JP3140545B2 - 直列2段押出機 - Google Patents

直列2段押出機

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JP3140545B2
JP3140545B2 JP04075791A JP7579192A JP3140545B2 JP 3140545 B2 JP3140545 B2 JP 3140545B2 JP 04075791 A JP04075791 A JP 04075791A JP 7579192 A JP7579192 A JP 7579192A JP 3140545 B2 JP3140545 B2 JP 3140545B2
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吉則 村田
幸夫 田村
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/375Plasticisers, homogenisers or feeders comprising two or more stages
    • B29C48/38Plasticisers, homogenisers or feeders comprising two or more stages using two or more serially arranged screws in the same barrel
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    • B29C48/505Screws
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はプラスチックやゴム等を
溶融・混合し、造粒又はフィルム、シート、パイプ等の
各種成形を行なうための押出機に関し、特に溶融・混合
性能に優れる直列2段押出機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】押出機を2台直列に接続した直列2段押
出機は、溶融・混合が向上することでよく知られてお
り、特に溶融・混合が難しいとされる原料を使って直接
フィルムやシート等を成形する場合には、この直列2段
押出機の使用以外に手段が無く、最近では特に多く採用
される様になって来ている。この直列2段押出機が採用
される以前には、前述の如き溶融・混合の難しい原料か
ら直接成形することは不可能であったため、原料を溶融
・混合して一旦造粒(ペレット化)し、このペレットを
使って別の成形ラインでフィルムやシート等を製造して
いた。図7は従来の直列2段押出機の概要を示す。同図
において右上方の押出機が第1段押出機であり、左下方
の押出機が第2段押出機であって、第1段押出機の押出
部と第2段押出機の溶融樹脂導入部が接続管7により連
結されている。通常第1段押出機のスクリュ1とシリン
ダ2は、小口径で高速にして、可塑化、溶融機能を受け
持たせ、第2段押出機のスクリュ8とシリンダ9は大口
径、低速にして、冷却、均質化機能並びにポンピング機
能を受け持たせている。なお、第1段押出機において3
は減速駆動装置、4は駆動電動機、5は加熱用ヒータ、
6はホッパ、また第2段押出機において10は減速駆動
装置、11は駆動電動機、12は加熱用ヒータ、13は
シリンダ冷却ユニット、14はダイ、15は押出品であ
る。この様に機能を2つの押出機に分担させると、小型
押出機で大容量の製品を品質良く押し出すことが可能に
なる。更に混合のし難い原料に対しても十分にその役割
を果たすため、第1段押出機のバレル軸直角断面を、バ
レル長手方向の一部区間又は全域で、多角形或いはこれ
に類似の形状としたものが、特願平1−264699号
において提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】通常第1段押出機は原
料を溶融・混合し、第2段押出機はこれを均質化し、ダ
イの抵抗に抗して常に安定して溶融原料を押出す役割を
夫々担うが、最近では製品の多様化、複合化に伴い、混
合の難しい原料が増えて来た。即ち、異種樹脂の混合で
あるポリマーブレンドや、樹脂に各種フィラーを大量に
混合する押出しが増加して来ており、原料によっては、
混合不足が起こったり、或いは混合性能を十分に与える
ために、第1段押出機のスクリュ長を伸ばさなければな
らないというケースが生じている。また第1段押出機の
混合性能を向上させるために、バレルの1部区間を断面
多角形としたものが、特願平1−264699号におい
て提案されているが、この提案されている押出機におい
ては、ある程度の性能向上は見られるが、第1段押出機
の多角形バレルの角数、リード等の設定値によって、原
料の送り能力と可塑化能力が大きく違ってくるため、実
用した場合に原料によってはなお混合不足を生ずる虞れ
があった。この問題点を解決するために、多角形バレル
及び第1段スクリュの形状を、ある限られた範囲内で選
定できるような、混合性能良好で具体的な構造のスクリ
ュとバレルの形が望まれていた。本発明は前記従来の問
題点を解決しようとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、2台
の押出機を直列に接続した2段押出機において、第1段
押出機の原料供給口より原料が送り出される方向に、順
番に長手方向にスクリュ外径の5倍以上9倍以下の長さ
を有するフィードスクリュ部と、同スクリュに対応する
内腔円筒形のバレルと、断面形状が6角形で捩れのリー
ドが外径の1倍〜3倍に作られた混合スクリュと、同ス
クリュに対応する内腔断面形状が6角形のバレルと、ス
クリュ溝深さがスクリュ外径の0.07倍かこれより大
きく、同径の0.11倍かこれより小さい範囲の寸法に
作られたメータリングスクリュと、同スクリュに対応す
る円筒形のバレルとによって構成され、これらスクリュ
とバレルが夫々一体化して配設されてなるもので、これ
を課題解決のための手段とするものである。
【0005】
【作用】混合ゾーンの前記本発明のリード範囲をもつ6
角スクリュは、その原料の送り能力が、フィードゾーン
の前述の長さの通常スクリュによる送り能力と最も良く
マッチするスクリュであり、かつ可塑化能力を十分に発
揮できるスクリュ形状である。またメータリングゾーン
のスクリュは、上流の混合ゾーンまでの樹脂流れの変動
を吸収し、安定した流れにして樹脂を次の工程に送り出
し、所要の押出し量を確保する役割を果たす事ができ
る。
【0006】
【実施例】以下本発明を図面の実施例について説明する
と、図1〜図3は本発明を直列2段押出機の第1段押出
機のスクリュとバレルに適用した実施例である。図1に
おいてスクリュ21は3つの部分からなる。即ち、これ
はフィードゾーンの通常スクリュ21a、混合ゾーンの
断面が6角形の混合スクリュ21b、メータリングゾー
ンの通常スクリュ21cであり、同各スクリュに対応す
る外側のバレルは、フィードゾーンが円筒形バレル2
2、混合ゾーンが6角柱形バレル23、メータリングゾ
ーンが円筒形バレル24である。フィードゾーンのスク
リュ21aの長さをL1、スクリュ21aの外径をDと
すると、9D≧L1≧5Dとなる。また混合スクリュ2
1bのヘリカルのリードをLr、スクリュ21bの外径
をDとすれば、Lr=1D〜3Dとなる。また図3に示
しているメータリングスクリュ21cのスクリュ溝の深
さをHm、スクリュ21cの外径をDとすると、Hm=
0.07D〜0.11Dとなる。なお、25は第1段押
出機から第2段押出機へ溶融樹脂を送る連結管、26は
スクリュ21の駆動部、27は原料を投入するホッパ、
28はヒータである。
【0007】図1の実施例の第1段押出機に、図4に示
す第2段押出機を組合わせて直列2段押出機として使用
することにより、より押出能力を向上できることが確認
されている。また図4の第2段押出機のB部の詳細図を
図5及び図6に示す。ところで図4〜図6は次のように
構成されている。先ず第2段押出機入口の軸シール部2
9には、樹脂圧力が200kgf/cm2 までの圧力が
シール可能な高圧軸シールが採用されている(特願平3
−297664号)。また第2段スクリュ34の先端部
31の外周には、複数のフィン33を形成すると共に、
対応するシリンダ30の内周にも複数のフィン36を形
成し、各フィンを軸方向に交互に配置している(特願昭
61−9749号)。図6は図5と異なる別の実施例を
示し、第2段スクリュ35の先端部32には、図5と同
様のフィン33が軸方向の長さLを下流に向かって漸減
する様に形成されている。またフィン33のピッチPが
不等間隔に形成されている。なお、フィン33の軸方向
の長さLを下流に向かって漸増する様にしてもよい。ま
た以上の例において、フィン溝深さ、フィン溝幅、フィ
ン条数のうち、少なくとも1つの諸元を変えた形状にす
ることもできる。
【0008】次に作用を説明すると、ホッパ27に投入
された原料は押出機の円筒バレル22に明けられた原料
入口から入り、フィードゾーンのスクリュ21aで左方
向に送られながらヒータ28で加熱されると共に、圧縮
されて溶融・可塑化し、混合ゾーンに押出される。混合
ゾーンにおいては6角の混合スクリュ21bで満遍なく
撹拌・混合され、次のメータリングゾーンに送り出され
る。メータリングゾーンにおけるメータリングスクリュ
21cは上流の6角スクリュ21bの押出し量にマッチ
した送り出し能力を備えているので、原料樹脂が混合ゾ
ーンで停滞したり、メータリングスクリュ21cにおい
て不整流を起こす虞れはない。また同スクリュ21cに
押出された原料樹脂は、連結管25を通って図4に示す
第2段押出機に送られる。前記の如く第1段押出機から
接続管25を通過した原料樹脂は、200kgf/cm
2 程度の高圧で第2段押出機の第2段入口部に投入さ
れ、第2段押出機の第2段スクリュ34内を進行する。
第2段スクリュ34の先端に達した原料樹脂は、図5又
は図6に示されたフィン33,36を通過する時に、ス
クリュ溝内の温度分布が均一になって完全に溶融され、
均一な温度分布を持つ原料樹脂が定量的にダイ14側へ
送られる。
【0009】図1及び図4の直列2段押出機を使用し
て、従来機と押出能力を比較したところ表1の結果が得
られ、本発明の場合が一段と優れていることが判明し
た。 (確認最高能力)φ65/φ90直列2段押出機で実
施。 原料:30μフィルム用耳部フラッフ20wt%入り2
軸延伸用ポリプロピレン。
【表1】 ( )は従来機のφ65/φ90直列2段押出機の性
能を示す。従来機の第1段押出機のQ/N(スクリュ1
回転当りの押出量)は0.5〔kg/hr/rpm〕程
度。これに対し本発明は、1〜1.2と倍増でき、スク
リュ回転数の低減が可能。従って、シリンダの温度上昇
を防止することが可能であった。
【0010】
【発明の効果】以上詳細に説明した如く本発明の混合ゾ
ーンのリード範囲をもつ6角形の混合スクリュは、その
原料の送り能力が、フィードゾーンの本発明における長
さの通常スクリュによる送り能力と最も良くマッチする
スクリュであり、かつ可塑化能力を十分に発揮できるス
クリュ形状である。またメータリングゾーンのスクリュ
は、上流の混合ゾーンまでの樹脂流れの変動を吸収し、
安定した流れにして樹脂を次の工程に送り出し、所要の
押出し量を確保する役割を果たす事ができる。従って本
発明によると、第1段押出機の可塑化能力を損なう事な
く、原料を安定して送り出し、かつ押出し能力を最大に
発揮できるので、第2段押出機も十分にその役割である
均質化を果たし、高品質の樹脂製品を適正量押出すこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る第1段押出機の押出しス
クリュ部の側断面図である。
【図2】図1のA〜A断面図である。
【図3】図1におけるメータリングゾーンのスクリュの
詳細を示す側面図である。
【図4】本発明の実施例に係る第2段押出機の側断面図
である。
【図5】図4のB部拡大断面図である。
【図6】図5と相違する実施例の図4のB部拡大断面図
である。
【図7】従来の直列2段押出機の1例を示す側断面図で
ある。
【符号の説明】
21 スクリュ 21a 通常のフィードスクリュ 21b 6角の混合スクリュ 21c メータリングスクリュ 22,24 円筒形バレル 23 6角柱バレル 25 連結管 26 スクリュ21の駆動部 27 ホッパ 28 ヒータ 29 軸シール部 30 シリンダ 31,32 先端部 33 フィン 34,35 第2段スクリュ 36 フィン
フロントページの続き (72)発明者 田村 幸夫 名古屋市中村区岩塚町字高道1番地 三 菱重工業株式会社 名古屋研究所内 (72)発明者 石川 正明 一宮市千秋町小山字北川田47 株式会社 安田技研内 審査官 加藤 友也 (56)参考文献 特開 平3−126519(JP,A) 特開 平5−104608(JP,A) 特開 昭62−167025(JP,A) 特開 昭59−49952(JP,A) 特開 昭49−104970(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 47/00 - 47/96 B29B 7/42

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2台の押出機を直列に接続した2段押出
    機において、第1段押出機の原料供給口より原料が送り
    出される方向に、順番に長手方向にスクリュ外径の5倍
    以上9倍以下の長さを有するフィードスクリュ部と、同
    スクリュに対応する内腔円筒形のバレルと、断面形状が
    6角形で捩れのリードが外径の1倍〜3倍に作られた混
    合スクリュと、同スクリュに対応する内腔断面形状が6
    角形のバレルと、スクリュ溝深さがスクリュ外径の0.
    07倍かこれより大きく、同径の0.11倍かこれより
    小さい範囲の寸法に作られたメータリングスクリュと、
    同スクリュに対応する円筒形のバレルとによって構成さ
    れ、これらスクリュとバレルが夫々一体化して配設され
    ていることを特徴とする直列2段押出機。
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