JP4297601B2

JP4297601B2 - 同方向回転二軸押出機

Info

Publication number: JP4297601B2
Application number: JP2000278099A
Authority: JP
Inventors: 正夫栗原
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2000-09-13
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2020-09-13
Also published as: JP2002086541A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、押出シリンダ内で同方向に回転駆動される二軸スクリュからなり、上流側が二条フルフライトスクリュからなる輸送部、その下流側がロータおよび／またはニーデイングディスクからなる第１の混練部、その下流側が第２の混練部、そして下流端が二条フルフライトスクリュからなる輸送部となっている同方向回転二軸押出機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
同方向回転二軸押出機は、文献名を挙げるまでもなく従来周知で、図２に示されているように構成されている。すなわち、押出シリンダ３０、３０’と、この押出シリンダ３０、３０’の内部で同方向に回転駆動される２本のスクリュ３１、３１’とからなっている。そして、これらのスクリュ３１、３１’は、図２において樹脂材料の供給側である左端側に位置する部分が二条フルフライトスクリュ３２、３２’から、その下流側がロータ３３、３３’およびニーデイングディスク３５、３５’から、そして押出端部である最下流端が二条フルフライトスクリュ３６、３６’からなっている。ロータ３３、３３’は、スクリュのリードの大きいフルフライト３４、３４’から構成され、またニーデイングディスク３５、３５’は、位相を順次ずらしてスクリュ軸の長手方向に重ね組み合わせた平板から構成されている。したがって、ロータ３３、３３’およびニーデイングディスク３５、３５’からなる部分は、樹脂材料の可塑化・混練部Ｋとなっている。最下流端は、二条フルフライトスクリュ３６、３６’からなり、最上流側の二条フルフライトスクリュ３２、３２’部分と同様に混練作用は小さく、主として輸送作用を奏する輸送部Ｙ２となっている。
【０００３】
従来の同方向回転二軸押出機も、可塑化・混練部Ｋを有するので、上流側の輸送部Ｙ１に樹脂材料を供給すると共に、スクリュ３１、３１’を回転駆動すると、供給された樹脂材料は可塑化・混練部Ｋにおいて可塑化・混練されて溶融状態になる。そして、二条フルフライトスクリュ３６、３６’よりなる下流側の輸送部Ｙ２を経て下流側へ輸送され、例えば押出ダイから外部へ押し出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の同方向回転二軸押出機によっても樹脂材料を可塑化・混練し、そして押出すことはできるが、ロータ３３、３３’あるいはニーデイングディスク３５、３５’のみで可塑化・混練されるようになっているので、色々な問題がある。例えば、ロータ３３、３３’においては樹脂材料は押出シリンダ３０、３０’の内周壁面と、ロータ３３、３３’のフライト３４、３４’の傾斜面との間に噛み込まれて高い剪断応力を受け可塑化混練されるが、このとき樹脂材料は圧縮される。そうすると、その反力によりロータ３３、３３’は互いに離間する方向に反発し、押出シリンダ３０、３０’の内周壁に押しつけられる状態が生じる。したがって、ロータ３３、３３’と一体の二条フルフライトスクリュ３２、３２’、３６、３６’も、押出シリンダ３０、３０’の内周壁に押しつけられる状態が生じる。そうすると、金属同志の接触が生じやすくなる。特に、スクリュ軸が長くなると撓み量も大きくなり、また軸受の構造上、この金属接触の傾向が強くなる。このような金属接触が生じると幅広スクリュになっていてもカジリが発生する。さらには、ニーデイングディスク３５、３５’においては、ニーデイングディスク３５、３５’が平板と平板との位相のズレによって構成されているので、樹脂材料は位相のズレの隙間からリークしやすくなる。リークするので、ロータ３３、３３’のような高い剪断応力は生じない。したがって、反力は小さく金属同志の接触の問題は少ない。しかしながら、ニーデイングディスク３５、３５’における樹脂材料の滞留時間の分布が広くなってしまうので、樹脂材料の温度が上昇しやすいという問題がある。
本発明は、上記したような従来の問題を解決した同方向回転二軸押出機を提供することを目的とし、具体的には可塑化・混練部は備わっているが、金属同志の接触も、樹脂の過度の温度上昇もない、同方向回転二軸押出機を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、混練部をロータまたはニーデイングディスク以外の構造をした部材から構成することにより達成される。さらに具体的には、大きな剪断応力により可塑化・混練してもスクリュ軸に互いに離間する方向の反発力が生じることがなく、また溶融樹脂の放熱効果の高い構造のスクリュを採用することにより達成される。すなわち、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、押出シリンダ内で同方向に回転駆動される二軸スクリュからなり、上流側が二条フルフライトスクリュからなる第１の輸送部、その下流側がロータおよび／またはニーデイングディスクからなる第１の混練部、その下流側が第２の混練部、そして下流端が二条フルフライトスクリュからなる第２の輸送部となっている同方向回転二軸押出機であって、前記第２の混練部は、完全噛み合い一条幅広フルフライトスクリュからなり、そのスクリュの外径は、前記押出シリンダの内径の８６〜９６％に選定されている。請求項２に記載の発明は、押出シリンダ内で同方向に回転駆動される二軸スクリュからなり、上流側の輸送部に供給される樹脂材料が、第１の混練部および第２の混練部を経て溶融され、そして下流端から溶融樹脂材料として押し出されるようになっている同方向回転二軸押出機であって、前記第１の混練部は、ロータまたはロータとニーデイングディスクあるいは混練作用のあるスクリュからなり、前記第２の混練部は、完全噛み合い一条幅広フルフライトスクリュからなり、そのスクリュの外径は、前記押出シリンダの内径の８６〜９６％に選定されている。請求項３に記載の発明は、押出シリンダ内で同方向に回転駆動される二軸スクリュからなり、その上流側において供給される樹脂材料が、第１の混練部および第２の混練部を経て溶融され、そして下流端から溶融樹脂材料として押し出されるようになっている同方向回転二軸押出機であって、前記第１の混練部がロータおよび／またはニーデイングディスクからなり、前記第２の混練部は完全噛み合い一条幅広フルフライトスクリュからなり、そのスクリュの外径は、前記押出シリンダの内径の８６〜９６％に選定されている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１により説明する。本実施の形態に係わる同方向回転二軸押出機は、図１の（イ）に示されているように、軸方向に所定長さの双胴型をした押出シリンダ１、１’を備えている。そして、この押出シリンダ１、１’内に２本のスクリュ２、２’が回転可能に設けられている。これらのスクリュ２、２’は、図１の（イ）において左端側の上流部は、主として輸送機能を奏する第１の輸送部Ｔ１となり、完全噛み合い二条フルフライトスクリュ３、３’から構成されている。そして、その下流側の補助混練部すなわち第１の混練部Ｍ１は、本実施の形態ではニーデイングディスク５、５’から構成されている。ニーデイングディスク５、５’は、平板と平板との位相のズレによって構成されている。
【０００７】
第１の混練部Ｍ１の下流側の第２の混練部Ｍ２は、本実施の形態では完全噛み合い一条幅広フルフライトスクリュ１０、１０’から構成されている。そして、この一条幅広フルフライトスクリュ１０、１０’の外径ｄは、押出シリンダ１、１’の内径Ｄの８６〜９６％に選定されている。換言すると、一条幅広フルフライトスクリュ１０、１０’のフライトの外周面１１、１１’と、押出シリンダ１、１’の内周面との間の間隔Ｓは、従来のそれよりもシリンダ内径の２〜７％程度大きくなっている。これにより、詳しくは後述するように樹脂材料に高い剪断力を与えることができ、また温度上昇を抑えることができる。この第２の混練部Ｍ２の下流側は、二条フルフライトスクリュ８、８’からなる第２の輸送部Ｔ２となり、そしてその下流端に図１には示されていないが、押出ダイ等が取り付けられている。
【０００８】
次に、上記実施の形態の作用を説明する。ホッパから樹脂材料を、図１の（イ）において左端部の押出シリンダ１、１’内へ連続的に供給する。また、図１に示されていないが、駆動装置によりスクリュ２、２’を同方向に回転駆動する。そうすると、樹脂材料は第１の輸送部Ｔ１において押出シリンダ１、１’の外部から加えられる熱と、二条フルフライトスクリュ２、２’の回転駆動による摩擦作用、剪断作用等により生じる熱とにより一部溶融されながら、第１の混練部Ｍ１へと送られる。第１の混練部Ｍ１において、ニーデイングディスク５、５’により、従来周知のようにして可塑化・混練される。なお、第１の混練部Ｍ１では、次の第２の混練部Ｍ２で完全に溶融されるので、ある程度溶融されているだけで充分である。
【０００９】
次いで、第２の混練部Ｍ２へと送られる。第２の混練部Ｍ２は、一条幅広フルフライトスクリュ１０、１０’からなり、この一条幅広フルフライトスクリュ１０、１０’の外径ｄは、押出シリンダ１、１’の内径Ｄの８６〜９６％に選定されているので、一条幅広フルフライトスクリュ１０、１０’の外周面１１、１１’と、押出シリンダ１、１’の内周面との間の間隔Ｓは大きい。したがって、一対の一条幅広フルフライトスクリュ１０、１０’の谷部にある溶融状態の樹脂材料Ｊは、隣接する一条幅広フルフライトスクリュ１０、１０’のフライトの外周面１１、１１’に乗り上げ、そして上記隙間Ｓ部分に流れ込む。このように乗り上げ、そして流れ込んでいる状態が図１の（ロ）、（ハ）に示されている。
【００１０】
このように溶融状態の樹脂材料Ｊが、隙間Ｓ部分に流れ込むので、樹脂材料Ｊには大きな剪断力が作用する。その結果、樹脂材料Ｊはより完全に溶融、分散される。このように、大きな剪断力を受けているときに生じる熱は、上記隙間Ｓ部分では薄いフイルム状になっているので、押出シリンダ１、１’の内周面に伝達される。したがって、押出シリンダ１、１’を冷却することにより、あるいは放熱フイン等を取り付けた放熱構造にすることにより、放熱することができ、樹脂材料Ｊ中に蓄熱される熱量を最小限に抑えることができる。また、溶融状態の樹脂材料Ｊが上記隙間Ｓ中ではフイルム状になっているので、フイルム状の溶融樹脂Ｊが一条幅広フルフライトスクリュ１０、１０’のフライト１１、１１’の外周面と、押出シリンダ１、１’の内周面との間の潤滑の作用も奏する。したがって、第１の混練部Ｍ１がロータから構成され、前述したように、ロータを互いに離間する方向の力が生じても、一条幅広フルフライトスクリュ１０、１０’のフライトの外周面１１、１１’と押出シリンダ１、１’の内周面との直接的な金属接触が避けられる。さらには、高い剪断力を受けている溶融状態の樹脂材料Ｊは、一条幅広フルフライトスクリュ１０，１０’の外周面１１、１１’と、押出シリンダ１、１’の内周面との間の略全周に存在するので、一条幅広フルフライトスクリュ１０、１０’を互いに離間する方向に作用する反力は生じない。生じても小さい。
【００１１】
本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、色々な形で実施できる。例えば第１の混練部Ｍ１は、ロータから構成することもできる。ロータで構成するときはフライトのリードを小さくして剪断力によるスクリュ間の反発力を小さくすることができる。このように実施すると、輸送作用は大きくなり混練作用は小さくなるが、その下流側に第２の混練部Ｍ２が設けられているので、問題はない。また、第１の混練部Ｍ１は、ロータとニーデイングディスクとから構成できることも明らかである。さらには、本実施の形態によると、第２の混練部Ｍ２における分散化・混練作用は大きいので、第１の混練部Ｍ１を、フライトのピッチ、フライトの溝の深さ等において混練作用のあるスクリュから構成することもできる。また、第２の輸送部Ｔ２を一条幅広フルフライトスクリュから構成することができることも明らかである。さらには、押出シリンダ１、１’の下流端に吸引力のある歯車ポンプ等が設けられているときは、あるいは大気中は排出されるときは、格別に第２の輸送部Ｔ２がなくてもよい。なお、第２の混練部Ｍ２の軸方向の長さを適宜選定することにより、分散、混練度を調節できることは明らかである。
【００１２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると、押出シリンダ内で同方向に回転駆動される二軸スクリュからなる第２の混練部は、完全噛み合い一条幅広フルフライトスクリュからなり、そのスクリュの外径は、前記押出シリンダの内径の８６〜９６％に選定されているので、溶融・混練時に一対の一条幅広フルフライトスクリュの谷部にある溶融状態の樹脂材料は、隣接する一条幅広フルフライトスクリュのフライトの外周面に乗り上げ、そして押出シリンダの内周面と一条幅広フルフライトスクリュのフライトの外周面との間の隙間部分に流れ込む。したがって、樹脂材料には大きな剪断力が作用し、樹脂材料はより完全に溶融、分散される。このように、完全に溶融・分散されるので、第２の混練部の上流側の第１の混練部をロータあるいはニーデイングディスクから構成するとき、ロータあるいはニーデイングディスクに過酷な可塑化・混練機能を要求する必要がない。したがって、従来のスクリュの金属同志の接触の問題も、樹脂材料の温度上昇の問題も小さくなる。上記のように、本発明によると、ロータあるいはニーデイングディスクにより生じる従来の問題が解決されるが、さらに次のような効果も得られる。すなわち、大きな剪断力を受けているときに生じる熱は、上記隙間部分では薄いフイルム状になっているので、押出シリンダの内周面に伝達され、放熱される。また、溶融状態の樹脂材料が上記隙間中ではフイルム状になっているので、フイルム状の溶融樹脂が一条幅広フルフライトスクリュのフライトの外周面と、押出シリンダの内周面との間の潤滑の作用も奏する。したがって、第１の混練部がロータから構成され、前述したように、ロータを互いに離間する方向の力が例え生じても、一条幅広フルフライトスクリュのフライトの外周面と押出シリンダの内周面との直接的な金属接触が避けられる。さらには、高い剪断力を受けている溶融状態の樹脂材料は、一条幅広フルフライトスクリュの外周面と、押出シリンダの内周面との間の略全周に存在するので、一条幅広フルフライトスクリュを互いに離間する方向に作用する反力は生じない効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を模式的に示す図で、その（イ）は軸方向の断面図、その（ロ）は溶融状態を示す要部の断面図、その（ハ）は（ロ）においてハーハ方向に見た側面図である。
【図２】従来例を模式的に示す軸方向の断面図である。
【符号の説明】
１、１’ 押出シリンダ２、２’ スクリュ
３、３’ ２条フルフライトスクリュ
５、５’ ニーデイングディスク
１０、１０’ １条幅広フルフライトスクリュ
Ｔ１第１の輸送部Ｍ１第１の混練部
Ｍ２第２の混練部Ｔ２第２の輸送部

Claims

押出シリンダ内で同方向に回転駆動される二軸スクリュからなり、上流側が二条フルフライトスクリュからなる第１の輸送部、その下流側がロータおよび／またはニーデイングディスクからなる第１の混練部、その下流側が第２の混練部、そして下流端が二条フルフライトスクリュからなる第２の輸送部となっている同方向回転二軸押出機であって、
前記第２の混練部は、完全噛み合い一条幅広フルフライトスクリュからなり、そのスクリュの外径は、前記押出シリンダの内径の８６〜９６％に選定されていることを特徴とする同方向回転二軸押出機。
押出シリンダ内で同方向に回転駆動される二軸スクリュからなり、上流側の輸送部に供給される樹脂材料が、第１の混練部および第２の混練部を経て溶融され、そして下流端から溶融樹脂材料として押し出されるようになっている同方向回転二軸押出機であって、
前記第１の混練部は、ロータまたはロータとニーデイングディスクあるいは混練作用のあるスクリュからなり、
前記第２の混練部は、完全噛み合い一条幅広フルフライトスクリュからなり、そのスクリュの外径は、前記押出シリンダの内径の８６〜９６％に選定されていることを特徴とする同方向回転二軸押出機。
押出シリンダ内で同方向に回転駆動される二軸スクリュからなり、その上流側において供給される樹脂材料が、第１の混練部および第２の混練部を経て溶融され、そして下流端から溶融樹脂材料として押し出されるようになっている同方向回転二軸押出機であって、
前記第１の混練部がロータおよび／またはニーデイングディスクからなり、前記第２の混練部は完全噛み合い一条幅広フルフライトスクリュからなり、そのスクリュの外径は、前記押出シリンダの内径の８６〜９６％に選定されていることを特徴とする同方向回転二軸押出機。