JPH05269734A - 熱可塑性樹脂混練スクリュウ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 シリンダー２内に回転可能に配置され、固体
状態の樹脂ペレットを混練しつつ半溶融状態、溶融状態
に変化させて吐出する熱可塑性樹脂混練スクリュウ１に
おいて、前記半溶融状態を現出する領域に一定径の主フ
ライト３およびこの主フライト３が形成する溝部分を分
割する前記主フライト３よりも小径の副フライト４を設
けるとともに、前記副フライト４により分割される二つ
の溝部分のシリンダー２内面からの深さを異なる寸法に
すると共に溝部分の主フライトの外径からの深さを互い
に逆位相にし、深さが浅深浅の繰り返しになるように調
整し、さらに副フライトとシリンダー内面とで形成され
る間隙を半溶融状態の樹脂ペレットの通過可能な寸法に
調整した。 【効果】 回転数を相当あげても発熱が少なくて樹脂ペ
レットの劣化を招かず、良好な混練状態を実現すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性樹脂混練スク
リュウに関し、より詳しくは、樹脂ペレットを混練する
混練押出機や樹脂を溶融押出して成形する射出成形機等
に用いる熱可塑性樹脂混練スクリュウに関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、各
種の成形品を製造するために、螺旋状のフライトを具備
したスクリュウを備えた比較的大型の押出機が使用され
ていた。このような大型の押出機を使用する場合、成形
用樹脂の種類が変わったり、あるいは樹脂の種類は同じ
でも配合する添加剤や着色剤が変わったりすると、次の
新しい樹脂あるいは新しい樹脂組成物でその押出機内を
洗う作業を要していた。つまり、その押出機に使用され
ていた樹脂がスクリュウやシリンダー内に残留している
のでこれを除去するために、次の新しい樹脂あるいは樹
脂組成物をその押出機で押し出すことにより、スクリュ
ウやシリンダー内に残留する以前の樹脂を押し流してし
まう洗浄作業が必要であった。このような洗浄作業は、
次に使用する樹脂が低廉な汎用樹脂であるときには特に
問題にならないのである。

【０００３】しかしながら、近年においては生産ロット
が多種少量になってきているので、上記のように、洗浄
のために大量の樹脂あるいは樹脂組成物を必要とする従
来からの比較的大型の押出機では、多種少量の生産ロッ
トに対しては、十分な対応をすることができないという
不都合を生じるにいたった。そこで、多種少量の生産ロ
ットに対応することができるように、高容量小型の押出
機が望まれるようになってきている。小型の押出機は、
樹脂ペレットの種類の切り替え時間や、色変えに要する
樹脂の押出量も少なく、しかも押出機自体の占有面積も
少なくで済むなどの利点を有するからである。

【０００４】しかしながら、上述した小型の押出機の場
合、吐出量を大きくするためにスクリュウの回転数を上
げると、押出機内でのペレットの滞留時間が短くなりす
ぎることによる混練不良が生じたり、ペレットの剪断に
よる発熱が生じたりする。したがって、必然的にスクリ
ュウの回転数が制限され、押し出し成形の能率を上げる
ことができないという問題があった。例えば、従来の６
５ｍｍ押出機の場合、ある種の原料ではペレットの吐出
量は１時間当り１５０〜２００Ｋｇ程度が限界であっ
た。

【０００５】そこで、本発明は、回転数を相当上げても
発熱が少なくて樹脂ペレットの劣化を招かず、しかも、
良好な混練状態を実現でき、押し出し成型の能率向上を
図ることが可能な熱可塑性樹脂混練スクリュウを提供す
ることを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
加熱装置を有するシリンダー内に回転可能に配置され、
シリンダー内に供給された固体状態の樹脂ペレットを半
溶融状態から溶融状態に変化させて溶融樹脂を吐出する
熱可塑性樹脂混練スクリュウにおいて、シリンダー内に
おける樹脂ペレットの半溶融状態を現出する領域で、主
フライトと、この主フライト間で形成される溝部分を二
分割し、前記主フライトよりも小径であり、かつ、半溶
融状態の樹脂ペレットが通過可能で剪断力のかからない
ようなシリンダー内面との間隙に調整された一定外径の
副フライトとを設け、前記副フライトにより二分割され
る二つの谷部分の主フライト外径からの深さを互いに異
なる寸法にすると共に一方の溝部分の主フライト外径か
らの深さと他方の溝部分の主フライト外径からの深さと
の和が一定であり、二分割された溝部分の深さが互いに
逆位相であり、いずれか一方の溝部分の深さが主フライ
トの回転１ピッチで浅深浅と変化するように調整されて
なることを特徴とする熱可塑性樹脂混練スクリュウであ
り、請求項２に記載の発明は、シリンダー内における樹
脂ペレットの半溶融状態を現出する領域を複数に分割
し、各分割領域における前記溝部分の主フライトの外径
からの深さの最少値および最大値がそれぞれ、その分割
領域よりも先の分割領域おける前記溝部分の主フライト
の外径からの深さの最少値および最大値よりも大きく調
整されてなる前記請求項１記載の熱可塑性樹脂混練スク
リュウであり、請求項３に記載の発明は、シリンダー内
における樹脂ペレットの半溶融状態を現出する領域を複
数に分割し、各分割領域におけるシリンダー内面と副フ
ライト外径との間隔が、その分割領域よりも先の分割領
域におけるシリンダー内面と副フライト外径との間隔よ
りも大きく調整されてなる前記請求項１または前記請求
項２に記載の熱可塑性樹脂混練スクリュウである。

【０００７】

【作用】請求項１記載の構成においては、シリンダー内
に供給された樹脂ペレットは、スクリュウの回転によっ
てシリンダーの前方へと押し出されつつ固体状態から半
溶融状態に変化し、さらに半溶融状態から溶融状態へと
変化する。そして樹脂ペレットの半溶融状態が現出する
スクリュウの領域において、主フライトにより形成され
る溝部分を二分割する副フライトが設けられ、この副フ
ライトの径は主フライトの径よりも小さく、しかも副フ
ライトとシリンダー内面とで形成される間隙が半溶融状
態の樹脂ペレットが通過可能な寸法に調整され、主フラ
イトの回転１ピッチにおける二分割された溝部分の主フ
ライトの外径からの深さが互いに逆位相であり、一方の
溝部分の主フライトの外径からの深さが浅深浅と変化す
るように調整され、したがって他方の溝部分の主フライ
トの外径からの深さは深浅深に調整されいるので、スク
リュウの回転と共に溶融しつつシリンダーの前方に送ら
れる樹脂ペレットにおいては、主フライトの回転１ピッ
チにおいて半溶融状態の樹脂ペレットと溶融状態になっ
た樹脂とが交互に他の溝部分に移動しつつ溶融樹脂どう
しが混練される。

【０００８】副フライトにより二分割された溝部分の主
フライトの外径からの深さが、互いに逆位相であり、し
かも「深い−浅い−深い」の繰り返しになっているの
で、スクリュウの回転により溝部分の浅部により押され
た溶融状態の樹脂および半溶融状態の樹脂は副フライト
を乗り越えて隣の溝部分に移動する。そして隣の溝部分
ではシリダー内面からの深さが最も深い深部になってい
るので、この深部で既に存在した溶融状態の樹脂と隣か
ら移動してきた溶融樹脂とが混練される。また半溶融状
態の樹脂は更に溶融状態が進行して、樹脂は完全に溶融
する。完全に溶融した樹脂は、更に混練されていく。

【０００９】この半溶融状態の樹脂ペレットが副フライ
トを乗り越えて一方の溝部分から他方の溝部分へと移動
するときには、半溶融状態の樹脂ペレットはシリンダー
の内面と副フライトとによる剪断力を受けることがな
い。したがって、混練に際しては、副フライトを樹脂ペ
レットが乗り越えるときの剪断力による発熱がない。そ
して半溶融状態の樹脂ペレットが副フライトを乗り越え
て他方の溝部分に移動することにより溶融状態の樹脂と
混練され、このような移動を繰り返しつつ、シリンダー
内の溶融ゾーンに樹脂が押し出されていく。

【００１０】請求項２記載の発明によると、前記二つの
溝部分の主フライトの外径からの深さを樹脂ペレットの
導入側から送出側に至るに従い各々漸減する構成とした
ので、溶融状態の樹脂に過度の剪断力を与えることな
く、また、未溶融状態にある樹脂ペレットにはその樹脂
ペレットの固形部分をすりつぶすような力が働くことが
なく、溶融状態に応じた樹脂の混練が行われることにな
る。

【００１１】更に請求項３に記載の発明によると、シリ
ンダー内における樹脂ペレットの半溶融状態を現出する
領域を複数に分割し、各分割領域におけるシリンダー内
面と副フライト外径との間隔が、その分割領域よりも先
の分割領域におけるシリンダー内面と副フライト外径と
の間隔よりも大きく調整されているので、この点におい
ても、溶融状態の樹脂に過度の剪断力を与えることな
く、また、未溶融状態にある樹脂ペレットにはその樹脂
ペレットの固形部分をすりつぶすような力が働くことが
なく、溶融状態に応じた樹脂の混練が行われることにな
る。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の実施例を詳細に説明する。図
１は、押出機に用いる本実施例の熱可塑性樹脂混練スク
リュウ（以下単に「スクリュウ」という。）１を示すも
のである。このスクリュウ１は、シリンダー２内に回転
可能に配置される。このスクリュウ１の回転により、シ
リンダー２内に供給された樹脂ペレットは、シリンダー
２の前方へと押し出される。シリンダー２内において
は、樹脂ペレットは固体状態から半溶融状態へと、半溶
融状態から溶融状態へと変化する。図１におけるスクリ
ュウ１は、樹脂ペレットが半溶融状態から溶融状態へと
変化する領域にシリンダー２内に回転可能に配置された
状態にある。

【００１３】このスクリュウ１は、前記半溶融状態を現
出する領域に一定径および一定ピッチの主フライト３お
よびこの主フライト３によって形成される溝部分を二分
割する前記主フライト３よりも小径（径＝ｄ）の副フラ
イト４を設け、前記溝部分を前方溝部分５ａと後方溝部
分５ｂとに分割している。前記副フライト４により二分
割されることにより形成された前方溝部分５ａの主フラ
イト３の外径からの深さｈと後方溝部分５ｂの主フライ
ト３からの外径からの深さｋとは、互いに異なると共に
ｈとｋとの和が一定の関係に設定されている。

【００１４】主フライト間で副フライトにより二分割さ
れた溝部分においては、前方溝部分および後方溝部分の
主フライトの外径からの深さが互いに逆位相となり、一
方の溝部分は例えば図２に示すように、主フライト１回
転の１ピッチで、主フライトからの深さが２〜５ｍｍの
浅部から主フライトの外径からの深さが７〜１３ｍｍの
深部になり、再び主フライトからの深さが２〜５ｍｍの
浅部になり、この浅−深−浅の関係が主フライトの１ピ
ッチごとに連続する。

【００１５】前記副フライト４の外周とシリンダー２の
内面との間の寸法Ｌと、前記主フライト３の外周とシリ
ンダー２の内面との間の寸法Ｍとの関係は、既述したよ
うに副フライト４の径ｄが主フライト３の径よりも小さ
く、Ｌ＞Ｍに調整されている。この具体的寸法Ｍとして
は溶融樹脂が主フライトから漏出しない程度の寸法例え
ば０．１ｍｍ程度に調整され、寸法Ｌとしては、半溶融
樹脂がその未溶融樹脂がすりつぶされない程度の間隙に
なるように調整される。換言すると、副フライトとシリ
ンダー内面とで形成される間隙を、半溶融状態の樹脂ペ
レットがスクリュウの回転による押圧力で容易に一方の
溝部分から他方の溝部分へと通過することができるよう
な寸法に、前記Ｌが調整される。

【００１６】また、この実施例においては、この半溶融
状態の樹脂ペレットを溶融状態の樹脂ペレットに変化さ
せる領域における前半部では、前記溝部分の主フライト
の外径からの深さの最少値および最大値が、前記領域に
おける後半部における前記溝部分の主フライトの外径か
らの深さの最少値および最大値よりも大きくなるように
調整されている。換言すると、溝部分とシリンダー内面
との間隙が、前半部分では大きく後半部分では小さくな
るように寸法の調整がなされている。また、副フライト
外径とシリンダー内面との間隔も前半部分が後半部分よ
りも大きくなるように調整されている。このように、溝
部分とシリンダー内面とによる間隙の寸法および副フラ
イト山部とシリンダー内面とによる間隙の寸法が調整さ
れることにより、半溶融状態の樹脂ペレットの多い少な
いに応じて、言い換えると樹脂の溶融状態に応じて圧縮
混練が適切に行われることになる。

【００１７】次に、上述した構成のスクリュウ１の作用
を説明する。このスクリュウ１を回転駆動すると、半溶
融状態から溶融状態を現出する領域に送られてきた樹脂
ペレットは、一部は固体状態、一部は半溶融状態、また
一部は溶融状態になっている。スクリュウの回転に応じ
て押し進められるこれらの樹脂は、前記一定径の主フラ
イト３の間に存在する小径の副フライト４により分割さ
れたシリンダ−２の内面からの深さが異なる前方溝部分
５ａ、後方溝部分５ｂにおいてその浅部で圧縮され、溶
融状態の樹脂と半溶融状態の樹脂ペレットとが副フライ
トを乗り越えて隣接する溝部分に移動する。このとき、
副フライトのシリンダー内面からの距離が、半溶融状態
の樹脂ペレットが通過するのに必要最小限の寸法に調整
されているので、半溶融状態の樹脂ペレットにおける固
形部分をすりつぶすことなく、また、シリンダー内面に
よる大きな剪断力を受けることなく、半溶融状態の樹脂
ペレットは副フライトを通過して隣の溝部分に移行する
ことができる。このように、主フライトの１回転ごとに
半溶融状態の樹脂ペレットは副フライトを乗り越えて隣
接する溝部分に移行する。隣接する溝部分では、主フラ
イトの外径からの深さが深部になっているので、この深
部において既に存在する半溶融状態の樹脂と副フライト
を乗り越え、しかも更に溶融状態の進行した半溶融状態
の樹脂ペレットにおける溶融部分とが混合する。この繰
り返しにより樹脂ペレットのシリンダー前方に進行する
につれて混練が行われる。したがって、このような前方
溝部分５ａ、後方溝部分５ｂ内の混練動作に際して、ス
クリュウ１の回転数を上げて送出量を増加しても従来例
のような発熱や材質の劣化を伴うことは無くなる。

【００１８】そして、この半溶融状態の樹脂ペレットを
溶融状態の樹脂ペレットに変化させる領域における前半
部では、半溶融状態の樹脂ペレットの量が溶融状態の樹
脂の量よりも多く、前記領域における後半部では半溶融
状態の樹脂ペレットの量が溶融状態の樹脂の量よりも少
ないので、半溶融状態の樹脂ペレットに過度の圧縮力お
よび剪断力が付加されないように、前記領域における前
半部では主フライトにより形成される溝部分の主フライ
トの外径からの深さの最少値と最大値とが、前記領域に
おける後半部における主フライトにより形成される溝部
分の主フライトの外径からの深さの最少値と最大値より
も大きく調整されている。したがって、樹脂の溶融状態
に応じた混練が達成される。

【００１９】本発明は、上述した実施例に限定されるも
のではなく、その要旨の範囲内で種々の変形が可能であ
る。

【００２０】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、上述した
ような副フライト、各溝部分の形状、寸法の設定によ
り、過度の剪断力や圧縮力による発熱を回避しつつ回転
数を上げて高吐出量を実現でき、かつ、良好な混練状態
を実現し得る熱可塑性樹脂混練スクリュウを提供するこ
とができる。

【００２１】また、本発明によれば、樹脂の導入側から
吐出側に至る工程で樹脂の溶融状態に応じた混練効果を
発揮させることができる熱可塑性樹脂混練スクリュウを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例であるスクリュウの側面図

【図２】本発明の実施例であるスクリュウの部分拡大側
面図

【符号の説明】

１ スクリュウ ２ シリンダー ３ 主フライト ４ 副フライト ５ａ 前方溝部分、 ５ｂ 後方溝部分

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱装置を有するシリンダー内に回転可
   能に配置され、シリンダー内に供給された固体状態の樹
   脂ペレットを半溶融状態から溶融状態に変化させて溶融
   樹脂を吐出する熱可塑性樹脂混練スクリュウにおいて、 シリンダー内における樹脂ペレットの半溶融状態を現出
   する領域で、主フライトと、この主フライト間で形成さ
   れる溝部分を二分割し、前記主フライトよりも小径であ
   り、かつ、半溶融状態の樹脂ペレットが通過可能で剪断
   力のかからないようなシリンダー内面との間隙に調整さ
   れた一定外径の副フライトとを設け、 前記副フライトにより二分割される二つの谷部分の主フ
   ライト外径からの深さを互いに異なる寸法にすると共に
   一方の溝部分の主フライト外径からの深さと他方の溝部
   分の主フライト外径からの深さとの和が一定であり、二
   分割された溝部分の深さが互いに逆位相であり、いずれ
   か一方の溝部分の深さが主フライトの回転１ピッチで浅
   深浅と変化するように調整されてなることを特徴とする
   熱可塑性樹脂混練スクリュウ。
2. 【請求項２】 シリンダー内における樹脂ペレットの半
   溶融状態を現出する領域を複数に分割し、各分割領域に
   おける前記溝部分の主フライトの外径からの深さの最少
   値および最大値がそれぞれ、その分割領域よりも先の分
   割領域おける前記溝部分の主フライトの外径からの深さ
   の最少値および最大値よりも大きく調整されてなる前記
   請求項１記載の熱可塑性樹脂混練スクリュウ。
3. 【請求項３】 シリンダー内における樹脂ペレットの半
   溶融状態を現出する領域を複数に分割し、各分割領域に
   おけるシリンダー内面と副フライト外径との間隔が、そ
   の分割領域よりも先の分割領域におけるシリンダー内面
   と副フライト外径との間隔よりも大きく調整されてなる
   前記請求項１または前記請求項２に記載の熱可塑性樹脂
   混練スクリュウ。