(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、輸送部シリンダ(3)、混練部シリンダ(4)及び放出部シリンダ(5)からなるシリンダ(2)内に、少なくとも輸送部スクリュ(11a)、混練部スクリュ(21)及び放出部スクリュ(22)からなる二軸のスクリュ(11)を内設し、前記輸送部シリンダ(3)の上流側(A)の原料供給部(3A)のホッパー(3)からプラスチック原料(P)を前記シリンダ(2)内に供給し、可塑化混練して前記放出部シリンダ(5)から外部に押出すようにし、
前記輸送部シリンダ(3)に上部多角溝(31)及びこの上部多角溝(31)の下流に位置し前記上部多角溝(31)が消える形状からなるトランジッション部(32)が設けられ、前記輸送部シリンダ(3)の前記上部多角溝(31)及び前記トランジッション部(32)の下部形状は丸形状とされ、前記プラスチック原料(P)が前記上部多角溝(31)を通過する際に、少なくとも不活性ガス成分及び揮発成分は、前記ホッパー(6)側へ抜けるようにしたプラスチックの押出方法において、
前記シリンダ(2)には、前記不活性ガス成分及び揮発成分を外部に放出するためのベント部が設けられてなく、前記上部多角溝(31)は４個以上の溝(31a)からなり、前記溝(31a)の深さ(H)は０＜Ｈ≦０．１Ｄ（Ｄはシリンダ内径）であると共に、前記上部多角溝(31)及び前記トランジッション部(32)は、一体のシリンダであることを特徴とするプラスチックの押出方法。
【請求項２】
前記スクリュ(11)は、異方向内回りで回転する二軸からなることを特徴とする請求項１記載のプラスチックの押出方法。
【請求項３】
少なくとも、輸送部シリンダ(3)、混練部シリンダ(4)及び放出部シリンダ(5)からなるシリンダ(2)内に、少なくとも輸送部スクリュ(11a)、混練部スクリュ(21)及び放出部スクリュ(22)からなる二軸のスクリュ(11)を内設し、前記輸送部シリンダ(3)の上流側(A)の原料供給部(3A)のホッパー(3)からプラスチック原料(P)を前記シリンダ(2)内に供給し、可塑化混練して前記放出部シリンダ(5)から外部に押出すようにし、
前記輸送部シリンダ(3)に上部多角溝(31)及びこの上部多角溝(31)の下流に位置し前記上部多角溝(31)が消える形状からなるトランジッション部(32)が設けられ、前記輸送部シリンダ(3)の前記上部多角溝(31)及び前記トランジッション部(32)の下部形状は丸形状とされ、前記プラスチック原料(P)が前記上部多角溝(31)を通過する際に、少なくとも不活性ガス成分及び揮発成分は、前記ホッパー(6)側へ抜けるようにしたプラスチックの押出装置において、
前記シリンダ(2)には、前記不活性ガス成分及び揮発成分を外部に放出するためのベント部が設けられてなく、前記上部多角溝(31)は４個以上の溝(31a)からなり、前記溝(31a)の深さ(H)は０＜Ｈ≦０．１Ｄ（Ｄはシリンダ内径）であると共に、前記上部多角溝(31)及び前記トランジッション部(32)は、一体のシリンダであることを特徴とするプラスチックの押出装置。
【請求項４】
前記スクリュ(11)は、異方向内回りで回転する二軸からなることを特徴とする請求項３記載のプラスチックの押出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックの押出方法及び装置に関し、特に、輸送部シリンダの内面全てに一体又は別体で設けられた上部多角溝及びトランジッション部を配備し、処理能力を向上させ、プラスチックから少なくとも不活性ガス成分及び揮発成分をホッパーから放出できるようにするための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用いられていたこの種のプラスチック押出装置のガス抜き構造としては、例えば、図６〜図８で示される特許文献１の構成を挙げることができる。
すなわち、図６において符号１で示されるものは二軸押出機であり、この二軸押出機１のシリンダ２は、上流側Ａから下流側Ｂへ向けて配設された輸送部シリンダ３、混練部シリンダ４及び放出部シリンダ５から構成されている。
【０００３】
前記シリンダ２の上流側Ａには、プラスチック原料Ｐをシリンダ１内に供給するためのホッパー６が設けられ、このシリンダ１のホッパー６の下流側Ｂにはベント開口７に設けられたベント部としての脱ガス装置８の内筒９が設けられている。
前記脱ガス装置８には脱揮開口９及びばね付勢型のヘッダー１０が開閉自在に設けられている。
【０００４】
前記シリンダ１内には、一対のスクリュ１１が回転自在に内設されており、このスクリュ１１は、上流側Ａから下流側Ｂへ向けて、輸送部スクリュ２０、混練部スクリュ２１及び放出部スクリュ２２が設けられている。
【０００５】
次に、前述の二軸押出機１を用いてプラスチック原料Ｐを混練して押出す場合について述べる。
まず、プラスチック原料Ｐは、ホッパー６から輸送部シリンダ３に供給され、スクリュ１１の回転によって二軸押出機１の下流側に搬送される。搬送されたプラスチック原料Ｐは、加熱冷却可能なシリンダ２から供給される熱エネルギーと混練部スクリュ２１の剪断応力により可塑化溶融混練される。プラスチック原料Ｐがホッパー６に供給され、スクリュ１１の回転によって押出機１の下流側Ｂに搬送され、混練部シリンダ４でプラスチック原料Ｐが可塑化溶融混練される際、溶融したプラスチックが混練部シリンダ４に充満し、シールされ、プラスチック原料Ｐと共に混入した不活性ガス成分または巻き込みエアー、プラスチック原料に残存している揮発成分などが，圧力の低いホッパー６側に逆流する。それらガス成分は、スクリュ１１による搬送能力を阻害するため、脱ガス装置８によって除去するが、同時に原料の一部を吸引し、内筒９の表面に付着し、ヘッダー１０を手動または、モータ駆動式のランマ、エアーノッカー等にてノックさせ内筒９を振動させる事で原料が炭化する前に付着原料を強制的に脱落させていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２７８１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のプラスチックの押出装置のガス抜き構造は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、例えば、原料がパウダー状で粒径が小さい場合、またはガス成分が多い場合、そのパウダーが脱ガス装置の内筒をすり抜けて除去されてしまい、能力の低下をもたらす。さらに、ベント部が必要であるため、専用の金物やモータなどの付属部品の他に真空ポンプなどの外部からの吸気源が必要になり、設備費が嵩む欠点があった。
本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、例えば、原料パウダーの粒径が小さい場合、又はガス成分が多い場合においても、処理能力を低下させることなく、高吐出量を処理する事ができ、付帯設備を安価にする方法および装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるプラスチックの押出方法は、少なくとも、輸送部シリンダ、混練部シリンダ及び放出部シリンダからなるシリンダ内に、少なくとも輸送部スクリュ、混練部スクリュ及び放出部スクリュからなる二軸のスクリュを内設し、前記輸送部シリンダの上流側の原料供給部のホッパーからプラスチック原料を前記シリンダ内に供給し、可塑化混練して前記放出部シリンダから外部に押出すようにし、前記輸送部シリンダに上部多角溝及びこの上部多角溝の下流に位置し前記上部多角溝が消える形状からなるトランジッション部が設けられ、前記輸送部シリンダの前記上部多角溝及び前記トランジッション部の下部形状は丸形状とされ、前記プラスチック原料が前記上部多角溝を通過する際に、少なくとも不活性ガス成分及び揮発成分は、前記ホッパー側へ抜けるようにしたプラスチックの押出方法において、前記シリンダには、前記不活性ガス成分及び揮発成分を外部に放出するためのベント部が設けられてなく、前記上部多角溝は４個以上の溝からなり、前記溝の深さは０＜Ｈ≦０．１Ｄ（Ｄはシリンダ内径）であると共に、前記上部多角溝及び前記トランジッション部は、一体のシリンダである方法であり、また、前記スクリュは、異方向内回りで回転する二軸からなる方法である。
また、本発明によるプラスチックの押出装置は、少なくとも、輸送部シリンダ、混練部シリンダ及び放出部シリンダからなるシリンダ内に、少なくとも輸送部スクリュ、混練部スクリュ及び放出部スクリュからなる二軸のスクリュを内設し、前記輸送部シリンダの上流側の原料供給部のホッパーからプラスチック原料を前記シリンダ内に供給し、可塑化混練して前記放出部シリンダから外部に押出すようにし、前記輸送部シリンダに上部多角溝及びこの上部多角溝の下流に位置し前記上部多角溝が消える形状からなるトランジッション部が設けられ、前記プラスチック原料が前記上部多角溝を通過する際に、少なくとも不活性ガス成分及び揮発成分は、前記ホッパー側へ抜けるようにしたプラスチックの押出装置において、前記シリンダには、前記不活性ガス成分及び揮発成分を外部に放出するためのベント部が設けられてなく、前記上部多角溝は４個以上の溝からなり、前記溝の深さは０＜Ｈ≦０．１Ｄ（Ｄはシリンダ内径）であると共に、前記上部多角溝及び前記トランジッション部は、一体のシリンダである構成であり、また、前記スクリュは、異方向内回りで回転する二軸からなる構成である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるプラスチックの押出方法及び装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、少なくとも、輸送部シリンダ、混練部シリンダ及び放出部シリンダからなるシリンダ内に、少なくとも輸送部スクリュ、混練部スクリュ及び放出部スクリュからなる二軸のスクリュを内設し、前記輸送部シリンダの上流側の原料供給部のホッパーからプラスチック原料を前記シリンダ内に供給し、可塑化混練して前記放出部シリンダから外部に押出すようにしたプラスチックの押出装置及び方法において、前記輸送部シリンダに４個以上の溝を有する上部多角溝及びこの上部多角溝の下流に位置し前記上部多角溝が消える形状からなるトランジッション部が設けられ、前記輸送部シリンダの前記上部多角溝及び前記トランジッション部の下部形状は丸形状とされ、前記プラスチック原料が前記上部多角溝を通過する際に、少なくとも不活性ガス成分及び揮発成分は、前記ホッパーから外部へ抜けると共に、押出機の輸送部シリンダの内面に形成される上部多角溝により、シリンダ内壁の摩擦係数が上昇し、推進力を向上させ、処理能力を増加させることができる。
また、プラスチック原料が上部多角溝を通過する際、原料が上部多角溝の各角状の溝に入り込み、原料は圧縮され、見かけの嵩密度が向上し、不活性ガス成分又は、巻き込んだエアー、プラスチック原料に残存している揮発成分などは、その溝を通り効率的に圧力の低いホッパー側へ抜けるため、機内スクリュ溝をガスが通過することが抑制され、スクリュの搬送能力を維持することができる。
また、シリンダにベント部を設ける必要がないため、ベント部に接続するための真空ポンプなどの補助付属装置等を一切必要とせず、シリンダ内壁の加工のみであるため、付帯設備費を低減することができると共に、メンテナンスの簡略化及び信頼性の向上を得ることができる。
また、前記上部多角溝の４個以上の溝の深さは０＜Ｈ≦０．１Ｄ（Ｄはシリンダ内径）であることにより、シリンダ内壁の十分な摩擦係数を得ることができる。
また、前記上部多角溝及び前記トランジッション部は、一体のシリンダであることにより、輸送部シリンダと一体加工が可能となり、加工コストの低減化を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明によるプラスチックの押出方法及び装置を示す断面図である。
【図２】本発明に用いる上部多角シリンダを示す正面図である。
【図３】図２の側面図である。
【図４】本発明に用いるトランジッションシリンダを示す正面図である。
【図５】図４の側面図である。
【図６】従来のプラスチックの押出装置を示す断面図である。
【図７】図６のシリンダの正面図である。
【図８】図７の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、輸送シリンダの下流側に一体又は別体で設けられた上部多角溝及びトランジッション部により、処理能力を向上させ、プラスチックからの少なくとも不活性ガス成分及び揮発成分はホッパーから放出できるようにしたプラスチックの押出方法及び装置を提供することを目的とする。
【実施例】
【００１２】
以下、図面と共に本発明によるプラスチックの押出方法及び装置の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分については、同一符号を用いて説明する。
図１において符号１で示されるものは、二軸押出機であり、この二軸押出機１のシリンダ２は上流側Ａから下流側Ｂへ向けて配設された輸送部シリンダ３、混練部シリンダ４及び放出部シリンダ５から構成されている。
【００１３】
前記シリンダ２の上流側Ａには、開口からなる原料供給部３Ａにホッパー６が設けられており、このホッパー６の下流側Ｂには、従来のベント部は何ら設けられていない。
前記シリンダ２の内孔２Ａは、ホッパー６の下流端から図２で示される上部多角溝３１がその長さ全てにわたって形成され、下流側Ｂには、図１の形態の場合には、独立して別体のトランジッションシリンダ３０が組み込まれており、このトランジッションシリンダ３０は、図４に示される構成である。すなわち、輸送部シリンダ３と後述の上部多角シリンダ４０とは等しい関係にある。
【００１４】
前記トランジッションシリンダ３０は、図４及び図５で示されるように、前記内孔２Ａの下部２Ａａは円形の半分の半円形にて構成されているが、その上部２Ａｂには少なくとも４個以上の溝３１ａを有する上部多角溝３１が形成され、この上部多角溝３１は、図５に示されているように、下流側に向けて傾斜が下がり、上部多角溝３１が消える（すなわち、傾斜がなくなって従来の丸型の内孔２Ａに戻ること）ように形成されている。
従って、図１の形態では、前記トランジッションシリンダ３０は、前記輸送部シリンダ３と混練部シリンダ４との間に位置している。
【００１５】
前記シリンダ２の内孔２Ａ内には、二軸のスクリュ１１が内設され、このスクリュ１１は、輸送部スクリュ１１ａ、混練部スクリュ２１及び放出部スクリュ２２から構成され、前記輸送部スクリュ１１ａは上部多角シリンダ４０及びトランジッションシリンダ３０に対応し、混練部スクリュ２１は混練部シリンダ４に対応し、放出部スクリュ２２は放出部シリンダ５に対応している。
【００１６】
図１の上部多角シリンダ４０の下流側Ｂにトランジッションシリンダ３０とを一体として加工形成した場合、又は、図２で示されるように、上部多角溝３１のみを有する上部多角シリンダ４０を前記輸送部シリンダ３に別体として配設した場合も、前述と同様の構成を得ることができる。尚、二軸押出機１では異方向内回りが好適である。
【００１７】
次に、前述の図１の構成において、プラスチック原料Ｐを可塑化して混練する場合について説明する。
まず、プラスチック原料Ｐはホッパー６から供給され、押出機１に内挿されたスクリュ１１の回転によって、上部多角溝３１と、トランジッション部３２を通過し、混練部スクリュ２１へ搬送され、混練部スクリュ２１にて可塑化混練され、押出機先端の前方又は側面から吐出される。
プラスチック原料Ｐがスクリュ１１の回転によって上部多角溝３１を通過する際、上部多角溝３１に入り込み、圧縮され、見かけの嵩密度が向上する。このプラスチック原料Ｐと共に混入した不活性ガス成分や巻き込みエアー、プラスチックに残存している揮発成分などは、上部多角溝３１を通り圧力の低いホッパー６側に効率的に流れる。このことから、押出機スクリュ溝をガスが通過することを抑制し、スクリュ１１の搬送能力を維持し、粒径の小さいパウダー原料又はガス成分の多い原料においても処理能力を低下することはない。また、その上部多角溝３１を形成することにより、くさび効果によってシリンダ内壁の摩擦係数が上昇し、プラスチック原料Ｐの摩擦による推進力が向上するため、吐出量を増加させることができる。
前記輸送部シリンダ３に配備された上部多角シリンダ４０およびトランジッションシリンダ３０の下部形状は従来の丸形状を保持しており、自重でプラスチック原料Ｐが滞留することなく、スクリュ１１により搬送される。また、ベント部を設ける必要がないため、真空ポンプなどの補助付属装置を一切必要とせず、シリンダ１１の内壁の加工のみであるため、付帯設備費を大幅に低減できる。
【００１８】
尚、前述の場合、図１のように、輸送部シリンダ３に、トランジッションシリンダ３０を別体として設けているが、前述のように、輸送部シリンダ３の一体加工によって上部多角溝３１とトランジッション部３２を形成した場合、また、輸送部シリンダ３に別体として上部多角シリンダ４０を配設した場合も、前述と同様の作用効果を得ることができる。
【００１９】
次に、本出願人が本発明の押出機を実際に用いてプラスチック原料の押出を行った場合について説明する。
図１において、加熱冷却可能なシリンダ２内に、２本のスクリュ１１が挿入され、図示しない駆動機にて異方向内回りで回転している。２本のスクリュ１１は非噛合である。
原料：            ＨＤＰＥ（パウダー）
嵩密度：          ０．４〜０．４６ｇ／ｃｍ２
平均粒径：        ３００〜９００μｍｍ
シリンダ内径：    ９０φｍｍ
処理能力：        ２１０〜５６０ｋｇ／ｈ
スクリュ回転速度：２８０ｒｐｍ
輸送部シリンダ３Ｌ／Ｄ＝２、トランジッションシリンダ３０Ｌ／Ｄ＝１（Ｌは軸方向の長さ、Ｄはシリンダの内径）を従来のメガネ型シリンダにした場合と、輸送部シリンダ３を上部多角シリンダ４０、その下流側Ｂをトランジッションシリンダ３０にした場合との能力の比較を実施した。
上部多角シリンダ４０は４つの角状溝があり、溝深さＨは、０．０８Ｄ（Ｄはシリンダ内径）を使用。
実験結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
0005190500.tif 000002
【００２１】
前述の実験結果、
表1より、従来のメガネ型シリンダでは、スクリュ回転速度２８０ｒｐｍで、フィードネック限界の処理能力は４３２ｋｇ／ｈであった。一方、本発明シリンダを援用することにより同回転速度で処理能力５１７ｋｇ／ｈで運転してもフィードネックは発生しなかった。
【００２２】
次に、前述の溝深さについて、
溝深さＨは、０＜Ｈ≦０．１Ｄであり、最も角数の少ない６角シリンダの場合、その溝深さは次式で示される。
Ｈ＝Ｄ（１−ｃｏｓ３０）／２ｃｏｓ３０≒０．０８Ｄ（⇒０．１Ｄ）
（Ｄは、シリンダ内径）
このため６角シリンダの溝深さＨは０．１Ｄとし、６角以上の多角シリンダの場合は、溝深さが６角シリンダよりも小さくなることから範囲を０＜Ｈ≦０．１Ｄとしている。
【００２３】
次に、トラジッションシリンダ３０のテーパ角度規定について、図４及び図５に示されるトランジッションシリンダ３０について、下図で示す上部多角溝３１の傾斜（テーパ）の角度（θ）の範囲は、０＜θ≦２２°が好適である。
これは、テーパ部分の長さをＬ＝０．２５Ｄ、溝深さをＨ＝０．１Ｄとした場合、下記のように、角度（θ）は２２°となる。
ｔａｎθ＝０．１Ｄ／０．２５Ｄ
θ＝２２°
この溝深さＨ＝０．１Ｄは最大溝深さとなるので、テーパ角（θ）の範囲は、０＜θ≦２２°となる。
なお、上記のＬ＝０．２５Ｄはテーパ部長さの最小長さとなるが、これはシリンダの製作において、通常は０．２５Ｄ，０．５Ｄ単位で製作することから、シリンダ製作上の都合を考慮すれば、テーパ部長さの最小長さは０．２５Ｄが好適ということになる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明によるプラスチックの押出方法及び装置は、プラスチック原料として、固形プラスチック、粉末プラスチックに適用することができる。
【符号の説明】
【００２５】
Ｐ    プラスチック原料
１    二軸押出機
２    シリンダ
２Ａ    内孔
２Ａａ    上部
２Ａｂ    下部
３    輸送部シリンダ
３Ａ    原料供給部
４    混練部シリンダ
５    放出部シリンダ
６    ホッパー
１１    スクリュ
１１ａ    輸送部スクリュ
２１    混練部スクリュ
２２    放出部スクリュ
３０    トランジッションシリンダ
３１    上部多角溝
３１ａ    溝
３２    トランジッション部
３３    ダイス
４０    上部多角シリンダ
Ａ    上流側
Ｂ    下流側
【図１】
0005190500.tif 000003
【図２】
0005190500.tif 000004
【図３】
0005190500.tif 000005
【図４】
0005190500.tif 000006
【図５】
0005190500.tif 000007
【図６】
0005190500.tif 000008
【図７】
0005190500.tif 000009
【図８】
0005190500.tif 000010