JP2003039527A - 二軸押出機用スクリュ - Google Patents

二軸押出機用スクリュ

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JP2003039527A
JP2003039527A JP2001234834A JP2001234834A JP2003039527A JP 2003039527 A JP2003039527 A JP 2003039527A JP 2001234834 A JP2001234834 A JP 2001234834A JP 2001234834 A JP2001234834 A JP 2001234834A JP 2003039527 A JP2003039527 A JP 2003039527A
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screw
kneading
diameter
twin
disks
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Kuniaki Endo
邦昭 遠藤
Norishige Maeda
徳重 前田
Hiroyuki Saito
裕之 斎藤
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Shibaura Machine Co Ltd
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Toshiba Machine Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微分散混合が良くて、バレル内径面と混合部
のニーディングディスクとに噛りが発生しない同方向回
転噛合形二軸押出機のスクリュを提供すること。 【解決手段】 成形材料を少なくとも溶融・混合・微分
散させるニーディングディスクを複数個組み合わせ混練
部を少なくとも一つ以上備えた同方向回転噛合形二軸押
出機の57mmから104mmの直径のスクリュにおいて、バレ
ル穴径をDb、スクリュ二軸間距離をC、前記混練部の
長さをLs、ニーディングディスク同士の噛合隙間を
Δ、前記ニーディングディスクの直径をDkとし、(Db―
Dk)/2=δとしたとき、Δ>0.65mm、δ/Δ=1.5
3〜1.92、Ls>3Db、Db/C=1.18〜1.21であることを
特徴とする前記混練部を有する同方向回転噛合形二軸押
出機のスクリュとした。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は二種類以上の成形材
料、例へばSAN樹脂にABSグラフトポリマを混合し
てABS樹脂を作る時に、均一な分散混合状態の樹脂を
成形可能とする同方向回転噛合形二軸押出機のスクリュ
に関する。 【0002】 【従来の技術】この種のスクリュは、スクリュエレメン
トとニーディングディスクから構成され、その断面形状
はスクリュエレメントもニーディングディスクも同一形
状であり、一定長さのスクリュエレメントと一定長さの
ニーディングディスクを目的に応じて組み合せ、スクリ
ュ軸に挿入して完成させる構造になっている。また、お
互いの二本のスクリュは、相互のスクリュエレメント同
士、またニーディングディスク同士が噛り現象を起こさ
ないように各々の噛合隙間を一定値に保ちながら回転運
動するようになっている。具体的には、スクリュエレメ
ントとバレル穴径との隙間と、ニーディングディスクと
バレル穴径との隙間と、スクリュエレメント同士との隙
間、ニーディングディスク同士の隙間を一定値に保ちな
がら回転運動するようになっている。図5はニーディン
グディスクを複数個組み合わせた混練部を一つ以上備え
た同方向回転噛合形二軸押出機の従来のスクリュの実施
例を示し、図6は図5のF―F断面を示す。図5のスク
リュ2は、二種類以上の成形材料を同時にスクリュエレ
メントからなるスクリュ3の部分に供給し、その成形材
料は先端方向に搬送されながら図示してない加熱バレル
より予熱され、次に前記成形材料は溶融・混練・微分散
させる機能のある複数個のニーディングディスクを組み
合わせた長さLsの混練部1で溶融、混合、微分散さ
れ、そして、前記混練部1で溶融・混合・微分散された
成形材料はスクリュ4の部分で更に先端方向に搬送され
る。一般的にスクリュ2は、スクリュ3の部分を供給
部、混練部1の部分を混練部、スクリュ4の部分を押出
部と呼称している。前記混練部1のニーディングディス
クの断面形状は、図6の6および7であり、その直径を
d1とし、図5のスクリュ4の直径をd2とし、更にス
クリュ3の直径をd3としたとき、一般的な相互関係
は、d1=d2=d3となっている。また、バレル穴径
Dbと夫々前記d1、d2、d3との隙間δ(図6参照)
の各値は、スクリュ直径が57mmから104mmの範囲で
は夫々約1mm程度が一般的であり、また、図6のニー
ディングディスク同士の噛合隙間であるΔの値は0.5m
m程度が一般的な値である。前記δおよびΔの値は、二
本のスクリュ2の回転運動に際し、相互のスクリュエレ
メント同士、およびニーディングディスク同士が互いに
噛りを起こさない程度に定めた値であり、この範囲のス
クリュ直径の同方向回転噛合形二軸押出機には多く採用
されている。 【0003】 【発明が解決しょうとする課題】しかしながら、二種類
以上の成形材料を微分散させて良好な混合体を作るコン
パウンド成形では、スクリュエレメント部分とニーディ
ングディスク部分の直径が比較的小さい同方向回転噛合
形二軸押出機、例えば、スクリュ直径が48mmのもの
では、非常に均一な微分散混合状態の混合体を作る成形
は容易に可能であるが、しかし、これよりもスクリュ直
径の大きい中形機の同方向回転噛合形二軸押出機、例え
ばスクリュ直径が75mmのものでは均一な微分散状態
の混合体を作ることが出来なかった。その為に、図5の
スクリュ2の混練部1の部分に、混練りを効かせて微分
散をさせる為に長さの長い一枚物のニーディングディス
クを組み込んで成形すると、微分散混合状態は良くなる
が、一方では、混練部1の部分でニーディングディスク
6,7には水平方向に互いの間を引き離そうとする大き
な力が発生し、スクリュ2全体が左右方向に大きく振ら
れ、その際、特にニーディングディスク6,7はバレル
穴径面に大きな力で押しつけられ、バレル穴径面とニー
ディングディスク6,7とで噛りを起こし、その結果、
金属片が成形中の混合体に混じったり、噛り部分付近の
樹脂は大きな局部摩擦発熱で焼けて変色したりして良質
の成形品が出来なかった。また、金属同士の噛りが発生
すると、バレル、スクリュエレメント、ニーディングデ
ィスク等は急激に摩耗したり、欠けたり、割れたりして
機械的に損傷していた。 【0004】更に詳しくニーディングディスク6,7同
士の噛り現象を図6により説明すると、スクリュ2の供
給部であるスクリュ3に供給された二種類以上の成形材
料5は、長さLsの混練部1のニーディングディスク
6,7の噛合い部分で一番強いせん断作用を受け、その
際発生するせん断発熱で成形材料は溶融し、せん断作用
を伴う攪拌作用で混合され、微分散混合が行なわれる。
特に、図6のニーディングディスク6および7が形成す
る噛合隙間Δの近傍a部分では、そのせん断作用と攪拌
作用が最大となり、その反面、ニーディングディスク同
士は互いに大きく左右方向に押し広げられる。その力
は、Δの値で大きく変わり、また、δの値も影響し、即
ち、運転中はニーディングディスク同士が左右に押し広
げられのでΔの実際の値は(Δ+2δ)となる。その結
果、押しつけ力が大きくなり、バレル穴径面とニーディ
ングディスク6,7との間には噛り現象が発生すること
が多い。Δ、δの値が小さければ小さい程左右に押し広
げられる力は楔の理論から大きくなる傾向にある。 【0005】従って、前述の噛り現象が発生しないよう
にするには、Δ、δの値を或る程度大きくしなければな
らないが、その値を余り大きくとり過ぎると、a部の噛
合隙間が大きくなり過ぎ、せん断作用および攪拌作用が
小さくなり過ぎて微分散混合が十分でなくなる。 【0006】本発明の目的は、微分散混合が良くてバレ
ル穴径面と混練部のニーディングディスクとに噛りが発
生しない噛合隙間とバレル穴径面とニーディングディス
ク間との隙間を最適値にした同方向回転噛合形二軸押出
機のスクリュを提供することにある。 【0007】 【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
め本発明は、成形材料を少なくとも溶融・混合・微分散
させるニーディングディスクを複数個組み合わせた混練
部を少なくとも1つ以上備えた同方向回転噛合形二軸押
出機の57mmから104mmの直径のスクリュにおいて、バ
レル穴径をDb、スクリュ二軸間距離をC、前記混練部の
長さをLs、ニーディングディスク同士の噛合隙間をΔ、
前記ニーディングディスクの直径をDkとし,(DbーDk)
/2=δとしたとき、Δ>0.65mm、δ/Δ=1.53〜1.9
2、Ls>3Db 、Db/C=1.18〜1.21であることを特徴と
する前記混練部を有する同方向回転噛合形二軸押出機の
スクリュとした。 【0008】これによりニーディングディスク同士の噛
合隙間Δ、およびバレル内径Dbとニーディングディスク
の直径Dkとの隙間δを最適値にすることにより微分散
も良くなり、噛り現象も無くなった。 【0009】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図1、
2、3,4及び表1により説明する。図1のスクリュ1
0はスクリュエレメントを組み合わせたスクリュ部11
(供給部)および12(押出部)、溶融・混合・微分散
を行うニーディングデイスクを複数個組み合わせた混練
部13(長さLs)から構成されている。発明者等は、 【0010】 【表1】 【0011】に示すようにバレル穴径Dbとスクリュ10
の混練部13のニーディングディスクの直径Dk及び夫々
の隙間Δ、δが異なる4種類の混練部A、B、C、Dを
選択し、成形材料としてSAN樹脂とABSグラフトポ
リマを同時にスクリュ10を有する同方向回転噛合形二
軸押出機に供給して、ABSグラフトポリマがどれくら
いSAN樹脂に微分散出来るかをテストした。その評価
方法はABSグラフトポリマの微分散されない塊である
通称ブツの数で評価し、そのブツ数を数える為に成形さ
れた混合体をフィルム状にして、ブツ数が単位面積に表
れる個数(ブツ数/cm2)を計測して微分散状態を比
較した。そのテスト結果を図3にグラフで示す。図3中
のQは押出量、Nsは毎分のスクリュ回転数である。し
たがって、グラフの横軸はスクリュ回転数と押出量を示
し、縦軸は一平方センチ当りのブツの数である。ブツ数
が5個/cm2以下となるスクリュはB、C、Dである
が、良いものの順序は、D、C,B,Aとなった。この
場合、噛り現象は現われなく、成形樹脂の変色もなかっ
た。 【0012】故に、この結果より、Δ>0.65mm、δ/
Δ=1.53〜1.92、Ls>3Db、Db/C=1.18〜1.21であ
ることが良いと判断された。 【0013】本発明によるスクリュの混練部と、従来の
スクリュの混練部との成形時のバレル内部で発生した圧
力分布を図6に概念的に示す。即ち、Δおよびδが適正
値でないと混練部の内部圧力が上がり過ぎとなり、分散
すべき粒子が二次凝集を起こし、ブツ数が多くなる傾向
にあることもわかった。 【0014】 【発明の効果】以上説明したように、本発明により二種
類以上の成形材料を混合する場合、微分散混合が良くて
バレル穴径面と混練部のニーディングディスクとに噛り
が発生しない噛合隙間と,バレル穴径面とニーディング
ディスクとの間の隙間とを最適値にした同方向回転噛合
形二軸押出機のスクリュを提供できるようになった。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の1実施形態例を示すスクリュの説明図
である。 【図2】本発明の1実施形態例を示すスクリュの説明図
で、図1のE−E断面の拡大図である。 【図3】本発明のスクリュを決定するためのテストした
結果を示すグラフである。 【図4】本発明によるスクリュと従来スクリュとの混練
部の圧力分布を比較した説明図である。 【図5】従来のスクリュの1実施形態の説明図である。 【図6】従来のスクリュの1実施形態の説明図で、図5
のF−F断面の拡大図である。 【符号の説明】 10 スクリュ 11 スクリュ部(供給部) 12 スクリュ部(押出部) 13 混練部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4F207 AA13 KA01 KA17 KK13 KL04 KL23 KL34

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 成形材料を少なくとも溶融・混合・微分
    散させるニーディングディスクを複数個組み合わせた混
    練部を少なくとも一つ以上備えた同方向回転噛合形二軸
    押出機の57mmから104mmの直径のスクリュにおいて、
    バレル穴径をDb、スクリュ二軸間距離をC、前記混練部
    の長さをLs、ニーディングディスク同士の噛合隙間を
    Δ、前記ニーディングディスクの直径をDkとし、(Db-
    Dk)/2=δとしたとき、Δ>0.65mm、δ/Δ=1.53
    〜1.92、Ls>3Db、Db/C=1.18〜1.21であることを特
    徴とする前記混練部を有する同方向回転噛合形二軸押出
    機のスクリュ。
JP2001234834A 2001-08-02 2001-08-02 二軸押出機用スクリュ Pending JP2003039527A (ja)

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