JPH05261781A

JPH05261781A - 成形機

Info

Publication number: JPH05261781A
Application number: JP8394191A
Authority: JP
Inventors: Osamu Amano; 修天野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-04-16
Filing date: 1991-04-16
Publication date: 1993-10-12
Also published as: CA2064329A1; EP0509264A2; EP0509264A3

Abstract

(57)【要約】【目的】樹脂の可塑化速度を低下させることなく、樹脂
温度分布幅を低減させることができ、成形品の生産性を
維持しつつ、高品質化および高精密化を図ることであ
る。【構成】間欠的および／または周期的に樹脂を可塑化さ
せる成形機において、溶融溝３７および固体溝３６を形
成する主フライト３３および副フライト３５とを有し、
溶融溝３７の深さが供給部３１の固体溝３６深さの５０
％以上の深さに形成されているバリアフライトスクリュ
を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出および中空成形の
ようにスクリュを間欠的および／または周期的に回転さ
せて、熱可塑性プラスチックを可塑化させる成形機に係
り、特に、スクリュの形状および寸法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】射出成形や中空成形等のように、スクリ
ューを間欠的および／または周期的に回転させて、熱可
塑性プラスチックを可塑化する成形機に対する要望は、
第１に、可塑化されたプラスチックの温度が、加熱筒設
定温度と等しく、かつ１ショット内およびショット間で
変動がないことである。即ち、温度的均一性である。第
２は、ショット内およびショット間で可塑化されたプラ
スチックが良くに混練されていることである。即ち、組
成的均一性で、スクリュの混練性能に大きく支配され
る。第３は、短時間にできるかぎり多く材料を可塑化す
ることで、スクリュの可塑化能力を意味する。この３要
求に、如何に答えることができるかがプラスチック成形
機の性能ともなり、その主役がプラスチックを可塑化す
るスクリュであることを、利用者も成形機の製造業者も
ある程度知っており、過去および現在ともに大きな努力
を払ってきた。

【０００３】しかし、第１の要求である温度の均一性に
関しては、溶融プラスチックが非常に小さい熱伝導率と
非常に大きな溶融粘度を併せ持つために、非定常的に運
動している樹脂の温度を正確に測定することが非常に困
難で、射出成形や中空成形のように間欠的および／また
は周期的に成形機から射出されたり押出されたりする樹
脂溶融体の温度は、不明のまま残された未解決の課題と
なっている。連続的にスクリュを回転させて樹脂を可塑
化する押出成形では、スクリュ軸（時間軸）方向の樹脂
温度の変化はスクリュ形状を反映した固有の樹脂温度分
布ではなく、単なる温度変動と理解されている。それ
故、スクリュが非連続的に回転する成形方法において
は、十分に利用者の要求を満たしたスクリュの設計およ
び製作は行われていないばかりか、利用者と成形機製造
業者の両者ともに問題の本質を正確に把握していないの
が実情である。発明者は、射出の動的状態で加熱筒か
ら射出される１ショット内の溶融体の温度を、成形機の
ノズルに設置した熱電対を利用して測定する新しい方法
を開発した（プラスチック成形加工学学会誌「成形加
工」第１巻第４号（１９８９）「成形中の樹脂温度お
よび圧力測定」）。射出成形のように樹脂に圧力が作用
して流動すると、熱電対等のセンサ−から得られる樹脂
温度は大気圧下で流動しない状態で測定した樹脂温度と
著しく異なることが知られている。このため、気体の場
合と同じように、樹脂温度も大気圧下で溶融体が流動し
ない基準状態に換算して比較することが肝要となる。

【０００４】この上記方法では、溶融体を大気圧下で流
動しない基準状態に規格化し、補正された溶融体温度お
よび温度分布が得られるので、スクリュで可塑化された
溶融体の温度的均一性を通して、各種スクリュの正確な
性能比較が始めて可能となった。

【０００５】ところで、射出および中空成形機で利用さ
れているスクリュの殆どは、図１３に示すように、供給
部３、圧縮部２および計量部１から構成されたフルフラ
イト・スクリュ（スクリュＮｏ．１０）である。典型的
な形状および寸法のスクリュＮｏ．１０を用いた場合に
おける溶融体の温度分布のスクリュ回転速度依存性につ
いて、図１４を用いて説明する。なお、このスクリュＮ
ｏ．１０の各部の寸法は、図７に示すような値に設定さ
れている。また、図１４中、縦軸は樹脂温度の基準温度
（加熱筒設定温度）からの温度差、横軸は射出のスクリ
ュ・ストロ−クを示している。また、ここで用いている
温度は、射出の動的安定状態での加熱筒リザ−バ内の１
ショットのスクリュの中心軸に沿った樹脂溶融体の基準
状態に規格化されたものを用いている。樹脂としては、
高密度ポリエチレンを用いている。

【０００６】１００rpmの遅いスクリュ回転速度におい
ては、スクリュ・ストロ−クの前半に高温部が現われ、
後半に低温部が現われているものの、樹脂溶融体の温度
は加熱筒設定温度に比較的近く、スクリュ軸方向の温度
分布幅も小さい。しかし、この温度分布幅は、スクリュ
回転速度の増大とともに、大きくなり、スクリュ回転速
度が３００rpmのときには、実に２０℃以上にもなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
スクリュを備えた成形機では、樹脂温度分布幅が大きく
なりがちである。しかし、樹脂成形において、射出１シ
ョット内の樹脂溶融体における温度分布が広いと、成形
品の品質上、望ましくない。そこで、温度分布幅を小さ
くするため、前述したように、スクリュ回転速度を遅く
すると可塑化速度が遅くなり生産性が低下する。このよ
うに、従来の成形機では、高い生産性を維持しようとす
ると、温度分布幅の広い樹脂溶融体が形成され、高品質
の成形品を生産することが難しい問題点がある。これ
は、樹脂成形業者にとって、常々問題となってきたが、
可塑化速度を遅くして温度分布幅を小さくするとか、ま
たは成形品の品質に問題が残るものの温度分布幅を無視
して生産するなどして、対応しており、スクリュ形状と
可塑化された樹脂温度との間の系統的および包括的研究
がなされていなかった過去においては、大きな可塑化速
度およびショット内およびショット間で均一な樹脂温度
を持つスクリュの設計は、容易でなかった。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点につい
て着目してなされたもので、可塑化速度が速く、かつ樹
脂溶融体の温度分布幅が小さい成形機を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】発明者が開発した前記の
新しい樹脂温度の測定方法に基づいて、各種寸法および
形状のスクリュに関して、射出の１ショット内のスクリ
ュ軸方向の基準状態に補正された樹脂温度分布を測定
し、各種検討を行なった。

【００１０】その結果、前記目的を達成するための成形
機は、間欠的および／または周期的に樹脂を可塑化させ
る成形機において、溶融溝および固体溝を形成する主フ
ライトおよび副フライトとを有し、該溶融溝の深さが供
給部の固体溝深さの５０％以上の深さに形成されている
バリアフライトスクリュを備えていることを特徴とする
ものである。

【００１１】なお、以上の成形機でも前記目的を達成す
ることができるが、さらに好結果を望む場合には、前記
バリアフライトスクリュの軸方向における前記副フライ
トが設けられている領域長さが、スクリュ直径の７倍以
上であることが好ましい。また、前記副フライトは、そ
の高さが主フライトよりも０．３mm以上１mm未満低いこ
とが好ましい。さらに、主フライトのピッチは、スクリ
ュ直径の０．９倍以上であることが好ましい。

【００１２】

【作用】従来のスクリュであるスクリュＮｏ．１０の他
に各種寸法および形状のスクリュに関して、スクリュ軸
方向の樹脂温度分布に関して測定し、各種検討を行なっ
た結果、従来のスクリュＮｏ．１０が前述したような温
度分布を示す理由は、以下の要因に基づくものであるこ
とが判明した。

【００１３】スクリュ・ストロ−ク前半の高温部は、直
前のサイクルにおいてスクリュの計量部溝内に存在して
いた溶融体が、加熱筒リザ−バへの移送時のスクリュ回
転によるせん断発熱で温度が上昇したと考えられる。ま
た、スクリュ・ストロ−ク後半の低温部は、直前のサイ
クル中にスクリュ圧縮部から供給部にかけての加熱筒温
度の低い場所に存在しているため、予熱不足から十分に
温度が上昇していない樹脂が、その後の行程での樹脂温
度の上昇があるにもかかわらず、加熱筒設定温度まで昇
温できないために形成されたと考えられる。一般的に、
単に樹脂の温度を上昇させるのであれば、伝熱による熱
供給の他に、動的エネルギーの熱エネルギーへの変換、
具体的には、スクリュ背圧を大きくするなどして、容易
に達成できる。逆に、一旦上昇した樹脂の温度を低下さ
せるには熱伝導だけしか方法がなく、これを低下させる
のは非常に困難である。

【００１４】そこで、本発明では、まず、低温部の解消
のために、副フライトを導入することとした。副フライ
トには、未溶融の樹脂塊が固体溝から溶融溝に移行する
のを防止する作用がある。このため、低温の樹脂塊の移
行が防止され、低温部が解消される。しかし、単に副フ
ライトを導入しただけでは、高温部の温度がさらに上昇
し、樹脂成形には好ましくない温度分布となる。こと
に、高温部の温度が加熱筒設定温度を超えるようなこと
は、樹脂が熱分解する危険性が増大するため、できるか
ぎり避ける必要がある。

【００１５】そこで、本発明では、主フライトおよび副
フライト（以下、バリアフライトとする）との間に交互
に形成される固体溝と溶融溝の互いの深さ比（溶融溝の
溝深さ／供給部における固体溝の溝深さ＝Ｈｍ／Ｈｆ）
を０．５以上にすることとした。このように溶融溝を深
溝化することにより、高温部発生の原因であるスクリュ
回転によるせん断発熱を軽減することができ、高温部を
解消することができる。以上のように、バリアフライ
トの導入と、溝深さ比を０．５以上にすることとで、基
本的には、本発明の目的を達成することができるが、よ
り樹脂温度分布幅を小さくすると供に、可塑化速度を速
くするためには、前述したように、副フライトが設けら
れている領域長さをスクリュ直径の７倍以上にし、副フ
ライトの高さを主フライトよりも０．３mm以上１mm未満
低くし、主フライトのピッチをスクリュ直径の０．９倍
以上にすることが好ましい。

【００１６】これらの要件は、いずれも基本的に可塑化
速度を速くするものであるが、可塑化速度が速くなる
と、スクリュからリザーバへの樹脂の移行が短時間で行
なえるため、温度上昇の抑制も行なわれる。したがっ
て、以上の要件をすべて備えることにより、樹脂分布幅
の縮小と可塑化速度の増大とを高次元で実現することが
できる。

【００１７】

【実施例】従来のスクリュに関して試験を行なった結
果、前述したように、スクリュ回転速度により温度分布
幅は大きく変わり、さらに、スクリュ・ストロ−クの前
半に高温部が現われ、後半に低温部が現われることが判
明した。この結果から、射出の動的安定状態において１
ショット内のスクリュ軸方向の樹脂温度分布は、射出さ
れた樹脂量を示すスクリュ・ストロ−クとスクリュ溝の
体積との関係から、直前のサイクルにおいて、スクリュ
・ストロ−ク前半の高温部がスクリュ計量部溝内に存在
していた樹脂に相当し、スクリュ・ストロ−ク後半の低
温部がスクリュ圧縮部以降のスクリュ溝内に存在してい
た樹脂に相当すると、定量的に考えられる。しかし、樹
脂温度分布については、具体的にスクリュの如何なる部
分がどの程度作用して樹脂の温度を支配しているかにつ
いては、不明である。そこで、形状および寸法の異なる
スクリュを複数本試作し、実際に射出の動的安定状態で
の１ショット内の樹脂温度分布等を測定して、この樹脂
温度分布等に関してスクリュ相互に比較した。なお、本
発明に係るものを「実施例」として、それ以外のものを
「参考例」として、以下に説明する。

【００１８】ここで、試験を行なった機器の概要、およ
び試験の成形条件について、説明する。試験は、図６に
示すように、射出成形機（ＵＮ−５０，（株）新潟鉄工
所製）を一部改良し、これに各種形状のスクリュを取付
けて行なった。この射出成形機の加熱筒１０には、その
前部１１、中部１２、後部（前）１３、および後部
（後）１４に、加熱筒１０の当該部分における温度を測
定する熱伝対１５，１６，…が設けられている。また、
ノズル２０には、ノズル２０自身の温度を測定する熱伝
対２１と、射出される樹脂の温度を熱伝対２２とが、設
けられている。ノズル２０には、さらに、射出時の流路
抵抗を一定とするために、孔径１mm，孔長さ２０mmのキ
ャピラリを有するキャピラリダイ２５が設けられてい
る。

【００１９】射出条件は、図８に示すように、例えば、
加熱筒１０の前部１１における設定温度は２３０℃如く
に設定した。また、樹脂としては、射出成形グレ−ドの
高密度ポリエチレン（スタフレンＥ８８０，日本石油化
学（株）製）を用いた。なお、測定に当たって、加熱筒
温度が設定温度に達した後、３０分間静置して、加熱筒
リザ−バ１９内の樹脂温度を加熱筒設定温度と等しくか
つ均一にした。また、試験では、各種スクリュの樹脂温
度的評価を行なうため、図９に示すように、各種スクリ
ュそれぞれについて、２００rpmのスクリュ回転数下の
射出の動的安定状態で、所定のスクリュ・ストロ−ク
（９５mm）を後退するのに必要な樹脂供給時間から算出
した可塑化速度（リッタ−／時間）と、２００rpmのス
クリュ回転数での射出ストロ−クを５mm間隔で測定した
２０点の樹脂温度から計算された平均樹脂温度と、これ
ら２０点の温度測定で得られたショット間の温度変動を
示す標準偏差の平均値とを求めた。なお、図９には、ス
クリュ・デザインによって可塑化速度が大幅に異なって
もスクリュ相互間の比較が容易にできるように、可塑化
速度を１５ｌ／ｈｒに規格化した場合のスクリュ回転
数、および樹脂温度分布幅（射出の動的安定状態の１シ
ョット内の最高と最低の樹脂温度差）も併記した。

【００２０】「参考例」まず、汎用のフルフライト・ス
クリュであるスクリュＮｏ．１について、試験を行なっ
た。スクリュＮｏ．１は、その基本形状は、図２に示す
ように、前述した従来のスクリュであるスクリュＮｏ．
１０と同様であり、各部の寸法は、図７に示すように形
成されているものである。なお、同図には、以下に説明
する各種スクリュの各部寸法も相互に比較できるように
併記した。スクリュＮｏ．１は、基本形状がスクリュＮ
ｏ．１０と同様なので、このスクリュを用いた場合にお
ける樹脂温度分布も同様の傾向が見られる。つまり、図
１０に示すように、射出の動的安定状態の１ショット内
において、スクリュ・ストロ−クの前半で高温部が現わ
れ、後半で低温部が現れる。また、高温部と低温部との
温度差は、スクリュの回転速度の増大とともに拡大す
る。

【００２１】そこで、このスクリュＮｏ．１に見られる
低温部の解消を目的として、試作されたのがスクリュＮ
ｏ．２である。このスクリュＮｏ．２は、樹脂がスクリ
ュ計量部溝内を通過する時に容易に周囲の加熱筒１０か
ら熱を受取れるように、スクリュの計量部溝深さＨｍを
２mmから１．５mmに浅くして、圧縮比ＣＲ（＝Ｈｆ／Ｈ
ｍ）を３．３と増加させたものである。同時に、スクリ
ュの圧縮比ＣＲの影響を知る目的で、計量部溝深さＨｍ
をスクリュＮｏ．１と同じ１．５mmとし、供給部溝深さ
Ｈｆを５mmから３．７５mmと浅くして、圧縮比ＣＲを
２．５としたのがスクリュＮｏ．３である。スクリュ計
量部の浅溝化によって、図１０に示すように、１００〜
３００rpmのスクリュ回転数の検討範囲内で確かにスク
リュ・ストロ−ク後半の低温部は消滅している。しか
し、スクリュ・ストロ−ク前半の高温部での樹脂温度は
より高くなり、同時に、９５mmのストロ−ク量に応じた
樹脂を供給するのに必要な時間は延長され、可塑化速度
の低下を招いている。

【００２２】低温部の解消に有効と思われる他の方法が
バリアフライトの導入である。バリアフライトの主な作
用は固体溝から溶融溝に未溶融の樹脂の塊が移行するの
を防止することであり、押出成形においてもソリッド・
ベッドの断片の混入防止には大いに役立つことが知られ
ている。そこで、図３に示すように、スクリュＮｏ．１
およびＮｏ．２の圧縮部に主フライトよりも０．４mm高
さが低い、つまりダム・クリアランスΔＨ０．４mmのバ
リアフライトを導入したのが、それぞれスクリュＮｏ．
４、Ｎｏ．５である。この両者のスクリュでは、スクリ
ュＮｏ．２、Ｎｏ．３と同様に、低温部の解消に有効で
はあるが、スクリュ回転速度を増大させるほど全体的に
樹脂温度が上昇し、可塑化速度は、図９に示すように、
スクリュＮｏ．１およびＮｏ．２と比べると著しく低下
することが判明した。

【００２３】この温度上昇の第１の原因は、樹脂の可塑
化時に圧縮部においてバリアフライトが樹脂の移動を妨
げ、樹脂内部で大きなせん断発熱を起こすものと推定さ
れる。温度上昇の第２の原因としては、スクリュ計量部
通過中の樹脂の流動による粘性発熱と、スクリュ回転に
よるせん断発熱とが考えられる。粘性発熱に関しては、
流路の寸法から決まるせん断速度に支配されるので、ス
クリュのフライトを削り落として平らにすることで、流
路幅の拡大と流路長さの短縮が同時に行われて、樹脂温
度上昇が抑制されるであろう。また、スクリュ回転によ
るせん断発熱に関しては、スクリュが回転している供給
時間を短くすることで、樹脂温度上昇を抑制することが
できると予測される。

【００２４】そこで、温度上昇の原因が、粘性発熱によ
るものが支配的であるのか、またはスクリュ回転による
せん断発熱によるものが支配的であるかを判断するため
に試作したものが、スクリュＮｏ．６である。このスク
リュＮｏ．６は、図４に示すように、スクリュＮｏ．５
の計量部フライトを長さで約半分削除もので、さらに残
りの半分を削り落としたのがスクリュＮｏ．７である。
結果は、スクリュＮｏ．５と樹脂温度分布に殆ど変化が
ない。一方、いずれのスクリュにおいても、一定のスク
リュ回転速度下では、樹脂供給時間の長さと第２ショッ
トの樹脂温度上昇とが強い相関が見られる。したがっ
て、スクリュ回転によるせん断発熱が、スクリュ・スト
ロ−ク前半の高温部の原因と考えられる。

【００２５】そこで、この高温部の発生を抑制するに
は、樹脂を短時間でスクリュからリザ−バへ移送する必
要があり、換言すれば、可塑化速度を大きくすることで
ある。図５に示すように、スクリュＮｏ．４のバリアフ
ライト領域を圧縮部ばかりでなく計量部にまで拡大し
て、可塑化速度の増加を試みたのがスクリュＮｏ．８で
ある。汎用のフルフライト・スクリュであるスクリュＮ
ｏ．１と比べると、図９に示すように、樹脂温度の平均
標準偏差と温度分布幅の点で、かなりの改善の跡が見ら
れる。しかし、平均樹脂温度（２３２．５℃）は、加熱
筒設定温度（２３０℃）よりも高い点、および可塑化速
度が遅い点で、満足できる結果とは言えない。ことに、
樹脂温度が、加熱筒設定温度よりも高い場合には、樹脂
の熱分解の危険性が増大することになるので避ける必要
がある。樹脂温度は、スクリュ回転速度の増大と供に、
上昇する傾向にあるので、スクリュ回転速度を高く設定
して運転する場合には、必ず避けなければならない。

【００２６】このため、スクリュＮｏ．８のバリアフラ
イトの高さを０．２mm削り落として低くし、つまり、ス
クリュＮｏ．８のダム・クリアランスΔＨを０．６mmに
し、溶融樹脂がダムクリアランスを容易に通過できるよ
うにすることで可塑化速度の増大を計ったのが、スクリ
ュＮｏ．８１である。また、バリアフライトの高さの影
響を知るために、スクリュＮｏ．８のバリアフライトの
高さを０．４mm削り落として低くし、つまり、スクリュ
Ｎｏ．８のダム・クリアランスΔＨを０．８mmにしたも
のがスクリュＮｏ．８２である。いずれのスクリュＮ
ｏ．８１、Ｎｏ．８２においても、図９に示すように、
スクリュＮｏ．８よりも、可塑化速度の上昇および平均
樹脂温度の低下が見られ、さらに改善されたことが判明
した。しかし、スクリュＮｏ．８２では、スクリュ・ス
トロ−ク後半で高いスクリュ回転数下で低温部が現れ始
め、ダム・クリアランスΔＨの大きさにも自ずと制約が
あることが判明した。

【００２７】「実施例１」得られた前記参考例を統合し
て考えると、以下の点を考慮して設計することが好まし
いことが判明した。

【００２８】第１点は、供給部，圧縮部および計量部の
３部から構成される従来形のフルフライト・スクリュ
は、長さが制約された射出成形や中空成形用のスクリュ
としては、満足できる温度分布のスクリュを設計するこ
とは不可能に近い。そこで、ソリッド・ベッドの断片の
混入によるスクリュ・ストロ−ク後半での低温部を低減
および消滅させるため、バリアフライトの導入が必要で
ある。

【００２９】第２点は、単にバリアフライトを導入した
だけでは、前記参考例のスクリュＮｏ．４およびＮｏ．
５のように、可塑化速度が著しく低下するばかりか樹脂
温度の異常な上昇を招くので、バリアフライトの設置領
域をある程度長くする必要がある。この長さは、バリア
フライトの設置領域長さを変えて試験を行なったとこ
ろ、７Ｄ（Ｄはスクリュ直径）以上が好ましいことが判
明した。

【００３０】第３点は、主フライトとバリアフライトの
高さの差であるダム・クリアランスΔＨを適切な寸法に
することである。これは、前記参考例のスクリュＮｏ．
８のように、ダム・クリアランスΔＨが狭いと、樹脂の
流動を妨げて可塑化速度を低下させるし、また、スクリ
ュＮｏ．８２のように、ダム・クリアランスΔＨが広過
ぎると未溶融のソリッド・ベッドの断片が固体溝から溶
融溝に流れ込み、スクリュ・ストロ−ク後半の樹脂温度
の異常な低温部が発生する危険性が増大するためであ
る。このダム・クリアランスΔＨの適切な寸法範囲は、
ダム・クリアランスΔＨの寸法を変えて試験を行なった
ところ、樹脂のペレットの寸法から０．３mm以上１．０
mm未満の範囲とすべきであることが判明した。

【００３１】第４点は、溶融溝深さを従来のスクリュよ
りも深くして供給部の固体溝深さの５０％以上とするこ
とである。これは、スクリュ・ストロ−ク前半の高温部
の樹脂温度は、スクリュの回転によるせん断発熱が原因
であることが、同一回転速度下での供給時間と樹脂温度
上昇との関係から明らかになったので、溶融溝深さ深く
して樹脂のせん断発熱を軽減させるためである。ところ
で、計量部と供給部の溝深さの比で表される圧縮比ＣＲ
（＝Ｈｆ／Ｈｍ）は、２以上の値とするのが普通で、む
しろ圧縮比をスクリュＮｏ１やＮｏ．１０のように大き
くして、計量部の浅溝化の方向にある。したがって、本
発明のように、溶融溝の深溝化は、時代の流れに逆行す
るものであり、前記の科学的根拠なくしては採用し得な
い。溶融溝の溝深さに関しては、溶融溝深さと樹脂温度
上昇量に関して試験を行なったので、その結果を図１２
に示す。同図に示すように、溶融溝の溝深さと供給部の
固体溝深さとの比（Ｈｍ／Ｈｆ）が０．５以上、Ｈｆ／
Ｈｍでは２以下になると、樹脂温度上昇量がほとんど変
化しなくなる。したがって、溝深さ比を０．５以上にす
ると、溶融溝の深溝化の効果は達成される。なお、溝深
さ比は、スクリュ製作上の観点から１．０以内であるこ
とが好ましい。

【００３２】第５点は、さらなる樹脂の可塑化速度およ
び移送速度の増大のために、主フライトのピッチＰを
０．９Ｄ以上にすることである。可塑化速度が小さいと
同一スクリュ回転数では長時間スクリュが回転している
ことになり、樹脂温度は上昇せざるを得なくなるからで
ある。

【００３３】以上の点を考慮して試作したたのが、本発
明に係るスクリュＮｏ．９である。このスクリュＮｏ．
９は、図１に示すように、バリアフライトスクリュで、
各部の寸法は、図７に示すように、バリアフライト３５
の設置領域長さＬｂがスクリュ直径Ｄ（＝２５）の７倍
以上である２４５mm（Ｌｂ／Ｄ＝９．８）で、ダム・ク
リアランスΔＨが０．４mmで、供給部３１の固定溝３６
深さに対する溶融溝３７深さの比（＝Ｈｍ／Ｈｆ）が
０．５以上である０．６（Ｈｆ／Ｈｍでは２以下の１．
６７）で、主フライト３３のピッチＰがスクリュ直径Ｄ
（＝２５）の０．９倍以上である２５mm（Ｐ／Ｄ＝１．
０）である。

【００３４】このような形状および寸法に設定されたス
クリュＮｏ．９は、図９や図１０に示すように、すべて
の評価項目において、従来のスクリュであるスクリュＮ
ｏ．１０よりも優れ、可塑化速度の増大と、樹脂温度分
布幅を小さくすることとを達成している。また、スクリ
ュＮｏ．９は、ショット間のバラツキの指標である平均
標準偏差もスクリュＮｏ．１０の４分の１以下に小さく
することを実現している。樹脂温度分布に及ぼすスクリ
ュ回転速度の影響については、図１１と図１４を比較す
ると明瞭に理解できる。スクリュＮｏ．１０では、スク
リュ回転速度が増大すると、温度分布幅の変化が非常に
大きくなるのに対して、スクリュＮｏ．９では、スクリ
ュ回転速度が増大しても、温度分布幅の変化は非常に小
さく、ほとんどのスクリュストローク該当位置での温度
が、設定温度よりも低くかつ設定温度からの低さは６℃
以内に収まっていることがわかる。なお、このスクリュ
Ｎｏ．９は、図１１より、平均樹脂温度をスクリュ回転
速度の増大とともに低下させる伝熱律速形のスクリュと
なっていることがわかる。

【００３５】「実施例２」本実施例に基づくスクリュＮ
ｏ．１１は、２Ｄの長さの混練部を持つことを前提とし
て設計されている。混練部には各種形状のミキシング・
ヘッドを取付けることができるが、スクリュＮｏ．１１
ではスクリュ溶融溝と同じ直径の単なる丸棒になってお
り、スクリュの詳細寸法は図７に記した通りである。

【００３６】このスクリュＮｏ．１１も、スクリュＮ
ｏ．９と同様に、図９や図１０に示すように、すべての
評価項目において、従来のスクリュであるスクリュＮ
ｏ．１０よりも優れ、可塑化速度の増大と供に、樹脂温
度分布幅を小さくすることを達成している。ところで、
図９における各評価項目について、スクリュＮｏ．１１
とスクリュＮｏ．９とを比較すると、スクリュＮｏ．１
１は、主フライト幅Ｗおよびバリアフライト幅Ｗｂの減
少によるスクリュ溝体積の増加分を反映して、可塑化速
度が僅かに増大し、平均樹脂温度が低下している。

【００３７】なお、以上に、本発明に係る２つの実施例
について説明したが、これらは、いずれも、前述した５
点の要素をすべて含む、最も好ましい態様を示すもので
あるが、第１点と第４点の要素を含むものであれば、樹
脂の可塑化速度を低下させることなく、樹脂温度分布幅
を低減させることができ、本発明の目的を達成すること
ができることを、ここで言及しておく。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、樹脂の可塑化速度を低
下させることなく、射出の動的安定状態におけるショッ
ト内の樹脂温度分布幅を低減させることができると供
に、ショット間の樹脂温度変動を軽減でき、成形品の生
産性を維持しつつ、高品質化および高精密化を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例のスクリュ（スクリュＮ
ｏ．９）の要部側面図である。

【図２】本発明に係る一参考例のスクリュ（スクリュＮ
ｏ．１）の要部側面図である。

【図３】本発明に係る一参考例のスクリュ（スクリュＮ
ｏ．４）の要部側面図である。

【図４】本発明に係る一参考例のスクリュ（スクリュＮ
ｏ．６）の要部側面図である。

【図５】本発明に係る一参考例のスクリュ（スクリュＮ
ｏ．８）の要部側面図である。

【図６】成形機の要部断面図である。

【図７】各種スクリュの主要部寸法を示す説明図であ
る。

【図８】各種スクリュの樹脂温度的性能評価試験を行な
う際の条件を示す説明図である。

【図９】各種スクリュの樹脂温度的性能評価試験の結果
を示す説明図である。

【図１０】各種スクリュの樹脂温度分布特性を示すグラ
フである。

【図１１】本発明に係る一実施例のスクリュ（スクリュ
Ｎｏ．９）の各種回転数における樹脂温度分布特性を示
すグラフである。

【図１２】溝深さ比（Ｈｍ／Ｈｆ）と溶融溝内での温度
上昇量との関係を示すグラフである。

【図１３】従来のスクリュ（スクリュＮｏ．１０）の要
部側面図である。

【図１４】従来のスクリュ（スクリュＮｏ．１０）の各
種回転数における樹脂温度分布特性を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１０…加熱筒、２０…ヘッド、３１…供給部、３３…主
フライト、３５…バリアフライト（副フライト）、３６
…固体溝、３７…溶融溝。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スクリュが間欠的および／または周期的に
回転して樹脂を可塑化させる成形機において、前記スクリュは、溶融溝および固体溝を形成する主フラ
イトおよび副フライトとを有し、該溶融溝の深さが供給
部の固体溝深さの５０％以上の深さに形成されているバ
リアフライトスクリュであることを特徴とする成形機。
【請求項２】スクリュが間欠的および／または周期的に
回転して樹脂を可塑化させる成形機において、前記スクリュは、溶融溝および固体溝を形成する主フラ
イトおよび副フライトとを有し、スクリュ直径が２５．
０mmで、前記溶融溝の深さが２．５mm以上の深さに形成
されているバリアフライトスクリュであることを特徴と
する成形機。
【請求項３】前記バリアフライトスクリュの軸方向にお
ける前記副フライトが設けられている領域長さは、スク
リュ直径の７倍以上であることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の成形機。
【請求項４】前記副フライトは、その高さが主フライト
よりも０．３mm以上１mm未満低いことを特徴とする請求
項１、２または３記載の成形機。
【請求項５】主フライトのピッチが、スクリュ直径の
０．９倍以上であることを特徴とする請求項１、２、３
または４記載の成形機。