JPH06210626A - 熱可塑性樹脂混練用押出機 - Google Patents

熱可塑性樹脂混練用押出機

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JPH06210626A
JPH06210626A JP5005423A JP542393A JPH06210626A JP H06210626 A JPH06210626 A JP H06210626A JP 5005423 A JP5005423 A JP 5005423A JP 542393 A JP542393 A JP 542393A JP H06210626 A JPH06210626 A JP H06210626A
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JP
Japan
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cylinder
kneading
screw
extruder
thermoplastic resin
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JP5005423A
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Keita Morita
啓太 森田
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AIPETSUKU KK
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    • B29C48/36Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
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    • B29C48/76Venting, drying means; Degassing means
    • B29C48/765Venting, drying means; Degassing means in the extruder apparatus
    • B29C48/766Venting, drying means; Degassing means in the extruder apparatus in screw extruders
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Abstract

(57)【要約】 【目的】充分な混練と速い搬送を兼ね備えた高混練、高
吐出型シリンダ及びスクリュの構造を有する熱可塑性樹
脂混連用押出機を提供する。 【構成】シリンダ1と、このシリンダ1内に挿通した回
転自在なスクリュ3を備え、シリンダ基部から供給され
た熱可塑性樹脂を混練、溶融して、これをシリンダ先端
から押し出す熱可塑性樹脂混練用押出機において、前記
シリンダ1内面に多条溝2を設け、この多条溝2は前記
スクリュ3の螺旋方向と反対方向の螺旋を描くように形
成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、射出成形及び押出機成
形、その他の成形加工に用いることが出来る熱可塑性樹
脂材料の混練用押出機に係り、さらに詳しくは高混練並
びに高吐出能力を有する熱可塑性樹脂混練用押出機に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来の熱可塑性樹脂の混練用押出機は、
通常、押出機のシリンダ内面が単純円筒型であり、シリ
ンダ内に装入されるスクリュの外面形状は一条ネジの螺
旋構造で構成されている。またスクリュの溝の深さは、
シリンダ元部より先端方向に向かって徐々に浅くなって
いる。そしてスクリュを回転させてシリンダ元部より供
給された原料樹脂を先に送りながら、徐々に加熱、圧縮
することにより、原料樹脂を溶融するとともに混練し、
シリンダ先端へ送るものが一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来型の押出機の構造では、充分な混練を行う
には搬送能力が低下し、一方搬送能力を向上させると充
分な混練が行われないという問題があった。
【0004】すなわち、上述の従来のシリンダとスクリ
ュの混練構造は、スクリュの溝を、シリンダ元部より先
端方向にかけて徐々に浅くするのみであった。したがっ
てスクリュの溝内の原料樹脂は、加熱されながら徐々に
圧縮され、溶融された状態のまま送られる。このような
状況では樹脂の位置交換がほとんど行われず、順次スク
リュの溝に沿って移送されるだけであり、混練効果が低
くなることが指摘されていた。
【0005】一方、混練部の終わりの先端は、スクリュ
の溝が浅くなっているため吐出能力が低くなる。ところ
が吐出量を上げようとして、前記溝を深くしたり、また
はスクリュの回転を上げすぎると、原料樹脂が未溶融の
まま押出されてしまうといった問題があった。
【0006】このように混練効果と搬送能力の両立が難
しく、これらを両立できる押出機の開発が望まれてい
た。本発明はかかる事情に鑑みてされたものであり、充
分な混練と速い搬送を兼ね備えた高混練、高吐出型シリ
ンダ及びスクリュの構造を有する熱可塑性樹脂混連用押
出機を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、シリンダと、このシリンダ内に挿通した
回転自在なスクリュを備え、シリンダ基部から供給され
た熱可塑性樹脂を混練、溶融して、これをシリンダ先端
から吐出する熱可塑性樹脂混練用押出機において、次の
ような構成とした。ずなわち、前記シリンダ内面に多条
溝を設け、この多条溝は前記スクリュの螺旋方向と反対
方向の螺旋を描くように形成した。
【0008】また第2の構成として、スクリュの一部に
混練部を設け、この混練部に螺旋状に連続する凹凸を形
成し、またシリンダ内面には多条溝を設け、この多条溝
は前記凹凸の螺旋方向と反対方向の螺旋を描くように形
成した。
【0009】さらに前記混練部3aには螺旋状のフライ
ト4を多条に形成し、これらフライト4の間に溝部を設
け、この溝部は一定周期をおいて反復連続する最浅部
5、及び最深部6から構成することができる。
【0010】他の構成として前記混練部3aには、螺旋
状に連続するように配列した球面状凹部9を設けること
もできる。
【0011】
【作用】シリンダ内に原料樹脂が投入されてスクリュが
回転すると、この原料樹脂が圧縮されながら螺旋状のス
クリュの回転にしたがって、次第にシリンダの先端方向
に移送される。このとき、先端方向に移送される原料樹
脂が、スクリュと反対方向の螺旋状溝を有するシリンダ
の螺旋状の多条溝と、スクリュの混練部の螺旋溝との間
を往復し、シリンダとスクリュの両溝間において充分に
溶融混練される。ここでは、スクリュの回転により、シ
リンダも原料樹脂を搬送する能力を持つ。
【0012】特に、混練部に、螺旋状に連続する凹凸を
形成すれば、原料樹脂がシリンダ側の溝部とスクリュの
間を顕著に行き来するので、原料樹脂に剪断が負荷され
高混練、高吐出を実現することができる。このような構
成では、スクリュ先端に向かって溝を次第に浅くしない
場合であっても、原料樹脂を充分溶融し移送することが
できる。
【0013】次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳
しく説明する。
【0014】
【実施例1】図面は、本発明の押出機に用いられる混練
用シリンダ、及びスクリュの構造を示したものである。
図1は混練シリンダの軸方向断面図、図2は軸と直角方
向の断面図である。
【0015】この押出機では、図5に示すように、円筒
形のシリンダ1の内側にスクリュ3が内挿されている。
このシリンダ1には、上面に開口した材料供給口10が
その基部に、脱気口11が中央に、それぞれ設けられて
いる。この材料供給口10は、先端がテーパ状に拡開し
たホッパ状となっている。またシリンダ1の外周面には
ヒータ12が一定間隔をおいて複数並設されている。こ
のヒータ12によってシリンダ1内の原料樹脂が加熱さ
れ溶融する。
【0016】前記シリンダ1内の中央部には、スクリュ
3中央の混練部3aが位置しており、この混練部3aの
長さは、スクリュ3の外径の10倍である。またこの混
練部3aを取り囲む前記シリンダ1の内周面には、図1
〜2に示すように、断面が半円形の螺旋状の多条溝2が
設けられている。この多状溝2は、スクリュ3の螺旋方
向と反対方向に設けたものである。またこの多条溝2の
断面を、三角形や、四角形の多角形とすることも可能で
あるが、望ましくは原料樹脂が隅部に残留するのを防ぐ
ため、溝隅部を曲面とする。
【0017】ここで、シリンダ1の内面の溝を一条とし
た場合、シリンダ1内部の左右、又は上下の圧力バラン
スがくずれ易く、スクリュ3の回転が速くなると、スク
リュ3とシリンダ1間にいわゆる”カジリ”が発生する
ので、この溝の条数は二条以上とするのが望ましい。
【0018】一方、図3に示すスクリュの混練部3a
は、前記シリンダ1に対応するものの一例である。この
混練部3aには 多条に形成されたフライト4と、これ
らフライト4の間に設けた溝部からなり、この溝部はの
一定周期をおいて反復連続する最浅部5、及び最深部6
から構成されている。溝部の最浅部5は線状であり、前
記フライト4と同一の角度で交差する方向に螺旋を描く
ように配されている。また前記最浅部5とフライト4に
より囲まれた部分は、最深部6となっている。
【0019】この混練部3a以外の部分のスクリュ3
と、これを取り囲むシリンダ1の形状は、従来型の押出
機と同様の形状である。すなわち、シリンダ1の内面は
単純円筒型であり、スクリュ3の外面形状は一条ネジの
螺旋構造である。
【0020】上記のような押出機の構造では、前記スク
リュの混練部3aは、原料樹脂を推進させる能力が低い
形状である。しかし、シリンダ1の螺旋溝自体が通常の
螺旋形状のスクリュと同じ働きをするため、原料樹脂を
充分な速さで移送することが出来る。但し、スクリュ3
をシリンダ1の螺旋状の溝2と同じ方向の螺旋形状とす
ると原料樹脂の移動能力が低下するため、シリンダ1の
螺旋状の溝2の方向とスクリュの螺旋方向は互いに逆に
する必要がある。
【0021】この押出機において用いられる熱可塑性樹
脂材料としては、ポリプロピレン,ポリエチレン、ポリ
ブテン等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン、AB
S等のスチレン系樹脂、ポリアミド、ポリエチレンテレ
フタレート、ポリアセタール、ポリ塩化ビニール、その
他の熱可塑性樹脂単体及びこれらの混合物に、タルク、
炭酸カルシウム、マイカ、ガラス繊維、炭素繊維等の充
填剤や酸化防止剤、顔料、難燃剤、可塑剤等の添加剤を
一種以上配合してなる複合材料を例示することができ
る。
【0022】次に本実施例の押出機の作動を説明する。
シリンダ基部の材料供給口10より供給された原料樹脂
は、スクリュ3の回転によりシリンダ先端へと送られ
る。このとき前記最深部6にある原料樹脂が最浅部5へ
移動するとき、この樹脂の移動する流路が狭まるので、
図1び図2のシリンダの多条溝2を通じて、原料樹脂は
図3における矢印方向へ分流される。これらは分流され
る直前に、高圧に圧縮されて高い剪断がかかるため、樹
脂の位置交換と混練が促進される。その後、原料樹脂が
分流されることにより分配混合される。分流後は圧力が
開放されるので、樹脂温度が必要以上に上昇することは
ない。よって樹脂の物性に変化がなく、スクリュ3の高
速回転による高吐出化を可能にする。
【0023】なお、この実施例の構造では、溝の最深部
6と最浅部5が比較的滑らかな面で連続している。した
がって、溝の樹脂の最浅部5から最深部6へ、または最
深部6から最浅部5への移動が円滑に行われて樹脂の焼
付が防止される。
【0024】そして原料樹脂は、シリンダ1の先端方向
に移送されながら、徐々に加熱、圧縮されて溶融すると
ともに混練される。また脱気口11から、原料樹脂が溶
融した際に発生するガスを放出する。
【0025】このように、上記樹脂はシリンダに設けた
半円形溝部2と、回転するスクリュ3の間を行き来する
ので高混練されることになる。またスクリュ3の回転を
上げても前記混練が不充分にならないので、スクリュ3
を高回転させると原料樹脂がシリンダ先端から速い速度
で吐出する。
【0026】なお、図3では、最浅部5は、フライト4
の螺旋方向と逆の方向に連続した螺旋を形成している
が、断続で千鳥配列としてもよい。また最浅部5は、ス
クリュの軸に直角に配列してもよく、この最浅部5はフ
ライト4と外径寸法が同じであってもよい。
【0027】さらにフライト4は連続した螺旋を形成し
ているが、これは断続で千鳥配列としてもよい。
【0028】
【実施例2】図4は、本発明の押出機の実施例2を示す
図であり、スクリュの混練部7aが実施例1とは異なる
構造となっている。
【0029】このスクリュ7においては、スクリュフラ
イトは無く、混練部7aの最大外径部8に、螺旋状に連
続するように配列した球面状凹部9が設けられている。
ここでは、最大外径部8とシリンダ1の内側面の間の間
隙が非常に小さくなっている。
【0030】この実施例2では、前記と同様にシリンダ
基部より供給された原料樹脂が、スクリュ7の回転によ
りシリンダ先端側へと移送される。混練部7aにおいて
は、球面状凹部9に進入した原料樹脂が最大外径部8へ
移動する際、この樹脂が移動するための流路がスクリュ
7側に無くなるため、図1び図2のシリンダの多条溝2
を通じて、樹脂は図4の矢印方向へ分流される。
【0031】この実施例では、スクリュにラセン状のフ
ライトが無いため、混練部7aに樹脂を推進させる力は
なく、シリンダの多条溝2との組み合せによって樹脂が
移送できるようになる。しかし樹脂の推進力が劣る反
面、混練効果が上記実施例1に示すスクリュよりも上昇
する。
【0032】なお、前記球面状凹部9は真円でも楕円で
あってもよく、また多角形であっても差し支えない。他
の動作は実施例1と同様であるので、詳細な説明は省略
する。
【0033】
【試験例】以下、 本発明の試験例について説明する。
図5に示した押出機において、スクリュの外径が90m
m、スクリュの全長がスクリュの外径の32倍とし、材
料供給口10と脱気口11の間に本発明の混練シリンダ
1及び混練スクリュ3を設け、その混練部の長さをスク
リュの外径の10倍とした。
【0034】混練部以外のスクリュと、これを取り囲む
シリンダの形状は従来型の押出機と同じであり、シリン
ダ内面は単純円筒型、スクリュの外面形状は一条ネジの
螺旋構造とした。シリンダの外面にはヒータ12を設置
し、熱電対によるシリンダの温度コントロールができる
ようにした。
【0035】以上の様に設計した押出機の材料供給口1
0に、メルトフローレート8g/10min(230
℃)のポリプロピレン60重量%と、充填材としてタル
ク40重量%とを配合した混合材料を供給し、スクリュ
の回転数を100rpmと200rpmに設定して押出
機を運転した。この時のシリンダの設定温度は230℃
とした。脱気口11には水封式真空ポンプを接続して、
材料中の含有水分その他揮発性成分の吸引脱気を行っ
た。
【0036】一方、押出機としてシリンダ内面は全て単
純円筒型で、スクリュの外面形状は全て一条ネジのフル
フライト型で構成された以外は、前記と同寸法の一般的
な従来型押出機を用いて比較試験を行った。使用材料及
び押出機運転条件については前記と同様である。
【0037】以上の操作条件で得た複合樹脂の評価結果
を表1に示す。
【0038】
【表1】 表1に示す結果から、本発明が実施された押出機で複合
樹脂を製造すると、従来機に比較して充填材の分散性、
製品の物性ともに非常に優れ、また同じスクリュ回転数
であっても吐出量が大幅に多いことが分かる。
【0039】さらに同表の数値は平均の測定値であっ
て、実施例の場合は殆ど安定していたが、比較例の場合
はその測定値のばらつきが極めて大きかった。 注、(1)スクリュ回転数 100rpmの場合 (2)スクリュ回転数 200rpmの場合 *1 加熱プレス成形フィルムの透視による観察 イ)部分的にタルクの凝集物が少しある状態 ロ)タルクの凝集範囲が多大で、かつ樹脂の未ゲル物が
観察された。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、シ
リンダ内面のスクリュと反対方向の螺旋の多条溝と、ス
クリュとの組み合せから生じる作用によって、シリンダ
基部より供給された原料樹脂の高混練、高吐出を実現で
きる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の押出機の混練シリンダのシリンダ軸方
向断面図
【図2】混練シリンダのシリンダ軸と直角方向断面
【図3】混練スクリュの混練部拡大側面図
【図4】他の実施例を示す混練スクリュの混練部拡大側
面図
【図5】押出機の全体を示す断面図
【符号の説明】
1・・・混練シリンダ 2・・・多条溝 3、7・・・スクリュ 4・・・フライト 5・・・最浅部 6・・・最深部 8・・・最大外径部 9・・・球面状凹部 10・・・材料供給口 11・・・脱気口 12・・・ヒータ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダと、このシリンダ内に挿通した
    回転自在なスクリュを備え、シリンダ基部から供給され
    た熱可塑性樹脂を混練、溶融して、これをシリンダ先端
    から押し出す熱可塑性樹脂混練用押出機において、 前記シリンダ内面に多条溝を設け、この多条溝は前記ス
    クリュの螺旋方向と反対方向の螺旋を描くように形成し
    たことを特徴とする熱可塑性樹脂混練用押出機。
  2. 【請求項2】 シリンダと、このシリンダ内に挿通した
    回転自在なスクリュを備え、シリンダ基部から供給され
    た熱可塑性樹脂を混練、溶融して、これをシリンダ先端
    から押し出す熱可塑性樹脂混練用押出機において、 スクリュの一部に混練部を設け、この混練部に螺旋状に
    連続する凹凸を形成し、またシリンダ内面には多条溝を
    設け、この多条溝は前記凹凸の螺旋方向と反対方向の螺
    旋を描くように形成したことを特徴とする熱可塑性樹脂
    混練用押出機。
  3. 【請求項3】 前記混練部3aには螺旋状のフライト4
    を多条に形成し、これらフライト4の間に溝部を設け、
    この溝部は一定周期をおいて反復連続する最浅部5、及
    び最深部6から構成されている請求項2に記載の熱可塑
    性樹脂混練用押出機。
  4. 【請求項4】 前記混練部3aには、螺旋状に連続する
    ように配列した球面状凹部9を設けた請求項2に記載の
    熱可塑性樹脂混練用押出機。
JP5005423A 1993-01-14 1993-01-14 熱可塑性樹脂混練用押出機 Pending JPH06210626A (ja)

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JP5005423A JPH06210626A (ja) 1993-01-14 1993-01-14 熱可塑性樹脂混練用押出機

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