(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部近傍に材料供給口を備えた加熱円筒内に回転自在のスクリューが設けられているとともに、その加熱円筒の上記一端部側から他端側へと向けて、少なくとも材料供給部、圧縮部、および計量混練部が形成されてなる熱可塑性樹脂成形用混練装置において、上記計量混練部のスクリューフライトに切欠が設けられ、この切欠の半径方向深さは、スクリューフライトのスクリュー軸根元側から先端側へと軸方向に漸次深くなり、スクリュー軸先端側の側面部ではスクリューフライト高さと同一であることを特徴とする熱可塑性樹脂成形用混練装置。
【請求項２】
一端部近傍に材料供給口を備えた加熱円筒内に回転自在のスクリューが設けられているとともに、その加熱円筒の上記一端部側から他端側へと向けて、少なくとも材料供給部、圧縮部、および計量混練部が形成されてなる熱可塑性樹脂成形用混練装置において、上記計量混練部のスクリューフライトに切欠が設けられ、この切欠は、スクリュー軸の根元側から先端側に向かって、当該スクリューフライトのねじれの向きと逆向きに傾斜した状態で形成されていることを特徴とする熱可塑性樹脂成形用混練装置。
【請求項３】
一端部近傍に材料供給口を備えた加熱円筒内に回転自在のスクリューが設けられているとともに、その加熱円筒の上記一端部側から他端側へと向けて、少なくとも材料供給部、圧縮部、および計量混練部が形成されてなる熱可塑性樹脂成形用混練装置において、
上記計量混練部のスクリューフライトに切欠が設けられ、この切欠は、
スクリュー軸の根元側から先端側に向かって、当該スクリューフライトのねじれの向きと逆向きに傾斜した状態で形成され、かつ、
その形成位置は、互いに隣接する一周ごとのスクリューフライトどうしで、スクリュー軸方向に沿った直線上に並ばずに円周方向に相互にずれているとともに、
その半径方向深さは、スクリューフライトのスクリュー軸根元側から先端側へと軸方向に漸次深くなり、スクリュー軸先端側の端面部ではスクリューフライト高さと同一である、
ことを特徴とする熱可塑性樹脂成形用混練装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱可塑性樹脂の各種成形に際して、樹脂を可塑化・混練するための混練装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂の成形に供される混練装置としては、一般に、材料供給口を備えた加熱円筒内に回転自在のスクリューを設けたタイプのものが多用される。この種の混練装置では、基本的に、加熱円筒の材料供給口側から材料供給部、圧縮部、および計量混練部が順に設けられ、また、より細密には、材料供給部、可塑化部、圧縮部、脱気部、計量混練部が設けられる場合もある。
【０００３】
ここで、熱可塑性樹脂の成形に際しての混練にあっては、材料を均一に分散・分配させること、およびこのような分散・分配を効率的に行うことは、成形品の品質を向上させ、かつ、十分な生産性を確保する上で重要な技術的課題である。
【０００４】
このような技術的課題を達成するために、従来、特公平３−４８８４２号公報において、加熱円筒内の材料供給部と圧縮部のスクリューフライトに切欠を設けることが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した公報記載の提案においては、スクリューフライトの切欠を形成する箇所が、材料を加熱しつつ移送する材料供給部と、樹脂を圧縮することで可塑化溶融を促進させる圧縮部であるため、最終成形品の品質に対しての影響度が少ない、つまり少々切欠を設けても、材料に対して与えるエネルギの増加に比して成形品の品質への寄与が少ないという問題があった。
【０００６】
また、この提案における個々の切欠の半径方向への深さは、スクリュー軸の軸方向に沿って一定であるため、スクリューフライト外周部付近の大きな剪断力を受ける樹脂と、スクリューフライトの付け根部付近のあまり剪断力を受けない樹脂との位置交換が不十分であり、最終成形品に低分散部が存在する結果となり、品質向上が十分に行われないという問題もある。
【０００７】
更に、スクリューの回転による樹脂流動は、一般に、スクリュー軸に対して平行ではなく、スクリュー軸に対して斜めに流動するが、上記提案において各切欠は、その中心軸がスクリュー軸と平行となるように形成されるため、スクリューフライトの切欠の側面（溝状の切欠の内側面）部分において樹脂が滞留し、熱的に敏感な樹脂では樹脂劣化が生じるとともに、その他の樹脂においても混練装置内での滞留時間に大きな分布が生じるため、均一な品質の成形品が得られないという問題もある。
【０００８】
更にまた、スクリューフライトに切欠を設けると、樹脂の移送・圧縮による反作用によってスクリューフライトに掛かる力が円周方向に不均一となるが、上記提案では、各切欠はスクリュー軸と平行に一直線上に並んで形成されるため、切欠のある一直線上でスクリュー軸に同一方向への力が作用し、スクリュー軸に大きな繰り返し曲げ応力を発生させ、スクリュー寿命が著しく短くなるという問題もある。
【０００９】
本発明は以上のような各問題点を解決すべくなされたもので、その主たる目的は、切欠の設置効率を向上させ、比較的小さなエネルギ上昇のもとに材料の分散・分配性を向上させることができ、安定して高品質の成形品を得ることのできる熱可塑性樹脂成形用混練装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記の目的を達成しながら、スクリュー寿命をより長くすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、第１発明の熱可塑性樹脂成形用混練装置は、実施例図面である図１〜図３に示すように、一端部近傍に材料供給口１ａを備えた加熱円筒１内に回転自在のスクリュー２が設けられているとともに、その加熱円筒１の上記一端部側から他端側へと向けて、少なくとも材料供給部１１、圧縮部１３、および計量混練部１５が形成されてなる熱可塑性樹脂成形用混練装置において、計量混練部１５のスクリューフライト２１に切欠２２を設け、この切欠２２の半径方向深さを、スクリューフライト２１のスクリュー軸根元側から先端側へと軸方向に漸次深くし、スクリュー軸先端側の側面２１ｂの位置ではスクリューフライト高さＨと同一としたことによって特徴づけられる。
【００１１】
また、第２発明の熱可塑性樹脂成形用混練装置は、上記と同様に計量混練部１５のスクリューフライト２１に切欠２３を設け、この切欠２３を、スクリュー軸２の根元側から先端側に向かって、スクリューフライト２１のねじれの向きと逆向きに傾斜させて形成したことによって特徴づけられる（図５参照）。
【００１２】
更に、上記熱可塑性樹脂成形用混練装置は、同じく計量混練部１５のスクリューフライト２１に切欠２４を設け、この切欠２４の形成位置を、互いに隣接する一周ごとのスクリューフライト２１・・２１どうしで、スクリュー軸方向に沿ったものとせずに、円周方向に相互にずらしたことによって特徴づけられるものであってもよい（図６参照）。
【００１３】
ここで、本発明は、上記した第１〜第２発明における構成を適宜に組み合わせることができ、例えばその全部を組み合わせた構成、すなわち、図７に示すように、計量混練部１５のスクリューフライト２１に切欠２５を設け、その切欠２５を、スクリュー軸２の根元側から先端側に向かって、スクリューフライト２１のねじれの向きと逆向きに傾斜させて形成し、かつ、その切欠２５の形成位置を、互いに隣接する一周ごとのスクリューフライト２１・・２１どうしで、スクリュー軸方向に沿ったものとせずに円周方向に相互にずらし、更に、その切欠２５の半径方向深さを、スクリューフライト２１のスクリュー軸根元側から先端側へと軸方向に漸次深くして、スクリュー軸先端側の側面２１ｂの位置ではスクリューフライト高さＨと同一とした構成とすることが好ましい。
【００１４】
本発明において、熱可塑性樹脂形成用混練装置とは、加熱用ヒータと冷却配管を持った円筒内に回転自在のスクリューを設けたもので、そのスクリューの回転によって、材料供給口から加熱円筒内に供給された樹脂を、材料供給口が形成された一端側から他端側に溶融させながら送る装置を言い、また、スクリューは回転自在に加えて軸方向に摺動自在のものであってもよい。更に、そのスクリューの軸数は、１であっても複数であってもよく、また、スクリュー軸数が複数の場合には、その各スクリューの回転方向が同じであっても逆であってもよい。ただし、本発明は、スクリュー回転数で押出量が決まる単軸のものよりも、押出量が原料供給装置からの供給量で決定される確動性の高い２軸等の複数軸のものに適用することが好ましい。
【００１５】
また、本発明の熱可塑性樹脂成形用混練装置は、図１に例示するように、装置の最も上流側（材料供給口１ａ側）に位置し、材料供給口１ａを介して加熱円筒１内に供給された原材料を取り込むことを主たる機能とする材料供給部１１と、最も下流側に位置し、溶融した原材料を均一に混練して分散性、分配性を付与するとともに、定速押出を担う計量押出部１５の間に、少なくとも、原材料を圧縮して可塑化を促進させる圧縮部１３を備えたものであればいいが、これらに加えて、圧縮部１３に先立って原材料を徐々に圧縮して可塑化させる可塑化部１２、圧縮部１３での圧縮により形成されたマテリアルシールと計量混練部１５でのマテリアルシールで作られる空間に真空引きを施し、原材料中の水分、揮発分の除去を行う脱気部１４等を適宜に設けてもよい。
【００１６】
本発明におけるスクリューフライトの切欠とは、連続するスクリューフライトのある部分に形成された空間を言い、その切欠の形状そのものは、スクリュー軸に直交する断面で三角形状、四角形状、半楕円形状等、特に規定されないが、半円形状のものが好ましい。
【００１７】
また、その切欠のスクリューフライト１周分（３６０°）当たりの数は、３未満の場合は殆ど効果がなく、１３より多い場合には互いに円周方向に隣合う切欠間の寸法が小さくなって、スクリューフライトの強度上の問題が発生するため、３〜１２が好ましい。切欠の形成領域のスクリュー軸の軸方向への長さは、スクリュー外径（スクリューフライトの外径）をＤとしたとき、１Ｄ未満であれば殆ど効果がなく、２Ｄを越えると樹脂温度の過上昇、モータトルクの過上昇が発生し、連続稼動が困難となるため、１Ｄ〜２Ｄとすることが好ましい。
【００１８】
第１発明の切欠２２においては、その半径方向の深さがスクリュー軸先端側ほど深くなって、スクリューフライト２１のスクリュー軸先端側の側面２１ｂ、つまり最深部ではスクリューフライト２１の高さＨと等しくなるが、最浅部、すなわちスクリューフライト２１のスクリュー軸根元側の側面２１ａの位置における深さとしては、スクリューフライト２１の高さＨの３／４を越えると半径方向への材料の位置交換効果が乏しくなり、１／４未満であれば樹脂のリークフローが生じにくくなるため、スクリューフライト２１の高さＨの１／４〜３／４とすることが好ましい。
【００１９】
第２発明の切欠２３は、スクリュー軸と平行ではなく、スクリューフライト２１のねじれの向きと逆向きに傾斜した状態で形成されるが、その傾斜の角度、つまり切欠２３の中心軸とスクリュー軸とのなす角度θ（図５参照）は、スクリュー２の回転速度とスクリューフライト２１のねじれ方向によって決定されるスクリューフライト切欠部での樹脂流動方向である３〜６０°の範囲とすることが好ましく、この範囲外では切欠２３を傾斜させることによって生じる後述する作用効果が殆ど得られない。
【００２０】
また、切欠２４は、互いに隣接する１周分（１ピッチ分）のスクリューフライトどうしで、スクリュー軸に沿う直線上に並ばずに、円周方向に相互にずれた状態で形成された場合には、その相互のずれ量は特に限定されない。ただし、スクリューフライト２１上での切欠２４の円周方向への配列ピッチの半分だけずらすことが、樹脂の分配性、スクリュー２に作用する繰り返し曲げ応力低減の観点から最も好ましい。
【００２１】
なお、本発明で言う熱可塑性樹脂とは、熱と剪断によるエネルギによって溶融・流動性を発現する樹脂で、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、硬質塩化ビニル樹脂、軟質塩化ビニル樹脂、ナイロン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、アクリル樹脂、アセタール樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂には、ジ−２−エチルヘキシルフタレート、ジ−２−エチルヘキシルアジペート、ジ−２−エチルヘキシルマレート、ジ−２−エチルヘキシルホスフェート等の可塑剤、炭酸カルシウム、マイカ、タルク、ガラス繊維、炭素繊維等の充填材が添加されてもよい。
【００２２】
【作用】
第１〜第２の発明において、切欠２２〜２４を設ける位置が、原材料に対して最終的に分散性、分配性を付与して最終押出製品の品質を大きく左右する計量混練部１５であるため、圧縮部に切欠を設ける従来の提案技術に比して、切欠の設置効果が大きく、小さなエネルギ（場合によってはエネルギ上昇なし）で押出材料に良好な分散性、分配性を与えることができる。
【００２３】
また、第１発明においては、切欠２２の深さがスクリュー軸の軸方向に一定ではなく、スクリュー軸根元側から先端側へと漸次深くなって、同先端側の側面ではスクリューフライト２１の高さと同じとしているため、切欠２２の形成位置において、樹脂のリークフローが起こる際にスクリューの半径方向外側に向かう樹脂流速ベクトルが発生し、スクリューフライト２１の外周部付近の大きな剪断を受ける樹脂と、スクリューフライト２１の付け根部付近のあまり剪断を受けない樹脂との位置交換が確実に行われ、材料の分配性が向上する。
【００２４】
第２発明においては、切欠２３がスクリュー軸と平行に形成されずに、スクリューフライト２１のねじれの向きと逆向きに傾斜しているため、スクリュー２の回転による樹脂の流動方向と、切欠２３によって形成されるスクリューフライト２１を貫通する樹脂流路の方向とが一致し、樹脂流動がスムーズとなる結果、切欠の内側面部分における樹脂の滞留が生じず、そこを通る樹脂に均等な伸張を与えることができ、押出される樹脂に経時的な品質の不均一性がなくなる。
【００２５】
上記においては、切欠２４の形成位置が、互いに隣接する１周分のスクリューフライトどうしで、スクリュー軸に平行な直線上ではなく、互いにずれている場合には、スクリューフライト２１に形成されている切欠２４を通過する樹脂の流動方向にランダム性を付与することができ、原材料の分散・分配性が向上すると同時に、スクリュー軸に作用する力も円周方向に分散する結果、繰り返し曲げ応力による疲労破壊が抑制される。
【００２６】
【実施例】
図１は第１発明の実施例の全体構成を示す模式的縦断面図である。
加熱円筒１内には回転自在のスクリュー２が配設されており、この加熱円筒１の一端部に設けられた材料供給口１ａ側から他端側へと向けて、材料供給口１ａから供給された原材料を取り込む材料供給部１１、材料に熱と圧力を付与して徐々に可塑化させる可塑化部１２、材料の圧縮により可塑化を促進させる圧縮部１３、加熱円筒１に形成された脱気口１４ａを介して材料内の脱気を行う脱気部１４、および、溶融した材料を均一に混練して分散性、分配性を付与し、加熱円筒１ａの他端に設けられた押出口１ｂから一定の流量で押出すための計量混練部１５が順に形成されている。
【００２７】
そして、図１においてクロスハッチングで示す領域、すなわち計量混練部１５におけるスクリュー２の先端側所定領域のスクリューフライトに、以下に示す切欠２２が形成されている。
【００２８】
図２は計量混練部１５のスクリュー２の要部平面図で、図３はその図２においてＡ−Ａで示す面（切欠２２の中心線を通る面）に沿って切断した拡大断面図である。
【００２９】
計量混練部１５のスクリュー先端側所定領域のスクリューフライト２１に、その１周（３６０°）当たりに複数個の切欠２２が、フライト２１の周方向に一定のピッチで等分に配置されている。そして、この各切欠２２の深さ（半径方向）は、図３に示すように、スクリュー２の根元側（加熱円筒１の押出口１ｂ側）の側面２２ａから先端側（加熱円筒１の材料供給口１ａ側）の側面２２ｂに向かうほど漸次深くなっており、最深部分であるスクリュー２の先端側の側面２２ｂでは、スクリューフライト２１の高さＨと同一となっている。各切欠２２のスクリュー２の軸直交方向に切断した断面形状は、例えば図４に示すように半円形である。また、この例において各切欠２２は、それぞれスクリュー２の軸方向に沿うように形成されている。
【００３０】
〔表１〕は、各切欠２２の最浅部での深さや、スクリューフライト２１の１周（３６０°）当たりの切欠２２の形成数、あるいはスクリュー２の軸方向への切欠２２の形成領域等を種々に変更した各実施例を用いて、実際に熱可塑性樹脂を混練溶融させて押出成形したときの成形品の評価結果とスクリュー２を駆動するためのモータの負荷状態を、比較例とともに示す表である。
【００３１】
この各実施例および比較例に用いた装置・条件等は以下の通りである。
使用押出機  ：２軸異方向回転パラレルタイプ押出機（スクリュー外径９１ｍｍ）
使用樹脂    ：硬質ポリ塩化ビニル（徳山積水社製・ＴＳ１０００Ｒ）
使用金型    ：製品肉厚４．５ｍｍ、外径６０ｍｍのパイプ用金型
押出成形条件：押出量１５０ｋｇ／ｈ、スクリュー回転数３０ｒｐｍ、バレル温度１８０°Ｃ、シート金型温度２００°Ｃ
物性評価：シャルピー衝撃試験値の円周方向ばらつき（押出成形された長さ１ｍのパイプ１００本について、それぞれ押出時における特定の角度位置を基準に円周方向に８等分した各位置の衝撃試験値を測定し、各位置ごとの平均値を算出して、その最大値と最小値の差を算出）
【００３２】
【表１】
0003605180.tif 000002
【００３３】
この〔表１〕に示すように、計量混練部１５に切欠２２を設け、かつ、その各切欠２２の深さをスクリュー２の先端側ほど深くした第１発明の各実施例では、各切欠２２の形成位置において生じる樹脂のリークフロー中に、スクリュー２の半径方向外側に向かうベクトルが発生し、樹脂が加熱円筒１内で半径方向確実に位置交換されて分散性・分配性が向上する結果、製品の円周方向ばらつきが小さくなっているのに対し、計量混練部１５に切欠を設けるものの、その深さを一様とした比較例１と、切欠の深さをスクリューの先端側ほど深くするものの、その形成位置を可塑化部とした比較例２では、そのような効果は見られなかった。なお、第１発明の各実施例のなかでも、切欠２２のスクリュー２の軸方向への形成領域をスクリュー２の外径Ｄの２．５倍ととした実施例１−４では、樹脂温度が上昇し、かつ、モータ負荷が相当に増大して好ましくないことが確かめられるとともに、逆に、同じく切欠２２の形成領域を０．５Ｄとした実施例１−６では、製品の円周方向へのばらつきの改善効果が少ないことが確かめられた。また、切欠２２の最浅部の深さをスクリューフライト２１の高さＨの１／５にした実施例１−２や、スクリューフライト２１の１周当たりの切欠２２の形成個数を２個とした実施例１−５においても、製品の円周方向へのばらつきの改善効果が少ないことが確かめられた。
【００３４】
次に、第２発明の実施例について述べる。
第２発明の実施例においても、装置の全体構成は図１と全く同様とし、その切欠の形成位置も同図にクロスハッチングで示す計量混練部１５の先端所定領域とし、また、その各切欠のスクリュー２の軸直角断面形状は第１発明の実施例と同様に半円形としているが、図５に計量混練部１５のスクリュー２の要部平面図を示すように、各切欠２３は、その中心線Ｃがスクリュー２の軸方向Ｌに沿わずに、スクリューフライト２１のねじれの向きと逆向きに、スクリュー２の軸方向Ｌに対してθだけ傾斜した状態で形成されている。また、この第２発明の実施例では、各切欠２３の深さはスクリュー２の軸方向に一定である。
【００３５】
〔表２〕は、切欠２３のスクリュー２の軸方向に対する傾斜角度θや、スクリューフライト２１の１周（３６０°）当たりの切欠２３の形成数、スクリュー２の軸方向への切欠２３の形成領域等を種々に変更した各実施例を用いて、実際に熱可塑性樹脂を混練溶融させて押出成形したときの成形品の評価結果とスクリュー２を駆動するためのモータの負荷状態を、比較例とともに示す表である。
【００３６】
この第２発明の各実施例および比較例に用いた装置・条件、物性評価の手法等は、先に示した第１発明の各実施例で用いたものと全く同じであるが、物性評価については、シャルピー衝撃試験値の円周方向へのばらつきのほか、押出方向へのばらつきも調査した。押出方向へのばらつきは、長さ１ｍのパイプ１００本について、それそれの円周を８等分した位置でシャルピー衝撃試験値を計測し、その各パイプごとにその各計測値を平均化し、その平均値の標準偏差を算出した結果を示している。
【００３７】
【表２】
0003605180.tif 000003
【００３８】
この〔表２〕から明らかなように、計量混練部１５に切欠２３を設けるとともに、その各切欠２３を、スクリューフライト２１のねじれの向きと逆向きに、スクリュー２の軸線に対して傾斜させた第２発明の各実施例では、各切欠２３の向きがスクリュー２の回転により発生する樹脂の流動方向に沿うが故に、切欠２３の内側面部分で局所的に樹脂が滞留する不具合が解消される結果、樹脂は均一に分散・分配され、押出される樹脂に経時的・局所的なムラが生じず、押出成形品の円周方向および押出方向へのばらつきが少なくなることが確認され、計量混練部にスクリュー２の軸方向に沿った切欠を設けた比較例２−１や、可塑化部にスクリュー２の軸方向に対して傾斜した切欠を設けた比較例２−２では、そのような効果は認められなかった。また、切欠２３の傾斜角θを８０°および２°とした実施例２−２および２−３では、切欠２３の形成位置における樹脂の流動方向と切欠２３の傾斜角度との不一致に起因して、上記した効果が少なく、スクリューフライト２１の１周当たりの切欠数が少ない実施例２−５、およびスクリュー２の軸方向への切欠形成領域の少ない実施例２−６でも上記効果は乏しく、同切欠形成領域が多すぎる実施例２−４では樹脂温度の上昇およびモータ負荷の増大が見られて好ましくないことも確認された。
【００３９】
次に他の実施例について述べる。
この実施例においても、装置の全体構成は図１と全く同様とし、その切欠の形成位置も同図にクロスハッチングで示す計量混練部１５の先端所定領域とし、また、その各切欠のスクリュー２の軸直角断面形状は第１発明の実施例と同様に半円形としているが、図６に計量混練部１５のスクリュー２の要部平面図を示すように、各切欠２４は、スクリュー２の軸方向に互いに隣接する１周分（３６０°分）のスクリューフライト２１どうしで、円周方向にずらして設けている。すなわち、例えばスクリューフライト２１の１周当たりに８個の切欠２４を設ける場合、基本的には１周を８等分した位置にそれぞれ切欠２４を設け、円周方向への切欠２４の配列ピッチＰを一定とするが、スクリューフライト２１の１周ごとに、切欠２４の円周方向への配列ピッチの異なる箇所を設けることで、軸方向に隣接する１周分のスクリューフライト２１どうしで、切欠２４の形成位置を円周方向にずらしている。なお、この第３発明の実施例では、各切欠２４の深さはスクリュー２の軸方向に一定とし、その中心線はスクリュー２の軸方向に平行としている。
【００４０】
〔表３〕は、互いに軸方向に隣接する切欠２４相互の円周方向へのずれ量を変化させるとともに、スクリューフライト２１の１周（３６０°）当たりの切欠２３の形成数、スクリュー２の軸方向への切欠２３の形成領域等を種々に変更した各実施例を用いて、実際に熱可塑性樹脂を混練溶融させて押出成形したときの成形品の評価結果とスクリュー２を駆動するためのモータの負荷状態、並びにスクリュー寿命を、比較例とともに示す表である。
【００４１】
この各実施例および比較例に用いた装置・条件、物性評価の手法等は、先に示した第１発明の各実施例で用いたものと全く同じである。
【００４２】
【表３】
0003605180.tif 000004
【００４３】
この〔表２〕から明らかなように、計量混練部１５に切欠２４を設けるとともに、その各切欠２４を、互いにスクリュー２の軸方向に隣接する１周分のスクリューフライト２１どうしにおいてスクリュー２の軸方向に一直線上に並べず、円周方向に所定量だけずらして設けた各実施例では、製品の円周方向への衝撃試験値のばらつきの改善効果が見られるのに対し、切欠を一直線上に並べた比較例３−１と、切欠を円周方向にずらすものの、その形成位置を可塑化部とした比較例３−２では、そのような改善効果は見られなかった。また、スクリューフライト２１の１周当たりの切欠２４の形成数を８個とし、軸方向に隣接するスクリューフライト２１どうしの切欠２４のずれ量を、切欠２４の円周方向配列ピッチＰの１／２だけずらした実施例３−２では、樹脂の分配性が良好で、かつ、樹脂の混練時においてスクリュー２に作用する繰り返し曲げ応力の低減効果が良好であるが故に、製品の円周方向への衝撃試験値のばらつきの改善効果が大であり、しかも、スクリュー２の寿命が増大することが確かめられた。一方、切欠２４のずれ量を定常的な配列ピッチＰの１／３とした実施例３−１、切欠２４の軸方向への形成領域を少なくした実施例３−３、およびスクリューフライト２１の１周当たりの切欠２４の形成数の少ない実施例３−５では、製品の円周方向へのばらつきの改善効果およびスクリュー寿命の改善効果はともに乏しく、切欠２４の軸方向への形成領域を必要以上に多くした実施例３−４では、製品の円周方向へのばらつきの改善効果は大であるものの、樹脂温度の上昇、モータ負荷の増大が見られ、スクリュー寿命は短くなることが判明した。
【００４４】
さて次に、上記した第１〜第２発明及び他の構成の全てを適用した実施例について述べる。
この総合的な実施例は、装置の全体構成は図１と同様とし、その切欠の形成位置も同図にクロスハッチングで示す計量混練部１５の先端所定領域とし、また、その各切欠のスクリュー２の半径方向への断面形状は第１発明の実施例と同様に半円形とするとともに、図７に計量混練部１５におけるスクリューフライト２１の要部平面図を示し、また、図８にそのＡ−Ａ拡大断面図（切欠２５の中心線Ｃに沿って切断した拡大断面図）を示すように、各切欠２５を、その中心線Ｃがスクリュー２の軸方向Ｌに沿わずに、スクリューフライト２１のねじれの向きと逆向きに、スクリュー２の軸方向Ｌに対してθだけ傾斜した状態で形成し、また、各切欠２５の深さを、その中心線Ｃに沿ってスクリュー２の先端側ほど深くして最深部ではスクリューフライト２１の高さＨと同一とし、更に、互いに軸方向に隣接する１周分のスクリューフライト２１どうしで、切欠２５を円周方向に相互にずらして形成している。
【００４５】
〔表４〕および〔表５〕に、切欠２５の形成条件等を変化させた総合的実施例を用いて、実際に熱可塑性樹脂を混練溶融させて押出成形したときの成形品の評価結果とスクリュー２を駆動するためのモータの負荷状態、並びにスクリュー寿命を、比較例とともに示す表である。
【００４６】
【表４】
0003605180.tif 000005
【００４７】
【表５】
0003605180.tif 000006
【００４８】
これらの〔表４〕および〔表５〕に示されるように、前記した第１〜第２発明及び他の構成においてそれぞれ好適な結果が得られた切欠形成条件の全てを満足する実施例４−１では、切欠を計量混練部に形成するものの各切欠をスクリュー軸方向に一直線上に並べ、かつ、各切欠をスクリュー軸と平行に沿わせ、しかも切欠深さを一定とした比較例１−１や、上記実施例４−１と同等の形成条件のもとに切欠を形成するもののこれらを可塑化部に設置した比較例４−２に比して、押出成形された製品の円周方向および押出方向への衝撃試験値のばらつきが大幅に改善されるとともに、比較例１−１に比して、スクリュー寿命が大幅に改善されることが確かめられた。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１〜第３発明を通じて、最終押出製品の品質を大きく左右する計量混練部におけるスクリューフライトに切欠を形成しているため、圧縮部や可塑化部等に切欠を設ける従来のこの種の混練装置に比して、切欠の設置効果が大きく、殆どエネルギ上昇を伴うことなく、原材料の分散・分配性を向上させることができる。
【００５０】
これに加えて、第１〜第２発明では、それぞれ以下に示す効果を奏することができる。
第１発明では、各切欠の深さをスクリュー軸方向に一定とせずに、スクリューの先端側ほど漸次深くして最終的にスクリューフライトの高さと同一としているから、切欠の形成位置におけるリークフロー中にスクリューの半径方向への樹脂流速ベクトルが発生し、スクリューフライトの付け根部分と先端部分との樹脂が効率的に位置交換される結果、押出される樹脂は混練過程において均一に剪断力を受けることになり、低分散に起因する低品質の箇所が存在することがない。
【００５１】
また、第２発明では、各切欠をスクリュー軸方向に沿わせず、スクリュー軸に対してスクリューフライトのねじれの向きと逆向きに傾斜させた状態で形成しているから、各切欠の向きがスクリューの駆動により生じる樹脂流動方向に沿ったものとなり、切欠の内側面部分に樹脂が滞留することが防止される結果、滞留部分での伸張を受けない樹脂が間欠的に押出される不具合が解消され、押出製品の経時的な品質の変動の発生を解消することができる。
【００５２】
更に、各切欠をスクリュー軸方向に一直線上に並べず、互いに軸方向に隣接する１周分のスクリューフライトどうしで、円周方向にずらして形成した場合には、切欠形成位置における樹脂流動にランダム性を付与して、材料の分散・分配性が向上すると同時に、混練によりスクリューに作用する繰り返し曲げ応力の方向性をスクリュー軸の円周方向に分散させることができ、スクリュー軸の撓みを抑制し、スクリューの長寿命かを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１発明の実施例の全体構成を示す模式的縦断面図
【図２】第１発明の実施例の計量混練部１５におけるスクリュー２の要部平面図
【図３】図２のＡ−Ａ断面拡大図
【図４】第１発明の実施例の切欠２２の、スクリュー軸に直交する面で切断した断面形状の説明図
【図５】第２発明の実施例の計量混練部１５におけるスクリュー２の要部平面図
【図６】他の構成の実施例の計量混練部１５におけるスクリュー２の要部平面図
【図７】第１〜第２発明及び他の構成を適用した総合的実施例の計量混練部１５におけるスクリュー２の要部平面図
【図８】図７のＡ−Ａ拡大断面図
【符号の説明】
１  加熱円筒
１ａ  材料供給口
１ｂ  押出口
１１  材料供給部
１２  可塑化部
１３  圧縮部
１４  脱気部
１５  計量混練部
２  スクリュー
２１  スクリューフライト
２２，２３，２４，２５  切欠
【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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