(57)【要約】【課題】原料樹脂の溶解時における無酸素状態での混練を可能とし、原料樹脂の熱劣化を防ぐことができ、また各種の原料樹脂の生産に対応した上で装置全体を小型化することを可能とする樹脂押出機用スクリュー、樹脂押出機、およびペレット製造方法を提供する。【解決手段】樹脂押出機用スクリュー１０は、原料樹脂を取り込みつつ送り出す喰い込み部１１ａと、加熱された原料樹脂を加圧しながら溶解を開始させる圧縮加圧溶解開始部１１ｂと、原料樹脂をさらに加圧しながら混練する圧縮加圧溶解混練部１１ｃとを有する。また、スクリュー本体１０ａにおける螺旋羽根１２のスクリュー深さは、脱気部１１ｅ、前記喰い込み部１１ａ、押出部１１ｇ、前記圧縮加圧溶解混練部１１ｃの順で深く設定されている。【選択図】図１
2008132703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段を備えたシリンダー内に回転駆動可能に収容され、ホッパーからシリンダー内に投入された原料樹脂を回転送りしながら溶融ないし混練し、シリンダー外に押出し成形するための樹脂押出機用スクリューにおいて、
スクリュー本体で螺旋羽根が周回する有効長さ部位は、前記ホッパーを配置する基端側より回転送り方向に向かって順に、
前記ホッパーから投入された原料樹脂を取り込みつつ送り出す喰い込み部と、
前記喰い込み部より漸次径が拡大し、加熱された原料樹脂を加圧しながら溶解を開始させる圧縮加圧溶解開始部と、
前記圧縮加圧溶解開始部の最大径と同径以上で、原料樹脂をさらに加圧しながら混練する圧縮加圧溶解混練部と、
前記圧縮加圧溶解混練部より漸次径が縮小し、原料樹脂を減圧する減圧部と、
前記減圧部の最大径と同径以下で、減圧した原料樹脂の内部からガスを脱気する脱気部と、
前記脱気部より漸次径が拡大し、脱気した原料樹脂を加圧しながら再び混練する押出加圧部と、
前記押出加圧部の最大径と同径で、原料樹脂をシリンダー外に押出し成形する押出部と、に少なくとも区画され、
前記樹脂押出機用スクリューのスクリュー本体における螺旋羽根の外周径は、スクリュー本体の有効長さ部位に亘り略同一に形成され、該螺旋羽根の外周端から前記各部の外周面に至るスクリュー深さは、前記脱気部、前記喰い込み部、前記押出部、前記圧縮加圧溶解混練部の順で深く設定されたことを特徴とする樹脂押出機用スクリュー。
【請求項２】
前記スクリュー本体は、有効長さにおけるスクリュー山数が２７〜３０に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂押出機用スクリュー。
【請求項３】
請求項１または２に記載の樹脂押出機用スクリューを、シリンダー内に回転可能に収容して成る樹脂押出機であって、
前記シリンダーの内径は、前記スクリュー本体における螺旋羽根の外周端に対して、所定の隙間が生じる大きさに一律に形成されたことを特徴とする樹脂押出機。
【請求項４】
前記シリンダーの内壁と前記スクリュー本体の外周との隙間のうち、前記圧縮加圧溶解混練部の隙間を前記喰い込み部の隙間に対して約１／３に設定したことを特徴とする請求項３に記載の樹脂押出機。
【請求項５】
請求項３または４に記載の樹脂押出機を用いて、熱可塑性ペレットを製造するペレット製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱手段を備えたシリンダー内に回転駆動可能に収容され、ホッパーからシリンダー内に投入された原料樹脂を回転送りしながら溶融ないし混練し、シリンダー外に押出し成形するための樹脂押出機用スクリューと、これを含む樹脂押出機、および樹脂押出機を用いたペレット製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、従来より周知のペレット製造装置の全体概略図を示すものであり、このペレット製造装置は、原材料の供給口０１、ガス抜き口０２、ヒータ０３等を有する押出機の加熱筒であるシリンダー（バレル）０４内に、モータ０５により回転駆動される樹脂押出機用スクリュー０６が嵌挿されて構成されている。
【０００３】
シリンダー０４内に投入された原料樹脂は、樹脂押出機用スクリュー０６の回転送り中にヒータ０３の熱により溶融されると共に、樹脂押出機用スクリュー０６の回転により混練されて、押出機先端のダイスヘッド０７より溶解したストランドＡが押し出される。このストランドＡは、水槽内０８に引き込まれて水冷されてから、水槽０８より引き出されてエア吸引式の図示しない水切り装置により水切りされた後、ストランド切断機により切断されてペレット化されるようになっている。
【０００４】
樹脂押出機用スクリュー０６は用途に応じて様々な種類が存在するが、例えば、フライト部の有効長さと直径の比率を７〜１４とし、リード角を７〜２１度で形成することで、スクリューの有効長さの短縮が可能となり、従来と同様の回転数でも樹脂の送り速度が減速されて、シリンダー内壁に樹脂が押付けられる時間が長くなり、投入された樹脂がスクリューのピッチ間に十分に充填されるため、熱効率が向上して混練性も良くなり、スリップが低減されて樹脂の送り効率を向上するものが知られている（特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−５８３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述したような特許文献１に記載の樹脂押出機用スクリューを用いた従来技術では、原料樹脂が溶解するタイミングでシリンダー内を無酸素状態とすることは困難であり、原料樹脂と酸素とが混在する所に熱を加えて混練するため、原料樹脂の種類によっては熱劣化を招きやすく、既にリサイクルまたは着色ないしコンパウンドされた原料樹脂には適用することができないという問題があった。
【０００７】
また近年では、原料樹脂の生産が多品種、小ロットとなる傾向から、全長が長い大型のスクリューでは使用範囲が制限されるため、なるべくスクリュー全体の小型化が要望されている。しかしながら、前述した従来技術では、多品種、少ロット生産への根本的な対応がなされていないばかりでなく、単に小型化しただけでは、各種の原料樹脂の生産に対応することができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、以上のような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、原料樹脂の溶解時における無酸素状態での混練を可能とし、原料樹脂の熱劣化を防ぐことができ、また、各種の原料樹脂の生産に対応した上で装置全体を小型化することを可能とする樹脂押出機用スクリュー、樹脂押出機、およびペレット製造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】
【０００９】
前述した目的を達成するための本発明の要旨とするところは、以下の各項の発明に存する。  
［１］加熱手段を備えたシリンダー（５０）内に回転駆動可能に収容され、ホッパー（６０）からシリンダー（５０）内に投入された原料樹脂を回転送りしながら溶融ないし混練し、シリンダー（５０）外に押出し成形するための樹脂押出機用スクリュー（１０）において、
スクリュー本体（１０ａ）で螺旋羽根（１２）が周回する有効長さ部位（１１）は、前記ホッパー（６０）を配置する基端側より回転送り方向に向かって順に、
前記ホッパー（６０）から投入された原料樹脂を取り込みつつ送り出す喰い込み部（１１ａ）と、
前記喰い込み部（１１ａ）より漸次径が拡大し、加熱された原料樹脂を加圧しながら溶解を開始させる圧縮加圧溶解開始部（１１ｂ）と、
前記圧縮加圧溶解開始部（１１ｂ）の最大径と同径以上で、原料樹脂をさらに加圧しながら混練する圧縮加圧溶解混練部（１１ｃ）と、
前記圧縮加圧溶解混練部（１１ｃ）より漸次径が縮小し、原料樹脂を減圧する減圧部（１１ｄ）と、
前記減圧部（１１ｄ）の最大径と同径以下で、減圧した原料樹脂の内部からガスを脱気する脱気部（１１ｅ）と、
前記脱気部（１１ｅ）より漸次径が拡大し、脱気した原料樹脂を加圧しながら再び混練する押出加圧部（１１ｆ）と、
前記押出加圧部（１１ｆ）の最大径と同径で、原料樹脂をシリンダー（５０）外に押出し成形する押出部（１１ｇ）と、に少なくとも区画され、
前記樹脂押出機用スクリュー（１０）のスクリュー本体（１０ａ）における螺旋羽根（１２）の外周径は、スクリュー本体（１０ａ）の有効長さ部位（１１）に亘り略同一に形成され、該螺旋羽根（１２）の外周端から前記各部の外周面に至るスクリュー深さは、前記脱気部（１１ｅ）、前記喰い込み部（１１ａ）、前記押出部（１１ｇ）、前記圧縮加圧溶解混練部（１１ｃ）の順で深く設定されたことを特徴とする樹脂押出機用スクリュー（１０）。
【００１０】
［２］前記スクリュー本体（１０ａ）は、有効長さにおけるスクリュー山数が２７〜３０に設定されていることを特徴とする［１］に記載の樹脂押出機用スクリュー（１０）。
【００１１】
［３］前記［１］または［２］に記載の樹脂押出機用スクリュー（１０）を、シリンダー（５０）内に回転可能に収容して成る樹脂押出機（１）であって、
前記シリンダー（５０）の内径は、前記スクリュー本体（１０ａ）における螺旋羽根（１２）の外周端に対して、所定の隙間が生じる大きさに一律に形成されたことを特徴とする樹脂押出機（１）。
【００１２】
［４］前記シリンダー（５０）の内壁と前記スクリュー本体（１０ａ）の外周との隙間のうち、前記圧縮加圧溶解混練部（１１ｃ）の隙間を前記喰い込み部（１１ａ）の隙間に対して約１／３に設定したことを特徴とする［３］に記載の樹脂押出機（１）。
【００１３】
［５］前記［３］または［４］に記載の樹脂押出機（１）を用いて、熱可塑性ペレットを製造するペレット製造方法。
【００１４】
次に、前述した解決手段に基づく作用を説明する。  
前記［１］に記載の樹脂押出機用スクリュー（１０）によれば、シリンダー（５０）内のスクリュー本体（１０ａ）を回転駆動させて、ホッパー（６０）から原料樹脂を投入すると、原料樹脂はスクリュー本体（１０ａ）の先ず喰い込み部（１１ａ）により取り込まれつつ送り出されて、該喰い込み部（１１ａ）より漸次径が拡大する圧縮加圧溶解開始部（１１ｂ）へ送られる。圧縮加圧溶解開始部（１１ｂ）では、加熱された原料樹脂が加圧されながら溶解を開始する。
【００１５】
続いて、原料樹脂は圧縮加圧溶解混練部（１１ｃ）へ送られて、さらに加圧されながら溶解することになる。圧縮加圧溶解混練部（１１ｃ）は、前記圧縮加圧溶解開始部（１１ｂ）の最大径と同径以上であり、螺旋羽根（１２）のリード間で原料樹脂は溶けた状態で均一にムラなく混練される。かかる圧縮加圧溶解混練部（１１ｃ）では、空気が混じることなく無酸素状態となり、原料樹脂のスリップも低減されて混練が連続することにより、圧縮加圧溶解混練部（１１ｃ）以降の領域でも焼けや焦げが発生することはない。
【００１６】
圧縮加圧溶解混練部（１１ｃ）で混練された原料樹脂は、圧縮加圧溶解混練部（１１ｃ）より漸次径が縮小する減圧部（１１ｄ）に送られて減圧された後、減圧部（１１ｄ）の最大径と同径以下の脱気部（１１ｅ）へ送られて内部のガスが脱気される。続いて、前記脱気部（１１ｅ）より漸次径が拡大する押出加圧部（１１ｆ）へ送られて、再び加圧されながら混練される。そして、押出加圧部（１１ｆ）の最大径と同径の押出部（１１ｇ）を経て、原料樹脂はシリンダー（５０）外に押出し成形されることになる。
【００１７】
特に、本樹脂押出機用スクリュー（１０）によれば、スクリュー本体（１０ａ）における螺旋羽根（１２）の外周径は、スクリュー本体（１０ａ）の有効長さ部位（１１）に亘り略同一に形成され、該螺旋羽根（１２）の外周端から前記各部の外周面に至るスクリュー深さは、前記脱気部（１１ｅ）、前記喰い込み部（１１ａ）、前記押出部（１１ｇ）、前記圧縮加圧溶解混練部（１１ｃ）の順で深く設定される。このような構造により、スプルランナーの大きさや排出量に合わせて、各種の原料樹脂の生産に対応させるように装置全体を小型化することが可能となる。
【００１８】
また、前記［２］に記載したように、前記スクリュー本体（１０ａ）を、有効長さにおけるスクリュー山数が２７〜３０になるように設定すると良い。これにより、スクリュー全長が短縮されても、山数は２７〜３０の範囲で適宜調整することで、螺旋羽根（１２）のリード間に充填される樹脂容積が増大しても、移送動力を低減することも可能となる。
【００１９】
また、前記［３］に記載したように、前記樹脂押出機用スクリュー（１０）を、シリンダー（５０）内に回転可能に収容して成る樹脂押出機（１）であって、前記シリンダー（５０）の内径を、前記スクリュー本体（１０ａ）における螺旋羽根（１２）の外周端に対して、所定の隙間が生じる大きさに一律に形成すれば良い。これにより、容易な構成となり製造コストを低減することが可能となる。
【００２０】
また、前記［４］に記載したように、前記シリンダー（５０）の内壁と前記スクリュー本体（１０ａ）の外周との隙間のうち、前記圧縮加圧溶解混練部（１１ｃ）の隙間を前記喰い込み部（１１ａ）の隙間に対して約１／３に設定すると良い。これにより、原料樹脂が前記圧縮加圧溶解混練部（１１ｃ）に至るまでの間に空気が混入することを確実に防ぐことが可能となり、原料樹脂の溶解時における無酸素状態を実現することができる。
【００２１】
さらにまた、前記［５］に記載したペレット製造方法によれば、前記樹脂押出機（１）を用いて、熱可塑性ペレットを効率良く容易に製造することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る樹脂押出機用スクリュー、樹脂押出機、およびペレット製造方法によれば、原料樹脂の溶解時における無酸素状態での混練を可能とし、原料樹脂の熱劣化を防ぐことができ、また、原料樹脂であるスプルランナー、フィルム等の大きさや排出量に合わせて、各種の原料樹脂の生産に対応した上で装置全体を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面に基づき本発明を代表する各種の実施の形態を説明する。  
図１〜図６は、本発明の第１実施の形態を示している。  
本実施の形態に係る樹脂押出機用スクリュー１０は、加熱手段を備えたシリンダー５０内に回転駆動可能に収容され、ホッパー６０からシリンダー５０内に投入された原料樹脂を回転送りしながら溶融ないし混練し、シリンダー５０外に押出し成形するためのものである。
【００２４】
図１は、樹脂押出機用スクリュー１０を、シリンダー５０内に回転可能に収容して成る樹脂押出機１のうちシリンダー５０を縦方向に半割表示し、図２は、樹脂押出機用スクリュー１０の側面を表示したものである。図１に示すように、樹脂押出機用スクリュー１０のスクリュー本体１０ａは、有効長さＬ分だけ延びるフライト部（有効長さ部位）１１と、このフライト部１１の基端側よりさらに軸方向に延出して動力源側に連結されるシャンク部１３とから成る。スクリュー本体１０ａのうちフライト部１１に亘って、螺旋羽根（スクリュー）１２が所定ピッチで周回するように設けられている。
【００２５】
フライト部１１は、ホッパー６０側に位置する基端側より回転送り方向に向かって順に、喰い込み部１１ａと、圧縮加圧溶解開始部１１ｂと、圧縮加圧溶解混練部１１ｃと、減圧部１１ｄと、脱気部１１ｅと、押出加圧部１１ｆと、押出部１１ｇとに区画されている。なお、スクリュー本体１０ａを収納しているシリンダー５０の内径は、その全長に亘り一定の大きさに設定されている。
【００２６】
喰い込み部１１ａは、前記ホッパー６０から投入された原料樹脂を取り込みつつ送り出す部位である。  
圧縮加圧溶解開始部１１ｂは、前記喰い込み部１１ａより漸次径が拡大し、加熱された原料樹脂を加圧しながら溶解を開始させる部位である。  
【００２７】
圧縮加圧溶解混練部１１ｃは、前記圧縮加圧溶解開始部１１ｂの最大径と同径以上で、原料樹脂をさらに加圧しながら全て溶解させつつ混練する部位である。本実施の形態の圧縮加圧溶解混練部１１ｃは、前記圧縮加圧溶解開始部１１ｂの最大径と同径で一律に延びるように設けられている。また、シリンダー５０の内壁とスクリュー本体１０ａの外周との隙間のうち、圧縮加圧溶解混練部１１ｃの隙間は、前記喰い込み部１１ａの隙間に対して約１／３に設定されている。
【００２８】
減圧部１１ｄは、前記圧縮加圧溶解混練部１１ｃより径が小さく、原料樹脂を減圧するための部位である。詳しく言えば、減圧部１１ｄは、その径が前記圧縮加圧溶解混練部１１ｃの径より急に漸次縮径した後、次述する脱気部１１ｅに続くように設けられている。  脱気部１１ｅは、前記減圧部１１ｄの最大径と同径以下で、減圧された原料樹脂内部のガスを脱気するための部位である。本実施の形態の脱気部１１ｅは、前記減圧部１１ｄの最大径と同径で一律に延びるように設けられている。
【００２９】
押出加圧部１１ｆは、前記脱気部１１ｅより漸次径が拡大し、脱気した原料樹脂を加圧しながら再び混練するための部位である。  
押出部１１ｇは、前記押出加圧部１１ｆの最大径と同径で延び、混練後の原料樹脂をシリンダー５０外に押出し成形するための部位である。
【００３０】
スクリュー本体１０ａにおける螺旋羽根１２の外周径は、スクリュー本体１０ａの有効長さ部位１１に亘り略同一に形成され、該螺旋羽根１２の外周端から前記各部１１ａ〜１１ｇの外周面に至るスクリュー深さは、前記脱気部１１ｅ、前記喰い込み部１１ａ、前記押出部１１ｇ、前記圧縮加圧溶解混練部１１ｃの順で深く設定されている。
【００３１】
これらの４つの部位１１ｅ、１１ａ、１１ｇ、１１ｃは、それぞれが一律の径で延びており、それぞれの部位毎にスクリュー深さは一定となっている。なお、圧縮加圧溶解開始部１１ｂ、減圧部１１ｄ、押出加圧部１１ｆは、それぞれスクリュー本体１０ａの径が漸次変化しており、それに伴いスクリュー深さも変化している。
【００３２】
かかるスクリュー本体１０ａの具体的な仕様は、図２および図１０に示すように、フライト部１１の有効長さ（Ｌ）は２５２ｍｍで、直径（Ｄ）は２０ｍｍであり、有効長さ（Ｌ）と直径（Ｄ）の比率（Ｌ／Ｄ）は１２．６に設定されている。また、螺旋羽根１２のリード角（α）は１１．２０度に設定されている。また、螺旋羽根１２のピッチ間隔（Ｐ／Ｄ）は、９／２０（＝４５／１００）、樹脂送り幅は６．５ｍｍ、リード幅は２．５ｍｍ、螺旋羽根１２の山数は２８．０に設定されている。
【００３３】
そして、前述したスクリュー深さに関しては、喰い込み部１１ａは５．０ｍｍ、圧縮加圧溶解混練部１１ｃは１．７ｍｍ、脱気部１１ｅは６．０ｍｍ、押出部１１ｇは３．０ｍｍであり、脱気部１１ｅ、喰い込み部１１ａ、押出部１１ｇ、圧縮加圧溶解混練部１１ｃの順でスクリュー深さが深くなっていることが明らかである。
【００３４】
図１に示すように、シリンダー５０はその内径が、前記スクリュー本体１０ａにおける螺旋羽根１２の外周端に対して、所定の隙間が生じる大きさに一律に形成されている。これにより、容易な構成となり製造コストを低減することが可能となる。なお、シリンダー５０の外周側には、図示省略したが加熱手段であるヒーターが設けられている。
【００３５】
シリンダー５０の基端側には、ホッパー６０を装着する所定幅Ｈの原料投入口５１が内部に連通するように設けられている。前記脱気部１１ｅに対応するシリンダー５０の途中部位には、外部にガスを排出するためのガス抜き口５２が内部に連通するように設けられている。
【００３６】
さらに、シリンダー５０の先端には、溶解した樹脂をストランドとして押し出すダイスヘッド７０が設けられている。図１では図示省略したダイスヘッド７０は、具体的には図３、図４に示すものを用いると良い。図３は、ダイスヘッド７０を縦に２分割したものを示す斜視図であり、図４は、ダイスヘッド７０を縦に２分割した断面図である。ダイスヘッド７０は、ダイスの内側に原料樹脂を集束するスリ鉢状の凹部７１の最深部に、複数の押出口７２を貫通するように形成して成る。複数の押出口７２は、ダイスの中心を通る水平線上に略等間隔で並ぶように形成されている。
【００３７】
各押出口７２は、入口側大径部７２ａと出口側小径部７２ｂとを有する円錐形に設けられており、さらに出口側小径部７２ｂに連通するノズル７３が設けられている。各押出口７２の入口側大径部７２ａ同士の間の距離はなく、各入口側大径部７２ａは互いに接している。これは入口側大径部７２ａ同士の間に余分な距離があると、当該部分に流動性のない樹脂や樹脂中の長繊維が溜まり、全体の流動性が不安定（複数本数の時に同じ出方をしない）になるし、穴詰まりを起こすからである。
【００３８】
ノズル７３は、その入口から出口に向けて繊維を棒状に絞り込む距離がとれる長さに設定され、棒状にまとめた繊維がそのまま進む距離を取って安定させた状態で出口より出る構造となっている。また、ノズル７３は、繊維による磨耗により内部の穴が大きくなりすぎた時に随時交換が簡単にできるように、ネジ式として先端出口はダイス表面より前方に突出する構造となっている。なお、押出口７２の個数は特に限定されないが、本実施の形態では５個である。
【００３９】
また、別のダイスヘッド８０として、図５、図６に示すものも考えられる。図５は、ダイスヘッド８０を外側から見た斜視図であり、図６は、ダイスヘッド８０を縦に２分割した断面図である。ダイスヘッド８０は、ダイスの内側に原料樹脂を集束するスリ鉢状の凹部８１の最深部に、その中心を通る水平線上に延びる細幅押出口８２を貫通するように形成して成る。
【００４０】
細幅押出口８２は、その入口から出口に亘り一定の細幅状の断面形状になるように設けられている。このような細幅押出口８２とするのは、フィラーとして大量の木粉が混入された原料樹脂の場合、流動性が悪く圧縮により発熱硬化もあり、通常の穴状出口であると詰まりやすいので、一連に延びる細幅の穴とすることにより、押出し成形時における圧縮の分散と流動性の平均化を図るためである。
【００４１】
細幅押出口８２の出口側には、細幅押出口８２の出口より帯状で平らに出たストランドを直角方向に細かく切断するための複数の鋼線８３が張設されている。このように複数の鋼線８３によりストランドを細かく切断することにより、四角形断面の細いペレットを得ることができる。なお、鋼線８３の本数は特に限定されないが、多くするほど、いっそう細いペレットを得ることができるようになる。
【００４２】
次に、第１実施の形態の作用を説明する。  
なお、以下に原料樹脂としてスプルランナーを例に説明するが、スプルランナー以外にも、塩化ビニール樹脂およびフッ素樹脂等よりなるフィルムの耳、合成樹脂の不良製品等も、その大きさおよび排出量に対応してスプルランナーと同様に原料樹脂として使用できるものである。
本実施の形態に係る樹脂押出機１、樹脂押出機用スクリュー１０は、小ロット多品種の小型成型機から出る比較的大きなスプルランナーに対応するものである。主に小型成型機の隣に設置して、この小型成型機から出る大きなスプルランナーを利用して随時ペレットを製造することを目的とし、樹脂押出機用スクリュー１０および樹脂押出機１全体をできるかぎり小型化している。
【００４３】
小型成型機の場合、製品が小さく多数個取りのため、スプルランナーが大きく量も多くなる。従って、スプルランナーの粉砕に時間がかかりやすいので、樹脂送り幅を広くし、スクリュー深さも全体的に深めにすることで、排出量に対応できるようにする。そして、原料樹脂の落下速度に合わせた樹脂押出機用スクリュー１０の回転駆動により、原料樹脂中に空気を入れないようにすることで、酸化による樹脂劣化のないペレットを製造することができる。
【００４４】
すなわち、図１において、原料樹脂の硬度（すなわち落下速度）に応じた所定速度で樹脂押出機用スクリュー１０を回転駆動させた状態で、ホッパー６０から原料樹脂を投入する。ここで原料樹脂には、産業廃棄物である使用済みの合成樹脂材であるスプルランナーが該当する。シリンダー５０内に投入された原料樹脂は、スクリュー本体１０ａの先ず喰い込み部１１ａにより取り込まれつつ送り出されて、該喰い込み部１１ａより漸次径が拡大する圧縮加圧溶解開始部１１ｂへ送られる。圧縮加圧溶解開始部１１ｂでは、加熱された原料樹脂が加圧されながら溶解を開始する。
【００４５】
続いて、原料樹脂は圧縮加圧溶解混練部１１ｃへ送られて、さらに加圧されながら全て溶解して混練されることになる。圧縮加圧溶解混練部１１ｃは、前記圧縮加圧溶解開始部１１ｂの最大径と同径に延びており、螺旋羽根１２のリード間で原料樹脂は全て溶けた状態で均一にムラなく混練される。かかる圧縮加圧溶解混練部１１ｃでは、空気が混じることなく無酸素状態となり、原料樹脂のスリップも低減されて混練が連続することにより、圧縮加圧溶解混練部１１ｃ以降の領域でも焼けや焦げが発生することはない。
【００４６】
特に、シリンダー５０の内壁とスクリュー本体１０ａの外周との隙間のうち、前記圧縮加圧溶解混練部１１ｃの隙間を前記喰い込み部１１ａの隙間に対して約１／３に設定している。これにより、原料樹脂が前記圧縮加圧溶解混練部１１ｃに至るまでの間に空気が混入することを確実に防ぐことができ、原料樹脂の溶解時における無酸素状態を実現することができる。
【００４７】
このような無酸素状態での溶解により、既にリサイクルされている原料樹脂や、着色あるいはコンパウンドされた原料樹脂等のように、熱劣化しやすい原料も利用することができ、透明性を要求される材料のように、今までは１回しかリサイクルできず殆どが廃棄されていた原料も、２〜３回は繰り返して利用することが可能となる。さらに、腐食したり有毒ガスの発生しやすい原料樹脂（例えば、塩化ビニール（塩素ガス）、フッ素樹脂（フッ素ガス）等）も利用可能であり、低温押出しによりガス発生を低減することで、シリンダー５０や樹脂押出機用スクリュー１０の腐食磨耗を防止することができる。
【００４８】
前記圧縮加圧溶解混練部１１ｃで混練された原料樹脂は、減圧部１１ｄないし脱気部１１ｅに送られて、減圧され脱気される。ここで生じたガスは、シリンダー５０の途中部位にあるガス抜き口５２から外部に排出される。脱気された原料樹脂は、その後、前記脱気部１１ｅより漸次径が拡大する押出加圧部１１ｆへ送られて、再び加圧されながら混練される。そして、押出部１１ｇを経て、シリンダー５０の先端に取り付けられたダイスヘッド７０より順に押し出される。
【００４９】
ダイスヘッド７０より溶融状態で細径の線状に成形されつつ、連続的に流出されるストランドは、水槽０８（図１１参照）内に引き込んで水冷した後この水槽より引き出され、エア吸引式の図示しない水切り装置により水切りされ、ストランド切断機により切断してペレット化される。
【００５０】
ダイスヘッド７０によれば、各押出口７２の入口側大径部７２ａ同士の間に余分な距離がないため、当該部分に流動性のない樹脂や樹脂中の長繊維が溜まり、全体の流動性が不安定（複数本数の時に同じ出方をしない）になったりすることがなく、穴詰まりを防止することができる。また、ノズル７３は、繊維を棒状に絞り込む距離がとれる長さに設定されており、棒状にまとめた繊維を含む樹脂を安定させた状態で押し出すことができる。なお、ノズル７３は着脱自在なネジ式となっており、繊維による磨耗により内部の穴が大きくなりすぎた時に随時簡単に交換することができる。
【００５１】
また、前記ダイスヘッド７０の代わりに別のダイスヘッド８０を用いれば、フィラーとして大量の木粉が混入された流動性の悪い原料樹脂であっても、細幅押出口８２より帯状で平らなストランドをスムーズに押し出しつつ、複数の鋼線８３により細かく切断することにより、四角形断面の細いペレットを得ることができる。なお、鋼線８３の本数は特に限定されないが、多くするほどいっそう細いペレットを得ることができるようになる。
【００５２】
以上のように、樹脂押出機１を用いて熱可塑性ペレットを効率良く容易に製造することができる。特に、原料樹脂の溶解時における無酸素状態での混練を可能とし、原料樹脂の熱劣化を防ぐことができ、また、スプルランナーの大きさや排出量に合わせて、各種の原料樹脂の生産に対応した上で装置全体を小型化することができる。
【００５３】
図７は、本発明の第２実施の形態を示している。  
本実施の形態に係る樹脂押出機用スクリュー１０Ａは、小型成型機のうち成形品が小型成型機の割りに大きく複数個取りでも、比較的小さなスプルランナーが出るものに対応する。かかる小型成型機では、スプルランナーが小さく量も少ないために、その粉砕に時間がとれるので、粉砕粒径を小さくし樹脂送り幅を狭くして、スクリュー深さも全体的に浅めにすることで、前記小型成型機から出るスプルランナーに対応できるようにしている。
【００５４】
かかる樹脂押出機用スクリュー１０Ａの具体的な仕様は、図７および図１０に示すように、フライト部１１の有効長さ（Ｌ）は２１０ｍｍで、直径（Ｄ）は２０ｍｍであり、有効長さ（Ｌ）と直径（Ｄ）の比率（Ｌ／Ｄ）は１０．５に設定されている。また、螺旋羽根１２のリード角（α）は９．５０度に設定されている。また、螺旋羽根１２のピッチ間隔（Ｐ／Ｄ）は、７．５／２０（＝３７．５／１００）、樹脂送り幅は５．０ｍｍ、リード幅は２．５ｍｍ、螺旋羽根１２の山数は２８．０に設定されている。
【００５５】
スクリュー深さに関しては、喰い込み部１１ａは４．５ｍｍ、圧縮加圧溶解混練部１１ｃは１．５ｍｍ、脱気部１１ｅは５．５ｍｍ、押出部１１ｇは３．０ｍｍであり、前記第１実施の形態の場合と同様に、脱気部１１ｅ、喰い込み部１１ａ、押出部１１ｇ、圧縮加圧溶解混練部１１ｃの順でスクリュー深さが深くなっていることが明らかである。
【００５６】
このような樹脂押出機用スクリュー１０Ａにより、小型化を保ちながら前記小型成型機に合わせて生産性を変えることができる。なお、第１実施の形態と同種の部位には同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００５７】
図８は、本発明の第３実施の形態を示している。  
本実施の形態に係る樹脂押出機用スクリュー１０Ｂは、大型成型機から出る比較的大きなスプルランナーに対応するものである。大型成型機では、排出量が多くスプルランナーも大きく（φ８以上）、粉砕に時間がかけられないため、粉砕粒径が大きめにならざるを得ないときに使用する。
【００５８】
樹脂押出機用スクリュー１０Ｂは、大きめの粉砕品（粒径最大１３ｍｍ）に合わせて、樹脂送り幅やスクリューの深さを大きく設定し、原料樹脂の移送量も多いのでリード幅も広く設定し、樹脂を送るときに発生する負圧（アキシアル荷重）に耐えられる厚みとする。リード角も４．５０度と急角度のため、原料樹脂のスリップはなく、フライト部１１の全長も５７０ｍｍと短く、後は材料の落下速度に合わせた回転により原料樹脂の間に空気を入れないようにすれば、酸化による樹脂劣化のないリペレット品ができる。樹脂の劣化が少なければ、今まで１回しか使用できなかった材料も、２回、３回と使えるため、資源保護、環境保護の面でも大いに役に立てる。
【００５９】
かかる樹脂押出機用スクリュー１０Ｂの具体的な仕様は、図８および図１０に示すように、フライト部１１の有効長さ（Ｌ）は５７０ｍｍで、直径（Ｄ）は１００ｍｍであり、有効長さ（Ｌ）と直径（Ｄ）の比率（Ｌ／Ｄ）は５．７に設定されている。また、螺旋羽根１２のリード角（α）は前述したように４．５０度に設定されている。また、螺旋羽根１２のピッチ間隔（Ｐ／Ｄ）は、１９／１００、樹脂送り幅は１４．０ｍｍ、リード幅は５．０ｍｍ、螺旋羽根１２の山数は２９．５に設定されている。
【００６０】
スクリュー深さに関しては、喰い込み部１１ａは１１．０ｍｍ、圧縮加圧溶解混練部１１ｃは４．０ｍｍ、脱気部１１ｅは１４．０ｍｍ、押出部１１ｇは６．０ｍｍであり、前記第１、第２実施の形態の場合と同様に、脱気部１１ｅ、喰い込み部１１ａ、押出部１１ｇ、圧縮加圧溶解混練部１１ｃの順でスクリュー深さが深くなっていることが明らかである。
【００６１】
このような樹脂押出機用スクリュー１０Ｂにより、小型化を保ちながら前記大型成型機に合わせて生産性を変えることができる。なお、第１、第２実施の形態と同種の部位には同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００６２】
図９は、本発明の第４実施の形態を示している。  
本実施の形態に係る樹脂押出機用スクリュー１０Ｃは、大型成型機から出る比較的小さいスプルランナーに対応するものである。大型成型機では、排出量が多くスプルランナーも大きく（φ８以上）、粉砕に時間がかけられないため、粉砕粒径が大きめにならざるを得ないときに使用する。大型成型機でも、樹脂の流動性や成形品の形状により比較的スプルランナーが小さく（φ６〜８）、排出量も大型成型機としては少なく、粉砕速度が速いときに使用する。
【００６３】
樹脂押出機用スクリュー１０Ｃは、小さめの粉砕品（粒径最大５．５ｍｍ）に合わせて、樹脂送り幅やスクリューの深さは小さく設定し、原料樹脂の移送量も少ないのでリード幅も狭く設定し、リード角も２．３度と極端な急角度に設定するため、樹脂のスリップはなく、フライト部１１の全長も２５２ｍｍと極端に短くすることができ、原料樹脂の落下速度に合わせた回転により原料樹脂の間に空気を入れないようにすれば、酸化による樹脂劣化のないリペレット品を製造することができる。
【００６４】
かかる樹脂押出機用スクリュー１０Ｃの具体的な仕様は、図９および図１０に示すように、フライト部１１の有効長さ（Ｌ）は２５２ｍｍで、直径（Ｄ）は１００ｍｍであり、有効長さ（Ｌ）と直径（Ｄ）の比率（Ｌ／Ｄ）は２．５２に設定されている。また、螺旋羽根１２のリード角（α）は前述したように２．３０度に設定されている。また、螺旋羽根１２のピッチ間隔（Ｐ／Ｄ）は、９／１００、樹脂送り幅は６．０ｍｍ、リード幅は３．０ｍｍ、螺旋羽根１２の山数は２７．０に設定されている。
【００６５】
スクリュー深さに関しては、喰い込み部１１ａは７．０ｍｍ、圧縮加圧溶解混練部１１ｃは２．３ｍｍ、脱気部１１ｅは９．０ｍｍ、押出部１１ｇは５．０ｍｍであり、前記第１、第２、第３実施の形態の場合と同様に、脱気部１１ｅ、喰い込み部１１ａ、押出部１１ｇ、圧縮加圧溶解混練部１１ｃの順でスクリュー深さが深くなっていることが明らかである。
【００６６】
このような樹脂押出機用スクリュー１０Ｃにより、小型化を保ちながら前記大型成型機に合わせて生産性を変えることができる。なお、第１、第２、第３実施の形態と同種の部位には同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００６７】
図１０に示すように、何れの樹脂押出機用スクリュー１０〜１０Ｃにおいても、スクリュー深さは、前記脱気部１１ｅ、前記喰い込み部１１ａ、前記押出部１１ｇ、前記圧縮加圧溶解混練部１１ｃの順で深く設定される。このような構造の範囲内により、スプルランナーの大きさや排出量に合わせて、各種の原料樹脂の生産に対応させるように装置全体を小型化することが可能となる。また、フライト部１１におけるスクリュー山数が２７〜３０になるように設定したことにより、螺旋羽根１２のリード間に充填される樹脂容積が増大しても、移送動力を低減することも可能となる。
【００６８】
以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は前述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。例えば、原料樹脂とは異なるフィラーを混入しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る樹脂押出機の全体を示す縦断面図（断面部分のハッチングは省略）である。
【図２】本発明の第１実施の形態に係る樹脂押出機用スクリューの全体を示す側面図である。
【図３】本発明の第１実施の形態に係る樹脂押出機のダイスヘッドを縦に２分割したものを示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施の形態に係る樹脂押出機のダイスヘッドを縦に２分割したものを示す側面図である。
【図５】本発明の第１実施の形態に係る樹脂押出機の別のダイスヘッドを示す斜視図である。
【図６】本発明の第１実施の形態に係る樹脂押出機の別のダイスヘッドを示す側面図である。
【図７】本発明の第２実施の形態に係る樹脂押出機用スクリューの全体を示す側面図である。
【図８】本発明の第３実施の形態に係る樹脂押出機用スクリューの全体を示す側面図である。
【図９】本発明の第４実施の形態に係る樹脂押出機用スクリューの全体を示す側面図である。
【図１０】本発明の第１〜第４実施の形態に係る樹脂押出機用スクリューの寸法の比較を示す説明図である。
【図１１】従来のペレット製造装置の全体を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７０】
１…樹脂押出機
１０…樹脂押出機用スクリュー
１０ａ…スクリュー本体
１０Ａ…樹脂押出機用スクリュー
１０Ｂ…樹脂押出機用スクリュー
１０Ｃ…樹脂押出機用スクリュー
１１…フライト部
１１ａ…喰い込み部
１１ｂ…圧縮加圧溶解開始部
１１ｃ…圧縮加圧溶解混練部
１１ｄ…減圧部
１１ｅ…脱気部
１１ｆ…押出加圧部
１１ｇ…押出部
１２…螺旋羽根
１３…シャンク部
５０…シリンダー
５１…原料投入口
５２…ガス抜き口
６０…ホッパー
７０…ダイスヘッド
７１…凹部
７２…押出口
７２ａ…入口側大径部
７２ｂ…出口側小径部
７３…ノズル
８０…ダイスヘッド
８１…凹部
８２…細幅押出口
８３…鋼線
【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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【図１１】
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