(57)【要約】【課題】プラスチック原料に対する攪拌効果を高めることができると共に、シリンダ内で脈動と呼ばれる樹脂圧力の変動が発生しないようにすることができ、これにより押出圧力の変動を少なくし、押出製品の肉厚を長手方向に沿って均一化することができる、プラスチック押出し装置を提供すること。【解決手段】軸方向周上に所定の高さのフライト１と所定の深さの溝２を形成したスクリュー３と、スクリュー３を収容するシリンダ４とを備えており、シリンダ４内に供給されたプラスチック原料５をスクリュー３の回転により攪拌混練し溶融化して押出ヘッド７に向けて送り出すプラスチック押出し装置において、フライト１に、プラスチック原料５を隣接する溝２へ通過させることができる複数の貫通孔６を形成した、プラスチック押出し装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向周上に所定の高さのフライトと所定の深さの溝を形成したスクリューと、前記スクリューを収容するシリンダとを備えており、前記シリンダ内に供給されたプラスチック原料を前記スクリューの回転により攪拌混練し溶融化して押出ヘッドに向けて送り出すプラスチック押出し装置において、前記フライトに、前記プラスチック原料を隣接する前記溝へ通過させることができる複数の貫通孔を形成したことを特徴とするプラスチック押出し装置。
【請求項２】
前記貫通孔の孔径が、前記フライトの高さの１／４以上１／２以下であることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック押出し装置。
【請求項３】
前記貫通孔の数が、前記フライト当たり６個以上１２個以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラスチック押出し装置。
【請求項４】
前記貫通孔が、前記スクリューの軸線に対し１０°以上の傾斜角を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプラスチック押出し装置。
【請求項５】
前記プラスチック原料が熱可塑性樹脂と発泡核剤を所定量配合した混合材料からなり、前記混合材料の溶融物を導体上に押出し被覆する押出ヘッドを備えて構成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電線・ケーブル製造用のプラスチック押出し装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は例えば電線・ケーブル製造用のプラスチック押出し装置、特にスクリュー式のプラスチック押出し装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電線・ケーブル製造用のプラスチック押出し装置としては、一般にスクリュー式のプラスチック押出し装置が用いられている。この押出し装置は、図７に示されるように、軸方向周上に所定の高さのフライト１０と所定の深さの溝２０を形成したスクリュー３０と、前記スクリュー３０を収容するシリンダ４０とを備えており、図示しないホッパー等から前記シリンダ４０内に供給されたプラスチック原料５０を前記スクリュー３０の回転により攪拌混練し溶融化して図示しない押出ヘッドに向けて送り出すように構成されている。プラスチック原料５０を加熱溶融化するため、シリンダ４０の周囲にはヒータ（図示せず）が取り付けられている。
【０００３】
この押出し装置の主要性能は、大部分がスクリュー３０の設計により決定される。スクリュー３０の設計においては、ある程度理論的な計算方法が適用されるが、まだまだ経験に基づく実験的な確認により、寸法形状等が決められることが多い。
【０００４】
図８は、前記押出し装置において、スクリュー３０の溝２０に収容された溶融化された状態にあるプラスチック原料５０の断面を見たものである。押出条件にもよるが、原料全体が均一に溶融化されておらず、固相部６０の周りを溶融部７０が取り囲む状態を呈していることが分かる。これは原料５０とその周囲の壁面との間に生じる摩擦熱により、壁面側の原料５０が中心側より早く溶融化されることに因るものである（「生産研究」ｐ１６７〜１７６,ｖｏｌ１５４.Ｎｏ３．（２００２）参照）。
【０００５】
また、プラスチック原料５０としては、通常ペレット状の樹脂と共に可塑剤、安定剤、滑剤、充填剤等を所定量配合した混合材料が用いられる。更に、発泡プラスチック製品を押し出す場合は、前記混合材料に発泡核剤を所定量追加配合した混合材料が用いられる。これらのことから、特に発泡プラスチック製品を押し出す場合は、均一な発泡製品を得るためには、発泡核剤等を所定量配合した混合材料を押出し装置のシリンダ内で均一に攪拌混練する必要がある。
【０００６】
これに関連する先行技術文献として、特許文献１には、図９に示されるように、押出し装置用スクリュー３０の溝２０に複数の突起８０を形成配列すると共に、前記突起８０にプラスチック原料５０を溝底側からシリンダ壁面側及びその逆方向へ夫々通過させることができる傾斜孔（貫通孔）９０を形成した、押出し装置が記載されている。特許文献１によれば、傾斜孔９０を有する突起８０を溝２０に形成することにより、プラスチック原料５０を均一に攪拌混合でき、原料５０の滞留を低減できるとある。
【０００７】
【特許文献１】特開昭６２−２９０５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の押出し装置用スクリュー３０によれば、傾斜孔９０を有する突起８０を溝２０に形成することにより、プラスチック原料５０に対する攪拌効果を高めることができるものの、傾斜孔９０を有する突起８０が、独立した存在として、スクリュー３０の溝２０に部分的に形成されているため、すなわち、ねじ山のように連続する螺旋状ラインを持ったフライト１０のように連続的に形成されていないため、スクリュー３０の回転周期と共にシリンダ４０内で原料５０の樹脂圧力が不連続的に変動する、いわゆる脈動と呼ばれる樹脂圧力の変動が発生するという問題があった。また、この脈動により当然押出圧力が変動し、それに伴い押出製品の肉厚が長手方向に沿って不均一になるという問題があった。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、プラスチック原料に対する攪拌効果を高めることができると共に、シリンダ内で脈動と呼ばれる樹脂圧力の変動が発生しないようにすることができ、これにより押出圧力の変動を少なくし、押出製品の肉厚を長手方向に沿って均一化することができる、プラスチック押出し装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、軸方向周上に所定の高さのフライトと所定の深さの溝を形成したスクリューと、前記スクリューを収容するシリンダとを備えており、前記シリンダ内に供給されたプラスチック原料を前記スクリューの回転により攪拌混練し溶融化して押出ヘッドに向けて送り出すプラスチック押出し装置において、前記フライトに、前記プラスチック原料を隣接する前記溝へ通過させることができる複数の貫通孔を形成したことを特徴とするプラスチック押出し装置を提供する。
【００１１】
上記において、貫通孔の形成は、所定の長さを有するスクリュー中のフライトの全長もしくは全本数に形成する必要はなく、スクリュー中、原料の圧縮部を構成する領域のフライトにのみ形成することができる。圧縮部は、原料を攪拌混練する領域である。このほか、スクリュー中には、圧縮部の前段に原料の供給部、圧縮部の後段に溶融化された原料の計量部があるが、これらの領域のフライトに貫通孔を形成することを否定するものではない。
【００１２】
このプラスチック押出し装置によれば、上記構成の採用により、特にスクリューのフライトに、プラスチック原料を隣接する溝へ通過させることができる複数の貫通孔を形成したことにより、プラスチック原料に対する攪拌効果を高めることができると共に、シリンダ内で脈動と呼ばれる樹脂圧力の変動が発生しないようにすることができ、これにより押出圧力の変動を少なくし、押出製品の肉厚を長手方向に沿って均一化することができる。
【００１３】
請求項２の発明は、前記貫通孔の孔径が、前記フライトの高さの１／４以上１／２以下であることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック押出し装置を提供する。
【００１４】
このプラスチック押出し装置によれば、上記効果に加えて、貫通孔の孔径をフライトの高さの１／４以上１／２以下とすることにより、フライトの機械的強度（剛性）を確保しつつ、フライトに沿って連続的に形成された複数の貫通孔によりプラスチック原料に対する好ましい攪拌効果を得ることができる。なお、貫通孔の孔径がフライトの高さの１／４未満と小さい場合は、プラスチック原料に対する好ましい攪拌効果を得ることができない。
【００１５】
請求項３の発明は、前記貫通孔の数が、前記フライト当たり６個以上１２個以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラスチック押出し装置を提供する。
【００１６】
このプラスチック押出し装置によれば、上記効果に加えて、貫通孔の数をフライト当たり６個以上１２個以下とすることにより、プラスチック原料に対する好ましい攪拌効果を得ることができると共に押出しに必要な原料の樹脂圧力を確保することができ、良好な押出しを行うことができる。すなわち、貫通孔の数が６個未満だと攪拌効果が小さく、１２個を超えるとフライトの役割ともいえる樹脂圧力の確保が困難になるが、上記のように貫通孔の数を規定することにより、これらの不利益を回避し良好な押出しを行うことができる。
【００１７】
請求項４の発明は、前記貫通孔が、前記スクリューの軸線に対し１０°以上の傾斜角を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプラスチック押出し装置を提供する。
【００１８】
このプラスチック押出し装置によれば、上記効果に加えて、貫通孔を特定の傾斜角を有するものとすることにより、プラスチック原料の貫通孔通過を溝底とシリンダ壁面との間の空間でいろいろ変化させることができ、これにより攪拌効果を著しく高めることができる。
【００１９】
請求項５の発明は、前記プラスチック原料が熱可塑性樹脂と発泡核剤を所定量配合した混合材料からなり、前記混合材料の溶融物を導体上に押出し被覆する押出ヘッドを備えて構成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電線・ケーブル製造用のプラスチック押出し装置を提供する。
【００２０】
このプラスチック押出し装置によれば、上記効果に加えて、導体上に押出し被覆された発泡絶縁層の品質及び肉厚均一性を向上させることができ、これにより優れた構造の発泡プラスチック絶縁電線・ケーブルを製造することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のプラスチック押出し装置によれば、プラスチック原料に対する攪拌効果を高めることができると共に、シリンダ内で脈動と呼ばれる樹脂圧力の変動が発生しないようにすることができ、これにより押出圧力の変動を少なくし、押出製品の肉厚を長手方向に沿って均一化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面、表に基づいて詳述する。
【００２３】
図１は本発明の一実施の形態に係るプラスチック押出し装置の主要部の構造を示す部分縦断面図である。図２は図１の略式横断面図である。
【００２４】
図１及び図２において、前記押出し装置は、軸方向周上に所定の高さのフライト１と所定の深さの溝２を交互に形成したスクリュー３と、前記スクリュー３を収容するシリンダ４とを備えており、前記シリンダ４内に供給されたプラスチック原料５を前記スクリュー３の回転により攪拌混練し溶融化して押出しヘッド（図示せず）のダイに向けて送り出すように構成されている。プラスチック原料を加熱溶融化するため、シリンダ４の周囲には図示しないヒータが取り付けられている。
【００２５】
前記フライト１には、ねじ山のように連続する螺旋状のラインを持ったフライト１に沿って、前記プラスチック原料５を隣接する溝２へ通過させることができる複数の貫通孔６が、等間隔で連続的に形成されている。このように貫通孔６を形成加工したフライト１の本数は２本であるが、必要に応じて増やすこともできる。貫通孔６の孔径は、フライト１の高さの１／４以上１／２以下の大きさであり、貫通孔６の数は、スクリュー軸を一周するフライト当たり８個である。この貫通孔６の、スクリュー軸線に対する傾斜角は０°であるが、図５に示されるように、スクリュー軸線に対し±１０°以上の傾斜角を設けてもよい。このように傾斜角を設けることにより、プラスチック原料５の貫通孔通過を溝底とシリンダ壁面との間の空間でいろいろ変化させることができ、これにより攪拌効果を著しく高めることができる。
【００２６】
また、図１及び図２において、シリンダ４内に供給されたプラスチック原料５は、スクリュー３の回転により攪拌混練されてその前方へ送り出されるが、この際スクリュー３により加圧圧縮された原料５の一部が複数の貫通孔６を経由してフライト１に隣接する溝２へ押出されるため、図８に示された溶融化された状態にある原料内部の固相部６０が同時に溶融部７０側に押出され、原料の溶融化が促進されることになる。したがって、このような固相部がシリンダ４内に滞留することがなくなる。
【実施例】
【００２７】
（実施例１）
因みに、図１及び図２に示す押出し装置を電線・ケーブル製造用押出し装置として用いると共に、プラスチック原料５として熱可塑性ポリエチレン樹脂と発泡核剤等を所定量配合した混合材料を用い、φ０．１０７ｍｍ／１９本撚りの軟質銅撚線からなる中心導体の周上に発泡度７０％の発泡ポリエチレン絶縁層を押出し被覆形成し、外径１．１４ｍｍのケーブル用絶縁線心（ケーブルコア）を製造した。
【００２８】
また、このとき、シリンダ４内の原料５の樹脂圧力の変動を測定した。この測定結果（測定データ）を従来技術（特許文献１）の場合と対比して図３に示す。図３の上側の図は、従来技術の場合であって、スクリューの回転周期（時間）の経過と共に樹脂圧力が不連続的に変動しており、いわゆる脈動が発生していることが分かる。これは従来技術の場合には、傾斜孔を有する突起が独立した存在としてスクリューの一部に部分的に形成されていることにより、スクリューが１回転する毎に大きな樹脂圧力の変動が発生するためである。一方、図３の下側の図は、本実施例の場合であって、貫通孔６の数に応じた小さな圧力変動は見られるものの、その変動幅は従来技術の場合の１／５と非常に小さいことが分かる。これは本実施例の場合には、従来技術のように突起を形成することなく、フライト１に貫通孔６を形成したことにより、樹脂圧力の変動が実質貫通孔６の数に応じただけのものとなるからである。
【００２９】
なお、樹脂圧力の測定方法については、図６に示すように、押出し装置を構成するスクリュー３を収容したシリンダ４と押出ヘッド７を連結する接続ブロック８に圧力計９（ミネベア製  ＮＳ４０３Ｂ）を取り付け、圧力計９による計測結果を制御装置を通してデジタル信号でコンピュータに取り込み、測定を行った。コンピュータでは、一定時間間隔ごとに測定データを採取し、樹脂圧力の値と共に樹脂圧力の時間変動を測定した。図６中、１０はスクリュー駆動モータ、１１はケーブル用絶縁線心（ケーブルコア）である。
【００３０】
（実施例２）
貫通孔６の数を増やした場合の構造例を図４に示す。この実施例においては、貫通孔６を形成加工したフライト１の本数（２本）、貫通孔６の孔径（フライトの高さの１／４）、貫通孔６の傾斜角（０°）を夫々実施例１の場合と同じとし、貫通孔６の数を８個から１６個に少しずつ増やしていった場合の押出し状況を実験により確認した。
【００３１】
この結果、貫通孔６の数が１２個までは原料樹脂の固相部の存在領域が減少する傾向にあることが分かったが、更に貫通孔６の数を増やすと、樹脂圧力が減少し、例えば１６個にすると、貫通孔６を通して樹脂が流れすぎるため、樹脂圧力が減少するだけでなく、攪拌も不足する状況となることが分かった。
【００３２】
（実施例３）
貫通孔６に傾斜角をつけた場合の構造例を図５に示す。この実施例においては、貫通孔６を形成加工したフライト１の本数（２本）、貫通孔６の孔径（フライトの高さの１／４）を夫々実施例１の場合と同じとし、貫通孔６の数を４個とし、貫通孔６の傾斜角をスクリュー軸線に対し０°から３０°まで増加させていった場合の押出し状況を実験により確認した。
【００３３】
この結果、原料樹脂の固相部の存在領域を確認したところ、スクリュー３の溝２に滞留する固相部の存在領域が傾斜角の増加と共に減少することが分かった。
【００３４】
ここで、これまでの実験結果から、貫通孔６の数（フライト当りの数）及び貫通孔６の傾斜角（°）と本発明の効果との関係を整理して示すと、表１の通りである。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
本発明の効果の指標としては、攪拌効果について固相部の領域の寸法（減少の程度）を採用した。すなわち、貫通孔が有る場合に観察される固相部の領域の寸法を「Ａ」とし、貫通孔が無い場合に観察される固相部の領域の寸法を「Ｂ」とし、これに基づいてＡ／Ｂの比率が、０．５未満となる場合を○、０．５以上０．７未満となる場合を△、０．７以上となる場合を×、と夫々評価（総合判定）した。なお、必要樹脂圧力については、不足して混練不良となる場合を△、それ以外を全て○、とした。
【００３７】
固相部の領域の寸法測定方法としては、連続して押出しを行い、十分な時間を経た後スクリュー３を停止させ、シリンダ４からスクリュー３を抜き取り、溝２に残存する樹脂の溶融状況を観察し、ペレットの形状、輪郭が観察された場合において、その状態を固相部（ペレット形状残存部）としその領域の寸法を測定する方法を採用した。ペレットの形状、輪郭が観察されない場合は、その状態を液相もしくは溶融部とした。この測定方法は、一般に知られている方法である。
【００３８】
また、貫通孔の形成加工には、通常ドリルもしくはダイヤモンド砥粒を切刃とする砥石が用いられるが、この場合貫通孔の傾斜角は、３０°を超えると極端に加工が困難になることから現実的に採用できず、３０°以下とすることが好ましいといえる。
【００３９】
貫通孔を形成加工するフライトの数についても、３本以上になると樹脂圧力が十分でなくなり、原料の樹脂の攪拌も不足することから、２本以下とすることが好ましいといえる。
【００４０】
貫通孔の孔径については、既に述べた通り、フライトの高さの１／４以上１／２以下が適正であり、これは１／４未満だと原料全体に対する十分な攪拌効果が得られなくなると共に、１／２を超えるとフライトの機械的強度（剛性）が低減し問題となるからである。
【００４１】
貫通孔の数についても、既に述べた通り、１２個までは原料樹脂の固相部の存在領域が減少する傾向にあるが、１６個では樹脂圧力が減少し、攪拌も不足することが分かった。また、６個未満だと所望の攪拌効果を得ることができない。これらのことから、貫通孔の数は、フライト当たり６個以上１２個以下とすることが適正であるといえる。
【００４２】
本発明は、以上の実施例に限定されることなく、その範囲において押出装置の構造や押出条件等により種々改変可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施の形態に係るプラスチック押出装置の主要部の構造を示す部分縦断面図である。
【図２】図１の略式横断面図である。
【図３】シリンダ内の樹脂圧力の変動測定図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係るプラスチック押出装置の主要部の構造を示す略式横断面図である。
【図５】同本発明の更に他の実施の形態に係るプラスチック押出装置の主要部の構造を示す部分縦断面図である。
【図６】樹脂圧力の測定方法を示す説明図である。
【図７】従来のプラスチック押出装置の主要部の構造を示す部分縦断面図である。
【図８】図７の押出装置でシリンダ内に収容された溶融化された原料の断面を見た説明図である。
【図９】従来技術（特許文献１）に係るプラスチック押出装置の主要部の構造を示す部分縦断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  フライト
２  溝
３  スクリュー
４  シリンダ
５  プラスチック原料
６  貫通孔
７  押出ヘッド
８  接続ブロック
９  圧力計
１０  スクリュー駆動モータ
１１  ケーブル用絶縁線心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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