(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダの内部で回転し複数条の溝部が形成されたミキシング部を有する可塑化スクリュにおいて、
該ミキシング部の該溝部を除く外周面上に、回転方向前方の該溝部と連通したステップ状又はスロープ状の切り欠き部が形成され、
該溝部が、
該ミキシング部の先端側に連通し且つ該ミキシング部の後端側には連通しない螺旋状の第１の溝部と、
該ミキシング部の後端側に連通し且つ該ミキシング部の前端側には連通しない螺旋状の第２の溝部とから成り、
該第１の溝部と該第２の溝部とは互いに連通しないように交互に該ミキシング部に形成され、
該切り欠き部が、
該ミキシング部の先端側にのみ設けられた第１の切り欠き部と、
該ミキシング部の後端側にのみ設けられた第２の切り欠き部とから成り、
該第１の切り欠き部が、該第１の溝部に連通するように形成され、
該第２の切り欠き部が、該第２の溝部に連通するように形成されている
ことを特徴とする、可塑化スクリュ。
【請求項２】
該切り欠き部の深さが、該ミキシング部の外周面から１．５ｍｍ以下となるように設定されている
ことを特徴とする、請求項１記載の可塑化スクリュ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック等の樹脂材料を可塑化して金型へ射出成形又は押出成形する射出成形機や押出成形機に用いて好適の、可塑化スクリュに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、固体原料（樹脂材料）を溶融可塑化して射出成形又は押出成形する射出成形機又は押出成形機が広く知られている。このような射出成形機や押出成形機には、樹脂材料を溶融・混練するためのスクリュが取り付けられており、このスクリュを回転させることにより、溶融可塑化された樹脂材料の溶融や混合が促進される。
【０００３】
このようなスクリュに関する技術としては、例えば特公昭４３−２４４９３号公報に開示されたものがある。この技術では、図７に示すように、スクリュ１０１の先端にミキシング部１０７が設けられており、シリンダ１０３とミキシング部１０７との間には微小な隙間が形成されている。
また、図８（ａ）に示すように、ミキシング部１０７の外周面１０７ｄには、螺旋状に溝１０７ａ，１０７ｂがそれぞれ複数条形成されており、それぞれ連通しないように交互に配設されている。また、図９は図８（ａ）におけるＡ−Ａ断面図であって、この図９に示すように、ミキシング部７の略中央部分では、溝１０７ａと溝１０７ｂとが交互に等間隔となるように形成されている。
【０００４】
ここで、これらの溝１０７ａ，１０７ｂについて、図８（ｂ），（ｃ）を用いて説明する。なお、図８（ｂ），（ｃ）は、それぞれ図８（ａ）におけるＡ1 −Ａ1 断面図及びＡ2 −Ａ2 断面図である。
図８（ａ）に示すように、溝１０７ａの一端は、ミキシング部１０７の先端側（図中左側）のテーパ部１０７ｃにまで達しており、また、図８（ａ），（ｂ）に示すように、他端はミキシング部１０７の後端側（図中右側）のテーパ部１０７ｅに達することなく外周面１０７ｄ上で途切れている。
【０００５】
また、この溝１０７ａとは逆に、図８（ａ），（Ｃ）に示すように、溝１０７ｂの一端は、ミキシング部１０７の先端側のテーパ部１０７ｃにまで達することなく外周面１０７ｄ上で途切れている。また、図８（ａ）に示すように、他端がミキシング部１０７の後端側のテーパ部１０７ｅにまで達するように形成されている。
【０００６】
次に、このようなミキシング部１０７を有する可塑化スクリュ１０１の動作について簡単に説明すると、図７に示す原料供給用ホッパ１０８から図示しない原料が供給されると、過熱用ヒータによりシリンダ１０３が所定温度に過熱される。そして、図示しないスクリュ駆動装置によりスクリュ１０１を回転させることにより、原料供給用ホッパ１０８の樹脂原料がシリンダ１０３の先端方向に送られる。また、過熱用ヒータによるシリンダ１０３からの熱とスクリュ１０１の溝内の原料の剪断発熱とにより、シリンダ１０３内の樹脂原料の溶融が徐々に進むのである。
【０００７】
また、スクリュ１０１だけでは混練・分散が不十分な場合も考えられるが、上述のミキシング部１０７により、十分な溶融混練が行なわれる。すなわち、ミキシング部１０７の後端側のテーパ部１０７ｅから溝１０７ｂ内に侵入した原料は、ミキシング部１０７の回転作用により溝１０７ａ内に移動し、この溝１０７ａからミキシング部１０７の先端側のテーパ部１０７ｃへと送出されるが、このように溝１０７ａから溝１０７ｂ内に原料が移動することで、原料がさらに剪断力と分割作用を受けて良好な混練・分散が行なわれるのである。なお、このようなミキシング部１０７は、一般にマドック型と呼ばれるものであるが、このマドック型ミキシング部には、上述以外にも種々の公知例がある。
【０００８】
ところで、このような特公昭４３−２４４９３号公報に開示された技術では、ミキシング部１０７とシリンダ１０３との間隔は微小であり、スクリュ１０１での樹脂原料の溶融が不十分な場合や、ミキシング部１０７での溶融が多いＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）樹脂等においては、ミキシング部１０７の円周方向において樹脂圧力のバランスが崩れて、ミキシング部１０７がシリンダ１０３と金属接触し、所謂かじり磨耗が発生する場合がある。
【０００９】
これに対して、例えば特公平６−８４０３５号公報には、このようなかじり磨耗を防止するようにした技術が開示されている。
この技術では、図１０に示すスクリュ２０１のフライト２０２の頂部に、図１１に示すようなテーパ状のランド部２０４′や、図１２に示すようなステップ状のランド部２０４を設けたものであり、このようなランド部２０４，２０４′を設けることにより、シリンダ２０３とスクリュフライト２０２との間に、溶融した樹脂材によって潤滑圧力を強制的に発生させるものであり、これにより、スクリュフライト２０２とシリンダ２０３との間のかじり磨耗を防止するものである。なお、図１３は、このような潤滑圧力の発生状態を示す図である。
【００１０】
また、特公平４−７７６１１号公報にも上述のかじり磨耗を防止するようにした技術が開示されている。この技術では、図１４に示すように、所謂バリア型スクリュのバリヤ部開始部分あるいは終了部分又は両部分のフライト幅を幅広に形成し、この幅広頂部をスクリュ回転方向に小径から大径となるテーパ状（スロープ状）又はステップ状の切り欠き部を設けることにより、溶融樹脂で潤滑圧力を発生させかじり磨耗を防止するようにしたものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特公平６−８４０３５号公報及び特公平４−７７６１１号公報に開示された技術のように、スクリュフライト頂部のランド部をスクリュ本体だけに設けた場合には、ミキシング部は、短い距離の間でアンバランス荷重を受けながら回転することになり、ミキシング部でのかじり磨耗を完全には防止てきないという課題がある。
【００１２】
すなわち、ミキシング部は、樹脂原料の溶融・混練・分散を向上させるために設けられているが、ミキシング部の円周方向において部分的に溶融状態が異なる場合があり、このため、ミキシング部に作用する円周方向の樹脂圧力のバランスが崩れてしまうのである。
この場合、ミキシング部を円周方向に強く押し付ける力が発生し、シリンダの内壁とミキシング部とが金属接触することにより、ミキシング部にかじり磨耗が発生したり、樹脂が局部的に過熱されて劣化するという課題があった。
【００１３】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、ミキシング部での樹脂圧力のバランスが崩れても、シリンダ内壁とミキシング部との金属接触を防止するようにした可塑化スクリュを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の可塑化スクリュは、シリンダの内部で回転し複数条の溝部が形成されたミキシング部を有する可塑化スクリュにおいて、該ミキシング部の該溝部を除く外周面上に、回転方向前方の該溝部と連通したステップ状又はスロープ状の切り欠き部が形成され、該溝部が、該ミキシング部の先端側に連通し且つ該ミキシング部の後端側には連通しない螺旋状の第１の溝部と、該ミキシング部の後端側に連通し且つ該ミキシング部の前端側には連通しない螺旋状の第２の溝部とから成り、該第１の溝部と該第２の溝部とは互いに連通しないように交互に該ミキシング部に形成され、該切り欠き部が、該ミキシング部の先端側にのみ設けられた第１の切り欠き部と、該ミキシング部の後端側にのみ設けられた第２の切り欠き部とから成り、該第１の切り欠き部が、該第１の溝部に連通するように形成され、該第２の切り欠き部が、該第２の溝部に連通するように形成されていることを特徴としている。
【００１５】
そして、このような構成により、可塑化スクリュが回転すると、ミキシング部の回転方向に向かって、溝部，切り欠き部及び外周面の順に徐々にシリンダとミキシング部との間の隙間が減少することになる。したがって、溝部に侵入した原料が切り欠き部からミキシング部の外周面上に移動することで、シリンダとミキシング部との間に強制的に潤滑圧力が発生する。この潤滑圧力は、ミキシング部の円周方向に均等に作用するので、この潤滑圧力によりシリンダとミキシング部との金属接触が防止されるのである。
【００１６】
また、請求項２記載の可塑化スクリュは、上記請求項１記載の構成に加えて、該切り欠き部の深さが、該ミキシング部の外周面から１．５ｍｍ以下となるように設定されていることを特徴としている。
このような構成によれば、あらゆる条件のもとで必要な潤滑圧力を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の第１実施形態としての可塑化スクリュについて、図１〜図５を用いて説明すると、図１（ａ）〜（ｃ）に示すミキシング部７は、マドック型ミキシング部であって、図８（ａ）〜（ｃ）を用いて説明した従来の技術のミキシング部と略同様に構成されており、図示しないスクリュの先端に設けられている。
【００１８】
すなわち、図１（ａ）に示すように、ミキシング部７の外周面７ｄ上には、螺旋状に溝（溝部；第１の溝部）７ａおよび溝（溝部；第２の溝部）７ｂがそれぞれ複数条形成されており、それぞれ連通しないように交互に配設されている。図１（ｂ），（ｃ）は、それぞれ図１（ａ）におけるＣ1−Ｃ1断面図，Ｃ2−Ｃ2断面図であって、溝７ａ，７ｂの中心線（図示省略）に対して直交方向から見た模式的な断面図である。
【００１９】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、溝７ａの一端は、ミキシング部７の先端側（図中左側）のテーパ部７ｃにまで達するように形成され、また、溝７ａの他端はミキシング部７の後端側（図中右側）のテーパ部７ｅに達することなく外周面７ｄ上で途切れている。
また、この溝７ａとは逆に、図１（ａ），（ｃ）に示すように、溝７ｂの一端は、ミキシング部７の先端側のテーパ部７ｃにまで達することなく外周面７ｄ上で途切れており、他端がミキシング部７の後端側のテーパ部７ｅにまで達するように形成されている。
【００２０】
なお、図２は図１（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図であり、この図２に示すように、ミキシング部７の略中央部分では、溝７ａと溝７ｂとが交互に等間隔となるように形成されている。
次に、本発明の可塑化スクリュの要部構成について説明すると、図１（ａ）に示すように、このミキシング部７の先端側にのみ、溝７ａと溝７ａとの間に切り欠き部（第１の切り欠き部）２が設けられ、ミキシング部７の後端側にのみ、溝７ｂと溝７ｂとの間に切り欠き部（第２の切り欠き部）３が設けられている。
【００２１】
切り欠き部２，３はともに同様に構成されたものであり、以下、切り欠き部２に着目して説明する。ここで、図３は図１（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図であり、図４は図３におけるＥ部を拡大して示す図である。図３に示すように、切り欠き部２は、全ての溝７ａと溝７ａとの間に均等に設けられており、回転方向前方の溝７ａと連通している。また、切り欠き部２の回転方向後方では、切り欠き部２がステップ状に変化して外周面７ｄに接続されている。
【００２２】
なお、この切り欠き部２の深さ寸法ΔＨは、ミキシング部７の外周面７ｄから１．５ｍｍ以下となるように形成されている。これは、経験的及び実験的に得られた値であって、このような深さ寸法に設定することにより、あらゆる条件のもとでミキシング部７を良好な回転状態に保つことができるのである。
なお、切り欠き部３についても上述の切り欠き部２と同様に構成されている。また、切り欠き部２，３の断面形状は、図４に示すようなステップ状のものに限定されるものではなく、図５に示すように、外周面７ｄに対して徐々に接続するようなスロープ状の切り欠き部２として形成してもよい。
【００２３】
本発明の第１実施形態としての可塑化スクリュは、上述のように構成されているので、図示しない原料供給用ホッパ原料が供給されてミキシング部７が回転すると、ミキシング部７の後端側のテーパ部７ｅから溝７ｂ内に侵入した原料は溝７ａ内に移動し、この溝７ａからミキシング部７の先端側のテーパ部７ｃへと移動する。そして、このような溝７ａから溝７ｂに原料が移動することで、原料が剪断力と分割作用を受けて良好な混練・分散が行なわれるのである。
【００２４】
一方、溝７ｂ内に侵入した原料の一部は、ミキシング部７の回転力により、切り欠き部３内へ移動して、その後、切り欠き部３の回転方向後側の外周面７ｄ上に送られる。また、これと同様に、溝７ａ内に侵入した原料の一部は、ミキシング部７の回転力により、切り欠き部２を介して回転方向後側の外周面７ｄ上に送られる。
【００２５】
また、ミキシング部７が回転すると、シリンダとミキシング部７との間の隙間が、溝７ａ，７ｂ、切り欠き部２，３、外周面７ｄの順で徐々に狭くなり、相対的にミキシング部７の回転半径が小径から大径へと変化することになる。
これにより、図示しないシリンダとミキシング部７との間に樹脂原料による潤滑圧力が発生する。この潤滑圧力は、ミキシング部７の円周方向に均等に作用するので、この潤滑圧力によりシリンダとミキシング部７との金属接触が防止されるのである。また、これにより、さまざまな運転状況下でのシリンダ及びミキシング部７の損傷や可塑化樹脂の劣化を防止することができるのである。
【００２６】
また、切り欠き部２，３の深さ寸法ΔＨが１．５ｍｍ以下に設定されているので、あらゆる条件のもとで、必要な潤滑圧力を得ることができるとともに、ミキシング部７を良好な回転状態に保つことができるのである。
次に、本発明の第２実施形態について図６を用いて説明すると、この第２実施形態では、ミキシング部７には溝７ｆが形成されており、この溝７ｆの両端はともにミキシング部７の前側及び後側のテーパ部７ｃ，７ｅにまで達するように構成されている。
【００２７】
また、各溝７ｆと溝７ｆとの間には、それぞれ切り欠き部４が形成されている。この切り欠き部４は、上述の第１実施形態と同様に構成されたものであり、回転方向前方の溝７ｆと連通し、また、切り欠き部４の回転方向後方では、ステップ状又はスロープ状に変化して外周面７ｄに接続されている。また、この切り欠き部４の深さ寸法ΔＨも、ミキシング部７の外周面７ｄから１．５ｍｍ以下となるように形成されている。
【００２８】
本発明の第２実施形態としての可塑化スクリュは、上述のように構成されているので、上述の第１実施形態と同様の作用，効果が得られる。また、この第２実施形態では、切り欠き部４は長さ方向の距離を十分に長くすることができるため、幅方向（ミキシング部７の回転方向）距離が小さくても、第１実施形態の切り欠き部２，３と同等の切り欠き部面積を確保することができる。また、このため、溝７ｆのピッチをあまり大きく設定する必要なもく、樹脂原料の混練性能低下を最小限に抑制することができる。
【００２９】
なお、図６では、溝７ｆがミキシング部７の軸心（図示省略）に対して所定角度を有するように形成されているが、溝７ｆをミキシング部７の軸心に対して平行となるように形成してもよい。
また、上述した第１実施形態及び第２実施形態では、図示しないスクリュの先端部にミキシング部７を設けた場合について説明したが、このミキシング部７はスクリュの中間部等の他の位置に配設するようにしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の可塑化スクリュによれば、可塑化スクリュが回転すると、ミキシング部の回転方向に向かって、溝部，切り欠き部及び外周面の順に徐々にシリンダとミキシング部との間の隙間が減少するので、溝部に侵入した原料が切り欠き部からミキシング部の外周面上に移動することにより、シリンダとミキシング部との間に円周方向に均等な潤滑圧力を発生させることができる利点がある。そして、このような強制的な潤滑圧力により、シリンダとミキシング部との金属接触（かじり磨耗）を防止することができるという利点がある。
【００３１】
また、請求項２記載の本発明の可塑化スクリュによれば、切り欠き部の深さがミキシング部の外周面から１．５ｍｍ以下であれば、あらゆる条件のもとで必要な潤滑圧力を得ることができるとともに、ミキシング部を良好な回転状態に保つことができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態としての可塑化スクリュにおけるミキシング部を示す図であり、（ａ）はその外観を示す模式図、（ｂ）はその溝部の形状を示す模式的な断面図であって（ａ）におけるＣ1 −Ｃ1 断面図、（ｃ）は他の溝部の形状を示す模式的な断面図であって（ａ）におけるＣ2 −Ｃ2 断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態としての可塑化スクリュにおけるミキシング部の形状を示す模式的な断面図であって、図１（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態としての可塑化スクリュにおけるミキシング部の形状を示す模式的な断面図であって、図１（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態としての可塑化スクリュにおける要部構成を示す模式的な断面図であって、図３のＥ部を拡大して示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態としての可塑化スクリュにおける変形例を示す模式的な断面図であって、図４に対応する図である。
【図６】本発明の第２実施形態としての可塑化スクリュにおけるミキシング部を示す図である。
【図７】従来の可塑化スクリュについて説明するための図である。
【図８】従来の可塑化スクリュについて説明するための図である。
【図９】従来の可塑化スクリュについて説明するための図である。
【図１０】従来の可塑化スクリュについて説明するための図である。
【図１１】従来の可塑化スクリュについて説明するための図である。
【図１２】従来の可塑化スクリュについて説明するための図である。
【図１３】従来の可塑化スクリュについて説明するための図である。
【図１４】従来の可塑化スクリュについて説明するための図である。
【符号の説明】
２〜４  切り欠き部
７  ミキシング部
７ａ，７ｂ，７ｆ  溝（溝部）
７ｃ，７ｅ  テーパ部
７ｄ  外周面
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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