可塑化装置

【課題】剪断力が大きく、混錬作用が働く可塑化装置を提供すること。
【解決手段】中心部に穴を有する固定円板２と該固定円板２と対向する回転円板１とを有し、その対向面間に該固定円板２と該回転円板１の周縁部から原料を送り込み途中で該原料を可塑化させつつ可塑化した溶融原料を該固定円板２の該穴から外部に送り出す可塑化装置において、前記回転円板１と前記固定円板２の少なくとも一方は、対向する面に周縁部から中心部に向かう螺旋状溝４を持ち、該螺旋状溝４には前記原料の流れに抵抗する抵抗部材４３が設けられていることを特徴とする可塑化装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出機や射出成形機に適用される可塑化装置に関し、さらに詳しくは固定円板と回転円板を使った樹脂可塑化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の可塑化装置として、図１１〜１３に示すように、例えば、固定円板に螺旋状溝を設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図１１は、従来の可塑化装置の全体構造を示す概略図であり、台盤５２上には、電動機５３、減速機５４及び固定盤５５が固定されている。固定盤５５には、背面部に加熱装置、５６´を取り付けた固定円板５１が固定され、該固定円板５１の中央には導管５７が固定盤５５を貫通して外部へ突出固着されている。一方、減速機５４には、回転円板５０が回転軸５８を介して連結されており、回転円板５０は、固定盤５５に回転可能に嵌め込まれている。動力は、電動機５３から減速機５４を介して回転円板５０に伝達される。
【０００４】
固定円板５１には、図１２に示すように円板の周縁部から中心部に向かう螺旋状溝ｃが加工されている。この溝ｃの深さは、図１３に示すように、周縁部から中心部にかけて一定で、中心部のみ深さが大になっている。一方の回転円板５０の対向面は、平面である。
【０００５】
いま原料溜まり５９から落下した原料は、固定円板５１に形成された溝ｃの開口部A（図１２参照）より落下し、回転円板５０と原料との摩擦により固定円板５１の溝ｃ内をその中心に向かって送られながら加熱装置５６、５６´により加熱され、回転円板５０の表面と固定円板５１の溝底とで剪断力を受け可塑化される。
【特許文献１】特開昭６１−２６２１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで従来のこの種の可塑化装置では、上記したごとく回転円板５０の固定円板５１に対する対向面が滑らかで、溝ｃの底及び側壁も滑らかであるため、摩擦力が小さくて原料の発熱が少なく、溶融状態でかかる剪断力も小さい。その結果均一な混錬状態を作ることができない。
【０００７】
本発明は、上記従来の可塑化装置の問題に鑑みてなされたものであり、剪断力が大きく、混錬作用が働く可塑化装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
課題を解決するためになされた請求項１に係る発明は、中心部に穴を有する固定円板と該固定円板と対向する回転円板とを有し、その対向面間に該固定円板と該回転円板の周縁部から原料を送り込み途中で該原料を可塑化させつつ可塑化した溶融原料を該固定円板の該穴から外部に送り出す可塑化装置において、前記回転円板と前記固定円板の少なくとも一方は、対向する面に周縁部から中心部に向かう螺旋状溝を持ち、該螺旋状溝には前記原料の流れに抵抗する抵抗部材が設けられていることを特徴とする可塑化装置である。
【０００９】
螺旋状溝は原料の流れに抵抗する抵抗部材が設けられているので、溶融状態の原料にかかる剪断力を大きくできると共に、混錬作用を働かせることができる。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の可塑化装置であって、前記回転円板と前記固定円板の少なくとも一方は、対向する面に周縁部から中心部に向かう螺旋状溝を複数持つことを特徴としている。
【００１１】
本発明のように、抵抗部材を螺旋状溝に設けた場合、原料の流れが抵抗部材により抑制される結果、吐出量が低減されることも考えられるが、上記形態のように螺旋状溝を複数有することで、剪断力を向上しつつ吐出量も遜色ない可塑化装置を提供することができる。さらに、複数の螺旋状溝を有することで、中心部における樹脂の速度が周縁部における樹脂の速度に対して低下する割合が大きくなり、その結果、樹脂が中心部において圧縮されやすくなる。そのため、溶融過程で入り込んだ気泡を効果的に除くことができる。
【００１２】
また、請求項３に係る発明は、請求項１に記載の可塑化装置であって、前記抵抗部材は前記螺旋状溝の前記中心部に設けられていることを特徴としている。
【００１３】
原料は中心部付近で溶融状態の原料になるので、溶融状態の原料が抵抗部材を乗り越えることになり、剪断力がより一層大きくなる。
【００１４】
また、請求項４に係る発明は、請求項１に記載の可塑化装置であって、前記抵抗部材は前記螺旋状溝の底或いは及び側壁から該溝の空間に突き出す突起を含むことを特徴としている。
【００１５】
溶融状態の原料が乗り越える抵抗部材が突起であるので、より一層大きな剪断力が作用すると共に、混錬作用も増大する。
【００１６】
また、請求項５に係る発明は、請求項１に記載の可塑化装置であって、前記抵抗部材は前記螺旋状溝の側壁より低い堰を含むことを特徴としている。
【００１７】
溶融状態の原料が乗り越える抵抗部材が堰であるので、大きな剪断力と混錬作用が溝幅全体に作用する。
【００１８】
また、請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の可塑化装置であって、前記抵抗部材は、前記螺旋状溝の深さが前記周縁部から前記中心部に向けて小さくなるように、前記回転円板と前記固定円板との少なくとも一方に形成される前記螺旋状溝の底部であることを特徴としている。
【００１９】
螺旋状溝の深さが周縁部から中心部に向けて小さくなるので、溝の断面積が中心部に向けて小さくなり、溶融状態の原料に圧縮作用が働く。その結果、溶融過程で入り込んだ気泡を除くことができる。さらに、螺旋状溝に形成されている抵抗部材としての突起部や堰と併用することにより、圧縮作用が働く状態で剪断力を受けるので、原料の可塑化に、より一層寄与する。さらに複数の螺旋状溝を形成し、且つ本構成を採用すれば、原料の圧縮効果が飛躍的に高まることになる。
【発明の効果】
【００２０】
螺旋状溝は原料の流れに抵抗する抵抗部材が設けられているので、溶融状態の原料にかかる剪断力を大きくできると共に、混錬作用を働かせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００２２】
（実施形態１）
図１〜３に本発明を実施するための最良の形態を示す。図１は、可塑化装置の全体構造を示す概略図、図２は、回転円板の正面図、図３は、図２のＤ−Ｄ線断面図である。
【００２３】
台盤３１上には、モータ３３、減速機３４及び固定盤３２が固定されている。固定盤３２には、背面部にヒータ３７´を取り付けた固定円板２が固定され、該固定円板２の中央には導管９が固定盤３１を貫通して外部へ突出固着されている。一方、減速機３４には、背面部にヒータ３７を取り付けた回転円板１が回転軸３６を介して連結されており、回転円板１は、固定盤３２に回転可能に嵌め込まれている。動力は、モータ３３から減速機３４を介して回転円板１に伝達される。３５は、回転軸３６の軸受けである。
【００２４】
回転円板１には、図２、３に示す螺旋状溝４が形成されている。すなわち、回転円板１には、円板の周縁部（原料の入口）から中心部（溶融原料の出口）に向かう螺旋状溝４が形成され、中心部付近の該溝４の底４２には抵抗部材としてのいぼ状突起４３を備えている。
【００２５】
原料を供給するホッパー３８の下端部が回転円板１の溝４に当接されており、原料が回転円板１の螺旋状溝４に供給される。
【００２６】
いまホッパー３８から原料が落下して回転円板１の螺旋状溝４に落下し、固定円板２と原料の摩擦と、回転円板２の螺旋状溝４の底４２および側壁４１と原料の摩擦と、により、溝４内をその中心部に向かって送られながら、ヒータ３７、３７′により加熱され、溝４の途中、たとえばいぼ状突起４３が現れる位置付近で溶融原料になる。溶融原料は、固定円板２の表面と回転円板１の溝底４２とで剪断力を受け可塑化されるが、中心部付近溝底４２にいぼ状突起４３があるので、溶融原料にかかる剪断力を大きくできると共に、混錬作用を働かせることができる。その結果、溶融原料が均一化される。
【００２７】
突起の高さは低すぎると混錬作用が弱く、高すぎると溶融原料が流れにくくなる。溝４の側壁４１の高さをｈ、いぼ状突起４３の高さをｈ′とすると、実験的にｈ′／ｈ＝０．１〜０．８が望ましい。
【００２８】
本実施形態では突起を溝底４２のみに設けたが、溝側壁４１にも設けるとよい。それにより混錬作用が増大する。
【００２９】
（実施形態２）
図４及び図５は、本発明の第２実施形態である回転円板１の抵抗部材形状を示すもので、図４は回転円板の正面図、図５は図４のＥ−Ｅ線断面図である。なお、本実施形態の可塑化装置は、回転円板１以外は、実施形態１と同じである。
【００３０】
本実施形態の回転円板１は、中心部付近の溝４に抵抗部材としての堰４４を備えている。堰４４は、高さが溝側壁４１より低く、中心から径方向に放射状に配置されている。
【００３１】
図６に示すように、堰４４′を溝側壁４１に接するように設けてもよい。こうすることで、堰の長さが大になり、溶融原料にかかる剪断力を一層大きくできると共に、混錬作用を強めることができる。
【００３２】
（実施形態３）
図７〜図９は、本発明の第３実施形態である回転円板１の溝形状を示すもので、図７は回転円板の正面図、図８は図７のＦ−Ｆ線断面図、図９は図７のＧ視図である。
【００３３】
本実施形態の螺旋状溝４は、溝の深さが周縁部（原料の入口）から中心部（溶融原料の出口）に向けて小さくなっている。すなわち、図９に示すように、溝底４２が螺旋階段のように周辺部から中心部に向けて持ち上がっている。したがって、図８に示すように、溝の深さを周縁部から中心部に向けてｄ１、ｄ２、ｄ３、・・・・・とすると、ｄ１≧ｄ２≧ｄ３≧ｄ４≧ｄ５≧ｄ６≧ｄ７の関係がある。
【００３４】
本実施形態の回転円板１は、上記のように、溝の深さが周縁部（原料の入口）から中心部（溶融原料の出口）に向けて小さくなる螺旋状溝４を持つので、溝の断面積が中心部に向けて小さくなり、溶融状態の原料に圧縮作用が働く。その結果、溶融過程で入り込んだ気泡を除くことができる。
【００３５】
なお、本実施形態では、溝の深さが連続的に小さくなる例であったが、例えば、入口付近と出口付近は一定の深さで、入口付近と出口付近を結ぶ区間の溝深さを連続的に小さくなるようにしてもよい。
【００３６】
（実施形態４）
図１０は、本発明の第４実施形態である回転円板１の正面図である。図１０中４a、４b、４cが螺旋状溝で、本実施形態の回転円板１は、螺旋状溝を３つ持っている。
【００３７】
螺旋状溝を複数持つので、可塑化ルートが複数になり、吐出量が多くなる。さらに、短い距離で周速が下がるので圧縮作用が働き、溶融過程で入り込んだ気泡を除くことができる。このような構成は、実施形態１から３の構成に付加することができる。
【００３８】
上述の実施形態では、いずれも回転円板に抵抗部材を持つ螺旋状溝を設けた場合であったが、固定円板に設けることもできることは、自明である。
【００３９】
さらに、本実施形態１から４の構成を組み合わせて実施することもできる。具体的には、実施形態１の構成に実施形態２、３、４の構成をそれぞれ付加したり、実施形態２の構成に実施形態３、４の構成をそれぞれ付加したり、実施形態１あるいは実施形態２の構成に実施形態３及び４の構成を付加したりすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、自動車産業や電気・電子産業などにおけるプラスチック部品製造に広く利用される可能性が極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態１に係る可塑化装置の全体構造を示す概略図である。
【図２】実施形態１における回転円板の正面図である。
【図３】図２のＤ−Ｄ線断面図である。
【図４】実施形態２における回転円板の正面図である。
【図５】図４のＥ−Ｅ線断面図である。
【図６】実施形態２における別の形態の回転円板の正面図である。
【図７】実施形態３における回転円板の正面図である。
【図８】図７のＦ−Ｆ線断面図である。
【図９】図７のＧ視図である。
【図１０】実施形態４における回転円板の正面図である。
【図１１】従来の可塑化装置の一例を示す全体図である。
【図１２】従来の固定円板の一例を示す正面図である。
【図１３】図１２のＢ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・・・・・・回転円板
２・・・・・・・・固定円板
４・・・・・・・・螺旋状溝
４１・・・・・・・溝側壁
４２・・・・・・・溝底
４３・・・・・・・いぼ状突起（抵抗部材）
４４、４４′・・・堰（抵抗部材）

【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心部に穴を有する固定円板と該固定円板と対向する回転円板とを有し、その対向面間に該固定円板と該回転円板の周縁部から原料を送り込み途中で該原料を可塑化させつつ可塑化した溶融原料を該固定円板の該穴から外部に送り出す可塑化装置において、
前記回転円板と前記固定円板の少なくとも一方は、対向する面に周縁部から中心部に向かう螺旋状溝を持ち、該螺旋状溝には前記原料の流れに抵抗する抵抗部材が設けられていることを特徴とする可塑化装置。
【請求項２】
前記回転円板と前記固定円板の少なくとも一方は、対向する面に周縁部から中心部に向かう螺旋状溝を複数持つことを特徴とする請求項１に記載の可塑化装置。
【請求項３】
前記抵抗部材は前記螺旋状溝の前記中心部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の可塑化装置。
【請求項４】
前記抵抗部材は前記螺旋状溝の底或いは及び側壁から該溝の空間に突き出す突起を含むことを特徴とする請求項１に記載の可塑化装置。
【請求項５】
前記抵抗部材は前記螺旋状溝の側壁より低い堰を含むことを特徴とする請求項１に記載の可塑化装置。
【請求項６】
前記抵抗部材は、前記螺旋状溝の深さが前記周縁部から前記中心部に向けて小さくなるように、前記回転円板と前記固定円板との少なくとも一方に形成される前記螺旋状溝の底部であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の可塑化装置。

【図１】