JPH091624A - スクリュー式押出機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶融樹脂中への添加剤の分配性をよくし、品
質良好な押出成形品が成形できる添加剤の供給方法を提
供する。 【構成】 スクリュー３が装備された押出機のシリンダ
ー２の、樹脂が充満された部分の中心を通る水平断面よ
り上方に添加剤の注入ノズル１がシリンダー２を貫通し
て設けられ、この注入ノズル１の先端が上記スクリュー
３の表面との距離を常に一定に保ように、スクリュー３
の回転に同調して鉛直方向に連動するよに設けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、押出機のシリンダー内
に添加剤を供給し、溶融樹脂中に均一に分散させるため
のスクリュー式押出機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱可塑性樹脂等を用い、押出機に
より成形品を成形加工するに際して、押出機のシリンダ
ー内の溶融樹脂の押出成形性や、成形品の諸物性を改善
するために、例えば、可塑剤や架橋剤を等の種々の液状
添加剤を溶融樹脂中に供給し、同時に混合する方法が用
いられている。

【０００３】即ち、熱可塑性樹脂をスクリューの装備さ
れた押出機のシリンダー内に供給し、スクリューにより
熱可塑性樹脂を混練しながら溶融してゆき、このシリン
ダー内の樹脂中にシリンダー、或いはスクリューに設け
られた注入口より上記の添加剤を注入し、この添加剤を
樹脂と混合する方法が用いられている。

【０００４】しかしながら、上記の方法においては、供
給される添加剤と溶融樹脂との粘度差が非常に大きいた
め、シリンダー内の溶融樹脂と添加剤の十分な混合が達
成されず、押出成形された最終製品において添加剤の局
在部が発生し、色むら等の外観品質や、物性に支障を来
すといった問題がある。

【０００５】このような上記の問題を解消するために、
例えば、特開昭５５−２８８６７号公報において、シリ
ンダー、もしくはスクリューに液体注入口が形成される
とともに、前記液体注入口に対応する位置を含む所定範
囲内のスクリュー溝部におけるその底面から後方の立ち
上がり部分の曲率が、前記範囲よりも前方側、及び後方
側の溝部における前記同様な立ち上がり部分の曲率と少
なくとも同じに作られた単軸スクリュー式押出機を用
い、上記液体注入口より液状添加剤を圧入するようにし
た押出方法が記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭５５−２８８６７号公報に記載されているように、
スクリュー溝部の底面から後方への立ち上がり部分の曲
率を工夫して添加剤を注入する場合、この立ち上がり部
分での液状添加剤の滞留は幾分改善されて、液状添加剤
の混合性は多少よくなるが、スクリュー溝深さ方向での
液状添加剤の分配性は十分でなく、滞留劣化物の溶融樹
脂中への混入防止も完全に行うことができないといった
問題が残されている。

【０００７】更に、スクリュー形状を変更する方法は、
単軸押出機の場合には自由度があるものの、２軸押出機
での自由度は少なく、形状の変更は直ちにセルフクリー
ニング性の低下につながるといった問題もある。

【０００８】本発明は、上記のこのような問題点に着眼
してなされたものであり、その目的とするところは、こ
れらの問題点を解消し、溶融樹脂中への添加剤の分配性
をよくし、品質良好な押出成形品が成形できる添加剤の
供給方法を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のスクリュー式押
出機においては、スクリューが装備された押出機のシリ
ンダーの、樹脂が充満された部分の中心を通る水平断面
より上方に添加剤の注入ノズルがシリンダーを貫通して
設けられ、この注入ノズルの先端が上記スクリューの表
面との距離を常に一定に保つように、スクリューの回転
に同調して鉛直方向に連動するように設けられているこ
とを特徴とする。

【００１０】上記において、シリンダー内の樹脂が固
相、及び粉体の部分では、各樹脂間に空隙をもってお
り、添加剤はこの空隙をぬってスクリュー表面に到達す
ることができるため、劣化の問題を解消することができ
なくなるので、添加剤を注入する箇所は、樹脂がシリン
ダー内に充満されている部分に限定される。ここで樹脂
の充満とはスクリュー溝部容積に対して溶融樹脂が１０
０％の容積率となった状態をいうものである。

【００１１】又、添加剤の注入ノズル設けられる位置
は、樹脂が充満された部分のシリンダーの中心を通る水
平断面より上方とすることが必要である。即ち、この注
入ノズルの好適な位置は、図１の二軸押出機のシリンダ
ー断面図において示すように、シリンダー３０の中心を
通る水平面１０と、シリンダー３０の中心と注入ノズル
とを結ぶ面２０とのなす角度αが、３０〜１５０度とな
る位置が好ましい。この注入ノズルの位置が３０〜１５
０度の範囲を越えると、添加剤は重力の影響により溶融
樹脂中へ分配されず、シリンダー壁面に沿って滞留し、
シリンダーよりの熱による滞留劣化を起こす原因とな
る。

【００１２】更に、ノズルの先端が上記スクリュー溝と
の距離を常に一定に保ように、スクリューの回転に同調
して連動するよに設けられることにより、添加剤を常に
溶融樹脂中に注入することが可能となり、スクリューや
シリンダー壁面への付着が防止され、又、シリンダー壁
面と溶融樹脂界面との添加剤によるスリップも防止さ
れ、添加剤の溶融樹脂との良好な混合が実現されること
になる。

【００１３】又、注入ノズル先端とスクリュー表面との
距離は、スクリューフライト頂部とシリンダー内壁面と
の間隙以下になるように設定され、０．５ｍｍ〜２ｍｍ
が好ましい。

【００１４】以下、注入ノズルに関し、図２の本発明の
スクリュー式押出機に設けられる注入ノズルの断面図に
基づいて説明する。図２において、注入ノズル１の外周
面にはネジ１ａが設けられ、このネジ１ａの回転により
注入ノズル１は、スクリュー３の軸心に対して鉛直方向
に、即ち、スクリュー３の表面に対して近接したり、離
れたりする方向に移動する。

【００１５】上記ネジ１ａを回転させるための駆動装置
において、モーター５より出力された回転は駆動軸６に
伝達されてギア７を回転させ、このギア７の回転が注入
ノズル１の上端に設けられたギア８に伝達され、このギ
ア８の回転が注入ノズル１の外周のネジ１ａに回転を与
え、注入ノズル１を作動させることになる。

【００１６】以下、図３を参照して、上記注入ノズル１
の作動システムに関して説明する。図３において、２１
は押出機１１のスクリュー回転数を測定する計測機であ
り、この計測機２１により測定されたスクリューの回転
数の信号は、モーターの回転の制御装置５１に入力さ
れ、モーター４１の回転数を制御するようになってい
る。

【００１７】上記モーター４１の回転数を制御すること
により注入ノズル１の作動を制御するようになってい
る。この制御方法は、図２に示す領域Ａにおいて、スク
リュー溝深さとスクリュー回転数から計算される注入ノ
ズル１設置部にスクリューのフライト頂部がくる速度
と、注入ノズル１のネジ１ａのピッチ注入ノズル１の回
転数から計算される注入ノズル１のスクリューの溝深さ
方向の作動速度とが一致するように注入ノズル１がシリ
ンダー壁面方向に作動する。

【００１８】次ぎに、スクリューのフライト頂部が注入
ノズル１の設置部を通過する領域Ｂの間は、注入ノズル
１は停止状態となり、フライト頂部が通過した後の領域
Ｃにおいて、再度スクリューの溝深さとスクリューの回
転数から計算される注入ノズル１の設置部にフライト頂
部がくる速度と、注入ノズル１のネジ１ａのピッチと注
入ノズル１の回転数から計算される注入ノズル１の溝深
さ方向の作動速度とが一致するように注入ノズル１は、
スクリューの溝深さ方向に作動されるようになってい
る。

【００１９】

【作用】本発明のスクリュー式押出機においては、スク
リューが装備された押出機のシリンダーの、樹脂が充満
された部分の中心を通る水平断面より上方に添加剤の注
入ノズルがシリンダーを貫通して設けられ、この注入ノ
ズルの先端が上記スクリューの表面との距離を常に一定
に保つように、スクリューの回転に同調して鉛直方向に
連動するように設けられているので、溶融樹脂中への添
加剤の分配性がよく、品質良好な押出成形品が成形でき
る。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例、及び比較例に関して
説明する。本実施例、及び比較例においては２軸同方向
回転押出機（池貝鉄鋼所社製 ＰＣＭ−３０）を用い
た。使用樹脂にはポリプロピレン（徳山曹達社製 ＭＳ
−６３０）を、液状の添加剤には、ジプロピレングリコ
ールジメタクリレート（新中村化学社製 ＮＫエステル
Ｐ−２Ｇ）を使用し、樹脂１００部に対して添加剤２部
の割合で用いた。

【００２１】尚、樹脂の押出量は１０ｋｇ／ｈｒ、添加
剤の供給圧は１００ｋｇ／ｃｍ₂ とし、又、添加剤の圧
入には、プランジャポンプ（日本精密科学社製 ＮＰ−
ＧＸ−４００）を使用した。

【００２２】添加剤の注入ノズルの位置は、シリンダー
１０の溶融樹脂の充満部とした。又、注入ノズルの作動
制御は、シリンダーとスクリューのフライト頂部との距
離を１ｍｍ、注入口ノズルとスクリューの溝部との距離
を０．５ｍｍ、溝深さ３ｍｍとし、スクリューの回転数
は２０ｒｐｍとした。

【００２３】注入ノズルの溝深さ方向への平均作動速度
は２ｍｍ／秒とし、スクリュー回転数の変動を計測し
て、注入ノズルの作動速度を変化させるようにモーター
回転数へフィードバックした。

【００２４】評価方法は、 １）滞留劣化物：ポリプロピレン樹脂と添加剤を上記押
出機に供給して連続運転し、製品表面への劣化物の流出
時間にて評価した。 ２）分配性：青色染料を予め融解させた液状の添加剤を
押出機のシリンダーに供給し、樹脂中での青色染料濃部
の面積率を画像処理（ピアス社製 ＬＡ−５５５）にて
算出した。この結果を表１に示す

【００２５】

【表１】

【００２６】上記実施例、及び比較例に関しては、表１
に示すように、本発明のスクリュー式押出機における注
入ノズルの設置角度が２０〜６０度において、運転開始
後３時間経過しても、劣化物の発生がなく、又、濃部面
積率も０．０％という良好な結果が得られた。又、比較
例においては、表１に示す通り、劣化物の発生や、濃部
面積率の結果はよくなかった。

【００２７】

【発明の効果】本発明のスクリュー式押出機において
は、スクリューが装備された押出機のシリンダーの、樹
脂が充満された部分の中心を通る水平断面より上方に添
加剤の注入ノズルがシリンダーを貫通して設けられ、こ
の注入ノズルの先端が上記スクリューの表面との距離を
常に一定に保つように、スクリューの回転に同調して鉛
直方向に連動するように設けられているので、溶融樹脂
中への添加剤の分配性がよく、品質良好な押出成形品が
成形できるようになった。

【００２８】又、本発明のスクリュー式押出機は、高価
な設備費用をかけることなく、安価に実施できる利点が
ある。従って、スクリュー式押出機として好適に用いら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】二軸押出機のシリンダー断面図。

【図２】本発明のスクリュー式押出機に設けられる注入
ノズルの断面図。

【図３】注入ノズルの作動システムを説明する説明図。

【符号の説明】

１ 注入ノズル １ａ ネジ ２ シリンダー ３ スクリュー ４ 添加剤注入口 ５ モーター ６ 駆動軸 ７、８ ギヤ Ａ、Ｂ、Ｃ 領域 １０ スクリュー軸心を通る水平面 ２０ スクリュー中心と注入ノズルと
を結ぶ面 ３０ シリンダー １１ 押出機 ２１ 計測器 ３１ 注入ノズル ４１ モーター ５１ 制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スクリューが装備された押出機のシリン
   ダーの、樹脂が充満された部分の中心を通る水平断面よ
   り上方に添加剤の注入ノズルがシリンダーを貫通して設
   けられ、この注入ノズルの先端が上記スクリューの表面
   との距離を常に一定に保つように、スクリューの回転に
   同調して鉛直方向に連動するように設けられていること
   を特徴とするスクリュー式押出機。