挤出装置及树脂制品的制造方法与流程

1.本发明涉及挤出装置及树脂制品的制造方法。


背景技术：

2.日本特开2016-7819号公报(专利文献1)中记载了与具备挤出机的丝束制造装置相关的技术。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2016-7819号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的课题
7.能够使用从挤出装置挤出的树脂制造树脂制品例如树脂颗粒。为了对所制造的树脂颗粒的品质进行管理，需要通过将所制造的树脂颗粒定期去除并进行粘度测定来确认品质是否稳定。但是，将所制造的树脂颗粒定期去除并进行粘度测定很麻烦，因此很难进行树脂颗粒的品质管理，且会导致树脂颗粒的制造成本增加。因此，希望容易地对使用从挤出装置挤出的树脂制造的树脂制品的品质进行管理。
8.其他课题和新特征可从本说明书的描述及附图获知。
9.用于解决课题的手段
10.根据一个实施方式，挤出装置具有：缸体；模具，其具有用于排出熔融树脂的孔部；压力测定部，其测定所述缸体内或所述模具内的所述熔融树脂的压力；以及计算部，其基于所述压力测定部的测定值来计算所述熔融树脂的粘度。
11.根据一个实施方式，树脂制品的制造方法具有下述工序：(a)准备具有缸体和安装于所述缸体的模具的挤出装置的工序；以及(b)向所述缸体内供给树脂材料而形成熔融树脂，并将所述熔融树脂从所述模具的孔部排出的工序。树脂制品的制造方法进一步具有下述工序：(c)对所述缸体内或所述模具内的所述熔融树脂的压力进行测定的工序；以及(d)基于在所述(c)工序中测定的所述熔融树脂的压力计算所述熔融树脂的粘度的工序。
12.发明的效果
13.根据一个实施方式，容易对使用从挤出装置挤出的树脂制造的树脂制品的品质进行管理。
附图说明
14.图1是示出使用一个本实施方式的挤出装置的颗粒制造系统的构成例的说明图。
15.图2是一个本实施方式的挤出装置的主视图。
16.图3是一个实施方式的挤出装置的要部剖视图。
17.图4是示出一个实施方式的挤出装置的变形例的要部剖视图。
18.图5是示出在缸体的凸缘部及模具上形成的树脂流路部及多个孔部的俯视图。
19.图6是示出筛板的立体图。
20.图7是示出树脂的剪切速度与粘度的关系的曲线图。
21.图8是示出挤出装置的前端部的构造和表示该构造的各位置处的熔融树脂的压力的曲线图的说明图。
22.图9是在一个实施方式的挤出装置的另一变形例中使用的模具的俯视图。
具体实施方式
23.以下基于附图详细说明实施方式。需要说明的是，在说明实施方式的全部附图中，对具有同一功能的部件标注同一附图标记并省略其重复说明。另外，在以下的实施方式中，除非特别需要，原则上不重复进行相同或相似部分的说明。
24.(实施方式)
25.＜挤出装置及使用挤出装置的该颗粒制造系统的构成例＞
26.图1是示出使用本实施方式的挤出装置(挤出成型装置)1的颗粒制造系统(颗粒制造装置)12的构成例的说明图(侧视图)。
27.首先，参照图1来说明挤出装置1的概略构成。图1中示出的挤出装置1具有：缸体(机筒)2；能够旋转(旋转自如)地配置在缸体2内的两根螺杆17；用于使缸体2内的螺杆17旋转的旋转驱动机构3；配置在缸体2的上游侧(后端侧)的料斗(树脂投入部)4；安装在缸体2的下游侧前端的模具(模具)5；以及操作板(操作部、操作台)6。料斗4与缸体2的上表面连接，能够借助料斗4向缸体2内供给树脂。缸体2由加热器等未图示的温度调节单元(温度调节机构)进行温度控制。挤出装置1也可以进一步具有与缸体2连接的填料供给装置(未图示)，在该情况下，能够从该填料供给装置向缸体2内供给期望的填料。
28.需要说明的是，在关于挤出装置1称为“下游侧”及“上游侧”的情况下，“下游侧”表示挤出装置1中的树脂流动的下游侧，“上游侧”表示挤出装置1中的树脂流动的上游侧。因此，在挤出装置1中，模具5的与后述的多个孔部21接近一侧为下游侧，模具5的远离多个孔部21一侧、即与料斗4接近一侧为上游侧。
29.两根螺杆17能够旋转(旋转自如)地插入内置到缸体2的内部。因此，挤出装置1也可以视为双轴挤出装置(双轴挤出机)。在缸体2内，两根螺杆17以相互啮合的方式配置并旋转。缸体2的长度方向(长边方向、轴向、延伸方向)与缸体2内的螺杆的长度方向(长边方向、轴向、延伸方向)相同。
30.需要说明的是，在本实施方式中，对缸体2内的螺杆17的数量为两根的情况进行说明，作为另一方式，也可以将缸体2内的螺杆17的数量设为一根。但是，在将缸体2内的螺杆17的数量设为两根的情况下，由于空间容积大，因此在同一螺杆口径的情况下，与单轴(螺杆17为一根)相比，双轴(螺杆17为两根)能够提高原料的供给能力。
31.模具5能够以将从挤出装置1的缸体2挤出的熔融树脂成型为规定的截面形状(此处为绳状)并排出的方式发挥功能。因此，模具5为挤出成型用的模具(die)。
32.需要说明的是，在本技术中，“熔融”不限定于用热熔化的情况，也包含用溶剂等使之溶解的情况。因此，不仅是通过加热使树脂熔化的情况，用溶剂使树脂溶解的情况或用微波使树脂熔化的情况等也包含在“熔融树脂”中。另外，液状树脂也包含在“熔融树脂”中。
33.操作板6具有显示部7和输入部8。输入部8例如由输入用的键盘、开关、刻度盘、按钮、触摸面板等构成。通过将挤出装置1的操作所需的指令、数据等输入至输入部8，从而能够控制挤出装置1的动作。显示部7例如能够显示输入至输入部8的信息、与挤出装置1的动作、状态相关联的信息等。
34.操作板6包含对挤出装置1的动作进行控制的控制部9。控制部9对应于输入至输入部8的指令、数据等对挤出装置1的动作进行控制。控制部9例如能够由包含控制用的半导体芯片(半导体处理器)、存储用的半导体芯片(存储芯片)等的计算机构成。
35.另外，控制部9包含基于后述的压力测定部31的测定值(由压力测定部31测定的熔融树脂的压力值)计算熔融树脂的粘度的计算部10。计算部10例如由计算用的半导体芯片(半导体处理器)等构成。由计算部10计算出的粘度能够显示在显示部7上。
36.另外，控制部9包含存储部11。由计算部10计算出的粘度也可以存储(记录)在存储部11中。存储部11例如由存储用的半导体芯片(存储芯片)等构成。
37.需要说明的是，此处对控制部9内置在操作板6中的情况进行说明，作为另一方式，也可以将控制部9(控制用的计算机)独立于操作板6设置(即设置在操作板6的外部)。另外，此处对计算部10及存储部11包含在控制部9中的情况进行说明，但也可以将计算部10及存储部11中的一方或双方与控制部9(控制用的计算机)独立设置。另外，也可以将显示部7与操作板6独立设置(即设置在操作板6的外部)。
38.图1中示出的颗粒制造系统12除了挤出装置1以外还包含冷却槽13和切断装置14。
39.接下来，对包含图1中示出的挤出装置1的颗粒制造系统12的动作的概略进行说明。
40.在挤出装置1中，从料斗4供给到缸体2内的树脂材料(热塑性树脂)在缸体2内通过螺杆17的旋转而一边向前方输送一边熔融(即成为熔融树脂)。在从填料供给装置(未图示)向缸体2内供给填料的情况下，在挤出装置1的缸体2内，由于树脂(熔融树脂)与填料通过螺杆17的旋转而被混炼，因此，缸体2内的熔融树脂成为含有填料的状态。需要说明的是，挤出装置1的操作通过将挤出装置1的操作所需的指令、数据等输入至输入部8来进行，由控制部9控制挤出装置1的动作。
41.在挤出装置1中，通过螺杆17的旋转而在缸体2内向前方输送的熔融树脂被从安装在缸体2前端的模具5(更具体来说是模具5的后述的多个孔部21)挤出(排出)。此时，熔融树脂由模具5成型为绳状并从模具5以丝束(树脂丝束)15的形式挤出。从挤出装置1的模具5挤出的丝束15在冷却槽13中冷却凝固(固化)。凝固的丝束15由切断装置14切断为规定的长度。由此，制造颗粒(树脂颗粒)16作为树脂制品。在颗粒制造系统12中，挤出装置1能够作为丝束制造装置发挥功能。
42.因此，制造树脂制品(此处为颗粒16)的工序包含下述工序：准备具有缸体2和安装于缸体2的模具5的挤出装置1的工序；以及向挤出装置1的缸体2内供给树脂材料而形成熔融树脂，并将熔融树脂从模具5的孔部21排出的工序。制造树脂制品(此处为颗粒16)的工序进一步包含下述工序：利用后述的压力测定部31测定挤出装置1的缸体2内或模具5内的熔融树脂的压力的工序；以及由计算部10基于由压力测定部31测定的熔融树脂的压力计算熔融树脂的粘度的工序。压力测定部31进行的熔融树脂的压力测定和计算部10进行的熔融树脂的粘度计算如后更详细说明。
43.＜模具的构成＞
44.接下来，参照图2～图6来说明本实施方式的挤出装置1的前端部附近的构成、特别是模具(模具)5的构成。
45.图2是本实施方式的挤出装置1的主视图，示出安装在缸体2前端的模具5的主视图。图3是本实施方式的挤出装置1的要部剖视图。图3与图2中示出的a1-a1线位置的剖视图大致对应。图4是示出本实施方式的挤出装置1的变形例的要部剖视图，示出与图3相当的剖面。需要说明的是，在图2～图4中，为了简略化，关于用于固定各部件的固定部件(螺丝等)省略图示。图5是示出在缸体2的凸缘部2a及模具5上形成的开口部23、树脂流路部22及多个孔部21的俯视图。在图5中，将熔融树脂的流动以箭头示意性示出。另外，在如图4所示设置筛板32的情况下，在图5中，筛板32位于以虚线表示的位置。需要说明的是，图3及图4与图2的a1-a1线的位置的剖视图对应，也与图5的a2-a2线的位置的剖视图对应。图6是示出筛板32的立体图。
46.需要说明的是，图2～图5中示出x方向、y方向及z方向。x方向、y方向及z方向是相互交叉的方向，更特定来说是相互正交的方向。因此，x方向与y方向相互正交，另外，z方向与x方向及y方向正交。x方向及y方向与水平方向对应，z方向与上下方向(高度方向)对应。y方向是缸体2的延伸方向(长度方向、轴向)，另外，也是熔融树脂在开口部23及树脂流路部22内主要流动的方向。
47.模具5具有用于排出熔融树脂(此处为由熔融树脂形成的丝束15)的多个孔部(模具孔部、排出口、喷嘴部、开口部)21、和将从缸体2供给(导入)的熔融树脂向多个孔部21引导的树脂流路部22。即，在模具5内形成有树脂流路部22和多个孔部21。多个孔部21与树脂流路部22空间相连。树脂流路部22沿着熔融树脂从缸体2流入的流入口到多个孔部21的流路方向(此处为y方向)延伸。在模具5中，多个孔部21在x方向上排列且相互分离。图2中示出多个孔部21的排列为交错排列的情况，作为另一方式，也可能存在多个孔部21的排列是一列的情况。另外，图2及图5是示意图，因此，图2中的孔部21的数量与图5中的孔部21的数量不一致，但实际上一致。在模具5上形成的孔部21的数量能够设为例如3～100个左右。
48.另外，优选在模具部件5a上设置的多个孔部21各自的延伸方向从y方向向下侧倾斜。即，优选各孔部21向斜下方延伸。由此，由于熔融树脂从多个孔部21向斜下方排出，因此容易将丝束15引导至冷却槽13。
49.多个孔部21与公共的树脂流路部22连通(空间上相连)。树脂流路部22及多个孔部21是供给(导入)至模具5的熔融树脂能够流动(移动)的空间。树脂流路部22及多个孔部21也可以视为在模具5内形成的供熔融树脂通过的流路(树脂流路)。树脂流路部22及由多个孔部21形成的树脂流路的周围由构成模具5的金属材料包围。
50.多个孔部21以将从模具5挤出的熔融树脂(丝束15)的截面形状成型为规定形状的方式发挥功能。即，由于熔融树脂从多个孔部21中通过并排出到模具5的外部，因此，熔融树脂由孔部21成型为规定的截面形状并从孔部21排出(挤出)到模具5的外部。例如，在孔部21的截面形状(与孔部21的延伸方向大致垂直的截面形状)为圆形状的情况下，从孔部21排出的熔融树脂(丝束15)的截面形状(与丝束15的延伸方向大致垂直的截面形状)也设为圆形状。另外，也可以利用孔部21的直径对丝束15的直径进行控制。需要说明的是，丝束15的直径也由于从孔部21排出时的熔融树脂的流速变化。树脂流路部22作为用于将从缸体2向模
具5供给的熔融树脂向多个孔部21引导的流路(树脂流路)发挥功能。
51.模具5由模具部件(模具主体部)5a及模具部件(模具支架部、模具保持部)5b构成。即，模具5具有模具部件5a和模具部件5b，将模具部件5b安装到挤出装置1的缸体2的前端(下游侧前端)的凸缘部2a，将模具部件5a安装在模具部件5b的前侧(与缸体2的凸缘部2a连接一侧的相反侧)。因此，模具部件5a借助模具部件5b保持于缸体2的凸缘部2a，模具部件5b具有保持模具部件5a的功能。在模具部件5a上形成有多个孔部21。树脂流路部22形成在模具部件5a和模具部件5b的范围内，但主要形成在模具部件5b上。因此，模具部件5b保持形成有多个孔部21的模具部件5a，并且，还具有划定(规定)用于将来自缸体2的熔融树脂向多个孔部21引导的树脂流路部22的功能。
52.模具5也可以由一体的一个部件构成，但若由多个部件(此处为模具部件5a、5b)形成模具5，则容易形成多个孔部21及树脂流路部22，模具5的加工变得容易。规定丝束15的截面形状的部位是在模具部件5a上形成的孔部21，因此也可以将模具部件5a视为模具，将模具部件5b视为用于保持模具(模具部件5a)的模具支架部。另外，也可以由多个部件(金属部件、模具部件)构成模具部件5b，在该情况下，能够将多个部件用螺丝或螺栓等固定部件固定来构成模具部件5b。
53.优选模具5由金属材料形成，因此，优选模具部件5a、5b由金属材料形成。模具部件5a利用螺丝或螺栓等固定用部件(未图示)固定于模具部件5b。另外，模具部件5b利用螺丝或螺栓等固定用部件(未图示)安装固定于缸体2的凸缘部2a。
54.本实施方式的挤出装置1具有对缸体2内或模具5内的熔融树脂的压力进行测定的压力测定部31。压力测定部31包含例如压力传感器(压力计)。压力测定部31能够配置于缸体2或模具5。
55.但是，在挤出装置1内的熔融树脂的流动路径中，优选压力测定部31在孔部21的上游侧且在尽可能接近孔部21的位置对熔融树脂的压力进行测定。因此，压力测定部31配置在模具5内而非缸体2内，优选对模具5中的树脂流路部22内的熔融树脂(在树脂流路部22中流动的熔融树脂)的压力进行测定。另外，更加优选将压力测定部31配置在模具部件5a内，并利用压力测定部31测定模具部件5a中的树脂流路部22内的熔融树脂(在树脂流路部22中流动的熔融树脂)的压力，图3及图4中示出该情况。
56.图4是图3的构造的变形例，示出使用筛板32及丝网33的情况。如图4所示，也可以在多个孔部21的上游侧，在熔融树脂的流道(流路)的中途设有筛板32。从图4及图6也可知，筛板32是形成(排列)有熔融树脂能够通过的多个开口部(孔部)32a的部件。
57.另外，如图4所示，也可以在多个孔部21的上游侧，在熔融树脂的流道(流路)的中途既设有筛板32也设有丝网33。丝网33是网状的部件，具有熔融树脂能够通过的多个开口部(孔部)。
58.筛板32及丝网33配置在孔部21的上游侧，具体来说，配置在缸体2的凸缘部2a与模具5之间(因此是凸缘部2a的开口部23与模具5的树脂流路部22之间)。丝网33的张数既可以是一张也可以是多张。优选使用筛板32和丝网33双方，但也可以使用其中一方。
59.需要说明的是，丝网33的开口部的尺寸小于筛板32的开口部32a的尺寸，因此，在图4中，丝网33的开口部未图示。但是，丝网33和筛板32均具有熔融树脂能够通过的多个开口部，因此从缸体2供给的熔融树脂能够从丝网33(的多个开口部)和筛板32(的多个开口部
32a)中通过并流入模具5的树脂流路部22。丝网33和筛板32具有过滤熔融树脂中的异物及提高缸体2内的背压来增大缸体2内的树脂的混炼效果的作用。
60.模具部件5b以缸体2的前端的凸缘部2a的开口部(熔融树脂的出口)23与模具5的树脂流路部22连通(空间相连)的方式安装于缸体2的凸缘部2a。因此，一边在缸体2内利用螺杆17混炼一边搬运的熔融树脂被从缸体2前端的凸缘部2a的开口部23挤出，向模具5的树脂流路部22供给，通过树脂流路部22流入多个孔部21，从多个孔部21排出到模具5的外部。从多个孔部21排出的熔融树脂成为上述丝束15。另外，在如图4所示设有筛板32和丝网33的情况下，从缸体2前端的凸缘部2a的开口部23挤出的熔融树脂通过丝网33(的多个开口部)和筛板32(的多个开口部32a)向模具5的树脂流路部22供给。
61.＜主要特征及效果＞
62.本实施方式的挤出装置1具有对缸体2内或模具5内的熔融树脂的压力进行测定的压力测定部31、和基于压力测定部31的测定值(由压力测定部31测定的熔融树脂的压力值)计算熔融树脂的粘度的计算部10。另外，使用本实施方式的挤出装置1制造树脂制品(此处为颗粒16)的工序包含下述工序：由压力测定部31测定挤出装置1的缸体2内或模具5内的熔融树脂的压力的工序；和由计算部10基于由压力测定部31测定的熔融树脂的压力计算熔融树脂的粘度的工序。
63.从缸体2挤出的熔融树脂向模具5的树脂流路部22供给，通过树脂流路部22流入多个孔部21，从多个孔部21排出(挤出)到模具5的外部。此时，孔部21的开口直径足够小，因此在通过孔部21时产生压力损失。熔融树脂通过孔部21时的压力损失依赖于该熔融树脂的粘度，粘度越高压力损失也越大，粘度越低压力损失越小。因此，若知道熔融树脂通过孔部21时的压力损失，则可知道(能够推定)从孔部21中通过的熔融树脂的粘度。熔融树脂通过孔部21时的压力损失为通过孔部21前的熔融树脂的压力与刚刚从孔部21中通过并排出到模具5外部后的熔融树脂的压力的差，而刚刚排出到模具5外部后的熔融树脂的压力大致与大气压相等。因此，能够根据压力测定部31的测定值来推定通过孔部21前的熔融树脂的压力，以推定熔融树脂通过孔部21时产生的压力损失，能够基于该压力损失来计算从孔部21中通过的熔融树脂的粘度。像这样，计算部10能够基于压力测定部31的测定值计算熔融树脂的粘度。具体的计算方法的具体例子如后更详细说明。
64.一边使挤出装置1动作以将由熔融树脂形成的丝束15从模具5的多个孔部21排出，一边利用压力测定部31测定缸体2内或模具5内的熔融树脂的压力，能够由计算部10基于该测定值计算熔融树脂的粘度，因此能够实时把握挤出装置1动作中的熔融树脂的粘度。另外，能够利用压力测定部31持续监视(monitoring)熔融树脂的压力以持续监视挤出装置1动作中的熔融树脂的粘度。由计算部10计算出的熔融树脂的粘度能够显示在显示部7上，例如能够使用数值或图表等始终显示在显示部7上。即，使用本实施方式的挤出装置1制造树脂制品(此处为颗粒16)的工序进一步包含将由计算部10计算出的熔融树脂的粘度显示在显示部7上的工序。因此，看显示部7就能够容易且准确地把握挤出装置1动作中的熔融树脂的实时粘度、粘度的经时变化等。使用挤出装置1制造的树脂制品(此处为颗粒16)的品质依赖于在缸体2中形成并从模具5的多个孔部21排出的熔融树脂的粘度。因此，为了恰当地管理使用挤出装置1制造的树脂制品(此处为颗粒16)的品质，能够把握挤出装置1动作中的熔融树脂的实时粘度、使挤出装置1长时间持续动作时的熔融树脂粘度的经时变化等非常有
用。在本实施方式中，挤出装置1具有压力测定部31和计算部10，从而能够把握上述状况，使用挤出装置1制造的树脂制品(此处为颗粒16)的品质管理变得容易。因此，还能够抑制使用挤出装置1制造的树脂制品(此处为颗粒16)的制造成本。另外，由于能够由显示部7目视确认挤出装置1动作中的熔融树脂粘度的连续经时变化，因此能够容易地把握挤出装置1内的树脂的混炼状态(混炼指标)、从模具5的多个孔部21排出的熔融树脂(丝束15)的品质稳定性。
65.另外，由计算部10计算出的熔融树脂的粘度能够存储(记录)在存储部11中。在熔融树脂的粘度由于某种原因变化时，能够通过显示部7实时地把握该变化，另外，通过将熔融树脂的经时变化存储(记录)在存储部11中，从而也可以事后确认熔融树脂的粘度由于某种原因而变化。
66.另外，能够通过压力测定部31和计算部10以不连续(定期)的数据(例如在每天相同时刻测定的粘度)的形式获得熔融树脂的粘度，并使用该数据监视树脂制品(此处为颗粒16)的品质稳定性。另外，也可以将该不连续(定期)的数据、据此判断的树脂制品(此处为颗粒16)的品质稳定性的数据显示在显示部7上。
67.＜熔融树脂的粘度的计算方法的第1例＞
68.接下来，基于由压力测定部31测定的熔融树脂的压力值来说明计算熔融树脂的粘度的具体方法的第1例。
69.与模具5的树脂流路部22的截面尺寸(与熔融树脂流动的方向大致垂直的截面的面积)相比，模具5的孔部21的截面尺寸(与熔融树脂流动的方向大致垂直的截面的面积)足够小，因此，在树脂流路部22中流动时的熔融树脂的压力损失没有那么大，与此相对，通过孔部21时的熔融树脂的压力损失非常大。
70.熔融树脂通过孔部21时的剪切速度γa以下述式1表示。
71.[数学式1]
[0072]
剪切速度
[0073][0074]
d：孔部21的直径[m]
[0075]
q：流量
[0076]
q＝q0/n[m3/s]
[0077]
该式1中的d为孔部21的直径，式1中的q为从各孔部21中通过的熔融树脂的流量。流量q表示为q＝q0/n，q0为从缸体2向模具5的树脂流路部22供给的熔融树脂的流量，n为孔部21的数量。q0能够设定为操作挤出装置1时的挤出流量设定值。
[0078]
另外，熔融树脂通过孔部21时的剪切应力σ以下述式2表示。
[0079]
[数学式2]
[0080]
剪切应力
[0081][0082]
δp：通过孔部21的压力损失
[0083]
δp＝p1-p0[pa]
[0084]
l：孔部21的长度[m]
[0085]
该式2中的δp是熔融树脂通过孔部21时的压力损失，表示为δp＝p
1-p0。其中，p1是通过孔部21前的熔融树脂的压力，能够使用由压力测定部31测定的熔融树脂的压力作为该压力p1。p0是刚刚通过该孔部21排出到模具5的外部后的熔融树脂的压力，作为该压力p0的值，能够使用大气压。式2中的l是孔部21的长度(树脂流动方向上的长度)。
[0086]
熔融树脂的粘度ηa基于式1和式2以下述式3表示。
[0087]
[数学式3]
[0088]
粘度
[0089][0090]
在该式3中，孔部21的直径d和孔部21的长度l是已知值，另外，从各孔部21中通过的熔融树脂的流量q(＝q0/n)是能够由操作挤出装置1时的挤出流量(q0)的设定值控制的值。因此，从该式3可知，若已知熔融树脂通过孔部21时的压力损失δp，则能够计算粘度ηa。如上所述，δp＝p
1-p0，通过使用大气压作为压力p0的值，使用由压力测定部31测定的熔融树脂的压力作为压力p1的值，从而能够根据式3计算熔融树脂的粘度ηa。
[0091]
例如，将孔部21的直径d及长度l和孔部21的数量n预先输入至计算部10的粘度计算程序，将流量q在设定挤出装置1的挤出流量(q0)时预先自动输入即可。然后，压力测定部31测定熔融树脂的压力，能够由计算部10基于其测定值根据式3计算熔融树脂的粘度ηa。
[0092]
另外，此处以孔部21中产生压力损失为前提，并基于该压力损失来计算熔融树脂的粘度。因此，优选孔部21的入口处的熔融树脂的压力与由压力测定部31测定的熔融树脂的压力尽可能一致，由此能够提高基于压力测定部31的测定值计算出的熔融树脂粘度的精度。因此，优选熔融树脂从压力测定部31的压力测定位置移动至孔部21的入口而产生的压力损失与熔融树脂从孔部21中通过而产生的压力损失相比充分低，为了实现这一点，优选压力测定部31进行测定熔融树脂的压力测定位置尽可能接近孔部21的入口。需要说明的是，由压力测定部31测定孔部21近前(孔部21的上游侧)的熔融树脂的压力，而非孔部21内的熔融树脂的压力。从该观点出发，压力测定部31配置在模具5内而非缸体2内，优选利用压力测定部31测定模具5中的树脂流路部22内的熔融树脂的压力，另外，进一步优选将压力测定部31配置在模具部件5a内，并由压力测定部31测定模具部件5a中的树脂流路部22内的熔融树脂的压力。
[0093]
图7是示出树脂的剪切速度与粘度的关系的曲线图。将按照上述第1例的方法根据压力测定部31的测定值计算熔融树脂的粘度的情况下的值用菱形标出。另外，用实线表示使用毛细管流变仪测定所制造的树脂颗粒的粘度而得到的粘度拟合曲线。
[0094]
从图7也可知，菱形点与实线的粘度拟合曲线大致一致。由此还可知，若按照上述第1例的方法根据压力测定部31的测定值计算熔融树脂的粘度，则能够把握所制造的树脂制品(此处为树脂颗粒)的粘度特性，能够管理所制造的树脂制品(树脂颗粒)的品质。
[0095]
＜熔融树脂的粘度的计算方法的第2例＞
[0096]
接下来，基于压力测定部31测定的熔融树脂的压力值来说明计算熔融树脂的粘度
的具体方法的第2例子。该第2例如上述图4的构造所示，以使用筛板32及丝网33的情况为前提。
[0097]
在上述图4的构造的情况下也同样地，如上所述，树脂流路部22中流动时的熔融树脂的压力损失没有那么大，与此相对，通过孔部21时的熔融树脂的压力损失很大。但是，在上述图4的构造的情况下，从丝网33的开口部和筛板32的开口部32a中通过时的熔融树脂的压力损失也很大。
[0098]
因此，在上述图4的构造的情况下也同样地，若在丝网33及筛板32的下游侧利用压力测定部31测定熔融树脂的粘度，则不考虑从丝网33及筛板32中通过时的压力损失，也能够基于压力测定部31的测定值使用上述第1例的方法来计算熔融树脂的粘度。若在丝网33及筛板32的下游侧利用压力测定部31测定熔融树脂的粘度，则即使丝网33及筛板32由于某种原因发生堵塞等，也能够防止其影响压力测定部31的测定值，因此能够提高压力测定部31的测定值的稳定性。因此，在上述图4的构造的情况下也优选在丝网33及筛板32的下游侧利用压力测定部31测定熔融树脂的粘度，因此，优选压力测定部31配置在模具5内，进一步优选配置在模具部件5a内。
[0099]
但是，在上述图4的构造的情况下，即使在丝网33及筛板32的上游侧利用压力测定部31测定熔融树脂的粘度的情况(即将压力测定部31配置在缸体2中的情况)下，也能够使用以下说明的第2例的方法基于压力测定部31的测定值来计算熔融树脂的粘度。
[0100]
图8是示出挤出装置1的前端部的构造及表示该构造的各位置处的熔融树脂的压力的曲线图的说明图。在图8中，省略压力测定部31的图示，除此以外与上述图4的构造相同。
[0101]
从图8也可知，在通过丝网33的开口部及筛板32的开口部32a时和通过孔部21时，熔融树脂的压力大幅降低而产生压力损失。与此相比，通过树脂流路部22时的压力损失足够小。因此，若将在丝网33及筛板32的上游侧利用压力测定部31测定测定熔融树脂的粘度时(即、将压力测定部31配置在缸体2中的情况下)的压力测定值设为pa，则压力测定值pa以下述式4近似表示。
[0102]
[数学式4]
[0103]
pa＝δp2+δp1......(式4)
[0104]
在此，式4中的δp1是熔融树脂通过孔部21时的压力损失，δp2是熔融树脂通过丝网33的开口部及筛板32的开口部32a时的压力损失。另外，熔融树脂的粘度ηa假定为恒定。
[0105]
将上述式1变形，能够得到下述式5。
[0106]
[数学式5]
[0107][0108]
d1：孔部21的直径[m]
[0109]
q1：流量
[0110]
q1＝q0/n1[m3/s]
[0111]
l1：孔部21的长度[m]
[0112]
在此，式5中的d1为孔部21的直径，式5中的q1为从各孔部21中通过的熔融树脂的流量。流量q1表示为q1＝q0/n1，q0为从缸体2向模具5的树脂流路部22供给的熔融树脂的流量，
n1为孔部21的数量。q0能够设定为操作挤出装置1时的挤出流量设定值。式5中的l1是孔部21的长度(树脂流动方向上的长度)。
[0113]
另一方面，式5中的δp2以下述式6表示。
[0114]
[数学式6]
[0115]
δp2＝δp2b+δp2m......(式6)
[0116]
在此，式6中的δp2b是通过筛板32的开口部32a时的压力损失，式6中的δp2m是通过丝网33(的开口部)时的压力损失。如式6所示，δp2由δp2b与δp2m的和(合计)表示。
[0117]
通过筛板32的开口部32a时的压力损失δp2b能够与通过孔部21时的压力损失δp1同样地计算，以下述式7表示。
[0118]
[数学式7]
[0119][0120]
d2：开口部32a的直径[m]
[0121]
q2：流量
[0122]
q2＝q0/n2[m3/s]
[0123]
l2：开口部32a的长度[m]
[0124]
在此，式7中的d2为筛板32的开口部32a的直径，式7中的q2为从各开口部32a中通过的熔融树脂的流量。流量q2表示为q2＝q0/n2，q0为从缸体2向模具5的树脂流路部22供给的熔融树脂的流量，n2为开口部32a的数量。q0能够设定为操作挤出装置1时的挤出流量设定值。式7中的l2是筛板32的开口部32a的长度(树脂流动方向上的长度)。
[0125]
通过丝网33时的压力损失δp2m能够以下述式8计算。
[0126]
[数学式8]
[0127]
δp2m＝α
×u×
ηa+β
×
ρ
×
u2[pa]......(式8)
[0128]
u：流速[m/s](＝流量q0÷
过滤面积
×
1/6)
[0129]
α：粘性阻力系数[m-1
]
[0130]
β：惯性阻力系数[-]
[0131]
ρ密度[kg/m3]
[0132]
其中，式8中的u为熔融树脂的流速，α为粘性阻力系数，β为惯性阻力系数，p为密度。粘性阻力系数α和惯性阻力系数β是丝网固有的值，能够由丝网的制造商提供。另外，在将丝网33多张重合使用的情况下，对应于重合的张数将由式8得到的δp2m相加即可。
[0133]
将上述式5、上述式6、上述式7及上述式8代入上述式4，得到下述式9。
[0134]
[数学式9]
[0135][0136]
在此，式9中的a部分与通过筛板32时的压力损失关联，式9中的c部分与通过孔部21时的压力损失关联，式中的b和e部分与通过丝网33时的压力损失关联，其中的粘度ηa相关的部分是a、b及c部分。因此，将式9变形得到下述式10。
[0137]
[数学式10]
[0138]
pa＝(a+b+c)ηa+e......(式10)
[0139]
其中，式10中的a、b、c、e是分别由式9中的a、b、c、e表示的部分。
[0140]
将式10变形得到下述式11。
[0141]
[数学式11]
[0142][0143]
根据该式11，能够在丝网33及筛板32的上游侧由压力测定部31测定熔融树脂的粘度，并基于其压力测定值pa计算熔融树脂的粘度ηa。
[0144]
因此，在如上述图4所示使用筛板32、丝网33的情况下，即使将压力测定部31配置在缸体2侧并利用压力测定部31在丝网33及筛板32的上游侧测定熔融树脂的粘度的情况下，也能够由计算部10基于压力测定部31的压力测定值计算熔融树脂的粘度。
[0145]
需要说明的是，在将压力测定部31配置在缸体2侧，并在丝网33及筛板32的上游侧利用压力测定部31测定熔融树脂的粘度的情况下，若丝网33及筛板32由于某种原因发生堵塞等，则其会影响压力测定部31的测定值。在计算部10基于压力测定部31的测定值计算熔融树脂的粘度时，由于其会导致计算出的粘度和实际粘度的偏差(误差)，因此不优选。
[0146]
因此，在使用筛板32、丝网33这种具有熔融树脂通过多个开口部的部件的情况下，更加优选在该部件的下游侧且在多个孔部21的上游侧使用压力测定部31测定熔融树脂的压力。在该情况下，粘度的计算使用上述第1例的方法即可。由此，即使在像筛板32、丝网33这种具有熔融树脂通过的多个开口部的部件由于某种原因发生堵塞等，也能够防止其影响压力测定部31的测定值。由此，在计算部10基于压力测定部31的测定值计算熔融树脂的粘度时，能够更准确地抑制或防止计算出的粘度与实际的粘度产生偏差(误差)。
[0147]
＜变形例＞
[0148]
参照图9说明本实施方式的挤出装置1的另一变形例。图9是在本实施方式的挤出装置1的另一变形例中使用的模具5的俯视图，与上述图2对应。
[0149]
在上述图2的情况下，模具5上设置的孔部(熔融树脂排出用的开口部)21的数量为多个(两个以上)，但在图9的情况下，模具5上设置的孔部(熔融树脂排出用的开口部)21的数量为一个。另外，在图9的情况下，孔部21的截面形状(与孔部21的延伸方向大致垂直的截面形状)为例如狭缝状，在该情况下，从狭缝状的孔部21排出的熔融树脂并非丝束状而是膜状。从图9中示出的狭缝状的孔部21排出的(挤出的)膜状的熔融树脂由冷却辊等冷却装置冷却固化而成为树脂膜。因此，在图9的情况下，所制造的树脂制品为例如树脂膜。树脂膜由卷取机(未图示)搬运并卷绕。在这样的情况下，如上所述，也能够利用压力测定部31测定挤出装置1的缸体2内或模具5内的熔融树脂的压力，由计算部10基于压力测定部31的测定值计算熔融树脂的粘度，并将熔融树脂的粘度显示在显示部7上。由此，能够获得上述效果。
[0150]
以上基于其实施方式对本技术发明人提出的发明具体地进行了说明，但本发明并非限定于前述实施方式，当然能够在不脱离其要旨的范围内进行多种变更。
[0151]
附图标记说明
[0152]
1 挤出装置
[0153]
2 缸体
[0154]
3 旋转驱动机构
[0155]
4 料斗
[0156]
5 模具
[0157]
5a、5b模具部件
[0158]
6 操作板
[0159]
7 显示部
[0160]
8 输入部
[0161]
9 控制部
[0162]
10 计算部
[0163]
11 存储部
[0164]
12 颗粒制造系统
[0165]
13 冷却槽
[0166]
14 切断装置
[0167]
15 丝束
[0168]
16 颗粒
[0169]
17 螺杆
[0170]
21 孔部
[0171]
22 树脂流路部
[0172]
23 开口部
[0173]
31 压力测定部
[0174]
32 筛板
[0175]
33 丝网

技术特征：
1.一种挤出装置，其特征在于，包括：缸体；模具，其安装于所述缸体；树脂流路部，其设置于所述模具，从所述缸体向该树脂流路部供给熔融树脂；孔部，其设置于所述模具，与所述树脂流路部相连且用于排出所述熔融树脂；压力测定部，其测定所述缸体内或所述模具内的所述熔融树脂的压力；以及计算部，其基于所述压力测定部的测定值来计算所述熔融树脂的粘度。2.根据权利要求1所述的挤出装置，其特征在于，所述压力测定部配置在所述模具内，对所述模具内的所述熔融树脂的压力进行测定。3.根据权利要求2所述的挤出装置，其特征在于，所述压力测定部对在所述模具的所述树脂流路部中流动的所述熔融树脂的压力进行测定。4.根据权利要求1所述的挤出装置，其特征在于，所述模具具有形成有所述孔部的模具主体部、和保持所述模具主体部的模具支架部，所述压力测定部配置在所述模具主体部内，对所述模具主体部内的所述熔融树脂的压力进行测定。5.根据权利要求1所述的挤出装置，其特征在于，在所述孔部的上游侧，还具有设有所述熔融树脂能够通过的多个开口部的部件。6.根据权利要求5所述的挤出装置，其特征在于，所述压力测定部在所述部件的下游侧且在所述孔部的上游侧对所述熔融树脂的压力进行测定。7.根据权利要求5所述的挤出装置，其特征在于，所述压力测定部在所述部件的上游侧对所述熔融树脂的压力进行测定。8.根据权利要求5所述的挤出装置，其特征在于，所述部件配置在所述缸体与所述模具之间。9.根据权利要求5所述的挤出装置，其特征在于，所述部件包含筛板。10.根据权利要求5所述的挤出装置，其特征在于，所述部件包含丝网。11.根据权利要求1所述的挤出装置，其特征在于，还具有显示由所述计算部计算的粘度的显示部。12.根据权利要求11所述的挤出装置，其特征在于，还具有存储由所述计算部计算的粘度的存储部。13.根据权利要求1所述的挤出装置，其特征在于，所述模具形成有多个所述孔部。14.根据权利要求13所述的挤出装置，其特征在于，使用从多个所述孔部排出的所述熔融树脂来制造树脂颗粒。15.根据权利要求1所述的挤出装置，其特征在于，所述压力测定部包含压力传感器。
16.一种树脂制品的制造方法，其特征在于，包含下述工序：(a)准备具有缸体和安装于所述缸体的模具的挤出装置的工序；(b)向所述缸体内供给树脂材料而形成熔融树脂，并将所述熔融树脂从所述模具的孔部排出的工序；(c)对所述缸体内或所述模具内的所述熔融树脂的压力进行测定的工序；以及(d)基于在所述(c)工序中测定的所述熔融树脂的压力计算所述熔融树脂的粘度的工序。17.根据权利要求16所述的树脂制品的制造方法，其特征在于，进一步包含(e)将在所述(d)工序中计算的所述熔融树脂的粘度显示在显示部上的工序。18.根据权利要求16所述的树脂制品的制造方法，其特征在于，所述挤出装置具有：压力测定部，其在所述(c)工序中测定所述缸体内或所述模具内的所述熔融树脂的压力；以及计算部，其在所述(d)工序中基于所述压力测定部的测定值计算所述熔融树脂的粘度。19.根据权利要求18所述的树脂制品的制造方法，其特征在于，所述模具具有：树脂流路部，从所述缸体向该树脂流路部供给熔融树脂；以及所述孔部，其与所述树脂流路部相连且用于排出所述熔融树脂，在所述(c)工序中，所述压力测定部对在所述模具的所述树脂流路部中流动的所述熔融树脂的压力进行测定。20.根据权利要求19所述的树脂制品的制造方法，其特征在于，所述挤出装置在所述孔部的上游侧进一步具有设有所述熔融树脂能够通过的多个开口部的部件，所述压力测定部在所述部件的下游侧且在所述孔部的上游侧对所述熔融树脂的压力进行测定。

技术总结
挤出装置1具有缸体2和安装于缸体2的模具5。模具5具有从缸体2供给熔融树脂的树脂流路部22和与树脂流路部22相连并用于排出熔融树脂的孔部21。挤出装置还具有测定缸体2内或模具5内的熔融树脂的压力的压力测定部31和基于压力测定部31的测定量计算熔融树脂的粘度的计算部。计算部。计算部。


技术研发人员：横沟和哉 福泽洋平
受保护的技术使用者：株式会社日本制钢所
技术研发日：2021.10.13
技术公布日：2023/9/22