CN101462313A - 混合搅拌用螺杆以及挤出机 - Google Patents

Abstract

本发明的混合搅拌用螺杆具备螺杆本体，该螺杆本体设置有：输送部，由将被混合的材料向下游侧输送的螺杆区段构成；以及混合部，由混合该材料的混合用区段构成，螺杆本体在混合部的中间具备旋转外径沿着轴向逐渐变化的多阶梯状部。该多阶梯状部最好由相互旋转外径不同的多个捏合盘所形成的混合用区段构成。根据这样的结构，能够避免应力集中在混合搅拌用螺杆的轴向的一部分上，能够防止花键轴的折损及混合用刮板的异常磨耗。

Description

混合搅拌用螺杆以及挤出机

技术领域

本发明涉及一种混合搅拌用螺杆及具备该混合搅拌用螺杆的挤出机。

背景技术

一般地，通过下述方法制造塑料混合物等复合树脂材料：将成为母材的高分子树脂的颗粒或粉末状的添加物供给至挤出机的筒内、借助插通在筒内的混合搅拌用螺杆将两者一边混合一边输送至下游侧。该混合搅拌用螺杆沿轴向组合多个不同种类的区段，而沿轴向形成发挥不同功能的部分。在这样的发挥不同功能的部分中，例如有将材料输送至下游侧的输送部及对材料进行混合的混合部等。

在构成混合部的区段中，使用了翻转区段和搓揉盘区段等混合区段。这些混合区段具备混合用刮板，能够借助该混合用刮板对材料施加大的剪切力而进行混合。但是，在这些混合用刮板上也容易作为剪切力的反力而从材料受到大的力。

若这样地经由混合用刮板而施加在混合搅拌用螺杆上的力大，则混合搅拌用螺杆有在弯曲的状态下旋转的可能性，容易导致混合搅拌用螺杆的翼端与筒的内壁接触而引起称为擦伤(かじり)的破损。为了防止该擦伤，加大筒和混合刮板的间隙(径向间隙)是有效的。

例如在特开平9-117954号中公开了一种混合搅拌用螺杆，将混合部的混合用刮板的旋转外径形成为相对于混合部以外的部分为0.95～0.98，使径向间隙比混合部以外的部分大。

并且，在特开2000-296517号中公开了一种混合搅拌用螺杆，以降低胶凝的产生量为目的，将旋转外径不同的两种捏合盘区段沿轴向交互组合。

在特开平9-117954号和特开2000-296517号中，为了避免擦伤而将混合部中的混合搅拌用螺杆的旋转外径形成得比混合部以外的部分的旋转外径小，其结果，在混合搅拌用螺杆中的混合部的上游侧和下游侧之间、在径向上形成有大的阶梯差。若在混合搅拌用螺杆上设置这样的阶梯差，则应力容易集中在设置了阶梯差的部分处，反而容易在混合搅拌用螺杆产生弯曲或断裂。

因此，在特开平9-117954号的混合搅拌用螺杆中，采取了对旋转外径设置下限而花键轴的应力不会变大的对策，但是在这样的小的阶梯差中依然存在产生擦伤而产生混合用刮板的异常磨耗的可能性。

并且，在设置有阶梯差的部分处产生的应力随着混合搅拌用螺杆的旋转反复地作用在花键轴上。因此，即使施加在阶梯差上的力是不断裂的程度的大小，经过长期反复施加，花键轴也具有疲劳破损而折损的可能性。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，目的在于提供一种混合搅拌用螺杆，不仅能够防止混合刮板的异常磨耗，还能够防止由于应力集中及疲劳破坏导致的花键轴的折损。

为了实现上述目的，本发明的混合搅拌用螺杆采用了下面的技术方法。

即，本发明的混合搅拌用螺杆具备螺杆本体，该螺杆本体设置有：输送部，由螺杆区段构成，将要混合的材料送往下游侧；以及混合部，由混合该材料的混合用区段构成，在上述螺杆本体中，在上述混合部和与上述混合部邻接的其他部分的连接部分处、及上述混合部内的至少一方上具备旋转外径沿着轴向逐渐变化的多阶梯状部。

若这样地设置旋转外径沿着轴向逐渐变化的多阶梯状部，则对混合搅拌用螺杆局部地施加的力(弯曲应力)分散作用在构成多阶梯状部的各个阶梯差处，不会在一个阶梯差处集中过大的力，并且不易产生疲劳破坏。其结果，能够抑制花键轴折损(断裂)。

此外，上述多阶梯状部最好以***在旋转外径不同的两个区段之间的方式设置。这里所说的旋转外径不同的两个区段有时是指混合部和与该混合部邻接的其他部分，有时是指混合部内的一部分和与该部分邻接而与该部分旋转外径不同的混合部内的其他部分。

上述多阶梯状部可以设置在上述混合部内。

上述多阶梯状部可以设置在上述混合部和上述输送部的连接部分上。

上述螺杆本体还具备将由上述混合部混合后的材料向下游侧输送的挤出部，上述多阶梯状部可以设置在上述混合部和上述挤出部的连接部分处。

并且，上述多阶梯状部最好由相互旋转外径不同的多个捏合盘所形成的混合用区段构成。

此外，在构成上述多阶梯状部的某一个区段、和与该区段相邻的区段之间形成阶梯部时，在设穿过上述多阶梯状部的由钢材形成的花键轴的外径为D时，上述多阶梯状部中的在径向上的各阶梯差δ最好满足式(1)的关系

δ/D³≤4.0E-06   (式1)

δ：构成多阶梯状部的各阶梯部的阶梯差(mm)

D：花键轴的外径(mm)。

只要多阶梯状部的各阶梯部形成为满足上述式(1)的关系的阶梯差，施加在该阶梯差处的力就不会变大到令用钢材制作的花键轴疲劳破坏的程度。因此，能够保护由钢材构成的花键轴不因疲劳破坏而导致折损。

并且，在与上述多阶梯状部相邻的两个区段之间存在n处上述阶梯差时，在设穿过上述多阶梯状部的上述花键轴的外径为D时，上述两个区段的旋转外径的差Δ最好满足式(2)的关系

Δ/D³≤(4.0E-06)×n   (式2)

Δ：两个区段的旋转外径的差(mm)

D：花键轴的外径(mm)

n：形成在两个区段之间的阶梯差的个数。

只要使用满足上述式(2)的关系的多阶梯状部，施加在多阶梯状部的整体上的力不会变大到成为用钢材制作的花键轴的设计强度以上、或花键轴因应力集中而疲劳破坏的程度。因此，通过设置这样的多阶梯状部，能够可靠地防止用钢材制作的花键轴的疲劳破坏。

并且，在使用上述混合搅拌用螺杆的挤出机中，能够防止混合刮板的异常磨耗及花键轴的折损。

根据本发明的混合搅拌用螺杆，不仅能够防止混合刮板的异常磨耗，还能防止因疲劳破坏导致的花键轴的折损。

并且，根据本发明的挤出机，能够防止混合刮板的异常磨耗及花键轴的折损。

附图说明

图1是具有第1实施方式的混合搅拌用螺杆的挤出机的主视图。

图2是图1的A-A线剖视端面图。

图3(a)是多阶梯状部的主视图。(b)是(a)的各区段的剖面图。

图4是具有第2实施方式的混合搅拌用螺杆的挤出机的主视图。

图5是具有第3实施方式的混合搅拌用螺杆的挤出机的主视图。

图6是示出多阶梯状部的其他实施方式的图。

具体实施方式

下面根据附图说明本发明的第1实施方式。

<第1实施方式>

如图1所示，第1实施方式的混合搅拌用螺杆1设置在同方向啮合型的双轴挤出机2(下面有时简单地称为挤出机2)中。混合搅拌用螺杆1对于设置在挤出机2上的空洞状的筒3而言以在其内部沿着轴向插通的方式设置。通过该混合搅拌用螺杆1相对于筒3旋转，在挤出机2中混合并向下游侧运送被供给到筒3内的材料。

此外，在下面的说明中，将图1的纸面的左侧作为说明挤出机2时的上游侧，将纸面的右侧作为下游侧。并且，将混合搅拌用螺杆1的旋转轴向作为说明挤出机2时的轴向。该轴向与图1的纸面的左右方向一致。

筒3沿着轴向形成为长的筒状。筒3的内部沿着轴向形成为长的空洞状，内部旋转自如地插通有左右一对的混合搅拌用螺杆1、1。

筒3在轴向的上游侧具有材料供给口4，经由该材料供给口4可将材料供给至空洞部(筒3的内部)。在筒3上具备电加热器或使用加热了的油的加热装置(图示略)，从材料供给口4供给的材料被加热装置加热为熔融状态或半熔融状态。

筒3在材料供给口4的下游侧具有装料斗5，经由该装料斗5可将添加剂等供给至筒3内。并且，在装料斗5的下游侧设置有阻挡材料而调整混合度的闸门部6及将从混合后的材料挥发的气体排出至筒3外的开口部7。

如图1及图2所示，混合搅拌用螺杆1以插通上述筒3的内部的方式设置有左右一对。各个混合搅拌用螺杆1由轴向上长的花键轴8、和被该花键轴8串套状地固定的多个区段构成。

构成混合搅拌用螺杆1的区段中具有各种种类，在混合搅拌用螺杆1中，通过改变模式地组合多种区段而沿轴向的固定的范围形成输送材料的部分(输送部9)、及混合材料的部分(混合部10)。并且，在混合搅拌用螺杆1中，任意地组合输送上述材料的部分及混合上述材料的部分，构成由它们的整体形成的螺杆本体11。

如图1所示，在本实施方式的混合搅拌用螺杆1中，螺杆本体11从上游侧到下游侧具备：输送部9，一边令所供给的材料熔融一边将其向下游侧输送；混合部10，混合从输送部9输送来的材料；以及挤出部12，将由混合部10混合后的材料送出至下游侧。

输送部9由沿轴向配备的多个螺杆区段13构成，螺杆区段13具备沿轴向螺旋状地扭曲的螺杆刮板(未图示)，通过螺旋状地扭曲的螺杆刮板的旋转，使材料熔融并将其从上游侧向下游侧输送。

混合部10由多个捏合盘区段15构成。

如图2所示，捏合盘区段15是沿轴向连续地并列多个(本实施方式中为五个)垂直于轴向的截面形成为椭圆形的板状的捏合盘而构成的。捏合盘区段15在使混合搅拌用螺杆1旋转时能够将材料导入捏合盘和筒3内壁之间而混合材料。

此外，在本实施方式中，举例示出了由多个捏合盘区段15构成的混合部10，但也可以取代捏合盘区段15而用多个翻转区段构成混合部10。

挤出部12与输送部9同样，沿轴向具有多个具备螺旋状地扭曲的螺杆刮板的螺杆区段13。挤出部12的螺杆区段13的区段长度形成为越位于下游的螺杆区段13越小，越向下游侧材料的移动速度越低而能够对材料加压。

本发明的混合搅拌用螺杆1的特征在于，在螺杆本体11的混合部10的范围内具备多阶梯状部18a、18b。该多阶梯状部18a、18b是旋转外径沿着轴向阶梯地变化的部分，以夹在旋转外径大幅度地不同的区段之间的方式设置。

此外，所谓旋转外径阶梯地变化，是指构成螺杆本体11的区段的旋转外径(区段围着轴心旋转时在最外周侧旋转的部分所描绘的圆形轨迹的直径)沿轴向依次变化(从上游侧向下游侧旋转外径渐渐变大或变小)。在本实施方式中，多阶梯状部18a、18b在混合部10的上游侧和下游侧各设置一处，各个多阶梯状部18a、18b，以旋转外径渐次变化的方式将多个旋转外径不同的捏合盘并列地构成。下面，举例说明两个多阶梯状部18a、18b中的上游侧的多阶梯状部18a。

图3(a)是上游侧的多阶梯状部18a的主视图。

螺杆本体11具有配备在混合部10的上游侧的第1捏合盘区段19、及配备在比该第1捏合盘区段19向下游侧且旋转外径比第1捏合盘区段19小的第2捏合盘区段20。

多阶梯状部18a由四个捏合盘所形成的区段构成。这些捏合盘从上游侧依次并列第1捏合盘21、第2捏合盘22、第3捏合盘23、及第4捏合盘24。此外，从上游侧看时，四个捏合盘相互的刮板隔开既定相位角(本实施方式中是60°)地配置。

图3(b)是将图3(a)的多阶梯状部18a在各盘的轴向中间部切断的剖面图。图3(b)的[A]～[F]示出了第1捏合盘区段19、第1捏合盘21～第4捏合盘24、第2捏合盘区段20的各端面。

四个捏合盘旋转外径越大的越是配备在上游侧，在各个旋转外径d(d₁～d₄)和第1捏合盘区段19及第2捏合盘区段20的旋转外径d_max、d_min之间，下面的式(3)的关系成立。

d_max>d₁>d₂>d₃>d₄>d_min   (式3)

d_max：第1捏合盘区段19的旋转外径

d_min：第2捏合盘区段20的旋转外径

d₁：第1捏合盘的旋转外径

d₂：第2捏合盘的旋转外径

d₃：第3捏合盘的旋转外径

d₄：第4捏合盘的旋转外径

通过如式(3)所示地设置多阶梯状部18a，在第1捏合盘区段19和第2捏合盘区段20之间总共形成有五个阶梯部25。在这些阶梯部25上，以花键轴8为中心沿径向分别形成相等的阶梯差δ。因此，在各阶梯差δ和旋转外径d之间，下面的式(4)的关系成立。

δ₁＝(d_max-d₁)/2

δ₂＝(d₁-d₂)/2

δ₃＝(d₂-d₃)/2

δ₄＝(d₃-d₄)/2

δ₅＝(d₄-d_min)/2

此外，在式(4)中，从上游侧依次将上述的五个阶梯差表示为δ₁～δ₅。

另一方面，设花键轴8和各区段为钢材，计算作用在各个阶梯部25上的应力振幅，使所计算的应力振幅在花键轴8不疲劳破坏的强度中而求得下式(1’)。

δ_i/D³≤4.0E-06   (式1’)

δ：构成多阶梯状部的各阶梯部的阶梯差(mm)

D：花键轴的外径(mm)

i：1～5

以使上述式(1’)满足各自的阶梯差δ1～δ5的方式配备第1捏合盘21～第4捏合盘24，从而即使对各个阶梯部25反复作用弯曲方向的力，也能够形成为花键轴8不会疲劳破坏的阶梯差，能够保护由钢材构成的花键轴8不因疲劳破坏而导致折损。

并且，在设置在多阶梯状部18a的上游侧的第1捏合盘区段19和设置在下游侧的第2捏合盘区段20之间存在旋转外径的差Δ。该旋转外径的差Δ是形成在多阶梯状部18a上的五个阶梯差的和，满足下面的式(2’)的关系。

$\mathrm{\&Delta;}/D^3=\underset{i=1}{\overset{5}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&delta;}}_i/D^3\&le;(4.0E-06)\&times;5$    (式2’)

Δ：两个区段中的旋转外径的差(mm)

D：花键轴的外径(mm)

通过确定多阶梯状部18a的阶梯差数以便满足上述式(2’)，能够将施加在多阶梯状部18a的整体上的力抑制在不使花键轴8疲劳破坏的范围内，能够防止花键轴8的疲劳破坏。

<第2实施方式>

图4示出本发明的混合搅拌用螺杆1的第2实施方式。第2实施方式的混合搅拌用螺杆1与上述第1实施方式不同之处在于，构成多阶梯状部18a、18b的捏合盘比第1实施方式多、设置了十个。即，在第2实施方式中，从上游侧第十个捏合盘和第2捏合盘区段20之间没有阶梯部25(阶梯差)，因此在多阶梯状部18a上总共形成有十个阶梯部25。

因此，在第2实施方式的混合搅拌用螺杆1中，通过十处阶梯部25分别满足上述式(1)及式(2)的关系，能够抑制并防止伴随着混合搅拌用螺杆1的折损及混合搅拌用螺杆1的弯曲的筒3的异常磨耗。

此外，第2实施方式的混合搅拌用螺杆1的其他结构及作用效果与第1实施方式相同。

<第3实施方式>

图5示出本发明的混合搅拌用螺杆1的第3实施方式。第3实施方式的混合搅拌用螺杆1与上述第1实施方式不同之处在于，第1实施方式的螺杆本体11中混合部10为一处，与此相对，第2实施方式的螺杆本体11中混合部10设置在两处(多个)这一点，以及在第2实施方式中在各个多个混合部10处设置多阶梯状部18a、18b这一点上。此外，两个多阶梯状部18a中，图中左侧一方为设置在混合部与输送部的连接部分处的多阶梯状部。

通过这样地将多阶梯状部18a、18b设置在多个混合部10各自上，即使是具备多个混合部10的混合搅拌用螺杆1，在各自的混合部10中用各个多阶梯状部18a、18b承受局部地施加在花键轴8上的弯曲方向的力，因此能够抑制并防止花键轴8的折损及筒3的异常磨耗。

此外，第3实施方式的混合搅拌用螺杆1的其他结构及作用效果与第1实施方式相同。

【实施例】

下面使用实施例和比较例来说明本发明。此外，为了说明的方便，先从比较例进行说明。

<比较例>

比较例是以往的双轴完全啮合型的挤出机2的例子。

如表1所示，挤出机2具备内径75mm的挖通为眼镜孔状的筒3，在该筒3的内部***有一对具有轴径36mm的花键轴8(SNCM钢制)的混合搅拌用螺杆1。在混合搅拌用螺杆1上在轴向的中间设置有混合部10，在该混合部10上形成有由旋转外径相互不同的第1捏合盘区段19(旋转外径74.7mm)和第2捏合盘区段20(旋转外径74.3mm)构成的阶梯差(0.2mm)。

【表1】

这里，若计算该阶梯差是否满足上述式(1)的关系，则成为下述。

δ/D³＝0.2/36³＝4.29E-6>4.0E-6

因此，得知在比较例中式(1)的关系不成立。并且，若计算上述阶梯差是否满足上述式(2)的关系，则成为下述。

Δ/D³＝0.2×1/36³＝4.29E-6>(4.0E-6)×1

因此，得知在比较例中式(2)的关系也不成立。

接着，验证是否在不满足上述式(1)及式(2)的关系的比较例的混合搅拌用螺杆4上产生疲劳破坏。

首先，在上述那样的双轴的挤出机2中，若假定认为是混合搅拌用螺杆1输出90kW、以转数360rpm旋转的情况，则能够从这些输出及转数求出施加在混合搅拌用螺杆1上的扭转扭矩及传递扭矩。比较例的情况下，向着混合搅拌用螺杆1的扭转扭矩为121.8kgfm，传递扭矩为49kgfm。

从使用该扭转扭矩及传递扭矩、以及施加在花键轴8的齿根的应力的FEM(有限元法)的数值计算，能够求出花键轴8的扭转应力τ(剪切应力τ)、花键轴8的齿的弯曲应力σb、花键轴8的弯曲应力σM。此外，在实施例1中，T＝23.06kgf/mm²，σb＝19.96kgf/mm²，σM＝±40kgf/mm²。

关于弯曲和扭转应力的组合应力，公知使用莫尔的应力圆的方法，之前求出的应力如下所述。

(拉伸时)

σ1＝(σb+σM)/2+(1/2)((σb-σM)²+4τ²)^1/2＝55.07kgf/mm²

σ2＝(σb+σM)/2-(1/2)((σb-σM)²+4τ²)^1/2＝4.82kgf/mm²

σT＝σ1-σ2＝50.26kgf/mm²

T＝(σT/2)＝25.13kgf/mm²

(压缩时)

σ1＝(σb+σM)/2+(1/2)((σb-σM)²+4τ²)^1/2＝27.81kgf/mm²

σ2＝(σb+σM)/2-(1/2)((σb-σM)²+4τ²)^1/2＝-47.78kgf/mm²

σT＝σ1-σ2＝75.59kgf/mm²

T＝(σT/2)＝37.79kgf/mm²

接着，若使用莫尔的应力圆求出拉伸时及压缩时的平均应力及应力振幅，则如下所述。

(拉伸时)

σ1_m＝27.18kgf/mm²  σ1_a＝27.89kgf/mm²

σ2_m＝-7.22kgf/mm²  σ2_a＝12.04kgf/mm²

(压缩时)

σ1_m＝31.97kgf/mm²  σ1_a＝4.15kgf/mm²

σ2_m＝-12.00kgf/mm²  σ2_a＝35.78kgf/mm²

另一方面，从疲劳极限线图求出构成花键轴8的SNCM钢的平均应力σ_m中的允许应力振幅σ_a1。此外，该疲劳极限线图是根据拉伸强度σ_B为110kgf/mm²、屈服应力σ_y为90.3kgf/mm²、交变疲劳极限σ_w为37kgf/mm²的情况的修正Goodman线图而制作的。

首先，在拉伸时，从疲劳极限线图，如上述那样平均应力σ_m为27.18kgf/mm²时的允许应力振幅σ_a1成为σ_a1＝27.86kgf/mm²。因此，σa＝27.89kgf/mm²≥27.86kgf/mm²＝σ_a1，得知有引起疲劳破坏的可能性。

另一方面，在压缩时，同样地从疲劳极限线图，如上述那样平均应力σ_m为-13.90kgf/mm²时的允许应力振幅σ_a1成为σ_a1＝37kgf/mm²。因此，σ_a＝33.87kgf/mm²<37kgf/mm²＝σ_a1，得知不引起疲劳破坏。

从上述分析，判断在式(1)及式(2)的关系不成立的比较例中会产生混合搅拌用螺杆的疲劳破坏。

<实施例1>

实施例1与比较例的不同点在于混合搅拌用螺杆具有多阶梯状部18a、18b。在实施例1中，如表2所示，多阶梯状部18a、18b由四个旋转外径不同的捏合盘区段构成，在多阶梯状部18a的上游侧的第1翻转区段19和下游侧的第2翻转区段20之间总共形成有五处阶梯差。此外，在实施例1中的其他结构及实验条件与比较例相同，因此省略了说明。

【表2】

在实施例1的多阶梯状部18a中，阶梯差的大小是五个阶梯差都相等，因此每一个阶梯差的大小都为比较例的情况的1/5。即，若计算是否满足式(1)的关系，则成为下述。

δ/D³＝0.04/36³＝8.57E-7≤4.0E-06

因此，在实施例1中满足式(1)的关系。并且，若计算是否满足上述式(2)的关系，则成为下述。

Δ/D³＝0.04×5/36³＝4.29E-6≤2.0E-5＝(4.0E-6)×5

因此，在实施例1中也满足式(2)的关系。

另一方面，若与比较例相同地求得实施例1的拉伸时及压缩时的平均应力及应力振幅，则成为下述。

(拉伸时)

σ1_m＝31.47kgf/mm²  σ1_a＝7.09kgf/mm²

σ2_m＝-11.51kgf/mm²  σ2_a＝2.89kgf/mm²

(压缩时)

σ1_m＝32.05kgf/mm²  σ1_a＝0.44kgf/mm²

σ2_m＝-12.09kgf/mm²  σ2_a＝10.42kgf/mm²

并且，从疲劳极限线图求出构成花键轴8的SNCM钢的平均应力σ_m的允许应力振幅σ_a1。

首先，在拉伸时，从疲劳极限线图，如上述那样平均应力σ_m为31.47kgf/mm²时的允许应力振幅σ_a1成为σ_a1＝26.41kgf/mm²。因此，σa＝7.09kgf/mm²≤26.41kgf/mm²＝σ_a1，得知不引起疲劳破坏。

并且，在压缩时，如上述那样平均应力σ_m为-12.09kgf/mm²时的允许应力振幅σ_a1为与σ_m＝0kgf/mm²的允许应力振幅相同，σ_a1＝37kgf/mm²。因此，σa＝10.42kgf/mm²<37kgf/mm²＝σ_a1，得知不引起疲劳破坏。

从上述分析，判断在式(1)及式(2)的关系成立的实施例1中不产生混合搅拌用螺杆的疲劳破坏。

<实施例2>

实施例2与实施例1相同，在混合搅拌用螺杆具有多阶梯状部18a、18b这一点上与比较例不同。实施例2与实施例1的不同点在于，如表3所示，多阶梯状部18a、18b由十个旋转外径不同的捏合盘区段构成。即，在实施例2的多阶梯状部18a上，在上游侧的第1捏合盘区段19和下游侧的第2捏合盘区段20之间总共形成有十处阶梯差。此外，实施例2的其他结构及实验条件与实施例1相同，因此省略了说明。

【表3】

在实施例2的多阶梯状部18a中，阶梯差的大小也都相等，因此各阶梯差的大小成为比较例的情况的1/10(0.02mm)。因此，若计算是否满足式(1)的关系，则成为下述。

δ/D³＝0.02/36³＝4.29E-7≤4.0E-06

因此，在实施例2中也满足式(1)的关系。

并且，若计算是否满足上述式(2)的关系，则成为下述。

Δ/D³＝0.02×10/36³＝4.29E-6≤4.0E-5＝(4.0E-6)×10

因此，在实施例2中也满足式(2)的关系。

另一方面，在实施例2中，通过与实施例1相同地求得平均应力σ_m，并进行其与疲劳极限线图的允许应力振幅σ_a1的比较，得知不引起混合搅拌用螺杆疲劳破坏。此外，详细叙述与实施例1相同，因此将其省略。

从上述分析，判断在式(1)及式(2)的关系成立的实施例2中也不产生疲劳破坏。

本发明并不限定于上述各实施方式，在不变更发明的本质的范围内可以将各部件的形状、构造、材质、组合等进行适当的变更。

例如，第1实施方式～第3实施方式是双轴完全啮合型的挤出机2。但是本发明的混合搅拌用螺杆1也可以用于单轴或三轴以上的挤出机2、或非完全啮合型的双轴挤出机2、或者连续混合机。

多阶梯状部18a、18b中的阶梯部25在上述实施方式中任意的阶梯部25都在花键轴8的径向上具备相等大小的阶梯差。但是，只要是满足上述式(1)及式(2)的关系，也可以将阶梯部25的阶梯差分别形成为不同的值。

在上述实施方式中，多阶梯状部18a、18b是由设置在混合部10上的多个捏合盘各自分开的分割型的捏合盘区段构成的。但是，多阶梯状部18a、18b也可以是外周面形成为多阶梯状的一体型的区段，构成多阶梯状部18a、18b的区段也可以使用捏合盘区段以外的区段。例如，可以通过使多个翻转区段15的旋转外径依次变化来构成多阶梯状部18a、18b，并且，也可以通过使一个翻转区段的旋转外径连续地变化而构成∞区段的多阶梯状部。并且，只要是设置在混合部10上的情况，可以例如图6所示地在轴向上层叠直径不同的多个圆板26而形成多阶梯状部18a、18b，也可以形成为圆锥台形状的衬垫而形成多阶梯状部18a、18b。

并且，多阶梯状部也可以设置在混合部10和挤出部12的连接部分处。

并且，花键轴8(螺杆轴)的材料不仅可以使用SNCM钢，也可以使用SCM钢。

Claims (9)

1.一种混合搅拌用螺杆，

具备螺杆本体，

该螺杆本体设置有：

输送部，由螺杆区段构成，将要混合的材料送往下游侧、

混合部，由对该材料进行混合的混合用区段构成，

在上述螺杆本体中，在上述混合部和与上述混合部邻接的其他部分的连接部分处、及上述混合部内的至少一方上具备旋转外径沿着轴向逐渐变化的多阶梯状部。

2.如权利要求1所述的混合搅拌用螺杆，其特征在于，上述多阶梯状部以***在旋转外径不同的两个区段之间的方式设置。

3.如权利要求1所述的混合搅拌用螺杆，其特征在于，上述多阶梯状部设置在上述混合部内。

4.如权利要求2所述的混合搅拌用螺杆，其特征在于，上述多阶梯状部设置在上述混合部和上述输送部的连接部分处。

5.如权利要求2所述的混合搅拌用螺杆，其特征在于，上述螺杆本体还具备将由上述混合部混合后的材料向下游侧送出的挤出部，

上述多阶梯状部设置在上述混合部和上述挤出部的连接部分处。

6.如权利要求1所述的混合搅拌用螺杆，其特征在于，上述多阶梯状部由旋转外径互不相同的多个捏合盘所形成的混合用区段构成。

7.如权利要求2所述的混合搅拌用螺杆，其特征在于，当在构成上述多阶梯状部的某个区段、和与该区段相邻的区段之间形成阶梯部时，

在设穿过上述多阶梯状部的由钢材形成的花键轴的外径为D时，上述多阶梯状部的在径向上的各阶梯差δ满足式(1)的关系

δ/D³≤4.0E-06      (式1)

δ：构成多阶梯状部的各阶梯部的阶梯差(mm)

D：花键轴的外径(mm)。

8.如权利要求7所述的混合搅拌用螺杆，其特征在于，当在与上述多阶梯状部相邻的两个区段之间存在n处上述阶梯差时，在设穿过上述多阶梯状部的上述花键轴的外径为D时，上述两个区段的旋转外径的差Δ满足式(2)的关系

Δ/D³≤(4.0E-06)×n  (式2)

Δ：两个区段的旋转外径的差(mm)

D：花键轴的外径(mm)

n：形成在两个区段之间的阶梯差的个数。

9.一种挤出机，具备权利要求1所述的混合搅拌用螺杆。

Images