JP3350211B2 - 一軸可塑化スクリュ及びこのスクリュを用いた可塑化方法 - Google Patents
一軸可塑化スクリュ及びこのスクリュを用いた可塑化方法Info
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- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C45/46—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
- B29C45/58—Details
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- 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
- B29C48/64—Screws with two or more threads
- B29C48/65—Screws with two or more threads neighbouring threads or channels having different configurations, e.g. one thread being lower than its neighbouring thread
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリマーブレンド樹脂
のように分散性を向上させたい樹脂、又はＰＥＴ（ポリ
エチレンテレフタレート）やＰＡＮ（ポリアクリルニト
リル）のように低温押出性が求められる樹脂の可塑化に
適した一軸可塑化スクリュ及び可塑化方法に関する。
のように分散性を向上させたい樹脂、又はＰＥＴ（ポリ
エチレンテレフタレート）やＰＡＮ（ポリアクリルニト
リル）のように低温押出性が求められる樹脂の可塑化に
適した一軸可塑化スクリュ及び可塑化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】射出成形或いは押出成形において、樹脂
を溶融混合するための装置として一軸可塑化スクリュが
広く採用されている。この一軸可塑化スクリュは、中空
バレル内に回転可能に挿入され、螺旋状のフライトが連
続して設けられた材料供給部、圧縮部及び計量部を有す
るものである。また、特に射出成形用の一軸可塑化スク
リュは、中空バレル内に回転可能且つ軸方向摺動可能に
挿入され、螺旋状のフライトが連続して設けられた材料
供給部、圧縮部及び計量部を有し、先端にミキシング部
と逆流防止弁を設けたものである。
を溶融混合するための装置として一軸可塑化スクリュが
広く採用されている。この一軸可塑化スクリュは、中空
バレル内に回転可能に挿入され、螺旋状のフライトが連
続して設けられた材料供給部、圧縮部及び計量部を有す
るものである。また、特に射出成形用の一軸可塑化スク
リュは、中空バレル内に回転可能且つ軸方向摺動可能に
挿入され、螺旋状のフライトが連続して設けられた材料
供給部、圧縮部及び計量部を有し、先端にミキシング部
と逆流防止弁を設けたものである。
【０００３】このような一軸可塑化スクリュによって、
ポリマーブレンド樹脂を可塑化すると、混合が不十分と
なって所望の成形品が得られない場合がある。ポリマー
ブレンド樹脂は２種以上の重合体（合成樹脂、合成ゴム
など）を混合した不均一系であるため、混合状態によっ
て性質が変動する。混合不十分になると、所望の機械的
強度や表面性状が得られなくなる。
ポリマーブレンド樹脂を可塑化すると、混合が不十分と
なって所望の成形品が得られない場合がある。ポリマー
ブレンド樹脂は２種以上の重合体（合成樹脂、合成ゴム
など）を混合した不均一系であるため、混合状態によっ
て性質が変動する。混合不十分になると、所望の機械的
強度や表面性状が得られなくなる。
【０００４】また、ＰＥＴボトル成形時には、バレル温
度を出来るだけ低く設定して、アセトアルデヒド濃度を
低く抑える必要があるが、上述した一軸可塑化スクリュ
では低温押出性に限度があって不十分である。また、Ｐ
ＡＮは軟化点が高く、２５０℃〜３６０℃で変色し、３
５０℃以上になると分解するため、バレル温度は狭い範
囲で出来るだけ低く設定する必要があるが、上述した一
軸可塑化スクリュでは低温押出性に限度があって不十分
である。
度を出来るだけ低く設定して、アセトアルデヒド濃度を
低く抑える必要があるが、上述した一軸可塑化スクリュ
では低温押出性に限度があって不十分である。また、Ｐ
ＡＮは軟化点が高く、２５０℃〜３６０℃で変色し、３
５０℃以上になると分解するため、バレル温度は狭い範
囲で出来るだけ低く設定する必要があるが、上述した一
軸可塑化スクリュでは低温押出性に限度があって不十分
である。
【０００５】そこで、単なるフルフライトの一軸可塑化
スクリュではなく、混合性能を高めたスクリュが提案さ
れている。混合性能を高めると、所望の機械的強度が得
られたり、温度均一性によって低温押出が可能になる。
スクリュではなく、混合性能を高めたスクリュが提案さ
れている。混合性能を高めると、所望の機械的強度が得
られたり、温度均一性によって低温押出が可能になる。
【０００６】このような混練性能向上のために、スクリ
ュ先端にミキシング部を設けることが行われる。このミ
キシング部には種々のものがあるが、必要以上のせん断
をかけないで効率的に混合するものとして、特開平２−
６３５３８の分配的な混合を行うものがある。このミキ
シング部は、前記フルフライトスクリュの計量部先端に
接続され、外周面に複数のキャビティを持つロータと、
該ロータに回転自在に貫挿され、内周面に複数のキャビ
ティを持つリングとからなるものである。
ュ先端にミキシング部を設けることが行われる。このミ
キシング部には種々のものがあるが、必要以上のせん断
をかけないで効率的に混合するものとして、特開平２−
６３５３８の分配的な混合を行うものがある。このミキ
シング部は、前記フルフライトスクリュの計量部先端に
接続され、外周面に複数のキャビティを持つロータと、
該ロータに回転自在に貫挿され、内周面に複数のキャビ
ティを持つリングとからなるものである。
【０００７】また、混練性能向上のために、スクリュの
フライト形状などを特殊なものにすることも行われる。
この特殊フライトにも種々のものがあるが、フライト間
を浮遊するソリッドベッドを崩壊させて樹脂溶融を促進
するものとして、実公平３−４７８４５９号公報の多偏
心フライトを用いるものがある。この多偏心フライト
は、フライト高さが一定である同心フライトの間に、各
フライト高さがその長さに沿って漸減及び漸増を一定長
さに渡って反復すると共に前記漸減及び漸増の位相をず
らせて互いに平行に列設した複数の偏心フライトを設け
たものである。
フライト形状などを特殊なものにすることも行われる。
この特殊フライトにも種々のものがあるが、フライト間
を浮遊するソリッドベッドを崩壊させて樹脂溶融を促進
するものとして、実公平３−４７８４５９号公報の多偏
心フライトを用いるものがある。この多偏心フライト
は、フライト高さが一定である同心フライトの間に、各
フライト高さがその長さに沿って漸減及び漸増を一定長
さに渡って反復すると共に前記漸減及び漸増の位相をず
らせて互いに平行に列設した複数の偏心フライトを設け
たものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このような分配型ミキ
シング部を取り付けたスクリュ、又は多偏心フライトを
有するスクリュによって、上述したポリマーブレンド樹
脂、ＰＥＴ、ＰＡＮを可塑化すると、フルフライトスク
リュより混合性や低温押出性が改善されるものの、その
改善効果は充分とは言えず、更に優れた特性を有する一
軸可塑化スクリュが望まれていた。
シング部を取り付けたスクリュ、又は多偏心フライトを
有するスクリュによって、上述したポリマーブレンド樹
脂、ＰＥＴ、ＰＡＮを可塑化すると、フルフライトスク
リュより混合性や低温押出性が改善されるものの、その
改善効果は充分とは言えず、更に優れた特性を有する一
軸可塑化スクリュが望まれていた。
【０００９】本発明は、従来の技術におけるこのような
要望に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、ポリマーブレンド樹脂、ＰＥＴ、ＰＡＮの如き特
殊な樹脂を可塑化する場合に、優れた混合性と低温押出
性の両方を達成することができる一軸可塑化スクリュ及
び可塑化方法を提供することを目的としている。
要望に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、ポリマーブレンド樹脂、ＰＥＴ、ＰＡＮの如き特
殊な樹脂を可塑化する場合に、優れた混合性と低温押出
性の両方を達成することができる一軸可塑化スクリュ及
び可塑化方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する一軸
可塑化スクリュは、材料供給部、圧縮部及び計量部を有
し、先端にミキシング部を設けた一軸可塑化スクリュに
おいて、前記計量部は、フライト高さが一定である同心
フライトの間に、各フライト高さがその長さに沿って漸
減及び漸増を一定長さに渡って反復すると共に前記漸減
及び漸増の位相をずらせて互いに平行に列設した複数の
偏心フライトを前記計量部の先端に至るまで設けてな
り、前記ミキシング部は、前記計量部先端に接続され、
外周面に複数のキャビティを持つロータと、該ロータに
回転自在に貫挿され、内周面に複数のキャビティを持つ
リングとからなるものである。特に、射出成形用の場
合、中空バレル内に回転可能且つ軸方向摺動可能に挿入
され、材料供給部、圧縮部及び計量部を有し、先端にミ
キシング部と逆流防止弁を設けた射出成形用一軸可塑化
スクリュにおいて、前記計量部は、フライト高さが一定
である同心フライトの間に、各フライト高さがその長さ
に沿って漸減及び漸増を一定長さに渡って反復すると共
に前記漸減及び漸増の位相をずらせて互いに平行に列設
した複数の偏心フライトを前記計量部の先端に至るまで
設けてなり、前記ミキシング部は、前記計量部先端に接
続されて前記中空バレル内に挿入され、外周面に複数の
キャビティを持つロータと、該ロータに回転自在に貫挿
され且つロータ軸方向に摺動可能であって、内周面に複
数のキャビティを持つリングとからなり、前記逆流防止
弁は、前記計量部先端に設けられた弁シート部と、該弁
シート部に対する弁体部が形成された前記リングとから
なるものである。
可塑化スクリュは、材料供給部、圧縮部及び計量部を有
し、先端にミキシング部を設けた一軸可塑化スクリュに
おいて、前記計量部は、フライト高さが一定である同心
フライトの間に、各フライト高さがその長さに沿って漸
減及び漸増を一定長さに渡って反復すると共に前記漸減
及び漸増の位相をずらせて互いに平行に列設した複数の
偏心フライトを前記計量部の先端に至るまで設けてな
り、前記ミキシング部は、前記計量部先端に接続され、
外周面に複数のキャビティを持つロータと、該ロータに
回転自在に貫挿され、内周面に複数のキャビティを持つ
リングとからなるものである。特に、射出成形用の場
合、中空バレル内に回転可能且つ軸方向摺動可能に挿入
され、材料供給部、圧縮部及び計量部を有し、先端にミ
キシング部と逆流防止弁を設けた射出成形用一軸可塑化
スクリュにおいて、前記計量部は、フライト高さが一定
である同心フライトの間に、各フライト高さがその長さ
に沿って漸減及び漸増を一定長さに渡って反復すると共
に前記漸減及び漸増の位相をずらせて互いに平行に列設
した複数の偏心フライトを前記計量部の先端に至るまで
設けてなり、前記ミキシング部は、前記計量部先端に接
続されて前記中空バレル内に挿入され、外周面に複数の
キャビティを持つロータと、該ロータに回転自在に貫挿
され且つロータ軸方向に摺動可能であって、内周面に複
数のキャビティを持つリングとからなり、前記逆流防止
弁は、前記計量部先端に設けられた弁シート部と、該弁
シート部に対する弁体部が形成された前記リングとから
なるものである。
【００１１】そして、分散性に優れたポリマーブレンド
樹脂例えば高結晶高流動性ゴム変成樹脂の可塑化方法
は、上述した射出成形用スクリュを用い、ポリマーブレ
ンド樹脂を、前記偏心フライトで攪拌した後、前記ミキ
シング部で分割合流させる方法である。また、低温押出
性にすぐれたＰＥＴの可塑化方法は、上述した射出成形
用スクリュを用い、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）を、前記偏心フライトで攪拌した後、前記ミキシン
グ部で分割合流させる方法である。また、低温押出性に
すぐれたＰＡＮの可塑化方法、上述した射出成形用スク
リュを用い、ポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）を、前記
偏心フライトで攪拌した後、前記ミキシング部で分割合
流させる方法である。
樹脂例えば高結晶高流動性ゴム変成樹脂の可塑化方法
は、上述した射出成形用スクリュを用い、ポリマーブレ
ンド樹脂を、前記偏心フライトで攪拌した後、前記ミキ
シング部で分割合流させる方法である。また、低温押出
性にすぐれたＰＥＴの可塑化方法は、上述した射出成形
用スクリュを用い、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）を、前記偏心フライトで攪拌した後、前記ミキシン
グ部で分割合流させる方法である。また、低温押出性に
すぐれたＰＡＮの可塑化方法、上述した射出成形用スク
リュを用い、ポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）を、前記
偏心フライトで攪拌した後、前記ミキシング部で分割合
流させる方法である。
【００１２】
【作用】スクリュの多偏心フライトの部分において、フ
ライト内の樹脂流れが攪拌され、溶融樹脂の低温均質化
が促進される。さらに、ミキシング部におけるロータ及
びリングのキャビティ内を交互に通過する間の分配合流
の繰り返しで複雑な運動をし、級数的に混合度が増大す
る。この低温均質化を伴った溶融と、級数的な混合の相
乗作用により、低温押出性と混練度向上の双方が実現さ
れる。
ライト内の樹脂流れが攪拌され、溶融樹脂の低温均質化
が促進される。さらに、ミキシング部におけるロータ及
びリングのキャビティ内を交互に通過する間の分配合流
の繰り返しで複雑な運動をし、級数的に混合度が増大す
る。この低温均質化を伴った溶融と、級数的な混合の相
乗作用により、低温押出性と混練度向上の双方が実現さ
れる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は本発明の射出成形用一軸可塑化スクリュ
の断面図である。図２は図１のＸ−Ｘ断面図である。
明する。図１は本発明の射出成形用一軸可塑化スクリュ
の断面図である。図２は図１のＸ−Ｘ断面図である。
【００１４】図１において、スクリュ１は中空バレル２
内に挿入され、矢印ａ方向のように回転可能であると共
に、矢印ｂ方向のように軸方向にも移動可能である。バ
レル２の先端にはヘッド３がボルト４で接続されてい
る。このヘッド３はバレル２の穴２ａと連続する円錐穴
３ａとセンター通路３ｂを有している。
内に挿入され、矢印ａ方向のように回転可能であると共
に、矢印ｂ方向のように軸方向にも移動可能である。バ
レル２の先端にはヘッド３がボルト４で接続されてい
る。このヘッド３はバレル２の穴２ａと連続する円錐穴
３ａとセンター通路３ｂを有している。
【００１５】スクリュ１は、根本部１１と、材料供給部
１２と、圧縮部１３と、計量部１４とを一直線に配列し
たものである。根本部１１は図示されない油圧モータに
連結されて回転可能であると共に、図示されない油圧ア
クチュエータにも連結されて軸方向移動可能である。材
料供給部１２は小径軸１５に１条の螺旋状フライト１６
を設けてなり、深溝１７が形成されている。圧縮部１３
は小径軸１５から大径軸１８に至る拡径軸１９に連続す
る螺旋状フライト１６を設けてなり、溝２０は順次浅く
なる。計量部１４は大径軸１８に連続する螺旋状フライ
ト１６を設けてなり、浅溝２１が形成されている。この
螺旋状フライト１６は軸心と同心であり、計量部１４で
はフライト高さが等しくなっている。このフライト１６
で樹脂を前方に送り出す。またバレル２の内面と溝底と
の間のせん断力による内部発熱及びバレル２からの加熱
によって樹脂が溶融すると共に、混合を受ける。
１２と、圧縮部１３と、計量部１４とを一直線に配列し
たものである。根本部１１は図示されない油圧モータに
連結されて回転可能であると共に、図示されない油圧ア
クチュエータにも連結されて軸方向移動可能である。材
料供給部１２は小径軸１５に１条の螺旋状フライト１６
を設けてなり、深溝１７が形成されている。圧縮部１３
は小径軸１５から大径軸１８に至る拡径軸１９に連続す
る螺旋状フライト１６を設けてなり、溝２０は順次浅く
なる。計量部１４は大径軸１８に連続する螺旋状フライ
ト１６を設けてなり、浅溝２１が形成されている。この
螺旋状フライト１６は軸心と同心であり、計量部１４で
はフライト高さが等しくなっている。このフライト１６
で樹脂を前方に送り出す。またバレル２の内面と溝底と
の間のせん断力による内部発熱及びバレル２からの加熱
によって樹脂が溶融すると共に、混合を受ける。
【００１６】この計量部１４の同心フライト１６の間
に、３条の偏心フライトＡ，Ｂ，Ｃが等ピッチで設けら
れている。この偏心フライトＡ，Ｂ，Ｃは計量部１４の
全長にわたって存在し、偏心フライトＡ，Ｂ，Ｃの始点
Ａｓ，Ｂｓ，Ｃｓは圧縮部１３の終端付近から始まって
いる。この偏心フライトＡ，Ｂ，Ｃの形状を図２により
説明する。Ｘ１−Ｘ１断面のように、偏心フライトＡは
０°から９０°までフライト高さが漸増し、９０°から
１８０°までフライト高さが漸減するように突設されて
いる。Ｘ２−Ｘ２断面のように、偏心フライトＢは偏心
フライトＡに対して１２０°位相をずらされ、１２０°
から２１０°までフライト高さが漸増し、２１０°から
３００°までフライト高さが漸減するように突設されて
いる。偏心フライトＣは偏心フライトＢに対して１２０
°位相をずらされ、２４０°から３３０°までフライト
高さが漸増し、３３０°から４２０°までフライト高さ
が漸減するように突設されている。なお、材料供給部→
圧縮部→計量部にわたるフライト１６は、Ｘ３−Ｘ３断
面のように同心フライトであってフライト高さが一定で
ある。
に、３条の偏心フライトＡ，Ｂ，Ｃが等ピッチで設けら
れている。この偏心フライトＡ，Ｂ，Ｃは計量部１４の
全長にわたって存在し、偏心フライトＡ，Ｂ，Ｃの始点
Ａｓ，Ｂｓ，Ｃｓは圧縮部１３の終端付近から始まって
いる。この偏心フライトＡ，Ｂ，Ｃの形状を図２により
説明する。Ｘ１−Ｘ１断面のように、偏心フライトＡは
０°から９０°までフライト高さが漸増し、９０°から
１８０°までフライト高さが漸減するように突設されて
いる。Ｘ２−Ｘ２断面のように、偏心フライトＢは偏心
フライトＡに対して１２０°位相をずらされ、１２０°
から２１０°までフライト高さが漸増し、２１０°から
３００°までフライト高さが漸減するように突設されて
いる。偏心フライトＣは偏心フライトＢに対して１２０
°位相をずらされ、２４０°から３３０°までフライト
高さが漸増し、３３０°から４２０°までフライト高さ
が漸減するように突設されている。なお、材料供給部→
圧縮部→計量部にわたるフライト１６は、Ｘ３−Ｘ３断
面のように同心フライトであってフライト高さが一定で
ある。
【００１７】図１において、ミキシング部５は、ロータ
２２と、リング２３と、トーピード２４とからなってい
る。また逆流防止弁６は、弁シート部２５と、リング２
３の端の弁部２６とからなっている。ロータ２２とトー
ピード２４は一体であり、その間に直角段部２７が形成
されている。ロータ２２のトーピード２４と反対側には
ネジ２８と位置決め軸２９とフランジ３０とが形成され
ている。弁シート部２５は、円錐座３１と、フランジ３
０が当たる段部と、計量部１４と同径の軸とを有してお
り、ロータ２２を計量部１４の端にねじ込むと、弁シー
ト部２５が共締めされる。リング２３の弁部２６は円錐
受けとなっており、上述した円錐座３１との間に隙間ε
が存在し、リング２３が樹脂の背圧で押されて隙間εが
ゼロになると、樹脂の逆流が阻止される。
２２と、リング２３と、トーピード２４とからなってい
る。また逆流防止弁６は、弁シート部２５と、リング２
３の端の弁部２６とからなっている。ロータ２２とトー
ピード２４は一体であり、その間に直角段部２７が形成
されている。ロータ２２のトーピード２４と反対側には
ネジ２８と位置決め軸２９とフランジ３０とが形成され
ている。弁シート部２５は、円錐座３１と、フランジ３
０が当たる段部と、計量部１４と同径の軸とを有してお
り、ロータ２２を計量部１４の端にねじ込むと、弁シー
ト部２５が共締めされる。リング２３の弁部２６は円錐
受けとなっており、上述した円錐座３１との間に隙間ε
が存在し、リング２３が樹脂の背圧で押されて隙間εが
ゼロになると、樹脂の逆流が阻止される。
【００１８】リング２３はバレル２の穴２ａに挿入さ
れ、軸方向に摺動可能である。また、リング２３はロー
タ２３に対して回転自在に嵌められ、隙間εがゼロにな
る程度の軸方向摺動が許容されている。ロータ２３の入
口は細径となって樹脂通路３２が形成され、この樹脂通
路３２は１列目のキャビティ３３に連通している。ロー
タ２３の軸部分のキャビティ３３は皿状窪みであって千
鳥状に配設され、二列目から４列目までのキャビティ３
３は独立している。４列目のキャビティ３３は樹脂通路
３４を経てトーピード２４の切り欠き溝３５に連通して
いる。リング２３はロータ２２の外周に沿う内周を有
し、ロータ２２のキャビティ３３との列設ピッチの１／
２だけずらされた貫通孔のキャビティ３６がリング２３
の内周面に設けられている。ロータ２２のキャビティ３
３は周方向に７個設けられ、リング２３のキャビティ３
６は周方向に６個設けられ、周方向ピッチもずらされて
いる。さらに、キャビティ３３とキャビティ３６の孔径
も異なっている。スクリュの回転と共にロータ２２も回
転するが、リング２３のバレル２との隙間及びリング２
３のロータ２２との隙間を適切にすることによって、ロ
ータ２２よりかなり遅い速度で回転し、リング２３とロ
ータ２２間の相対的回転が確保される。そして、キャビ
ティ３３とキャビティ３６の配置における軸方向及び周
方向のずれと孔径の違いによって、複雑な分配作動が行
われる。
れ、軸方向に摺動可能である。また、リング２３はロー
タ２３に対して回転自在に嵌められ、隙間εがゼロにな
る程度の軸方向摺動が許容されている。ロータ２３の入
口は細径となって樹脂通路３２が形成され、この樹脂通
路３２は１列目のキャビティ３３に連通している。ロー
タ２３の軸部分のキャビティ３３は皿状窪みであって千
鳥状に配設され、二列目から４列目までのキャビティ３
３は独立している。４列目のキャビティ３３は樹脂通路
３４を経てトーピード２４の切り欠き溝３５に連通して
いる。リング２３はロータ２２の外周に沿う内周を有
し、ロータ２２のキャビティ３３との列設ピッチの１／
２だけずらされた貫通孔のキャビティ３６がリング２３
の内周面に設けられている。ロータ２２のキャビティ３
３は周方向に７個設けられ、リング２３のキャビティ３
６は周方向に６個設けられ、周方向ピッチもずらされて
いる。さらに、キャビティ３３とキャビティ３６の孔径
も異なっている。スクリュの回転と共にロータ２２も回
転するが、リング２３のバレル２との隙間及びリング２
３のロータ２２との隙間を適切にすることによって、ロ
ータ２２よりかなり遅い速度で回転し、リング２３とロ
ータ２２間の相対的回転が確保される。そして、キャビ
ティ３３とキャビティ３６の配置における軸方向及び周
方向のずれと孔径の違いによって、複雑な分配作動が行
われる。
【００１９】つぎに、上述したスクリュの多偏心フライ
トＡ，Ｂ，Ｃとミキシング部５の作動を図３及び図４に
より説明する。図３は多偏心フライトＡ，Ｂ，Ｃの混合
を示す図であり、（ａ）〜（ｆ）へと時間的に経過して
いく。フライト１６間の溝内で、多偏心フライトＡ，
Ｂ，Ｃが順番に出たり引っ込んだりしている。そのた
め、樹脂の流れは分断され、フライト内の樹脂流れが攪
拌され、溶融樹脂の低温均質化が促進される。また、偏
心フライトＡ，Ｂ，Ｃを越える樹脂は局部せん断を受
け、未溶融樹脂の溶融が促進される。したがって、可塑
化過程で生じるブレークアップ現象によって未溶融樹脂
が溶融樹脂内を漂流しはじめ、更に射出成形用スクリュ
ではスクリュ回転停止時やスクリュ溝内圧力の低下によ
るガスの噴出や射出時のクロスチャネル流動でブレーク
アップ現象が助長されることになっても、偏心フライト
Ａ，Ｂ，Ｃで有効に可塑化され、同時に攪拌される。
トＡ，Ｂ，Ｃとミキシング部５の作動を図３及び図４に
より説明する。図３は多偏心フライトＡ，Ｂ，Ｃの混合
を示す図であり、（ａ）〜（ｆ）へと時間的に経過して
いく。フライト１６間の溝内で、多偏心フライトＡ，
Ｂ，Ｃが順番に出たり引っ込んだりしている。そのた
め、樹脂の流れは分断され、フライト内の樹脂流れが攪
拌され、溶融樹脂の低温均質化が促進される。また、偏
心フライトＡ，Ｂ，Ｃを越える樹脂は局部せん断を受
け、未溶融樹脂の溶融が促進される。したがって、可塑
化過程で生じるブレークアップ現象によって未溶融樹脂
が溶融樹脂内を漂流しはじめ、更に射出成形用スクリュ
ではスクリュ回転停止時やスクリュ溝内圧力の低下によ
るガスの噴出や射出時のクロスチャネル流動でブレーク
アップ現象が助長されることになっても、偏心フライト
Ａ，Ｂ，Ｃで有効に可塑化され、同時に攪拌される。
【００２０】このように攪拌されつつ可塑化された樹脂
はミキシング５に至る。図４（ａ）の軸方向流れや図４
（ｂ）の周方向流れに図示されるように、ロータ２２の
回転によるせん断作用と、キャビティ３３，３６間の軸
方向の分割と配向の組合せと、キャビティ３３，３６間
の周方向の分割と配向の組合せとによって樹脂は複雑は
流れとなる。キャビティ３３，３６はせん断の方向に対
して垂直に配設されており、効率の良い混合が行われ、
キャビティ３３，３６の列数に対応して指数級数的に混
合度合いが増大する。
はミキシング５に至る。図４（ａ）の軸方向流れや図４
（ｂ）の周方向流れに図示されるように、ロータ２２の
回転によるせん断作用と、キャビティ３３，３６間の軸
方向の分割と配向の組合せと、キャビティ３３，３６間
の周方向の分割と配向の組合せとによって樹脂は複雑は
流れとなる。キャビティ３３，３６はせん断の方向に対
して垂直に配設されており、効率の良い混合が行われ、
キャビティ３３，３６の列数に対応して指数級数的に混
合度合いが増大する。
【００２１】このように、計量部１４の多偏心フライト
Ａ，Ｂ，Ｃによる攪拌作用と、計量部１４に接続された
分配型ミキシング部５の分配及び配向作用の相乗作用に
よって、樹脂温度の均質化と高度の混合が達成される。
Ａ，Ｂ，Ｃによる攪拌作用と、計量部１４に接続された
分配型ミキシング部５の分配及び配向作用の相乗作用に
よって、樹脂温度の均質化と高度の混合が達成される。
【００２２】なお、上述した図１の実施例は射出成形用
一軸可塑化スクリュの場合であったが、押出成形用の場
合は、スクリュ自体の軸方向移動が不用であって、逆流
防止弁も不用となる以外は同様の構成の一軸可塑化スク
リュが使用される。
一軸可塑化スクリュの場合であったが、押出成形用の場
合は、スクリュ自体の軸方向移動が不用であって、逆流
防止弁も不用となる以外は同様の構成の一軸可塑化スク
リュが使用される。
【００２３】つぎに、上述した射出成形用一軸可塑化ス
クリュの性能確認実験例を以下に説明する。使用した本
発明スクリュのディメンジョンと比較のために使用した
フルフライトスクリュのディメンジョンを表１に示す。
なお、溝深さは同じにして条件をそろえている。
クリュの性能確認実験例を以下に説明する。使用した本
発明スクリュのディメンジョンと比較のために使用した
フルフライトスクリュのディメンジョンを表１に示す。
なお、溝深さは同じにして条件をそろえている。
【００２４】
【表１】
【００２５】実験に使用した樹脂は、バンパに用いられ
るＰＰ／ＥＰＲ系ポリマーブレンド樹脂であるＴＳＯＰ
（三菱油化株式会社製ＴＳＯＰ ＹＫ１）と、ＰＡＮ
（三菱化成株式会社製ＰＡＮ）である。また、各樹脂の
成形条件を表２に示す。
るＰＰ／ＥＰＲ系ポリマーブレンド樹脂であるＴＳＯＰ
（三菱油化株式会社製ＴＳＯＰ ＹＫ１）と、ＰＡＮ
（三菱化成株式会社製ＰＡＮ）である。また、各樹脂の
成形条件を表２に示す。
【００２６】
【表２】
【００２７】まず、分散しにくい樹脂であるＴＳＯＰの
電子顕微鏡観察の結果を図５により説明する。図面の中
黒で示されるものがゴム粒子であり、図５（ａ）の本発
明スクリュのゴム粒子は、図５（ｂ）のフルフライトス
クリュのゴム粒子に比較してはるかに小さく、細かく分
散していることが明瞭に判る。
電子顕微鏡観察の結果を図５により説明する。図面の中
黒で示されるものがゴム粒子であり、図５（ａ）の本発
明スクリュのゴム粒子は、図５（ｂ）のフルフライトス
クリュのゴム粒子に比較してはるかに小さく、細かく分
散していることが明瞭に判る。
【００２８】また、バンパ材として求められる特性とし
て、破断伸びとアイゾット衝撃値を比較した。図６
（ａ）はフルフライト１００ＲＰＭ／０ＭＰａ時の破断
伸びを１００とした場合の増減を示すグラフ図であり、
本発明スクリュの場合のほうが破断伸びが大きくなって
いる。図６（ａ）はフルフライト１００ＲＰＭ／０ＭＰ
ａ時のアイゾット衝撃値を１００とした場合の増減を示
すグラフ図であり、本発明スクリュの場合のほうが衝撃
値が向上している。結果として伸びで２０〜５０％、衝
撃値で３〜８％の向上が確認された。
て、破断伸びとアイゾット衝撃値を比較した。図６
（ａ）はフルフライト１００ＲＰＭ／０ＭＰａ時の破断
伸びを１００とした場合の増減を示すグラフ図であり、
本発明スクリュの場合のほうが破断伸びが大きくなって
いる。図６（ａ）はフルフライト１００ＲＰＭ／０ＭＰ
ａ時のアイゾット衝撃値を１００とした場合の増減を示
すグラフ図であり、本発明スクリュの場合のほうが衝撃
値が向上している。結果として伸びで２０〜５０％、衝
撃値で３〜８％の向上が確認された。
【００２９】また、面衝撃試験による破壊形態はフルフ
ライトスクリュでは最終破壊において脆性的破壊形態を
示したが、本発明スクリュでは最後まで延性的破壊形態
を示した。また、分子量解析も行ったが、スクリュの違
いによる重量平均分子量（ＭＶ）および分子量分布（Ｑ
値）に大きな差異が見られなかった。
ライトスクリュでは最終破壊において脆性的破壊形態を
示したが、本発明スクリュでは最後まで延性的破壊形態
を示した。また、分子量解析も行ったが、スクリュの違
いによる重量平均分子量（ＭＶ）および分子量分布（Ｑ
値）に大きな差異が見られなかった。
【００３０】さらに、ＴＳＯＰ塗装バンパの塗装を処理
して粉砕したＴＳＯＰリサイクル材の混合度合い調べる
べく、フルフライトスクリュ、偏心フライトスクリュ、
本発明スクリュで可塑化したものの表面光沢を調べた。
図７に示すように、フルフライトスクリュ、偏心フライ
トスクリュ、本発明スクリュで表面光沢が良くなってい
る。
して粉砕したＴＳＯＰリサイクル材の混合度合い調べる
べく、フルフライトスクリュ、偏心フライトスクリュ、
本発明スクリュで可塑化したものの表面光沢を調べた。
図７に示すように、フルフライトスクリュ、偏心フライ
トスクリュ、本発明スクリュで表面光沢が良くなってい
る。
【００３１】以上の結果から、高結晶高流動性樹脂の場
合、フルフライトスクリュでは計量部で樹脂の粘度が下
がるため、せん断の効果を充分に伝えることができず、
分散混合効率が下がる。しかし、本発明スクリュのよう
に、積極的に界面を増大させると、粘度変化の影響を受
けずに、効率良く分散させることができ、大きなせん断
をかけることもないので、分子量に悪影響を与えること
もない。
合、フルフライトスクリュでは計量部で樹脂の粘度が下
がるため、せん断の効果を充分に伝えることができず、
分散混合効率が下がる。しかし、本発明スクリュのよう
に、積極的に界面を増大させると、粘度変化の影響を受
けずに、効率良く分散させることができ、大きなせん断
をかけることもないので、分子量に悪影響を与えること
もない。
【００３２】つぎに、低せん断高混合機能による樹脂温
度の均一化効果の適用事例として、ＰＡＮの射出成形の
実験結果を以下に説明する。フルフライトスクリュと本
発明スクリュで成形した時の引っ張り降伏伸びとアイゾ
ット衝撃値とを測定し、その結果を図９に示す。伸びは
２倍以上となり、衝撃値は平均で１０％向上している。
これも、本発明スクリュの高分散効果により、通常の生
産時よりバレル温度を低温に設定することが可能になっ
たことに起因すると推定される。
度の均一化効果の適用事例として、ＰＡＮの射出成形の
実験結果を以下に説明する。フルフライトスクリュと本
発明スクリュで成形した時の引っ張り降伏伸びとアイゾ
ット衝撃値とを測定し、その結果を図９に示す。伸びは
２倍以上となり、衝撃値は平均で１０％向上している。
これも、本発明スクリュの高分散効果により、通常の生
産時よりバレル温度を低温に設定することが可能になっ
たことに起因すると推定される。
【００３３】つぎに、低せん断高混合機能による樹脂温
度の均一化効果の他の適用事例としてＰＥＴパリソンの
射出成形の実験結果を以下に説明する。ＰＥＴパリソン
の射出成形では、成形温度が低く溶融樹脂に未溶融部分
が残っていると、パリソンに曇りが生じ透明度が低下す
る。一方溶融樹脂が高すぎると、樹脂の分解を引き起こ
しＩＶ値の著しい低下を招きアセトアルデヒドが生成さ
れる。そこで、実験には、ＰＥＴパリソンの射出成形３
２個取りの金型を使用し、１３０ｍｍ径フルフライトス
クリュと１３０ｍｍ径本発明スクリュとの比較を行っ
た。また、フルフライトスクリュのホッパ下からノズル
までの６ゾーンのバレル温度設定を、２８０℃、２９０
℃、３１０℃、３１０℃、３１０℃、３００℃とした。
一方本発明スクリュはホッパ下からノズルまでの６ゾー
ンのバレル温度設定を、２８０℃、２８０℃、２８８
℃、２８５℃、２８５℃、２８０℃とし、バレル温度を
本発明スクリュ使用時には２０℃〜２５℃下げて成形を
行った。両スクリュにて成形したパリソンをブロ成形し
た後、エアースペイス法によりアセトアルデヒド濃度を
測定した結果を図８に示す。
度の均一化効果の他の適用事例としてＰＥＴパリソンの
射出成形の実験結果を以下に説明する。ＰＥＴパリソン
の射出成形では、成形温度が低く溶融樹脂に未溶融部分
が残っていると、パリソンに曇りが生じ透明度が低下す
る。一方溶融樹脂が高すぎると、樹脂の分解を引き起こ
しＩＶ値の著しい低下を招きアセトアルデヒドが生成さ
れる。そこで、実験には、ＰＥＴパリソンの射出成形３
２個取りの金型を使用し、１３０ｍｍ径フルフライトス
クリュと１３０ｍｍ径本発明スクリュとの比較を行っ
た。また、フルフライトスクリュのホッパ下からノズル
までの６ゾーンのバレル温度設定を、２８０℃、２９０
℃、３１０℃、３１０℃、３１０℃、３００℃とした。
一方本発明スクリュはホッパ下からノズルまでの６ゾー
ンのバレル温度設定を、２８０℃、２８０℃、２８８
℃、２８５℃、２８５℃、２８０℃とし、バレル温度を
本発明スクリュ使用時には２０℃〜２５℃下げて成形を
行った。両スクリュにて成形したパリソンをブロ成形し
た後、エアースペイス法によりアセトアルデヒド濃度を
測定した結果を図８に示す。
【００３４】本発明スクリュの場合、パリソンの透明度
を保ったまま、アセトアルデヒド発生濃度を最大値で６
０％、平均値で５０％低減できたと同時に、ＩＶ値の保
持率についても９３〜９４％（従来８５％〜９０％）ま
で向上させることができた。また、紫外線吸収剤の練り
込み分散も良好であった。
を保ったまま、アセトアルデヒド発生濃度を最大値で６
０％、平均値で５０％低減できたと同時に、ＩＶ値の保
持率についても９３〜９４％（従来８５％〜９０％）ま
で向上させることができた。また、紫外線吸収剤の練り
込み分散も良好であった。
【００３５】これらの結果、本発明スクリュの高分散効
果により、バレル内の溶融樹脂が積極的に攪拌されるこ
とで、未溶融樹脂の溶融が促進され、同時に溶融樹脂の
温度むらが減少したことによるもので、通常の生産時よ
りバレル温度を低温に設定することが可能になったもの
である。
果により、バレル内の溶融樹脂が積極的に攪拌されるこ
とで、未溶融樹脂の溶融が促進され、同時に溶融樹脂の
温度むらが減少したことによるもので、通常の生産時よ
りバレル温度を低温に設定することが可能になったもの
である。
【００３６】なお、本発明スクリュの低せん断高混合機
能は、ＰＥＴやＰＡＮに限らず、マスターバッチ／リキ
ッドカラーの希釈分散に適用すると、分散性の向上によ
って材料費を節約することもできる。また、熱劣化の防
止が必要とされる樹脂一般に適用し、溶融温度の均一化
効果によってバレル温度の低温設定をすることもでき
る。
能は、ＰＥＴやＰＡＮに限らず、マスターバッチ／リキ
ッドカラーの希釈分散に適用すると、分散性の向上によ
って材料費を節約することもできる。また、熱劣化の防
止が必要とされる樹脂一般に適用し、溶融温度の均一化
効果によってバレル温度の低温設定をすることもでき
る。
【００３７】
【発明の効果】本発明の一軸可塑化スクリュは、多偏心
フライトの計量部と分散型ミキシングスクリュを組み合
わせたものであり、未溶融樹脂を効果的に溶融しつつ樹
脂を攪拌する多偏心フライトの作用と、級数的な分配作
用および配向作用の相乗効果によって、低せん断高混合
機能を達成し、低温押出を可能にする。
フライトの計量部と分散型ミキシングスクリュを組み合
わせたものであり、未溶融樹脂を効果的に溶融しつつ樹
脂を攪拌する多偏心フライトの作用と、級数的な分配作
用および配向作用の相乗効果によって、低せん断高混合
機能を達成し、低温押出を可能にする。
【００３８】したがって、ポリマーブレンド樹脂に本発
明スクリュを適用すると、高い分散性が得られる。ま
た、ＰＥＴやＰＡＮに本発明スクリュを適用すると、低
温押出が可能になって、諸特性を向上させることができ
る。
明スクリュを適用すると、高い分散性が得られる。ま
た、ＰＥＴやＰＡＮに本発明スクリュを適用すると、低
温押出が可能になって、諸特性を向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の射出成形用一軸可塑化スクリュの断面
図である。
図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】多偏心フライトの混合作動を示す図である。
【図４】分配型ミキシングの分配作動を示す図である。
【図５】ＴＳＯＰのミクロ分散を示す図である。
【図６】ＴＳＯＰの破断伸びとアイゾット衝撃値の向上
を示すグラフ図ある。
を示すグラフ図ある。
【図７】ＴＳＯＰリサイクル材の表面光沢の向上を示す
グラフ図ある。
グラフ図ある。
【図８】ＰＥＴのアセトアルデヒド濃度改善を示すグラ
フ図ある。
フ図ある。
【図９】ＰＡＮの引っ張り降伏伸びとアイゾット衝撃値
の向上を示すグラフ図ある。
の向上を示すグラフ図ある。
１ スクリュ、２ バレル、５ ミキシング部、６ 逆
流防止弁、１２ 材料供給部、１３ 圧縮部、１４ 計
量部、１６ 同心フライト、Ａ，Ｂ，Ｃ 偏心フライ
ト、２２ ロータ、２３ リング、２５ 弁シート部、
２６ 弁体部、３３，３６ キャビティ
流防止弁、１２ 材料供給部、１３ 圧縮部、１４ 計
量部、１６ 同心フライト、Ａ，Ｂ，Ｃ 偏心フライ
ト、２２ ロータ、２３ リング、２５ 弁シート部、
２６ 弁体部、３３，３６ キャビティ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｋ 67:00 Ｂ２９Ｋ 67:00 (56)参考文献 特開 平４−119813（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−63538（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−5449（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−122513（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−114715（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 45/60 B29C 45/52 B29C 47/62 B29C 47/64
Claims (6)
- 【請求項１】 材料供給部、圧縮部及び計量部を有し、
先端にミキシング部を設けた一軸可塑化スクリュにおい
て、 前記計量部は、フライト高さが一定である同心フライト
の間に、各フライト高さがその長さに沿って漸減及び漸
増を一定長さに渡って反復すると共に前記漸減及び漸増
の位相をずらせて互いに平行に列設した複数の偏心フラ
イトを前記計量部の先端に至るまで設けてなり、 前記ミキシング部は、前記計量部先端に接続され、外周
面に複数のキャビティを持つロータと、該ロータに回転
自在に貫挿され、内周面に複数のキャビティを持つリン
グとからなることを特徴とする一軸可塑化スクリュ。 - 【請求項２】 中空バレル内に回転可能且つ軸方向摺動
可能に挿入され、材料供給部、圧縮部及び計量部を有
し、先端にミキシング部と逆流防止弁を設けた射出成形
用一軸可塑化スクリュにおいて、 前記計量部は、フライト高さが一定である同心フライト
の間に、各フライト高さがその長さに沿って漸減及び漸
増を一定長さに渡って反復すると共に前記漸減及び漸増
の位相をずらせて互いに平行に列設した複数の偏心フラ
イトを前記計量部の先端に至るまで設けてなり、 前記ミキシング部は、前記計量部先端に接続されて前記
中空バレル内に挿入され、外周面に複数のキャビティを
持つロータと、該ロータに回転自在に貫挿され且つロー
タ軸方向に摺動可能であって、内周面に複数のキャビテ
ィを持つリングとからなり、 前記逆流防止弁は、前記計量部先端に設けられた弁シー
ト部と、該弁シート部に対する弁体部が形成された前記
リングとからなることを特徴とする射出成形用一軸可塑
化スクリュ。 - 【請求項３】 請求項２記載のスクリュを用い、ポリマ
ーブレンド樹脂を、前記偏心フライトで攪拌した後、前
記ミキシング部で分割合流させることを特徴とする分散
性に優れたポリマーブレンド樹脂の可塑化方法。 - 【請求項４】 前記ポリマーブレンド樹脂はバンパ用の
高結晶高流動性ゴム変成樹脂である請求項３記載のポリ
マーブレンド樹脂の可塑化方法。 - 【請求項５】 請求項２記載のスクリュを用い、ポリエ
チレンテレフタレート（ＰＥＴ）を、前記偏心フライト
で攪拌した後、前記ミキシング部で分割合流させること
を特徴とする低温押出性にすぐれたＰＥＴの可塑化方
法。 - 【請求項６】 請求項２記載のスクリュを用い、ポリア
クリルニトリル（ＰＡＮ）を、前記偏心フライトで攪拌
した後、前記ミキシング部で分割合流させること特徴と
する低温押出性にすぐれたＰＡＮの可塑化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07433094A JP3350211B2 (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | 一軸可塑化スクリュ及びこのスクリュを用いた可塑化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07433094A JP3350211B2 (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | 一軸可塑化スクリュ及びこのスクリュを用いた可塑化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07256717A JPH07256717A (ja) | 1995-10-09 |
| JP3350211B2 true JP3350211B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=13544007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07433094A Expired - Lifetime JP3350211B2 (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | 一軸可塑化スクリュ及びこのスクリュを用いた可塑化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3350211B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4616134B2 (ja) * | 2005-09-16 | 2011-01-19 | 株式会社日本触媒 | 耐熱アクリル樹脂の可塑化方法 |
| JP5004716B2 (ja) * | 2007-08-10 | 2012-08-22 | 株式会社日本触媒 | 光学用フィルム及びその製造方法 |
| JP6300997B1 (ja) * | 2017-08-04 | 2018-03-28 | 株式会社名機製作所 | 強化繊維含有樹脂成形品の成形方法 |
| KR102063006B1 (ko) * | 2019-05-09 | 2020-02-20 | 주식회사 대성인더스트리 | 두 가지 이상의 색상을 띄는 제품을 압출 성형하는 스크류 압출장치 |
-
1994
- 1994-03-18 JP JP07433094A patent/JP3350211B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07256717A (ja) | 1995-10-09 |
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