(57)【要約】【課題】 スクリューの根元部の支持構造を新たに追加することで、シリンダー内の圧力変動をより一層小さくした２軸異方向回転押出機を提供する。【解決手段】  スクリュー根元部3cを支持する根元部支持装置4を備えている。根元部支持装置4は、シリンダー2の基端側の壁16に設けられた貫通孔16a内に配置されてスクリュー3の根元部3cを回転可能に支持する玉軸受17と、玉軸受17内への押出材料の侵入を防止するシール部材18とを備えている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダーと、シリンダーの中空部内に配されて異方向に回転させられる２軸スクリューと、スクリュー先端部を支持する先端部支持装置とを備えている２軸異方向回転押出機において、
スクリュー根元部を支持する根元部支持装置をさらに備えており、根元部支持装置は、シリンダーの基端側の壁に設けられた貫通孔内に配置されてスクリューの根元部を回転可能に支持する転がり軸受と、転がり軸受内への押出材料の侵入を防止するシール部材とを備えていることを特徴とする２軸異方向回転押出機。
【請求項２】
シリンダーの先端にアダプターを介してダイヘッドが取り付けられており、先端部支持装置は、各スクリューの先端部に設けられた円筒部と、アダプターに設けられて各円筒部内に挿入される軸部と、各円筒部内周と各軸部外周との間に配置された１対の転がり軸受およびシール部材とを備えていることを特徴とする請求項１の２軸異方向回転押出機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂等の押出成形に使用される２軸異方向回転押出機に関する。
【背景技術】
【０００２】
２軸異方向回転押出機は、２軸スクリューがシリンダーの中空部内において異方向に回転させられるもので、合成樹脂製の押出形材などの製造によく使用されている。
【０００３】
この２軸異方向回転押出機として、特許文献１には、図５に示すように、ヒーターを内蔵したシリンダー(2)と、シリンダー(2)の中空部(2a)内に配された２軸スクリュー(3)と、２軸スクリュー(3)を回転させるモータ(M)と、シリンダー(2)の基端部側に熱可塑性樹脂(P)を供給するホッパ(H)と、シリンダー(2)の先端に取り付けられたダイヘッド(6)と、各スクリュー(3)の先端に取り付けられたロート状の軸付きキャップ(7)と、ダイヘッド(6)に設けられてスクリュー(3)の軸心に一致する中心を有する１対の軸受部(8)とを備えており、各軸付きキャップ(7)は、基端部がスクリュー(3)にねじ合わされている円柱部(13)と、円柱部(13)の先端に連なる先細りのテーパ部(14)と、テーパ部(14)の先端から軸方向にのびる軸部(15)とからなるものが提案されている。
【０００４】
ダイヘッド(6)には、反シリンダー側に開口する断面円形（各スクリューの軸心間の中央を中心とする円）の樹脂押出通路(11)と、シリンダー側の開口(12a)がシリンダー(2)の中空部(2a)の横断面形状（めがね状）と同じ形状で、徐々に断面積が小さくなって樹脂押出通路(11)に通じている樹脂案内通路(12)と、軸受部(8)が挿入される有底の孔(6a)とが設けられている。軸受部(8)は、図の紙面方向において、樹脂押出通路(11)に干渉しないように樹脂押出通路(11)を介して対向するように配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４７３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記図５に示した特許文献１の２軸異方向回転押出機によると、スクリュー(3)の先端部である軸付きキャップ(7)がダイヘッド(6)に設けられた軸受部(8)で支持されることにより、スクリュー(3)の振れを防止することができるという利点を有している。
【０００７】
しかしながら、この特許文献１においては、スクリュー(3)の先端部が支持されるようになされているが、スクリュー(3)の根元部(41)は、従来の構造から変更されることはなく、モータ(M)に駆動される根元部(41)がシリンダー(2)のモータ側の壁(42)に設けられた貫通孔(42a)に回転可能に挿通されているという構造になっている。すなわち、シリンダー(2)内の圧力変動を抑えるという課題に対し、従来のものにおいては、スクリュー(3)の先端部の支持構造が重要であるとして、スクリュー(3)の根元部(41)の支持構造については考慮されていなかった。
【０００８】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、スクリューの根元部の支持構造を新たに追加することで、シリンダー内の圧力変動をより一層小さくした２軸異方向回転押出機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明による２軸異方向回転押出機は、シリンダーと、シリンダーの中空部内に配されて異方向に回転させられる２軸スクリューと、スクリュー先端部を支持する先端部支持装置とを備えている２軸異方向回転押出機において、スクリュー根元部を支持する根元部支持装置をさらに備えており、根元部支持装置は、シリンダーの基端側の壁に設けられた貫通孔内に配置されてスクリューの根元部を回転可能に支持する転がり軸受と、転がり軸受内への押出材料の侵入を防止するシール部材とを備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
この発明の２軸異方向回転押出機によると、スクリュー先端部を支持する先端部支持装置が設けられているものにおいて、転がり軸受およびシール部材を備えている根元部支持装置が追加されることにより、スクリューの振れが抑えられ、これにより、シリンダー内の樹脂による圧力変動が小さくなる。圧力変動は、シリンダー内の傷の発生や押出成形品の品質に悪影響を及ぼすことから、この変動が抑えられることで、設備寿命が長くなり、押出成形品の品質も向上する。
【００１１】
転がり軸受は、１つの玉軸受とされることが好ましい。転がり軸受内への樹脂の侵入は、シール部材によって防止される。シール部材としては、ゴム材料からなるシール部分を有しているものとされることがあり、固体潤滑剤分散型焼結材などの自己潤滑性材料で形成されているものとされることがある。
【００１２】
先端部支持装置は、特に限定されないが、２軸異方向回転押出機をシリンダーの先端にアダプターを介してダイヘッドが取り付けられている構成とするとともに、例えば、各スクリューの先端部に設けられた軸部と、各軸部に対応するようにアダプターに設けられた円筒部とからなるものとされる。先端部支持装置は、好ましくは、各スクリューの先端部に設けられた円筒部と、アダプターに設けられて各円筒部内に挿入される軸部と、各円筒部内周と各軸部外周との間に配置された１対の転がり軸受およびシール部材とを備えているものとされる。
【００１３】
この発明の２軸異方向回転押出機が対象とする熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、たとえば、溶融粘度が高いため溶融押出などの溶融成形が困難な樹脂、熱分解しやすい樹脂、低沸点の添加剤もしくは熱分解しやすい添加剤を含有する難成形樹脂、強化無機材料を含んだ熱可塑性樹脂組成物などが挙げられる。溶融粘度が高いため溶融押出などの溶融成形が困難な樹脂としては、例えば、超高分子量ポリエチレン、超高重合度ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミドなどのエンジニアリングプラスチック用の樹脂が挙げられる。熱分解しやすい樹脂としては、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレートなどの生分解性樹脂、高塩素化度ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリルなどが挙げられる。これらの樹脂には必要により適宜の発泡剤を配合してもよい。
【００１４】
強化無機材料としてフライアッシュを４０〜７０体積％程度含んだ熱可塑性樹脂組成物は、２軸異方向回転押出機で押し出されることで、デッキ材としての使用に適したものとなる。このようなフライアッシュを含んだ熱可塑性樹脂を押し出した場合、スクリュー先端部を支持する部分およびスクリュー根元部を支持する部分の摩耗が大きくなるという問題があり、この押出に上記支持装置の構成を有する２軸異方向回転押出機を使用することで、摩耗を少なくして耐久性を向上させることが期待できる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の２軸異方向回転押出機によると、スクリュー先端部が先端部支持装置によって回転支持された状態で、スクリュー根元部が転がり軸受を備えた根元部支持装置によって回転支持されるので、軸方向と直交する方向へのスクリューの振れが抑えられ、シリンダー内の樹脂による圧力変動が小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明による２軸異方向回転押出機の１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図２は、本発明による２軸異方向回転押出機のアダプターの正面図である。
【図３】図３は、先端部支持装置の拡大縦断面図である。
【図４】図４は、根元部支持装置の拡大縦断面図である。
【図５】図５は、従来の２軸異方向回転押出機を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。
【００１８】
図１から図４までに、この発明による２軸異方向回転押出機の１実施形態を示している。
【００１９】
２軸異方向回転押出機(1)は、ヒーターを内蔵したシリンダー(2)と、シリンダー(2)の中空部(2a)内に配された１対のスクリュー(3)と、シリンダー(2)の先端にアダプター(5)を介して取り付けられたダイヘッド(20)と、各スクリュー(3)の根元部(3c)をそれぞれ支持する根元部支持装置(4)と、各スクリュー(3)の先端部をそれぞれ支持する先端部支持装置(10)とを備えている。
【００２０】
各スクリュー(3)は、軸部(3a)と、軸部(3a)にそれぞれ一体に形成されたらせん状の羽根(3b)とを有している。１対のスクリュー(3)は、互いに逆方向に回転し、下側で１対のスクリュー(3)同士が噛み合い、上側で１対のスクリュー(3)同士が離れるように回転（異方向回転）するものとされている。各スクリュー(3)の根元部(3c)は、羽根(3b)が設けられていない部分で、シリンダー(2)の基端側開口を閉鎖している蓋（壁）(16)に設けられた貫通孔(16a)に挿通されて、モータ（図示略）に連結される。
【００２１】
シリンダー(2)の中空部(2a)は、１対のスクリュー(3)を回転可能に挿入できるように、その横断面形状が各スクリュー(3)の径よりも若干大きい２つの円（各スクリュー(3)の軸心を中心とする円）を重ねためがね状とされている。
【００２２】
ダイヘッド(20)の反シリンダー側には、パイプ、シート、プロファイルなどの押出形状に応じて製作された金型が取付金具を介して着脱可能に取り付けられる。ダイヘッド(20)には、シリンダー側（アダプター側）に開口する樹脂案内通路(20a)と、反シリンダー側に開口する樹脂押出通路(20b)とが設けられている。樹脂押出通路(20b)は、各スクリュー(3)の軸心間の中央を中心とする円形の断面形状を有している。樹脂案内通路(20a)は、シリンダー(2)の中空部(2a)の横断面形状（めがね状）と同じ形状で、徐々に断面積が小さくなって樹脂押出通路(20b)に通じている。
【００２３】
シリンダー(2)の基端側開口を閉鎖している蓋(16)に設けられた貫通孔(16a)は、従来のもに比べると大径とされており、これにより、転がり軸受(17)およびシール部材(18)の配置空間が確保されている。各根元部支持装置(4)は、貫通孔(16a)内に配置されてスクリュー(3)の根元部(3c)を回転可能に支持する玉軸受（転がり軸受）(17)と、転がり軸受(17)内への樹脂（押出材料）の侵入を防止するシール部材(18)とを備えている。
【００２４】
各先端部支持装置(10)は、スクリュー(3)の先端部に設けられた円筒部材（円筒部）(21)と、アダプター(5)に設けられた軸部材(22)と、円筒部材(21)と軸部材(22)との間に配置された軸受装置(23)とを備えている。
【００２５】
アダプター(5)には、シリンダー(2)の中空部(2a)とダイヘッド(20)の樹脂案内通路(20a)とを連通する貫通孔(5a)が設けられている。アダプター(5)には、さらに、ボルトを挿通するためのボルト挿通孔(5b)が設けられており、ダイヘッド(20)を取り付けるためのボルトによってシリンダー(2)に取り付けられている。
【００２６】
円筒部材(21)は、スクリュー(3)とは別部材とされて、その基端部内周面に設けられためねじ部(21a)が各スクリュー(3)の先端部に設けられたおねじ部（図示略）にねじ合わされることで、着脱可能に各スクリュー(3)に取り付けられている。
【００２７】
軸部材(22)は、各スクリュー(3)の円筒部材(21)に対応して１対設けられており、アダプター(5)とは別部材とされて、着脱可能にアダプター(5)に取り付けられている。
【００２８】
各軸部材(22)は、円筒部材(21)内に軸受装置(23)の配置のための空間を有して挿入された軸部(24)と、軸部(24)の外周面と貫通孔(5a)の周面との間に渡された１対のブリッジ(25)とを有している。軸部(24)の反シリンダー側（ダイヘッド側）の端部(24a)は、円錐状に形成されている。
【００２９】
１対のブリッジ(25)は、軸部(24)を介して直線状（１８０°間隔をおいた位置）に配置されている。各ブリッジ(25)の径方向外側端部(25a)は、アダプター(5)の貫通孔(5a)の周面に設けられた溝(5c)に着脱可能に嵌め入れられている。溝(5c)は、内径部に対して大径部が広くなっている横断面略Ｔ字状とされており、これに対応するように、各ブリッジ(25)の径方向外側端部(25a)も横断面略Ｔ字状とされている。
【００３０】
ブリッジ(25)の方向は、各スクリュー(3)の軸心同士をつなぐ線に対して直交する線（２軸中心線）に平行とするのではなく、傾斜するように設定されている。図２に示すように、その傾斜方向は、上側のブリッジ(25)の上端が２軸中心線から離れ、下側のブリッジ(25)の下端が２軸中心線に近づくように（一方の軸部材(22)のブリッジ(25)と他方の軸部材(22)のブリッジ(25)とのなす角が１０時１０分の方向になるように）設定されている。
【００３１】
各スクリュー(3)の円筒部材(21)の軸心および各軸部材(22)の軸心は、各スクリュー(3)の軸心と一致させられており、軸部材(22)の軸部(24)は、対応する各円筒部材(21)の内周に回転可能に挿入されている。
【００３２】
軸受装置(23)は、軸部(24)のシリンダー側（スクリュー(3)側）の端部と円筒部材(21)との間に隣り合って配置された１対の玉軸受(26)と、軸部(24)の中間部分と円筒部材(21)の反シリンダー側（ダイヘッド(20)側）の端部との間に配置されたシール部材(27)とからなる。
【００３３】
各玉軸受(26)は、図３に拡大して示すように、内輪(26a)、外輪(26b)および両輪(26a)(26b)間に配置された複数の玉(26c)を有しており、内輪(26a)が軸部(24)の外周に圧入固定されるとともに、外輪(26b)が円筒部材(21)の内周に圧入固定されている。
【００３４】
シール部材(27)は、固体潤滑剤分散型焼結材で形成されている。シール部材(27)は、段付きの円筒状に形成されており、円筒部材(21)との嵌め合いの隙間が５〜１００μｍ程度に設定されて、軸部(24)に固定されている。固体潤滑剤分散型焼結材は、固体潤滑剤（黒鉛、二硫化モリブデンなど）を焼結合金（青銅系、鉄系の金属母材）の組織中に粉末冶金法などによって均一に分散させたものであり、自己潤滑性（摺動性）を有しておりかつ耐熱性にも優れている。このようにすることで、シール部材(27)は、補助軸受機能を有したものとなっており、また、優れた軸受機能を有している転がり軸受（この例では１対の玉軸受(26)）に隣り合って配置されていることで、振れが小さく、したがって、摩耗しにくいものとなっている。ゴム材料を含んだシール部材は、十分な耐熱性および耐久性が得られないためにこの位置に設置することはできないが、固体潤滑剤分散型焼結材製のシール部材(27)とすることで、耐熱性および耐久性を確保することができる。シール部材(27)の材料は、固体潤滑剤分散型焼結材に限定されるものではない。
【００３５】
先端部支持装置(10)のうち、使用によって摩耗しやすい部材としては、円筒部材(21)および軸部材(22)があり、これらは、いずれも着脱可能とされており、適宜点検されて、摩耗量が所定値よりも大きくなったときには交換することができる。
【００３６】
各根元部支持装置(4)の玉軸受(17)は、１つだけとされており、図４に拡大して示すように、玉軸受(17)は、内輪(17a)、外輪(17b)および両輪(17a)(17b)間に配置された複数の玉(17c)を有しており、内輪(17a)がスクリュー(3)の根元部(3c)の外周に圧入固定されるとともに、外輪(17b)が貫通孔(16a)に圧入固定されている。
【００３７】
シール部材(18)は、貫通孔(16a)に圧入固定された芯金(18a)と、芯金(18a)に固定されてスクリュー(3)の根元部(3c)に摺接しているゴム材料からなる弾性シール(18b)と、弾性シール(18b)を根元部(3c)に接する方向に付勢しているばね(18c)とを備えている。スクリュー(3)の根元部(3c)は、スクリュー(3)の先端部に比べて、温度が低くなっており、したがって、ゴム材料からなる弾性シール(18b)を含んだシール部材(18)としても十分な耐久性を得ることができる。
【００３８】
上記において、ダイヘッド(20)は、従来の軸受無しダイヘッドと同じものであり、また、円筒部材(21)は、既存の２軸異方向回転押出機においてスクリューセグメントを固定するのに使用されているスクリューキャップと交換されたものである。したがって、シリンダー(2)および２軸スクリュー(3)などの押出機本体部分を変更することなく、この実施形態の２軸異方向回転押出機(1)が得られている。
【００３９】
この実施形態の２軸異方向回転押出機(1)によると、スクリュー(3)先端部が先端部支持装置(10)によって回転支持されるとともに、スクリュー(3)根元部(3c)が転がり軸受(17)を備えた根元部支持装置(4)によって回転支持されるので、軸方向と直交する方向へのスクリュー(3)の振れが抑えられ、シリンダー(2)内の樹脂による圧力変動が小さくなる。すなわち、先端部支持装置(10)も根元部支持装置(4)も設けられていない一般的な２軸異方向回転押出機に対して、自由端部となっていて最も振れの大きいスクリュー(3)先端部が先端部支持装置(10)によって回転支持されることで、スクリュー(3)の振れが抑えられ、このことによって、スクリュー(3)の根元部(3c)の振れが増加するというデメリットが根元部支持装置(4)の併用によって解消される。こうして、スクリュー(3)の振れを大幅に抑えることができ、スクリュー(3)の支持部分における摩耗が抑えられ、耐久性にも優れたものとなっている。
【００４０】
なお、先端部支持装置(10)によると、図５に示した軸受部(8)付きのダイヘッド(6)を使用するものに比べて、スクリュー(3)先端部の強度を上げることができ、シリンダー(2)内の圧力変動を小さくするという点でより有利なものとなる。また、ダイヘッド(20)を軸受無しダイヘッドとしていることで、ダイヘッド(20)の設計の自由度が制約されることがない。そして、円筒部材(21)の外径＝スクリュー(3)の軸部(3a)の外径とした場合において、軸部(24)の円筒部材(21)内に挿入される外径を調整することで、円筒部材(21)の内周と軸部(24)の外周との間に、１対の玉軸受(26)およびシール部材(27)からなる軸受装置(23)を配置する空間が形成されている。したがって、転がり軸受である玉軸受(26)の使用が可能とされ、これにより、スクリュー(3)の振れをより効果的に抑えることができる。
【符号の説明】
【００４１】
(1)         ２軸異方向回転押出機
(2)         シリンダー
(2a)        中空部
(3)         ２軸スクリュー
(3c)        根元部
(4)         根元部支持装置
(5)         アダプター
(5a)        貫通孔
(10)        先端部支持装置
(16)        蓋（壁）
(17)        玉軸受（転がり軸受）
(18)        シール部材
(20)        ダイヘッド
(21)        円筒部材（円筒部）
(24)        軸部
(26)        玉軸受（転がり軸受）
(27)        シール部材
【図１】
2014133389.tif 000003
【図２】
2014133389.tif 000004
【図３】
2014133389.tif 000005
【図４】
2014133389.tif 000006
【図５】
2014133389.tif 000007