押出機用スクリュー

【課題】樹脂温度上昇の抑制と高い混練効果を両立させた押出機用スクリューを提供する。
【解決手段】スクリューの基端側から先端側まで連続的に形成された外径一定な主フライト２と、スクリューの長手方向中間部に形成された、前記主フライト２よりも外径が小さく、リード角が大きい副フライト３とを有するバリアフライトタイプの押出機用スクリューで、前記主フライト２と副フライト３の外径差を基端側よりも先端側の方で大きくすると共に、計量部Ｍの溝深さを供給部Ｆの溝深さよりも深くして圧縮比を１．０以下にした。ハロゲンフリー樹脂の押出成形に好適である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂の押出成形に用いられる押出機用スクリューに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電線・ケーブルの被覆材料等として需要が高まっているハロゲンフリー樹脂は、従来から使用されてきたポリ塩化ビニルに比べて、押出時に発熱しやすく、樹脂温度が上昇すると、低粘度化による樹脂劣化や分解を起こしやすい。したがって、ハロゲンフリー樹脂を押出成形する場合には、樹脂温度の上昇を抑制するため、押出機を低回転数で運転する必要があり、生産性の低下が問題となっている。また押出成形の際に樹脂温度の上昇を抑制しようとすると、混練や着色剤の分散が不十分になったり、未溶融樹脂が押し出されたりする等、良好な成形品を得ることが困難になる。
【０００３】
また上記のとおり、樹脂温度上昇の抑制と、混練性・分散性の向上は、背反事項にあたり、両立させることが非常に困難であった。
【０００４】
押出機用スクリューの最も一般的なものは、図４に示すように、フライト１が１本で、供給部Ｆ、圧縮部Ｃ、計量部Ｍを有するフルフライトタイプのスクリューである。このタイプのスクリューは、圧縮比（供給部Ｆの１ピッチ分の体積／計量部Ｍの１ピッチ分の体積）を大きくとることで、十分な混練作用を得ている。そのため、スクリューの先端部分で樹脂に大きな剪断力がかかり、樹脂温度の上昇が発生しやすい。またフルフライトタイプのスクリューによるハロゲンフリー樹脂の押出では、十分な混練作用を得ることが難しい。
【０００５】
そこで、より大きな混練効果が得られるスクリューとして、バリアフライトタイプのスクリューが提案されている（特許文献１の図１）。このスクリューは、図５に示すように、基端側から先端側まで連続的に形成された主フライト２と、スクリュー長手方向中間部に形成された副フライト３とを有している。主フライト２の外径（押出機シリンダ内径に相当）は一定であり、副フライト３は主フライト２より外径が小さく、リード角が大きく形成されている。主フライト２と副フライト３の外径差は、一定か、又は基端側よりも先端側の方が小さくなるように設定されている（図５（Ｂ）においてＸ_１≧Ｘ_２）。また主フライト２と副フライト３の外径差Ｘ_１、Ｘ_２は、未溶融樹脂が乗り越えることができない大きさに調整され、溶融樹脂のみが副フライト３を乗り越えられるようになっている。上記のような副フライト３を形成することによって主フライト２間の溝部は二つに分割され、溶融樹脂は副フライト３を乗り越えるときに大きな剪断力を受けるため、高い混練効果を得ることができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２６６５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記のようなバリアフライトタイプのスクリューを用いても、ハロゲンフリー樹脂の押出では、剪断発熱による樹脂温度の上昇が大きく、発泡などの外観不良が発生するという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、樹脂温度上昇の抑制と高い混練効果を両立させた押出機用スクリューを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明は、スクリューの基端側から先端側まで連続的に形成された外径一定な主フライトと、スクリューの長手方向中間部に形成された、前記主フライトよりも外径が小さく、リード角が大きい副フライトとを有する押出機用スクリューにおいて、前記主フライトと副フライトの外径差を基端側よりも先端側の方で大きくすると共に、圧縮比を１．０以下にしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る押出機用スクリューは、主フライトと副フライトを有するバリアフライトタイプであるため、高い混練効果を得ることができ、しかも主フライトと副フライトの外径差を基端側よりも先端側の方で大きくすると共に、圧縮比を１．０以下にしたので、樹脂の剪断力が弱まり、樹脂温度上昇を抑制することができる。したがって、押出成形品を得るのに必要な混練効果を維持したままで、発熱量を抑制することができるため、安定して良好な押出成形品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の一実施形態を示す。この押出機用スクリューは、基端側から先端側まで連続的に形成された外径一定な主フライト２と、スクリューの長手方向中間部に形成された、前記主フライト２よりも外径が小さく、リード角が大きい副フライト３とを有するバリアフライトタイプのスクリューであるが、前記主フライト２と副フライト３の外径差を基端側よりも先端側の方で大きくする（図１（Ｂ）においてＸ_１＜Ｘ_２とする）と共に、計量部Ｍの溝深さを供給部Ｆの溝深さよりも深くして圧縮比を１．０以下とした点に特徴がある。
【００１２】
この実施形態では、副フライト３を有する区間をスクリュー基端側と先端側とに分け、基端側の外径差Ｘ_１よりも先端側の外径差Ｘ_２を大きくしてある。
【００１３】
また、副フライト３の長さの６０〜７０％を基端側、残りを先端側とし、基端側の副フライト３の高さ（溝底から外周面までの高さ、以下同じ）を主フライト２の高さの８５〜９０％とすることで、溶融樹脂と未溶融樹脂を分離させる。また先端側の副フライト３の高さは主フライト２の高さの７５〜８５％とすることで、溶融樹脂が副フライト３を乗り越える際の剪断力を弱め、樹脂温度の上昇を抑制する。
【００１４】
さらに、溶融樹脂のスクリュー溝内での剪断発熱を抑制するため、計量部Ｍの溝深さを供給部Ｆの溝深さよりも深くして圧縮比を１．０以下としている。
【００１５】
以上の構成により、溶融効果、混練効果ともにゆるやかに与えることができ、均一な押出成形品を得ることができる。
【００１６】
なお、上記の構成に加え、供給部Ｆの長さを８〜１０Ｄ（Ｄは主フライト外径）として、供給部Ｆをシリンダからの加熱によって十分に予熱できるようにしておくことが望ましい。
【００１７】
図２は、上記のように構成されたスクリュー（本発明品）と、図５のスクリュー（従来品）とを用いて、同じ押出機でハロゲンフリー樹脂を押出成形したときの、スクリュー回転数と樹脂温度上昇値を測定した結果を示す。図２において、樹脂温度上昇値とは、スクリュー回転数１０ｒｐｍのときの押出機吐出直後の温度を基準とし、その温度からの上昇値をいう。図２によれば、本発明によるスクリューを用いると、スクリュー回転数を上げたときの樹脂温度の上昇を大幅に抑制できることが分かる。したがってハロゲンフリー樹脂を効率よく押出成形することができる。
【００１８】
図３は、スクリュー圧縮部基端側での主フライトに対する副フライトの高さが８３％のスクリューと、９２％のスクリューについて、スクリュー回転数を変化させたときの樹脂温度上昇値を測定した結果を示す。図３によれば、副フライトの高さを低くすることによって樹脂温度上昇を抑制できることが明らかであるが、副フライトの高さが８３％のスクリューでは混練効果が不足する。また副フライトの高さが９２％のスクリューでは樹脂温度上昇が大きすぎる。このため、主フライトに対する副フライトの高さは８５〜９０％にすることが好ましい。つまり本発明は、圧縮部の基端側では副フライトの高さを高くして、溶融樹脂と未溶融樹脂を分離すると共に、先端側では副フライトを基端側よりも低くし、剪断発熱を抑えることで、樹脂温度上昇抑制と、混練性・分散性向上の両立を図るものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る押出機用スクリューの一実施形態を示す、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は（Ａ）のスクリューの副フライト部分の拡大図。
【図２】図１のスクリューと図５のスクリューで樹脂を押出成形したときの、スクリュー回転数と樹脂温度上昇値の測定結果を示すグラフ。
【図３】スクリュー圧縮部基端側の主フライトに対する副フライトの高さを異ならせた場合の、スクリュー回転数と樹脂温度上昇値の測定結果を示すグラフ。
【図４】従来の一般的な押出機用スクリューを示す側面図。
【図５】従来のバリアフライトタイプのスクリューを示す、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は（Ａ）のスクリューの副フライト部分の拡大図。
【符号の説明】
【００２０】
２：主フライト
３：副フライト
Ｆ：供給部
Ｍ：計量部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリューの基端側から先端側まで連続的に形成された外径一定な主フライトと、スクリューの長手方向中間部に形成された、前記主フライトよりも外径が小さく、リード角が大きい副フライトとを有する押出機用スクリューにおいて、前記主フライトと副フライトの外径差を基端側よりも先端側の方で大きくすると共に、圧縮比を１．０以下にしたことを特徴とする押出機用スクリュー。

【図１】