JP2014019045A - 成形機用スクリュー - Google Patents

Abstract

【課題】ミキシングセクションを有する成形機用スクリューにおいて、溝の中央部の未溶融または半溶融の樹脂の溶融を十分に行わせることを可能にする。
【解決手段】溝４Ａ〜４Ｆの溝の深さは、シリンダー１の基部側から先端側に向かって、徐々に浅くなるように形成されている。従って、溝４Ａ〜４Ｆ内の樹脂には徐々に大きな圧力が加わり、溝４Ａ〜４Ｆの押し側の壁５によって引き延ばされて、溝４Ａ〜４Ｆの押し側の壁５の頂上５１とシリンダー１の内壁１１との間の間隙を通過して、隣接する溝４Ａ〜４Ｆに流入する。頂上５１、６１とシリンダー１の内壁１１との間の間隙は、シリンダー１の基部側から先端側に向かって徐々に小さくなるように形成されている。従って、溝４Ａ〜４Ｆの中央部の未溶融または半溶融の比較的粒径の小さな樹脂が、間隙を通過し、樹脂が間隙を通過するに際してより大きな剪断力を受けて発熱し、次第に溶融度を高める。
【選択図】図３

Description

本発明は、成形機用スクリューに関し、特に材料樹脂の均一な混練状態を維持しつつ、高い押出量や吐出量を達成するための成形機用スクリューに関する。

樹脂成形用の単軸押出機や射出成形機等のスクリュー（本明細書ではこれらを成形機用スクリューという。）としては、全長にわたってフライトを有するフルフライトスクリューが良く使われる。このフライトには、シリンダーを加熱するヒータと相まって、材料樹脂を輸送したり、溶融したりする機能がある。しかしフライトの形状や寸法の最適化だけでは、得られる押出能力や製品品質の均質化に限界がある。

そこで、材料樹脂を均一な混練状態にするために、スクリューの先端に各種のミキシングセクションを付設することが行われている。特に未溶融物がそのまま押出されるのを防止するため、バリヤータイプのミキシングセクションが使用される。

図５は、従来のバリヤータイプのミキシングセクションの一つであり、図５（ａ）は従来のミキシングセクションの正面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図５に示すように、樹脂の流入溝９５は、その上流側（図５（ａ）の右側）が、上流のスクリュー溝９２と連通しており、下流側（図５（ａ）の左側）は閉塞されている。また、樹脂の流出溝９６は、その上流側は閉塞されており、下流側は開放されている。このように互いに隣り合った樹脂の流入溝９５と流出溝９６は、スクリューの円周上に４対形成されている。

流入溝９５の円周方向の両側の壁の内、スクリューの回転方向（図５の矢印Ｐ）に対して押し側の壁の頂上はバリヤー９４であり、シリンダー９７の内壁９８との間隙δを通して、流入溝９５内の溶融樹脂は隣の流出溝９６に流れ込むことができるようになっている。溶融樹脂がバリヤー９４を通過するに際して剪断力を受けて発熱し、次第に溶融度を高めながら、流出溝９６内を下流側に流れる。

しかし、未溶融の樹脂はこの間隙δを通過することができないので流入溝９５を下流に向かって流れ、その間に受ける加熱と剪断により次第に溶融し、より下流側から隣の流出溝９６に流れ込む。バリヤー９４とシリンダー９７の内壁９８との間隙δは、シリンダの内径寸法によっても異なるが、通常０．３〜１ｍｍ位が適当である。

一方、流入溝９５の反対側の壁、即ちスクリューの回転方向（図５の矢印Ｐ）に対して背面側の壁の頂上９３とシリンダー９７の内壁９８との間隙は、上記間隙δより小さく、フライト９１とシリンダー９７の内壁９８との間隙と同程度にされており、溶融樹脂はこの間隙を通過することはできない。以上のようにして上流のスクリューから供給される未溶融樹脂を含む材料は、ミキシングセクションにおいて均一な溶融状態となり下流側へ送られることになる。

また、図５のミキシングセクションの持つ均一溶融の効果を維持しつつ、送り能力の不足の問題を回避するため、特許文献１に示すミキシングセクションが開発された。図６は特許文献１のミキシングセクションを示す正面図であり、幾何学的には、図５に示したミキシングセクションを、スクリューの中心軸線を中心として捩じることによって得られる。捩じりの方向はフライト９１の捩じり方向と同一である。従ってミキシングセクション自体に材料樹脂の送り能力を与えることができる。

しかし、上記図５、図６に示した従来のミキシングセクションを持つスクリューには、下記の問題点がある。第１の問題点は、ミキシングセクションへの流入部において、樹脂流路の断面積が急激に減少することである。すなわち、従来のミキシングセクションには、流入溝９５と同じ本数の流出溝９６があり、通常流入溝９５の深さはそのすぐ上流のスクリュー溝９２の深さと同じ位であることを考慮すれば、流入溝９５の流路断面積はその直前のスクリュー溝９２の流路断面積の半分以下となってしまうからである。この結果、樹脂が流入溝９５に流入する時に、大きな圧力損失を生ずる。従ってこのようなミキシングセクションを持つスクリューでは、材料樹脂の押出能力はかなり低下してしまうことになる。

第２の問題点は、樹脂が各々の流入溝９５から、バリヤー９４を通過して隣の流出溝９６に流れ込むと、流出溝９６に流れ込んだ樹脂は、この流出溝９６内をそのまま下流側に流れてしまうことである。従って、バリヤー９４を一回通過する際のせん断力による発熱で、樹脂を溶融するだけであるため、樹脂の溶融が不十分となり、溶融が不十分な樹脂が流出溝９６内をそのまま下流側に流れてしまうことになる。

第３の問題点は、未溶融または半溶融の樹脂が、流入溝９５のかなり下流まで流れても充分溶融するに到らないこともあり得ることである。特に押出量が大きい場合には、このようなことが発生する可能性がある。このような場合には、もしバリヤー９４とシリンダー９７の内壁９８との間隙δが大きいと、半溶融の樹脂が間隙δを通過して、そのまま下流側に流れてしまう可能性がある。

本発明の発明者は、上記した従来のミキシングセクションの問題点を解決するために、特許文献２に示すミキシングセクションを発明した。図７は特許文献２のミキシングセクションを示し、図７（ａ）はミキシングセクションの正面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。図７のミキシングセクションには、スクリューの外周の円周上に、等間隔（６０度間隔）に６個の溝８Ａ〜８Ｆが形成されている。

溝８Ａ〜８Ｆは同一形状で、スクリューのフライトの捩れ方向と同一方向の螺旋形状に形成されている。また、溝８Ａ〜８Ｆは、シリンダー９７の基部側（図７（ａ）の右側）のスクリュー溝と、シリンダー９７の先端側（図７（ａ）の左側）のスクリュー溝の両方に開放されている。溝８Ａ〜８Ｆのリード角は、フライトのリード角よりも大きい。

溝８Ａ〜８Ｆには、スクリューの回転方向（図７の矢印Ｐ）に対して押し側の壁８１の頂上８２とシリンダー９７の内壁９８との間に間隙δが形成されていて、この間隙δは、溶融樹脂が隣の溝８Ａ〜８Ｆに流れ込むことが可能な大きさに形成されている。また、溝８Ａ〜８Ｆには、スクリューの回転方向（図７の矢印Ｐ）に対して背面側の壁８３の頂上８４とシリンダー９７の内壁９８との間にも、上記間隙δと同一寸法の間隙δが形成されていて、この間隙δは、溶融樹脂が、隣の溝８Ａ〜８Ｆに流れ込むことが可能な大きさに形成されている。

このように構成されたミキシングセクションに、シリンダー９７の基部側のスクリュー溝から樹脂が搬送されてくると、６個の溝８Ａ〜８Ｆに樹脂が流入する。６個の溝８Ａ〜８Ｆを合計した流路断面積は、その直前のスクリュー溝の流路断面積とほぼ同一に形成されている。従って、樹脂が溝８Ａ〜８Ｆに流入する時に、圧力損失を生ずることがなく、材料樹脂の押出能力が向上する。

溝８Ａ〜８Ｆは螺旋形状に形成されているため、６個の溝８Ａ〜８Ｆに各々流入した樹脂には、スクリューの回転に伴って、スクリューの円周方向に大きな送り分力が作用し、押し側の壁８１によって徐々に圧力が加わって引き延ばされて、頂上８２、８４とシリンダー９７の内壁９８との間の間隙δを通過して、隣接する溝８Ａ〜８Ｆに流入する。樹脂が間隙δを通過するに際して剪断力を受けて発熱し、次第に溶融度を高めながら、隣接する溝８Ａ〜８Ｆに流入する。

このようにして、６個の溝８Ａ〜８Ｆに各々流入した樹脂は、溝８Ａ〜８Ｆの数と同数の６回の引き延ばしと剪断力を受けて発熱するため、樹脂の溶融が十分に行われ、樹脂が十分に均質化される。また、溝８Ａ〜８Ｆに流入した樹脂には、スクリューの軸方向の送り分力が与えられるため、溝８Ａ〜８Ｆに入した樹脂は、シリンダー９７の先端側に向かって効率的に搬送される。

しかし、上記特許文献２のミキシングセクションを持つスクリューには、下記の問題点がある。すなわち、溝８Ａ〜８Ｆの溝底の直径、及び頂上８２、８４の直径が、ミキシングセクションの軸方向の全長に渡って一定に形成されている。従って、溝８Ａ〜８Ｆの中央部の未溶融または半溶融の樹脂が、間隙δを通過して隣接する溝８Ａ〜８Ｆに流入せずに、樹脂の溶融が不十分な状態で、シリンダー９７の先端側から排出されてしまう恐れがあった。

特公昭４３−２４４９３号公報 特開２０１１−０８３９７６号公報

本発明は、シリンダーの基部側とシリンダーの先端側の両方が開放された複数の溝を有し、溝の円周方向の両側に形成された壁の頂上とシリンダーの内壁との間の間隙が、溶融樹脂が通過可能な大きさに形成されたミキシングセクションを有する成形機用スクリューにおいて、溝の中央部の未溶融または半溶融の樹脂の溶融を十分に行わせることを可能にした成形機用スクリューを提供することを課題とする。

上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、シリンダーに回転可能に挿通されたスクリュー、上記スクリューの外周に螺旋形状に形成され、シリンダーの基部側に供給された熱可塑性樹脂をシリンダーの先端側に搬送するフライト、上記スクリューの軸方向の所定位置に形成されたバリヤータイプのミキシングセクション、上記ミキシングセクションに、上記スクリューの外周の円周上に所定の間隔で形成され、上記シリンダーの基部側とシリンダーの先端側の両方が開放された複数の溝、上記溝の円周方向の両側に形成された壁の頂上とシリンダーの内壁との間に形成され、溶融樹脂が通過可能な大きさに形成された間隙を備え、上記溝の溝底の直径が、シリンダーの基部側から先端側に向かって大きくなるように傾斜して形成されていることを特徴とする成形機用スクリューである。

第２番目の発明は、第１番目の発明の成形機用スクリューにおいて、上記溝の壁の頂上の直径が、シリンダーの基部側から先端側に向かって大きくなるように傾斜して形成され、壁の頂上の直径の傾斜角度が溝底の直径の傾斜角度よりも小さく形成されていることを特徴とする成形機用スクリューである。

第３番目の発明は、第２番目の発明の成形機用スクリューにおいて、上記溝の溝底の直径及び壁の頂上の直径が、シリンダーの先端側の軸方向の所定長さにわたって一定に形成されていることを特徴とする成形機用スクリューである。

第４番目の発明は、第３番目の発明の成形機用スクリューにおいて、上記溝は、上記フライトの捩れ方向と同一方向の螺旋形状に形成され、上記溝のリード角が上記フライトのリード角よりも大きく形成されていることを特徴とする成形機用スクリューである。

第５番目の発明は、第４番目の発明の成形機用スクリューにおいて、上記ミキシングセクションは、上記スクリューの軸方向に離間して複数形成されていること
を特徴とする成形機用スクリューである。

本発明の成形機用スクリューは、フライトを有するスクリューの軸方向の所定位置に形成されたバリヤータイプのミキシングセクションと、ミキシングセクションにスクリューの外周の円周上に所定の間隔で形成され、シリンダーの基部側とシリンダーの先端側の両方が開放された複数の溝と、溝の円周方向の両側に形成された壁の頂上とシリンダーの内壁との間に形成され、溶融樹脂が通過可能な大きさに形成された間隙を備え、溝の溝底の直径が、シリンダーの基部側から先端側に向かって大きくなるように傾斜して形成されている。また、溝の壁の頂上の直径が、シリンダーの基部側から先端側に向かって大きくなるように傾斜して形成され、壁の頂上の直径の傾斜角度が溝底の直径の傾斜角度よりも小さく形成されている。

従って、溝の中央部の未溶融または半溶融の比較的粒径の大きな樹脂が、シリンダーの基部側の比較的大きな間隙を通過して隣接する溝に流入し、剪断力を受けて発熱し、溶融度を高める。また、溝の深さが徐々に浅くなるため、溝内の樹脂には徐々に大きな圧力が加わり、徐々に小さくなる間隙を樹脂が通過し、樹脂が間隙を通過するに際してより大きな剪断力を受けて発熱し、次第に溶融度を高めることが可能となる。

また、複数の溝を合計した流路断面積は、その直前のスクリュー溝の流路断面積とほぼ同一、または大きく形成されている。そのため、樹脂が溝に流入する時に、圧力損失を生ずることがなく、樹脂の押出能力が向上する。また、溝に流入した樹脂は、順次間隙を通過して、隣接する溝に流れ込み、溝の数と同数の剪断力を受けて発熱するため、樹脂の溶融が十分に行われ、樹脂が十分に均質化される。

また、溝の形状を、フライトの捩れ方向と同一方向の螺旋形状に形成するとともに、溝のリード角をフライトのリード角よりも大きく形成している。従って、溝に流入した樹脂は、スクリューの円周方向に大きな送り分力を与えられるため、隣接する溝に樹脂を送り出す能力が向上する。

本発明の実施例の成形機用スクリューを有する単軸押出機を示す全体断面図である。 図１のミキシングセクション３の拡大正面図である。 図２の縦断面図であり、溝に沿って切断した縦断面図である。 （ａ）は図３のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図３のＢ−Ｂ断面図である。 従来のバリヤータイプのミキシングセクションの一例であり、（ａ）は従来のミキシングセクションの正面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。 従来のバリヤータイプのミキシングセクションの他の例を示す正面図である。 特許文献２のミキシングセクションを示し、（ａ）はミキシングセクションの正面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。

以下の実施例では、単軸押出機の成形機用スクリューに本発明を適用した例について説明する。図１は本発明の実施例の成形機用スクリューを有する単軸押出機を示す全体断面図である。図２は図１のミキシングセクション３の拡大正面図、図３は図２の縦断面図であり、溝に沿って切断した縦断面図である。図４（ａ）は図３のＡ−Ａ断面図、図４（ｂ）は図３のＢ−Ｂ断面図である。

図１に示すように、単軸押出機の円筒状のシリンダー１の内壁１１には、螺旋状のフライト２１Ａ、２１Ｂが形成されたスクリュー２が、回転可能に挿通されている。フライト２１Ａ、２１Ｂは、シリンダー１の供給口１２から吐出口１３に向かって、この順で形成され、同一方向の螺旋形状に形成されている。フライト２１Ａ、２１Ｂの外周面とシリンダー１の内壁１１との間の間隙は非常に小さく、溶融した樹脂がこの間隙を通過出来ない大きさに設定されている。フライト２１Ａ、２１Ｂは一条である。フライト２１Ａ、２１Ｂのリード角β１は、２７度に形成されている。

スクリュー２は、図示しないモータによって、減速機を介して回転される。スクリュー２が回転すると、シリンダー１の基部側の供給口１２に投入された固形樹脂片が、スクリュー２のスクリュー溝２２Ａ、２２Ｂ内を、シリンダー１の先端側の吐出口１３に向かって搬送される。スクリュー溝２２Ａ、２２Ｂは、フライト２１Ａ、２１Ｂに各々形成されている。

樹脂片は、吐出口１３に向かって搬送される途中で、シリンダー１の外周面に設けられたヒータ１４Ａ、１４Ｂよって加熱されて溶融される。スクリュー２は、供給口１２から吐出口１３に向かって、供給部Ａ、圧縮混練部Ｂ、計量部Ｃの順に構成されている。

スクリュー２には、圧縮混練部Ｂに、バリヤータイプのミキシングセクション３が形成されている。ミキシングセクション３は、フライト２１Ａとフライト２１Ｂの間に形成されている。

図１から図４に示すように、ミキシングセクション３には、スクリュー２の外周の円周上に、等間隔（６０度間隔）に６個の溝４Ａ〜４Ｆが形成されている。溝４Ａ〜４Ｆは同一形状で、フライト２１Ａ、２１Ｂの捩れ方向と同一方向の螺旋形状に形成されている。また、溝４Ａ〜４Ｆは、シリンダー１の基部側（供給口１２側）のスクリュー溝２２Ａと、シリンダー１の先端側（吐出口１３側）のスクリュー溝２２Ｂの両方に開放されている。溝４Ａ〜４Ｆのリード角β２は８０度に形成され、フライト２１Ａ、２１Ｂのリード角β１よりも大きい。

図４（ａ）は図３のＡ−Ａ断面図を示し、シリンダー１の基部側（供給口１２側）のミキシングセクション３の断面を示す。溝４Ａ〜４Ｆには、スクリュー２の回転方向（図２、図４（ａ）の矢印Ｐ）に対して押し側の壁５と背面側の壁６が形成され、押し側の壁５の頂上５１とシリンダー１の内壁１１との間、及び、背面側の壁６の頂上６１とシリンダー１の内壁１１との間に同一寸法の間隙δ１が形成されている。この間隙δ１は、溶融樹脂が隣の溝４Ａ〜４Ｆに流れ込むことが可能な大きさに形成されている。

シリンダー１の基部側では、頂上５１及び頂上６１の作る円の直径はＤＴ１に形成されている。また、押し側の壁５と背面側の壁６を接続する溝底７の直径はＤＢ１に形成され、溝４Ａ〜４Ｆの溝の深さはβ１に形成されている。また、溝底７の直径ＤＢ１は、シリンダー１の基部側（供給口１２側）のスクリュー溝２２Ａの直径と同一寸法に形成され、スクリュー溝２２Ａからキシングセクション３に樹脂が搬送されてくると、６個の溝４Ａ〜４Ｆに樹脂が円滑に流入するようにしている。

図２、図３に示すように、溝底７の直径は、シリンダー１の基部側（図２、図３の右側）から先端側（図２、図３の左側）に向かって大きくなるように傾斜角度θ１で傾斜して形成されている。すなわち、ミキシングセクション３の基部側（図２、図３の右側）の溝底７の直径はＤＢ１、基部側から先端側に軸方向の長さＬ２だけ離れた位置の溝底７の直径がＤＢ２で、傾斜角度θ１で傾斜して形成され、その後、先端側に軸方向の長さＬ３だけ、溝底７の直径ＤＢ２が一定に形成されている。軸方向の長さＬ２と軸方向の長さＬ３を合計した長さが、ミキシングセクション３の軸方向の全長Ｌ１である。

また、頂上５１及び頂上６１の直径は、シリンダー１の基部側（図２、図３の右側）から先端側（図２、図３の左側）に向かって大きくなるように傾斜角度θ２で傾斜して形成されている。頂上５１及び頂上６１の直径の傾斜角度θ２は、溝底７の直径の傾斜角度θ１よりも小さく形成されている。

すなわち、ミキシングセクション３の基部側（図２、図３の右側）の頂上５１及び頂上６１の直径はＤＴ１、基部側から先端側に軸方向の長さＬ４（長さＬ４は長さＬ２よりも長い）だけ離れた位置の頂上５１及び頂上６１の直径がＤＴ２で、傾斜角度θ２で傾斜して形成されている。その後、先端側に軸方向の長さＬ５（長さＬ５は長さＬ３よりも短い）の範囲だけ、頂上５１及び頂上６１の直径ＤＴ２が一定に形成されている。軸方向の長さＬ４と軸方向の長さＬ５を合計した長さが、ミキシングセクション３の軸方向の全長Ｌ１である。

図４（ｂ）は図３のＢ−Ｂ断面図を示し、シリンダー１の先端側（吐出口１３側）のミキシングセクション３の断面を示す。上記したように、頂上５１及び頂上６１の直径は、シリンダー１の基部側から先端側に向かって大きくなるように傾斜して形成されている。従って、頂上５１、６１とシリンダー１の内壁１１との間の間隙は、シリンダー１の基部側から先端側に向かって徐々に小さくなり、図４（ｂ）の間隙δ２になる。その後、先端側の軸方向の長さＬ５の範囲では、間隙δ２が一定に形成されている。

また、上記したように、溝底７の直径は、シリンダー１の基部側から先端側に向かって大きくなるように傾斜して形成され、頂上５１及び頂上６１の直径の傾斜角度θ２の方が、溝底７の直径の傾斜角度θ１よりも小さく形成されている。従って、シリンダー１の基部側から先端側に向かって、軸方向の長さＬ２の範囲では、溝４Ａ〜４Ｆの溝の深さが徐々に浅くなる。その後、軸方向の長さＬ４まで、溝４Ａ〜４Ｆの溝の深さが徐々に深くなり、図４（ｂ）の溝の深さβ２になる。その後、先端側の軸方向の長さＬ５の範囲では、溝の深さβ２が一定に形成されている。

本発明の実施例では、シリンダー１の内壁１１の内径寸法が７５ミリの場合には、シリンダー１の基部側の間隙δ１は２．５ミリ、シリンダー１の先端側の間隙δ２は１ミリに設定している。また、シリンダー１の基部側の溝の深さβ１は３ミリ、シリンダー１の先端側の溝の深さβ２は２ミリに設定している。もちろん、間隙δ１、δ２、及び溝の深さβ１、β２の大きさは、シリンダー１の内径寸法の大きさや樹脂の種類に応じて、適宜に設定することができる。

このように構成されたミキシングセクション３に、シリンダー１の基部側（供給口１２側）のスクリュー溝２２Ａから樹脂が搬送されてくると、６個の溝４Ａ〜４Ｆに樹脂が流入する。６個の溝４Ａ〜４Ｆを合計した流路断面積は、その直前のスクリュー溝２２Ａの流路断面積とほぼ同一に形成されている。従って、樹脂が溝４Ａ〜４Ｆに流入する時に、圧力損失を生ずることがない。その結果、本発明のミキシングセクション３を持つスクリューでは、材料樹脂の押出能力が向上している。

押し側の壁５は、シリンダー１の内壁１１との間の間隙が、頂上５１に近づくに従って徐々に小さくなるように、半径方向外側に向かって凸の円弧状に形成されている。溝４Ａ〜４Ｆは螺旋形状に形成されているため、溝４Ａ〜４Ｆに流入した樹脂は、スクリュー２の回転に伴って、スクリュー２の円周方向の送り分力と軸方向の送り分力の両方の送り分力が与えられる。ミキシングセクション３の溝４Ａ〜４Ｆのリード角β２は、フライト２１Ａ、２１Ｂのリード角β１よりも大きい。

従って、溝４Ａ〜４Ｆに流入した樹脂は、スクリュー２の回転に伴って、スクリュー２の円周方向に大きな送り分力を与えられ、溝４Ａ〜４Ｆの押し側の壁５によって徐々に圧力が加わって引き延ばされて、溝４Ａ〜４Ｆの押し側の壁５の頂上５１とシリンダー１の内壁１１との間の間隙δ１を通過して、隣接する溝４Ａ〜４Ｆに流入する。樹脂が間隙δ１を通過するに際して剪断力を受けて発熱し、次第に溶融度を高める。シリンダー１の基部側の間隙δ１は大きく設定されている。従って、溝４Ａ〜４Ｆの中央部の未溶融または半溶融の比較的粒径の大きな樹脂が、大きな間隙δ１を通過して、隣接する溝４Ａ〜４Ｆに流入することが可能となる。

また、溝４Ａ〜４Ｆ内の樹脂には、スクリュー２の軸方向の送り分力が与えられるため、シリンダー１の先端側の吐出口１３に向かって溝４Ａ〜４Ｆ内の樹脂が搬送される。溝４Ａ〜４Ｆの溝の深さは、シリンダー１の基部側から先端側に向かって、徐々に浅くなるように形成されている。

従って、溝４Ａ〜４Ｆ内の樹脂には徐々に大きな圧力が加わり、溝４Ａ〜４Ｆの押し側の壁５によって引き延ばされて、溝４Ａ〜４Ｆの押し側の壁５の頂上５１とシリンダー１の内壁１１との間の間隙を通過して、隣接する溝４Ａ〜４Ｆに流入する。頂上５１、６１とシリンダー１の内壁１１との間の間隙は、シリンダー１の基部側から先端側に向かって徐々に小さくなるように形成されている。従って、溝４Ａ〜４Ｆの中央部の未溶融または半溶融の比較的粒径の小さな樹脂が、小さな間隙を通過し、樹脂が間隙を通過するに際してより大きな剪断力を受けて発熱し、次第に溶融度を高める。

溝４Ａ〜４Ｆの溝の深さは、軸方向の長さＬ４よりも先端側の軸方向の長さＬ５の範囲では、溝の深さがβ２で一定に形成されている。頂上５１、６１とシリンダー１の内壁１１との間の間隙は、先端側の軸方向の長さＬ５の範囲が、最も小さな間隙δ２で一定に形成されている。従って、シリンダー１の先端側の軸方向の長さＬ５の範囲では、溝４Ａ〜４Ｆ内の樹脂には大きな圧力が加わり、溝４Ａ〜４Ｆの押し側の壁５によって引き延ばされ、溝４Ａ〜４Ｆの中央部の未溶融または半溶融の粒径の小さな樹脂が、最も小さな間隙δ２を通過し、最も小さな間隙δ２を樹脂が通過するに際して、最も大きな剪断力を受けて発熱し、更に溶融度を高める。

溝４Ａ〜４Ｆに流入した樹脂は、頂上５１、６１とシリンダー１の内壁１１との間の間隙を通過して、隣接する溝４Ａ〜４Ｆに順次流れ込み、その度に、押し側の壁５によって引き延ばされて、頂上５１、６１とシリンダー１の内壁１１との間の間隙を通過するに際して剪断力を受けて発熱し、溶融度を高める。従って、６個の溝４Ａ〜４Ｆに各々流入した樹脂は、溝４Ａ〜４Ｆの数と同数の６回の引き延ばしと剪断力を受けて発熱するため、樹脂の溶融が十分に行われ、樹脂が十分に均質化される。このようにして十分に均質化された樹脂が、軸方向の送り分力によって、ミキシングセクション３から流出してシリンダー１の先端側のスクリュー溝２２Ｂに流入し、シリンダー１の先端側の吐出口１３に搬送される。

上記実施例では、頂上５１及び頂上６１の直径ＤＴ２が一定の範囲が軸方向の長さＬ５、
溝底７の直径ＤＢ２が一定の範囲が軸方向の長さＬ３で異なっているが、同一の軸方向の長さの範囲に形成してもよい。

上記実施例では、単軸押出機のスクリューに本発明を適用した例について説明したが、射出成形機のスクリューに適用してもよい。また、上記実施例では、ミキシングセクションの溝４Ａ〜４Ｆは、スクリュー２の外周の円周上に等間隔に形成されているが、不等間隔に形成してもよい。上記実施例では、ミキシングセクションは、スクリューの軸方向に１個形成されているが、スクリューの軸方向に離間して複数個形成してもよい。

また、上記実施例では、ミキシングセクションの溝４Ａ〜４Ｆのリード角β２は８０度に形成されているが、８０度に限定されるものではなく、樹脂の材質等に応じて、リード角の左右にかかわらず、３０度から９０度の範囲、つまり、右３０度から９０度を越えて１５０度（左３０度）に至る範囲、の任意の角度に形成してもよい。上記実施例では、ミキシングセクションの溝４Ａ〜４Ｆは６個形成されているが、６個に限定されるものではなく、複数あれば任意の数でよい。

１ シリンダー
１１ 内壁
１２ 供給口
１３ 吐出口
１４Ａ、１４Ｂ ヒータ
２ スクリュー
２１Ａ、２１Ｂ フライト
２２Ａ、２２Ｂ スクリュー溝
３ ミキシングセクション
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆ 溝
５ 押し側の壁
５１ 頂上
６ 背面側の壁
６１ 頂上
７ 溝底
８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、８Ｅ、８Ｆ 溝
８１ 押し側の壁
８２ 頂上
８３ 背面側の壁
８４ 頂上
９１ フライト
９２ スクリュー溝
９３ 背面側の壁の頂上
９４ バリヤー（押し側の壁の頂上）
９５ 流入溝
９６ 流出溝
９７ シリンダー
９８ 内壁

Claims (5)

1. シリンダーに回転可能に挿通されたスクリュー、
   上記スクリューの外周に螺旋形状に形成され、シリンダーの基部側に供給された熱可塑性樹脂をシリンダーの先端側に搬送するフライト、
   上記スクリューの軸方向の所定位置に形成されたバリヤータイプのミキシングセクション、
   上記ミキシングセクションに、上記スクリューの外周の円周上に所定の間隔で形成され、上記シリンダーの基部側とシリンダーの先端側の両方が開放された複数の溝、
   上記溝の円周方向の両側に形成された壁の頂上とシリンダーの内壁との間に形成され、溶融樹脂が通過可能な大きさに形成された間隙を備え、
   上記溝の溝底の直径が、シリンダーの基部側から先端側に向かって大きくなるように傾斜して形成されていること
   を特徴とする成形機用スクリュー。
2. 請求項１に記載された成形機用スクリューにおいて、
   上記溝の壁の頂上の直径が、シリンダーの基部側から先端側に向かって大きくなるように傾斜して形成され、壁の頂上の直径の傾斜角度が溝底の直径の傾斜角度よりも小さく形成されていること
   を特徴とする成形機用スクリュー。
3. 請求項２に記載された成形機用スクリューにおいて、
   上記溝の溝底の直径及び壁の頂上の直径が、シリンダーの先端側の軸方向の所定長さにわたって一定に形成されていること
   を特徴とする成形機用スクリュー。
4. 請求項３に記載された成形機用スクリューにおいて、
   上記溝は、
   上記フライトの捩れ方向と同一方向の螺旋形状に形成され、上記溝のリード角が上記フライトのリード角よりも大きく形成されていること
   を特徴とする成形機用スクリュー。
5. 請求項４に記載された成形機用スクリューにおいて、
   上記ミキシングセクションは、
   上記スクリューの軸方向に離間して複数形成されていること
   を特徴とする成形機用スクリュー。

Images