JP2010058364A - 中空押出成形物の水冷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中空押出成形物が水冷槽の水中を進行して十分に冷却硬化するまでに不規則な径変化や真円度の低下、曲がり等を生じるのを防止でき、高い寸法精度の中空押出成形品が得られる水冷装置を提供する。
【解決手段】押出機Ｅから押し出される中空押出成形物Ｍを水中に通過させる減圧水冷槽１の成形物入口部にアウトサイジングユニット２が嵌装され、減圧水冷槽１に対する冷却水循環供給手段と、減圧水冷槽１内の空気層１０を減圧する真空吸引手段とを備える。アウトサイジングユニット２は、各々サイジング孔を有する複数個のサイザー部材２０Ａ〜２０Ｈが減圧水冷槽１内の水中においてサイジング孔中心を同一軸線上に位置させて所定間隔置きに配列し、中空押出成形物Ｍが中空内部の気圧によって張り切った状態を保ちつつ、サイザー部材２０Ａ〜２０Ｈのサイジング孔を順次通過する過程で外径を絞られつつ冷却するように構成されてなる。
【選択図】図５

Description

本発明は、押出機より連続的に略水平方向へ押し出される合成樹脂パイプやチューブ等の中空押出成形物を水中に通過させて冷却硬化させるための水冷装置に関する。

一般的に、長尺の押出成形品の製造ラインでは、押出機から下流側に順次、水冷槽、引取り機、切断機が配置しており、押出機で加熱溶融した合成樹脂を押出機出口のダイを通して所要の断面形状として連続的に略水平方向へ押し出し、この高温の押出成形物を引取り機を介して引き取りながら、水冷槽の水中を通過させることによって冷却硬化させ、切断機で所定長さに切断して製品化する。

しかして、押出機から押し出された直後の高温で軟らかな押出成形物は自重によって変形し易いため、一般的にパイプやチューブ等の中空押出成形物では、押出機のマンドレル部で成形物の中空部に弱い空圧を送り込むことにより、その内圧でへたりを防止するようにしている。更に、中空押出成形物を対象として、水冷槽内を減圧にして水圧による変形を抑制すると共に、水冷槽の入口にサイザーを設け、押出成形物を該サイザーに通して水冷槽内に導入させて外形を規制することも行われている（特許文献１）。
特開昭６１−３５９２８号

しかしながら、近年における押出成形品の用途の広がりに伴い、特に精密機器や医療機器等に用いる合成樹脂パイプやチューブの如き中空押出成形品として、１０μｍ台の高い寸法精度が要求されるようになっているが、押出直後の中空押出成形物は元来より形態的に変形し易く、従来の水冷槽による冷却方式では水冷槽の水中を進行して十分に冷却硬化する前に不規則な径変化や真円度の低下、曲がり等をきたすため、要求されるような高い寸法精度に仕上げることが困難な現状になっている。

本発明は、上述の情況に鑑み、中空押出成形物の水冷装置として、該中空押出成形物が水冷槽の水中を進行して十分に冷却硬化するまでに不規則な径変化や真円度の低下、曲がり等を生じるのを防止でき、もって近年の要望に対処し得る高い寸法精度の中空押出成形品が得られるものを提供することを目的としている。

前記目的を達成するための手段を図面の参照符号を付して示せば、請求項１の発明に係る中空押出成形物の水冷装置は、押出機Ｅから連続的に略水平方向へ押し出される中空押出成形物Ｍを水中に通過させて冷却する減圧水冷槽１を備え、この減圧水冷槽１の成形物入口部に、減圧水冷槽１内に導入する前記中空押出成形物Ｍの外形を規制するアウトサイジングユニット２が嵌装されると共に、該減圧水冷槽１内へ冷却水Ｗを循環供給する冷却水循環供給手段と、該減圧水冷槽１内の上部に構成される空気層１０を所定の減圧状態に設定する真空吸引手段とが付設され、前記アウトサイジングユニット２は、各々前記中空押出成形物Ｍを挿通させるサイジング孔２１を有する複数個のサイザー部材２０Ａ〜２０Ｈを有し、これらサイザー部材２０Ａ〜２０Ｈが前記減圧水冷槽１内の水中においてサイジング孔２１中心を同一軸線上に位置させて所定間隔置きに配列すると共に、これらサイザー部材２０Ａ〜２０Ｈのサイジング孔径が後部側ほど縮径する形で複数段に変化しており、押出機Ｅから押し出されて減圧水冷槽１内を通過する中空押出成形物Ｍが、その中空内部の気圧によって張り切った状態を保ちつつ、前記複数個のサイザー部材２０Ａ〜２０Ｈのサイジング孔２１…を順次通過する過程で外径を絞られつつ冷却するように構成されてなる。

請求項２の発明は、上記請求項１の中空押出成形物の水冷装置において、アウトサイジングユニット２は、中空押出成形物Ｍの進入口２２を有して、前記減圧水冷槽１の前端壁１ｂに固着される入口ブロック部２ａと、前記複数個のサイザー部材２０Ａ〜２０Ｈを保持して該入口ブロック部２ａに基端側を固着した多段サイジング部２ｂとを具備すると共に、入口ブロック部２ａに前記進入口２２を取り巻く冷却水通路２３が設けられてなる構成としている。

請求項３の発明は、上記請求項１又は２の中空押出成形物の水冷装置において、アウトサイジングユニット２は、各々サイジング孔２１を中心とするリング状に形成された前記複数個のサイザー部材２０Ａ〜２０Ｈが、複数本の支持軸２５…によって周辺部を支持され、且つ相互間にスペーサー２４…を介して所定間隔に配置すると共に、前記支持軸２５…に対して着脱可能に構成されてなる。

請求項４の発明は、上記請求項１〜３のいずれかの中空押出成形物の水冷装置において、最後尾に配置するサイザー部材２０Ｈは、基板部２０ａから減圧水冷槽１の内奥側へ突出する筒状部２０ｂを有し、該基板部２０ａから筒状部２ｂ先端まで貫通する中心孔がサイジング孔２１をなすと共に、該筒状部２０ｂの全体にわたって内外を透通する多数の小孔２０ｃ…が形成されてなる構成としている。

請求項５の発明は、上記請求項１〜３のいずれかの中空押出成形物の水冷装置において、アウトサイジングユニット２は、中空押出成形物Ｍのサンジング部（多段サイジング部２ｂ）への進入口２２の外側に、少なくとも該進入口２２が浸漬する水位まで冷却水Ｗを収容するフロントバス部２ｃを備え、押出機Ｅから押し出される中空押出成形物Ｍが該フロントバス部２ｃの水中を通過して減圧水冷槽１内に入るように構成されてなる。

請求項６の発明は、上記請求項５の中空押出成形物の水冷装置において、フロントバス部２ｃは、底部寄り位置より導入される冷却水Ｗがオーバーフローして外部へ排出するように構成されると共に、前端に中空押出成形物Ｍの挿通孔２７ａを有する挿通ガイド部材２７が着脱交換可能に嵌装されてなる構成としている。

以下に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。まず、請求項１の発明に係る水冷装置では、押出機Ｅから連続的に略水平方向へ押し出される中空押出成形物Ｍは、減圧水冷槽１内に入って水中を移動してゆくことで次第に冷却硬化するが、該減圧水冷槽１内の減圧によって水圧が軽減ないし相殺されるから、その中空内部の気圧によって張り切った状態を保ちつつ、該減圧水冷槽１の入口側において、アウトサイジングユニット２の複数個のサイザー部材２０Ａ〜２０Ｈのサイジング孔２１…を順次通過することにより、段階的に外径を絞られつつ冷却硬化してゆくから、該アウトサイジングユニット２を通過するまでの間に不規則な径変化や真円度の低下を生じることがなく、アウトサイジングユニット２を出た時点ではかなり硬化が進んで、特に冷却水Ｗに触れている外周部の硬さが増しているため、以降の減圧水冷槽１内の水中を移動する過程で径変化や真円度の低下を生じる懸念がなく、もって高い寸法精度を持つ中空押出成形品を製出できる。

請求項２の発明によれば、アウトサイジングユニット２は、減圧水冷槽１の前端壁に固着される入口ブロック部２ａと、前記複数個のサイザー部材２０Ａ〜２０Ｈを保持した多段サイジング部２ｂとを具備するから、その組立製作及び減圧水冷槽１への組み付けが容易であり、また入口ブロック部２ａの進入口２２を取り巻く冷却水通路２３により、当該入口ブロック部２ａの昇温が抑えられると共に、その進入口２２部分でも中空押出成形物Ｍに対する冷却作用を付与でき、アウトサイジング性がより向上する。

請求項３の発明によれば、アウトサイジングユニット２は、各々中心にサイジング孔２１を有するリング状の複数個のサイザー部材２０Ａ〜２０Ｈがスペーサー２４…を介して複数本の支持軸２５…に周辺部で支持された構造であるから、これらサイザー部材２０Ａ〜２０Ｈが相互間に所定間隔を保つ配置形態に簡単に組立製作できると共に、これらサイザー部材２０Ａ〜２０Ｈが支持軸２５…に対して着脱できるから、サイジング対象とする中空押出成形物Ｍの外径に応じて、サイザー部材２０Ａ〜２０Ｈを対応するイジング孔径を有するものに容易に交換できると共に、中空押出成形物Ｍの樹脂種や性状に応じて、スペーサー２４…の交換によるサイザー部材２０Ａ〜２０Ｈの配置間隔の調整や、サイザー部材２０Ａ〜２０Ｈの交換によるサイジング段数の変更を行うことも可能となる。

請求項４の発明によれば、最後尾に配置するサイザー部材２０Ｈのサイジング孔２１が減圧水冷槽１の内奥側へ突出する筒状部２０ｂの中心孔によって構成され、該筒状部２０ｂの長手方向に沿って内外を透通する複数個の小孔２０ｃ…を有するから、アウトサイジングユニット２を通過する中空押出成形物Ｍは、かなり硬化が進んだサイジング最終段階で該筒状部２０ｂ内において、周囲の小孔２０ｃ…を介して減圧水冷槽１内の減圧作用と冷却水Ｗによる冷却作用を受けながら、連続的に外周部をサイジングされる結果、より高い寸法安定性が得られる。

請求項５の発明によれば、中空押出成形物Ｍがアウトサイジングユニット２のサンジング部（多段サイジング部２ｂ）へ進入する前に、フロントバス部２ｃの水中を通過して降温するから、サンジング部でのサイジング作用がより安定して確実になされると共に、サンジング部への進入口２２がフロントバス部２ｃの水Ｗによって水封される形になるから、外部の空気が該進入口２２から気泡として減圧水冷槽１内へ侵入することがなく、もって減圧水冷槽１内の減圧状態を安定に維持できる。

請求項６の発明によれば、フロントバス部２ｃが底部寄り位置より導入した冷却水Ｗをオーバーフローして外部へ排出する形であるため、水路構成が簡素になると共に、該フロントバス部２ｃの前端に設ける挿通ガイド部材２７を適用する空押出成形物Ｍの外径に応じて挿通孔２７ａの径が適合するものに着脱交換できる。

以下に、本発明の一実施形態に係る中空押出成形物の水冷装置について、図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の水冷装置を適用した中空押出成形物の製造ラインの概略側面図、図２は同水冷装置の配管系統を含む概略縦断側面図、図３は同水冷装置の減圧水冷槽の前端側の正面図、図４は同減圧水冷槽の前端部の水抜き状態での横断平面図、図５は同減圧水冷槽の前端部の縦断側面図、図６は同減圧水冷槽の前部側の縦断正面図である。

図１に示す中空押出成形物の製造ラインでは、押出機Ｅから下流側に順次、水冷装置Ａ、引取り機Ｐ、切断機Ｃが配置しており、押出機Ｅ内で加熱溶融した合成樹脂を該押出機Ｅ出口のダイＤを通してパイプやチューブの如き所要の中空断面形状として連続的に略水平方向へ押し出し、この高温の中空押出成形物Ｍを引取り機Ｐを介して引き取りながら、水冷装置Ｃにおける減圧水冷槽１の水中を通過させることによって冷却硬化させ、切断機Ｃで所定長さに切断して製品化するようになっている。

図２でも示すように、水冷装置Ａは、水平方向に長尺な箱状で密閉式の減圧水冷槽１の前端に、アウトサイジングユニット２が嵌装されると共に、該減圧水冷槽１の下方に、横長直方体形状で密閉式の調整水槽３と、同じく横長直方体形状で上方へ開放した貯水槽４とが配置し、また該減圧水冷槽１の側方に、水冷却手段としての冷水器５が配置している。

減圧水冷槽１は、内部の前部側に、各々上端を開口した溢流パイプ６１及び通気パイプ６２が槽体１１の内底から垂直に立設されている。しかして、通気パイプ６２の上端は溢流パイプ６１の上端よりも高位に設定され、減圧水冷槽１内には冷却用の水Ｗが溢流パイプ６１の開口位置で規制される水位で収容され、その上部側が空気層１０をなしている。また、減圧水冷槽１の底部には、各々長手方向に所定間隔を置いて、複数の水導入口１３及び水導出口１４ａ，１４ｂが設けてある。更に、この減圧水冷槽１には、槽前部側の水温を測定表示する水温計ＷＴ、空気層１０に繋がる真空調整弁ＣＶ、空気層１０の圧力を計測する真空圧力計ＰＧ、真空圧力計ＰＧの計測値に応じて作動・停止する自動圧力調整弁ＯＶがそれぞれ付設されている。

一方、減圧水冷槽１の出口側である後端には、槽体１１の延長部としてシール槽７が一体形成され、該シール槽７と減圧水冷槽１との隔壁７ａならびに該シール槽７の後端壁７ｂには、中空押出成形物Ｍを液密に通過させるシール材７１が嵌装されている。そして、シール槽７内にも、上端を槽頂部近くに開口した溢流パイプ６３が内底から垂直に立設されると共に、底部に水導入口７２が設けてある。

図３〜図５に示すように、アウトサイジングユニット２は、減圧水冷槽１における槽体１１の前端壁１１ａの外側に配置した入口ブロック部２ａと、この入口ブロック部２ａの内端部に基端側を螺着して、前端壁１１ａの開口部１１ｂより減圧水冷槽１の内奥側へ突入配置した多段サイジング部２ｂと、入口ブロック部２ａの前面側に配置したフロントバス部２ｃとで構成されている。

入口ブロック部２ａは、内端中央側の環状凸部２０１ａを減圧水冷槽１の前端壁１１ａの開口部１１ｂに嵌合して、内端周辺側で環状ガスケット２８を介して該前端壁１１ａにねじ止めされた取付基盤２０１と、この取付基盤２０１の外面側にねじ止めされた環状前板２０２とで構成され、取付基盤２０１及び環状前板２０２の両者にわたる中心位置に、環状前板２０２側で前方へラッパ状に開く進入口２２が貫設されている。

多段サイジング部２ｂは、各々中心にサイジング孔２１を有するリング状の複数（図では８個）のサイザー部材２０Ａ〜２０Ｈと、その最前端のサイザー部材２０Ａの後端面に前端ねじ部２５ａを螺着して平行配置し、他のサイザー部材２０Ｂ〜２０Ｈの周辺部を貫通する複数本の角棒状の支持軸２５…と、各支持軸２５に挿嵌されてサイザー部材２０Ａ〜２０Ｈの相互間に介在する筒状のスペーサー２４…と、各支持軸２５の後端ねじ部２５ｂに螺着した締付ナット２６…とで構成され、これら締付ナット２６…の締め付けによってサイザー部材２０Ａ〜２０Ｈのサイジング孔２１…の中心が同一軸線上に位置する状態で一体化している。

ここで、サイザー部材２０Ａ〜２０Ｈのサイジング孔２１…は、全部が同じ孔径ではなく、後部側ほど縮径するように複数段に変化するものとする。例えば、最終的な中空押出成形品の設定外径が３．８０ｍｍであるとき、サイジング孔径は、サイザー部材２０Ａ〜２０Ｅで４．１０ｍｍ、サイザー部材２０Ｆ，２０Ｇで４．０５ｍｍ、サイザー部材２０Ｈで３．９６ｍｍと３段階とする。なお、この場合の最後尾のサイザー部材２０Ｈによるサイジング径３．９６ｍｍから設定外径３．８０ｍｍへの変化は、アウトサイジングユニット２を出てから減圧水冷槽１の水中を移動する過程での中空押出成形物Ｍの冷却硬化に伴う自然収縮によってなされる。

しかして、多段サイジング部２ｂの最前端のサイザー部材２０Ａは、外周に雄ねじ２０３を有すると共に、前端中央部に内側をサイジング孔２１とする筒状部２０４を有しており、この筒状部２０４を入口ブロック部２ａの進入口２２に挿嵌させる形で、外周の雄ねじ２０３を入口ブロック部２ａの内周雌ねじ部２０１ｂに螺合することにより、当該多段サイジング部２ｂを入口ブロック部２ａに連結している。また、入口ブロック部２ａの取付基盤２０１と環状前板２０２との間、ならびに該取付基盤２０１と多段サイジング部２ｂの最前端のサイザー部材２０Ａとの間には、それぞれ入口ブロック部２ａの進入口２２を取り巻く冷却水通路２３，２３が構成され、該入口ブロック部２ａに形成された出入孔２３ａ…を介して外部から冷却水Ｗを両冷却水通路２３，２３に循環供給するようになっている。なお、サイザー部材２０Ａの筒状部２０４の外周と入口ブロック部２ａの進入口２２の内周との間、冷却水通路２３よりも外周側における該サイザー部材２０Ａと入口ブロック部２ａの取付基盤２０１との対接面、同じく冷却水通路２３よりも外周側における入口ブロック部２ａの取付基盤２０１と環状前板２０２との間、にはそれぞれシールリング２０５が介装されている。

フロントバス部２ｃは、入口ブロック部２ａの前面にねじ止めされた槽基枠２０６と、この槽基枠２０６の前端にねじ止めされたＵ字形の端板２０７と、該端板２０７のＵ字形の中央凹陥部２０７ａを塞ぐ挿通ガイド部材２７とにより、上方へ開放したフロントバス２９を構成している。しかして、挿通ガイド部材２７は、中心に中空押出成形物Ｍの挿通孔２７ａを備えた円板状をなし、端板２０７にねじ止めされる馬蹄形の押さえ枠２０８を介して該端板２０７の前面側に嵌装されている。また、端板２０７には、フロントバス２９の底部寄りに位置して、水導入口２９ａ，２９ａ（図３，図５参照）が穿設されており、外部から供給される冷却水Ｗを水導入口２９ａ，２９ａよりフロントバス２９内に連続的に導入すると共に、余剰の水Ｗがフロントバス２９の上縁２９ｂよりオーバーフローして外側へ流出するようになっている。なお、減圧水冷槽１の前端下部には、アウトサイジングユニット２の入口ブロック部２ａ及びフロントバス部２ｃの下方側全体をカバーする水受けトレイ２１０が張設されており、フロントバス２９よりオーバーフローした水Ｗを該水受けトレイ２１０で受け、排水管２１１より排出するようになっている。

一方、図６で詳細に示すように、減圧水冷槽１の内底部には断面Ｔ字形のガイド取付レール１５が長手方向に沿って配設されており、このガイド取付レール１５には略Ｌ字形の複数のガイド支持枠１６…が所定間隔置きに嵌装されている。そして、各ガイド支持枠１６の垂直片１６ａの上部に、糸巻形のガイドローラー１７を回転自在に枢支した水平支軸１７ａが保持されており、中空押出成形物Ｍがこれらガイドローラー１７…の下側を通って浮上防止されながら該減圧水冷槽１内の水中を移動するように設定されている。なお、ガイド支持枠１６は、下端のコ字枠部１６ａをガイド取付レール１５に摺動自在に嵌合し、固定ねじ１５ｃの締め付けによって任意の位置で固定できると共に、垂直片１６ａにおける水平支軸１７ａの保持位置を中空押出成形物Ｍの外径に応じて上下に調整できる構造になっている。また、溢流パイプ６１及び通気パイプ６２は、パイプ本体６１ａ，６２ａの頂部に、上端を斜め切りした短筒状の筒口部材６１ｂ，６２ｂが上下摺動自在に外嵌し、これら筒口部材６１ｂ，６２ｂを蝶ねじ６１ｃ，６２ｃの締め付けによって所定高さで固定するようにしている。

減圧水冷槽１の槽体１１は、上方に開放しており、その内向きにコ字形に曲成した上縁部１１ａの上面側に貼着したパッキング１８を介して、該槽体１１上にガラス製の蓋板１９が載ることにより、内部が気密に保持される。しかして、減圧水冷槽１の全長は蓋板１９の複数枚でカバーするように構成されており、各蓋板１９は、外面側に幅方向に沿って止着した一対の金属帯板１９ａ，１９ａの各一端側において、槽体１１側に固着されたブラケット１１ｂに枢支ピン１９ｂを介して枢着されており、両金属帯板１９ａ，１９ａの他端間に取り付けた把手１９ｃを利用して開閉できるようになっている。

調整水槽３は、図２に示すように、減圧水冷槽１と同様に、所定の水位まで冷却水Ｗが収容され、内側上部が空気層３０を構成している。そして、この調整水槽３の長手方向一端側において、当該調整水槽３内の冷却水Ｗを給水ポンプＰ１を介して減圧水冷槽１へ供給する給水管路Ｌ１が底部近傍から導出すると共に、上壁部に設けた吸気口３１に空気層３０の空気を真空ポンプＶＰを介して吸引する真空吸引管路ＶＬが接続されている。ＥＣは真空ポンプＶＰに繋がる大気放出器である。

そして、給水管路Ｌ１は、給水ポンプＰ１に近い上流側に開閉弁ＳＶ及び流量計Ｆ１が介装され、下流側では複数に分岐し、その分岐した各管路が開閉弁ＳＶを介して減圧水冷槽１の各水導入口１３に接続している。また、真空ポンプＶＰの出口側には給水管路Ｌ１から分岐した注水管路Ｌ４を有しており、この注水管路Ｌ４から更に分岐した一方の管路Ｌ４ａが開閉弁ＳＶを介してシール槽７の水導入口７２に接続されると共に、該注水管路Ｌ４から分岐した他方の管路Ｌ４ｂが図示を省略したサイジング用タンクへの注水路となり、該サイジング用タンクから冷却水がアウトサイジングユニット２の各部へ供給されるようになっている。

一方、調整水槽３の長手方向他端側の上壁部には、下端が内底近くに開口した２本の導水管３２が垂設されると共に、通気口３４が設けてある。その導水管３２の一本には減圧水冷槽１の溢流パイプ６１に繋がる溢流管路Ｌ２が接続され、他の一本には減圧水冷槽１の水導出口１４ａに繋がる自然流下管路Ｌ３が接続され、通気口３４には減圧水冷槽１の通気パイプ６２に繋がる通気管路ＡＬが接続されている。そして、自然流下管路Ｌ３には、上流側に流通・閉止の切換えを行う電磁切換弁ＥＶが介装されると共に、下流側に開閉弁ＳＶ及び水流計Ｆ２が介装されている。

また、調整水槽３の底壁部には、開閉弁ＳＶを介して冷水器５への送水管路Ｌ５ａに繋がる送水口３５と、開閉弁ＳＶを介して該冷水器５からの導水管路Ｌ５ｂに繋がる導水口３６と、水抜き用のドレン３７とが設けられている。そして、送水管路Ｌ５ａには送水ポンプＰ２が介装されており、該送水ポンプＰ２によって調整水槽３内の水Ｗを冷水器５へ送り込んで冷却し、その冷却された水Ｗを調整水槽３内へ戻すようにしている。更に、調整水槽３では、付設された水位センサー３８により、水位が適正範囲にあるか否かと、槽内の水Ｗの有無を検知するようになっている。Ｌ６は市水（水道水）を調整水槽３へ注水するための注水管路である。

貯水槽４は、減圧水冷槽１の後部側の水導出口１４ｂに繋がる排水管路Ｌ７ａからの排水と、シール槽７の溢流パイプ７２に繋がる排水管路Ｌ７ｂからの排水とが、合流排水管路Ｌ７を介して流入し、底部のドレン４１より外部へ排水するようになっている。

上記構成の水冷装置Ａにおいて、押出直後の中空押出成形物Ｍを減圧水冷槽１内の水中を通過させて水冷硬化させる際、冷水器５によって所要の温度まで冷却した調整水槽３内の水を、給水ポンプＰ１の稼働により、給水管路Ｌ１を通して複数の水導入口１３から減圧水冷槽１内へ連続的に分配供給すると共に、自然流下管路Ｌ３の電磁切換弁ＥＶを通水状態として、減圧水冷槽１内の水Ｗを底部側から自然流下管路Ｌ３を通して重力によって調整水槽３内へ戻して循環させるが、給水管路Ｌ１からの給水量を自然流下管路Ｌ３からの排水量よりも若干多くし、その差に相当する水Ｗが溢流管路Ｌ２より調整水槽３に流下するように設定する。この水量設定は、給水管路Ｌ１の水量計Ｆ１による計測値と、自然流下管路Ｌ３の水量計Ｆ２による計測値の合量との比較から、給水ポンプＰ１による送水量を適宜調整すればよい。なお、この水冷稼働中、水抜き管路Ｌ７ａに繋がる水導出口１４ａを閉止しておくことは言うまでもない。

シール槽７には溢流パイプ６３の上端開口にて規制される水位までの量の水Ｗを収容しておく。そして、中空押出成形物Ｍの水冷中、管路Ｌ４ａを閉止する一方、管路Ｌ４ｂからサイジング用タンク（図示省略）への注水を行い、該サイジング用タンクからアウトサイジングユニット２の冷却水通路２３，２３及びフロンドバス２９への給水を継続的に行う。また、該水冷稼働中、調整水槽３内の水Ｗの循環冷却は、水温計ＷＴにて測定される減圧水冷槽１内の水温の高低に基づいて継続・停止を行う。なお、水温設定は、減圧水冷槽１内の前部側の水温で８〜１８℃程度、特に１０〜１５℃の範囲が好適である。

また、水冷稼働中、真空ポンプＶＰを作動させて調整水槽３内を減圧するが、減圧水冷槽１と調整水槽３の空気層１０，３０同士が通気管路ＡＬを介して連通しているから、減圧水冷槽１内も調整水槽３内と同じ減圧状態になる。しかして、減圧水冷槽１内の空気層１０の圧力状態は、真空圧力計ＰＧによって測定されるが、過度の減圧になっている場合は真空調整弁ＣＶによって適正圧力範囲に調整する。また、何らかの要因で適正範囲を越える圧力低下を生じた際は、予め作動条件を入力設定した自動真空調整弁ＡＶの作動により、適量の外気が減圧水冷槽１内に流入して適正な減圧状態に自動復帰する。なお、減圧水冷槽１の空気層１０の設定圧力は、中空押出成形物Ｍの径と肉厚、樹脂種、通過速度、水面からの深さ等によって最適値が異なるが、一般的に大気圧から５〜２０ＭＰａ程度低い圧力が好ましい。

このような水冷装置Ａによれば、押出機Ｅから連続的に略水平方向へ押し出される中空押出成形物Ｍは、減圧水冷槽１内に入って水中を移動してゆくことで次第に冷却硬化するが、該減圧水冷槽１内の減圧によって水圧が軽減ないし相殺されるから、その中空内部の気圧によって張り切った状態を保ちつつ、該減圧水冷槽１の入口側において、アウトサイジングユニット２の複数個のサイザー部材２０Ａ〜２０Ｈのサイジング孔２１…を順次通過することにより、段階的に（例えば３段階に）外径を絞られつつ冷却硬化してゆく。このため、該中空押出成形物Ｍは、アウトサイジングユニット２を通過するまでの間に不規則な径変化や真円度の低下、曲がり等を生じることがなく、アウトサイジングユニット２を出た時点ではかなり硬化が進んでおり、特に冷却水Ｗに触れている外周部の硬さが増しているので、以降の減圧水冷槽１内の水中を移動する過程で径変化や真円度の低下、曲がり等を生じる懸念がなく、高い寸法精度を持つ中空押出成形品を製出できる。

しかも、この実施形態では、最後尾に配置するサイザー部材２０Ｈのサイジング孔２１が減圧水冷槽１の内奥側へ突出する筒状部２０ｂの中心孔によって構成され、該筒状部２０ｂの長手方向に沿って内外を透通する複数個の小孔２０ｃ…を有するから、アウトサイジングユニット２を通過する中空押出成形物Ｍは、かなり硬化が進んだサイジング最終段階で該筒状部２０ｂ内において、周囲の小孔２０ｃ…を介して減圧水冷槽１内の減圧作用と冷却水Ｗによる冷却作用を受けながら、連続的に外周部をサイジングされる結果、より高い寸法安定性が得られる。また、中空押出成形物Ｍがアウトサイジングユニット２の多段サイジング部２ｂへ進入する前に、フロントバス部２ｃの水中を通過して降温するから、多段サンジング部２ｂでのサイジング作用がより安定して確実になされる。更に、アウトサイジングユニット２が入口ブロック部２ａと多段サイジング部２ｂとを具備するから、その組立製作及び減圧水冷槽１への組み付けが容易になる上、入口ブロック部２ａの進入口２２を取り巻く冷却水通路２３，２３によって当該入口ブロック部２ａの昇温が抑えられると共に、その進入口２２部分でも中空押出成形物Ｍに対する冷却作用を付与できるから、アウトサイジング性がより向上する。

一方、アウトサイジングユニット２の多段サイジング部２ｂは、各々中心にサイジング孔２１を有するリング状の複数個のサイザー部材２０Ａ〜２０Ｈがスペーサー２４…を介して複数本の支持軸２５…に周辺部で支持された構造であるから、これらサイザー部材２０Ａ〜２０Ｈが相互間に所定間隔を保つ配置形態に簡単に組立製作できると共に、これらサイザー部材２０Ａ〜２０Ｈが支持軸２５…に対して着脱できるから、サイジング対象とする中空押出成形物Ｍの外径に応じて、サイザー部材２０Ａ〜２０Ｈを対応するイジング孔径を有するものに容易に交換できると共に、中空押出成形物Ｍの樹脂種や性状に応じて、スペーサー２４…の交換によるサイザー部材２０Ａ〜２０Ｈの配置間隔の調整や、サイザー部材２０Ａ〜２０Ｈの交換によるサイジング段数の変更を行うことも可能となる。また、フロントバス部２ｃの前端に設ける挿通ガイド部材２７についても、押さえ部材２０８を取り外すことにより、挿通孔２７ａの径が適用する空押出成形物Ｍの外径に適合するものに簡単に着脱交換できる。

なお、この実施形態の減圧水冷槽１では、その空気層１０と調整水槽３の空気層３０の連通によって安定した減圧状態が維持され、また調整水槽３からのポンプＰ１による給水が減圧水冷槽１の底部側に導入され、且つ該減圧水冷槽１から調整水槽３への排水が溢流管路Ｌ２及び自然流下管路Ｌ３による自然流下によって行われるから、該減圧水冷槽１内での水流が穏やかで乱れのない安定したものとなり、波立ちや揺動を生じず、波立ちによる空気層１０の圧力変動もないから、冷却水Ｗの流れや揺動、波立ち、圧力変動等に起因した中空押出成形物Ｍの歪みも抑えられ、もって高い寸法精度を持つ中空押出成形品が得られる。更に、この減圧水冷槽１では、中空押出成形物Ｍの入口側と出口側がフロントバス部２ｃ及びシール槽７の水によって水封されるから、外部の空気が該出入口から気泡として内部へ侵入することがなく、もって内部の減圧状態を安定に維持できる。

上記実施形態ではアウトサイジングユニット２の多段サイジング部２ｂとして８個のサイザー部材２０Ａ〜２０Ｈを備えて３段階に縮径サイジングを行うものを例示したが、本発明においては、サイザー部材が複数個で且つ複数段のサイジングを行えるものであればよく、サイザー部材の配置間隔やサイジング段の切換え位置等は対象とする中空押出成形物Ｍの樹脂種や性状に応じて適宜設定すればよい。

減圧水冷槽１内の減圧はその空気層１０から真空ポンプＶＰで直接吸引して行ってもよい。また、減圧水冷槽１内への冷却水Ｗの循環供給についても、図２に例示した管路構成以外の種々の供給機構を採用できると共に、その冷却水Ｗの循環供給量の調整を自動制御方式で行うようにしてもよい。その他、本発明の水冷装置Ｍにおいては、減圧水冷槽１の長さ、水導入口１３及び水導出口１４ａ，１４ｂの数と配置構成、各部の配管構成、各管路に介在する弁の種類と介装位置、冷水器３及び貯水槽４やシール槽７の如き付属設備の構成等、細部構成については実施形態以外に種々設計変更可能である。

本発明に係る中空押出成形物の水冷装置を適用した中空押出成形物の製造ラインの概略側面図である。 同水冷装置の配管系統を含む概略縦断側面図である。 同水冷装置の減圧水冷槽の前端側の正面図である。 同減圧水冷槽の前端部の水抜き状態での横断平面図である。 同減圧水冷槽の前端部の縦断側面図である。 同減圧水冷槽の前部側の縦断正面図である。

符号の説明

１ 減圧水冷槽
１０ 空気層
２ アウトサイジングユニット
２ａ 入口ブロック部
２ｂ 多段サイジング部
２ｃ フロンドバス部
２０Ａ〜２０Ｈ サイザー部材
２０ａ 基板部
２０ｂ 筒状部
２０ｃ 小孔
２１ サイジング孔
２２ 進入口
２３ 冷却水通路
２４ スペーサー
２５ 支持軸
２７ 挿通ガイド部材
２７ａ 挿通孔
５ 冷水器（水冷却手段）
Ａ 水冷装置
ＡＬ 通気管路（真空吸引手段）
Ｅ 押出機
Ｌ１ 給水管路（冷却水循環供給手段）
Ｌ２ 溢流管路（冷却水循環供給手段）
Ｌ３ 自然流下管路（冷却水循環供給手段）
Ｍ 中空押出成形物
Ｐ１ 給水ポンプ（冷却水循環供給手段）
ＶＰ 真空ポンプ（真空吸引手段）
Ｗ 冷却水

Claims (6)

1. 押出機から連続的に略水平方向へ押し出される中空押出成形物を水中に通過させて冷却する減圧水冷槽を備え、この減圧水冷槽の成形物入口部に、減圧水冷槽内に導入する前記中空押出成形物の外形を規制するアウトサイジングユニットが嵌装されると共に、該減圧水冷槽内へ冷却水を循環供給する冷却水循環供給手段と、該減圧水冷槽内の上部に構成される空気層を所定の減圧状態に設定する真空吸引手段とが付設され、
   前記アウトサイジングユニットは、各々前記中空押出成形物を挿通させるサイジング孔を有する複数個のサイザー部材を有し、これらサイザー部材が前記減圧水冷槽内の水中においてサイジング孔中心を同一軸線上に位置させて所定間隔置きに配列すると共に、これらサイザー部材のサイジング孔径が後部側ほど縮径する形で複数段に変化しており、
   押出機から押し出されて減圧水冷槽内を通過する中空押出成形物が、その中空内部の気圧によって張り切った状態を保ちつつ、前記複数個のサイザー部材のサイジング孔を順次通過する過程で外径を絞られつつ冷却するように構成されてなる中空押出成形物の水冷装置。
2. 前記アウトサイジングユニットは、前記中空押出成形物の進入口を有して、前記減圧水冷槽の前端壁に固着される入口ブロック部と、前記複数個のサイザー部材を保持して該入口ブロック部に基端側を固着した多段サイジング部とを具備すると共に、前記入口ブロック部に前記進入口を取り巻く冷却水通路が設けられてなる請求項１に記載の中空押出成形物の水冷装置。
3. 前記アウトサイジングユニットは、各々サイジング孔を中心とするリング状に形成された前記複数個のサイザー部材が、複数本の支持軸によって周辺部を支持され、且つ相互間にスペーサーを介して所定間隔に配置すると共に、前記支持軸に対して着脱可能に構成されてなる請求項１又は２に記載の中空押出成形物の水冷装置。
4. 最後尾に配置するサイザー部材は、基板部から減圧水冷槽の内奥側へ突出する筒状部を有し、該基板部から筒状部先端まで貫通する中心孔がサイジング孔をなすと共に、該筒状部の全体にわたって内外を透通する多数の小孔が形成されてなる請求項１〜３のいずれかに記載の中空押出成形物の水冷装置。
5. 前記アウトサイジングユニットは、前記中空押出成形物の進入口の外側に、少なくとも該進入口が浸漬する水位まで冷却水を収容するフロントバス部を備え、押出機から押し出される中空押出成形物が該フロントバス部の水中を通過して減圧水冷槽内に入るように構成されてなる請求項１〜４のいずれかに記載の中空押出成形物の水冷装置。
6. 前記フロントバス部は、底部寄り位置より導入される冷却水がオーバーフローして外部へ排出するように構成されると共に、前端に中空押出成形物の挿通孔を有する挿通ガイド部材が着脱交換可能に嵌装されてなる請求項５に記載の中空押出成形物の水冷装置。

Images