(57)【要約】【課題】４００〜５００℃の高温度雰囲気でも回転方向の繰返し荷重に対する疲労強度が低下しないスクリュ軸を用いた組立式押出機スクリュを提供すること。【解決手段】各種のスクリュエレメント１２をスクリュ軸１１の外径に複数個嵌合させてなる組立式押出機スクリュ１０において、スクリュ軸１１は表面焼入れされ表面硬さがＨＲＣ４７〜５０のＳＵＳ４２０Ｊ２であり、スクリュ軸１１の軸心部に軸方向に沿ってスクリュ先端付近まで長孔１３を設け、この長孔１３内に外径が同長孔１３の内径より小径の中空管１４を長孔１３の先端付近にまで挿入させ、熱媒体を中空管１４から長孔１３内に導入するようにした。【選択図】  図１
2004338167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各種のスクリュエレメントをスクリュ軸の外径に複数個嵌合させてなる組立式押出機スクリュにおいて、スクリュ軸は表面硬化処理がなされたＳＵＳ４２０Ｊ２であることを特徴とする押出機スクリュ。
【請求項２】
スクリュ軸の表面硬化処理は表面焼入れで表面硬さＨＲＣ４７〜５０であることを特徴とする請求項１記載の押出機スクリュ。
【請求項３】
前記スクリュ軸は、軸心部に軸方向に沿ってスクリュ先端付近まで長孔を設け、この長孔内に外径が同長孔の内径より小径の中空管を長孔の先端付近にまで挿入させ、熱媒体を前記中空管から前記長孔内に導入するようにしたことを特徴とする請求項１記載の押出機スクリュ。
【請求項４】
前記スクリュ軸は４００℃に保つことを特徴とする請求項３記載の押出機スクリュ。
【請求項５】
前記押出機スクリュは二軸押出機用であることを特徴とする請求項１ないし請求項４の内のいずれか１記載の押出機スクリュ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種のスクリュエレメントをスクリュ軸の軸方向に複数個連結してなる組立式押出機スクリュに係り、特にスクリュ軸を４００〜５００℃の高温で使用する押出機スクリュに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３のように従来から押出機スクリュ１は種々の樹脂材料の性質により溶融、混合、分散機能に対応できるように各種のスクリュエレメント２をスクリュ軸３の軸方向に複数個連結してなる組立式押出機スクリュが用いられており、特に二軸スクリュは混合、分散機能に優れ、安定した押し出し量が期待できるため多く用いられている。
【０００３】
通常この複数個のスクリュエレメント２を軸方向に連結するためにはスクリュ軸３に複数個のスクリュエレメント２（２ａ、２ｂ、２ｃ……）を軸方向に順次嵌合連結することが行われている。そしてスクリュ軸３の材料はアルミニューム・クロム・モリブデン鋼（以下ＳＡＣＭ１という）、或いはクロム・モリブデン鋼（以下ＳＣＭという）材に窒化、焼入れ等を行なったものであった。
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】
しかしながら、従来のスクリュ軸材料のＳＡＣＭ１、或いはＳＣＭ材は、４００〜５００℃の高温度の雰囲気で成形する樹脂材料では疲労強度が低く、大きなトルクを伝達することができず、押出成形に制限があった。
【０００５】
本発明の目的は前述のような欠点を取除き、４００〜５００℃の高温度雰囲気でも回転方向の繰返し荷重に対する疲労強度が低下しないスクリュ軸を用いた組立式押出機スクリュを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するため本発明は、各種のスクリュエレメントをスクリュ軸の外径に複数個嵌合させてなる組立式押出機スクリュにおいて、スクリュ軸は表面硬化処理がなされたＳＵＳ４２０Ｊ２であることを特徴とする押出機スクリュとした。
【０００７】
また、スクリュ軸の表面硬化処理は表面焼入れで表面硬さＨＲＣ４７〜５０とすれば好適な押出機スクリュとなる。
【０００８】
前記スクリュ軸は、軸心部に軸方向に沿ってスクリュ先端付近まで長孔を設け、この長孔内に外径が同長孔の内径より小径の中空管を長孔の先端付近にまで挿入させ、熱媒体を前記中空管から前記長孔内に導入、スクリュ軸を４００℃に保つようにすればより好適な押出機スクリュとなる。
【０００９】
さらにまた、この押出機スクリュは二軸押出機に用いればより一層効果的な押出機スクリュとなる。
【００１０】
これにより４００〜５００℃の高温度雰囲気、特に４００℃以下で疲労強度が落ちない噛合型二軸押出機スクリュとなり、この雰囲気で成形する樹脂材料等に有効となった。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を単軸押出機を例にとり図１により説明する。
スクリュ１０はスクリュ軸１１の外径に複数個のスクリュエレメント１２（１２ａ、１２ｂ……）を順次嵌合連結した組立式押出機スクリュである。このスクリュ軸１１は、高周波焼入れ処理を施したマルテンサイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ４２０Ｊ２であり、表面硬さはロックウェル硬さＣスケールのＨＲＣ４９前後である。そして基部（図中右方向）から軸心部に同心に軸方向に沿ってスクリュ先端付近まで長孔１３が穿設されている。
【００１２】
この長孔１３は、スクリュ１０の後方に接続された図示しない回転継手を介して、熱媒体を循環させるポンプに導通している。そしてこの長孔１３には、同長孔１３の内径より外径が小径の中空管１４が設けられている。
【００１３】
中空管１４は、スクリュ先端側が開口しており、所定の温度に調整された熱媒体がスクリュ外部から中空管１４の中心部に矢印ａのように導入され、先端側の開口部から、スクリュ軸１１に明けられた長孔１３に流出し、長孔１３と中空管１４との隙間を通って後方へ矢印ｂのように排出されるようになっている。
【００１４】
次に、この押出機用のスクリュ１０の使用形態を説明する。
押出成形される合成樹脂は、スクリュ１０により前方向（図１の左側）に送られつつ、図示しないバレルに設置された図示しないヒータ等により加熱され、溶融されて押し出される。この間、温度調節されている熱媒体はスクリュ軸１１を４００℃付近に保っている。
【００１５】
図２には、各種のスクリュ軸の材料について各温度雰囲気における繰返し回転曲げ疲労強度（１００万回破断強度）テストを行なった結果を示してある。ＳＵＳ４２０Ｊ２は、表面硬さがロックウェル硬さＣスケールのＨＲＣ４９に高周波焼入れされたものである。図２から明らかなように、高周波焼入れしたＳＵＳ４２０Ｊ２は、４００℃付近の雰囲気においては高周波焼入れしたＳＣＭ材より疲労強度は優れており、特に４００℃以下では良いことがわかる。
【００１６】
スクリュ１０は、単軸押出機を例にとり説明したが、勿論これに限るものではなく、二軸押出機用スクリュとしても効果的である。
【００１７】
以上説明したように、ＳＵＳ４２０Ｊ２などのマルテンサイト系ステンレスを高周波焼入れして用いることにより、４００℃までの高温使用においての繰返し回転曲げ疲労強度の低下を防止することができる。この結果スクリュ軸１１を所定の温度に保つことにより、４００〜５００℃の高温度雰囲気、特に４００℃以下で樹脂材料の成形が可能となる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は当初に掲げた欠点が取除かれ、４００〜５００℃の高温度雰囲気、特に４００℃以下で疲労強度が低下しないスクリュ軸を用いた押出機スクリュとなり、この雰囲気で成形する樹脂材料等に有効となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態例を示す押出機スクリュの説明図である。
【図２】高周波焼入れＳＣＭ材と高周波焼入れＳＵＳ４２０Ｊ２材の疲労強度を比較したグラフである。
【図３】スクリュ軸の軸方向に複数個連結してなる組立式スクリュの説明図である。
【符号の説明】
１０  スクリュ
１１  スクリュ軸
１２  中空管
１３  長孔
１４  スクリュエレメント
【図１】
2004338167.tif 000003
【図２】
2004338167.tif 000004
【図３】
2004338167.tif 000005