JPS5815303B2 - オシダシキヨウカスケ−ドガタダイナミツクミキサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプラスチック押出機の改良に関し、特に、プラ
スチック押出しにおける製品の品質および性能を改良す
るための新規なカスケード型ダイナミックミキサに関す
る。

熱可塑性樹脂材料押出しに関する最大関心事の１つは、
押出機に供給される粒子または顆粒を士分均−に溶融混
合することである。

一般にこの様な押出機は中空バレルを備えており、この
中空バレル内においてプラスチック材料はフラッシング
をおこさせるため加熱され、更に、へりカルスクリュに
より混合前進せしめられて押出ダイまたはノズル等の出
口方向に移動する。

高分子量粒子の或種のものは押出機内加熱路通過中溶融
しないことがしばしばあり、従って、溶融体質を改良す
るため通常ミキシングセクションと呼ばれる種々のスク
リュ補助機構が提案され、材料に剪断作用を与えて強度
の混線を行うような構造になっている。

このようなミキシングセクションにはバリヤ型と呼ばれ
るものがある。

この型のミキシングセクションの最も簡単なものはしば
しばブリスタと呼ばれるリングを具備する。

この型の先行技術として可成り請巧な例が米国特許第３
４８６１９２号に開示されているが、この米国特許では
ミキシングセクションに沿って交互に閉止端をもつ溝が
設けられている。

このような構成によると、混合状態は改善されるが、生
産量が相当減少する。

このような先行技術の構成の欠点はバリヤ上流に固体粒
子が停滞し易く、詰り状態を生じさせる傾向があること
である。

本発明の重要な目的は、前進およびその他先行装置の欠
点、非能率、問題点等を克服し、かつ押出機において熱
可塑性材料の均一な混合およびフラッシングを達成する
新規なかつ改良されたカスケード型ダイナミックミキサ
を提供することである。

本発明によるプラスチック押出し用カスケード型ダイナ
ミックミキサは、中空バレルを介して出口方向に熱可塑
性樹脂材料を前進せしめるようにしたスクリュ手段の一
部に沿って設はタミキシングセクションを具備し、この
ミキシングセクションはそれに沿って軸方向に相隔たり
かつそれを取巻く複数個のバリヤリングをもち、更にこ
れらのリングは夫々の局部的高剪断カスケード領域に備
え、このカスケード領域は次第に小さい粒度の粒子をミ
キシングセクションに沿ってプラスチック進行方向に通
過させるようになっている。

本発明の他の特徴によれば、前記各リングはプラスチッ
クの前進および押戻し部分を交互に与える波状配置をも
ち、剪断領域は押戻し部分にありこの押戻し部分は前進
部分よりも低くミキシングセクションに沿って下流に行
くにしたがい各リング内で漸次高くなっている。

本発明によるこのような構成によれば、過大であるため
連続バリアを通過し得ない粒子が抑制バリヤ上流におい
てダイナミック混合作用をうけ、これらバリヤの剪断領
域を通過し得る寸法に溶融される。

この作用はミキシングセクションに沿って進行しプラス
チック材料の完全なフラッシングを全く流れの停滞なく
完遂せしめる。

本発明の目的、特徴および利点を更に実施、例に基すき
図面を参照として以下は説明する。

先ず第１図を参照として説明する。

第１図には、滑らかなプラスチック材料を射出成形用ダ
イスに射出するため等に使用される代表的押出機を示す
。

この押出機は中空管状バレル１０をもつ。

バレル１０は筒状内壁１１をもち、この内壁１１内には
１つ以上のらせんねじ１３をもつ押出スクリュ１２が設
°けられ、上流の適当な点でバレル内に供給されたプラ
スチック材料を小径出口またはノズル通路１４方向へ進
行せ）める。

出口上流の適当な点にベント１５を設はバレル内で発生
する揮発生成分を抽出することができる。

本発明によれば、ミキシングセクション１７をもつカス
ケード型ダイナミックミキサはスクリュ１２により設け
られたスクリュ手段の適当な長さに沿って設けられてい
る。

ミキシングセクション１７は好ましくはスクリュ１２の
終端部に位置しており、別個に形成して取付けてもよい
し、また、スクリュ１２の軸と一体に形成してもよい。

即ち、ミキシングセクション１７は機能的にスクリュ１
２と一体であり、プラスチック材料をスクリュのらせん
ねじ手段１３の前端部から受けとる。

この点に至る迄にプラスチック材料は相当程度フラッシ
ング作用および混合作用を受けるが、未だ相当量のフラ
ッシング作用を受けない粒子が存在している。

ミキシングセクション１７を設けるのは、この様なフラ
ッシング作用を受けない粒子を皆無にするためである。

ミキシングセクション１７を通って前進する際、高温プ
ラスチック材料はミキシングセクション１７に沿って軸
方向に相隔てて設けられた複数個の外周縁バリヤリング
一本実施例では１８，１９および２０で示す３個のリン
グ−を通過しなければならない。

全てのバリヤリングは好ましくは実施的に同一構造であ
り、かつ、ミキシングセクション１７に沿って等間隔に
位置するが、もし所望であれば等間隔でなくてもよい。

各バリヤリングは夫々局部的高剪断カスケード領域をも
つ。

即ち、リング１８上には領域２１、リング１９上には領
域２２、リング２０上には領域２３である。

第３図および第４図に詳細に示すように、代表的例にお
いては各バリヤリングは３つの等間隔の剪断カスケード
領域をもつことができる。

各剪断カスケード領域は各バリヤリングの他の部分より
も低く、全直径伸長領域２４がこれら剪断領域を分離し
ている。

剪断領域２１，２２および２３は好ましくはその周囲長
さがバリヤリングの中間領域２４のそれよりも長い。

プラスチックの混合および前進作用の改良はバリヤリン
グ１８．１９および２０を波状に形成することにより達
成されるが、この場合カスケード領域２１゜２２および
２３はバリヤリングの押戻し部分２５と考えられる部分
に設けられてセリ、中間領域２４はプラスチック材料前
進部分２７に設けられている。

押出スクリュー２を作動させると、スクリュには第２図
および第４図の矢印２８の方向に回転する。

従って、熱可塑性材料はねじ°部１３により矢印２９で
示す方向即ち、ミキシングセクション１７の方向に前進
せしめられる。

ミキシングセクション１７に沿って熱可塑性材料は剪断
カスケード領域２１，２２および２３を横切って前進せ
しめられる。

これら剪断カスケード領域は夫々バリヤリング１８，１
９および２０の段階的凹部であり、ミキシングセクショ
ンに沿ってプラスチック材料前進方向へ粒度を次第に小
さくして通過せしめる。

中間バリヤリング領域２４はバレル壁１１（第３図およ
び第５図参照）の直径に近い直径をもちスクレーパとし
ての機能を果す。

好ましい構成においては、領域２１，２２および２３に
よって設けられたカスケードギャップは下流になるに■ したがって漸進的に相互の関係が２になるよう減少する
。

例えば ＩＪソング８の領域２１は約１．５２ｍｍ（０
，０６σ′）のギャップ（第３図および第６図参照）を
バレル壁１１に対して与える高さをもち、リング１９の
領域２２は約０．７６ｍｍ（０，０３０つ（第７図参照
）のギャップを与える高さであり、リング２０の領域２
３は約０．３８ｍ７１Ｌ（０，０１５つ（第８図参照）
のギャップを与える高さである。

スクリュ１２に沿ってこのシリーズの第１のバリヤリン
グ１８方向へ進んだ溶融熱可塑性材料は第２図の矢印３
０により示す如くバリヤ領域２１を横切って相当の自由
度をもって流れることができる。

しかし１．５２ｍｍ（０，０６０’）以上の未溶融粒子
は、第２図の矢印３１により示す如くリング１８の押戻
し部分２５により押戻され逆方向に進行せしめられて熱
可塑性材料の前進流に入り、かくて事実上バリヤリング
１８の上流側で循環し過大粒子が十分溶融して剪断カス
ケード領域２１のギャップを通過する。

ねじ山１３の動的推進効果およびバリヤリング１８の押
戻し部分２５の押戻し効果とにより、過大粒子は常に撹
拌されてバリヤリング１８の上流側に沿って停滞するこ
とはない。

バリヤリング１８を通過して前進する熱可塑性材料はこ
のシリーズ第２のバリヤリング１９方向。

に移動し続け、剪断カスケード領域２２により生じるギ
ャップの深さに比較して過大である未溶融粒子を除いて
第２図の矢印３２により示す如くカスケードリング１９
を超えて通過する。

剪断カスケード領域２２におけるギャップの深さに対し
て。

過大な粒子は第２図の矢印３３に示す如く逆方向に分流
してバリヤリング１９方向へ前進する゛７°ラスチック
材料に合流する。

バリヤリング１８からバリヤリング１９への前進は第２
図の矢印３４に示す如くバリヤリング１８゜の推進部分
２７によって行われる。

バリヤリング１９を通過し前進する熱可塑性材料はこの
シリーズ最後のバリヤリング２０の方向に移動し、適度
に溶融した熱可塑性材料は第２図の矢印３５により示す
如く剪断カスケード領域 ２２３を超えて移動し続ける
。

領域２３上の剪断ギャップに対して過大な粒子は矢印３
７で示す如く逆方向に分流せしめられる。

リング１９の、駆動部分２７は熱可塑性材料に推進力を
与える。

バリヤリング２０から下流の部分では、熱可塑性材料は
リング２０の駆動部分２１により前進せしめられて出口
１４へと移動する。

剪断カスケード領域におけるギャップを夫々系統的に減
少せしめるようにしたバリヤリング１８゜１９および２
０の構成により、各バリヤ段は事実上一定粒度範囲の粒
子を濾過し、リング２０における最小ギャップに最終的
に到達する迄は次段階への前進を妨むのであり、最高度
の剪断および最大級の混合がミキシングセクション１７
に沿って行われる。

このことは最終段階および最小ギャップ剪断カスケード
領域の詰りを解消する。

ミキシングセクション１γに沿う各漸進的段階において
、押戻し部分２５の作用により関連剪断カスケード領域
に対して過大な固体粒子を周期的かつ脈動的に押戻し、
加熱に基づくフラッシング作用により押戻した粒子の粒
度を減少させ当該バリヤを通過せしめ次のバリヤ段階で
更に粒度を減少させるのである。

過大粒子に対する段階におけるこの周期的脈動的作用は
溶融体の混合のみならず材料のフラッシングの促進にも
役ヴつものである。

事実、短い連結中間部分２γはスクリュ１２の材料前進
らせんねじ小部１３の延長部を考えることができる。

その理由は、中間部分２７はスクリュ部分と実質的に殆
んど同一方向かつ同一作用で熱可塑材料を駆動するよう
作用するからである。

中間部分２７の前方駆動作用は、ミキシングセクション
に沿う数段階の剪断カスケード領域の濾過作用に基づく
全ての絞り損失を補償する事実上のポンプ作用と考える
ことができる。

これらの作用が押戻し部分２５の作用に対して交互的関
係をもつため、中間部分２７による熱可塑性材料の混合
は動的であり全く停滞をおこさない。

バリヤリング１９の波形を部分２５と部分２γとの接合
点の上流側頂点がリング１８の剪断カスケード領域２１
部分中点のはパ反対側に位置するよう構成することによ
り領域２１を通過する流れは分岐し、一部は第４図の矢
印３８により示す如くリング１９の対応する同心領域２
２方向へ流れ、一部は矢印３９で示す如くリング１９の
相隣る下位側の剪断カスケード領域２２の方向へ流れ、
かつ、相隣る対応する下位側領域２１の矢印３８で示す
流れの一部と混合する。

同様にして、剪断カスケート領域２２を通過する熱可塑
性材料は分岐し、一部は矢印４０で示す如くバリヤリン
グ２０の対応する同心剪断カスケード領域２３方向に流
れ、他の部分は矢印４１で示す如く下位側剪断領域２２
からの流れの方向に移動しこれと混合する。

前進熱可塑性材料のこのような再分配は相当程度混合作
用に寄与する。

以上の実施例の外、本発明の範囲を逸脱することなく種
々の変形例が可能であることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の特徴を具備する押出機の長手方向部分
断面図、第２図は押出スクリュに沿うミキシングセクシ
ョンの拡大部分図、第３図は第１図の皿−訓練に沿って
切断した拡大断面図、第４図はミキシングセクションの
展開平面図、第５図から第８図までは夫々第４図のｖ−
ｖ、 ｖｒ−ｖｉ、■−■および■−■線に沿って切断
した部分詳細断面図である。 １０・・・バレル、１１・・・バレル壁、１２・・・押
出スクリュ、１３・・・らせんねじ、１４・・・ノズル
等出口、１７・・・ミキシングセクション、１８，１９
．２０・・・バリヤリング、２１．２２，２３・・・カ
スケード領域。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 中空バレルを介して出口方向に熱可塑性樹脂材料を
   前進せしめるようになしたスクリュ手段の一部に沿って
   ミキシングセクションを備えたカスケード型ダイナミッ
   クミキサにおいて、前記ミキシングセクションは軸方向
   に相隔てた複数個の外周縁バリヤリングを具備し、前記
   リングが夫々局部的高剪断カスケード領域をもち、これ
   らカスケード領域は前記ミキシングセクションに沿って
   プラスチック前進方向に漸進的に粒度を小さくした粒子
   を通過せしめるようになしたことを特徴とするカスケー
   ド型ダイナミックミキサ。