JPH028562B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は樹脂成形機等における樹脂の可塑化混
練装置に関するものである。

抽出成形機や射出成形機等の成形機において、
各種のフイラーを樹脂とともに可塑化混練装置内
に直接投入して成形する直接複合成形には各種の
難しい問題がある。即ち、フイラーの完全分散が
極めて困難で、２次凝集が発生したり、或は、フ
イラーの切断、破損の問題等多くの難しい問題が
ある。特に、樹脂がペレツトの場合は難しく、ビ
ーズ状或はパウダー状の場合は粒径が小さいため
比較的簡単なので、ここでは、主にペレツト状の
樹脂を対象にして説明する。

本発明はこれらの問題を解決するためのもの
で、主に成形機のスクリユに関するものである。

一般に、通常の成形機では、第１図に示すよう
に、スクリユ１は材料供給孔２側から供給ゾーン
３、及び、圧縮ゾーン４と計量ゾーン５とでなる
可塑化混練ゾーン６で構成される。圧縮ゾーン４
は、スクリユ溝深さが漸次浅くなり、通過断面積
が減少する。したがつて、供給孔２から供給され
た樹脂とフイラーからなる材料は供給ゾーン３を
通過する段階で予熱され、供給ゾーン３からは推
進圧によつて漸次圧縮されながら圧縮ゾーン４へ
輸送される。圧縮ゾーン４では、スクリユ溝の通
過面積が漸次減少するため、材料はますます加圧
され、その溶融形態は第２図に示すような溶融モ
デルに代表されるような形態をとる。

第２図において、スクリユ溝７で形成されたソ
リツドベツド（未溶融体）８は、スクリユ溝７中
の圧力により加熱筒９の内壁へ押圧される際に、
加熱筒９からの熱と、スクリユ回転に伴うスクリ
ユ１と加熱筒等９内壁の相対ずれによる剪断作用
により、ソリツドベツド８の加熱筒９内壁接触面
から溶融してメルトフイルム１０を形成し、これ
をスクリユフライト１１でかきとつて溶融体１２
をスクリユフライト１１の推進側にプールする。
しかしながら、この溶融形態では、スクリユ溝７
の中で、材料はスクリユ溝７内の推進圧によつて
ソリツドベツド８が形成される為、ソリツドベツ
ド８内部は相対移動がない。したがつて、ソリツ
ドベツド８自体の昇温はソリツドベツド８周囲か
らの熱伝導に依存して昇温するしかなく、可塑化
混練ゾーン６の圧縮ゾーン４では、ソリツドベツ
ド８内部のフイラー及び樹脂は充分予熱されない
まま加圧され、ますますフイラー同士がかためら
れ、仮にフイラー付近の樹脂が軟化溶融しても、
フイラー間へ樹脂が含浸することがなく、未分散
塊や、２次凝集の原因となる欠点を有する。又、
充分予熱のないまま加圧されたソリツドベツド８
は、スクリユ溝７内に発生した推進圧により加熱
筒９に強く押しつけられ、メルトフイルム１０の
ところで強い剪断力をスクリユ回転により受け、
フイラーの切断、破損の原因となる欠点を有す
る。

本発明は、これらの欠点を解消すべく、スクリ
ユフライトの推進側から反推進側へ連通したスク
リユ溝底よりさらに深い凹部を設けることによ
り、スクリユ溝内の推進圧力を減少させること
と、スクリユ溝内の材料に複雑な相対移動を起
し、熱的均質性と昇温速度を高めることにより、
無理のない溶融を行い、フイラーの２次凝集や切
断破損を防ぎうるようにしたものである。

つぎに、図面に示した実施例によつて、本発明
を説明する。

第３図に本発明の１実施例を示す。第４図はそ
の拡大図である。

第３，４図において、加熱筒９内にスクリユ１
が回転自在もしくは回転自在で軸線方向に摺動自
在に内設され、材料供給孔２にはフイーダ２０が
設けられて、材料の供給量をコントロールでき
る。スクリユ１は材料供給孔２側から供給ゾーン
３、圧縮ゾーン４と計量ゾーン５で構成される。
圧縮ゾーン４と計量ゾーン５を総称して可塑化混
練ゾーン６と呼ぶことにする。供給ゾーン３から
可塑化混練ゾーン６にかけてのゾーン１３におい
て、スクリユ１には、スクリユフライト１１を横
切り、かつ、スクリユ溝底１４よりさらに深い凹
部１５で、スクリユフライト１１の推進側１６と
反推進側１７とを連通させる。フイーダ２０によ
り、材料をスクリユ溝７に満杯にならぬようスク
リユ１へ飢餓供給して、材料がスクリユ溝７の中
で自由移動できる自由空間１８を確保しながら、
材料を供給ゾーン３で移動させる。

本発明によるスクリユは上記のような構成を有
するが、次にその作動を説明する。

前述の如く、フイーダ２０により、供給孔２を
経て、スクリユ１部へ材料を供給するが、スクリ
ユ溝７で材料が完全充満しないようにフイーダ２
０の供給量を適切にコントロールする。ここで
は、スクリユ溝７の中で材料が自由に移動できる
よう自由空間１８を確保することが肝要で、材料
の充満率は30〜70％が望ましい。材料は供給ゾー
ン３を加熱筒９からの受熱で予熱されながらスク
リユ回転により前方へ輸送され、ゾーン１３にお
いて第５図、第６図に示すような態様を示す。

第５図１〜４は材料が固体状態で予熱を受けて
昇温し、軟化溶融するまでの作用順序と樹脂の態
様を示す。すなわち、前述の如くスクリユ溝７の
中で自由空間１８を有するためスクリユ１１の回
転により、材料は、第５図１，３に矢印で示すよ
うな動きを行いタンブラの中の材料のように材料
同士が相対移動を行う。スクリユ溝底１４及びフ
ライト１１に設けた凹部１５においては、第５図
２，４に矢印で示すような動きを示す。即ち、材
料は推進側１６から反推進側１７へ凹部１５を経
て移動する。又、凹部１５は、凹部１５に入つた
材料をスクリユ１の回転によりすくい上げて、反
対側で排出する動作も行う。したがつて、スクリ
ユ溝７の中で材料が極めて複雑な動きを行うた
め、スクリユ溝７の材料のすべてが加熱筒９の内
壁やスクリユフライト１１の側壁やスクリユ溝底
１４に接して受熱して、フイラーも樹脂も全対的
に均一に昇温する。かくして、予熱を受けて樹脂
が軟化し、ペレツトの表面が溶融し、ないしは粘
着性が生ずると、フイラーとの接着が始まる。こ
の状態が常圧下で実施されるため、フイラー同士
の固着は起らず、フイラーがペレツト表層の溶融
樹脂と粘着した上でペレツトから剥離される。し
たがつて、常に新しい粘着樹脂と新しいフイラー
が接触し、両者の混合が進行する。このことは、
加圧作用に起因して、フイラー同士の固着がな
く、フイラーの２次凝集が起らないことを意味
し、フイラー間への樹脂の含浸が容易に行わるこ
とを意味する。又、スクリユ溝７内で材料が自由
に動くことができる自由空間１８を経て溶融樹脂
の揮発分や吸湿分が後方へ容易に排出される。か
くして、漸次、フイラーと樹脂の混合が行われ、
可塑化混練ゾーン６へ移行する段階ではフイラー
とペレツトはそれぞれ樹脂が溶融する直前の軟化
状態の温度付近に達している。

スクリユ溝７の通過断面積が減じている圧縮ゾ
ーン４ではスクリユ溝７が材料で充満され、いわ
ば軟化ソリツドベツド１９を形成し、第６図１〜
４に示すような作用順序と溶融態様を示す。

第６図１，３は、スクリユ回転により軟化ソリ
ツドベツド１９が加熱筒９の内壁との剪断作用に
より、小さい剪断力で容易に変形し、溶融して、
フイラーの混入した溶融体１２がスクリユフライ
ト１１によりかきとられ、前方へ推進される場合
を示す。第６図２，４において、樹脂は軟化はし
ているが、樹脂同士の粘着が充分でない軟化ソリ
ツドベツド１９の場合は、凹部１５に落ち込み、
ソリツドベツド８が崩壊し、その崩壊面に溶融樹
脂１２が接触し、より一層の全対的溶融と混合を
促進する。ここで特徴的なことは、スクリユフラ
イト１１の推進側１６と反推進側１７とが凹部１
５で連通しているため、スクリユ溝７内の圧力維
持は、第１図に示したような通常のスクリユ１に
比べてはるかに小さく、したがつて、大きな剪断
力が生じることなく、又、必要としない点にあ
る。即ち、通常のスクリユのように、未だ充分加
熱昇温されていないフイラーと樹脂の混合未溶融
体のソリツドベツド８を高圧下で加熱筒９内壁に
押しつけ、その押圧接触面に強い剪断作用をスク
リユ回転により加えて、一気に融点を越し、溶融
を完了させる態様でない為、フイラーの切断、破
損がなく、又、フイラーが高圧下でかためられた
上で一気に溶融した樹脂にくるまれて発生する未
分散塊や２次凝集を発生させることがない。

このように、本発明によれば、フイラーと樹脂
が大気圧下で混合しながら昇温し、フイラーと樹
脂が常に同一付近の温度であるため、フイラー間
に樹脂が含浸しやすく、又、スクリユ溝内のフイ
ラーと樹脂がいたるところで均一温度であるた
め、一斉的な溶融と、フイラーと樹脂の混合が行
われるため、前述の如く、フイラーの分散がよ
く、かつ、切断破損の少ないという複合成形にお
いては極めて大きな効果が得られる。

前述の説明は、主としてフイラーと樹脂を直接
成形する場合についてであるがフイラーのない通
常の樹脂のみの可塑化の場合は、可塑化能力の向
上、均質な可塑化による品質の向上、及び、ハイ
サイクル成形という大きな効果がある。即ち、複
合成形でない通常の成形の場合はフイーダ２０が
ない為、供給ゾーン３のスクリユ溝７は未溶融樹
脂で充満される。なお、本発明によらない場合、
第２図の溶融形態になることは前述の通りであ
る。

本発明においては、前記したように、供給ゾー
ン３のスクリユ溝７を充満した樹脂は、スクリユ
の推進圧力でスクリユ溝７の中で圧縮され、ソリ
ツドベツド８を形成する。形成されたソリツドベ
ツド８の中心部はソリツドベツド８周囲からの伝
熱に依存するしかないため、ソリツドベツド８の
外周部と中心部とでは温度分布が異る。ソリツド
ベツド８は加熱筒９内壁に押圧され、この押圧面
から順次溶融されてスクリユフライト１１の推進
側に溶融体１２としてプールされる。本発明によ
るスクリユ形状の領域にソリツドベツド８が達
し、この領域を通過する状態は第６図３，４の溶
融形態を取る。即ち、ソリツドベツド８は凹部１
５部に落ち込み、崩壊し、その崩壊面に溶融樹脂
が剪断接触し、ソリツドベツド８は昇温が促進さ
れ、溶融樹脂は一層の昇温を防止される。このよ
うに溶融の効率が上り、可塑化能力の向上が大き
い。スクリユフライト１１の推進側１６と反推進
側１７とが凹部１５で連通されていてスクリユ溝
７内の圧力維持が小さく、加熱筒９内壁への押圧
が小さくなり、スクリユ回転による剪断力が小さ
い。したがつて、溶融点を一気に通りこして高温
の溶融樹脂を作るという局部過熱の可塑化を行う
ことが防止されるのは勿論であり、低温樹脂でも
均一な溶融樹脂が得られ、局部的未溶融、もしく
は高粘度部を擁する不均溶融による流動性の低下
がなく、低温高流動によるハイサイクル成形が可
能であるという大きな利点がある。

なお、第７図は第３，４図に示した本発明の１
実施例のスクリユ１の展開図であり、凹部１５を
軸線方向に沿つて設けたものであるが、第８図及
び第９図は円周方向に比較的に短い凹部１５また
は長い凹部１５を設けたそれぞれ他の実施例を示
すスクリユ１の展開図である。第１０図はスクリ
ユフライト１１と逆ねじの方向に凹部１５を設け
たさらに他の実施例を示すスクリユ１の展開図で
ある。

第８〜１０図のものにおいても、第３〜７図に
示したものと同様に、良好な可塑化混練を得るこ
とができる。

このように、本発明によれば、スクリユフライ
トを横切つたスクリユ溝深さよりも深い凹部で、
スクリユフライトの推進側と反推進側を連通させ
たので、スクリユ溝内の推進圧力を減少させると
ともに、スクリユ溝内の材料に複雑な相対移動を
行わせ、熱的均質性と昇温速度を高めることによ
り、無理のない溶融を行い、フイラーの２次凝集
や切断破損を防ぐことができる。したがつて、良
好な可塑化混練を行うことができ、良品質の樹脂
成形品を確実容易に得ることができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に類した従来の装置の１例を示
す正面図、第２図は第１図の装置における樹脂の
溶融形態を示す説明図、第３図は本発明の１実施
例を示す正面図、第４図は第３図の１部拡大図、
第５図１〜４および第６図１〜４はそれぞれ本発
明の装置におけ樹脂の溶融形態を示す説明図、第
７図は第４図に示すスクリユの展開図、第８〜１
０図はそれぞ本発明の他の実施例を示すスクリユ
部の展開図ある。 １……スクリユ、２……樹脂供給孔、３……供
給ゾーン、６……可塑化混練ゾーン、７……スク
リユ溝、８……ソリツドベツド、９……加熱筒、
１１……スクリユフライト、１２……溶融体、１
４……スクリユ溝底、１５……凹部、１６……推
進側、１７……反推進側、１８……自由空間、１
９……軟化ソリツドベツド、２０……フイーダ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加熱筒内に回転自在もしくは回転自在で軸線
   方向に摺動自在のスクリユを設け、該スクリユ部
   には材料供給孔側から供給ゾーン、可塑化混練ゾ
   ーンを設け、供給ゾーンと可塑化混練ゾーンの両
   方或はそのいずれか一方に、スクリユフライトを
   横切つたスクリユ溝深さより深い凹部で、スクリ
   ユフライトの推進側と反推進側を連通させたこと
   を特徴とする樹脂の可塑化混練装置。