(57)【要約】【課題】溶融プラスチックの発熱を抑制するため、溶融プラスチックに与えられるエネルギ量を低下させる。【解決手段】加熱冷却可能なシリンダ６は、２本のスクリュ７を収納可能なように、２つの円弧が連通した断面形状のスクリュ収納部６ｄが形成されている。シリンダ６の内壁面６ａには、シリンダの軸方向に延びる複数の溝１５が周方向に等間隔で形成されており、溝部が形成されていない構成に比べてシリンダ６とスクリュ７との間の空間容積が拡大されたものとなっている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内に複数のスクリュを回転可能に内蔵し、供給された樹脂原料を混練により可塑化するスクリュ押出機において、
可塑化により溶融状態となった樹脂原料の輸送がなされる領域である溶融プラスチック輸送部（１２）における前記シリンダ（６）の内壁面（６ａ）に、前記シリンダ（６）の軸方向に延びる複数の溝（１５）が形成されていることを特徴とするスクリュ押出機。
【請求項２】
前記各溝（１５）が、前記内壁面（６ａ）の周方向に等間隔で形成されている、請求項１に記載のスクリュ押出機。
【請求項３】
前記溝（１５）の断面形状が略半楕円形状である、請求項１または２に記載のスクリュ押出機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プラスチック原料を可塑化または混練押出しする二軸スクリュ押出機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ペレット製造装置の一部に使用されている、プラスチック原料用可塑化混練二軸スクリュ押出機が知られている。図５に、従来のプラスチック原料用可塑化混練二軸スクリュ押出機の一例の模式的な概略図を示す。
【０００３】
供給されたプラスチック原料を混練して溶融プラスチックとして排出する混練二軸スクリュ押出機１０１の排出口１１３側には、ダイバータ１０２、ギヤポンプ１０３、スクリーンチェンジャ１０４、およびペレット製造装置１０５が接続されている。
【０００４】
混練二軸スクリュ押出機１０１のシリンダ１０６は、概ね、固体プラスチックを後述する可塑化混練部１１０へと輸送する固体プラスチック輸送部１０９と、輸送されてきた固体プラスチックを混練することで可塑化する可塑化混練部１１０と、プラスチックの可塑化混練により発生したガスを除去するためのベント部１１１と、溶融プラスチックを排出口１１３へと輸送する溶融プラスチック輸送部１１２とからなる。このシリンダ１０６内には、図６に示すように、互いに噛合っている２本のスクリュ１０７が２本挿入されており、不図示の駆動機にて同方向に回転駆動がなされ、供給口１０８から供給された固体プラスチック原料を溶融混練し、排出口１１３から排出する。
【０００５】
なお、スクリュ１０７は２本とは限らず、２本以上のケースも考えられる。ベント部１１１は、ガス成分の除去が不要な場合、設置されないケースも考えられる。図示はしないが、供給口１０８から排出口１１３の間に、プラスチック原料混練を調整する装置を設置するケースも考えられる。
【０００６】
次に、混練二軸スクリュ押出機の動作について説明する。
【０００７】
固体プラスチック原料を供給口１０８から供給し、回転しているスクリュ１０７により固体プラスチックが下流（図５において右方向）の可塑化混練部１１０へと輸送される。輸送されてきた固体プラスチック原料は、可塑化混練部１１０にて固体から溶融体に変化する。可塑化混練部１１０にて溶融した溶融プラスチックは、ベント部１１１にてガス成分が除去され、溶融プラスチック輸送部１１２のスクリュ１０７により排出口１１３へ輸送される。
【０００８】
排出口１１３より排出された溶融プラスチックは、ダイバータ１０２を経由し、ギヤポンプ１０３へ送られる。ギヤポンプ１０３は、送られてきた溶融プラスチックを、直結しているペレット製造装置１０４へ送り、ペレット製造装置１０４にて、ペレットが製造される。ダイバータ１０２は、混練二軸スクリュ押出機１０１中のゴミを排出するのに用いられる。
【０００９】
また、原料に混入している気体を安定的に排出させて処理能力を向上させ、これによって混練度も向上させるために、固体プラスチック輸送部、混練部におけるシリンダの内壁面に溝加工を施している混練スクリュ押出機も開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平０７−２０５１４２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の混練二軸スクリュ押出機では、溶融プラスチックが溶融体プラスチック輸送部から排出口、ダイバータを経由し、ギヤポンプへ送られる際、流路で発生する圧力により、溶融プラスチックが溶融プラスチック輸送部のスクリュに充満し、スクリュの回転によって溶融プラスチックにエネルギがかかってしまう。これにより、従来の混練二軸スクリュ押出機の場合、溶融プラスチック輸送部のシリンダとスクリュとの隙間が狭いため、スクリュに充満した溶融プラスチックに対し、シリンダとスクリュとの隙間で発生する高いせん断力により、溶融プラスチックの発熱が大きくなる欠点があった。
【００１２】
そこで、本発明は、溶融プラスチックの発熱を抑制するため、溶融プラスチックに与えられるエネルギ量を低下することが可能なプラスチック原料を可塑化するための混練二軸スクリュ押出機を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のスクリュ押出機は、シリンダ内に複数のスクリュを回転可能に内蔵し、供給された樹脂原料を混練により可塑化するスクリュ押出機において、
可塑化により溶融状態となった樹脂原料の輸送がなされる領域である溶融プラスチック輸送部における前記シリンダの内壁面に、前記シリンダの軸方向に延びる複数の溝が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
上記の通り、本発明のスクリュ押出機は、溶融プラスチック輸送部におけるシリンダの内壁面に、シリンダの軸方向に延びる複数の溝が形成されている。溝が形成されたことにより、溶融プラスチック輸送部におけるシリンダとスクリュとの間の空間容積が溝部が形成されていない構成のものに比べて拡大されたものとなっており、溶融プラスチックを下流に輸送する流れである推進流の流量を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明のスクリュ押出機の各溝は、内壁面（６ａ）の周方向に等間隔で形成されているものであってもよいし、その断面形状が略半楕円形状であってもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１に、ペレット製造装置に接続された、本発明の一実施形態であるプラスチック原料用を可塑化する混練二軸スクリュ押出機の模式的な概略図を示す。
【００１８】
混練二軸スクリュ押出機１の排出口１３側には、混練二軸スクリュ押出機１中のゴミを排出するのに用いられるダイバータ２と、計量部の先端に順次、押出圧力を増大させるためのギヤポンプ３と、溶融状態の樹脂材料からゴミ等の混入物を除去するスクリーンを交換可能に保持するスクリーンチェンジャ４と、溶融プラスチックをペレットとするペレット製造装置５とが接続されている。
【００１９】
混練二軸スクリュ押出機１は、プラスチック原料が供給される上流側から、混練されて溶融プラスチックとなり排出される下流側に向けて、概ね、固体プラスチックを後述する可塑化混練部１０へと輸送する固体プラスチック輸送部９と、輸送されてきた固体プラスチックを混練することで可塑化する可塑化混練部１０と、プラスチックの可塑化混練により発生したガスを除去するためのベント部１１と、溶融プラスチックを排出口１３へと輸送する溶融プラスチック輸送部１２とを有する構成となっている。
【００２０】
次に、図２に、溶融プラスチック輸送部におけるシリンダの軸直角断面図を示す。
【００２１】
加熱冷却可能なシリンダ６は、図２に示すように、２本のスクリュ７を収納可能なように、２つの円弧が連通した断面形状のスクリュ収納部６ｄが形成されている。２本のスクリュ７は、互いに噛合うように収納されており、不図示の駆動機にて同方向に回転駆動がなされ、供給口８から供給された固体プラスチック原料を溶融混練し、溶融プラスチックとして排出口１３から排出する。シリンダ６の内壁面６ａには、シリンダ６の軸方向に延びる複数の溝１５が周方向に等間隔で形成されており、溝部が形成されていない構成に比べてシリンダ６とスクリュ７との間の空間容積が拡大されたものとなっている。
【００２２】
ところで、スクリュ押出機の溶融プラスチック輸送流には、推進流、背圧流、漏洩流の３タイプがある。推進流は、溶融プラスチックを下流（図１における右方向）に輸送する流れであり、背圧流または漏洩流は、背圧によりスクリュ溝またはシリンダとスクリュ間の隙間から上流へ戻る流れである。
【００２３】
推進流は、シリンダ６とスクリュ７とで形成される空間容積を拡大することにより、流量を向上することができる。すなわち、本実施形態においては、溶融プラスチック輸送部１２におけるシリンダ６の内壁面６ａに、漏洩流量よりも推進流量を向上させる適正な溝１５を形成することで、従来の背圧流量を維持しながら、溶融プラスチックの輸送能力を向上させている。
【００２４】
なお、上述した特開平０７−２０５１４２号公報にも、シリンダ内壁面に溝加工がなされたスクリュ押出機が開示されているが、この公知技術における溝は、固体プラスチック輸送部、混練部に形成されており、またその目的はプラスチック原料に混入している気体を安定的に排出するものである。
【００２５】
一方、本願発明は、溶融プラスチックの輸送部に着目し、この溶融プラスチック輸送部に溝を設けることで輸送能力の向上を図ることを目的とする。
【００２６】
つまり、本願発明も特開平０７−２０５１４２号公報に開示された発明もシリンダ内壁面に溝加工がなされている点では同じであるが、溝加工が施されている箇所も異なり、目的も異なるものである。
【００２７】
次に、本実施形態の混練二軸スクリュ押出機の動作について説明する。
【００２８】
固体プラスチック原料を供給口８から供給し、回転しているスクリュ７により固体プラスチックが下流の可塑化混練部１０へと輸送される。輸送されてきた固体プラスチック原料は、可塑化混練部１０にて混練されることで固体から溶融体に変化する。可塑化混練部１０にて溶融体となった溶融プラスチックは、ベント部１１にてガス成分が除去され、溶融プラスチック輸送部１２のスクリュ７により排出口１３へ輸送される。この際、上述したように、溶融プラスチック輸送部１２におけるシリンダ６の内壁面６ａには溝１５が形成されているので、溶融プラスチックを下流に輸送する流れである推進流の流量が向上、すなわち、溶融プラスチック輸送能力が向上している。これにより、スクリュ７に充満している溶融プラスチック量が低下するとともに、溶融プラスチックに与えるエネルギ（比エネルギ）が低下するため、溶融プラスチックの発熱を抑制できる。
【００２９】
排出口１３より排出された溶融プラスチックは、ダイバータ２を経由し、ギヤポンプ３へ送られる。ギヤポンプ３は、送られてきた溶融プラスチックを、直結しているペレット製造装置５へ送り、ペレット製造装置５にて、ペレットが製造される。
【００３０】
なお、本実施形態では、溝１５の本数に特に制限はなく、必要に応じて増減されるものであってもよい。また、溝１５の断面形状については、図２に半楕円形状のものを一例として示したが、これに限定されるものではなく、半円形、矩形等、溶融プラスチックの輸送能力を向上させる形状であればいかなる形状であってもよい。溝深さ、幅も同様に溶融プラスチックの輸送能力を向上させる寸法であればいかなる寸法であってもよい。また、溝深さもシリンダの軸方向に一定であってもよいし、下流に向かって深くなる、あるいは浅くなるものであってもよい。また、周方向に配列されている各溝１５の溝深さは、それぞれ周方向に異なるものであってもよい。例えば、スクリュ収納部６ｄの、２つの円弧が連通する連通部６ｂ近傍に形成されている溝１５の溝深さが、側部６ｃ側に形成されている溝１５の溝深さよりも浅い、あるいは深いものであってもよい。
【００３１】
また、スクリュ７は２本以上であってもよく、ベント部１１は、ガス成分の除去が不要な場合、設置されていないものであってもよい。さらに、供給口８から排出口１３の間に、プラスチック原料混練を調整する装置が設置されているものであってもよい。
（実施例）
以下、本発明の一実施例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、本実施例における説明で用いる符号は、上述した実施形態で用いた符号と同一のものとする。
【００３２】
本実施例では、溝加工が施されていないシリンダ（Ａ／溝なし）と、溝加工が施されたシリンダ（Ｂ／溝深さ０．５ｍｍ、溝本数１８本、Ｃ／溝深さ１．０ｍｍ、溝本数１８本）とについて、溶融プラスチックを輸送するに要するエネルギを測定し、比較検討を行った。すなわち、溶融プラスチックを輸送するに要するエネルギに対する、溝の有無による影響、および溝深さの影響について検討を行った。なお、本実施例に示す溝深さとは、図３に示す、溝１５の一番深い部分の値Ｆを指しており、Ｂ／溝深さ０．５ｍｍのタイプのものは、１８本全ての溝１５の溝深さＦが０．５ｍｍであり、同様に、Ｃ／溝深さ１．０ｍｍのタイプのものは、１８本全ての溝１５の溝深さＦが１．０ｍｍである。また、Ｂ／溝深さ０．５ｍｍ、およびＣ／溝深さ１．０ｍｍのいずれのタイプも、各溝１５の、シリンダ６の軸方向溝深さは一定である。
【００３３】
図４に、本実施例で用いた二軸スクリュ押出機の溶融プラスチック輸送部１２の一部拡大図を、また、以下に、本実施例での検討に用いたプラスチック原料、および本実施例で用いた二軸スクリュ押出機の緒元を示す。
【００３４】
原料：ポリプロピレンパウダ（固体）／ＭＩ（Ｍｅｌｔ  Ｉｎｄｅｘ）＝１．３
機種：ＣＭＰ６９ＸＩＩ（日本製鋼所製）
スクリュ直径φ６９ｍｍ  噛合い同方向回転二軸スクリュ押出機
溶融プラスチック輸送部Ｌ／Ｄ：３．５（図４参照）
溶融プラスチック輸送部スクリュ：リード０．７５Ｄ ２条フルフライト
溶融プラスチック輸送部シリンダ形状：３種類
Ａ／溝なし
Ｂ／溝深さ０．５ｍｍ、溝数１８本
Ｃ／溝深さ１．０ｍｍ、溝数１８本
（なお、溝深さは、一番深い部分の値Ｆ）
スクリュ７の先端における圧力は、溶融プラスチック圧力計２０にて測定し、混練二軸スクリュ押出機１の下流に設置されているギヤポンプ３での圧力が０．２ＭＰａで一定になるように制御した。
【００３５】
以上の条件における実験結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
2004195675.tif 000003
【００３７】
輸送能力は、溝加工が施されていないシリンダ（Ａ／溝なし）に比べ、溝加工が施されたシリンダ（Ｂ／溝深さ０．５ｍｍ、溝本数１８本）が２％向上し、溝加工が施されたシリンダ（Ｃ／溝深さ１．０ｍｍ、溝本数１８本）も３％向上した。
【００３８】
また、比エネルギは、溝加工が施されていないシリンダ（Ａ／溝なし）に比べ、溝加工が施されたシリンダ（Ｂ／溝深さ０．５ｍｍ、溝本数１８本）が２％低下し、溝加工が施されたシリンダ（Ｃ／溝深さ１．０ｍｍ、溝本数１８本）も４％低下した。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、溶融プラスチック輸送部におけるシリンダの内壁面に溝が形成されているため、シリンダとスクリュとの間の空間容積が拡大されたものとなっている。これにより、溶融プラスチックを下流に輸送する流れである推進流の流量の向上、すなわち、溶融プラスチック輸送能力を向上させることができる。さらに、溶融プラスチック輸送能力が向上したことで、スクリュに充満している溶融プラスチック量が低下するとともに、機械が溶融プラスチックに与えるエネルギ（比エネルギ）が低下するため、溶融プラスチックの発熱を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるプラスチック原料用を可塑化する混練二軸スクリュ押出機の模式的な概略図である。
【図２】図１に示した混練二軸スクリュ押出機の溶融プラスチック輸送部におけるシリンダの軸直角断面図である。
【図３】本発明の一実施例である混練二軸スクリュ押出機のシリンダに形成された溝の溝深さＦを示す図である。
【図４】本発明の一実施例である混練二軸スクリュ押出機の溶融プラスチック輸送部の一部拡大図である。
【図５】従来の、プラスチック原料用を可塑化する混練二軸スクリュ押出機の一例の模式的な概略図である。
【図６】従来の、混練二軸スクリュ押出機の溶融プラスチック輸送部におけるシリンダの軸直角断面図である。
【符号の説明】
１    混練二軸スクリュ押出機
２    ダイバータ
３    ギヤポンプ
４    スクリーンチェンジャ
５    ペレット製造装置
６    シリンダ
６ａ    内壁面
７    スクリュ
８    供給口
９    固体プラスチック輸送部
１０    可塑化混練部
１１    ベント部
１２    溶融プラスチック輸送部
１３    排出口
１５    溝
２０    溶融プラスチック圧力計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004195675.tif 000007
【図５】
2004195675.tif 000008
【図６】
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