JPH0866956A

JPH0866956A - 熱可塑性樹脂押出機

Info

Publication number: JPH0866956A
Application number: JP6228891A
Authority: JP
Inventors: Tomoshige Hayashi; 基滋林
Original assignee: Sekisui Plastics Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 1994-08-29
Filing date: 1994-08-29
Publication date: 1996-03-12

Abstract

(57)【要約】【目的】熱可塑性樹脂を均一な溶融状態に維持して、
能率よく容易に押し出し成形することができる、構造の
簡単な単軸押出機を提供しようとする。【構成】押出機のスクリュの先に撹拌部を設け、撹拌
部をスクリュ軸と中心軸を同じくする小径の円柱の周り
に、複数個の帯状板を立設した構造とし、各帯状板は厚
み方向を円柱の回転方向に向けて中心軸方向に延びてお
り、各帯状板には厚み方向に貫通する孔を設けた構造と
したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、熱可塑性樹脂押出機
に関するものである。とくにこの発明は、熱可塑性樹脂
を簡単な装置により、均一な溶融状態に保持して、バラ
ンスよく押し出し成形することができる押出機に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂押出機は、加熱及び冷却す
ることができるバレル内にスクリュ軸を回転可能に付設
して構成されている。押出機はスクリュ軸の数によって
分類され、スクリュ軸が１個だけの単軸押出機と、２個
以上併設されている多軸押出機とに分けられる。単軸押
出機は、構造が簡単であると云う利点を持つ反面、多軸
押出機に比べると、樹脂の混練を充分に行い難いという
欠点を持っている。従って、単軸押出機ではとくに混練
を充分に行えるように工夫が重ねられた。

【０００３】単軸押出機では、スクリュ軸をバレル内に
回転可能に付設するにあたって、スクリュ軸をその一端
だけで支持するという片持ち式が多く使用された。片持
ち式のスクリュ軸は支持される側の端をスクリュ基部と
呼び、支持されていない側の端をスクリュ先端と呼んで
いる。スクリュ軸を片持ち式で付設した単軸押出機で
は、バレルの基部側に樹脂の供給口が設けられた。

【０００４】片持ち式のスクリュ軸を備えた従来の押出
機は、図１に示したような構造にされた。図１において
Ａはバレルであり、Ｂはスクリュ軸であり、Ｃは樹脂の
供給口である。バレルＡはその中に一様な直径Ｄの貫通
孔を持っている。スクリュ軸Ｂは、基部Ｂ１によりバレ
ルＡ内で回転可能に支持され、そのほぼ全長にわたって
一定ピッチのスクリュ溝を備えている。スクリュ溝を構
成しているねじ山の外径ｄは一様とされ、バレルＡの直
径Ｄよりも僅かに小さくされている。

【０００５】図１に示した押出機では、スクリュ軸Ｂの
基部Ｂ１から先端Ｂ２に向かって順次供給部、圧縮部及
び計量部と云われる３部分が設けられている。そのう
ち、供給部は、スクリュ溝が最初最も深くされ次第に浅
くされて樹脂を食い込み先へ送るようにされている。圧
縮部は、先端に近づくほど浅くなる中間の深さの溝を備
えて、樹脂をよく圧縮し混練するようにされている。計
量部は、浅い一様な深さの溝を備えて一定量の樹脂を押
し出すようにされている。供給部と圧縮部では、樹脂を
加熱するためにバレルの周りに加熱板が付設され、計量
部では樹脂を冷却するためにバレルの周りに冷却板が付
設されている。

【０００６】片持ち式の単軸押出機では、図１に示した
ように、スクリュ軸Ｂが基部Ｂ１から先端Ｂ２まで連続
したスクリュ溝を持つことが多かった。もっとも、特別
な場合には、スクリュ溝を形成するねじ山が僅かな区間
で切断され、このためにスクリュ溝が途中でなくなると
いうこともあった。しかし、このようなスクリュ軸であ
っても、供給部から計量部までの間ではねじ山のなくな
っている部分は僅かな長さであって、ねじ山のない部分
がスクリュ軸全長の２０％にも及ぶことはなかった。

【０００７】既に述べたように、単軸押出機では一般に
混練を充分に行い難いので、これを改良するためにスク
リュ軸の先端に補助混合具を付設することが提案され
た。例えば特公平２−１８２１４号公報は、スクリュ軸
の先端に静止混合器を一体に付設することを教えてい
る。しかし、この教示に従ったのでは静止混合器の回転
に無理を生じて折損し易く、従って混練を充分に行うこ
とは困難であった。

【０００８】また、特公平５−７８４０７号公報は、混
練を充分にするために、スクリュ軸の先端に撹拌部を設
けることを提案している。その提案は、スクリュ軸の先
端に小径の円柱部を設けるとともにバレルの先端内径を
も小径にし、スクリュ小径円柱部の周囲面上に軸方向の
長さ全体にわたってところどころに突起を設けて、これ
を撹拌部とすると云うのであった。そこでは、突起を周
囲方向に不連続とし、１つの突起を小径部における周囲
長の３分の１以下とし、突起間に位置する切欠の周囲方
向長を周囲長の２０分の１以上３分の１以下とするよう
に提唱している。この公報は突起として色々な形状のも
のを図示しているが、その代表的なものは、ネジ山がと
ころどころで切欠されたものや直方体状のものであり、
そのほか突起は円柱、角柱、円錐、角錐、円錐台、角錐
台であってもよいとされている。このような突起を付設
した撹拌部は、従来のものに比べて混練効果を良好にし
ているが、それでも撹拌が充分でなく、従って混練を充
分に行うことができなかった。

【０００９】他方、押出機から押し出された樹脂を一様
な温度に冷却するための冷却器が知られている。それは
特公昭５４−４２０２６号公報に記載されている。この
公報に記載された冷却器は、加熱冷却できるバレル内に
回転ロールを付設し、回転ロールの外周に板状の羽根を
軸方向にも周囲方向にも千鳥形に多数付設し、各羽根を
その長手方向がロール軸に沿って延びるように付設し、
各羽根には板の厚み方向に貫通する孔を設け、孔の向く
方向を変えて内から外へ向かうものと、外から内へ向か
うものとの２種類の孔を形成し、これによって樹脂を均
一に混合できることとしている。

【００１０】しかし、この冷却器は押出機の先に付設し
て使用されるべきものであって、押出機として使用する
ことはできなかった。なぜならば、回転ロールには樹脂
を入口から出口へと推進させる力がないからである。従
って、この冷却器は、これを押出機の先に付設して使用
しなければならなかった。なるほど、このようにすると
この冷却器は、押し出された樹脂をよく混練して一様な
温度に保持するのに役立つ。ところが、この装置を使用
すると、全体としての装置が複雑となり、また冷却器と
押出機との間の調整が困難である、という問題があっ
た。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上述のよ
うな問題を解決することを目的としたものである。すな
わち、この発明は、熱可塑性樹脂を簡単な装置により均
一な溶融状態に維持して、能率よく且つ容易に樹脂を押
し出し成形することのできるような、押出機を提供しよ
うとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述の単軸
押出機において、特公平５−７８４０７号公報が教える
ように、スクリュ軸をそのままにして先に撹拌部を付設
することによって上述の目的を達成しようとするもので
ある。すなわち、この発明は、１個の軸を一端に設けら
れた基部で支持して加熱冷却できるバレル内に回転可能
に付設し、バレルの基部側に樹脂の供給口を設け、軸の
基部側から先端側に向かって供給部、圧縮部及び計量部
をこの順序に設けた押出機を前提としている。

【００１３】この発明は、スクリュ軸の先端に中心軸を
同じくして付設された円柱と、円柱の表面上に付設され
た突起とで撹拌部を構成することとする。その場合、こ
の発明は、従来のものに比べて付設する突起の形状を大
きく異ならしめている。その場合突起の形状における最
大の相違点は、従来の突起が直方体状ないし円錐台状を
なして軸上に起立するものであって、軸方向に長さの短
いものであり、且つ突起には孔など全くあけられていな
いものであったのに対し、この発明において用いられる
突起は孔あき帯状板であって、板の厚み方向を円柱の回
転方向に向け、軸方向に長く延びているという点であ
る。

【００１４】具体例を挙げれば、この発明は、図２に示
したように、円柱２上に多数の孔あき帯状板２１ないし
２４を固定したものをバレル１内に回転可能に付設し
て、これを撹拌部としたことを特徴としている。この撹
拌部は、従来の押出機の計量部の先に一体に取り付けら
れる。すなわち、図２に示した円柱２を従来の押出機の
スクリュ軸の先端に中心軸を同じくして一体に付設し、
また図２に示したバレル１が従来の押出機のバレルの延
長部を構成するようにして、従来の押出機のスクリュ軸
の回転とともに円柱２が回転してバレル１内の樹脂が撹
拌されるようにする。

【００１５】図２の円柱２は押出機の計量部におけるス
クリュ軸と同じように円柱状とされているが、円柱２の
外径は計量部におけるスクリュ溝の底を連ねる円柱の外
径よりも小さくされる。その割合は、円柱２の外径が計
量部におけるスクリュ溝の底を連ねる円柱の外径の０．
７〜０．９５倍とされる。これに対し帯状板２１ないし
２４の最外周を連ねる外径は、スクリュ軸の計量部にお
けるネジ山の外径と等しくされる。しかし、それよりも
僅かに小さくされてもよい。帯状板２１ないし２４は、
何れも厚み方向に貫通する孔２０を備え、板の厚み方向
を円柱２の回転方向に向けて中心軸方向に延びている。
各帯状板は、先端すなわち回転時に最外周を構成する側
縁をバレルの内壁に近接させている。この発明は、こう
して構成された撹拌部を従来の押出機のスクリュ軸全体
の長さの１０〜３０％にわたって存在させることとして
いる。

【００１６】この発明は、１個の軸を一端に設けられた
基部で支持して加熱冷却できるバレル内に回転可能に付
設し、バレルの基部側に樹脂の供給口を設け、軸の基部
側から先端側に向かって供給部、圧縮部及び計量部をこ
の順序に設けた押出機において、上記計量部の先に撹拌
部を形成し、撹拌部を上記軸と中心軸を同じくして計量
部の先に固定された円柱とこの円柱表面に固定された複
数個の帯状板とで構成し、上記円柱の外径を上記計量部
におけるスクリュ溝の底を連ねる円柱の外径よりも小さ
くし、各帯状板には厚み方向に貫通する少なくとも１個
の孔を穿設し、各帯状板は厚み方向を円柱の回転方向に
向け、先端をバレルの内壁に近接させて中心軸方向に延
びており、この撹拌部を上記供給部から計量部にわたる
軸の長さの１０〜３０％にわたって存在させたことを特
徴とする、熱可塑性樹脂押出機を要旨とするものであ
る。

【００１７】この発明は、押出機における計量部の先に
撹拌部を設け、撹拌部を図２に示したような構造にした
ことを特徴としている。図２のＡ−Ａ線断面図が図３に
示されている。図２と図３とから明らかなように、バレ
ル１は二重壁構造にされているが、これはその二重壁の
間へ加熱又は冷却用媒体を通して、バレル１を加熱又は
冷却できるようにするためである。

【００１８】図２及び図３において、帯状板２１ないし
２４は、何れも同形同大のものである。各帯状板２１な
いし２４は厚み方向に貫通する孔２０を持ち、板の厚み
方向を円柱２の回転する方向ｘに向け、またその長手方
向を中心軸方向に向け、中心軸方向に沿って延びて円柱
２上に固定されている。帯状板２１ないし２４の厚みＴ
は縦の長さＬの２０〜６０％とされる。

【００１９】図２及び図３では、帯状板２１ないし２４
が、何れも中心軸方向にも円周方向にも等しい間隔をお
いて、円柱２上に分散して固定されている。すなわち、
板２１、板２２、板２３、及び板２４の各列は、それぞ
れの列内で何れも等しい間隔ｙをおいて円柱２の中心軸
方向の一直線に沿って並んでおり、板２１の列と板２２
の列とは図３に示したように中心角で６０度の間隔をお
いて並んでおり、同様に板２２の列と板２３の列との間
も、また板２３と板２４との間も、６０度の中心角を形
成して並んでいる。従って、これらの板２１ないし２４
は、全体として軸方向にも円周方向にも等しい間隔をお
いて分散して固定されている。さらに、中心軸方向で見
ると、隣り合った板２１の間に板２２が位置していると
いうように、千鳥状に配置されて、全体としては一層均
等に分散されている。

【００２０】帯状板２１ないし２４の各板は、図３から
明らかなように何れも板の先端がバレル１の内壁に近接
しており、従って円柱２がバレル１内で矢印ｘの方向に
回転されると、バレル１と円柱２との間に介在している
樹脂が、板２１ないし２４により余すところなく混合さ
れる。但し、板２１ないし２４とバレル内壁との間では
樹脂が発熱を起こす程に近接していない。板２１ないし
２４の先端とバレル内壁との間の距離Ｓは、スクリュ軸
のネジ山とバレルとの間の間隔Ｕよりは広くされ、Ｕの
１．２〜３．０倍とされる。

【００２１】帯状板２１ないし２４の各板は何れも孔２
０を備えている。１つの板２１の表面上で孔２０の開口
面から占める割合は、これを開孔率と云うことができる
が、開孔率は１０〜８０％の範囲内にあることが望まし
い。そのうちでも３０〜６０％の範囲内にあることが望
ましい。また、同一列に属する隣接板間の距離ｙは、孔
２０の大きさを円に直したときの直径の０．５〜２倍と
することが好ましい。板は円周方向に２ないし８列とし
て設けることが好ましい。また、帯状板２１ないし２４
は端から端まで一続きのものであってもよい。

【００２２】図２では、１つの帯状板に孔２０を３個設
けたが、孔の数はこれに限らない。１つの板に孔の数は
１個であってもよく、また板が攪拌部の端から端まで一
続きにされている場合には、孔の数は当然に非常に多く
なる。また図２では孔の形を円形にしたが、孔の形は円
形に限らない。孔は、その断面が楕円、三角又は多角形
であってもよい。また、孔は図４に示した帯状板２５の
ように、円柱２に近い板の基部と、バレルに近接する板
の先端近くとに設けてもよい。また、孔の向く方向を変
えて、先端近くの孔を円柱２に向かって斜めに設け、基
部近くの孔をバレル１側に向かって斜めに設けてもよ
い。

【００２３】また、帯状板は、図２及び図３に示したよ
うに、板の幅方向が円柱２の半径方向に向かうように円
周面に垂直に付設しなくてもよい。例えば、板を円柱の
円周面上に接線方向に向けて付設することもできる。こ
の場合には、板をボルトで円柱に固定することができ
る。

【００２４】帯状板は、平板状のものに限らない。例え
ば、図５に側面図を示し、図６に図５中のＢ−Ｂ線断面
図を示したように、板はコの字状の枠２７であってもよ
い。枠２７は２本の脚２７１と２７２とを軸２上に固定
され、脚２７１と２７２との先端を棒２７３で連結され
た構造のものである。棒２７３は、平面を脚２７１及び
２７２に対して斜めに傾けており、また円柱２の円周方
向では幅方向の両端を脚２７１及び２７２よりも突出さ
せている。枠２７では脚２７１及び２７２と棒２７３と
で囲まれた内部が孔として作用する。枠２７を付設した
円柱２は、図６に示した矢印ｘ方向に回転させることが
好ましい。

【００２５】この発明に係る押出機中のバレル１は、加
熱冷却できるものであることが必要とされる。そのため
には、図１に示したようにバレルの表面に加熱板又は冷
却板を付してバレルを加熱又は冷却するようにしてもよ
いが、また図２に示したようにバレル１を２重管構造に
し、２重管の間へ加熱又は冷却用媒体を導入して加熱又
は冷却するようにしてもよい。また、図には示していな
いが軸２も内部を中空にし、その中へ加熱又は冷却用媒
体を導入して軸２も加熱又は冷却できるようにしてもよ
い。

【００２６】この発明に係る押出機は多くの樹脂に対し
て使用することができる。その樹脂は熱可塑性樹脂であ
れば大抵のものを使用できる。例えば、塩化ビニル系樹
脂、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、ポリエチレン
テレフタレートのようなポリエステル系樹脂等を、すべ
てこの押出機によって押し出し成形することができる。
中でも、スチレン系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエス
テル系樹脂に発泡剤を含ませ、これらの樹脂を押し出し
発泡により発泡体とするのに、この押出機は好適であ
る。

【００２７】

【実施例】この発明に係る押出機の一例を図面に基づき
説明すると、次のとおりである。図７は、この発明に係
る押出機の縦断面図である。この押出機は、一様な直径
Ｄの貫通孔を持ったバレル１内に軸２を回転可能に付設
して構成されている。

【００２８】図７に示した押出機では、１個のスクリュ
軸が基部Ｂ１で片持ち式に支持されて、バレル１内に回
転可能に付設されている。バレル１の表面には加熱板と
冷却板とが付設されて、加熱又は冷却できるようにされ
ている。基部Ｂ１側のバレル１上には樹脂の供給口３が
設けられている。スクリュ軸の先端Ｂ２側は一様な外径
の円柱状にされ、その表面に一様な深さとピッチとを持
ったネジ山が設けられてスクリュ溝４が形成され、この
部分が計量部とされている。また、スクリュ軸の基部Ｂ
１側には、供給口３の丁度下方から始まり、スクリュ軸
の途中で終わる供給部が形成されている。供給部は溝の
深さが供給口３の真下で最も深く、先端に近づくに従っ
て次第に浅くなっている。供給部と計量部との間には圧
縮部が形成されている。圧縮部は先端に近づくほど浅く
なる中間の深さの溝を備えて、樹脂をよく混練するよう
にされている。ここまで述べた範囲内では図７の押出機
は従来の押出機と変わりがない。

【００２９】図７に示した押出機が従来の押出機と異な
るのは、上述の計量部の先に形成されている攪拌部の構
造である。すなわち、図７では攪拌部にネジ山がなく、
従って連続するスクリュ溝もなく、代わりに多数の帯状
板が付設されて攪拌部が構成されており、この点で図７
の押出機は従来の押出機と異なっている。

【００３０】図７の押出機における攪拌部は、円柱２が
計量部と同様に円柱状にされるが、攪拌部の円柱２の外
径は計量部におけるスクリュ溝の底を連ねる円柱の外径
よりも小さくされている。こうして形成された円柱２の
表面には帯状板２８が付設されている。帯状板２８は４
個ずつ組にされて円周方向に９０度の中心角を距てて配
置され、このような組をなす帯状板２８が次々と中心軸
方向に沿って並べられている。並べるにあたっては、互
いに隣り合う組の間では一組の板が他の組の板に対し
て、長手方向では互いに端を接する位置に来ており、円
周方向では丁度間に来るような関係にされている。

【００３１】図７の押出機は、口径Ｄが９０ｍｍとさ
れ、計量部のスクリュ溝底を連ねる円柱の外径が７８ｍ
ｍとされているところ、攪拌部を構成する円柱２の外径
が７０ｍｍとされて、各帯状板２８は図２に示した縦長
Ｌが９．７ｍｍ、横長Ｍが１００ｍｍ、厚みが５ｍｍと
され、直径７ｍｍの孔を１０個等しい間隔をおいて備え
ているものとされた。帯状板２８は厚み方向を円柱２の
回転する方向に向け、横長方向を中心軸方向に向けて円
柱２上に６組ずつ合計３６組付設されて、全長６００ｍ
ｍに及び、その結果供給部、圧縮部及び計量部を合わせ
たスクリュ軸の長さの１９％にわたるものとされた。

【００３２】この押出機は、ポリスチレン樹脂を用いて
押し出し成形するのに好適であった。とくに、計量部か
ら攪拌部に移るところに注入口を設け、ここから発泡剤
を圧入してポリスチレン発泡体を作るのに適していた。
それは、ポリスチレンを均一微細にしかも高倍率に発泡
させ、とくに断面積の大きな発泡体を得るのが容易であ
ったからである。

【００３３】また、この攪拌部は、これを供給部から計
量部へわたるスクリュ軸と初めから一体に作ることもで
きる。しかし、攪拌部だけを別に作っておいて、あとか
らこれをスクリュ軸に固定して一体にすることが好まし
い。また、バレル１も、攪拌部に相当する部分だけを別
に作っておいて、あとで一体に付設しておくこともでき
る。

【００３４】

【発明の効果】この発明によれば、１個の軸を一端に設
けられた基部で支持して加熱冷却できるバレル内に回転
可能に付設し、バレルの基部側に樹脂の供給口を設け、
軸の基部側から先端側へ向かって供給部、圧縮部及び計
量部をこの順序に設けた押出機を前提とするので、押出
機は構造が簡単で操作し易く、安定して押出成形を行う
ことができるものである。また、計量部の先端に攪拌部
を形成し、攪拌部を上記軸と中心軸を同じくして計量部
の先に固定された円柱と、この円柱表面に固定された複
数個の帯状板とで構成し、帯状板は厚み方向を円柱の回
転方向に向け、先端をバレルの内壁に近接させて中心軸
方向に延びるようにしたので、計量部を通って来た樹脂
は帯状板に衝突してこれによって攪拌され、一様な混練
物として円柱に沿って進行することとなる。このとき、
帯状板には厚み方向に貫通する少なくとも１個の孔を穿
設したので、帯状板に衝突した樹脂の一部は孔を通過す
ることとなり、これによって一層確実に混練され、均一
な組成物となって押し出される。しかも攪拌部を供給部
から計量部に及ぶ軸の長さの１０〜３０％にわたって存
在させたから、樹脂は過不足なく一様な組成物として押
し出すことができる。その上に攪拌部を計量部の先に位
置させ、しかも中心軸を同じくして付設したので、装置
が簡単となり、また操作もし易く、従って熱可塑性樹脂
をバランスよく押し出し成形することができる。とく
に、この押出機は樹脂中に発泡剤を含ませて樹脂発泡体
を押し出し成形するのに適している。この発明はこのよ
うな利益を与えるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の熱可塑性樹脂押出機の縦断面図である。

【図２】この発明に係る熱可塑性樹脂押出機における攪
拌部の断面図である。

【図３】図２に示した攪拌部のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】この発明に係る熱可塑性樹脂押出機における攪
拌部の一部切欠拡大側面図である。

【図５】この発明に係る熱可塑性樹脂押出機における他
の攪拌部の一部切欠拡大側面図である。

【図６】図５に示した攪拌部のＢ−Ｂ線断面図である。

【図７】この発明に係る熱可塑性樹脂押出機の縦断面図
である。

【符号の説明】

１バレル２円柱３供給口４スクリュ溝Ｂ１スクリュ軸の基部Ｂ２スクリュ軸の先端２１〜２８板２０孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１個の軸を一端に設けられた基部で支持
して加熱冷却できるバレル内に回転可能に付設し、バレ
ルの基部側に樹脂の供給口を設け、軸の基部側から先端
側に向かって供給部、圧縮部及び計量部をこの順序に設
けた押出機において、上記計量部の先に撹拌部を形成
し、撹拌部を上記軸と中心軸を同じくして計量部の先に
固定された円柱とこの円柱表面に固定された複数個の帯
状板とで構成し、上記円柱の外径を上記計量部における
スクリュ溝の底を連ねる円柱の外径よりも小さくし、各
帯状板には厚み方向に貫通する少なくとも１個の孔を穿
設し、各帯状板は厚み方向を円柱の回転方向に向け、先
端をバレルの内壁に近接させて中心軸方向に延びてお
り、この撹拌部を上記供給部から計量部にわたる軸の長
さの１０〜３０％にわたって存在させたことを特徴とす
る、熱可塑性樹脂押出機。