(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出機のバレル内のスクリュー空間の側方に接続された真空バレルと、該真空バレル内に、その先端が前記押出機のバレルのスクリュー空間に臨むように収容され、二軸同方向回転可能なベント用スクリューと、該ベント用スクリューの前記押出機側と反対端に連結され、前記ベント用スクリューに所定回転力を伝達する減速機と、該減速機に所定回転駆動力を付与する回転モータとを備え、
前記ベント用スクリューは、回転時に前記押出機側へ押し込む方向となる捩れ部を有する、その軸方向長さが周回分の捩れ長さに設定された先端スクリューと、該先端スクリューの後端に連結され、前記真空バレルの排出口との間に延在する、先端スクリューと逆向き捩れ部を有する移送スクリューと、該移送スクリューの後端に連結され、前記先端スクリューと同方向捩れ部を有する後端スクリューとで構成されたことを特徴とする二軸押出機用ベント装置。
【請求項２】
前記周回分の捩れ長さは、前記先端スクリューのリードに相当する長さであり、スクリュー径以下であることを特徴とする請求項１に記載の二軸押出機用ベント装置。
【請求項３】
前記真空バレルに形成された排出口に真空配管が接続され、該真空バレルのスクリュー空間内に所定の真空状態が保持されることを特徴とする請求項１に記載の二軸押出機用ベント装置。
【請求項４】
前記真空バレルは、前記ベント用スクリュー空間を囲むように、加熱用媒体の流通経路孔が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の二軸押出機用ベント装置。
【請求項５】
前記押出機のバレル内のスクリューと、前記真空バレル内のベント用スクリューの先端とのクリアランスが１〜３mmに設定されたことを特徴とする請求項１に記載の二軸押出機用ベント装置。
【請求項６】
前記ベント用スクリューの回転数は、５０〜３００rpmとしたことを特徴とする請求項１に記載の二軸押出機用ベント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二軸押出機用ベント装置に係り、二軸押出機によるプラスチックの溶融押出において発生する脱揮・脱気物を押出機の途中に設けられたベント口から効率よく脱揮・脱気可能な二軸押出機用ベント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、押出機のベント装置として、押出工程経路の途中に縦型の真空ベント孔を形成し、この真空ベント孔に連通するように、ポリマーがベントアップしにくい形状のブロックを取付けて、樹脂の溶融押出において発生する脱揮・脱気物をベントする装置が用いられている。この種のベント装置では、脱揮されたモノマーが押出機内のスクリューに再落下して、成形樹脂の品質低下を起こすという問題があった。また、押出変動が発生したベントアップによってベント口が塞がると、ベント効果がなくなるので、定期的にベント部を清掃する必要があった。この間、押出機の運転を停止させるため、生産性のロスが発生するという問題もあった。
【０００３】
これらの問題点を解消するために、横型の真空ベント装置を備えた押出機も提案されている（特許文献１参照）。特許文献１には、吸引ボックスが連接されたサイドベント口を有する押出機が開示されている。このように、サイドベント口とベントボックスとを設けることにより、縦型の場合に生じていた、ベントアップしたポリマーやベントブロックに付着したポリマーの本体スクリュー内への落下、侵入を防止できる。また、サイドベント口からの吸引により脱揮・脱気物を吸引排出させるので、ベントアップしたポリマーの押出機本体内のスクリュー内への再侵入を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１６２６７１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に開示された発明では、ベントボックス内に吸引されたポリマー溜まりのわずかな盛り上がりで、ベント口が閉塞し、ベント機能が損なわれるという問題がある。そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、ベント口から排出されたポリマーのベントアップを押え込んで、ポリマー劣化物等の押出機側への再侵入を防止し、押出製品の色相変化や異物混入をなくすことができる二軸押出機用ベント装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は押出機のバレル内のスクリュー空間の側方に接続された真空バレルと、該真空バレル内に、その先端が前記押出機のバレルのスクリュー空間に臨むように収容され、二軸同方向回転可能なベント用スクリューと、該ベント用スクリューの前記押出機側と反対端に連結され、前記ベント用スクリューに所定回転力を伝達する減速機と、該減速機に所定回転駆動力を付与する回転モータとを備え、前記ベント用スクリューは、回転時に前記押出機側へ押し込む方向となる捩れ部を有する、その軸方向長さが周回分の捩れ長さに設定された先端スクリューと、該先端スクリューの後端に連結され、前記真空バレルの排出口との間に延在する、先端スクリューと逆向き捩れ部を有する移送スクリューと、該移送スクリューの後端に連結され、前記先端スクリューと同方向捩れ部を有する後端スクリューとで構成されたことを特徴とする。
【０００７】
前記周回分の捩れ長さは、前記先端スクリューのリードに相当する長さであり、スクリュー径以下とすることが好ましい。
【０００８】
前記真空バレルに形成された排出口に真空配管が接続され、該真空バレルのスクリュー空間内に所定の真空状態が保持されるようにすることが好ましい。
【０００９】
前記真空バレルは、前記ベント用スクリュー空間を囲むように、加熱用媒体の流通経路孔が形成されるようにすることが好ましい。
【００１１】
前記押出機のバレル内のスクリューと、前記真空バレル内のベント用スクリューの先端とのクリアランスは１〜３mmに設定することが好ましい。
【００１２】
前記ベント用スクリューの回転数は、５０〜３００rpmに設定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、押出機側面に設けられたベント口を介して通じた真空バレル内のベント用スクリューの回転動作により、ベント口から排出されたポリマーのベントアップを押さえ込んで、ポリマー劣化物等の押出機側への再侵入を防止し、押出製品の色相変化や異物混入をなくすことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の二軸押出機用ベント装置の全体概略構成を示した平面図。
【図２】図１に示した二軸押出機用ベント装置の側面図（一部断面表示）。
【図３】真空バレルとスクリューエレメントの構成を示した拡大断面図。
【図４】スクリューエレメントの構成を示した説明図。
【図５】ベント装置の取付位置の適用範囲を示した模式説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の二軸押出機用ベント装置の実施するための形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の二軸押出機用ベント装置１０（以下、ベント装置１０と記す。）を二軸押出機１の側面に取り付けた状態を示した平面図である。図２は、図１に示したベント装置１０の一部であるベント用スクリューを収容する真空バレルを断面で示した側面図である。このベント装置１０は、両図１に示したように、押出機本体の先端側ブロックの側面に設置されている。
【００１７】
ベント装置１０は、押出機本体に取り付けられ、ベント用スクリューの先端部が収容されるインサート部材１１と、インサート部材１１に直列的に連結されたベント用スクリューを収容する真空バレル２０と、真空バレル２０内の真空を保持するシール部材１２と、ベント用スクリューを回転させるためのカップラーと、カップラーに所定の回転数を伝達する減速機と、駆動源としてのインバータモータ１５とが直列的に配置、構成されている。なお、各部材間の接合部にはグラファイトガスケット（図示せず）が施され、真空バレル２０内の真空が確保されている。
【００１８】
以下、各部の構成について、図１，図２を参照して説明する。インサート部材１１は、図２に示したように、押出機１本体のバレル２に側面からスクリュー空間３の端部に貫通するように形成された支持孔５内面に密着して嵌挿される外径と、押出機１本体のバレル２のスクリュー空間３の外径にほぼ等しい内径とを有する筒状体１１ａと、押出機１の側面に密着固定するためのフランジ１１ｂとを有する形状からなり、その内部にベント用スクリュー３０の先端部が収容される。このインサート部材１１のフランジ１１ｂを介して真空バレル２０が同軸的に連結されている。
【００１９】
真空バレル２０は、端部に連結フランジ２０ａが形成され、他端にはシール部材１２と連結するための連結フランジ２０ｂが形成された箱状体で、内部にはベント用二軸スクリュー３０が回転可能に保持されるスクリュー空間２１と、スクリュー端部軸が支持される軸端孔２２とが、矩形断面のほぼ中心に位置に箱状体の長手方向に沿って同軸形成されている。さらに箱状体内にはバレル加熱用あるいは冷却用の熱媒体を流通可能な貫通孔２３が紙面直角方向（図２、図３参照）に形成されている。さらに、ベント用スクリュー３０空間の上下面に連通して真空配管用口２４、脱揮物の排出口２５が形成されている。この真空配管用口２４、排出口２５には真空ポンプ（図示せず）から延長された真空配管２６の端部が図示しないシールを介して連結されている。なお、箱状体下方の排出口２５からは真空引きされることにより、スクリュー空間２１内を移送されてきた、脱揮されたモノマー等の脱揮物が排出される。
【００２０】
シール部材１２は、内部にベント用スクリュー３０の駆動側軸端を支持する軸受部（図示せず）を有し、この軸受部に軸方向に配置された、複数のリング状メタルブッシュ、Ｏリング（図示せず）とにより、軸端での真空シールが確実に行われるようになっている。シール部材１２の端部には減速機１４側からの駆動力を伝達するカップラー１３が接続されている。これにより、ベント用スクリュー３０は、所定の制御操作により、その回転数を適宜調整して運転することができる。
【００２１】
なお、図２では、減速機は固定部に支持された状態が示されているが、運転時にその位置確保が可能な状態で支持されたスタンド上等に、減速機、駆動モータを設置することもできる。
【００２２】
以下、真空バレル２０のスクリュー空間内に収容されたスクリューの構成およびその動作について、図３を参照して説明する。このスクリューを収容する真空バレル２０は、上述したように押出機１のバレルのスクリュー空間に対して、ベント口が水平方向を向くようにインサート部材１１を介して押出機１の側面に取り付けられている。これにより、ベントアップしたポリマーや脱揮された脱揮物が重力によってスクリュー内に落下・侵入することが防止される。さらに、この真空バレル２０内には回転する二軸スクリュー３０が並列して収容されている。この二軸スクリュー３０は、軸方向に連結された複数のエレメント（構成は後述する。）から構成されている。その全体構成のうち、先端にはスクリュー回転時にベントアップするポリマーを抑え込んで押込む方向の捩れ部が形成された先端スクリューエレメント３１（以下、単に先端スクリュー３１と記す。）が形成されている。この二軸スクリューからなる先端スクリュー３１は同方向に同期回転し、これにより押出工程における押出変動等で発生するベントアップを強制的に抑えることができる。この先端スクリュー３１の軸方向長さは、その表面に付着した劣化物を再度押出機１側のスクリュー空間内に押込むために、最小限の周回捩れ長さに設定されている。また先端スクリュー３１のリードは、スクリュー径以下の寸法に設定することで、送り効率を確保している。押出機１のスクリュー空間３内のスクリュー４とベント装置１０の先端スクリュー３１の先端とのクリアランスは、本実施例では１〜３mmに設定されている。これにより、先端スクリュー３１から戻されたモノマーが両スクリュー間に滞留しないようになっている。
【００２３】
先端スクリュー３１の後端部には移送スクリューエレメント３２（以下、単に移送スクリュー３２と記す。）が同軸をなして形成されている。この移送スクリュー３２は、先端スクリュー３１のねじ部位を越えた脱揮物を真空吸引方向に移送する役目を果たす。これにより、脱揮物は、先端スクリュー３１で押し戻される分以外は、押出機１側スクリュー内に再侵入しない。このため、ベント口から排出された脱揮物を確実に押出機１から取り除くことができる。移送スクリュー３２の後方には、図３に示したように、脱揮物排出口２５が設けられている。この脱揮物排出口２５には真空配管２６が連結されている。さらにこの脱揮物排出口２５より駆動側には先端スクリュー３１と同じ捩れ方向の後端スクリューエレメント３３（以下、単に後端スクリュー３３と記す。）が移送スクリュー３２と連続して形成されている。これにより、移送スクリュー３２だけでは脱揮物がスクリュー端部まで送り込まれてしまうことを防止することができる。
【００２４】
この先端スクリュー３１、移送スクリュー３２、後端スクリュー３３とからなる１本のスクリューエレメント３０は、シール部材１２、カップラー１３を介して減速機によって制御された回転が伝達される。スクリューエレメント３０の回転数は、ベントアップに対して押込み力があり、真空効果が発揮できる範囲であれば、５０〜６００rpmの範囲で使用可能である。また、一般的な樹脂材料を用いた場合では１００〜３００rpm程度に設定することが好ましい。さらに、真空バレル２０に形成された貫通孔２３を利用して加熱用媒体を流通させ、真空バレル２０を所定温度まで加熱することが好ましい。これにより脱揮された脱揮物が温度低下により高粘度となり、排出口２５から排出できなくなるのを防止することができる。
【００２５】
真空バレル２０の先端部に真空計１６を取り付けて真空度測定を行い、真空バレル２０の押出機１側のスクリュー空間内が真空状態に保持されているかを常時測定する。この部分での真空度の低下が確認された場合、排出口２５側の真空配管２６などがモノマー等で詰まっている可能性がある。その場合には配管清掃や部品交換等、適切な対応を迅速にとることができる。
【００２６】
ここで、真空バレル２０内に収容されるスクリューエレメント３０の構成について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は、図３に示したスクリューエレメント３０を抜き出して示した図である。上述したように、スクリューエレメント３０は、ネジ構成により先端スクリュー３１、移送スクリュー３２、後端スクリュー３３の３ブロックのエレメントに区画できるが、これらの各ブロックは、本実施例では、同図（ｂ）に示したように、スクリュー軸３４に対して、筒状をなして連続して一体的に取り付けられた移送スクリュー３２の端部に先端スクリュー３１をねじ（図示せず）止めしてスクリューエレメント３０全体を構成するようになっている。
【００２７】
その他の構成例として、同図（ｃ）に示したように、複数部品によって分割され、各部品３１，３２，３３を軸方向に連結して構成されている。各部品は使用状況に応じて適宜交換することができる。すなわち、先端部はベントアップしたモノマーが付着し、それを押し戻すように常に部品摩滅する状態にさらされる。そのため、部品消耗も後端部等に比べて早い。そこで、先端スクリュー３１のみを交換することで、メンテンスコストの低減を図ることができる。なお、軟質樹脂のポリマーの押出成形に使用する場合には、同図（ｄ）に示したように、全体が一体形成されたスクリューエレメント３０を使用することができることはいうまでもない。
【００２８】
先端スクリュー３１のネジ形状（捩れ形状）について、同図（ｅ），（ｆ）を参照して説明する。先端スクリュー３１は、上述したように、モノマーを押し戻す作用を有するが、その際、たとえば同図（ｅ）に示したように、スクリューのネジリードを小さくした形状の方が押込み力を向上させることができる。また、押出機１からのベントアップが発生し易かったり、ポリマーの劣化が起り易い時にもリードを小さくすることが好ましい。先端スクリュー３１のリードはスクリュー径（Ｄ）の０．５〜２倍程度とすることが好ましい。また、押出樹脂の材質によっては、同図（ｆ）に示したように、各種のリードにおいて、その軸方向長さを短縮することもできる。
【００２９】
次に、図５各図を参照して押出機１のバレル２に形成されたスクリュー空間３に形成するベント口の位置と、ベント口に向けて設置されるインサート部材のなす角度について説明する。上述の実施例では、図２，図３，図５(ａ)に示したように、ベント装置１０は、押出機１バレルのスクリュー空間に対して、ベント口が水平方向を向くようにインサート部材１１を介して押出機１の側面に取り付けられていた。このベント装置１０はスクリュー空間３に対して側方に位置する、いわゆるサイドベント装置として機能するが、このベント装置１０がスクリュー空間３に対してなす直交するように設置されていれば、その傾角α°は適宜設定できる。図５（ｂ）は、水平からα＝２０°下方に向けて傾角がつけられた状態でベント装置１０のインサート部材１１が取り付けられた状態を示している。このようにベント装置１０がスクリュー空間３より低い位置に向けて設置されることにより、粘性の低いモノマーはベント装置１０のスクリューエレメント３０を通じ、図示しない排出口側に流れやすくなるため、スクリュー空間３側に再侵入する事態が防止できるという利点がある。また、理論上、二軸スクリューの一方では水平から鉛直下方の９０°の範囲でベント装置を設けることができる。したがって、他方のスクリュー側に設けることを考慮した場合、スクリュー空間の下方の１８０°の範囲のいずれの位置にもベント装置を設置することができる。
【００３０】
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、各請求項に示した範囲内での種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３１】
１  押出機
２  バレル
３  スクリュー空間
４  スクリュー
１０  二軸押出機用ベント装置（ベント装置）
１２  シール部材
１３  カップラー
１４  減速機
１５  モータ
２０  真空バレル
２３  加熱用媒体流通孔
２５  脱揮物排出口
２６  真空配管
３０  ベント用スクリュー
３１  先端スクリューエレメント
３２  移送スクリューエレメント
３３  後端スクリューエレメント
【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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