JPH0462131A - 押出機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は熱可塑性または熱硬化性の合成樹脂単独、ある
いはこれらの樹脂に、有機質または無機質繊維材料、他
の合成樹脂材料、反応性物質、各種添加剤等を添加する
か、でんぷんや岩石、粘土、セラミックなどの有機質ま
たは無機質粉体に、液状物質を添加して可塑化し、押出
成形して各種特性を有する成型品を得るのに適した、単
軸ないしは多軸の押出機に関する。

（従来の技研） 一般に、この種の押出機では途中で深さや高さが変わる
螺旋状のねじ溝とねじ山とを外周に形成したスクリュー
が円筒状のシリンダー内に回転自在に設けられていて、
基端部から機内に受は入れられた合成樹脂材料はシリン
ダー内を移動する間に加熱され、スクリューの溝が浅い
帯域を通過するときに加圧圧縮を受けて溶融された後、
シリンダー半ばの開口部を備えたスクリューの溝が深い
帯域を通過するときに圧抜きやガラス繊維等の添加が行
われ、さらにシリンダー内を先端部方向へ送られていく
間に均一化されて、先端部より押し出されるという方法
がとられている。

しかし、単軸押出機ではベント部でのスクリュー送り込
み能力が低い上、ベント部およびそれに隣接する部分で
の混線能力が低いので添加物を大量に加えることができ
ない、また２軸押出機は送り効率が高いので添加物の多
い場合によく用いられるが、これ自体の混練能力は依然
として低いので、送り込まれ加圧された部分に混線能力
を高めるための、いわゆるニーディング部を別に設ける
必要があった。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の押出機におけるベント部は添加物の送
り込み機能しかなく、これらを混練して均質化する作用
はつぎの密閉されたシリンダー内で行うのが通例であっ
た。しかし、ここでの添加物が母材と反応する物質を含
んでいたり極端に融点の異なる樹脂などであったりする
と、局部的に反応が起こったり極端に粘度が異なる部分
が混在したりする状態となって、混線均質化ができなく
なったり送り込みに支障を来したりしていた。

そこでベント部のスクリューには、１）添加物を直ちに
母材と均質化する作用、２）均質化された樹脂混合物を
効率よく送り込み加圧する作用、さらには３）反応によ
って生じたガスの放出を容易にするため、内層、外層を
相互に反転させる作用を備えることが要求されていた。

他方、押出様のシリンダー内周面の軸線方向に複数の平
行な溝を設けて、樹脂がスクリューと共周りするのを防
いで送り効率を高めると共に、スクリューフライトとの
相互作用で混練する方法が提案されている〔にｕｎｓｔ
ｓｔｏｆｆｅ　７２（１９８２）５．　Ｐ２Ｓ５）が、
上記の作用についてまでは充分な検討がなされていない
。

本発明の目的はこれらの従来の押出機では果たせなかっ
た機能を持たせると共に、自掃性に優れ取扱いが容易で
安価な押出機を提供しようとするものである。

（１１題を解決するための手段） 本発明による押出機は、スクリューの一部の帯域に、そ
の溝の軸線に対する傾斜角よりも大きい傾斜角をなす多
数の溝状凹陥部が互いに隣接して形成される、連続した
凹凸のある底面を有する複数の溝を備えると共に、その
帯域の周側方に位置するシリンダーの内周面に、少なく
とも前記溝をまたぐのに充分な長さの複数の凹溝を軸線
方向に設けてなるものとしたことを要旨とするものであ
し また上記押出機は、前記凹溝が千鳥状に配列された多数
の溝状凹陥部からなること、および／または前記帯域が
押出機のガス抜き用または添加物投入用の開口部近辺に
位置して設けられていることを好適とする。

（作　用） 一般に、スクリューのねじ山が軸線に対して浅い角度を
なすリードの大きいスクリューでは、送り作用は少なく
相互作用による混練作用のみとなり、逆に深い角度、す
なわちリードの小さいスクリューでは、混線作用がなく
送り作用の大きい自掃性を与えるものとなる。

本発明による押出機は、スクリューの一部の帯域に、そ
の溝の軸線に対する傾斜角よりも大きい傾斜角をなす多
数の溝状凹陥部が互いに隣接して形成される、連続した
凹凸のある底面を有する複数の溝を備えるものとしたこ
とにより、上記の相反する２つの効果を同時に発現させ
るものである。

さらにシリンダーにその帯域の周側方に位置するシリン
ダーの内周面に、少なくとも前記溝をまたぐのに充分な
長さの複数の凹溝を軸線方向に設けたことによって、単
にスクリューと共に樹脂が共周りするのを防ぐだけでな
く、スクリューの上記ねじ溝の機能と併せて、樹脂の内
外層の反転作用が与えられる。

（実施例） つぎに、本発明の具体的態様を第１〜５図に示した単軸
押出機を例として説明する。

図において、単軸押出機１はそれぞれが円筒状をなし互
いに連設されている基端、中間、先端の各シリンダー２
．３，４と、これらを貫通して回動自在に設けられたス
クリュー５とからなっている。スクリュー５はその軸線
に対して大きい傾斜角αをなすねじ溝６を有する帯域Ａ
と、軸線に対して小さい傾斜角βをなすねじ溝７を有す
る帯域Ｂとからなっていて、基端シリンダー２の内方で
は帯域Ａ、中間シリンダー３の内方では帯域Ｂ、先端シ
リンダー４の内方では基端側に帯域Ａ、先端側に（シリ
ンダー４の内周面に設けられたシリンダーライナー８の
内方に位置して）帯域Ｂの２つの帯域からなるというよ
うに、それぞれが対応して設けられている。

帯域Ａにおける軸線に対して傾斜角αをなすねじ溝６は
、従来周知の形状のものが採用される。

帯域Ｂにおける軸線に対して傾斜角βをなすねじ溝７は
、第２図に詳細に示すように、その溝よりも軸線に対し
大きな傾斜角γをなす長楕円形の溝状凹陥部９・・・が
多数互いに傾斜角βに沿って隣接することによって形成
されている。

これらの溝状凹陥部９・・・の底面は、第３図に模式的
に示すように、平面状のもの＝９８、凹面状のもの＝９
ｂ、あるいはスクリュー円周面と平行な深さを持つもの
：９０などとすることができるが、これらの深さは帯域
Ａにおけるねじ溝６とほぼ同程度であることが適当であ
り、これらが連なって構成されるねじ溝７の底は、傾斜
角βに沿って連なる凹凸面を形成する。

ねじ溝７の軸線に対する傾斜角βは混練作用、ベントロ
での添加物の巻き込み効果から２０〜４５°の範囲を適
当とし、溝状凹陥部９・・・の軸線に対する傾斜角γは
自掃性がよく、かつ押し込み効果の大きい範囲として、
５０〜１５°を適当とする。

帯域Ｂに対応する位置の中間シリンダー３および先端シ
リンダー４に設けられたシリンダーライナー８の内周面
には、軸線方向に各ねじ溝７を少なくともまたぐ長さの
複数の溝１ｏ・・・が設けられている。この溝１０は軸
線方向に等間隔に並列された縦長のものでもよいが、第
４図に示されるように前述したスクリュー５に設けられ
ているのと同様の長楕円形の溝状凹陥部１０・・・とし
て、軸線方向に多数千鳥状に配列したものとするのが好
ましい、これらの溝状凹陥部１０・・・の深さはその自
掃性を損なわぬ程度の深さである１〜５■位を適当とす
る。

なお、前記基端シリンダー２の基端側には原材料を投入
するためのホッパー口１１が、中間シリンダー３には添
加物供給用および／またはガス抜き用の開口部１２・・
・が設けられている。先端シリンダー４の先端部にはブ
レーカ−プレート１３が設けられていて、この先にダイ
ス（図示せず）が装着されている。

上記態様の押出機において、合成樹脂材料がスクリュー
５の基端側に設けられたホッパー口１１から基端シリン
ダー２内に供給されると、スクリュー５の回転と共に、
その帯域Ａにおける軸線に対して大きい傾斜角αをなす
ねじ溝６に押し込まれて加圧される。次に合成樹脂材料
は中間シリンダー３内に送られ、スクリュー５の帯域Ｂ
における軸線に対して小さい傾斜角βをなすねじ溝７内
に押し込まれる。このねじ溝７は前述したように軸線に
対しその溝７よりも大きな傾斜角γをなす多数の溝状凹
陥部９・・・を互いに傾斜角βに沿って隣接することに
よって形成され、とくに溝状凹陥部９・・・の互いに接
する部分の溝底が浅くなっているので、第１の溝状凹陥
部９ａと第２の溝状凹陥部９ｂとの接触部１５まで送ら
れてきた樹脂材料は、シリンダー５の内壁に配設された
溝１０に一旦移って前進した後、第２の溝状凹陥部９ｂ
において元に戻るという動作を繰り返す。このスクリュ
ー５の溝７とシリンダー３の溝１０との間の移動の際に
、樹脂の内外層が入れ替わる作用が与えられる。

前記したように、各溝状凹陥部９ａは軸線となす角度γ
が深いので充分前進力が与えられる上、次の溝状凹陥部
９ｂとは浅い角度βで接しているので、容易に移送され
ながらシリンダ３の溝１０との相互作用で転がり回転作
用を付与されて混線が進む、さらに、シリンダー３の上
方の開口部１２から投入された添加物は転がり回転作用
により急速に樹脂に包み込まれ分散混練される。

特に、このシリンダー３の溝として第４図に示されるよ
うな長楕円形の溝状凹陥部１０・・・を軸線方向に多数
千鳥状に配列したものとするときは、溝１０の軸線方向
の長さが相隣れる溝状凹陥部９間をまたぐ程度の長さな
ので、スクリュー５のねじ溝７の押し込み作用でシリン
ダー３の溝１０に押し込まれた樹脂は、同一ねじ溝７ａ
内の溝状凹陥部９ａより９ｂへ移るだけでなく相隣れる
ねじ溝７ｂ内の溝状凹陥部９ｃへも移送され一層の分断
分散が促進される。

本発明による押出機によれば、樹脂および添加物は共周
りすることなく前進力を与えられるのでベントから溢れ
出ることも少なく、とくに添加物は投入と同時に母材と
の混練が始まるため、単なる無機質のみならず反応性物
質あるいは溶融温度の異なる樹脂、さらには液状物質を
添加するのに極めて有用である。さらにスクリュー溝の
形成は切れ目のないフルフライト形であるので押出し操
業の最終工程でも完全に内容物を押し出す、いわゆる自
掃性に優れる上、第１図に示すようにスクリュー先端に
設けると完全に均質化するので均質化のためのブレーカ
プレートを必ずしも必要としなくなる。

以上、一般の熱可塑性合成樹脂での適用について説明し
たが、本発明はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩
化ビニル、ナイロン、ポリアセタール樹脂などの熱可塑
性合成樹脂材料を加熱溶融し、必要に応じてこれにガラ
ス繊維、炭素繊維、ウィスカーなどの有機または無機質
繊維材料を添加したり、また一方の樹脂を溶融した上で
他の樹脂を添加、急速均一に混練して押出し成形品を得
ること、あるいは紐状に押ａし切断してペレット化した
り、また常温で高粘度の各種の生ゴムあるいはポリエス
テル、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂に前記有機また
は無機質の補強剤を添加したり、加熱溶融された樹脂に
、これと反応する物質や相溶する樹脂を添加して急速に
混練均質化したり、あるいは反応させて変性樹脂を得た
り、さらに硬化剤を添加して急速均質に混練し紐状に押
出し乾燥切断してプリプレグとしたり、さらにはでんぷ
んや岩石、粘土、セラミックなどの有機または無機質粉
体に、水や油のような液状物質を加えて可塑化するなど
、高粘度ないしはスラリー状物質の混練用スクリュー押
出機として広く用いられる。

なお、上記説明は単軸押出機について行ったが、勿論双
軸押出機等の多軸押出機にも同様に適用することができ
る。

本発明による押出機は、本実施例に記載のものに限定さ
れるものではなく１本発明の要旨を逸脱しない範囲内に
おいて各種各様の変形、付加を行うことができる。すな
わち、スクリューの構造。

各帯域の順序、種類、個数等、ねじ溝の傾斜角、ピッチ
、深さ等、対応するシリンダーの形状構造、種類等、原
料の供給口、ベントロ、溶融樹脂の排品口等の位置、従
来周知の任意の形状に変更することができる。

（発明の効果） 以上のように、本発明による押出機はスクリューの一部
の帯域に、その溝の軸線に対する傾斜角よりも大きい傾
斜角をなす多数の溝状凹陥部が互いに隣接して形成され
る連続した凹凸のある底面を有する複数の溝を備えると
共に、その帯域の周側方に位置するシリンダーの内周面
に、少なくとも前記溝をまたぐのに充分な長さの複数の
凹溝を軸線方向に設けてなるものとしたため、■スクリ
ューの回転につられて樹脂が共周りすることがなく、樹
脂を混練しながら押し出すことができる、■中間シリン
ダーから投入される異種材料も急速に混練均質化し安定
した押出しを可能にする、■押出し量が多く、自掃性に
も優れる上、設備的に汎用性が高く、少量生産にも適し
、得られる製品の品質も著しく良好であるなど、広範な
分野において優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の実施例に係るもので、第１図は
押出機全体の概略を示す部分縦断正面図、第２＠はスク
リューの要部を示す拡大正面図、第３図はその溝の断面
形状を模式的に示す縦断側面図、第４図はシリンダーの
要部を示す縦断正面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ矢視線
に沿う縦断側面図である。 （主要な符号の説明） ３・・・シリンダー ５・・・スクリュー ７・・・ねじ溝。 ９・・・溝状凹陥部、 １０・・・凹溝、 １２・・・開口部・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スクリューの一部の帯域に、その溝の軸線に対する
   傾斜角よりも大きい傾斜角をなす多数の溝状凹陥部が互
   いに隣接して形成される、連続した凹凸のある底面を有
   する複数の溝を備えると共に、その帯域の周側方に位置
   するシリンダーの内周面に、少なくとも前記溝をまたぐ
   のに充分な長さの複数の凹溝を軸線方向に設けてなる押
   出機。 ２、前記凹溝が、千鳥状に配列された多数の溝状凹陥部
   からなる請求項１記載の押出機。 ３、前記帯域が、押出機のガス抜き用または添加物投入
   用の開口部近辺に位置して設けられている請求項１また
   は２記載の押出機。