專利名稱：螺旋模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適于以擠出成型法成型管狀體的螺旋模具。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)有的以擠出法成型管狀體用的模具，不太使用頻頻產(chǎn)生跡印的異型孔擠出模、和、容易導(dǎo)致壁厚不均的平直模，而多如圖4(a)、(b)所示，在插入模具本體1中的芯棒2的外表面上設(shè)置螺旋槽3，將由擠出機(jī)供給的熔融樹(shù)脂經(jīng)流入口31引入芯棒內(nèi)，在分流部32處分成2～8路，使之經(jīng)過(guò)螺旋槽3流向模唇(圖的右端)。作為現(xiàn)有技術(shù)的例子，可列舉出這樣的結(jié)構(gòu)，即，螺旋槽3從前端向末端逐漸變淺，熔融樹(shù)脂在在螺旋槽內(nèi)移動(dòng)的過(guò)程中一部分轉(zhuǎn)移到模具筒內(nèi)表面與芯棒之間，經(jīng)過(guò)容留部33(參照?qǐng)D4(b))以及直線部(成型部模唇間隙部)的整流，呈層流狀態(tài)到達(dá)模唇。根據(jù)用途，有時(shí)也使用沒(méi)有容留部的螺旋模具(參照?qǐng)D4(a))。
除了上述螺旋模具之外，為了使模唇出口處熔融高分子均等與均勻，迄今已有各種不同的方案提出。
1)在制造高粘彈性物質(zhì)的多孔性管材時(shí)，為使裁切盤后的拉絲擴(kuò)散、或使原料粉體的粘連、交聯(lián)而需要升溫時(shí)對(duì)筒、芯棒之間的材料進(jìn)行摩擦生熱。該摩擦生熱，是通過(guò)筒整個(gè)區(qū)域回轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)的。這里公開(kāi)的是“以擠出成型模與成型物可相對(duì)旋轉(zhuǎn)而構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)可以是連續(xù)的也可以是振動(dòng)，通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)的方式和程度進(jìn)行控制來(lái)控制成型物的特性”(參照?qǐng)D5)這樣一種方案(例如可參照參考文獻(xiàn)1特開(kāi)平8-57936號(hào)公報(bào))。
2)進(jìn)行管材的擠出成型時(shí)，壁厚的修正借助于模具與可旋轉(zhuǎn)的偏心接套(芯棒)之間的間隙和圓周方向溫差檢測(cè)值進(jìn)行，并且是，“以，具有使得模具與接套之間的樹(shù)脂流體路徑除前端之外偏心的直角接套、以及、對(duì)樹(shù)脂流體路徑的周向的樹(shù)脂溫度進(jìn)行檢測(cè)的溫度傳感器，所說(shuō)模具或接套之某一方可圍繞軸心旋轉(zhuǎn)，而構(gòu)成的防壁厚不均擠出裝置”(參照?qǐng)D6)這樣一種方案已公開(kāi)(例如可參照參考文獻(xiàn)2特開(kāi)昭59-9035號(hào)公報(bào))。
3)“在以不同材料制造多層層疊物時(shí)，對(duì)于被分配的、從多個(gè)螺旋流體路徑槽中形成泄漏流的材料，通過(guò)使設(shè)置有螺旋的芯棒旋轉(zhuǎn)，將由不同樹(shù)脂形成的熔融樹(shù)脂流以一定的順序?qū)盈B”(參照?qǐng)D7)的方案已公開(kāi)(例如可參照參考文獻(xiàn)3特開(kāi)平10-29237號(hào)公報(bào))。
通常，作為模具本體，沿筒內(nèi)壁移動(dòng)的熔融樹(shù)脂流(以下稱作平流)和在螺旋槽中移動(dòng)的熔融樹(shù)脂流(以下稱作螺旋流)，是在量上保持一定的平衡而向模唇移動(dòng)的，而該平衡非常重要，若失去該平衡，可導(dǎo)致管狀體外觀不良，出現(xiàn)條痕、不勻稱、壁厚不均、皺紋、強(qiáng)度不均等缺陷。
平流與螺旋流的恰當(dāng)?shù)钠胶猓瑥慕?jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō)是由螺旋槽槽寬、槽深、螺距等決定的。但是，各流的恰當(dāng)?shù)钠胶猓€會(huì)因熔融樹(shù)脂的流量、溫度、粘彈性等而變化，由于不具有可應(yīng)對(duì)其變化的適當(dāng)?shù)氖侄危瑫?huì)頻頻產(chǎn)生熔合痕，而要通過(guò)混煉避開(kāi)這一點(diǎn)則需要提高溫度降低粘彈性，于是產(chǎn)生壁厚不均、因樹(shù)脂熱老化而污染模唇(模具痕)等問(wèn)題。
旨在以擠出機(jī)將經(jīng)過(guò)熔融混煉的高分子材料成型為目標(biāo)形狀而使用的模具，有圓模和平模。
用圓模成型的，可列舉出薄膜、管材、吹漲容器、網(wǎng)等的管狀體，除了以從模唇擠出的熔融高分子在同一圓周上的形狀不同作為其目的的場(chǎng)合之外，模具的性能對(duì)成型件的質(zhì)量均會(huì)產(chǎn)生很大影響。當(dāng)在同一圓周上形狀不均等、質(zhì)地不均勻時(shí)，會(huì)導(dǎo)致(甲)壁厚不均、(乙)外觀不良(熔合痕、條痕、不勻稱、皺紋)、(丙)強(qiáng)度不均、(丁)電氣性能不均等。再有，在需要進(jìn)行不同種原料的轉(zhuǎn)換的場(chǎng)合，存在著螺旋槽部分等的置換不易進(jìn)行、轉(zhuǎn)換時(shí)間長(zhǎng)、轉(zhuǎn)換損耗大等問(wèn)題。
關(guān)于材料在模具內(nèi)的流動(dòng)，作為材料性質(zhì)的粘彈性除了與溫度、壓力有關(guān)之外，還會(huì)因流量而變化，因此，對(duì)流動(dòng)進(jìn)行控制的控制手段，必須不是固定而是可變的，而從對(duì)靠近模具的直線部(成型部)所提出的一種功能要求的整流性考慮，最好是固定的控制手段。
這里所說(shuō)的熔合痕(熔合紋線)，是指，在螺旋槽中流動(dòng)之后的熔融樹(shù)脂流合流時(shí)，因未達(dá)到均等、均勻而產(chǎn)生的細(xì)的線條，即“痕紋”。
即使在前述現(xiàn)有技術(shù)(圖4(a)、(b)所示螺旋模具以及參考文獻(xiàn)1～3)中，上述問(wèn)題也尚未得到解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述狀況而提出的，其目的是，提供這樣一種螺旋模具，即，使流入樹(shù)脂在周圍均等地散布成型，得到非常均等、均勻的管狀體、吹塑成型的非延展和延展薄膜以及功能薄膜，并且適應(yīng)多種熔融樹(shù)脂、擠出條件。
本發(fā)明具有下述構(gòu)成從而能夠解決上述問(wèn)題。
(1)一種如下構(gòu)成的螺旋模具，在模具本體內(nèi)部，外表面具有螺旋槽的芯棒嵌合于其中，并且，在形成模具本體的內(nèi)表面的模具筒部的局部范圍內(nèi)、且與螺旋槽的起始部分至結(jié)束部分之間相對(duì)應(yīng)的部位，沿所說(shuō)螺旋槽的外周面安裝具有所希望寬度尺寸的、可自如轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)環(huán)，使所使用的原料向旋轉(zhuǎn)環(huán)與模具本體的相鄰的滑動(dòng)部位泄漏而作為潤(rùn)滑劑，并且設(shè)置有，具有能夠?qū)ε懦隽髁窟M(jìn)行調(diào)節(jié)的針閥的、具有可將該潤(rùn)滑劑排出機(jī)外的流體路徑的排出機(jī)構(gòu)。
(2)如前述項(xiàng)(1)所說(shuō)的螺旋模具，所說(shuō)旋轉(zhuǎn)環(huán)，對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)可控制在轉(zhuǎn)速60rpm以下。
(3)如前述項(xiàng)(1)所說(shuō)的螺旋模具，所說(shuō)旋轉(zhuǎn)環(huán)的內(nèi)表面，是表面粗糙度標(biāo)準(zhǔn)中的鏡面(基于JIS B 0601-1976的值0.1S～6.3S)、粗面(梨皮狀深度4μ～150μ)、齒形狀面(平齒形狀、螺旋齒形狀)之某一種。
注上述基于JIS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))的值0.1S表示既定長(zhǎng)度內(nèi)表面粗糙度的相鄰的波峰之間的平均距離是0.1mm。


圖1是對(duì)本發(fā)明所涉及的螺旋模具的關(guān)鍵部分的構(gòu)成進(jìn)行展示的說(shuō)明圖，(a)是對(duì)旋轉(zhuǎn)環(huán)與小齒輪嚙合的狀態(tài)進(jìn)行展示的示意性說(shuō)明圖，(b)是剖視圖。
圖2是本發(fā)明所涉及的旋轉(zhuǎn)環(huán)的立體圖。
圖3(a)、(b)、(c)是展示旋轉(zhuǎn)環(huán)內(nèi)表面的齒形形狀的例子的說(shuō)明圖。
圖4是現(xiàn)有技術(shù)例中的管狀體成型用螺旋模具的剖視圖，(a)是無(wú)容留部者，(b)是有容留部者。
圖5是現(xiàn)有技術(shù)例中的參考文獻(xiàn)1所涉及的關(guān)鍵部分的剖視圖。
圖6是現(xiàn)有技術(shù)例中的參考文獻(xiàn)2所涉及的關(guān)鍵部分的剖視圖。
圖7是現(xiàn)有技術(shù)例中的參考文獻(xiàn)3所涉及的關(guān)鍵部分的剖視圖。
圖8示出，反映旋轉(zhuǎn)環(huán)不旋轉(zhuǎn)條件下制造的薄膜狀成型件的外觀(膜厚不均)狀況的曲線。
圖9示出，反映旋轉(zhuǎn)環(huán)右旋轉(zhuǎn)條件下制造的薄膜狀成型件的外觀(膜厚不均)狀況的曲線。
圖10示出，反映旋轉(zhuǎn)環(huán)左旋轉(zhuǎn)條件下制造的薄膜狀成型件的外觀(膜厚不均)狀況的曲線。
具體實(shí)施例方式
下面，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所涉及的螺旋模具的實(shí)施形式進(jìn)行說(shuō)明。
如圖1所示，本發(fā)明所涉及的適于以擠出法成型管狀體的螺旋模具，其特征是，以，在模具本體1的內(nèi)部，外表面具有螺旋槽3的、法蘭盤部分2a與之成一體形成的芯棒2壓入·嵌合于其中，并且，在形成模具本體1的內(nèi)表面的模具筒部的局部范圍內(nèi)、且螺旋槽3的起始部分至結(jié)束部分之間，沿所說(shuō)螺旋槽3的外周面安裝具有所希望寬度尺寸的、可自如轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)環(huán)5，而構(gòu)成。所說(shuō)法蘭盤部分2a聯(lián)接在擠出機(jī)上，可將來(lái)自擠出機(jī)的熔融樹(shù)脂從流入口31經(jīng)分流部32供向螺旋槽3。
設(shè)置在芯棒2的外表面上的螺旋槽3的深度，在起點(diǎn)至終點(diǎn)之間逐漸變淺，并與容留部33以及在芯棒2與模具本體1的內(nèi)表面之間形成的直線部相連。
旋轉(zhuǎn)環(huán)5，具有使熔融樹(shù)脂流在圓周方向上適度分散而變得均等、均勻的功能，可根據(jù)材料的特性、擠出條件等選擇正、反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)方向以及轉(zhuǎn)速。
可自如轉(zhuǎn)動(dòng)(自如正反轉(zhuǎn))的旋轉(zhuǎn)環(huán)5，其特征是，對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)可控制在轉(zhuǎn)速60rpm以下，可自如轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)環(huán)5的內(nèi)表面5b，是表面粗糙度標(biāo)準(zhǔn)(JIS B 0601-1976)中的鏡面0.1S～6.3S、最好是0.1～1.6S，梨皮狀深度為4μ～150μ、最好是4μ～50μ的粗面，或者，齒形狀面(平齒形狀、螺旋齒形狀)之某一種(參照?qǐng)D3(a)、(b)、(c))。
對(duì)于該旋轉(zhuǎn)環(huán)5的內(nèi)表面5b的表面粗糙度，可根據(jù)材料的特性、擠出條件等而按照可得到適度的散布度的要求進(jìn)行選擇。
旋轉(zhuǎn)環(huán)5，其外周面上具有形成齒輪的齒5a，而具有與該齒5a進(jìn)行嚙合的齒4a的小齒輪4具有3個(gè)以上多個(gè)，在模具本體1上得到軸4b的支持，借助于所說(shuō)小齒輪4可自如轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)設(shè)置3個(gè)以上的多個(gè)小齒輪，可保證旋轉(zhuǎn)軸心具有良好的精度。
其特征是，在外表面上具有螺旋槽3的芯棒2上，在螺旋槽3的末端與模唇2b的直線部(成型部模唇間隙部)之間設(shè)置有容留部33。使容留部33大小適當(dāng)，有助于進(jìn)一步提高流入樹(shù)脂的整流性。
為防止旋轉(zhuǎn)環(huán)5燒結(jié)，使所使用的原料向旋轉(zhuǎn)環(huán)5與模具本體1相鄰的滑動(dòng)部位泄漏而作為潤(rùn)滑材料，設(shè)置有具有可將該潤(rùn)滑材料排出機(jī)外的流體路徑6的排出機(jī)構(gòu)。該排出機(jī)構(gòu)，具有針閥而能夠?qū)ε懦隽髁窟M(jìn)行調(diào)節(jié)，而且在排出管外周具有冷卻風(fēng)扇，將冷卻后的由所使用材料構(gòu)成的潤(rùn)滑劑排出機(jī)外。
對(duì)于旋轉(zhuǎn)環(huán)5的寬度尺寸，可將螺旋槽的起始部分、即螺旋槽3的起點(diǎn)之前的前段部分以及螺旋槽3的末端部分之后的后段部分等留出余量后決定之，也可以設(shè)計(jì)成，與芯棒2的外表面上所設(shè)置的螺旋槽3相對(duì)應(yīng)的位置處最小寬度為“螺距+槽寬”、最大寬度為“自起點(diǎn)至終點(diǎn)”，可滿足作為最佳構(gòu)成要素的要求。
對(duì)于旋轉(zhuǎn)環(huán)5與其它部位之間的滑動(dòng)部的潤(rùn)滑、高溫?cái)D出溫度下的耐熱性是有要求的，為了避免材料中混入另類潤(rùn)滑劑，將泄漏量受到控制的熔融樹(shù)脂作為潤(rùn)滑劑引入旋轉(zhuǎn)環(huán)5的外周面且與齒5a的兩側(cè)部位相對(duì)應(yīng)的模具本體1內(nèi)的滑動(dòng)面上所設(shè)置的環(huán)形槽(以下稱作軸承環(huán))中，向密封系之外排出。
下面示出不同條件下的實(shí)施例并對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。
將本發(fā)明所涉及的螺旋模具安裝在擠出機(jī)上進(jìn)行聚丙烯吹塑成型薄膜的制造。
<裝置規(guī)格>
擠出機(jī)的螺桿外徑D＝φ50nm，螺桿有效長(zhǎng)度L＝1433mm，L/D＝28，刮板間距為固定的50毫米，螺桿壓縮比3.8，螺旋模具出口口徑φ155mm，空氣環(huán)內(nèi)徑300mm，具備冷卻環(huán)、穩(wěn)定板、夾緊輥以及成品卷取機(jī)。
(實(shí)施試驗(yàn)1)使用吹塑成型用原料(聚丙烯樹(shù)脂)，溫度條件為擠出機(jī)200℃、機(jī)頭200℃、模具200℃，擠出量33kg/h，拉出速度30m/min，安裝圖1所示螺旋模具，穩(wěn)定地制造出薄膜寬度320mm、厚度30μ的吹塑成型薄膜。
<實(shí)施條件1A>
在旋轉(zhuǎn)環(huán)5固定不動(dòng)的狀況下制膜。制膜穩(wěn)定后進(jìn)行膜厚的調(diào)整。
<實(shí)施條件1B～4B>
運(yùn)行旋轉(zhuǎn)環(huán)5進(jìn)行制膜。
表1


注解1)右旋轉(zhuǎn)的方向與螺旋模具的螺旋方向相同。
2)左旋轉(zhuǎn)的方向與螺旋模具的螺旋方向相反。
(實(shí)施試驗(yàn)2)制作吹塑成型用原料中混合1％顏料的材料(以下稱作著色材料)15kg，對(duì)其每次取5kg進(jìn)行擠出，之后，直到恢復(fù)到原狀態(tài)為止使顏料0％的材料(以下稱作未著色材料)流動(dòng)于其中。此時(shí)，對(duì)旋轉(zhuǎn)環(huán)運(yùn)行與未運(yùn)行情況下的未著色材料消耗量進(jìn)行計(jì)量。
下面示出實(shí)施試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果。
表2<對(duì)比例1>

圖8(示出實(shí)施條件1A下形成的薄膜的膜厚不均狀況)圖9(示出實(shí)施條件1B下形成的薄膜的膜厚不均狀況)圖10(示出實(shí)施條件3B下形成的薄膜的膜厚不均狀況)在圖8～圖10中，橫軸X是薄膜的長(zhǎng)度方向，縱軸Y示出厚度(μ)的變化。
(結(jié)論)1)由表2可知，當(dāng)實(shí)施條件1A下旋轉(zhuǎn)環(huán)固定時(shí)，產(chǎn)生了熔合痕，成品卷繞到紙管上時(shí)，卷繞姿態(tài)逐漸變壞。
2)旋轉(zhuǎn)與否其結(jié)果不同，旋轉(zhuǎn)時(shí)卷繞姿態(tài)的外觀明顯要好。
3)由表2可知，旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)速較快者卷繞姿態(tài)較好。
4)圖8的曲線，局部膜厚不均顯著。
5)圖9的曲線，局剖膜厚不均減輕，有改善效果。
6)圖10的曲線，不存在局部膜厚不均的傾向，確認(rèn)狀態(tài)合適。
表3<對(duì)比例2>

1)擠出量為15kg/小時(shí)、不旋轉(zhuǎn)時(shí)，到顏色消失需要大約40分鐘。
2)擠出量為15kg/小時(shí)、右旋轉(zhuǎn)時(shí)，到顏色消失需要大約20分鐘。
3)擠出量為15kg/小時(shí)、左旋轉(zhuǎn)時(shí)，到顏色消失需要大約14分鐘。
4)與不旋轉(zhuǎn)時(shí)相比，旋轉(zhuǎn)時(shí)，大約需要一半時(shí)間即可。
5)與右旋轉(zhuǎn)相比，左旋轉(zhuǎn)時(shí)未著色材料的消耗量少。
(效果評(píng)價(jià)方法)<評(píng)價(jià)1>
在相同條件下，對(duì)制膜的穩(wěn)定性、將成品緊緊卷繞在紙管上時(shí)的卷繞姿態(tài)進(jìn)行目視觀察。同時(shí)，對(duì)制成膜的厚度連續(xù)進(jìn)行測(cè)定。
<評(píng)價(jià)2>
在相同條件下，對(duì)著色材料的轉(zhuǎn)換的消耗量和時(shí)間進(jìn)行比較。
(評(píng)價(jià)結(jié)果)<評(píng)價(jià)結(jié)果1>
作為對(duì)比例1，由表2和圖8～10可知旋轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)的效果。
<評(píng)價(jià)結(jié)果2>
作為對(duì)比例2，可知其換色的效果因旋轉(zhuǎn)環(huán)運(yùn)行也得到了很好的效果，可知相對(duì)于螺旋模具的螺旋方向向反方向旋轉(zhuǎn)者，效果更好。
如以上所說(shuō)明的，用本發(fā)明的螺旋模具可提供一種，使流入樹(shù)脂在周圍均等散布成型，得到非常均等、均勻的管狀體、吹塑成型的非延展和延展薄膜以及功能薄膜，而且，可適應(yīng)多種熔融樹(shù)脂、擠出條件的螺旋模具。
權(quán)利要求
1.一種螺旋模具，其特征是如下構(gòu)成外表面具有螺旋槽的芯棒嵌合于模具本體內(nèi)部，并且，在形成模具本體的內(nèi)表面的模具筒部的局部范圍、且與螺旋槽的起始部分至結(jié)束部分之間相對(duì)應(yīng)的部位，沿所說(shuō)螺旋槽的外周面可自如轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝具有所希望寬度尺寸的旋轉(zhuǎn)環(huán)，使所使用的原料向旋轉(zhuǎn)環(huán)與模具本體的相鄰滑動(dòng)部位泄漏而作為潤(rùn)滑劑，并且設(shè)置有具有能夠?qū)ε懦隽髁窟M(jìn)行調(diào)節(jié)的針閥且具有可將該潤(rùn)滑劑排出機(jī)外的流體路徑的排出機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所說(shuō)的螺旋模具，其特征是，可控制所說(shuō)旋轉(zhuǎn)環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)在轉(zhuǎn)速60rpm以下。
3.如權(quán)利要求1所說(shuō)的螺旋模具，其特征是，所說(shuō)旋轉(zhuǎn)環(huán)的內(nèi)表面是表面粗糙度標(biāo)準(zhǔn)中的鏡面(0.1S～6.3S)、粗面(梨皮狀深度4μ～150μ)、齒形狀面(平齒形狀、螺旋齒形狀)之某一種。
全文摘要
按照如下構(gòu)成，可提供一種使流入樹(shù)脂在周圍均等散布成型，得到均等、均勻的管狀體、吹塑成型的非延展和延展薄膜以及功能薄膜，而且適應(yīng)多種熔融樹(shù)脂、擠出條件的螺旋模具。其特征是，在模具本體(1)的內(nèi)部，外表面具有螺旋槽(3)的芯棒(2)壓入·嵌合于其中，并且，在形成模具本體(1)的內(nèi)表面的模具筒部的局部范圍內(nèi)、且與螺旋槽(3)的起始部分與結(jié)束部分之間相對(duì)應(yīng)的部位，沿所說(shuō)螺旋槽(3)的外周面安裝具有所希望寬度尺寸的、可自如轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)環(huán)(5)。
文檔編號(hào)B29C33/12GK1724236SQ200410071680
公開(kāi)日2006年1月25日 申請(qǐng)日期2004年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月21日
發(fā)明者永井利昭, 真崎己規(guī)康, 山口茂次郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社山口制作所