(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ用測温体(21)を有する長尺筒形状のシリンダ(15)およびこのシリンダ(15)内に回転駆動可能に挿入され内部に同軸状に形成された複数の冷却水孔(41a,41aA,41aB)を有し、冷却水をロータリージョイント(50)を介して通水・排出できるようにしたスクリュ(14)により合成樹脂原料を溶融混練するスクリュ式押出成形機(100)を用い、前記スクリュ(14)のスクリュ軸(41)の表面近傍において前記スクリュ(14)の軸方向に沿って互いに異なる長さ位置に配設された複数のスクリュ用測温体(200〜200b)によって検出した検出温度信号を前記スクリュ軸(41)の端部に設けられた伝送ヘッド部(202)から無線伝送手段を介して対向配置の出力ヘッド部(203)から制御装置(20)の温度調節器(23)へ入力することによって前記スクリュ(14)内の前記冷却水の通水量を制御すると共に、前記シリンダ(15)の壁内に冷却水を通水して前記シリンダ(15)を冷却し、前記シリンダ(15)の外周に設けたシリンダ加熱ヒータ(40)により加熱すると共に前記シリンダ(15)内壁又はその近傍の温度を前記シリンダ用測温体(21)によって計測し、前記温度に基づいて前記温度調節器(23)により前記シリンダ(15)の温度を制御し、前記合成樹脂原料の温度を制御することを特徴とするスクリュ式押出成形機の溶融樹脂温度制御方法。
【請求項２】
シリンダ用測温体(21)からの検出温度を用いて制御装置(20)の温度調節器(23)により温度調節を行う長尺筒形状のシリンダ(15)およびこのシリンダ(15)内に回転駆動可能に挿入され内部にロータリージョイント(50)を介して冷却水を通水・排出できるようにしたスクリュ(14)により合成樹脂原料を溶融混練するスクリュ式押出成形機において、前記シリンダ(15)に設けられたシリンダジャケット(31)及びシリンダ加熱ヒータ(40)と、前記シリンダ(15)の内壁又はこの内壁から突出して設けられた樹脂用測温体(28)と、前記スクリュ(14)内に同軸状に形成され前記ロータリージョイント(50)を介して前記冷却水を通水・排水するための複数の冷却水孔(41a,41aA,41aB)と、前記スクリュ(14)のスクリュ軸(41)の表面近傍の軸方向に沿って互いに異なる長さ位置に配設された複数のスクリュ用測温体(200〜200b）と、前記スクリュ軸(41)の端部に設けられ前記各スクリュ用測温体(200〜200b）に接続された伝送ヘッド部(202)と、前記伝送ヘッド部(202)に対向して設けられ前記各スクリュ用測温体(200〜200b)からの各検出温度信号を前記伝送ヘッド部(202)から無線伝送手段を介して受けるための出力ヘッド部(203)とを備え、
前記シリンダ用測温体(21)、樹脂用測温体(28)及びスクリュ用測温体(200〜200b)からの検出温度信号が前記出力ヘッド部(203)を介して前記温度調節器(23)に入力され、前記合成樹脂原料の温度を制御するように構成したことを特徴とするスクリュ式押出成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリュ式押出成形機の溶融樹脂温度制御方法及びスクリュ式押出成形機に関し、特に、スクリュ用測温体によってスクリュの温度を制御し、製品品質の向上を行うための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、合成樹脂原料のスクリュ式押出成形機として、図４から図８にて示す構成が援用されていた。
すなわち、図４において、符号１００で示されるものはスクリュ式押出成形機であり、このスクリュ式押出成形機１００は、架台１１の一端側から駆動モータ１２、減速機１３及びスクリュ１４を回転可能に有するシリンダ１５が順次連結配置して構成されている。図４においては、１本のスクリュ１４が示されているが、２本のスクリュ１４が平行に配置されて構成される場合もある。また、この架台１１に隣接して制御装置２０が設けられ、後述のシリンダ用測温体２１および電磁弁２２に連結された温度調節器２３が組込まれている。
【０００３】
前記シリンダ１５は減速機１３側から連結シリンダ２３、原料投入口２４を有する原料供給シリンダ２５、複数個の温度調節シリンダ２６および先端シリンダ２７が、貫通内孔を一直線状に配置して連結されている。連結シリンダ２３には、後述するロータリージョイント５０に連結される配管用の貫通孔（図示していない）が壁部を貫通して形成されている。原料供給シリンダ２５および温度調節シリンダ２６には、壁内部に水冷用のシリンダジャケット３１が形成されている。この水冷ジャケット３１は、冷却水ユニット１６と供給管３２および戻り配管３３により連結されている。供給管３２の各温度調節シリンダ２６への分岐管には、それぞれ電磁弁２２が設けられている。また、温度調節シリンダ２６には、外周にシリンダ加熱ヒータ４０が設けられている。電磁弁２２およびシリンダ加熱ヒータ４０は前記制御装置２０へ連結されている。温度調節シリンダ２６および先端シリンダ２７には、内壁面近傍の温度を計測するシリンダ用測温体２１が壁内に設けられている。さらに、先端シリンダ２７には、壁部を貫通して内孔内へ突出する樹脂用測温体２８が設けられている。
【０００４】
図５において、前記スクリュ１４は、スクリュ軸４１、複数個および複数種類のスクリュセグメント４２および締付ナット４２ａにより構成されている。このスクリュ軸４１は、前記シリンダ１５に挿入され、軸直角断面がほぼ正多角形に形成されている。
【０００５】
図６において、前記スクリュ１４のスクリュ軸４１には、減速機１３側の後端から先端手前まで冷却水孔４１ａが形成されている。また、スクリュ軸４１には、この冷却水孔４１ａから外周へ貫通する給水孔４４および隣接して排水孔４５が軸方向２箇所に近接して形成されている。冷却水孔４１ａの外周には排出孔４３が同軸配置され、この排出孔４３は排水孔４５に連通している。
【０００６】
前記給水孔４４および排水孔４５の位置する前記スクリュ軸１４の外周には、水密状態で相対回転可能、すなわち、運転時に回転駆動されるスクリュ１４に対して冷却水を供給するための図８のロータリージョイント５０が接続されている。このロータリージョイント５０によってスクリュ１４の回転中においても冷却水の給水と排水が行われる。
【０００７】
以上のように構成されたスクリュ式押出成形機１００は以下のように作用する。まず、シリンダ１５のシリンダ加熱ヒータ４０に通電し昇温する。冷却水ユニット１６から各シリンダジャケット３１へ冷却水を供給し、必要に応じて制御装置２０によりシリンダ加熱ヒータ４０および電磁弁２２を調節し、樹脂用測温体６０による計測温度が各温度調節シリンダ２６のそれぞれの所定温度になるように制御する。次に、駆動モータ１２を起動し、減速機１３を経てスクリュ１４を回転駆動するとともに、合成樹脂原料をホッパ２４から原料供給シリンダ２５の内孔へ供給する。この合成樹脂原料は、回転するスクリュ１４の輸送作用により、順次先端方向へ輸送される。この輸送の間に、回転するスクリュ１４の混練作用および昇温された温度調節シリンダ２６の加熱により、合成樹脂原料は混練溶融される。所定の混練が終了しシリンダ１５の先端に到達した溶融状態の合成樹脂原料は、先端シリンダ２７からダイ２７ａを経て押出される。なお、原料投入口２４から供給された未溶融の合成樹脂原料が減速機１３方向へ漏れ出さないように、グランドシール２３ａにより阻止されている。
【０００８】
また、駆動モータ１２が起動された後の時点で、ロータリージョイント５０を介して、給水管４４ａから冷却水を連続的に供給する。この冷却水はロータリージョイント５０からスクリュ軸４１の給水孔４４を経て冷却水孔４１ａへ供給され、その後、冷却水孔４１ａの外周の排出孔４３を逆流し、スクリュ軸４１の排水孔４５からロータリージョイント５０を経て外部へ排出される。すなわち、冷却水は、冷却水孔４１ａの内周面と排出孔４３を逆流する間に、スクリュ軸４１を内周面から冷却し、従ってスクリュ１４を内部から冷却する。
【０００９】
前記シリンダ１５の内部において、合成樹脂原料は回転駆動されるスクリュ１４により剪断作用を受けて溶融する際に発熱し、温度調節シリンダ２６のそれぞれの制御された所定温度以上に温度上昇する可能性がある。このような合成樹脂原料の異常な温度上昇に対して、スクリュ１４の内部からの冷却ならびにシリンダ用測温体２１による温度調節シリンダ２６の内壁面近傍温度および樹脂用測温体２８による混練後の溶融合成樹脂原料温度の計測結果に基づくシリンダ加熱ヒータ４０および電磁弁２２の制御により、シリンダ１５の混練途中および混練後の温度が所定温度になるように制御されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のスクリュ式押出成形機およびその温度制御方法は以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、合成樹脂原料が常時シリンダ内を充満して輸送されているとは言えず、シリンダ壁内の内壁面近傍に設けられた樹脂用測温体では合成樹脂原料の温度検出精度が低い。従って、合成樹脂原料の溶融温度を高精度に制御することが困難で有り、例えば、ＥＶＡ樹脂原料あるいは塗料原料などの低融点合成樹脂原料を混練する場合、低温領域の温度制御が非常に困難である。その結果、安定した運転を継続できず、均一な製品品質の確保が困難であった。なお、スクリュ軸へ冷却水を定常的に通水して合成樹脂原料の剪断発熱による温度上昇を抑制しているが、このスクリュ軸自体の温度の計測および温度制御はなされていない。
【００１１】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、特に、スクリュに設けたスクリュ用測温体でスクリュの温度を検出してスクリュの温度を制御し、合成樹脂原料の温度制御による製品品質の向上を得るようにしたスクリュ式押出成形機の溶融樹脂温度制御方法及びスクリュ式押出成形機を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によるスクリュ式押出成形機の溶融樹脂温度制御方法は、シリンダ用測温体(21)を有する長尺筒形状のシリンダ(15)およびこのシリンダ(15)内に回転駆動可能に挿入され内部に同軸状に形成された複数の冷却水孔(41a,41aA,41aB)を有し、冷却水をロータリージョイント(50)を介して通水・排出できるようにしたスクリュ(14)により合成樹脂原料を溶融混練するスクリュ式押出成形機(100)を用い、前記スクリュ(14)のスクリュ軸(41)の表面近傍において前記スクリュ(14)の軸方向に沿って互いに異なる長さ位置に配設された複数のスクリュ用測温体(200〜200b)によって検出した検出温度信号を前記スクリュ軸(41)の端部に設けられた伝送ヘッド部(202)から無線伝送手段を介して対向配置の出力ヘッド部(203)から制御装置(20)の温度調節器(23)へ入力することによって前記スクリュ(14)内の前記冷却水の通水量を制御すると共に、前記シリンダ(15)の壁内に冷却水を通水して前記シリンダ(15)を冷却し、前記シリンダ(15)の外周に設けたシリンダ加熱ヒータ(40)により加熱すると共に前記シリンダ(15)内壁又はその近傍の温度を前記シリンダ用測温体(21)によって計測し、前記温度に基づいて前記温度調節器(23)により前記シリンダ(15)の温度を制御し、前記合成樹脂原料の温度を制御する方法であり、また、本発明によるスクリュ式押出成形機は、シリンダ用測温体(21)からの検出温度を用いて制御装置(20)の温度調節器(23)により温度調節を行う長尺筒形状のシリンダ(15)およびこのシリンダ(15)内に回転駆動可能に挿入され内部にロータリージョイント(50)を介して冷却水を通水・排出できるようにしたスクリュ(14)により合成樹脂原料を溶融混練するスクリュ式押出成形機において、前記シリンダ(15)に設けられたシリンダジャケット(31)及びシリンダ加熱ヒータ(40)と、前記シリンダ(15)の内壁又はこの内壁から突出して設けられた樹脂用測温体(28)と、前記スクリュ(14)内に同軸状に形成され前記ロータリージョイント(50)を介して前記冷却水を通水・排水するための複数の冷却水孔(41a,41aA,41aB)と、前記スクリュ(14)のスクリュ軸(41)の表面近傍の軸方向に沿って互いに異なる長さ位置に配設された複数のスクリュ用測温体(200〜200b）と、前記スクリュ軸(41)の端部に設けられ前記各スクリュ用測温体(200〜200b）に接続された伝送ヘッド部(202)と、前記伝送ヘッド部(202)に対向して設けられ前記各スクリュ用測温体(200〜200b)からの各検出温度信号を前記伝送ヘッド部(202)から無線伝送手段を介して受けるための出力ヘッド部(203)とを備え、前記シリンダ用測温体(21)、樹脂用測温体(28)及びスクリュ用測温体(200〜200b)からの検出温度信号が前記出力ヘッド部(203)を介して前記温度調節器(23)に入力され、前記合成樹脂原料の温度を制御するようにした構成である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明によるスクリュ式押出成形機の溶融樹脂温度制御方法及びスクリュ式押出成形機の好適な実施の形態について説明する。尚、従来例と同一あるいは同等部分については、同一符号を用いてその説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
尚、異なる部分は、スクリュ１４内の冷却水の供給軸構造及びスクリュ１４の温度を検出するスクリュ用測温体を有する構造である。
【００１４】
図１において、スクリュ１４のスクリュ軸４１には、駆動モータ１２側の後端から先端手前まで軸芯部に非貫通の冷却水孔４１ａが形成されている。この冷却水孔４１ａは、従来と異なって同軸状に二重、三重状の冷却水孔４１ａＡ、４１ａＢが形成され、これらは排出孔４３に連通している。これらの冷却水孔４１ａ〜４１ａＢは、ロータリージョイント５０から複数の給水孔４４と各電磁弁４４Ｂが連通され、各電磁弁４４Ｂを制御装置２０によって個別に開閉等させることにより、各冷却水孔４１ａ、４１ａＡ、４１ａＢに供給する冷却水を選択的に制御することができる。
各冷却水孔４１ａ、４１ａＡ、４１ａＢから吐出された冷却水は共通の排出孔４３から排水孔４５を経てロータリージョイント５０を介して回収又は排出される。
【００１５】
前記スクリュ１４のスクリュ軸４１には、その表面近傍位置に複数のスクリュ用測温体２００、２００ａ、２００ｂ（数は任意）が配設され、各スクリュ用測温体２００、２００ａ、２００ｂは各々軸方向に沿って異なる長さ位置に配設され、異なる長さ位置の温度検出ができるように構成されている。
【００１６】
前記各スクリュ用測温体２００、２００ａ、２００ｂは、配線２０１を介してスクリュ軸４１の端部に設けられた伝送ヘッド部２０２に接続され、各スクリュ用測温体２００、２００ａ、２００ｂの各検出温度信号は伝送ヘッド部２０２から周知の電磁手段又は赤外線等の非接触式の無線伝送手段を介して対向配置の出力ヘッド部２０３に伝送される。
【００１７】
前記出力ヘッド部２０３から出力された前記各検出温度信号は、制御装置２０の温度調節器２３へ入力され、スクリュ１４が回転中において前記各検出温度信号はリアルタイムの状態で温度調節器２３に入力することができる。
【００１８】
次に、動作について説明する。まず、駆動モータ１２が起動された後の時点で、ロータリージョイント５０を介して冷却水を供給する。この冷却水は各電磁弁４４Ｂの開閉に応じて各冷却水孔４１ａ、４１ａＡ、４１ａＢに送られ、排出孔４３から排水孔４５を介してロータリージョイント５０から外部へ回収又は排出される。
【００１９】
すなわち、冷却水は、冷却水孔４１ａ、４１ａＡ、４１ａＢから排出孔４３へ流れる間に合成樹脂原料の剪断発熱により加熱されるスクリュ１４を内部から冷却する。
【００２０】
この間、３箇所に設けられたスクリュ用測温体２００、２００ａ、２００ｂがスクリュ１４のそれぞれの位置の温度を計測し、各検出温度信号は伝送ヘッド部２０２から出力ヘッド部２０３を経て温度調節器２３へ入力され、各電磁弁４４Ｂの開閉を制御し、スクリュ１４を所望の設定温度に制御する。すなわち、スクリュ１４の内部からスクリュ１４の温度を制御することにより、スクリュ１４に接触しながら輸送および混練される合成樹脂材料の温度を制御する。従って、スクリュ式押出成形機１００は、制御装置２０の温度調節器２３により、シリンダ用測温体２１、樹脂用測温体２８およびスクリュ用測温体２００〜２００ｂの計測データに基づいて電磁弁４４Ｂおよびシリンダ加熱ヒータ４０を制御し、混練溶融される合成樹脂原料の混練途中および混練後の温度を所望の状態に維持する。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によるスクリュ式押出成形機の溶融樹脂温度制御方法及びスクリュ式押出成形機は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
（１）スクリュ式混練押出機におけるスクリュに、スクリュ軸内の軸方向の異なる複数箇所の位置にスクリュ用測温体が設けられ、スクリュ表面近傍の温度が計測されることにより、合成樹脂原料がシリンダ内を非充満状態で輸送され混練溶融されている場合でも、スクリュに接触しながら輸送および混練される合成樹脂材料の温度を精度高く計測することが可能になった。
（２）スクリュ式押出成形機におけるスクリュのスクリュ軸に複数の冷却水孔が形成され、温度調節を細かく行うことができ合成樹脂原料の温度制御が高精度にできる。
（３）従って、溶融樹脂温度の上昇によるスクリュの停止及びスクリュの回転数の低下となることもなく均一な製品品質の確保が容易に可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるスクリュ式押出成形機の要部を示す断面構成図である。
【図２】  図１の要部を示す横断面図である。
【図３】  図１のスクリュの全長の断面図である。
【図４】  従来のスクリュ式押出成形機を示す断面構成図である。
【図５】  図１のスクリュを示す断面図である。
【図６】  図４の要部を示す断面構成図である。
【図７】  図６の要部の横断面図である。
【図８】  図６のロータリージョイントを示す詳細構成図である。
【符号の説明】
１４    スクリュ
１５    シリンダ
２０    制御装置
２１    シリンダ用測温体
２３    温度調節器
２８    樹脂用測温体
３１    シリンダジャケット
４０    シリンダ加熱ヒータ
４１    スクリュ軸
４１ａ、４１ａＡ、４１ａＢ    冷却水孔
４４    給水孔
４４Ｂ    電磁弁
４５    排水孔
５０    ロータリージョイント
１００    スクリュ式押出成形機
２００〜２００ｂ    スクリュ用測温体
２０２    伝送ヘッド部
２０３    出力ヘッド部
【図１】
0003703138.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003703138.tif 000006
【図６】
0003703138.tif 000007
【図７】
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【図８】
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