JPS59188418A

JPS59188418A - 樹脂成形用スクリユ

Info

Publication number: JPS59188418A
Application number: JP58063008A
Authority: JP
Inventors: Seizo Takayama; 高山　征三; Kiyoshi Hashimoto; 潔橋本
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1983-04-12
Filing date: 1983-04-12
Publication date: 1984-10-25
Also published as: JPS6410174B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は押出成形機や射出成形機等の樹脂成形用スクリ
ュに関するものである。

樹脂成形機における樹脂の可塑化溶融は極めて重要な問
題である。すなわち、樹脂の可塑化溶融の良否は、成形
品の品質、生産性、不良率２人件費等に大きく影響を与
えることになる。したがって、従来より、可塑化装置の
スクリュに関して種々研究され、数多くの提案がなされ
ている。

本発明は可塑化装置のスクリュに関するものであり、目
的は、溶融効率に優れ、回り化能力が大きく、均一な溶
融で、混練に優れた可塑化用スクリュを提供するにある
。

一般に、成形機に供されている可塑化用スクリュは第１
図に示したものが多い。第１図で、スクリュｌは材料供
給側から、スクリュ溝深さの深い供給ゾーン、スクリュ
溝深さが軸方向前方に漸次浅くなる圧縮ゾーン、スクリ
ュ溝深さが浅い計量ゾーンで構成されている。

このような通常のスクリュに関する熱可塑性樹脂の溶融
状態は、第２図（＆）に示した溶融モデルによって説明
される。

第２図（ａ）は、スクリュ溝２中で未溶融固体（ソリッ
ドベッド）３とメルト（溶融体）４とが分離共存する形
態を示す。しかしながら、このような溶融形態も、溶融
が進行し、フライト６間の間隔Ｗに対するソリッドベッ
ド３の幅Ｘの割合としてあられされる未溶融比率Ｘ／Ｗ
が小さくなると、ソリッドベッド３自体の昇温に伴う剛
性の変化、メルト４の剪断接触等により、この溶融形態
がくずれ、第２図（ｂ）に示すようにメルト４中に未溶
融固体片５が浮遊した形態を示す。この形態はスクリュ
の回転を大きくした高速可塑化の場合に顕著にあられれ
、成形品への未溶融物の混入に伴い、成形品強度のムラ
、色調の変化、カラーリング成形の色ムラ、流動性の変
化、気泡の混入等の多くの好しくない結果をひき起す。

又、この形態が可塑化工程で発生しないように、可塑化
能力の節約、即ち、サイクルや連続生産量の制約をする
ことになる。なお、第２図（ａ）、（ｂ）において、１
はスクリュ、６はスクリュ１のフライト１７は加熱筒で
ある。

このようなソリッドベッドの破壊を防ぎ、ソリッドベッ
ドとメルトを分＃維持する溶融形態をもつスクリュに、
第３図に示すものがある。すなわち、第３図に示したス
クリュ１では、第１のフライト６ａから分離した第２の
フライト６ｂがスクリュ軸前方で再び第１のフライト６
ａに合致すべく配置され、この第２のフライ）６ｂによ
りスクリュ軸２中のソリッドベッドなメルトより分離区
分する。この溶融形態を第４図（’ａ）、（ｂ）に示す
。

第４図（ａ）は溶融初期を示し、第４図（ｂ）は溶融の
後期を示す。したがって、未溶融固体片がメルト４中に
浮遊して流出することはなく、より改善された結果をも
たらすが、次の様な欠点がある。

第３図に示したスクリュ１はスクリュ溝２中のソリッド
ベッドの割合を示す未溶融比率Ｘ／Ｗに応じて第２のフ
ライト６ｂを第１のフライト６ａ間に設置することが望
ましい。しかしながら、第３図のようにこのスクリュ溝
展開長さに対する未溶融比率Ｘ／Ｗが固定されたスクリ
ュ形状では、非晶性樹脂、結晶性樹脂、高粘度樹脂、低
粘度樹脂、熱に敏感な樹脂とそうでない樹脂等の広範囲
な樹脂の種類や、加熱筒の温度分布、スクリュ回転、背
圧その他の運転条件等の種々の条件に対して柔軟性を欠
いていると言える。例えば、スクリュ１の高速回転下の
操業では、未溶融固体片５の流出は防ぐことができるが
、結晶性低粘度樹脂の場合にはスクリュ溝２の第２のフ
ライ）６ｂの上流側は未溶融固体のソリッドベッド３で
完全充填された状態となり、スクリュ回転に伴ない、ソ
リッドベッド３が加熱筒７の内壁と接触する面でのメル
トフィルム形成（溶融）が間に合わず、溶融律速となり
、第２フライ）６ｂと加熱筒７内壁との狭い間隙はソリ
ッドベッド３により閉塞され、可塑化能力の低下や変動
が生じ、安定の悪い可塑化となる。

次に第５図に示した形状のスクリュｌはスクリュ溝２を
第２のフライ）６ｂで区分するが、第１のフライト６ａ
に対し始端も終端もともに接することがなく、第２のフ
ライ）６ｂの両側の通路断面積を、互いにいれ違いにな
るようにして、樹脂送出側に行くにしたがって順次減少
させたり、あるいは逆に増加させたりして、第６図（ａ
）。

（ｂ）に示す如く変化させたものである。第６図（ａ）
から第６図（ｂ）に移る間に、左側のスクリュ溝２は次
第に浅くなり、右側のスクリュ溝２は次第に深くなり最
大深さになった後は次第に浅くなった状態を示す。この
スクリュｌは、基本的には第２のフライ）６ｂの両側の
通路断面積を変化させることにより、第２のフライト６
ｂと加熱筒７内壁との間隙によりソリッドベッド３の移
動を防げてメルト４のみを通過させ、メルト４が通過す
るたびに混練りを向上させる事と、ソリッドベッド３を
圧縮したり弛緩させたりすることにより、溶融の向上を
はかることができる特徴をもっている。しかし、第２フ
ライト６ｂが第１のフライト６ａに接することがなく、
第２フライト６ｂの両側の通路は閉塞されることがない
ため、基本的にはスクリュ回転の高速運転時には未溶融
固体片の流出を防げることができないという弱点を依然
として有する。

これら従来のスクリュにおける共通点は、溶融メカニズ
ムがソリッドベッドをメルトと分離させるという溶融形
態にあり、この事がスクリュの高速回転時に於ける溶融
速度に限界を生じる原因であり、本発明はこの溶融形態
を変え、溶融度を上げ、かつ、未溶融固体片の流出を防
ぎ、均質溶融を行い、品質の向上に寄与するとともに、
生産性の向上に貢献することを目的とするものである。

前述の従来のスクリュの溶融メカニズムを今少し詳細に
述べると、スクリュ溝で形成されたソリッドベッドは、
加熱筒内壁との接触面において、スクリュ溝内圧により
加熱筒内壁に押圧され、加熱筒内壁から受熱するととも
に、スクリュ回転による加熱筒内壁とソリッドベッドと
の間の剪断作用による樹脂の発熱により溶融し、メルト
フィルムを形成する。したがって、溶融はソリッドベ・
ンドが加熱筒内壁に接触している面から順次行われる形
態である。つまり、ソリッドベッドはソリッドベッドの
外周からの熱伝導による昇温か期待できるのみであるが
、樹脂は熱の不良導体であり多くは期待できない。

本発明では、この点に鑑み、上流でソリッドベッドを積
極的に破壊し溶融効率を上げ、又、下流では選別的溶融
を行うようにした。

つぎに、図面に示した実施例によって、本発明を説明す
る。

本発明の１実施例を示す第７図においてｔ±、スクリュ
溝２を構成する第１のフライト６ａの中間に、第１のフ
ライト６ｂと加熱筒との間のクリアランスよりも少くと
も大きいクリアランスを形成する第２のフライト６ｂを
第１のフライト６ａと接合することなく設け、第２のフ
ライト６ｂの両側の通路断面積を変化させ、この上流部
のこの通路面積が順次減少する箇所に第２のフライ）６
ｂを横切って反対側へ連通ずる四部８を複数個設けた。

すなわち、四部８は、その底が樹脂送出側に向って順次
浅くなるように変化している浅い方のスクリュ溝２の途
中からスクリュフライト６ｂを横切って深い方のスクリ
ュ溝２の底部の端に達するような状態で設けた。そして
、第２のフライト６ｂの両側のスクリュ溝２の深浅が入
れかわった位置に応じて、四部８の切欠方向は樹脂送出
側の方向へ向けたり、逆方向に向けたりした。

第８図は第７図のＡ部の拡大図を示し、第９図はその展
開図を示す。第９図において、スクリュ溝２の深い所、
浅い所、中程度の左右同じ深さの所を深、浅、中として
示した。

スクリュ溝断面内の樹脂の動きを第９図の（ａ）〜（ｇ
）の位置に対応させて、第１０図に示す。

第１０図において、（ａ）に示すように第２のフライト
６ｂの両側に形成されたソリッドベッド３は、（ｂ）、
（Ｃ）に示すように第２のフライト６ｂの両側の通路断
面積のうち通路断面積が減少する側から第２のフライト
６ｂの反対側の通路へ連通ずる四部８を設けているため
、（ｂ）。

（Ｃ）の段階でこの四部８でソリッドベッド３の一部が
陥没し、四部８を経て反対側へ移動する。

このソリッドベッド３の一部が陥没するとき、この陥没
境界面９ヘメルト４が剪断接触する。したがって、ソリ
ッドベッド３の内部の昇温か十分でないこの陥没境界面
９で、メルト４がソリッドベッド３へ熱移動が行われ、
ソリッドベッド３の昇温が行われる。この陥没境界面９
はスクリュ溝２のフライト６ａ、６ｂに沿う方向と軸方
向に沿う方向の２方向で発生する。また、このソリッド
ベッド３の陥没は、前述の通路断面積が減少する領域の
複数個所で発生し、ソリッドベッド３のいたるところで
ソリッドベッド３の破壊が起る。このため、ソリッドベ
ッド３のいたるところでメルト４との接触が起り、ソリ
ッドベ・ンド３の昇温軟化が起る。即ち、この事はメル
ト４からソリッドベッド３への熱の移動が起り、メルト
４の昇温上昇が防止でき、本来の熱いメルト４と冷いソ
リッドベッド３の画然として分離併存から、より熱的な
接近、均質化が両者の間に起ることを意味し、溶融の促
進と混合の促進が行われることを意味する。この形態が
（ｄ）、（ｅ）と進み、（ｆ）。

（ｇ）でさらに繰り返され、一層の溶融の促進が行われ
る。更に、第２のフライト６ｂと加熱筒７内壁とのクリ
アランス部で、メルトは剪断作用を受は混練は促進され
る。これらの可塑化溶融の形態は第１のフライ）６ａで
スクリュ溝２の全体としての推進圧を維持しつつも、第
２のフライト６ｂの両側が凹部８で連通ずるため局部的
な高圧は発生せず、局部過熱も防止できる特徴も有する
。

前述の第２フライト６ｂと加熱筒７内壁とのクリアラン
ス部に於ける樹脂の剪断新作用は、第７図のＡに引続く
下流のＢの領域では、第２フライ）６ｂの両側の通路断
面積の変化により、溶融樹脂の移動がこのクリアランス
部を越えて起るが、未溶融固体片に対して選別的剪断新
作用を与える。即ち、無溶融固体片に対して選別的に強
い剪断作用を与え、又、溶融してはいるが、粘度が局部
的に高い箇所については、同様な強い剪断作用を与えて
、メルトの均質化を与える。

第１１図は、本発明の他の実施例を示すもので、第２フ
ライト６ｂの両側を四部８で連通した領域に引続く領域
で、第１のフライ）６ａから派生したフライト６ｃが第
１フライト６ａに再び結合する場合を示し、このフライ
）６Ｃですべての１樹脂に対し選別的溶融を行うものである。

このように、本発明によれば、前述したように通路断面
積が変化する部分に第２フライトを横切って四部を設け
たので、早期ソリッドベッドの破壊とこれに引続く選別
的溶融により、熱的にも物理的にも均質にして熱効率の
よい可塑化溶融を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に類した従来のスクリュの第１例を示す
正面図、第２図（ａ）、（ｂ）は第１図のスクリュにお
ける樹脂の溶融形態を示す説明図、第３図は従来のスク
リュの第２例を示す正面図、第４図（Ｌ）　　、　（ｂ
）は第３図のスクリュにおける樹脂の溶融形態を示す説
明図、第５図は従来のスクリュの第３例を示す正面図、
第６図（ａ）、（ｂ）は第５図のスクリュにおける樹脂
の溶融形態を示す説明図、第７図は本発明の１実施例を
示す正面図、第８図は第７図の１部拡大図、第９図は第
７図のスクリュの展開図、第１０図（ａ）〜（ｇ）は第
７図のスクリュにおける樹２脂の溶融形態を示す説明図、第１１図は本発明の他の実
施例を示す正面図である。 ■・・・スクリュ、３・・・ソリッドベッド、４・・・
メルト、５・・・未溶融固体片、６，６ａ、６ｂ・・・
フライト、７・・・加熱筒、８・・・四部特許出願人　　宇部興産株式会社第１０図（９）

Claims

【特許請求の範囲】

スクリュ溝を形成する第１のフライトの中間に、第１の
フライトと加熱筒内壁との間のクリアランスよりも少く
とも大きなりリアランスを形成する第２のフライトを第
１のフライトに接合することなく設け、第２のフライト
の両側の通路断面積を変化させ、該通路面積が樹脂送出
側に行くにしたがって順次減少している通路の少くとも
一つ以上の箇所に第２フライトを横切って反対側の通路
へ連通ずる凹部を複数個設けたことを特徴とする樹脂成
形用スクリュ。