押出成形機、スクリュー部材
【課題】原料樹脂にせん断力が作用するのを防ぎつつ、安定した原料供給を行い、製品品質の低下を防ぐことのできる押出成形機、スクリュー部材を提供することを目的とする。
【解決手段】ホッパー２２の直下部分において、フライト３２Ａの１ピッチ分あたりのシリンダ２１とシャフト３１Ａとの間の容積Ｖが、他の部分よりも小さくなるようにすることで、原料樹脂の定量供給を可能とする。これにより、定量フィーダを用いることなく定量供給が可能となり、スクリュー３０Ａの回転速度にリアルタイムに対応した安定した原料供給も行える。
【解決手段】ホッパー２２の直下部分において、フライト３２Ａの１ピッチ分あたりのシリンダ２１とシャフト３１Ａとの間の容積Ｖが、他の部分よりも小さくなるようにすることで、原料樹脂の定量供給を可能とする。これにより、定量フィーダを用いることなく定量供給が可能となり、スクリュー３０Ａの回転速度にリアルタイムに対応した安定した原料供給も行える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出成形機、および押出成形機の押出シリンダに用いられるスクリュー部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
シート状、フィルム状の樹脂成形品を得るためには、押出成形機が用いられている。押出成形機は、熱可塑性樹脂を加熱して軟化させ、押し出す押出シリンダと、押出シリンダから押し出された樹脂をシート状、フィルム状に成形する成形部とを備える。
図１に示すように、押出シリンダ１は、ホッパー２から投入された樹脂原料を、シリンダ３内に投入し、これを、スクリュー４によってシリンダ３の先端部に向けて移送しながら、樹脂の可塑化、溶融を行うようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
このとき、シリンダ３内において、樹脂は、ホッパー２側の領域Ａ１では固体状態であり、中間部の領域Ａ２で可塑化して溶融し、先端部側の領域Ａ３では完全に溶融状態で搬送される。
【０００３】
原料樹脂を可塑化して溶融するまでの過程で、シリンダ３内に樹脂が充満すると、回転するスクリュー４によって樹脂に機械的なせん断力が作用し、これによって樹脂の分子構造に悪影響が与えられ、最終的な製品の状態で、フィッシュアイ等と称される不良が生じる原因となることがある。
このため、図９に示すように、定量フィーダ５を用い、原料樹脂の供給を制限しながら行い、シリンダ３内で樹脂が充満しないようにすることが行われている。この場合、定量フィーダ５は、ベルト式のコンベアからなり、ホッパー２内に投入する樹脂の量を一定化させるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１１３９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記したような定量フィーダ５を用いた構成では、成形する製品の厚さを変更するためにスクリュー４の回転数を変動させた場合、これに追従して定量フィーダ５における原料供給量を調整しなければならず、そのような調整をリアルタイムに行うのは非常に困難であるという問題がある。もちろん、予め最適条件を試運転、テスト等で設定しておき、それに応じて定量フィーダ５の動作を自動的に制御することも可能ではあるが、最適条件を求めるのに手間がかかる。
また、定量フィーダ５に故障等が生じた場合には、原料供給のコントロールが行えず、製品不良に直結する。
【０００６】
加えて、酸素等、周囲の雰囲気に含まれるガスや成分により、原料樹脂の酸化等を招き、製品品質の低下にもつながりやすい。
これを防ぐには、真空ホッパーと称される、供給する原料樹脂が存在する空間を密閉し、真空ポンプ等で真空引きする機構を備えたものを用いるのが好ましいが、定量フィーダ５を用いる場合、定量フィーダ５を構成する原料収納容器６やコンベア７等がある空間およびシリンダ３内の空間を真空引きする必要があり、その空間の容積が非常に大きく、真空引きのための機器類のコストの大幅な上昇につながるとともに、真空引きするのに時間もかかってしまう。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、原料樹脂にせん断力が作用するのを防ぎつつ、安定した原料供給を行い、製品品質の低下を防ぐことのできる押出成形機、スクリュー部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的のもとになされた本発明の押出成形機は、樹脂を可塑化して溶融して押し出す押出シリンダと、押出シリンダから押し出された溶融状態の樹脂をシート状またはフィルム状に成形する成形部とを備える。押出シリンダは、ほぼ水平方向に軸線を有するように配置され、基端部側の上面に樹脂の供給口を有し、先端部側に溶融状態の樹脂の押出口を有する筒状のシリンダと、シリンダ内で、駆動源によってシリンダの軸線周りに回転駆動可能に設けられ、シャフトの外周面にらせん状に連続するフライトが形成されたスクリューと、を備えている。このような押出成形機において、シリンダ内で供給口の直下を含む第一の領域にて、供給口から供給された樹脂がシリンダ内に充満し、かつ第一の領域よりも押出口側の第二の領域にて、シリンダ内における樹脂の充填密度が低下するような構成とすることを特徴とする。
第一の領域にて、供給口から供給された樹脂がシリンダ内に充満するとで、樹脂の流量が制限され、これによって樹脂の定量供給が行える。
また、第二の領域において、シリンダ内における樹脂の充填密度を低下させることで、スクリューによってシリンダ内を移送される樹脂にせん断力が作用するのを防止することができる。したがって、第二の領域における樹脂の充填密度は、シリンダ内における樹脂の上面レベルが大きく下がるほど、低下させるのが好ましい。
ここで、第一の領域、第二の領域にて、樹脂は固体状態のまま移送される。
【０００８】
上記のように、第一の領域にて、供給口から供給された樹脂がシリンダ内に充満し、第二の領域にて、シリンダ内における樹脂の充填密度を低下させるには、様々な構成を採用することができる。
例えば、スクリューのシャフトを、第一の領域における外径が、第二の領域における外径よりも大きくなるように形成することができる。これにより、シリンダとシャフトの隙間の断面積が、第一の領域と第二の領域で異なり、第一の領域と第二の領域とで、樹脂の充満状態、密度状態を変化させることができる。
【０００９】
また、スクリューのフライトを、第一の領域におけるフライトの厚さが、第二の領域におけるフライトの厚さよりも大きくなるように形成しても良い。スクリューのフライトを、第一の領域におけるフライトのリード寸法が、第二の領域におけるフライトのリード寸法よりも小さくなるように形成することもできる。これらにより、第一の領域において、らせん状のフライトによって形成されるらせん状の溝の幅（スクリューの軸線方向における幅寸法）が、第二の領域よりも小さくなり、これによって、シリンダとスクリューとの間の空間が狭くなるのである。これによっても上記構成を実現できる。
【００１０】
スクリューを、第一の領域にて、フライトに対しシャフトの軸線方向にオフセットして設けられた副フライトをさらに備えるようにし、第一の領域におけるフライトと副フライトの間隔が、第二の領域におけるフライトのリード寸法よりも小さくなるようにすることもできる。
これによって、第一の領域では、供給口から供給された樹脂は、フライトと副フライトに挟み込まれた状態で移送される。第一の領域におけるフライトと副フライトの間隔を、第二の領域におけるフライトのリード寸法よりも小さくすることで、シリンダとスクリューとの間の実質的な空間が狭くなり、第一の領域で樹脂をシリンダ内に充満させることができる。
【００１１】
本発明は、押出成形機にて樹脂を可塑化し、溶融して押し出す押出シリンダに用いられるスクリュー部材として捉えることもできる。このスクリュー部材は、一方向に延在するシャフトと、シャフトの外周面にらせん状に連続して形成されたフライトと、を備える。そして、フライトが１巻きする寸法あたりの、押出シリンダのシリンダの内壁、シャフト、およびフライトによって囲まれる部分の容積が、押出シリンダのシリンダ内に挿入配置された状態でシリンダの上面に形成された樹脂の供給口の直下に位置する部分にて、樹脂の移送方向下流側の部分より小さくなるよう、シャフトの外径、フライトの厚さ、フライトのリード寸法が設定されていることを特徴とするものである。
このように、フライトが１巻きする寸法あたりの、シリンダの内壁、シャフト、およびフライトによって囲まれる部分の容積を、シリンダの上面に形成された樹脂の供給口の直下に位置する部分にて、樹脂の移送方向下流側の部分よりも小さくなるようにすることで、シリンダ内で供給口の直下を含む第一の領域にて、供給口から供給された樹脂がシリンダ内に充満し、かつ第一の領域よりも押出口側の第二の領域にて、シリンダ内における樹脂の充填密度が低下するような構成を実現できる。
具体的には、シリンダ内に挿入配置した状態で供給口の直下に位置する部分におけるシャフトの外径が、他の部分よりも大きくなるよう形成することができる。
また、シリンダ内に挿入配置した状態で供給口の直下に位置する部分におけるフライトの隙間が、他の部分よりも小さくなるように形成するのも有効である。これには、シリンダ内に挿入配置した状態で供給口の直下に位置する部分におけるフライトの厚さを、他の部分よりも厚く形成するのが好ましい。さらに、シリンダ内に挿入配置した状態で供給口の直下に位置する部分におけるフライトのリード寸法を、他の部分よりも小さく形成するのも好ましい。シリンダ内に挿入配置した状態で供給口の直下に位置する部分にて、フライトを二重に形成するのも好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、樹脂の供給口の直下に位置する部分において樹脂の流量を制限することで、原料樹脂の定量供給が可能となり、これによって、定量フィーダを用いることなく定量供給が可能となる。その結果、装置の低コスト化が可能となり、スクリューの回転速度にリアルタイムに対応した安定した原料供給が可能となる。
また、供給口の直下に位置する部分よりも下流側においては、樹脂がシリンダからせん断力を受けることもなく、品質の低下を回避することができる。
さらに、別体の定量フィーダが不要であるので、真空ホッパーを容易に実現することができ、品質改善に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面に示す実施形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における押出成形機１０全体の構成を説明するための図である。
この図１に示すように、押出成形機１０は、樹脂を可塑化し、溶融して押し出す押出シリンダ２０と、押出シリンダ２０から押し出された樹脂をシート状、フィルム状に成形する成形ダイ（成形部）５０と、を備えている。
【００１４】
押出シリンダ２０は、基端側の上面に供給口２１ａを有し、先端部に押出口２１ｂを有した筒状のシリンダ２１と、シリンダ２１の一端側において、ペレット状あるいは粉末状の原料樹脂を供給口２１ａからシリンダ２１内に投入するホッパー２２と、ホッパー２２から投入された樹脂を可塑化して溶融し、シリンダ２１の先端部の押出口２１ｂから成形ダイ５０に樹脂を押し出すスクリュー（スクリュー部材）３０と、スクリュー３０をシリンダ２１内で回転駆動させるためのモータ２３および減速機２４と、シリンダ２１の外周部に設けられたヒータ２５と、を備えている。
ここで、スクリュー３０は、シャフト３１の外周面に、螺旋状に連続するフライト３２が一体に設けられた構成を有している。
【００１５】
押出シリンダ２０においては、原料樹脂がホッパー２２からシリンダ２１内に供給されると、回転駆動されるスクリュー３０によって、原料樹脂はシリンダ２１内を移送されていく。このとき、ヒータ２５から加えられる熱によってシリンダ２１内で樹脂が可塑化し、溶融し始める。これをスクリュー３０で撹拌することによって、原料樹脂は最終的に溶融状態でシリンダ２１内を搬送される。
したがって、シリンダ２１内は、原料樹脂の状態によって、固体状態のまま移送されるホッパー２２側の領域Ａ１と、可塑化して溶融しはじめる中間部の領域Ａ２と、完全に溶融状態で搬送される成形ダイ５０側の先端部側の領域Ａ３とに区分することができる。
【００１６】
本発明においては、上記のような押出シリンダ２０のスクリュー３０に工夫を凝らすことで、格別なる効果を得ることができるものとなっている。
以下、スクリュー３０の具体的な構成について、複数の例を示す。
【００１７】
まず、図２は、押出シリンダ２０において、原料樹脂が固体状態のまま移送されるホッパー２２側の領域Ａ１を示すものである。この領域Ａ１において、スクリュー（スクリュー部材）３０Ａは、シャフト３１Ａが、ホッパー２２の直下に位置する部分（第一の領域）において、その外径が最も太いストレート状の大径部３３とされ、樹脂の移送方向下流側（領域Ａ２側）に行くに従い、その外径が漸次小さくなるテーパ状のテーパ部３４とされ、さらにその下流側（第二の領域）で、外径が一定となる小径部３５とされている。
一方、シリンダ２１の内径およびフライト３２Ａの外径は一定であり、またフライト３２Ａは、リード寸法Ｐが一定とされ、等ピッチで形成されている。
【００１８】
これによって、シリンダ２１とシャフト３１Ａとの間の断面積Ａは、ホッパー２２の直下の大径部３３の部分において最も小さく、テーパ部３４の部分で小径部３５に向けて漸次増大するようになっている。
そして、フライト３２Ａのリード寸法Ｐが一定であるため、フライト３２Ａの１ピッチ分（フライト３２Ａが１巻きする寸法、すなわちリード寸法Ｐ）あたりのシリンダ２１とシャフト３１Ａとの間の容積Ｖは、ホッパー２２の直下に位置する部分において最も小さく、テーパ部３４で漸次増大する。ここで容積Ｖは、フライト３２Ａの厚さをｔとすると、
Ｖ≒（Ｐ−ｔ）×Ａ
で表される。
【００１９】
したがって、ホッパー２２から供給される原料樹脂は、ホッパー２２の直下に位置する部分においてシリンダ２１とシャフト３１Ａとの間に充満し、これによって原料樹脂の供給量が制限され、この後、テーパ部３４を過ぎてシリンダ２１とシャフト３１Ａとの隙間が広がると、シリンダ２１内における原料樹脂の充填密度が低下し、シリンダ２１内に充満せず、ゆとり空間Ｓをもってスクリュー３０Ａによって移送されることになる。
【００２０】
その結果、定量フィーダを用いずとも、定量供給を行うことが可能となる。これにより、装置の低コスト化を図ることができる。また、原料樹脂の供給量は、ホッパー２２の直下の部分における容積Ｖとフライト３２Ａの回転数によって定まる。ホッパー２２の直下の部分には、ホッパー２２から自重によって原料樹脂が落下して供給されるため、スクリュー３０Ａの回転速度に応じて原料樹脂の供給量が自ずと変化し、リアルタイムに安定した定量供給が行える。
そして、シリンダ２１内においては、テーパ部３４を過ぎて以降、シリンダ２１とシャフト３１Ａの隙間が広がり、原料樹脂がシリンダ２１内に充満しないため、原料樹脂にせん断力が作用して製品品質に悪影響を及ぼすのを回避することができる。
さらに、ホッパー２２内のみを真空環境とすれば、真空ホッパーを容易に実現できる。これによって、可塑化して溶融する過程で原料樹脂が酸化したり気泡が混入したりするのを防止できる。
また、このようなシャフト３１Ａを有したスクリュー３０Ａを、既存の押出シリンダ２０に取り付けるのみで上記効果が発揮できるので、低コストで大きな効果を得ることができる。
【００２１】
図３に示す押出シリンダ２０のスクリュー（スクリュー部材）３０Ｂは、シャフト３１Ｂはその長さ方向に太さが変化することなく同一太さで形成されている。スクリュー３０Ｂのフライト３２Ｂは、シャフト３１Ｂに対し、一定のリード寸法Ｐで、等ピッチで形成されている。
ここで、図３および図４に示すように、フライト３２Ｂは、ホッパー２２の直下に位置する部分において、その厚さが、他の部分に比較して大きな厚さｔ１となるように形成されている。そして、このフライト３２Ｂの厚さは、樹脂の移送方向下流側（領域Ａ２側）に行くに従い、一定の厚さｔ２となるまで漸次小さくされる。
これにより、ホッパー２２の直下に位置する部分においては、フライト３２Ｂの１ピッチ分あたりのシリンダ２１とシャフト３１Ｂとの間の容積Ｖは、フライト３２Ｂが他の部分よりも厚い分（ｔ１−ｔ２）、小さくなる。このとき、例えば、ホッパー２２の直下に位置する部分と、下流側の部分とで、フライト３２Ｂの１ピッチ分あたりのシリンダ２１とシャフト３１Ｂとの間の容積Ｖが２倍程度異なるように、フライト３２Ｂの厚さｔ１、ｔ２を設定するのが好ましい。
【００２２】
ホッパー２２から供給される原料樹脂は、ホッパー２２の直下に位置する部分においてシリンダ２１とシャフト３１Ｂとの間に供給されるが、フライト３２Ｂの厚さが他の部分に比較して大きく、容積Ｖが小さくなっているため、この部分に充満し、これによって原料樹脂の供給量が制限される。これによって、定量フィーダを用いずとも、原料樹脂の定量供給を行うことが可能となる。
さらに、下流側において、フライト３２Ｂの厚さｔが小さくなると、原料樹脂はシリンダ２１内に充満せず、ゆとり空間Ｓをもってスクリュー３０Ｂによって移送されることになり、原料樹脂にせん断力が作用するのを回避できる。
【００２３】
その結果、図２に示した場合と同様、装置の低コスト化、スクリュー３０Ｂの回転速度にリアルタイムに対応した安定した原料供給、せん断力による製品品質への悪影響の回避が可能となる。また、真空ホッパーについても同様に容易に実現でき、品質改善に有効である。
【００２４】
図５に示す押出シリンダ２０のスクリュー（スクリュー部材）３０Ｃにおいて、シャフト３１Ｃはその長さ方向に太さが変化することなく同一太さで形成されている。スクリュー３０Ｃのフライト３２Ｃは、シャフト３１Ｃに対し、一定の厚さで形成されている。
ここで、フライト３２Ｃは、ホッパー２２の直下に位置する部分において、そのリード寸法Ｐが、他の部分に比較して小さくなるように形成されている（Ｐ＝Ｐ１）。そして、フライト３２Ｃは、樹脂の移送方向下流側（領域Ａ２側）に行くに従い、一定のリード寸法Ｐ２となるまでリード寸法Ｐが漸次大きくなるように形成されている。
これにより、ホッパー２２の直下に位置する部分においては、フライト３２Ｃの１ピッチ分あたりのシリンダ２１とシャフト３１Ｃとの間の容積Ｖは、リード寸法Ｐが小さい（Ｐ＝Ｐ１）分、小さくなる。このとき、例えば、ホッパー２２の直下に位置する部分と、下流側の部分とで、フライト３２Ｃの１ピッチ分あたりのシリンダ２１とシャフト３１Ｃとの間の容積Ｖが２倍程度異なるように、フライト３２Ｃのリード寸法Ｐ１、Ｐ２を設定するのが好ましい。
【００２５】
このような構成により、ホッパー２２から供給される原料樹脂は、ホッパー２２の直下に位置する部分においてシリンダ２１とシャフト３１Ｃとの間に供給されるが、フライト３２Ｃのリード寸法Ｐが他の部分に比較して小さいため、原料樹脂がこの部分に充満し、これによって原料樹脂の供給量が制限される。その結果、定量フィーダを用いずとも、原料樹脂の定量供給を行うことが可能となる。
そして、下流側において、フライト３２Ｃのリード寸法Ｐが大きくなると、原料樹脂はシリンダ２１内に充満せず、ゆとり空間Ｓをもってスクリュー３０Ｃによって移送されることになり、原料樹脂にせん断力が作用するのを回避できる。
【００２６】
その結果、図２に示した場合と同様、装置の低コスト化、スクリュー３０Ｃの回転速度にリアルタイムに対応した安定した原料供給、せん断力による製品品質への悪影響の回避が可能となる。また、真空ホッパーについても同様に容易に実現でき、品質改善に有効である。
【００２７】
図６に示す押出シリンダ２０のスクリュー（スクリュー部材）３０Ｄは、図５に示したスクリュー３０Ｃの変形例である。このスクリュー３０Ｄのフライト３２Ｄは、ホッパー２２の直下に位置する部分において、そのリード寸法Ｐが、他の部分に比較して小さくなるように形成され（Ｐ＝Ｐ１）、樹脂の移送方向下流側にてリード寸法Ｐが他の部分よりもいったん大きくなるように形成され（Ｐ＝Ｐ３）、さらに樹脂の移送方向下流側に行くに従い、一定のリード寸法Ｐ２となるまでリード寸法Ｐが漸次小さくされる。ここで、
Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３
である。
【００２８】
このとき、例えば、ホッパー２２の直下に位置する部分の、リード寸法Ｐ＝Ｐ１である部分と、最も下流側の、リード寸法Ｐ＝Ｐ２である部分とでは、フライト３２Ｄの１ピッチ分あたりのシリンダ２１とシャフト３１Ｄとの間の容積Ｖが２倍程度異なるように、フライト３２Ｄのリード寸法Ｐ１、Ｐ２を設定するのが好ましい。また、最も下流側の、リード寸法Ｐ＝Ｐ２である部分と、リード寸法Ｐ＝Ｐ３である部分とでも、フライト３２Ｄの１ピッチ分あたりのシリンダ２１とシャフト３１Ｄとの間の容積Ｖが２倍程度異なるように、フライト３２Ｄのリード寸法Ｐ２、Ｐ３を設定するのが好ましい。
【００２９】
このような構成により、ホッパー２２から供給される原料樹脂は、ホッパー２２の直下に位置する部分においてシリンダ２１とシャフト３１Ｄとの間に供給され、この部分で原料樹脂の供給量が制限された後、リード寸法Ｐが大きく拡大されるため、シリンダ２１内における原料樹脂のレベルは、図５に示したスクリュー３０Ｃの場合よりもさらに低くなり、シリンダ２１内でのゆとり空間Ｓはさらに広くなる。これによって、原料樹脂にせん断力が作用するのを、より確実に回避することが可能となり、せん断力による製品品質への悪影響の回避をいっそう確実なものとすることができる。
【００３０】
図７に示す押出シリンダ２０のスクリュー（スクリュー部材）３０Ｅは、フライト３２Ｅが、一定のリード寸法Ｐで、等ピッチに形成されている。
図７、図８に示すように、スクリュー３０Ｅには、ホッパー２２の直下に位置する部分において、一定のリード寸法Ｐでらせん状に形成されたフライト３２Ｅの間に位置するよう、副フライト４０が設けられている。この副フライト４０は、フライト３２Ｅと等しいリード寸法Ｐで形成され、フライト３２Ｅに対し、例えばＰ/２だけシャフト３１Ｅの軸線方向にオフセットして形成されている。
副フライト４０は、その外径がフライト３２Ｅと同径とされ、ホッパー２２の直下に位置する部分を含む所定の領域に形成されている。
【００３１】
このようなスクリュー３０Ｅでは、ホッパー２２の直下に位置する部分において、これらフライト３２Ｅと副フライト４０とに挟まれて形成される溝の幅が、実質的にフライト３２Ｅのリード寸法Ｐの半分程度となっている。これにより、フライト３２Ｅの１ピッチ分あたりのシリンダ２１とシャフト３１Ｅとの間の容積Ｖは、フライト３２Ｅと副フライト４０が形成されている部分では、フライト３２Ｅのみが形成されている部分に対し、ほぼ半分となる。
【００３２】
さて、ホッパー２２から供給される原料樹脂は、ホッパー２２の直下に位置する部分においてシリンダ２１とシャフト３１Ｅとの間の、フライト３２Ｅと副フライト４０とによって形成された空間に供給され、この部分で原料樹脂の供給量が制限される。その後、副フライト４０の端部を過ぎると、フライト３２Ｅのみとなり、実質的にリード寸法Ｐが拡大されるため、シリンダ２１内における原料樹脂のレベルは低くなり、シリンダ２１内でのゆとり空間Ｓはさらに広くなる。
【００３３】
その結果、図２に示した場合と同様、装置の低コスト化、スクリュー３０Ｅの回転速度にリアルタイムに対応した安定した原料供給、せん断力による製品品質への悪影響の回避が可能となる。また、真空ホッパーについても同様に容易に実現でき、品質改善に有効である。
【００３４】
上記したように、図２〜図８に示したように、ホッパー２２の直下に位置する部分において、フライト３２Ａ〜３２Ｅの１ピッチ分あたりのシリンダ２１とシャフト３１Ａ〜３１Ｅとの間の容積Ｖが、他の部分よりも小さくなるようにすることで、原料樹脂の定量供給が可能となり、これによって、定量フィーダを用いることなく定量供給が可能となる。その結果、装置の低コスト化が可能となり、スクリュー３０Ａ〜３０Ｅの回転速度にリアルタイムに対応した安定した原料供給が可能となる。
また、ホッパー２２の直下に位置する部分よりも下流側においては、原料樹脂がシリンダ２１からせん断力を受けることもなく、品質の低下を回避することができる。
さらに、別体の定量フィーダが不要であるので、真空ホッパーを容易に実現することができ、品質改善に有効である。
しかも、スクリュー３０Ａ〜３０Ｅは、既存の押出シリンダに組み込むのみで、上記の本発明の押出シリンダ２０を実現することができ、本発明を汎用性の高いものとすることができ、加えて上記効果を確実かつ容易に得ることが可能となる。
【００３５】
ところで、上記実施の形態において、スクリュー３０Ａ〜３０Ｅの構造により、ホッパー２２の直下に位置する部分において、フライト３２Ａ〜３２Ｅの１ピッチ分あたりのシリンダ２１とシャフト３１Ａ〜３１Ｅとの間の容積Ｖが、他の部分よりも小さくなるようにしたが、これに限るものではなく、シリンダ２１側の構造を工夫することで、同様の効果を得ることが可能である。例えば、シリンダ２１の内径をホッパー２２の直下に位置する部分で小さくし、他の部分で大きくすることができる。
また、図２から図８の構成は、複数の構成を組み合わせて採用することも可能である。
加えて、押出成形機１０の他の部分の構成については、いかなるものとしても何ら支障はない。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施の形態における押出成形機の全体構成を示す図である。
【図２】スクリューのシャフトの一部を太くした例を示す図である。
【図３】スクリューのフライトの一部を太くした例を示す図である。
【図４】図３のスクリューの斜視図である。
【図５】スクリューのフライトのリード寸法を、一部で太くした例を示す図である。
【図６】図５の応用例を示す図である。
【図７】スクリューの一部で、フライトを二重構造とした例を示す図である。
【図８】図７のスクリューの斜視図である。
【図９】従来の押出シリンダの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０…押出成形機、２０…押出シリンダ、２１…シリンダ、２１ａ…供給口、２１ｂ…押出口、２２…ホッパー、３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ…スクリュー（スクリュー部材）、３１、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ、３１Ｅ…シャフト、３２、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅ…フライト、３３…大径部、３４…テーパ部、３５…小径部、４０…副フライト、５０…成形ダイ（成形部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出成形機、および押出成形機の押出シリンダに用いられるスクリュー部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
シート状、フィルム状の樹脂成形品を得るためには、押出成形機が用いられている。押出成形機は、熱可塑性樹脂を加熱して軟化させ、押し出す押出シリンダと、押出シリンダから押し出された樹脂をシート状、フィルム状に成形する成形部とを備える。
図１に示すように、押出シリンダ１は、ホッパー２から投入された樹脂原料を、シリンダ３内に投入し、これを、スクリュー４によってシリンダ３の先端部に向けて移送しながら、樹脂の可塑化、溶融を行うようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
このとき、シリンダ３内において、樹脂は、ホッパー２側の領域Ａ１では固体状態であり、中間部の領域Ａ２で可塑化して溶融し、先端部側の領域Ａ３では完全に溶融状態で搬送される。
【０００３】
原料樹脂を可塑化して溶融するまでの過程で、シリンダ３内に樹脂が充満すると、回転するスクリュー４によって樹脂に機械的なせん断力が作用し、これによって樹脂の分子構造に悪影響が与えられ、最終的な製品の状態で、フィッシュアイ等と称される不良が生じる原因となることがある。
このため、図９に示すように、定量フィーダ５を用い、原料樹脂の供給を制限しながら行い、シリンダ３内で樹脂が充満しないようにすることが行われている。この場合、定量フィーダ５は、ベルト式のコンベアからなり、ホッパー２内に投入する樹脂の量を一定化させるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１１３９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記したような定量フィーダ５を用いた構成では、成形する製品の厚さを変更するためにスクリュー４の回転数を変動させた場合、これに追従して定量フィーダ５における原料供給量を調整しなければならず、そのような調整をリアルタイムに行うのは非常に困難であるという問題がある。もちろん、予め最適条件を試運転、テスト等で設定しておき、それに応じて定量フィーダ５の動作を自動的に制御することも可能ではあるが、最適条件を求めるのに手間がかかる。
また、定量フィーダ５に故障等が生じた場合には、原料供給のコントロールが行えず、製品不良に直結する。
【０００６】
加えて、酸素等、周囲の雰囲気に含まれるガスや成分により、原料樹脂の酸化等を招き、製品品質の低下にもつながりやすい。
これを防ぐには、真空ホッパーと称される、供給する原料樹脂が存在する空間を密閉し、真空ポンプ等で真空引きする機構を備えたものを用いるのが好ましいが、定量フィーダ５を用いる場合、定量フィーダ５を構成する原料収納容器６やコンベア７等がある空間およびシリンダ３内の空間を真空引きする必要があり、その空間の容積が非常に大きく、真空引きのための機器類のコストの大幅な上昇につながるとともに、真空引きするのに時間もかかってしまう。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、原料樹脂にせん断力が作用するのを防ぎつつ、安定した原料供給を行い、製品品質の低下を防ぐことのできる押出成形機、スクリュー部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的のもとになされた本発明の押出成形機は、樹脂を可塑化して溶融して押し出す押出シリンダと、押出シリンダから押し出された溶融状態の樹脂をシート状またはフィルム状に成形する成形部とを備える。押出シリンダは、ほぼ水平方向に軸線を有するように配置され、基端部側の上面に樹脂の供給口を有し、先端部側に溶融状態の樹脂の押出口を有する筒状のシリンダと、シリンダ内で、駆動源によってシリンダの軸線周りに回転駆動可能に設けられ、シャフトの外周面にらせん状に連続するフライトが形成されたスクリューと、を備えている。このような押出成形機において、シリンダ内で供給口の直下を含む第一の領域にて、供給口から供給された樹脂がシリンダ内に充満し、かつ第一の領域よりも押出口側の第二の領域にて、シリンダ内における樹脂の充填密度が低下するような構成とすることを特徴とする。
第一の領域にて、供給口から供給された樹脂がシリンダ内に充満するとで、樹脂の流量が制限され、これによって樹脂の定量供給が行える。
また、第二の領域において、シリンダ内における樹脂の充填密度を低下させることで、スクリューによってシリンダ内を移送される樹脂にせん断力が作用するのを防止することができる。したがって、第二の領域における樹脂の充填密度は、シリンダ内における樹脂の上面レベルが大きく下がるほど、低下させるのが好ましい。
ここで、第一の領域、第二の領域にて、樹脂は固体状態のまま移送される。
【０００８】
上記のように、第一の領域にて、供給口から供給された樹脂がシリンダ内に充満し、第二の領域にて、シリンダ内における樹脂の充填密度を低下させるには、様々な構成を採用することができる。
例えば、スクリューのシャフトを、第一の領域における外径が、第二の領域における外径よりも大きくなるように形成することができる。これにより、シリンダとシャフトの隙間の断面積が、第一の領域と第二の領域で異なり、第一の領域と第二の領域とで、樹脂の充満状態、密度状態を変化させることができる。
【０００９】
また、スクリューのフライトを、第一の領域におけるフライトの厚さが、第二の領域におけるフライトの厚さよりも大きくなるように形成しても良い。スクリューのフライトを、第一の領域におけるフライトのリード寸法が、第二の領域におけるフライトのリード寸法よりも小さくなるように形成することもできる。これらにより、第一の領域において、らせん状のフライトによって形成されるらせん状の溝の幅（スクリューの軸線方向における幅寸法）が、第二の領域よりも小さくなり、これによって、シリンダとスクリューとの間の空間が狭くなるのである。これによっても上記構成を実現できる。
【００１０】
スクリューを、第一の領域にて、フライトに対しシャフトの軸線方向にオフセットして設けられた副フライトをさらに備えるようにし、第一の領域におけるフライトと副フライトの間隔が、第二の領域におけるフライトのリード寸法よりも小さくなるようにすることもできる。
これによって、第一の領域では、供給口から供給された樹脂は、フライトと副フライトに挟み込まれた状態で移送される。第一の領域におけるフライトと副フライトの間隔を、第二の領域におけるフライトのリード寸法よりも小さくすることで、シリンダとスクリューとの間の実質的な空間が狭くなり、第一の領域で樹脂をシリンダ内に充満させることができる。
【００１１】
本発明は、押出成形機にて樹脂を可塑化し、溶融して押し出す押出シリンダに用いられるスクリュー部材として捉えることもできる。このスクリュー部材は、一方向に延在するシャフトと、シャフトの外周面にらせん状に連続して形成されたフライトと、を備える。そして、フライトが１巻きする寸法あたりの、押出シリンダのシリンダの内壁、シャフト、およびフライトによって囲まれる部分の容積が、押出シリンダのシリンダ内に挿入配置された状態でシリンダの上面に形成された樹脂の供給口の直下に位置する部分にて、樹脂の移送方向下流側の部分より小さくなるよう、シャフトの外径、フライトの厚さ、フライトのリード寸法が設定されていることを特徴とするものである。
このように、フライトが１巻きする寸法あたりの、シリンダの内壁、シャフト、およびフライトによって囲まれる部分の容積を、シリンダの上面に形成された樹脂の供給口の直下に位置する部分にて、樹脂の移送方向下流側の部分よりも小さくなるようにすることで、シリンダ内で供給口の直下を含む第一の領域にて、供給口から供給された樹脂がシリンダ内に充満し、かつ第一の領域よりも押出口側の第二の領域にて、シリンダ内における樹脂の充填密度が低下するような構成を実現できる。
具体的には、シリンダ内に挿入配置した状態で供給口の直下に位置する部分におけるシャフトの外径が、他の部分よりも大きくなるよう形成することができる。
また、シリンダ内に挿入配置した状態で供給口の直下に位置する部分におけるフライトの隙間が、他の部分よりも小さくなるように形成するのも有効である。これには、シリンダ内に挿入配置した状態で供給口の直下に位置する部分におけるフライトの厚さを、他の部分よりも厚く形成するのが好ましい。さらに、シリンダ内に挿入配置した状態で供給口の直下に位置する部分におけるフライトのリード寸法を、他の部分よりも小さく形成するのも好ましい。シリンダ内に挿入配置した状態で供給口の直下に位置する部分にて、フライトを二重に形成するのも好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、樹脂の供給口の直下に位置する部分において樹脂の流量を制限することで、原料樹脂の定量供給が可能となり、これによって、定量フィーダを用いることなく定量供給が可能となる。その結果、装置の低コスト化が可能となり、スクリューの回転速度にリアルタイムに対応した安定した原料供給が可能となる。
また、供給口の直下に位置する部分よりも下流側においては、樹脂がシリンダからせん断力を受けることもなく、品質の低下を回避することができる。
さらに、別体の定量フィーダが不要であるので、真空ホッパーを容易に実現することができ、品質改善に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面に示す実施形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における押出成形機１０全体の構成を説明するための図である。
この図１に示すように、押出成形機１０は、樹脂を可塑化し、溶融して押し出す押出シリンダ２０と、押出シリンダ２０から押し出された樹脂をシート状、フィルム状に成形する成形ダイ（成形部）５０と、を備えている。
【００１４】
押出シリンダ２０は、基端側の上面に供給口２１ａを有し、先端部に押出口２１ｂを有した筒状のシリンダ２１と、シリンダ２１の一端側において、ペレット状あるいは粉末状の原料樹脂を供給口２１ａからシリンダ２１内に投入するホッパー２２と、ホッパー２２から投入された樹脂を可塑化して溶融し、シリンダ２１の先端部の押出口２１ｂから成形ダイ５０に樹脂を押し出すスクリュー（スクリュー部材）３０と、スクリュー３０をシリンダ２１内で回転駆動させるためのモータ２３および減速機２４と、シリンダ２１の外周部に設けられたヒータ２５と、を備えている。
ここで、スクリュー３０は、シャフト３１の外周面に、螺旋状に連続するフライト３２が一体に設けられた構成を有している。
【００１５】
押出シリンダ２０においては、原料樹脂がホッパー２２からシリンダ２１内に供給されると、回転駆動されるスクリュー３０によって、原料樹脂はシリンダ２１内を移送されていく。このとき、ヒータ２５から加えられる熱によってシリンダ２１内で樹脂が可塑化し、溶融し始める。これをスクリュー３０で撹拌することによって、原料樹脂は最終的に溶融状態でシリンダ２１内を搬送される。
したがって、シリンダ２１内は、原料樹脂の状態によって、固体状態のまま移送されるホッパー２２側の領域Ａ１と、可塑化して溶融しはじめる中間部の領域Ａ２と、完全に溶融状態で搬送される成形ダイ５０側の先端部側の領域Ａ３とに区分することができる。
【００１６】
本発明においては、上記のような押出シリンダ２０のスクリュー３０に工夫を凝らすことで、格別なる効果を得ることができるものとなっている。
以下、スクリュー３０の具体的な構成について、複数の例を示す。
【００１７】
まず、図２は、押出シリンダ２０において、原料樹脂が固体状態のまま移送されるホッパー２２側の領域Ａ１を示すものである。この領域Ａ１において、スクリュー（スクリュー部材）３０Ａは、シャフト３１Ａが、ホッパー２２の直下に位置する部分（第一の領域）において、その外径が最も太いストレート状の大径部３３とされ、樹脂の移送方向下流側（領域Ａ２側）に行くに従い、その外径が漸次小さくなるテーパ状のテーパ部３４とされ、さらにその下流側（第二の領域）で、外径が一定となる小径部３５とされている。
一方、シリンダ２１の内径およびフライト３２Ａの外径は一定であり、またフライト３２Ａは、リード寸法Ｐが一定とされ、等ピッチで形成されている。
【００１８】
これによって、シリンダ２１とシャフト３１Ａとの間の断面積Ａは、ホッパー２２の直下の大径部３３の部分において最も小さく、テーパ部３４の部分で小径部３５に向けて漸次増大するようになっている。
そして、フライト３２Ａのリード寸法Ｐが一定であるため、フライト３２Ａの１ピッチ分（フライト３２Ａが１巻きする寸法、すなわちリード寸法Ｐ）あたりのシリンダ２１とシャフト３１Ａとの間の容積Ｖは、ホッパー２２の直下に位置する部分において最も小さく、テーパ部３４で漸次増大する。ここで容積Ｖは、フライト３２Ａの厚さをｔとすると、
Ｖ≒（Ｐ−ｔ）×Ａ
で表される。
【００１９】
したがって、ホッパー２２から供給される原料樹脂は、ホッパー２２の直下に位置する部分においてシリンダ２１とシャフト３１Ａとの間に充満し、これによって原料樹脂の供給量が制限され、この後、テーパ部３４を過ぎてシリンダ２１とシャフト３１Ａとの隙間が広がると、シリンダ２１内における原料樹脂の充填密度が低下し、シリンダ２１内に充満せず、ゆとり空間Ｓをもってスクリュー３０Ａによって移送されることになる。
【００２０】
その結果、定量フィーダを用いずとも、定量供給を行うことが可能となる。これにより、装置の低コスト化を図ることができる。また、原料樹脂の供給量は、ホッパー２２の直下の部分における容積Ｖとフライト３２Ａの回転数によって定まる。ホッパー２２の直下の部分には、ホッパー２２から自重によって原料樹脂が落下して供給されるため、スクリュー３０Ａの回転速度に応じて原料樹脂の供給量が自ずと変化し、リアルタイムに安定した定量供給が行える。
そして、シリンダ２１内においては、テーパ部３４を過ぎて以降、シリンダ２１とシャフト３１Ａの隙間が広がり、原料樹脂がシリンダ２１内に充満しないため、原料樹脂にせん断力が作用して製品品質に悪影響を及ぼすのを回避することができる。
さらに、ホッパー２２内のみを真空環境とすれば、真空ホッパーを容易に実現できる。これによって、可塑化して溶融する過程で原料樹脂が酸化したり気泡が混入したりするのを防止できる。
また、このようなシャフト３１Ａを有したスクリュー３０Ａを、既存の押出シリンダ２０に取り付けるのみで上記効果が発揮できるので、低コストで大きな効果を得ることができる。
【００２１】
図３に示す押出シリンダ２０のスクリュー（スクリュー部材）３０Ｂは、シャフト３１Ｂはその長さ方向に太さが変化することなく同一太さで形成されている。スクリュー３０Ｂのフライト３２Ｂは、シャフト３１Ｂに対し、一定のリード寸法Ｐで、等ピッチで形成されている。
ここで、図３および図４に示すように、フライト３２Ｂは、ホッパー２２の直下に位置する部分において、その厚さが、他の部分に比較して大きな厚さｔ１となるように形成されている。そして、このフライト３２Ｂの厚さは、樹脂の移送方向下流側（領域Ａ２側）に行くに従い、一定の厚さｔ２となるまで漸次小さくされる。
これにより、ホッパー２２の直下に位置する部分においては、フライト３２Ｂの１ピッチ分あたりのシリンダ２１とシャフト３１Ｂとの間の容積Ｖは、フライト３２Ｂが他の部分よりも厚い分（ｔ１−ｔ２）、小さくなる。このとき、例えば、ホッパー２２の直下に位置する部分と、下流側の部分とで、フライト３２Ｂの１ピッチ分あたりのシリンダ２１とシャフト３１Ｂとの間の容積Ｖが２倍程度異なるように、フライト３２Ｂの厚さｔ１、ｔ２を設定するのが好ましい。
【００２２】
ホッパー２２から供給される原料樹脂は、ホッパー２２の直下に位置する部分においてシリンダ２１とシャフト３１Ｂとの間に供給されるが、フライト３２Ｂの厚さが他の部分に比較して大きく、容積Ｖが小さくなっているため、この部分に充満し、これによって原料樹脂の供給量が制限される。これによって、定量フィーダを用いずとも、原料樹脂の定量供給を行うことが可能となる。
さらに、下流側において、フライト３２Ｂの厚さｔが小さくなると、原料樹脂はシリンダ２１内に充満せず、ゆとり空間Ｓをもってスクリュー３０Ｂによって移送されることになり、原料樹脂にせん断力が作用するのを回避できる。
【００２３】
その結果、図２に示した場合と同様、装置の低コスト化、スクリュー３０Ｂの回転速度にリアルタイムに対応した安定した原料供給、せん断力による製品品質への悪影響の回避が可能となる。また、真空ホッパーについても同様に容易に実現でき、品質改善に有効である。
【００２４】
図５に示す押出シリンダ２０のスクリュー（スクリュー部材）３０Ｃにおいて、シャフト３１Ｃはその長さ方向に太さが変化することなく同一太さで形成されている。スクリュー３０Ｃのフライト３２Ｃは、シャフト３１Ｃに対し、一定の厚さで形成されている。
ここで、フライト３２Ｃは、ホッパー２２の直下に位置する部分において、そのリード寸法Ｐが、他の部分に比較して小さくなるように形成されている（Ｐ＝Ｐ１）。そして、フライト３２Ｃは、樹脂の移送方向下流側（領域Ａ２側）に行くに従い、一定のリード寸法Ｐ２となるまでリード寸法Ｐが漸次大きくなるように形成されている。
これにより、ホッパー２２の直下に位置する部分においては、フライト３２Ｃの１ピッチ分あたりのシリンダ２１とシャフト３１Ｃとの間の容積Ｖは、リード寸法Ｐが小さい（Ｐ＝Ｐ１）分、小さくなる。このとき、例えば、ホッパー２２の直下に位置する部分と、下流側の部分とで、フライト３２Ｃの１ピッチ分あたりのシリンダ２１とシャフト３１Ｃとの間の容積Ｖが２倍程度異なるように、フライト３２Ｃのリード寸法Ｐ１、Ｐ２を設定するのが好ましい。
【００２５】
このような構成により、ホッパー２２から供給される原料樹脂は、ホッパー２２の直下に位置する部分においてシリンダ２１とシャフト３１Ｃとの間に供給されるが、フライト３２Ｃのリード寸法Ｐが他の部分に比較して小さいため、原料樹脂がこの部分に充満し、これによって原料樹脂の供給量が制限される。その結果、定量フィーダを用いずとも、原料樹脂の定量供給を行うことが可能となる。
そして、下流側において、フライト３２Ｃのリード寸法Ｐが大きくなると、原料樹脂はシリンダ２１内に充満せず、ゆとり空間Ｓをもってスクリュー３０Ｃによって移送されることになり、原料樹脂にせん断力が作用するのを回避できる。
【００２６】
その結果、図２に示した場合と同様、装置の低コスト化、スクリュー３０Ｃの回転速度にリアルタイムに対応した安定した原料供給、せん断力による製品品質への悪影響の回避が可能となる。また、真空ホッパーについても同様に容易に実現でき、品質改善に有効である。
【００２７】
図６に示す押出シリンダ２０のスクリュー（スクリュー部材）３０Ｄは、図５に示したスクリュー３０Ｃの変形例である。このスクリュー３０Ｄのフライト３２Ｄは、ホッパー２２の直下に位置する部分において、そのリード寸法Ｐが、他の部分に比較して小さくなるように形成され（Ｐ＝Ｐ１）、樹脂の移送方向下流側にてリード寸法Ｐが他の部分よりもいったん大きくなるように形成され（Ｐ＝Ｐ３）、さらに樹脂の移送方向下流側に行くに従い、一定のリード寸法Ｐ２となるまでリード寸法Ｐが漸次小さくされる。ここで、
Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３
である。
【００２８】
このとき、例えば、ホッパー２２の直下に位置する部分の、リード寸法Ｐ＝Ｐ１である部分と、最も下流側の、リード寸法Ｐ＝Ｐ２である部分とでは、フライト３２Ｄの１ピッチ分あたりのシリンダ２１とシャフト３１Ｄとの間の容積Ｖが２倍程度異なるように、フライト３２Ｄのリード寸法Ｐ１、Ｐ２を設定するのが好ましい。また、最も下流側の、リード寸法Ｐ＝Ｐ２である部分と、リード寸法Ｐ＝Ｐ３である部分とでも、フライト３２Ｄの１ピッチ分あたりのシリンダ２１とシャフト３１Ｄとの間の容積Ｖが２倍程度異なるように、フライト３２Ｄのリード寸法Ｐ２、Ｐ３を設定するのが好ましい。
【００２９】
このような構成により、ホッパー２２から供給される原料樹脂は、ホッパー２２の直下に位置する部分においてシリンダ２１とシャフト３１Ｄとの間に供給され、この部分で原料樹脂の供給量が制限された後、リード寸法Ｐが大きく拡大されるため、シリンダ２１内における原料樹脂のレベルは、図５に示したスクリュー３０Ｃの場合よりもさらに低くなり、シリンダ２１内でのゆとり空間Ｓはさらに広くなる。これによって、原料樹脂にせん断力が作用するのを、より確実に回避することが可能となり、せん断力による製品品質への悪影響の回避をいっそう確実なものとすることができる。
【００３０】
図７に示す押出シリンダ２０のスクリュー（スクリュー部材）３０Ｅは、フライト３２Ｅが、一定のリード寸法Ｐで、等ピッチに形成されている。
図７、図８に示すように、スクリュー３０Ｅには、ホッパー２２の直下に位置する部分において、一定のリード寸法Ｐでらせん状に形成されたフライト３２Ｅの間に位置するよう、副フライト４０が設けられている。この副フライト４０は、フライト３２Ｅと等しいリード寸法Ｐで形成され、フライト３２Ｅに対し、例えばＰ/２だけシャフト３１Ｅの軸線方向にオフセットして形成されている。
副フライト４０は、その外径がフライト３２Ｅと同径とされ、ホッパー２２の直下に位置する部分を含む所定の領域に形成されている。
【００３１】
このようなスクリュー３０Ｅでは、ホッパー２２の直下に位置する部分において、これらフライト３２Ｅと副フライト４０とに挟まれて形成される溝の幅が、実質的にフライト３２Ｅのリード寸法Ｐの半分程度となっている。これにより、フライト３２Ｅの１ピッチ分あたりのシリンダ２１とシャフト３１Ｅとの間の容積Ｖは、フライト３２Ｅと副フライト４０が形成されている部分では、フライト３２Ｅのみが形成されている部分に対し、ほぼ半分となる。
【００３２】
さて、ホッパー２２から供給される原料樹脂は、ホッパー２２の直下に位置する部分においてシリンダ２１とシャフト３１Ｅとの間の、フライト３２Ｅと副フライト４０とによって形成された空間に供給され、この部分で原料樹脂の供給量が制限される。その後、副フライト４０の端部を過ぎると、フライト３２Ｅのみとなり、実質的にリード寸法Ｐが拡大されるため、シリンダ２１内における原料樹脂のレベルは低くなり、シリンダ２１内でのゆとり空間Ｓはさらに広くなる。
【００３３】
その結果、図２に示した場合と同様、装置の低コスト化、スクリュー３０Ｅの回転速度にリアルタイムに対応した安定した原料供給、せん断力による製品品質への悪影響の回避が可能となる。また、真空ホッパーについても同様に容易に実現でき、品質改善に有効である。
【００３４】
上記したように、図２〜図８に示したように、ホッパー２２の直下に位置する部分において、フライト３２Ａ〜３２Ｅの１ピッチ分あたりのシリンダ２１とシャフト３１Ａ〜３１Ｅとの間の容積Ｖが、他の部分よりも小さくなるようにすることで、原料樹脂の定量供給が可能となり、これによって、定量フィーダを用いることなく定量供給が可能となる。その結果、装置の低コスト化が可能となり、スクリュー３０Ａ〜３０Ｅの回転速度にリアルタイムに対応した安定した原料供給が可能となる。
また、ホッパー２２の直下に位置する部分よりも下流側においては、原料樹脂がシリンダ２１からせん断力を受けることもなく、品質の低下を回避することができる。
さらに、別体の定量フィーダが不要であるので、真空ホッパーを容易に実現することができ、品質改善に有効である。
しかも、スクリュー３０Ａ〜３０Ｅは、既存の押出シリンダに組み込むのみで、上記の本発明の押出シリンダ２０を実現することができ、本発明を汎用性の高いものとすることができ、加えて上記効果を確実かつ容易に得ることが可能となる。
【００３５】
ところで、上記実施の形態において、スクリュー３０Ａ〜３０Ｅの構造により、ホッパー２２の直下に位置する部分において、フライト３２Ａ〜３２Ｅの１ピッチ分あたりのシリンダ２１とシャフト３１Ａ〜３１Ｅとの間の容積Ｖが、他の部分よりも小さくなるようにしたが、これに限るものではなく、シリンダ２１側の構造を工夫することで、同様の効果を得ることが可能である。例えば、シリンダ２１の内径をホッパー２２の直下に位置する部分で小さくし、他の部分で大きくすることができる。
また、図２から図８の構成は、複数の構成を組み合わせて採用することも可能である。
加えて、押出成形機１０の他の部分の構成については、いかなるものとしても何ら支障はない。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施の形態における押出成形機の全体構成を示す図である。
【図２】スクリューのシャフトの一部を太くした例を示す図である。
【図３】スクリューのフライトの一部を太くした例を示す図である。
【図４】図３のスクリューの斜視図である。
【図５】スクリューのフライトのリード寸法を、一部で太くした例を示す図である。
【図６】図５の応用例を示す図である。
【図７】スクリューの一部で、フライトを二重構造とした例を示す図である。
【図８】図７のスクリューの斜視図である。
【図９】従来の押出シリンダの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０…押出成形機、２０…押出シリンダ、２１…シリンダ、２１ａ…供給口、２１ｂ…押出口、２２…ホッパー、３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ…スクリュー（スクリュー部材）、３１、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ、３１Ｅ…シャフト、３２、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅ…フライト、３３…大径部、３４…テーパ部、３５…小径部、４０…副フライト、５０…成形ダイ（成形部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂を可塑化して溶融して押し出す押出シリンダと、
前記押出シリンダから押し出された溶融状態の前記樹脂をシート状またはフィルム状に成形する成形部とを備え、
前記押出シリンダは、
ほぼ水平方向に軸線を有するように配置され、基端部側の上面に前記樹脂の供給口を有し、先端部側に前記樹脂の押出口を有する筒状のシリンダと、
前記シリンダ内で、駆動源によって前記シリンダの軸線周りに回転駆動可能に設けられ、シャフトの外周面にらせん状に連続するフライトが形成されたスクリューと、を備え、
前記供給口の直下を含む第一の領域にて、前記供給口から供給された前記樹脂が前記シリンダ内に充満し、かつ前記第一の領域よりも前記押出口側の第二の領域にて、前記シリンダ内における前記樹脂の充填密度が低下することを特徴とする押出成形機。
【請求項２】
前記第一の領域、前記第二の領域にて、前記樹脂は固体状態であることを特徴とする請求項１に記載の押出成形機。
【請求項３】
前記スクリューの前記シャフトは、前記第一の領域における外径が、前記第二の領域における外径よりも大きくなるよう形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の押出成形機。
【請求項４】
前記スクリューの前記フライトは、前記第一の領域における前記フライトの厚さが、前記第二の領域における前記フライトの厚さよりも大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の押出成形機。
【請求項５】
前記スクリューの前記フライトは、前記第一の領域における前記フライトのリード寸法が、前記第二の領域における前記フライトのリード寸法よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の押出成形機。
【請求項６】
前記スクリューは、前記第一の領域にて、前記フライトに対し、前記シャフトの軸線方向にオフセットして設けられた副フライトをさらに備え、
前記第一の領域における前記フライトと前記副フライトの間隔が、前記第二の領域における前記フライトのリード寸法よりも小さいことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の押出成形機。
【請求項７】
押出成形機にて樹脂を可塑化し、溶融して押し出す押出シリンダに用いられるスクリュー部材であって、
一方向に延在するシャフトと、
前記シャフトの外周面にらせん状に連続して形成されたフライトと、を備え、
前記フライトが１巻きする寸法あたりの、前記押出シリンダのシリンダの内壁、前記シャフト、および前記フライトによって囲まれる部分の容積が、前記シリンダ内に挿入配置された状態で前記シリンダの上面に形成された樹脂の供給口の直下に位置する部分にて、前記樹脂の移送方向下流側の部分より小さくなるよう、前記シャフトの外径、前記フライトの厚さ、前記フライトのリード寸法が設定されていることを特徴とするスクリュー部材。
【請求項８】
前記シリンダ内に挿入配置した状態で前記供給口の直下に位置する部分における前記シャフトの外径が、他の部分よりも大きくなるよう形成されていることを特徴とする請求項７に記載のスクリュー部材。
【請求項９】
前記シリンダ内に挿入配置した状態で前記供給口の直下に位置する部分における前記フライトの隙間が、他の部分よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項７または８に記載のスクリュー部材。
【請求項１０】
前記シリンダ内に挿入配置した状態で前記供給口の直下に位置する部分における前記フライトの厚さが、他の部分よりも厚く形成されていることを特徴とする請求項９に記載のスクリュー部材。
【請求項１１】
前記シリンダ内に挿入配置した状態で前記供給口の直下に位置する部分における前記フライトのリード寸法が、他の部分よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項９または１０に記載のスクリュー部材。
【請求項１２】
前記シリンダ内に挿入配置した状態で前記供給口の直下に位置する部分にて、前記フライトが二重に形成されていることを特徴とする請求項９から１１のいずれかに記載のスクリュー部材。
【請求項１】
樹脂を可塑化して溶融して押し出す押出シリンダと、
前記押出シリンダから押し出された溶融状態の前記樹脂をシート状またはフィルム状に成形する成形部とを備え、
前記押出シリンダは、
ほぼ水平方向に軸線を有するように配置され、基端部側の上面に前記樹脂の供給口を有し、先端部側に前記樹脂の押出口を有する筒状のシリンダと、
前記シリンダ内で、駆動源によって前記シリンダの軸線周りに回転駆動可能に設けられ、シャフトの外周面にらせん状に連続するフライトが形成されたスクリューと、を備え、
前記供給口の直下を含む第一の領域にて、前記供給口から供給された前記樹脂が前記シリンダ内に充満し、かつ前記第一の領域よりも前記押出口側の第二の領域にて、前記シリンダ内における前記樹脂の充填密度が低下することを特徴とする押出成形機。
【請求項２】
前記第一の領域、前記第二の領域にて、前記樹脂は固体状態であることを特徴とする請求項１に記載の押出成形機。
【請求項３】
前記スクリューの前記シャフトは、前記第一の領域における外径が、前記第二の領域における外径よりも大きくなるよう形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の押出成形機。
【請求項４】
前記スクリューの前記フライトは、前記第一の領域における前記フライトの厚さが、前記第二の領域における前記フライトの厚さよりも大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の押出成形機。
【請求項５】
前記スクリューの前記フライトは、前記第一の領域における前記フライトのリード寸法が、前記第二の領域における前記フライトのリード寸法よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の押出成形機。
【請求項６】
前記スクリューは、前記第一の領域にて、前記フライトに対し、前記シャフトの軸線方向にオフセットして設けられた副フライトをさらに備え、
前記第一の領域における前記フライトと前記副フライトの間隔が、前記第二の領域における前記フライトのリード寸法よりも小さいことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の押出成形機。
【請求項７】
押出成形機にて樹脂を可塑化し、溶融して押し出す押出シリンダに用いられるスクリュー部材であって、
一方向に延在するシャフトと、
前記シャフトの外周面にらせん状に連続して形成されたフライトと、を備え、
前記フライトが１巻きする寸法あたりの、前記押出シリンダのシリンダの内壁、前記シャフト、および前記フライトによって囲まれる部分の容積が、前記シリンダ内に挿入配置された状態で前記シリンダの上面に形成された樹脂の供給口の直下に位置する部分にて、前記樹脂の移送方向下流側の部分より小さくなるよう、前記シャフトの外径、前記フライトの厚さ、前記フライトのリード寸法が設定されていることを特徴とするスクリュー部材。
【請求項８】
前記シリンダ内に挿入配置した状態で前記供給口の直下に位置する部分における前記シャフトの外径が、他の部分よりも大きくなるよう形成されていることを特徴とする請求項７に記載のスクリュー部材。
【請求項９】
前記シリンダ内に挿入配置した状態で前記供給口の直下に位置する部分における前記フライトの隙間が、他の部分よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項７または８に記載のスクリュー部材。
【請求項１０】
前記シリンダ内に挿入配置した状態で前記供給口の直下に位置する部分における前記フライトの厚さが、他の部分よりも厚く形成されていることを特徴とする請求項９に記載のスクリュー部材。
【請求項１１】
前記シリンダ内に挿入配置した状態で前記供給口の直下に位置する部分における前記フライトのリード寸法が、他の部分よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項９または１０に記載のスクリュー部材。
【請求項１２】
前記シリンダ内に挿入配置した状態で前記供給口の直下に位置する部分にて、前記フライトが二重に形成されていることを特徴とする請求項９から１１のいずれかに記載のスクリュー部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
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【公開番号】特開２００７−１４４６２８（Ｐ２００７−１４４６２８Ａ）
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３８１３２（Ｐ２００５−３３８１３２）
【出願日】平成１７年１１月２４日（２００５．１１．２４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２４日（２００５．１１．２４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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