(57)【要約】【課題】加工が容易なスクリュー溝形状で、溶融樹脂の滞留を防止して、炭化物や劣化物の発生を抑制でき、吐出量の減少の少ない熱可塑性樹脂成形用スクリューを提供する。【解決手段】フライトが螺旋状に設けられて形成されるスクリュー溝の押出方向側のフライト側面に、フライト高さを越える半径を有する凹曲面が形成されていることを特徴とする。好ましくは前記スクリューのスクリュー軸を含むスクリュー溝断面において、前記凹曲面がフライト角部を通り、スクリュー溝底面に接する半径を有する、前記凹曲面の半径がフライト高さの２．５〜４．０倍のものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フライトが螺旋状に設けられて形成されるスクリュー溝の押出方向後端側に向くフライト側面に、フライト高さを越える半径を有する凹曲面が形成されていることを特徴とする熱可塑性樹脂成形用スクリュー。
【請求項２】
前記スクリューのスクリュー軸を含むスクリュー溝断面において、前記凹曲面がフライト角部を通り、スクリュー溝底面に接する半径を有するように設けられている請求項１記載の熱可塑性樹脂成形用スクリュー。
【請求項３】
前記凹曲面の半径がフライト高さの２．５〜４．０倍である請求項１または２記載の熱可塑性樹脂成形用スクリュー。
【請求項４】
前記凹曲面の半径がスクリュー径の０．２５〜０．４０倍となされている請求項１または２記載の熱可塑性樹脂成形用スクリュー。
【請求項５】
前記凹曲面が前記スクリューのメーターリングゾーンまたはコンプレッションゾーンに設けられている請求項１〜４のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形用スクリュー。
【請求項６】
前記スクリューが射出成形機用である請求項１〜５のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形用スクリュー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、押出成形機用または射出成形機用等の熱可塑性樹脂成形用スクリューに関し、特に、塩化ビニル樹脂等の熱分解し易い熱可塑性樹脂成形用スクリューとして好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、スクリューを内蔵した成形機においては、溶融樹脂が長時間熱に曝されたり、一時的にしても高温度に曝されると、溶融樹脂が劣化したり、炭化して、スクリュー溝に固着し、一旦、劣化物が固着すると、その上に次々に劣化物が固着堆積していくことが知られている。
また、塩化ビニル樹脂のように熱分解し易い樹脂成形品を成形する場合には、比較的短時間の運転で、成形品中に樹脂が炭化分解した炭化物または樹脂が劣化した劣化物が異物として混合するようになり、不良品となる。
【０００３】
この炭化物または劣化物の量は運転時間に比例して多くなるので、不良品の割合がある程度多くなると、成形機の運転を停止して押出スクリューを押出機のバレルから抜き出して清掃することが必要となる。
押出スクリューを抜き出して見ると、図２に示すように、スクリュー溝ａの底面ｂとスクリュー溝ａのフライトｃの側面との隅部ｄ１、ｄ２に炭化物および劣化物ｅが固着していることが観測された。
【０００４】
このスクリュー溝ａの断面形状は、スクリュー溝ａの底面ｂとスクリュー溝ａのフライト側面ｃとの隅部ｄ１、ｄ２に小径の曲面が形成されているが、略直角な隅部を有する溝形状であり、このスクリュー溝ａの底面ｂと押出方向後端側に向くフライトｃの側面との隅部ｄ１に沿って最も多くの炭化物および劣化物ｅが固着していた。成形品に混入される炭化物や劣化物等の異物は、このようにして固着した炭化物や劣化物が剥がれ落ちて成形品に混入するものと考えられる。押出方向は矢印Ｘの方向である。
【０００５】
一方、スクリューを内蔵した成形機において、溶融樹脂の熱分解抑制を図った発明として、「フライトが螺旋状に設けられた熱可塑性樹脂成形用スクリュー軸であって、スクリュー軸の先端側に向くフライト側面のつけ根部に凸曲面が設けられていることを特徴とする熱可塑性樹脂成形用スクリュー軸。」が公知である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２６０４６号公報  （特許請求の範囲、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この特許文献１に記載の上記熱可塑性樹脂成形用スクリュー軸においては、特許文献１の図１に示すように、スクリュー溝の押出方向先端側に向くフライト側面のつけ根部に凸曲面が設けられているものであるが、この凸曲面をスクリュー軸の押出方向後端側に向くフライト側面のつけ根部に形成すれば、炭化物または劣化物の生成を減少できるのではないかと考え、このようなスクリューを試作しようとした。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の凸曲面をスクリュー溝の押出方向後端側に向くフライト側面のつけ根部に形成しようとすると、凸曲面であるため、スクリュー溝の加工が困難であって、スクリューの製作が高価となり、設備費用が高くなるという問題が生じた。
また、凸曲面を設けると、スクリュー溝の断面積が減少するので、同じ外径のスクリューに比べると吐出量が少なくなるという問題があった。
【０００９】
そこで、この発明は、加工が容易なスクリュー溝形状で、溶融樹脂の滞留を防止して、炭化物や劣化物の発生を抑制でき、吐出量の減少の少ない熱可塑性樹脂成形用スクリュー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】
【００１０】
請求項１に記載の熱可塑性樹脂成形用スクリューは、フライトが螺旋状に設けられて形成されるスクリュー溝の押出方向後端側に向くフライト側面に、フライト高さを越える半径を有する凹曲面が形成されていることを特徴とする。
また、請求項２に記載の熱可塑性樹脂成形用スクリューは、請求項１記載の熱可塑性樹脂成形用スクリューにおいて、前記スクリューのスクリュー軸を含むスクリュー溝断面において、前記凹曲面がフライト角部を通り、スクリュー溝底面に接する半径を有するように設けられているものである。
【００１１】
また、請求項３に記載の熱可塑性樹脂成形用スクリューは、請求項１または２記載の熱可塑性樹脂成形用スクリューにおいて、前記凹曲面の半径がフライト高さの２．５〜４．０倍であるものであり、請求項４に記載の熱可塑性樹脂成形用スクリューは、請求項１または２記載の熱可塑性樹脂成形用スクリューにおいて、前記凹曲面の半径がスクリュー径の０．２５〜０．４０倍となされているものである。
【００１２】
また、請求項５に記載の熱可塑性樹脂成形用スクリューは、請求項１〜４のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形用スクリューにおいて、前記凹曲面が前記スクリューのメーターリングゾーンまたはコンプレッションゾーンに設けられているものである。              また、請求項６に記載の熱可塑性樹脂成形用スクリューは、請求項１〜５のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形用スクリューにおいて、前記スクリューが射出成形機用であるものである。
【発明の効果】
【００１３】
この請求項１記載の熱可塑性樹脂成形用スクリューにおいては、スクリュー溝の押出方向後端側に向くフライト側面に、フライト高さを越える半径を有する凹曲面が形成されているので、スクリュー溝の凹曲面加工を容易に行うことができ、スクリューを安価に製作できる。また、凹曲面としたため、吐出量の減少を最小限に抑制できる。
更に、凹曲面とすることにより、溶融樹脂の滞留を抑制できるので、炭化物や劣化物の発生を減少でき、これら異物の混入による不良成形品の割合を減少できる。また、炭化物や劣化物の発生を減少できることから、スクリューの清掃頻度を大幅に減少でき、設備の稼働率を向上できる。
【００１４】
また、請求項２記載の熱可塑性樹脂成形用スクリューにおいては、前記スクリューのスクリュー軸を含むスクリュー溝断面において、前記凹曲面がフライト角部を通り、スクリュー溝底面に接する半径を有するように設けられているので、スクリュー溝の底面において凹曲面が滑らかに連続した曲面を形成でき、溶融樹脂の滞留を効果的に解消できる。
【００１５】
また、請求項３に記載の熱可塑性樹脂成形用スクリューは、凹曲面の半径をフライト高さの２．５〜４．０倍としたので、スクリュー溝の押出方向後端側を向くフライト側面に生じる滞留部をこの凹曲面で効率よく無くすことができ、炭化物や劣化物の発生を長時間にわたって抑制できる。
【００１６】
また、請求項４に記載の熱可塑性樹脂成形用スクリューは、凹曲面の半径をスクリュー径の０．２５〜０．４０倍としたので、フライトの高さをスクリュー径の１０％とする一般のスクリューに適用して、スクリュー溝の押出方向後端側に向くフライト側面に生じる滞留部をこの凹曲面で効率よく無くすことができ、炭化物や劣化物の発生を長時間にわたって抑制できる。
【００１７】
また、請求項５に記載の熱可塑性樹脂成形用スクリューは、凹曲面が前記スクリューのメーターリングゾーンまたはコンプレッションゾーンに設けられているので、溶融樹脂の滞留を抑制して、吐出量を長時間にわたって維持できる。
そして、この発明の熱可塑性樹脂成形用スクリューは、熱分解し易い熱可塑性樹脂の射出成形機用のスクリューとして使用すると、より大きな効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、この発明を実施するための最良の形態を図面に示す実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の熱可塑性樹脂成形用スクリューの一例を一部断面で示す部分平面図である。
図で、１は熱可塑性樹脂成形用スクリューで、螺旋状にフライト２が形成され、フライト２、２の間にスクリュー溝３が形成されている。このスクリュー溝３の押出方向後端側に向くフライト２の側面にはフライト２の高さを越える半径を有する凹曲面４が形成されている。図で矢印Ａの方向が押出方向先端側である。
【００１９】
この凹曲面４は、フライト２の高さを越える半径を有していれば良いが、好ましくはスクリュー軸を含むスクリュー溝断面において、フライト２の角部を通り、スクリュー溝底面５に接するものであり、更に好ましくは凹曲面４の半径がフライト２の高さの２．５〜４．０倍となされているものである。
【００２０】
凹曲面４の半径がフライト２の高さの２．５〜４．０倍となされているものが好ましいのは、熱可塑性樹脂の種類、成形温度やスクリュー回転数等の成形条件により、スクリュー溝内を流動する溶融樹脂の速度分布は異なるが、スクリュー溝３の押出方向後端側に向くフライト２の側面に、凹形状の流速の遅い部分が生じ、この時、流速の遅くなる部分が凹曲面４の半径が２．５〜４．０より小さい範囲にあるからである。
半径がフライト２の高さの２．５倍より小さくなると、溶融樹脂の滞留が生じて、溶融樹脂が凹曲面４に固着し易く、短時間の中に炭化物または劣化物が成形品に混入することになる。また、半径がフライト２の高さの４．０倍より大きくなると、滞留の心配はないがスクリュー溝３の断面積がそれだけ小さくなり、押出量が減少するからである。
【００２１】
また、一般のスクリューでは、フライトの高さはスクリュー外径の１／１０程度であるから、凹曲面４の半径がフライト２の高さの２．５〜４．０倍であるのは、凹曲面４の半径がスクリュー径の０．２５〜０．４０倍であることと同じである。
【００２２】
また、スクリュー１は熱可塑性樹脂原料を供給移送する固体輸送部（フィードゾーン）、供給された原料が半溶融の状態で移送されるコンプレッションゾーンおよび完全に溶融した原料を一定量づつ押し出すメーターリングゾーンを備えているが、この発明のスクリューにおいては、メーターリングゾーンまたはコンプレッションゾーンに凹曲面４が設けられていればよい。
好ましくはコンプレッションゾーンとメーターリングゾーンの全長にわたって凹曲面４が設けられているのがよい。
【００２３】
図に示すスクリュー１を射出成形用として使用する場合のスクリュー形状を、外径５０ｍｍ、フライト２のピッチ５０ｍｍ、スクリュー長Ｌとスクリュー外径Ｄとの比Ｌ／Ｄを２１、フライト２の高さを５ｍｍ、凹曲面４の半径を１７ｍｍとした。
このスクリュー１を装備した射出成形機により、塩化ビニル樹脂を、成形樹脂温度１９０℃、可塑化能力４５ｋｇ／ｈで成形した。異物の混入が確認された個数は４個／月で、２ヶ月に１度の割合でスクリュー１を清掃すればよかった。
【００２４】
これに対して、図２に示す隅部ｄ１、ｄ２がいずれも半径２ｍｍの凹曲面をもつ以外は図１に示すスクリューと同一寸法の従来のスクリューを使用した射出成形機では、同一条件で成形すると、異物の混入は３０個／月と多く、良品製造効率が悪かった。また、スクリューの清掃を２週間に１度の割合で行わなければならず、設備の稼働率も悪かった。
【００２５】
上述のとおり、この発明の熱可塑性樹脂成形用スクリューにおいては、炭化物等の異物の混入による不良品の割合を減少できる。また、スクリューの清掃も少なくてよいことから設備の稼働率も向上した。
【００２６】
尚、この発明では、スクリュー溝の押出方向後端側に向くフライト側面に、フライト高さを越える半径を有する凹曲面が形成されていると共に、スクリュー溝の押出方向先端側に向くフライト側面に、フライト高さを越える半径を有する凹曲面が形成されていると、溶融樹脂の滞留をより効果的に抑制でき、異物の混入をさらに少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の熱可塑性樹脂成形用スクリューの一例を一部断面で示す部分平面図である。
【図２】従来のスクリューの一例を一部断面で示す部分平面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１        熱可塑性樹脂成形用スクリュー
２        フライト
３        スクリュー溝
４        凹曲面
５        スクリュー溝底面
【図１】
2005324462.tif 000003
【図２】
2005324462.tif 000004