JP2008132702A - Screw for resin extruder, resin extruder and pelletizing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加熱手段を備えたシリンダー内に回転駆動可能に収容され、ホッパーからシリンダー内に投入された原料樹脂を回転送りしながら溶融ないし混練し、シリンダー外に押出し成形するための樹脂押出機用スクリューと、これを含む樹脂押出機、および樹脂押出機を用いたペレット製造方法に関する。 The present invention is a resin extruder that is housed in a cylinder equipped with a heating means so as to be rotationally driven, and melts or kneads while rotating and feeding a raw material resin introduced into the cylinder from a hopper, and extrudes out of the cylinder. The present invention relates to a screw, a resin extruder including the screw, and a pellet manufacturing method using the resin extruder.
図１５は、従来より周知のペレット製造装置の全体概略図を示すものであり、このペレット製造装置は、原材料の供給口０１、ガス抜き口０２、ヒータ０３等を有する押出機の加熱筒であるシリンダー（バレル）０４内に、モータ０５により回転駆動される樹脂押出機用スクリュー０６が嵌挿されて構成されている。
FIG. 15 shows an overall schematic diagram of a conventionally known pellet manufacturing apparatus, which is a heating cylinder of an extruder having a raw
シリンダー０４内に投入された原料樹脂は、樹脂押出機用スクリュー０６の回転送り中にヒータ０３の熱により溶融されると共に、樹脂押出機用スクリュー０６の回転により混練されて、押出機先端のダイスヘッド０７より溶解したストランドＡが押し出される。このストランドＡは、水槽内０８に引き込まれて水冷されてから、水槽０８より引き出されてエア吸引式の図示しない水切り装置により水切りされた後、ストランド切断機により切断されてペレット化されるようになっている。
The raw material resin charged in the
樹脂押出機用スクリュー０６は用途に応じて様々な種類が存在するが、例えば、フライト部の有効長さと直径の比率を７〜１４とし、リード角を７〜２１度で形成することで、スクリューの有効長さの短縮が可能となり、従来と同様の回転数でも樹脂の送り速度が減速されて、シリンダー内壁に樹脂が押付けられる時間が長くなり、投入された樹脂がスクリューのピッチ間に十分に充填されるため、熱効率が向上して混練性も良くなり、スリップが低減されて樹脂の送り効率を向上するものが知られている（特許文献１参照。）。
There are various types of
しかしながら、前述したような特許文献１に記載の樹脂押出機用スクリューを用いた従来技術では、原料樹脂が溶解するタイミングでシリンダー内を無酸素状態とすることは困難であり、原料樹脂と酸素とが混在する所に熱を加えて混練するため、原料樹脂の種類によっては熱劣化を招きやすく、既にリサイクルまたは着色ないしコンパウンドされた原料樹脂には適用することができないという問題があった。
However, in the conventional technique using the resin extruder screw described in
また、原料樹脂のフィラーとして、例えばカーボン繊維等の繊維状物質を混入するに当たっては、繊維の分散を平均化させるような十分な混練は困難であり、その結果、繊維状物質はペレット表面に付着した程度の成形品が多く、ペレットの内部に入り込まないおそれがあり、ほとんど使用されていないのが実情であった。 In addition, when mixing a fibrous material such as carbon fiber, for example, as a raw material resin filler, it is difficult to perform sufficient kneading to average the fiber dispersion, and as a result, the fibrous material adheres to the pellet surface. There were many molded products of the same extent, and there was a possibility that they would not enter the inside of the pellets, and the fact was that they were hardly used.
なお、原料樹脂に繊維状物質を混入する場合、樹脂押出機用スクリューを２本平行に密に配置して成る２軸混練押出機を用いることも知られているが、この押出機であるとスクリューとスクリューの間に隙間がなく、混入した繊維が粉状になる位まで破損してしまう。そのため、強度的にも導電性の面でも不十分な成形品となり、目的とする成形品を得ることができないという問題があった。 In addition, when mixing a fibrous substance with raw material resin, although it is also known to use the twin-screw kneading extruder which arrange | positions two screws for resin extruders densely in parallel, There is no gap between the screws, and the mixed fibers are damaged to a powdery state. Therefore, there is a problem that the molded product is insufficient in terms of strength and conductivity, and the intended molded product cannot be obtained.
さらに、軟化点や溶融温度が大きく異なる複数種類の原料樹脂を混合するような場合には、ミクロン単位で十分に分散混合することは不可能であり、異樹脂の混入により成形品が層状に破損しやすいものとなって廃棄処分を余儀なくされたり、各樹脂の長所を組合わせた複合材料の成形はできないという問題があった。 In addition, when mixing multiple types of raw material resins with greatly different softening points and melting temperatures, it is impossible to sufficiently disperse and mix in micron units, and the molded product is broken into layers due to the mixing of different resins. However, it is difficult to dispose of the composite material, and it is impossible to mold a composite material combining the advantages of each resin.
本発明は、以上のような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、原料樹脂の溶解時における無酸素状態での混練を可能とし、原料樹脂の熱劣化を防ぐことができ、また、フィラーを破損させることなく樹脂内部に分散させて平均化させる混練を可能とし、成形品の品質向上を図ることができ、さらに、異なる原料樹脂の十分な混練を可能とし、今までは分子レベルでメーカーの重合過程でのみ生産できた物を、ミクロン単位ではあるが分散混合により成形できる樹脂押出機用スクリュー、樹脂押出機、およびペレット製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the problems of the conventional techniques as described above, and enables kneading in an oxygen-free state when the raw material resin is dissolved, thereby preventing thermal deterioration of the raw material resin. In addition, it is possible to knead by dispersing and averaging inside the resin without damaging the filler, improving the quality of the molded product, and further enabling sufficient kneading of different raw resin, An object of the present invention is to provide a screw for a resin extruder, a resin extruder, and a method for producing pellets, which can be produced only by a polymerization process of a manufacturer at a molecular level, but in a micron unit by dispersion mixing.
前述した目的を達成するための本発明の要旨とするところは、以下の各項の発明に存する。
［１］加熱手段を備えたシリンダー（５０）内に回転駆動可能に収容され、ホッパー（６０）からシリンダー（５０）内に投入された原料樹脂を回転送りしながら溶融ないし混練し、シリンダー（５０）外に押出し成形するための樹脂押出機用スクリュー（１０）において、
スクリュー本体（１０ａ）で螺旋羽根（１２）が周回する有効長さ部位（１１）は、前記ホッパー（６０）を配置する基端側より回転送り方向に向かって順に、
前記ホッパー（６０）から投入された原料樹脂を取り込みつつ送り出す喰い込み部（１１ａ）と、
前記喰い込み部（１１ａ）より漸次径が拡大し、加熱された原料樹脂を加圧しながら溶解を開始させる高圧縮加圧溶解開始部（１１ｂ）と、
前記高圧縮加圧溶解開始部（１１ｂ）の最大径と同径以上で、原料樹脂をさらに加圧しながら全て溶解させる高圧縮加圧２次溶解部（１１ｃ）と、
前記高圧縮加圧２次溶解部（１１ｃ）より径が小さく、原料樹脂を減圧して内部のガスを脱気するガス抜き用減圧部（１１ｄ）と、
前記ガス抜き用減圧部（１１ｄ）の最大径と同径以下で、原料樹脂にフィラーを投入するフィラー投入用減圧部（１１ｅ）と、
前記フィラー投入用減圧部（１１ｅ）より漸次径が拡大し、フィラーを混入した原料樹脂を加圧しながら再び混練する高圧縮加圧再混練開始部（１１ｇ）と、
前記高圧縮加圧再混練開始部（１１ｇ）の最大径と同径以上で、フィラーを混入した原料樹脂をさらに加圧しながら混練する高圧縮加圧最終混練部（１１ｈ）と、
前記高圧縮加圧最終混練部（１１ｈ）より径が小さく、フィラーを混入した原料樹脂をシリンダー（５０）外に押出し成形する減圧押出部（１１ｉ）と、に少なくとも区画され、
前記高圧縮加圧２次溶解部（１１ｃ）と前記ガス抜き用減圧部（１１ｄ）との間、および／または前記高圧縮加圧最終混練部（１１ｈ）の代わりに、下流側の部位の最大径と同径以上で、かつスクリュー本体（１０ａ）の螺旋羽根（１２）を分断して、該螺旋羽根（１２）の代わりに歯車状に並列の複数の凹凸を有して成る高圧縮加圧超混練部（１１ｓ−１，２）を設けたことを特徴とする樹脂押出機用スクリュー（１０）。
The gist of the present invention for achieving the object described above resides in the inventions of the following items.
[1] A cylinder (50) provided with a heating means is rotatably accommodated, and the raw material resin put into the cylinder (50) from the hopper (60) is melted or kneaded while being rotated, and the cylinder (50 ) In a screw (10) for a resin extruder for extruding outside,
The effective length part (11) around which the spiral blade (12) circulates in the screw body (10a) is sequentially from the base end side where the hopper (60) is arranged toward the rotational feed direction.
A biting part (11a) for feeding out the raw material resin introduced from the hopper (60);
A high-compression pressure dissolution start part (11b) that gradually expands from the biting part (11a) and starts melting while pressurizing the heated raw resin;
A high-compression pressurization secondary dissolution part (11c) that is not less than the same diameter as the maximum diameter of the high-compression pressurization and dissolution start part (11b) and dissolves all of the raw resin while further pressurizing;
A degassing decompression section (11d) having a smaller diameter than the high-compression pressurization secondary dissolution section (11c) and depressurizing the raw resin to degas the internal gas;
A filler charging decompression section (11e) that is equal to or less than the maximum diameter of the degassing decompression section (11d) and that feeds filler into the raw material resin;
A high-compression pressurization re-kneading start part (11g) in which the diameter gradually increases from the filler charging pressure-reducing part (11e) and the raw material resin mixed with the filler is kneaded again while being pressurized;
A high-compression pressurization final kneading part (11h) that is equal to or larger than the maximum diameter of the high-compression pressurization re-kneading start part (11g) and knead while further pressurizing the raw material resin mixed with the filler;
The pressure reduction extrusion part (11i) which is smaller in diameter than the high compression pressure final kneading part (11h) and extrudes and molds the raw material resin mixed with the filler outside the cylinder (50),
Between the high-compression pressurization secondary dissolution part (11c) and the degassing decompression part (11d) and / or in place of the high-compression pressurization final kneading part (11h), High compression and compression with a diameter equal to or greater than the diameter, and by dividing the spiral blade (12) of the screw body (10a), and having a plurality of concavities and convexities parallel to each other in the form of a gear instead of the spiral blade (12) The screw (10) for resin extruders provided with the super kneading part (11s-1, 2).
［２］前記高圧縮加圧超混練部（１１ｓ−１，２）は、前記複数の凹凸をスクリュー本体（１０ａ）の軸方向に対しそれぞれ傾斜ないし平行に延ばし、各凹凸を軸方向に少なくとも２以上列設して成ることを特徴とする［１］に記載の樹脂押出機用スクリュー（１０）。 [2] The high compression pressure super-kneading section (11s-1, 2) extends the plurality of irregularities so as to be inclined or parallel to the axial direction of the screw body (10a), and each irregularity is at least 2 in the axial direction. The screw (10) for resin extruders according to [1], wherein the screws are arranged as described above.
［３］前記［１］または［２］に記載の樹脂押出機用スクリュー（１０）を、シリンダー（５０）内に回転可能に収容して成る樹脂押出機（１）であって、
前記樹脂押出機用スクリュー（１０）のスクリュー本体（１０ａ）における螺旋羽根（１２）の外周径、および前記高圧縮加圧超混練部（１１ｓ−１，２）の外周径は、それぞれ略同一に形成され、
前記シリンダー（５０）の内径は、前記スクリュー本体（１０ａ）における螺旋羽根（１２）の外周端、および前記高圧縮加圧超混練部（１１ｓ−１，２）の外周端に対して、所定の隙間が生じる大きさに一律に形成されたことを特徴とする樹脂押出機（１）。
[3] A resin extruder (1) comprising the resin extruder screw (10) according to [1] or [2], which is rotatably accommodated in a cylinder (50),
The outer peripheral diameter of the spiral blade (12) in the screw body (10a) of the screw (10) for the resin extruder and the outer peripheral diameter of the high compression pressure super kneading part (11s-1, 2) are substantially the same. Formed,
The inner diameter of the cylinder (50) is predetermined with respect to the outer peripheral end of the spiral blade (12) in the screw main body (10a) and the outer peripheral end of the high-compression pressure super-kneading part (11s-1, 2). A resin extruder (1) characterized in that it is uniformly formed in a size that creates a gap.
［４］前記シリンダー（５０）の内壁と前記スクリュー本体（１０ａ）の外周との隙間のうち、前記高圧縮加圧２次溶解部（１１ｃ）の隙間を前記喰い込み部（１１ａ）の隙間に対して約１／３に設定したことを特徴とする［３］に記載の樹脂押出機（１）。 [4] Of the gap between the inner wall of the cylinder (50) and the outer periphery of the screw body (10a), the gap of the high compression pressure secondary dissolution part (11c) is the gap of the biting part (11a). On the other hand, the resin extruder (1) according to [3], which is set to about ３.
［５］前記スクリュー本体（１０ａ）のうち前記ガス抜き用減圧部（１１ｄ）に対応する前記シリンダー（５０）途中に、外部にガスを排出するためのガス抜き口（５２）を設け、
前記スクリュー本体（１０ａ）のうち前記フィラー投入用減圧部（１１ｅ）に対応する前記シリンダー（５０）途中に、繊維状物質を混入するためのフィラー投入口（５３）を設けたことを特徴とする［４］に記載の樹脂押出機（１）。
[5] A gas vent (52) for discharging gas to the outside is provided in the middle of the cylinder (50) corresponding to the degassing decompression section (11d) in the screw body (10a).
A filler charging port (53) for mixing a fibrous substance is provided in the middle of the cylinder (50) corresponding to the filler charging pressure reducing portion (11e) in the screw body (10a). The resin extruder (1) according to [4].
［６］前記スクリュー本体（１０ａ）のうち前記フィラー投入用減圧部（１１ｅ）に対応する前記シリンダー（５０）途中に、前記フィラー投入口（５３）の下流側で油を混入するための油投入口（５４）を設けたことを特徴とする［５］に記載の樹脂押出機（１）。 [6] Oil supply for mixing oil on the downstream side of the filler input port (53) in the middle of the cylinder (50) corresponding to the filler input pressure reducing part (11e) in the screw body (10a) The resin extruder (1) according to [5], wherein a mouth (54) is provided.
［７］前記［３］，［４］，［５］または［６］に記載の樹脂押出機（１）を用いて、熱可塑性ペレットを製造するペレット製造方法。 [7] A pellet production method for producing thermoplastic pellets using the resin extruder (1) according to [3], [4], [5] or [6].
［８］前記［５］または［６］に記載の樹脂押出機（１）を用いて、フィラーとしてカーボン繊維を混入した導電性を有する熱可塑性ペレットを製造するペレット製造方法。 [8] A pellet manufacturing method for manufacturing a conductive thermoplastic pellet mixed with carbon fiber as a filler, using the resin extruder (1) according to the above [5] or [6].
次に前述した解決手段に基づく作用を説明する。
前記［１］に記載の樹脂押出機用スクリュー（１０）によれば、シリンダー（５０）内のスクリュー本体（１０ａ）を回転駆動させて、ホッパー（６０）から原料樹脂を投入すると、原料樹脂はスクリュー本体（１０ａ）の先ず喰い込み部（１１ａ）により取り込まれつつ送り出されて、該喰い込み部（１１ａ）より漸次径が拡大する高圧縮加圧溶解開始部（１１ｂ）へ送られる。高圧縮加圧溶解開始部（１１ｂ）では、加熱された原料樹脂が加圧されながら溶解を開始する。
Next, the operation based on the above solution will be described.
According to the screw (10) for a resin extruder described in [1], when the screw body (10a) in the cylinder (50) is driven to rotate and the raw resin is charged from the hopper (60), the raw resin is The screw body (10a) is first fed while being taken in by the biting part (11a), and sent to the high compression pressure dissolution starting part (11b) whose diameter gradually increases from the biting part (11a). In the high compression pressure dissolution start portion (11b), the heated raw material resin starts to be melted while being pressurized.
続いて、原料樹脂は高圧縮加圧２次溶解部（１１ｃ）へ送られて、さらに加圧されながら全て溶解することになる。高圧縮加圧２次溶解部（１１ｃ）は、前記高圧縮加圧溶解開始部（１１ｂ）の最大径と同径以上であり、螺旋羽根（１２）のリード間で原料樹脂は全て溶けた状態で均一にムラなく混練される。かかる高圧縮加圧２次溶解部（１１ｃ）では、空気が混じることなく無酸素状態となり、原料樹脂のスリップも低減されて混練が連続することにより、高圧縮加圧２次溶解部（１１ｃ）以降の領域でも焼けや焦げが発生することはない。 Subsequently, the raw material resin is sent to the high compression / pressure secondary dissolution part (11c), and all the resin is dissolved while being further pressurized. The high compression pressure secondary dissolution part (11c) has a diameter equal to or larger than the maximum diameter of the high compression pressure dissolution start part (11b), and the raw material resin is completely melted between the leads of the spiral blade (12). And uniformly kneaded. In such a high compression / pressurization secondary dissolution part (11c), air is not mixed and is in an oxygen-free state, the slip of the raw resin is reduced, and kneading is continued, whereby the high compression / pressure secondary dissolution part (11c). There will be no burning or scorching in the subsequent areas.
高圧縮加圧２次溶解部（１１ｃ）で混練された原料樹脂は、高圧縮加圧２次溶解部（１１ｃ）より径が小さいガス抜き用減圧部（１１ｄ）に送られて、減圧により内部のガスが脱気された後、ガス抜き用減圧部（１１ｄ）の最大径と同径以下のフィラー投入用減圧部（１１ｅ）へ送られ、例えばフィラーとして、粉、繊維、油等が原料樹脂に混入される。フィラーの具体的な種類は、目的とする成形品の性質に応じて適宜選択されるものである。 The raw material resin kneaded in the high compression pressure secondary dissolution part (11c) is sent to the degassing pressure reduction part (11d) having a smaller diameter than the high compression pressure secondary dissolution part (11c), After the gas is degassed, it is sent to a filler charging decompression section (11e) having a diameter equal to or smaller than the maximum diameter of the degassing decompression section (11d). It is mixed in. The specific type of filler is appropriately selected according to the properties of the target molded product.
フィラーが混入された原料樹脂は、続いて、前記フィラー投入用減圧部（１１ｅ）より漸次径が拡大する高圧縮加圧再混練開始部（１１ｇ）へ送られて、再び加圧されながら混練される。そして、高圧縮加圧再混練開始部（１１ｇ）の最大径と同径以上の高圧縮加圧最終混練部（１１ｈ）へ送られて、さらに加圧されながら混練される。その後、高圧縮加圧最終混練部（１１ｈ）より径が小さい減圧押出部（１１ｉ）を経て、フィラーが混入された原料樹脂はシリンダー（５０）外に押出し成形されることになる。 The raw material resin mixed with the filler is subsequently sent from the filler charging decompression section (11e) to the high compression pressure re-kneading start section (11g) whose diameter gradually increases and is kneaded while being pressurized again. The And it sends to the high compression press final kneading part (11h) more than the same diameter as the maximum diameter of the high compression press re-kneading start part (11g), and it kneads | mixes it while being further pressurized. Thereafter, the raw material resin mixed with the filler is extruded out of the cylinder (50) through the reduced pressure extruding section (11i) having a smaller diameter than the high compression press final kneading section (11h).
特に、本樹脂押出機用スクリュー（１０）によれば、前記高圧縮加圧２次溶解部（１１ｃ）と前記ガス抜き用減圧部（１１ｄ）との間、および／または前記高圧縮加圧最終混練部（１１ｈ）の代わりに、これらの下流側の部位の最大径と同径以上で、かつスクリュー本体（１０ａ）の螺旋羽根（１２）を分断して、該螺旋羽根（１２）の代わりに歯車状に並列の複数の凹凸を有して成る高圧縮加圧超混練部（１１ｓ−１，２）が設けられている。 In particular, according to the screw (10) for the resin extruder, between the high-compression pressurization secondary dissolution part (11c) and the degassing decompression part (11d) and / or the high-compression pressurization final. Instead of the kneading part (11h), the spiral blades (12) of the screw main body (10a) having a diameter equal to or larger than the maximum diameter of the downstream portion are divided and replaced with the spiral blades (12). A high compression pressure super kneading section (11s-1, 2) having a plurality of projections and depressions arranged in parallel in a gear shape is provided.
この高圧縮加圧超混練部（１１ｓ−１）が、前記高圧縮加圧２次溶解部（１１ｃ）と前記ガス抜き用減圧部（１１ｄ）との間にある場合には、前記高圧縮加圧２次溶解部（１１ｃ）による混練に直ぐに続けて、高圧縮加圧超混練部（１１ｓ−１）により原料樹脂はいっそう強固かつ十分に混練されることになる。従って、軟化点や溶融温度が大きく異なる複数種類の原料樹脂の十分な混練を可能とし、今までは分子レベルでメーカーの重合過程でのみ生産できた物を、ミクロン単位ではあるが分散混合により成形でき、目的に合わせた樹脂配合を可能として各樹脂の長所を組合わせた成形品を製造することができる。 When the high compression / pressure super-kneading part (11s-1) is located between the high compression / pressure secondary dissolution part (11c) and the degassing decompression part (11d), Immediately after the kneading by the pressure secondary dissolution part (11c), the raw material resin is kneaded more firmly and sufficiently by the high compression pressure super kneading part (11s-1). Therefore, it is possible to sufficiently knead multiple types of raw material resins with greatly different softening points and melting temperatures, and until now, products that could only be produced by the manufacturer's polymerization process at the molecular level are molded by dispersive mixing in micron units. In addition, it is possible to produce a molded product that combines the advantages of each resin by enabling the resin blending according to the purpose.
さらにまた、高圧縮加圧超混練部（１１ｓ−２）が、前記高圧縮加圧最終混練部（１１ｈ）の代わりにある場合には、該高圧縮加圧最終混練部（１１ｈ）よりも、フィラーが混入された原料樹脂はいっそう強固かつ十分に混練されることになる。従って、原料樹脂に混入されたフィラーを破損させることなく、樹脂内部に満遍なく分散させて平均化させることが可能となり、フィラー混入による成形品の品質を向上させることができる。 Furthermore, when the high compression pressure super kneading part (11s-2) is present instead of the high compression pressure final kneading part (11h), the high compression pressure final kneading part (11h) The raw material resin mixed with the filler is kneaded more firmly and sufficiently. Therefore, the filler mixed in the raw material resin can be uniformly dispersed inside the resin without being damaged, and the quality of a molded product by mixing the filler can be improved.
前記高圧縮加圧超混練部（１１ｓ−１，２）は、具体的には例えば、前記［２］に記載したように、複数の凹凸をスクリュー本体（１０ａ）の軸方向に対しそれぞれ傾斜ないし平行に延ばし、各凹凸を軸方向に少なくとも２以上列設して成るように構成すると良い。これにより、螺旋羽根（１２）とは異なる強力な混練性能を得ることができる。 Specifically, as described in [2] above, for example, the high compression / pressure super kneading section (11s-1, 2) may be configured such that a plurality of irregularities are inclined with respect to the axial direction of the screw body (10a). It is good to comprise so that it may extend in parallel and at least 2 or more may be arranged in the axial direction. Thereby, the powerful kneading | mixing performance different from a spiral blade (12) can be obtained.
また、前記［３］に記載したように、前記樹脂押出機用スクリュー（１０）を、シリンダー（５０）内に回転可能に収容して成る樹脂押出機（１）であって、前記樹脂押出機用スクリュー（１０）のスクリュー本体（１０ａ）における螺旋羽根（１２）の外周径、および前記高圧縮加圧超混練部（１１ｓ−１，２）の外周径を、それぞれ略同一に形成し、前記シリンダー（５０）の内径を、前記スクリュー本体（１０ａ）における螺旋羽根（１２）の外周端、および前記高圧縮加圧超混練部（１１ｓ−１，２）の外周端に対して、所定の隙間が生じる大きさに一律に形成すれば良い。これにより、容易な構成となり製造コストを低減することが可能となる。 In addition, as described in [3] above, the resin extruder (1) is configured such that the resin extruder screw (10) is rotatably accommodated in a cylinder (50), the resin extruder The outer peripheral diameter of the spiral blade (12) in the screw main body (10a) of the screw (10) and the outer peripheral diameter of the high compression pressure super kneading part (11s-1, 2) are formed substantially the same, The inner diameter of the cylinder (50) is set at a predetermined gap with respect to the outer peripheral end of the spiral blade (12) in the screw body (10a) and the outer peripheral end of the high compression / pressure super-kneading part (11s-1, 2). What is necessary is just to form uniformly in the magnitude | size which produces. Thereby, it becomes an easy structure and it becomes possible to reduce manufacturing cost.
また、前記［４］に記載したように、前記シリンダー（５０）の内壁と前記スクリュー本体（１０ａ）の外周との隙間のうち、前記高圧縮加圧２次溶解部（１１ｃ）の隙間を前記喰い込み部（１１ａ）の隙間に対して約１／３に設定すると良い。これにより、原料樹脂が前記高圧縮加圧２次溶解部（１１ｃ）に至るまでの間に空気が混入することを確実に防ぐことができ、原料樹脂の溶解時における無酸素状態を実現することができる。 In addition, as described in [4] above, among the gaps between the inner wall of the cylinder (50) and the outer periphery of the screw body (10a), the gap of the high compression pressure secondary dissolution part (11c) is It is good to set to about 1/3 with respect to the clearance gap between the biting parts (11a). As a result, it is possible to reliably prevent air from being mixed in until the raw material resin reaches the high-compression-pressurized secondary melting portion (11c), and realize an oxygen-free state when the raw material resin is dissolved. Can do.
また、前記［５］に記載したように、前記スクリュー本体（１０ａ）のうちガス抜き用減圧部（１１ｄ）に対応するシリンダー（５０）の途中に、外部にガスを排出するためのガス抜き口（５２）を設け、前記スクリュー本体（１０ａ）のうちフィラー投入用減圧部（１１ｅ）に対応するシリンダー（５０）途中に、繊維状物質を混入するためのフィラー投入口（５３）を設けると良い。これにより、原料樹脂と比重が大きく異なるカーボン繊維、ガラス繊維、ステンレス繊維等のフィラーを前記フィラー投入口（５３）から適宜投入することにより、原料樹脂とフィラーとが所望の比率で均等に混ぜ合わさった成形品を容易に製造することができる。 Further, as described in [5] above, a gas vent for exhausting gas to the outside in the middle of the cylinder (50) corresponding to the degassing decompression section (11d) of the screw body (10a). (52) is provided, and a filler inlet (53) for mixing a fibrous substance is preferably provided in the middle of the cylinder (50) corresponding to the filler charging decompression section (11e) in the screw body (10a). . As a result, fillers such as carbon fiber, glass fiber, and stainless fiber having a specific gravity greatly different from that of the raw material resin are appropriately introduced from the filler inlet (53) so that the raw material resin and the filler are mixed evenly at a desired ratio. The molded product can be easily manufactured.
また、前記［６］に記載したように、前記スクリュー本体（１０ａ）のうちフィラー投入用減圧部（１１ｅ）に対応するシリンダー（５０）途中に、前記フィラー投入口（５３）の下流側で油を混入するための油投入口（５４）を設けると良い。これにより、フィラーが混入された後の原料樹脂全体の硬度を下げることができ、より十分な混練性を得ることができ、また、成形品の滑り性能を高めることもできる。 Further, as described in [6] above, oil is provided downstream of the filler charging port (53) in the middle of the cylinder (50) corresponding to the filler charging pressure-reducing portion (11e) of the screw body (10a). It is advisable to provide an oil inlet (54) for mixing the oil. Thereby, the hardness of the whole raw material resin after a filler is mixed can be lowered | hung, more sufficient kneadability can be acquired, and the sliding performance of a molded article can also be improved.
また、前記［７］に記載したペレット製造方法によれば、前記樹脂押出機（１）を用いて、熱可塑性ペレットを効率良く容易に製造することができる。
ここで、前記［８］に記載したように、フィラーとしてカーボン繊維を混入した導電性を有する熱可塑性ペレットを製造する場合、かかるカーボン繊維を破損させることなく樹脂内部に分散させて平均化させる混練が可能となる。従って、成形品の優れた強度および導電性を実現することができる。
Moreover, according to the pellet manufacturing method described in said [7], a thermoplastic pellet can be manufactured efficiently and easily using the said resin extruder (1).
Here, as described in [8] above, when producing conductive thermoplastic pellets mixed with carbon fibers as fillers, kneading is performed by dispersing and averaging the carbon fibers inside the resin without damaging them. Is possible. Therefore, it is possible to achieve excellent strength and conductivity of the molded product.
本発明に係る樹脂押出機用スクリュー、樹脂押出機、およびペレット製造方法によれば、原料樹脂の溶解時における無酸素状態での混練を可能とし、原料樹脂の熱劣化を防ぐことができ、また、フィラーを破損させることなく樹脂内部に分散させて平均化させる混練を可能とし、成形品の品質向上を図ることができ、さらに、異なる原料樹脂の十分な混練を可能とし、今までは分子レベルでメーカーの重合過程でのみ生産できた物を、ミクロン単位ではあるが分散混合により成形することができる。 According to the resin extruder screw, the resin extruder, and the pellet manufacturing method according to the present invention, it is possible to knead in an oxygen-free state at the time of dissolution of the raw resin, and to prevent thermal deterioration of the raw resin. , It enables kneading by dispersing and averaging inside the resin without damaging the filler, improving the quality of the molded product, and also allowing sufficient kneading of different raw resin, until now at the molecular level However, products that can only be produced in the polymerization process of the manufacturer can be formed by dispersion mixing in micron units.
以下、図面に基づき本発明を代表する各種の実施の形態を説明する。
図１〜図１１は、本発明の第１実施の形態を示している。
本実施の形態に係る樹脂押出機用スクリュー１０は、加熱手段を備えたシリンダー５０内に回転駆動可能に収容され、ホッパー６０からシリンダー５０内に投入された原料樹脂を回転送りしながら溶融ないし混練し、シリンダー５０外に押出し成形するためのものである。
Hereinafter, various embodiments representing the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 11 show a first embodiment of the present invention.
The screw 10 for a resin extruder according to the present embodiment is accommodated in a
図１（ａ）は、樹脂押出機用スクリュー１０を、シリンダー５０内に回転可能に収容して成る樹脂押出機１のうちシリンダー５０を縦方向に半割表示し、図１（ｂ）は、樹脂押出機用スクリュー１０の側面を表示したものである。図１に示すように、樹脂押出機用スクリュー１０のスクリュー本体１０ａは、有効長さＬ分だけ延びるフライト部（有効長さ部位）１１と、このフライト部１１の基端側よりさらに軸方向に延出して動力源側に連結されるシャンク部１３とから成る。スクリュー本体１０ａのうちフライト部１１に亘って、螺旋羽根（スクリュー）１２が所定ピッチで周回するように設けられている。
FIG. 1 (a) shows a half of the
フライト部１１は、ホッパー６０が位置する基端側より回転送り方向に向かって順に、喰い込み部１１ａと、高圧縮加圧溶解開始部１１ｂと、高圧縮加圧２次溶解部１１ｃと、ガス抜き用減圧部１１ｄと、フィラー投入用減圧部１１ｅと、油投入用減圧部１１ｆと、高圧縮加圧再混練開始部１１ｇと、減圧押出部１１ｉとに区画されている。なお、スクリュー本体１０ａを収納しているシリンダー５０の内径は、その全長に亘り一定の大きさに設定されている。
The
さらに、本実施の形態では、高圧縮加圧２次溶解部１１ｃとガス抜き用減圧部１１ｄとの間に、高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１が設けられている。また、高圧縮加圧再混練開始部１１ｇと減圧押出部１１ｉとの間に、高圧縮加圧最終混練部１１ｈ（図１４参照）はなく、その代わりに高圧縮加圧超混練部１１ｓ−２が設けられている。
Further, in the present embodiment, a high compression / pressure super kneading
喰い込み部１１ａは、前記ホッパー６０から投入された原料樹脂を取り込みつつ送り出す部位である。
高圧縮加圧溶解開始部１１ｂは、前記喰い込み部１１ａより漸次径が拡大し、加熱された原料樹脂を加圧しながら溶解を開始させる部位である。
The biting
The high-compression pressure dissolution start
高圧縮加圧２次溶解部１１ｃは、前記高圧縮加圧溶解開始部１１ｂの最大径と同径以上で、原料樹脂をさらに加圧しながら全て溶解させる部位である。本実施の形態の高圧縮加圧２次溶解部１１ｃは、前記高圧縮加圧溶解開始部１１ｂの最大径と同径で一律に延びるように設けられている。また、シリンダー５０の内壁とスクリュー本体１０ａの外周との隙間のうち、高圧縮加圧２次溶解部１１ｃの隙間は、前記喰い込み部１１ａの隙間に対して約１／３に設定されている。
The high compression / pressurization
ガス抜き用減圧部１１ｄは、前記高圧縮加圧２次溶解部１１ｃより径が小さく、原料樹脂を減圧して内部のガスを脱気するための部位である。詳しく言えば、ガス抜き用減圧部１１ｄは、その径が前記高圧縮加圧２次溶解部１１ｃと同径に連なる後述する高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１の径より急に漸次縮径した後に、前記高圧縮加圧２次溶解部１１ｃ（高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１）より小さい径で一律に延びるように設けられている。
The
フィラー投入用減圧部１１ｅは、前記ガス抜き用減圧部１１ｄの最大径と同径以下で、原料樹脂にフィラーを投入するための部位である。本実施の形態のフィラー投入用減圧部１１ｅは、前記ガス抜き用減圧部１１ｄの最大径と同径で一律に延びるように設けられている。
The filler
油投入用減圧部１１ｆは、前記フィラー投入用減圧部１１ｅに続いて、原料樹脂にフィラーを投入するための部位である。本実施の形態の油投入用減圧部１１ｆは、前記フィラー投入用減圧部１１ｅと同径で一律に延びるように設けられている。なお、本実施の形態では、油投入用減圧部１１ｆを前記フィラー投入用減圧部１１ｅと区別しているが、油投入用減圧部１１ｆは、前記フィラー投入用減圧部１１ｅと一緒にまとめても良い。
The oil
高圧縮加圧再混練開始部１１ｇは、前記フィラー投入用減圧部１１ｅ（油投入用減圧部１１ｆ）より漸次径が拡大し、フィラーおよび油を混入した原料樹脂を加圧しながら再び混練するための部位である。
減圧押出部１１ｉは、前記高圧縮加圧再混練開始部１１ｇの最大径と同径で延びる後述の高圧縮加圧超混練部１１ｓ−２より径が急に漸次縮径した後に延出して、フィラーや油を混入した混練後の原料樹脂をシリンダー５０外に押出し成形するための部位である。
The high compression pressure re-kneading start
The reduced
高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１は、その上流側に位置する前記高圧縮加圧２次溶解部１１ｃの最大径と同径で、かつスクリュー本体１０ａの螺旋羽根１２を分断して、該螺旋羽根１２の代わりに歯車状に並列の複数の凹凸を有して成り、原料樹脂のよりいっそう強固かつ十分な混練を実現するための部位である。かかる高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１は、前記複数の凹凸をスクリュー本体１０ａの軸方向に対しそれぞれ傾斜ないし平行に延ばし、各凹凸を軸方向に少なくとも２以上列設して成る。
The high compression / pressure
図２〜図４は、高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１を詳細に示すものであり、図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図であり、図３は、図１中のＢ−Ｂ線断面図であり、図４は、図１中のＥ部分拡大図である。ここで図２、図３中のシリンダー５０に関しては、縦方向の半割表示となっている。高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１は、歯車状に並列の複数の凹凸が軸方向に対しそれぞれ傾斜して延びるように並ぶ１列目１１０、同じく複数の凹凸が軸方向に対しそれぞれ傾斜して延びるように並ぶ２列目１２０、そして複数の凹凸が軸方向に対しそれぞれ平行に延びるように並ぶ３列目１３０とが列設されて成る。
2 to 4 show details of the high-compression and pressure
図４において、１列目１１０の複数の凹凸は、それぞれ軸方向に対して傾斜した進入溝１１１と、排出溝１１２と、これらの間の部位である山部１１３とが、交互に並んで形成されている。進入溝１１１は、その基端である上流端が開放され、先端である下流端が閉じられており、排出溝１１２は、その基端である上流端が閉じられ、先端である下流端が排出用に開放されている。ここで原料樹脂は、進入溝１１１より入り山部１１３を越えて排出溝１１２に進むが、山部１１３を通過する時に超高分散混合が行われるように設定されている。
In FIG. 4, the plurality of projections and depressions in the
各進入溝１１１の下流端が接する部位には、円周方向に細幅のフランジに突出する環状壁１１４が設けられている。環状壁１１４は、各排出溝が１１２が横切る部分では切り欠かれている。この環状壁１１４は、原料樹脂が進入溝１１１から排出溝１１２を通過しないで 直接２列目１２０に入らないようにするための壁の役割を果たすものである。また、１列目１１０と２列目１２０との間に、遊び部として円周方向に凹む環状溝１１５を設けることにより、混練効果を増大させることができるようになっている。なお、２列目１２０の構造も、１列目１１０と同様である。
An
このように複数の凹凸を成す進入溝１１１、排出溝１１２、山部１１３は、前述したように原料樹脂の流れをできる限り阻害しない形が良いが 混練効果をより増大したい時は、３列目１３０のように、軸方向に対しそれぞれ平行に延びる、すなわち樹脂の流れに対し略直角となる進入溝１１１、排出溝１１２、山部１１３としても有効である。なお、１列目１１０、２列目１２０、および３列目１３０の具体的な数や形状は、図示したものに限定されるわけではない。また、シリンダー５０の内径と、高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１の外周端（山部１１３）との隙間は、例えば０．８〜１．０ｍｍと狭小に設定されている。
As described above, the
高圧縮加圧超混練部１１ｓ−２は、その上流側に位置する前記高圧縮加圧再混練開始部１１ｇの最大径と同径で、かつスクリュー本体１０ａの螺旋羽根１２を分断して、該螺旋羽根１２の代わりに歯車状に並列の複数の凹凸を有して成り、フィラーや油を混入した原料樹脂のよりいっそう強固かつ十分な混練を実現するための部位である。かかる高圧縮加圧超混練部１１ｓ−２は、基本的には前述した高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１と同様に構成されている。
The high-compression pressurization
図５〜図７は、高圧縮加圧超混練部１１ｓ−２を詳細に示すものであり、図５は、図１中のＣ−Ｃ線断面図であり、図６は、図１中のＤ−Ｄ線断面図であり、図７は、図１中のＦ部分拡大図である。高圧縮加圧超混練部１１ｓ−２も、歯車状に並列の複数の凹凸が軸方向に対しそれぞれ傾斜して延びるように並ぶ１列目１１０、同じく複数の凹凸が軸方向に対しそれぞれ傾斜して延びるように並ぶ２列目１２０、そして複数の凹凸が軸方向に対しそれぞれ平行に延びるように並ぶ３列目１３０とが列設されて成る。
5 to 7 show the high-compression and pressure
これら１列目１１０、２列目１２０、３列目１３０の構成は、前述した高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１のものと同様であり、同一符号を付して重複した説明を省略するが、高圧縮加圧超混練部１１ｓ−２は、次の２点で高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１とは異なっている。すなわち、高圧縮加圧超混練部１１ｓ−２は、多少の混練効果と主にフィラーとしての繊維状混入物の分散効果を狙いとするため、先ずシリンダー５０の内壁との隙間を広めに取って、分散効果は十分だが繊維は破損しないように設定されている。
The configurations of the
具体的には、シリンダー５０の内径と、高圧縮加圧超混練部１１ｓ−２の外周端（山部１１３）との隙間は、例えば１．５〜２．５ｍｍに設定されている。次に、１列目１１０と２列目１２０の間、また２列目１２０と３列目１３０の間には、環状溝１１５は設けられているが、環状壁１１４は設けられていない。これも、フィラーとしての繊維状混入物の破損を防ぐための理由によるものである。
Specifically, the gap between the inner diameter of the
シリンダー５０は、その内径が、前記スクリュー本体１０ａにおける螺旋羽根１２の外周端、および前記高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１，２の外周端に対して、所定の隙間が生じる大きさに一律に形成されている。これにより、容易な構成となり製造コストを低減することが可能となる。シリンダー５０の内壁と螺旋羽根１２の外周端との隙間は同一寸法であるが、かかる寸法と、シリンダー５０の内壁と高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１，２の外周端との隙間までもが、必ずしも同一である必要はない。すなわち、各高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１，２の山部１１３の高さに応じて、シリンダー５０の内壁と高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１，２の外周端との隙間は適宜設定すれば良い。
The inner diameter of the
図１に示すように、シリンダー５０の基端側には、ホッパー６０を装着する所定幅Ｈの原料投入口５１が内部に連通するように設けられている。また、前記樹脂押出機用スクリュー１０の喰い込み部１１ａに相当するシリンダー５０の途中部位には、ホッパー６０より導入される原料樹脂の喰い込みを良くするための内壁サイド面の削り部５５（図１２（ａ）参照）が設けられている。前記ガス抜き用減圧部１１ｄに対応するシリンダー５０の途中部位には、外部にガスを排出するためのガス抜き口５２が内部に連通するように設けられている。
As shown in FIG. 1, a
また、前記フィラー投入用減圧部１１ｅに対応するシリンダー５０の途中部位には、主として繊維状物質を混入するためのフィラー投入口５３が内部に連通するように設けられている。また、前記フィラー投入用減圧部１１ｅに対応するシリンダー５０の途中部位には、フィラー投入口５３の下流側で油を混入するための油投入口５４が内部に連通するように設けられている。なお、シリンダー５０の外周側には、図示省略したが加熱手段であるヒーターが設けられている。
Further, a
さらに、シリンダー５０の先端には、溶解した樹脂をストランドとして押し出すダイスヘッド７０が設けられている。図１では図示省略したダイスヘッド７０は、具体的には図８、図９に示すものを用いると良い。図８は、ダイスヘッド７０を縦に２分割したものを示す斜視図であり、図９は、ダイスヘッド７０を縦に２分割した断面図である。ダイスヘッド７０は、ダイスの内側に原料樹脂を集束するスリ鉢状の凹部７１の最深部に、複数の押出口７２を貫通するように形成して成る。複数の押出口７２は、ダイスの中心を通る水平線上に略等間隔で並ぶように形成されている。
Furthermore, a
各押出口７２は、入口側大径部７２ａと出口側小径部７２ｂとを有する円錐形に設けられており、さらに出口側小径部７２ｂに連通するノズル７３が設けられている。各押出口７２の入口側大径部７２ａ同士の間の距離はなく、各入口側大径部７２ａは互いに接している。これは入口側大径部７２ａ同士の間に余分な距離があると、当該部分に流動性のない樹脂や樹脂中の長繊維が溜まり、全体の流動性が不安定（複数本数の時に同じ出方をしない）になるし、穴詰まりを起こすからである。
Each
ノズル７３は、その入口から出口に向けて繊維を棒状に絞り込む距離がとれる長さに設定され、棒状にまとめた繊維がそのまま進む距離を取って安定させた状態で出口より出る構造となっている。また、ノズル７３は、繊維による磨耗により内部の穴が大きくなりすぎた時に随時交換が簡単にできるように、ネジ式として先端出口はダイス表面より前方に突出する構造となっている。なお、押出口７２の個数は特に限定されないが、本実施の形態では５個である。
The
また、別のダイスヘッド８０として、図１０、図１１に示すものも考えられる。図１０は、ダイスヘッド８０を外側から見た斜視図であり、図１１は、ダイスヘッド８０を縦に２分割した断面図である。ダイスヘッド８０は、ダイスの内側に原料樹脂を集束するスリ鉢状の凹部８１の最深部に、その中心を通る水平線上に延びる細幅押出口８２を貫通するように形成して成る。
Another die
細幅押出口８２は、その入口から出口に亘り一定の細幅状の断面形状になるように設けられている。このような細幅押出口８２とするのは、フィラーとして大量の木粉が混入された原料樹脂の場合、流動性が悪く圧縮により発熱硬化もあり、通常の穴状出口であると詰まりやすいので、一連に延びる細幅の穴とすることにより、押出し成形時における圧縮の分散と流動性の平均化を図るためである。
The
細幅押出口８２の出口側には、細幅押出口８２の出口より帯状で平らに出たストランドを直角方向に細かく切断するための複数の鋼線８３が張設されている。このように複数の鋼線８３によりストランドを細かく切断することにより、四角形断面の細いペレットを得ることができる。なお、鋼線８３の本数は特に限定されないが、多くするほど、いっそう細いペレットを得ることができるようになる。
On the outlet side of the
次に、第１実施の形態の作用を説明する。
図１に示す樹脂押出機１によれば、原料樹脂の硬度（すなわち落下速度）に応じた所定速度で樹脂押出機用スクリュー１０を回転駆動させた状態で、ホッパー６０から原料樹脂を投入する。ここで原料樹脂には、産業廃棄物である使用済みの合成樹脂材であるスプルランナーが該当する。シリンダー５０内に投入された原料樹脂は、スクリュー本体１０ａの先ず喰い込み部１１ａにより取り込まれつつ送り出されて、該喰い込み部１１ａより漸次径が拡大する高圧縮加圧溶解開始部１１ｂへ送られる。高圧縮加圧溶解開始部１１ｂでは、加熱された原料樹脂が加圧されながら溶解を開始する。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
According to the
続いて、原料樹脂は高圧縮加圧２次溶解部１１ｃへ送られて、さらに加圧されながら全て溶解することになる。高圧縮加圧２次溶解部１１ｃは、前記高圧縮加圧溶解開始部１１ｂの最大径と同径に延びており、螺旋羽根１２のリード間で原料樹脂は全て溶けた状態で均一にムラなく混練される。かかる高圧縮加圧２次溶解部１１ｃでは、空気が混じることなく無酸素状態となり、原料樹脂のスリップも低減されて混練が連続することにより、高圧縮加圧２次溶解部１１ｃ以降の領域でも焼けや焦げが発生することはない。
Subsequently, the raw material resin is sent to the high compression / pressurization
特に、シリンダー５０の内壁とスクリュー本体１０ａの外周との隙間のうち、前記高圧縮加圧２次溶解部１１ｃの隙間を前記喰い込み部１１ａの隙間に対して約１／３に設定している。これにより、原料樹脂が前記高圧縮加圧２次溶解部１１ｃに至るまでの間に空気が混入することを確実に防ぐことができ、原料樹脂の溶解時における無酸素状態を実現することができる。
In particular, among the gaps between the inner wall of the
このような無酸素状態での溶解により、既にリサイクルされている原料樹脂や、着色あるいはコンパウンドされた原料樹脂等のように、熱劣化しやすい原料も利用することができ、透明性を要求される材料のように、今までは１回しかリサイクルできず殆どが廃棄されていた原料も、２〜３回は繰り返して利用することが可能となる。さらに、腐食したり有毒ガスの発生しやすい原料樹脂（例えば、塩化ビニール（塩素ガス）、フッ素樹脂（フッ素ガス）等）も利用可能であり、低温押出しによりガス発生を低減することで、シリンダー５０や樹脂押出機用スクリュー１０の腐食磨耗を防止することができる。
Due to such anaerobic dissolution, raw materials that are easily recycled, such as raw material resins that have already been recycled or raw materials that have been colored or compounded, can be used, and transparency is required. Like raw materials, raw materials that can be recycled only once and are mostly discarded can be used repeatedly two or three times. Furthermore, it is possible to use a raw material resin (for example, vinyl chloride (chlorine gas), fluorine resin (fluorine gas), etc.) that easily corrodes or generates toxic gas, and the
前記高圧縮加圧２次溶解部１１ｃで混練された原料樹脂は、本実施の形態ではガス抜き用減圧部１１ｄに送られて脱気される前に、直ぐ続けて、高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１によりいっそう強固かつ十分に混練されることになる。従って、軟化点や溶融温度が大きく異なる複数種類の樹脂材料の十分な混練を可能とし、今までは分子レベルでメーカーの重合過程でのみ生産できた物を、ミクロン単位ではあるが分散混合により成形でき、目的に合わせた樹脂配合を可能として各樹脂の長所を組合わせた成形品を製造することができる。
In the present embodiment, the raw material resin kneaded in the high compression / pressure
図４に示すように、高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１において、原料樹脂は、先ず１列目１１０の進入溝１１１より入り山部１１３を越えて排出溝１１２に進むが、山部１１３を通過する時に超高分散混合が行われる。環状壁１１４は、原料樹脂が進入溝１１１から排出溝１１２を通過しないで 直接２列目１２０に入らないようにするための壁の役割を果たすものである。
As shown in FIG. 4, in the high-compression and pressure
また、１列目１１０と２列目１２０との間に、遊び部として円周方向に凹む環状溝１１５があるため、混練効果を増大させることができる。なお、１列目１１０から２列目１２０以降も同じ進み方をする。また、３列目１３０のように、樹脂の流れに対し略直角となる進入溝１１１、排出溝１１２、山部１１３により、混練効果をより増大させることができる。
In addition, since there is an
このような高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１を設けたことにより、異なる樹脂や成型温度の最大差が大きな樹脂同士の分散混合が可能になる。具体的には、今まで混練は不可能とされていたPBT＋ポリエチレン50％（混合破砕物最大6.4μ）の混合が可能になった。また、溶解温度 90℃と230℃の温度差が140℃もある樹脂の均一な分散ペレットも可能となった。
By providing such a high compression pressure
以下、原料樹脂として実際使用することができたものをメーカーの推奨成型温度（通常温度）の順で列記する。１）ABS 190〜260℃（230℃）、２）ＰＥ 180〜220℃（200℃）、３）アクリル 210〜260℃（240℃）、４）耐熱スチロール 250〜280℃（260℃）、５）PP 190〜220℃（200℃）、６）PET 250〜270℃（260℃）、７）ポリカーボネイト 270〜300℃（290℃）、８）スチレン系エラストマ 190〜230℃（210℃）、９）ポリエステル系エラストマ 190〜230℃（210℃）、１０）ナイロン 280〜300℃（290℃）、１１）EVA
150〜210℃（180℃）
In the following, those that could actually be used as the raw material resin are listed in the order of the manufacturer's recommended molding temperature (normal temperature). 1) ABS 190-260 ° C (230 ° C), 2) PE 180-220 ° C (200 ° C), 3) Acrylic 210-260 ° C (240 ° C), 4) Heat-resistant styrene 250-280 ° C (260 ° C), 5 ) PP 190-220 ° C (200 ° C), 6) PET 250-270 ° C (260 ° C), 7) Polycarbonate 270-300 ° C (290 ° C), 8) Styrenic elastomer 190-230 ° C (210 ° C), 9 ) Polyester elastomer 190-230 ° C (210 ° C), 10) Nylon 280-300 ° C (290 ° C), 11) EVA
150-210 ° C (180 ° C)
このように異なる樹脂や、成型温度の最大差が90℃もある樹脂の分散混合が可能になることにより、今までは分子レベルでメーカーの重合過程でのみ生産できた物が、ミクロン単位（最小０．２ミクロン位）ではあるが少量混合が可能となり、各樹脂の良い所のみを組合わせることが簡単にできることになり、目的に合わせた樹脂配合を行うことができる。 The ability to disperse and mix different resins and resins with a maximum molding temperature difference of as much as 90 ° C enables products that can only be produced at the molecular level through the manufacturer's polymerization process to the micron level (minimum). Although it is possible to mix only a small portion of each resin, it is possible to easily combine only the good parts of each resin, and it is possible to mix the resin according to the purpose.
前記高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１により強固かつ十分に混練された原料樹脂は、高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１より径が小さいガス抜き用減圧部１１ｄに送られて、減圧により内部のガスが脱気される。ここで生じたガスは、シリンダー５０の途中部位にあるガス抜き口５２から外部に排出される。脱気された原料樹脂は、その後、ガス抜き用減圧部１１ｄの最大径と同径で延びるフィラー投入用減圧部１１ｅへ送られ、例えばフィラーとして、粉、繊維、油等が原料樹脂に混入される。フィラーの具体的な種類は、目的とする成形品の性質に応じて適宜選択されるものである。
The raw material resin kneaded firmly and sufficiently by the high compression / pressure
本実施の形態では、フィラー投入用減圧部１１ｅに対応するシリンダー５０の途中部位には、繊維状物質を混入するためのフィラー投入口５３が設けられており、ここから原料樹脂と比重が大きく異なるカーボン繊維、ガラス繊維、ステンレス繊維等のフィラーを適宜投入することにより、原料樹脂とフィラーとが所望の比率で均等に混ぜ合わさった成形品を容易に製造することができる。
In the present embodiment, a
また、前記フィラー投入用減圧部１１ｅに続いて、油投入用減圧部１１ｆが同径で一律に延びている。この油投入用減圧部１１ｆに対応するシリンダー５０の途中部位には、前記フィラー投入口５３の下流側で油を混入するための油投入口５４が設けられており、ここから油を所定割合で投入する。これにより、フィラーが混入された後の原料樹脂全体の硬度を下げる（柔らかくする）ことができ、より十分な混練性を得ることができる。その結果、今まで大気中では混合不可能とされていた原料樹脂の混合も可能となる。さらにまた、油混合による効果として、成形品の滑り性能を高めることもできる。
Further, following the filler
フィラー（油も含む。）が混入された原料樹脂は、続いて前記フィラー投入用減圧部１１ｅより漸次径が拡大する高圧縮加圧再混練開始部１１ｇへ送られて、再び加圧されながら混練される。そして、高圧縮加圧再混練開始部１１ｇの最大径と同径の高圧縮加圧超混練部１１ｓ−２へ送られて、再び強固かつ十分に混練される。これにより、樹脂材料に混入されたフィラーを破損させることなく、樹脂内部に満遍なく分散させて平均化させることが可能となり、フィラー混入による成形品の品質を向上させることができる。
The raw material resin mixed with the filler (including oil) is then sent from the filler charging
高圧縮加圧超混練部１１ｓ−２の具体的な構成は、前述した高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１と基本的には同様であるが、高圧縮加圧超混練部１１ｓ−２は、多少の混練効果と主にフィラーとしての繊維状混入物の分散効果を狙いとするため、シリンダー５０の内壁との隙間を広めに取って、分散効果は十分だが繊維は破損しないように設定されている。これにより、フィラーとしての繊維状混入物の破損を防ぐことができる。
The specific configuration of the high compression / pressure
ここでフィラーとしてカーボン繊維を混入した導電性を有する熱可塑性ペレットを製造する場合、かかるカーボン繊維を破損させることなく樹脂内部に分散させて平均化させる混練が可能となる。従って、成形品の優れた強度および導電性を実現することができる。また、繊維量を変えることにより電気的抵抗値も変えることが可能となる。 Here, in the case of producing a conductive thermoplastic pellet mixed with carbon fiber as a filler, kneading can be performed by dispersing and averaging the carbon fiber inside the resin without damaging the carbon fiber. Therefore, it is possible to achieve excellent strength and conductivity of the molded product. In addition, it is possible to change the electrical resistance value by changing the fiber amount.
高圧縮加圧超混練部１１ｓ−２により、フィラーが十分に分散混入された原料樹脂は、その後、高圧縮加圧超混練部１１ｓ−２より径が小さい減圧押出部１１ｉを経て、シリンダー５０の先端に取り付けられたダイスヘッド７０より順に押し出される。このダイスヘッド７０より溶融状態で細径の線状に成形されつつ連続的に流出されるストランドは、水槽０８（図１５参照）内に引き込んで水冷した後この水槽より引き出され、エア吸引式の図示しない水切り装置により水切りされ、ストランド切断機により切断してペレット化される。
The raw material resin in which the filler is sufficiently dispersed and mixed by the high compression / pressure
ダイスヘッド７０によれば、各押出口７２の入口側大径部７２ａ同士の間に余分な距離がないため、当該部分に流動性のない樹脂や樹脂中の長繊維が溜まり、全体の流動性が不安定（複数本数の時に同じ出方をしない）になったりすることがなく、穴詰まりを防止することができる。また、ノズル７３は、繊維を棒状に絞り込む距離がとれる長さに設定されており、棒状にまとめた繊維を含む樹脂を安定させた状態で押し出すことができる。なお、ノズル７３は着脱自在なネジ式となっており、繊維による磨耗により内部の穴が大きくなりすぎた時に随時簡単に交換することができる。
According to the
また、前記ダイスヘッド７０の代わりに別のダイスヘッド８０を用いれば、フィラーとして大量の木粉が混入された流動性の悪い原料樹脂であっても、細幅押出口８２より帯状で平らなストランドをスムーズに押し出しつつ、複数の鋼線８３により細かく切断することにより、四角形断面の細いペレットを得ることができる。なお、鋼線８３の本数は特に限定されないが、多くするほどいっそう細いペレットを得ることができるようになる。
If another die
以上のように、樹脂押出機１を用いて熱可塑性ペレットを効率良く容易に製造することができる。例えば、熱可塑性樹脂として、塩化ビニール、フッソ樹脂、ポリアセタール等、腐食ガスの発生しやすい樹脂も含めて、全品種の温度差のある樹脂の成形に使用できる混合ペレットを製造することができる。これらの熱可塑性樹脂は、従来は燃料としての利用、あるいは廃棄のみが唯一の処理方法であった。
As described above, thermoplastic pellets can be efficiently and easily produced using the
また、今まで混合できないとされていた各々の樹脂の良い所のみを混合することにより、全く新しい機能を備えた樹脂の製造も可能となった。本ペレット製造方法により製造されたペレットと、比較的組成（分子構造）の近い樹脂アロイは近年メーカーで出し始めているが、分子構造のまるで違う組成の混合（アロイ）は未だ知られていなかった。 In addition, by mixing only the good parts of each resin, which has been considered impossible to mix, it has become possible to produce a resin having a completely new function. Recently, resin alloys having a composition (molecular structure) that is relatively similar to the pellets produced by this method for producing pellets have begun to be produced by manufacturers, but mixing (alloy) having a completely different molecular structure has not yet been known.
さらに、フィラーとして繊維状物質（例えば、カーボン繊維、ガラス繊維、ステンレス繊維等）の無折損状態での混入が可能となった。特に、カーボン繊維は、樹脂材料に重量比で１０％混合するだけで、厚み０．１ｍｍ、幅１３０ｍｍでも導通する。これはペレット中に混入された繊維が折れずに、重なり合っていることを示している。 Furthermore, it has become possible to mix a fibrous substance (for example, carbon fiber, glass fiber, stainless steel fiber, etc.) as a filler in an unbroken state. In particular, the carbon fiber is conducted even with a thickness of 0.1 mm and a width of 130 mm only by mixing 10% by weight with the resin material. This indicates that the fibers mixed in the pellet are not broken but are overlapped.
具体的には例えば、単一樹脂としての原料樹脂中にカーボンファイバー（９μ位の繊維を５０００〜８０００本を束ね固着剤を使用して２〜３ｍｍの太さにまとめてある）を一括投入して、高分散混合を行うと良い。この場合、前記高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１，２の外周端とシリンダー５０の内径との隙間は、例えば１．５〜２．０ｍｍ程度に設定すると良い。
Specifically, for example, carbon fibers (between 5000 and 8000 fibers of about 9 μ are bundled into a thickness of 2 to 3 mm using a sticking agent) are collectively fed into a raw material resin as a single resin. Therefore, high dispersion mixing is preferable. In this case, the clearance between the outer peripheral ends of the high compression pressure super kneading
あるいは、異なる樹脂を混ぜた原料樹脂中にカーボンファイバー（９μ位の繊維を５０００〜８０００本を束ね固着剤を使用して２〜３ｍｍの太さにまとめてある）を一括投入して、高分散混合を行っても良い。この場合、前記高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１の外周端とシリンダー５０の内径との隙間は、例えば０．８〜１．０ｍｍ程度とし、前記高圧縮加圧超混練部１１ｓ−２の外周端とシリンダー５０の内径との隙間は、例えば１．５〜２．０ｍｍ程度に設定すると良い。
Alternatively, carbon fibers (between 5000 and 8000 fibers of 9μ are bundled together in a thickness of 2 to 3 mm using a sticking agent) are mixed into a raw material resin mixed with different resins, and high dispersion is achieved. Mixing may be performed. In this case, the clearance between the outer peripheral end of the high compression / pressure
図１２は、本発明の第２実施の形態を示している。
本実施の形態に係る樹脂押出機用スクリュー１０Ａは、高圧縮加圧２次溶解部１１ｃとガス抜き用減圧部１１ｄとの間に高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１はなく、高圧縮加圧２次溶解部１１ｃとガス抜き用減圧部１１ｄとが連続している。すなわち、ガス抜き用減圧部１１ｄは、高圧縮加圧２次溶解部１１ｃの径より急に漸次縮径した後に、高圧縮加圧２次溶解部１１ｃより小さい径で一律に延びるように設けられている。
FIG. 12 shows a second embodiment of the present invention.
The
また、後述する高圧縮加圧最終混練部１１ｈの代わりにある高圧縮加圧超混練部１１ｓ−２は、前述した第１実施の形態の高圧縮加圧超混練部１１ｓ−２とは多少構成が異なり、１列目１１０と２列目１２０だけから構成されており、３列目１３０はない。また、フライト部１１の有効長さＬと直径Ｄの比率（Ｌ／Ｄ）は１８に設定されている。
Further, the high compression / pressure super kneading
このような樹脂押出機用スクリュー１０Ａによれば、単一樹脂としての原料樹脂中にフィラーとして主に油を混入して、高分散混合を行うのに適している。なお、第１実施の形態と同種の部位には同一符号を付して重複した説明を省略する。
According to such a
図１３は、本発明の第３実施の形態を示している。
本実施の形態に係る樹脂押出機用スクリュー１０Ｂは、基本的には第１実施の形態に係る樹脂押出機用スクリュー１０と同一であるが、高圧縮加圧超混練部１１ｓ−２の形状が、前述した第１実施の形態の高圧縮加圧超混練部１１ｓ−２とは多少異なり、１列目１１０と２列目１２０だけから構成されており、３列目１３０はない。また、フライト部１１の有効長さＬと直径Ｄの比率（Ｌ／Ｄ）は１８に設定されている。
FIG. 13 shows a third embodiment of the present invention.
The
このような樹脂押出機用スクリュー１０Ｂによれば、異なる樹脂を混ぜた原料樹脂中にフィラーとして主に油を混入して、高分散混合を行うのに適している。なお、第１実施の形態と同種の部位には同一符号を付して重複した説明を省略する。
According to such a
図１４は、本発明の第４実施の形態を示している。
本実施の形態に係る樹脂押出機用スクリュー１０Ｃは、高圧縮加圧再混練開始部１１ｇに続く高圧縮加圧超混練部１１ｓ−２がなく、その代わりに高圧縮加圧最終混練部１１ｈを備えている。高圧縮加圧最終混練部１１ｈは、高圧縮加圧再混練開始部１１ｇの最大径と同径以上で、フィラーを混入した原料樹脂をさらに加圧しながら混練するための部位である。
FIG. 14 shows a fourth embodiment of the present invention.
The
高圧縮加圧最終混練部１１ｈは、本実施の形態では高圧縮加圧再混練開始部１１ｇの最大径と同径で一律に延びるように設けられている。なお、減圧押出部１１ｉは、前記高圧縮加圧最終混練部１１ｈより径が急に漸次縮径した後に延出して、フィラーを混入した混練後の原料樹脂をシリンダー５０外に押出し成形するための部位である。
In the present embodiment, the high compression pressure
また、高圧縮加圧超混練部１１ｓ−１の構成は、前述した第３実施の形態のものと同様である。さらに、本実施の形態では、油投入用減圧部１１ｆに相当する部位がフィラー投入用減圧部１１ｅと一緒にまとめて形成されている。すなわち、本実施の形態では図示省略したシリンダー５０において、フィラー投入用減圧部１１ｅに対応するシリンダー５０の途中部位に油投入口５４は設けられていない。
Further, the configuration of the high compression pressure super kneading
このような樹脂押出機用スクリュー１０Ｃによれば、異なる樹脂を混ぜた原料樹脂中に、フィラーとしてカーボンファイバーを混入して、高分散混合を行うのに適している。なお、第１実施の形態と同種の部位には同一符号を付して重複した説明を省略する。
According to such a
以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は前述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the above-described embodiments, and the present invention can be changed or added without departing from the scope of the present invention. Included in the invention.
１…樹脂押出機
１０…樹脂押出機用スクリュー
１０ａ…スクリュー本体
１０Ａ…樹脂押出機用スクリュー
１０Ｂ…樹脂押出機用スクリュー
１０Ｃ…樹脂押出機用スクリュー
１１…フライト部
１１ａ…喰い込み部
１１ｂ…高圧縮加圧溶解開始部
１１ｃ…高圧縮加圧２次溶解部
１１ｄ…ガス抜き用減圧部
１１ｅ…フィラー投入用減圧部
１１ｆ…油投入用減圧部
１１ｇ…高圧縮加圧再混練開始部
１１ｈ…高圧縮加圧最終混練部
１１ｉ…減圧押出部
１１ｓ−１，２…高圧縮加圧超混練部
１２…螺旋羽根
１３…シャンク部
５０…シリンダー
５１…原料投入口
５２…ガス抜き口
５３…フィラー投入口
５４…油投入口
６０…ホッパー
７０…ダイスヘッド
７１…凹部
７２…押出口
７２ａ…入口側大径部
７２ｂ…出口側小径部
７３…ノズル
８０…ダイスヘッド
８１…凹部
８２…細幅押出口
８３…鋼線
１１０…１列目
１１１…進入溝
１１２…排出溝
１１３…山部
１１４…環状壁
１１５…環状溝
１２０…２列目
１３０…３列目
DESCRIPTION OF
Claims (8)
スクリュー本体で螺旋羽根が周回する有効長さ部位は、前記ホッパーを配置する基端側より回転送り方向に向かって順に、
前記ホッパーから投入された原料樹脂を取り込みつつ送り出す喰い込み部と、
前記喰い込み部より漸次径が拡大し、加熱された原料樹脂を加圧しながら溶解を開始させる高圧縮加圧溶解開始部と、
前記高圧縮加圧溶解開始部の最大径と同径以上で、原料樹脂をさらに加圧しながら全て溶解させる高圧縮加圧２次溶解部と、
前記高圧縮加圧２次溶解部より径が小さく、原料樹脂を減圧して内部のガスを脱気するガス抜き用減圧部と、
前記ガス抜き用減圧部の最大径と同径以下で、原料樹脂にフィラーを投入するフィラー投入用減圧部と、
前記フィラー投入用減圧部より漸次径が拡大し、フィラーを混入した原料樹脂を加圧しながら再び混練する高圧縮加圧再混練開始部と、
前記高圧縮加圧再混練開始部の最大径と同径以上で、フィラーを混入した原料樹脂をさらに加圧しながら混練する高圧縮加圧最終混練部と、
前記高圧縮加圧最終混練部より径が小さく、フィラーを混入した原料樹脂をシリンダー外に押出し成形する減圧押出部と、に少なくとも区画され、
前記高圧縮加圧２次溶解部と前記ガス抜き用減圧部との間、および／または前記高圧縮加圧最終混練部の代わりに、下流側の部位の最大径と同径以上で、かつスクリュー本体の螺旋羽根を分断して、該螺旋羽根の代わりに歯車状に並列の複数の凹凸を有して成る高圧縮加圧超混練部を設けたことを特徴とする樹脂押出機用スクリュー。 In a screw for a resin extruder that is housed in a cylinder equipped with a heating means so as to be rotationally driven, melted or kneaded while rotating the raw resin charged into the cylinder from a hopper, and extruded out of the cylinder,
The effective length part where the spiral blade circulates in the screw body is in order from the base end side where the hopper is arranged toward the rotational feed direction.
The biting part that feeds out the raw material resin introduced from the hopper,
A high-compression pressure dissolution start part that gradually increases the diameter from the biting part and starts melting while pressurizing the heated raw resin,
A high-compression pressurization secondary dissolution part that is not less than the maximum diameter of the high-compression pressurization dissolution start part and dissolves all of the raw resin while further pressurizing;
A degassing decompression section having a diameter smaller than that of the high-compression pressurization secondary dissolution section, depressurizing the raw resin, and degassing the internal gas;
A filler charging decompression unit that is equal to or less than the maximum diameter of the degassing decompression unit and that feeds a filler into the raw material resin;
A high-compression pressure re-kneading start unit that gradually expands from the filler charging decompression unit and kneads again while pressurizing the raw material resin mixed with the filler,
A high-compression pressurization final kneading part for kneading while further pressurizing the raw material resin mixed with the filler at a diameter equal to or larger than the maximum diameter of the high-compression pressurization re-kneading part,
The pressure reduction extrusion part which is smaller in diameter than the high compression pressure final kneading part and extrudes and molds the raw material resin mixed with the filler outside the cylinder,
A screw having a diameter equal to or larger than the maximum diameter of the downstream portion between the high-compression pressurization secondary dissolution part and the degassing decompression part and / or in place of the high-compression pressurization final kneading part. A screw for a resin extruder, characterized in that a spiral blade of a main body is divided and a high-compression and pressure super-kneading part having a plurality of parallel projections and recesses in a gear shape is provided instead of the spiral blade.
前記樹脂押出機用スクリューのスクリュー本体における螺旋羽根の外周径、および前記高圧縮加圧超混練部の外周径は、それぞれ略同一に形成され、
前記シリンダーの内径は、前記スクリュー本体における螺旋羽根の外周端、および前記高圧縮加圧超混練部の外周端に対して、所定の隙間が生じる大きさに一律に形成されたことを特徴とする樹脂押出機。 A resin extruder comprising the screw for a resin extruder according to claim 1 or 2, wherein the screw is rotatably accommodated in a cylinder,
The outer peripheral diameter of the spiral blade in the screw main body of the screw for the resin extruder, and the outer peripheral diameter of the high compression pressure super kneading part are formed substantially the same, respectively.
The inner diameter of the cylinder is uniformly formed to have a predetermined gap with respect to the outer peripheral end of the spiral blade in the screw body and the outer peripheral end of the high compression pressure super kneading part. Resin extruder.
前記スクリュー本体のうち前記フィラー投入用減圧部に対応する前記シリンダー途中に、繊維状物質を混入するためのフィラー投入口を設けたことを特徴とする請求項４に記載の樹脂押出機。 In the middle of the cylinder corresponding to the degassing decompression section of the screw body, a gas vent for discharging gas to the outside is provided,
5. The resin extruder according to claim 4, wherein a filler inlet for mixing a fibrous substance is provided in the middle of the cylinder corresponding to the filler charging pressure reducing portion in the screw body.
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