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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】
(24)【登録日】2024-06-12
(45)【発行日】2024-06-20
(54)【発明の名称】硬質塩化ビニル用射出スクリュー
(51)【国際特許分類】
   B29C 45/54 20060101AFI20240613BHJP
【FI】
B29C45/54
【請求項の数】 3
(21)【出願番号】P 2022117677
(22)【出願日】2022-07-25
(65)【公開番号】P2024015554
(43)【公開日】2024-02-06
【審査請求日】2023-07-14
(73)【特許権者】
【識別番号】000227054
【氏名又は名称】日精樹脂工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100067356
【弁理士】
【氏名又は名称】下田 容一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100160004
【弁理士】
【氏名又は名称】下田 憲雅
(74)【代理人】
【識別番号】100120558
【弁理士】
【氏名又は名称】住吉 勝彦
(74)【代理人】
【識別番号】100148909
【弁理士】
【氏名又は名称】瀧澤 匡則
(72)【発明者】
【氏名】荻原 春雄
【審査官】家城 雅美
(56)【参考文献】
【文献】特開2009-248422(JP,A)
【文献】特許第4124191(JP,B2)
【文献】特開平11-188764(JP,A)
【文献】特開2011-224801(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B29C 45/54
B29C 45/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
加熱筒に回転自在に且つ軸方向移動可能に収容され、硬質塩化ビニルを混練し射出する射出スクリューであり、フライトと溝とを有すると共に、有効スクリュー長さが供給部と圧縮部と計量部とに区分され、前記計量部のフライトの幅より前記供給部のフライトの幅が広く設定され、前記計量部の溝の深さより前記供給部の溝の深さが大きく設定されている硬質塩化ビニル用射出スクリューであって、
前記有効スクリュー長さがL、射出スクリューの径がDであるときに、L/Dは19.1に設定され、
前記供給部のフライトの幅がtf、前記計量部のフライトの幅がtmであるときに、tf/tmは2.5に設定され、
前記供給部の溝の深さがhf、前記計量部の溝の深さがhmであるときに、hf/hmは2.1に設定され、
前記射出スクリューのピッチがPであるときに、((P-tf)×hf)/((P-tm)×hm)で計算される圧縮比が1.74に設定されていることを特徴とする硬質塩化ビニル用射出スクリュー。
【請求項2】
加熱筒に回転自在に且つ軸方向移動可能に収容され、硬質塩化ビニルを混練し射出する射出スクリューであり、フライトと溝とを有すると共に、有効スクリュー長さが供給部と圧縮部と計量部とに区分され、前記計量部のフライトの幅より前記供給部のフライトの幅が広く設定され、前記計量部の溝の深さより前記供給部の溝の深さが大きく設定されている硬質塩化ビニル用射出スクリューであって、
前記有効スクリュー長さがL、射出スクリューの径がDであるときに、L/Dは17.0~19.5の範囲に設定され、
前記供給部のフライトの幅がtf、前記計量部のフライトの幅がtmであるときに、tf/tmは2.3~3.0の範囲に設定され、
前記供給部の溝の深さがhf、前記計量部の溝の深さがhmであるときに、hf/hmは2.0~2.2の範囲に設定され、
前記射出スクリューのピッチがPであるときに、((P-tf)×hf)/((P-tm)×hm)で計算される圧縮比が1.63~1.81の範囲に設定されていることを特徴とする硬質塩化ビニル用射出スクリュー。
【請求項3】
求項2記載の硬質塩化ビニル用射出スクリューであって、
前記L/Dは17.0であることを特徴とする硬質塩化ビニル用射出スクリュー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、硬質塩化ビニルの射出成形に用いる射出スクリューに関する。
【背景技術】
【0002】
樹脂製品は、押出成形法や射出成形法で、広く製造される。
押出成形法では、押出機から樹脂材料を押出す。押出機は、加熱筒と押出スクリューとスクリュー回転機構からなる。加熱筒に投入された樹脂材料は、回転する押出スクリューによる混錬と加熱筒からの加熱とにより、可塑化される。
押出スクリューは、有効スクリュー長さをL、外径(以下、単に径と呼ぶ。)をDとしたときに、L/Dが35程度とされる。
【0003】
射出成形法では、射出機から金型へ樹脂材料を射出する。射出機は、加熱筒と射出スクリューとスクリュー回転機構とスクリュー移動機構とからなる。
加熱筒に投入された樹脂材料は、回転する射出スクリューによる混錬と加熱筒からの加熱とにより、可塑化される。可塑化された樹脂材料が加熱筒の前部に溜まり、この溜まりにより射出スクリューは後退する。一定の距離だけ後退したら、射出スクリューを前進して樹脂材料を射出する。
【0004】
射出スクリューは前進の際に、軸方向の反力を受ける。この軸方向の反力が一定値を超えると、射出スクリューは座屈する。そこで、座屈が起こらないように、射出スクリューのL/Dは、22程度に設定される。
【0005】
射出スクリューは、種々のものが、実用に供されてきた(例えば、特許文献1(図1)参照)。
【0006】
特許文献1を次図に基づいて説明する。
図3は従来の射出スクリューの側面図であり、射出スクリュー110は、加熱筒101に回転可能に且つ軸方向移動可能に収納される。
加熱筒101は、先端にノズル102を備え、外周にヒータ103を備える。
可塑化に必要な熱の一部はヒータ103で供給される。可塑化した樹脂材料は、射出スクリュー110の前進動作により、ノズル102から射出される。
【0007】
射出スクリュー110は、螺旋状のねじ山に相当するフライト111と、ねじの谷に相当する溝112を備えている。
射出スクリュー110の有効スクリュー長をL、径をDとする。L/Dは19~21.5(特許文献1、段落番号0021)に設定される。
【0008】
このような射出スクリュー110は、樹脂材料の一種であるシンジオタクチックポリマーの射出に供される。
本発明者等は、射出スクリュー110と同等の射出スクリューを用いて、硬質塩化ビニル(PVC)の射出を試みた。
【0009】
[モデル1]
射出スクリュー110と同等の射出スクリュー120をモデル1とする。射出スクリュー120を、図4に示す。
図4に示すように、射出スクリュー120は、フライト121と、溝122とを備え、フライト121の幅t及びピッチPは一定であり、径はDであり、有効スクリュー長さはLである。
【0010】
有効スクリュー長さLは、供給部の長さLfと、圧縮部の長さLcと、計量部の長さLmとの和となる。
供給部の溝の深さはhf、圧縮部の溝の深さはhc、計量部の溝の深さはhmとする。
【0011】
射出スクリュー120の諸元を、表1に示す。
最下行の圧縮比は、圧縮部での圧縮比である。
ピッチPが一定で、フライト121の幅tが一定であるため、圧縮比は、(供給部の溝の深さhf)/(計量部の溝の深さhm)=10.5÷5.0=2.10の計算により、2.10となる。
【0012】
【表1】
【0013】
以上に述べたスクリュー120を用いて、硬質塩化ビニルを試験的に射出した。その際に、スクリュー120の回転に係る回路圧力と、ノズル(図3、符号102)の温度を計測した。
なお、ショットの初期においては、変動要素が多いため、ほぼ安定したと思われる8ショット目でのデータ及び状況を調べた。
【0014】
【表2】
【0015】
8ショット目でも、射出した硬質塩化ビニルに変色が認められた。よって、モデル1では、不満足の結果となった。なお、8ショット目でのノズルの温度は、171.3℃であった。
【0016】
詳しく調べたところ、硬質塩化ビニルは、他の汎用樹脂材料に比較して粘性が高く、攪拌時にせん断により自己発熱する。加えて、硬質塩化ビニルは、他の汎用樹脂材料に比較して、熱感受性が強く、熱分解し、そのために変色したことが判った。この変色は容認されない。
【0017】
本発明者等は、変色対策として、樹脂材料の温度を下げることが有効であることから、温度を下げる手法の一つとして、溝を深くすることを考えた。この考えを図面で説明する。
図5図3の要部拡大図であり、図5に示すように、溝112の深さをhとする。加熱筒101の温度が高く、射出スクリュー110の温度が低いことから、加熱筒101から射出スクリュー110へ熱が流れ、この熱で樹脂材料115が加熱される。
【0018】
溝112の深さhが小さいと、樹脂材料115の厚さが小さくなり、樹脂材料115内での温度勾配が小さくなり、射出スクリュー110の温度が上がる。結果、樹脂材料115の平均温度が高くなる。
【0019】
対して、溝112の深さhが大きいと、樹脂材料115の厚さが大きくなり、樹脂材料115内での温度勾配が大きくなり、射出スクリュー110の温度が下がる。結果、樹脂材料115の平均温度が低くなる。
溝112を深くすると、樹脂材料115の平均温度が下がることが期待される。溝を深くしたモデルを、モデル2とする。
【0020】
[モデル2]
射出スクリュー120より溝を深くした射出スクリュー130を、図6に示す。
図6に示すように、射出スクリュー130は、フライト131と、溝132とを備え、フライト131の幅t及びピッチPは一定であり、径はDであり、有効スクリュー長さはLである。
【0021】
射出スクリュー130の諸元を、表3に示す。なお、参考までに、モデル1を併記した。
【0022】
【表3】
【0023】
すなわち、供給部の溝の深さhfを10.5mmから12.8mmに変更し、計量部の溝の深さhmを5.0mmから6.4mmに変更した。圧縮比を2.00程度に維持するために、圧縮部の長さLcを400mmから725mmに変更した。
結果を、表4に示す。
【0024】
【表4】
【0025】
モデル1ではノズル温度が171.3℃であったものが、モデル2ではノズル温度が170.6℃となり、0.7℃下がった。結果、変色の度合いは軽減された。しかし、やや変色が認められ、まだ不満足である。
【0026】
変色は許容されないため、変色が起こらないような、硬質塩化ビニルに好適な硬質塩化ビニル用射出スクリューが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0027】
【文献】特許第4124191号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0028】
本発明は、硬質塩化ビニルに好適な硬質塩化ビニル用射出スクリューを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0029】
本発明者らは、溝を深くすることに加えて、圧縮比を小さくすると、温度を下げられるのではないかと考えるに至った。圧縮比が小さいほど、圧縮による発熱が抑えられるからである。
【0030】
図1はフライトの幅と溝の深さを説明する模式図である。
図1(a)はモデル2における供給部の溝12を示し、この溝の長手面積Sfは、(P-t)×hfとなる。
図1(b)はモデル2における計量部の溝12を示し、この溝の長手面積Smは、(P-t)×hmとなる。
【0031】
圧縮比は、Sf/Smで表される。
Sf/Sm=((P-t)×hf)/((P-t)×hm)であり、(P-t)が分母分子から消去され、Sf/Sm=hf/hmとなる。
すなわち、Pが一定で、フライトの幅tが一定のときは、圧縮比は、hf/hmとなる。
【0032】
モデル2を改良したモデルを、モデル3とする。
図1(c)はモデル3における供給部の溝12を示し、この溝の長手面積Sfは、(P-tf)×hfとなる。
図1(d)はモデル3における計量部の溝12を示し、この溝の長手面積Smは、(P-tm)×hmとなる。
圧縮比は、Sf/Smであり、次に示す数式で示される。
【0033】
【数1】
【0034】
((P-tf)×hf)/((P-tm)×hm)において、tfが大きくなると、(P-tf)が小さくなり、圧縮比は小さくなる。
すなわち、供給部のフライトの幅tfを変更することで、圧縮比を変更することができ、tfが大きいほど、圧縮比は小さくなる。圧縮比は小さくなると、樹脂温度が下がる。
【0035】
モデル3の具体的な形態、諸元は、後述するが、モデル3では変色が無くなり、好ましい結果が得られた。この知見から得られた本発明は、次に述べる通りである。
【0036】
請求項1に係る発明は、加熱筒に回転自在に且つ軸方向移動可能に収容され、硬質塩化ビニルを混練し射出する射出スクリューであり、フライトと溝とを有すると共に、有効スクリュー長さが供給部と圧縮部と計量部とに区分され、前記計量部のフライトの幅より前記供給部のフライトの幅が広く設定され、前記計量部の溝の深さより前記供給部の溝の深さが大きく設定されている硬質塩化ビニル用射出スクリューであって、
前記有効スクリュー長さがL、射出スクリューの径がDであるときに、L/Dは19.1に設定され、
前記供給部のフライトの幅がtf、前記計量部のフライトの幅がtmであるときに、tf/tmは2.5に設定され、
前記供給部の溝の深さがhf、前記計量部の溝の深さがhmであるときに、hf/hmは2.1に設定され、
前記射出スクリューのピッチがPであるときに、((P-tf)×hf)/((P-tm)×hm)で計算される圧縮比が1.74に設定されていることを特徴とする。
【0037】
モデル3をベースにして、モデル4以降の複数のモデルを検討したところ、次に述べる請求項2であっても請求項1に近い作用、効果が確認できた。
【0038】
すなわち、請求項2に係る発明は、加熱筒に回転自在に且つ軸方向移動可能に収容され、硬質塩化ビニルを混練し射出する射出スクリューであり、フライトと溝とを有すると共に、有効スクリュー長さが供給部と圧縮部と計量部とに区分され、前記計量部のフライトの幅より前記供給部のフライトの幅が広く設定され、前記計量部の溝の深さより前記供給部の溝の深さが大きく設定されている硬質塩化ビニル用射出スクリューであって、
前記有効スクリュー長さがL、射出スクリューの径がDであるときに、L/Dは17.0~19.5の範囲に設定され、
前記供給部のフライトの幅がtf、前記計量部のフライトの幅がtmであるときに、tf/tmは2.3~3.0の範囲に設定され、
前記供給部の溝の深さがhf、前記計量部の溝の深さがhmであるときに、hf/hmは2.0~2.2の範囲に設定され、
前記射出スクリューのピッチがPであるときに、((P-tf)×hf)/((P-tm)×hm)で計算される圧縮比が1.63~1.81の範囲に設定されていることを特徴とする。
【0039】
請求項3に係る発明は、請求項2記載の硬質塩化ビニル用射出スクリューであって、前記L/Dは17.0であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0040】
請求項1に係る発明では、硬質塩化ビニル用射出スクリューは、L/Dは19.1に設定され、tf/tmは2.5に設定され、hf/hmは2.1に設定され、圧縮比は1.74に設定される。
従来の多くの圧縮比が2.00前後であったものを、請求項1では1.74とした。このことにより、樹脂温度が下がり、温度に敏感である硬質塩化ビニルが、変色しなくなった。
【0041】
また、硬質塩化ビニルでは、他の樹脂材料に比べて粘度(粘り気)が高く、射出スクリューを回転させるための回転トルクが大きくなる。
請求項1では、圧縮比を1.74と小さくすると共に、供給部のフライトの幅tfを大きくして、樹脂材料の供給量を低減した。結果、回転トルクを低減することができた。
以上の通り、請求項1によれば、硬質塩化ビニルに好適な硬質塩化ビニル用射出スクリューが提供される。
【0042】
請求項2に係る発明では、硬質塩化ビニル用射出スクリューは、L/Dは17.0~19.5の範囲に設定され、tf/tmは2.3~3.0の範囲に設定され、hf/hmは2.0~2.2の範囲に設定され、圧縮比は1.63~1.81の範囲に設定される。
従来の多くの圧縮比が2.00前後であったものを、請求項2では1.63~1.81とした。このことにより、樹脂温度が下がり、温度に敏感である硬質塩化ビニルが、変色しなくなった。
【0043】
また、硬質塩化ビニルでは、他の樹脂材料に比べて粘度(粘り気)が高く、射出スクリューを回転させるための回転トルクが大きくなる。
請求項2では、圧縮比を1.63~1.81と小さくすると共に、供給部のフライトの幅tfを大きくして、樹脂材料の供給量を低減した。結果、回転トルクを低減することができた。
以上の通り、請求項2によれば、硬質塩化ビニルに好適な硬質塩化ビニル用射出スクリューが提供される。
【0044】
請求項3に係る発明では、硬質塩化ビニル用射出スクリューは、L/Dは17.0とした。
回転トルクは、スクリューの長さLにほぼ比例する。請求項1ではL/Dは19.1であり、請求項3ではL/Dが17.0であるため、請求項1の回転トルクより請求項3の回転トルクは大幅に小さくなる。
また、請求項2ではL/Dは17.0~19.5の範囲にあり、L/Dを19.5近傍に設定すると回転トルクが増加する。この点、請求項3であればL/Dが17.0であるため、回転トルクは最小になる。
【図面の簡単な説明】
【0045】
図1】フライトの幅と溝の深さを説明する模式図であり、(a)はモデル2での供給部の模式図、(b)はモデル2での計量部の模式図、(c)はモデル3での供給部の模式図、(d)はモデル3での計量部の模式図である。
図2】本発明に係る硬質塩化ビニル用射出スクリューの側面図である。
図3】従来の射出スクリューの側面図である。
図4】従来の別の射出スクリューの側面図である。
図5図3の要部拡大図である。
図6】従来の更に別の射出スクリューの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0046】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例
【0047】
[モデル3]
図2に示すように、硬質塩化ビニル用射出スクリュー10(以下、射出スクリュー10と記す。)は、螺旋状のねじ山に相当するフライト11と、螺旋状の溝12とを備え、フライト11の幅が、部位によって異なっていることを構造的な特徴とする。
【0048】
フライト11の幅は、供給部のフライトの幅をtf、圧縮部のフライトの幅をtc、計量部のフライトの幅をtmとしたときに、供給部のフライトの幅tfを計量部のフライトの幅tmの2~3倍に設定する。圧縮部のフライトの幅tcは、供給部のフライトの幅tfから計量部のフライトの幅tmへ徐々に変化させる。
【0049】
その他、射出スクリューの径をD、ピッチをP、有効スクリュー長さをLとする。
有効スクリュー長さLは、供給部の長さLfと、圧縮部の長さLcと、計量部の長さLmの和となる。
供給部の溝の深さをhf、圧縮部の溝の深さをhc、計量部の溝の深さをhmとする。
【0050】
モデル3での射出スクリュー10の諸元を、表5に示す。なお、参考までに、モデル2を併記した。
【0051】
【表5】
【0052】
モデル3では、供給部のフライトの幅tfを20mmと大きくし、計量部のフライトの幅tmは8mmのままとした。
また、有効スクリュー長さLは1525mmを維持しつつ、供給部の長さLfを797mmと大きくし、圧縮部の長さLcを480mmと縮め、計量部の長さLmを248mmとした。
また、供給部の溝の深さhfを12.35mmと若干浅くし、計量部の溝の深さhmを5.9mmと若干浅くした。
【0053】
圧縮比は、((P-tf)×hf)/((P-tm)×hm)で計算する。
((80-20)×12.35)/((80-8)×5.9)=1.74の計算により、圧縮比は、1.74に下がった。
【0054】
以上のスクリュー10を用いて、硬質塩化ビニルを試験的に射出した。その際に、射出スクリュー10の回転に係る回路圧力と、ノズル(図3、符号102)の温度を計測した。
なお、ショットの初期においては、変動要素が多いため、ほぼ安定したと思われる8ショット目での状態を調べた。
【0055】
調べた結果を、表6に示す。なお、モデル2を併記した。
【0056】
【表6】
【0057】
モデル2では圧縮比が2.00であったものを、モデル3では圧縮比が1.74に下がったため、モデル3では、次に述べる効果が得られた。
先ず、回路圧力が14.6MPaから12.3MPaに下がった。
次に、変色が認められなかった。すなわち、変色の不具合が解消された。ノズルの温度が170.6℃から169.7℃に下がったためと思われる。
【0058】
すなわち、モデル3では、計量部のフライトの幅tcを8mmに据え置き、供給部のフライトの幅tfを20mmとすることで、圧縮比が下がり、変色の不具合が解消された。加えて、可塑化が良好であると共に、回転トルクを下げることができた。
結果、モデル3により、硬質塩化ビニルに好適な硬質塩化ビニル用射出スクリューが提供される。
【0059】
すなわち、モデル3によれば、次に述べる構成の射出スクリュー10が提供される。
加熱筒101に回転自在に且つ軸方向移動可能に収容され、硬質塩化ビニルを混練し射出する射出スクリュー10であり、フライト11と溝12とを有すると共に、有効スクリュー長さLが供給部と圧縮部と計量部とに区分され、前記計量部のフライトの幅tmより前記供給部のフライトの幅tfが広く設定され、前記計量部の溝の深さhmより前記供給部の溝の深さhfが大きく設定されている硬質塩化ビニル用射出スクリュー10であって、
前記有効スクリュー長さがL、射出スクリューの径がDであるときに、L/Dは、1525/80=19.06の計算から得られる19.1に設定され、
前記供給部のフライトの幅がtf、前記計量部のフライトの幅がtmであるときに、tf/tmは、20/8=2.5の計算から得られる2.5に設定され、
前記供給部の溝の深さがhf、前記計量部の溝の深さがhmであるときに、hf/hmは、12.35/5.9=2.09の計算から得られる2.1に設定され、
前記射出スクリューのピッチがPであるときに、((P-tf)×hf)/((P-tm)×hm)で計算される圧縮比が1.74(具体的な計算は既に述べたので省略する。)に設定されていることを特徴とする硬質塩化ビニル用射出スクリューが提供される。
【0060】
次に、モデル3をベースにして、モデルの拡張を図る。そのために、モデル4以降について、検討した。その結果を、表7に示す。
【0061】
【表7】
【0062】
[モデル4]
・(モデル3との相違点及び類似点):
モデル4では、供給部のフライトの幅tfを18mmと狭めた。その他はモデル3と同じにした。
【0063】
・(モデル4の評価)
モデル4では、圧縮比は1.80とやや増加したが、変色は発生しなかった。可塑化は良好であったので、評価は○である。
【0064】
[モデル5]
・(モデル3との相違点及び類似点):
モデル5では、供給部のフライトの幅tfを16mmと更に狭めた。その他はモデル3と同じにした。
【0065】
・(モデル5の評価)
モデル5では、圧縮比は1.86と増加した。そのため、変色が認められた。結果、評価はXである。
【0066】
[モデル6]
・(モデル3との相違点及び類似点):
モデル6では、供給部のフライトの幅tfを24mmと広げた。その他はモデル3と同じにした。
【0067】
・(モデル6の評価)
モデル6では、圧縮比は1.63に下がったので、変色は発生しなかった。可塑化は良好であったので、評価は○である。
【0068】
[モデル7]
・(モデル3との相違点及び類似点):
モデル7では、供給部のフライトの幅tfを28mmと更に広げた。その他はモデル3と同じにした。
【0069】
・(モデル7の評価)
モデル7では、圧縮比は1.51に下がり、変色は発生しなかった。しかし、可塑化は不良であった。圧縮不足と思われる。結果、評価はXである。
【0070】
[モデル8]
・(モデル3との相違点及び類似点):
モデル8では、供給部の溝の深さhfを12.85mmと深くした。その他はモデル3と同じにした。
【0071】
・(モデル8の評価)
モデル8では、圧縮比は1.81とやや増加したが、変色は発生しなかった。可塑化は良好であったので、評価は○である。
【0072】
[モデル9]
・(モデル3との相違点及び類似点):
モデル9では、供給部の溝の深さhfを13.15mmと更に深くした。その他はモデル3と同じにした。
【0073】
・(モデル9の評価)
モデル9では、変色が認められた。圧縮比が1.89に増加したためと思われる。結果、評価はXである。
【0074】
[モデル10]
・(モデル3との相違点及び類似点):
モデル10では、供給部の溝の深さhfを12.05mmと浅くした。その他はモデル3と同じにした。
【0075】
・(モデル10の評価)
モデル10では、圧縮比は1.67に下がったので、変色は発生しなかった。可塑化は良好であったので、評価は○である。
【0076】
[モデル11]
・(モデル3との相違点及び類似点):
モデル11では、供給部の溝の深さhfを11.35mmと更に浅くした。その他はモデル3と同じにした。
【0077】
・(モデル11の評価)
モデル11では、圧縮比は1.53に下がり、変色は発生しなかった。しかし、可塑化が不良であった。圧縮不足と思われる。結果、評価はXである。
【0078】
・(モデル4~モデル11から判明した事項):
モデル4~モデル11から、次の点が判明した。
フライトの幅の比(tf/tm)は、2.3~3.0が推奨される。
溝の深さ比(hf/hm)は、2.0~2.2が推奨される。
圧縮比は、1.63~1.81が推奨される。
【0079】
次に、比(L/D)の推奨範囲を検討する。そのために、モデル12以降について、検討した。その結果を、表8に示す。
【0080】
【表8】
【0081】
[モデル12]
・(モデル3との相違点及び類似点):
モデル12では、有効スクリュー長さLを1560mmと35mm長くした。L/Dは19.5となった。長さの変更に伴ってLf、Lc、Lmも変更した。その他はモデル3と同じにした。
【0082】
・(モデル12の評価)
モデル12では、有効スクリュー長さLが増加したので、回路圧力が12.7MPaとやや増加したが、変色は発生しなかった。可塑化は良好であった。回路圧力の期待値を13.0MPa以下とする。回路圧力が12.7MPaなので、評価は○である。
【0083】
[モデル13]
・(モデル3との相違点及び類似点):
モデル13では、有効スクリュー長さLを1615mmと更に長くした。L/Dは20.2となった。長さの変更に伴ってLf、Lc、Lmも変更した。その他はモデル3と同じにした。
【0084】
・(モデル13の評価)
モデル13では、有効スクリュー長さLが更に増加したので、回路圧力が13.1MPaと増加したが、変色は発生しなかった。可塑化は良好であった。しかし、回路圧力が13.1MPaとなり、回路圧力の期待値13.0MPaを超えたので、評価は×である。
【0085】
[モデル14]
・(モデル3との相違点及び類似点):
モデル14では、有効スクリュー長さLを1445mmと短くした。L/Dは18.1となった。長さの変更に伴ってLf、Lc、Lmも変更した。その他はモデル3と同じにした。
【0086】
・(モデル14の評価)
モデル14では、有効スクリュー長さLが減少したので、回路圧力が11.8MPaと減少し、変色は発生しなかった。評価は○である。
【0087】
[モデル15]
・(モデル3との相違点及び類似点):
モデル15では、有効スクリュー長さLを1360mmと更に短くした。L/Dは17.0となった。長さの変更に伴ってLf、Lc、Lmも変更した。その他はモデル3と同じにした。
【0088】
・(モデル15の評価)
モデル15では、有効スクリュー長さLが更に減少したので、回路圧力が10.8MPaと減少し、変色は発生しなかった。評価は○である。
【0089】
[モデル16]
・(モデル3との相違点及び類似点):
モデル16では、有効スクリュー長さLを1325mmと更に短くした。L/Dは16.6となった。長さの変更に伴ってLf、Lc、Lmも変更した。その他はモデル3と同じにした。
【0090】
・(モデル16の評価)
モデル16では、有効スクリュー長さLが更に減少したので、回路圧力が10.3MPaと減少した。変色は発生しなかったが、可塑化不良が認められた。有効スクリュー長さLが不足したと思われる。結果、評価は×である。
【0091】
・(モデル12~モデル16から判明した事項):
モデル12~モデル16から、次の点が判明した。
表8の最下行のL/Dと、その上の評価とから、スクリューの長さ比(L/D)は、17.0~19.5が推奨される。
【0092】
以上に述べたモデル4~11と、モデル12~16を総合すると、次の点が判明した。
・(モデル4~モデル16から判明した事項):
スクリューの長さ比(L/D)は、17.0~19.5が推奨される。
フライトの幅の比(tf/tm)は、2.3~3.0が推奨される。
溝の深さ比(hf/hm)は、2.0~2.2が推奨される。
圧縮比は、1.63~1.81が推奨される。
【0093】
因みに、表7に記載したモデル5は、(tf/tm)が2.0であり、上記範囲(2.3~3.0)の外にある。
表7に記載したモデル7は、(tf/tm)が3.5であり、上記範囲(2.3~3.0)の外にある。
【0094】
表7に記載したモデル9は、(hf/hm)が2.3であり、上記範囲(2.0~2.2)の外にある。
表7に記載したモデル11は、(hf/hm)が1.8であり、上記範囲(2.0~2.2)の外にある。
【0095】
表8に記載したモデル13は、(L/D)が、20.2であり、上記範囲(17.0~19.5)の外にある。
表8に記載したモデル16は、(L/D)が、16.6であり、上記範囲(17.0~19.5)の外にある。
モデル4、モデル6、モデル8、モデル10、モデル12、モデル14及びモデル15は、諸数値が上記範囲群に収まっている。
【0096】
すなわち、モデル4、モデル6、モデル8、モデル10、モデル12、モデル14及びモデル15によれば、次の構成の射出スクリュー10が提供される。
加熱筒101に回転自在に且つ軸方向移動可能に収容され、硬質塩化ビニルを混練し射出する射出スクリュー10であり、フライト11と溝12とを有すると共に、有効スクリュー長さLが供給部と圧縮部と計量部とに区分され、前記計量部のフライトの幅tmより前記供給部のフライトhfの幅が広く設定され、前記計量部の溝の深さtmより前記供給部の溝の深さtfが大きく設定されている硬質塩化ビニル用射出スクリュー10であって、
前記有効スクリュー長さがL、射出スクリューの径がDであるときに、L/Dは17.0~19.5の範囲に設定され、
前記供給部のフライトの幅がtf、前記計量部のフライトの幅がtmであるときに、tf/tmは2.3~3.0の範囲に設定され、
前記供給部の溝の深さがhf、前記計量部の溝の深さがhmであるときに、hf/hmは2.0~2.2の範囲に設定され、
前記射出スクリューのピッチがPであるときに、((P-tf)×hf)/((P-tm)×hm)で計算される圧縮比が1.63~1.81の範囲に設定されていることを特徴とする硬質塩化ビニル用射出スクリューが提供される。
【0097】
本発明者らは、経験的に、計量部が長いときや圧縮部が長いときは、樹脂材料の温度が上昇して不具合が起こることを知見している。
そこで、次に、供給部の長さLf、圧縮部の長さLc、計量部の長さLmについて、モデル17以降に基づいて検討した。結果を表9に示す。
【0098】
【表9】
【0099】
[モデル17]
・(モデル3との相違点及び類似点):
モデル17では、Lfを777mmと短くし、Lcを410mmと短くし、Lmを338mmと長くした。その他はモデル3と同じにした。
【0100】
・(モデル17の評価)
モデル17では、計量部の長さLmが大きく増加したため、微小の変色が認められた。Lmの増加により、樹脂材料の温度が増大したためと思われる。ただし、変色は僅かであり、許容範囲内であるため、評価は〇である。
【0101】
[モデル18]
・(モデル3との相違点及び類似点):
モデル18では、Lfを867mmと大幅に伸ばし、Lcを420mmと短くし、Lmを238mmと大幅に短くした。その他はモデル3と同じにした。
【0102】
・(モデル18の評価)
モデル18では、計量部の長さLmが大きく減少したため、変色は全く起こらなかった。Lmが大幅に減少したことで、樹脂材料の温度が低下したためと思われる。結果、評価は〇より上の◎である。
【0103】
[モデル19]
・(モデル3との相違点及び類似点):
モデル19では、Lfを827mmと若干伸ばし、Lcを490mmと若干伸ばし、Lmを208mmと大幅に短くした。その他はモデル3と同じにした。
【0104】
・(モデル19の評価)
モデル19では、計量部の長さLmが大きく減少したため、変色は全く起こらなかった。Lmが大幅に減少しことで、樹脂材料の温度が低下したためと思われる。結果、評価は〇より上の◎である。
【0105】
[モデル20]
・(モデル3との相違点及び類似点):
モデル20では、Lfを877mmと伸ばし、Lcを500mmと若干伸ばし、Lmを148mmと大幅に短くした。その他はモデル3と同じにした。
【0106】
・(モデル20の評価)
モデル20では、可塑化不良が僅かに認められた。Lmの減少によると思われる。ただし、可塑化不良は僅かであり、許容範囲内であるため、評価は〇である。
【0107】
モデル3は、モデル18、19と同評価であり、モデル17、20より好評価であるため、表9では、評価を◎と記した。
【0108】
・(モデル3、モデル17~モデル20から判明した事項):
モデル3、モデル17~モデル20は、評価が◎又は〇であるため、何れも採用可能である。ただし、モデル17、20よりも、モデル3、モデル18及びモデル19は好評価である。このようなモデル3、モデル18及びモデル19から、次の点が判明した。
供給部の長さLfは、有効スクリュー長さLの(0.52~0.57)倍、すなわち(52%~57%)が望ましい。
【0109】
また、圧縮部の長さLcは、有効スクリュー長さLの(0.28~0.32)倍、すなわち、(28%~32%)が望ましい。
また、計量部の長さLmは、有効スクリュー長さLの(0.14~0.16)倍、すなわち、(14%~16%)が望ましい。
【産業上の利用可能性】
【0110】
本発明の射出スクリューは、硬質塩化ビニルの射出成形に好適である。
【符号の説明】
【0111】
10…硬質塩化ビニル用射出スクリュー(射出スクリュー)、11…フライト、12…溝、101…加熱筒、L…有効スクリュー長さ、Lf…供給部の長さ、Lc…圧縮部の長さ、Lm…計量部の長さ、D…スクリューの径、tf…供給部のフライトの幅、tm…計量部のフライトの幅、P…ピッチ、hf…供給部の溝の深さ、hm…計量部の溝の深さ。
図1
図2
図3
図4
図5
図6