JP5562368B2 - スクリュ対および該スクリュ対を備えた同方向噛合型二軸スクリュ押出機 - Google Patents

Description

本発明は、液体成分を含む熱可塑性合成樹脂原料から当該液体成分を取り除く同方向噛合型二軸スクリュ押出機用のスクリュ対に関する。

例えば水分のような液体成分を含む、プラスチックやゴムなどの熱可塑性合成樹脂原料（以下、単に合成樹脂原料と称す）は、液体成分が取り除かれてから合成樹脂成形製品に成形される。合成樹脂原料から液体成分を取り除く際に、従来、同方向噛合型二軸スクリュ押出機（以下、単に押出機と称す）が用いられている。

合成樹脂原料から液体成分を取り除く際に用いられる押出機について、図１７を用いて説明する。図１７（ａ），（ｂ）は、一般的な押出機の概略を示す上断面図および側断面図である。

図１７に示すように、押出機１は、筒形状を有するシリンダ２と、シリンダ２の一端に設けられたダイス３と、を備えている。シリンダ２は、合成樹脂原料をシリンダ２内へ投入するための原料供給口４と、合成樹脂原料から取り除かれた液体成分をシリンダ２内から排出するための排液口５と、を有している。

また、押出機１は、シリンダ２内に回転可能に格納された一対のスクリュ６を備えている。一対のスクリュ６は、それぞれのスクリュ６の回転軸Ｒが互いに平行になるように配置されている。

それぞれのスクリュ６は、シリンダ２内の合成樹脂原料を原料供給口４からダイス３へ向かうＸ１方向へ輸送する輸送部６ａと、合成樹脂原料を混練して合成樹脂原料から液体成分を取り除く絞り部６ｂと、を含んでいる。輸送部６ａおよび絞り部６ｂはＸ１方向に交互に配置されており、原料供給口４から供給された合成樹脂原料は輸送部６ａによって絞り部６ｂまで輸送されるとともに絞り部６ｂを通過してダイス３まで輸送される。

合成樹脂原料の液体成分は、絞り部６ｂを通過する際に合成樹脂原料から取り除かれる。液体成分を取り除かれた合成樹脂原料は、絞り部６ｂからダイス３へ向けて輸送され、ダイス３によって所望の形状に成形されながらシリンダ２内から押し出される。

合成樹脂原料から取り除かれた液体成分は、絞り部６ｂからＸ１方向とは反対のＸ２方向へ向かって輸送部６ａを流れる。排液口５は絞り部６ｂよりもＸ２方向側に形成されており、合成樹脂原料から取り除かれた液体成分は排液口５を通ってシリンダ２内から排出される。

スクリュ６の合成樹脂原料をＸ１方向へ輸送する能力（以下、輸送能力という）や合成樹脂原料から取り除かれた液体成分をＸ２方向へ流す能力（以下、排水能力という）を決定する要因の一つとして、輸送部６ａの構造が挙げられる。スクリュ６の輸送能力や排水能力を向上可能な、様々な輸送部６ａの構造が提案されている（例えば特許文献１）。

図１８を用いて、特許文献１に開示されている、角フライトスクリュピースと呼ばれる輸送部の構造について説明する。図１８（ａ）は一対の角フライトスクリュピースの外観図であり、図１８（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ面における断面図である。

図１８に示すように、角フライトスクリュピース７は、溝８が螺旋状に形成された外周面９を有する。溝８の内側面のうち、Ｘ１方向を向いた第１の面８ａおよびＸ２方向を向いた第２の面８ｂは、溝８の底面８ｃから角フライトスクリュピース７の軸芯に対して略垂直に立ち上がっている。

シリンダ２（図１７）内に投入された合成樹脂原料は、溝８内に入り込む。角フライトスクリュピース７が回転することによって、第１の面８ａが合成樹脂原料をＸ１方向へ押す。その結果、合成樹脂原料はＸ１方向へ輸送される。合成樹脂原料から取り除かれた液体成分は、溝８内の、合成樹脂原料のない空間を通ってＸ２方向へ流れる。

角フライトスクリュピース７では、第１および第２の面８ａ，８ｂを平行にすることができるため、溝８の容積が比較的大きい。したがって、合成樹脂原料や液体成分が移動するための空間が十分に確保されやすい。その結果、液体成分がＸ２方向へ流れやすくなり、スクリュ６（図１７）の排水能力が向上する。

しかしながら、角フライトスクリュピース７では、合成樹脂原料を輸送する際に合成樹脂原料の一部が第１の面８ａに付着することがあった。第１の面８ａに付着した合成樹脂原料はＸ１方向に輸送されにくいため、スクリュ６（図１７）の輸送能力が低下する。特許文献１は、角フライトスクリュピースよりも輸送能力が高められた、ボールフライトスクリュピースと呼ばれる輸送部の構造も開示している。

図１９（ａ）は一対のボールフライトスクリュピースの外観図であり、図１９（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ面における断面図である。なお、図１８に示されるものと同一の構成要素については同一の符号を用いて簡単な説明に留めることにする。

一方のボールフライトスクリュピース１０の第１および第２の面８ａ，８ｂは、他方のボールフライトスクリュピース１０の外周面９と接するように湾曲している。したがって、一対のボールフライトスクリュピース１０が同じ方向に回転すると、一方のボールフライトスクリュピース１０の第１および第２の側面８ａ，８ｂは他方のボールフライトスクリュピース１０の外周面９によって摺擦される。

一対のボールフライトスクリュピース１０では、他方のボールフライトスクリュピース１０の外周面９が一方のボールフライトスクリュピース１０の第１の面８ａを摺擦する。そのため、一方のボールフライトスクリュピース１０の第１の面８ａに付着した合成樹脂原料は掻き取られる。

他方のボールフライトスクリュピース１０も、一方のボールフライトスクリュピース１０と同様な構造を有している。すなわち、一対のボールフライトスクリュピース１０は、それぞれのボールフライトスクリュピース１０の第１の面８ａに合成樹脂原料を付着させることなく合成樹脂原料を搬送することができる。したがって、ボールフライトスクリュピース１０では、比較的高い輸送能力を得ることができる。

特開２００７−３２６２３２号公報

しかしながら、図１９に示されるように、ボールフライトスクリュピース１０の、溝８の、Ｘ１方向における幅は、溝８の開口側から溝８の底面８ｃへ向かうにつれて小さくなっている。そのため、図１８に示される角フライトスクリュピース７の溝８に比べ、ボールフライトスクリュピース１０の溝８の容積は小さい。したがって、ボールフライトスクリュピース１０では、多量の合成樹脂原料をシリンダ２（図１７）内に投入すると溝８が合成樹脂原料で占められ、液体成分が流れるための空間が十分に確保できずに排水能力が低下する虞があった。

排水能力が低下すると、例えば絞り部６ｂ（図１７）によって合成樹脂原料から取り除かれた液体成分を排出することができず、絞り部６ｂを通過した合成樹脂原料が液体成分を再び取り込んでしまう。このような場合、ダイス３（図１７）から押し出された合成樹脂原料が液体成分を含んでいるため、合成樹脂成形製品を成形する際に不良品が発生しやすくなる。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、スクリュの搬送能力を低下させることなくスクリュの排水能力を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一の態様は、溝が螺旋状に形成された外周面を有する、同方向噛合型二軸スクリュ押出機用の第１および第２のスクリュを含み、第１および第２のスクリュが噛合った状態で第１および第２のスクリュがそれぞれ該スクリュの軸芯を中心に回転することによって、液体成分を含む熱可塑性合成樹脂原料を該軸芯に沿った所定の方向に輸送するとともに該原料から液体成分を取り除くスクリュ対において、第１および第２のスクリュのそれぞれの溝の内側面は、所定の方向を向いた第１の面と、所定の方向とは逆方向を向いた第２の面と、を含み、第１および第２のスクリュの第１の面は、第１および第２のスクリュが噛合った状態で、それぞれ、第２および第１のスクリュの外周面と隙間無く合致するように形成されており、第１および第２のスクリュの第２の面は、第１および第２のスクリュが噛合った状態で、それぞれ、第２および第１のスクリュの外周面との間に隙間を形成することを特徴とする。

本発明によれば、スクリュの搬送能力を低下させることなくスクリュの排水能力を向上させることができる。

本発明を適用可能な押出機の一例の概略を示す側断面図である。 本発明を適用可能な押出機の他の例の概略を示す側断面図である。 本発明の実施例に係るスクリュ対の輸送部が噛合っている状態の外観写真である。 本発明の実施例に係るスクリュ対の輸送部が噛合っている状態の斜視図である。 本発明の実施例に係るスクリュの輸送部の側面図である。 図５に示されるスクリュの輸送部における合成樹脂原料および液体成分の流れを説明するための図である。 図６に示されるスクリュのＣ−Ｃ面における断面図である。 本発明の実施形態に係るスクリュ対の、Ｘ１方向と垂直に交わる断面をＸ２方向へ向かって見た断面図である。 本発明の他の実施例に係るスクリュの断面図である。 比較例に係るスクリュ対の輸送部が噛合っている状態の外観写真である。 比較例に係るスクリュ対の輸送部が噛合っている状態の斜視図である。 比較例に係るスクリュの輸送部の側面図である。 図１２に示されるスクリュの輸送部における合成樹脂原料および液体成分の流れを説明するための図である。 図１３に示されるスクリュのＤ−Ｄ面における断面図である。 比較例に係るスクリュ対の、Ｘ１方向と垂直に交わる断面をＸ２方向へ向かって見た断面図である。 本発明の実施例に係るスクリュと従来のスクリュの排水能力を比較したグラフである。 従来の押出機の上断面図および側断面図である。 角フライトスクリュピースの外観図および断面図である。 ボールフライトスクリュピースの外観図および断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、図１７ないし図１９に示されるものと同一の構成要素については同一の符号を用いて簡単な説明に留めることにする。

（実施例）
図１は、本発明を適用可能な同方向噛合型二軸スクリュ押出機（以下、押出機）の一例の概略を示す側断面図である。図２は、本発明を適用可能な押出機の他の例の概略を示す側断面図である。

押出機を用いて合成樹脂原料から液体成分を取り除く際、揮発成分が発生することがある。図１に示される押出機では、当該揮発成分を排出するためのベント１１がシリンダ２に形成されている。このような押出機はベント有り同方向噛合型二軸スクリュ押出機（以下、ベント有り押出機１２）と呼ばれる。

図２に示される押出機では、シリンダ２にベントは設けられていない。このような押出機はベント無し同方向噛合型二軸スクリュ押出機（以下、ベント無し押出機１３）と呼ばれる。

ベント有り押出機１２が用いられるか、ベント無し押出機１３が用いられるかは、液体成分が取り除かれた合成樹脂原料に求められる性状によって決定される。

例えば、ベント有り押出機１２は、合成樹脂原料から液体成分を取り除くとともにベント１１から揮発成分を排出する。したがって、ベント有り押出機１２では、気泡を含まない合成樹脂原料が得られる。

また、ベント無し押出機１３は、合成樹脂原料を混練した場合に発生する揮発成分をほとんどシリンダ２内から排出しない。そのため、ベント無し押出機１３では、合成樹脂原料は当該揮発成分ととともにシリンダ２から押し出され、気泡を含む合成樹脂原料が得られる。

本発明は、ベント有り押出機１２およびベント無し押出機１３のどちらにも適用することが可能である。ここでは、ベント有り押出機１２とベント無し押出機１３とを区別することなく、押出機として説明する。

図１，２に示されるように、押出機は、シリンダ２と、シリンダ２内に回転可能に格納された一対のスクリュ１４と、シリンダ２の一端に設けられたダイス３と、を備えている。一対のスクリュ１４は、それぞれのスクリュ１４の回転軸Ｒが互いに平行になるように配置されている。

それぞれのスクリュ１４は、シリンダ２内の合成樹脂原料を原料供給口４からダイス３へ向かう所定の方向（以下、Ｘ１方向という）へ輸送する輸送部１５ａと、合成樹脂原料を混練して合成樹脂原料から液体成分を取り除く絞り部１５ｂと、を含んでいる。輸送部１５ａおよび絞り部１５ｂは、Ｘ１方向に交互に配置されている。したがって、原料供給口４からシリンダ２内に投入された合成樹脂原料は、輸送部１５ａによって絞り部１５ｂまで輸送されるとともに絞り部１５ｂを通過してダイス３まで輸送される。

シリンダ２の、絞り部１５ｂよりもＸ１方向とは反対のＸ２方向の側には排液口５が形成されている。絞り部１５ｂによって合成樹脂原料から取り除かれた液体成分は、絞り部１５ｂからＸ２方向へ向かって輸送部１５ａを流れて排液口５から排出される。

排液口５および絞り部１５ｂの数は特に限定されるものではなく、排液口５および絞り部１５ｂはそれぞれ１つであってもよいし、複数設けられていてもよい。可能であれば、シリンダ２内に投入される合成樹脂原料中の液体成分の含有量に応じて最適化することが望ましい。排液口５および絞り部１５ｂを増やすことによって合成樹脂原料から液体成分を取り除く能力は向上するが、押出機の製造コストが増加するためである。

例えば、合成樹脂原料中の液体成分の含有量が比較的多い場合にはより多くの排液口５および絞り部１５ｂを設ける。合成樹脂原料中の液体成分の含有量が比較的少ない場合には排液口５および絞り部１５ｂをそれぞれ１つ設ける。合成樹脂原料中の液体成分の含有量に応じて排液口５および絞り部１５ｂの数を最適化することによって、合成樹脂原料から十分に液体成分を取り除くことができるとともに押出機の製造コストの増加を抑えることができる。

本発明の実施形態に係る一対のスクリュ１４について、図３ないし図７を用いて説明する。図３および４は、一対のスクリュ１４の輸送部１５ａが噛合っている状態の外観写真および斜視図である。図５は輸送部１５ａの側面図である。図６は、図５に示されるスクリュ１４の、輸送部１５ａにおける合成樹脂原料および液体成分の流れを説明するための図である。図７は、図６に示されるスクリュ１４のＣ−Ｃ面における断面図である。

図３ないし図７に示すように、スクリュ１４の輸送部１５ａは、溝８が螺旋状に形成された外周面９を有している。溝８の内側面は、Ｘ１方向を向いた第１の面８ａ、およびＸ２方向を向いた第２の面８ｂを含んでいる。

第１および第２のスクリュ１４は、押出機に取り付けられた状態では、一方のスクリュ１４（以下、第１のスクリュ１４ａ）の外周面９の一部が他方のスクリュ１４（以下、第２のスクリュ１４ｂ）の溝８の一部に入り込むように噛合う。

シリンダ２内に投入された合成樹脂原料Ｍは溝８内に入り込み、第１および第２のスクリュ１４ａ，１４ｂの回転に伴って溝８の第１の面８ａによってＸ１方向へ輸送される。絞り部１５ｂ（図１，２）によって合成樹脂原料Ｍから取り除かれた液体成分Ｗは、溝８内の、合成樹脂原料Ｍのない空間を通ってＸ２方向へ流れる。

第１のスクリュ１４ａの第１の面８ａは、第１および第２のスクリュ１４ａ，１４ｂが噛合った状態で第２のスクリュ１４ｂの外周面９が隙間無く合致するように形成されている。したがって、第１および第２のスクリュ１４ａ，１４ｂが同じ方向に回転すると、第２のスクリュ１４ｂの外周面９は、第１のスクリュ１４ａの第１の面８ａを摺擦する。

第１および第２のスクリュ１４ａ，１４ｂの輸送部１５ａが合成樹脂原料Ｍを輸送する際に、合成樹脂原料Ｍが溝８の第１の面８ａに付着することがある。第２のスクリュ１４ｂの外周面９が第１のスクリュ１４ａの第１の面８ａを摺擦することによって、第１のスクリュ１４ａの第１の面８ａに付着した合成樹脂原料Ｍは拭い取られる。したがって、第１のスクリュ１４ａの溝８内の合成樹脂原料Ｍは効率よく運ばれ、第１のスクリュ１４ａの輸送能力が向上する。

第１のスクリュ１４ａの第２の面８ｂは、第１および第２のスクリュ１４ａ，１４ｂが噛合った状態で第２のスクリュ１４ｂの外周面９との間に隙間を形成する。

例えば本実施例では、第１のスクリュ１４ａの第２の面８ｂは、第１のスクリュ１４ａの半径方向（軸芯に垂直な仮想面上を軸芯から放射状に広がる方向を言う）と略平行に溝８の底面８ｃから立ち上がっている。したがって、第１のスクリュ１４ａの第２の面８ｂが第２のスクリュ１４ｂの外周面９と接触する場合に比べ、第１のスクリュ１４ａの溝８の、Ｘ１方向における断面幅を大きくすることができる。その結果、第１のスクリュ１４ａの溝８の容積が大きくなる。

溝８の容積が大きくなることによって、溝８内の、合成樹脂原料Ｍのない空間も大きくなり、液体成分Ｗが輸送部１５ｂをＸ２方向へ流れやすくなる。その結果、第１のスクリュ１４ａの排水能力が向上する。

本実施形態では、第２のスクリュ１４ｂの、第１および第２の面８ａ，８ｂも、第１のスクリュ１４ａの、第１および第２の面８ａ，８ｂと同様に形成されている。したがって、第２のスクリュ１４ｂの第１の面８ａに付着した合成樹脂原料Ｍは、第１のスクリュ１４ａの外周面９によって拭い取られる。また、第２のスクリュ１４ｂの溝８の、Ｘ１方向における断面幅は比較的大きく、第２のスクリュ１４ｂの溝８の容積が大きくなる。

ここで、第１および第２のスクリュ１４ａ，１４ｂが回転しているときの、第１のスクリュ１４ａの第１および第２の面８ａ，８ｂと第２のスクリュ１４ｂの外周面９との位置関係、並びに第２のスクリュ１４ｂの第１および第２の面８ａ，８ｂと第１のスクリュ１４ａの外周面９との位置関係について、図８を用いて説明する。

図８は、噛合わされた状態にある第１および第２のスクリュ１４ａ，１４ｂの、Ｘ１方向と垂直に交わる断面をＸ２方向へ向かって見た断面図である。図８（ａ）は所定のタイミングでの断面図であり、図８（ｂ）ないし図８（ｇ）は第１および第２のスクリュ１４ａ，１４ｂが図８（ａ）に示される状態から３０°，６０°，９０°，１２０°，１５０°，１８０°回転したときの断面図である。

なお、図８を用いた説明において、第１および第２の面８ａ，８ｂ並びに底面８ｃは図８に示される断面に表される箇所のみをいい、外周面９は図８に示される断面に表される箇所のうち、溝８の内側面以外の面をいう。

図８（ａ）に示される状態では、第２のスクリュ１４ｂの外周面９は第１のスクリュ１４ａの溝８の底面８ｃに接している。図８（ａ）に示される状態から図８（ｂ）に示される状態まで、第１のスクリュ１４ａの第１の面８ａは第２のスクリュ１４ｂの外周面９によって摺擦される。その後、第２のスクリュ１４ｂの外周面９は第１のスクリュ１４ａから離れていく。

図８（ｂ）に示される状態から図８（ｃ）に示される状態を経て図８（ｄ）に示される状態までは、第１のスクリュ１４ａの外周面９が第２のスクリュ１４ｂの溝８の底面８ｃに近づいていく。第２のスクリュ１４ｂの第２の面８ｂは、第２のスクリュ１４ｂの半径方向と略平行に溝８の底面８ｃから立ち上がっているため、第１のスクリュ１４ａの外周面９は第２のスクリュ１４ｂに接しない。

図８（ｄ）に示される状態に達したところで、第１のスクリュ１４ａの外周面９は第２のスクリュ１４ｂの溝８の底面８ｃに接する。図８（ｄ）に示される状態から図８（ｅ）に示される状態まで、第２のスクリュ１４ｂの第１の面８ａは第１のスクリュ１４ａの外周面９によって摺擦される。その後、第１のスクリュ１４ａの外周面９は第２のスクリュ１４ｂから離れていく。

図８（ｅ）に示される状態から図８（ｆ）に示される状態を経て図８（ｇ）に示される状態までは、第２のスクリュ１４ｂの外周面９が第１のスクリュ１４ａの溝８の底面８ｃに近づいていく。第１のスクリュ１４ａの第２の面８ｂは、第１のスクリュ１４ａの半径方向と略平行に溝８の底面８ｃから立ち上がっているため、第２のスクリュ１４ｂの外周面９は第１のスクリュ１４ａに接しない。

以上のような位置関係を、第１および第２のスクリュ１４ａ，１４ｂは有している。

第２の面８ｂは、図９に示されるように、第１および第２のスクリュ１４ａ，１４ｂのそれぞれの溝８の開口側から溝８の底面８ｃへ向かうにつれてＸ１方向に突き出るように湾曲していてもよい。図９は、本発明の他の実施例に係るスクリュ１６の断面図である。

図９に示されるスクリュ１６の溝８の容積は、図８に示されるスクリュ１４の溝８よりも大きい。したがって、図９に示されるスクリュ１６の排水能力はより向上する。

ところで、図３ないし図８に示される第１および第２のスクリュ１４ａ，１４ｂでは、噛合わさった状態で第１および第２のスクリュ１４ａ，１４ｂが同じ方向に回転しても第２のスクリュ１４ｂの外周面９は第１のスクリュ１４ａの第２の面８ｂを摺擦しない。そのため、第１のスクリュ１４ａの輸送能力の低下が懸念される。

しかしながら、溝８内の合成樹脂原料Ｍは、第１の面８ａに押されることによってＸ１方向に輸送される。すなわち、合成樹脂原料Ｍが第２の面８ｂに接触することはほとんどなく、合成樹脂原料Ｍは第２の面８ｂに付着しない。したがって、第１のスクリュ１４ａの第２の面８ｂが第２のスクリュ１４ｂの外周面９によって摺擦されなくても、第１のスクリュ１４ａの輸送能力はほとんど低下しない。

第２のスクリュ１４ｂの輸送能力についても、同様にほとんど低下しない。

以下、本発明の効果を検証するために行った、本発明の実施例に係るスクリュ１４と従来のスクリュの排水能力を比較する実験について説明する。

（比較例）
比較例として用いたスクリュについて、図１０ないし１４を用いて説明する。図１０および図１１は、比較例に係る一対のスクリュの輸送部が噛合っている状態の外観写真および斜視図である。図１２は当該輸送部の側面図である。図１３は、図１２に示されるスクリュの、輸送部における合成樹脂原料および液体成分の流れを説明するための図である。図１４は、図１３に示されるスクリュのＤ−Ｄ面における断面図である。

図１０ないし図１４に示すように、比較例に係る第１のスクリュ１７ａの第１および第２の面８ａ，８ｂは、第１および第２のスクリュ１７ａ，１７ｂが噛合った状態で第１および第２のスクリュ１７ａ，１７ｂの外周面９が隙間無く合致するように形成されている。したがって、第１および第２のスクリュ１７ａ，１７ｂが同じ方向に回転すると、第２のスクリュ１７ｂの外周面９は、第１のスクリュ１７ａの第１および第２の面８ａ，８ｂを摺擦する。

比較例に係る第１のスクリュ１７ａの第２の面８ｂがこのように形成されている分だけ、第１のスクリュ１７ａの溝８の容積は、実施例に係る第１のスクリュ１４ａの溝８よりも小さい。

比較例に係る第２のスクリュ１７ｂも比較例に係る第１のスクリュ１７ａと同様に形成されており、比較例に係る第２のスクリュ１７ｂの溝８の容積は、実施例に係る第２のスクリュ１７ａの溝８よりも小さい。

ここで、第１および第２のスクリュ１７ａ，１７ｂが回転しているときの、第１のスクリュ１７ａの第１および第２の面８ａ，８ｂと第２のスクリュ１７ｂの外周面９との位置関係、並びに第２のスクリュ１７ｂの第１および第２の面８ａ，８ｂと第１のスクリュ１７ａの外周面９との位置関係について、図１５を用いて説明する。

図１５は、噛合わされた第１および第２のスクリュ１７ａ，１７ｂの、Ｘ１方向と垂直に交わる断面をＸ２方向へ向かって見た断面図である。図１５（ａ）は所定のタイミングでの断面図であり、図１５（ｂ）ないし図１５（ｇ）は第１および第２のスクリュ１７ａ，１７ｂが図８（ａ）に示される状態から３０°，６０°，９０°，１２０°，１５０°，１８０°回転したときの断面図である。

なお、図１５を用いた説明において、第１および第２の面８ａ，８ｂは図１５に示される断面に表される箇所のみをいい、外周面９は図１５に示される断面に表される箇所のうち、溝８の内側面以外の面をいう。

図１５（ａ）に示される状態では、第２のスクリュ１７ｂの外周面９は第１のスクリュ１７ａの第１の面８ａに接している。図１５（ａ）に示される状態から図８（ｂ）に示される状態まで、第１のスクリュ１７ａの第１の面８ａは第２のスクリュ１７ｂの外周面９によって摺擦される。その後、第２のスクリュ１７ｂの外周面９は第１のスクリュ１７ａから離れていく。

図１５（ｃ）に示される状態に到達すると、第１のスクリュ１７ａの外周面９が第２のスクリュ１７ｂの第２の面８ｂに接触する。図１５（ｃ）に示される状態から図８（ｄ）に示される状態まで、第２のスクリュ１７ａの第２の面８ｂは第１のスクリュ１７ａの外周面９によって摺擦される。

図１５（ｄ）に示される状態に達したところで、第１のスクリュ１７ａの外周面９は第２のスクリュ１７ｂの第１の面８ａに接する。図１５（ｄ）に示される状態から図１５（ｅ）に示される状態まで、第２のスクリュ１７ｂの第１の面８ａは第１のスクリュ１７ａの外周面９によって摺擦される。その後、第１のスクリュ１７ａの外周面９は第２のスクリュ１７ｂから離れていく。

図１５（ｆ）に示される状態に到達すると、第２のスクリュ１７ｂの外周面９が第１のスクリュ１７ａの第２の面８ｂに接触する。図１５（ｆ）に示される状態から図１５（ｇ）に示される状態まで、第１のスクリュ１７ａの第２の面８ｂは第２のスクリュ１７ｂの外周面９によって摺擦される。

以上のような位置関係を、第１および第２のスクリュ１７ａ，１７ｂは有している。

（比較結果）
次に、比較結果について説明する。株式会社日本製鋼所の同方向噛合型二軸スクリュ押出機ＴＥＸ６５に実施例に係るスクリュ１４および比較例に係るスクリュ１７を適用して排水量の比較実験を行った。なお、比較実験におけるスクリュ径は６９ｍｍとした。

合成樹脂として、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ−ｄｉｅｎｅ ｔｅｒｐｏｌｙｍｅｒ：ＥＰＤＭ）を用いた。また、シリンダ２（図１６）に投入する合成樹脂原料として、重量比率５０％の水分を含むものを用いた。水分を含む合成樹脂原料のシリンダ２内への投入量を１０００ｋｇ／ｈとし、スクリュ回転速度を５００ｒｐｍとした。

比較実験は、スクリュのリード（溝８のピッチとフライトの条数との積）をスクリュ径で除した値を０．１から６．０まで段階的に変化させて行った。比較実験の結果を表１に示す。

表１中、排出水分量とは排液口５（図１６）から排出される水分の量であり、残留水分量とはダイス３（図１６）から押し出された合成樹脂原料中に含まれる水分の量である。また、排出水分率とは排出水分量をシリンダ２へ投入される前の合成樹脂原料中に含まれる水分量で割って算出された値であり、残留水分率とはダイス３から押し出された合成樹脂原料中に含まれる水分の重量比率である。

図１６は、横軸をスクリュのリードをスクリュ径で除した値、縦軸を排水率として比較実験の結果を示すグラフである。図１６において、円形のプロットが実施例に係るスクリュ１４の結果であり、四角形のプロットが比較例に係るスクリュ１７の結果である。

表１および図１６から明らかなように、実施例のスクリュ１４における排水率は、比較例のスクリュ１７における排水率よりも高い。このことから、実施例に係るスクリュ１４を用いることにより、スクリュ１４の排水能力が向上していることがわかる。

特に、実施例に係るスクリュ１４の排水率は、リードをスクリュ径で除した値が０．５以上かつ３．０以下の場合に比較例に係るスクリュ１７の排水率に比べてより高くなっている。これは、以下のような理由による。

すなわち、リードをスクリュ径で除した値が０．５以上であることによって、溝８に、合成樹脂原料から取り除かれた水分が流れるための空間が十分に確保される。そのため、絞り部１５ｂ（図１６）で合成樹脂原料から取り除かれた水分が排出されやすい。

また、リードをスクリュ径で除した値が３．０以下であることによって、溝８に、十分な量の合成樹脂原料が入り込み、絞り部１５ｂ（図１６）へ合成樹脂原料が輸送されやすい。そのため、合成樹脂原料はよりより強い力で絞り部１５ｂに押され、絞り部１５ｂにおいてより多くの水分が合成樹脂原料から取り除かれる。

このような理由から、実施例に係るスクリュ１４の排水率はより高くなる。したがって、合成樹脂原料からより多くの液体成分を取り除くため、実施例に係るスクリュ１４のリードをスクリュ径で除した値は０．５以上かつ３．０以下であることが好ましい。

Claims (6)

1. 溝が螺旋状に形成された外周面を有する、同方向噛合型二軸スクリュ押出機用の第１および第２のスクリュを含み、
   前記第１および第２のスクリュが噛合った状態で前記第１および第２のスクリュがそれぞれ該スクリュの軸芯を中心に回転することによって、液体成分を含む熱可塑性合成樹脂原料を該軸芯に沿った所定の方向に輸送するとともに該原料から液体成分を取り除くスクリュ対において、
   前記第１および第２のスクリュのそれぞれの前記溝の内側面は、前記所定の方向を向いた第１の面と、前記所定の方向とは逆方向を向いた第２の面と、を含み、
   前記第１および第２のスクリュの前記第１の面は、前記第１および第２のスクリュが噛合った状態で、それぞれ、前記第２および第１のスクリュの前記外周面と隙間無く合致するように形成されており、
   前記第１および第２のスクリュの前記第２の面は、前記第１および第２のスクリュが噛合った状態で、それぞれ、前記第２および第１のスクリュの前記外周面との間に隙間を形成することを特徴とする、スクリュ対。
2. 前記第１および第２のスクリュの前記第１の面は、前記第１および第２のスクリュのそれぞれの前記溝の開口側から該溝の底面へ向かうにつれて前記所定の方向に突き出るように湾曲しており、
   前記第１および第２のスクリュの前記第２の面は、前記第１および第２のスクリュのそれぞれの半径方向と平行に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のスクリュ対。
3. 前記第１および第２のスクリュの前記第１の面および前記第２の面は、前記第１および第２のスクリュのそれぞれの前記溝の開口側から該溝の底面へ向かうにつれて前記所定の方向に突き出るように湾曲していることを特徴とする、請求項１に記載のスクリュ対。
4. 前記所定の方向に隣り合う前記溝のピッチとフライトの条数との積であるリードをスクリュ径で除した値が、０．５以上かつ３．０以下であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスクリュ対。
5. 前記第１および第２のスクリュは、前記溝が形成された部位よりも前記所定の方向側に原料中の液体成分を除去する絞り部をさらに有する、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のスクリュ対。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載のスクリュ対を備えた、同方向噛合型二軸スクリュ押出機。