(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダー内に回転可能に収容され、ホッパーから投入された原料樹脂を回転送りによって溶融、混練し、押出し成形する樹脂押出機用スクリューにおいて、
前記樹脂押出機用スクリューは、有効長さと直径の比率が１４であって、スクリューのリード角が１４度の傾斜で形成され、
前記スクリューは、動力源側に連結するためのシャンク部と、前記有効長さ分延びるフライト部とから成り、
前記フライト部は、前記ホッパー側に位置する基端側より樹脂送り方向に向かって順に、前記ホッパーから投入された原料樹脂を取り込みつつ送り出す所定径の喰い込み部と、該喰い込み部の先端より漸次径が拡大する一次混練加圧部と、該一次混練加圧部の先端よりさらに大きな傾斜角で漸次径が拡大する二次混練加圧部と、該二次混練加圧部の先端最大径とほぼ同径の混練圧縮部とに少なくとも区画されていることを特徴とする樹脂押出機用スクリュー。
【請求項２】
シリンダー内に回転可能に収容され、ホッパーから投入された原料樹脂を回転送りによって溶融、混練し、押出し成形する樹脂押出機用スクリューにおいて、
前記樹脂押出機用スクリューは、有効長さと直径の比率が１４であって、スクリューのリード角が１４度の傾斜で形成され、
前記スクリューのピッチ間隔は、前記スクリューの直径に対し３／４の比率で形成され、
前記スクリューは、動力源側に連結するためのシャンク部と、前記有効長さ分延びるフライト部とから成り、
前記フライト部は、前記ホッパー側に位置する基端側より樹脂送り方向に向かって順に、前記ホッパーから投入された原料樹脂を取り込みつつ送り出す所定径の喰い込み部と、該喰い込み部の先端より漸次径が拡大する一次混練加圧部と、該一次混練加圧部の先端よりさらに大きな傾斜角で漸次径が拡大する二次混練加圧部と、該二次混練加圧部の先端最大径とほぼ同径の混練圧縮部とに少なくとも区画されていることを特徴とする樹脂押出機用スクリュー。
【請求項３】
請求項１または２記載の樹脂押出機用スクリューをシリンダー内に回転可能に収容して成る樹脂押出機であって、
前記シリンダーの内径は、前記スクリューの喰い込み部および一次混練加圧部が位置する第１部位では、一次混練加圧部の先端最大径よりも大きくかつ喰い込み部に対して所定の幅広隙間が生じる大きさに一律に設定され、前記混練圧縮部が位置する第３部位では、該混練圧縮部に対して所定の幅狭隙間が生じる大きさに一律に設定され、前記二次混練加圧部が位置する第２部位は、前記第１部位から第３部位に向かって当該シリンダー自体の内径が漸次拡大して樹脂の流れに対する減圧を行う減圧領域として設定されたことを特徴とする樹脂押出機。
【請求項４】
前記シリンダーの内壁と前記スクリューの外周との隙間のうち前記幅狭隙間に対する前記幅広隙間の比率を、３．５〜４．５に設定したことを特徴とする請求項３記載の樹脂押出機。
【請求項５】
前記スクリューのフライト部は、前記喰い込み部、一次混練加圧部、二次混練加圧部、混練圧縮部に続き樹脂送り方向に向かって順に、漸次径が縮小する減圧部と、該減圧部の先端最小径とほぼ同径の脱気部と、漸次径が拡大する加圧部と、該加圧部の先端最大径とほぼ同径の押し出し部とに少なくとも区画され、
前記シリンダーに、前記スクリューの脱気部の下流側が位置する内壁に向かい外部より補助剤を投入可能な投入口を設けたことを特徴とする請求項３または４記載の樹脂押出機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダー内に回転可能に収容され、ホッパーから投入された原料樹脂を回転送りによって溶融、混練し、押出し成形する樹脂押出機用スクリューに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、従来より周知のペレット製造装置の全体概略図を示すものであり、このペレット製造装置は、原材料の供給口０１、ガス抜き口０２、ヒータ０３などを有する押出機のシリンダー０４内に、モータ０５により回転駆動されるスクリュー０６が嵌挿され、シリンダー０４内に投入された原料樹脂がスクリュー０６の回転送り中にヒータ０３により溶融されるとともに、スクリュー０６により混練されて押出機先端のダイスヘッド０７より溶解したストランドＡが押し出されるように構成されている。
【０００３】
ダイスヘッド０７より押し出されたストランドＡは、水槽内０８に引き込まれて水冷されると、該水槽０８より引き出されてエア吸引式の図示しない水切り装置により水切りされた後、ストランド切断機により切断されてペレット化されるようになっている。
【０００４】
図１２に示される樹脂押出機用スクリュー０６は、シャンク部０９とフライト部０１０から成り、このフライト部０１０のスクリュー０６は、低速用として使用される場合には、フライト部０１０の有効長さＬ２に対する直径Ｄの比率はほぼ３０が通常採用されているが、高速用スクリューではフライト部有効長さＬ２に対する直径Ｄの比率は４０以上の比率が採用されている。
【０００５】
従って、例えば直径が１００ｍｍであれば、フライト部の有効長さＬ２が４０００ｍｍとなり、シャンク部も含めると全長が５０００ｍｍとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１２に示されるスクリュー０６は、有効長さと直径との比率（以下、Ｌ／Ｄ比と称する）３０が採用されたものであって、直径が１００ｍｍの場合、スクリュー０６のピッチ間隔Ｐは１００ｍｍとなり、スクリューリード部０１０ａの全山数がＬ／Ｄ比と同じ３０であることから、スクリュー０６のリード角αが２６．５度に形成されている。
【０００７】
このためスクリュー０６が回転すると、樹脂送り時にスリップが生じ、樹脂の送り量は、ベント部Ｖでは一般的な樹脂の場合でピッチ間隔Ｐの半分となり、硬い樹脂では１／３位に低下するという問題があった。
【０００８】
ここで、スクリュー０６のフライト部０１０について詳述する。スクリュー０６の長手方向の樹脂送り方向に従って、シャンク部０９側から順に喰い込み部領域Ｍ１、溶融・混練開始領域Ｍ２、溶融・混練領域Ｍ３、ガス抜き領域Ｍ４、焼け焦げ発生領域Ｍ５および押出し部領域Ｍ６に区画されている。
【０００９】
また図中で、領域Ｈは樹脂が投入されるホッパー部であり、領域Ｓの区間では、樹脂が溶融されていないため焼け、焦げは発生しないが、送り時のスリップ現象が発生し、領域Ｋは、焼け、焦げが発生する領域で、ほとんどの場合、この領域Ｋで焼け、焦げが発生している。
【００１０】
すなわち、このスクリュー０６では、ホッパーＨも含めて投入された原料樹脂がスクリュー０６によって長い距離送られた後、始めてヒータ０３により溶融される構造となっており、Ｍ１の間でスリップが生ずるため、スクリュー０６によって移送される樹脂の送り量は、ベント部Ｖにおいて１／２〜１／３に低減する。
【００１１】
従って、残りの１／２〜２／３の樹脂はこの部分に停滞するため、この部分が加熱されて焼け焦げが発生する領域となっている。
【００１２】
一方、樹脂の送り速度を上げるためにスクリュー０６の回転数を増速すると、シリンダーの内壁面に接触する樹脂は摩擦熱等により溶け過ぎて劣化し、スクリュー谷部に溶融しない樹脂が残る現象が生ずる。
【００１３】
これに加えてＬ／Ｄ比率が３０〜４０であることから、フライト部０１０のスクリューの有効長さＬ２が長くなり、シャンク部０９の長さＬ１を含めた全長が長くなる問題を有していた。
【００１４】
さらに近年では、樹脂の生産が多品種、小ロットとなる傾向から、太く、長いスクリューでは使用範囲が制限されるため、細く、長いスクリューが要望されている。
【００１５】
しかし、スリップやその他の問題については解決されていないため、少量生産の場合では、スクリューの直径を５０ｍｍ程度に細くして対応し、生産を上げる場合には、スクリュー０６を高速（１２０〜４００ｒｐｍ）で回転し、さらにスクリュー全長を長くして、モータの出力を直径５０ｍｍの場合で５０Ｋｗと増大して対応したものもあるが、現状では多品種、少ロット生産への根本的な対応がなされていない。
【００１６】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、従来の樹脂生産量を確保した上でスクリューの有効長さを短縮することにより、移送動力ならびにヒータによる消費電力が低減され、しかも樹脂の移送効率ならびに熱効率、混線効率が向上されて、単一のスクリューでも各種樹脂の生産に対応することができるばかりか、樹脂の色換え等における段取り換えにかかる時間を短縮することができる樹脂押出機用スクリューを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための本発明の要旨とするところは、以下の各項に存する。
［１］シリンダー（１００Ａ，１００Ｂ）内に回転可能に収容され、ホッパーから投入された原料樹脂を回転送りによって溶融、混練し、押出し成形する樹脂押出機用スクリュー（１Ａ，１Ｂ）において、
前記樹脂押出機用スクリュー（１Ａ，１Ｂ）は、有効長さと直径の比率が１４であって、スクリュー（１Ａ，１Ｂ）のリード角が１４度の傾斜で形成され、
前記スクリュー（１Ａ，１Ｂ）は、動力源側に連結するためのシャンク部（２）と、前記有効長さ分延びるフライト部（３）とから成り、
前記フライト部（３）は、前記ホッパー側に位置する基端側より樹脂送り方向に向かって順に、前記ホッパーから投入された原料樹脂を取り込みつつ送り出す所定径の喰い込み部（Ｎ１）と、該喰い込み部（Ｎ１）の先端より漸次径が拡大する一次混練加圧部（Ｎ２−１）と、該一次混練加圧部（Ｎ２−１）の先端よりさらに大きな傾斜角で漸次径が拡大する二次混練加圧部（Ｎ２−２）と、該二次混練加圧部（Ｎ２−２）の先端最大径とほぼ同径の混練圧縮部（Ｎ３）とに少なくとも区画されていることを特徴とする樹脂押出機用スクリュー（１Ａ，１Ｂ）。
【００１８】
［２］シリンダー（１００Ａ，１００Ｂ）内に回転可能に収容され、ホッパーから投入された原料樹脂を回転送りによって溶融、混練し、押出し成形する樹脂押出機用スクリュー（１Ａ，１Ｂ）において、
前記樹脂押出機用スクリュー（１Ａ，１Ｂ）は、有効長さと直径の比率が１４であって、スクリュー（１Ａ，１Ｂ）のリード角が１４度の傾斜で形成され、
前記スクリュー（１Ａ，１Ｂ）のピッチ間隔は、前記スクリュー（１Ａ，１Ｂ）の直径に対し３／４の比率で形成され、
前記スクリュー（１Ａ，１Ｂ）は、動力源側に連結するためのシャンク部（２）と、前記有効長さ分延びるフライト部（３）とから成り、
前記フライト部（３）は、前記ホッパー側に位置する基端側より樹脂送り方向に向かって順に、前記ホッパーから投入された原料樹脂を取り込みつつ送り出す所定径の喰い込み部（Ｎ１）と、該喰い込み部（Ｎ１）の先端より漸次径が拡大する一次混練加圧部（Ｎ２−１）と、該一次混練加圧部（Ｎ２−１）の先端よりさらに大きな傾斜角で漸次径が拡大する二次混練加圧部（Ｎ２−２）と、該二次混練加圧部（Ｎ２−２）の先端最大径とほぼ同径の混練圧縮部（Ｎ３）とに少なくとも区画されていることを特徴とする樹脂押出機用スクリュー（１Ａ，１Ｂ）。
【００２２】
［３］前記［１］または［２］記載の樹脂押出機用スクリュー（１Ａ，１Ｂ）をシリンダー（１００Ａ，１００Ｂ）内に回転可能に収容して成る樹脂押出機であって、
前記シリンダー（１００Ａ，１００Ｂ）の内径は、前記スクリュー（１Ａ，１Ｂ）の喰い込み部（Ｎ１）および一次混練加圧部（Ｎ２−１）が位置する第１部位（Ｒ１）では、一次混練加圧部（Ｎ２−１）の先端最大径よりも大きくかつ喰い込み部（Ｎ１）に対して所定の幅広隙間が生じる大きさに一律に設定され、前記混練圧縮部（Ｎ３）が位置する第３部位（Ｒ３）では、該混練圧縮部（Ｎ３）に対して所定の幅狭隙間が生じる大きさに一律に設定され、前記二次混練加圧部（Ｎ２−２）が位置する第２部位（Ｒ２）は、前記第１部位（Ｒ１）から第３部位（Ｒ３）に向かって当該シリンダー（１００Ａ，１００Ｂ）自体の内径が漸次拡大して樹脂の流れに対する減圧を行う減圧領域として設定されたことを特徴とする樹脂押出機。
【００２３】
［４］前記シリンダー（１００Ａ，１００Ｂ）の内壁と前記スクリュー（１Ａ，１Ｂ）の外周との隙間のうち前記幅狭隙間に対する前記幅広隙間の比率を、３．５〜４．５に設定したことを特徴とする［３］記載の樹脂押出機。
【００２４】
［５］前記スクリュー（１Ａ，１Ｂ）のフライト部（３）は、前記喰い込み部（Ｎ１）、一次混練加圧部（Ｎ２−１）、二次混練加圧部（Ｎ２−２）、混練圧縮部（Ｎ３）に続き樹脂送り方向に向かって順に、漸次径が縮小する減圧部（Ｎ４）と、該減圧部（Ｎ４）の先端最小径とほぼ同径の脱気部（Ｎ５）と、漸次径が拡大する加圧部（Ｎ６）と、該加圧部（Ｎ６）の先端最大径とほぼ同径の押し出し部（Ｎ７）とに少なくとも区画され、
前記シリンダー（１００Ａ，１００Ｂ）に、前記スクリュー（１Ａ，１Ｂ）の脱気部（Ｎ５）の下流側が位置する内壁に向かい外部より補助剤を投入可能な投入口（１４０）を設けたことを特徴とする［３］または［４］記載の樹脂押出機。
【００２５】
次に前述した解決手段に基づく作用を説明する。
本発明に係る樹脂押出機用スクリュー（１Ａ，１Ｂ）では、フライト部（３）の有効長さと直径の比率が１４で形成されることから、スクリュー（１Ａ，１Ｂ）の有効長さの短縮が可能となり、従来と同様な回転数でも樹脂の送り速度が減速されるので、樹脂がシリンダー（１００Ａ，１００Ｂ）内壁に押付けられる時間が長くなるばかりか、シリンダー（１００Ａ，１００Ｂ）内に投入された樹脂がスクリュー（１Ａ，１Ｂ）のピッチ間に十分に充填されるため、熱効率が向上して混練性も良くなり、スリップが低減されて樹脂の送り効率を向上することができる。
【００２６】
また、前記スクリュー（１Ａ，１Ｂ）のピッチ間隔が、スクリュー（１Ａ，１Ｂ）の直径に対し３／４の比率で形成されていれば、スクリュー（１Ａ，１Ｂ）の直径が１００ｍｍの場合では、前記スクリュー（１Ａ，１Ｂ）のピッチ間隔がフライト部（３）長さ全長に比例して７５ｍｍで形成されるため、各種樹脂の成形条件に対応することができ、多品種、少ロット生産に対応することが可能となる。
【００２８】
以上のような樹脂押出機用スクリュー（１）によれば、単一のスクリュー（１）でも各種樹脂の生産に対応することができるが、液晶ポリマーなどの特殊な樹脂に関しては、混練性（着色）が多少悪く、混練性を良くしようとすると、生産性が多少低下するような事態が考えられる。
【００２９】
詳しくは、図２〜図４に例示した寸法の場合において、シリンダー（１００）の基端側にあるホッパー（材料投入口（１４０））から原料樹脂を投入すると、原料樹脂はスクリュー（１）の喰い込み部（Ｎ１）（シリンダー内壁との隙間の寸法１１．５）より混練加圧部（Ｎ６）を経て、混練圧縮部（Ｎ３）側（隙間寸法３．５）へ送られるが、ここで混練性を向上させようとすると、混練圧縮部（Ｎ３）側の隙間寸法を２．５〜３に設定せざるを得ない。
【００３０】
しかしながら、ここで喰い込み部（Ｎ１）側の隙間寸法を１１．５のままにしておくと、混練圧縮部（Ｎ３）側（隙間寸法３．５）における樹脂の溶け具合と、喰い込み部（Ｎ１）側における押し量とのバランスが悪く、サージング（流動停滞）を引き起こしてしまう。そこで、喰い込み部（Ｎ１）側の隙間寸法を１０．５〜９．０にしてバランスをとることが考えられるが、その結果として、生産性の低下を招いたり、特殊な樹脂に対しての専用のスクリューが必要となってしまう。
【００３１】
また、一般的に前記スクリュー（１）における喰い込み部（Ｎ１）側と混練圧縮部（Ｎ３）側との隙間寸法の比率である圧縮比は３．０〜３．２位に設定されるが、このような圧縮比でも特殊な樹脂では均一には溶けないため、サージングが生じてしまい、ストランドの出方が均一にならずトラブルの原因となる虞もあった。
【００３２】
そこで、特殊な樹脂にも最適に対応させるべく、さらに本発明に係る樹脂押出機用スクリュー（１Ａ，１Ｂ）によれば、その有効長さ分延びるフライト部（３）を樹脂送り方向に向かって順に、喰い込み部（Ｎ１）、一次混練加圧部（Ｎ２−１）、二次混練加圧部（Ｎ２−２）、混練圧縮部（Ｎ３）とに区画する。
【００３３】
かかるスクリュー（１Ａ，１Ｂ）に対応させて、シリンダー（１００Ａ，１００Ｂ）の内径のうち、前記スクリュー（１Ａ，１Ｂ）の喰い込み部（Ｎ１）および一次混練加圧部（Ｎ２−１）が位置する第１部位（Ｒ１）は、一次混練加圧部（Ｎ２−１）の先端最大径よりも大きく、かつ喰い込み部（Ｎ１）に対して所定の幅広隙間が生じる大きさを一律に設定し、前記混練圧縮部（Ｎ３）が位置する第３部位（Ｒ３）は、該混練圧縮部（Ｎ３）に対して所定の幅狭隙間が生じる大きさに一律に設定し、前記二次混練加圧部（Ｎ２−２）が位置する第２部位（Ｒ２）は、前記第１部位（Ｒ１）から第３部位（Ｒ３）に向かって漸次内径が拡大する減圧領域として設定する。
【００３４】
このようなスクリュー（１Ａ，１Ｂ）とシリンダー（１００Ａ，１００Ｂ）を備えた樹脂押出機によれば、ホッパーから投入された原料樹脂は、先ずスクリュー（１Ａ，１Ｂ）の喰い込み部（Ｎ１）とシリンダー（１００Ａ，１００Ｂ）の第１部位（Ｒ１）との間の幅広隙間に効率よく比較的多量に取り込まれ、第１部位（Ｒ１）内にて一次混練加圧部（Ｎ２−１）に送られつつ徐々に加圧される。
【００３５】
続いて樹脂はスクリュー（１Ａ，１Ｂ）の二次混練加圧部（Ｎ２−２）側へ送られるが、この二次混練加圧部（Ｎ２−２）は、一次混練加圧部（Ｎ２−１）よりも漸次径が拡大するため、溶解し始めた樹脂はさらに加圧される。しかも、二次混練加圧部（Ｎ２−２）が位置するシリンダー（１００Ａ，１００Ｂ）内の第２部位（Ｒ２）は、漸次内径が拡大する減圧領域として設定されており、樹脂の流れに対する減圧も行われる。
【００３６】
それにより、二次混練加圧部（Ｎ２−２）と第２部位（Ｒ２）との隙間では、樹脂の流れに対する減圧と、溶解度合いを促進する加圧とが同時に行われることになり、溶解効率と混練性が格段に向上する。充分に溶解し混練された樹脂は流れ方にムラが生じることなく、前記二次混練加圧部（Ｎ２−２）の先端最大径とほぼ同径の混練圧縮部（Ｎ３）側へと送られる。
【００３７】
スクリュー（１Ａ，１Ｂ）の混練圧縮部（Ｎ３）が位置するシリンダー（１００Ａ，１００Ｂ）の第３部位（Ｒ３）は、混練圧縮部（Ｎ３）に対して所定の幅狭隙間が生じる大きさに一律に設定されており、かかる幅狭隙間に送られる樹脂は、前述した如く既にムラなく溶解し混練されている。そのため、幅狭隙間の寸法は、よりいっそうの混練性を得られるように狭く設定することが可能となり、どのような種類の特殊樹脂であっても生産性を下げることなく、より完全な混練を行うことができる。
【００３８】
より具体的には、シリンダー（１００Ａ，１００Ｂ）の内壁とスクリュー（１Ａ，１Ｂ）の外周との隙間のうち前記幅狭隙間に対する幅広隙間の比率を、３．５〜４．５に設定すれば、よりいっそうの混練性と生産性を向上させることができる。
【００３９】
また、このような樹脂押出機にあっては、シリンダー（１００Ａ，１００Ｂ）に、スクリュー（１Ａ，１Ｂ）の脱気部（Ｎ５）の下流側が位置する内壁に向かい外部より補助剤を投入可能な投入口（１４０）を設けることが可能となる。
【００４０】
それにより、原料樹脂と比重が大きく異なる木粉、カーボンブラック、酸化チタン、あるいはフェラー（鉱物）などの補助剤を前記投入口（１４０）から適宜投入することにより、原料樹脂と補助剤とが所望の比率で均等に混ぜ合わさった素材を容易に製造することができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明を代表する各種実施の形態を説明する。
図１は本発明の第１実施の形態を示す樹脂押出機用スクリューの全体側面図である。
【００４２】
この樹脂押出機用スクリュー１は、前述したように図２、図３に示すシリンダー１００内に回転可能に収容され、ホッパーから投入された樹脂を回転送りによって溶融、混練して、押出し成形するものであって、動力源側に連結するシャンク部２と、有効長さ分延びるフライト部３から構成されている。
【００４３】
本実施形態における樹脂押出機用スクリュー１のフライト部３では、有効長さＬと直径Ｄとの比率がほぼ７〜１４（好ましくは全体のバランスがとれるところでは１４）となるように構成されていることから、スクリュー１のリード角αはほぼ７〜２１度（好ましくは１４度）が採用されている。
【００４４】
また、スクリュー１のピッチ間隔Ｐは、フライト部長さＬ２に比例し、スクリューの直径がＤとすると、１／４×Ｄ〜３／４×Ｄの範囲で形成されることから、スクリューの直径を１００ｍｍとした場合のピッチ間隔Ｐは、２５ｍｍ〜７５ｍｍで形成され、フライト部長さＬ２におけるスクリューリード部の山数は１９〜３６で形成される（混練が十分に行われる山数として好ましくは２８〜３０である）。
【００４５】
従って、直径Ｄが１００ｍｍであれば、有効長さＬ２と直径Ｄの比率がほぼ７〜１４（好ましくは１４）となることから、フライト部の有効長さＬ２が７００〜１４００ｍｍとなり（好ましくは１４００ｍｍ）、シャンク部長さＬ１が２８０ｍｍとすると全長が９８０〜１６８０ｍｍ（好ましくは１６８０ｍｍ）となる。ここで、スクリュー１の直径Ｄが５０ｍｍの場合で、ピッチ間隔Ｐを２５ｍｍとした場合にはフライト部の有効長さＬ２を半分とすることも可能となる。
【００４６】
このように構成された樹脂押出機用スクリュー１によれば、モータによりスクリュー１を１００ｒｐｍで回転させて、ホッパーより樹脂押出機のシリンダー１００内に樹脂が投入されると、フライト部３スクリューの回転送りにより順次溶融、混練されて、溶けた樹脂は樹脂押出機先端のダイスヘッドより押し出される。
【００４７】
このダイスヘッドより溶融状態で細径の線状に成形されつつ連続的に流出されるストランドは、水槽内に引き込んで水冷した後この水槽より引出され、エア吸引式の図示しない水切り装置により水切りされ、ストランド切断機により切断してペレット化される。
【００４８】
ここで、フライト部３スクリューは、その有効長さＬ２と直径Ｄの比率が１４（７〜１４）であって、リード角αが１４度（７〜１４度）で構成されると、従来と同じ回転数では送り速度が半減されるため、特に焼け焦げ発生領域では樹脂がピッチＰ間に充填され、焼け焦げの発生部まで埋めるので焼け焦げの発生が低減される。
【００４９】
また、シリンダー１００内に投入される樹脂がスクリュー１の各ピッチ間隔Ｐに十分に充填されるため、これら樹脂がシリンダー１００内壁を押し付ける時間が長くなり、熱効率が向上し、樹脂によっては通常のスクリューよりも１０℃以上低い温度でも良く流動されて混練度も向上し、樹脂成形条件が広く対応できるため１本のスクリューでも各種樹脂に対応することができる。
【００５０】
また、回転数は従来と同じであって、樹脂の送り速度が減速されても、スリップが著しく減少することから熱効率が向上するばかりか焼け焦げも低減されるので、生産量が増大し、品質を向上させることができる。
【００５１】
さらに、焼け焦げの発生が低減されることから、従来のように、色換えの際の段取り換え時に、焼け焦げ発生源に生ずる色の脱色のために生ずる大量の廃棄物と、その廃棄物を流出するための無駄時間を大幅に削減することができる。
【００５２】
加えて、スクリュー全長が短縮されたので、色換えの際の段取り換え時におけるシリンダー１００からスクリュー１の出し入れが容易となり、従来の樹脂生産時間３０分に対し清掃等の段取り時間は１時間有していたが、これを約５分に短縮することが可能となり、従来の無駄時間を１／１２に短縮することができる。
【００５３】
しかも、スクリュー全長が短縮されることと、送り速度が低減されることから、従来のＬ／Ｄ比率２８の場合で、モータ出力５５Ｋｗと、ヒータの消費電力２３Ｋｗとで、合計７８Ｋｗの消費電力が、本実施形態におけるスクリューでは同じ生産量でモータ出力２２Ｋｗと、ヒータの容量が１５Ｋｗとの合計３７Ｋｗの消費電力に半減することができると共に装置全体の占める床面積を大幅に縮小し、省スペース化を図ることができる。
【００５４】
このことは、射出成形機でも同じであり、スリップによる計量時間、延いては成形時間を長く要する射出成形機にとっても有効である。
【００５５】
さらに、図２〜図４に例示した寸法の樹脂押出機用スクリュー１およびシリンダー１００について説明する。
【００５６】
図４に示す樹脂押出機用スクリュー１のフライト部３は、図示省略したホッパー側に位置する基端側より樹脂送り方向に向かって順に、原料樹脂を取り込みつつ送り出す喰い込み部Ｎ１、該喰い込み部Ｎ１の先端より漸次径が拡大する混練加圧部Ｎ２、該混練加圧部Ｎ２の先端最大径と同径の混練圧縮部Ｎ３、漸次径が縮小する短い減圧部Ｎ４、該減圧部Ｎ４の先端最小径と同径の脱気部Ｎ５、漸次径が拡大する加圧部Ｎ６、該加圧部Ｎ６の先端最大径と同径の押し出し部Ｎ７に区画されている。
【００５７】
図２、図３に示すシリンダー１００の内径は、その全長に亘り一定の大きさに設定されている。シリンダー１００の内壁とスクリュー１の外周との隙間のうち、前記喰い込み部Ｎ１が位置する部位の隙間（１１．５）に対して、前記混練圧縮部Ｎ３が位置する部位の隙間（３．５）の比率は、ほぼ３．３位に設定されている。
【００５８】
シリンダー１００の基端側には、ホッパーを装着する材料投入口１１０が内部に連通するように開設されており、前記スクリュー１の脱気部Ｎ５が位置する部位には、同じく内部に連通する脱気口１２０が開設されている。また、シリンダー１００の先端には、溶解した樹脂をストランドとして押し出すダイスヘッド１３０が設けられている。なお、シリンダー１００の外周側には図示省略したがヒータが装着される。
【００５９】
このような樹脂押出機用スクリュー１とシリンダー１００とを備えた樹脂押出機によれば、単一のスクリュー１でも各種樹脂の生産に対応することができるが、液晶ポリマーなどの特殊な樹脂に関しては、混練性（着色）が多少悪く、混練性を良くしようとすると、生産性が多少低下するような事態が考えられる。
【００６０】
詳しくは、図２〜図４に例示した寸法の場合において、シリンダーの基端側にあるホッパー（材料投入口１１０）から原料樹脂を投入すると、原料樹脂はスクリューの喰い込み部Ｎ１（シリンダー１００内壁との隙間寸法１１．５）より混練加圧部Ｎ２を経て、混練圧縮部Ｎ３（隙間寸法３．５）へ送られるが、ここで混練性を向上させようとすると、混練圧縮部Ｎ３側の隙間寸法を２．５〜３に設定して混練性を上げる必要がある。
【００６１】
しかしながら、ここで喰い込み部Ｎ１側の隙間寸法を１１．５のままにしておくと、混練圧縮部Ｎ３（隙間寸法３．５）側における樹脂の溶け具合と、喰い込み部Ｎ１側における押し量とのバランスが悪く、サージングを引き起こしてしまう。そこで、喰い込み部Ｎ１側の隙間寸法を１０．５〜９．０にしてバランスをとることが考えられるが、その結果として単位時間当たりの樹脂の供給量が減少し、生産性の低下を招いたり、特殊な樹脂に対しての専用のスクリューが必要となってしまう。
【００６２】
また、前記スクリュー１における喰い込み部Ｎ１側と混練圧縮部Ｎ３側との隙間寸法の比率である圧縮比はほぼ３．３位に設定されているが、このような圧縮比でも特殊な樹脂では均一には溶けないため、サージングが生じてしまい、ストランドの出方が均一にならずトラブルの原因となる虞もあった。
【００６３】
そこで、特殊な樹脂にも最適に対応させるべく、図５〜図７に示す第２実施の形態に係る樹脂押出機のスクリュー１Ａとして、その有効長さ分延びるフライト部３を樹脂送り方向に向かって順に、喰い込み部Ｎ１、一次混練加圧部Ｎ２−１、二次混練加圧部Ｎ２−２、混練圧縮部Ｎ３、…とに区画するとよい。
【００６４】
図７に示すように、第２実施の形態に係るスクリュー１Ａの一次混練加圧部Ｎ２−１は、前記喰い込み部Ｎ１の先端より漸次径が拡大する部位であり、また二次混練加圧部Ｎ２−２は、前記一次混練加圧部Ｎ２−１の先端よりさらに段階的に大きな傾斜角で漸次径が拡大する部位である。
【００６５】
二次混練加圧部Ｎ２−２に続く混練圧縮部Ｎ３は、前記二次混練加圧部Ｎ２−２の先端最大径とほぼ同径に延びている。なお、スクリュー１Ａの混練圧縮部Ｎ３から先端の押し出し部Ｎ７までに至る区間における各部区画は、前述した第１実施の形態に係る樹脂押出機用スクリュー１と共通する。
【００６６】
前記スクリュー１Ａに対応するシリンダー１００Ａは、その内径のうち、前記スクリュー１Ａの喰い込み部Ｎ１および一次混練加圧部Ｎ２−１が位置する第１部位Ｒ１では、一次混練加圧部Ｎ２−１の先端最大径よりも大きく、かつ喰い込み部Ｎ１に対して所定の幅広隙間（１３．０）が生じる大きさに一律に設定されている。
【００６７】
また、前記混練圧縮部Ｎ３が位置する第３部位Ｒ３では、該混練圧縮部Ｎ３に対して所定の幅狭隙間（３．０）が生じる大きさに一律に設定されている。そして前記二次混練加圧部Ｎ２−２が位置する第２部位Ｒ２では、前記第１部位Ｒ１から第３部位Ｒ３に向かって漸次内径が拡大する「減圧領域」として設定されている。
【００６８】
このようなスクリュー１Ａとシリンダー１００Ａを備えた樹脂押出機によれば、材料投入口１１０から投入された原料樹脂は、先ずスクリュー１Ａの喰い込み部Ｎ１とシリンダー１００Ａの第１部位Ｒ１との間の幅広隙間（１３．０）に効率よく比較的多量に取り込まれ、第１部位Ｒ１内にて一次混練加圧部Ｎ２−１に送られつつ徐々に加圧される。
【００６９】
続いて樹脂はスクリュー１Ａの二次混練加圧部Ｎ２−２側へ送られるが、この二次混練加圧部Ｎ２−２は、前記一次混練加圧部Ｎ２−１より大きな傾斜角で漸次径が拡大するため、溶解し始めた樹脂はさらに加圧される。しかも、二次混練加圧部Ｎ２−２が位置するシリンダー１００Ａ内の第２部位Ｎ２は、漸次内径が拡大する「減圧領域」として設定されており、樹脂の流れに対する減圧も行われる。
【００７０】
それにより、二次混練加圧部Ｎ２−２と第２部位Ｒ２との隙間（増幅領域、加圧・減圧領域）にて、樹脂の流れに対する減圧と、溶解度合いを促進する加圧とが同時に行われることになり、溶解効率と混練性が格段に向上する。充分に溶解し混練された樹脂は流れ方にムラが生じることなく、前記二次混練加圧部Ｎ２−２の先端最大径とほぼ同径の混練圧縮部側Ｎ３へと送られる。
【００７１】
スクリュー１Ａの混練圧縮部Ｎ３が位置するシリンダー１００Ａの第３部位Ｒ３は、混練圧縮部Ｎ３に対して僅かな幅狭隙間（３．０）が生じる大きさに一律に設定されており、かかる幅狭隙間（３．０）に送られる樹脂は、前述した如く既にムラなく溶解し混練されている。そのため幅狭隙間の寸法は、本実施の形態の寸法例（３．０）の如く、よりいっそうの混練性を得られるように狭く設定することが可能となり、どのような種類の特殊樹脂であっても生産性を下げることなく、より完全な混練を行うことができる。
【００７２】
ここで、シリンダー１００Ａの内壁とスクリュー１Ａの外周との隙間のうち、前記幅広隙間（１３．０）に対する幅狭隙間（３．０）の比率は４．３位であり、この値は３．５〜４．５の範囲内に設定されるため、よりいっそうの混練性と生産性を向上させることが可能となる。
【００７３】
図８〜図１０は本発明の第３実施の形態を示している。
本実施の形態では、シリンダー１００Ｂに、スクリュー１Ｂの脱気部の下流側が位置する内壁に向かって外部より補助剤を投入可能な投入口１４０を設けている。
【００７４】
スクリュー１Ｂは、前記第２実施の形態のスクリュー１Ａとほぼ同様に形成されており、喰い込み部Ｎ１〜脱気部Ｎ５までの区分形状は同一であるが、本実施の形態のスクリュー１Ｂでは、減圧部Ｎ４の直ぐ下流側に径が僅かに縮小する減圧部Ｎ５−１が形成され、さらにその下流側には減圧部Ｎ５−１の先端最小径と同一経で延びる投入口対応部Ｎ５−２が形成されている。なお、投入口対応部Ｎ５−２の下流側には、前記第２実施の形態と共通する加圧部Ｎ６、押し出し部Ｎ７が続いている。
【００７５】
このように第３実施の形態に係る樹脂押出機によれば、そのシリンダー１００Ｂに、スクリュー１Ｂの脱気部Ｎ５の下流側が位置（投入口対応部Ｎ５−２）する内壁に向かい外部より補助剤を投入可能な投入口１４０を設けることが可能となる。
【００７６】
それにより、原料樹脂とは比重が大きく異なる補助剤を原材料に混入するような場合、最初からこれらの補助剤を、例えば木粉６０％以上、カーボンブラック６０％以上、酸化チタン、シリカ８０％以上、あるいはフェラー（鉱物）７０％以上、ホッパーから混入するのではなく、充分に混練された後の樹脂中に混ぜるべく前記投入口１４０からも適宜投入することにより、原料樹脂と補助剤とが所望の比率で均等に混ぜ合わさった素材を容易に製造することができる。
【００７７】
従って、２軸押出機並の混練性を得ることができ、さらには２軸にはない低温押し出し（３０〜５０℃と低めな温度設定）も可能となり、樹脂の劣化が極端に少ない製品を得ることができる。また、ハウス用農業用ビニールなど、土や埃の着いたままの樹脂原料も扱うことが可能となる。
【００７８】
以上、本発明の実施形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成はこれら実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【００７９】
具体的には例えば、前記第２，第３実施の形態に係るスクリュー１Ａ，１Ｂの二次混練加圧部Ｎ２−２は、その直ぐ手前の一次混練加圧部Ｎ２−１の先端よりさらに段階的に大きな傾斜角で漸次径が拡大するように形成したが、一次混練加圧部Ｎ２−１とほぼ同じ様な傾斜角で滑らかに連続するように漸次径を拡大させてもよい。
【００８０】
【発明の効果】
本発明は次の効果を奏する。
【００８１】
（ａ）フライト部の有効長さと直径の比率が１４で形成されることから、スクリューの有効長さの短縮が可能となり、従来と同様な回転数でも樹脂の送り速度が減速されるので、樹脂がシリンダー内壁に押付けられる時間が長くなるばかりか、シリンダー内に投入された樹脂がスクリューのピッチ間に十分に充填されるため、熱効率が向上して混練性も良くなり、スリップが低減されて樹脂の送り効率を向上することができる。
【００８２】
（ｂ）スクリューのピッチ間隔が、前記スクリューの直径に対し３／４の比率で形成されていることから、スクリューの直径が１００ｍｍの場合では、前記スクリューのピッチ間隔が全長に比例して７５ｍｍで形成されるため、各種樹脂の成形条件に対応することができ、多品種、小ロット生産に対応することが可能となる。
【００８４】
（ｃ）樹脂の流れに対する減圧と、溶解度合いを促進する加圧とが同時に行われることになり、樹脂は流れ方にムラが生じることなく、どのような種類の特殊樹脂であっても生産性を下げることなく、より完全な混練を行うことができる。
【００８５】
（ｄ）原料樹脂と比重が大きく異なる木粉、カーボンブラック、酸化チタン、あるいはフェラー（鉱物）などの補助剤を投入口から適宜投入することにより、原料樹脂と補助剤とが所望の比率で均等に混ぜ合わさった素材を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る樹脂押出機用スクリューを示す全体側面図である。
【図２】本発明の第１実施の形態に係る樹脂押出機用スクリューを備えた樹脂押出機の要部を示す側面図である。
【図３】本発明の第１実施の形態に係る樹脂押出機用スクリューを収納するシリンダーを示す全体側面図である。
【図４】本発明の第１実施の形態に係る樹脂押出機用スクリューの区分形状を示す全体側面図である。
【図５】本発明の第２実施の形態に係る樹脂押出機の要部を示す側面図である。
【図６】本発明の第２実施の形態に係る樹脂押出機のシリンダーを示す全体側面図である。
【図７】本発明の第２実施の形態に係る樹脂押出機の樹脂押出機用スクリューの区分形状を示す全体側面図である。
【図８】本発明の第３実施の形態に係る樹脂押出機の要部を示す側面図である。
【図９】本発明の第３実施の形態に係る樹脂押出機のシリンダーを示す全体側面図である。
【図１０】本発明の第３実施の形態に係る樹脂押出機の樹脂押出機用スクリューの区分形状を示す全体側面図である。
【図１１】従来のペレット製造装置の全体概略図である。
【図１２】従来の樹脂押出機用スクリューを示す全体側面図である。
【符号の説明】
１…スクリュー
１Ａ…スクリュー
１Ｂ…スクリュー
２…シャンク部
３…フライト部
４…スクリューのリード部
Ｄ…直径
Ｌ１…シャンク部長さ
Ｌ２…フライト部長さ
Ｐ…ピッチ間隔
Ｎ１…喰い込み部
Ｎ２…混練加圧部
Ｎ２−１…一次混練加圧部
Ｎ２−２…二次混練加圧部
Ｎ３…混練圧縮部
Ｎ４…減圧部
Ｎ５…脱気部
Ｎ５−１…減圧部
Ｎ５−２…投入口対応部
Ｎ６…加圧部
Ｎ７…押し出し部
１００…シリンダー
１００Ａ…シリンダー
１００Ｂ…シリンダー
１４０…投入口
【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】
0004295419.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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