JP2002283434A - 混練リング及びスクリュ式混練押出機 - Google Patents
混練リング及びスクリュ式混練押出機Info
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- JP2002283434A JP2002283434A JP2001087672A JP2001087672A JP2002283434A JP 2002283434 A JP2002283434 A JP 2002283434A JP 2001087672 A JP2001087672 A JP 2001087672A JP 2001087672 A JP2001087672 A JP 2001087672A JP 2002283434 A JP2002283434 A JP 2002283434A
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- Japan
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- kneading
- screw
- ring
- synthetic resin
- resin material
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/50—Details of extruders
- B29C48/505—Screws
- B29C48/575—Screws provided with elements of a generally circular cross-section for shearing the melt, i.e. shear-ring elements
-
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、混練機能を低下させること無く、
圧力損失を小さくし、合成樹脂材料の温度上昇を押さえ
て劣化を抑える混練リング及びスクリュ式混練押出機用
を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明によるスクリュ式混練押出機用ス
クリュの混練リングは、幅Ｗの外周面(11)が周方向へジ
グザグ状に湾曲して一周し、この外周面(11)の長さが従
来よりも長く形成されており、圧力損失△Ｐを小さくし
て比エネルギー及び樹脂温度の上昇を防止して合成樹脂
材料の劣化を防止できる構成である。
圧力損失を小さくし、合成樹脂材料の温度上昇を押さえ
て劣化を抑える混練リング及びスクリュ式混練押出機用
を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明によるスクリュ式混練押出機用ス
クリュの混練リングは、幅Ｗの外周面(11)が周方向へジ
グザグ状に湾曲して一周し、この外周面(11)の長さが従
来よりも長く形成されており、圧力損失△Ｐを小さくし
て比エネルギー及び樹脂温度の上昇を防止して合成樹脂
材料の劣化を防止できる構成である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、合成樹脂材料加工
用スクリュ混練押出機のスクリュの一部を構成する混練
調整リングに関し、特に、消費動力の減少及び省エネル
ギーを達成するための新規な改良に関する。
用スクリュ混練押出機のスクリュの一部を構成する混練
調整リングに関し、特に、消費動力の減少及び省エネル
ギーを達成するための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、合成樹脂材料は、材料特性の均質
化及び改質、あるいは添加材料を加えての機能特性付与
のために、多くの場合、スクリュ式混練押出機により加
工処理されている。このスクリュ式混練押出機は、外周
にスクリュ溝が形成された長尺丸棒状のスクリュと、こ
のスクリュが回転可能に挿入される長尺円筒形状のシリ
ンダと、により構成されている。すなわち、このシリン
ダの内孔の軸直角断面形状は、前記スクリュ外周より僅
かに大きい円形に形成されている。前記スクリュ式混練
押出機には、一本の前記スクリュにより構成される単軸
混練押出機と、二本のスクリュにより構成される二軸混
練押出機と、がある。この二軸混練押出機については、
さらに、二本の前記スクリュの溝が噛合った噛合式と、
噛合わない非噛合式と、があり、また、二本のスクリュ
の回転方向が同じの同方向回転式と、回転方向が異なる
異方向回転式と、がある。
化及び改質、あるいは添加材料を加えての機能特性付与
のために、多くの場合、スクリュ式混練押出機により加
工処理されている。このスクリュ式混練押出機は、外周
にスクリュ溝が形成された長尺丸棒状のスクリュと、こ
のスクリュが回転可能に挿入される長尺円筒形状のシリ
ンダと、により構成されている。すなわち、このシリン
ダの内孔の軸直角断面形状は、前記スクリュ外周より僅
かに大きい円形に形成されている。前記スクリュ式混練
押出機には、一本の前記スクリュにより構成される単軸
混練押出機と、二本のスクリュにより構成される二軸混
練押出機と、がある。この二軸混練押出機については、
さらに、二本の前記スクリュの溝が噛合った噛合式と、
噛合わない非噛合式と、があり、また、二本のスクリュ
の回転方向が同じの同方向回転式と、回転方向が異なる
異方向回転式と、がある。
【０００３】このような各種の前記スクリュ式混練押出
機の前記スクリュは、基本的に螺旋状の溝が外周に形成
されて構成され、このスクリュには、前記シリンダ内で
回転駆動されることにより、合成樹脂材料を上流部から
下流部へ輸送する機能、その間に、可塑化溶融する機
能、十分に混練する機能、揮発成分を脱揮する機能など
の諸機能が付加されている。また、このスクリュには、
合成樹脂材料の種類及び特性、加工処理目的に応じて、
前記の各機能部が適宜に配置され、何れかの機能部は必
要に応じて複数箇所に配置されて構成されている。この
ような機能に対し、単純な一種類の螺旋状の溝だけで要
求を満たすことは不可能である。従って、それぞれの機
能を分担する部分に、要求機能を発揮できる形状及び構
成のスクリュ部分が形成されて一本のスクリュが構成さ
れている。
機の前記スクリュは、基本的に螺旋状の溝が外周に形成
されて構成され、このスクリュには、前記シリンダ内で
回転駆動されることにより、合成樹脂材料を上流部から
下流部へ輸送する機能、その間に、可塑化溶融する機
能、十分に混練する機能、揮発成分を脱揮する機能など
の諸機能が付加されている。また、このスクリュには、
合成樹脂材料の種類及び特性、加工処理目的に応じて、
前記の各機能部が適宜に配置され、何れかの機能部は必
要に応じて複数箇所に配置されて構成されている。この
ような機能に対し、単純な一種類の螺旋状の溝だけで要
求を満たすことは不可能である。従って、それぞれの機
能を分担する部分に、要求機能を発揮できる形状及び構
成のスクリュ部分が形成されて一本のスクリュが構成さ
れている。
【０００４】このように構成される前記スクリュの１機
能である混練機能を分担する混練部において、混練機能
を発揮する構成として、従来より、図３に示す混練リン
グが用いられている。すなわち、図３において、符号１
０で示されるものは混練リングであり、この混練リング
１０は、単純な円形リング形状であり、その円周外形
は、軸方向に幅Ｗの同一外径からなる外周面１１、この
外周面１１の幅方向両側から軸方向両端のスクリュ溝底
へ向けてテーパ状に変化する上流円錐部１２及び下流円
錐部１３により構成されている。
能である混練機能を分担する混練部において、混練機能
を発揮する構成として、従来より、図３に示す混練リン
グが用いられている。すなわち、図３において、符号１
０で示されるものは混練リングであり、この混練リング
１０は、単純な円形リング形状であり、その円周外形
は、軸方向に幅Ｗの同一外径からなる外周面１１、この
外周面１１の幅方向両側から軸方向両端のスクリュ溝底
へ向けてテーパ状に変化する上流円錐部１２及び下流円
錐部１３により構成されている。
【０００５】このような混練リング１０を溶融状態の合
成樹脂材料が通過する場合に発生する圧力損失△Ｐは、
一般に次式により計算される。 △Ｐ＝α・Ｑ・Ｗ・μ／Ｌ・δ3 α：係数 Ｑ：流量 Ｗ：リングの円周外形幅 μ：合成樹脂材料の粘度 Ｌ：リングの円周外形長 δ：リングの外周とシリンダ内周との隙間
成樹脂材料が通過する場合に発生する圧力損失△Ｐは、
一般に次式により計算される。 △Ｐ＝α・Ｑ・Ｗ・μ／Ｌ・δ3 α：係数 Ｑ：流量 Ｗ：リングの円周外形幅 μ：合成樹脂材料の粘度 Ｌ：リングの円周外形長 δ：リングの外周とシリンダ内周との隙間
【０００６】以上のような混練リング１０を設けて混練
部を構成したスクリュ回転駆動されているスクリュ式混
練押出機において、シリンダの上流端部からその内孔へ
供給された合成樹脂材料は、スクリュの螺旋溝内に入
り、スクリュの回転により下流方向へ押付けられなが
ら、順次下流方向へ移動する。輸送部では合成樹脂材料
の大部分がスクリュの溝内を移動し、溶融部及び混練部
では大部分がスクリュの外周とシリンダの内周との隙間
を通りながら下流方向へ移動する。合成樹脂材料は、ス
クリュの外周とシリンダの内周との狭い隙間を通過する
際に、固定側のシリンダの内孔面と回転するスクリュの
外周面との相対移動により剪断作用を受け、発熱し、可
塑化溶融されるとともに混練される。
部を構成したスクリュ回転駆動されているスクリュ式混
練押出機において、シリンダの上流端部からその内孔へ
供給された合成樹脂材料は、スクリュの螺旋溝内に入
り、スクリュの回転により下流方向へ押付けられなが
ら、順次下流方向へ移動する。輸送部では合成樹脂材料
の大部分がスクリュの溝内を移動し、溶融部及び混練部
では大部分がスクリュの外周とシリンダの内周との隙間
を通りながら下流方向へ移動する。合成樹脂材料は、ス
クリュの外周とシリンダの内周との狭い隙間を通過する
際に、固定側のシリンダの内孔面と回転するスクリュの
外周面との相対移動により剪断作用を受け、発熱し、可
塑化溶融されるとともに混練される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の混練リングは、
以上のように実施されていたため、次のような課題が存
在していた。すなわち、混練リングの軸方向のほぼ中央
位置に形成された外周面は、スクリュ長手直角方向より
みてほぼ直線であり、この外周面の長さは、混練リング
の直径に比例し、直径に円周率を乗じた値に限られてい
た。そのため、高粘度樹脂の混練や未溶融物、ゲルを含
む樹脂を混練する際、混練効果を増すためにこの外周面
とシリンダの内壁との間をせまくして混練を行うと、前
述の式に示された圧力損失△Ｐが大となり、樹脂温度が
上昇し、樹脂が劣化することになっていた。従って、前
述のＬ（リングの円周外形長）を長くするが、δ（リン
グの外周とシリンダ内周との隙間）を大とすると圧力損
失△Ｐは小さくなるが、このＬを長くすることは不可能
であった。
以上のように実施されていたため、次のような課題が存
在していた。すなわち、混練リングの軸方向のほぼ中央
位置に形成された外周面は、スクリュ長手直角方向より
みてほぼ直線であり、この外周面の長さは、混練リング
の直径に比例し、直径に円周率を乗じた値に限られてい
た。そのため、高粘度樹脂の混練や未溶融物、ゲルを含
む樹脂を混練する際、混練効果を増すためにこの外周面
とシリンダの内壁との間をせまくして混練を行うと、前
述の式に示された圧力損失△Ｐが大となり、樹脂温度が
上昇し、樹脂が劣化することになっていた。従って、前
述のＬ（リングの円周外形長）を長くするが、δ（リン
グの外周とシリンダ内周との隙間）を大とすると圧力損
失△Ｐは小さくなるが、このＬを長くすることは不可能
であった。
【０００８】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたものであり、特に、外周面の形状をこれま
での直線状からジグザグの湾曲させた形状とすることに
より、外周面の長さを従来よりも長くし、混練機能を低
下させること無く、圧力損失△Ｐを小さくし、合成樹脂
材料の温度上昇を押さえて劣化を抑えるようにしたスク
リュ式混練押出機用スクリュに用いられる混練リング及
びスクリュ式混練押出機を提供することを目的とする。
めになされたものであり、特に、外周面の形状をこれま
での直線状からジグザグの湾曲させた形状とすることに
より、外周面の長さを従来よりも長くし、混練機能を低
下させること無く、圧力損失△Ｐを小さくし、合成樹脂
材料の温度上昇を押さえて劣化を抑えるようにしたスク
リュ式混練押出機用スクリュに用いられる混練リング及
びスクリュ式混練押出機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によるスクリュ式
混練押出機用スクリュに用いられ軸方向に沿う幅Ｗの外
周面を有する円形リング形状の混練リングにおいて、前
記外周面は周方向へジグザグ状に湾曲し一周している構
成であり、また、この混練リングを混練部に用いたスク
リュ式混練押出機の構成である。
混練押出機用スクリュに用いられ軸方向に沿う幅Ｗの外
周面を有する円形リング形状の混練リングにおいて、前
記外周面は周方向へジグザグ状に湾曲し一周している構
成であり、また、この混練リングを混練部に用いたスク
リュ式混練押出機の構成である。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明によるス
クリュ式混練押出機用スクリュの混練リング及びスクリ
ュ式混練押出機の好適な実施の形態について説明する。
図１及び図２において、符号１０で示されるものは混練
リングであり、この混練リング１０はリング形状に構成
されている。この混練リング１０には、軸方向に沿う幅
Ｗの外周面１１が形成され、この外周面１１の幅方向両
側からスクリュ溝の溝底へ曲線的に変化する上流側の上
流傾斜部１２及び下流側の下流傾斜部１３が形成されて
いる。前記外周面１１は、その円周方向へ曲線的あるい
は直線的なジグザグ状に湾曲して一周して形成されてい
る。前記上流傾斜部１２及び下流傾斜部１３は、ジグザ
グ状の前記外周面１１に合わせて、円弧、あるいは円弧
と直線とを組合せた曲線形状による曲面により構成され
ている。従って、前記外周面１１の実質的な長さＬは、
従来よりも長くなる。
クリュ式混練押出機用スクリュの混練リング及びスクリ
ュ式混練押出機の好適な実施の形態について説明する。
図１及び図２において、符号１０で示されるものは混練
リングであり、この混練リング１０はリング形状に構成
されている。この混練リング１０には、軸方向に沿う幅
Ｗの外周面１１が形成され、この外周面１１の幅方向両
側からスクリュ溝の溝底へ曲線的に変化する上流側の上
流傾斜部１２及び下流側の下流傾斜部１３が形成されて
いる。前記外周面１１は、その円周方向へ曲線的あるい
は直線的なジグザグ状に湾曲して一周して形成されてい
る。前記上流傾斜部１２及び下流傾斜部１３は、ジグザ
グ状の前記外周面１１に合わせて、円弧、あるいは円弧
と直線とを組合せた曲線形状による曲面により構成され
ている。従って、前記外周面１１の実質的な長さＬは、
従来よりも長くなる。
【００１１】以上のような混練リング１０を周知の図示
しないスクリュ式混練押出機の混練部に装着し、シリン
ダの上流側からその内孔へ合成樹脂材料を供給すると、
この合成樹脂材料は、スクリュの螺旋溝内に入り、スク
リュの回転により下流方向へ押付けられながら、順次下
流方向へ移動する。図示しない輸送部では合成樹脂材料
の大部分がスクリュの溝内を移動し、溶融部及び混練部
では大部分がスクリュの外周とシリンダの内周との隙間
を通りつつ下流方向へ移動する。合成樹脂材料は、スク
リュの外周とシリンダの内周との狭い隙間を通過する際
に、固定側のシリンダの内孔面と回転するスクリュの外
周面との相対移動により剪断作用を受け、発熱し、可塑
化溶融されるとともに混練される。
しないスクリュ式混練押出機の混練部に装着し、シリン
ダの上流側からその内孔へ合成樹脂材料を供給すると、
この合成樹脂材料は、スクリュの螺旋溝内に入り、スク
リュの回転により下流方向へ押付けられながら、順次下
流方向へ移動する。図示しない輸送部では合成樹脂材料
の大部分がスクリュの溝内を移動し、溶融部及び混練部
では大部分がスクリュの外周とシリンダの内周との隙間
を通りつつ下流方向へ移動する。合成樹脂材料は、スク
リュの外周とシリンダの内周との狭い隙間を通過する際
に、固定側のシリンダの内孔面と回転するスクリュの外
周面との相対移動により剪断作用を受け、発熱し、可塑
化溶融されるとともに混練される。
【００１２】次に、前記混練リング１０を溶融状態の合
成樹脂材料が通過する場合に発生する前述の圧力損失△
Ｐは従来の技術に示した式により求められるが、この式
において、圧力損失△Ｐが混練リング１０の円周外形長
Ｌに反比例することが示されている。従って、本発明に
よる混練リング１０の場合、円周外形長Ｌは外周部１１
のジグザグの周長に相当し、同一径のスクリュでは、従
来の直線状の円周外形長より大きくなり、圧力損失△Ｐ
を小さくする方向に作用する。
成樹脂材料が通過する場合に発生する前述の圧力損失△
Ｐは従来の技術に示した式により求められるが、この式
において、圧力損失△Ｐが混練リング１０の円周外形長
Ｌに反比例することが示されている。従って、本発明に
よる混練リング１０の場合、円周外形長Ｌは外周部１１
のジグザグの周長に相当し、同一径のスクリュでは、従
来の直線状の円周外形長より大きくなり、圧力損失△Ｐ
を小さくする方向に作用する。
【００１３】実施例 日本製鋼所製のスクリュ径６９ｍｍ、噛合い同方向回転
二軸スクリュ式混練押出機により、バイモダール高密度
ポリエチレン（メルトインデックスが２．１ｋｇ荷重で
約０．０７）について、第２混練部に従来及び本発明に
よる混練リングを装着して比較試験を行い、以下の表１
の第１表の結果を得た。
二軸スクリュ式混練押出機により、バイモダール高密度
ポリエチレン（メルトインデックスが２．１ｋｇ荷重で
約０．０７）について、第２混練部に従来及び本発明に
よる混練リングを装着して比較試験を行い、以下の表１
の第１表の結果を得た。
【００１４】
【表１】
【００１５】以上の試験結果から、押出量及びスクリュ
回転数が同一の場合、比エネルギー及び押出される合成
樹脂材料温度が、本発明による混練リング１０を使用す
ることにより低下することが証明された。また、混練押
出しされた材料中の未溶融物の個数がほぼ同等に抑えら
れ、混練機能が低下しないことも証明された。なお、本
発明で用いたスクリュ式混練押出機は周知であるため、
図示していない。
回転数が同一の場合、比エネルギー及び押出される合成
樹脂材料温度が、本発明による混練リング１０を使用す
ることにより低下することが証明された。また、混練押
出しされた材料中の未溶融物の個数がほぼ同等に抑えら
れ、混練機能が低下しないことも証明された。なお、本
発明で用いたスクリュ式混練押出機は周知であるため、
図示していない。
【００１６】
【発明の効果】本発明による混練リング及びスクリュ式
混練押出機は、以上のように構成されていることによ
り、次のような効果を得ることができる。すなわち、混
練リングの外周面をジグザグ状に湾曲させて実質的な円
周外形長を長くしているため、混練機能を低下させるこ
と無く混練リングにおける圧力損失△Ｐを小さくするこ
とが可能となり、その結果として比エネルギー及び押出
される合成樹脂材料の温度が、従来と比較して低くなっ
た。また、比エネルギー及び押出される合成樹脂材料温
度が低くなったことにより、スクリュ式混練押出機の所
要動力が小さくなり、運転効率が上昇した。さらに、押
出される合成樹脂材料温度が低くなったことにより、合
成樹脂材料の劣化を起こすことが無くなった。
混練押出機は、以上のように構成されていることによ
り、次のような効果を得ることができる。すなわち、混
練リングの外周面をジグザグ状に湾曲させて実質的な円
周外形長を長くしているため、混練機能を低下させるこ
と無く混練リングにおける圧力損失△Ｐを小さくするこ
とが可能となり、その結果として比エネルギー及び押出
される合成樹脂材料の温度が、従来と比較して低くなっ
た。また、比エネルギー及び押出される合成樹脂材料温
度が低くなったことにより、スクリュ式混練押出機の所
要動力が小さくなり、運転効率が上昇した。さらに、押
出される合成樹脂材料温度が低くなったことにより、合
成樹脂材料の劣化を起こすことが無くなった。
【図１】本発明による混練リングの正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’矢視部分断面図である。
【図３】従来の混練リングの正面図である。
１０ 混練リング １１ 外周面 １２ 上流傾斜部 １３ 下流傾斜部
Claims (2)
- 【請求項１】 スクリュ式混練押出機用スクリュに用い
られ軸方向に沿う幅Ｗの外周面(11)を有する円形リング
形状の混練リングにおいて、前記外周面(11)は周方向へ
ジクザグ状に湾曲し一周して構成されていることを特徴
とする混練リング。 - 【請求項２】 請求項１記載の混練リングを混練部に用
いたことを特徴とするスクリュ式混練押出機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001087672A JP3598072B2 (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 混練リング及びスクリュ式混練押出機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001087672A JP3598072B2 (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 混練リング及びスクリュ式混練押出機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002283434A true JP2002283434A (ja) | 2002-10-03 |
| JP3598072B2 JP3598072B2 (ja) | 2004-12-08 |
Family
ID=18942892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001087672A Expired - Fee Related JP3598072B2 (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 混練リング及びスクリュ式混練押出機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3598072B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109476043A (zh) * | 2016-07-13 | 2019-03-15 | 株式会社日本制钢所 | 捏合盘、螺杆元件和挤出机 |
-
2001
- 2001-03-26 JP JP2001087672A patent/JP3598072B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109476043A (zh) * | 2016-07-13 | 2019-03-15 | 株式会社日本制钢所 | 捏合盘、螺杆元件和挤出机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3598072B2 (ja) | 2004-12-08 |
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Legal Events
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| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20040813 |
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| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
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