(57)【要約】【課題】押出機に供給される成形材料の温度変化を簡易に防ぐことができる成形材料供給システム等を提供する。【解決手段】成形システム１は、貯蔵容器２、ホッパー３、押出機５、制御装置６などを有する。成形材料供給システムは、貯蔵容器２、制御装置６、搬送管２１や熱電対２２などから構成される。貯蔵容器２からは、搬送管２１を介して成形材料１０が押出機５のホッパー３に搬送される。搬送管２１は、貯蔵容器２において平面の中央側と周辺側のそれぞれに配置される。制御装置６は、搬送管２１の端部近傍に配置された熱電対２２によって測定された成形材料１０の温度に基づき、オートローダー４により各搬送管２１での搬送量を制御する。上記の搬送量の制御により、ホッパー３内に搬送される成形材料１０の平均温度が一定に近づけられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形材料を貯蔵する貯蔵容器と、
前記貯蔵容器から前記成形材料を押出機のホッパーに搬送する搬送管と、
前記搬送管での搬送量を制御する制御装置と、
を具備し、
前記搬送管は、前記貯蔵容器にて平面の中央側と周辺側のそれぞれに設けられることを特徴とする成形材料供給システム。
【請求項２】
前記貯蔵容器内に挿入された前記搬送管の端部近傍に設けられた、前記成形材料の温度を測定するための温度測定装置を更に具備し、
前記制御装置は、前記温度測定装置で測定された温度に基づき、各搬送管からの成形材料の搬送量を制御することを特徴とする請求項１記載の成形材料供給システム。
【請求項３】
各搬送管の端部の平面位置が、固定部により固定されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の成形材料供給システム。
【請求項４】
押出機と、
前記押出機に成形材料を供給するホッパーと、
成形材料を貯蔵する貯蔵容器と、
前記貯蔵容器から前記成形材料を前記ホッパーに搬送する搬送管と、
前記搬送管での搬送量を制御する制御装置と、
を具備し、
前記搬送管は、前記貯蔵容器にて平面の中央側と周辺側のそれぞれに設けられることを特徴とする成形システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出機に成形材料を供給する成形材料供給システム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体状やペレット状の樹脂による成形材料を、押出機を用いて成膜等押出成形する際、一定形状の製品に成形するため、押出成形に先立ち押出機内で成形材料を加熱溶融する。しかしながら、押出機に供給する成形材料の温度が一定でないと、押出機内における溶融位置が変動して押出圧力にムラを生じ、製品寸法等の品質に悪影響を及ぼす。
【０００３】
この原因として、押出機に供給する成形材料を貯蔵する貯蔵容器内で成形材料の温度が不均一であり、容器内の位置によって成形材料の温度が変わることがある。従って、成形材料を押出機に供給する過程において、異なる温度の成形材料が供給されることになる。
【０００４】
これを防ぐために、従来技術として、成形材料の入った貯蔵容器を一定温度室内に長時間放置したり、あるいは貯蔵容器に収容された成形材料を攪拌しながら押出機に供給する（特許文献１参照）などして、供給する成形材料の温度を一定に保つ試みがなされてきた。また、成形材料を押出機に供給するための搬送管を、一定温度に保たれた熱媒体で充満させた容器に貫通させ、成形材料と熱媒体の間の熱交換により成形素材を定温で押出機に供給する方法も考案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０２−３４３２０号公報
【特許文献２】特開昭５９−７９７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、貯蔵容器を一定温度室内に長時間放置させる場合、成形材料は一般に熱伝導率が低いため温度を均一にするには著しく長時間を要する。また特許文献１の方法では、成形材料を加圧した状態で攪拌するので、成形材料から気泡が除去され、その混合状態および密度が均一でなくなり、結果、成形時に悪影響をもたらす恐れもある。さらに、特許文献２の方法では、装置の大型化、高コスト化、熱源設置による使用エネルギーの増大などの問題があり実際の導入にはハードルが高い。
【０００７】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、押出機に供給される成形材料の温度変化を簡易に防ぐことができる成形材料供給システム等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成するための第１の発明は、成形材料を貯蔵する貯蔵容器と、前記貯蔵容器から前記成形材料を押出機のホッパーに搬送する搬送管と、前記搬送管での搬送量を制御する制御装置と、を具備し、前記搬送管は、前記貯蔵容器にて平面の中央側と周辺側のそれぞれに設けられることを特徴とする成形材料供給システムである。
【０００９】
本発明によれば、成形材料を貯蔵容器から搬送する際に、平面の中心側と周辺側にある複数の搬送管で成形材料を搬送する。貯蔵容器内では中心側で成形材料の温度が高く、周辺部では温度が低いので、これらの搬送管からの搬送量を制御することで、ホッパー内に搬送される成形材料の平均温度の変動を小さくし、一定に近づけることができる。これにより、押出機に供給される成形材料の温度変化を簡易に防ぐことができ、成形品の品質を向上させることができる。
【００１０】
また、前記貯蔵容器内に挿入された前記搬送管の端部近傍に設けられた、前記成形材料の温度を測定するための温度測定装置を更に具備し、前記制御装置は、前記温度測定装置で測定された温度に基づき、各搬送管からの成形材料の搬送量を制御することが望ましい。
これによって、貯蔵容器内の搬送管の端部近傍の成形材料の温度に基づき搬送量の制御を正確に行える。
【００１１】
また、各搬送管の端部の平面位置が固定部により固定されることが望ましい。
搬送管の端部の平面位置を固定することで、貯蔵容器内の成形材料の温度分布に基づく搬送量の制御が簡易かつ正確に行える。
【００１２】
第２の発明は、押出機と、前記押出機に成形材料を供給するホッパーと、成形材料を貯蔵する貯蔵容器と、前記貯蔵容器から前記成形材料を前記ホッパーに搬送する搬送管と、前記搬送管での搬送量を制御する制御装置と、を具備し、前記搬送管は、前記貯蔵容器にて平面の中央側と周辺側のそれぞれに設けられることを特徴とする成形システムである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、押出機に供給される成形材料の温度変化を簡易に防ぐことができる成形材料供給システム等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】成形システム１を示す図
【図２】貯蔵容器２を示す図
【図３】貯蔵容器２内の成形材料１０とその温度分布を示す図
【図４】各搬送管２１での成形材料１０の搬送量と、成形材料１０の温度変化を模式的に示す図
【図５】成形材料１０の温度変化と、成形材料１０の膜厚を模式的に示す図
【図６】本発明の別の例について示す図
【図７】本発明の別の例について示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
（１．成形システム１）
図１は本発明の実施形態に係る成形システム１を示す図である。この成形システム１は、成形材料１０の成形を行うものであり、大きく貯蔵容器２、ホッパー３、オートローダー４、押出機５、制御装置６などにより構成される。なお、貯蔵容器２、制御装置６、および後述する搬送管２１や熱電対２２などは本発明における成形材料供給システムを構成している。
【００１７】
押出機５は、駆動装置５２を用いて成形材料１０をシリンダー５１内で矢印に示す方向に搬送しつつ、ヒーター５３により成形材料１０を加熱し溶融させ、ブロワ―５４で冷却した後先端のダイ５５から押出し、成膜等の押出成形を行うものである。
【００１８】
ホッパー３は、押出機５の上部に配置される。ホッパー３は、貯蔵容器２から搬送された成形材料１０を、順次押出機５のシリンダー５１に供給するものである。
【００１９】
貯蔵容器２は、成形に用いる成形材料１０を貯蔵しておくものである。この成形材料１０は、搬送管２１によってホッパー３に搬送される。
【００２０】
成形材料１０は、例えば粉体状あるいはペレット状の樹脂であり、現場で製造した後貯蔵容器２に貯蔵される。成形材料１０は熱を持った状態であるが、貯蔵容器２内の周辺部では外部との熱交換により温度が低下する。一方、貯蔵容器２内の中央部では温度低下が小さい。
【００２１】
図２は、成形材料１０を貯蔵した貯蔵容器２を示す図である。図２（ａ）は貯蔵容器２の鉛直方向の断面を示す図であり、図２（ｂ）は上面を見た図である。また、図２（ｃ）は図２（ａ）の線Ａ−Ａに沿った水平方向の断面図である。図２（ａ）、（ｃ）の各ハッチングは成形材料１０の温度分布を示し、低温域ａ、中温域ｂ、高温域ｃを模式的に示す。
【００２２】
図に示すように、貯蔵容器２内では、平面および鉛直方向の中央部において成形材料１０の温度が高く、中央部から離れるに従って成形材料１０の温度が低くなる。
【００２３】
本実施形態では、搬送管２１が、貯蔵容器２の平面の中央部に１本配置されるとともに、中央部の搬送管２１を囲むように、周辺部に３本の搬送管２１が周方向に等間隔で配置される。これら複数の搬送管２１の端部は貯蔵容器２内の成形材料１０の上端部に挿入される。また各搬送管２１の端部の平面位置は、固定部２３により固定されている。
【００２４】
成形材料１０は各搬送管２１の端部から取り込まれ、ホッパー３（図１参照）にそれぞれ搬送される。各搬送管２１の端部近傍には、搬送管２１に取り込まれる成形材料１０の温度を測定するための温度測定装置である熱電対２２が設けられる。
【００２５】
図１の説明に戻る。制御装置６は例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）であり、熱電対２２およびオートローダー４と接続する。制御装置６は、各搬送管２１から成形材料１０を搬送する搬送量を、各搬送管２１の端部近傍に設けた熱電対２２での温度測定結果を用いて制御する。搬送量の制御については後述する。
【００２６】
オートローダー４は、各搬送管２１の内部を真空吸引して成形材料１０の搬送を行うものである。本実施形態では、制御装置６がオートローダー４を制御することで、各搬送管２１での成形材料１０の搬送量が制御される。
【００２７】
（２．成形材料１０の搬送量制御）
次に、図３、図４等を参照しながら、成形材料１０の搬送量制御について説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は貯蔵容器２内の成形材料１０とその温度分布を模式的に示す図である。図４は、各搬送管２１での成形材料１０の搬送量と、ホッパー３内に搬送される成形材料１０の平均温度の変化を模式的に示す図である。図のｉ〜ｉｉｉはそれぞれ図３（ａ）〜（ｃ）に示す時点である。
【００２８】
本実施形態では、図３（ａ）に示すように、当初、中央部と周辺部の搬送管２１は、成形材料１０内に挿入された端部から、それぞれ中温域ｂ、低温域ａの成形材料１０を搬送しているものとする。
【００２９】
このとき、中央部の搬送管２１の端部近傍の熱電対２２で測定される温度は、周辺部の搬送管２１の端部近傍の熱電対２２で測定される温度より大きい。本実施形態では、ホッパー３内に搬送される成形材料１０の平均温度の目標値と、この温度測定結果に基づいて、図４のｉ時点で示すように、中央部の搬送管２１での搬送量を大きく、周辺部の搬送管２１での搬送量を小さくし、ホッパー３内に搬送される成形材料１０の平均温度が上記目標値となるように設定する。なお、周辺部の搬送管２１での搬送量とは、周辺部の３本の搬送管２１の搬送量の合計を指すものとする。
【００３０】
各搬送管２１から成形材料１０を搬送してゆくと、図３（ｂ）に示すように、貯蔵容器２内の成形材料１０が減少する。これに伴い、中央部と周辺部の搬送管２１が自然降下する。図３（ｂ）は成形材料１０が半分程度に減少した状態を示しており、端部がそれぞれ高温域ｃ、低温域ａの成形材料１０に達している状態である。
【００３１】
上記の過程では、中央部の搬送管２１の端部近傍の熱電対２２で測定される温度が徐々に大きくなる。本実施形態では、この温度変化に従って、図４のｉ時点〜ｉｉ時点に示すように、中央部の搬送管２１での搬送量を減少させるとともに、周辺部の搬送管２１での搬送量を増加させ、ホッパー３内に搬送される成形材料１０の平均温度が、ほぼ前記の目標値に保たれるようにする。
【００３２】
続けて成形材料１０を搬送してゆくと、図３（ｃ）に示すように、貯蔵容器２内の成形材料１０がさらに減少する。これに伴い、中央部と周辺部の搬送管２１がさらに下降する。図３（ｃ）に示す時点では、端部がそれぞれ中温域ｂ、低温域ａの成形材料１０に達している状態である。
【００３３】
上記の過程では、中央部の搬送管２１の端部近傍の熱電対２２で測定される温度は徐々に小さくなるので、本実施形態では、この温度変化に従って、図４のｉｉ時点〜ｉｉｉ時点に示すように、中央部の搬送管２１での搬送量を増加させるとともに、周辺部の搬送管２１での搬送量を減少させる。これにより、ホッパー３内に搬送される成形材料１０の平均温度が、ほぼ前記の目標値に保たれるようにする。
【００３４】
以上のようにして、成形システム１では、図４に示すように、貯蔵容器２からホッパー３内に搬送される成形材料１０の平均温度の変化を小さくすることができる。これにより、前記したような成形材料１０の温度変化に伴うシリンダー５１内での成形材料１０の溶融位置の変化がなくなり、先端のダイ５５から押出される成形材料１０の膜厚を一定にすることができる。
【００３５】
図５はこれを説明する図であり、従来のように１本の搬送管２１を用いて成形材料１０の搬送を行う場合と、上記のようにして搬送量を制御しつつ、中央部と周辺部に配置した複数の搬送管２１から成形材料１０を搬送する場合について、貯蔵容器２から搬送される成形材料１０の温度（平均温度）の変化と、押出成形によって成膜された成形材料１０の膜厚を模式的に示したものである。図では、一本の搬送管２１を用いて成形材料１０の搬送を行う場合の例を点線で示し、上記のようにして搬送量の制御を行う例を実線で示す。
【００３６】
図に示すように、１本の搬送管２１から成形材料１０の搬送を行う従来の方法では、成形材料１０を搬送する際に、貯蔵容器２内のどの位置の成形材料１０を取り出しているかで温度が大きく変わり、成形材料１０の温度変化が大きくなる。これによってシリンダー５１内で成形材料１０が溶融する位置が変化する。すると、押出圧力の変化によって、押出成形される成形材料１０の膜厚が大きく変化する。
【００３７】
一方、本実施形態では、搬送量を制御しつつ、中央部と周辺部に配置した複数の搬送管２１から成形材料１０を搬送することで、搬送される成形材料１０の温度変化を低減するので、シリンダー５１内で成形材料１０が溶融する位置が大きく変わらず、押出成形される成形材料１０の膜厚の変化も小さくなる。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態では、成形材料１０を貯蔵容器２から搬送する際に、平面の中心側と周辺側にある複数の搬送管２１で成形材料１０を搬送する。貯蔵容器２内では中心側で成形材料１０の温度が高く、周辺部では温度が低いので、これらの搬送管２１からの搬送量を制御することで、貯蔵容器２から搬送される成形材料１０の平均温度の変動を小さくし、一定に近づけることができる。これにより、押出機５に供給される成形材料１０の温度変化を簡易に防ぐことができ、成形品の品質を向上させることができる。
【００３９】
なお、本実施形態では搬送管２１の端部に設けた熱電対２２での温度測定結果を元に搬送量の制御を行ったが、貯蔵容器２内の成形材料１０について、所定の温度分布を予め想定し定めておけば、熱電対２２を省略し、想定した温度分布に基づき制御を行うことも可能である。ただし、熱電対２２での温度測定結果を元に搬送量の制御を行うことで、より正確に成形材料１０の温度に基づく制御を行うことができる。
【００４０】
また、本実施形態では、搬送管２１の端部の平面位置を固定部２３で固定するので、各搬送管２１の端部の位置が貯蔵容器２内で変動するのを防ぐことができ、貯蔵容器２内の温度分布に基づく成形材料１０の搬送量の制御をより簡易かつ正確に行うことができる。
【００４１】
しかしながら、本発明が上記の実施形態に限ることはない。例えば本発明の別の実施形態として、図６に示すように、成形材料１０の搬送により貯蔵容器２内の成形材料１０が減少するに従って、矢印Ｂに示すように、貯蔵容器２を搬送管２１に対し自動的に上昇させるようにしてもよい。これにより、搬送管２１の端部の成形材料１０の上面からの深さを確実に一定とでき、貯蔵容器２内の温度分布に基づく成形材料１０の搬送量の制御をより簡易かつ正確に行うことができる。また、貯蔵容器２を搬送管２１に対し上昇させる代わりに、図７の矢印Ｃに示すように、貯蔵容器２内の成形材料１０が減少するに従って貯蔵容器２内で自動的に搬送管２１および固定部２３が降下するようにしてもよい。この場合も同様の効果が得られる。
【００４２】
また、本実施形態では搬送管２１を貯蔵容器２の平面の中央部に１本、周辺部に３本周方向に等間隔に設けたが、少なくとも２本の搬送管２１が配置され、これらの内１本の搬送管２１が他の１本の搬送管２１より中央に近い位置（中央側）にあり、他の１本が、前記の搬送管２１より周辺に近い位置（周辺側）にあればよく、その配置は本実施形態で説明したものに限らない。ただし、本実施形態のように配置すると、成形材料１０の取り出し位置に平面上の偏りが小さく、貯蔵容器２内の温度分布に基づく成形材料１０の搬送量の制御がしやすい利点がある。
【００４３】
以上、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４４】
１………成形システム
２………貯蔵容器
３………ホッパー
４………オートローダー
５………押出機
６………制御装置
１０………成形材料
２１………搬送管
２２………熱電対
２３………固定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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