JP2003311814A - スクリュ式押出機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内部圧力によって生じる原料の逆流を抑える
ことができるスクリュ式押出機を提供する。 【解決手段】 スクリュ式押出機は、２つの連通内孔１
ａが形成されたシリンダー１と、各連通内孔１ａ内に互
いに空隙をおいて回転可能に配設された２本のスクリュ
２とを有し、原料の搬送方向に関して上流側から下流側
にかけて、各連通内孔１ａ内に供給された原料を搬送す
るフィード部５と、フィード部５で搬送されてきた原料
を混練する混練部６と、混練部６で混練された原料を連
通内孔１ａの外に排出する排出部７とが順次構成されて
いる。フィード部５の一部には、各スクリュ２同士の間
の空隙を埋める壁部８が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主にプラスチック
原料を可塑化または混練して押し出すスクリュ式押出機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来のスクリュ式押出機の概略的
な全体構成を示す縦方向断面図、図４は図３のＺ−Ｚ線
における断面図である。なお、図４では、各スクリュ１
０２のフライト１０２ａの相を理解しやすいように、フ
ライト１０２ａは模式的に示している。

【０００３】従来のスクリュ式押出機は、不図示の加熱
冷却手段によって加熱冷却される筒状長尺のシリンダー
１０１と、このシリンダー１０１に形成された２つの貫
通内孔１０１ａに回転自在にそれぞれ挿入された２本の
スクリュ１０２と、２本のスクリュ２を互いに異なる方
向へ回転させる回転駆動手段（不図示）とを有してい
る。シリンダー１０１の一方の端部側にはプラスチック
原料等を供給する供給口１０３が設けられ、他方の端部
側にはその原料を排出する排出口１０４が設けられてい
る。

【０００４】スクリュ式押出機は、原料の搬送方向に関
して上流側から下流側である、シリンダー１０１の供給
口１０３側から排出口１０４側にかけて、供給された原
料を搬送するフィード部１０５と、フィード部１０５で
搬送されてきた原料を混練する混練部１０６と、混練部
１０６で混練された原料を排出口から排出する排出部１
０７とが順次構成されている。

【０００５】各々のスクリュ１０２は、フィード部１０
５と排出部１０７に位置する部分に螺旋状のフライト１
０２ａが設けられているとともに、混練部１０６に位置
する部分にはミキシングエレメントである不図示のロー
タ等が設けられている。各々のスクリュ１０２は、フラ
イト１０２ａが互いに噛み合っておらず、互いに接触し
ないように間に空隙（図４参照）をおいて配置されてい
る。なお、各々のスクリュ１０２に設けられたフライト
１０２ａの螺旋方向は、互いに逆になっている。

【０００６】次に、上記のように構成された従来のスク
リュ式押出機の動作について説明する。

【０００７】供給される原料がペレットやパウダー状等
の固体のプラスチック原料である場合には、供給口１０
３からフィード部１０５に供給されたプラスチック原料
は、回転駆動手段で回転させられているスクリュ１０２
によって、下流側の混練部１０６に搬送される。このと
き、プラスチック原料は加熱冷却手段で加熱されたシリ
ンダー１０１から与えられる熱によって昇温していく。

【０００８】混練部１０６に送られてきたプラスチック
原料は、この混練部１０６に一時的に滞留し、シリンダ
ー１０１とロータ（不図示）との隙間空間に充満する。
混練部１０６に滞留したプラスチック原料は、回転する
ロータによって混練されて可塑化し、溶融体に変わる。

【０００９】溶融体になったプラスチック原料は、排出
部１０７へ送られ、排出部１０７のスクリュ１０２によ
って搬送されて、排出口１０４から押出機の外部に排出
される。

【００１０】また、供給される原料が溶融体のプラスチ
ック原料である場合には、供給口１０３からフィード部
１０５に供給されたプラスチック原料は、回転駆動手段
で回転させられているスクリュ１０２によって、下流側
の混練部１０６に搬送される。このとき、プラスチック
原料は加熱冷却手段で加熱されたシリンダー１０１から
与えられる熱によって昇温していく。

【００１１】混練部１０６に送られてきたプラスチック
原料は、この混練部１０６に一時的に滞留し、シリンダ
ー１０１とロータとの隙間空間に充満する。混練部１０
６に滞留したプラスチック原料は、回転するロータによ
って混練される。

【００１２】混練部１０６で混練されたプラスチック原
料は、排出部１０７へ送られ、排出部１０７のスクリュ
１０２によって搬送されて、排出口１０４から押出機の
外部に排出される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このような構成のスク
リュ式押出機では、混練部１０６でプラスチック原料を
混練する際に、内部に供給されたプラスチック原料の圧
力が高くなる。このような内部圧力は、スクリュ１０２
がプラスチック原料を搬送する方向とは逆の方向にプラ
スチック原料を押し戻す圧力（背圧）として作用する。

【００１４】上述した従来のスクリュ式押出機では、ス
クリュ１０２同士の間に空隙（図４参照）が形成されて
いるので、内部圧力が高くなると、プラスチック原料は
その空隙を通ってフィード部１０５をスクリュ１０２に
よる搬送方向とは逆の方向に流れてしまう。プラスチッ
ク原料のこのような逆流（「背圧流」あるいは「漏洩
流」ともいう。）が生じると、特にフィード部１０５に
おけるスクリュ１０２の本来の搬送能力が阻害され、ス
クリュ式押出機による押出性能が低下してしまう。

【００１５】そこで本発明は、内部圧力によって生じる
原料の逆流を抑えることができるスクリュ式押出機を提
供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のスクリュ式押出機は、原料を搬送する複数
の連通内孔が形成されたシリンダーと、前記各連通内孔
内に互いに空隙をおいて回転可能に配設された複数本の
スクリュとを有し、前記原料の搬送方向に関して上流側
から下流側にかけて、前記各連通内孔内に供給された前
記原料を搬送するフィード部と、該フィード部で搬送さ
れてきた前記原料を混練する混練部と、該混練部で混練
された前記原料を前記連通内孔の外に排出する排出部と
が順次構成されているスクリュ式押出機において、前記
フィード部の少なくとも一部には、前記各スクリュ同士
の間の前記空隙を埋める壁部が形成されていることを特
徴とする。

【００１７】上記本発明のスクリュ式押出機によれば、
混練部で原料を混練する際に生じる内部圧力によって原
料が空隙を逆流しようとしても、その原料の流れは壁部
に堰き止められる。そのため、原料が空隙を逆流するこ
とが妨げられるので、フィード部におけるスクリュの本
来の搬送能力が阻害されることはなく、内部圧力により
押出性能が低下することを防止することが可能になる。

【００１８】また、前記壁部は前記フィード部の全部に
わたって形成されている構成としてもよい。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００２０】図１は本発明に係るスクリュ式押出機の一
実施形態の概略的な全体構成を示す縦方向断面図、図２
は図１に示したスクリュ式押出機の断面図である。図２
において、同図（ａ）は図１のＸ−Ｘ線における断面を
示し、同図（ｂ）は図１のＹ−Ｙ線における断面を示し
ている。

【００２１】本実施形態に係るスクリュ式押出機は、供
給口３から供給された原料を搬送するフィード部５の少
なくとも一部に、スクリュ２同士の空隙を埋める壁部８
が設けられている。すなわち、壁部８はフィード部５の
一部のみに設けられていてもよく、あるいは、フィード
部５の全体にわたって設けられていてもよい。壁部８
は、回転する各スクリュ２に接触しないように構成され
ている。この壁部８は、例えば、シリンダー１の内部を
切削加工して貫通内孔１ａを形成する際に、２つの貫通
内孔１ａ同士の間に互いを仕切る部分を残しておくこと
によって構成することができる。

【００２２】なお、本実施形態のスクリュ式押出機のシ
リンダー１、スクリュ２、フライト２ａ、供給口３、排
出口４、混練部６、および排出部７の構成は図３等に示
した従来のスクリュ式押出機と同様であるので、これら
についての詳しい説明は省略する。

【００２３】上記のように構成されたスクリュ式押出機
によれば、供給される原料がペレットやパウダー状等の
固体のプラスチック原料である場合には、供給口３から
フィード部５に供給されたプラスチック原料は、回転駆
動手段で回転させられているスクリュ２によって、下流
側の混練部６に搬送される。このとき、プラスチック原
料は加熱冷却手段で加熱されたシリンダー１の熱によっ
て昇温していく。

【００２４】混練部６に送られてきたプラスチック原料
は、この混練部６に一時的に滞留し、シリンダー１とロ
ータ（不図示）との隙間空間に充満する。混練部６に滞
留したプラスチック原料は、回転するロータによって混
練されて可塑化し、溶融体に変わる。

【００２５】溶融体になったプラスチック原料は、排出
部７へ送られ、排出部７のスクリュ２によって搬送され
て、排出口４から押出機の外部に排出される。

【００２６】また、供給される原料が溶融体のプラスチ
ック原料である場合には、供給口３からフィード部５に
供給されたプラスチック原料は、回転駆動手段で回転さ
せられているスクリュ２によって、下流側の混練部６に
搬送される。

【００２７】混練部６に送られてきたプラスチック原料
は、この混練部６に一時的に滞留し、シリンダー１とロ
ータとの隙間空間に充満する。混練部６に滞留したプラ
スチック原料は、回転するロータによって混練される。

【００２８】混練部６で混練されたプラスチック原料
は、排出部７へ送られ、排出部７のスクリュ２によって
搬送されて、排出口４から押出機の外部に排出される。

【００２９】ここで、本実施形態のスクリュ式押出機
は、フィード部５の少なくとも一部にスクリュ２同士の
空隙を埋める壁部８が設けられているので、混練部６で
プラスチック原料を混練する際に生じる内部圧力によっ
てプラスチック原料が空隙を逆流しようとしても、その
プラスチック原料の流れは壁部８に堰き止められる。そ
のため、プラスチック原料が空隙を逆流することが妨げ
られるので、フィード部５におけるスクリュ２の本来の
搬送能力が阻害されることはなく、内部圧力により押出
性能が低下することを防止することができる。

【００３０】また、本実施形態では空隙の少なくとも一
部に壁部８が形成されていることから、スクリュ２間の
空隙の容積が従来に比べて少なくなっている。空隙には
プラスチック原料が滞留しやすく、空隙に滞留したプラ
スチック原料は熱や圧力によって劣化してしまう。しか
し、本実施形態では空隙の容積が少なくなっているの
で、空隙に滞留するプラスチック原料の量もおのずと少
なくなることから、空隙に滞留して劣化するプラスチッ
ク原料の量を抑えることができる。

【００３１】さらに、空隙に滞留するプラスチック原料
の量が上記のように少なくなることから、例えば異なる
グレードの製品を製造するために、それまで供給してい
た原料と異なる原料を続けて供給した場合に、シリンダ
ー１の内部を満たす原料を速やかに置換することができ
る。

【００３２】また、本実施形態のシリンダー１も通常の
切削加工等を用いて製作することができるので、シリン
ダー１の製造コストが従来よりも高くなることはない。
むしろ、壁部８の切削加工分の加工時間を減らすことが
できることから、その分だけ製造コストを低くすること
ができる。

【００３３】なお、上記では２本のスクリュ２が異方向
内回りに回転する例を挙げて説明したが、スクリュ２の
回転方向はこれに限られず、各々のスクリュ２を図１に
示した方向とは逆の方向に回転させた「異方向外回り回
転」や、２本のスクリュ２を共に同じ方向に回転させた
「同方向回転」であってもよい。ただし、これらの場合
には、回転方向に応じてフライト２ａの螺旋方向を適宜
変更する必要がある。

【００３４】また、シリンダー１内に備えられるスクリ
ュ２の本数は２本に限られず、２本以上備えられていて
もよい。この場合、シリンダー１内には備えるスクリュ
２の本数と同じ数の貫通内孔１ａが形成され、上記の壁
部８は、各々のスクリュ２同士の間の適切な箇所にそれ
ぞれ設けられる。

【００３５】さらに、供給口３から排出口４の間に、プ
ラスチック原料の混練度を調整する装置（不図示）が設
けられていてもよい。さらには、供給口３から排出口４
の間に、プラスチック原料に含まれる揮発成分が揮発し
て発生するガスを排出するベント（不図示）が設けられ
ていてもよい。

【００３６】

【実施例】次に、上記に説明したスクリュ式押出機の一
実施例について説明する。

【００３７】本実施例では、図１に示した構成のスクリ
ュ式押出機、すなわち２本のスクリュ２が互いに噛み合
っておらず、各スクリュ２が互いに異なる方向に回転す
る、非噛合い異方向回転二軸スクリュ式押出機を用い
た。

【００３８】シリンダー１の内径は９０ｍｍとし、スク
リュ２は外径（フライト２ａの径）を８７ｍｍ、内径
（スクリュ２の軸径）を５０ｍｍとした。スクリュ２は
２条フライトとし、そのフライトリードは１Ｄとした
（ここで、「Ｄ」はスクリュ２の外径を意味する。以下
同じ）。また、フィード部５の軸方向長さＬfを５Ｄと
し、壁部８の軸方向長さＬwを２Ｄとした。

【００３９】このようなスクリュ式押出機を作動させ、
スクリュ２の回転数を４００ｒｐｍにして、固体のプラ
スチック原料であるポリプロピレンパウダーを供給口３
から供給して押出しを行ったところ、フィード部５での
原料の限界搬送能力は５００ｋｇ／ｈであった。

【００４０】これに対し、壁部８が設けられていないこ
とを除いては本実施例と同じ構成の従来型のスクリュ式
押出機を用いて、上記と同様にポリプロピレンパウダー
の押出しを行ったところ、フィード部での原料の限界搬
送能力は４４０ｋｇ／ｈであった。

【００４１】このことから、本実施例のスクリュ式押出
機は、フィード部での原料の限界搬送能力が従来型のス
クリュ式押出機に比べて約１．１４倍向上したことがわ
かる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のスクリュ
式押出機は、フィード部の少なくとも一部に各スクリュ
同士の間の空隙を埋める壁部が形成されているので、次
の効果を得ることができる。 （１）混練部で原料を混練する際に生じる内部圧力によ
って原料が空隙を逆流しようとしても、その原料の流れ
は壁部に堰き止められるので、原料が空隙を逆流するこ
とを防止することができる。そのため、フィード部にお
けるスクリュの本来の搬送能力が阻害されることはな
く、内部圧力により押出性能が低下することを防止する
ことができる。 （２）空隙に滞留する原料の量が少なくなることから、
空隙に滞留して劣化する原料の量を少なくすることがで
きる。 （３）空隙に滞留するプラスチック原料の量が上記のよ
うに少なくなることから、それまで供給していた原料と
異なる原料を続けて供給した場合に、シリンダーの内部
を満たす原料を速やかに置換することができる。 （４）本発明に係るシリンダーも通常の切削加工等を用
いて製作することができるので、シリンダーの製造コス
トが従来よりも高くなることはない。むしろ、壁部の切
削加工分の加工時間を減らすことができることから、そ
の分だけ製造コストを低くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスクリュ式押出機の一実施形態の
概略的な全体構成を示す縦方向断面図である。

【図２】図１に示したスクリュ式押出機の断面図であ
る。

【図３】従来のスクリュ式押出機の概略的な全体構成を
示す縦方向断面図である。

【図４】図３に示したスクリュ式押出機の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ シリンダー １ａ 貫通内孔 ２ スクリュ ２ａ フライト ３ 供給口 ４ 排出口 ５ フィード部 ６ 混練部 ７ 排出部 ８ 壁部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原料を搬送する複数の連通内孔（１ａ）
   が形成されたシリンダー（１）と、前記各連通内孔（１
   ａ）内に互いに空隙をおいて回転可能に配設された複数
   本のスクリュ（２）とを有し、前記原料の搬送方向に関
   して上流側から下流側にかけて、前記各連通内孔（１
   ａ）内に供給された前記原料を搬送するフィード部
   （５）と、該フィード部（５）で搬送されてきた前記原
   料を混練する混練部（６）と、該混練部（６）で混練さ
   れた前記原料を前記連通内孔（１ａ）の外に排出する排
   出部（７）とが順次構成されているスクリュ式押出機に
   おいて、 前記フィード部（５）の少なくとも一部には、前記各ス
   クリュ（２）同士の間の前記空隙を埋める壁部（８）が
   形成されていることを特徴とするスクリュ式押出機。
2. 【請求項２】 前記壁部（８）は前記フィード部（５）
   の全部にわたって形成されている、請求項１に記載のス
   クリュ式押出機。