专利名称：螺旋模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及适于以挤出成型法成型管状体的螺旋模具。
背景技术：
作为现有的以挤出法成型管状体用的模具，不太使用频频产生迹印的异型孔挤出模、和、容易导致壁厚不均的平直模，而多如图4(a)、(b)所示，在插入模具本体1中的芯棒2的外表面上设置螺旋槽3，将由挤出机供给的熔融树脂经流入口31引入芯棒内，在分流部32处分成2～8路，使之经过螺旋槽3流向模唇(图的右端)。作为现有技术的例子，可列举出这样的结构，即，螺旋槽3从前端向末端逐渐变浅，熔融树脂在在螺旋槽内移动的过程中一部分转移到模具筒内表面与芯棒之间，经过容留部33(参照图4(b))以及直线部(成型部模唇间隙部)的整流，呈层流状态到达模唇。根据用途，有时也使用没有容留部的螺旋模具(参照图4(a))。
除了上述螺旋模具之外，为了使模唇出口处熔融高分子均等与均匀，迄今已有各种不同的方案提出。
1)在制造高粘弹性物质的多孔性管材时，为使裁切盘后的拉丝扩散、或使原料粉体的粘连、交联而需要升温时对筒、芯棒之间的材料进行摩擦生热。该摩擦生热，是通过筒整个区域回转而实现的。这里公开的是“以挤出成型模与成型物可相对旋转而构成，旋转可以是连续的也可以是振动，通过对旋转的方式和程度进行控制来控制成型物的特性”(参照图5)这样一种方案(例如可参照参考文献1特开平8-57936号公报)。
2)进行管材的挤出成型时，壁厚的修正借助于模具与可旋转的偏心接套(芯棒)之间的间隙和圆周方向温差检测值进行，并且是，“以，具有使得模具与接套之间的树脂流体路径除前端之外偏心的直角接套、以及、对树脂流体路径的周向的树脂温度进行检测的温度传感器，所说模具或接套之某一方可围绕轴心旋转，而构成的防壁厚不均挤出装置”(参照图6)这样一种方案已公开(例如可参照参考文献2特开昭59-9035号公报)。
3)“在以不同材料制造多层层叠物时，对于被分配的、从多个螺旋流体路径槽中形成泄漏流的材料，通过使设置有螺旋的芯棒旋转，将由不同树脂形成的熔融树脂流以一定的顺序层叠”(参照图7)的方案已公开(例如可参照参考文献3特开平10-29237号公报)。
通常，作为模具本体，沿筒内壁移动的熔融树脂流(以下称作平流)和在螺旋槽中移动的熔融树脂流(以下称作螺旋流)，是在量上保持一定的平衡而向模唇移动的，而该平衡非常重要，若失去该平衡，可导致管状体外观不良，出现条痕、不匀称、壁厚不均、皱纹、强度不均等缺陷。
平流与螺旋流的恰当的平衡，从经验来说是由螺旋槽槽宽、槽深、螺距等决定的。但是，各流的恰当的平衡，还会因熔融树脂的流量、温度、粘弹性等而变化，由于不具有可应对其变化的适当的手段，会频频产生熔合痕，而要通过混炼避开这一点则需要提高温度降低粘弹性，于是产生壁厚不均、因树脂热老化而污染模唇(模具痕)等问题。
旨在以挤出机将经过熔融混炼的高分子材料成型为目标形状而使用的模具，有圆模和平模。
用圆模成型的，可列举出薄膜、管材、吹涨容器、网等的管状体，除了以从模唇挤出的熔融高分子在同一圆周上的形状不同作为其目的的场合之外，模具的性能对成型件的质量均会产生很大影响。当在同一圆周上形状不均等、质地不均匀时，会导致(甲)壁厚不均、(乙)外观不良(熔合痕、条痕、不匀称、皱纹)、(丙)强度不均、(丁)电气性能不均等。再有，在需要进行不同种原料的转换的场合，存在着螺旋槽部分等的置换不易进行、转换时间长、转换损耗大等问题。
关于材料在模具内的流动，作为材料性质的粘弹性除了与温度、压力有关之外，还会因流量而变化，因此，对流动进行控制的控制手段，必须不是固定而是可变的，而从对靠近模具的直线部(成型部)所提出的一种功能要求的整流性考虑，最好是固定的控制手段。
这里所说的熔合痕(熔合纹线)，是指，在螺旋槽中流动之后的熔融树脂流合流时，因未达到均等、均匀而产生的细的线条，即“痕纹”。
即使在前述现有技术(图4(a)、(b)所示螺旋模具以及参考文献1～3)中，上述问题也尚未得到解决。
发明内容
本发明是鉴于上述状况而提出的，其目的是，提供这样一种螺旋模具，即，使流入树脂在周围均等地散布成型，得到非常均等、均匀的管状体、吹塑成型的非延展和延展薄膜以及功能薄膜，并且适应多种熔融树脂、挤出条件。
本发明具有下述构成从而能够解决上述问题。
(1)一种如下构成的螺旋模具，在模具本体内部，外表面具有螺旋槽的芯棒嵌合于其中，并且，在形成模具本体的内表面的模具筒部的局部范围内、且与螺旋槽的起始部分至结束部分之间相对应的部位，沿所说螺旋槽的外周面安装具有所希望宽度尺寸的、可自如转动的旋转环，使所使用的原料向旋转环与模具本体的相邻的滑动部位泄漏而作为润滑剂，并且设置有，具有能够对排出流量进行调节的针阀的、具有可将该润滑剂排出机外的流体路径的排出机构。
(2)如前述项(1)所说的螺旋模具，所说旋转环，对其转动可控制在转速60rpm以下。
(3)如前述项(1)所说的螺旋模具，所说旋转环的内表面，是表面粗糙度标准中的镜面(基于JIS B 0601-1976的值0.1S～6.3S)、粗面(梨皮状深度4μ～150μ)、齿形状面(平齿形状、螺旋齿形状)之某一种。
注上述基于JIS(日本工业标准)的值0.1S表示既定长度内表面粗糙度的相邻的波峰之间的平均距离是0.1mm。
图1是对本发明所涉及的螺旋模具的关键部分的构成进行展示的说明图，(a)是对旋转环与小齿轮啮合的状态进行展示的示意性说明图，(b)是剖视图。
图2是本发明所涉及的旋转环的立体图。
图3(a)、(b)、(c)是展示旋转环内表面的齿形形状的例子的说明图。
图4是现有技术例中的管状体成型用螺旋模具的剖视图，(a)是无容留部者，(b)是有容留部者。
图5是现有技术例中的参考文献1所涉及的关键部分的剖视图。
图6是现有技术例中的参考文献2所涉及的关键部分的剖视图。
图7是现有技术例中的参考文献3所涉及的关键部分的剖视图。
图8示出，反映旋转环不旋转条件下制造的薄膜状成型件的外观(膜厚不均)状况的曲线。
图9示出，反映旋转环右旋转条件下制造的薄膜状成型件的外观(膜厚不均)状况的曲线。
图10示出，反映旋转环左旋转条件下制造的薄膜状成型件的外观(膜厚不均)状况的曲线。
具体实施例方式
下面，结合附图对本发明所涉及的螺旋模具的实施形式进行说明。
如图1所示，本发明所涉及的适于以挤出法成型管状体的螺旋模具，其特征是，以，在模具本体1的内部，外表面具有螺旋槽3的、法兰盘部分2a与之成一体形成的芯棒2压入·嵌合于其中，并且，在形成模具本体1的内表面的模具筒部的局部范围内、且螺旋槽3的起始部分至结束部分之间，沿所说螺旋槽3的外周面安装具有所希望宽度尺寸的、可自如转动的旋转环5，而构成。所说法兰盘部分2a联接在挤出机上，可将来自挤出机的熔融树脂从流入口31经分流部32供向螺旋槽3。
设置在芯棒2的外表面上的螺旋槽3的深度，在起点至终点之间逐渐变浅，并与容留部33以及在芯棒2与模具本体1的内表面之间形成的直线部相连。
旋转环5，具有使熔融树脂流在圆周方向上适度分散而变得均等、均匀的功能，可根据材料的特性、挤出条件等选择正、反转旋转方向以及转速。
可自如转动(自如正反转)的旋转环5，其特征是，对其转动可控制在转速60rpm以下，可自如转动的旋转环5的内表面5b，是表面粗糙度标准(JIS B 0601-1976)中的镜面0.1S～6.3S、最好是0.1～1.6S，梨皮状深度为4μ～150μ、最好是4μ～50μ的粗面，或者，齿形状面(平齿形状、螺旋齿形状)之某一种(参照图3(a)、(b)、(c))。
对于该旋转环5的内表面5b的表面粗糙度，可根据材料的特性、挤出条件等而按照可得到适度的散布度的要求进行选择。
旋转环5，其外周面上具有形成齿轮的齿5a，而具有与该齿5a进行啮合的齿4a的小齿轮4具有3个以上多个，在模具本体1上得到轴4b的支持，借助于所说小齿轮4可自如转动。通过设置3个以上的多个小齿轮，可保证旋转轴心具有良好的精度。
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的末端与模唇2b的直线部(成型部模唇间隙部)之间设置有容留部33。使容留部33大小适当，有助于进一步提高流入树脂的整流性。
为防止旋转环5烧结，使所使用的原料向旋转环5与模具本体1相邻的滑动部位泄漏而作为润滑材料，设置有具有可将该润滑材料排出机外的流体路径6的排出机构。该排出机构，具有针阀而能够对排出流量进行调节，而且在排出管外周具有冷却风扇，将冷却后的由所使用材料构成的润滑剂排出机外。
对于旋转环5的宽度尺寸，可将螺旋槽的起始部分、即螺旋槽3的起点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决定之，也可以设计成，与芯棒2的外表面上所设置的螺旋槽3相对应的位置处最小宽度为“螺距+槽宽”、最大宽度为“自起点至终点”，可满足作为最佳构成要素的要求。
对于旋转环5与其它部位之间的滑动部的润滑、高温挤出温度下的耐热性是有要求的，为了避免材料中混入另类润滑剂，将泄漏量受到控制的熔融树脂作为润滑剂引入旋转环5的外周面且与齿5a的两侧部位相对应的模具本体1内的滑动面上所设置的环形槽(以下称作轴承环)中，向密封系之外排出。
下面示出不同条件下的实施例并对其进行说明。
将本发明所涉及的螺旋模具安装在挤出机上进行聚丙烯吹塑成型薄膜的制造。
<装置规格>
挤出机的螺杆外径D＝φ50nm，螺杆有效长度L＝1433mm，L/D＝28，刮板间距为固定的50毫米，螺杆压缩比3.8，螺旋模具出口口径φ155mm，空气环内径300mm，具备冷却环、稳定板、夹紧辊以及成品卷取机。
(实施试验1)使用吹塑成型用原料(聚丙烯树脂)，温度条件为挤出机200℃、机头200℃、模具200℃，挤出量33kg/h，拉出速度30m/min，安装图1所示螺旋模具，稳定地制造出薄膜宽度320mm、厚度30μ的吹塑成型薄膜。
<实施条件1A>
在旋转环5固定不动的状况下制膜。制膜稳定后进行膜厚的调整。
<实施条件1B～4B>
运行旋转环5进行制膜。
表1
注解1)右旋转的方向与螺旋模具的螺旋方向相同。
2)左旋转的方向与螺旋模具的螺旋方向相反。
(实施试验2)制作吹塑成型用原料中混合1％颜料的材料(以下称作着色材料)15kg，对其每次取5kg进行挤出，之后，直到恢复到原状态为止使颜料0％的材料(以下称作未着色材料)流动于其中。此时，对旋转环运行与未运行情况下的未着色材料消耗量进行计量。
下面示出实施试验对比结果。
表2<对比例1>
图8(示出实施条件1A下形成的薄膜的膜厚不均状况)图9(示出实施条件1B下形成的薄膜的膜厚不均状况)图10(示出实施条件3B下形成的薄膜的膜厚不均状况)在图8～图10中，横轴X是薄膜的长度方向，纵轴Y示出厚度(μ)的变化。
(结论)1)由表2可知，当实施条件1A下旋转环固定时，产生了熔合痕，成品卷绕到纸管上时，卷绕姿态逐渐变坏。
2)旋转与否其结果不同，旋转时卷绕姿态的外观明显要好。
3)由表2可知，旋转时，转速较快者卷绕姿态较好。
4)图8的曲线，局部膜厚不均显著。
5)图9的曲线，局剖膜厚不均减轻，有改善效果。
6)图10的曲线，不存在局部膜厚不均的倾向，确认状态合适。
表3<对比例2>
1)挤出量为15kg/小时、不旋转时，到颜色消失需要大约40分钟。
2)挤出量为15kg/小时、右旋转时，到颜色消失需要大约20分钟。
3)挤出量为15kg/小时、左旋转时，到颜色消失需要大约14分钟。
4)与不旋转时相比，旋转时，大约需要一半时间即可。
5)与右旋转相比，左旋转时未着色材料的消耗量少。
(效果评价方法)<评价1>
在相同条件下，对制膜的稳定性、将成品紧紧卷绕在纸管上时的卷绕姿态进行目视观察。同时，对制成膜的厚度连续进行测定。
<评价2>
在相同条件下，对着色材料的转换的消耗量和时间进行比较。
(评价结果)<评价结果1>
作为对比例1，由表2和图8～10可知旋转环转动的效果。
<评价结果2>
作为对比例2，可知其换色的效果因旋转环运行也得到了很好的效果，可知相对于螺旋模具的螺旋方向向反方向旋转者，效果更好。
如以上所说明的，用本发明的螺旋模具可提供一种，使流入树脂在周围均等散布成型，得到非常均等、均匀的管状体、吹塑成型的非延展和延展薄膜以及功能薄膜，而且，可适应多种熔融树脂、挤出条件的螺旋模具。
权利要求
1.一种螺旋模具，其特征是如下构成外表面具有螺旋槽的芯棒嵌合于模具本体内部，并且，在形成模具本体的内表面的模具筒部的局部范围、且与螺旋槽的起始部分至结束部分之间相对应的部位，沿所说螺旋槽的外周面可自如转动地安装具有所希望宽度尺寸的旋转环，使所使用的原料向旋转环与模具本体的相邻滑动部位泄漏而作为润滑剂，并且设置有具有能够对排出流量进行调节的针阀且具有可将该润滑剂排出机外的流体路径的排出机构。
2.如权利要求1所说的螺旋模具，其特征是，可控制所说旋转环的转动在转速60rpm以下。
3.如权利要求1所说的螺旋模具，其特征是，所说旋转环的内表面是表面粗糙度标准中的镜面(0.1S～6.3S)、粗面(梨皮状深度4μ～150μ)、齿形状面(平齿形状、螺旋齿形状)之某一种。
全文摘要
按照如下构成，可提供一种使流入树脂在周围均等散布成型，得到均等、均匀的管状体、吹塑成型的非延展和延展薄膜以及功能薄膜，而且适应多种熔融树脂、挤出条件的螺旋模具。其特征是，在模具本体(1)的内部，外表面具有螺旋槽(3)的芯棒(2)压入·嵌合于其中，并且，在形成模具本体(1)的内表面的模具筒部的局部范围内、且与螺旋槽(3)的起始部分与结束部分之间相对应的部位，沿所说螺旋槽(3)的外周面安装具有所希望宽度尺寸的、可自如转动的旋转环(5)。
文档编号B29C33/12GK1724236SQ200410071680
公开日2006年1月25日 申请日期2004年7月21日 优先权日2004年7月21日
发明者永井利昭, 真崎己规康, 山口茂次郎 申请人:株式会社山口制作所