(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形機用スクリュの回転方向のフライト前面側のフライト頂部からの深さが０．５ｍｍ以下のステップランド又はテーパーランドを有するステップランドフライト又はテーパーランドフライトにおいて、前記フライト前面側に、フライト頂部からの深さが３．０ｍｍ以下で、半頂角が５〜３０°で、長さがステップランド又はテーパーランドの長さの９０％以上の錐面からなる樹脂導入用面取部を設けたことを特徴とする成形機用スクリュ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は成形機用スクリュに関し、射出成形機や押出成形機の樹脂成形用の可塑化スクリュに適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
可塑化スクリュの従来例を図５〜図１０に基づいて説明する。
【０００３】
図５〜図７には第１の従来例を示しており、この従来例のスクリュ１のフライト３の頂部の巾Ｌは、フライト３のリードＷの５％以下の巾となるように狭くし、フライト３の頂部とシリンダ２間での発熱をおさえるようにしている。また、フィード部、圧縮部、メータリング部を有するプラスチック可塑化装置において、圧縮部の開始及び終了位置、並びにスクリュ先端の３個所のスクリュ１のフライト３の頂部に、口径と同程度の長さにわたって設けられたフライト３の頂部よりもやや低い領域であるステップランド４の領域を設けることにより、フライト頂部の磨耗を制御している。Ｙはステップランドの加工領域である。
【０００４】
図８〜図１０には第２の従来例を示しており、図８はシングルスクリュの外形図を示すものであるが、フライト３の頂部の巾Ｌはフライト付根の巾Ｘの１／２以下にする。またステップランド４部の寸法ｈＳ  は、０．５ｍｍ以下にする。
【０００５】
ステップランド領域Ｙは、圧縮部の開始及び終了位置及びスクリュの先端に位置する所の３個所に設けるもので、その長さはシリンダの口径と同程度の長さにわたり、ステップランド４の領域が設けられる。なお、図９に示すフライトの付根の巾Ｘ及びフライト頂部の巾Ｌは、スクリュ全長にわたり一定とし、図１０におけるステップランド４の領域Ｓの有無のみ異なる形状とする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
射出成形機や押出成形機に用いられるスクリュは、樹脂の可塑化溶融、混練、脱気、熱履歴の面から、或いはスクリュの磨耗の面から、既に幾つかの提案がなされており、それぞれそれなりの効果を上げている。
【０００７】
上記の従来例は、スクリュの磨耗防止の面から提案されたもので、スクリュの回転に伴って溶融樹脂をフライトとシリンダの間に引き込んで圧力を発生させ、この圧力でスクリュをシリンダから浮上させて所謂完全流体潤滑摩擦状態とし、スクリュとシリンダの直接接触を防いでフライトの磨耗を防止するものである。なお、完全潤滑（ｃｏｍｐｌｅｔｅ  ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ）  とは摩擦面が液体膜によって分離され、摩擦損失がその膜の中の内部液体摩擦に起因している場合に起こる潤滑である。
【０００８】
しかし、成形材料が例えば硬質塩ビ、無機材を多く含有する熱可塑性樹脂、木粉入りＰＰ（ポリプロピレン）のような溶融の遅い樹脂又は潤滑性（濡れ性）の乏しい成形用材料を用いた場合には、スクリュとシリンダの間に溶融樹脂が十分に送り込まれないで、レイノルズ理論に基づく圧力の上昇は得られず、逆に樹脂の詰まりに起因する異常に大きい圧力低下が生じてスクリュを浮上させる力は発生せず、スクリュとシリンダは混合摩擦状態となって磨耗を早め、スクリュの寿命を短くする。
【０００９】
従って本発明は上記従来技術に鑑み、潤滑性の乏しい成形用材料（例えば硬質塩ビ、無機材を多く含有する熱可塑性樹脂、木粉入りＰＰ等）を用いた場合でもスクリュのフライトの磨耗を防止することができる成形機用スクリュを提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の成形機用スクリュは、成形機用スクリュの回転方向のフライト前面側のフライト頂部からの深さが０．５ｍｍ以下のステップランド又はテーパーランドを有するステップランドフライト又はテーパーランドフライトにおいて、前記フライト前面側に、フライト頂部からの深さが３．０ｍｍ以下で、半頂角が５〜３０°で、長さがステップランド又はテーパーランドの長さの９０％以上の錐面からなる樹脂導入用面取部を設けたことを特徴とする。
【００１１】
従って、上記構成の成形機用スクリュによれば、フライト前面部では樹脂導入用面取部によってフライトとシリンダの隙間は適宜に広げられているので、潤滑性の乏しい材料でもこの導入用面取部の開口部から容易に入り込んで圧力を高め、後流のフライトとシリンダの隙間に生ずる異常な圧力の低下を防ぐことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、本発明はスクリュのフライトの断面形状に関するものであり、スクリュ全体の構造はほぼ前述の従来例のスクリュと同様であるため、ここでは図５を流用することとしてスクリュ全体の図示は省略する。
【００１３】
図１及び図２は本発明の実施の形態に係るスクリュのフライトを長手方向に直角（図５のＡ−Ａ参照）に截った断面図で、図１にはステップランドフライトを基準としたフライト１３を、図２にはテーパーランドフライトを基準としたフライト１３´を示しており、１１はスクリュ（本体部）、１２はシリンダであり、フライト１３及び１３´の頂部は隙間δを隔ててシリンダ１２と対向している（図３参照）。
【００１４】
図１において、２点鎖線は前述のステップランドフライト３のステップランド４を示しており、ステップランド４の深さｈＳ  は０．５ｍｍ以下に決められる。これに対して本実施の形態に係るスクリュのフライト１３は、先端における深さｈ１  が３．０ｍｍ以下、半頂角αが５〜３０°、長さａがステップランドの長さｍの９０％以上の錐面で面取りした樹脂の導入用面取部１４を備えている。
【００１５】
図２において、２点鎖線は前述のステップランドフライト３と共に公知のテーパーランドフライト３´のテーパーランド４´を示しており、図１に示すステップランド４の段部をテーパーランド４´で置き換えたもので、テーパーランド先端部の深さｈＳ  はステップランドフライト３の場合と同様に決められる。これに対して本発明の実施の形態に係るスクリュのフライト１３´は、先端における深さｈ２  が３．０ｍｍ以下、半頂角αが５〜３０°、長さａがテーパーランドの長さｍの９０％以上の錐面で面取りした導入用面取部１４´を備えている。
【００１６】
上記断面形状のフライト１３及び１３´を有するスクリュの作用を図３及び図４によって説明する。
【００１７】
図３は従来例の図６に対応する断面図（シリンダ軸を含む断面と見ても大差はない）で、１１（１としてもよい）はスクリュ、１２（２としてもよい）はシリンダ、３は従来例のステップランドフライト、１５は溶融樹脂の詰まったスクリュ溝を示しており、フライト３の頂部は狭い隙間δを隔ててシリンダ１２の内壁と対向している。断面図の上側のダイアグラムはスクリュ１１の位置に対応させてシリンダ１２の内壁で計測した樹脂の静圧Ｐを定性的に示したものであり、基線は図示を省略してある。
【００１８】
同図３において、フライト３は左方向に移動してスクリュ溝１５内の溶融樹脂をフライト３の前面（フライト３の左側面）で押圧し、押圧されたスクリュ溝１５内の溶融樹脂の圧力は左側が低く右側が高い分布を示す。右側の圧力の高い溶融樹脂の一部はフライト３とシリンダ１２の隙間δの間隙を通って隣のスクリュ溝１５に流出する。
【００１９】
同図３に２点鎖線で示すように、フライト３のステップランド４の領域を埋めた場合は、シリンダ１２との間の長さＸ、隙間δの狭い通路を通過するときに、２点鎖線で示す圧力曲線１６のように摩擦によってほぼ通過距離に比例して圧力を失い、右側の出口でスクリュ溝１５の左側の低い圧力につながる。また、実線で示すステップランド４を有するフライト３の場合は、溶融樹脂はシリンダ１２の内壁に付着してステップランド４の領域の隙間に入り込み、レイノルズ理論による潤滑圧と同様に実線で示す圧力曲線１７のように圧力が高くなり、この圧力（以下、潤滑圧と略称する）によってフライト３はシリンダ１２の内壁から離されて所謂完全流体潤滑摩擦状態となり、フライト３の頂部とシリンダ１２の金属同士の直接接触が避けられる。
【００２０】
しかし、潤滑性の乏しい成形用材料（例えば硬質塩ビ、無機材を多く含有する熱可塑性樹脂、木粉入りＰＰ等）を用いた場合は、１点鎖線で示す圧力曲線１８のように潤滑圧が発生しないばかりでなく、樹脂の詰まりに起因する以上に大きい圧力低下が発生して所謂混合摩擦状態ないしは固体摩擦状態に近くなり、フライト３の頂部とシリンダ１２とが直接接触して磨耗が促進される。
【００２１】
図４はステップランドフライトを基準としたフライト１３を有するスクリュの場合の図３に対応する図である。同図に示すように、ステップランドフライト３の前面が導入用面取部１４によって開口寸法が大きくなっており、潤滑性の乏しい溶融樹脂でもこの隙間に容易に入り込み、実線で示す圧力曲線１９のように詰まりに起因する異常な圧力の落ち込みが消滅し、入口側にはいくばくかの潤滑圧を得ることができる。
【００２２】
テーパーランドフライトを基準としたフライト１３´を有するスクリュの場合の挙動もほぼ図４と同様であり、図示は省略した。図４中には圧力曲線１９と比較対照するために図３中の圧力曲線１６を再掲してある。
【００２３】
なお、本実施の形態に係るスクリュのフライト１３，１３´の導入用面取部１４，１４´はスクリュの磨耗防止を目的とするものであるため、スクリュの圧縮部の開始位置からスクリュの先端までの全長にわたって設けるのが好ましいが、条件によっては前述の従来例のようにスクリュの一部に限定してもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上発明の実施の形態と共に具体的に説明したように、本発明の成形機用スクリュによれば、潤滑性の乏しい成形用材料（例えば硬質塩ビ、無機材を多く含有する熱可塑性樹脂、木粉入りＰＰ等）を用いた場合でも、フライト頂部とシリンダ間に樹脂が引き込まれて潤滑圧力を発生し、フライトの磨耗防止効果が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る成形機用スクリュのフライトの断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る成形機用スクリュのフライトの断面図である。
【図３】従来の成形機用スクリュの場合の樹脂の圧力分布を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る成形機用スクリュの場合の圧力分布を示す説明図である。
【図５】第１の従来例の成形機用スクリュの側面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線矢視拡大断面図である。
【図７】図５のＢ−Ｂ線矢視拡大断面図である。
【図８】第２の従来例の成形機用スクリュの側面図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ線矢視拡大断面図である。
【図１０】図８のＤ−Ｄ線矢視拡大断面図である。
【符号の説明】
３  ステップランドフライト
３´  テーパーランドフライト
４  ステップランド
４´  テーパーランド
１１  スクリュ
１２  シリンダ
１３，１３´  フライト
１４，１４´  樹脂導入用面取部
【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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【図１０】
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