JPH069845B2 - 押出成形方法とその装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、成形材料の押出成形に際し、ダイス内におけ
る材料の流動性を良好ならしめて、成形品の生産性の向
上を図れるようにした押出成形方法とその装置に関す
る。
る材料の流動性を良好ならしめて、成形品の生産性の向
上を図れるようにした押出成形方法とその装置に関す
る。
［従来の技術］ 近年、プラスチツク等の成形材料は、強度，剛性，摺動
性等の物性を向上させる目的で、高分子量化あるいは、
無機物等のフイラーの高充填化が進められている。
性等の物性を向上させる目的で、高分子量化あるいは、
無機物等のフイラーの高充填化が進められている。
しかしながら、このように改良されたプラスチック材料
は、押出成形の際、ダイス内における流動性が悪く、メ
ルトフラクチヤーと呼ばれる成形品の表面荒れを生じた
り、あるいはダイス内の圧力が非常に高くなりダイスが
変形して成形品がいびつになるのを防ぐため押出速度を
低くすること、すなわち、生産速度を落すことを余儀な
くされていた。
は、押出成形の際、ダイス内における流動性が悪く、メ
ルトフラクチヤーと呼ばれる成形品の表面荒れを生じた
り、あるいはダイス内の圧力が非常に高くなりダイスが
変形して成形品がいびつになるのを防ぐため押出速度を
低くすること、すなわち、生産速度を落すことを余儀な
くされていた。
そこで、押出成形時のダイス内における成形材料の流動
性を良くして、上記問題を解決しようとする提案が今ま
でにいくつかなされている。
性を良くして、上記問題を解決しようとする提案が今ま
でにいくつかなされている。
例えばその一つとして、押出成形機のダイスに機械的振
動を与えつつ成形材料を流動させることにより成形材料
の流動性を向上させ、押出速度を増大させる方法（特開
昭57-51441号）が提案されている。
動を与えつつ成形材料を流動させることにより成形材料
の流動性を向上させ、押出速度を増大させる方法（特開
昭57-51441号）が提案されている。
［解決すべき課題］ しかし、上述した従来の例示した押出成形方法には、次
のような問題があった。
のような問題があった。
すなわち、押出成形機に単に固定されているダイスに対
して、強引に振動を付与するものであるため、実際には
ほとんど振動が伝わらず、満足できる結果を得られない
という問題がある。
して、強引に振動を付与するものであるため、実際には
ほとんど振動が伝わらず、満足できる結果を得られない
という問題がある。
本発明は、上記の問題点にかんがみてなされたもので、
超音波振動をダイスに効果的に作用させることにより、
振動を効率よく伝達させ、特に粘度の高い成形材料のダ
イス内における流動性を良好ならしめ、押出成形の生産
性を飛躍的に向上させるとともに、これらの材料を用い
て極薄，極細の製品を押し出せるようにした押出成形方
法の提供を目的とする。
超音波振動をダイスに効果的に作用させることにより、
振動を効率よく伝達させ、特に粘度の高い成形材料のダ
イス内における流動性を良好ならしめ、押出成形の生産
性を飛躍的に向上させるとともに、これらの材料を用い
て極薄，極細の製品を押し出せるようにした押出成形方
法の提供を目的とする。
［課題の解決手段］ 上記目的を達成するため、第一発明の押出成形方法は、
成形材料を押出成形する方法において、別体に分割さ
れ、その接触面に成形材料の押出口が設けられたダイス
を、超音波によってｎ波長共振（ｎ＝ｍ／２；ｍは正の
整数）させ、かつ、ダイスの接触面及び押出口をｎ波長
共振の腹部又はその近傍に対応する位置に設けるととも
に、超音波振動を成形材料が押出口から流出する方向に
対して垂直な方向に伝達させて、押出成形を行なう方法
としてある。
成形材料を押出成形する方法において、別体に分割さ
れ、その接触面に成形材料の押出口が設けられたダイス
を、超音波によってｎ波長共振（ｎ＝ｍ／２；ｍは正の
整数）させ、かつ、ダイスの接触面及び押出口をｎ波長
共振の腹部又はその近傍に対応する位置に設けるととも
に、超音波振動を成形材料が押出口から流出する方向に
対して垂直な方向に伝達させて、押出成形を行なう方法
としてある。
また、第二発明の押出成形方法は、ダイスからの超音波
振動の外部流出を抑えるため、前記別体に分割されたダ
イスを固定治具によって保持するとともに、固定治具の
保持部分をｎ波長共振の節部又はその近傍に対応する位
置に設けた方法としてある。
振動の外部流出を抑えるため、前記別体に分割されたダ
イスを固定治具によって保持するとともに、固定治具の
保持部分をｎ波長共振の節部又はその近傍に対応する位
置に設けた方法としてある。
［実施例］ 以下、上記解決手段の具体例について説明する。
まず、本発明の押出成形方法に用いられる押出成形装置
の一具体例を、第１図にもとづいて説明する。
の一具体例を、第１図にもとづいて説明する。
同図において、１はダイスであり、ダイス部材２とダイ
ス部材３に分割されている。そして、ダイス部材２のダ
イス部材３との接触面には押出口１ｂが設けてある。ダ
イス１には、金属，セラミックス，グラファイト等の種
々の材料を用いることができるが、このような材料のう
ち、成形温度での超音波の伝達損失の少ない材質を用い
ることが好ましく、特に、アルミニウム，ジュラルミ
ン，チタン合金，グラファイトが好ましい。
ス部材３に分割されている。そして、ダイス部材２のダ
イス部材３との接触面には押出口１ｂが設けてある。ダ
イス１には、金属，セラミックス，グラファイト等の種
々の材料を用いることができるが、このような材料のう
ち、成形温度での超音波の伝達損失の少ない材質を用い
ることが好ましく、特に、アルミニウム，ジュラルミ
ン，チタン合金，グラファイトが好ましい。
また、このように分割されたダイス部材２とダイス部材
３の接触面は、超音波が効率良く伝達するようにするた
め可能な限り面接触とするのが好ましい。そして、成形
する成形品の形状によっては、ダイス１を、三分割以上
にすることも可能である。ダイス１を分割する場合、超
音波振動が効率良く伝達するように、ダイス１の分割面
はできるだけ超音波による共振の腹部に近い位置に設け
ることが好ましい。
３の接触面は、超音波が効率良く伝達するようにするた
め可能な限り面接触とするのが好ましい。そして、成形
する成形品の形状によっては、ダイス１を、三分割以上
にすることも可能である。ダイス１を分割する場合、超
音波振動が効率良く伝達するように、ダイス１の分割面
はできるだけ超音波による共振の腹部に近い位置に設け
ることが好ましい。
４は押出成形機（図示せず）のノズルであり、このノズ
ル４から流入口１ａを経てダイス１に成形材料を供給
し、最終的に押出口１ｂから成形材料を押し出す。また
ノズル４は、ダイス部材３における超音波振動（変位波
形）のほぼ節部の位置で、ねじ等の取付手段によりダイ
ス部材３に固定されている。
ル４から流入口１ａを経てダイス１に成形材料を供給
し、最終的に押出口１ｂから成形材料を押し出す。また
ノズル４は、ダイス部材３における超音波振動（変位波
形）のほぼ節部の位置で、ねじ等の取付手段によりダイ
ス部材３に固定されている。
５および６はそれぞれダイス部材２およびダイス部材３
に設けられた保持部材としてのフランジであり、それぞ
れダイス部材２とダイス部材３の超音波による共振の節
部の位置に設けてある。このフランジ５，６はダイス１
からの超音波振動の外部流出を抑え、かつ、この部分で
の超音波振動の損失を低減させるためにできるだけ薄く
することが好ましい。
に設けられた保持部材としてのフランジであり、それぞ
れダイス部材２とダイス部材３の超音波による共振の節
部の位置に設けてある。このフランジ５，６はダイス１
からの超音波振動の外部流出を抑え、かつ、この部分で
の超音波振動の損失を低減させるためにできるだけ薄く
することが好ましい。
７はボルトであり、フランジ５，６を介してダイス部材
２とダイス部材３を均一に締め付けている。また、ダイ
ス１からの超音波振動の外部流出を抑えるため、ボルト
７はダイス１に触れないようにすることが好ましい。
２とダイス部材３を均一に締め付けている。また、ダイ
ス１からの超音波振動の外部流出を抑えるため、ボルト
７はダイス１に触れないようにすることが好ましい。
８は超音波振動子であり、ダイス部材２への流入口２ａ
と反対側のダイス面にその先端部を当接し、ねじ等の取
付部材９によって結合してある。この超音波振動子８と
ダイス部材２との間には超音波振動子８の振幅を変換可
能なホーンを結合することができる。また、超音波振動
子８とダイス部材２とは、超音波振動の伝達効率を良く
するため、超音波による共振の腹部で結合するのが好ま
しい。
と反対側のダイス面にその先端部を当接し、ねじ等の取
付部材９によって結合してある。この超音波振動子８と
ダイス部材２との間には超音波振動子８の振幅を変換可
能なホーンを結合することができる。また、超音波振動
子８とダイス部材２とは、超音波振動の伝達効率を良く
するため、超音波による共振の腹部で結合するのが好ま
しい。
さらに、従来、超音波振動の方向を変換するために用い
られているＬ−Ｌ変換体の機能を有するダイス部材３を
用いれば、ノズル４の結合方向と垂直な位置関係になる
ダイス面に超音波振動子を結合することも可能である。
られているＬ−Ｌ変換体の機能を有するダイス部材３を
用いれば、ノズル４の結合方向と垂直な位置関係になる
ダイス面に超音波振動子を結合することも可能である。
１０は超音波発振器で、超音波振動子８に超音波振動を
発生させ、ダイス１の共振周波数で励振し、ダイス１を
共振させる。
発生させ、ダイス１の共振周波数で励振し、ダイス１を
共振させる。
このダイス１の共振周波数は、あらかじめ超音波発振器
の追尾可能な周波数に設計，製作されているので、押出
成形機のノズル４から成形材料ダイス１に供給し、最終
的に押出口１ｂから成形材料が埋し出されるまでの刻々
の負荷変動に対しての若干の共振周波数の変化に対し常
に追尾を行ない、また、必要電力の供給も刻々の変化に
応じて必要量（最大出力以下）を供給するように設定さ
れている。すなわち、自動周波数追尾，自動電力制御方
式が採用されている。
の追尾可能な周波数に設計，製作されているので、押出
成形機のノズル４から成形材料ダイス１に供給し、最終
的に押出口１ｂから成形材料が埋し出されるまでの刻々
の負荷変動に対しての若干の共振周波数の変化に対し常
に追尾を行ない、また、必要電力の供給も刻々の変化に
応じて必要量（最大出力以下）を供給するように設定さ
れている。すなわち、自動周波数追尾，自動電力制御方
式が採用されている。
第１図に示したダイス１では、成形材料の流出する向き
に対して垂直に超音波振動がダイス１を伝達する。
に対して垂直に超音波振動がダイス１を伝達する。
次に、上記押出成形装置を用いて行なう本発明押出成形
方法の具体例について説明する。
方法の具体例について説明する。
図示せざる成形機のノズル４をダイス部材３に結合し、
ダイス１に成形材料を供給して押出成形を行なうととも
に、超音波発振器１０により超音波振動子８に超音波振
動を発生させることによってダイス１をｎ波長共振させ
る。
ダイス１に成形材料を供給して押出成形を行なうととも
に、超音波発振器１０により超音波振動子８に超音波振
動を発生させることによってダイス１をｎ波長共振させ
る。
このときの振動周波数は任意に選定できるが、流動状態
の材料に振動効果をきわめて有効に作用させるために
は、１０KHz〜１００KHzの周波数とすることが好まし
い。
の材料に振動効果をきわめて有効に作用させるために
は、１０KHz〜１００KHzの周波数とすることが好まし
い。
また、ｎ波長共振におけるｎは、ｍ／２（ｍ：正の整
数）であるが（第３図）、ダイス１での超音波振動の損
失を少なくするためにはｎ＜３とすることが好ましい。
数）であるが（第３図）、ダイス１での超音波振動の損
失を少なくするためにはｎ＜３とすることが好ましい。
さらに、ダイス１に与える超音波振動の振幅は、成形材
料の流動性を有効に向上させるためには、０．１μｍ〜
５０μｍとすることが好ましい。
料の流動性を有効に向上させるためには、０．１μｍ〜
５０μｍとすることが好ましい。
上述した押出成形方法およびその装置によって成形可能
な成形材料としては、プラスチック等の有機材料、無機
高分子、セラミックス，金属，ガラス等の無機材料、そ
の他食料品およびそれらの混合材料等、成形時に少なく
とも若干の流動性を有する材料を挙げられる。特に、プ
ラスチックに適用すれば、メルトフラクチャーの発生が
低減され製品価値の高い成形品が得られる。
な成形材料としては、プラスチック等の有機材料、無機
高分子、セラミックス，金属，ガラス等の無機材料、そ
の他食料品およびそれらの混合材料等、成形時に少なく
とも若干の流動性を有する材料を挙げられる。特に、プ
ラスチックに適用すれば、メルトフラクチャーの発生が
低減され製品価値の高い成形品が得られる。
また、本発明における押出成形方法とは、インフレーシ
ョン成形，シート成形，丸棒成形，パイプ成形，異形押
出成形，多層押出成形，中空成形，電線被覆，モノフィ
ラメント成形等流動状態にある成形材料を所定の形状に
押し出すためにダイスを通過させる方法を採る全ての成
形をいう。
ョン成形，シート成形，丸棒成形，パイプ成形，異形押
出成形，多層押出成形，中空成形，電線被覆，モノフィ
ラメント成形等流動状態にある成形材料を所定の形状に
押し出すためにダイスを通過させる方法を採る全ての成
形をいう。
そして、本発明の押出成形方法およびその装置は、押出
成形と基本的に類似した引抜成形にも適用可能であり、
その場合も成形品の表面荒れの抑制等に顕著な効果を見
出すことができる。
成形と基本的に類似した引抜成形にも適用可能であり、
その場合も成形品の表面荒れの抑制等に顕著な効果を見
出すことができる。
［実施例］ 以下、本発明の押出成形方法とその装置を用いて行なっ
た実験結果を、比較例と比較しつつ説明する。
た実験結果を、比較例と比較しつつ説明する。
実験例１ 押出成形装置：第１図に示す装置 成形材料：ポリエチレン （出光石油化合（株）６４０ＵＦインフレグレード） ダイス：一波長共振体（第４図） 押出口１ｂの位置：ダイス１において超音波による共振
の腹と節との中間部。
の腹と節との中間部。
ストレートマニホールド型Ｔダイ 形状 リツプ部ランド長８mm，リップ部開度０．５mm，
シート幅３０mm 超音波発振器：基本周波数１９．１５KHz （精電舎電子工業（株）製SONOPET 1200-B）振幅５μ
ｍ 押出条件：材料温度１６０℃ ダイス温度１６０℃ 押出速度０．５〜５．０(max)kg／hr 上記条件により、ダイスを共振させつつ押出成形を行な
い、そのときのメルトフラクチャーの発生状況を調べ
た。また、ノズルからダイスまでに生じる成形材料の流
動抵抗の目安となるノズル内の圧力を押出速度０．５kg
／hrのときに測定した。
シート幅３０mm 超音波発振器：基本周波数１９．１５KHz （精電舎電子工業（株）製SONOPET 1200-B）振幅５μ
ｍ 押出条件：材料温度１６０℃ ダイス温度１６０℃ 押出速度０．５〜５．０(max)kg／hr 上記条件により、ダイスを共振させつつ押出成形を行な
い、そのときのメルトフラクチャーの発生状況を調べ
た。また、ノズルからダイスまでに生じる成形材料の流
動抵抗の目安となるノズル内の圧力を押出速度０．５kg
／hrのときに測定した。
実施例２ 押出口１ｂの位置を超音波の共振による腹の位置とした
ダイス１を用いた以外、実験例１と同じ条件で実験を行
なった。
ダイス１を用いた以外、実験例１と同じ条件で実験を行
なった。
実験例１および２の結果を表１に示す。
比較例１ 第２図に示すような押出成形装置（ただし、ダイス押出
口の形状およびリップ部ランドの形状は実験例２と同
じ）を用い、成形材料が押出口から流出する方向に対し
て平行に超音波振動が伝達するようにした以外は実験例
２と同じ条件で実験を行なった。
口の形状およびリップ部ランドの形状は実験例２と同
じ）を用い、成形材料が押出口から流出する方向に対し
て平行に超音波振動が伝達するようにした以外は実験例
２と同じ条件で実験を行なった。
比較例２ 超音波の発振を停止させた以外、実験比１と同じ条件で
実験を行なった。
実験を行なった。
比較例３ 第５図に示すように、超音波振動子８をダイス部材２と
ダイス部材３の接合部の位置に押し当てた以外は、実験
例１と同じ条件で実験を行なった。このときダイスは共
振していない状態であった。
ダイス部材３の接合部の位置に押し当てた以外は、実験
例１と同じ条件で実験を行なった。このときダイスは共
振していない状態であった。
比較例１，２および３の結果を表１に示す。
この結果、Ｔダイを共振するように、かつ、成形材料が
押出口から流出する方向に対して垂直な方向に振動が伝
達するようにして、超音波を印加することにより、成形
材料の流動抵抗が減少するとともに、非常に高速度の押
出速度までメルトフラクチャーの発生を抑えることがで
き、生産性の向上を図れることが判明した。
押出口から流出する方向に対して垂直な方向に振動が伝
達するようにして、超音波を印加することにより、成形
材料の流動抵抗が減少するとともに、非常に高速度の押
出速度までメルトフラクチャーの発生を抑えることがで
き、生産性の向上を図れることが判明した。
［発明の効果］ 以上のように、本発明の押出成形方法によれば、超音波
振動をダイスに効果的に作用させることにより振動を効
率よく伝達し、かつ共振の腹部を利用して、成形材料、
特に流動性の悪い材料のダイス内における流動性を良好
ならしめ、メルトフラクチャーの発生を低減し、押出成
形の生産性を飛躍的に向上させることができる。
振動をダイスに効果的に作用させることにより振動を効
率よく伝達し、かつ共振の腹部を利用して、成形材料、
特に流動性の悪い材料のダイス内における流動性を良好
ならしめ、メルトフラクチャーの発生を低減し、押出成
形の生産性を飛躍的に向上させることができる。
第１図は本発明の押出成形方法に用いられる押出成形装
置の一具体例の要部截断側面図、第２図は比較例１に用
いた押出成形装置の要部截断側面図、第３図は本発明押
出成形方法における超音波振動の変位波形，波長の説明
図、第４図は実験例１に用いた押出成形装置におけるダ
イス共振時の変位波形，波長の説明図、第５図は超音波
振動子を用いた本発明以外の押出成形方法に用いられる
装置例の概略図を示す。 １：ダイス、２，３：ダイス部材 １ａ，１ｂ：流入口、１ｂ：押出口 ５，６：ダイス保持部、８：超音波振動子 １０：超音波発振器
置の一具体例の要部截断側面図、第２図は比較例１に用
いた押出成形装置の要部截断側面図、第３図は本発明押
出成形方法における超音波振動の変位波形，波長の説明
図、第４図は実験例１に用いた押出成形装置におけるダ
イス共振時の変位波形，波長の説明図、第５図は超音波
振動子を用いた本発明以外の押出成形方法に用いられる
装置例の概略図を示す。 １：ダイス、２，３：ダイス部材 １ａ，１ｂ：流入口、１ｂ：押出口 ５，６：ダイス保持部、８：超音波振動子 １０：超音波発振器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 孝 東京都台東区鳥越２丁目９番13号 精電舎 電子工業株式会社内 (72)発明者 松岸 則彰 東京都台東区鳥越２丁目９番13号 精電舎 電子工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭50−140561（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−4558（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】成形材料を押出成形する方法において、別
体に分割され、その接触面に成形材料の押出口が設けら
れたダイスを、超音波によつてｎ波長共振（ｎ＝ｍ／
２；ｍは正の整数）させ、かつ、ダイスの接触面及び押
出口をｎ波長共振の腹部又はその近傍に対応する位置に
設けるとともに、超音波振動を成形材料が押出口から流
出する方向に対して垂直な方向に伝達させて、押出成形
を行なうことを特徴とする押出成形方法。 - 【請求項２】前記別体に分割されたダイスを固定治具に
よって保持するとともに、固定治具の保持部分をｎ波長
共振の節部又はその近傍に対応する位置に設けたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の押出成形方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63294624A JPH069845B2 (ja) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | 押出成形方法とその装置 |
| EP19890121256 EP0370394A3 (en) | 1988-11-24 | 1989-11-17 | Apparatus for extrusion |
| CA002003457A CA2003457A1 (en) | 1988-11-24 | 1989-11-21 | Method and apparatus for extrusion |
| US07/440,509 US5068068A (en) | 1988-11-24 | 1989-11-22 | Method and apparatus for extrusion |
| KR1019890017096A KR950013716B1 (ko) | 1988-11-24 | 1989-11-23 | 압출 성형 방법 및 그 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63294624A JPH069845B2 (ja) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | 押出成形方法とその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02141222A JPH02141222A (ja) | 1990-05-30 |
| JPH069845B2 true JPH069845B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=17810165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63294624A Expired - Lifetime JPH069845B2 (ja) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | 押出成形方法とその装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5068068A (ja) |
| EP (1) | EP0370394A3 (ja) |
| JP (1) | JPH069845B2 (ja) |
| KR (1) | KR950013716B1 (ja) |
| CA (1) | CA2003457A1 (ja) |
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- 1988-11-24 JP JP63294624A patent/JPH069845B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-11-17 EP EP19890121256 patent/EP0370394A3/en not_active Withdrawn
- 1989-11-21 CA CA002003457A patent/CA2003457A1/en not_active Abandoned
- 1989-11-22 US US07/440,509 patent/US5068068A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-11-23 KR KR1019890017096A patent/KR950013716B1/ko not_active IP Right Cessation
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|---|---|
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| EP0370394A3 (en) | 1991-07-03 |
| EP0370394A2 (en) | 1990-05-30 |
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