(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、該シリンダ内に配設され主フライトとダムフライトとが形成されたバリアスクリュとを有する押出成形機であって、
前記バリアスクリュは、前記ダムフライトにより未溶融樹脂が流れる固相樹脂溝と溶融樹脂が流れる液相樹脂溝とに分割され、
該液相樹脂溝には、未充満部が形成されるとともに、
前記シリンダは、前記主フライトと前記ダムフライトとが合流する部分の下流側の液相樹脂溝に対向して設けられたベント口を備え、
該液相樹脂溝且つ前記合流する部分の下流側の未充満部から、前記ベント口を介して脱気が行われる
ことを特徴とする、押出成形機。
【請求項２】
該シリンダに原料供給用のホッパが設けられるとともに、該原料供給用ホッパが真空ホッパであることを特徴とする、請求項１記載の押出成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂材料を溶融可塑化して金型等へ押出成形する押出成形機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、原料（又は樹脂材料）を溶融可塑化して押出成形する押出成形機が広く知られている。このような押出成形機には、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押出成形機内に供給された樹脂材料の溶融や混合が促進される。
【０００３】
ところで、このような樹脂材料には水分が含まれており、樹脂材料の水分を除去しないまま押出成形を行なうと、押出成形中に樹脂材料が加水分解を起こしてしまう可能性がある。
そこで、従来より樹脂材料の水分を除去する機能をそなえたものが提案されている。図６はこのような水分除去機能をそなえた押出成形機の一例を示す模式的な断面図であり、１０１は押出成形機本体（単軸可塑化装置）、１０１Ａは原料供給用ホッパ、１０１Ｂは押出成形機のシリンダ、１０１Ｃはシリンダ１０１Ｂの外側に配設されたヒータ、１０２は原料としての樹脂材料（又は単に樹脂という）、１０３はシリンダ１０１Ｂ内に設けられたスクリュである。
【０００４】
図６に示すように、スクリュ１０３の略中央部にはリングバルブ５１が設けられており、このリングバルブ５１よりも下流側には水分除去（脱気）用のベント口５２が設けられている。ここで、リングバルブ５１は、ホッパ１０１Ａから供給される樹脂材料としての固相粒子状樹脂のうち溶融の進んでいない固相樹脂部分を上流側にせき止めて、溶融樹脂のみを下流へ通すものである。
【０００５】
また、上記ベント口５２は、シリンダ１０１Ｂに開口するように形成されており、このベント口５２には真空ポンプ５３が接続されている。
そして、上述のように構成された押出成形機では、ホッパ１０１Ａから供給された原料は、スクリュ１０３の回転により溶融・混練されながら前方に送給され、原料がリングバルブ５１の位置まで送給されると、リングバルブ５１により固相樹脂が上流側にせき止められて、溶融の進んだ樹脂のみが下流へ送給される。
【０００６】
また、リングバルブ５１よりも下流側に送給された溶融樹脂内に含まれる水分は、真空ポンプ５３の作用によりリングバルブ５１の下流に設けられたベント口５２を介して除去されるのである。
なお、押出成形機としては、上述のようなもの以外にも、いわゆるバリアスクリュを用いた単軸押出機も広く知られている。
【０００７】
ここで、図７はバリアスクリュを用いた押出成形機の一例を示す模式的な断面図、図８は図７に示すバリアスクリュの模式的な展開図、図９はバリアスクリュの溝形状を示す断面図である。なお、図７において図６と共通する部材については符号の記入を省略する。
図７〜図９に示すように、バリアスクリュ６１には、主フライト６５以外にもダムフライト６４が形成されており、未溶融の固相樹脂と溶融の進んだ液相樹脂（溶融樹脂）とをそれぞれダムフライト６４により区画された固相樹脂溝６２と液相樹脂溝６３とに分離するように構成されている。この場合、図９に示すように、固相樹脂溝６２内の未溶融樹脂の溶融が進むと、この溶融樹脂が徐々にダムフライト６４を乗り越えて液相樹脂溝６３に流入して、固相樹脂と液相樹脂とが分離されるのである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の技術のうち、図６に示すような脱気用スクリュを用いた押出成形機では、リングバルブ５１よりも上流側の溶融樹脂については脱気が施されないため、樹脂が溶融されてからリングバルブ５１をのり越えて脱気されるまでに遅れ時間が生じることになる。そして、溶融樹脂内の不要物（水や不純物等）を脱気により除去する場合には、この遅れ時間の間に不要物により樹脂が劣化する等の悪影響を受けることが考えられる。また、脱気する部分がベント口５２の下流の狭い範囲に限られてしまい、脱気効率が低いという問題もある。
【０００９】
なお、図７〜図９に示すバリアスクリュを用いた技術は、脱気を行なわずに樹脂の溶融を行なうものであり、このようなバリアスクリュを用いた押出成形機で脱気を行なおうとしても、液相樹脂溝６３内には溶融樹脂が充満しているため、脱気効率が低いという課題がある。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、樹脂の溶融可塑化直後に脱気を行なうようにして脱気効率を向上させるようにした、押出成形機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の押出成形機は、シリンダと、該シリンダ内に配設され主フライトとダムフライトとが形成されたバリアスクリュとを有する押出成形機であって、前記バリアスクリュは、前記ダムフライトにより未溶融樹脂が流れる固相樹脂溝と溶融樹脂が流れる液相樹脂溝とに分割され、該液相樹脂溝には、未充満部が形成されるとともに、前記シリンダは、前記主フライトと前記ダムフライトとが合流する部分の下流側の液相樹脂溝に対向して設けられたベント口を備え、該液相樹脂溝且つ前記合流する部分の下流側の未充満部から、前記ベント口を介して脱気が行われることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２記載の本発明の押出成形機は、上記請求項１記載の構成に加えて、該シリンダに原料供給用のホッパが設けられるとともに、該原料供給用ホッパが真空ホッパであることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の第１実施形態にかかる押出成形機について説明すると、図１はその全体構成を示す模式的な断面図、図２はそのスクリュ展開図、図３はスクリュの溝形状を示す模式的な断面図である。
ここで、図１において、１は押出成形機本体（単軸可塑化装置）、１Ａは原料供給用ホッパ、１Ｂは押出成形機本体１のシリンダ、１Ｃはシリンダ１Ｂの外側に配設されたヒータ、２は原料としての固相粒子状樹脂（又は単に樹脂という）、３はシリンダ１Ｂ内に設けられたスクリュであり、スクリュ３が図１に示す方向に回転することにより、原料供給用ホッパ１Ａから供給された固相粒子状樹脂２がシリンダ１Ｂ内で溶融されながら前方に送給されるようになっている。
【００１４】
また、このスクリュ３はいわゆるバリアスクリュであって、図１〜図３に示すように、主フライト１５以外にもダムフライト４が形成されている。主フライト１５は、スクリュ３に対して螺旋状に形成されており、この主フライト１５によりスクリュ３に樹脂溝が形成されている。また、ダムフライト４は、スクリュ３で溶融された樹脂２のうち溶融の進んだ溶融樹脂部分と、溶融されていない未溶融部分とを分離すべく設けられたものであり、図３に示すように、このダムフライト４によりバリアスクリュ３の樹脂溝は、未溶融樹脂が流れる固相樹脂溝１１と溶融樹脂が流れる液相樹脂溝（溝部）１２とに分割されている。
【００１５】
そして、本発明の押出成形機では、バリアスクリュ３の液相樹脂溝１２を溶融樹脂で満たすのではなく、図３に示すように、液相樹脂溝１２に、溶融樹脂が存在しなような未充填部１６が形成されるように構成されている。
なお、このような未充填部１６は、ダムフライト４のクリアランスCLを小さく設定したり、液相樹脂溝１２の溝深さｄを深く設定したり、あるいはこれらの手法を組み合わせたりすることにより形成することができる。
【００１６】
例えば、クリアランスCLを小さくすると、スクリュ３の回転による流れ（ドラッグ流）によって液相樹脂溝１２側に流入する溶融樹脂の量が減少して、未充填部１６が生じる。また、スクリュ３による液相樹脂溝１２側への溶融樹脂の輸送能力は、ほぼ液相樹脂溝１２の溝深さ及び幅に依存しており、液相樹脂溝１２に流れ込む溶融樹脂の量が液相樹脂溝１２の輸送能力以下になるように溝深さｄや溝幅を設定することにより、未充満部１６を生じさせることができるのである。
【００１７】
ところで、これらのクリアランスCLや溝深さｄは、スクリュ３の回転速度や原料２の粘性等の種々の特性を考慮しながら実験的，経験的に設定されるものである。ここで、未充満部１６は、ダムフライト４を乗り越える溶融樹脂量と液相樹脂溝１２の輸送能力とのバランスにより決定されるが、ダムフライト４を乗り越える溶融樹脂量は、ダムクリアランスCLのみならずシリンダ温度等の運転条件や樹脂２の種類等により変化し、液相樹脂溝１２の輸送能力を考慮すると、ダムクリアランスCLのみで決定されるものではない。なお、未充満部を生じないような従来のバリアスクリュでは、一般的にはダムクリアランスCLが０．６ｍｍ程度に設定されている。したがって、本発明の押出成形機に適用されるバリアスクリュ３では、大まかに言って、ダムクリアランスCLは、０．６ｍｍ以下に設定することが考えられるが、もちろん、ダムクリアランスCLの数値は種々の条件や特性により設定されるものであり、このような値に限定されるものではない。
【００１８】
さて、図１に示すように、ダムフライト４は、上流側では固相樹脂溝１１の溝幅の方が液相樹脂溝１２の溝幅よりも広くなるように設定されているが、下流側に向かうにしたがって、徐々に固相樹脂溝１１の溝幅の方が狭くなるように設定されており、最終的にはスクリュ３の途中でダムフライト４が主フライト１５に合流して固相樹脂溝１１が消滅するように設定されている。したがって、これ以降のスクリュ部分（フルフライトスクリュ部分）の樹脂溝は、未充満部１６を有する液相樹脂溝１２のみとなるのである。
【００１９】
また、ダムフライト４と主フライト１５とが合流する部分のすぐ下流側には、ベント口５が設けられている。このベント口５には真空ポンプ６等が接続されており、このベント口５を介して溶融樹脂の脱気が行なわれるようになっている。ところで、本発明の押出成形機では、上述のように液相樹脂溝１２内に未充満部１６を形成することにより、この未充満部１６とベント口５とを連通させて、未充満部１６を脱気通路として機能させるようになっており、これにより溶融直後の樹脂の脱気が速やかに行なわれるようになっているのである。
【００２０】
したがって、溶融樹脂の品質に悪影響を及ぼす物質（水分，不純物等）を溶融直後に脱気により除去することが可能となり、樹脂の品質を安定させることができるようになるのである。
本発明の第１実施形態にかかる押出成形機は上述のように構成されているので、原料供給用ホッパ１Ａから供給された原料（固相粒子状樹脂）２は、ヒータ１Ｃにより加熱されながら、スクリュ３の回転にともなって溶融可塑化されて前方に送給される。
【００２１】
そして、スクリュ３で溶融された樹脂２のうち溶融の進んだ溶融樹脂部分（液相樹脂）は、ダムフライト４を乗り越えて固相樹脂溝１１から液相樹脂溝１２へ流入する。なお、原料２がダムフライト４と主フライト１５とが合流する位置に達するまでには、原料２の溶融可塑化は完全に終了している。
また、液相樹脂溝１２内は溶融樹脂で満たされるのではなく、スクリュ３のダムフライト４のクリアランスCLを小さく設定したり、又は溝深さｄを深く設定したりしているので液相樹脂溝１２内に未充満部１６が形成される。
【００２２】
また、シリンダ１Ｂにはベント口５が形成されているため、上記の未充満部１６とベント口５とが連通して、未充満部１６が脱気通路として機能する。
したがって、原料樹脂２は溶融直後から表面が大気に露出することになり、ポンプ６を作動させることにより早い段階から脱気を行なうことができるようになる。そして、これにより効率的に脱気を行なうことができるのである。つまり、未充満部１６はベント口５まで連通しているため、ベント口５から脱気できる樹脂の範囲（距離）が大きくなり、脱気効率が高くなるのである。これに対して、従来の技術のように、液相樹脂溝１２内が完全に溶融樹脂により充満していると、脱気できる範囲がベント口５の開口部近傍の部分だけになり脱気効率が低いのである。
【００２３】
また、本発明の押出成形機では、スクリュ３の軸方向において固相が存在する区間と、脱気可能な液相の区間とをオーバラップさせることにより、樹脂の可塑化直後の脱気を可能とし、樹脂の品質低下を防止することができるのである。
このように、本発明の第１実施形態にかかる押出成形機では、溶融樹脂に悪影響を及ぼす水分や不純物等の物質を溶融直後に脱気により除去することができるようになるので、樹脂の品質が大幅に向上するという利点を有している。
【００２４】
また、本発明の押出成形機は、バリアスクリュを用いた従来のベント式押出成形機（又はベント式単軸押出機）に対して、新たな部品や制御ロジック等を何ら追加する必要がないので、簡単に且つ安価なコストで製造することができるという利点も有している。
次に、本発明の第２実施形態にかかる押出成形機について説明すると、図４はその全体構成を示す模式的な断面図である。
【００２５】
この第２実施形態では、上述の第１実施形態における原料供給ホッパ（図１における符号１Ａ参照）に代えて真空ホッパ４１を適用したものであり、ベント口５と真空ホッパ４１とはいずれも真空ポンプ６に接続されている。
そして、ベント口５における溶融樹脂の脱気に加えて、真空ホッパ４１により原料２の脱気も行なうように構成されているのである。
【００２６】
なお、本実施形態では、図４に示すように、真空ホッパ４１として２段式真空ホッパが用いられている。ここで、２段式真空ホッパ４１は、上段タンク７及び下段タンク８の２つのタンクから成り、これらの２つのタンクの間にはバルブ９が設けられるとともに、下段タンク８と押出機本体１との間にはバルブ１０が設けられている。そして、これらのバルブ９，１０を開閉することにより、押出機本体１への原料２の供給状態を制御できるようになっている。なお、これ以外の構成は第１実施形態と同様であり、詳細な説明は省略する。
【００２７】
本発明の第２実施形態にかかる押出成形機は、上述にように構成されているので、例えば以下のような手順で脱気が行なわれる。
まず、最初はバルブ９を開、バルブ１０を閉の状態にして原料２を上段タンク７からバルブ９を介して下段タンク８に供給する。この状態で真空ポンプ６を作動させ予備脱気を行なう。次に、バルブ９を閉、バルブ１０を開の状態に切り替えて押出機本体１に対して原料２の供給を開始する。
【００２８】
この間に、上段タンク７に原料２を供給して真空ポンプ６による予備脱気を再び行なう。そして、予備脱気完了後にバルブ９を開いて下段タンク８へ原料を供給し、以降は、このような動作を繰り返し行なう。これにより予備脱気を施された原料２が連続的に押出機本体１へ供給されることになる。
もちろん、このような原料２の脱気のみならず、第１実施形態と同様に未充満部１６を脱気通路として機能させて、樹脂の可塑化直後にベント口５より脱気を行なう。
【００２９】
このように、第１実施形態の構成に加えて真空ホッパ４１を組合せることにより、第１実施形態における効果ないし利点に加えて、原料２の投入前に粒子（ペレット）の状態で予備脱気を行なうことができ、脱気効率がさらに向上するという利点がある。また、これにより、樹脂の品質もさらに向上するのである。
次に、本発明の第３実施形態にかかる押出成形機について説明すると、図５はその全体構成を示す模式的な断面図である。
【００３０】
この第３実施形態では、第１実施形態の原料供給用ホッパに代えて定量フィーダ４２を適用したものである。ここで、定量フィーダ４２はスクリュ３の回転数に依存することなく任意に原料２の供給量を設定することができるものである。そして、このような定量フィーダ４２を用いて、押出機本体１へ供給される固相樹脂（原料）２の量を調整することにより、スクリュ３の１回転当たりの可塑化量を調整して、バリアスクリュの液相樹脂溝１２に未充満部１６を確実に形成するようになっているのである。
【００３１】
すなわち、原料２の供給量を多くした場合には、単位時間当たりの可塑化量は増加するものの、液相樹脂溝１２における未充満部１６が減少してしまい脱気効率が低下する。また、原料２の供給量を少なくした場合には、未充満部１６が増加して脱気効率が向上するが、可塑化量は減少してしまう。
そこで、この第３実施形態では、スクリュ３の回転数や押出機本体１の特性等に応じて原料の供給量を変更することで、確実に液相樹脂溝１２内に未充満部１６を生じさせるとともに、可塑化量と脱気効率とをバランスさせるようになっているのである。
【００３２】
なお、定量フィーダ４２としては、ベルト式，スクリュ式，振動式等のものが考えられるが、いずれのタイプのものを適用してもよい。また、これ以外の構成は、第１，第２実施形態と同様であり、詳細な説明は省略する。
本発明の第３実施形態にかかる押出成形機は、上述のように構成されているので、定量フィーダ４２により押出機本体１へ供給される固相樹脂（原料）２の量を調節することができ、スクリュ３の１回転当たりの可塑化量を調整することで、液相樹脂溝１２内に未充満部１６を確実に生じさせることができる。また、スクリュ３の回転数や押出機本体１の特性等に応じて原料の供給量を変更することにより、可塑化量及び脱気効率の両方を向上させることができるほか、脱気可能な押出成形機１の運転状態が拡大するので、脱気性能及び押出成形機の操作性の向上をも図ることができるという利点もある。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の押出成形機では、溝部に形成された未充満部が脱気用のベント口に連通して脱気通路として機能する。したがって、溶融直後から樹脂の表面が大気に露出することになり、脱気効率が向上する。また、これにより、溶融樹脂に悪影響を及ぼす水分や不純物等の物質を溶融直後に脱気により除去することができ、樹脂の品質が大幅に向上するという利点がある。
【００３４】
また、バリアスクリュを用いた従来の技術に対して、新たな部品や制御ロジック等を何ら追加する必要がないので、簡単に且つ安価なコストで製造することができるという利点も有している。
また、請求項２記載の本発明の押出成形機では、真空ホッパにより原料を脱気することにより、原料を押出成形機に投入する以前に予備脱気が行なわれる。したがって、脱気効率がさらに向上し樹脂の品質もさらに向上するという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる押出成形機の全体構成を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる押出成形機のスクリュ展開図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる押出成形機のスクリュの溝形状を示す模式的な断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる押出成形機の全体構成を示す模式的な断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態にかかる押出成形機の全体構成を示す模式的な断面図である。
【図６】従来の押出成形機の一例を示す模式的な断面図である。
【図７】従来のバリアスクリュを用いた押出成形機の一例を示す模式的な断面図である。
【図８】従来のバリアスクリュを用いた押出成形機のスクリュ展開図である。
【図９】従来のバリアスクリュの溝形状を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１  押出成形機本体（単軸可塑化装置）
１Ａ  原料供給用ホッパ
１Ｂ  シリンダ
１Ｃ  ヒータ
２  原料として固相粒子状樹脂（樹脂）
３  スクリュ
４  ダムフライト
５  ベント口
６  真空ポンプ
７  上段タンク
８  下段タンク
９，１０  バルブ
１１  固相樹脂溝
１２  液相樹脂溝（溝部）
１５  主フライト
１６  未充填部
４１  真空ホッパ（２段式真空ホッパ）
４２  定量フィーダ
【図１】
0003835900.tif 000002
【図２】
0003835900.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003835900.tif 000005
【図５】
0003835900.tif 000006
【図６】
0003835900.tif 000007
【図７】
0003835900.tif 000008
【図８】
0003835900.tif 000009
【図９】
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