JP5406173B2 - 熱可塑性樹脂組成物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱可塑性樹脂組成物の製造方法に関する。

熱可塑性樹脂とガラス系無機充填剤とを含む熱可塑性樹脂組成物は、ガラス系無機充填剤を含まない熱可塑性樹脂と比較して、機械的強度等の物性に優れる。このため、ガラス系無機充填剤を含む熱可塑性樹脂組成物は、自動車用部品、電気・電子製品用の部品等の原料として使用されている。

熱可塑性樹脂とガラス系無機充填剤とを組み合わせて、上記のように物性が向上する効果は、ガラス系無機充填剤の表面と熱可塑性樹脂とを反応等させ、密着させることにより生じる。

このため、熱可塑性樹脂とガラス系無機充填剤との密着性を向上させる目的で、ガラス系無機充填剤には表面処理が施される（例えば、特許文献１参照）。また、ガラス系無機充填剤と密着しやすいように、熱可塑性樹脂自体を変性させる場合もある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−３７１１６８号公報 特開２００４−３５９７９１号公報

以上の通り、ガラス系無機充填剤の表面を処理したり、熱可塑性樹脂を改良したりすれば、熱可塑性樹脂とガラス系無機充填剤との密着性は向上する。しかし、上記従来技術等による改良を行なっても、上記密着性向上の効果が不充分な場合もある。

このような場合、熱可塑性樹脂とガラス系無機充填剤との密着性を向上させるためには、成形機内での原料の滞留時間を長く設定し、熱可塑性樹脂とガラス系無機充填剤を充分に混練する必要がある。充分に混練することで熱可塑性樹脂とガラス系無機充填剤との反応が進み、上記密着性は向上する。

ところが、原料の成形機内での滞留時間を長くする方法の場合、熱可塑性樹脂組成物の生産性が低下する。

本発明は、以上の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、押出機内でのガラス系無機充填剤と熱可塑性樹脂との反応を促進させ、ガラス系無機充填剤と熱可塑性樹脂との密着性を向上させる技術を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、押出機に配設されるスクリューが有するスクリューエレメントピースが、軸方向断面視において、少なくとも一つのフライト部の頂部が、所定の曲率半径を有する円弧であり、上記所定の曲率半径が、スクリューを配設するためのシリンダにおける上記フライト部の頂部と対向する内壁の曲率半径より小さくなり、上記フライト部の頂部とシリンダの内壁との間に間隙が生じるように設計されていれば、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は、以下のものを提供する。

（１） 互いに回転して噛み合うｎ条のスクリュー（ｎは１以上の整数）を備えた二軸以上のスクリュー式押出機を用いて、熱可塑性樹脂組成物を製造する方法であって、前記スクリューが有するスクリューエレメントピースは、軸方向断面視において、少なくとも一つのフライト部の頂部が、所定の曲率半径を有する円弧であり、前記所定の曲率半径が、スクリューを配設するためのシリンダにおける前記フライト部の頂部と対向する内壁の曲率半径より小さくなり、前記フライト部の頂部とシリンダの前記内壁との間に間隙が生じるように設計され、前記熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と、ガラス系無機充填剤と、を含み、前記ガラス系無機充填剤は、表面処理剤で表面処理されている熱可塑性樹脂組成物の製造方法。

（２） 前記熱可塑性樹脂組成物は、１９０℃、荷重２１６０ｇで測定されるメルトインデックスが１０ｇ／１０ｍｉｎ以下である（１）に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。

（３） 前記熱可塑性樹脂は、ポリアセタール樹脂である（１）又は（２）に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。

（４） 前記ガラス系無機充填剤の配合量は、熱可塑性樹脂組成物中１０質量％以上４５質量％以下である（１）から（３）のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。

（５） 前記スクリューエレメントピースは、軸方向断面視において、前記フライト部が前記円弧の両端に連結された該円弧の曲率半径より大きな曲率半径を有する第一の円弧と第二の円弧とを備え、前記円弧は、前記第一の円弧と前記第二の円弧に内接する真円の円弧である（１）から（４）のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。

（６） 前記スクリューエレメントは、軸方向断面視において、前記内接する円の中心がシリンダの中心から前記フライト部が延びる方向に所定距離ずれた位置にあり、前記互いに回転して噛み合うスクリュー間の距離をＣｌ、シリンダの半径をＲｄ、角度φをｃｏｓ^−１（Ｃｌ／２Ｒｄ）、角度αをπ／ｎ−２φ（ｎは１以上の整数である）、前記シリンダの中心と前記内接する円の中心とを結ぶ直線を前記シリンダの中心を中心に（２（ｎ−１）φ＋（２ｎ−１）／２・α）回転させた直線Ａと前記シリンダの外周との交点を点ｐ、前記シリンダの中心と前記内接する円の中心とを結ぶ直線を前記シリンダの中心を中心に−（２（ｎ−１）φ＋（２ｎ−１）／２・α）回転させた直線を直線Ｂと前記シリンダの外周との交点を点ｑとしたとき、前記第一の円弧は、前記点ｐを中心とする半径Ｃｌの円弧であり、前記第二の円弧は、前記点ｑを中心とする半径Ｃｌの円弧である（１）から（５）のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。

本発明によれば、成形機内でのガラス系無機充填剤と熱可塑性樹脂との反応を促進させ、ガラス系無機充填剤と熱可塑性樹脂との密着性を向上させることができる。

シリンダに装着された条数が２（ｎ＝２）の場合の本発明の第一実施形態のスクリューエレメントピースの軸方向の断面を示す図である。 条数が２（ｎ＝２）の場合の従来技術のスクリューエレメントピースを示す図である。 条数が２（ｎ＝２）の場合の図１とは別の第二実施形態のスクリューエレメントピースを示す図である。 第三実施形態において条数が２（即ちｎ＝２）のスクリューエレメントピースを示す図である。 図４に示すスクリューエレメントピースにおいて、第一フライト部の先端の真円の円弧の中心の位置ｂ、半径ｒについて説明するための図である。 第三実施形態の条数が３（ｎ＝３）の場合のスクリューエレメントピースをシリンダに配設した状態のスクリュー軸方向断面図である。 図６（ａ）のスクリューエレメントピース１、１をさらに説明するための図である。 第一フライト部１１と第三フライト部１３がシリンダ外周との間にクリアランスを持つ条数が３（ｎ＝３）のスクリューエレメントピースを示す図である。 図６に示すスクリューエレメントピースにおいて、第一フライト部の先端の真円の円弧の中心の位置ｂ、半径ｒについて説明するための図である。 第三実施形態において条数が１（即ちｎ＝１）のスクリューエレメントピースを示す図である。 複数のニーディングディスクを、スクリューの軸方向に配設してなるスクリューエレメントピースを示す図である。 一枚のディスク内でスクリューが回転する方向又は回転する方向と逆方向に連続的に捩れるニーディングディスクを用いた場合のスクリューエレメントピースを示す図である。 全く捩れのないニーディングディスクであるスクリューエレメントピースを示す図である。 （ａ）は実施例で使用したスクリューエレメントピースを模式的に示す斜視図である。（ｂ）は比較例で使用したスクリューエレメントピースを模式的に示す斜視図である。 （ａ）は実施例で使用したスクリューのスクリューデザインを示す図であり、（ｂ）は比較例で使用したスクリューのスクリューデザインを示す図である。 （ａ）は樹脂組成物温度と吐出量との関係を示す図であり、（ｂ）はモーター負荷と吐出量との関係を示す図である。 引張強さと吐出量との関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。

本発明の製造方法は、熱可塑性樹脂とガラス系無機充填剤とを含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法であり、押出機に配設されるスクリューの有するスクリューエレメントピースに特徴の一つがある。先ず、原料となる材料について説明した後、スクリューエレメントピースについて説明する。

＜熱可塑性樹脂＞
熱可塑性樹脂とは、ポリアセタール系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリアリーレンサルファイド系樹脂等が挙げられる。使用する熱可塑性樹脂は２種類以上であってもよい。また、熱可塑性樹脂は、コモノマー成分を含む共重合体であってもよい。

本発明の効果は、熱可塑性樹脂とガラス系無機充填剤とを含む熱可塑性樹脂組成物を得るにあたり、熱可塑性樹脂とガラス系無機充填剤との反応を、従来の製法よりも促進させることで、熱可塑性樹脂組成物の生産性を従来の製法よりも大幅に向上できることである。

したがって、本発明の製造方法を採用すれば、ガラス系無機充填剤と反応し難い熱可塑性樹脂を選択しても、短時間で、上記密着性を高めた熱可塑性樹脂組成物を得ることができるため好ましい。

ガラス系無機充填剤と反応し難い熱可塑性樹脂の場合、反応を完結させるために、長時間混合を継続する必要がある。また、粘性が高いと、大きなせん断応力が作用し、混合により、温度が上昇しやすい。しかし、本発明の製造方法によれば、短時間で充分に混練できるため反応が促進され、且つ混練中の樹脂組成物の温度の上昇も抑えることができる。したがって、本発明は、上記の通り、混練の効果が高いため、粘性の高い熱可塑性樹脂組成物を製造する場合に好ましく採用することができる。熱可塑性樹脂組成物の粘性が高いとは、熱可塑性樹脂組成物の１９０℃、荷重２１６０ｇで測定されるメルトインデックスが１０ｇ／１０ｍｉｎ以下であることを指す。また、熱可塑性樹脂組成物の流動性が特に低い（メルトインデックスが４ｇ／１０ｍｉｎ以下の樹脂組成物）場合、本発明の製造方法の採用が効果的である。粘性が高く、荷重２１６０ｇで行なうメルトインデックスの測定方法では、メルトインデックスを測定できない樹脂組成物もあるが、このような樹脂組成物の製造にも本発明の製造方法の採用が効果的である。

熱可塑性樹脂組成物のメルトインデックスは、使用する熱可塑性樹脂の種類に依存する傾向にある。ガラス系無機充填剤を混合することで、粘性が上昇しやすい熱可塑性樹脂としては、ポリアセタール系樹脂が挙げられる。また、ポリアセタール系樹脂は、ガラス系無機充填剤と反応し難い材料でもある。

ポリアセタール系樹脂は、機械的特性、熱的特性、電気的特性、摺動性、成形性、成形品の寸法安定性等において優れた特性を持っており、構造材料や機構部品として電気機器、自動車部品、精密機械部品等に広く使用されている。しかしながら、ポリアセタール系樹脂は上記のような性質（熱可塑性樹脂組成物の流動性を低下させやすい性質、化学的な活性に乏しくガラス系無機充填剤と反応し難い性質）を有する。このため、従来の製造方法でポリアセタール系樹脂と、ガラス系無機充填剤とを含む熱可塑性樹脂組成物を製造しようとすると、生産性が非常に低くなったり、押出機内で樹脂組成物の温度が上昇しすぎる結果、樹脂が劣化し、熱可塑性樹脂組成物の物性が低下したりする。しかし、本発明を用いれば、ポリアセタール系樹脂とガラス系無機充填剤とが充分に密着するように混練し、混練時に樹脂組成物の温度が上昇しすぎることも抑えることができる。

なお、ポリアセタール系樹脂とは、具体的には、特開２０１０−３１２００に記載のものと同様のものを使用することができる。

＜ガラス系無機充填剤＞
本発明で用いられるガラス系無機充填剤としては、繊維状（例えば、ガラスファイバー）、粒状（例えば、ガラスビーズ）、粉状（例えば、ミルドガラスファイバー）、板状（例えば、ガラスフレーク）及び中空状（例えば、ガラスバルーン）の充填剤が挙げられ、その粒径、繊維長等に特に制限はなく、公知の何れのものも使用できる。

本発明においては、目的に応じて、２種以上のガラス系無機充填剤を混合して使用することができる。

また、本発明において、これらのガラス系無機充填剤は、表面処理剤で表面処理が施されたものを用いる。表面処理剤としては、例えば、シラン系、チタネート系カップリング剤等を好ましく使用することができる。

シラン系カップリング剤としては、例えばビニルアルコキシシラン、エポキシアルコキシシラン、アミノアルコキシシラン、メルカプトアルコキシシラン、アリルアルコキシシラン等が挙げられる。

ビニルアルコキシシランとしては、例えばビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン等が挙げられる。

エポキシアルコキシシランとしては、例えばγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。

アミノアルコキシシランとしては、例えば、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。

メルカプトアルコキシシランとしては、例えば、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。

アリルアルコキシシランとしては、例えば、γ−ジアリルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アリルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アリルチオプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。

また、チタネート系表面処理剤としては、例えば、チタニウム−ｉ−プロポキシオクチレングリコレート、テトラ−ｎ−ブトキシチタン、テトラキス（２−エチルヘキソキシ）チタン等が挙げられる。

表面処理剤の使用量は、ガラス系無機充填剤１００質量部に対して０．０１質量部以上２質量部以下、好ましくは０．０５質量部以上１質量部以下である。

また、ガラス系無機充填材がガラスファイバーの場合においては、さらに集束剤として、ポリマーバインダー、接着促進剤、他の助剤等を使用しているものが好適に使用される。ポリマーバインダーとしては、一般に有機系の材料、例えば水分散性／水溶性の酢酸ポリビニル、ポリエステル、エポキシド、ポリウレタン、ポリアクリレート又はポリオレフィン樹脂、それらの混合物等、従来公知のものが好適に使用される。

本発明において、ガラス系無機充填剤の配合量は、熱可塑性樹脂組成物中１０質量％以上４５質量％以下、好ましくは１０質量％以上３０質量％以下である。１０質量％未満では機械的物性の改善が不十分であり、４５質量％を越えると成形加工が困難になる。

＜スクリューエレメントピース＞
本発明に用いるスクリューエレメントピースは、互いに回転して噛み合うｎ条のスクリューを備えた二軸以上のスクリュー式押出機用のスクリューエレメントピースであって、スクリューの軸方向断面視において、ｎ条のスクリューの少なくとも一つのフライト部の頂部は所定の曲率半径を有する円弧であり、上記所定の曲率半径はスクリューを配設するためのシリンダにおける上記フライト部の頂部と対向する内壁の曲率半径より小さくなり、上記フライト部の頂部とシリンダの上記内壁との間に間隙が生じるように設計されたスクリューエレメントピースである。以下、本発明で用いるスクリューエレメントピースについて、図面を参照しながらさらに詳細に説明する。具体的には、噛み合い型二軸押出機に用いるスクリューエレメントピースを例に説明する。

図１は、シリンダに装着された第一実施形態のスクリューエレメントピースの軸方向の断面を示す図である。図１（ａ）は、軸方向の断面の全体図であり、図１（ｂ）はフライト部の周辺を拡大した図である。

図１に示すように、本発明のスクリューエレメントピース１、１は対になって、バレル２のシリンダ２１、２１に配設される。具体的には、一対のスクリューエレメントピース１、１が、隣り合い回転自在にシリンダ２１、２１に配設される。このように、一対のスクリューエレメントピース１、１は同じ形状であるため、以下の説明においては一方のスクリューエレメントピースを例に説明する。

図１に示すスクリューエレメントピース１は、二条のスクリューであり、第一フライト部１１、第二フライト部１２を備える。
第一フライト部１１は、頂部が曲率半径Ｒａの円弧である。また、シリンダ２１の中心から第一フライト部１１の頂部までの長さはＹ１である。
第二フライト部１２は、頂部がシリンダ２１の内壁とほぼ接するフライト部である。シリンダ２１の中心から第二フライト部１２の頂部までの長さはＹ２である。
そして、上記長さＹ２は、シリンダ２１の中心から第一フライト部１１の頂部までの長さＹ１よりも長い。

バレル２は、スクリューエレメントピース１、１を配設するためのシリンダ２１、２１を備える。
シリンダ２１、２１は、図１（ａ）に示すように、スクリューの軸方向の断面が、一対の円が両円の中間で互いに円周の一部が重なりあうような形状である。また、シリンダ２１、２１は、図１（ａ）に示すように、中心間距離がＣｌであり、シリンダ２１、２１の半径（軸方向断面視においてシリンダ２１の中心からそのシリンダ２１の内壁までの距離）はともにＲｄである。シリンダ２１、２１は、一対のスクリューエレメントピース１、１が噛み合いながら回転自在に配設できるものであれば特に限定されない。

シリンダ２１、２１の半径Ｒｄは、シリンダ２１の中心から第一フライト部１１の頂部までの長さＹ１よりも長い。その結果、第一フライト部１１の先端とシリンダ２１との間には間隙が存在する。間隙は、図１（ｂ）に示すように第一フライト部１１の頂部へ向かうほど狭まる（例えば、図１（ｂ）中のＹａ＞Ｙｂ＞Ｙｃ）。このように、間隙は、第一フライト部１１の頂部へ向かうほど狭まるが、連続的に狭まるようにすることが本発明の特徴の一つである。
上記の通り、第二フライト部１２の頂部はシリンダ２１の内壁とほぼ接する。従って、シリンダ２１の半径Ｒｄとシリンダ２１の中心から第二フライト部１２の頂部までの長さＹ２は、ほぼ同じ長さになるが、第二フライト部１２とシリンダ２１の内壁との接触を防ぐために０．１ｍｍから０．９ｍｍだけＹ２の方が短くなる。

本実施形態によれば、以下の作用、効果が奏される。
第一フライト部１１の頂部の曲率半径Ｒａは、シリンダ２１の半径Ｒｄより小さい。従って、図１（ｂ）に示すように、第一フライト部１１の頂部とシリンダ２１の内壁との間に形成される間隙は、第一フライト部１１の頂部に向かうほど連続的に狭まる。その結果、伸張圧縮効果が高まる。そして、連続的に間隙の幅が狭まるためスムーズに溶融樹脂が移送される。
さらに、本発明では、上記長さＹ１が上記長さＹ２よりも短くなっている分だけ、溶融樹脂の流路体積が大きくなる。その結果、溶融樹脂の流速は早くなり、滞留時間も長くなる。
上記のような間隙が形成されるスクリューエレメントピース１であれば、溶融樹脂の流速は、上記の通り遅くなるものの溶融樹脂内での分子の移動距離は大きくなる。その結果、押出機内での、熱可塑性樹脂とガラス系無機充填剤との反応を伴う溶融、混練の場合には、熱可塑性樹脂とガラス系無機充填剤との反応を促進することができる。
上記のような間隙が形成されるスクリューエレメントピース１であれば、押出機内に溶融樹脂を充分に分配することができる。この高い分配性能も押出機内での反応の促進に寄与する。
また、上記のような間隙を形成することにより、反応促進の効果に加えて、溶融、混練の際の発熱で樹脂温度が上昇し過ぎることを抑えることができる。
一般的に、２軸押出機内で、反応を促進させる場合、ニーディングディスクで混練混合を行うが、リードの小さいフライトスクリューを使用することもある。フライトスクリューは、ニーディングディスクと比較し、混合効率は低下するが、リードを小さくすることで、滞留時間が増加し、発熱が小さくなる利点がある。本発明は、ニーディングディスク、ロータ、及びフライトスクリューに適応できる。

これに対して、図２（ａ）に示すような、同方向完全噛み合い型のスクリュエレメントピース（従来技術）の場合には、フライト部とシリンダとの間に隙間がほとんど無いため樹脂に対して強いせん断力がかかり、樹脂の温度が上昇しやすい。その結果、樹脂の温度が樹脂の分解温度を超えやすく、樹脂製品の品質の低下につながる。
また、図２（ｂ）に示すような、特許文献１に記載のスクリューエレメントピースの場合には、スクリューの軸方向断面視において、一方のフライト部とシリンダとの間に間隙を備えるため、溶融、混練の際の樹脂の温度上昇を抑えることができる。しかし、特許文献１に記載のスクリューエレメントピースには、本発明のスクリューエレメントピースのような、押出機内で反応を伴う溶融、混練の場合に、押出機内での反応を促進する効果は本発明よりも劣る。図２（ｂ）に示すスクリューエレメントピースは、軸心（シリンダーの中心）から所定の曲率半径でリカットされており、カットされたフライト部とシリンダの内壁との間隙は一定だからである。

次いで、第二実施形態のスクリューエレメントピース１について説明する。
図３には、図１とは別の第二実施形態のスクリューエレメントピースを示す。図３（ａ）は、第二実施形態のスクリューエレメントピースをシリンダに配設した状態のスクリュー軸方向断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のスクリューエレメントピースのフライト部周辺を拡大した図である。以下において、第一実施形態に対応する構成については、適宜その説明を省略する。

図３（ａ）に示すように、本実施形態のスクリューエレメントピース１、１は、第一実施形態の場合と同様に、対になってバレル２のシリンダ２１、２１に配設される。

図３に示す第二実施形態のスクリューエレメントピース１は、二条のスクリューであり、第一実施形態の場合と同様に、第一フライト部１１、第二フライト部１２を備える。
第一実施形態と異なる点は、第一フライト部１１である。第二実施形態の第一フライト部１１は、図３（ｂ）に示すように、真円の円弧１１１、第一円弧１１２、第二円弧１１３を備える。
第二フライト部１２は、第一実施形態のものと同様である。
シリンダ２１は、第一実施形態と同様であり、一対のスクリューエレメントピース１、１が噛み合いながら回転自在に配設できるものであれば特に限定されない。

円弧１１１は、第一フライト部１１の頂部に位置する真円の円弧である。円弧１１１の曲率半径Ｒａ（真円の半径Ｒａ）は、第一円弧１１２、第二円弧１１３の曲率半径よりも小さい。また、上記半径Ｒａはシリンダ２１の半径Ｒｄよりも小さい。
第一円弧１１２、第二円弧１１３は、第一円弧１１２と第二円弧１１３とで円弧１１１を挟むように位置する。そして、第一円弧１１２、第二円弧１１３は、円弧１１１が第一円弧１１２、第二円弧１１３に内接するように円弧１１１を挟む。第一円弧１１２の曲率半径と第二円弧１１３の曲率半径とは等しい。そして、第一円弧１１２、第二円弧１１３の曲率半径は、円弧１１１の曲率半径よりも大きい。

第二実施形態によれば、第一フライト部１１の頂部の円弧１１１が真円であり、第一フライト部１１の頂部の円弧１１１の曲率半径Ｒａを、シリンダ２１の半径Ｒｄより小さくして、第一フライト部１１の頂部とシリンダ２１との間に形成される間隙を、第一フライト部１１の頂部に向かうほど連続的に狭まるようにする。このように第一フライト部１１を設計することで、押出機内での反応を伴う溶融、混練の場合には、反応をさらに促進することができる。即ち、熱可塑性樹脂とガラス系無機充填剤との反応が促進される。

次いで、第三実施形態のスクリューエレメントピース１について説明する。以下において、第一実施形態、第二実施形態に対応する構成については、適宜その説明を省略する。

第三実施形態のスクリューエレメントピースは、第二実施形態と同様に、少なくとも一つのフライト部が真円の円弧１１１、第一円弧１１２、第二円弧１１３を有する。そして、真円の円弧１１１は、第一円弧１１２と第二円弧１１３とに挟まれ、第一円弧１１２、第二円弧１１３に内接する。
第三実施形態のスクリューエレメントピースの特徴は、軸方向断面視において、上記円弧１１１の真円の中心はシリンダ２１の中心ｏから第一フライト部１１が延びる方向に所定距離ずれた位置にあり、互いに回転して噛み合うスクリューエレメントピース１、１間の距離をＣｌ、シリンダ２１の半径をＲｄ、角度φをｃｏｓ^−１（Ｃｌ／２Ｒｄ）、角度αをπ／ｎ−２φ（ｎは１以上の整数である）、シリンダ２１の中心ｏと円弧１１１の真円の中心とを結ぶ直線をシリンダ２１の中心ｏを中心に（２（ｎ−１）φ＋（２ｎ−１）／２・α）回転させた直線Ａと前記シリンダの外周との交点を点ｐ、前記シリンダの中心と前記内接する円の中心とを結ぶ直線を前記シリンダの中心を中心に−（２（ｎ−１）φ＋（２ｎ−１）／２・α）回転させた直線を直線Ｂとし、直線Ｂとシリンダ２１の外周との交点を点ｑとしたとき、上記第一円弧１１２は、点ｐを中心とする半径Ｃｌの円弧であり、第二円弧１１３は、点ｑを中心とする半径Ｃｌの円弧であることにある。

即ち、第三実施形態のスクリューエレメントピース１、１は、シリンダ２１の半径Ｒｄ、一対のスクリューエレメントピース１、１の中心間距離Ｃｌ、スクリューエレメントピース１、１の条数を決めることで円弧１１１の形状、第一円弧１１２の形状、第二円弧１１３の形状が決まる点が構成上の特徴である。また、このような構成にすることにより、後述する通り、本発明の効果はさらに高まる。

ｎ＝２の場合について説明する。
図４には、第三実施形態において条数が２（即ちｎ＝２）のスクリューエレメントピース１、１を示す。図４（ａ）は、第三実施形態のスクリューエレメントピース１、１をシリンダ２１、２１に配設した状態のスクリュー軸方向断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のスクリューエレメントピース１、１をさらに説明するための図である。

上記の通り、スクリューエレメントピース１、１の中心間距離Ｃｌ、シリンダ２１、２１の半径Ｒｄを決めるとφが決まる。また、ｎ＝２の場合、φとαとの間には２π＝４α＋８φの関係がある。シリンダ２１は、それぞれ、図４（ｂ）に示すように軸方向の断面形状は円である。この円は、図４（ｂ）に示すように、中心角がαの扇型と中心角が２φの扇型が交互に並ぶように放射状にシリンダ２１の中心ｏから分割することができる。

ｎ＝２の場合、フライト部の数は２である。第一フライト部１１が延びる方向に第一フライト部１１を二分割する直線が、中心角がαの扇型を中心角がα／２の二つの扇型に分割する直線Ｃと重なるように第一フライト部１１を設ける。直線Ｃと後述する円弧１１１との交点をｆとする。また、第一フライト部１１と同じ方向に延びる中心角αの扇型を形成する直線と円弧１１１との交点をｎ、ｅとする。
次いで、第二フライト部１２の位置について説明する。第二フライト部１２が延びる方向に第二フライト部１２を二分割する直線が、直線Ｃをシリンダ２１の中心ｏを中心に（２α＋４φ）回転した直線Ｄと重なるように第二フライト部１２を設ける。また、第二フライト部１２と同じ方向に延びる中心角αの扇型を形成する直線とシリンダ２１の外周との交点をｉ、ｈとする。

第一フライト部１１、第二フライト部１２のいずれか一方の頂部の円弧が、第一円弧と第二円弧とに挟まれる真円の円弧であり、頂部の円弧が第一円弧と第二円弧とに内接する真円の円弧であればよい。ここでは、第一フライト部１１の頂部に上記円弧を設ける場合について説明する。

第一フライト部１１は、円弧１１１と第一円弧１１２と第二円弧１１３とを備える。
円弧１１１は真円の円弧であり、第一フライト部１１の頂部に位置する。その真円の中心ｂは、第一フライト部１１が延びる方向に所定距離ずれた位置にある。即ち、その中心ｂは直線Ｃ上に存在する。そして、真円の半径ｒは、中心ｂから第一円弧１１２又は第二円弧１１３に垂線を引いたときのその垂線の長さである。第一円弧１１２に対して中心ｂから引いた垂線と第一円弧１１２との交点をｃ１、第二円弧１１３に対して中心ｂから引いた垂線と第二円弧１１３との交点をｃ２とする。ｃ１からｃ２までの円弧が円弧１１１である。また、点ｂから点ｃ１までの距離又は点ｂから点ｃ２までの距離が真円の半径ｒである。第一フライト部１１の頂部に位置する円弧１１１とシリンダ２１との間には間隙が存在する。
次いで、第一円弧１１２について説明する。直線Ｃをシリンダ２１の中心ｏを中心に（２φ＋３／２α）回転させた直線を直線Ａとし、直線Ａとシリンダ２１の外周との交点を点ｐとする。第一円弧１１２は、図４（ｂ）に示すように、点ｐを中心とする半径Ｃｌの円弧である。
次いで、第二円弧１１３について説明する。直線Ｃをシリンダ２１の中心ｏを中心に−（２φ＋３／２α）回転させた直線を直線Ｂとし、直線Ｂとシリンダ２１の外周との交点を点ｑとする。第二円弧は、図４（ｂ）に示すように、点ｑを中心とする半径Ｃｌの円弧である。

第一フライト部１１と第二フライト部１２との間にある中心角αの扇型を形成する直線とスクリューエレメントピース１の外周との交点をそれぞれ、ｌ、ｍ、ｊ、ｄとする。これらの中心角αの扇型の円弧は、半径Ｒｓの真円の円弧である。なお、この半径Ｒｓを谷径と呼ぶ。
したがって第一円弧１１２はｄからｃ１までの円弧であり、第二円弧１１３はｍからｃ２までの円弧である。
即ち、第一円弧１１２は点ｕをシリンダ２１の中心ｏを中心に（２α＋２φ）回転させた点ｐを中心とした半径Ｃｌの真円の円弧である。また、第二円弧１１３は、点ｔをシリンダ２１の中心ｏを中心に−（２α＋２φ）回転させた点ｑを中心とした半径Ｃｌの真円の円弧である。

次いで、第二フライト部１２について説明する。第二フライト部１２も第一フライト部１１と同様に三つの円弧を備える。具体的には、ｉ、ｈ間の円弧１２１とｉ、ｊ間の円弧１２２とｈ、ｌ間の円弧１２３とを備える。また、第一フライト部１１と第二フライト部１２との間にある中心角αの扇型を形成する直線とシリンダ２１の外周との交点はｐ、ｑ、ｓ、ｇである。
ｉ、ｈ間の円弧１２１は、中心角がαであり、半径がＲｄより０．１ｍｍから０．９ｍｍ程度小さい真円の円弧である。ｉ、ｊ間の円弧１２２は、ｇを中心とする半径Ｃｌの真円の円弧である。ｈ、ｌ間の円弧１２３は、ｓを中心とする半径Ｃｌの真円の円弧である。
ｉ、ｊ間の円弧１２２は、点ｇ（点ｉをシリンダ２１の中心ｏを中心に−（２α＋２φ）回転させた点）を中心とする半径Ｃｌの真円の円弧である。また、ｈ、ｌ間の円弧１２３は、点ｓ（点ｈをシリンダ２１の中心ｏを中心に（２α＋２φ）回転させた点）を中心とする半径Ｃｌの円弧である。
このように円弧を挟む両端の円弧については、第一フライト部１１は第二フライト部１２ともに、フライト部と同じ方向に延びる中心角αの扇型を形成する直線とシリンダ２１の外周との交点を所定の角度、点ｏを中心に回転移動させた点を中心とする半径Ｃｌの円弧である。

上記の通り、円弧１１１は真円の円弧であり、この真円は、第一円弧１１２と第二円弧１１３に内接する。真円の半径ｒはシリンダ２１の半径Ｒｄよりも小さい。したがって、第一フライト部１１の頂部とシリンダ２１との間に形成される間隙は、第一フライト部１１の頂部に向かうほど連続的に狭まる。その結果、第一実施形態、第二実施形態のスクリューエレメントピースの場合と同様に、溶融、混練の際の発熱で樹脂温度が上昇し過ぎることを抑えることができるとともに、押出機内で反応を伴う溶融、混練の場合には反応を促進することができる。つまり、熱可塑性樹脂とガラス系無機充填剤との反応を促進させることができる。本実施形態のような第一フライト部１１にすることで、上記の効果はさらに高まる。

本実施形態の特徴は、真円の円弧１１１にある。そこで、その真円の中心の位置、半径についてさらに詳細に説明する。

上記真円の中心の位置ｂ、半径ｒについて図５を参照しながら説明する。
∠ｏｐｂをθとする（０＜θ＜φ）
上記の通り、第一円弧１１２は半径Ｃｌの真円の円弧である。そして、点ｂと点ｃ１との間の距離はｒである。したがって、点ｐと点ｂとの間の距離は、Ｃｌ−ｒである。
また、∠ｐｏｂは、図５に示すように、
∠ｐｏｂ＝∠ｐｏｇ＋∠ｇｏｅ＋∠ｅｏｂ＝∠α＋２φ＋α／２＝３／２・α＋２φ
・・・（Ｉ）
である。
また、
∠ｏｂｐ＝π−∠ｏｐｂ−∠ｐｏｂ＝π−θ−（３／２・α＋２φ）・・・（ＩＩ）
である。
また、
（点ｂと点ｐとの間の距離（図ではｂｐと示す））／ｓｉｎ（∠ｐｏｂ）＝（点ｏと点ｐとの間の距離（図ではｏｐと示す））／ｓｉｎ（∠ｏｂｐ）・・・（ＩＩＩ）
である。
ここで、式（ＩＩＩ）に式（Ｉ）及び式（ＩＩ）を代入すると、
（Ｃｌ−ｒ）／ｓｉｎ（３／２・α＋２φ）＝Ｒｄ／ｓｉｎ（π−（θ＋３／２・α＋２φ））となり、さらに変形すると、
（Ｃｌ−ｒ）／ｓｉｎ（３／２・α＋２φ）＝Ｒｄ／ｓｉｎ（θ＋３／２・α＋２φ）
以上より、円弧の半径ｒ＝Ｃｌ−Ｒｄ（ｓｉｎ（２φ＋３／２・α）／ｓｉｎ（θ＋２φ＋３／２・α）となる。

次いで、シリンダ２１の中心ｏから点ｂまでの距離の導出を行う。
（中心ｏから点ｂまでの距離（図中ではｏｂと示す））／ｓｉｎ（∠ｏｐｂ）＝（中心ｏと点ｐとの間の距離（図中ではｏｐと示す））／ｓｉｎ（∠ｏｂｐ）・・・（ＩＶ）
式（ＩＶ）に式（ＩＩ）を代入すると、
（中心ｏから点ｂまでの距離）／ｓｉｎ（θ）＝Ｒｄ／ｓｉｎ（π−（θ＋３／２・α＋２φ））となり、
（中心ｏから点ｂまでの距離）＝Ｒｄ（ｓｉｎθ／ｓｉｎ（θ＋２φ＋３／２α））となる。

次いで、ｎ＝３の場合について、図６を参照しながら説明する。
図６（ａ）は、第三実施形態のｎ＝３の場合のスクリューエレメントピースをシリンダに配設した状態のスクリュー軸方向断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のスクリューエレメントピース１、１をさらに説明するための図である。
ｎ＝３の場合、φとαとの間には２π＝６α＋１２φの関係がある。したがって、図６（ａ）に示すように、ｎ＝２の場合と同様に中心角がαの扇型と中心角が２φの扇型が交互に並ぶように放射状にシリンダ２１の中心ｏから分割することができる。

ｎ＝３の場合、フライト部の数は３である。したがって、スクリューエレメントピース１は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第一フライト部１１と第二フライト部１２と第三フライト部１３とを備える。
図６（ｂ）に示すように、第一フライト部１１が延びる方向に第一フライト部１１を二分割する直線が、中心角がαの扇型を中心角がα／２の二つの扇型に分割する直線Ｃと重なるように第一フライト部１１を設ける。直線Ｃと後述する円弧１１１との交点をｆとする。また、第一フライト部１１と同じ方向に延びる中心角αの扇型を形成する直線と円弧１１１との交点をｎ、ｅとする。
次いで、第二フライト部１２の位置について図６（ｂ）を参照しながら説明する。第二フライト部１２が延びる方向に第二フライト部１２を二分割する直線が、直線Ｃをシリンダ２１の中心ｏを中心に（２α＋４φ）回転した直線Ｄと重なるように第二フライト部１２を設ける。また、第二フライト部１２と同じ方向に延びる中心角αの扇型を形成する直線とスクリューエレメントピース１の外周との交点をｇ、ｐとする。
次いで、第三フライト部１３の位置について説明する。第三フライト部１３が延びる方向に第三フライト部１３を二分割する直線が、直線Ｄをシリンダ２１の中心ｏを中心に（２α＋４φ）回転した直線Ｅと重なるように第三フライト部１３を設ける。また、第三フライト部１３と同じ方向に延びる中心角αの扇型を形成する直線とスクリューエレメントピース１の外周との交点をｑ、ｓとする。
即ち、以上の通り、第二フライト部１２は直線Ｃをシリンダ２１の中心ｏを中心に（２α＋４φ）回転した直線Ｄと重なるように設け、第三フライト部１３は直線Ｃをシリンダ２１の中心ｏを中心に｛２×（２α＋４φ）｝回転した直線Ｅと重なるように設ける。

第一フライト部１１、第二フライト部１２、第三フライト部１３の少なくとも一つのフライト部の頂部の円弧が、第一円弧と第二円弧とに挟まれる真円の円弧であり、上記頂部の円弧が第一円弧と第二円弧とに内接する真円の円弧であればよい。ここでは、第一フライト部１１の頂部に上記円弧を設ける場合について説明する。

第一フライト部１１は、円弧１１１と第一円弧１１２と第二円弧１１３とを備える。
円弧１１１は真円の円弧であり、第一フライト部１１の頂部に位置する。その真円の中心ｂは、第一フライト部１１が延びる方向に所定距離ずれた位置（点ｂ）にある。即ち、その中心は直線Ｃ上に存在する。そして、真円の半径ｒは、中心ｂから第一円弧１１２又は第二円弧１１３に垂線を引いたときの垂線と同じ長さである。第一円弧１１２に対して中心ｂから引いた垂線と第一円弧１１２との交点をｃ１、第二円弧１１３に対して中心ｂから引いた垂線と第二円弧１１３との交点をｃ２とする。したがって、点ｂから点ｃ１までの距離又は点ｂから点ｃ２までの距離が半径ｒであり、ｃ１からｃ２までの円弧が円弧１１１である。また、第一フライト部１１の頂部に位置する円弧１１１とシリンダ２１との間には間隙が存在する。間隙の最も狭い部分は第一フライト部１１の頂部の点ｆからシリンダ２１までの最短距離である。
次いで、第一円弧１１２について説明する。直線Ｃをシリンダ２１の中心ｏを中心に（４φ＋５／２・α）回転させた直線とシリンダ２１の外周との交点を点ｐとする。第一円弧１１２は、図６（ｂ）に示すように、点ｐを中心とする半径Ｃｌの円弧である。
次いで、第二円弧１１３について説明する。直線Ｃをシリンダ２１の中心ｏを中心に―（４φ＋５／２・α）回転させた直線とシリンダ２１の外周との交点を点ｑとする。第二円弧は、図６（ｂ）に示すように、点ｑを中心とする半径Ｃｌの円弧である。
以上の通り、ｎ＝３の場合の第一フライト部１１は、ｎ＝２の場合の第一フライト部と同様に考えることができる。

第一フライト部１１と第二フライト部１２との間にある中心角αの扇型を形成する直線とスクリューエレメントピース１の外周との交点をそれぞれ、ｌ、ｍとする。この中心角αの扇型の円弧は、半径Ｒｓの真円の円弧であり、この半径を谷径と呼ぶ。第二フライト部１２と第三フライト部１３との間、第三フライト部１３と第一フライト部１１との間も同様に考えることができる。なお、第二フライト部１２と第三フライト部１３との間、にある中心角αの扇型を形成する直線とスクリューエレメントピース１の外周との交点をｄ、ｊとする。
したがって、第一円弧１１２、第二円弧１１３についてもｎ＝２の場合と同様に半径Ｒｓの真円の円弧の一端から円弧１１１の一端までの円弧である。
以上の通りフライト部とフライト部との間に形成される円弧についてもｎ＝２の場合と同様に考えることができる。

次いで、第二フライト部１２、第三フライト部１３について説明する。第二フライト部１２と第三フライト部１３とは、同じ形状であるため、第二フライト部１２についてのみ説明する。第二フライト部１２も第一フライト部１１と同様に三つの円弧を備える。具体的には、ｇ、ｐ間の円弧１２１とｇ、ｍ間の円弧１２２とｐ、ｄ間の円弧１２３とを備える。
ｇ、ｐ間の円弧１２１は、中心角αの半径がおよそＲｄ（Ｒｄより０．１ｍｍから０．９ｍｍ短い。）の円の円弧である。ｇ、ｍ間の円弧１２２は、ｓを中心とする半径Ｃｌの真円の円弧である。ｐ、ｄ間の円弧１２３は、ｔ’を中心とする半径Ｃｌの真円の円弧である。なお、ｔ’はｏとｔ’を結ぶ直線とシリンダ２１の外周との交点である。
以上の通り、第二フライト部１２についてもｎ＝２の場合と同様に設けることができる。また、図７に示すように、第二フライト部１２も第三フライト部１３も、頂部は中心角α、半径がおよそＲｄの円弧である。そして、頂部の円弧を挟む円弧については、フライト部と同じ方向に延びる中心角αの扇型を形成する直線とシリンダ２１の外周との交点を所定の角度、点ｏを中心に回転移動させた点を中心とする半径Ｃｌの円弧である。

次に、円弧１１１の真円の中心の位置、半径について、図７を参照しながらさらに詳細に説明する。ｎ＝２の場合と同様に考えることができるため適宜説明を省略する。
∠ｏｐｂをθ（０＜θ＜２φ）とすると、図７に示すように、ｎ＝２の場合と同様に点ｐと点ｂとの間の距離は、Ｃｌ−ｒであり、式（Ｖ）、式（ＶＩ）、式（ＶＩＩ）が成立する。
∠ｐｏｂ＝５／２・α＋４φ ・・・（Ｖ）
∠ｏｂｐ＝π−θ−（５／２・α＋４φ） ・・・（ＶＩ）
（点ｂと点ｐとの間の距離（図ではｂｐと示す））／ｓｉｎ（∠ｐｏｂ）＝（点ｏと点ｐとの間の距離（図ではｏｐと示す））／ｓｉｎ（∠ｏｂｐ） ・・・（ＶＩＩ）
である。
ここで、式（ＶＩＩ）に式（Ｖ）及び式（ＶＩ）を代入すると、
（Ｃｌ−ｒ）／ｓｉｎ（５／２・α＋４φ）＝Ｒｄ／ｓｉｎ（π−（θ＋５／２・α＋４φ））となり、さらに変形すると、
（Ｃｌ−ｒ）／ｓｉｎ（５／２・α＋４φ）＝Ｒｄ／ｓｉｎ（θ＋５／２・α＋４φ）
以上より、
円弧の半径ｒ＝Ｃｌ−Ｒｄ（ｓｉｎ（４φ＋５／２・α）／ｓｉｎ（θ＋４φ＋５／２・α）となる。

次いで、シリンダ２１の中心ｏから点ｂまでの距離の導出を行う。
（中心ｏから点ｂまでの距離（図中ではｏｂと示す））／ｓｉｎ（∠ｏｐｂ）＝（中心ｏと点ｐとの間の距離（図中ではｏｐと示す））／ｓｉｎ（∠ｏｂｐ） ・・・（ＶＩＩＩ）
式（ＶＩＩＩ）に式（ＶＩ）を代入すると、
（中心ｏから点ｂまでの距離）／ｓｉｎ（θ）＝Ｒｄ／ｓｉｎ（π−（θ＋５／２・α＋４φ））となり、
（中心ｏから点ｂまでの距離）＝Ｒｄ（ｓｉｎθ／ｓｉｎ（θ＋４φ＋５／２α））となる。

以上のｎ＝３の場合の説明では、第一フライト部１１のみがシリンダ外周との間にクリアランスを持つ。本願発明においては他のフライト部も第一フライト部と同様の形状にしてもよい。例えば、図６（ｃ）に示すような、第一フライト部１１と第三フライト部１３がシリンダ外周との間にクリアランスを持つ形状にしてもよい。

ｎ＝１の場合について説明する。ｎ＝２、３のものが好ましいが、ｎ＝１の場合でも本発明の効果は奏される。
図８には、第三実施形態において条数が１（即ちｎ＝１）のスクリューエレメントピース１を示す。図８（ａ）は、第三実施形態のスクリューエレメントピース１をシリンダ２１に配設した状態のスクリュー軸方向断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のスクリューエレメントピース１をさらに説明するための図である。

上記の通り、スクリューエレメントピース１、１の中心間距離Ｃｌ、シリンダ２１、２１の半径Ｒｄを決めるとφが決まる。また、ｎ＝１の場合、φとαとの間には２π＝２α＋４φの関係がある。シリンダ２１は、それぞれ、図８（ｂ）に示すように軸方向の断面形状は円である。この円は、図８（ｂ）に示すように、中心角がαの扇型と中心角が２φの扇型が交互に並ぶように放射状にシリンダ２１の中心ｏから分割することができる。

ｎ＝１の場合、フライト部の数は１である。第一フライト部１１が延びる方向に第一フライト部１１を二分割する直線が、中心角がαの扇型を中心角がα／２の二つの扇型に分割する直線Ｃと重なるように第一フライト部１１を設ける。直線Ｃと後述する円弧１１１との交点をｆとする。また、第一フライト部１１と同じ方向に延びる中心角αの扇型を形成する直線と円弧１１１との交点をｎ、ｅとする。
次いで、直線Ｃをシリンダ２１の中心ｏを中心に（１／２α）回転した直線Ａとシリンダ外周との交点を、ｐ，ｉとする。直線Ｃをシリンダ２１の中心ｏを中心に−（１／２α）回転した直線Ｂとシリンダ外周との交点を、ｑ，ｈとする。

第一フライト部１１の頂部の円弧は、第一円弧と第二円弧とに挟まれる真円の円弧であり、頂部の円弧が第一円弧と第二円弧とに内接する真円の円弧であればよい。

第一フライト部１１は、円弧１１１と第一円弧１１２と第二円弧１１３とを備える。
円弧１１１は真円の円弧であり、第一フライト部１１の頂部に位置する。その真円の中心ｂは、第一フライト部１１が延びる方向に所定距離ずれた位置にある。即ち、その中心ｂは直線Ｃ上に存在する。そして、真円の半径ｒは、中心ｂから第一円弧１１２又は第二円弧１１３に垂線を引いたときのその垂線の長さである。第一円弧１１２に対して中心ｂから引いた垂線と第一円弧１１２との交点をｃ１、第二円弧１１３に対して中心ｂから引いた垂線と第二円弧１１３との交点をｃ２とする。ｃ１からｃ２までの円弧が円弧１１１である。また、点ｂから点ｃ１までの距離又は点ｂから点ｃ２までの距離が真円の半径ｒである。第一フライト部１１の頂部に位置する円弧１１１とシリンダ２１との間には間隙が存在する。
次いで、第一円弧１１２について説明する。直線Ｃをシリンダ２１の中心ｏを中心に（１／２α）回転させた直線を直線Ａとし、直線Ａとシリンダ２１の外周との交点を点ｐとする。第一円弧１１２は、図８（ｂ）に示すように、点ｐを中心とする半径Ｃｌの円弧である。
次いで、第二円弧１１３について説明する。直線Ｃをシリンダ２１の中心ｏを中心に−（１／２α）回転させた直線を直線Ｂとし、直線Ｂとシリンダ２１の外周との交点を点ｑとする。第二円弧は、図８（ｂ）に示すように、点ｑを中心とする半径Ｃｌの円弧である。

図８（ｂ）に示すように、直線Ａとスクリューピースとの交点がｅ、ｌ、シリンダ２１の外周との交点がｐ、ｉである。また、直線Ｂとスクリューピースとの交点がｎ、ｍ、シリンダ２１の外周との交点をｈ、ｑである。円弧ｌｍは、中心角αの扇型円弧で、半径Ｒｓの真円の円弧である。なお、この半径Ｒｓを谷径と呼ぶ。
したがって第一円弧１１２はｌからｃ１までの円弧であり、第二円弧１１３はｍからｃ２までの円弧である。

上記の通り、円弧１１１は真円の円弧であり、この真円は、第一円弧１１２と第二円弧１１３に内接する。真円の半径ｒはシリンダ２１の半径Ｒｄよりも小さい。したがって、第一フライト部１１の頂部とシリンダ２１との間に形成される間隙は、第一フライト部１１の頂部に向かうほど連続的に狭まる。その結果、第一実施形態、第二実施形態のスクリューエレメントピースの場合と同様に、溶融、混練の際の発熱で樹脂温度が上昇し過ぎることを抑えることができるとともに、押出機内で反応を伴う溶融、混練の場合には反応を促進することができる。本実施形態のような第一フライト部１１にすることで、上記の効果はさらに高まる。

本実施形態の特徴は、真円の円弧１１１にある。そこで、その真円の中心の位置、半径についてさらに詳細に説明する。

上記真円の中心の位置ｂ、半径ｒについて図８（ｂ）を参照しながら説明する。
∠ｏｐｂをθとする（０＜θ＜φ／２）
上記の通り、第一円弧１１２は半径Ｃｌの真円の円弧である。そして、点ｂと点ｃ１との間の距離はｒである。したがって、点ｐと点ｂとの間の距離は、Ｃｌ−ｒである。
また、∠ｐｏｂは、図８に示すように、
∠ｐｏｂ＝１／２・α ・・・（ＩＸ）
また、
∠ｏｂｐ＝π−∠ｏｐｂ−∠ｐｏｂ＝π−θ−（１／２・α） ・・・（Ｘ）
また、
（点ｂと点ｐとの間の距離（図ではｂｐと示す））／ｓｉｎ（∠ｐｏｂ）＝（点ｏと点ｐとの間の距離（図ではｏｐと示す））／ｓｉｎ（∠ｏｂｐ） ・・・（ＸＩ）
である。
ここで、式（ＸＩ）に式（ＩＸ）及び式（Ｘ）を代入すると、
（Ｃｌ−ｒ）／ｓｉｎ（１／２・α）＝Ｒｄ／ｓｉｎ（π−（θ＋１／２・α））となり、さらに変形すると、
（Ｃｌ−ｒ）／ｓｉｎ（１／２・α）＝Ｒｄ／ｓｉｎ（θ＋１／２・α）
以上より、
円弧の半径ｒ＝Ｃｌ−Ｒｄ（ｓｉｎ（１／２・α）／ｓｉｎ（θ＋１／２・α）となる。

次いで、シリンダ２１の中心ｏから点ｂまでの距離の導出を行う。
（中心ｏから点ｂまでの距離（図中ではｏｂと示す））／ｓｉｎ（∠ｏｐｂ）＝（中心ｏと点ｐとの間の距離（図中ではｏｐと示す））／ｓｉｎ（∠ｏｂｐ） ・・・（ＸＩＩ）
式（ＸＩＩ）に式（Ｘ）を代入すると、
（中心ｏから点ｂまでの距離）／ｓｉｎ（θ）＝Ｒｄ／ｓｉｎ（π−（θ＋１／２・α））となり、
（中心ｏから点ｂまでの距離）＝Ｒｄ（ｓｉｎθ／ｓｉｎ（θ＋１／２α））となる。

続いて、ｎ条の場合（ｎ＝ｎの場合）について簡単に説明する。
頂部が真円で、外周部とクリアランスを持つフライトの円弧の半径は、
円弧の半径ｒ＝Ｃｌ−Ｒｄ（ｓｉｎ（２（ｎ−１）φ＋（２ｎ−１）／２・α）／ｓｉｎ（θ＋（２（ｎ−１）φ＋（２ｎ−１）／２・α）となる。
円弧の中心ｂとシリンダの中心ｏとの距離
（中心ｏから点ｂまでの距離）＝Ｒｄ（ｓｉｎθ／ｓｉｎ（θ＋２（ｎ−１）φ＋（２ｎ−１）／２α））となる。

次いで、スクリューエレメントピース全体の形状について説明する。
本発明のスクリューエレメントピースは、軸直角方向に同一の上記断面形状であれば特に限定されない。

スクリューは、複数のスクリューエレメントピースの組み合わせで構成される。例えば、材料を移送するためのスクリューエレメントピース、材料を溶融、混練するためのスクリューエレメントピース等、用途に応じて様々な形状のスクリューエレメントピースを用いる。また、スクリューエレメントピースの長さも適宜好ましい長さに設定する。本明細書において、スクリューエレメントピースとは、上記のようなスクリューを構成する独立した一部品を指す。上記の通り、本発明のスクリューエレメントピースは、溶融、混練の際の発熱で樹脂温度が上昇し過ぎることを抑えることができるとともに、押出機内で反応を伴う溶融、混練の場合には反応を促進することができることが特徴である。以下、スクリューエレメントピースについて、具体例を示しながらさらに説明する。

例えば、スクリューが回転する方向又は回転する方向と逆方向に連続的に捩れるスクリューエレメントピースが挙げられる。スクリューが捩れてから一回転（３６０°回転）するまでスクリュー軸方向の長さをＬとする。一般的に上記のようなスクリューは、押出機内で材料を移送するため利用される。しかし、長さＬを４Ｒｄ≦Ｌ≦２０Ｒｄに調整する場合、材料を押し潰し溶融、混練するスクリューにもなる。したがって、スクリューが回転する方向又は回転する方向と逆方向に連続的に捩れるスクリューエレメントピースの場合には、４Ｒｄ≦Ｌ≦２０Ｒｄを満たすように調整されたスクリューエレメントピースに好ましく本発明で用いる上記スクリューエレメントピースを適用することができる。

また、本発明のスクリューエレメントピースの一例として、図９に示すような、複数のニーディングディスクを、スクリューの軸方向に配設してなるスクリューエレメントピースが挙げられる。ニーディングスクリューはその回転により樹脂材料に強いせん断力を加え、樹脂材料を溶融、混練するためのスクリューとして用いられる。上記の通り、本発明の特徴は、溶融、混練の際の発熱で樹脂温度が上昇し過ぎることを抑えることができるとともに、押出機内で反応を伴う溶融、混練の場合には反応を促進することができることである。したがって、図９に示すようなスクリューエレメントに対して本発明で用いる上記スクリューエレメントピースを好ましく適用することができる。

また、複数のニーディングディスクを、スクリューの軸方向に配設してなるスクリューエレメントピースとしては、図９に示すようなスクリューエレメントピースの他に、図１０に示すようなスクリューエレメントピースが挙げられる。図１０に示すスクリューエレメントピースは、一枚のディスク内でスクリューが回転する方向又は回転する方向と逆方向に連続的に捩れる点で、図９に示すスクリューエレメントピースと異なる。なお、図１０に示すような連続的に捩れる場合の他に段階的に捩れるものであってもよい。

また、本発明において、スクリューエレメントピースとは、上記の通り、スクリューを構成する部品である。したがって、独立した部品であれば、図１１に示すような、全く捩れのないニーディングディスクも本発明のスクリューエレメントピースに含まれる。

＜スクリュー＞
上記スクリューエレメントピースを備えるスクリューは、上述の通り、溶融、混練の際の発熱で樹脂温度が上昇し過ぎることを抑えることができるとともに、押出機内で反応を伴う溶融、混練の場合には反応を促進することができる。

以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

＜材料、装置＞
ポリアセタール樹脂組成物：カップリング剤としてアミノシラン、集束剤としてウレタンを用いたガラス繊維を２５質量％含有するポリアセタール樹脂（ポリプラスチックス社製、「ＧＨ−２５ ＣＦ３５００」、１９０℃、荷重２１６０ｇで測定されるメルトインデックスが２．０〜３．６ｇ／１０ｍｉｎ）
Ｃ７に温度センサーを備える二軸押出機（ＴＥＸ４４アルファＩＩ）
実施例で使用したスクリュー：図１２（ａ）に示すスクリューエレメントピース（軸方向断面の模式図は図５）を、図１３（ａ）に示すようにＣ７〜Ｃ９に備え、Ｃ４には順ズラシニーディングディスク及び逆ズラシニーディングディスクを備え、その他の箇所にはフルフライトエレメントを備えるスクリュー
比較例で使用したスクリュー：図１２（ｂ）に示すスクリューエレメントピース（軸方向断面の模式図は図２（ａ））を、図１３（ｂ）に示すようにＣ７〜Ｃ９に備え、Ｃ４には順ズラシニーディングディスク及び逆ズラシニーディングディスクを備え、その他の箇所にはフルフライトエレメントピースを備えるスクリュー

表１に示す条件で、ポリアセタール樹脂組成物の押出を行なった。表１には押出条件の他に、Ｃ７での樹脂温度、吐出直後の樹脂温度、モーター負荷、引張強さ、樹脂温度（吐出直後）でのメルトインデックスを示した。ここで、モーター負荷は電流計表示値と定格値より求めた。また、引張強さはＪＩＳ Ｋ ７１６１；１９９４（ＩＳＯ ５２７−１；１９９３）に準じて、試験片の主縦軸に沿って一定速度での引張りにおける試験片にかかる荷重と変異量を測定した。なお、押出量３１０（ｋｇ／ｈ）、スクリュー回転数３８８ｒｐｍの条件で、比較例の押出は、粘性発熱による樹脂の分解・発泡により有毒ガス発生の可能性が懸念されるという理由で行なわなかった。

また、樹脂温度の結果、モーター負荷の結果、引張強さの結果をグラフにして、図１４〜図１５に示した。

表１、図１４（ａ）から、実施例のスクリューを使用すると、吐出量を高い条件に設定しても、樹脂組成物の温度が上昇しにくいことが確認された。
表１、図１４（ｂ）から、実施例のスクリューを使用すると、吐出量を高い条件に設定しても、モーターの負荷が小さいことが確認された。
以上より、実施例のスクリューを用いれば、生産性を高めるために吐出量を高い条件に設定しても、樹脂の熱による劣化が少ないこと、装置に与える負担も小さいことが確認された。

表１、図１５のから、実施例のスクリューを用いれば、吐出量を高い条件に設定しても引張強さが低下しないことから、ポリアセタール樹脂とガラス繊維との反応が充分に進んでいることが確認された。

１ スクリューエレメントピース
１１ 第一フライト部
１１１ 円弧
１１２ 第一円弧
１１３ 第二円弧
１２ 第二フライト部
２ バレル
２１ シリンダ

Claims (5)

1. 互いに回転して噛み合うｎ条のスクリュー（ｎは１以上の整数）を備えた二軸以上のスクリュー式押出機を用いて、熱可塑性樹脂組成物を製造する方法であって、
   前記スクリューが有するスクリューエレメントピースは、軸方向断面視において、少なくとも一つのフライト部の頂部が、所定の曲率半径を有する円弧であり、前記所定の曲率半径が、スクリューを配設するためのシリンダにおける前記フライト部の頂部と対向する内壁の曲率半径より小さくなり、前記フライト部の頂部とシリンダの前記内壁との間に間隙が生じるように設計され、
   前記スクリューエレメントピースは、軸方向断面視において、前記フライト部が前記円弧の両端に連結された該円弧の曲率半径より大きな曲率半径を有する第一の円弧と第二の円弧とを備え、
   前記円弧は、前記第一の円弧と前記第二の円弧に内接する真円の円弧であり、
   前記熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と、ガラス系無機充填剤と、を含み、
   前記ガラス系無機充填剤は、表面処理剤で表面処理されている熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
2. 前記熱可塑性樹脂組成物は、１９０℃、荷重２１６０ｇで測定されるメルトインデックスが１０ｇ／１０ｍｉｎ以下である請求項１に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
3. 前記熱可塑性樹脂は、ポリアセタール樹脂である請求項１又は２に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
4. 前記ガラス系無機充填剤の配合量は、熱可塑性樹脂組成物中１０質量％以上４５質量％以下である請求項１から３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
5. 前記スクリューエレメントピースは、軸方向断面視において、前記内接する円の中心がシリンダの中心から前記フライト部が延びる方向に所定距離ずれた位置にあり、
   前記互いに回転して噛み合うスクリュー間の距離をＣｌ、
   シリンダの半径をＲｄ、
   角度φをｃｏｓ^−１（Ｃｌ／２Ｒｄ）、
   角度αをπ／ｎ−２φ（ｎは１以上の整数である）、
   前記シリンダの中心と前記内接する円の中心とを結ぶ直線を前記シリンダの中心を中心に（２（ｎ−１）φ＋（２ｎ−１）／２・α）回転させた直線Ａと前記シリンダの外周との交点を点ｐ、前記シリンダの中心と前記内接する円の中心とを結ぶ直線を前記シリンダの中心を中心に−（２（ｎ−１）φ＋（２ｎ−１）／２・α）回転させた直線を直線Ｂと前記シリンダの外周との交点を点ｑとしたとき、
   前記第一の円弧は、前記点ｐを中心とする半径Ｃｌの円弧であり、
   前記第二の円弧は、前記点ｑを中心とする半径Ｃｌの円弧である請求項１から４のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。

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