特許第5894517号(P5894517)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許5894517プラスチックの押出方法及びプラスチックの押出用シリンダ
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5894517
(24)【登録日】2016年3月4日
(45)【発行日】2016年3月30日
(54)【発明の名称】プラスチックの押出方法及びプラスチックの押出用シリンダ
(51)【国際特許分類】
   B29C 47/40 20060101AFI20160317BHJP
   B29B 7/46 20060101ALI20160317BHJP
【FI】
   B29C47/40 Z
   B29B7/46
【請求項の数】4
【全頁数】12
(21)【出願番号】特願2012-240808(P2012-240808)
(22)【出願日】2012年10月31日
(65)【公開番号】特開2014-91213(P2014-91213A)
(43)【公開日】2014年5月19日
【審査請求日】2014年12月22日
(73)【特許権者】
【識別番号】000004215
【氏名又は名称】株式会社日本製鋼所
(74)【代理人】
【識別番号】100110423
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道治
(74)【代理人】
【識別番号】100111648
【弁理士】
【氏名又は名称】梶並 順
(74)【代理人】
【識別番号】100147500
【弁理士】
【氏名又は名称】田口 雅啓
(74)【代理人】
【識別番号】100166235
【弁理士】
【氏名又は名称】大井 一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100179914
【弁理士】
【氏名又は名称】光永 和宏
(72)【発明者】
【氏名】小林 二三夫
(72)【発明者】
【氏名】高本 誠二
(72)【発明者】
【氏名】藤田 玲生
(72)【発明者】
【氏名】石川 誠
【審査官】 山本 雄一
(56)【参考文献】
【文献】 特開2012−076254(JP,A)
【文献】 特開2002−307525(JP,A)
【文献】 特開平05−104610(JP,A)
【文献】 実開平02−017321(JP,U)
【文献】 特開昭51−039763(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B29C 47/00−47/96
B29B 7/30− 7/72
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも、輸送部シリンダ(3)、混練部シリンダ(4)及び放出部シリンダ(5)からなるシリンダ(2)内に形成され一対の真円孔(43)を互いに一部が重なり合うように連通させ端面8字状をなす二軸空間用の内孔(2A)内に、少なくとも輸送部スクリュ(11a)、混練部スクリュ(21)及び放出部スクリュ(22)からなる一対のスクリュ(11)を互いに異方向内回りに回転自在に内設し、前記輸送部シリンダ(3)の上流(A)の原料供給部(3a)のホッパ(6)からプラスチック原料(P)を前記シリンダ(2)内に供給し、可塑化混練して前記放出部シリンダ(5)から外部に押出すようにしたプラスチックの押出方法において、
前記輸送部シリンダ(3)の内孔(2A)の上流側(3A)の入口における横断面上半分(40)の左上角部(44)及び右上角部(45)に形成され断面弧状をなす1個のみの溝からなる左上側除去部(41)及び断面弧状をなす1個のみの溝からなる右上側除去部(42)を有し、前記左上側除去部(41)及び前記右上側除去部(42)を配した位置は、前記各スクリュ(11,11)の各サイドフォース(F1,F2)が前記シリンダ(2)内の他の位置よりも強くは動かない位置、すなわち、時計の短針の2時と10時の位置のみであり、
前記輸送部シリンダ(3)を側面から見た時の前記内孔(2A)の高さ(H)は、前記輸送部シリンダ(3)の上流側(3A)から下流側(3B)にかけて同一、もしくは順次狭くなるようにし、
前記輸送部シリンダ(3)を平面から見た時の前記内孔(2A)の前記横断面上半分(40)の幅(W)は、前記輸送部シリンダ(3)の上流側(3A)から下流側(3B)にかけて同一、もしくは順次狭くなるようにし、
前記内孔(2A)内における前記プラスチック原料(P)の部分的滞留を防止することを特徴とするプラスチックの押出方法。
【請求項2】
前記内孔(2A)の上流側の前記左上側除去部(41)及び右上側除去部(42)の各側部内周には、部分的に直線内周側壁(50)が形成され、前記各直線内周側壁(50)は前記上流側(3A)から前記下流側(3B)へ向けて直線状で互いに内側に向けて傾斜して形成されていることを特徴とする請求項1記載のプラスチックの押出方法。
【請求項3】
少なくとも、輸送部シリンダ(3)、混練部シリンダ(4)及び放出部シリンダ(5)からなるシリンダ(2)内に形成され一対の真円孔(43)を互いに一部が重なり合うように連通させ端面8字状をなす二軸空間用の内孔(2A)内に、少なくとも輸送部スクリュ(11a)、混練部スクリュ(21)及び放出部スクリュ(22)からなる一対のスクリュ(11)を互いに異方向内回りに回転自在に内設し、前記輸送部シリンダ(3)の上流(A)の原料供給部(3a)のホッパ(6)からプラスチック原料(P)を前記シリンダ(2)内に供給し、可塑化混練して前記放出部シリンダ(5)から外部に押出すようにしたプラスチックの押出用シリンダにおいて、
前記輸送部シリンダ(3)の内孔(2A)の上流側(3A)の入口における横断面上半分(40)の左上角部(44)及び右上角部(45)に形成され断面弧状をなす1個のみの溝からなる左上側除去部(41)及び断面弧状をなす1個のみの溝からなる右上側除去部(42)を有し、前記左上側除去部(41)及び前記右上側除去部(42)を配した位置は、前記各スクリュ(11,11)の各サイドフォース(F1,F2)が前記シリンダ(2)内の他の位置よりも強くは動かない位置、すなわち、時計の短針の2時と10時の位置のみであり、
前記輸送部シリンダ(3)を側面から見た時の前記内孔(2A)の高さ(H)は、前記輸送部シリンダ(3)の上流側(3A)から下流側(3B)にかけて同一、もしくは順次狭くなるようにし、
前記輸送部シリンダ(3)を平面から見た時の前記内孔(2A)の前記横断面上半分(40)の幅(W)は、前記輸送部シリンダ(3)の上流側(3A)から下流側(3B)にかけて同一、もしくは順次狭くなるようにし、
前記内孔(2A)内における前記プラスチック原料(P)の部分的滞留を防止することを特徴とするプラスチックの押出用シリンダ。
【請求項4】
前記内孔(2A)の上流側の前記左上側除去部(41)及び右上側除去部(42)の各側部内周には、部分的に直線内周側壁(50)が形成され、前記各直線内周側壁(50)は前記上流側(3A)から前記下流側(3B)へ向けて直線状で互いに内側に向けて傾斜して形成されていることを特徴とする請求項3記載のプラスチックの押出用シリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プラスチックの押出方法及びプラスチックの押出用シリンダに関し、特に、輸送部シリンダの内孔の入口の横断面上半分に除去部を形成し、内孔の前記横断面上半分の幅および高さを上流側から下流側に向けて幅もしくは高さどちらか一方を同一とし、幅もしくは高さどちらか一方を順次狭くなるように形成し、ホッパからのプラスチック原料が安定的に食い込まれて行くようにするための新規な改良に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、用いられていたこの種のプラスチック押出装置としては、例えば、特許文献1等に示されているように、図8図12で示される構成を挙げることができる。
すなわち、図8において符号1で示されるものは二軸押出機であり、この二軸押出機1のシリンダ2は、上流Aから下流Bへ向けて配設された輸送部シリンダ3、混練部シリンダ4及び放出部シリンダ5から構成されている。
【0003】
前記シリンダ2の上流Aには、プラスチック原料Pをシリンダ1内に供給するためのホッパ6が設けられ、このシリンダ1のホッパ6の下流Bにはベント開口7が設けられている。
前記シリンダ1内には、一対のスクリュ11が回転自在に内設されており、このスクリュ11は、上流Aから下流Bへ向けて、輸送部スクリュ20、混練部スクリュ21及び放出部スクリュ22が設けられている。
【0004】
次に、前述の二軸押出機1を用いてプラスチック原料Pを混練して押出す場合について述べる。
まず、プラスチック原料Pは、ホッパ6から輸送部シリンダ3に供給され、スクリュ11の回転によって二軸押出機1の下流側に搬送される。搬送されたプラスチック原料Pは、加熱冷却可能なシリンダ2から供給される熱エネルギーと混練部スクリュ21の剪断応力により可塑化混練される。プラスチック原料Pがホッパ6に供給され、スクリュ11の回転によって押出機1の下流Bに搬送され、混練部シリンダ4でプラスチック原料Pが可塑化混練される際、溶融したプラスチックが混練部シリンダ4に充満し、シールされ、プラスチック原料Pと共に混入した不活性ガス成分または巻き込みエアー、プラスチック原料に残存している揮発成分などが、圧力の低いホッパ6側に逆流する。それらガス成分は、スクリュ11による搬送能力を阻害するため、ベント開口7によって除去していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平6−278192号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来のプラスチック押出装置は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の輸送部シリンダ3は、図8ではブロック状に構成された状態としては示されていないが、実際には、図9から図12で示されるブロック状シリンダで構成されており、前記輸送部シリンダ3の中心位置には、樹脂の流れ方向Aに沿って上流側3Aから下流側3Bに向けて直線状に内孔2Aが形成されている。
【0007】
前記内孔2Aは、前記輸送部シリンダ3を平面で見た場合の幅W(図12)、及び、側面から見た場合の高さH(図10)が上流側3Aから下流側3Bにおいて一定であるため、プラスチック原料がホッパ6から落下し輸送部シリンダ3を通過する際に、丸孔2A自体の原料流路容積が限られて狭いために、プラスチック原料Pが下流側3Bへ追い込まれる時、抵抗力が発生し、この抵抗力によってプラスチック原料Pを輸送部シリンダ3へ安定的に食い込ませる機能に支障が発生していた。
【0008】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、輸送部シリンダの内孔の入口の横断面上半分に除去部を形成して内孔の流路断面積を拡大させることにより、ホッパからのプラスチック原料が安定的に食い込まれて行くようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明によるプラスチックの押出方法は、少なくとも、輸送部シリンダ、混練部シリンダ及び放出部シリンダからなるシリンダ内に形成され一対の真円孔を互いに一部が重なり合うように連通させ端面8字状をなす二軸空間用の内孔内に、少なくとも輸送部スクリュ、混練部スクリュ及び放出部スクリュからなる一対のスクリュを互いに異方向内回りに回転自在に内設し、前記輸送部シリンダの上流の原料供給部のホッパからプラスチック原料を前記シリンダ内に供給し、可塑化混練して前記放出部シリンダから外部に押出すようにしたプラスチックの押出方法において、前記輸送部シリンダの内孔の弧状をなす1個のみの溝からなる上流側の入口における横断面上半分の左上角部及び右上角部に形成された弧状をなす1個のみの溝からなる左上側除去部及び右上側除去部を有し、前記左上側除去部及び前記右上側除去部を配した位置は、前記各スクリュの各サイドフォースが前記シリンダ内の他の位置よりも強くは動かない位置、すなわち、時計の短針の2時と10時の位置のみであり、前記輸送部シリンダを側面から見た時の前記内孔の高さは、前記輸送部シリンダの上流側から下流側にかけて同一もしくは順次狭くなるようにし、前記輸送部シリンダを平面から見た時の前記内孔の前記横断面上半分の幅は、前記輸送部シリンダの上流側から下流側にかけて同一、もしくは順次狭くなるようにし、前記内孔内における前記プラスチック原料の部分的滞留を防止する方法であり、また、前記内孔の上流側の前記左上側除去部及び右上側除去部の各側部内周には、部分的に直線内周側壁が形成され、前記各直線内周側壁は前記上流側から前記下流側へ向けて直線状で互いに内側に向けて傾斜して形成されている方法である。
また、本発明によるプラスチックの押出用シリンダは、少なくとも、輸送部シリンダ、混練部シリンダ及び放出部シリンダからなるシリンダ内に形成され一対の真円孔を互いに一部が重なり合うように連通させ端面8字状をなす二軸空間用の内孔内に、少なくとも輸送部スクリュ、混練部スクリュ及び放出部スクリュからなる一対のスクリュを互いに異方向内回りに回転自在に内設し、前記輸送部シリンダの上流の原料供給部のホッパからプラスチック原料を前記シリンダ内に供給し、可塑化混練して前記放出部シリンダから外部に押出すようにしたプラスチックの押出用シリンダにおいて、前記輸送部シリンダの内孔の上流側の入口における横断面上半分の左上角部及び右上角部に形成され弧状をなす1個のみの溝からなる左上側除去部及び弧状をなす1個のみの溝からなる右上側除去部を有し、前記左上側除去部及び前記右上側除去部を配した位置は、前記各スクリュの各サイドフォースが前記シリンダ内の他の位置よりも強くは動かない位置、すなわち、時計の短針の2時と10時の位置のみであり、前記輸送部シリンダを側面から見た時の前記内孔の高さは、前記輸送部シリンダの上流側から下流側にかけて同一もしくは順次狭くなるようにし、前記輸送部シリンダを平面から見た時の前記内孔の前記横断面上半分の幅は、前記輸送部シリンダの上流側から下流側にかけて同一、もしくは順次狭くなるようにし、前記内孔内における前記プラスチック原料の部分的滞留を防止する構成であり、また、前記内孔の上流側の前記左上側除去部及び右上側除去部の各側部内周には、部分的に直線内周側壁が形成され、前記各直線内周側壁は前記上流側から前記下流側へ向けて直線状で互いに内側に向けて傾斜して形成されている構成である。
【発明の効果】
【0010】
本発明によるプラスチックの押出方法及びプラスチックの押出用シリンダは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、少なくとも、輸送部シリンダ、混練部シリンダ及び放出部シリンダからなるシリンダ内に形成され一対の真円孔を互いに一部が重なり合うように連通させ端面8字状をなす二軸空間用の内孔内に、少なくとも輸送部スクリュ、混練部スクリュ及び放出部スクリュからなる一対のスクリュを互いに異方向内回りに回転自在に内設し、前記輸送部シリンダの上流の原料供給部のホッパからプラスチック原料を前記シリンダ内に供給し、可塑化混練して前記放出部シリンダから外部に押出すようにしたプラスチックの押出方法において、前記輸送部シリンダの内孔の上流側の入口における横断面上半分の左上角部及び右上角部に形成され断面弧状をなす1個のみの溝からなる左上側除去部及び断面弧状をなす1個のみの溝からなる右上側除去部を有し、前記左上側除去部及び前記右上側除去部を配した位置は、前記各スクリュの各サイドフォースが前記シリンダ内の他の位置よりも強くは動かない位置、すなわち、時計の短針の2時と10時の位置のみであり、前記輸送部シリンダを側面から見た時の前記内孔の高さは、前記輸送部シリンダの上流側から下流側にかけて同一もしくは順次狭くなるようにし、前記輸送部シリンダを平面から見た時の前記内孔の前記横断面上半分の幅は、前記輸送部シリンダの上流側から下流側にかけて同一、もしくは順次狭くなるようにし、前記内孔内における前記プラスチック原料の部分的滞留を防止することができるため、従来の課題であるプラスチック原料の部分的滞留は緩和され、その部分のプラスチック原料は内孔上部の空間部を経て下流側へ安定的、継続的に流れて行くことができる。また、図12に最大処理量比と本発明の内孔からなる原料通過流路の面積比を示しており、従来の輸送部シリンダに比べて1.28倍の処理量で生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】本発明によるプラスチックの押出方法及びプラスチックの押出用シリンダを示す二軸押出機の断面図である。
図2図1の輸送部シリンダの上流側の端面を示す構成図である。
図3図2の右側面図である。
図4図1の輸送部シリンダの下流側の端面を示す構成図である。
図5図3の輸送部シリンダの平面図である。
図6図2の内孔を示す拡大説明図である。
図7】本発明における異方向内回り回転スクリュの場合のサイドフォースとの関係を示す説明図である。
図8】従来の二軸押出機の断面図である。
図9】従来の輸送部シリンダの上流側を示す構成図である。
図10図9の右側面図である。
図11】従来の輸送部シリンダの下流側を示す構成図である。
図12図10の平面図である。
図13】従来と本発明の輸送部シリンダを用いた実験による最大処理量の増加倍率を予測したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明は、輸送部シリンダの内孔の入口の横断面上半分に一対のみの除去部を形成し、内孔の前記横断面上半分の幅および高さを上流側から下流側に向けて幅もしくは高さどちらか一方を同一とし、幅もしくは高さどちらか一方を順次狭くなるように形成し、ホッパからのプラスチック原料が安定的に食い込まれて行くようにしたプラスチックの押出方法及びプラスチックの押出用シリンダを提供することを目的とする。
【実施例】
【0013】
以下、図面と共に本発明によるプラスチックの押出方法及びプラスチックの押出用シリンダの好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
また、本発明と従来例との違いは、輸送部シリンダ3の内孔2Aの上流側3Aの横断面上半分40に、ざぐり、切削等による図2及び図6で示すように断面弧状をなす各1個のみの溝からなる左上側除去部41,右上側除去部42を形成することにより、プラスチック原料の内孔内への安定した食い込み及び送り込みを得ることである。
【0014】
図1において、符号1で示されるものは二軸押出機であり、この二軸押出機1のシリンダ2は、上流Aから下流Bへ向けて配設された輸送部シリンダ3、混練部シリンダ4及び放出部シリンダ5から構成されている。
【0015】
前記シリンダ2の上流Aには、プラスチック原料Pをシリンダ2内に供給するためのホッパ6が原料供給部3aに設けられ、前記シリンダ1内には一対のスクリュ11が互いに異方向内回りに回転自在に内設され、このスクリュ11は、上流Aから下流Bへ向けて、輸送部スクリュ11a、混練部スクリュ21及び放出部スクリュ22が設けられている。
【0016】
図2は前記輸送部シリンダ3の上流側3Aの端面である上流側横断面3Aaを示しており、この輸送部シリンダ3の中心位置には内孔2Aがその長手方向に沿って貫通して形成されている。
前記内孔2Aは、一対の真円孔43がその一部に互いに重なり合うように連通されて端面が8字状をなす二軸空間用となるように形成されている。
【0017】
前記内孔2Aの横断面上半分40におけるその左上角部44及び右上角部45には、前記真円孔43の一部をざぐり又は切削等によって加工した非真円孔となるように1個のみの左上側除去部41及び1個のみの右上側除去部42が形成されている。
前記輸送部シリンダ3を側面から見た時の内孔2Aの高さHは、図3で示されるように、輸送部シリンダ3の上流側3Aから下流側3Bにかけて同一、もしくは順次狭くなる。
【0018】
前記輸送部シリンダ3を平面から見た時(図5)の内孔2Aの横断面上半分40の幅Wは、輸送部シリンダ3の上流側3Aから下流側3Bにかけて同一、もしくは順次狭くなるように形成されている。
尚、前記内孔2Aの横断面上半分40の下側である横断面下半分40aは、前記各真円孔43の下部が互いに接続された状態で形成されている。
【0019】
さらに、詳細に述べると、前記内孔2Aの上流側3Aの左上側除去部41及び右上側除去部42の各側部内周には、図6のように、部分的に直線内周側壁50が形成され、各直線内周側壁50,50間の前記高さHは、順次狭くなるように形成された場合、図3のように、上流側3Aから下流側3Bへ向けて直線状で互いに内側に向けて傾斜して狭くなるように形成されている。また、各直線内周側壁50,50間の前記幅Wは、順次狭くなるように形成された場合、図5のように、上流側3Aから下流側3Bへ向けて直線状で互いに内側に向けて傾斜して狭くなるように形成されている。
【0020】
前記左上側除去部41及び右上側除去部42は、図6に示されるように、互いに横方向に重なり合い並設された直径Dの一対の真円孔43に対して、ハッチングによって示されていることにより、各真円孔43と各除去部41,42との関係が明確に示されている。
【0021】
また、前記輸送部シリンダ3の内孔2Aの内部空間を示す断面形状は、上流側3Aにおける互いに重なり合った8字状の一対の真円孔43に各除去部41,42が連設された状態から、下流側3Bに向けて、各除去部41,42が順次狭くなるように形成された場合、図3図5で示されるように、幅もしくは高さどちらか一方を同一とし、幅もしくは高さどちらか一方が順次狭くなる、すなわち、内孔2Aの空間断面積が狭まって下流側3Bにおいては従来と同じ一対の真円孔43のみからなる内孔2Aとなり、輸送部シリンダ3の上流側3Aから下流側3Bに向かう前記内孔2Aの空間断面積は、流路方向Cのどの地点でも互いに異なるように構成され、下流側3Bに行くほど空間断面積は狭まる。
【0022】
従って、前述の構成の輸送部シリンダ3を用いて、上流側3Aから下流側3Bに向けて追い込まれるプラスチック原料Pは、上流側3Aでは下流側3Bよりも大きい空間に入り込み、下流側3Bに移行するに従って順次空間容積が狭まって行く構成であるため、プラスチック原料Pの進行を妨げる抵抗力が従来のように一気に発生することもなく、プラスチック原料Pの搬送機能が円滑に実行されて結果的には、処理量の増大となる。
【0023】
また、前述のように各スクリュ11の回転方向を異方向内回りに限定させる根拠としては、図7で示されるように、スクリュ11のスクリュフライトのサイドフォースF1、F2に対するシリンダ2からのサポートを要しない方向であることに基づいている。
すなわち、2条スクリュ(スクリュの断面形状が略楕円)での2軸押出機の場合、スクリュフライトが原料を押し出す際に生じる圧力が軸を横に押す力=サイドフォースとなって、シリンダ11とスクリュフライトの位置関係(A)、(B)により、脈動的に生じることが知られている。
このサイドフォースF1、F2による軸ぶれを抑えるためにはシリンダ2の壁面からのサポートを必要とし、異方向内回りの場合、サイドフォースF1、F2がその極大となるのは、フライト山がシリンダ2上部を通過する際に樹脂を中央部のシリンダ2のくびれ2aに押し込むように動く時であり、この時のサイドフォースF1、F2の向きは下に開くよう(4時と8時の時計の短針の向き)に生じる。ここで、図6に示すように、各々1個のみの溝からなる左上側除去部41及び右上側除去部42を配した位置(2時と10時のみの時計の短針の向き)はサイドフォースF1、F2が強くは動かないので、サポートが無くても構わない位置となり、この位置に前記各除去部41、42を設けても軸ぶれの懸念は生じないためである。
【産業上の利用可能性】
【0024】
本発明によるプラスチックの押出方法及びプラスチックの押出用シリンダは、内孔の入口の横断面上半分に除去部を形成することにより、内孔内への原料の食い込みが円滑化され、処理量の増大を達成することができる。
【符号の説明】
【0025】
1 二軸押出機
2 シリンダ
2A 内孔
3 輸送部シリンダ
P プラスチック原料
3A 上流側
3B 下流側
3Aa 上流側横断面
3a 原料供給部
4 混練部シリンダ
5 放出部シリンダ
11 スクリュ
11a 輸送部スクリュ
21 混練部スクリュ
22 放出部スクリュ
H 高さ
W 幅
40 横断面上半分
40a 横断面下半分
41 左上側除去部
42 右上側除去部
43 真円孔
44 左上角部
45 右上角部
50 直線内周側壁
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13