JP3553275B2 - 成形機用スクリュ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は成形機用スクリュに関し、射出成形機や押出成形機の樹脂成形用の可塑化スクリュに適用して有用なものである。
【0002】
【従来の技術】
可塑化スクリュの従来例を図5〜図10に基づいて説明する。
【0003】
図5〜図7には第1の従来例を示しており、この従来例のスクリュ1のフライト3の頂部の巾Lは、フライト3のリードWの5%以下の巾となるように狭くし、フライト3の頂部とシリンダ2間での発熱をおさえるようにしている。また、フィード部、圧縮部、メータリング部を有するプラスチック可塑化装置において、圧縮部の開始及び終了位置、並びにスクリュ先端の3個所のスクリュ1のフライト3の頂部に、口径と同程度の長さにわたって設けられたフライト3の頂部よりもやや低い領域であるステップランド4の領域を設けることにより、フライト頂部の磨耗を制御している。Yはステップランドの加工領域である。
【0004】
図8〜図10には第2の従来例を示しており、図8はシングルスクリュの外形図を示すものであるが、フライト3の頂部の巾Lはフライト付根の巾Xの1/2以下にする。またステップランド4部の寸法hS は、0.5mm以下にする。
【0005】
ステップランド領域Yは、圧縮部の開始及び終了位置及びスクリュの先端に位置する所の3個所に設けるもので、その長さはシリンダの口径と同程度の長さにわたり、ステップランド4の領域が設けられる。なお、図9に示すフライトの付根の巾X及びフライト頂部の巾Lは、スクリュ全長にわたり一定とし、図10におけるステップランド4の領域Sの有無のみ異なる形状とする。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
射出成形機や押出成形機に用いられるスクリュは、樹脂の可塑化溶融、混練、脱気、熱履歴の面から、或いはスクリュの磨耗の面から、既に幾つかの提案がなされており、それぞれそれなりの効果を上げている。
【0007】
上記の従来例は、スクリュの磨耗防止の面から提案されたもので、スクリュの回転に伴って溶融樹脂をフライトとシリンダの間に引き込んで圧力を発生させ、この圧力でスクリュをシリンダから浮上させて所謂完全流体潤滑摩擦状態とし、スクリュとシリンダの直接接触を防いでフライトの磨耗を防止するものである。なお、完全潤滑(complete lubrication) とは摩擦面が液体膜によって分離され、摩擦損失がその膜の中の内部液体摩擦に起因している場合に起こる潤滑である。
【0008】
しかし、成形材料が例えば硬質塩ビ、無機材を多く含有する熱可塑性樹脂、木粉入りPP(ポリプロピレン)のような溶融の遅い樹脂又は潤滑性(濡れ性)の乏しい成形用材料を用いた場合には、スクリュとシリンダの間に溶融樹脂が十分に送り込まれないで、レイノルズ理論に基づく圧力の上昇は得られず、逆に樹脂の詰まりに起因する異常に大きい圧力低下が生じてスクリュを浮上させる力は発生せず、スクリュとシリンダは混合摩擦状態となって磨耗を早め、スクリュの寿命を短くする。
【0009】
従って本発明は上記従来技術に鑑み、潤滑性の乏しい成形用材料(例えば硬質塩ビ、無機材を多く含有する熱可塑性樹脂、木粉入りPP等)を用いた場合でもスクリュのフライトの磨耗を防止することができる成形機用スクリュを提供することを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の成形機用スクリュは、成形機用スクリュの回転方向のフライト前面側のフライト頂部からの深さが0.5mm以下のステップランド又はテーパーランドを有するステップランドフライト又はテーパーランドフライトにおいて、前記フライト前面側に、フライト頂部からの深さが3.0mm以下で、半頂角が5〜30°で、長さがステップランド又はテーパーランドの長さの90%以上の錐面からなる樹脂導入用面取部を設けたことを特徴とする。
【0011】
従って、上記構成の成形機用スクリュによれば、フライト前面部では樹脂導入用面取部によってフライトとシリンダの隙間は適宜に広げられているので、潤滑性の乏しい材料でもこの導入用面取部の開口部から容易に入り込んで圧力を高め、後流のフライトとシリンダの隙間に生ずる異常な圧力の低下を防ぐことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、本発明はスクリュのフライトの断面形状に関するものであり、スクリュ全体の構造はほぼ前述の従来例のスクリュと同様であるため、ここでは図5を流用することとしてスクリュ全体の図示は省略する。
【0013】
図1及び図2は本発明の実施の形態に係るスクリュのフライトを長手方向に直角(図5のA−A参照)に截った断面図で、図1にはステップランドフライトを基準としたフライト13を、図2にはテーパーランドフライトを基準としたフライト13´を示しており、11はスクリュ(本体部)、12はシリンダであり、フライト13及び13´の頂部は隙間δを隔ててシリンダ12と対向している(図3参照)。
【0014】
図1において、2点鎖線は前述のステップランドフライト3のステップランド4を示しており、ステップランド4の深さhS は0.5mm以下に決められる。これに対して本実施の形態に係るスクリュのフライト13は、先端における深さh1 が3.0mm以下、半頂角αが5〜30°、長さaがステップランドの長さmの90%以上の錐面で面取りした樹脂の導入用面取部14を備えている。
【0015】
図2において、2点鎖線は前述のステップランドフライト3と共に公知のテーパーランドフライト3´のテーパーランド4´を示しており、図1に示すステップランド4の段部をテーパーランド4´で置き換えたもので、テーパーランド先端部の深さhS はステップランドフライト3の場合と同様に決められる。これに対して本発明の実施の形態に係るスクリュのフライト13´は、先端における深さh2 が3.0mm以下、半頂角αが5〜30°、長さaがテーパーランドの長さmの90%以上の錐面で面取りした導入用面取部14´を備えている。
【0016】
上記断面形状のフライト13及び13´を有するスクリュの作用を図3及び図4によって説明する。
【0017】
図3は従来例の図6に対応する断面図(シリンダ軸を含む断面と見ても大差はない)で、11(1としてもよい)はスクリュ、12(2としてもよい)はシリンダ、3は従来例のステップランドフライト、15は溶融樹脂の詰まったスクリュ溝を示しており、フライト3の頂部は狭い隙間δを隔ててシリンダ12の内壁と対向している。断面図の上側のダイアグラムはスクリュ11の位置に対応させてシリンダ12の内壁で計測した樹脂の静圧Pを定性的に示したものであり、基線は図示を省略してある。
【0018】
同図3において、フライト3は左方向に移動してスクリュ溝15内の溶融樹脂をフライト3の前面(フライト3の左側面)で押圧し、押圧されたスクリュ溝15内の溶融樹脂の圧力は左側が低く右側が高い分布を示す。右側の圧力の高い溶融樹脂の一部はフライト3とシリンダ12の隙間δの間隙を通って隣のスクリュ溝15に流出する。
【0019】
同図3に2点鎖線で示すように、フライト3のステップランド4の領域を埋めた場合は、シリンダ12との間の長さX、隙間δの狭い通路を通過するときに、2点鎖線で示す圧力曲線16のように摩擦によってほぼ通過距離に比例して圧力を失い、右側の出口でスクリュ溝15の左側の低い圧力につながる。また、実線で示すステップランド4を有するフライト3の場合は、溶融樹脂はシリンダ12の内壁に付着してステップランド4の領域の隙間に入り込み、レイノルズ理論による潤滑圧と同様に実線で示す圧力曲線17のように圧力が高くなり、この圧力(以下、潤滑圧と略称する)によってフライト3はシリンダ12の内壁から離されて所謂完全流体潤滑摩擦状態となり、フライト3の頂部とシリンダ12の金属同士の直接接触が避けられる。
【0020】
しかし、潤滑性の乏しい成形用材料(例えば硬質塩ビ、無機材を多く含有する熱可塑性樹脂、木粉入りPP等)を用いた場合は、1点鎖線で示す圧力曲線18のように潤滑圧が発生しないばかりでなく、樹脂の詰まりに起因する以上に大きい圧力低下が発生して所謂混合摩擦状態ないしは固体摩擦状態に近くなり、フライト3の頂部とシリンダ12とが直接接触して磨耗が促進される。
【0021】
図4はステップランドフライトを基準としたフライト13を有するスクリュの場合の図3に対応する図である。同図に示すように、ステップランドフライト3の前面が導入用面取部14によって開口寸法が大きくなっており、潤滑性の乏しい溶融樹脂でもこの隙間に容易に入り込み、実線で示す圧力曲線19のように詰まりに起因する異常な圧力の落ち込みが消滅し、入口側にはいくばくかの潤滑圧を得ることができる。
【0022】
テーパーランドフライトを基準としたフライト13´を有するスクリュの場合の挙動もほぼ図4と同様であり、図示は省略した。図4中には圧力曲線19と比較対照するために図3中の圧力曲線16を再掲してある。
【0023】
なお、本実施の形態に係るスクリュのフライト13,13´の導入用面取部14,14´はスクリュの磨耗防止を目的とするものであるため、スクリュの圧縮部の開始位置からスクリュの先端までの全長にわたって設けるのが好ましいが、条件によっては前述の従来例のようにスクリュの一部に限定してもよい。
【0024】
【発明の効果】
以上発明の実施の形態と共に具体的に説明したように、本発明の成形機用スクリュによれば、潤滑性の乏しい成形用材料(例えば硬質塩ビ、無機材を多く含有する熱可塑性樹脂、木粉入りPP等)を用いた場合でも、フライト頂部とシリンダ間に樹脂が引き込まれて潤滑圧力を発生し、フライトの磨耗防止効果が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る成形機用スクリュのフライトの断面図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る成形機用スクリュのフライトの断面図である。
【図3】従来の成形機用スクリュの場合の樹脂の圧力分布を示す説明図である。
【図4】本発明の実施の形態に係る成形機用スクリュの場合の圧力分布を示す説明図である。
【図5】第1の従来例の成形機用スクリュの側面図である。
【図6】図5のA−A線矢視拡大断面図である。
【図7】図5のB−B線矢視拡大断面図である。
【図8】第2の従来例の成形機用スクリュの側面図である。
【図9】図8のC−C線矢視拡大断面図である。
【図10】図8のD−D線矢視拡大断面図である。
【符号の説明】
3 ステップランドフライト
3´ テーパーランドフライト
4 ステップランド
4´ テーパーランド
11 スクリュ
12 シリンダ
13,13´ フライト
14,14´ 樹脂導入用面取部
Claims (1)
- 成形機用スクリュの回転方向のフライト前面側のフライト頂部からの深さが0.5mm以下のステップランド又はテーパーランドを有するステップランドフライト又はテーパーランドフライトにおいて、前記フライト前面側に、フライト頂部からの深さが3.0mm以下で、半頂角が5〜30°で、長さがステップランド又はテーパーランドの長さの90%以上の錐面からなる樹脂導入用面取部を設けたことを特徴とする成形機用スクリュ。
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JP19034796A JP3553275B2 (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | 成形機用スクリュ |
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JP19034796A JP3553275B2 (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | 成形機用スクリュ |
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1996
- 1996-07-19 JP JP19034796A patent/JP3553275B2/ja not_active Expired - Fee Related
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