(57)【要約】【課題】材料の劣化を防止できる押出成形用スクリューを提供する。【解決手段】本発明による押出用スクリューの設計方法は、ミキシングエレメント３０ａ、３０ｂが設けられていない状態で、スクリュー本体２０のうち下流端３２に対応する位置における圧力Ｐ１ｄから、スクリュー本体２０のうち上流端３１に対応する位置における圧力Ｐ１ｕとを減じて得られる圧力差ΔＰ１を算出するステップと、ミキシングエレメント３０ａ、３０ｂが設けられている状態で、下流端３２における圧力Ｐ２ｄから、上流端３１における圧力Ｐ２ｕを減じて得られる圧力差ΔＰ２を算出するステップと、圧力差ΔＰ２から圧力差ΔＰ１を減じて得られる圧力差ΔＰを算出するステップと、圧力差ΔＰが最も小さいモデルを選定するステップと、を備えている。【選択図】図４
2018130866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダの内部に挿通された回転可能なスクリュー本体と、前記スクリュー本体に設けられたミキシングエレメントと、を備え、前記ミキシングエレメントが、材料が流入する上流端と、前記材料を排出する下流端と、前記材料が通過する複数の溝と、を有する、押出成形用スクリューを設計するための押出成形用スクリューの設計方法であって、
前記ミキシングエレメントが設けられていない状態で、前記スクリュー本体のうち前記上流端に対応する位置における圧力Ｐ１ｕと、前記スクリュー本体のうち前記下流端に対応する位置における圧力Ｐ１ｄとを算出し、前記圧力Ｐ１ｄから前記圧力Ｐ１ｕを減じて得られる圧力差ΔＰ１を、前記ミキシングエレメントの諸元が互いに異なる第１モデルおよび第２モデルの各々で算出するステップと、
前記ミキシングエレメントが設けられている状態で、前記上流端における圧力Ｐ２ｕと、前記下流端における圧力Ｐ２ｄとを算出し、前記Ｐ２ｄから前記圧力Ｐ２ｕを減じて得られる圧力差ΔＰ２を、前記第１モデルおよび前記第２モデルの各々で算出するステップと、
前記第１モデルおよび前記第２モデルの各々において、前記圧力差ΔＰ２から前記圧力差ΔＰ１を減じて得られる圧力差ΔＰを算出するステップと、
前記第１モデルおよび前記第２モデルから、前記圧力差ΔＰが最も小さいモデルを選定するステップと、を備えた、押出成形用スクリューの設計方法。
【請求項２】
前記スクリュー本体に、前記スクリュー本体の軸方向に互いに離間して設けられた複数の前記ミキシングエレメントが設けられ、
前記圧力Ｐ１ｕおよび前記圧力Ｐ２ｕは、最も上流側の前記ミキシングエレメントの前記上流端における圧力であり、前記圧力Ｐ１ｄおよび前記圧力Ｐ２ｄは、当該ミキシングエレメントの前記下流端における圧力である、請求項１に記載の押出成形用スクリューの設計方法。
【請求項３】
前記ミキシングエレメントの前記諸元は、前記ミキシングエレメントの前記溝の幅、深さおよび個数を含み、
前記第１モデルおよび前記第２モデルは、前記ミキシングエレメントの幅、深さおよび個数のうちの少なくとも一つが異なる、請求項１または２に記載の押出成形用スクリューの設計方法。
【請求項４】
前記ミキシングエレメントの複数の前記溝は、交互に配置された流入溝と流出溝とを含み、
前記流入溝と、前記流入溝に前記スクリュー本体の回転方向とは反対方向で隣り合う前記流出溝との間に、第１堰が設けられ、
前記流入溝と、前記流入溝に前記スクリュー本体の回転方向で隣り合う前記流出溝との間に、前記第１堰よりも外周側に突出する第２堰が設けられ、
前記ミキシングエレメントの前記諸元は、前記第２堰の高さから前記第１堰の高さを減じて得られる高低差ΔＨを含み、
前記第１モデルと前記第２モデルは、前記高低差ΔＨが異なる、請求項１乃至３のいずれか一項３に記載の押出成形用スクリューの設計方法。
【請求項５】
前記ミキシングエレメントの複数の前記溝は、交互に配置された流入溝と流出溝とを含み、
前記流入溝と、前記流入溝に前記スクリュー本体の回転方向とは反対方向で隣り合う前記流出溝との間に、第１堰が設けられ、
前記ミキシングエレメントの前記諸元は、前記第１堰の幅を含み、
前記第１モデルと前記第２モデルは、前記第１堰の幅が異なる、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の押出成形用スクリューの設計方法。
【請求項６】
前記ミキシングエレメントの前記諸元は、前記スクリュー本体の軸線方向に対する前記溝の角度を含み、
前記第１モデルと前記第２モデルは、前記角度が異なる、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の押出成形用スクリューの設計方法。
【請求項７】
前記ミキシングエレメントの諸元は、前記スクリュー本体の軸線方向における前記ミキシングエレメントの長さＬと、前記スクリュー本体の外径Ｄと、を含み、
前記第１モデルと前記第２モデルは、Ｌ／Ｄが異なる、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の押出成形用スクリューの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出成形用スクリューの設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂等の材料を押出成形するための押出機が知られている。このような押出機のスクリューは、通常、材料が導入される供給部と、材料の圧縮及び溶融が進行する圧縮部と、溶融された材料の所定量を排出する計量部と、を有している。圧縮部における螺旋溝の深さは、材料の圧縮及び溶融を効率的に進行させるために、供給部側から計量部側へ近づくにつれて徐々に浅くなるように設計されている。
【０００３】
このような押出機において、分散性や均質性で優れた押出成形品を得るためにミキシングエレメントを用いる場合がある。この場合、押出機は、高い混練効果を有することができる。例えば、特許文献１に示されているスクリューの計量部には、２つのミキシングエレメントが設けられている。各ミキシングエレメントは、周方向に交互に設けられた流入溝および流出溝を有している。これらの流入溝および流出溝を材料が通過する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２９０５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ミキシングエレメントの形状によっては、圧力損失による押出量の低下や材料の滞留が生じる場合がある。この場合、材料の温度が上昇し、材料が焦げて劣化するという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、材料の劣化を防止できる押出成形用スクリューの設計方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、シリンダの内部に挿通された回転可能なスクリュー本体と、前記スクリュー本体に設けられたミキシングエレメントと、を備え、前記ミキシングエレメントが、材料が流入する上流端と、前記材料を排出する下流端と、前記材料が通過する複数の溝と、を有する、押出成形用スクリューを設計するための押出成形用スクリューの設計方法であって、前記ミキシングエレメントが設けられていない状態で、前記スクリュー本体のうち前記上流端に対応する位置における圧力Ｐ１ｕと、前記スクリュー本体のうち前記下流端に対応する位置における圧力Ｐ１ｄとを算出し、前記圧力Ｐ１ｄから前記圧力Ｐ１ｕを減じて得られる圧力差ΔＰ１を、前記ミキシングエレメントの諸元が互いに異なる第１モデルおよび第２モデルの各々で算出するステップと、前記ミキシングエレメントが設けられている状態で、前記上流端における圧力Ｐ２ｕと、前記下流端における圧力Ｐ２ｄとを算出し、前記Ｐ２ｄから前記圧力Ｐ２ｕを減じて得られる圧力差ΔＰ２を、前記第１モデルおよび前記第２モデルの各々で算出するステップと、前記第１モデルおよび前記第２モデルの各々において、前記圧力差ΔＰ２から前記圧力差ΔＰ１を減じて得られる圧力差ΔＰを算出するステップと、前記第１モデルおよび前記第２モデルから、前記圧力差ΔＰが最も小さいモデルを選定するステップと、を備えた、押出成形用スクリューの設計方法を提供する。
【０００８】
なお、上述した押出成形用スクリューの設計方法において、前記スクリュー本体に、前記スクリュー本体の軸方向に互いに離間して設けられた複数の前記ミキシングエレメントが設けられ、前記圧力Ｐ１ｕおよび前記圧力Ｐ２ｕは、最も上流側の前記ミキシングエレメントの前記上流端における圧力であり、前記圧力Ｐ１ｄおよび前記圧力Ｐ２ｄは、当該ミキシングエレメントの前記下流端における圧力である、ようにしてもよい。
【０００９】
また、上述した押出成形用スクリューの設計方法において、前記ミキシングエレメントの前記諸元は、前記ミキシングエレメントの前記溝の幅、深さおよび個数を含み、前記第１モデルおよび前記第２モデルは、前記ミキシングエレメントの幅、深さおよび個数のうちの少なくとも一つが異なる、ようにしてもよい。
【００１０】
また、上述した押出成形用スクリューの設計方法において、前記ミキシングエレメントの複数の前記溝は、交互に配置された流入溝と流出溝とを含み、前記流入溝と、前記流入溝に前記スクリュー本体の回転方向とは反対方向で隣り合う前記流出溝との間に、第１堰が設けられ、前記流入溝と、前記流入溝に前記スクリュー本体の回転方向で隣り合う前記流出溝との間に、前記第１堰よりも外周側に突出する第２堰が設けられ、前記ミキシングエレメントの前記諸元は、前記第２堰の高さから前記第１堰の高さを減じて得られる高低差ΔＨを含み、前記第１モデルと前記第２モデルは、前記高低差ΔＨが異なる、ようにしてもよい。
【００１１】
また、上述した押出成形用スクリューの設計方法において、前記ミキシングエレメントの複数の前記溝は、交互に配置された流入溝と流出溝とを含み、前記流入溝と、前記流入溝に前記スクリュー本体の回転方向とは反対方向で隣り合う前記流出溝との間に、第１堰が設けられ、前記ミキシングエレメントの前記諸元は、前記第１堰の幅を含み、前記第１モデルと前記第２モデルは、前記第１堰の幅が異なる、ようにしてもよい。
【００１２】
また、上述した押出成形用スクリューの設計方法において、前記ミキシングエレメントの前記諸元は、前記スクリュー本体の軸線方向に対する前記溝の角度を含み、前記第１モデルと前記第２モデルは、前記角度が異なる、ようにしてもよい。
【００１３】
また、上述した押出成形用スクリューの設計方法において、前記ミキシングエレメントの諸元は、前記スクリュー本体の軸線方向における前記ミキシングエレメントの長さＬと、前記スクリュー本体の外径Ｄと、を含み、前記第１モデルと前記第２モデルは、Ｌ／Ｄが異なる、ようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、材料の劣化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における押出機の全体構成を示す概略斜視図である。
【図２】図２は、図１のミキシングエレメントを示す拡大側面図である。
【図３】図３は、図２のミキシングエレメントの流入溝および流出溝の断面を水平状態に模式化した断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態における押出成形用スクリューの設計方法のフローチャートを示す図である。
【図５】図５は、図１のシリンダ内の材料の圧力を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺及び縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【００１７】
また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「垂直」、「直交」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態による押出機１０は、材料（例えば、熱可塑性樹脂）を案内するシリンダ１１と、シリンダ１１の内部に挿通された回転可能なスクリュー１２（押出成形用スクリュー）と、を備えている。
【００１９】
本実施の形態では、図１に示すように、シリンダ１１は、円筒形状を有しており、スクリュー１２は、シリンダ１１の内部に同軸状に挿通されている。
【００２０】
また、本実施の形態では、図１に示すように、シリンダ１１の壁面のうちスクリュー１２の供給部２１（後述）に対応する所定位置に、材料導入口１３が設けられている。この材料導入口１３に、材料が投入される材料投入部１４が接続されている。材料投入部１４に投入された材料は、材料導入口１３を介してシリンダ１１の内部に導入されるようになっている。
【００２１】
また、本実施の形態では、図１に示すように、スクリュー１２の基端部には、スクリュー１２を回転させる回転駆動装置１５が接続されている。回転駆動装置１５は、具体的にはモータを有しており、当該モータは、プーリーや歯車等の動力伝達機構を介してスクリュー１２の基端部に接続されている。回転駆動装置１５の動力がスクリュー１２に伝達されることにより、スクリュー１２はシリンダ１１の内部においてシリンダ１１と同軸状に回転されるようになっている。
【００２２】
次に、本実施の形態によるスクリュー１２について説明する。図１に示すように、スクリュー１２は、シリンダ１１の内部に挿通されたスクリュー本体２０と、スクリュー本体２０に設けられた２つのミキシングエレメント３０ａ、３０ｂと、を有している。スクリュー本体２０は、ミキシングエレメント３０ａ、３０ｂと共に、シリンダ１１に対して回転可能になっている。
【００２３】
スクリュー本体２０は、材料が導入される供給部２１と、材料の圧縮及び溶融が進行する圧縮部２２と、溶融された材料の所定量を排出する計量部２３と、を有している。供給部２１と圧縮部２２と計量部２３とは、スクリュー本体２０の基端部側から先端部側に向かって順に互いに隣接するように配置されている。
【００２４】
スクリュー本体２０には、螺旋溝２０ａが形成されている。スクリュー本体２０の供給部２１においては螺旋溝２０ａの深さが深く、計量部２３においては螺旋溝２０ａの深さが浅くなるように設計されている。供給部２１における螺旋溝２０ａの深さと計量部２３における螺旋溝２０ａの深さとの比（すなわち、圧縮比）は、材料によって決まる加工適正値の範囲内において規定されている。また、供給部２１および計量部２３における螺旋溝２０ａの深さは、ほぼ一定になるように設計されている。しかしながら、圧縮部２２における螺旋溝２０ａの深さは、供給部２１側から計量部２３側へ近づくにつれて徐々に浅くなるように設計されている。
【００２５】
２つのミキシングエレメント３０ａ、３０ｂは、スクリュー本体２０の計量部２３に設けられており、スクリュー本体２０の軸方向に互いに離間している。ミキシングエレメント３０ａが、上流側（スクリュー１２の基端側）に配置されており、ミキシングエレメント３０ｂが、下流側（スクリュー１２の先端側）に配置されている。本実施の形態では、ミキシングエレメント３０ａとミキシングエレメント３０ｂは、同一形状となっている。
【００２６】
図２に示すように、各ミキシングエレメント３０ａ、３０ｂは、材料が流入する上流端３１と、材料を排出する下流端３２と、材料が通過する複数の溝３３、３４と、を有している。複数の溝３３、３４は、交互に配置された複数の流入溝３３と複数の流出溝３４と、を含んでいる。例えば、流入溝３３と流出溝３４は、３〜５組形成される。
【００２７】
本実施の形態では、図３に示すように、流入溝３３の深さｈ１と流出溝３４の深さｈ２は同一になっている。なお、流入溝３３の深さｈ１は、ミキシングエレメント３０ａ、３０ｂの最外周面（図３における上面）と流入溝３３の底面との距離であり、流出溝３４の深さｈ２は、ミキシングエレメント３０ａ、３０ｂの最外周面と流出溝３４の底面との距離である。
【００２８】
本実施の形態では、図２に示すように、流入溝３３および流出溝３４は、スクリュー本体２０の軸線方向Ａに垂直な方向から見たときに、当該軸線方向Ａに対して所定の角度θで傾き、直線状に延びている。流入溝３３と流出溝３４は、互いに平行に配置されている。流入溝３３の幅ｗ１と流出溝３４の幅ｗ２は同一になっている。なお、流入溝３３の幅ｗ１は、流入溝３３が延びる方向（流入溝３３の長手方向）に直交する方向の寸法であり、流出溝３４の幅ｗ２は、流出溝３４が延びる方向（流出溝３４の長手方向）に直交する方向の寸法である。
【００２９】
図２および図３に示すように、流入溝３３と、当該流入溝３３にスクリュー本体２０の回転方向Ｒとは反対方向で隣り合う流出溝３４との間に、第１堰３５が設けられている。この第１堰３５は、流入溝３３に対して、スクリュー本体２０の回転方向Ｒとは反対方向に隣接して配置されている。一方、流入溝３３と、当該流入溝３３にスクリュー本体２０の回転方向Ｒで隣り合う流出溝３４との間に、第２堰３６が設けられている。この第２堰３６は、流入溝３３に対して、スクリュー本体２０の回転方向Ｒに隣接して配置されており、第１堰よりも外周側に突出している。なお、図２においては、第１堰３５を明瞭に示すために、第１堰３５が設けられている領域にハッチングを付している。
【００３０】
図３に示すように、第２堰３６の高さＨ２は、第１堰３５の高さＨ１よりも高くなっている。このことにより、流入溝３３内の材料が、第１堰３５を越えて流出溝３４に流れるようになっている。なお、高さＨ１は、流入溝３３の底面または流出溝３４の底面と第１堰３５の外周面との距離であり、高さＨ２は、流入溝３３の底面または流出溝３４の底面と第２堰３６の外周面との距離である。第２堰３６の外周面は、ミキシングエレメント３０ａ、３０ｂの最外周面に相当するとともに、流入溝３３の深さｈ１、流出溝３４の深さｈ２に相当する。
【００３１】
図２および図３に示すように、本実施の形態では、第１堰３５は、Ｗで示す幅を有している。この幅Ｗは、流入溝３３または流出溝３４が延びる方向に直交する方向の寸法である。
【００３２】
図２に示すように、スクリュー本体２０の軸線方向Ａにおけるミキシングエレメント３０ａ、３０ｂの長さは、Ｌで示されている。また、スクリュー本体２０のうちミキシングエレメント３０ａ、３０ｂが設けられる部分（すなわち計量部２３）の外径は、Ｄで示されている。
【００３３】
次に、上述のような構成からなるスクリュー１２を設計するための押出成形用スクリューの設計方法について説明する。なお、この設計方法は、例えば、設計装置としてのコンピュータによって好適に実施することができる。このようなコンピュータは、例えば、キーボードやタッチパネルなどの入力手段と、内臓のハードディスクや内臓メモリなどの記憶手段と、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などの演算手段と、ディスプレイなどの出力手段と、を有していることが好ましい。記憶手段には、押出成形用スクリューの設計方法を実施するためのプログラム（流体シュミレーションを実行するためのプログラム）が予め記憶されており、演算手段は、このプログラムを実行することにより、後述する各値の算出を行うことができる。算出結果は出力手段に表示される。この算出結果が、スクリュー１２の設計に反映される。なお、プログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていてもよい。このような記憶媒体としては、ハードディスク、磁気ディスク、光ディスク、メモリカード等が挙げられる。
【００３４】
まず、ステップＳ１として、スクリューの設計を行うために必要な基本情報を、コンピュータに入力する。例えば、シリンダ１１の形状（内径および長さ等）、スクリュー本体２０の供給部２１、圧縮部２２および計量部２３の形状（外径および長さ等）、並びに、スクリュー本体２０の螺旋溝２０ａの形状（幅および深さ等）等を入力する。また、スクリュー１２の回転数、材料の押出量、材料の物性値なども入力する。
【００３５】
次に、ステップＳ２として、ミキシングエレメント３０ａ、３０ｂの形状モデルを設定して、その諸元を入力する。すなわち、ミキシングエレメント３０ａ、３０ｂの諸元として、上述した流入溝３３の幅ｗ１および深さｈ１、流出溝３４の幅ｗ２および深さｈ２、流入溝３３と流出溝３４の組数（溝の個数）、第１堰３５の高さＨ１および幅Ｗ、第２堰３６の高さＨ２、流入溝３３および流出溝３４の角度θ、ミキシングエレメント３０ａ、３０ｂの長さＬ、並びに、スクリュー本体２０の計量部２３の外径Ｄを入力する。第１堰３５の高さＨ１と第２堰３６の高さＨ２は、Ｈ２からＨ１を減じて得られる高低差ΔＨとして利用される。また、ミキシングエレメント３０ａ、３０ｂの長さＬおよびスクリュー本体２０の計量部２３の外径Ｄは、Ｌ／Ｄというパラメータとして利用される。ステップＳ２では、これらのパラメータの少なくとも１つが互いに異なる複数のモデルを設定し、モデル毎に、これらのパラメータを入力する。従って、各モデルは、流入溝３３の幅Ｗ１および深さｈ１、流出溝３４の幅ｗ２および深さｈ２、流入溝３３と流出溝３４の組数、高低差ΔＨ、第１堰３５の幅Ｗ、角度θ、およびＬ／Ｄのうちの少なくとも一つが互いに異なるようになる。なお、複数のモデルは、第１モデルと第２モデルとからなる２つのモデルであってもよい。
【００３６】
次に、ステップＳ３として、２つのミキシングエレメント３０ａ、３０ｂが設けられていない状態で圧力差ΔＰ１を算出する。すなわち、ここでは、ミキシングエレメント３０ａ、３０ｂが設けられていないスクリューの形状（フルフライド型スクリューの状態）で、圧力差ΔＰ１を算出する。
【００３７】
ステップＳ３では、まず、スクリュー本体２０の計量部２３うち上流側のミキシングエレメント３０ａの上流端３１に対応する位置における圧力Ｐ１ｕと、スクリュー本体２０のうち上流側のミキシングエレメント３０ａの下流端３２に対応する位置における圧力Ｐ１ｄとを算出する。圧力Ｐ１ｕを算出する位置は、上流側のミキシングエレメント３０ａが取り付けられた場合に、上流側のミキシングエレメント３０ａの上流端３１が配置される位置である。同様に、圧力Ｐ１ｄを算出する位置は、上流側のミキシングエレメント３０ａが取り付けられた場合に、上流側のミキシングエレメント３０ａの下流端３２が配置される位置である。
【００３８】
続いて、上述のようにして算出された圧力Ｐ１ｄから圧力Ｐ１ｕを減じて圧力差ΔＰ１（図５参照）を算出する。このような、圧力Ｐ１ｕ、圧力Ｐ１ｄおよび圧力差ΔＰ１の算出は、上述した複数のモデルのそれぞれで行われる。
【００３９】
次に、ステップＳ４として、２つのミキシングエレメント３０ａ、３０ｂが設けられている状態で圧力差ΔＰ２（図５参照）を算出する。すなわち、ここでは、ミキシングエレメント３０ａ、３０ｂが設けられたスクリューの形状（マドック型スクリューの状態）で、圧力差ΔＰ２が算出される。
【００４０】
ステップＳ４では、まず、上流側のミキシングエレメント３０ａの上流端３１における圧力Ｐ２ｕと、上流側のミキシングエレメント３０ａの下流端３２における圧力Ｐ２ｄとを算出する。続いて、上述のようにして算出された圧力Ｐ２ｄから圧力Ｐ２ｕを減じて圧力差ΔＰ２を算出する。このような、圧力Ｐ２ｕ、圧力Ｐ２ｄおよび圧力差ΔＰ２の算出は、上述した複数のモデルのそれぞれで行われる。
【００４１】
次に、ステップＳ５として、複数のモデルそれぞれにおいて、圧力差ΔＰ２から圧力差ΔＰ１を減じて得られる圧力差ΔＰ（図５参照）を算出する。すなわち、モデル毎に圧力差ΔＰが得られる。
【００４２】
その後、ステップＳ６として、複数のモデルから、圧力差ΔＰが最も小さい一のモデルが選定される。選定されたモデルの諸元が、２つのミキシングエレメント３０ａ、３０ｂに採用される。このようにして、ミキシングエレメント３０ａ、３０ｂの形状、構造を決定することができる。
【００４３】
次に、以上のような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。ここでは、押出機１０の動作について説明する。
【００４４】
図１に示す回転駆動装置１５が駆動されると、スクリュー１２がシリンダ１１と同軸状に回転される。この際、ミキシングエレメント３０ａ、３０ｂは、スクリュー本体２０と共に回転する。
【００４５】
スクリュー１２が回転している間、材料投入部１４から材料導入口１３を介してシリンダ１１の内部に、材料が導入される。導入される材料は、例えば融点７０℃〜８０℃の固形状の熱可塑性樹脂のペレットである。シリンダ１１の内部に導入された材料は、回転するスクリュー１２によって供給部２１内を圧縮部２２側に向かって案内される。
【００４６】
圧縮部２２に案内された材料は、圧縮部２２において圧縮されながら、計量部２３へと案内される。材料は、圧縮されることによって溶融される。また、圧縮部２２には、図示しないヒータが設けられており、このヒータによる加熱によっても材料は溶融される。計量部２３に案内された材料は、上流側のミキシングエレメント３０ａおよび下流側のミキシングエレメント３０ｂをこの順に通って、所定量がダイ用筒体１６へと押し出される。
【００４７】
計量部２３に案内された材料は、上流側のミキシングエレメント３０ａにおいて、まず、流入溝３３に流入する。続いて、流入溝３３に流入した材料は、下流側に進みながら、流入溝３３にスクリュー本体２０の回転方向Ｒとは反対方向に設けられた第１堰３５の外周面を越えて、流出溝３４に流入する。材料は、第１堰３５の外周面を越える際、強いせん断力を受けて、温度上昇する。このことにより、未溶融の樹脂が溶融される。流出溝３４に流入した材料は、下流側に進み、流出溝３４から流出される。
【００４８】
ここで、図５を用いて、シリンダ１１内の材料の圧力について説明する。図５の横軸は、スクリュー本体２０の軸線方向Ａに沿った位置を示しており、図５の左側は、スクリュー本体２０の下流側に対応している。Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４は、図１におけるＸ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４に対応している。縦軸は、圧力を示している。図５には、スクリュー本体２０にミキシングエレメント３０ａが設けられていない場合の圧力上昇の様子が、破線で示されている。このように、ミキシングエレメント３０ａが設けられていない場合には、圧力は、下流側に向かって徐々に上昇していき、圧力の上昇割合は、ほぼ一定となっている。
【００４９】
これに対して、ミキシングエレメント３０ａが設けられた場合の圧力の様子が図５に二点鎖線で示されている。ミキシングエレメント３０ａの領域（Ｘ２〜Ｘ３）において、下流側に向かって徐々に圧力は上昇するが、その上昇割合が、ミキシングエレメント３０ａが設けられていない領域（Ｘ１〜Ｘ２、Ｘ３〜Ｘ４）よりも大きくなっている。二点鎖線の特性では、各圧力差をΔＰ１、ΔＰ２’、ΔＰ’で示している。圧力の上昇割合が大きい場合には、材料の圧力損失が大きくなる。このため、ミキシングエレメント３０ａを設ける場合であっても、圧力の上昇割合の増大を抑制することが望まれる。例えば、図５に実線で示すように、ミキシングエレメント３０ａの領域における圧力の上昇割合、すなわち図５に示す圧力差ΔＰが小さくなるように、ミキシングエレメント３０ａを設計することが望まれる。
【００５０】
上述した圧力差ΔＰが最も小さいモデルは、図５の実線で示すように、ミキシングエレメント３０ａの領域における圧力の上昇割合が小さくなっている。すなわち、実線の特性では、各圧力差をΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰで示しているが、ΔＰが、二点鎖線で示された特性のΔＰ’よりも小さくなっている。このようなモデルの諸元が、この上流側のミキシングエレメント３０ａに採用されている。このことにより、ミキシングエレメント３０ａがスクリュー本体２０に取り付けられたことによる圧力損失が増大することが抑制されている。このため、圧力損失によって、ミキシングエレメント３０ａを通過する材料の押出量が低下したり、滞留したりすることを効果的に防止することができる。
【００５１】
上流側のミキシングエレメント３０ａの流出溝３４から流出された材料は、下流側に向かって進み、下流側のミキシングエレメント３０ｂの流入溝３３に流入する。当該流入溝３３に流入した材料は、上流側のミキシングエレメント３０ａと同様にして、第１堰３５を越えて流出溝３４に流入し、流出溝３４から流出される。当該流出溝３４から流出された材料は、更に下流側に進み、ダイ用筒体１６に押し出される。材料が下流側のミキシングエレメント３０ｂを通過している間においても、上流側のミキシングエレメント３０ａと同様に、圧力損失による押出量の低下や材料の滞留が防止される。
【００５２】
このように本実施の形態によれば、ミキシングエレメント３０ａ、３０ｂが設けられている状態での圧力差ΔＰ２から、ミキシングエレメント３０ａ、３０ｂが設けられていない状態での圧力差ΔＰ１を減じて得られる圧力差ΔＰが、最も小さいモデルが選定され、このモデルで設定された諸元が、ミキシングエレメント３０ａ、３０ｂの設計に採用される。このことにより、スクリュー本体２０にミキシングエレメント３０ａ、３０ｂを設けたことによる圧力損失を低減することができる。このため、圧力損失による押出量の低下や材料の滞留を抑制することができ、材料の温度が上昇して材料が劣化することを抑制できる。
【００５３】
また、本実施の形態によれば、圧力Ｐ１ｕおよび圧力Ｐ２ｕは、上流側のミキシングエレメント３０ａの上流端３１における圧力であり、上述した圧力Ｐ１ｕおよび圧力Ｐ２ｄは、下流側のミキシングエレメント３０ｂの下流端３２における圧力になっている。ここで、下流側のミキシングエレメント３０ｂよりも上流側のミキシングエレメント３０ａで、圧力損失が大きくなり得る。このことにより、ミキシングエレメント３０ａ、３０ｂの諸元を決定するために、圧力損失が大きくなり得る上流側のミキシングエレメント３０ａについての圧力差ΔＰ１、ΔＰ２を用いることができる。このため、圧力損失をより一層低減することができ、押出量の低下や材料の滞留をより一層抑制できる。
【００５４】
なお、上述した本実施の形態においては、スクリュー本体２０に、２つのミキシングエレメント３０ａ、３０ｂが設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、スクリュー本体２０に設けられるミキシングエレメント３０ａ、３０ｂの個数は、１つでもよく、あるいは３つ以上でもよい。３つ以上のミキシングエレメント３０ａ、３０ｂが設けられる場合、上述した圧力Ｐ１ｕ、圧力Ｐ２ｕは、最も上流側のミキシングエレメント３０ａの上流端３１における圧力とし、上述した圧力Ｐ１ｄ、圧力Ｐ１ｕは、最も上流側のミキシングエレメント３０ａの下流端３２における圧力としてもよい。
【００５５】
本発明は上記実施の形態および変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態および変形例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。実施の形態および変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１１    シリンダ
１２    スクリュー
２０    スクリュー本体
３０    ミキシングエレメント
３１    上流端
３２    下流端
３３    流入溝
３４    流出溝
３５    第１堰
３６    第２堰
【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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