JP5508571B1 - 二軸押出機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明による二軸押出機は、第1スクリュ部が互いに噛み合う2条ねじを備え、軸間距離Cに対する第1スクリュ部の外径D1の比D1/Cが1.25から1.40までの値であり、第3スクリュ部が互いに噛み合う3条ねじを備え、軸間距離Cに対する第3スクリュ部の外形D3の比D3/Cが1.05から1.10までの値であり、第2スクリュ部の外径D2が第1スクリュ部から第3スクリュ部に向けて漸減するスクリュを有する。
【選択図】図1
Description
近年では、単位時間当たりの材料の処理量を高めるためのこのような改良が進み、スクリュの谷径やスクリュ軸の外径は設計的に限界の値に達しつつある。
二軸押出機10は、歯車箱11を備えている。歯車箱11は、一定の軸間距離Cを保って平行に配置され、同方向に回転する2本の出力軸12を有し、接続された駆動モータ13の回転を出力軸12より伝達する。出力軸12には、バレル14に、同様に軸間距離Cを保って平行に配置され、互いに噛み合いながら回転する2本のスクリュ15の基部が接続されている。2本のスクリュ15は、それぞれ対応する出力軸12の回転が伝達され、互いに噛み合いながら同方向に回転する。
従来の二軸押出機のスクリュの谷径やスクリュ軸の外径は設計的に限界の値に達しつつあるが、樹脂原料と粉体状の充填剤の材料を混練する場合、従来の二軸押出機のスクリュやスクリュ軸の強度は過剰であり、その過剰分の強度に相当するスクリュやスクリュ軸の肉厚を落とすことにより、軸間距離Cに対する外径D1の比D1/Cを1.25から1.40までの値とすることが可能となる。なお、比D1/Cが1.40を超える(D1/C>1.40)と、樹脂原料と粉体状の充填剤の材料を混練する場合であってもスクリュやスクリュ軸の強度が不足してしまうので好ましくない。
なお、比D3/Cが1.05より小さくなる(D3/C<1.05)と、スクリュの谷部が浅くなり、材料を移送する能力が劣るので好ましくない。
第1スクリュ部21の谷径E1は、C=b1+(D1+E1)/2の関係にある。
第3スクリュ部23の谷径E3も、C=b3+(D3+E3)/2の関係にある。
二軸押出機10のバレル14は、あらかじめ所定の温度となるように、ヒータ19にて加熱されている。バレル14の2つの挿通孔16に挿入された2本のスクリュ15は、駆動モータ13が回転駆動することにより、互いに噛み合いながら同方向に回転している。
第1スクリュ部21は、2条ねじを備え、軸間距離Cに対する外径D1の比D1/Cが1.25から1.40までの値に設定されているので、従来の二軸押出機に比べ、スクリュの混練容積が大きく、単位時間当たりの材料の移送量、混練量が大きい。
また、第3スクリュ部23の外径D3は、第1スクリュ部21の外径D1よりも小さいので、第3スクリュ部23のねじ山の周速は、第1スクリュ部21のねじ山の周速よりも遅くなる。したがって、単位時間当たりの材料の処理量を高めるためにスクリュ15の回転数を増加させても、第3スクリュ部23では材料中に含まれる樹脂に過度のせん断作用が働かず、物性の劣化が許容範囲内に収まるように材料温度の上昇を小さくすることができる。
スクリュ外形の呼び径が48mmである東芝機械株式会社製の従来の二軸押出機、型式TEM−48を基に、バレル14の挿通孔16、スクリュ15の形状を変更して、軸間距離Cに対する第1スクリュ部21の外径D1の比D1/Cが1.26(D1/C=1.26)、軸間距離Cに対する第3スクリュ部23の外径D3の比D3/Cが1.09(D3/C=1.09)である本発明の二軸押出機10を用意した。
混練する材料を、メルトフローインデックス(MI値)が25のペレット状のポリプロピレン(PP)と、粒径が5μmの粉体状のタルクとし、ポリプロピレン70重量%中にタルク30重量%を分散させる混練を行った。
本発明の二軸押出機10は、スクリュ回転数340min−1にて、200Kg/H(毎時200Kg)の処理量を示した。そのときの吐出口18での材料温度は230.3℃であり、混練された材料中のタルクの分散状態は均一で良好な状態(○印)であった。
実施例1と同じ本発明の二軸押出機10を用い、実施例1と同じ材料にて混練を行った。
本発明の二軸押出機10は、スクリュ回転数500min−1にて、300Kg/H(毎時300Kg)の処理量を示した。そのときの吐出口18での材料温度は235.7℃であり、混練された材料中のタルクの分散状態は均一で良好な状態(○印)であった。
スクリュ外形の呼び径が48mmである東芝機械株式会社製の従来の二軸押出機、型式TEM−48を用い、実施例1、実施例2と同じ材料にて混練を行った。なお、この二軸押出機のスクリュは基部から先端に渡り同一外径の2条ねじを備え、軸間距離Cに対するスクリュの外径Sの比S/Cは1.18である。
この二軸押出機は、スクリュ回転数380min−1にて、200Kg/H(毎時200Kg)の処理量を示した。そのときの吐出口での材料温度は232.6℃であり、混練された材料中のタルクの分散状態については、ところどころにタルクの凝集物が見られ、分散不良な状態(×印)であった。
比較例1と同じ従来の二軸押出機を用い、比較例1と同じ材料にて混練を行った。
この二軸押出機は、スクリュ回転数620min−1にて、300Kg/H(毎時300Kg)の処理量を示した。そのときの吐出口での材料温度は246.2℃であり、混練された材料中のタルクの分散状態については、ところどころにタルクの凝集物が見られ、分散不良な状態(×印)であった。
また、単位時間当たりの処理量を200Kg/Hから300Kg/Hに増やした場合の実施例1から実施例2への変化の度合いと、比較例1から比較例2への変化の度合いを比較した場合、本発明の二軸押出機10の方が、スクリュ回転数の上昇が少なく、材料温度の上昇も少ない。
ゆえに、本発明の二軸押出機10は、混練された材料の物性の劣化と分散状態を許容範囲内に収めることができ、単位時間当たりの材料の処理量も高くなるので、従来の二軸押出機よりも生産性の優れた混練を行うことができる。
ただし、本発明の二軸押出機10とするための従来の二軸押出機のスクリュ、バレルの変更は、第1スクリュ部21、第1バレル部31を従来通りの外径、内径として変更せずに、第3スクリュ部23、第3バレル部33の外径、内径のみを小さくする変更や、第3スクリュ部23、第3バレル部33を従来通りの外径、内径として変更せずに、第1スクリュ部21、第1バレル部31の外径、内径のみを大きくする変更では、本発明の二軸押出機10の効果は得られない。
11 歯車箱
12 出力軸
13 駆動モータ
14 バレル
15 スクリュ
16 挿通孔
17 材料供給口
18 吐出口
19 ヒータ
21 第1スクリュ部
22 第2スクリュ部
23 第3スクリュ部
31 第1バレル部
32 第2バレル部
33 第3バレル部
Claims (1)
- 一端側に材料供給口を有すると共に他端側に吐出口を有するバレルに、一定の軸間距離Cを保って平行に配置され互いに噛み合いながら同方向に回転する2本のスクリュを有する二軸押出機において、前記スクリュは前記一端側から前記他端側に向けて、第1スクリュ部、第2スクリュ部、第3スクリュ部を有し、前記第1スクリュ部は互いに噛み合う2条ねじを備え、前記軸間距離Cに対する前記第1スクリュ部の外径D1の比D1/Cが1.25から1.40までの値であり、前記第3スクリュ部は互いに噛み合う3条ねじを備え、前記軸間距離Cに対する前記第3スクリュ部の外形D3の比D3/Cが1.05から1.10までの値であり、前記第2スクリュ部の外径D2は前記第1スクリュ部から前記第3スクリュ部に向けて漸減し、前記バレルは、前記スクリュに対応して、第1バレル部、第2バレル部、第3バレル部を有し、前記第1バレル部に設けられた前記スクリュの挿通孔は、前記第1スクリュ部の外径D1に対して所定の隙間を備え、前記第3バレル部に設けられた前記スクリュの挿通孔は、前記第3スクリュ部の外径D3に対して所定の隙間を備え、前記第2バレル部に設けられた前記スクリュの挿通孔は、前記第1バレル部から前記第3バレル部に向けて漸減することを特徴とする二軸押出機。
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