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JPH0684034B2 - 2軸押出機用スクリュ− - Google Patents
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JPH0684034B2 - 2軸押出機用スクリュ− - Google Patents

2軸押出機用スクリュ−

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JPH0684034B2
JPH0684034B2 JP62135871A JP13587187A JPH0684034B2 JP H0684034 B2 JPH0684034 B2 JP H0684034B2 JP 62135871 A JP62135871 A JP 62135871A JP 13587187 A JP13587187 A JP 13587187A JP H0684034 B2 JPH0684034 B2 JP H0684034B2
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JP
Japan
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screw
flight
twin
extrusion cylinder
extruder
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幹夫 南
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Sekisui Chemical Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/395Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、合成樹脂、ゴム等の可塑性材料の2軸押出機
に使われる押出機用スクリューに関するものである。
(従来技術) 従来より、2軸押出機として、例えば特公昭52−36775
号公報に記載されたようなものが知られている。これ
は、互いにかみ合うフライト構造からなるスクリューが
押出シリンダー内に片持式に軸受けされ互いに逆方向に
駆動されるものであり、このような押出機の押出シリン
ダー内で回転する2軸押出機用スクリューは、可塑性材
料の移送、押出し機能のほか混合、混煉の機能を有して
おりその機能は優れたものであるが、一方、単軸押出機
用スクリューに比較した場合、後述するように、スクリ
ューを押出シリンダー内壁に向けて押し付ける力が働く
ので、押出シリンダー内壁とスクリューのフライト頂面
との間での摩擦による摩耗が生じ易いという欠点があ
る。
そこで、耐摩耗性を向上させる手段として、押出シリン
ダー内壁及びスクリューの表面に焼入れ、浸炭硬化、高
周波焼入れ、窒化もしくは焼結合金のライニング等の処
理を施して表面硬化することが一般に行われている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、2軸押出機の押出シリンダー及びスクリ
ューは、窒化処理等されることにより耐摩耗性が向上し
ているとはいえ、ポリ塩化ビニール樹脂に安定剤,改質
剤として耐熱性,耐候性の優れた炭酸カルシウム等の無
機充填剤を多量に混入して使用するような場合、押出シ
リンダー及びスクリューの摩耗はかかる無機充填剤によ
り一層促進され、特に、押出量を増加させるとその摩耗
は顕著に進行するのであって、このような問題はいまだ
解消されていない。
この摩耗が発生する原因は、第4図に示すように2軸の
スクリュー1a,1aがそれぞれ矢印Eの方向に回転する
と、フライト部3a,3aが互いにかみ合う部分Hがあるた
めに、このかみ合い部Hの直前部分で溶融材料の圧力が
上昇するということに起因している。この圧力上昇は図
の例では上向きにスクリュー1a,1aを持ち上げようとす
る力F1と、双方のスクリュー1a,1aを互いに引き離そう
とする力F2との合成された力Fとなり、両スクリュー1
a,1aの軸心C1,C1をC2,C2の点に偏心させ、フライト部3
a,3aの頂面(2点鎖線で示す)を押出シリンダー4aの内
壁面のG,G点に強く押し付けることになるので、その部
分でフライト頂面及び押出シリンダー内壁面が摩耗する
ことになる。
そこで、このような圧力上昇が起こらないようにするた
め、第5図に示すようにフライト部3a,3aの側壁間隙
(フライト間隙d)やフライト頂面31aとスクリュー溝2
aの底壁21aとの間隙(かみ合い間隙e)を広げればよい
ことは容易に考えられるが、溶融材料が逆流する所謂バ
ックフローが大きくなり、そのため押出シリンダー内で
の滞留時間が長くなるので可塑性材料が熱劣化を生じて
しまうこと及び押出量が低下してしまうということにな
り採用できない。
本発明の目的は、叙上の従来の2軸押出機用スクリュー
の欠点を解消し、バックフローを従来のスクリューと同
程度に抑えながらスクリューが押出シリンダー内壁に強
く押し付けられることのないように、フライト部のかみ
合い部で発生する溶融材料の圧力上昇を極力抑えたフラ
イト構造となし、押出シリンダー内壁とスクリューのフ
ライト頂面との間の摩耗を低減し得る2軸押出機用スク
リューを提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明の2軸押出機用スクリューは、相互に異方向に回
転し且つ互いにかみ合うフライト部が形成された2軸押
出機用スクリューにおいて、フライト部の側壁が高さ方
向の中間部で連続的に窪んだ溝状曲面となされているこ
とを特徴とするものである。
(作用) 本発明は上記した構成により、2軸押出機の押出シリン
ダー内で双方のスクリューを夫々異方向に回転させ溶融
材料の移送、押出し、混合及び混練を行うのであるが、
このとき溶融材料はフライト部のかみ合い部で、溝状曲
面からなるフライト側壁が向い合った中間部で幅広の隙
間を通過することになるから、大きさバックフローを生
じることなく、しかもフライト部のかみ合い部の直前部
分での圧力上昇が低減する。従って、スクリュー軸の偏
心によりフライト部の頂面が押出シリンダー内壁に強く
押し付けられるということがなくなり、スクリューのフ
ライト帳面の摩耗が防止される。
(実施例) 以下、本発明の2軸押出機用スクリューの一例を図面と
共に説明する。
第1図に本発明の2軸押出機用スクリューを装着した2
軸押出機の概略を示す。1は押出シリンダーであって、
該シリンダー1には可塑性材料供給口2及び押出口3が
設けられ、又押出シリンダー1の周壁には加熱装置(図
示せず)が設けられている。
4,4′は押出シリンダー1内において互いに異方向に回
転し且つかみ合うフライト部5,5′が形成されたスクリ
ューである。
第2図乃至第3図には双方のスクリュー4,4′が夫々異
方向に回転し互いにかみ合うフライト部5,5′が示され
ている。第2図で示されるフライト部5,5′のかみ合い
部Sは、溶融材料が搬送されるとき圧力が発生する部分
であり、第3図に示すようにフライト部5,5′の側壁51,
51′は高さ方向の中間部で連続的に窪んだ溝状曲面とな
され、フライト部5,5′のかみ合い部Sの側壁51,51′間
には断面偏平な長円形状の隙間Dが形成されている。こ
の隙間Dは、双方のスクリュー4,4′の軸心C,C′を結ぶ
断面部では次式で表されるような楕円状の曲線 で囲まれた隙間Dであり、かつ頂面52,52′の幅が広い
ものであることが好ましいが、この楕円曲線に近似する
円弧Rを描いたものであっても、フライト部5,5′の側
壁51,51′が根本側で幅広、頂面側で幅狭となされて軸
心C,C′を結ぶ断面部で見ると傾斜したものであっても
よい。要は、フライト側壁51,51′が高さ方向の中間部
で連続的に窪んだ溝状曲面となされ、フライト側壁51,5
1′の間隙がフライト部5,5′の両頂面側で狭く、高さの
中間部で広くなされていればよい。
上記式で用いた符号のうちX,Y,Zは、第2図乃至第3図
において、双方のスクリュー4,4′のフライト部5,5′の
かみ合い部分Sの中心Oを原点とし、双方のスクリュー
4,4′の軸心C,C′を結ぶ方向をX軸、スクリュー4,4′
と平行な軸をZ軸、X軸及びZ軸に垂直方向の軸をY軸
として表した座標における変数である。即ち、Zはフラ
イト部5,5′の側壁51,51′間の隙間の開口状態を表し、
Z0はそのときの極大点である。Y0はフライト部5,5′の
頂面52,52′同志が交叉する位置である。又、Lは双方
のスクリュー4,4′の軸心C,C′間の距離であり、R0はス
クリュー4,4′の軸心C,C′を中心とする半径であって、
その半径R0で描かれる円の外周はフライト部5,5′の頂
面52,52′と等しくなっている。
このようにフライト部5,5′のかみ合い部Sでその隙間
Dが上記の楕円状の曲線で囲まれているのが好ましい理
由は、次の通りである。
即ち、フライト部5,5′のかみ合い部Sでフライト間隙
を一定とした状態のスクリュー(以下前者という)で
は、スクリュー溝内にある溶融材料がフライト部5,5′
のかみ合い部Sを通過するとき、スクリュー溝の底部側
(矢印i側)よりも押出シリンダー内壁側(矢印j側)
を通過する距離が長い。通過する距離が長いとそれだけ
大きな抵抗を受けることになり、押出シリンダー内壁側
を通過する溶融材料の量は少なく、逆にスクリュー溝の
両底部側を通過する量は多くなる。
これに対して、フライトのかみ合い部Sで楕円状に囲ま
れる隙間Dを生じる本発明のスクリュー(以下後者とい
う)では中間部の間隔が広くなっているので、フライト
のかみ合い部Sを通過する溶融材料はフライト部5,5′
の高さの全幅にわたって均一化される。
一方、フライトのかみ合い部Sを通過する溶融材料の量
(バックフローの量)は、前者の場合、フライトのかみ
合い部S前後の圧力差が一定でしかもフライト間隙が等
しいとき、かみ合い部Sを通過する長さのほゞ2乗に逆
比例するがスクリュー溝の両底面部側では抵抗が小さい
ため、そこを通過する量が極端に多くなる。前者と後者
を比較するに、かみ合い部S前後の圧力差を両者同一と
すると前者におけるかみ合い部Sを通過する溶融材料の
量(バックフローの量)は後者におけるより多くなる。
従って、バックフローの量を同程度にすると、後者にお
ける圧力差は前者の圧力差より小さくなる。即ちフライ
トのかみ合い部Sの直前部分における溶融樹脂の圧力上
昇は後者の方が少なくてすむことになるのである。
また、本発明のスクリューにおいては、フライト部5,
5′の頂面52,52′の幅をスクリューがかみ合ったときに
接触しない範囲でできる限り大きくとるのが好ましい。
この幅を大きくするとスクリューのフライト頂面が押出
シリンダー内壁面に押し付けられる単位面積当たりの力
が小さくなり、摩耗を減少できる。
〔実験例〕
上記の如き本発明2軸押出用スクリューは公知の2軸押
出機の押出シリンダー内に装着されて使用されるもので
あり、一実施例としてスクリュー外径90mm,スクリュー
軸心間76mmの異方向に回転する2軸押出機用スクリュー
を用い従来のスクリューと比較テストを行った。
本発明に基づくスクリューのフライト部の諸数値を、ス
クリューネジピッチ35mm,溝状曲面の最大窪み深さ(極
大点Z0)1.75mm即ちフライト間隙の最大値(2Z0)3.5m
m,かみ合い間隙(e)3.0mm,フライト頂面巾14.8mmと
し、スクリュー回転数17rpmでポリ塩化ビニール樹脂の
加熱溶融押出の製造に連続的に使用したところ、フライ
ト部5,5′のかみ合い部前後の圧力差は従来のスクリュ
ーでは21.0kg/cm2であったのが13.0kg/cm2に減少し、押
出シリンダー内壁とフライト部の頂面との接触摩擦によ
る摩耗は大幅に減少し、スクリュー交換寿命が従来のス
クリューに比較して4倍も伸びた。又、押出量を増大せ
しめてもかみ合い部で均一に混練されるから、生産性を
向上させて且つ衝撃強度の優れた押出成形物を得ること
ができた。
ちなみに、従来のスクリューはフライト部の諸数値がフ
ライト間隙(d)3.0mm,フライト頂面巾13.0mmであるこ
と以外は、本発明の上記例と同一条件であった。また、
両スクリューを使用したときのバックフローの量はスク
リューをを抜き出して調べたところ略同一であった。
(発明の効果) 本発明2軸押出機用スクリューによれば、フライト部の
側壁が高さ方向の中間部で連続的に窪んだ溝状曲面とな
されているので、フライト部のかみ合い部に断面略楕円
状の曲線で囲まれた隙間が形成されることになり、溶融
状態がこの隙間を通過する前後に発生する圧力差が小さ
く、フライト部のかみ合い部の直前における圧力上昇が
減少するから、2軸のスクリューの偏心も小さくなる。
従って、押出シリンダー内壁面とフライト部の頂面とが
接触して摩耗する程度が著しく減少し、スクリュー及び
押出シリンダーの補修交換頻度が軽減し、又、かみ合い
部で均一に混練されるから押出成形物の品質を向上さ
せ、しかも押出量を増大せしめることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を採用した押出機の一例を説明する一部
切り欠き水平断面図、第2図は第1図のスクリューのフ
ライト部が互いにかみ合う関係を示す横断面図、第3図
は第2図中のIII−III線により切断し矢印方向にみた要
部拡大断面図、第4図は従来の2軸押出機用スクリュー
の押出シリンダー内におけるスクリューのフライト部の
互いにかみ合う関係を説明する横断面図、第5図は第4
図中のV−V線により切断し矢印方向にみた要部拡大断
面図である。 符号の説明 1……押出シリンダー、4,4′……スクリュー、 5,5′……フライト部、51,51′……側壁

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】相互に異方向に回転し且つ互いにかみ合う
    フライト部が形成された2軸押出機用スクリューにおい
    て、フライト部の側壁が高さ方向の中間部で連続的に窪
    んだ溝状曲面となされていることを特徴とする2軸押出
    機用スクリュー。
JP62135871A 1987-05-29 1987-05-29 2軸押出機用スクリュ− Expired - Lifetime JPH0684034B2 (ja)

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JPS63297022A JPS63297022A (ja) 1988-12-05
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5236775B2 (ja) 2010-04-23 2013-07-17 曜鵬科技股▲ふん▼有限公司 シャッターラグを回避する画像キャプチャモジュール及び画像キャプチャ方法

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