JPS6410174B2 - - Google Patents

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JPS6410174B2
JPS6410174B2 JP58063008A JP6300883A JPS6410174B2 JP S6410174 B2 JPS6410174 B2 JP S6410174B2 JP 58063008 A JP58063008 A JP 58063008A JP 6300883 A JP6300883 A JP 6300883A JP S6410174 B2 JPS6410174 B2 JP S6410174B2
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JP
Japan
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flight
screw
resin
solid bed
melting
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Seizo Takayama
Kyoshi Hashimoto
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Ube Industries Ltd
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  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

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
用スクリユ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、人件
費等に大きく影響を与えることになる。したがつ
て、従来より、可塑化装置のスクリユに関して
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ユに関するもので
あり、目的は、溶融効率に優れ、可塑化能力が大
きく、均一な溶融で、混練に優れた可塑化用スク
リユを提供するにある。
一般に、成形機に供されている可塑化用スクリ
ユは第1図に示したものが多い。第1図で、スク
リユ1は材料供給側から、スクリユ溝深さの深に
供給ゾーン、スクリユ溝深さが軸方向前方に漸次
浅くなる圧縮ゾーン、スクリユ溝深さが浅い計量
ゾーンで構成されている。
このよう通常のスクリユに関する熱可塑性樹脂
の溶融状態は、第2図aに示した溶融モデルによ
つて説明される。
第2図aは、スクリユ溝2中で未溶融固体(ソ
リツドベツド)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に対するソリツドベツド3の幅Xの割合として
あらわされる未溶融比率X/Wが小さくなると、
ソリツドベツド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
リユの回転を大きくした高速可塑化の場合に顕著
にあらわれ、成形品への未溶融物の混入の伴い、
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
クリユ、6はスクリユ1のフライト、7は加熱筒
である。
このようなソリツドベツドの破壊を防ぎ、ソリ
ツドベツドとメルトを分離維持する溶融形態をも
つスクリユに、第3図に示すものがある。すなわ
ち、第3図に示したスクリユ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
リユ軸前方で再び第1のフライト6aに合致すべ
く配置され、この第2のフライト6bによりスク
リユ軸2中のソリツドベツドをメルトより分離区
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。したがつて、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図に示したスクリユ1はスクリユ溝2中の
ソリツドベツ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ユ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ユ形状では、
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、スクリユ回
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
ユ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
場合にはスクリユ溝2の第2のフライト6bの上
流側は未溶融固体のソリツドベツド3で完全充填
された状態となり、スクリユ回転に伴ない、ソリ
ツドベツド3が加熱筒7の内壁と接触する面での
メルトフイルム形成(溶融)が間に合わず、溶融
律速となり、第2フライト6bと加熱筒7内壁と
の狭い間隙はソリツドベツド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ユ1はスクリ
ユ溝2を第2のフライト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のフライト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つ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、左側のスクリユ溝2は次第に浅
くなり、右側のスクリユ溝2は次第に深くなり最
大深さになつた後は次第に浅くなつた状態を示
す。このスクリユ1は、基本的には第2のフライ
ト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6bと加熱筒7内壁との間隙
によりソリツドベツド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、ソリツドベツド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つている。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、基本的にはスクリユ回
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ユにおける共通点は、溶融
メカニズムがソリツドベツドをメルトと分離させ
るという溶融形態にあり、この事がスクリユの高
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ユの溶融メカニズムを今少
し詳細に述べると、スクリユ溝で形成されたソリ
ツドベツドは、加熱筒内壁との接触面において、
スクリユ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、スクリユ回転に
よる加熱筒内壁とソリツドベツドとの間の剪断作
用による樹脂の発熱により溶融し、メルトフイル
ムを形成する。したがつて、溶融はソリツドベツ
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、ソリツドベツドはソリツ
ドベツドの外周からの熱伝導による昇温が期待で
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、上流でソリツドベ
ツ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つて、本発明
を説明する。
本発明の1実施例を示す第7図においては、ス
クリユ溝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のフライト6b
を横切つて反対側へ連通する凹部8を複数個設け
た。すなわち、凹部8は、その底が樹脂送出側に
向つて順次浅くなるように変化している浅い方の
スクリユ溝2の途中からスクリユフライト6bを
横切つて深い方のスクリユ溝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の両側のスクリユ溝2の深浅が入れかわつた
位置に応じて、凹部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、スクリユ
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。
スクリユ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ツドベツド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する
凹部8を設けているため、b,cの段階でこの凹
部8でソリツドベツド3の一部が陥没し、凹部8
を経て反対側へ移動する。このソリツドベツド3
の一部が陥没するとき、この陥没境界面9へメル
ト4が剪断接触する。したがつて、ソリツドベツ
ド3の内部の昇温が十分でないこの陥没境界面9
で、メルト4がソリツドベツド3へ熱移動が行わ
れ、ソリツドベツド3の昇温が行われる。この陥
没境界面9はスクリユ溝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、このソリツドベツド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、ソリツドベツド3のいたるところでソリツド
ベツド3の破壊が起る。このため、ソリツドベツ
ド3のいたるところでメルト4との接触が起り、
ソリツドベツド3の昇温軟化が起る。即ち、この
事はメルト4からソリツドベツド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と冷いソリツドベツド3の画熱とし
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
断作用を受け混練は促進される。これらの可塑化
溶融の形態は第1のフライト6aでスクリユ溝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で連通するため局部的
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断作用は、第7
図のAに引続く下流のBの領域では、第2フライ
ト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断作用を与え
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の両側を凹部8で連通した
領域に引続く領域で、第1のフライト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、このフライト6cですべての
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
つて凹部を設けたので、早期ソリツドベツドの破
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ユの第1
例を示す正面図、第2図a,bは第1図のスクリ
ユにおける樹脂の溶融形態を示す説明図、第3図
は従来のスクリユの第2例を示す正面図、第4図
a,bは第3図のスクリユにおける樹脂の溶融形
態を示す説明図、第5図は従来のスクリユの第3
例を示す正面図、第6図a,bは第5図のスクリ
ユ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図のスクリユの展
開図、第10図a〜gは第7図のスクリユにおけ
る樹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。 1……スクリユ、3……ソリツドベツド、4…
…メルト、5……未溶融固体片、6,6a,6b
……フライト、7……加熱筒、8……凹部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 スクリユ溝を形成する第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クリアランスを形成
    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
    したがつ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フライトを横切つて反対側の通
    路へ連通す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ユ。
JP58063008A 1983-04-12 1983-04-12 樹脂成形用スクリユ Granted JPS59188418A (ja)

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JP58063008A JPS59188418A (ja) 1983-04-12 1983-04-12 樹脂成形用スクリユ

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