(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリュ外周の円周方向に沿って複数配置され外方に突出するスクリュ外周フィンと、シリンダ内周の円周方向に沿って複数配置され内方に突出するシリンダ内周フィンとが、軸線方向に交互に配置された可塑化混練装置において、上記スクリュ外周フィンと上記シリンダ内周フィンの各先端には軸線方向に延びる平行部がそれぞれ形成され、上記スクリュ外周フィンの平行部は隣接するシリンダ内周フィンの平行部の外方に間隔をへだてて位置していると共に、上記シリンダ内周フィンおよびスクリュ外周フィンの平行部の断面形状が矩形状であることを特徴とする可塑化混練装置。
【請求項２】
上記スクリュ外周フィンが軸方向に間隔をおいて設けられていて、上流側の上記スクリュ外周フィンの平行部の軸方向長さが、下流側のスクリュ外周フィンの平行部よりも長く構成されていることを特徴とする請求項１に記載の可塑化混練装置。
【請求項３】
上記シリンダ内周フィンおよびスクリュ外周フィンの先端から軸線方向に延びる平行部がテーパ形状となっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の可塑化混練装置。
【請求項４】
上記シリンダ内周フィンおよびスクリュ外周フィンの条数を１２条とすることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の可塑化混練装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、プラスチック，食品，セラミック，ゴム等の単軸押出機，射出成形機等に使用される可塑化混練装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
単軸可塑化装置は、供給された固体原料を溶融可塑化して押し出す装置であり、熱的、物質的に均一な状態で、しかも大容量の処理ができることが望まれる。一般的には大容量で押し出そうとすると熱的・物質的均一性を保つことが難しくなるため、混練性向上を目的とした種々の混練装置が提案されている。
【０００３】
図７は従来広く使用されている混練装置の一例を示す側面図、図８は図７のVIII−VIII横断面図である。この例では、スクリュ（７６）の外周部に複数段のフィン（７２）を持つダルメージがあり、このダルメージは外周部に数条の溝（７１），フィン（７２）を有するフィン部（７３）と円周方向に開放された円筒部（７４）とを交互に数段組み合わせた構造となっている。
【０００４】
このダルメージでは、フィン部（７３）に送り込まれた樹脂は、何条かに分かれているフィン（７２）によって分割され、フィン（７２）間に形成される溝（７１）内で旋回しながら先端へと押し出される。その後フィン部（７３）の出口で合流した樹脂は、円筒部（７４）でスクリュ（７６）の回転に伴い、剪断作用を受けて円周方向に引き延ばされ、次いで更に後段のフィン（７２）によって分割されるという複合的作用を受けながら混練される。従来レべルの容量の押し出しでは、このダルメージはかなりの混練効果を有するが、大容量の処理をしようとするとき、この部分を通過する樹脂の滞留時間が短くなり、混練不良となる。
【０００５】
図９は、前記ダルメージタイプの混練性を向上させるものとして、特開昭６２−１６７０２５号公報に提案されている混練装置の縦断側面図、図１０は図９のＸ−Ｘ横断面図、図１１は図９のXI−XI横断面図である。これはスクリュ（９６）の外周とシリンダ（９７）の内面に装着・固定されたスリーブ（９８）の内周とに、フィン（９２），（９０）をそれぞれ複数形成するとともに、スクリュ側のフィン（９２）とシリンダ側のフィン（９０）とを軸方向に交互に配置した構造である。シリンダ側にフィンを形成した部分（９１）のスクリュ外周面は円筒形状、スクリュ側にフィンを形成した部分（９３）のシリンダ内周面は円筒形状であって、長手方向断面では、スクリュ（９６），シリンダ（９７）のいずれか一方にだけフィンが形成されている。この混練装置は、ダルメージでの混練作用に加え、樹脂が各フィン（９０），（９２）間を通過する際、両フィン間の隙間δ1 ，δ2 の部分で軸に垂直な方向に強い剪断作用を与えて、混練効果を高めるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の混練装置も高い混練性を有するが、大容量化に対応するためには、更に混練性を向上させる必要がある。
【０００７】
図９ないし図１１に示された混練装置では、スクリュ側のフィン（９２）とシリンダ側のフィン（９０）を軸方向に交互に配置しており、両フィン間で軸方向の流れを分割することにより混練性を高めることを意図している。図１２は図９ないし図１１の混練装置における軸線に垂直なＸ−Ｘ断面内の流線を示す。軸線に垂直な断面内では流れは旋回流を伴いながら軸線方向へ進むため、同断面内で壁面付近を流れる流体と中央部を流れる流体との位置置換効果は少なく、同断面内での混練効果は小さい。このため、混練性を更に向上させるには、同横断面内で位置置換を促進する必要がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記従来の課題を解決するために、次の手段（１）〜（４）を提案するものである。
（１）スクリュ外周の円周方向に沿って複数配置され外方に突出するスクリュ外周フィンと、シリンダ内周の円周方向に沿って複数配置され内方に突出するシリンダ内周フィンとが、軸線方向に交互に配置された可塑化混練装置において、上記スクリュ外周フィンと上記シリンダ内周フィンの各先端には軸線方向に延びる平行部がそれぞれ形成され、上記スクリュ外周フィンの平行部は隣接するシリンダ内周フィンの平行部の外方に間隔をへだてて位置していると共に、上記シリンダ内周フィンおよびスクリュ外周フィンの平行部の断面形状が矩形状であることを特徴とする可塑化混練装置。
（２）上記スクリュ外周フィンが軸方向に間隔をおいて設けられていて、上流側の上記スクリュ外周フィンの平行部の軸方向長さが、下流側のスクリュ外周フィンの平行部よりも長く構成されていることを特徴とする（１）に記載の可塑化混練装置。
（３）上記シリンダ内周フィンおよびスクリュ外周フィンの先端から軸線方向に延びる平行部がテーパ形状となっていることを特徴とする（１）または（２）に記載の可塑化混練装置。
（４）上記シリンダ内周フィンおよびスクリュ外周フィンの条数を１２条とすることを特徴とする（１）ないし（３）の何れかに記載の可塑化混練装置。
【０００９】
【作用】
本発明は前記構成を有し、軸線方向に交互に配置されたスクリュ外周フィンとシリンダ内周フィンの各先端に軸線方向に延びる平行部がそれぞれ形成され、上記スクリュ外周フィンの平行部は隣接するシリンダ内周フィンの平行部の外方に間隔をへだてて位置しているので、スクリュが回転すると、軸線に垂直な断面において、スクリュ円筒面が回転するだけでなく、静止したシリンダ内周フィンの平行部の外側に位置するスクリュ外周フィンの平行部も回転する。したがって同断面内で流れは大きく変化する。その結果、上記断面内において、壁面付近を流れる流体とフィン断面中央部を流れる流体との位置置換が促進されるとともに、スクリュ外周フィンの平行部の回転により断面中央部においても流体に高い剪断応力が加えられるので、混練性が著しく向上する。また、樹脂が滞留し易い壁面付近においても常に高い剪断応力が加えられるので、セルフクリーニング性も向上し、樹脂置換性が向上して樹脂劣化物の付着等が抑制される。
【００１０】
【実施例】
図１は本発明の第１実施例を示す縦断側面図、図２は図１のII−II矢視横断面図、図３は図１の III−III 矢視横断面図、図４は図１のIV−IV矢視横断面図である。
【００１１】
これらの図において、（１４）はスクリュ（１１）の外周の円周方向に沿って複数配置され外方に突出するスクリュ外周フィン、（１３）はシリンダ（１２）の内面に装着，固定されたスリーブ、（１５）は同スリーブ（１３）の内周の円周方向に沿って複数配置され内方に突出するシリンダ内周フィンである。上記スクリュ外周フィン（１４）とシリンダ内周フィン（１５）は軸線方向に交互に配置されている。また上記スクリュ外周フィン（１４）とシリンダ内周フィン（１５）の各先端には軸線方向に延びる平行部（14ａ），（15ａ）がそれぞれ形成されて、フィン全体としてＴ字形の形状となっている。そして、スクリュ外周フィン（１４）の平行部（14ａ）は隣接するシリンダ内周フィン（１５）の平行部（15ａ）の外方に間隔をへだてて位置しており、両平行部（14ａ），（15ａ）が軸線に垂直な平面内で半径方向に重なり合っている。
【００１２】
図５は、図３に示される III−III 横断面において、スクリュ回転時にスクリュ壁面付近に着目した流線の変化を示す図である。上記横断面内においてスクリュ外周フィンの平行部（14ａ）が回転し、シリンダ内周フィンの平行部（15ａ）との相対位置（位相）が変化する。位相θ＝０°では断面中央部の流体はスクリュ（１１）の壁面に沿った流れを呈しているが、位相が進むとともにスクリュ外周フィンの平行部（14ａ）の剪断流による旋回流が生じ、壁面近傍の流体と中央部の流体が混合される過程がわかる。すなわち、シリンダ内周フィン平行部（15ａ）の間のスクリュ（１１）外壁面に沿う流れ（１８）は、スクリュ外周フィン平行部（14ａ）の回転に伴う旋回流（１９）によって、壁面付近と中央部の流体の混合を促進させる。このように流れは断面内で大きく変化して位置置換が著しく促進されるとともに、スクリュ（１１）の外周面およびスクリュ外周フィン平行部（14ａ）の回転によって高い剪断応力が流体に加えられて混練性が向上する。
【００１３】
図６は本発明の第２実施例を示す縦断側面図である。この実施例においても、スクリュ（２１）の外周の円周方向に沿って複数配置され外方に突出するスクリュ外周フィン（２４）と、シリンダ（２２）の内面に装着されたスリーブ（２３）の内周の円周方向に沿って複数配置され内方に突出するシリンダ内周フィン（２５）とが、軸線方向に交互に配置されていること、また上記スクリュ外周フィン（２４）とシリンダ内周フィン（２５）の各先端には軸線方向に延びる平行部（24ａ），（25ａ）がそれぞれ形成され、スクリュ外周フィン（２４）の平行部（24ａ）は隣接するシリンダ内周フィン（２５）の平行部（25ａ）の外方に間隔をへだてて位置していることは、前記第１実施例と同様である。
【００１４】
この第２実施例においては、フィンの先端から軸線方向に延びる平行部（24ａ），（25ａ）がテーパを持った形状となっている。したがって本実施例では、両平行部（24ａ），（25ａ）の半径方向寸法およびそれら平行部の隙間の半径方向位置が軸線方向に沿って変化するので、位置置換が更に促進され、混練性が向上する。
【００１５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明による可塑化混練装置を使用した押出機、射出成形機では、大容量処理の場合でも流体を熱的、物質的に均一に混合できる。また、樹脂が滞留し易い壁面付近においても常に高い剪断応力が加えられるので、セルフクリーニング性が向上するとともに、樹脂置換性が向上し樹脂劣化物の付着等を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１実施例を示す縦断側面図である。
【図２】図２は図１のII−II矢視横断面図である。
【図３】図３は図１の III−III 矢視横断面図である。
【図４】図４は図１のIV−IV矢視横断面図である。
【図５】図５は図３に示された横断面におけるスクリュ壁面近傍の流線の変化を示す図である。
【図６】図６は本発明の第２実施例を示す縦断側面図である。
【図７】図７は従来の混練装置の一例を示す側面図である。
【図８】図８は図７のVIII−VIII矢視横断面図である。
【図９】図９は従来の混練装置の他の例を示す側面図である。
【図１０】図１０は図９のＸ−Ｘ矢視横断面図である。
【図１１】図１１は図９のXI−XI矢視横断面図である。
【図１２】図１２は図１０に示された横断面における流線を示す図である。
【符号の説明】
（１１），（１２）    スクリュ
（１２），（２２）    シリンダ
（１３），（２３）    スリーブ
（１４），（２４）    スクリュ外周フィン
（14ａ），（24ａ）    平行部
（１５），（２５）    シリンダ内周フィン
（15ａ），（25ａ）    平行部
（１６），（２６）    スクリュのフライト
（１７），（２７）    スクリュ溝底
（１８）              スクリュ外周面流れ
（１９）              旋回流
【図１】
0003652736.tif 000002
【図２】
0003652736.tif 000003
【図３】
0003652736.tif 000004
【図４】
0003652736.tif 000005
【図５】
0003652736.tif 000006
【図６】
0003652736.tif 000007
【図７】
0003652736.tif 000008
【図８】
0003652736.tif 000009
【図９】
0003652736.tif 000010
【図１０】
0003652736.tif 000011
【図１１】
0003652736.tif 000012
【図１２】
0003652736.tif 000013