(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二軸押出機のシリンダ(1)内に設けられ、樹脂又は樹脂と副原料を混練するための混練部(3)の入口(3a)直前に配設された搬送スクリュピース(2)からなるスクリュピース構造において、
前記搬送スクリュピース(2)の下流位置(P1)に、前記搬送スクリュピース(2)の上流側から下流側に向けて縮径するテーパー加工部(11)を設けたことを特徴とするスクリュピース構造。
【請求項２】
前記テーパー加工部(11)のＬ／Ｄ（Ｌはスクリュ長さ、Ｄは最大スクリュ外径）は、０．５以下（０＜Ｌ／Ｄ≦０．５）であり、前記テーパー加工部(11)は、テーパー加工部(11)の範囲内で最小径となるテーパー外径(Ａｂ)が０．６Ｄから０．９Ｄ（０．６Ｄ≦Ａｂ≦０．９Ｄ）としたことを特徴とする請求項１記載のスクリュピース構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリュピース構造に関し、特に、混練部の入口に位置する搬送スクリュピースにテーパー加工部を設けることにより、シリンダ内部圧力および負荷変動を低減させるための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用いられていたこの種のスクリュピース構造としては、例えば、周知の二軸押出機としては、特許文献１の構成を挙げることができる。この特許文献１の押出機のシリンダ内には、図５から図８で示される二軸スクリュが内設されている。
【０００３】
図５で示される構成は、図７のシリンダ１内に設けられた搬送スクリュピース２と混練部３とが直列に直接接続された構成であり、この構成を用いて二軸スクリュとして構成した場合には、図６のように構成される。
前述の従来構成の搬送スクリュピース２および混練部３は、図５で示されるように、符号Ａは搬送スクリュピース２の外径、符号Ｂは搬送スクリュピース２全体のＬ／Ｄであり、この図５のスクリュピース構造を図６のように、二軸スクリュに取付けて全体を構成していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１４４３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のスクリュピース構造は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、従来、樹脂を可塑化する混練部の入口の搬送スクリュピースとして、混練部と同じ外径のスクリュピースを使用する組み合わせが一般的であった。しかしながら、近年、原料構造が複雑化し、高い分散性の要求や、生産性向上の観点より、高吐出化を要求されるようになり、高い機械安定性が必要不可欠になってきた。
従来の方法で、複雑化した原料（高融点、高硬度）を可塑化させる場合や、高吐出の樹脂を可塑化させる場合、図８に示すように、混練部入口でシリンダ内部圧が高くなり、スクリュ軸折損や搬送スクリュピースに割れが発生していた。これは、二軸スクリュ押出機において樹脂を混練部で可塑化させる際、流路の狭い混練部に原料が圧縮されないまま押込まれるため、混練部入口で急激に圧縮され、シリンダ内部圧力が増大するためである。また、この高いシリンダ内部圧力の発生により、副原料の凝集体の発生や、シリンダ内部圧力の強弱により、負荷変動が発生し、安定した最終製品を得られない等の問題があった。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、混練部入口の搬送スクリュピースをテーパー形とすることにより、シリンダ内部圧力および負荷変動を低減すると共に、機械的な不具合や品質不良の発生を防止することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるスクリュピース構造は、二軸押出機のシリンダ内に設けられ、樹脂又は樹脂と副原料を混練するための混練部の入口直前に配設された搬送スクリュピースからなるスクリュピース構造において、前記搬送スクリュピースの下流位置に、前記搬送スクリュピースの上流側から下流側に向けて縮径するテーパー加工部を設けた構成であり、また、前記テーパー加工部のＬ／Ｄ（Ｌはスクリュ長さ、Ｄは最大スクリュ外径）は、０．５以下（０＜Ｌ／Ｄ≦０．５）であり、前記テーパー加工部は、テーパー加工部の範囲内で最小径となるテーパー外径が０．６Ｄから０．９Ｄ（０．６Ｄ≦Ａｂ≦０．９Ｄ）である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によるスクリュピース構造は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、二軸押出機のシリンダ内に設けられ、樹脂又は樹脂と副原料を搬送・混練するための混練部の入口直前に配設された搬送スクリュピースからなるスクリュピース構造において、
前記搬送スクリュピースの下流位置に、前記搬送スクリュピースの上流側から下流側に向けて縮径するテーパー加工部を設けたことにより、急激な圧縮を緩和し、内部圧力の抑制が図れ、スクリュ折損防止、凝集体の発生防止による品質の向上、高圧力化での混練による局部発熱の防止、即ち、樹脂温度の低下、エネルギーの低減化等が得られる。
また、前記テーパー加工部のＬ／Ｄ（Ｌはスクリュ長さ、Ｄは最大スクリュ外径）は、０．５以下（０＜Ｌ／Ｄ≦０．５）であり、前記テーパー加工部は、テーパー加工部の範囲内で最小径となるテーパー外径が０．６Ｄから０．９Ｄ（０．６Ｄ≦Ａｂ≦０．９Ｄ）としたことにより、前述の効果をより一層確実なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明によるスクリュピース構造を示す断面図である。
【図２】図１のスクリュピース構造を示す説明図である。
【図３】図２の搬送スクリュピースを示す斜視図である。
【図４】本発明と従来のスクリュピース構造のシリンダ内部圧力を示す比較図である。
【図５】従来のスクリュピース構造を示す説明図である。
【図６】従来の二軸スクリュを示す斜視図である。
【図７】従来のスクリュピース構造を示す断面図である。
【図８】従来の押出機内のシリンダ圧力を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、混練部の入口に位置する搬送スクリュピースをテーパー形とすることにより、シリンダ内部圧力および負荷変動を低減させるようにしたスクリュピース構造を提供することを目的とする。
【実施例】
【００１０】
以下、図面と共に本発明によるスクリュピース構造の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分については、同一符号を用いて説明する。
図１は、二軸押出機のシリンダであり、このシリンダ１の内孔１ａ内には二軸スクリュ１０が回転自在に内設されている。
【００１１】
前記二軸スクリュ１０の搬送スクリュピース２は、混練部３の入口３ａ直前に設けられ、その下流位置Ｐ１において、図２に示されるように、そのスクリュ外径Ａよりも径小となるテーパー外径Ａｂとなるようにテーパー加工部１１が形成されている。尚、前記搬送スクリュピース２のテーパー加工部１１の外観は図１および図３に示されるように構成されている。
尚、このテーパー加工部１１の加工は、図１の搬送スクリュピース２に示されるように、その上流位置Ｐ２側(上流側)から下流位置Ｐ１(下流側)に向けてスクリュ外径Ａがテーパー外径Ａｂとなるようにテーパー状に径小となるように加工されている。すなわち、前記テーパー加工部１１は搬送スクリュピース２の上流側から下流側に向けて縮径するように構成されている。
【００１２】
前記搬送スクリュピース２は、図２に示されるように、符号Ａで示されるものが搬送スクリュピース２の上流位置Ｐ２のスクリュ外径、符号Ｂは二軸スクリュ１０全体のＬ／Ｄで、符号Ｃはテーパー加工部１１のＬ／Ｄ（Ｌはスクリュ長さ、Ｄは最大スクリュ外径）、符号Ａｂはテーパー加工部１１のテーパー外径である。
尚、前記搬送スクリュピース２は、前記テーパー加工部１１のＬ／Ｄを０．５以下（０＜Ｌ／Ｄ≦０．５）とし、前記テーパー加工部１１は、テーパー加工部の範囲内で最小径となるテーパー外径（Ａｂ）が０．６Ｄから０．９Ｄ（０．６Ｄ≦Ａｂ≦０．９Ｄ）とすることが実験の結果極めて好適であることが判明した。
すなわち、前記テーパー加工部１１のＬ／Ｄが０．５Ｄより大きい場合には、滞留時間が長くなり、品質に悪影響が出ることが判明した。
また、前記テーパー外径Ａｂについても、前述の０．６Ｄより小さい場合には、谷径より小さくなるため、スクリュ軸（図示せず）との厚さが薄くなり、強度不足となる。さらに、０．９Ｄより大きい場合には、圧力低減の効果は得られなかったために、結論としては前述の範囲が好適であることが判明した。
【００１３】
次に、前述のように構成された本発明によるスクリュピース構造を二軸スクリュ１０に適用して稼働実験した結果を図４に示している。原料は、ＰＥＴを使用し、二軸スクリュ押出機は、（株）日本製鋼所製のＴＥＸ４４αＩＩを用いた。図４中のＡのスクリュピースを従来スクリュピースと開発したスクリュピースで比較を実施した。押出量は、Ｑ＝１００ｋｇ／ｈ、Ｎｓ＝２００ｒｐｍで実施した。従来の方法と比較すると、開発した搬送スクリュピース２では、シリンダ内部圧力のピーク値で約２０％のシリンダ内部圧力の低減が確認できた。
一方、表１の第１表は、時間経過毎の負荷（＝トルク）変動値を比較した数値である。従来の方法と比較すると、開発したスクリュピースでは、負荷変動値で約２５％の負荷変動の低減が確認できた。
これらにより、スクリュ折損防止、凝集体の発生防止による品質の向上、局部圧力化での混練による局部発熱の防止、すなわち樹脂温度の低下、エネルギーの低減化が得られる効果がある。
【００１４】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明によるスクリュピース構造は、押出機の混練部の入口側に配設することにより、シリンダ内部圧力および負荷変動を低減することができ、高品質の混練製品を製造することができる。
【符号の説明】
【００１６】
１    シリンダ
１ａ    内孔
２    搬送スクリュピース
３    混練部
３ａ    入口
１０    二軸スクリュ
１１    テーパー加工部
Ａ    スクリュ外径
Ａｂ    テーパー外径
Ｂ    スクリュ全体のＬ／Ｄ
Ｃ    テーパー加工部のＬ／Ｄ
Ｐ１    下流位置(下流側)
Ｐ２    上流位置(上流側)
【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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