態によれば、ストランドの吐出量の均一性を向上させることができる押出機及びストランドの製造方法を提供することができる。

実施形態に係る押出機の構成を例示した側面図である。実施形態に係る押出機の調整部及びダイスを例示した斜視図である。実施形態に係る押出機の調整部及びダイスを例示した断面図であり、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線の断面を示す。実施形態に係る押出機の調整部及びダイスを例示した断面図であり、図２のＩＶ－ＩＶ線の断面を示す。実施形態に係る押出機の溶融原料の流速分布を例示したグラフ及び調整部を例示した断面図であり、流速分布のグラフの横軸は位置を示し、縦軸は流速を示し、調整部の断面図は、図４のＶ－Ｖ線における断面を示す。実施形態に係る押出機の溶融原料の流速分布を例示したグラフ及び調整部を例示した断面図であり、流速分布のグラフの横軸は位置を示し、縦軸は流速を示し、調整部の断面図は、図４のＶ－Ｖ線における断面を示す。実施形態の変形例１に係る押出機の検出部を例示した図である。実施形態の変形例２に係る押出機の検出部を例示した図である。実施形態に係るストランドの製造方法を例示したフローチャート図である。実施形態に係るストランドの製造方法において、フィードバック制御を例示したフローチャート図である。実施形態に係るストランドの製造方法において、フィードバック制御を例示したフローチャート図である。

　説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

　（実施形態）
　実施形態に係る押出機を説明する。まず、実施形態の押出機の構成を説明する。その後、実施形態の押出機を用いたストランドの製造方法を説明する。

　＜押出機の構成＞
　図１は、実施形態に係る押出機の構成を例示した側面図である。図２は、実施形態に係る押出機の調整部及びダイスを例示した斜視図である。図３は、実施形態に係る押出機の調整部及びダイスを例示した断面図であり、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線の断面を示す。図４は、実施形態に係る押出機の調整部及びダイスを例示した断面図であり、図２のＩＶ－ＩＶ線の断面を示す。図１の一部は、断面が示されている。図４では、吐出されるストランドを示している。

　図１～図４に示すように、押出機１は、駆動部１０、減速機１１、シリンダ１２、スクリュ１３、フィーダ１４、圧力・温度計１５、ダイス２０、調整部３０、検出部４０、制御部５０を備えている。押出機１は、さらに、ストランドバス６０、ストランドカッタ６１を備えてもよい。押出機１は、樹脂等の原料１６が溶融した溶融原料１７をダイス２０から押し出してストランド１８を形成する。形成されたストランド１８は、ストランドバス６０で冷却させる。その後、ストランド１８は、ストランドカッタ６１によってカットされ、ペレットとなる。

　ここで、押出機１の説明の便宜のために、ＸＹＺ直交座標軸系を導入する。例えば、シリンダ１２が延びる方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向に直交する２方向を、Ｙ軸方向及びＺ軸方向とする。例えば、Ｚ軸方向は、鉛直方向であり、ＸＹ平面は、水平面である。また、＋Ｚ軸方向は、上方であり、押出機１で原料１６が押し出される方向を＋Ｘ軸方向とする。以下で、各構成を説明する。

　＜駆動部、減速機＞
　駆動部１０は、シリンダ１２の一端側、例えば、シリンダ１２の－Ｘ軸方向側に配置されている。駆動部１０は、スクリュ１３を回転させる。駆動部１０は、例えば、モータである。減速機１１は、駆動部１０とスクリュ１３との間に配置されている。減速機１１は、駆動部１０の回転を調整してスクリュ１３に伝達させる。よって、スクリュ１３は、減速機１１で調整された駆動部１０の動力源によって回転する。

　＜シリンダ＞
　シリンダ１２は、Ｘ軸方向に延びた筒状の部材である。シリンダ１２は、内部に中空部を有している。シリンダ１２の内部には、スクリュ１３が収容されている。シリンダ１２の内部には、複数、例えば、２本のスクリュ１３が配置されてもよい。この場合には、押出機１は、二軸混練押出機である。スクリュ１３の－Ｘ軸方向側の根元部は、シリンダ１２の開口部から外側に出ており、減速機１１を介して駆動部１０に接続されている。シリンダ１２の＋Ｘ軸方向側の開口部は、調整部３０を介して、ダイス２０に接続されている。

　＜スクリュ＞
　スクリュ１３は、Ｘ軸方向に延びた回転軸を中心に回転する。スクリュ１３は、シリンダ１２の内部で回転する。押出機１が二軸混練押出機の場合には、押出機１は、一方のスクリュ１３及び他方のスクリュ１３を備えている。その場合には、一方のスクリュ１３は、Ｘ軸方向に延びた回転軸を中心に回転する。他方のスクリュ１３は、一方のスクリュ１３に対してＹ軸方向に隣接した位置でＸ軸方向に延びた回転軸を中心に回転する。例えば、他方のスクリュ１３は、一方のスクリュ１３の－Ｙ軸方向側に配置されている。

　＜フィーダ＞
　フィーダ１４は、シリンダ１２の－Ｘ軸方向側の上方に配置されている。フィーダ１４は、例えば、ペレットの原料１６をシリンダ１２の内部に投入する。ペレットの原料１６は、例えば、樹脂等である。

　フィーダ１４から供給された原料１６は、回転するスクリュ１３の根元部から反対側の先端部に向かう方向、すなわち、＋Ｘ軸方向に押し出される。原料１６は、シリンダ１２の内部において、シリンダ１２に取付けられた図示しないヒータからの熱とスクリュ１３の回転に伴う作用により溶融し、溶融原料１７に変化する。溶融原料１７は、シリンダ１２の＋Ｘ軸方向側の開口部及び調整部３０を通って、ダイス２０に送られる。

　＜圧力・温度計＞
　圧力・温度計１５は、シリンダ１２、ダイス２０及び調整部３０等の所定の位置に取り付けられている。圧力・温度計１５は、原料１６、溶融原料１７、ストランド１８等の圧力及び温度を測定する。圧力・温度計１５は、原料１６の混練により発生するガス等の圧力及び温度を測定してもよい。

　＜ダイス＞
　ダイス２０は、シリンダ１２の他端側、例えば、シリンダ１２の＋Ｘ軸方向側に配置されている。ダイス２０の－Ｘ軸方向側の面には、凹部２１が形成されている。凹部２１の－Ｘ軸方向側の面の開口部２２は、例えば、Ｙ軸方向に延びた形状である。ダイス２０は、複数のダイノズル２３を有している。ダイノズル２３は、凹部２１の底面から＋Ｘ軸方向側の面まで貫通した貫通孔である。ダイス２０の＋Ｘ軸方向側の面には、複数のダイノズル２３の開口部２４が形成されている。各ダイノズル２３は、ストランド１８を吐出する。したがって、ダイス２０は、複数のストランドを吐出する複数のダイノズル２３を有する。

　凹部２１とダイノズル２３とは、凹部２１の底面でつながっている。すなわち、凹部２１は、ダイス２０の内部で、複数のダイノズル２３に枝分かれている。ダイス２０の－Ｘ軸方向側の面における開口部２２から凹部２１に流入した溶融原料１７は、複数のダイノズル２３に枝分かれして、ダイス２０の＋Ｘ軸方向側の面における複数の開口部２４から吐出される。

　複数のダイノズル２３は、Ｙ軸方向に沿って並んでいる。複数のダイノズル２３の開口部２４は、Ｙ軸に沿って並んで形成されている。ダイス２０から押し出された溶融原料１７は、ダイノズル２３からストランド１８として吐出される。このように、ダイス２０は、スクリュ１３の回転により混練された溶融原料１７をストランド１８として吐出する。

　＜調整部＞
　図５及び図６は、実施形態に係る押出機の溶融原料の流速分布を例示したグラフ及び調整部を例示した断面図であり、流速分布のグラフの横軸は位置を示し、縦軸は流速を示し、調整部の断面図は、図４のＶ－Ｖ線における断面を示す。図５は、溶融原料１７が低粘度の場合を示し、図６は、溶融原料１７が高粘度の場合を示す。

　図１～図６に示すように、調整部３０は、シリンダ１２とダイス２０との間に配置されている。調整部３０は、ダイス２０に流入する溶融原料１７の流速分布を調整する。調整部３０は、例えば、ダイスホルダ３１及びスライドプレート３２を含んでいる。

　ダイスホルダ３１は、流入部３３、流出部３４及び流路３５を有している。流入部３３は、ダイスホルダ３１の－Ｘ軸方向側の面に開口した開口部である。流入部３３は、シリンダ１２の＋Ｘ軸方向側の開口部に接続されている。流入部３３には、溶融原料１７がシリンダ１２から流入する。

　流出部３４は、ダイスホルダ３１の＋Ｘ軸方向側の面に開口した開口部である。ダイスホルダ３１は、流出部３４上にダイス２０を保持する。流出部３４は、ダイス２０の開口部２２に接続されている。流出部３４は、ダイスホルダ３１に流入した溶融原料１７をダイス２０に流出させる。

　流路３５は、流入部３３と流出部３４との間の部分である。よって、流路３５は、ダイスホルダ３１の－Ｘ軸方向側の面から＋Ｘ軸方向側の面までＸ軸方向に貫通している。流路３５は、Ｙ軸方向に延びた形状をしている。すなわち、流路３５の断面は、幅方向を示すＺ軸方向よりもＹ軸方向が長い。

　スライドプレート３２は、板状であり、Ｘ軸方向に直交する板面を有している。スライドプレート３２は、例えば、流路３５の上方に配置されている。スライドプレート３２を下方にスライド移動させることにより、スライドプレート３２を流路３５に挿入することができる。スライドプレート３２を流路３５に挿入することによって、流路３５の断面積を変化させる。これにより、調整部３０は、ダイス２０に流入する溶融原料１７の流速分布を調整する。流路３５にスライドプレート３２を挿入することにより、流路３５が遮断された部分の断面積を挿入量と呼ぶ。図６における挿入量は、図５における挿入量よりも大きい。

　例えば、スライドプレート３２は、流路３５のＹ軸方向における中央部ほど、Ｙ軸方向における端部よりも流路３５に突出している。具体的には、流路３５の上方に配置されたスライドプレート３２をＸ軸方向から見た場合には、流路３５に上方から挿入されるスライドプレート３２の下端は、Ｖ字状である。すなわち、スライドプレート３２の下端の中央部は、両端より下方に突出している。したがって、調整部３０は、スライドプレート３２を流路３５に挿入することによって、流路３５における中央部の幅方向（Ｚ軸方向）の長さを、両端部の幅方向（Ｚ軸方向）の長さよりも小さくする。

　図５の（ａ）スライドプレート３２より前の流速分布に示すように、流路３５を流れる溶融原料１７が低粘度樹脂の場合には、溶融原料１７は、比較的均一な流速分布で流路３５に流入する。例えば、流路３５のＹ軸方向における中央部の流速は、流路のＹ軸方向における端部の流速よりも大きい。しかしながら、中央部の流速と端部の流速との差は小さい。よって、溶融原料１７の粘度が小さい場合には、スライドプレート３２の挿入量を小さくする。スライドプレート３２により流速分布を調整された溶融原料１７は、ダイス２０へ流出する。これにより、図５の（ｂ）スライドプレート３２よりも後の流速分布に示すように、ダイス２０へ流入する溶融原料１７の流速分布を均一化することができる。また、ダイス２０へ流入する溶融原料１７の流速分布が均一であれば、図５の（ｃ）吐出後の流速分布に示すように、ストランド１８の吐出量を均一化することができる。

　図６の（ａ）スライドプレート３２より前の流速分布に示すように、流路３５を流れる溶融原料１７が高粘度樹脂の場合には、流路３５に流入する中央部の流速は、端部の流速よりも大きい。図５と比較して、中央部の流速と端部の流速との差は大きい。よって、溶融原料１７の粘度が大きい場合には、スライドプレート３２の挿入量を大きくする。これにより、図６の（ｂ）スライドプレート３２よりも後の流速分布に示すように、ダイス２０へ流入する溶融原料１７の流速分布を均一化することができる。また、ダイス２０へ流入する溶融原料１７の流速分布が均一であれば、図６の（ｃ）吐出後の流速分布に示すように、ストランド１８の吐出量を均一化することができる。

　＜検出部＞
　検出部４０は、ダイス２０から吐出されたストランド１８の吐出量を検出する。例えば、検出部４０は、吐出量として、複数のダイノズル２３から吐出された複数のストランド１８の太さを検出する。検出部４０は、例えば、画像センサである。画像センサは、複数のダイノズル２３から吐出された複数のストランド１８を撮像する。そして、画像センサは、撮像されたストランド１８の画像から、複数のストランド１８の太さを検出する。検出部４０は、検出したストランド１８の吐出量を制御部５０に出力する。

　図７は、実施形態の変形例１に係る押出機の検出部を例示した図である。図７に示すように、検出部４０は、レーザ計測器４０ａでもよい。レーザ計測器４０ａは、複数のダイノズル２３から吐出された複数のストランド１８にレーザ光Ｌを照射する。そして、レーザ計測器４０ａは、ストランド１８で反射したレーザ光Ｌから、複数のストランド１８の太さを検出する。

　図８は、実施形態の変形例２に係る押出機の検出部を例示した図である。図８に示すように、検出部４０は、圧力センサ４０ｂでもよい。圧力センサ４０ｂは、ダイノズル２３の開口部２４に取り付けられる。圧力センサ４０ｂは、ダイノズル２３から吐出されるストランド１８の圧力を測定する。そして、圧力センサ４０ｂは、複数のストランド１８の圧力から、複数のストランド１８の太さを検出する。

　＜制御部＞
　制御部５０は、検出部４０と、有線または無線の信号線等と接続されている。制御部５０は、検出部４０からストランド１８の吐出量の情報を受け取る。また、制御部５０は、調整部３０と、信号線等により接続されている。制御部５０は、調整部３０に対して、流速分布を調整させる信号を送信する。制御部５０は、例えば、ＰＣ、マイクロコンピュータ等である。

　制御部５０は、検出されたストランド１８の吐出量に基づいて、ダイス２０に流入する溶融原料１７の流速分布をフィードバック制御する。例えば、制御部５０は、検出された吐出量に基づいて、流速分布の調整量を算出する。そして、制御部５０は、算出された調整量に基づいて、調整部３０に対して、流速分布を調整させる。このようにして、制御部５０は、流速分布をフィードバック制御する。

　具体的には、制御部５０は、予め設定されたストランド１８の太さのバラツキにおける目標値を読込む。目標値は、例えば、予め図示しないメモリ等に記憶されている。次に、制御部５０は、検出されたストランド１８の太さから太さのバラツキを算出する。算出された太さのバラツキを算出値と呼ぶ。次に、制御部５０は、予め設定した目標値と、算出値と、を比較する。そして、制御部５０は、例えば、両者の差が所定の閾値よりも大きい場合には、両者の差が所定の閾値以下になるような調整量を算出する。

　例えば、制御部５０は、調整量として、流路３５にスライドプレート３２を挿入する挿入量を算出する。制御部５０は、算出した挿入量になるように、調整部３０に対して、流路３５にスライドプレート３２を挿入させる。制御部５０は、ストランド１８の太さのバラツキにおける目標値と、検出されたストランド１８の太さのバラツキの算出値との差が大きいほど、スライドプレート３２の挿入量を大きくする。また、制御部５０は、溶融原料１７の粘度が大きいほど、スライドプレート３２の挿入量を大きくする。

　＜ストランドの製造方法＞
　次に、本実施形態に係るストランドの製造方法を説明する。図９は、実施形態に係るストランドの製造方法を例示したフローチャート図である。図１０及び図１１は、実施形態に係るストランドの製造方法において、フィードバック制御を例示したフローチャート図である。

　まず、図９のステップＳ１１に示すように、ストランド１８を吐出させる。具体的には、押出機１の駆動部１０及び減速機１１を作動させる。そして、一方向に延びた回転軸を中心に回転するスクリュ１３を、駆動部１０及び減速機１１により回転させる。スクリュ１３は、一方向に延びた筒状のシリンダ１２に収容されている。駆動部１０及び減速機１１は、シリンダ１２の一端側に配置されている。

　フィーダ１４から原料１６をシリンダ１２内に供給する。シリンダ１２内に供給された原料１６をスクリュ１３で混練するとともに、図示しないヒータからの熱とスクリュ１３の回転に伴う作用により原料１６を溶解させる。溶解させた溶融原料１７を、スクリュ１３の回転により押し出す。このようにして、スクリュ１３の回転により混練された溶融原料１７をダイス２０から押し出して、ストランド１８を吐出させる。

　溶融原料１７をダイス２０から押し出して、ストランド１８を吐出させる際には、ダイス２０は、複数のストランド１８を吐出する複数のダイノズル２３を有してもよい。その場合に、複数のダイノズル２３を、Ｙ軸方向に並ぶようにしてもよい。

　次に、ステップＳ１２に示すように、ダイス２０に流入する溶融原料１７の流速分布を調整する。具体的には、シリンダ１２とダイス２０との間に配置された調整部３０により、ダイス２０に流入する溶融原料１７の流速分布を調整する。調整部３０は、ダイスホルダ３１と、スライドプレート３２と、を含んでもよい。ダイスホルダ３１は、溶融原料１７がシリンダ１２から流入する流入部３３、流入した溶融原料１７をダイス２０に流出させる流出部３４、及び、流入部３３と流出部３４との間の流路３５を有する。ダイスホルダ３１は、流出部３４上にダイス２０を保持する。スライドプレート３２は、流路３５に挿入することによって流路３５の断面積を変化させる。

　次に、ステップＳ１３に示すように、ダイス２０から吐出されたストランド１８の吐出量を検出する。吐出量として、複数のダイノズル２３から吐出された複数のストランド１８の太さを検出してもよい。複数のストランド１８の太さを検出する際には、画像センサによって、複数のストランド１８の太さを検出してもよい。また、レーザ計測器４０ａによって、複数のストランド１８の太さを検出してもよい。さらに、ダイノズル２３に取り付けられた圧力センサ４０ｂによって、ダイノズル２３から吐出されるストランド１８の圧力により、複数のストランド１８の太さを検出してもよい。

　次に、ステップＳ１４に示すように、検出された吐出量に基づいて、流速分布をフィードバック制御する。フィードバック制御する際には、図１０のステップＳ２１に示すように、調整量算出ステップと、ステップＳ２２に示すように、流速分布調整ステップと、を含んでもよい。調整量算出ステップは、ダイス２０が吐出する吐出量に基づいて、ダイス２０に溶融原料１７が流入する流速分布の調整量を算出する。流速分布調整ステップは、算出された調整量に基づいて、調整部３０に対して、流速分布を調整させる。

　ここで、ステップＳ２１の調整量算出ステップを、図１１を参照しながら、具体的に説明する。図１１のステップＳ３１に示すように、調整量算出ステップは、まず、予め設定されたストランド１８の太さのバラツキにおける目標値を読込む。次に、ステップＳ３２に示すように、実際に検出されたストランド１８の太さから、太さのバラツキの算出値を算出する。例えば、制御部５０は、検出部４０が検出した複数のストランド１８の太さから算出値を算出する。次に、ステップＳ３３に示すように、目標値と算出値とを比較し、両者の差を算出する。

　そして、ステップＳ３４に示すように、調整が必要か判断する。例えば、制御部５０は、目標値と算出値との差が所定の閾値よりも大きいか判断する。調整が必要でない場合、例えば、目標値と算出値との差が所定の閾値以下の場合には処理を終了する。

　一方、ステップＳ３４において、調整が必要である場合、例えば、目標値と算出値との差が所定の閾値よりも大きい場合には、ステップＳ３５に示すように、目標値と算出値との差が所定の閾値以下になるような調整量を算出する。具体的には、調整量として、流路３５にスライドプレート３２を挿入する挿入量を算出する。

　例えば、挿入量の算出の一例としては、流路３５の断面を、幅方向（Ｚ軸方向）よりもＹ軸方向が長くなるようにし、スライドプレート３２を、流路３５のＹ軸方向における中央部ほど流路３５の端部よりも流路３５に突出するようにする。そして、スライドプレート３２を流路３５に挿入することによって、流路３５における中央部の幅方向（Ｚ軸方向）の長さを、両端部の幅方向（Ｚ軸方向）の長さよりも小さくする。この場合には、目標値と算出値との差が大きいほど、スライドプレート３２の挿入量を大きくする。また、溶融原料１７の粘度が大きいほど、スライドプレート３２の挿入量を大きくする。

　次に、ステップＳ３６に示すように、算出した調整量に基づいて、調整部３０に対して、流速分布を調整させる。具体的には、算出した挿入量になるように、調整部３０に対して、流路３５にスライドプレート３２を挿入させる。このようにして、制御部５０は、フィードバック制御を行う。図１１のステップＳ３１～ステップＳ３５は、図１０のステップＳ２１に対応し、図１１のステップＳ３６は、図１０のステップＳ２２に対応する。

　なお、図９におけるストランドの製造方法において、適宜、制御部５０は、ストランドの吐出量のフィードバック制御を終了するかの判断を行う。例えば、ステップS１４の後に、ステップＳ１５に示すように、ストランド１８の吐出量のフィードバック制御を終了するか、判断してもよい。制御部５０は、ストランド１８の吐出量のフィードバック制御を終了する場合には処理を終了する。

　ストランドの吐出量のフィードバック制御を終了しない場合には、図９のステップＳ１２に戻り、調整部３０は、制御部５０が算出した流速分布になるように、ダイス２０に流れる流速分布を調整する。具体的には、制御部５０が算出した挿入量になるように、流路３５にスライドプレート３２を挿入する。そして、ステップＳ１２～ステップＳ１５を繰り返す。このようにして、押出機１は、ストランド１８の吐出量のフィードバック制御をすることができる。

　次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態の押出機１は、ダイス２０から吐出されたストランド１８の吐出量に基づいて、ダイス２０に流入する溶融原料１７の流速分布をフィードバック制御する。よって、ストランド１８の製造を継続しながら、ストランド１８の吐出量を最適化し、ストランド１８の吐出量を均一化させることができる。

　また、ダイス２０から吐出されるストランド１８の吐出量を均一化するために、ダイス２０等の部材を変更する必要がない。よって、押出機１を停止させる必要がないので、生産性を向上させることができる。

　ダイス２０は、複数のダイノズル２３を有するので、複数のストランド１８を吐出することができる。よって、生産性を向上させることができる。

　調整部３０は、スライドプレート３２を溶融原料１７の流路３５に挿入することによって、流路３５の断面積を変化させ、ダイス２０に流入する流速分布を調整する。よって、調整量としてスライドプレート３２の挿入量を用いることができるため、高精度に調整することができる。

　スライドプレート３２は、流路３５の中央部ほど流路３５の端部よりも流路３５に突出している。よって、スライドプレート３２を流路３５に挿入することによって、中央部の幅方向の長さを、両端部の幅方向の長さよりも小さくすることができる。このような構成とすることにより、高粘度の溶融原料１７の場合に、流路３５を流れる溶融原料１７の流速分布を均一化することができる。よって、ストランド１８の吐出量を均一化することができる。

　検出部４０は、ストランド１８の太さを検出する画像センサでもよいし、レーザ計測器４０ａでもよい。また、検出部４０は、ダイノズル２３から吐出されるストランド１８の圧力を検出する圧力センサ４０ｂでもよい。これにより、ストランド１８の吐出量として、ストランド１８の太さを高精度に検出することができる。

　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

　この出願は、２０１９年１０月１８日に出願された日本出願特願２０１９－１９０６９３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１　押出機
１０　駆動部
１１　減速機
１２　シリンダ
１３　スクリュ
１４　フィーダ
１５　圧力・温度計
１６　原料
１７　溶融原料
１８　ストランド
２０　ダイス
２１　凹部
２２　開口部
２３　ダイノズル
２４　開口部
３０　調整部
３１　ダイスホルダ
３２　スライドプレート
４０　検出部
４０ａ　レーザ計測器
４０ｂ　圧力センサ
５０　制御部
６０　ストランドバス
６１　ストランドカッタ

Claims

　一方向に延びた回転軸を中心に回転するスクリュと、
　前記スクリュを収容する前記一方向に延びた筒状のシリンダと、
　前記シリンダの一端側に配置され、前記スクリュを回転させる駆動部と、
　前記シリンダの他端側に配置され、前記スクリュの回転により混練された原料をストランドとして吐出するダイスと、
　前記シリンダと前記ダイスとの間に配置され、前記ダイスに流入する前記原料の流速分布を調整する調整部と、
　前記ダイスから吐出された前記ストランドの吐出量を検出する検出部と、
　前記吐出量に基づいて、前記流速分布をフィードバック制御する制御部と、
　を備えた押出機。
　前記制御部は、
　前記吐出量に基づいて、前記流速分布の調整量を算出し、
　算出された前記調整量に基づいて、前記調整部に対して、前記流速分布を調整させる、
　請求項１に記載の押出機。
　前記ダイスは、複数のストランドを吐出する複数のダイノズルを有し、
　前記検出部は、前記吐出量として、前記複数のダイノズルから吐出された前記複数のストランドの太さを検出し、
　前記制御部は、予め設定した前記太さのバラツキにおける目標値と、検出された前記太さから算出された前記太さのバラツキの算出値とを比較し、両者の差が所定の閾値よりも大きい場合には、前記差が所定の閾値以下になるような前記調整量を算出する、
　請求項２に記載の押出機。
　前記検出部は、前記太さを検出する画像センサである、
　請求項３に記載の押出機。
　前記検出部は、前記太さを検出するレーザ計測器である、
　請求項３に記載の押出機。
　前記検出部は、前記ダイノズルに取り付けられた圧力センサであり、前記圧力センサは、前記ダイノズルから吐出される前記ストランドの圧力により、前記太さを検出する、
　請求項３に記載の押出機。
　前記調整部は、
　前記原料がシリンダから流入する流入部、流入した前記原料を前記ダイスに流出させる流出部、及び、前記流入部と前記流出部との間の流路を有し、前記流出部上に前記ダイスを保持するダイスホルダと、
　前記流路に挿入することによって前記流路の断面積を変化させるスライドプレートと、
　を含み、
　前記制御部は、前記調整量として、前記流路に前記スライドプレートを挿入する挿入量を算出し、算出した前記挿入量になるように、前記調整部に対して、前記流路に前記スライドプレートを挿入させる、
　請求項３～６のいずれか１項に記載の押出機。
　前記複数のダイノズルは、前記一方向に直交する他方向に並び、
　前記流路の断面は、前記一方向及び前記他方向に直交する幅方向よりも前記他方向が長く、
　前記スライドプレートは、前記流路の前記他方向における中央部ほど前記流路の前記他方向における端部よりも前記流路に突出し、
　前記調整部は、前記スライドプレートを前記流路に挿入することによって、前記流路における前記中央部の前記幅方向の長さを、両端部の前記幅方向の長さよりも小さくする、
　請求項７に記載の押出機。
　前記制御部は、前記差が大きいほど、前記挿入量を大きくする、
　請求項８に記載の押出機。
　前記制御部は、前記原料の粘度が大きいほど、前記挿入量を大きくする、
　請求項８に記載の押出機。
　一方向に延びた筒状のシリンダに収容された前記一方向に延びた回転軸を中心に回転するスクリュを、前記シリンダの一端側に配置された駆動部により回転させ、前記スクリュの回転により混練された原料を、前記シリンダの他端側に配置されたダイスから押し出して、ストランドを吐出させる第１ステップと、
　前記シリンダと前記ダイスとの間に配置された調整部により、前記ダイスに流入する前記原料の流速分布を調整する第２ステップと、
　前記ダイスから吐出された前記ストランドの吐出量を検出する第３ステップと、
　前記吐出量に基づいて、前記流速分布をフィードバック制御する第４ステップと、
　を備えたストランドの製造方法。
　前記第４ステップは、
　前記吐出量に基づいて、前記流速分布の調整量を算出する調整量算出ステップと、
　算出された前記調整量に基づいて、前記調整部に対して、前記流速分布を調整させる流速分布調整ステップと、
　を含む、
　請求項１１に記載のストランドの製造方法。
　前記第１ステップにおいて、
　前記ダイスは、複数のストランドを吐出する複数のダイノズルを有し、
　前記第３ステップにおいて、
　前記吐出量として、前記複数のダイノズルから吐出された前記複数のストランドの太さを検出し、
　前記調整量算出ステップは、
　予め設定された前記太さのバラツキにおける目標値を読込むステップと、
　検出された前記太さから前記太さのバラツキの算出値を算出するステップと、
　前記目標値と前記算出値とを比較し、両者の差を算出するステップと、
　前記差が所定の閾値よりも大きいか判断するステップと、
　前記差が所定の閾値よりも大きい場合には、前記差が所定の閾値以下になるような前記調整量を算出するステップと、
　を含む、
　請求項１２に記載のストランドの製造方法。
　前記第３ステップにおいて、
　画像センサによって、前記太さを検出する、
　請求項１３に記載のストランドの製造方法。
　前記第３ステップにおいて、
　レーザ計測器によって、前記太さを検出する、
　請求項１３に記載のストランドの製造方法。
　前記第３ステップにおいて、
　前記ダイノズルに取り付けられた圧力センサによって、前記ダイノズルから吐出される前記ストランドの圧力により、前記太さを検出する、
　請求項１３に記載のストランドの製造方法。
　前記第２ステップにおいて、
　前記調整部は、
　前記原料がシリンダから流入する流入部、流入した前記原料を前記ダイスに流出させる流出部、及び、前記流入部と前記流出部との間の流路を有し、前記流出部上に前記ダイスを保持するダイスホルダと、
　前記流路に挿入することによって前記流路の断面積を変化させるスライドプレートと、
　を含み、
　前記調整量算出ステップにおいて、
　前記調整量として、前記流路に前記スライドプレートを挿入する挿入量を算出し、
　前記流速分布調整ステップにおいて、
　算出した前記挿入量になるように、前記調整部に対して、前記流路に前記スライドプレートを挿入させる、
　請求項１３～１６のいずれか１項に記載のストランドの製造方法。
　前記第１ステップにおいて、
　前記複数のダイノズルを、前記一方向に直交する他方向に並ぶようにし、
　前記第２ステップにおいて、
　前記流路の断面を、前記一方向及び前記他方向に直交する幅方向よりも前記他方向が長くなるようにし、
　前記スライドプレートを、前記流路の前記他方向における中央部ほど前記流路の前記他方向における端部よりも前記流路に突出するようにし、
　前記スライドプレートを前記流路に挿入することによって、前記流路における前記中央部の前記幅方向の長さを、両端部の幅方向の長さよりも小さくする、
　請求項１７に記載のストランドの製造方法。
　前記調整量算出ステップにおいて、
　前記差が大きいほど、前記挿入量を大きくする、
　請求項１８に記載のストランドの製造方法。
　前記調整量算出ステップにおいて、
　前記原料の粘度が大きいほど、前記挿入量を大きくする、
　請求項１８に記載のストランドの製造方法。