(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融樹脂供給部から供給された溶融樹脂を、押出方向に振動を与えながら押し出し成形する押出成形装置において、
複数の振動体を直交結合させてなり、一方の前記振動体の端部から入力した振動を直交変換して他方の前記振動体の端部に出力する振動方向変換体と、前記他方の振動体の前記端部に形成された溶融樹脂の押出部とを有するダイと、
前記一方の振動体の端部に取り付けられた振動発生源と、
前記他方の振動体を伝送される振動の変位が節となる位置に接続された溶融樹脂供給ノズルとを有し、
前記他方の振動体の端部における振動の振幅が、前記一方の振動体の端部における振動の振幅より大きくなるように、入力側の振動と出力側の振動とが交差する振動交点から前記他方の振動体の前記端部までの距離を、前記振動交点から前記一方の振動体の前記端部までの距離よりも大きくしたこと、
を特徴とする押出成形装置。
【請求項２】
前記振動方向変換体の内部を伝送される振動の波長をλとしたときに、
前記振動交点から前記一方の振動体の端部までの距離がｍλ／４（ｍ＝１，３，５…）であり、
前記振動交点から前記他方の振動体の端部までの距離がｍλ／４＋α（ｍ＝１，３，５…）であり、前記振動の変位が節部から腹部に至る途中部位に前記他方の振動体の端部があること、
を特徴とする請求項１に記載の押出成形装置。
【請求項３】
前記他方の振動体の前記端部を前記振動方向変換体に対して交換自在とし、前記振動交点から前記他方の振動体の前記端部までの距離を変更可能としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の押出成形装置。
【請求項４】
溶融樹脂供給部から供給された溶融樹脂を、押出方向に振動を与えながら押し出し成形する押出成形方法において、
振動方向変換体の振動入力端から入力した振動波を直交軸線方向に変換し、
変換された前記振動波を、その振幅が前記振動入力端よりも振動出力端で大きくなるように、前記直交軸線の交点からの距離が、前記振動入力端までの距離よりも大きい振動出力端から出力し、
前記溶融樹脂供給部からの溶融樹脂を出力側の振動波の節部に供給したことを特徴とする押出成形方法。
【請求項５】
前記振動方向変換体の内部を伝送される振動の波長をλとしたときに、
前記振動交点から前記一方の振動体の端部までの距離がｍλ／４（ｍ＝１，３，５…）であり、
前記振動交点から前記他方の振動体の端部までの距離がｍλ／４＋α（ｍ＝１，３，５…）であり、前記振動の変位が節部から腹部に至る途中部位に前記他方の振動体の端部があること、
を特徴とする請求項４に記載の押出成形方法。
【請求項６】
前記直交軸線の交点から前記振動出力端までの距離を変更可能としたことを特徴とする請求項４又は５に記載の押出成形方法。
【請求項７】
請求項４から請求項６のいずれかに記載の押出成形方法によって成形された押出成形品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融樹脂供給部から供給された溶融樹脂を、押出方向に振動を与えながら押し出し成形する押出成形装置、押出成形方法及び押出成形品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融樹脂供給部から供給された溶融樹脂を押し出し成形する押出成形品として、例えば導線の周りに樹脂被覆を形成する被覆電線が知られている。このような被覆電線の成形では、成形材料としてポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）が一般に用いられているが、近年の環境問題に対する配慮から、ポリ塩化ビニルはポリエチレン系の樹脂に置き換えられつつある。
【０００３】
しかし、ポリエチレン系の樹脂はその性質上メルトフラクチャーと呼ばれる成形品の表面荒れや脈動を生じやすく、外観を悪化させて製品品質を著しく低下させるという問題がある。さらに芯材が偏心して不良を生じさせやすく、生産性を著しく低下させるという問題もある。
【０００４】
樹脂の押出成形における前記メルトフラクチャーを低減するために、本願出願人は、超音波によってダイスにｎ波長共振させつつ成形を行う押出成形方法及び成形装置を特開平２−１４１２２２号で提案した。この方法及び装置によれば、超音波の共振の腹部を利用して成形材料のダイス内における流動性を良好にし、メルトフラクチャーの発生等を低減させることができる。
【０００５】
ポリエチレン系の樹脂を押出成形する場合に生じる上記問題点を解決するには、上記特開平２−１４１２２２号に開示の技術をポリエチレン系の樹脂の押出成形に適用し、かつ、超音波（振動波）の振幅を大きくして流動性を向上させるとよい。
【０００６】
しかしながら、上記特開平２−１４１２２２号の押出成形方法及び装置においては、用いられる振動子の振幅によって押出成形時の振幅が一義的に決定されるために、振幅を増大させるためには振動発生装置を交換するか、ブースターを用いなければならない。このような作業は煩雑で時間もかかり装置の稼働率を低下させるほか、樹脂の材質や押出圧力等の押出成形の諸条件に応じて振幅（振動速度）を最適なものに調整することがきわめて困難で、押出成形条件の僅かな変化によって品質が大きくばらつくという問題がある。また、ブースターを用いると、振動発生源に作用する負荷が増大して振動発生源の寿命を短くするという問題もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記の問題点にかんがみてなされたもので、振動発生源を何ら変更することなく振幅を増大させることができる押出成形装置及び方法を提供すること、特に、押出成形を行う樹脂の材質等、押出成形の諸条件に応じて最適な振幅を得ることのできる押出成形装置、方法及び前記の方法によって成形された良好な品質の押出成形品を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の押出成形装置は、溶融樹脂供給部から供給された溶融樹脂を、溶融樹脂供給部から供給された溶融樹脂を、押出方向に振動を与えながら押し出し成形する押出成形装置において、複数の振動体を直交結合させてなり、一方の前記振動体の端部から入力した振動を直交変換して他方の前記振動体の端部に出力する振動方向変換体と、前記他方の振動体の前記端部に形成された溶融樹脂の押出部とを有するダイと、前記一方の振動体の端部に取り付けられた振動発生源と、前記他方の振動体を伝送される振動の変位が節となる位置に接続された溶融樹脂供給ノズルとを有し、入力側の振動と出力側の振動とが交差する振動交点から前記他方の振動体の前記端部までの距離を、前記振動交点から前記一方の振動体の前記端部までの距離よりも大きくして構成した。
【０００９】
このようにダイを振動方向変換体から形成し、かつ、振動方向変換体を構成する二つの振動体の長さを違えることにより、入力振動波の振幅を増大させて出力することが可能になる。
【００１０】
前記他方の振動体の一端は、前記振動方向変換体の内部を伝送される振動の波長をλとしたときに、前記振動交点からの距離がｍλ／４＋α（ｍ＝１，３，５…）となる位置であって、前記振動の変位が節部から腹部に至る途中部位に前記他方の振動体の一端を設けるのが好ましい。
αの値をこの範囲内で適宜に選択することにより、樹脂の材質等、押出成形の諸条件に応じた最適な振幅の振動波を出力することができる。
【００１１】
また、前記他方の振動体の前記一端を前記振動方向変換体に対して交換自在とし、前記振動交点から前記他方の振動体の前記一端までの距離を変更可能とするとよい。
このように構成すれば、樹脂の材質や押出圧力等の諸条件が変わっても、前記一端を交換するだけで各条件に応じた最適の振幅の振動波を出力することが可能になり、各条件ごとに良好な品質の押出成形品を得ることが可能になって品質のばらつきを抑制することができる。
【００１２】
また、本発明の押出成形方法は、溶融樹脂供給部から供給された溶融樹脂を、押出方向に振動を与えながら押し出し成形する押出成形方法において、振動方向変換体の振動入力端から入力した振動波を直交軸線方向に変換し、変換された前記振動波を、前記直交軸線の交点からの距離が、前記振動入力端までの距離よりも大きい振動出力端から出力し、前記溶融樹脂供給部からの溶融樹脂を出力側の振動波の節部に供給する方法としてある。
前記振動出力端は、振動方向変換体の内部を伝送される振動の波長をλとしたときに、前記振動出力端を、前記交点からｍλ／４＋α（ｍ＝１，３，５…）の位置であって、前記振動の変位が節部から腹部に至る途中部位に設けた方法としてある。
この方法によれば、樹脂の材質等、押出成形の諸条件に応じた最適な大きさの振動波を出力することができる。
【００１３】
さらに、前記直交軸線の交点から前記振動出力端までの距離を変更可能とするとよい。
このようにすれば、樹脂の材質等、押出成形の諸条件が変わっても各条件に応じた振幅の振動出力を得ることが可能になり、条件の相違による品質のばらつきのない押出成形品を得ることが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の押出成形装置の好適な実施形態を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で押出成形品は、導線の周りに樹脂を被覆した被覆電線であるとして説明するが、本発明はパイプや型材などの他の押出成形品にも適用が可能である。
図１は本発明の一実施形態にかかり、押出成形装置に設けられるダイ部分の構成を説明する概略斜視図、図２は図１のダイ中を伝送される振動波の変位波形及びダイの主要部の寸法を説明する平面図、図３は図１のダイのＩ−Ｉ方向断面図である。
【００１５】
この実施形態でダイは、縦振動する角柱形の二つの振動体１０ａ，１０ｂを直角に交差させて十字形に一体形成した振動方向変換体１０と、振動体１０ｂの一方の端面１２側に形成され、溶融状態の樹脂を導線１（芯材）の周囲に押し出して被覆するための押出成形部１７と、振動体１０ｂの他方の端面１３から軸線Ｘ（図２参照）に沿って押出成形部１７まで形成された導線１の挿通穴１８とから概略構成される。前記樹脂としては熱可塑性樹脂、例えばポリエチレンを用いることができるが、押出成形が可能であれば特に限定されない。
【００１６】
振動方向変換体１０は、振動入力端である一方の振動体１０ａの端面１１（又は１４）から入力した振動を直交変換して、振動出力端である他方の振動体１０ｂの端面１２に出力することができるもので、端面１１（又は１４）のいずれか一方に振動発生源である振動子２０が取り付けられる。
なお、振動子２０は、振動方向変換体１０の振動体１０ａの端面１１，１４の両方に設けてもよい。
【００１７】
各振動体１０ａ，１０ｂは種々の寸法を選択することができる。この実施形態では、図２に示すように、一方の振動体１０ａは伝送される振動波の波長λの１／２の奇数倍（ｍλ／２，ｍ＝１，３，５…，但し図２ではｍ＝１のみのものを示す）に形成され、他方の振動体１０ｂは一方の振動体１０ａよりもαだけ長尺になるように形成される。つまり、他方の振動体１０ｂは長さ寸法が、ｍλ／２＋αになるように形成される。
【００１８】
このように形成された振動体１０ａ，１０ｂを、他方の振動体１０ｂの他端１３が、一方の振動体１０ａの軸線Ｙからｍλ／４（ｍ＝１，３，５…）の距離のところに位置するように、他方の振動体１０ｂを一方の振動体１０ａの中央で直角に交差させる。このようにすれば、後述する交点Ｏから他方の振動体１０ｂの端面１２までの距離がｍλ／４＋αとなって、一方の振動体１０ａの端面１１（又は１４）から入力された振動波の振幅よりも大きな振幅の振動波を他方の振動体１０ｂの端面１２に出力することが可能になる。
【００１９】
上記式中のαの値は、樹脂の材質や押出速度、導線１の引取速度等の押出成形の際の諸条件ごとに、実験により或いは経験により適宜に選択することができるが、λ／３０〜λ／５の範囲内で選択するのが好ましい。この場合、端面１２が振動体１０ｂ内を伝送される振動波の節部及び腹部（振動交点Ｏからｎλ／４（ｎは１より大きい自然数）のところに現れる）と一致しないようにαを選択するのが好ましい。αの値がこの条件を外れて選択されると、流動性を向上させるための十分な振幅が得られず、被覆電線ｗの外観が悪化したり、脈動が生じたりする。
【００２０】
なお、振動方向変換体１０は、振動波を伝送することのできるのであれば金属やセラミック、グラファイト等の種々の材料で形成してよいが、振動波の伝送効率のよいジュラルミンやアルミニウム、チタン合金、グラファイトで形成するのが好ましい。
【００２１】
上記のように形成された振動方向変換体１０では、図２に示すように、振動体１０ａの軸線Ｙに沿って伝送される振動波の変位の節部と、振動体１０ｂの軸線Ｘに沿って伝送される振動波の変位の節部とが中央の交点Ｏで交差する。この交点Ｏは振幅が０となる位置である。この実施形態では、振動方向変換体１０の上底面１５における交点Ｏの真上位置に取付部１６を形成し、この取付部１６に図示しない溶融樹脂供給部から押し出された溶融樹脂を振動方向変換体１０に供給するためのノズル３０をボルト等で接続している。
【００２２】
このようにすれば、振動方向変換体１０から前記支持部材やノズル３０に伝達される振動をほとんど０にして振動の損失を抑制することができ、かつ、ノズル３０や図示しない支持部材と振動方向変換体１０との接合状態を長期にわたって良好に保つことができる。また、ノズル３０等と振動方向変換体１０との間にチタン合金製の繊維等で形成されたクッション材を介在させることによって、ノズル３０等への振動の伝達をさらに抑制することができる。
なお、他方の振動体１０ｂの軸線Ｘに沿って交点Ｏからｎλ／２（ｎは自然数）のところに振動の節部が現れるので、交点Ｏに限らず、この節部のところにノズル３０を接続するものとしてもよい。
【００２３】
押出成形部１７は、振動方向変換体１０のノズル３０の取付部１６に連通する溶融樹脂の流通路１９とこの流通路１９の先端側に形成され、導線１の両側から溶融樹脂を供給するとともに、供給された溶融樹脂を所望の外径寸法に仕上げる絞り部１９ａとから構成される。絞り部１９ａは端面１２に開口し、この開口から導線１が樹脂被覆２とともに押し出されて被覆電線ｗが形成される。この開口の形状は、被覆電線ｗの最終形態に応じて円形状、楕円形状、角形状、不定形状等種々のものを選択することができる。
【００２４】
次に本発明の押出成形方法を、上記構成の押出成形装置の作用とともに説明する。
導線１を端面１３側から挿通穴１８に挿入し、押出成形部１７の絞り部１９ａまで導入する。図示しない溶融樹脂供給部を駆動してノズル３０から絞り部１９ａに溶融樹脂を供給するとともに、振動子２０を振動させる。振動子２０の振動波は軸線Ｙに沿って伝送されるが、振動方向変換体１０の作用によって軸線Ｙに直交する軸線Ｘに沿った方向の振動波に変換される。
【００２５】
出力側の端面１２は、交点Ｏからｍλ／４＋αだけ離れていて、かつ、振動波の変位が腹部又は節部とならないところに位置しているので、延長分αに応じた大きさだけ振幅が増加される。このとき、αの値を前記したようにλ／３０〜λ／５の範囲内で選択しておけば、外観に優れ、脈動も生じない良好な品質の被覆電線ｗを得ることができる。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の押出成形装置とその方法を用いて行った実験結果を、比較例と比較しつつ説明する。押出成形の諸条件は以下のように設定した。
押出成形装置：図１〜図３に示すダイを備えた押出成形装置
押し出し機：径６０ｍｍの単軸押し出し機
被覆材料：直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）ベースの樹脂
被覆電線の径：３.２ｍｍ
樹脂温度：１８０℃
ダイ温度：１８０℃
押出速度：３５（Ｋｇ／ｈｒ）
引き取り速度：１００（ｍ／ｍｉｎ）
周波数：中心周波数１９．１８（ＫＨｚ）
波長λ：２４０ｍｍ
ｍの値：  １
この条件の下で、同一長さの振動体をそれぞれの中央で直交結合させた振動方向変換体からなるダイを使って押出成形を行い、比較例とした。
なお、以下の表１では例１をα＝λ／８（３０ｍｍ），例２をα＝λ／１２（２０ｍｍ），例３をα＝λ／２４（１０ｍｍ）としてそれぞれにおける振幅、樹脂圧力を計測し、被覆電線の外観及び脈動の発生状態を比較例と比較した。
さらに、例４では、上記条件のうち押出速度を７０（Ｋｇ／ｈｒ）、引き取り速度を２００（ｍ／ｍｉｎ）に変更し、α＝λ／１２（２０ｍｍ）に設定して振幅、樹脂圧力を計測し、被覆電線の外観及び脈動の発生状態を比較例と比較した。
以上の結果を次の表１に示す。
【００２７】
【表１】
0003665790.tif 000002
【００２８】
表１からわかるように、振動体１０ｂを振動体１０ａより長くすることにより、出力される振動波の振幅を増大させることができ、振動体１０ａ，１０ｂの長さが同じであるものよりも良好な結果が得られた。
【００２９】
本発明の好適な実施形態を説明してきたが、本発明は上記の実施形態によりなんら限定されるものではない。
例えば、上記の実施形態では被覆芯材として導線を例に挙げて説明したが、グラスファイバー、カーボンファーバー、光ファイバー等種々の芯材に適用することが可能で、芯材の太さや断面形状等は特に限定されない。
【００３０】
さらに、上記の説明で振動方向変換体１０は二つの振動体１０ａ，１０ｂを直交させて十字状に一体形成したものであるとして説明したが、分割可能としてもよい。また、出力側の振動体１０ｂの軸線Ｘに沿う振動の変位が節となる部分に、入力側の振動体１０ａを複数個交差させるものとしてもよい。
また、振動体１０ａ，１０ｂは角柱形状として説明したが、円柱状や多角形状、円板状であってもよく、このようにすることにより出力側の出力側の振動体１０ｂの周囲に、複数の振動子２０を放射状に取り付けることが可能になる。すなわち、本発明の振動体は、多次元振動方向変換体を構成する。
【００３１】
図４は本発明の他の実施形態にかかるダイ部分の概略斜視図である。図において図１と同一部位、同一部材には同一の符号を付している。この実施形態のダイでは、押出部１７を含む振動体１０ｂの先端部分４０が、図示しないボルト等によって振動方向変換体１０に対して交換可能になっている。先端部分４０は、押出成形の諸条件に応じて予め複数種類が準備されている。このようにすれば、押出成形の諸条件が変わっても先端部分４０を交換するだけで各条件に応じた最適の振幅の振動波を出力することが可能になる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、振動発生装置を交換等する必要なく振幅を簡単に増大させて良好な品質の被覆電線を得ることができる。
特に、出力側の振動体の出力端を、振動方向変換体を構成する二つの振動体の交点からｍλ／４＋α（ｍ＝１，３，５，…）の位置に設けることにより、押出成形する樹脂の材質等、押出成形の諸条件に応じた最適な振幅の振動を簡単に得ることができる。
また、前記交点から前記出力端までの距離を変更可能とすれば、押出成形の諸条件が変わっても各条件に応じた最適な振幅の振動波を出力することが可能になり、条件の違いによる押出成形品の品質のばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかり、押出成形装置に設けられるダイ部分の構成を説明する概略斜視図である。
【図２】 図１のダイの中を伝送される振動波の変位波形及びダイの主要部の寸法を説明する平面図である。
【図３】図１のダイのＩ−Ｉ方向断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態にかかるダイ部分の概略斜視図である。
【符号の説明】
１  導線（芯材）
２  樹脂被覆
１０  振動方向変換体
１０ａ，１０ｂ  振動体
１１  端面（振動入力端）
１２  端面（振動出力端）
１３，１４  端面
１５  上底面
１６  取付部
１７  押出成形部
１９  溶融材料の流通路
１９ａ  絞り部
２０  振動子（振動発生源）
３０  ノズル
４０  先端部
Ｏ  交点（振動交点）
ｗ  被覆電線（押出成形品）
【図１】
0003665790.tif 000003
【図２】
0003665790.tif 000004
【図３】
0003665790.tif 000005
【図４】
0003665790.tif 000006