(57)【要約】【課題】外観が良好な成形体を成形することができる押出成形装置を提供する。【解決手段】押出成形装置は、押出機と、押出金型と、フォーミング金型と、冷却機とを備え、フォーミング金型１０は、押出金型の下流側に設けられ、成形体Ｐ１を冷却する冷却機構２０と、冷却機構２０の下流側に成形体Ｐ１の外周との間に空間部４１Ｓを形成するように設けられ、成形体Ｐ１から発生する揮発成分を吸引して除去する吸引機構４０とを有していることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料を混練及び溶融して押し出す押出機と、
該押出機から押し出された溶融樹脂から、軸線方向に延びる成形体を成形する押出金型と、
前記成形体をサイジングするフォーミング金型と、
該フォーミング金型でサイジングされた前記成形体を冷却固化させる冷却機とを備え、
前記フォーミング金型は、
前記押出金型の下流側に設けられ、前記成形体を冷却する冷却機構と、
前記成形体の外周面との間に空間部を形成するように、前記冷却機構の下流側に設けられ、前記成形体から発生する揮発成分を吸引して除去する吸引機構とを有していることを特徴とする押出成形装置。
【請求項２】
前記冷却機構及び前記吸引機構は、前記軸線の周方向にわたって形成されてい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】
前記吸引機構は、
前記成形体との間に環状の前記空間部を形成するように、環状に配された吸引壁部と、
環状の前記空間部内の前記揮発成分を排出する通路と、
該通路を流通する前記揮発成分を吸引する吸引部とを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の押出成形装置。
【請求項４】
前記冷却機構は、
前記軸線の周方向にわたって環状に配され、内部に中空空間部が形成された冷却壁部と、
該中空空間部内に連通された流路と、
該流路を介して前記中空空間部内に冷却水を供給する供給部とを備えること特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の押出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ポリエチレン管等の樹脂製品を製造する場合には、押出成形装置が用いられる。押出成形装置は、押出機が樹脂材料を溶融して押し出し、金型が溶融樹脂を所定の形状に成形する。その後、フォーミング金型が成形体の外周面に密着して最終的な成形を行い、水槽等の冷却機が成形体を冷却固化する（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２４９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の特許文献１に記載のフォーミング金型を用いて最終的な成形をする際に、原材料に含まれる揮発性の添加物が成形体から発生する。そして、この揮発成分がフォーミング金型の内周面に付着するため、フォーミング金型の内周面に凹凸が生じる場合があった。この場合、フォーミング金型の凹凸がポリエチレン管の外周面に押し付けられるため、条件によってはポリエチレン管の外周面にも凹凸が生じることがあった。
【０００５】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであって、外観が良好な成形体を成形することができる押出成形装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る押出成形装置は、樹脂材料を混練及び溶融して押し出す押出機と、該押出機から押し出された溶融樹脂から、軸線方向に延びる成形体を成形する押出金型と、前記成形体をサイジングするフォーミング金型と、該フォーミング金型でサイジングされた前記成形体を冷却固化させる冷却機とを備え、前記フォーミング金型は、前記押出金型の下流側に設けられ、前記成形体を冷却する冷却機構と、前記成形体の外周面との間に空間部を形成するように、前記冷却機構の下流側に設けられ、前記成形体から発生する揮発成分を吸引して除去する吸引機構とを有していることを特徴とする。
【０００７】
このように構成された押出成形装置では、成形体と吸引機構との間に形成された空間部内に、成形体から発生する揮発成分が存在する。この空間部内の揮発成分は、吸引機構により吸引されて除去される。よって、揮発成分がフォーミング金型の成形体と対向する部分に付着することがないため、成形体の外周面に凹凸等が形成されることを抑制することができる。
【０００８】
また、本発明に係る押出成形装置は、前記冷却機構及び前記吸引機構は、前記軸線の周方向にわたって形成されていることが好ましい。
【０００９】
このように構成された押出成形装置では、冷却機構が成形体を周方向にわたって冷却するとともに、吸引機構が揮発成分を成形体の周方向にわたって吸引、除去する。よって、揮発成分がフォーミング金型の内周面に周方向にわたって付着することがないため、成形体の外周面に周方向にわたって凹凸等が形成されることを抑制することができる。
【００１０】
また、本発明に係る押出成形装置は、前記吸引機構が、前記成形体との間に環状の前記空間部を形成するように、環状に配された吸引壁部と、環状の前記空間部内の前記揮発成分を排出する通路と、該通路を流通する前記揮発成分を吸引する吸引部とを有していてもよい。
【００１１】
このように構成された押出成形装置では、成形体の外周面と吸引壁部の内周面との間に形成された環状の空間部に、成形体から発生する揮発成分が存在する。この環状の空間部内の揮発成分は、通路を流通して吸引部から吸引される。よって、成形体の周方向から発生する揮発成分を、確実に吸引して、除去することができる。
【００１２】
また、本発明に係る押出成形装置は、前記冷却機構が、前記軸線の周方向にわたって環状に配され、内部に中空空間部が形成された冷却壁部と、該中空空間部内に連通された流路と、該流路を介して前記中空空間部内に冷却水を供給する冷却部とを備えていてもよい。
【００１３】
このように構成された押出成形装置では、成形体は、冷却壁部の中空空間内に供給された冷却水により、周方向にわたって冷却される。よって、成形体を周方向にわたって、継続的に冷却することができる。したがって、成形体は冷却されることでその粘性が低下するため、フォーミング金型に付着することなく円滑にサイジングされる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る押出成形装置によれば、外観が良好な成形体を成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る押出成形装置の概略構成を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る押出成形装置を構成するフォーミング金型の側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る押出成形装置を構成するフォーミング金型の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る押出成形装置を構成するフォーミング金型の内周面を軸線方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係る押出成形装置について説明する。
押出成形装置は、例えばポリエチレン管などの合成樹脂製の管製品を押出し成形する装置である。図１に示すように、この押出成形装置１は、溶融樹脂Ｐの原材料が投入されるホッパー２と、原材料を混練しながら溶融させて押し出す押出機３と、溶融樹脂Ｐから成形体Ｐ１を成形する押出金型４とを備えている。さらに、押出成形装置１は、押出金型４から押し出された成形体Ｐ１を最終成形するフォーミング金型１０と、フォーミング金型１０で成形された成形体Ｐ１を冷却固化させる冷却機５とを備えている。
【００１７】
ホッパー２は、原材料が投入される投入口であり、押出機３の入口開口部３ａに装着されている。このホッパー２は、後述する押出機３の内部空間に連通されており、ホッパー２に投入された原材料が押出機３内に供給されるようになっている。
【００１８】
押出機３は、原材料を混練しながら溶融させて押し出す装置である。この押出機３は、詳細は図示しないが、一方向Ｔに延びる内部空間を形成する加熱筒と樹脂材料を混練しつつ押し出すスクリューとを備えている。また、内部空間は、軸線Ｌ１方向の一端（押出し方向Ｔの上流側）がホッパー２に連通する入口開口部３ａとなっており、軸線Ｌ１方向の他端（押出し方向Ｔの下流側）が押出金型４の後述するキャビティ６に連通する出口開口部３ｂとなっている。また、押出機３には、内部空間の原材料を加熱するヒーター（図示しない）が設けられている。
【００１９】
押出金型４は、押出機３から供給された溶融樹脂Ｐを、軸線Ｌ１方向に延びる管状の成形体Ｐ１に成形して送り出すいわゆるダイであり、押出機３の出口開口部３ｂに装着されている。
【００２０】
この押出金型４は外型７と内型８とを有している。これら外型７と内型８との間には、押出し方向Ｔに延びるキャビティ６が形成されている。
【００２１】
このキャビティ６の一端（押出し方向Ｔの上流側の端部）６ａは、押出機３の内部空間に連通しており、他端（押出し方向Ｔの下流側の端部）６ｂは、開口して押出金型４の押出し方向Ｔの下流側の端部に押出し口となっている。
【００２２】
フォーミング金型１０は、押出金型４の下流側且つ後述する冷却機５の入口側に設けられている。このフォーミング金型１０は、押出金型４から押し出された成形体Ｐ１を冷却機５により冷却する前にサイジング、すなわち最終成形する。
【００２３】
図１、図２及び図３に示すように、フォーミング金型１０は、軸線Ｌ１方向の両端が開口する筒状部材であって、その内部に成形体Ｐ１が軸線Ｌ１に沿って流通する。このフォーミング金型１０は、押出金型４の下流側に設けられた径方向（軸線Ｌ１に直交する方向）に張り出すフランジ１１と、フランジ１１の下流側に設けられた筒部１２とを有している。
【００２４】
フランジ１１は、成形体Ｐ１を冷却する冷却機構２０と、成形体Ｐ１から発生する揮発成分を吸引して除去する吸引機構４０と、フォーミング金型１０を冷却機５の上流側に取り付ける取付部５０を有している。
【００２５】
冷却機構２０は、軸線Ｌ１の周方向の全周にわたって配された冷却壁部２１と、冷却壁部２１の内部に形成された中空空間部２１Ｓ内に連通された流路３２と、流路３２を介して中空空間部２１Ｓに冷却水Ｒを供給する供給部３０とを有している。
【００２６】
冷却壁部２１は、環状に形成され、その内径寸法Ｈ１が成形体Ｐ１の外径寸法Ｍ１と略同一とされている。この冷却壁部２１には、その内部に中空空間部２１Ｓが環状に形成されている。この中空空間部２１Ｓには、一対の配管２９が接続されている。
【００２７】
一対の配管２９は、中空空間部２１Ｓと供給部３０とを互いに接続している。この配管２９の内部は、中空空間部２１Ｓと供給部３０とを互いに循環する冷却水Ｒが流通する流路３２とされている。
【００２８】
供給部３０は、中空空間部２１Ｓから流路３２を流通して戻ってきた冷却水Ｒを冷却して貯留するタンク３１と、一対の流路３２内に冷却水Ｒを循環させるポンプ３３とを有している。
【００２９】
吸引機構４０は、冷却機構２０の下流側に軸線Ｌ１の周方向の全周にわたって配された吸引壁部４１と、吸引壁部４１の内周側に存在する揮発成分を排出する通路４２と、通路４２を流通する揮発成分を吸引する吸引部４３とを有している。
【００３０】
吸引壁部４１は、環状に形成され、その内径寸法Ｈ２が成形体Ｐ１の外径寸法Ｍ１よりも大きい。この構成により、吸引壁部４１の内周面４１Ａと成形体Ｐ１の外周面Ｐ０との間には環状の空間部４１Ｓが形成されている。
【００３１】
図３及び図４に示すように、吸引壁部４１の内周面４１Ａには、径方向外側に向かって凹む凹部４６が形成されている。この凹部４６は、吸引壁部４１の内周面４１Ａに、周方向に離間して複数設けられている。また、凹部４６の底面には、チューブ４７が設けられている。なお、本実施形態では、凹部４６は軸線Ｌ１方向から見た形状が、チューブの断面よりも大きい正方形で形成されている。
【００３２】
チューブ４７は、一端が凹部４６の底面に接続され、他端が吸引部４３に接続されている。このチューブ４７の内部は、吸引壁部４１の内周側に設けられた環状の空間部４１Ｓに連通され、空間部４１Ｓ内に存在する揮発成分を排出する通路４２とされている。
【００３３】
吸引部４３は、例えばポンプ、真空ポンプで構成され、空間部４１Ｓから揮発成分を含む気体を吸引して、空間部４１Ｓを負圧状態や真空状態にする。
【００３４】
取付部５０は、吸引機構４０の下流側に軸線Ｌ１の周方向の全周にわたって配された環状部材である。この取付部５０は、図示しないボルト等の締結部材により、冷却機５（図１参照）の押出し方向Ｔの上流側の側面に締結されている。これにより、フォーミング金型１０が冷却機５に固定されている。
【００３５】
図２及び図３に示すように、筒部１２は、軸線Ｌ１方向両端がそれぞれ開口した円筒形の貫通筒であり、この筒部１２の内周側に成形体Ｐ１が挿通されるようになっている。この筒部１２の内周面１２Ａの形状は、所望の管製品Ｐ２の外周面の形状に対応している。すなわち、筒部１２の内径寸法は、所望の管製品Ｐ２の外径寸法と略同一とされている。
【００３６】
また、筒部１２には、周方向に沿って且つ軸線Ｌ１方向にわたって、径方向に貫通する複数の貫通孔１３が形成されている。この貫通孔１３は、筒部１２の内周側の気体を吸引するための吸気口である。
【００３７】
複数の貫通孔１３は、それぞれファンや真空ポンプ等の負圧発生装置（不図示）に連通されており、この負圧発生装置を稼動させることで貫通孔１３を介して筒部１２の内側に負圧をかけられるようになっている。
【００３８】
冷却機５は、押出機３から押出金型４を通って押し出された管状の成形体Ｐ１を冷却して固化させる設備であり、押出し口６ｂの押出し方向Ｔの下流側に配設されている。
【００３９】
この冷却機５の上流側且つ内周側には、フォーミング金型１０が取り付けられている。この構成により、押出し口６ｂから押し出された管状の成形体Ｐ１は、フォーミング金型１０及び水槽５を通過することで、最終的に成形され、冷却されるようになっている。なお、冷却機５は、例えば水槽で構成されている。
【００４０】
次に、上記のように構成された押出成形装置１を用いて、管製品Ｐ２を製造する方法について説明する。
まず、図１に示すように、押出機３を作動させるとともにホッパー２の中に原材料を投入する。ホッパー２内に投入された原材料は、押出機３の内部空間に供給される。
【００４１】
そして、内部空間に供給された原材料は、押出機３の加熱筒によって加熱溶融されるとともに、押出機３のスクリューによって混練されつつ押出し方向Ｔの下流側に押し出される。これにより、原材料が溶融して溶融樹脂Ｐとなり、この溶融樹脂Ｐが押出機３の内部空間から押出金型４のキャビティ６内に供給される。
【００４２】
押出金型４に供給された溶融樹脂Ｐは、キャビティ６を通って押出し方向Ｔの下流側に押し出され、押出金型４の押出し口６ｂから管状の成形体Ｐ１となって連続的に押し出される。この成形体Ｐ１は、押出金型４から押し出された後、フォーミング金型１０の開口端部に進入する。
【００４３】
押出金型４からフォーミング金型１０までの間には、ファン（図示しない）によりエアが吹き付けられており、高温の成形体から生ずる揮発成分が飛ばされている。
【００４４】
そして、図２及び図３に示すように、成形体Ｐ１は、フォーミング金型１０のフランジ１１の冷却機構２０に到達する。冷却機構２０では、ポンプ３３が稼動することで、冷却壁部２１に形成された中空空間部２１Ｓ内に、常時低温の冷却水Ｒが供給されている。
【００４５】
これにより、成形体Ｐ１は、冷却壁部２１に接触することで中空空間部２１Ｓ内の冷却水Ｒにより冷却される。そして、成形体Ｐ１は冷却にともないその粘性が低下するため、フォーミング金型１０の内周面１０Ａにこびりつくことなく、押出し方向Ｔに向かってフォーミング金型１０の内部を円滑に進むことができる。
【００４６】
次に、成形体Ｐ１は、フォーミング金型１０の吸引機構４０に到達する。吸引機構４０では、吸引部４３が稼動することで、吸引壁部４１の内周面４１Ａと成形体Ｐ１の外周面Ｐ０との間に形成された環状の空間部４１Ｓ内に存在する気体を、チューブを介して吸引する。
【００４７】
これにより、空間部４１Ｓ内に存在する揮発成分も吸引されるため、空間部４１Ｓから揮発成分が除去される。
【００４８】
次に、成形体Ｐ１は、更にフォーミング金型１０の押出し方向Ｔの前方に進入すると、負圧発生装置が稼動されているため、フォーミング金型１０の複数の貫通孔１３…を介して筒部１２の内周側に負圧、いわゆるバキュームがかけられる。この結果、筒部１２内を通過する成形体Ｐ１が筒部１２の内周面１２Ａに吸い付けられるように密着し、成形体Ｐ１が内周面１２Ａの形状に対応して成形されるとともに、更に成形体Ｐ１が前進することにより冷却機５内に進入して冷却される。
【００４９】
冷却後、成形体Ｐ１は、円筒形に成形された状態で固化が完了し、管製品Ｐ２が完成する。そして、冷却機５を通過した管製品Ｐ２は、図示しない裁断装置によって所望の長さ寸法で切断される。
以上により、管製品Ｐ２の製造が完了する。
【００５０】
このように構成された押出成形装置１では、成形体Ｐ１外周面Ｐ０と吸引壁部４１の内周面４１Ａとの間に形成された環状の空間部４１Ｓ内に、成形体Ｐ１から発生する揮発成分が存在する。この環状の空間部４１Ｓ内の揮発成分は、通路４２を流通して吸引部４３より吸引される。つまり、成形体Ｐ１の周方向から発生する揮発成分を、確実に吸引して除去することができる。よって、揮発成分がフォーミング金型１０の成形体Ｐ１と対向する内周面１０Ａに付着することがないため、内周面１０Ａと密着する成形体Ｐ１の外周面Ｐ０に凹凸等が形成されることを抑制することができる。したがって、外観が良好な成形体を成形することができ、樹脂製品の品質を向上させることができるという効果が得られる。
【００５１】
また、上記のように良好な成形体を成形することができるため、不良品の検査等の手間を削減でき、品質管理のための工数を大幅に削減することができる。
【００５２】
また、成形体Ｐ１は、冷却壁部２１の中空空間部２１Ｓ内に供給された冷却水Ｒにより、周方向にわたって冷却される。成形体Ｐ１から吸熱した中空空間部２１Ｓ内の冷却水Ｒは、流路３２を流通してタンク３１に戻されて冷却されて、再び流路３２を流通して中空空間部２１Ｓ内に戻される。よって、成形体Ｐ１を周方向にわたって、継続的に冷却することができる。したがって、成形体Ｐ１は冷却されることでその粘性が低下するため、フォーミング金型１０の内周面１０Ａに付着することなくフォーミング金型１０内を押出し方向Ｔに向かって進みながらサイジングされる。
【００５３】
また、上述した実施の形態において示した製造手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５４】
なお、上記の実施形態において、凹部は、軸線Ｌ１方向から見た形状が正方形で形成されているが、本発明はこれに限られない。例えば、凹部は、周方向に向かって延びる形状、つまり周方向に長い形状であってもよい。
【００５５】
また、押出成形装置１により成形される樹脂製品は、管状製品に限られるものではなく、異形製品であってもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１１…フランジ  ２０…冷却機構  ２１…冷却壁部  ２１Ｓ…中空空間部  ２６…冷却部  ３０…供給部  ３１…タンク  ３２…流路  ３３…ポンプ  ４０…吸引機構  ４１…吸引壁部  ４２…通路  ４３…吸引部  ４１Ｓ…空間部  １２…筒部  １２Ａ…スリット  Ｒ…冷却水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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