JPH08230016A - 熱可塑性樹脂混練用押出機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリンダの内周面に簡単な構造の螺旋溝を施
すだけで、十分な混練と速い搬送を兼ね備えた高混練、
高吐出形の熱可塑性樹脂混練用押出機を提供することを
目的とする。 【構成】 シリンダ２内にスクリュ３を回転自在に挿通
する。さらにこのシリンダ２の混練部８の内周面に多条
のフライト１１をもって前記スクリュ３の螺旋方向と反
対方向の多条の螺旋溝１２を形成する。このシリンダ２
の内面に多条の螺旋溝１２を形成するフライト１１の高
さをシリンダ２の元部側から先端部側に向かって漸減す
る。あるいは、前記多条の螺旋溝１２の断面を多角形に
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形及び押し出し
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混練用押出機には、
実開平２−６８１１６号公報に開示されているように、
シリンダ内にスクリュを回転可能に挿入し、シリンダの
混練部の内周面にスクリュの螺旋方向とは逆の螺旋方向
の螺旋溝を形成し、スクリュの螺旋溝と逆螺旋方向のシ
リンダの螺旋溝と交差した状態で混練するようにしたも
のがある。

【０００３】そして、上記の熱可塑性樹脂混練用押出機
によれば、混練用回転スクリュとシリンダの螺旋溝との
間で混合原料の分流と合流を連続的に繰り返すと共に、
スクリュの溝に沿って流動する混合原料と、シリンダの
螺旋溝に沿って流動する混合原料との流動方向を交差さ
せて、交差部分の混合原料間に乱流現象を生じさせ、混
練すべき混合原料と対応した最適な混練状態に混練する
ものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の熱可塑性
樹脂混練用押出機によれば、シリンダの混練部に設けら
れた螺旋溝が単純であり、溝形状の変化がないためスク
リュの溝で溝断面積を順次小さくしても、原料内の空気
をシリンダ元部へ戻すことができない。また、シリンダ
の溝を通って未溶融樹脂が先に進む。その結果、原料樹
脂の喰い込み不良・押し出し量の変動であるサージング
・分散不良等の問題があった。

【０００５】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、シリンダの内周面に簡単な構造の螺旋溝を施
すだけで、十分な混練と速い搬送を兼ね備えた高混練、
高吐出形の熱可塑性樹脂混練用押出機を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。 ＜第１の発明の要旨＞本発明は、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具え、さらに前
記シリンダの混練部の内周面に多条のフライトをもって
前記スクリュの螺旋方向と反対方向の多条の螺旋溝が形
成され、前記シリンダの元部から供給された熱可塑性樹
脂を混練・溶融して、この熱可塑性樹脂をシリンダ先端
から押し出す熱可塑性樹脂混練用押出機において、前記
シリンダの混練部の内周面に多条の螺旋溝を形成するフ
ライトの高さをシリンダの元部から先端に向かって漸減
させた熱可塑性樹脂混練用押出機である。上記のシリン
ダの内周面に形成された螺旋溝の形状は普通は円弧形で
あるが、四角形その他の多角形とすることもできる。

【０００７】＜第２の発明の要旨＞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具え、さらに
前記シリンダの混練部内周面に多条のフライトをもって
前記スクリュの螺旋方向と反対方向の多条の螺旋溝が形
成され、前記シリンダの基部から供給された熱可塑性樹
脂を混練・溶融して、この熱可塑性樹脂をシリンダ先端
から押し出す熱可塑性樹脂混練用押出機において、前記
のシリンダの混練部の内周面に設けられた多条の螺旋溝
に、前記螺旋溝を仕切る複数の堰を設けたことを特徴と
する熱可塑性樹脂混練用押出機である。

【０００８】上記の堰として、フライトに直交するもの
を例示することができるが、その他に螺旋溝と同一の螺
旋角度で交差するもの、その他適宜の角度のものであっ
てもよい。さらに、堰をもってフライトを寸断する形式
のものも例示することができる。さらに、上記のシリン
ダの内面に複数条の螺旋溝の形状は普通は円弧形である
が、四角形その他の多角形とすることもできる。

【０００９】＜第３の発明の要旨＞シリンダ２と、この
シリンダ２内に挿通した回転自在なスクリュ３を具え、
さらに前記シリンダ２の混練部８の内周面に多条のフラ
イト１１をもって前記スクリュ３の螺旋方向と反対方向
の多条の螺旋溝１２が形成され、前記シリンダ２の基部
９から供給された熱可塑性樹脂を混練・溶融して、この
熱可塑性樹脂をシリンダ２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２の内面に多条
の螺旋溝１２を形成するフライト１１の高さＨがシリン
ダ２の元部から先端に向かって漸減するとともに、前記
螺旋溝１２を仕切る複数の堰１８が前記螺旋溝１２に設
けられたことを特徴とする熱可塑性樹脂混練用押出機で
ある。

【００１０】なお、前記第１、第２の発明と同様にシリ
ンダの内面に形成された螺旋溝の形状は普通は円弧形で
あるが、四角形その他の多角形とすることもできる。ま
た、上記のシリンダの内面に形成された複数条の螺旋溝
の形状は普通は円弧形であるが、四角形その他の多角形
とすることもできる。

【００１１】さらに、上記の堰として、フライトに直交
するものを例示することができるが、その他に螺旋溝と
同一の螺旋角度で交差するもの、その他適宜の角度のも
のであってもよい。さらに、堰をもってフライトを寸断
する形式のものも例示することができる。

【００１２】

【作用】

＜第１の発明による作用＞シリンダ内に原料樹脂が投入
されてスクリュ３が回転すると、この原料樹脂は圧縮さ
れながらスクリュの回転にしたがって、次第にシリンダ
３の先端方向に移送される。このとき、この先端方向に
移送される原料樹脂は、スクリュと反対方向のシリンダ
の螺旋溝と、スクリュの螺旋溝との間を往復し、シリン
ダとスクリュの両螺旋溝間において十分に溶融混練され
る。そして、スクリュの回転により、シリンダも原料樹
脂を搬送する。

【００１３】この際、シリンダの内面に螺旋溝を形成す
るフライトの高さがシリンダの元部側から先端部側に向
かって漸減するので、シリンダは原料樹脂を先端部側に
向かって徐々に圧縮すると同時に、原料樹脂内の空気を
シリンダの元部側へ戻す。また、未溶融樹脂が溝に沿っ
て先へ進むのを防ぐ。そのために混練性が向上する。

【００１４】＜第２の発明による作用＞原料樹脂の混練
・搬送は第１の発明と同じであるが、シリンダの混練部
の内周面に設けられた螺旋溝に設けられた複数の堰は、
未溶融樹脂がシリンダの螺旋溝に沿って先端部側に移動
するのを防ぐ。そのために、堰の部分で原料樹脂が確実
にスクリュ側に送られ、溶融・混練が十分に行われる。

【００１５】＜第３の発明による作用＞原料樹脂は圧縮
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、この先
端方向に移送される原料樹脂は、スクリュと反対方向の
シリンダの螺旋溝と、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十分に
溶融混練される。

【００１６】このとき、シリンダの内周面に螺旋溝を形
成するフライトの高さがシリンダの元部から先端に向か
って漸減するので、シリンダは原料樹脂を先端に向かっ
て徐々に圧縮すると同時に、原料樹脂内の空気をシリン
ダの元部側へ戻す。また、未溶融樹脂が溝に沿って先へ
進むのを防ぐ。そのために、混練性がを向上する。

【００１７】同時に、シリンダの混練部の内周面の螺旋
溝に設けられた複数の堰は、未溶融樹脂がシリンダの螺
旋溝に沿って先端側に移動するのを防ぐ。そのために、
堰の部分で原料樹脂が確実にスクリュ側に送られ、溶融
・混練が十分に行われる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１９】

【実施例１】第１の実施例を図１、図２、図３及び図７
を参照して説明する。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はシリンダの軸方向断面図、図２は混練部
におけるスクリュの部分拡大側面図、図３は混練部にお
けるスクリュの変形例の部分拡大側面図、図７は押出機
全体を示す断面図である。

【００２０】この押出機１においては、図７に示すよう
に円筒形のシリンダ２の内側にスクリュ３が挿通されて
いる。このシリダ２には、元部９には上部に開口した材
料供給口４が、中間部には脱気口７がそれぞれ設けられ
ている。前記材料供給口４は漏斗状のホッパである。さ
らに、前記シリンダ２の外周面にはヒータ５が一定間隔
をおいて複数並設されていて、このヒータ５によって、
シリンダ２に送り込まれた原料樹脂が加熱・溶融され
る。

【００２１】押出機１の略中央部は混練部８となってお
り、この混練部８の長さＬは、スクリュ３の外径Ｌａの
数倍〜十数倍となっている。また、シリンダ２の内周面
に断面が略四角形条の多条溝１２が設けられている。こ
の多条溝１２は、スクリュ混練部８において内周面に図
１において矢印で示すようにシリンダ２の元部９側から
先端部１０側にかけてシリンダのフライト１１の内径Ｄ
は同一であるが、溝１１の深さＨは徐々に小さく形成さ
れる。そして、螺旋溝１２の隅部１７は曲面に形成され
ており、この隅部１７に原料樹脂が残留することが防止
される。

【００２２】ここでシリンダ２の内周面に形成された溝
を１条にすると、シリンダ２の内部の左右、又は上下の
圧力バランスが崩れ易く、スクリュ３の回転が速くなる
と、スクリュ３とシリンダ２間にいわゆる”かじり”が
発生するので、この溝の条数は２条以上としてある。

【００２３】前記のシリンダ２に挿通されるスクリュ３
は、図２に示すように混練部８においてシリンダ２の多
条溝１２に対応するものである。そして、スクリュ３は
多条に形成され、図２において矢印で示すように溝１４
の深さが先端側に向かって漸減する。

【００２４】さらに、前記のスクリュ３は図３に示すよ
うにように混練部８において、フライト１３と、これら
フライト１３の間に設けられた螺旋溝１４からなり、こ
の螺旋溝１４は一定周期をおいて反復連続する最浅部１
５、及び最深部１６から構成されているものを用いるこ
ともできる。前記最浅部１５は線状をなしており、前記
フライト１３と同一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１５とフライト１３
に囲まれた部分は、最深部１６を構成する。

【００２５】混練部８以外の部分のスクリュ３と、これ
を取り囲むシリンダ２の形状は、従来型の押出機と同様
の形式である。すなわち、シリンダ２の内面は単純円筒
形であり、スクリュ３の外面形状は一条ねじの螺旋構造
である。なお、図７に示す押出機は図３に示すスクリュ
を挿通したものである。

【００２６】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、ＡＢＳ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、炭素繊維等の充填材
や酸化防止材、顔料、難燃材、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。な
お、スクリュ３としては図２及び図３に示すものの他
に、後述する図５に示すもの、その他適当の形状のもの
を選択して実施することが可能である。

【００２７】〔実施例１の作用・効果〕シリンダ元部９
より供給された原料樹脂は、スクリュ３の回転によりシ
リンダ先端部１０へと送られる。このとき、混練部８に
おいてシリンダ２の内周面に設けられた多条の螺旋溝１
２は、元部側から先端部側に向かってその深さが漸減
し、原料樹脂を圧縮する。さらに原料樹脂は、ヒータ５
により加熱されると同時に、内部的にも発熱して均一に
可塑化される。そして、螺旋溝１２の隅部１７は曲面と
なっているので原料樹脂が前記隅部１７に残留すること
がなく、熱安定性の悪い材料でも分解せず搬送すること
ができる。

【００２８】一方、シリンダ２の元部９側から先端部１
０側にかけてフライト１１高さＨが徐々に小さく形成さ
れているので原料樹脂の送りが強められる。そして、螺
旋溝１２内の未溶融樹脂は前記螺旋溝１２の深さが先端
部側に向け漸減することにより圧縮されるため、未溶融
樹脂がシリンダ２の螺旋溝１２を伝わって先へ進むこと
が防止される。その結果、溶融が十分に行われる。同時
に、原料樹脂の内部に混入していた空気が圧縮されてシ
リンダ２の元部９側へ戻される。

【００２９】そして、原料樹脂はシリンダ２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、原料樹脂が溶融した際に発生
するガスは脱気口７から放出する。

【００３０】さらに、図３に示すスクリュ３を用いた場
合には、上記のようにシリンダに設けられた螺旋溝１２
による作用に加えて、最深部１６にある原料樹脂が最浅
部１６へ移動するとき、この樹脂の移動する流路が狭ま
るので、シリンダ２の多条の螺旋溝１２を通じて、原料
樹脂が図３に示す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。

【００３１】従って、この実施例によれば、未溶融樹脂
の存在はなく、さらに原料樹脂の内部に混入していた空
気が圧縮されてシリンダ２の元部９側へ戻されるのであ
るから、空気の混入による原料樹脂の喰い込み不良・サ
ージング・分散不良等のおそれは全く無くなった。

【００３２】

【実施例２】第２の実施例を図４と図５を参照して説明
する。この実施例は、図４に示すようにシリンダ２の混
練部８において、内周面に設けられた多条の螺旋溝１２
には、この螺旋溝１２を形成するフライト１１に交差し
て前記の螺旋溝１２を仕切る複数の堰１８を設けたもの
である。この堰１８はフライト１１の高さよりも僅かに
低く構成した。なお、前記の堰１８のフライト１１に対
する交差は直角であるものが図示されているが、交差角
は任意のものを選択実施することが可能である。

【００３３】さらに、本発明実施例において、スクリュ
３には図５に示すものをシリンダ２に挿通したものを示
す。すなわち、図５においてスクリュ３の混練部８にお
ける最大外径部１９に、螺旋状に連続するように配列し
た球面状凹部２０が設けられている。ここでは、最大外
径部１９とシリンダ２の内側面の間の間隙が図２・図３
に示すスクリュに比して非常に小さくなっている。

【００３４】そして、シリンダ２の元部９から供給され
た原料樹脂が、スクリュ３の回転によりシリンダの先端
部１０へと移送される。混練部８においては、球面状凹
部２０に進入した原料樹脂が最大外径部１９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３側に無
くなるため、図５の矢印の方向へ分流される。なお、ス
クリュ３として、図５に示すものの他に図２、図３に示
すもの、その他のスクリュ３を使用することもできる。

【００３５】〔実施例２の作用・効果〕この実施例で
は、実施例１と同様にシリンダ元部９よりスクリュ３に
投入された原料樹脂は、スクリュ３の回転に伴って混練
部８に至る。そこで、原料樹脂がヒータ５により温めら
れ、かつ原料樹脂が内部的にも発熱する。混練部８では
原料樹脂はシリンダ２の螺旋溝１２に流出し、この螺旋
溝に設けられた堰１８によって未溶融樹脂が先端部１０
側に移動するのが妨げられる。このために、未溶融の原
料樹脂の存在は全くなくなり、混練性の良い製品が得ら
れる。

【００３６】

【実施例３】実施例３を図６について説明する。シリン
ダ２には内周面に断面が略四角形条の多条の螺旋溝１２
が設けられている。この螺旋溝１２は混練部８におい
て、内周面に図６に矢印で示すようにシリンダ２の元部
９側から先端部１０側にかけてシリンダのフライト１１
の内径Ｄは同一であるが、フライト１１の高さＨは徐々
に小さく形成される。そして、螺旋溝１２の隅部１７は
曲面に形成されており、この隅部１７に原料樹脂が残留
することが防止される。

【００３７】ここでシリンダ２の内面に形成された螺旋
溝を１条にすると、シリンダ２の内部の左右、又は上下
の圧力バランスが崩れ易く、スクリュ３の回転が速くな
ると、スクリュ３とシリンダ２間にいわゆる”かじり”
が発生するので、この螺旋溝１２の条数は２条以上とし
てある。

【００３８】さらに前記シリンダ２の混練部８におい
て、内周面に設けられた多条の螺旋溝１２には、前記の
螺旋溝１２を仕切る複数の堰１８を設けた。この堰１８
はフライト１１の高さよりも僅かに低く構成した。な
お、前記の堰１８のフライト１１に対する交差は直角で
あるものが図示されているが、交差角は任意のものを選
択実施することが可能である。さらに、実施例３に示す
シリンダ２の内周面に挿通されるスクリュ３は前記実施
例１及び２と同様に、図２・図３・図５に示すものを用
いることができる。

【００３９】〔実施例３の作用・効果〕この実施例で
は、前記実施例１・２と同様にシリンダ元部９よりスク
リュ３に投入された原料樹脂は、スクリュ３の回転に伴
って混練部８に至る。そこで、原料樹脂がヒータ５によ
り温められ、かつ原料樹脂が内部的にも発熱して原料樹
脂を圧縮して均一に可塑化される。混練部８では原料樹
脂はシリンダ２の内周面に設けられた多条の螺旋溝１２
に流出する。

【００４０】そして、原料樹脂の内部に混入していた空
気が圧縮されてシリンダ２の元部９側へ戻される。この
ために空気の混入による原料樹脂の喰い込み不良・サー
ジング・分散不良等のおそれは全く無い。さらに、螺旋
溝１２の隅部１７は曲面となっているので原料樹脂がこ
の隅部１７に残留することがなく、熱安定性の悪い材料
でも分解せず搬送することができる。

【００４１】さらに、この螺旋溝に設けられた堰１８に
よって未溶融樹脂が先端に移動するのが妨げられる。こ
のために、未溶融の原料樹脂の存在は全くなくなり、実
施例１・実施例２の場合よりもなお一層混練性の良い製
品が得られる。

【００４２】

【発明の効果】第１の発明によれば、シリンダとスクリ
ュの両溝間において十分に溶融混練されるシリンダの内
面に多条の螺旋溝を形成するフライトの高さがシリンダ
の元部から先端に向かって漸減するので、原料樹脂内の
空気をシリンダの元部へ戻し、原料の喰込み不良・サー
ジング・分散不良が防止される。

【００４３】第２の発明によればシリンダに形成された
堰が、混練部においてシリンダ溝に沿っての未溶融原料
樹脂の移動を十分に防止するので、原料の高混練が確実
に行われるようになった。

【００４４】第３の発明によれば原料樹脂内の空気をシ
リンダの元部へ戻し、原料の喰込み不良・サージング・
分散不良が防止され、さらに、原料の高混練が確実に行
われるようになった。このために混練性の一層良い製品
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の押出機のシリンダの実施例１のシリン
ダの軸方向断面図である。

【図２】実施例１に用いたスクリュの混練部の拡大側面
図である。

【図３】実施例１に用いたスクリュの変形例の混練部の
拡大側面図である。

【図４】本発明の押出機のシリンダの実施例２のシリン
ダの軸方向断面図である。

【図５】実施例２に用いたスクリュの混練部の拡大側面
図である。

【図６】実施例３に用いたスクリュの混練部の拡大側面
図である。

【図７】本発明の熱可塑性樹脂混練用押出機の全体の概
略を示す軸方向断面図である

【符号の説明】

１ 押出機 ２ シリンダ ３ スクリュ ８ 混練部 ９ 元部 １１ シリンダのフライト １２ シリンダの螺旋溝 １３ スクリュのフライト １４ スクリュの螺旋溝 １８ 堰

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ２と、このシリンダ２内に挿通
   した回転自在なスクリュ３を具え、さらに前記シリンダ
   ２の混練部８の内周面に多条のフライト１１をもって前
   記スクリュ３の螺旋方向と反対方向の多条の螺旋溝１２
   が形成され、前記シリンダ２の元部９から供給された熱
   可塑性樹脂を混練・溶融して、この熱可塑性樹脂をシリ
   ンダ２先端部１０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２の混練部８の内周面に多条
   の螺旋溝１２を形成するフライト１１の高さＨがシリン
   ダ２の元部９側から先端部１０側に向かって漸減するこ
   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２と、このシリンダ２内に挿通
   した回転自在なスクリュ３を具え、さらに前記シリンダ
   ２の混練部８の内周面に多条のフライト１１をもって前
   記スクリュ３の螺旋方向と反対方向の多条の螺旋溝１３
   が形成され、前記シリンダ２の元部９から供給された熱
   可塑性樹脂を混練・溶融して、この熱可塑性樹脂をシリ
   ンダ２先端部１０から押し出す熱可塑性樹脂混練用押出
   機において、前記のシリンダ２の混練部８の内周面に設
   けられた多条の螺旋溝１２に、前記螺旋溝を仕切る複数
   の堰１８が設けられ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】 シリンダ２と、このシリンダ２内に挿通
   した回転自在なスクリュ３を具え、さらに前記シリンダ
   ２の混練部８の内周面に多条のフライト１１をもって前
   記スクリュ３の螺旋方向と反対方向の多条の螺旋溝１２
   が形成され、前記シリンダ２の元部９から供給された熱
   可塑性樹脂を混練・溶融して、この熱可塑性樹脂をシリ
   ンダ２の先端部１０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２の混練部８の内周面に多
   条の螺旋溝１２を形成するフライト１１の高さＨがシリ
   ンダ２の元部から先端に向かって漸減するとともに、前
   記螺旋溝１２を仕切る複数の堰１８が前記螺旋溝１２に
   設けられたことを特徴とする熱可塑性樹脂混練用押出
   機。