押出成形機
【課題】熱量の無駄を少なくして、エネルギーを効率よく使用することが可能な押出成形機を提供する。
【解決手段】複数の分割バレル１７ａ〜１７ｇとスクリューとから押出流路が形成され、供給部、溶融部、ダイ部２５を有し、溶融部及び／又は溶融部より下流側の複数の分割バレル１７ａ〜１７ｇに、それぞれ加熱装置４５ａ〜４５ｇが設けられると共に熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇ、４２ａ〜４２ｃ、４３ａ、４３ｂが設けられてなり、溶融部及び／又は溶融部より下流側に低温熱媒体が導入される第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇが設けられ、溶融部より上流側に第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃが設けられ、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇで熱交換されて排出される高温熱媒体が、第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃに導入可能に構成されている。
【解決手段】複数の分割バレル１７ａ〜１７ｇとスクリューとから押出流路が形成され、供給部、溶融部、ダイ部２５を有し、溶融部及び／又は溶融部より下流側の複数の分割バレル１７ａ〜１７ｇに、それぞれ加熱装置４５ａ〜４５ｇが設けられると共に熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇ、４２ａ〜４２ｃ、４３ａ、４３ｂが設けられてなり、溶融部及び／又は溶融部より下流側に低温熱媒体が導入される第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇが設けられ、溶融部より上流側に第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃが設けられ、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇで熱交換されて排出される高温熱媒体が、第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃに導入可能に構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、押出流路内で加熱溶融されると共に加圧されてダイ部から押し出されるように構成された押出成形機に係り、特に、熱媒体を用いて溶融樹脂の温度を調整可能な押出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、押出成形機としては、中空のバレル内にスクリューが配設されて押出流路が設けられ、押出流路の一端側の供給部から樹脂が供給され、押出流路内を樹脂が移動して、溶融部において加熱されて溶融され、混練され、昇圧部において加圧され、他端側に設けられたダイ部から押し出されるように構成されている。溶融部より下流側には、例えば、混入されている気体を脱気するためのベント部や、サイドフィード部等が必要に応じて設けられている。
【０００３】
このような押出成形機では、押出流路の各部において、樹脂をそれぞれ望ましい温度に調整している。そのため、押出成形機には、加熱装置や冷却水等の熱媒体流路が各部に設けられると共に、各部の温度を測定するための温度センサや、検出温度に応じて、加熱装置の熱量や熱媒体流路の流量等を調整する制御装置などが設けられている。
【０００４】
特に、樹脂がスクリューにより剪断力を受けて移動しつつ、溶融、混練、加圧等が行なわれるため、剪断発熱等により樹脂の温度が上昇し易く、加熱装置や熱媒体の温度や流量が各部に分けて調整されている。
【０００５】
例えば、下記特許文献１に記載されている押出成形機では、溶融部以後に多数分割されたバレルを直列に連結して押出流路が形成されており、各分割バレル毎にバレル用検温体が設けられると共に、各分割バレル毎にバレルヒータ及び冷却水のバレルジャケットが設けられている。このように押出流路の各部毎にそれぞれ温度制御を行えば、樹脂の剪断発熱等に起因した温度変化やばらつきを抑制でき、得られる押出成形品の品質を均一に維持することが可能である。
【特許文献１】特開２００４−６６７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の押出成形機では、溶融部において樹脂を溶融温度以上に昇温できるようにするため、外部から樹脂が供給される供給部から溶融部に至るまでの間の押出流路においても、樹脂を移動させつつ加熱しており、溶融部の温度より低い温度範囲で押出流路を移動する樹脂を順次昇温させている。そして、この加熱のために、供給部のバレルにも加熱装置が設けられており、供給された樹脂が溶融部に至るまでの各部において、それぞれ予め設定された温度に昇温されるように温度制御が行われている。
【０００７】
しかしながら、このような押出成形機では、溶融部及び溶融部より下流の各部では、溶融温度以上の温度範囲に加熱するだけではなく、剪断発熱による過剰な昇温を抑えるための冷却が行われている。その一方で、供給部及び供給部から溶融部に至るまでの間では、溶融温度以下の温度範囲で加熱が行なわれている。即ち、供給部から溶融部までは押出成形機に熱量が供給され、溶融部以後では押出成形機の熱量が廃棄されており、熱量の無駄が大きかった。
【０００８】
そこで、この発明では、熱量の無駄を少なくして、エネルギーを効率よく使用することが可能な押出成形機を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決する請求項１に記載の発明は、バレルに押出流路用連通孔が形成され、該押出流路用連通孔内にスクリューが貫通して配設されることにより押出流路が形成され、該押出流路は、一端側の供給部から樹脂が供給され、溶融部において溶融された後、他端側のダイ部から押し出されるように構成され、前記溶融部及び／又は該溶融部より下流側の前記バレルに、前記溶融された樹脂より低温の低温熱媒体が導入される第１の熱媒体流路が設けられた押出成形機において、前記溶融部より上流側の前記バレルに第２の熱媒体流路が設けられ、前記第１の熱媒体流路から排出される高温熱媒体を前記第２の熱媒体流路に導入可能に構成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記供給部に前記樹脂を供給するためのフィードホッパ及び／又は原料ホッパを備えると共に、該フィードホッパ及び／又は原料ホッパに第３の熱媒体流路が設けられ、前記第１の熱媒体流路から排出される前記高温熱媒体を前記第３の熱媒体流路に導入可能に構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記第２の熱媒体流路には、前記第２の熱媒体流路が設けられた前記バレルの前記押出流路を移動する前記樹脂の温度より高温の前記高温熱媒体が導入されることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一つに記載の構成に加え、前記供給部の前記バレルには、前記第２の熱媒体流路と共に加熱装置が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、バレルに押出流路用連通孔が形成され、該押出流路用連通孔内にスクリューが貫通して配設されることにより押出流路が形成され、該押出流路は、一端側の供給部から樹脂が供給され、溶融部において溶融された後、他端側のダイ部から押し出されるように構成され、前記溶融部及び／又は該溶融部より下流側の前記バレルに、前記溶融された樹脂より低温の低温熱媒体が導入される第１の熱媒体流路が設けられた押出成形機において、前記供給部に前記樹脂を供給するためのフィードホッパ及び／又は原料ホッパを備えると共に、該フィードホッパ及び／又は原料ホッパに第３の熱媒体流路が設けられ、前記第１の熱媒体流路から排出される前記高温熱媒体を、前記第３の熱媒体流路に導入可能に構成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れか一つに記載の構成に加え、前記第１の熱媒体流路並びに前記第２及び／又は第３の熱媒体流路は、前記第１の熱媒体流路に前記低温熱媒体を導入可能な導入経路と、前記第２及び／又は第３の熱媒体流路から熱交換後の前記各熱媒体を排出可能な排出経路と共に循環経路を構成し、該循環経路には前記熱媒体を圧送するための圧送部を備えていることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の構成に加え、前記第１の熱媒体流路の下流側には、前記高温熱媒体を前記第２及び／又は第３の熱媒体流路に導入するための再利用経路と、前記高温熱媒体を前記第２及び／又は第３の熱媒体流路に導入せずに排出可能な前記排出経路とが分枝状に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、溶融部及び／又は溶融部より下流側のバレルに設けられた第１の熱媒体流路から排出される高温熱媒体が、供給部のバレルに設けられた第２の熱媒体流路に導入可能に構成されているので、溶融部及び／又は溶融部より下流側で、剪断発熱等により生じたり、過剰に供給されて、廃熱される熱量を、供給部の樹脂を加熱するために再利用することができる。そのため、供給部の樹脂を加熱するために与える熱量を少なく抑えることができ、熱量の無駄を抑えて押出成形機全体でエネルギーを効率よく使用することが可能である。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、フィードホッパ及び／又は原料ホッパに第３の熱媒体流路が設けられ、第１の熱媒体流路から排出される高温熱媒体を第３の熱媒体流路に導入可能に構成されているので、溶融部及び／又は溶融部より下流側で廃熱される熱量を、フィードホッパ及び／又は原料ホッパから供給される樹脂を加熱するために再利用することができる。そのため、供給部の樹脂を加熱するために与える熱量をより少なく抑えることができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、第２の熱媒体流路には、その第２の熱媒体流路が設けられたバレルの押出流路を移動する樹脂の温度より高温の高温熱媒体が導入されるので、そのバレルで確実に樹脂を加熱することができ、確実に熱量の無駄を防止することができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、供給部のバレルに加熱装置が設けられているので、第２の熱媒体流路に導入された高温熱媒体により供給される熱量が不足する場合、加熱装置により加熱することができ、供給部のバレルにおける温度調整が容易である。この場合であっても、高温熱媒体により熱量が供給されるため、加熱装置から供給する熱量を少なくでき、エネルキーを効率よく使用することが可能である。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、溶融部及び／又は溶融部より下流側のバレルに設けられた第１の熱媒体流路から排出される高温熱媒体が、フィードホッパ及び／又は原料ホッパに設けられた第３の熱媒体流路に導入可能に構成されているので、溶融部及び／又は溶融部より下流側で、剪断発熱等により生じたり、過剰に供給されて、廃熱される熱量を、フィードホッパ及び／又は原料ホッパの樹脂を加熱するために再利用することができる。そのため、供給部の樹脂を加熱するために与える熱量を少なく抑えることができ、熱量の無駄を抑えて押出成形機全体でエネルギーを効率よく使用することが可能である。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、第１乃至第３の熱媒体流路が圧送部を備えて循環経路を構成しているので、熱媒体を循環使用することが可能で、熱媒体の使用量を抑えることができて好ましい。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、第１の熱媒体流路の下流側には、再利用経路と排出経路とが分枝状に接続されているので、第１の熱媒体流路か排出された高温熱媒体の全量又は一部を、第２及び／又は第３の熱媒体流路に導入するか否かの選択が可能であり、第２及び／又は第３の熱媒体流路から供給する熱量の調整が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。
【００２４】
図１及び図２に示すように、この実施の形態の押出成形機１０は単軸押出機の例であり、モータ及び減速機等が設けられた駆動部１１と、ベース部１３上に一方向に配列して設置されることにより、内部に連続した断面円形の押出流路用連通孔１５を形成する複数の分割バレル１７ａ〜１７ｇと、押出流路用連通孔１５内を貫通するように配設され、駆動部１１により回転駆動されるスクリュー１９とを備えており、押出流路用連通孔１５内にスクリュー１９が配置された状態で、その間隙に押出流路２０が形成されている。
【００２５】
また、駆動部１１と隣接して押出流路２０の最も上流側となる分割バレル１７ａには外部から粉体状、ペレット状の樹脂を押出流路２０に供給するための原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３が設けられ、押出流路２０の最も下流側となる分割バレル１７ｇの後方には成形用のダイが装着されたダイ部２５が設けられている。なお、符号２４は原料ホッパ２２からフィードホッパ２３へ樹脂を所定量で供給可能な定量供給機である。
【００２６】
この押出成形機１０の押出流路２０では、一端側となる分割バレル１７ａ〜１７ｃにより樹脂が供給されて移動する供給部３１が構成され、分割バレル１７ｄ、１７ｅにより樹脂が溶融される溶融部３３が構成され、分割バレル１７ｆにより溶融樹脂中の気体がベント開口２７から脱気されるベント部３５が構成され、分割バレル１７ｇにより溶融樹脂が昇圧される昇圧部３７が構成され、押出流路２０の他端側のダイ部２５に続いている。
【００２７】
このような押出成形機１０では、樹脂がフィードホッパ２３から供給されて、樹脂流路２０内を移動し、ダイ部２５から押し出されるまでの間、樹脂の温度を各分割バレル１７ａ〜１７ｇ毎に設定された温度に調整するため、図２に概略で示すような加熱冷却系４０が設けられている。
【００２８】
この加熱冷却系４０では、まず、各分割バレル１７ａ〜１７ｇ毎に加熱装置としてのバレルヒータ４５ａ〜４５ｇがそれぞれ装着されている。また、溶融部３３と、溶融部３３より下流側のベント部３５及び昇圧部３７の分割バレル１７ｄ〜１７ｇには樹脂流路２０を囲むように形成された第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇがそれぞれ設けられ、溶融部３３より上流側の供給部３１の分割バレル１７ａ〜１７ｃには樹脂流路２０を囲むように形成された第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃがそれぞれ設けられている。また、原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３の外周囲には、それぞれ連続する配管により原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３を囲むように第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂが設けられている。
【００２９】
第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇ及び第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃは、例えば分割バレル１７ａ〜１７ｇのそれぞれの表面に導入口及び排出口が設けられ、導入口から排出口まで連続して樹脂流路２０の周囲を囲むように内部に形成された連続孔等から構成されている。分割バレル１７ａ〜１７ｇを鋳造する場合には、予め長尺の連続する管状体を押出流路用連通孔１５の部位を囲むようにリング状に変形させて配置すると共に、その両端を導入口及び排出口の部位に配置して鋳造するなどにより形成することが可能である。
【００３０】
第１及び第２の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇ、４２ａ〜４２ｃには、それぞれ熱媒体を導入するための導入経路４７ａ〜４７ｇが接続されると共に、熱媒体を排出するための排出経路４９ａ〜４９ｇが接続されている。更に、導入経路４７ａ〜４７ｇ及び排出経路４９ａ〜４９ｇは、それぞれ循環用導入経路５１及び循環用排出経路５３に接続されて循環経路５０を構成している。
【００３１】
この循環経路５０には、循環用導入経路５１及び導入経路４７ａ〜４７ｆを介して、第１及び第２の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇ、４２ａ〜４２ｃに熱媒体を圧送するための圧送部としての熱媒体ポンプ５５が設けられている。また、第１及び第２の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇ、４２ａ〜４２ｃから排出経路４９ａ〜４９ｇ及び循環用排出経路５３を介して返送される熱媒体を冷却するための冷却部としての熱交換器５７が設けられている。
【００３２】
更に、溶融部３３及び溶融部３３より下流側の分割バレル１７ｄ〜１７ｇの第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇの排出経路４９ｄ〜４９ｇと接続された循環用排出経路５３には、分枝されて、再利用経路５９ａ〜５９ｃが接続されており、各再利用経路５９ａ〜５９ｃが第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃへの導入経路４７ａ〜４７ｃに接続されている。
【００３３】
導入経路４７ａ〜４７ｃには、循環用導入経路５１側から第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃへの熱媒体の導入量と循環用排出経路５３側から第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃへの熱媒体の導入量とが調整可能な流量調整弁６１ａ〜６１ｃが設けられている。また、導入経路４７ｄ〜４７ｇには、循環用導入経路５１側から第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇへの熱媒体の導入量を調整可能な流量調整弁６１ｄ〜６１ｇが設けられている。更に、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇの排出経路４９ｄ〜４９ｇと接続された循環用排出経路５３には、再利用経路５９ａ〜５９ｃを経由せずに、直接熱交換器５７に返送する熱媒体の排出量を調整可能な流量調整弁６２が設けられている。
【００３４】
一方、原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３に設けられた第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂには、循環用導入経路５１から直接低温熱媒体を供給するための流路は設けられておらず、第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂの一端側には循環用排出経路５３から分枝された再利用経路６３が分枝して接続され、他端側には排出経路６５ａ、６５ｂが接続されており、排出経路６５ａ、６５ｂがより下流の循環用排出経路５３に接続されている。また、再利用経路６３には循環用排出経路５３から第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂへの熱媒体の導入量を調整可能な流量調整弁６７ａ、６７ｂがそれぞれ設けられている。
【００３５】
また、この押出成形機１０には、制御装置７０が設けられており、各分割バレル１７ａ〜１７ｇの押出流路２０を移動する樹脂の温度が予め或いは適宜設定されており、各分割バレル１７ａ〜１７ｇを設定温度とするための制御動作が実行可能となっている。
【００３６】
制御装置７０では、例えば、各分割バレル１７ａ〜１７ｇの押出流路２０を移動する樹脂の温度を測定する温度センサ６９ａ〜６９ｇ、循環用導入経路５１から導入される熱媒体の温度を測定する温度センサ、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇから排出される高温熱媒体の温度を測定するための温度センサなど、各種のセンサを備え、これらの温度センサからの検出情報に基づいて、バレルヒータ４５ａ〜４５ｇの電力を調整すると共に、流量調整弁６１ａ〜６１ｇの流量を調整したり、熱交換器５７や熱媒体ポンプ５５の圧力等を調整することができるようになっている。
【００３７】
次に、このような押出成形機１０の使用方法について説明する。
【００３８】
まず、原料樹脂は、例えばペレット状、粉体状等の形態で、原料ホッパ２２に供給され、定量供給機２４によりフィードホッパ２３に供給される。これらの原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３では、第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂを流れる高温熱媒体により余熱される。この原料樹脂はフィードホッパ２３から供給部３１の分割バレル１７ａに供給され、押出流路２０の一端側に導入され、以後、スクリュー１９により、押出流路２０内を供給部３１側からダイ部２５側に移動する。
【００３９】
供給部３１では、押出流路２０に導入された樹脂が、分割バレル１７ａ〜１７ｃに設けられた第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃの高温熱媒体と熱交換することにより下流側ほど昇温されるように加熱され、それぞれ設定されている設定温度まで昇温される。第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃから供給される熱量が不足する場合には、更に、各分割バレル１７ａ〜１７ｃに設けられているバレルヒータ４５ａ〜４５ｃにより加熱される。一方、第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃからの熱量が過剰の場合には、必要に応じて循環用導入経路５１からの低温熱媒体を第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃに流動させることにより、温度調整する。
【００４０】
次いで、溶融部３３では、供給部３１からの樹脂がバレルヒータ４５ｃ、４５ｄにより、溶融温度以上まで昇温するように加熱される。この加熱が過剰となるような場合には、分割バレル１７ｃ、１７ｄに設けられた第１の熱媒体流路４１ｃ、４１ｄに供給される低温熱媒体と熱交換し、温度調整される。この溶融部３３において、樹脂は溶融混練され、ベント部３５に移送される。
【００４１】
ベント部３５では、溶融された樹脂中に混入されている気体をベント開口２７から放出して脱気する。このとき、必要に応じてバレルヒータ４５ｆにより加熱すると共に、樹脂の剪断発熱などにより温度が上昇することを防止するように、分割バレル１７ｅに設けられた第１の熱媒体流路４１ｅに供給されている低温熱媒体により冷却し、設定された一定温度が保たれる。脱気された溶融樹脂は昇圧部３７に移送される。
【００４２】
昇圧部３７では、溶融された樹脂がスクリュー１９や流路等の構成により昇圧される。この昇圧部では、溶融された樹脂の剪断発熱や昇圧による温度上昇を防止するため、分割バレル１７ｇに設けられている第１の熱媒体流路４１ｇに供給されている低温熱媒体により冷却され、また、必要に応じてバレルヒータ４５ｇにより加熱されることにより、溶融樹脂が設定された一定温度に保たれる。
【００４３】
そして、溶融されて昇圧された樹脂がダイ部２５に供給され、ダイに応じた各種の形状で押出成形され、その後、冷却工程等を経て、所望の成形品が成形される。
【００４４】
次に、このような押出成形機１０における熱媒体の流れを説明する。
【００４５】
まず、低温熱媒体が熱媒体ポンプ５５から圧送されて、循環用導入経路５１から各導入経路４７ａ〜４７ｇに供給される。各導入経路４７ａ〜４７ｇではそれぞれ流量調整弁６１ａ〜６１ｇが制御装置７０により制御されて、溶融部３３、ベント部３５、及び昇圧部３７の第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇに導入され、必要な場合には、供給部３１の第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃに導入される。
【００４６】
溶融部３３、ベント部３５、及び昇圧部３７の第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇに導入された低温熱媒体は、それぞれ各分割バレル１７ｄ〜１７ｇにおいて、溶融された樹脂と熱交換して昇温され、高温熱媒体として、各排出経路４９ｄ〜４９ｇに排出される。
【００４７】
排出経路４９ｄ〜４９ｇに排出された高温熱媒体は、循環用排出経路５３に集められ、循環用排出経路５３に分枝状に設けられた再利用経路５９ａ〜５９ｃにより供給部３１の導入経路４７ａ〜４７ｃに供給されると共に、再利用経路６３により原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３に供給される。循環用排出経路５３から再利用経路５９ａ〜５９ｃ、６３に供給されない高温熱媒体は、そのまま循環用排出経路５３を通して排出される。
【００４８】
再利用経路５９ａ〜５９ｃ、６３には、それぞれ流量調整弁６１ａ〜６１ｃ、６７ａ、６７ｂが設けられており、制御装置７０の制御により調整された導入量で、再利用経路５９ａ〜５９ｃから供給部３１の分割バレル１７ａ〜１７ｃの第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃに分割バレル１７ａ〜１７ｃの押出流路２０を移動する樹脂より高い温度を有する高温熱媒体として導入され、分割バレル１７ａ〜１７ｃの押出流路２０の樹脂と熱交換することにより、樹脂を昇温させる。また、再利用流路６３から原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３の第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂに供給され、原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３内の樹脂と熱交換することにより、樹脂を余熱する。
【００４９】
第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃを流動した熱媒体は、排出経路４９ａ〜４９ｃから循環用排出経路５３に流出し、循環用排出経路５３を通して排出される。また、第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂを流動した熱媒体は、排出経路６５から循環用排出経路５３に流出し、循環用排出経路５３から排出される。
【００５０】
そして、循環用排出経路５３から排出された熱媒体は、その後、熱交換器５７において、放熱され、低温熱媒体とされた後、再び、熱媒体ポンプ５５に返送される。
【００５１】
以上のような押出成形機１０によれば、溶融部３３及び溶融部３３より下流側のベント部３５及び昇圧部３７の分割バレル１７ｄ〜１７ｇに設けられた第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇから排出される高温熱媒体が、供給部３１の分割バレル１７ａ〜１７ｃに設けられた第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃや原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３に設けられた第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂに導入可能に構成されているので、溶融部３３、ベント部３５及び昇圧部３７で、剪断発熱等により生じる熱量や過剰に供給された熱量を廃熱するために熱交換されて昇温された高温熱媒体を、供給部３１や原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３の樹脂を加熱するために再利用することができる。
【００５２】
そのため、供給部３１や原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３を加熱するために供給する熱量を少なく抑えることができ、熱量の無駄を抑えて押出成形機１０の全体におけるエネルギーを効率よく使用することが可能である。
【００５３】
また、第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃには、その第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃが設けられた分割バレル１７ａ〜１７ｃの押出流路２０を移動する樹脂の温度より高温の高温熱媒体が導入されているので、その分割バレル１７ａ〜１７ｃで確実に樹脂を加熱することができ、確実に熱量の無駄を防止することができる。
【００５４】
更に、第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃには、流量調整弁６１ａ〜６１ｃにより低温熱媒体と高温熱媒体とが、流量を調整されて導入可能に構成されているので、第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃによる温度調整を行い易く、供給部３１において樹脂を適切に昇温することが可能である。
【００５５】
また、第１の熱媒体流路４１ｃ〜４１ｇの下流側には、再利用経路５９ａ〜５９ｃ、６３と循環用排出経路５３とが分枝状に接続されているので、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇから排出された高温熱媒体の全量又は一部を、第２及び／又は第３の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃ、４３ａ、４３ｂに導入するか否かの選択が可能であり、第２及び／又は第３の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃ、４３ａ、４３ｂから供給する熱量の調整が容易である。
【００５６】
また、この押出成形機１０では、供給部３１の分割バレル１７ａ〜１７ｃにバレルヒータ４５ａ〜４５ｃが設けられているので、第２の熱媒体流路４２に導入された高温熱媒体により供給される熱量が不足する場合、バレルヒータ４５ａ〜４５ｃにより加熱することができ、供給部３１の樹脂バレル１７ａ〜１７ｃにおける温度調整が容易である。この場合であっても、高温熱媒体から熱量が供給されるため、バレルヒータ４５ａ〜４５ｃから供給する熱量を少なくでき、エネルキーを効率よく使用することが可能である。
【００５７】
更に、この押出成形機１０では、第１乃至第３の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇ、４２ａ〜４２ｃ、４３ａ、４３ｂが熱交換器５７及び熱媒体ポンプ５５を備えて循環経路５０を構成しているので、熱媒体を循環使用することが可能で、熱媒体の使用量を抑えることができて、より好ましい。
【００５８】
なお、上記実施の形態は、本発明の範囲内において適宜変更可能であり、例えば、上記では、供給部３３、ベント部３５、昇圧部３７の分割バレル１７ｄ〜１７ｇのそれぞれに第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇを設けた例について説明したが、これらの何れか一つに第１の熱媒体流路を設け、排出される高温熱媒体を第２又は第３の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃ、４３ａ、４３ｂに導入して再利用するように構成することも可能である。
【００５９】
また、上記では、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇから排出流路４９ｄ〜４９ｇを通して循環用排出経路５３に高温熱媒体を集めた後、再利用経路５９ａ〜５９ｃ、６３に供給したが、一又は複数の排出流路４９ｄ〜４９ｇから、一又は複数の再利用経路５９ａ〜５９ｃ、６３に直接高温熱媒体を供給するように配管することも可能である。
【００６０】
更に、上記では、供給部３１の分割バレル１７ａ〜１７ｃに第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃを設けると共に原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３に第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂを設けた例について説明したが、第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃ又は第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂの何れか一方を設ける場合であっても、本発明を適用することは可能である。更に、分割バレル１７ａ〜１７ｃの一部だけに設けたり、原料ホッパ２２又はフィードホッパ２３の一方だけに設けることも可能である。
【００６１】
また、上記では、第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃに接続された導入経路４７ａ〜４７ｃに流量調整弁６１ａ〜６１ｃを設けて、循環用導入経路５１側からの高温熱媒体の導入量と循環用排出経路５３側からの低温熱媒体の導入量とを調整可能に構成した例について説明したが、導入経路４７ａ〜４７ｃに循環用排出経路５３側からの低温熱媒体を導入する経路を設けることなく、高温熱媒体の流量だけを調整して導入するように構成することも可能である。
【００６２】
更に、上記では、溶融部３３及び溶融部３３より下流側の分割バレル１７ｄ〜１７ｇに加熱装置としてのバレルヒータ４５ｄ〜４５ｇを設けたが、剪断発熱により十分な熱量が得られば、これらのバレルヒータ４５ｄ〜４５ｇは設けなくてもよい。
【００６３】
また、上記では、押出流路用連通孔１５及び押出流路２０を複数の分割バレル１７ａ〜１７ｇを連結することにより構成したが、分割バレル１７ａ〜１７ｇの一部又は全部が一体に形成されている他のバレルを用いることも当然に可能である。その場合、同一のバレルに供給部３１、溶融部３３、ベント部３５、及び昇圧部３７の一部又は全部が設けられていてもよい。
【実施例】
【００６４】
上記実施の形態の押出成形機１０を用いて、比較例及び実施例を行った。
［比較例］
【００６５】
押出流路２０の直径が５０ｍｍの押出成形機１０を使用し、押出速度が３００ｋｇ／ｈで、スクリュー１９の回転速度を３００ｒｐｍにして、粉体状のポリカーボネート樹脂と添加剤とを混練してペレット形状にする押出成形を実施した。
【００６６】
押出成形機１０の温度設定を表１に示すように設定し、第１乃至第３の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇ、４２ａ〜４２ｃ、４３ａ、４３ｂへの熱媒体の供給量と、各分割バレル１７ａ〜１７ｇのバレルヒータ４５ａ〜４５ｇの加熱量とを、制御装置７０により制御することにより設定温度に維持した。
【００６７】
この比較例では、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｆから排出される高温熱媒体を、供給部３１の第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃと原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３の第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂとのいずれにも供給せずに循環用排出経路５３へ排出することにより成形を実施した。そのため、分割バレル１７ａ〜１７ｃはバレルヒータ４５ａ〜４５ｃによる加熱量の調整だけで設定温度に維持した。
【表１】
【００６８】
このような押出成形において、定常状態に達した後、成形中のモータの消費電力及びヒータの消費電力を測定した。結果を表２に示す。
［実施例１］
【００６９】
供給部３１の全ての分割バレル１７ａ〜１７ｃの第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃに、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｆから排出される全ての高温熱媒体を供給する他は、比較例と全く同一となるように条件設定して、押出成形のシュミレーションを実施し、モータの消費電力及びヒータの消費電力を求めた。
【００７０】
ここでは、分割バレル１７ａ〜１７ｅの押出流路用連通孔１５における熱伝達係数Ｄを樹脂の溶融前は１１０Ｗ／（ｍ２・Ｋ）（文献値：「Ｐｅｒｒｙ’ｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ’ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ７ｔｈ ｅｄ」（１１−２５，１１−６４））とし、溶融後は６００Ｗ／（ｍ２・Ｋ）（文献値：同前）とし、各分割バレル１７ａ〜１７ｇの押出流路用連通孔１５の表面積からなる熱交換面積Ａを１バレル当り０．１２４ｍ２とした。また、供給部３１の各分割バレル１７ａ〜１７ｃと各分割バレル１７ａ〜１７ｃの押出流路２０内の樹脂との温度差ΔＴ（バレル温度−樹脂温度）をいずれも＋１２０℃とし、溶融部３３の分割バレル１７ｄと分割バレル１７ｄの押出流路２０内の樹脂との温度差ΔＴを０℃とし、溶融部３３及び溶融部３３より下流側の分割バレル１７ｅ〜１７ｇと各分割バレル１７ｅ〜１７ｇの押出流路２０内の樹脂との温度差ΔＴ（樹脂温度−バレル温度）を＋７０℃とした。
【００７１】
このシュミレーションにおいて、溶融部３３及び溶融部３３より下流側の分割バレル１７ｄ〜１７ｇでは、バレル温度が第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇを流動する熱媒体の流量の調整により一定に維持されており、樹脂の剪断発熱により生じる熱量の略全量が第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇ内を流動する熱媒体に供給されている。
【００７２】
このとき、分割バレル１７ｄ〜１７ｇから第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇを流動する熱媒体全体に供給される熱量を求めると、リサイクルされ得る熱量がＱ＝ＵＡΔＴから６００×０．１２４×３×７０＝１５．６ｋＷであるため、熱交換効率を７０％とすれば、１０．９ｋＷとなる。
【００７３】
一方、供給部３２の分割バレル１７ａ〜１７ｃでは、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇからの高温熱媒体の全量が第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃに供給されており、この高温熱媒体と各分割バレル１７ａ〜１７ｃに設けられたバレルヒータ４５ａ〜４５ｃとから供給される熱量により分割バレル１７ａ〜１７ｃが加熱されている。そして、この熱量により樹脂を昇温しつつ各分割バレル１７ａ〜１７ｃの温度が一定に維持されている。
【００７４】
このとき、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇを流動する高温熱媒体から分割バレル１７ａ〜１７ｃに供給される熱量を求めると、４．９ｋＷとなる。
【００７５】
そのため、この実施例１では、高温熱媒体から分割バレル１７ａ〜１７ｃに供給される熱量分だけヒータ電力を低減することができ、ヒータ電力は５．１ｋＷとなる。
【００７６】
この実施例１におけるモータの消費電力及びヒータの消費電力を表２に示す。
［実施例２］
【００７７】
供給部３１の第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃと、原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３の第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂとの全てに、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｆから排出される高温熱媒体の全てを供給する他は、実施例１と全く同一の設定条件で押出成形のシュミレーションを実施し、モータの消費電力及びヒータの消費電力を求めた。
【００７８】
ここでは、実施例１と同一の第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｆから排出される全高温熱媒体の一部が原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３の原料樹脂の余熱に使用されている。この余熱により原料樹脂が供給部３１に実施例１より高い温度で供給されるため、押出流路２０内で樹脂を溶融させ易くできると共にスクリュー１９の回転で樹脂を移送し易くでき、駆動部１１のモータの負荷を軽減してモータ電力を低減できる。そして、このモータ電力の低減量を求めると５．２ｋＷとなり、モータ電力を４５．８ｋＷとすることができる。また、この実施例２であっても、高温熱媒体から分割バレル１７ａ〜１７ｃに供給される熱量は４．９ｋＷとなり、ヒータ電力を５．１ｋＷとすることができる。
【００７９】
この実施例２におけるモータの消費電力及びヒータの消費電力を表２に示す。
【表２】
【００８０】
表２から明らかなように、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｆから排出される高温熱媒体を、供給部３１の第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃと原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３の第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂとのいずれにも供給しない比較例に比べ、供給部３１の第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃや原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３の第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂに供給するようにした実施例１、２では、何れも全電力消費量が小さくなっており、熱量の無駄を抑えて押出成形機１０全体でエネルギーを効率よく使用できる。
【００８１】
更に、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｆから排出される高温熱媒体を、原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３の第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂに供給しない実施例１に比べ、原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３の第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂに供給する実施例２では、モータ電力消費量が小さくなっており、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｆから排出される高温熱媒体を、供給部３１の第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃ及び原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３の第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂに供給することで、より熱量の無駄を抑えて押出成形機１０全体でエネルギーを効率よく使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施の形態の押出成形機を示す概略図である。
【図２】同実施の形態の押出成形機の加熱冷却系を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０ 押出成形機
１５ 押出流路用連通孔
１７ａ〜１７ｇ 分割バレル
１９ スクリュー
２０ 押出流路
２２ 原料ホッパ
２３ フィードホッパ
２５ ダイ部
３１ 供給部
３３ 溶融部
３７ 昇圧部
４１ｄ〜４１ｇ 第１の熱媒体流路
４２ａ〜４２ｃ 第２の熱媒体流路
４３ａ、４３ｂ 第３の熱媒体流路
４５ａ〜４５ｇ バレルヒータ
４７ａ〜４７ｆ 導入経路
４９ａ〜４９ｆ 排出経路
５０ 循環経路
５１ 循環用導入経路
５３ 循環用排出経路
５５ 熱媒体ポンプ
５７ 熱交換器
５９ａ〜５９ｃ 再利用経路
【技術分野】
【０００１】
この発明は、押出流路内で加熱溶融されると共に加圧されてダイ部から押し出されるように構成された押出成形機に係り、特に、熱媒体を用いて溶融樹脂の温度を調整可能な押出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、押出成形機としては、中空のバレル内にスクリューが配設されて押出流路が設けられ、押出流路の一端側の供給部から樹脂が供給され、押出流路内を樹脂が移動して、溶融部において加熱されて溶融され、混練され、昇圧部において加圧され、他端側に設けられたダイ部から押し出されるように構成されている。溶融部より下流側には、例えば、混入されている気体を脱気するためのベント部や、サイドフィード部等が必要に応じて設けられている。
【０００３】
このような押出成形機では、押出流路の各部において、樹脂をそれぞれ望ましい温度に調整している。そのため、押出成形機には、加熱装置や冷却水等の熱媒体流路が各部に設けられると共に、各部の温度を測定するための温度センサや、検出温度に応じて、加熱装置の熱量や熱媒体流路の流量等を調整する制御装置などが設けられている。
【０００４】
特に、樹脂がスクリューにより剪断力を受けて移動しつつ、溶融、混練、加圧等が行なわれるため、剪断発熱等により樹脂の温度が上昇し易く、加熱装置や熱媒体の温度や流量が各部に分けて調整されている。
【０００５】
例えば、下記特許文献１に記載されている押出成形機では、溶融部以後に多数分割されたバレルを直列に連結して押出流路が形成されており、各分割バレル毎にバレル用検温体が設けられると共に、各分割バレル毎にバレルヒータ及び冷却水のバレルジャケットが設けられている。このように押出流路の各部毎にそれぞれ温度制御を行えば、樹脂の剪断発熱等に起因した温度変化やばらつきを抑制でき、得られる押出成形品の品質を均一に維持することが可能である。
【特許文献１】特開２００４−６６７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の押出成形機では、溶融部において樹脂を溶融温度以上に昇温できるようにするため、外部から樹脂が供給される供給部から溶融部に至るまでの間の押出流路においても、樹脂を移動させつつ加熱しており、溶融部の温度より低い温度範囲で押出流路を移動する樹脂を順次昇温させている。そして、この加熱のために、供給部のバレルにも加熱装置が設けられており、供給された樹脂が溶融部に至るまでの各部において、それぞれ予め設定された温度に昇温されるように温度制御が行われている。
【０００７】
しかしながら、このような押出成形機では、溶融部及び溶融部より下流の各部では、溶融温度以上の温度範囲に加熱するだけではなく、剪断発熱による過剰な昇温を抑えるための冷却が行われている。その一方で、供給部及び供給部から溶融部に至るまでの間では、溶融温度以下の温度範囲で加熱が行なわれている。即ち、供給部から溶融部までは押出成形機に熱量が供給され、溶融部以後では押出成形機の熱量が廃棄されており、熱量の無駄が大きかった。
【０００８】
そこで、この発明では、熱量の無駄を少なくして、エネルギーを効率よく使用することが可能な押出成形機を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決する請求項１に記載の発明は、バレルに押出流路用連通孔が形成され、該押出流路用連通孔内にスクリューが貫通して配設されることにより押出流路が形成され、該押出流路は、一端側の供給部から樹脂が供給され、溶融部において溶融された後、他端側のダイ部から押し出されるように構成され、前記溶融部及び／又は該溶融部より下流側の前記バレルに、前記溶融された樹脂より低温の低温熱媒体が導入される第１の熱媒体流路が設けられた押出成形機において、前記溶融部より上流側の前記バレルに第２の熱媒体流路が設けられ、前記第１の熱媒体流路から排出される高温熱媒体を前記第２の熱媒体流路に導入可能に構成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記供給部に前記樹脂を供給するためのフィードホッパ及び／又は原料ホッパを備えると共に、該フィードホッパ及び／又は原料ホッパに第３の熱媒体流路が設けられ、前記第１の熱媒体流路から排出される前記高温熱媒体を前記第３の熱媒体流路に導入可能に構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記第２の熱媒体流路には、前記第２の熱媒体流路が設けられた前記バレルの前記押出流路を移動する前記樹脂の温度より高温の前記高温熱媒体が導入されることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一つに記載の構成に加え、前記供給部の前記バレルには、前記第２の熱媒体流路と共に加熱装置が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、バレルに押出流路用連通孔が形成され、該押出流路用連通孔内にスクリューが貫通して配設されることにより押出流路が形成され、該押出流路は、一端側の供給部から樹脂が供給され、溶融部において溶融された後、他端側のダイ部から押し出されるように構成され、前記溶融部及び／又は該溶融部より下流側の前記バレルに、前記溶融された樹脂より低温の低温熱媒体が導入される第１の熱媒体流路が設けられた押出成形機において、前記供給部に前記樹脂を供給するためのフィードホッパ及び／又は原料ホッパを備えると共に、該フィードホッパ及び／又は原料ホッパに第３の熱媒体流路が設けられ、前記第１の熱媒体流路から排出される前記高温熱媒体を、前記第３の熱媒体流路に導入可能に構成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れか一つに記載の構成に加え、前記第１の熱媒体流路並びに前記第２及び／又は第３の熱媒体流路は、前記第１の熱媒体流路に前記低温熱媒体を導入可能な導入経路と、前記第２及び／又は第３の熱媒体流路から熱交換後の前記各熱媒体を排出可能な排出経路と共に循環経路を構成し、該循環経路には前記熱媒体を圧送するための圧送部を備えていることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の構成に加え、前記第１の熱媒体流路の下流側には、前記高温熱媒体を前記第２及び／又は第３の熱媒体流路に導入するための再利用経路と、前記高温熱媒体を前記第２及び／又は第３の熱媒体流路に導入せずに排出可能な前記排出経路とが分枝状に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、溶融部及び／又は溶融部より下流側のバレルに設けられた第１の熱媒体流路から排出される高温熱媒体が、供給部のバレルに設けられた第２の熱媒体流路に導入可能に構成されているので、溶融部及び／又は溶融部より下流側で、剪断発熱等により生じたり、過剰に供給されて、廃熱される熱量を、供給部の樹脂を加熱するために再利用することができる。そのため、供給部の樹脂を加熱するために与える熱量を少なく抑えることができ、熱量の無駄を抑えて押出成形機全体でエネルギーを効率よく使用することが可能である。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、フィードホッパ及び／又は原料ホッパに第３の熱媒体流路が設けられ、第１の熱媒体流路から排出される高温熱媒体を第３の熱媒体流路に導入可能に構成されているので、溶融部及び／又は溶融部より下流側で廃熱される熱量を、フィードホッパ及び／又は原料ホッパから供給される樹脂を加熱するために再利用することができる。そのため、供給部の樹脂を加熱するために与える熱量をより少なく抑えることができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、第２の熱媒体流路には、その第２の熱媒体流路が設けられたバレルの押出流路を移動する樹脂の温度より高温の高温熱媒体が導入されるので、そのバレルで確実に樹脂を加熱することができ、確実に熱量の無駄を防止することができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、供給部のバレルに加熱装置が設けられているので、第２の熱媒体流路に導入された高温熱媒体により供給される熱量が不足する場合、加熱装置により加熱することができ、供給部のバレルにおける温度調整が容易である。この場合であっても、高温熱媒体により熱量が供給されるため、加熱装置から供給する熱量を少なくでき、エネルキーを効率よく使用することが可能である。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、溶融部及び／又は溶融部より下流側のバレルに設けられた第１の熱媒体流路から排出される高温熱媒体が、フィードホッパ及び／又は原料ホッパに設けられた第３の熱媒体流路に導入可能に構成されているので、溶融部及び／又は溶融部より下流側で、剪断発熱等により生じたり、過剰に供給されて、廃熱される熱量を、フィードホッパ及び／又は原料ホッパの樹脂を加熱するために再利用することができる。そのため、供給部の樹脂を加熱するために与える熱量を少なく抑えることができ、熱量の無駄を抑えて押出成形機全体でエネルギーを効率よく使用することが可能である。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、第１乃至第３の熱媒体流路が圧送部を備えて循環経路を構成しているので、熱媒体を循環使用することが可能で、熱媒体の使用量を抑えることができて好ましい。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、第１の熱媒体流路の下流側には、再利用経路と排出経路とが分枝状に接続されているので、第１の熱媒体流路か排出された高温熱媒体の全量又は一部を、第２及び／又は第３の熱媒体流路に導入するか否かの選択が可能であり、第２及び／又は第３の熱媒体流路から供給する熱量の調整が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。
【００２４】
図１及び図２に示すように、この実施の形態の押出成形機１０は単軸押出機の例であり、モータ及び減速機等が設けられた駆動部１１と、ベース部１３上に一方向に配列して設置されることにより、内部に連続した断面円形の押出流路用連通孔１５を形成する複数の分割バレル１７ａ〜１７ｇと、押出流路用連通孔１５内を貫通するように配設され、駆動部１１により回転駆動されるスクリュー１９とを備えており、押出流路用連通孔１５内にスクリュー１９が配置された状態で、その間隙に押出流路２０が形成されている。
【００２５】
また、駆動部１１と隣接して押出流路２０の最も上流側となる分割バレル１７ａには外部から粉体状、ペレット状の樹脂を押出流路２０に供給するための原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３が設けられ、押出流路２０の最も下流側となる分割バレル１７ｇの後方には成形用のダイが装着されたダイ部２５が設けられている。なお、符号２４は原料ホッパ２２からフィードホッパ２３へ樹脂を所定量で供給可能な定量供給機である。
【００２６】
この押出成形機１０の押出流路２０では、一端側となる分割バレル１７ａ〜１７ｃにより樹脂が供給されて移動する供給部３１が構成され、分割バレル１７ｄ、１７ｅにより樹脂が溶融される溶融部３３が構成され、分割バレル１７ｆにより溶融樹脂中の気体がベント開口２７から脱気されるベント部３５が構成され、分割バレル１７ｇにより溶融樹脂が昇圧される昇圧部３７が構成され、押出流路２０の他端側のダイ部２５に続いている。
【００２７】
このような押出成形機１０では、樹脂がフィードホッパ２３から供給されて、樹脂流路２０内を移動し、ダイ部２５から押し出されるまでの間、樹脂の温度を各分割バレル１７ａ〜１７ｇ毎に設定された温度に調整するため、図２に概略で示すような加熱冷却系４０が設けられている。
【００２８】
この加熱冷却系４０では、まず、各分割バレル１７ａ〜１７ｇ毎に加熱装置としてのバレルヒータ４５ａ〜４５ｇがそれぞれ装着されている。また、溶融部３３と、溶融部３３より下流側のベント部３５及び昇圧部３７の分割バレル１７ｄ〜１７ｇには樹脂流路２０を囲むように形成された第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇがそれぞれ設けられ、溶融部３３より上流側の供給部３１の分割バレル１７ａ〜１７ｃには樹脂流路２０を囲むように形成された第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃがそれぞれ設けられている。また、原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３の外周囲には、それぞれ連続する配管により原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３を囲むように第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂが設けられている。
【００２９】
第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇ及び第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃは、例えば分割バレル１７ａ〜１７ｇのそれぞれの表面に導入口及び排出口が設けられ、導入口から排出口まで連続して樹脂流路２０の周囲を囲むように内部に形成された連続孔等から構成されている。分割バレル１７ａ〜１７ｇを鋳造する場合には、予め長尺の連続する管状体を押出流路用連通孔１５の部位を囲むようにリング状に変形させて配置すると共に、その両端を導入口及び排出口の部位に配置して鋳造するなどにより形成することが可能である。
【００３０】
第１及び第２の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇ、４２ａ〜４２ｃには、それぞれ熱媒体を導入するための導入経路４７ａ〜４７ｇが接続されると共に、熱媒体を排出するための排出経路４９ａ〜４９ｇが接続されている。更に、導入経路４７ａ〜４７ｇ及び排出経路４９ａ〜４９ｇは、それぞれ循環用導入経路５１及び循環用排出経路５３に接続されて循環経路５０を構成している。
【００３１】
この循環経路５０には、循環用導入経路５１及び導入経路４７ａ〜４７ｆを介して、第１及び第２の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇ、４２ａ〜４２ｃに熱媒体を圧送するための圧送部としての熱媒体ポンプ５５が設けられている。また、第１及び第２の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇ、４２ａ〜４２ｃから排出経路４９ａ〜４９ｇ及び循環用排出経路５３を介して返送される熱媒体を冷却するための冷却部としての熱交換器５７が設けられている。
【００３２】
更に、溶融部３３及び溶融部３３より下流側の分割バレル１７ｄ〜１７ｇの第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇの排出経路４９ｄ〜４９ｇと接続された循環用排出経路５３には、分枝されて、再利用経路５９ａ〜５９ｃが接続されており、各再利用経路５９ａ〜５９ｃが第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃへの導入経路４７ａ〜４７ｃに接続されている。
【００３３】
導入経路４７ａ〜４７ｃには、循環用導入経路５１側から第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃへの熱媒体の導入量と循環用排出経路５３側から第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃへの熱媒体の導入量とが調整可能な流量調整弁６１ａ〜６１ｃが設けられている。また、導入経路４７ｄ〜４７ｇには、循環用導入経路５１側から第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇへの熱媒体の導入量を調整可能な流量調整弁６１ｄ〜６１ｇが設けられている。更に、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇの排出経路４９ｄ〜４９ｇと接続された循環用排出経路５３には、再利用経路５９ａ〜５９ｃを経由せずに、直接熱交換器５７に返送する熱媒体の排出量を調整可能な流量調整弁６２が設けられている。
【００３４】
一方、原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３に設けられた第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂには、循環用導入経路５１から直接低温熱媒体を供給するための流路は設けられておらず、第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂの一端側には循環用排出経路５３から分枝された再利用経路６３が分枝して接続され、他端側には排出経路６５ａ、６５ｂが接続されており、排出経路６５ａ、６５ｂがより下流の循環用排出経路５３に接続されている。また、再利用経路６３には循環用排出経路５３から第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂへの熱媒体の導入量を調整可能な流量調整弁６７ａ、６７ｂがそれぞれ設けられている。
【００３５】
また、この押出成形機１０には、制御装置７０が設けられており、各分割バレル１７ａ〜１７ｇの押出流路２０を移動する樹脂の温度が予め或いは適宜設定されており、各分割バレル１７ａ〜１７ｇを設定温度とするための制御動作が実行可能となっている。
【００３６】
制御装置７０では、例えば、各分割バレル１７ａ〜１７ｇの押出流路２０を移動する樹脂の温度を測定する温度センサ６９ａ〜６９ｇ、循環用導入経路５１から導入される熱媒体の温度を測定する温度センサ、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇから排出される高温熱媒体の温度を測定するための温度センサなど、各種のセンサを備え、これらの温度センサからの検出情報に基づいて、バレルヒータ４５ａ〜４５ｇの電力を調整すると共に、流量調整弁６１ａ〜６１ｇの流量を調整したり、熱交換器５７や熱媒体ポンプ５５の圧力等を調整することができるようになっている。
【００３７】
次に、このような押出成形機１０の使用方法について説明する。
【００３８】
まず、原料樹脂は、例えばペレット状、粉体状等の形態で、原料ホッパ２２に供給され、定量供給機２４によりフィードホッパ２３に供給される。これらの原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３では、第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂを流れる高温熱媒体により余熱される。この原料樹脂はフィードホッパ２３から供給部３１の分割バレル１７ａに供給され、押出流路２０の一端側に導入され、以後、スクリュー１９により、押出流路２０内を供給部３１側からダイ部２５側に移動する。
【００３９】
供給部３１では、押出流路２０に導入された樹脂が、分割バレル１７ａ〜１７ｃに設けられた第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃの高温熱媒体と熱交換することにより下流側ほど昇温されるように加熱され、それぞれ設定されている設定温度まで昇温される。第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃから供給される熱量が不足する場合には、更に、各分割バレル１７ａ〜１７ｃに設けられているバレルヒータ４５ａ〜４５ｃにより加熱される。一方、第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃからの熱量が過剰の場合には、必要に応じて循環用導入経路５１からの低温熱媒体を第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃに流動させることにより、温度調整する。
【００４０】
次いで、溶融部３３では、供給部３１からの樹脂がバレルヒータ４５ｃ、４５ｄにより、溶融温度以上まで昇温するように加熱される。この加熱が過剰となるような場合には、分割バレル１７ｃ、１７ｄに設けられた第１の熱媒体流路４１ｃ、４１ｄに供給される低温熱媒体と熱交換し、温度調整される。この溶融部３３において、樹脂は溶融混練され、ベント部３５に移送される。
【００４１】
ベント部３５では、溶融された樹脂中に混入されている気体をベント開口２７から放出して脱気する。このとき、必要に応じてバレルヒータ４５ｆにより加熱すると共に、樹脂の剪断発熱などにより温度が上昇することを防止するように、分割バレル１７ｅに設けられた第１の熱媒体流路４１ｅに供給されている低温熱媒体により冷却し、設定された一定温度が保たれる。脱気された溶融樹脂は昇圧部３７に移送される。
【００４２】
昇圧部３７では、溶融された樹脂がスクリュー１９や流路等の構成により昇圧される。この昇圧部では、溶融された樹脂の剪断発熱や昇圧による温度上昇を防止するため、分割バレル１７ｇに設けられている第１の熱媒体流路４１ｇに供給されている低温熱媒体により冷却され、また、必要に応じてバレルヒータ４５ｇにより加熱されることにより、溶融樹脂が設定された一定温度に保たれる。
【００４３】
そして、溶融されて昇圧された樹脂がダイ部２５に供給され、ダイに応じた各種の形状で押出成形され、その後、冷却工程等を経て、所望の成形品が成形される。
【００４４】
次に、このような押出成形機１０における熱媒体の流れを説明する。
【００４５】
まず、低温熱媒体が熱媒体ポンプ５５から圧送されて、循環用導入経路５１から各導入経路４７ａ〜４７ｇに供給される。各導入経路４７ａ〜４７ｇではそれぞれ流量調整弁６１ａ〜６１ｇが制御装置７０により制御されて、溶融部３３、ベント部３５、及び昇圧部３７の第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇに導入され、必要な場合には、供給部３１の第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃに導入される。
【００４６】
溶融部３３、ベント部３５、及び昇圧部３７の第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇに導入された低温熱媒体は、それぞれ各分割バレル１７ｄ〜１７ｇにおいて、溶融された樹脂と熱交換して昇温され、高温熱媒体として、各排出経路４９ｄ〜４９ｇに排出される。
【００４７】
排出経路４９ｄ〜４９ｇに排出された高温熱媒体は、循環用排出経路５３に集められ、循環用排出経路５３に分枝状に設けられた再利用経路５９ａ〜５９ｃにより供給部３１の導入経路４７ａ〜４７ｃに供給されると共に、再利用経路６３により原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３に供給される。循環用排出経路５３から再利用経路５９ａ〜５９ｃ、６３に供給されない高温熱媒体は、そのまま循環用排出経路５３を通して排出される。
【００４８】
再利用経路５９ａ〜５９ｃ、６３には、それぞれ流量調整弁６１ａ〜６１ｃ、６７ａ、６７ｂが設けられており、制御装置７０の制御により調整された導入量で、再利用経路５９ａ〜５９ｃから供給部３１の分割バレル１７ａ〜１７ｃの第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃに分割バレル１７ａ〜１７ｃの押出流路２０を移動する樹脂より高い温度を有する高温熱媒体として導入され、分割バレル１７ａ〜１７ｃの押出流路２０の樹脂と熱交換することにより、樹脂を昇温させる。また、再利用流路６３から原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３の第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂに供給され、原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３内の樹脂と熱交換することにより、樹脂を余熱する。
【００４９】
第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃを流動した熱媒体は、排出経路４９ａ〜４９ｃから循環用排出経路５３に流出し、循環用排出経路５３を通して排出される。また、第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂを流動した熱媒体は、排出経路６５から循環用排出経路５３に流出し、循環用排出経路５３から排出される。
【００５０】
そして、循環用排出経路５３から排出された熱媒体は、その後、熱交換器５７において、放熱され、低温熱媒体とされた後、再び、熱媒体ポンプ５５に返送される。
【００５１】
以上のような押出成形機１０によれば、溶融部３３及び溶融部３３より下流側のベント部３５及び昇圧部３７の分割バレル１７ｄ〜１７ｇに設けられた第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇから排出される高温熱媒体が、供給部３１の分割バレル１７ａ〜１７ｃに設けられた第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃや原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３に設けられた第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂに導入可能に構成されているので、溶融部３３、ベント部３５及び昇圧部３７で、剪断発熱等により生じる熱量や過剰に供給された熱量を廃熱するために熱交換されて昇温された高温熱媒体を、供給部３１や原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３の樹脂を加熱するために再利用することができる。
【００５２】
そのため、供給部３１や原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３を加熱するために供給する熱量を少なく抑えることができ、熱量の無駄を抑えて押出成形機１０の全体におけるエネルギーを効率よく使用することが可能である。
【００５３】
また、第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃには、その第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃが設けられた分割バレル１７ａ〜１７ｃの押出流路２０を移動する樹脂の温度より高温の高温熱媒体が導入されているので、その分割バレル１７ａ〜１７ｃで確実に樹脂を加熱することができ、確実に熱量の無駄を防止することができる。
【００５４】
更に、第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃには、流量調整弁６１ａ〜６１ｃにより低温熱媒体と高温熱媒体とが、流量を調整されて導入可能に構成されているので、第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃによる温度調整を行い易く、供給部３１において樹脂を適切に昇温することが可能である。
【００５５】
また、第１の熱媒体流路４１ｃ〜４１ｇの下流側には、再利用経路５９ａ〜５９ｃ、６３と循環用排出経路５３とが分枝状に接続されているので、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇから排出された高温熱媒体の全量又は一部を、第２及び／又は第３の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃ、４３ａ、４３ｂに導入するか否かの選択が可能であり、第２及び／又は第３の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃ、４３ａ、４３ｂから供給する熱量の調整が容易である。
【００５６】
また、この押出成形機１０では、供給部３１の分割バレル１７ａ〜１７ｃにバレルヒータ４５ａ〜４５ｃが設けられているので、第２の熱媒体流路４２に導入された高温熱媒体により供給される熱量が不足する場合、バレルヒータ４５ａ〜４５ｃにより加熱することができ、供給部３１の樹脂バレル１７ａ〜１７ｃにおける温度調整が容易である。この場合であっても、高温熱媒体から熱量が供給されるため、バレルヒータ４５ａ〜４５ｃから供給する熱量を少なくでき、エネルキーを効率よく使用することが可能である。
【００５７】
更に、この押出成形機１０では、第１乃至第３の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇ、４２ａ〜４２ｃ、４３ａ、４３ｂが熱交換器５７及び熱媒体ポンプ５５を備えて循環経路５０を構成しているので、熱媒体を循環使用することが可能で、熱媒体の使用量を抑えることができて、より好ましい。
【００５８】
なお、上記実施の形態は、本発明の範囲内において適宜変更可能であり、例えば、上記では、供給部３３、ベント部３５、昇圧部３７の分割バレル１７ｄ〜１７ｇのそれぞれに第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇを設けた例について説明したが、これらの何れか一つに第１の熱媒体流路を設け、排出される高温熱媒体を第２又は第３の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃ、４３ａ、４３ｂに導入して再利用するように構成することも可能である。
【００５９】
また、上記では、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇから排出流路４９ｄ〜４９ｇを通して循環用排出経路５３に高温熱媒体を集めた後、再利用経路５９ａ〜５９ｃ、６３に供給したが、一又は複数の排出流路４９ｄ〜４９ｇから、一又は複数の再利用経路５９ａ〜５９ｃ、６３に直接高温熱媒体を供給するように配管することも可能である。
【００６０】
更に、上記では、供給部３１の分割バレル１７ａ〜１７ｃに第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃを設けると共に原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３に第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂを設けた例について説明したが、第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃ又は第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂの何れか一方を設ける場合であっても、本発明を適用することは可能である。更に、分割バレル１７ａ〜１７ｃの一部だけに設けたり、原料ホッパ２２又はフィードホッパ２３の一方だけに設けることも可能である。
【００６１】
また、上記では、第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃに接続された導入経路４７ａ〜４７ｃに流量調整弁６１ａ〜６１ｃを設けて、循環用導入経路５１側からの高温熱媒体の導入量と循環用排出経路５３側からの低温熱媒体の導入量とを調整可能に構成した例について説明したが、導入経路４７ａ〜４７ｃに循環用排出経路５３側からの低温熱媒体を導入する経路を設けることなく、高温熱媒体の流量だけを調整して導入するように構成することも可能である。
【００６２】
更に、上記では、溶融部３３及び溶融部３３より下流側の分割バレル１７ｄ〜１７ｇに加熱装置としてのバレルヒータ４５ｄ〜４５ｇを設けたが、剪断発熱により十分な熱量が得られば、これらのバレルヒータ４５ｄ〜４５ｇは設けなくてもよい。
【００６３】
また、上記では、押出流路用連通孔１５及び押出流路２０を複数の分割バレル１７ａ〜１７ｇを連結することにより構成したが、分割バレル１７ａ〜１７ｇの一部又は全部が一体に形成されている他のバレルを用いることも当然に可能である。その場合、同一のバレルに供給部３１、溶融部３３、ベント部３５、及び昇圧部３７の一部又は全部が設けられていてもよい。
【実施例】
【００６４】
上記実施の形態の押出成形機１０を用いて、比較例及び実施例を行った。
［比較例］
【００６５】
押出流路２０の直径が５０ｍｍの押出成形機１０を使用し、押出速度が３００ｋｇ／ｈで、スクリュー１９の回転速度を３００ｒｐｍにして、粉体状のポリカーボネート樹脂と添加剤とを混練してペレット形状にする押出成形を実施した。
【００６６】
押出成形機１０の温度設定を表１に示すように設定し、第１乃至第３の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇ、４２ａ〜４２ｃ、４３ａ、４３ｂへの熱媒体の供給量と、各分割バレル１７ａ〜１７ｇのバレルヒータ４５ａ〜４５ｇの加熱量とを、制御装置７０により制御することにより設定温度に維持した。
【００６７】
この比較例では、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｆから排出される高温熱媒体を、供給部３１の第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃと原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３の第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂとのいずれにも供給せずに循環用排出経路５３へ排出することにより成形を実施した。そのため、分割バレル１７ａ〜１７ｃはバレルヒータ４５ａ〜４５ｃによる加熱量の調整だけで設定温度に維持した。
【表１】
【００６８】
このような押出成形において、定常状態に達した後、成形中のモータの消費電力及びヒータの消費電力を測定した。結果を表２に示す。
［実施例１］
【００６９】
供給部３１の全ての分割バレル１７ａ〜１７ｃの第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃに、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｆから排出される全ての高温熱媒体を供給する他は、比較例と全く同一となるように条件設定して、押出成形のシュミレーションを実施し、モータの消費電力及びヒータの消費電力を求めた。
【００７０】
ここでは、分割バレル１７ａ〜１７ｅの押出流路用連通孔１５における熱伝達係数Ｄを樹脂の溶融前は１１０Ｗ／（ｍ２・Ｋ）（文献値：「Ｐｅｒｒｙ’ｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ’ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ７ｔｈ ｅｄ」（１１−２５，１１−６４））とし、溶融後は６００Ｗ／（ｍ２・Ｋ）（文献値：同前）とし、各分割バレル１７ａ〜１７ｇの押出流路用連通孔１５の表面積からなる熱交換面積Ａを１バレル当り０．１２４ｍ２とした。また、供給部３１の各分割バレル１７ａ〜１７ｃと各分割バレル１７ａ〜１７ｃの押出流路２０内の樹脂との温度差ΔＴ（バレル温度−樹脂温度）をいずれも＋１２０℃とし、溶融部３３の分割バレル１７ｄと分割バレル１７ｄの押出流路２０内の樹脂との温度差ΔＴを０℃とし、溶融部３３及び溶融部３３より下流側の分割バレル１７ｅ〜１７ｇと各分割バレル１７ｅ〜１７ｇの押出流路２０内の樹脂との温度差ΔＴ（樹脂温度−バレル温度）を＋７０℃とした。
【００７１】
このシュミレーションにおいて、溶融部３３及び溶融部３３より下流側の分割バレル１７ｄ〜１７ｇでは、バレル温度が第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇを流動する熱媒体の流量の調整により一定に維持されており、樹脂の剪断発熱により生じる熱量の略全量が第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇ内を流動する熱媒体に供給されている。
【００７２】
このとき、分割バレル１７ｄ〜１７ｇから第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇを流動する熱媒体全体に供給される熱量を求めると、リサイクルされ得る熱量がＱ＝ＵＡΔＴから６００×０．１２４×３×７０＝１５．６ｋＷであるため、熱交換効率を７０％とすれば、１０．９ｋＷとなる。
【００７３】
一方、供給部３２の分割バレル１７ａ〜１７ｃでは、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇからの高温熱媒体の全量が第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃに供給されており、この高温熱媒体と各分割バレル１７ａ〜１７ｃに設けられたバレルヒータ４５ａ〜４５ｃとから供給される熱量により分割バレル１７ａ〜１７ｃが加熱されている。そして、この熱量により樹脂を昇温しつつ各分割バレル１７ａ〜１７ｃの温度が一定に維持されている。
【００７４】
このとき、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｇを流動する高温熱媒体から分割バレル１７ａ〜１７ｃに供給される熱量を求めると、４．９ｋＷとなる。
【００７５】
そのため、この実施例１では、高温熱媒体から分割バレル１７ａ〜１７ｃに供給される熱量分だけヒータ電力を低減することができ、ヒータ電力は５．１ｋＷとなる。
【００７６】
この実施例１におけるモータの消費電力及びヒータの消費電力を表２に示す。
［実施例２］
【００７７】
供給部３１の第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃと、原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３の第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂとの全てに、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｆから排出される高温熱媒体の全てを供給する他は、実施例１と全く同一の設定条件で押出成形のシュミレーションを実施し、モータの消費電力及びヒータの消費電力を求めた。
【００７８】
ここでは、実施例１と同一の第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｆから排出される全高温熱媒体の一部が原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３の原料樹脂の余熱に使用されている。この余熱により原料樹脂が供給部３１に実施例１より高い温度で供給されるため、押出流路２０内で樹脂を溶融させ易くできると共にスクリュー１９の回転で樹脂を移送し易くでき、駆動部１１のモータの負荷を軽減してモータ電力を低減できる。そして、このモータ電力の低減量を求めると５．２ｋＷとなり、モータ電力を４５．８ｋＷとすることができる。また、この実施例２であっても、高温熱媒体から分割バレル１７ａ〜１７ｃに供給される熱量は４．９ｋＷとなり、ヒータ電力を５．１ｋＷとすることができる。
【００７９】
この実施例２におけるモータの消費電力及びヒータの消費電力を表２に示す。
【表２】
【００８０】
表２から明らかなように、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｆから排出される高温熱媒体を、供給部３１の第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃと原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３の第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂとのいずれにも供給しない比較例に比べ、供給部３１の第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃや原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３の第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂに供給するようにした実施例１、２では、何れも全電力消費量が小さくなっており、熱量の無駄を抑えて押出成形機１０全体でエネルギーを効率よく使用できる。
【００８１】
更に、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｆから排出される高温熱媒体を、原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３の第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂに供給しない実施例１に比べ、原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３の第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂに供給する実施例２では、モータ電力消費量が小さくなっており、第１の熱媒体流路４１ｄ〜４１ｆから排出される高温熱媒体を、供給部３１の第２の熱媒体流路４２ａ〜４２ｃ及び原料ホッパ２２及びフィードホッパ２３の第３の熱媒体流路４３ａ、４３ｂに供給することで、より熱量の無駄を抑えて押出成形機１０全体でエネルギーを効率よく使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施の形態の押出成形機を示す概略図である。
【図２】同実施の形態の押出成形機の加熱冷却系を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０ 押出成形機
１５ 押出流路用連通孔
１７ａ〜１７ｇ 分割バレル
１９ スクリュー
２０ 押出流路
２２ 原料ホッパ
２３ フィードホッパ
２５ ダイ部
３１ 供給部
３３ 溶融部
３７ 昇圧部
４１ｄ〜４１ｇ 第１の熱媒体流路
４２ａ〜４２ｃ 第２の熱媒体流路
４３ａ、４３ｂ 第３の熱媒体流路
４５ａ〜４５ｇ バレルヒータ
４７ａ〜４７ｆ 導入経路
４９ａ〜４９ｆ 排出経路
５０ 循環経路
５１ 循環用導入経路
５３ 循環用排出経路
５５ 熱媒体ポンプ
５７ 熱交換器
５９ａ〜５９ｃ 再利用経路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バレルに押出流路用連通孔が形成され、該押出流路用連通孔内にスクリューが貫通して配設されることにより押出流路が形成され、該押出流路は、一端側の供給部から樹脂が供給され、溶融部において溶融された後、他端側のダイ部から押し出されるように構成され、
前記溶融部及び／又は該溶融部より下流側の前記バレルに、前記溶融された樹脂より低温の低温熱媒体が導入される第１の熱媒体流路が設けられた押出成形機において、
前記溶融部より上流側の前記バレルに第２の熱媒体流路が設けられ、
前記第１の熱媒体流路から排出される高温熱媒体を前記第２の熱媒体流路に導入可能に構成したことを特徴とする押出成形機。
【請求項２】
前記供給部に前記樹脂を供給するためのフィードホッパ及び／又は原料ホッパを備えると共に、該フィードホッパ及び／又は原料ホッパに第３の熱媒体流路が設けられ、
前記第１の熱媒体流路から排出される前記高温熱媒体を前記第３の熱媒体流路に導入可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の押出成形機。
【請求項３】
前記第２の熱媒体流路には、前記第２の熱媒体流路が設けられた前記バレルの前記押出流路を移動する前記樹脂の温度より高温の前記高温熱媒体が導入されることを特徴とする請求項１又は２に記載の押出成形機。
【請求項４】
前記供給部の前記バレルには、前記第２の熱媒体流路と共に加熱装置が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の押出成形機。
【請求項５】
バレルに押出流路用連通孔が形成され、該押出流路用連通孔内にスクリューが貫通して配設されることにより押出流路が形成され、該押出流路は、一端側の供給部から樹脂が供給され、溶融部において溶融された後、他端側のダイ部から押し出されるように構成され、
前記溶融部及び／又は該溶融部より下流側の前記バレルに、前記溶融された樹脂より低温の低温熱媒体が導入される第１の熱媒体流路が設けられた押出成形機において、
前記供給部に前記樹脂を供給するためのフィードホッパ及び／又は原料ホッパを備えると共に、該フィードホッパ及び／又は原料ホッパに第３の熱媒体流路が設けられ、
前記第１の熱媒体流路から排出される前記高温熱媒体を、前記第３の熱媒体流路に導入可能に構成したことを特徴とする押出成形機。
【請求項６】
前記第１の熱媒体流路並びに前記第２及び／又は第３の熱媒体流路は、前記第１の熱媒体流路に前記低温熱媒体を導入可能な導入経路と、前記第２及び／又は第３の熱媒体流路から熱交換後の前記各熱媒体を排出可能な排出経路と共に循環経路を構成し、該循環経路には前記熱媒体を圧送するための圧送部を備えていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載の押出成形機。
【請求項７】
前記第１の熱媒体流路の下流側には、前記高温熱媒体を前記第２及び／又は第３の熱媒体流路に導入するための再利用経路と、前記高温熱媒体を前記第２及び／又は第３の熱媒体流路に導入せずに排出可能な前記排出経路とが分枝状に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の押出成形機。
【請求項１】
バレルに押出流路用連通孔が形成され、該押出流路用連通孔内にスクリューが貫通して配設されることにより押出流路が形成され、該押出流路は、一端側の供給部から樹脂が供給され、溶融部において溶融された後、他端側のダイ部から押し出されるように構成され、
前記溶融部及び／又は該溶融部より下流側の前記バレルに、前記溶融された樹脂より低温の低温熱媒体が導入される第１の熱媒体流路が設けられた押出成形機において、
前記溶融部より上流側の前記バレルに第２の熱媒体流路が設けられ、
前記第１の熱媒体流路から排出される高温熱媒体を前記第２の熱媒体流路に導入可能に構成したことを特徴とする押出成形機。
【請求項２】
前記供給部に前記樹脂を供給するためのフィードホッパ及び／又は原料ホッパを備えると共に、該フィードホッパ及び／又は原料ホッパに第３の熱媒体流路が設けられ、
前記第１の熱媒体流路から排出される前記高温熱媒体を前記第３の熱媒体流路に導入可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の押出成形機。
【請求項３】
前記第２の熱媒体流路には、前記第２の熱媒体流路が設けられた前記バレルの前記押出流路を移動する前記樹脂の温度より高温の前記高温熱媒体が導入されることを特徴とする請求項１又は２に記載の押出成形機。
【請求項４】
前記供給部の前記バレルには、前記第２の熱媒体流路と共に加熱装置が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の押出成形機。
【請求項５】
バレルに押出流路用連通孔が形成され、該押出流路用連通孔内にスクリューが貫通して配設されることにより押出流路が形成され、該押出流路は、一端側の供給部から樹脂が供給され、溶融部において溶融された後、他端側のダイ部から押し出されるように構成され、
前記溶融部及び／又は該溶融部より下流側の前記バレルに、前記溶融された樹脂より低温の低温熱媒体が導入される第１の熱媒体流路が設けられた押出成形機において、
前記供給部に前記樹脂を供給するためのフィードホッパ及び／又は原料ホッパを備えると共に、該フィードホッパ及び／又は原料ホッパに第３の熱媒体流路が設けられ、
前記第１の熱媒体流路から排出される前記高温熱媒体を、前記第３の熱媒体流路に導入可能に構成したことを特徴とする押出成形機。
【請求項６】
前記第１の熱媒体流路並びに前記第２及び／又は第３の熱媒体流路は、前記第１の熱媒体流路に前記低温熱媒体を導入可能な導入経路と、前記第２及び／又は第３の熱媒体流路から熱交換後の前記各熱媒体を排出可能な排出経路と共に循環経路を構成し、該循環経路には前記熱媒体を圧送するための圧送部を備えていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載の押出成形機。
【請求項７】
前記第１の熱媒体流路の下流側には、前記高温熱媒体を前記第２及び／又は第３の熱媒体流路に導入するための再利用経路と、前記高温熱媒体を前記第２及び／又は第３の熱媒体流路に導入せずに排出可能な前記排出経路とが分枝状に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の押出成形機。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−２３１４８（Ｐ２００９−２３１４８Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８７２２０（Ｐ２００７−１８７２２０）
【出願日】平成１９年７月１８日（２００７．７．１８）
【出願人】（３９００００１０３）ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックスジャパン合同会社 (36)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１８日（２００７．７．１８）
【出願人】（３９００００１０３）ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックスジャパン合同会社 (36)
【Ｆターム（参考）】
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