(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱冷却可能なシリンダ（１）内に、駆動機にて同方向に回転する２本のスクリュ（２）が挿入されており、前記シリンダ（１）には上流側から、原料の供給口（５）、第一ベント（６ａ）、排出口（７）が配備されており、スクリュ（２）は、原料供給側である上流側から固体輸送部（８）、可塑化混練部（９）、溶融体輸送部（１０）で構成されているプラスチック原料の可塑化混練押出機において、
前記可塑化混練部（９）に、ディスク（Ｂ）１枚の幅がシリンダ内径Ｄの０．１〜０．５倍で、チップ部（Ｇ）における前記ディスク（Ｂ）の前面側の頂部（ａ）と該ディスク（Ｂ）の後面側の頂部（ｂ）との間の角度である螺旋角度θが、前記スクリュ（２）の軸を法線とする前記ディスク（Ｂ）の断面を軸先端方向に見て前記スクリュ（２）の反回転方向に０°＜θ＜９０°の範囲内にあり、前記スクリュ（２）の軸周りのディスク相互間のずれ角度である位相角度Ｅが０°＜Ｅ＜９０°で配列されているツイストニーディングディスクが、シリンダ内径Ｄの１．９倍以上の長さで組み込まれ、前記ツイストニーディングディスクの下流側に中立翼が、シリンダ内径Ｄの０．５〜１．０倍の長さで組み込まれていることを特徴とするプラスチック原料の可塑化混練押出機。
【請求項２】
加熱冷却可能なシリンダ（１）内に、駆動機にて同方向に回転する２本のスクリュ（２）が挿入されており、前記シリンダ（１）には原料供給側である上流側から、原料の供給口（５）、第一ベント（６ａ）、サイドフィーダ（１１）、第二ベント（６ｂ）、排出口（７）が配備されており、スクリュ（２）は、上流側から固体輸送部（８）、可塑化混練部（９）、第一溶融体輸送部（１０ａ）、溶融混練分散部（１２）、第二溶融体輸送部（１０ｂ）で構成されているプラスチック原料の可塑化混練押出機において、
前記溶融混練分散部（１２）に、ディスク（Ｂ）１枚の幅がシリンダ内径Ｄの０．１〜０．５倍で、チップ部（Ｇ）における前記ディスク（Ｂ）の前面側の頂部（ａ）と該ディスク（Ｂ）の後面側の頂部（ｂ）との間の角度である螺旋角度θが、前記スクリュ（２）の軸を法線とする前記ディスク（Ｂ）の断面を軸先端方向に見て前記スクリュ（２）の反回転方向に０°＜θ＜９０°の範囲内にあり、前記スクリュ（２）の軸周りのディスク相互間のずれ角度である位相角度Ｅが０°＜Ｅ＜９０°で配列されているツイストニーディングディスクが、シリンダ内径Ｄの１．９倍以上の長さで組み込まれ、前記ツイストニーディングディスクの下流側に中立翼が、シリンダ内径Ｄの０．５〜１．０倍の長さで組み込まれていることを特徴とするプラスチック原料の可塑化混練押出機。
【請求項３】
加熱冷却可能なシリンダ（１）内に、駆動機にて同方向に回転する２本のスクリュ（２）が挿入されており、前記シリンダ（１）には原料供給側である上流側から、原料の供給口（５）、第一ベント（６ａ）、サイドフィーダ（１１）、第二ベント（６ｂ）、排出口（７）が配備されており、スクリュ（２）は、上流側から固体輸送部（８）、可塑化混練部（９）、第一溶融体輸送部（１０ａ）、溶融混練分散部（１２）、第二溶融体輸送部（１０ｂ）で構成されているプラスチック原料の可塑化混練押出機において、
前記可塑化混練部（９）に、ディスク（Ｂ）１枚の幅がシリンダ内径Ｄの０．１〜０．５倍で、チップ部（Ｇ）における前記ディスク（Ｂ）の前面側の頂部（ａ）と該ディスク（Ｂ）の後面側の頂部（ｂ）との間の角度である螺旋角度θが、前記スクリュ（２）の軸を法線とする前記ディスク（Ｂ）の断面を軸先端方向に見て前記スクリュ（２）の反回転方向に０°＜θ＜９０°の範囲内にあり、前記スクリュ（２）の軸周りのディスク相互間のずれ角度である位相角度Ｅが０°＜Ｅ＜９０°で配列されているツイストニーディングディスクが、シリンダ内径Ｄの１．９倍以上の長さで組み込まれ、前記ツイストニーディングディスクの下流側に中立翼が、シリンダ内径Ｄの０．５〜１．０倍の長さで組み込まれていることを特徴とするプラスチック原料の可塑化混練押出機。
【請求項４】
加熱冷却可能なシリンダ（１）内に、駆動機にて同方向に回転する２本のスクリュ（２）が挿入されており、前記シリンダ（１）には原料供給側である上流側から、原料の供給口（５）、第一ベント（６ａ）、サイドフィーダ（１１）、第二ベント（６ｂ）、排出口（７）が配備されており、スクリュ（２）は、上流側から固体輸送部（８）、可塑化混練部（９）、第一溶融体輸送部（１０ａ）、溶融混練分散部（１２）、第二溶融体輸送部（１０ｂ）で構成されているプラスチック原料の可塑化混練押出機において、
前記可塑化混練部（９）および前記溶融混練分散部（１２）に、ディスク（Ｂ）１枚の幅がシリンダ内径Ｄの０．１〜０．５倍で、チップ部（Ｇ）における前記ディスク（Ｂ）の前面側の頂部（ａ）と該ディスク（Ｂ）の後面側の頂部（ｂ）との間の角度である螺旋角度θが、前記スクリュ（２）の軸を法線とする前記ディスク（Ｂ）の断面を軸先端方向に見て前記スクリュ（２）の反回転方向に０°＜θ＜９０°の範囲内にあり、前記スクリュ（２）の軸周りのディスク相互間のずれ角度である位相角度Ｅが０°＜Ｅ＜９０°で配列されているツイストニーディングディスクが、シリンダ内径Ｄの１．９倍以上の長さで組み込まれ、前記ツイストニーディングディスクの下流側に中立翼が、シリンダ内径Ｄの０．５〜１．０倍の長さで組み込まれていることを特徴とするプラスチック原料の可塑化混練押出機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プラスチック原料の可塑化混練押出機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のプラスチック可塑化混練押出機の一例を図１４に示す。加熱冷却可能なシリンダ１内に、スクリュ２が２本装備されている。スクリュ２は、減速機４と連結し、減速機４に連結されているモータ３にて同方向回転に駆動している。２本のスクリュ２は、お互い噛み合っている。シリンダ１は、上流から供給口５、第一ベント６ａ、排出口７、が設置されている。スクリュ２は、上流から固体輸送部８、可塑化混練部９（第一混練部）、溶融体輸送部１０で構成されている。
【０００３】
従来のプラスチック可塑化混練押出機の他の例を図１５に示す。
【０００４】
加熱冷却可能なシリンダ１内に、スクリュ２が２本装備されている。スクリュ２は、減速機４と連結し、減速機４に連結されているモータ３にて同方向回転に駆動している。２本のスクリュ２は、お互い噛み合っている。シリンダ１は、上流から供給口５、第一ベント６ａ、サイドフィーダ１１、第二ベント６ｂ、排出口７が設置されている。スクリュ２は、上流から固体輸送部８、可塑化混練部９（第一混練部）、第一溶融体輸送部１０ａ、溶融混練分散部１２（第二混練部）、第二溶融体輸送部１０ｂで構成されている。サイドフィーダ１１には、サイドフィーダ１３が設置されている。サイドフィーダ１３は、サイドフィーダシリンダ１４、サイドフィーダスクリュ１５、サイドフィーダモータ１６、サイドフィーダ減速機１７で構成されており、冷却可能なサイドフィーダシリンダ１４内に、サイドフィーダスクリュ１５が２本装備されている。サイドフィーダスクリュ１５は、サイドフィーダ減速機１７と連結し、サイドフィーダ減速機１７に連結されているサイドフィーダモータ１６にて同方向回転に駆動している。２本のサイドフィーダスクリュ１５は、お互い噛み合っている。サイドフィーダシリンダ１４には、サイドフィーダ供給口１８があり、固体の副原料（プラスチック、有機フィラー、無機フィラー、ガラス繊維など）が供給される。
【０００５】
図１６に、図１４，図１５に示すスクリュ２の可塑化混練部９（第一混練部）、および溶融混練分散部１２（第二混練部）を構成する代表的なディスクタイプの混練翼ディスクを示す。
【０００６】
図１６（ａ）は送り翼（順ニーディング：ＦＫ）であり、図１６（ｂ）は戻し翼（逆ニーディング：ＢＫ）、図１６（ｃ）は中立翼（直交ニーディング：ＣＫ）である。各図中、左側図は翼の側面図であり、右側図は左側図中に示すＡ−Ａ方向からみた翼の断面図である。
【０００７】
ＦＫは、５枚のディスクＢで構成された混練翼であり、各ディスクＢが、プラスチック原料Ｈの流れ方向に、位相角度Ｅでずれて配列されたものである。ディスクＢの幅は、シリンダ内壁Ｆの直径に対し０．１〜０．９倍である。ディスクＢのフライト頂点と、シリンダ内壁Ｆで構成された部分がチップ部Ｇである。
【０００８】
ＢＫは、５枚のディスクＢで構成された混練翼であり、各ディスクＢが、プラスチック原料Ｈの流れ方向と逆に、位相角度Ｅがずれて配列したものである。ディスクＢの幅は、シリンダ内壁Ｆの直径に対し０．１〜０．９倍である。ディスクＢのフライト頂点と、シリンダ内壁Ｆで構成された部分がチップ部Ｇである。
【０００９】
ＣＫは、５枚のディスクＢで構成された混練翼であり、各ディスクＢの位相角度Ｅを９０度ずらして配列したものである。ディスクＢの幅は、シリンダ内壁Ｆの直径に対し０．１〜０．９倍である。ディスクＢのフライト頂点と、シリンダ内壁Ｆで構成された部分がチップ部Ｇである。
【００１０】
この他の混練翼としては、逆フライト、シールリング、ロータ、特許文献１で開示されている、フライトチップがスクリュ軸方向に螺旋角度θで傾斜しているニーディングディスクがある。
【００１１】
次に、動作について説明する。
【００１２】
図１４において、供給口５より供給された固体プラスチック原料は、スクリュ２により可塑化混練部９へ輸送される。可塑化混練部９は、図１６に示すＦＫ，ＢＫ，ＣＫを組合せて構成され、短時間で固体プラスチック原料を溶融混練する。可塑化混練部９で溶融したプラスチック原料は、溶融体輸送部１０のベント６ａでプラスチック原料中に含まれる不要な揮発成分が除去されながら排出口７へ輸送され、排出口７を通してシリンダ１外にストランド状で排出される。ストランド状で排出された溶融プラスチック原料は、不図示のカッタにより、ペレット形状となる。カッタは、排出口７の出口に直接、または間隔を開けて設置されている。溶融したプラスチック原料は、排出口７前に装備されたスクリーン１９により、プラスチック原料中に含まれる不要な固体不純物をろ過される場合もある。
【００１３】
図１５において、供給口５より供給された固体プラスチック原料は、スクリュ２により可塑化混練部９へ輸送される。可塑化混練部９は、図１６に示すＦＫ，ＢＫ，ＣＫを組合せて構成され、短時間で固体プラスチック原料を溶融混練する。可塑化混練部９で溶融したプラスチック原料は、第一溶融体輸送部１０ａのベント６ａでプラスチック原料中に含まれる不要な揮発成分が除去されながら第二混練部１２へ輸送される。第一溶融体輸送部１０ａには、サイドフィーダ１１が装備され、溶融したプラスチック原料に固体の副原料（プラスチック、有機フィラー、無機フィラー、ガラス繊維など）を供給している。溶融したプラスチック原料と固体の副原料は、第二混練部１２で混練される。第二混練部１２は、第一混練部９同様に、図１６に示すＦＫ，ＢＫ，ＣＫを組合せて構成され、短時間で溶融したプラスチック原料と固体の副原料を溶融混練分散する。溶融混練分散した複合原料は、第二溶融体輸送部１０ｂの第二ベント６ｂでプラスチック原料中に含まれる不要な揮発成分が除去されながら排出口７へ輸送され、排出口７を通してシリンダ１外にストランド状で排出される。ストランド状で排出された溶融プラスチック原料は、不図示のカッタにより、ペレット形状となる。カッタは、排出口７の出口に直接、または間隔を開けて設置されている。溶融したプラスチック原料は、排出口７前に装備されたスクリーン１９により、プラスチック原料中に含まれる不要な固体不純物をろ過される場合もある。
【特許文献１】特開２００５−３５２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来のプラスチック可塑化混練押出機は、以上のような構成で、固体プラスチック原料の可塑化混練、および溶融プラスチック原料と副原料の溶融混練分散を短時間で実施し排出する。
【００１５】
可塑化混練部９は、プラスチック原料を下流へ送る能力を持った送り翼ＦＫ、上流に戻す能力を持った戻し翼ＢＫ、輸送能力のない中立翼ＣＫを、プラスチック原料の特性や、混練して得られるプラスチック複合原料の要求品質に合わせ、送り翼、戻し翼、中立翼を組み合わせ、形成されている。可塑化混練部９では、固体輸送部８から送られてきた固体プラスチック原料を、上記組み合わされた混練翼で、ある程度堰き止めながら、シリンダ内壁Ｆと混練翼で形成される空隙で、スクリュ２の回転により、混練翼の狭い空隙に押し込め、その空隙で発生するせん断応力やせん断エネルギにより、プラスチック原料を固体から溶融体に変化させる機能がある。
【００１６】
また、溶融プラスチック原料と副原料の溶融混練分散部１２も可塑化混練部９と同様の機能を持っており、シリンダ内壁Ｆと混練翼で形成される空隙で溶融混練分散を行っている。
【００１７】
可塑化混練部９、溶融混練分散部１２を形成している従来のディスクタイプの各混練翼について、１枚のディスクを考えた場合、正送り、または逆送りの輸送能力がない形状となり、プラスチック原料が圧力差で滞留流れする。そのため、シリンダ内壁Ｆと混練翼で形成される狭い空隙部、特にチップ部Ｇに、多量のプラスチック原料が堰き止められる。さらにスクリュ２の回転により混練翼の狭い空隙に押し込められることにより局部的に大きな力（内圧）が発生する。特に、混練翼の２つあるチップ部の圧力が発生しているチップ部Ｇと対をなすもう一方の混練翼のチップ部Ｇが、シリンダ内壁Ｆと接触し、シリンダ内壁Ｆ、またはチップ部Ｇが摩耗する問題があった。
【００１８】
また、溶融混練分散部１２においては、シリンダ内壁Ｆと混練翼チップで形成されるチップ部Ｇで発生する力（内圧）により、フィラーが凝集し、フィラーの分散状態が悪くなる問題があった。
【００１９】
正送り、または逆送りの輸送能力を持った混練翼には、逆フライト、ロータがある。逆フライトは、逆送りの輸送能力を持ったスクリュタイプの混練翼であり、フライトが繋がっている。そのため、従来のディスクタイプの混練翼にあるディスク間の隙間がなく、固体プラスチック原料の堰き止め機能が高いため、シリンダ内壁Ｆと混練翼で形成される空隙では、従来のディスクタイプの混練翼に比べ、より高い圧力を発生する。
【００２０】
ロータは、正送り、または逆送りの輸送能力を持ったスクリュタイプの混練翼であり、フライトが繋がっている。正送りのロータは、従来のディスクタイプの混練翼にあるディスク間の隙間がなく、正送りの輸送能力が高いため、単体ではプラスチック原料を堰き止められない。そのため、正送りのロータを可塑化混練部９に組み込む場合、堰き止め機能を持った混練翼と組み合わさなければならない。堰き止め機能を持った混練翼でプラスチック原料は堰き止められることにより、正送りのロータは、プラスチック原料にせん断応力やせん断エネルギを与えることが可能となる。しかしながら、フライトが繋がっているため、チップ部に多量のプラスチック原料が押し込められ、局部的に大きな力（内圧）が発生する。逆送りのロータは、従来のディスクタイプの混練翼にあるディスク間の隙間がなく、逆送りの輸送能力が高い。そのため、逆フライトと同様な機能をし、従来のディスクタイプの混練翼に比べ、より高い圧力が発生する。
【００２１】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、可塑化混練部および溶融混練分散部で発生する内圧を低下し、シリンダ、スクリュの摩耗低減、および混練によるフィラーの凝集物を発生させずに、フィラーの分散を向上することができる、プラスチック原料の可塑化混練押出機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】
【００２２】
上記目的を達成するため、本発明のプラスチック原料の可塑化混練押出機は、加熱冷却可能なシリンダ内に、駆動機にて同方向に回転する２本のスクリュが挿入されており、シリンダには上流側から、原料の供給口、第一ベント、排出口が配備されており、スクリュは、上流側から固体輸送部、可塑化混練部、溶融体輸送部で構成されているプラスチック原料の可塑化混練押出機において、可塑化混練部に、ディスクＢ１枚の幅がシリンダ内径Ｄの０．１〜０．５倍で、チップ部ＧにおけるディスクＢの前面側の頂部と該ディスクＢの後面側の頂部との間の角度である螺旋角度θが、スクリュの軸を法線とするディスクの断面を軸先端方向に見てスクリュの反回転方向に０°＜θ＜９０°の範囲内にあり、スクリュの軸周りのディスク相互間のずれ角度である位相角度Ｅが０°＜Ｅ＜９０°で配列されているツイストニーディングディスクが、シリンダ内径Ｄの１．９倍以上の長さで組み込まれ、ツイストニーディングディスクの下流側に中立翼が、シリンダ内径Ｄの０．５〜１．０倍の長さで組み込まれていることを特徴とする。
【００２３】
また、上記目的を達成するため、本発明のプラスチック原料の可塑化混練押出機は、加熱冷却可能なシリンダ内に、駆動機にて同方向に回転する２本のスクリュが挿入されており、シリンダには上流側から、原料の供給口、第一ベント、サイドフィーダ、第二ベント、排出口が配備されており、スクリュは、上流側から固体輸送部、可塑化混練部、第一溶融体輸送部、溶融混練分散部、第二溶融体輸送部で構成されているプラスチック原料の可塑化混練押出機において、溶融混練分散部に、ディスクＢ１枚の幅がシリンダ内径Ｄの０．１〜０．５倍で、チップ部ＧにおけるディスクＢの前面側の頂部と該ディスクＢの後面側の頂部との間の角度である螺旋角度θが、スクリュの軸を法線とするディスクの断面を軸先端方向に見てスクリュの反回転方向に０°＜θ＜９０°の範囲内にあり、スクリュの軸周りのディスク相互間のずれ角度である位相角度Ｅが０°＜Ｅ＜９０°で配列されているツイストニーディングディスクが、シリンダ内径Ｄの１．９倍以上の長さで組み込まれ、ツイストニーディングディスクの下流側に中立翼が、シリンダ内径Ｄの０．５〜１．０倍の長さで組み込まれていることを特徴とする。
【００２４】
また、上記目的を達成するため、本発明のプラスチック原料の可塑化混練押出機は、加熱冷却可能なシリンダ内に、駆動機にて同方向に回転する２本のスクリュが挿入されており、シリンダには上流側から、原料の供給口、第一ベント、サイドフィーダ、第二ベント、排出口が配備されており、スクリュは、上流側から固体輸送部、可塑化混練部、第一溶融体輸送部、溶融混練分散部、第二溶融体輸送部で構成されているプラスチック原料の可塑化混練押出機において、可塑化混練部に、ディスクＢ１枚の幅がシリンダ内径Ｄの０．１〜０．５倍で、チップ部ＧにおけるディスクＢの前面側の頂部と該ディスクＢの後面側の頂部との間の角度である螺旋角度θが、スクリュの軸を法線とするディスクの断面を軸先端方向に見てスクリュの反回転方向に０°＜θ＜９０°の範囲内にあり、スクリュの軸周りのディスク相互間のずれ角度である位相角度Ｅが０°＜Ｅ＜９０°で配列されているツイストニーディングディスクが、シリンダ内径Ｄの１．９倍以上の長さで組み込まれ、ツイストニーディングディスクの下流側に中立翼が、シリンダ内径Ｄの０．５〜１．０倍の長さで組み込まれていることを特徴とする。
【００２５】
また、上記目的を達成するため、本発明のプラスチック原料の可塑化混練押出機は、加熱冷却可能なシリンダ内に、駆動機にて同方向に回転する２本のスクリュが挿入されており、シリンダには上流側から、原料の供給口、第一ベント、サイドフィーダ、第二ベント、排出口が配備されており、スクリュは、上流側から固体輸送部、可塑化混練部、第一溶融体輸送部、溶融混練分散部、第二溶融体輸送部で構成されているプラスチック原料の可塑化混練押出機において、可塑化混練部および溶融混練分散部に、ディスクＢ１枚の幅がシリンダ内径Ｄの０．１〜０．５倍で、チップ部ＧにおけるディスクＢの前面側の頂部と該ディスクＢの後面側の頂部との間の角度である螺旋角度θが、スクリュの軸を法線とするディスクの断面を軸先端方向に見てスクリュの反回転方向に０°＜θ＜９０°の範囲内にあり、スクリュの軸周りのディスク相互間のずれ角度である位相角度Ｅが０°＜Ｅ＜９０°で配列されているツイストニーディングディスクが、シリンダ内径Ｄの１．９倍以上の長さで組み込まれ、ツイストニーディングディスクの下流側に中立翼が、シリンダ内径Ｄの０．５〜１．０倍の長さで組み込まれていることを特徴とする。
【００２６】
以上の通り本発明のプラスチック原料の可塑化混練押出機はツイストニーディングディスクを、シリンダ内径Ｄの１．９倍以上の長さで組み込んでいる。これにより、可塑化混練部で発生する内圧を低減し、シリンダおよびスクリュの摩耗を低減できる。
【００２７】
この発明は、可塑化混練部９、および溶融混練分散部１２に、ディスク１枚の幅がシリンダ内径Ｄの０．１〜０．５倍で、チップ部ＧにおけるディスクＢの前面側の頂部と該ディスクＢの後面側の頂部との間の角度である螺旋角度θが、スクリュの軸を法線とするディスクの断面を軸先端方向に見てスクリュの反回転方向に０°＜θ＜９０°で傾斜しており、各ディスクの位相角度Ｅが０°＜Ｅ＜９０°で配列されているニーディングディスク（以下、ツイストニーディングディスク：ＴＫＤ）を、シリンダ内径の１．９倍以上の長さで組み込むことにより、可塑化混練部９、および溶融混練分散部１２で発生する内圧を低減することを可能としたものである。
【００２８】
ＴＫＤは、チップ部ＧにおけるディスクＢの前面側の頂部と該ディスクＢの後面側の頂部との間の角度である螺旋角度θが、スクリュの軸を法線とするディスクの断面を軸先端方向に見てスクリュの反回転方向に０°＜θ＜９０°で傾斜しているため、従来の混練翼ディスクに比べ、プラスチック原料を正送りに輸送する能力を持っている。そのため、ＴＫＤでは、従来の混練翼の１枚のディスクで発生する局部的に大きな力（内圧）が発生することなく、固体プラスチック原料に適度なせん断応力やせん断エネルギを与えることができる。
【００２９】
溶融混練分散部１２では、プラスチック原料が溶融しているため、ディスクのチップ部で局部的に大きな力（内圧）が発生することは少ない。しかし、各種フィラー中には、チップ部で発生する圧力により凝集してしまう特性を持ったものがあり、できるだけ発生圧力を低下する必要がある。そのようなフィラーにおいて、溶融混練分散部１２の一部にＴＫＤを組み込むことにより、より発生圧力を低下することができ、混練によるフィラーの凝集物を発生させない。
【発明の効果】
【００３０】
以上のように、本発明によれば、所定の条件のツイストニーディングディスクシリンダ内径の１．９倍以上の長さで組み込むことにより、可塑化混練部で発生する内圧を低減し、シリンダおよびスクリュの摩耗を低減できる。
【００３１】
また、本発明によれば、所定の条件のツイストニーディングディスクシリンダ内径の１．９倍以上の長さで組み込むことにより可塑化混練部で発生する内圧を低減し、固体プラスチック原料に与えるエネルギを低下し、低温度押出しが可能である。
【００３２】
さらには、本発明によれば、所定の条件のツイストニーディングディスクシリンダ内径の１．９倍以上の長さで組み込むことにより溶融混練分散で発生する内圧を低減し、フィラーの凝集物を発生させず、分散を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施例を図を参照しながら説明する。なお、二軸スクリュ押出機の概略的な構成は、従来例で示したものと同様であるので詳細の説明は省略する。
【００３４】
また、以下の各実施例においてチップ部Ｇの螺旋角度θは、ＴＫＤ（ツイストニーディングディスク）をスクリュ軸先端方向にみた場合、１枚のディスクにおける前面側の頂部ａとそのディスクの後面側の頂部ｂとの間の角度を指すものとし、ディスクの断面Ａ−Ａ（スクリュの軸を法線とするディスクの断面）を軸先端方向に見てスクリュの反回転方向に０°＜θ＜９０°の範囲内にある（図３参照）。
【００３５】
また、ＴＫＤの各ディスク（Ｂ）の位相角度Ｅは、スクリュの軸周りのディスク相互間のずれ角度であり、０°＜Ｅ＜９０°の範囲内にある。
（実施例１）
本実施例では以下の条件にて樹脂を混練し、その際の内圧を測定した。
【００３６】
機種：ＴＥＸ６５α−２８ＢＷ−Ｖ（（株）日本製鋼所製：噛み合い同方向二軸スクリュ押出機：シリンダ内径Ｄ＝φ６９ｍｍ）
原料：ポリカーボネート（パウダー形状）
運転条件：処理量Ｑ＝３７４ｋｇ／ｈ、スクリュ回転数Ｎｓ＝２５２ｒｐｍ
可塑化混練部シリンダ温度設定：２８５℃
内圧測定方法：
図１に、スクリュ軸断面方向における圧力計設置位置を示す。また、図２に、スクリュ軸方向における圧力計設置位置を示す。
【００３７】
圧力計２０３は、シリンダ２０１に形成された穴内の二本あるスクリュ０２の噛み合い部に装着し、圧力計２０３の先端部は、シリンダ２０１の内径のほぼ同一の位置まで挿入した。また、圧力計２０３は１１本使用し、軸方向にＷ＝０．５Ｄ（Ｄ：シリンダ内径Ｄ）間隔で設置した。シリンダ２０１は、図示しない油圧装置を使用し、約０．５Ｄのストロークを持った油圧シリンダで、約０．０５Ｄ間隔でシリンダ２０１を移動させ、内圧データを採取した。
【００３８】
スクリュ形状：
図３（ａ）に本実施例のＴＫＤ（ツイストニーディングディスク）の形状を示す側面図を示す。また、図３（ｂ）に図３（ａ）に示すＡ−Ａ線方向のＴＫＤの断面（スクリュの軸を法線とし、スクリュの軸先端方向にみたＴＫＤの断面：以下、断面Ａ−Ａとする）図を示す。なお、スクリュの軸は、図３（ａ）に一点鎖線で示している。
【００３９】
また、本実施例で使用したスクリュの可塑化混練部形状を、図４，５，６に示す。
【００４０】
図４は、従来の混練翼を使用したスクリュの側面図である。図４のスクリュをＮｏ．１スクリュとする。
【００４１】
ディスクＢの１枚の幅が、シリンダ内径Ｄの０．１９倍で、各ディスクＢの位相角度Ｅが４５度で配列されている５枚組のＦＫ（送り翼、順ニーディング）をシリンダ内径Ｄの３．７７倍の長さで組み込んでいる（図中Ｉで示す領域）。その下流側にディスクＢの１枚の幅が、シリンダ内径Ｄの０．０９倍で、各ディスクＢの位相角度Ｅが９０度で配列されている５枚組のＣＫ（中立翼、直交ニーディング）を、シリンダ内径Ｄの０．９４倍の長さで組み込んでいる（図中ＩＩＩで示す領域）。
【００４２】
図５は、図３に示すＴＫＤ（ツイストニーディングディスク）を使用したスクリュの側面図である。図５のスクリュをＮｏ．２スクリュとする。
【００４３】
ディスクＢの１枚の幅がシリンダ内径Ｄの約０．１９倍で、ディスクＢのチップ部ＧのディスクＢの前面側の頂部ａとそのディスクＢの後面側の頂部ｂとの間の角度である螺旋角度θがディスクＢの断面Ａ−Ａを軸先端方向にみてスクリュの反回転方向に約１１度で傾斜しており、各ディスクＢの位相角度Ｅが４５度で配列されている５枚組のＴＫＤを、シリンダ内径Ｄの約１．８８倍、すなわち、約１．９倍の長さで組み込んでいる（図中ＩＶで示す領域）。その下流側に、ディスクＢの１枚の幅が、シリンダ内径Ｄの約０．１９倍で、各ディスクＢの位相角度Ｅが４５度で配列されている５枚組のＦＫを、シリンダ内径Ｄの約１．８８倍の長さで組み込んでいる（図中Ｉで示す領域）。さらにその下流側に、ディスクＢの１枚の幅が、シリンダ内径Ｄの０．０９倍で、各ディスクＢの位相角度Ｅが９０度で配列されている５枚組のＣＫを、シリンダ内径Ｄの０．９４倍の長さで組み込んでいる（図中ＩＩＩで示す領域）。
【００４４】
図６は、図３に示すＴＫＤを使用したスクリュの側面図である。図６のスクリュをＮｏ．３スクリュとする。
【００４５】
ディスクＢの１枚の幅がシリンダ内径Ｄの約０．１９倍で、ディスクＢのチップ部ＧのディスクＢの前面側の頂部ａとそのディスクＢの後面側の頂部ｂとの間の角度である螺旋角度θがディスクＢの断面Ａ−Ａを軸先端方向にみてスクリュの反回転方向に約１１度で傾斜しており、各ディスクＢの位相角度Ｅ４５度で配列されている５枚組のＴＫＤを、シリンダ内径Ｄの約２．８３倍の長さで組み込んでいる（図中ＩＶで示す領域）。その下流側にディスクＢの１枚の幅が、シリンダ内径Ｄの約０．１９倍で、各ディスクＢの位相角度Ｅが４５度で配列されている５枚組のＦＫを、シリンダ内径Ｄの約０．９４倍の長さで組み込んでいる（図中Ｉで示す領域）。さらにその下流側にディスクＢの１枚の幅が、シリンダ内径Ｄの０．０９倍で、各ディスクＢの位相角度Ｅが９０度で配列されている５枚組のＣＫを、シリンダ内径Ｄの０．９４倍の長さで組み込んでいる（図中ＩＩＩで示す領域）。
【００４６】
測定結果：
図４に示したＮｏ．１スクリュで発生する最大内圧力の値を１００％とし、図５，６に示したＮｏ．２、３スクリュで発生した最大内圧力値の比率、および比エネルギ（プラスチック原料１ｋｇに対して押出機が与えたエネルギ）の値を表１にまとめた。
【００４７】
【表１】
0004445478.tif 000002
表１より、可塑化混練部にＴＫＤを組み込んだＮｏ．２、３スクリュの場合、従来の混練翼を組み込んだＮｏ．１スクリュが発生する最大圧力より低下した。また、ＴＫＤをシリンダ内径Ｄの約１．９倍（約１．８８倍）の長さで組み込んだＮｏ．２スクリュの場合、従来の混練翼を組み込んだＮｏ．１スクリュの最大発生圧力に対して７９％まで低下させることができ、シリンダ、スクリュの摩耗低減に効果的であることが明らかとなった。
【００４８】
なお、ＴＫＤをシリンダ内径Ｄの約１．８８倍の長さで組み込んだ場合、従来の混練翼を組み込んだ形状でプラスチック原料に与える比エネルギとほぼ同じであるにもかかわらず、発生した最大内圧力が７９％まで低下したことより、１．８８倍未満の長さで組み込んだとしても、最大内圧力は低減するものの比エネルギの低減には寄与しないことが明らかとなった。また、ＴＫＤをシリンダ内径Ｄの約２．８３倍の長さで組み込んだ場合、従来の混練翼を組み込んだ形状でプラスチック原料に与える比エネルギより低下し、発生した最大内圧力も７１％まで低下した。
【００４９】
以上の結果より、ＴＫＤをシリンダ内径Ｄの約１．８８倍の長さで組み込むことにより、比エネルギを同等以下に低下することができ、かつ最大発生内圧を７９％に低下することができるため、プラスチック原料に過度なエネルギを与えず、かつシリンダ、スクリュの磨耗低減に効果的であることが明らかとなった。
（実施例２）
本実施例では以下の条件にて樹脂を混練し、その際の比エネルギ（プラスチック原料１ｋｇに対して、押出機が与えたエネルギ）を求めた。
【００５０】
機種：ＴＥＸ６５α−３５ＢＷ−Ｖ（（株）日本製鋼所製：噛み合い同方向二軸スクリュ押出機：シリンダ内径Ｄ＝φ６９ｍｍ）
原料：ＡＢＳ（７４ｗｔ％）＋ＡＳ（２６ｗｔ％）複合原料
ＡＢＳ：φ１０ｍｍ×厚さ２ｍｍ  フレーク形状
ＡＳ：ペレット形状
運転条件：処理量Ｑ＝９００ｋｇ／ｈ、スクリュ回転数Ｎｓ＝３９０ｒｐｍ
可塑化混練部シリンダ温度設定：２００℃
スクリュ形状：
本実施例で使用したスクリュの可塑化混練部形状を図７、９、１０に示す。
【００５１】
図７は、従来の混練翼を使用したスクリュの側面図である。図７のスクリュをＮｏ．４スクリュとする。
【００５２】
ディスクＢの１枚の幅が、シリンダ内径Ｄの０．３倍で、各ディスクＢの位相角度Ｅが４５度で配列されている５枚組のＦＫを、シリンダ内径Ｄの１２倍の長さで組み込んでいる（図中Ｉで示す領域）。その下流側にディスクＢの１枚の幅が、シリンダ内径Ｄの０．２倍で、各ディスクＢの位相角度Ｅが９０度で配列されている５枚組のＣＫを、シリンダ内径Ｄの１．０倍の長さで組み込んでいる（図中ＩＩＩで示す領域）。さらにその下流側にディスクＢの１枚の幅が、シリンダ内径Ｄの０．２倍で、各ディスクＢの位相角度Ｅが−４５度で配列されている５枚組のＢＫをシリンダ内径Ｄの１．０倍の長さで組み込んでいる（図中ＩＩで示す領域）。さらにその下流側にディスクＢの１枚の幅が、シリンダ内径Ｄの０．１倍で、各ディスクＢの位相角度Ｅが−４５度で配列されている５枚組のＢＫを、シリンダ内径Ｄの１．５倍の長さで組み込んでいる（図中ＩＩ−２で示す領域）。
【００５３】
図８は、図３に示すＴＫＤを使用したスクリュの側面図である。図８のスクリュをＮｏ．５スクリュとする。
【００５４】
ディスクＢの１枚の幅がシリンダ内径Ｄの０．３倍で、ディスクＢのチップ部ＧのディスクＢの前面側の頂部ａとそのディスクＢの後面側の頂部ｂとの間の角度である螺旋角度θがディスクＢの断面Ａ−Ａを軸先端方向にみてスクリュの反回転方向に約１７度で傾斜しており、各ディスクＢの位相角度Ｅが４５度で配列されている５枚組のＴＫＤを、シリンダ内径Ｄの１２倍の長さで組み込んでいる（図中ＩＶで示す領域）。その下流側にディスクＢの１枚の幅が、シリンダ内径Ｄの０．２倍で、各ディスクＢの位相角度Ｅが９０度で配列されている５枚組のＣＫを、シリンダ内径Ｄの１．０倍の長さで組み込んでいる（図中ＩＩＩで示す領域）。さらにその下流側に、ディスクＢの１枚の幅が、シリンダ内径Ｄの０．２倍で、各ディスクＢの位相角度Ｅが−４５度で配列されている５枚組のＢＫをシリンダ内径Ｄの１．０倍の長さで組み込んでいる（図中ＩＩで示す領域）。さらにその下流側に、ディスクＢの１枚の幅が、シリンダ内径Ｄの０．１倍で、各ディスクＢの位相角度Ｅが−４５度で配列されている５枚組のＢＫを、シリンダ内径Ｄの１．５倍の長さで組み込んでいる（図中ＩＩ−２で示す領域）。
【００５５】
図９は、図３に示すＴＫＤを使用したスクリュの側面図である。図９のスクリュをＮｏ．６スクリュとする。
【００５６】
ディスクＢの１枚の幅がシリンダ内径Ｄの０．５倍で、ディスクＢのチップ部ＧのディスクＢの前面側の頂部ａとそのディスクＢの後面側の頂部ｂとの間の角度である螺旋角度θがディスクＢの断面Ａ−Ａを軸先端方向にみてスクリュの反回転方向に約３０度で傾斜しており、各ディスクＢの位相角度Ｅが４５度で配列されている４枚組のＴＫＤを、シリンダ内径Ｄの１２倍の長さで組み込んでいる（図中ＩＶで示す領域）。その下流側にディスクＢの１枚の幅が、シリンダ内径Ｄの０．２倍で、各ディスクＢの位相角度Ｅが９０度で配列されている５枚組のＣＫを、シリンダ内径Ｄの１．０倍の長さで組み込んでいる（図中ＩＩＩで示す領域）。さらにその下流側に、ディスクＢの１枚の幅が、シリンダ内径Ｄの０．２倍で、各ディスクＢの位相角度Ｅが−４５度で配列されている５枚組のＢＫをシリンダ内径Ｄの１．０倍の長さで組み込んでいる（図中ＩＩで示す領域）。さらにその下流側にディスクＢの１枚の幅が、シリンダ内径Ｄの０．１倍で、各ディスクＢの位相角度Ｅが−４５度で配列されている５枚組のＢＫを、シリンダ内径Ｄの１．５倍の長さで組み込んでいる（図中ＩＩ−２で示す領域）。
【００５７】
結果：
図１０に、各可塑化混練部を組み込んだ場合の比エネルギ（プラスチック原料１ｋｇに対して、押出機が与えたエネルギ）を比較したグラフを示す。また、図１１に、各可塑化混練部を組み込んだ場合に押出機から排出される溶融プラスチックの樹脂温度を比較したグラフを示す。
【００５８】
図１０に示すように、可塑化混練部にディスクＢの１枚の幅がシリンダ内径Ｄの０．３倍のＴＫＤをシリンダ内径Ｄの１２倍の長さで組み込んだ場合（Ｎｏ．５スクリュ）、従来の混練翼を組み込んだ形状（Ｎｏ．４スクリュ）で発生した比エネルギより０．０１４ｋＷｈ／ｋｇ低下させることができた。また、ディスクＢの１枚の幅がシリンダ内径Ｄの０．５倍のＴＫＤをシリンダ内径Ｄの１２倍の長さで組み込んだ場合（Ｎｏ．６スクリュ）、従来の混練翼を組み込んだ形状（Ｎｏ．４スクリュ）で発生した比エネルギより０．０２９ｋＷｈ／ｋｇ低下させることができた。
【００５９】
また、図１１に示すように、可塑化混練部にディスクＢの１枚の幅がシリンダ内径Ｄの０．３倍のＴＫＤをシリンダ内径Ｄの１２倍の長さで組み込んだ場合（Ｎｏ．５スクリュ）、従来の混練翼を組み込んだ形状（Ｎｏ．４スクリュ）で溶融排出された溶融プラスチックの樹脂温度より１１℃低下させることができた。また、ディスクＢの１枚の幅がシリンダ内径Ｄの０．５倍のＴＫＤをシリンダ内径Ｄの１２倍の長さで組み込んだ場合（Ｎｏ．６スクリュ）、従来の混練翼を組み込んだ形状（Ｎｏ．４スクリュ）で溶融排出された溶融プラスチックの樹脂温度より１９℃低下させることができた。
（実施例３）
本実施例では以下の条件にて樹脂を混練し、その際の酸化チタンの分散特性について検討した。
【００６０】
機種：ＴＥＸ４４α−４２ＢＷ−２Ｖ（（株）日本製鋼所製：噛み合い同方向二軸スクリュ押出機：シリンダ内径Ｄ＝φ４７ｍｍ）
図１５に示す、プラスチック原料の可塑化混練押出機の構成と同様
原料：ＬＤＰＥ（４０ｗｔ％）＋酸化チタン（６０ｗｔ％）複合原料
ＬＤＰＥ：ペレット状、酸化チタン：パウダー形状
酸化チタンは、ＬＤＰＥ溶融後の溶融体輸送部に、サイドフィーダで供給した。
【００６１】
運転条件：処理量Ｑ＝２００ｋｇ／ｈ、スクリュ回転数Ｎｓ＝３００ｒｐｍ
溶融混練分散部（第二混練部）シリンダ温度設定：１００℃
スクリュ形状：
本実施例で使用したスクリュの溶融混練分散部（第二混練部：サイドからフィラーを供給した後の混練部）形状を図１２、図１３に示す。
【００６２】
図１２は、従来の混練翼を使用したスクリュの側面図である。図１２のスクリュをＮｏ．７スクリュとする。
【００６３】
ディスクＢの１枚の幅が、シリンダ内径Ｄの０．１倍で、各ディスクＢの位相角度Ｅが４５度で配列されている５枚組のＦＫを、シリンダ内径Ｄの４倍の長さで組み込んだ（図中Ｉで示す領域）。その下流側に、ディスクＢの１枚の幅が、シリンダ内径Ｄの０．１倍で、各ディスクＢの位相角度Ｅが９０度で配列されている５枚組のＣＫを、シリンダ内径Ｄの０．５倍の長さで組み込んだ（図中ＩＩＩで示す領域）。
【００６４】
図１３は、図３に示すＴＫＤを使用したスクリュの側面図である。図１３のスクリュをＮｏ．８スクリュとする。
【００６５】
ディスクＢの１枚の幅が、シリンダ内径Ｄの約０．１倍で、ディスクＢのチップ部ＧのディスクＢの前面側の頂部ａとそのディスクＢの後面側の頂部ｂとの間の角度である螺旋角度θがディスクＢの断面Ａ−Ａを軸先端方向にみてスクリュの反回転方向に約５度で傾斜しており、各ディスクＢの位相角度Ｅが４５度で配列されている５枚組のＴＫＤを、シリンダ内径Ｄの約４倍の長さで組み込んだ（図中ＩＶで示す領域）。その下流側に、ディスクＢの１枚の幅が、シリンダ内径Ｄの０．１倍で、各ディスクＢの位相角度Ｅが９０度で配列されている５枚組のＣＫを、シリンダ内径Ｄの０．５倍の長さで組み込んだ（図中ＩＩＩで示す領域）。
【００６６】
結果：
表２に、酸化チタンの分散状態をまとめた。表２は本実施例の実験結果で、ＦＫを使用したスクリュ（Ｎｏ．７スクリュ）とＴＫＤを使用したスクリュ（Ｎｏ．８スクリュ）との酸化チタンの凝集物、分散比較を示したものである。
【００６７】
【表２】
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可塑化混練部にＴＫＤをシリンダ内径Ｄの４倍の長さで組み込んだＮｏ．８スクリュは、従来の混練翼を組み込んだ形状のＮｏ．７スクリュより酸化チタンの凝集物をなくすことができ、酸化チタンの分散を向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施例１における圧力計のスクリュ軸断面方向における設置位置を示す図である。
【図２】実施例１における圧力計のスクリュ軸方向における設置位置を示す図である。
【図３】図３（ａ）は、ＴＫＤ（ツイストニーディングディスク）の形状を示す側面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示すＡ−Ａ線方向のＴＫＤの断面図である。
【図４】実施例１の可塑化混練部におけるＮｏ．１スクリュの形状を示す模式図である。
【図５】実施例１の可塑化混練部におけるＮｏ．２スクリュの形状を示す模式図である。
【図６】実施例１の可塑化混練部におけるＮｏ．３スクリュの形状を示す模式図である。
【図７】実施例２の可塑化混練部におけるＮｏ．４スクリュの形状を示す模式図である。
【図８】実施例２の可塑化混練部におけるＮｏ．５スクリュの形状を示す模式図である。
【図９】実施例２の可塑化混練部におけるＮｏ．６スクリュの形状を示す模式図である。
【図１０】実施例２の実験結果であり、ＦＫとＴＫＤのプラスチック原料に与えるエネルギ比較を示すグラフである。
【図１１】実施例２の実験結果であり、ＦＫとＴＫＤの排出樹脂温度比較である。
【図１２】実施例３の可塑化混練部におけるＮｏ．７スクリュの形状を示す模式図である。
【図１３】実施例２の可塑化混練部におけるＮｏ．８スクリュの形状を示す模式図である。
【図１４】従来のプラスチック原料の可塑化混練押出機の構成の一例を示す模式図である。
【図１５】従来のプラスチック原料の可塑化混練押出機の構成の他の例を示す模式図である。
【図１６】混練翼の例を示す側面図およびＡ−Ａ線方向にみた断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１、２０１    シリンダ
２、２０２    スクリュ
３    モータ
４    減速機
５    供給口
６ａ    ベント、第一ベント
６ｂ    第二ベント
７    排出口
８    固体輸送部
９    可塑化混練部（第一混練部）
１０    溶融体輸送部
１０ａ    第一溶融体輸送部
１０ｂ    第二溶融体輸送部
１１、１３    サイドフィーダ
１２    溶融混練分散部（第二混練部）
１４    サイドフィーダシリンダ
１５    サイドフィーダスクリュ
１６    サイドフィーダモータ
１７    サイドフィーダ減速機
１８    サイドフィーダ供給口
１９    スクリーン
２０３    圧力計
Ｂ    ディスク
ＢＫ    戻し翼（逆ニーディング）
ＣＫ    中立翼（直交ニーディング）
Ｅ    位相角度
ＦＫ    送り翼（順ニーディング）
Ｇ    チップ部
Ｈ    プラスチック原料の流れ方向
【図１】
0004445478.tif 000004
【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】
0004445478.tif 000009
【図７】
0004445478.tif 000010
【図８】
0004445478.tif 000011
【図９】
0004445478.tif 000012
【図１０】
0004445478.tif 000013
【図１１】
0004445478.tif 000014
【図１２】
0004445478.tif 000015
【図１３】
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【図１４】
0004445478.tif 000017
【図１５】
0004445478.tif 000018
【図１６】
0004445478.tif 000019