JP5081425B2

JP5081425B2 - ２軸押出成形用スクリュー

Info

Publication number: JP5081425B2
Application number: JP2006288281A
Authority: JP
Inventors: 勇貴氏江
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2026-10-24
Also published as: JP2008105204A

Description

この発明は、互いに異方向に回転し且つ互いに噛み合うフライト部を有する２軸のスクリューを備えた２軸押出成形用スクリューに関する。

従来から、互いに噛み合うフライト部を有する２軸のスクリューを備えた２軸押出成形用スクリューが知られている（特許文献１参照）。

かかる２軸押出成形用スクリューは、押出シリンダと、この押出シリンダ内に設けた回転自在に設けた２軸のスクリューと、押出シリンダの周壁に設けた加熱装置とを備えている。２軸のスクリューは、互いに異方向に回転するとともに互いに噛み合うフライト部を有している。
特公平６−８４０３４号公報

ところで、このような２軸押出成形用スクリューにあっては、フライト部同士の噛み合い部分（一方のスクリューのフライト面と他方のスクリューのフライト面とが相対向する部分）と、噛み合わない部分とが存在し、この噛み合い部分では、噛み合わない部分に比較して大きな剪断力が樹脂に加わる。そして、その噛み合い部での剪断状態は、フライト部の端部とフライトの側面とで局所的に異なる。

樹脂に加わった剪断によるひずみは金型内で緩和していくが、金型内では十分に緩和しきれない。このため、２軸押出成形用スクリューの吐出口からの吐出後に緩和すると、剪断ひずみ量に局所的に異なる分布がある場合、例えばパイプの内面ムラというような不良につながる問題がある。

また、摩耗を低減するためにフライト部の面に凹部を形成しているので、その加工が複雑であり、製作が非常に難しいという問題があった。

この発明の目的は、スクリューの製作が簡単に行え且つ押出成形品の表面ムラの発生を抑制することのできる２軸押出成形用スクリューを提供することにある。

請求項１の発明は、互いに異方向に回転し且つ互いに噛み合うフライト部を有する２軸のスクリューと、この２軸のスクリューを回転自在に設けた押出シリンダとを備えた２軸押出成形用スクリューであって、
２軸を含む断面において、前記フライト部の噛み合いの径方向のクリアランスが、軸方向のどの位置に対しても一定となるように前記フライト部を形成し、
前記各スクリューは、軸パイプと、この軸パイプの周囲に嵌合されたスクリュー体とで構成したことを特徴とする。

請求項２の発明は、前記押出シリンダ内において、押出成形される樹脂が完全溶融している区間または樹脂の一部が溶融している区間であって、この区間に配置される２軸のスクリューのフライト部を請求項１の構成にしたことを特徴とする。

請求項３の発明は、前記クリアランスをスクリューの外径の２％〜６％の範囲に設定したことを特徴とする。

請求項４の発明は、前記スクリューの外径を押出シリンダの内径の９０％〜９８％の範囲に設定したことを特徴とする。

請求項５の発明は、塩化ビニル樹脂の押出成形用であることを特徴とする。

この発明によれば、スクリューの製作が簡単に行えるとともに、押出成形品の表面ムラの発生を抑制することができる。

以下、この発明に係る２軸押出成形用スクリューの実施の形態である一実施例を図面に基づいて説明する。

図１ないし図３に示す２軸押出成形用スクリュー１０は、押出シリンダ１１と、この押出シリンダ１１の穴１１Ａに回転自在に配置された２軸のスクリュー２０,３０と、押出シリンダ１１の周壁に設けた図示しない加熱装置とを備えている。

穴１１Ａは、２つの円形の穴１１ａの一部を重ねた状態の形状を有しており、穴１１ａの径はＤ２に設定されている。なお、押出シリンダ１１は下側（図１および図２において）に延びており、スクリュー２０,３０の下側には通常（従来の）のスクリューが形成されている。

スクリュー２０は、軸パイプ２１と、この軸パイプ２１の周囲に嵌合されたスクリュー体２２とを備えている。スクリュー体２２は、軸パイプ２１に嵌合した軸部２３と、この軸部２３の周囲に螺旋状に形成された３条のフライト部２４とを有している。この３条のフライト部２４は軸部２３の周方向に沿って等間隔に形成されている。

スクリュー３０は、軸パイプ３１と、この軸パイプ３１の周囲に嵌合されたスクリュー体３２とを備えている。スクリュー体３２は、軸パイプ３１に嵌合した軸部３３と、この軸部３３の周囲に螺旋状に形成された３条のフライト部３４とを有している。この３条のフライト部３４は軸部３３の周方向に沿って等間隔に形成されている。フライト部３４の螺旋方向はスクリュー２０のフライト部２４の螺旋方向と逆方向になっている。

そして、２軸のスクリュー２０,３０は図示しないモータにより互いに異方向に回転し、スクリュー２０のフライト部２４とスクリュー３０のフライト部３４とが噛み合うようになっている。

また、図２に示すように、２軸を含む断面において、フライト部２４,３４の噛み合いの径方向のクリアランスＧ１が、軸方向のどの位置に対しても一定となっている。また、クリアランスＧ１はスクリュー２０,３０の外径Ｄ１の２％〜６％の範囲に設定されている。

このクリアランスＧ１を変えると、スクリュー２０,３０の送り能力やバックフロー量や剪断力が変わる。すなわち、クリアランスＧ１が狭すぎると、フライト部２４とフライト部３４の噛み合い部に剪断力が加わり樹脂の劣化などにつながる。逆にクリアランスＧ１が広すぎると、スクリュー２０,３０の送り流量よりも金型背圧によるバックフロー量が大きくなり、樹脂の吐出が不安定になる。これらに鑑みると、最適なクリアランスＧ１はスクリュー２０,３０の外径Ｄ１の２％〜６％の範囲である。

また、スクリュー２０,３０の外径Ｄ１が大きいとバックフロー量が減り、スクリュー２０,３０内の滞留時間が減るため、樹脂に加わる平均的な剪断エネルギー量が低下する。逆に、スクリュー２０,３０の外径Ｄ１が小さいとバックフロー量が増加し、スクリュー２０,３０内の滞留時間が増加するため、樹脂に加わる平均的な剪断エネルギー量が増加する。

これらに鑑みると、最適なスクリュー２０,３０の外径Ｄ１は押出シリンダ１１の内径Ｄ２の９０％〜９８％の範囲である。

ここで、押出シリンダ１１の内径Ｄ２がφ５２、Ｌ／Ｄ＝１７（Ｌはスクリュー全長の長さ、Ｄはスクリュー外径）、先端のＬ＝８０mmのゾーンに設置（図１および図２に図示した押出シリンダ１１の上端から下端までの間（先端部）にスクリュー２０,３０を設置）、スクリュー２０,３０の最大径（外径Ｄ１）が５０mm、スクリュー２０,３０の最小径Ｄ３が３７.５mm、フライト部の条数が３、噛み合いクリアランスＧ１が２mm、ピッチが２００mmの２軸押出成形用スクリュー１０を用いて、図４に示すようにＶＰ５０のパイプＰを押出成形した場合、そのパイプＰの内面の周方向の３点の表面粗さＮ１〜Ｎ３と、表面粗さバラツキＳｔｄとを測定した測定結果を図５の表に示す。なお、樹脂は塩化ビニル樹脂であり、樹脂温度が１９０°Ｃ、押出量が３０Ｋg/hである。また、パイプＰの長さは１００mmである。

表に示す比較例１は、従来の図６および図７に示す２軸押出スクリュー１,２を用いてパイプを押出成形した場合の周方向の３点の表面粗さＮ１〜Ｎ３と、表面粗さバラツキＳｔｄとの測定結果である。

この従来の２軸押出スクリュー１,２は、フライト部１Ｆ,２Ｆの断面形状がほぼ台形を呈しており、押出シリンダ１１の内径Ｄ２がφ５２、Ｌ／Ｄ＝１７、先端のＬ＝８０mmのゾーンに設置、スクリューの最大径が５０mm、スクリューの最小径が３６mm、フライト部の条数が３、フライト頂幅が１０mm、圧力角（図７の断面においてフライト部の台形部分の向かいあう２つの斜辺のなす角度）が１２度、ピッチが９０mmである。

表に示す比較例２は、図８および図９に示す２軸押出スクリュー３,４（公知文献１のタイプ）を用いてパイプを押出成形した場合の周方向の３点の表面粗さＮ１〜Ｎ３と、表面粗さバラツキＳｔｄとの測定結果である。この２軸押出スクリュー３,４のフライト部３Ｆ,４Ｆの面には凹部３Ｆａ,４Ｆａが形成されている。

この２軸押出スクリューは、押出シリンダ（図示せず）の内径Ｄ２がφ５２、Ｌ／Ｄ＝１７、先端のＬ＝８０mmのゾーンに設置、スクリューの最大径が５０mm、スクリューの最小径が３７.５mm、フライト部の条数が３、フライト頂幅が１０mm、圧力角が１２度、ピッチが９０mmである。

この表から分かるように、実施例の２軸押出成形用スクリュー１０を使用したものが、表面粗さＮ１〜Ｎ３や表面粗さバラツキＳｔｄが比較例１,２に比較して小さくなるという結果を得た。すなわち、２軸押出成形用スクリュー１０によれば押出成形品の表面ムラの発生を抑制することができる。また、フライト部２４,３４の面に凹部を形成していないので、スクリューの製作が簡単に行える。

この発明に係る２軸押出成形用スクリューの構成を示した説明図である。この発明に係る２軸押出成形用スクリューの構成を示した断面図である。図１に示す２軸押出成形用スクリューの平断面図である。図１に示す２軸押出成形用スクリューによって押出成形したパイプの例を示した説明図である。実施例の２軸押出成形用スクリューによって押出成形したパイプの表面粗さと、従来の２軸押出成形用スクリューによって押出成形したパイプの表面粗さ等とを示した表である。従来の２軸押出スクリューを示した説明図である。図６に示す２軸押出スクリューの断面図である。他の従来の２軸押出スクリューを示した説明図である。図８に示す２軸押出スクリューの断面図である。

符号の説明

１０２軸押出成形用スクリュー
１１押出シリンダ
２０,３０スクリュー
２４フライト部
３４フライト部
Ｇ１クリアランス

Claims

互いに異方向に回転し且つ互いに噛み合うフライト部を有する２軸のスクリューと、この２軸のスクリューを回転自在に設けた押出シリンダとを備えた２軸押出成形用スクリューであって、
２軸を含む断面において、前記フライト部の噛み合いの径方向のクリアランスが、軸方向のどの位置に対しても一定となるように前記フライト部を形成し、
前記各スクリューは、軸パイプと、この軸パイプの周囲に嵌合されたスクリュー体とで構成したことを特徴とする２軸押出成形用スクリュー。
前記押出シリンダ内において、押出成形される樹脂が完全溶融している区間または樹脂の一部が溶融している区間であって、この区間に配置される２軸のスクリューのフライト部を請求項１の構成にしたことを特徴とする２軸押出成形用スクリュー。
前記クリアランスをスクリューの外径の２％〜６％の範囲に設定したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の２軸押出成形用スクリュー。
前記スクリューの外径を押出シリンダの内径の９０％〜９８％の範囲に設定したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の２軸押出成形用スクリュー。
塩化ビニル樹脂の押出成形用であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の２軸押出成形用スクリュー。