(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形機の可塑化スクリューであって、少なくとも供給セクションと、圧縮セクションと、混合セクションとを備え、該混合セクションは、該混合セクション内に少なくとも１つの搬送フライト及び少なくとも１つのスピルフライトを有し、各前記スピルフライトは、対応する搬送フライトの始端及び終端に対応する地点で開始及び終端し、前記搬送フライト及び前記スピルフライトは、該可塑化スクリューに互いに反対方向に巻きまわり、少なくとも１つのノッチが前記搬送フライトに設けられている、溶融プラスチック材料から未溶融プラスチック材料を分離する成形機の可塑化スクリュー。
【請求項２】
成形機の可塑化スクリューであって、少なくとも供給セクションと、圧縮セクションと、混合セクションとを備え、該混合セクションは、該混合セクション内に少なくとも１つの搬送フライト及び少なくとも１つのスピルフライトを有し、各該スピルフライトは、前記搬送フライトの終端に対応する地点で終端することにより、前記混合セクション内に残っている固体材料の捕捉ゾーンを形成し、前記搬送フライト及び前記スピルフライトは、該可塑化スクリューに互いに反対方向に巻きまわり、少なくとも１つのノッチが、前記少なくとも１つの搬送フライトに設けられるとともに前記捕捉ゾーンの外側に配置されている、溶融プラスチック材料から未溶融プラスチック材料を分離する成形機の可塑化スクリュー。
【請求項３】
各前記スピルフライトは一続きである、請求項１又は２に記載の成形機の可塑化スクリュー。
【請求項４】
各前記搬送フライトは、スピルフライトと搬送フライトとの交点間の中間に位置するノッチを含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の成形機の可塑化スクリュー。
【請求項５】
前記少なくとも１つのノッチは、スピルフライトと搬送フライトとの交点間の中間に位置する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の成形機の可塑化スクリュー。
【請求項６】
各前記スピルフライトは、バレルとスピルフライトとのクリアランスがバレル内の材料の流れの方向において次第に減少するような寸法である、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の成形機の可塑化スクリュー。
【請求項７】
最終混合セクションを含む、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の成形機の可塑化スクリュー。
【請求項８】
前記最終混合セクションはパイナップル状ミキサである、請求項７に記載の成形機の可塑化スクリュー。
【請求項９】
前記搬送フライト及び前記スピルフライトはスパイラル状フライトである、請求項１又は２に記載の成形機の可塑化スクリュー。
【請求項１０】
前記搬送フライト及び前記スピルフライトは螺旋状フライトである、請求項１又は２に記載の成形機の可塑化スクリュー。
【請求項１１】
前記搬送フライトは、前記可塑化スクリューを１周半取り巻き、前記スピルフライトは、該可塑化スクリューを半周取り巻く、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の成形機の可塑化スクリュー。
【請求項１２】
前記混合セクションは、３つの搬送フライト及び３つのスピルフライトを含む、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の成形機の可塑化スクリュー。
【請求項１３】
各前記スピルフライトは一続きである、請求項４ないし１２のいずれか１項に記載の成形機の可塑化スクリュー。
【請求項１４】
成形機の可塑化スクリューの混合セクションであって、該混合セクション内に、前記可塑化スクリューに沿って溶融物を搬送する少なくとも１つの搬送フライトと、少なくとも１つのスピルフライトとを含み、該少なくとも１つのスピルフライトは、固体材料が該混合セクションを通り越して搬送されることを防止し、かつ該混合セクションの最も下流において前記少なくとも１つの搬送フライトと交わる地点で終端しており、前記搬送フライト及び前記スピルフライトは、前記可塑化スクリューに互いに反対方向に巻きまわり、各前記少なくとも１つの搬送フライトは少なくとも１つのノッチを含む、溶融プラスチック材料から未溶融プラスチック材料を分離する成形機の可塑化スクリューの混合セクション。
【請求項１５】
各前記少なくとも１つの搬送フライトは、前記少なくとも１つのスピルフライトと搬送フライトとの隣接する交点間の中間に位置するノッチを含む、請求項１４に記載の成形機の可塑化スクリューの混合セクション。
【請求項１６】
各前記少なくとも１つのスピルフライトは、該バレルとスピルフライトとのクリアランスがバレル内の材料の流れの方向において次第に減少するような寸法である、請求項１４又は１５に記載の成形機の可塑化スクリューの混合セクション。
【請求項１７】
各前記搬送フライト及び各前記スピルフライトはスパイラル状フライトである、請求項１４ないし１６のいずれか１項に記載の成形機の可塑化スクリューの混合セクション。
【請求項１８】
各前記搬送フライト及び各前記スピルフライトは螺旋状フライトである、請求項１４ないし１６のいずれか１項に記載の成形機の可塑化スクリューの混合セクション。
【請求項１９】
各前記搬送フライトは、前記可塑化スクリューを１周半取り巻き、各前記スピルフライトは、該可塑化スクリューを半周取り巻く、請求項１７又は１８に記載の成形機の可塑化スクリューの混合セクション。
【請求項２０】
各前記少なくとも１つのスピルフライトは一続きである、請求項１４ないし１９のいずれか１項に記載の成形機の可塑化スクリューの混合セクション。
【請求項２１】
成形機の可塑化スクリューの混合セクションであって、該混合セクション内に、前記可塑化スクリューに沿って溶融物を搬送する少なくとも１つの搬送フライトと、少なくとも１つのスピルフライトとを含み、該少なくとも１つのスピルフライトは、該混合セクションの最も下流において前記少なくとも１つの搬送フライトと交わる地点で終端して、固体材料が該混合セクションを通り越して搬送されないようにする捕捉ゾーンを形成し、少なくとも１つのノッチが、前記少なくとも１つの搬送フライトに設けられるとともに前記捕捉ゾーンから離れて配置されており、前記少なくとも１つの搬送フライトは搬送方向に第１の捩れ角で前記可塑化スクリューに巻きまわり、前記少なくとも１つのスピルフライトは前記搬送方向と反対方向に第２の捩れ角で前記可塑化スクリューに巻きまわっている、溶融プラスチック材料から未溶融プラスチック材料を分離する成形機の可塑化スクリューの混合セクション。
【請求項２２】
前記第２の捩れ角は前記第１の捩れ角よりも大きい、請求項２１に記載の成形機の可塑化スクリューの混合セクション。
【請求項２３】
各前記少なくとも１つのスピルフライトは一続きである、請求項２１または２２に記載の成形機の可塑化スクリューの混合セクション。
【請求項２４】
前記少なくとも１つのノッチは、前記少なくとも１つのスピルフライトと搬送フライトとの隣接する交点間の中間に位置する、請求項２１ないし２３のいずれか１項に記載の成形機の可塑化スクリューの混合セクション。
【請求項２５】
前記少なくとも１つのスピルフライトは、バレルとスピルフライトとのクリアランスがバレル内の材料の流れの方向において次第に減少するような寸法である、請求項２１ないし２４のいずれか１項に記載の成形機の可塑化スクリューの混合セクション。
【請求項２６】
各前記搬送フライト及び各前記スピルフライトはスパイラル状フライトである、請求項２１ないし２５のいずれか１項に記載の成形機の可塑化スクリューの混合セクション。
【請求項２７】
各前記搬送フライト及び各前記スピルフライトは螺旋状フライトである、請求項２１ないし２５のいずれか１項に記載の成形機の可塑化スクリューの混合セクション。
【請求項２８】
各前記搬送フライトは、前記可塑化スクリューを１周半取り巻き、前記スピルフライトは、該可塑化スクリューを半周取り巻く、請求項２６又は２７に記載の成形機の可塑化スクリューの混合セクション。
【請求項２９】
成形機の可塑化スクリューの混合セクションであって、該混合セクション内に、該混合セクションに沿って溶融物を搬送及び混合する複数の搬送フライトと、少なくとも１つのスピルフライトとを含み、該少なくとも１つのスピルフライトは、少なくとも１つの搬送フライトと該混合セクションの最も下流において交わる地点で終端して、固体材料が該混合セクションを通り越して搬送されないようにする捕捉ゾーンを形成し、複数のノッチが、各前記搬送フライトに設けられるとともに且つ前記捕捉ゾーンから離れて配置されており、前記搬送フライトは搬送方向に第１の捩れ角で前記可塑化スクリューに巻きまわり、前記少なくとも１つのスピルフライトは前記搬送方向と反対方向に第２の捩れ角で前記可塑化スクリューに巻きまわっている、溶融プラスチック材料から未溶融プラスチック材料を分離する成形機の可塑化スクリューの混合セクション。
【請求項３０】
前記第２の捩れ角は前記第１の捩れ角よりも大きい、請求項２９に記載の成形機の可塑化スクリューの混合セクション。
【請求項３１】
前記少なくとも１つのスピルフライトは一続きである、請求項２９または３０に記載の成形機の可塑化スクリューの混合セクション。
【請求項３２】
前記ノッチは、前記少なくとも１つのスピルフライトと搬送フライトとの隣接する交点間の中間に位置する、請求項２９ないし３１のいずれか１項に記載の成形機の可塑化スクリューの混合セクション。
【請求項３３】
前記少なくとも１つのスピルフライトは、バレルとスピルフライトとのクリアランスがバレル内の材料の流れの方向において次第に減少するような寸法である、請求項２９ないし３２のいずれか１項に記載の成形機の可塑化スクリューの混合セクション。
【請求項３４】
前記バレルにおける直前のセクションの体積空間と等しい受け入れ体積空間を有する、請求項２９ないし３３のいずれか１項に記載の成形機の可塑化スクリューの混合セクション。
【請求項３５】
下流側に位置するノッチの深さは、上流側に位置するノッチの深さよりも小さい、請求項２９ないし３４のいずれか１項に記載の成形機の可塑化スクリューの混合セクション。
【請求項３６】
前記バレルからの搬送フライトの各最後のノッチのクリアランスは、未溶融物が通過することを可能にするクリアランスよりも小さい、請求項３５に記載の成形機の可塑化スクリューの混合セクション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高出力射出成形機の可塑化スクリューに関する。この可塑化スクリューは、樹脂を溶融及び混合するための独特の特徴を有する。
【背景技術】
【０００２】
［発明の背景］
プラスチック樹脂を可塑化するための可塑化スクリューの設計は、多種多様である。混合のための構成及び未溶融物から溶融物を分離する構成を含む構成が、本発明に関連する。
【０００３】
Willertによる米国特許第４，３３０，２１４号は、供給ゾーン、可塑化ゾーン、及び計量ゾーンを有する可塑化スクリューを教示している。第２のフライト(flight)がスクリューに沿って途中まで導入されて、未溶融物から溶融物を分離する手段を提供する。溶融物プールは、スピルフライト(spill flight)の上を流れ、スピルフライトと下流の搬送フライトとの間の徐々に深くなる流路に蓄積するが、未溶融物は、スピルフライトと上流の搬送フライトとの間の徐々に浅くなる流路に残る。Willert特許は、スクリューに混合のための構成を含んでいない。
【０００４】
Kruderによる米国特許第３，８７０，２８４号と、その後のKruder及びCallandによる米国特許第５，２１９，５９０号は、混合部を有するウェーブスクリュー(wave screw)を教示している。混合部は、１つの搬送フライトと２つの分割フライト(divider flight)から成り、該分割フライトは、搬送フライトからそれぞれが離間し、流路の螺旋方向における循環深さ（cyclic depth）が変わる３つの流路に分割する。流路の深さがもっとも浅い部分は、互いに螺旋状にずれた波頂を画定する。スクリューが回転すると、スクリューの混合部において樹脂に混練のような作用が与えられる。
【０００５】
Heatheによる米国特許第６，２２７，６９２号は、供給ゾーン、圧縮ゾーン、波状溶融ゾーン、大きな集塊及び汚染物質を捕捉するスパイラル状混合ゾーン、及び第２の溶融ゾーンを備える、可塑化スクリューを教示している。
【０００６】
Jana他による米国特許第６，１３２，０７６号は、分散及び分配混合を促進する「アンダーカット」スピルフライトを有する、ベントスクリューを教示している。図２は、通常は可塑化スクリューと組み合わせて用いられる様々な従来技術の混合設計を列挙している。一例は、スクリュー先端にある「パイナップル状混合セクション」である。
【０００７】
Kochet他による米国特許第３，６８７，４２３号は、流路に沿った未溶融物の流れを妨げる複数の交差流路ダムを有する可変幅流路がある、可塑化スクリューを教示している。搬送フライトは、ダムのいくつかに隣接する部分にノッチが切り取られていることにより、未溶融物が下流へ移動してダム壁に対する圧力を低下させることを可能にする。この設計は、バレルに大きな圧力降下をもたらし、ダムに隣接して、樹脂が溜まって劣化し得るデッドスポットを形成してしまう。
【０００８】
Andersによる米国特許第４，１０７，７８８号は、スクリューに沿って途中まで混合セクションを有する押出機スクリューを教示している。混合セクションは、流路を形成する複数の搬送開始フライトを有する。各流路は２つのダムを有し、搬送フライトには、ダムの部位及びそのすぐ上流にノッチがある。
【０００９】
Franklandによる米国特許第４，６３９，１４３号は、スクリューに沿って、溶融物流路内に平行な３組の溝状凹部を有するセクションがある、押出スクリューを教示しており、上記溝状凹部は、処理量を減らすことなく平均剪断発熱作用を減らし、その結果、材料温度を低下させるように設計される。この設計は、凹部に新鮮な材料を流す手段がないため、粘性材料を凹部に滞留させてしまう。
【００１０】
Nakamuraによる米国特許第４，８４０，４９２号は、スクリューに沿って途中まで混合セクションを有する混合スクリューを教示している。混合セクションは、幅及び流路の深さが異なる一連の凹部を有することにより、混合と混練とを組み合わせた作用を提供する。この設計は、凹部に新鮮な材料を流す手段がないため、粘性材料を凹部に滞留させてしまう。
【００１１】
Streetによる米国特許第３，９４１，５３５号は、搬送フライトにノッチを有するセクションをスクリューに沿って途中まで有する、押出スクリューを教示している。ノッチを通して溶融物をガイドすることが教示されていないため、結果的に、材料がノッチに溜まり、その結果劣化してしまう。
【００１２】
強力すぎる可塑化スクリューは、高度の剪断及び劣化を引き起こすだけでなく、スクリューの剪断発熱作用により溶融物に非常に高い熱を発生させ得るため、バレル温度が上昇し、バレルヒータの設定点を超え、その結果、過熱アラームを作動させてスクリューを停止させてしまう。これらの問題は、任意所与のサイズの従来の可塑化スクリューの処理量を増加させようと試みる際に生じ得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
これらの問題は、スクリューの処理量を増加させるためにスクリューの大きさ及び長さを増加させることによって克服することができるが、このような解決策の実施には高い費用がかかり、可塑化ユニットの空間要件が大きくなる。可塑化スクリューの寸法特性を変えずに、その処理量を増加させる方法を見出すことが好ましい。本発明は、凝集物がスクリューを通過しないようにし、溜まった材料の蓄積を防止し、且つ溶融物流路の温度を許容できないほど上昇させずにスクリュー内の全材料を確実に溶融させる、改良型混合セクションを設けることにより、この目的を達成している。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
［発明の概要］
本発明の主な目的は、スクリューの寸法を変えずに、可塑化スクリューから成形機への流れを増加させることである。この目的は、スクリューに改良型混合セクションを設けることにより達成される。
【００１５】
より詳細には、改良型混合セクションは、少なくとも１つの搬送フライト及び少なくとも１つのスピルフライトを含む。フライトは、スクリューの周りにスパイラル状に巻きまわり、好ましくは螺旋状である。各スピルフライトは、搬送フライトのところで終端し、計量／混合セクションの端に到達し得る固体材料の捕捉領域を形成することにより、いかなる固体材料も成形機自体に入らないようにする。各搬送フライトは、その内部にノッチを有することにより、隣接する搬送流路内の流れを混合することを可能にする。搬送フライトは、これらフライトがバレルの内面において駆動（走行）できるように、バレルに適合している。スピルフライトは、セクションの前端に向かって延びるにつれてバレルから漸減するクリアランスを有することが好ましい。これにより、固体材料がスピルフライトにより捕捉され、溶融されて射出ユニットに入ることができるまで搬送フライトに搬送し戻されることが可能となる。
【００１６】
より詳細には、本発明は、成形機の可塑化スクリューの改良型混合セクションであって、当該セクション内において、可塑化スクリューに沿って溶融物を搬送する少なくとも１つの搬送フライトと、少なくとも１つのスピルフライトとを含む、改良型混合セクションを提供する。スピルフライトは、セクションの出口付近の搬送フライトのところで終端し、固体材料が上記セクションを通り越して搬送されないようにする捕捉ゾーンを形成する。少なくとも１つのノッチが少なくとも１つの搬送フライトに設けられ、捕捉ゾーンから離れて配置されている。搬送フライトは第１の捩れ角でスクリューに巻きまわり、スピルフライトは第２の異なる捩れ角でスクリューに巻きまわる。
【００１７】
本発明は、成形機の改良型可塑化スクリューも提供する。可塑化スクリューは、少なくとも供給セクションと、圧縮セクションと、混合セクションとを備える。混合セクションは、混合セクション内に、少なくとも１つの搬送フライト及び少なくとも１つのスピルフライトを有する。各スピルフライトは、搬送フライトの末端に対応する地点又はその付近で終端することにより、上記セクション内に残っている固体材料の捕捉ゾーンを形成する。搬送フライト及びスピルフライトは、異なる捩れ角でスクリューに巻きまわり、少なくとも１つのノッチが搬送フライトに形成される。ノッチは、捕捉ゾーンの外部に配置される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明により提供される改良型混合セクション６を有する可塑化スクリュー１を示す。スクリュー１は、加熱されるバレル１６内に収容される。バレル１６は、バレル１６の端に、入口ポート１７及び出口ポート（図示せず）を有する。スクリュー１は、シングル（単一）搬送フライト３を有する供給セクション２、ダブル（二重の）搬送フライト５を有する圧縮セクション４、改良型混合セクション６、及びスクリュー先端にある「パイナップル」状ミキサ８を含む。図示の実施形態では、セクション６は、いくつかのノッチ１０を有するトリプル（三重の）搬送フライト７、及びダムとして働くトリプル（三重の）逆螺旋状の（counter-helical）スピルフライト９を有する。スピルフライト９は、固体材料が搬送フライト７により形成される流路に沿って移動することを防止する。フライト７のノッチ１０は、搬送フライト７内で溶融材料をよりまんべんなく混合させる。
【００１９】
スクリューの供給セクション及び圧縮セクションは従来と同じである。一重の搬送フライト３は、当該技術分野においてよく理解されている方法で、供給セクションを通して材料を供給する。同様に、圧縮セクション４は、当該技術分野においてよく理解されている方法で、二重の搬送フライト５内で材料を圧縮する。例えば、同一出願人に譲渡された米国特許第６，２２７，６９２号に記載のスクリューは、供給セクション２２及び圧縮セクション２４を含む。これら２つのセクションの動作の詳細な説明は、当該特許に記載されている。
【００２０】
混合セクション６の主な実施形態は、図２Ａ及び図３に示される。フライト７間の供給流路（チャネル）１８（図３を参照）は、溶融物がセクション６を通過している間に溶融物を圧縮しないように、一定の深さを有して設計されることが好ましい。図１に示す実施形態では、圧縮セクション４から出る樹脂の体積は、混合セクション６に入る受け入れ空間（admitting space）の体積とほぼ等しい。これにより、射出ユニットへの溶融物の流れがより均一且つ一定となる。
【００２１】
しかしながら、高剪断にするとともに溶融物がセクション６内にある時間を短くしたい場合、受け入れ空間をセクション４の搬送空間よりも小さくすることができる。代替的に、セクション６の受け入れ空間をセクション４から出ていく搬送空間よりも大きくすることにより、低剪断にするとともに溶融物がセクション６内にある時間を長くすることもできる。
【００２２】
セクション４から出ていく体積空間とセクション６に入る体積空間との好ましい対応は、処理すべき樹脂のタイプ及び体積並びに必要な剪断量のような要因により決まると考えられる。少なくともポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を処理する場合には、これらの空間体積をほぼ等しくすることが好ましい。こうすることでセクション６における応力が最小になることにより、当該セクション内の温度の大きな上昇が避けられる。また、体積を均等にすることにより、材料が過剰に剪断される危険を伴わずにスクリューの可塑化能力が最大になる。
【００２３】
搬送フライト７はそれぞれ、スクリューシャンク１１の周りに螺旋状に数周巻きまわり、スピルフライト９は、フライト７の方向とは逆の方向に、スクリューシャンク１１に螺旋状に巻きまわる。フライト及び巻きまわりの数と、フライト７及び９の捩れ角は、その用途の特定の要件により決まると考えられる。本発明者らにとって関心のある特定の用途では、３つのフライト７を螺旋状に約１周半巻き付け、同様の数のスピルフライト９を約半周巻き付けると、可塑化スクリューの処理量が申し分なく増加することが分かった。
【００２４】
次に、混合セクションの４つの実施形態をより詳細に説明する。
【００２５】
図２Ａに示すように、３つの搬送フライト７及び３つのスピルフライト９がある。この実施形態では、各搬送フライト７は、スクリューシャンク１１の周りに搬送方向の捩れ角で約１周半巻き付く。各スピルフライト９は、約半周巻き付き、参照符号１３及び１２で示す搬送フライト７の終端から始端まで延在し、搬送方向と反対方向の捩れ角を有する。
【００２６】
搬送フライト７は、ノッチ１０（図３を参照）が設けられる場所を除いて、その長さ全体で一定の高さを有してバレルにおいて駆動（走行）する。ノッチ１０は、搬送フライト７に沿って間隔を置いて形成され、隣接する搬送流路１８からの溶融物同士の混合を可能にする。図２Ａ及び図３に示す好ましい構成では、ノッチ１０は、搬送フライト７とスピルフライト９との隣接する交点間のほぼ中間に位置付けられる。しかしながら、ノッチ１０の他の構成も考えられ得る。例えば、各ノッチ１０を、交差するフライト間に２つの別個のノッチを形成するように分離してもよい。
【００２７】
搬送フライト７が混合セクション６の出口に近づくにつれて、ノッチ１０の深さを漸減させることが有利であることが分かった。フライトにおける最後のノッチは、固体材料が乗り越えることができないような最小高さでなければならない。明らかに、ノッチ１０に他の変更を加えて満足のいく結果を得ることができるが、本発明者らの経験では、図２Ａ及び図３に示すフライト及びノッチの構成がＰＥＴの処理に最も適している。
【００２８】
３つの連続したスピルフライト９は、スクリューシャンク１１の周りに螺旋状に約０．５〜１周巻き付く。これらの実施形態では、これらのスピルフライト９は、混合セクション６の長さ内で搬送フライト７とは逆の方向に、スクリューシャンク１１に巻き付く。しかしながら、スピルフライト９及び搬送フライト７は、同じ方向にスクリューに巻き付いてもよい。そのためには、スピルフライト９が搬送フライトの捩れ角とは十分に区別される捩れ角でスクリューに巻き付いて、ミキサの適切な性能に必要なスピルゾーンを形成するようにスピルフライトが搬送フライトと交差することを確実にする必要がある。搬送フライト７と同様に、設けられるスピルフライトの数はより多くても少なくてもよい。例えば、４つのこのようなスピルフライトを用いてもよい。スピルフライト９は、搬送フライト７と繋がることで終端する。図２Ａに示す実施形態では、搬送フライト７及びスピルフライト９は１３でともに終わる。各スピルフライトが搬送フライトの終端で終端することは必須ではない。スピルフライトは、搬送フライトの終端付近で終端することで、捕捉領域がミキサの終端付近にあることを確実にすることにより、未溶融物を溶融物に変えるために最大の長さをミキサ内の混合材料に与えるべきである。各スピルフライト９は、混合セクション６内の他の搬送フライト７それぞれと交差する。この実施形態では、バレル表面からのスピルフライト９のクリアランスは、混合セクション６の入口で約１０ｍｍから、搬送フライト７におけるスピルフライト９の終端で約１〜２ｍまで減る。クリアランスの減少は、混合セクション６に沿った約２／３の距離だけ続く。クリアランスの漸減は、スピルフライト９の最後の２つのスピルフライトダム１４及び１５のクリアランスが、一続きの各スピルフライト９において、いかなる未溶融物も乗り越えないようにする障壁としての役割を果たすのに十分なほど小さいものとしている。ダム１４及び１５における１〜２ｍｍのクリアランスは通常、未溶融物がミキサ８に入らないようにするのに十分である。
【００２９】
もちろん、異なるクリアランスを用いて満足のいく混合セクション６を形成することができる。例えば、スピルフライト９とバレル１６との間のクリアランスは、セクション６の全長にわたって１〜２ｍｍの最小クリアランスに保ってもよい。セクション６の出口端におけるクリアランスは、全ての固体粒子がミキサ８に入るのを阻止するのに十分なほど小さくなければならないが、その地点の前ではそれよりも大きくてもよい。
【００３０】
混合セクション６の溶融物搬送フライト７はそれぞれ、溶融物搬送フライト７の最後の部分が１３でスピルフライト９の各端と繋がる場所を除いて、スピルフライト９と溶融物搬送フライト７との交点間のほぼ中間にいくつかのノッチ１０を有する。これら最後のセクションは、未溶融物を収容する包囲（fenced）領域又は捕捉ゾーンを提供する。これら包囲領域又は捕捉ゾーンは、２面がノッチ付きの溶融物搬送フライト７に隣接し、他の２面がスピルフライト９に隣接する。図２Ａに示す例示的な好ましい実施形態では、このような包囲領域が３つある。
【００３１】
混合セクション６のうちノッチ付きの溶融物搬送フライト７を含む部分は、スピルフライト９におけるダムにより生じる圧力が溶融物搬送フライト７により発生する溶融物の供給圧力を超えると、樹脂の一部がノッチ１０を通ってスクリュー１の上流部分へ逆流することを可能にする。この溶融物交換及び混合作用の程度は、ノッチ１０のサイズ、形状、及び場所によってある程度制御することができる。図２Ａに示す好ましい実施形態では、ノッチ１０は、幅が２０〜４０ｍｍで深さが２〜１０ｍｍである。本明細書で前述したように、ノッチは、ミキサ６の出口に近づくにつれて浅くなる。ノッチは、スピルフライト９と溶融物搬送フライト７との交点間のほぼ中間に位置付けられることが好ましい。
【００３２】
図２Ｂは、ミキサセクション６の変形例を示す。この実施形態は、３つの搬送フライト７’を含む。ノッチ１０’が、スピルフライト９’と搬送フライト７’との各交点間に設けられる。ノッチ１０’の深さは、一定であってもよく、又はセクション６の出口に向かって浅くなってもよい。最後のスロット１０’は、いかなる固体材料もミキサ６を通過しないように、２ｍｍ未満の深さでなければならない。最初のスロット１０’は、搬送フライト７’の全高まで切り取ることができる。
【００３３】
図２Ｂでは、各スピルフライト９’は端１３’で終端し、ミキサのその領域に到達し得る任意の固体材料に対する障壁を提供する。スピルフライト９’は、搬送フライト７’の始端よりも前の地点から始まり、ミキサ入口まで延びない。スピルフライト９’のクリアランスは調整可能である。クリアランスは、フライト９’の全長にわたって２ｍｍ未満で一定であってもよく、又はスピルフライトの始端で搬送フライト７’の全高から、ミキサ６の出口で２ｍｍ未満のクリアランスまでであってもよい。
【００３４】
図２Ｃは、ミキサ６のさらなる変形例を示す。この実施形態では、スピルフライト９’’よりも多くの搬送フライト７’’がある。前述の実施形態と同様に、スピルフライト９’’は、参照符号１３’’で示すように搬送フライトで終端しなければならない。スピルフライト９’’のクリアランス及びスロット１０’’の深さは、前述の実施形態と同様に変えることができる。
【００３５】
図２Ｄは、交差するスピルフライト９’’’及び搬送フライト７’’’の閉鎖点１３’’’がミキサセクションの端よりも前に位置付けられる変形例を示す。
【００３６】
説明した実施形態では、搬送フライトは、混合セクション６の長さ内で、スクリューシャンク１１に螺旋状に約１周半巻き付く。明らかに、フライトは、これよりも多いか又は少ない巻き付き数を含んでもなお、満足のいく改善を得ることができる。同様に、３つの搬送フライトを設けることは効果的であるが、これよりも多いか又は少ないフライトを用いても、満足のいく結果を得ることができる。例えば、このような搬送フライトを４つ設けてもよい。
【００３７】
搬送フライト７とスピルフライト９との交点は全て、当該技術分野においてよく理解されている方法で丸み付け又は輪郭付けされる。フライトがスクリューシャンクに取り付けられる表面も、丸み付け又は輪郭付けされる。このように輪郭付けすることにより、樹脂が溜まって劣化し得る滞留領域を形成する可能性がある鋭いコーナがなくなる。
【００３８】
好ましい実施形態は、長さ対直径の比が２５：１である直径１４０ｍｍのバレルで実施されたものとして説明した。この特定のバレル構成では、搬送フライトの高さは１４ｍｍであった。ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）をスクリューで処理した。改良型ミキサ及びセクション６をスクリューに形成した場合、この改良型セクション６を有さない従来のスクリューと比較して、スクリューの処理量が１５〜３０％増加することが分かった。
【００３９】
好ましい実施形態の可塑化スクリューは、剪断発熱を最小にし、スクリューによって発生する熱がバレルの温度をバレル温度設定点よりも上昇させるという最も重要なバレル温度問題を最小にする。図２Ａに示す好ましい実施形態の試験により、バレル温度が要求設定点よりも少なくとも５℃低いままであったため、アラームがトリガされなかったことが示される。また、性能は炭酸清涼飲料（ＣＳＤ）やミネラルウォーターの容器の溶融基準を満たした。さらに、固有粘度の損失は許容限度内に維持された。
【００４０】
本発明者らの構成の多くの変形例を用いて、満足のいく改良を達成することができる。搬送フライト及びスピルフライトの数は、増減させることができる。搬送フライトのノッチの数、及びその深さは、特定の用途の必要に応じて変えることができる。例えば、図２Ａに示す実施形態をＰＥＴで用いられた。別の熱可塑性材料が処理されている場合、異なる深さの流路及びスピルフライトの高さが必要であり得る。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】成形機のバレル内に改良型混合セクションを有する可塑化スクリューの側面図である。
【図２Ａ】可塑化スクリューの改良型混合セクションの実施形態の側面図である。
【図２Ｂ】可塑化スクリューの改良型混合セクションの実施形態の側面図である。
【図２Ｃ】可塑化スクリューの改良型混合セクションの実施形態の側面図である。
【図２Ｄ】可塑化スクリューの改良型混合セクションの実施形態の側面図である。
【図３】図２Ａに示す可塑化スクリューの部分の等角図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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