JP5313025B2 - 断熱カバー - Google Patents

Description

本発明は、プラスチック成形に代表される押出成形機や射出成形機の加熱筒の冷却に関するものである。

プラスチック成形機は、製品となる原料を溶融させるための加熱筒を備えている。この加熱筒の中心部を設定温度（例えば樹脂溶融は約200〜300℃）にするために加熱筒の外壁面に取付けられた電気ヒーター等で昇温や保温を行っているが、ヒーターのエネルギーは加熱筒以外の空間にも拡散するため非常にエネルギー効率が悪い。そこで、近年、このエネルギーロスを抑えるために、装着や脱着が容易にできるマジックファスナー（商標登録）付きの加熱筒の形状に合わすことが容易な柔軟性のあるグラスファイバー等の断熱繊維を用いた断熱カバーが開発されている。（特許文献１や特許文献２参考）
特開２００１−０１２６８６号公報 特開２００４−３１４５４９号公報

最近ではニーズの多様化により、一品種・大量生産から多品種・少量・短納期生産に移行している。この多品種・少量・短納期生産に対応するためには、製品や原料により溶解温度が異なるため、加熱筒中心部の温度を製品や原料毎に変える必要がある。特に高い温度から低い温度に設定変更する場合、断熱カバーを有しない加熱筒においてはファン等で加熱筒外周部やヒーターを冷却しながら中心部の温度を下げているが、装着や脱着が容易なマジックファスナー付きの断熱カバーを設けた場合においては、保温性があるゆえ短時間で加熱筒を冷却できず、また加熱筒が高温であるゆえ断熱カバーの脱着や装着が危険作業であり冷却作業が煩雑で作業効率が悪くなる等の理由で多品種・少量・短納期生産に不向きであると敬遠されてきた。

しかし、多品種・少量・短納期生産が主流となる昨今、省エネ効果が高い断熱カバーを設けたままで、頻繁に行なわれる金型交換や原料交換作業等の段取りがえの時間内に素早く加熱筒を冷却できることが熱望されてきた。そこで本発明は、加熱筒の保温性にも優れ且つ断熱カバーを設けたままで素早く加熱筒中心部まで冷却することができる安価で簡便な断熱カバーを実現することを目的とするものである。

本発明は、断熱材を内在している断熱カバーにおいて、冷媒注入口と、断熱カバー内部に冷媒拡散用じゃま板とを備え、冷媒拡散用じゃま板は、冷媒注入口対面の断熱カバー内部の位置に取り付け、冷媒非通過コーティング材を断熱カバー表面にコーティングし、冷媒通過可能な耐熱性繊維を内面材としたことを特徴とする加熱筒用の断熱カバーに関するものである。

本発明は、プラスチック成形に代表される押出成形機や射出成形機の加熱筒を保温する柔軟性のある断熱カバーであると同時に、断熱カバーを脱着や装着させること無く、必要な時に素早く簡単に加熱筒を冷却することを可能にする。

省エネ効果に加え加熱筒の形状に合わせた装着や脱着が容易にできるマジックファスナー付きの柔軟性のある断熱カバー表面に冷媒注入口と、断熱カバー内部に冷媒拡散用じゃま板とを設けることによって実現したので本発明の実施の形態について以下に説明する。但し、本発明はマジックファスナー付きの柔軟性のある断熱カバーに限定せず、金属製カバーなどの他の形態の断熱カバーにも適用できるものである。

断熱カバーの表面に冷媒非通過コーティング材を施し、冷媒注入口から注入する冷媒を断熱カバー表面から逃がさないようにする。また、冷媒非通過コーティング材に限らず、断熱カバー内に注入された冷媒が断熱カバー表面から漏れない耐熱性樹脂板や金属で覆っても良い。そして、断熱カバー内側に耐熱性繊維の断熱材を内在させるが、この断熱材は通気性を有していれば耐熱性繊維に限定しなくてよい。

断熱カバーの任意の位置に冷媒注入口として容易に冷媒注入用ホースを装着・脱着可能なカプラーを設ける。この時、冷媒は空気に限らずその他の気体や液体など加熱筒を冷却できるものであれば何でも良い。

断熱カバー表面に取付けた冷媒注入口の対面側の断熱カバー内部の位置に、冷媒注入口から注入される冷媒の噴流を拡散させるためのじゃま板を設ける。この冷媒拡散用じゃま板は、冷媒噴流が直接加熱筒の局所だけに当たらないようにするものであり、局部的な冷却による加熱筒やヒーター等の熱変形や熱歪、熱劣化等を防ぐために必要である。この時、冷媒注入口と冷媒拡散用じゃま板との個数は１対に限定せず、また冷媒を最も効率よく拡散できる位置に冷媒拡散用じゃま板を配置しその個数も冷媒注入口の個数と同数でなくても良い。このように冷媒注入口から断熱カバー内部に注入された冷媒は、断熱カバー表面に施された冷媒非通過コーティング材と冷媒拡散用じゃま板とにより断熱カバー内で拡散させながら加熱筒の外周部に沿って、熱を奪いながら加熱筒外周部とヒーターの隙間から外部に放出される事になるので局所的な冷却が発生せず加熱筒全体を効率よく冷却することができる。

図１に、一般的なプラスチック成形機における本発明に係わる断熱カバーを有した加熱筒の断面概念図を示しす。それぞれ、１は加熱筒、２はヒーター、３は断熱カバー、４はホッパー、５はノズル、６は樹脂の流れを示す。また、図２に、図１で示した断面を拡大したものを示し、７はエアーカプラー、８はシリコンコーティングしたグラスファイバー、９はグラスファイバー、１０はシリコンコーティングしたシリカ繊維、１１は圧縮エアー、１２は断熱カバー内を拡散するエアー、１３はシリカ繊維を示す。

先に一般的なプラスチック成形機での全体的な工程について図１にもとづき説明する。ヒーター２に通電し、加熱筒１によりその筒内を所定の温度に保ち、ホッパー４から投入された原料である樹脂材料は、加熱筒１内の中心部に位置する回転するスクリュー（図示せず）で混練されながら溶融され、あらかじめ設定された条件速度でスクリューにより左へ移動することにより、原料をノズル５を通じて射出する。この間、連続的にヒーター２で加熱筒１を加熱もしくは設定温度を保つように温度調整されるが断熱カバー３により保温力が高められるので省エネ効果を示すことになる。

次に本発明について概略を説明する。多品種少量生産される場合、１日の作業時間中に金型交換や原料交換作業等が繰り返される。この段取りがえ時間内で、加熱筒を冷却させるために、断熱カバー表面に本発明の図２に示すように冷媒流入口としてエアーカプラー７に圧縮エアー１１の供給ホース（図示せず）をジョイントし圧縮エアー１１を注入する。この時、断熱カバー表面の冷媒非通過コーティング材としてシリコンコーティングしたグラスファーバー８を用い、エアーカプラー７の対面に冷媒拡散用じゃま板としてシリコンコーティングしたシリカ繊維１０を配置し、内面材には、断熱材としてのグラスファイバー９を保持し、圧縮エアーが通過する素材としてシリカ繊維１３を用いた。これらの構成により、加熱筒１の局部冷却を防ぎ、断熱カバー内を拡散するエアー１２が加熱筒外周面広範囲に拡散し加熱筒１やヒータ２を冷却しながら内面材であるシリカ繊維との隙間から外部へ排出するので、加熱筒全長まんべんなく中心部まで効率よく冷却することができる。尚、加熱筒側の断熱カバー内面材１３はシリカ繊維に限定せず、耐熱性で通気性に優れる材質であれば何でも良い。

今回、エアーカプラー７として２インチサイズのエアーカプラーを用い、その対面の加熱筒側に５ｃｍ四方の柔軟性を有するシリコンコーティングしたシリカ繊維１０を貼り付けて冷媒拡散用じゃま板として利用した。その結果、加熱筒の中心部温度２５０度から２２０度まで自然冷却する場合、最低でも２時間から３時間必要であったが、圧縮エアーとして工場エアーを本発明の断熱カバーに注入したところ、その半分以下の時間で冷却が可能となり、１メートル×１．５メートルの大きさの金型交換等の段取りがえ時間以内に加熱筒を冷却することができた。また、断熱カバーの構造もエアーカプラーと冷媒拡散用じゃま板とを取り付けるという単純な構造であり、工場で用いる圧縮エアーを利用できるので冷却するコストも抑えることができた。

この冷媒拡散用じゃま板はシリコンコーティングしたシリカ繊維に限定せず、圧縮エアーが通過しない耐熱性樹脂板や金属でも同様の効果が得られる。また、冷媒拡散用じゃま板は、加熱筒の局部を冷却しなければ、大きさは５ｃｍに限定せず、形状も四角や丸形状など、どのような形状のものでも良く、また取付ける位置も冷媒流入口の対面に限定せず断熱カバー内の任意の位置に配置しても良い。

プラスチック成形機の加熱筒だけでなく、アルミなどの金属やラップ類の押出成形機や射出成形機の断熱カバーとして適応が可能であり、その他、頻繁に温度制御が必要なあらゆる加熱装置の断熱カバーとしても適用が可能である。

本発明に係るプラスチック成形機における断熱カバーを有した加熱筒の断面図を示す。 図１に示すプラスチック成形機における断熱カバーを有した加熱筒の拡大した断面図を示す。

１ 加熱筒
２ ヒーター
３ 断熱カバー
４ ホッパー
５ ノズル
６ 樹脂の流れ
７ エアーカプラー
８ シリコンコーティングしたグラスファーバー
９ グラスファイバー
１０ シリコンコーティングしたシリカ繊維
１１ 圧縮エアー
１２ 断熱カバー内を拡散するエアー
１３ シリカ繊維

Claims (1)

1. 断熱材を内在している断熱カバーにおいて、
   冷媒注入口と、
   前記断熱カバー内部に冷媒拡散用じゃま板と
   を備え、
   前記冷媒拡散用じゃま板は、前記冷媒注入口対面の前記断熱カバー内部の位置に取り付け、
   冷媒非通過コーティング材を前記断熱カバー表面にコーティングし、冷媒通過可能な耐熱性繊維を内面材とした
   ことを特徴とする加熱筒用の断熱カバー。

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