JP6831172B2 - Extruder - Google Patents
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Description
本発明は、樹脂を溶融可塑化して押出成形する押出機、特にポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などのポリオレフィン樹脂を溶融可塑化して押出成形する押出機に関するものである。 The present invention relates to an extruder that melt-plasticizes and extrudes a resin, particularly an extruder that melt-plasticizes and extrudes a polyolefin resin such as polyethylene resin and polypropylene resin.
熱可塑性樹脂用の押出機は、樹脂を溶融可塑化して押出成形するための装置であり、シリンダ、スクリュ、ヒータなどを基本的な構成要素として備えている。この押出機は、シリンダ内に回転駆動されるスクリュが挿通されており、基端側でシリンダ内に供給された樹脂材料(材料ペレットなど)をシリンダ内で溶融可塑化して、シリンダの先端側に設けたダイを通して押し出すことで樹脂成形物を生産する。 An extruder for a thermoplastic resin is a device for melt-plasticizing and extrusion-molding a resin, and includes a cylinder, a screw, a heater, and the like as basic components. In this extruder, a screw that is rotationally driven is inserted in the cylinder, and the resin material (material pellets, etc.) supplied into the cylinder on the base end side is melt-plasticized in the cylinder and placed on the tip side of the cylinder. A resin molded product is produced by extruding through the provided die.
このような押出機は、樹脂成形物の生産性を高めるために、高い吐出能力が求められる。一般に、押出機は、樹脂材料の供給側から吐出端に向けて、フィード部(材料供給部)、溶融・可塑化部(コンプレッション部)、計量部(メータリング部)などに区分されており、吐出能力を高めるために、フィード部において強制的に樹脂材料を吐出端側に送り出す機構を備えたものが知られている。 Such an extruder is required to have a high ejection capacity in order to increase the productivity of the resin molded product. Generally, an extruder is divided into a feed section (material supply section), a melting / plasticizing section (compression section), a measuring section (metering section), and the like from the supply side of the resin material toward the discharge end. In order to increase the discharge capacity, there is known a mechanism provided with a mechanism for forcibly feeding the resin material to the discharge end side in the feed portion.
下記特許文献1に記載の従来技術は、シリンダにスクリュが挿通された押出機であって、フィード部とコンプレッション部とを備えており、フィード部が、シリンダ内壁に溝を有しスクリュのフライトが2〜4条である第1フィードゾーンと、シリンダ内壁に溝を有さない第2フィードゾーンとを有し、この第1フィードゾーンと第2フィードゾーンとからなるフィード部に、シリンダ外部から冷却を行う冷却設備を敷設している。
The prior art described in
前述した従来技術によると、第1フィードゾーンに、シリンダ外部から冷却を行う冷却設備が敷設されているので、このゾーンでは樹脂は溶融されず、シリンダ内壁の溝中に樹脂が滞留して付着することを防止することができる。また、第2フィードゾーンを設けることで、第1フィードゾーンと溶融・可塑化部とを離間させることができるので、溶融・可塑化部で溶融した樹脂が逆流して第1フィードゾーンに設けたシリンダ内壁の溝内に入り込んで固化するのを防止することができる。 According to the above-mentioned conventional technique, since the cooling equipment for cooling from the outside of the cylinder is laid in the first feed zone, the resin is not melted in this zone, and the resin stays and adheres in the groove of the inner wall of the cylinder. Can be prevented. Further, by providing the second feed zone, the first feed zone and the molten / plasticized portion can be separated from each other, so that the resin melted in the molten / plasticized portion flows back and is provided in the first feed zone. It is possible to prevent the cylinder from entering the groove on the inner wall of the cylinder and solidifying.
しかしながら、第1フィードゾーンにて強制的に送り出された樹脂が第2フィードゾーンにて溜められ、徐々に溶融・可塑化部に送られることになり、強制的に送り出す第1フィードゾーンの供給能力が充分に吐出能力の向上に反映されない問題があった。 However, the resin forcibly sent out in the first feed zone is accumulated in the second feed zone and gradually sent to the melting / plasticizing section, and the supply capacity of the first feed zone forcibly sent out. However, there was a problem that it was not sufficiently reflected in the improvement of the discharge capacity.
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、前述した従来技術と同様に、フィード部において、シリンダ内壁の溝中に樹脂が滞留して付着することを防止することができ、また、溶融・可塑化部で溶融した樹脂が逆流してフィード部に設けたシリンダ内壁の溝内に入り込んで滞留するのを防止することができ、更に、フィード部の供給能力によって充分に吐出能力の向上を図ること、などが本発明の目的である。 The present invention makes it an example of a problem to deal with such a problem. That is, as in the above-mentioned conventional technique, it is possible to prevent the resin from staying and adhering to the groove of the inner wall of the cylinder in the feed portion, and the molten resin flows back in the molten / plasticized portion. It is an object of the present invention that it is possible to prevent the cylinder from entering the groove of the inner wall of the cylinder provided in the feed portion and staying therein, and further, the supply capacity of the feed portion is sufficiently improved in the discharge capacity.
このような目的を達成するために、本発明による押出機は、以下の構成を具備するものである。
シリンダ内にスクリュが挿通され、前記シリンダの基端側から供給された樹脂材料を前記シリンダ内で溶融可塑化して、前記シリンダの先端側から吐出させる押出機であって、前記シリンダと前記スクリュは、樹脂材料が供給される基端側から先端側に向けて、フィード部と予熱部と溶融・可塑化部とに区分されており、前記フィード部は、非加熱領域であり、前記シリンダに樹脂材料の入口が設けられると共に、該入口と重なる位置から先端側における前記シリンダの内面に前記スクリュと同方向の螺旋状の溝部を有し、前記予熱部は、前記シリンダの外周に加熱部を備え、前記シリンダの内面に平滑面を有し、前記予熱部内に配置される加熱部は、前記フィード部に隣接する第1加熱部と、前記フィード部からは離間した第2加熱部を備え、前記第1加熱部の加熱温度は、供給される樹脂材料の融点未満に設定され、前記第2加熱部の加熱温度は、供給される樹脂材料の融点以上であり、前記溶融・可塑化部の加熱温度が、前記第2加熱部の加熱温度より低い温度に設定されていることを特徴とする押出機。
In order to achieve such an object, the extruder according to the present invention has the following configurations.
An extruder in which a screw is inserted into a cylinder, a resin material supplied from the base end side of the cylinder is melt-plasticized in the cylinder, and discharged from the tip side of the cylinder. The cylinder and the screw are , From the base end side to the tip end side where the resin material is supplied, it is divided into a feed part, a preheating part, and a melting / plasticizing part. An inlet for the material is provided, and a spiral groove portion in the same direction as the screw is provided on the inner surface of the cylinder on the tip side from a position overlapping the inlet, and the preheating portion includes a heating portion on the outer periphery of the cylinder. , have a smooth surface to the inner surface of the cylinder, the heating portion disposed in said preheating unit, a first heating portion adjacent to the feed portion, a second heating portion spaced from the feed section, the The heating temperature of the first heating unit is set to be lower than the melting point of the supplied resin material, the heating temperature of the second heating part is equal to or higher than the melting point of the supplied resin material, and the heating of the melting / plasticizing part is performed. An extruder characterized in that the temperature is set to a temperature lower than the heating temperature of the second heating unit .
このような特徴を有する本発明の押出機は、フィード部において、シリンダ内壁の溝中に樹脂材料が滞留して付着することを防止することができ、また、溶融・可塑化部で溶融した樹脂材料が逆流してフィード部に設けたシリンダ内壁の溝内に入り込んで滞留するのを防止することができる。更に、樹脂材料を加熱して溶融、軟化させる予熱部を設けることで、フィード部、予熱部の高い供給能力と、予熱部の樹脂材料の溶融、軟化によって、吐出能力の向上を図ることができる。また、この吐出能力の向上によって、押出機の小型化を図ることができる。 The extruder of the present invention having such characteristics can prevent the resin material from staying and adhering to the groove of the inner wall of the cylinder in the feed portion, and the resin melted in the melted / plasticized portion. It is possible to prevent the material from flowing back and entering the groove of the inner wall of the cylinder provided in the feed portion and staying there. Further, by providing a preheating part that heats the resin material to melt and soften it, the high supply capacity of the feed part and the preheating part and the melting and softening of the resin material of the preheating part can improve the discharge capacity. .. Further, by improving the discharge capacity, the size of the extruder can be reduced.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明の実施形態に係る押出機1を示している。押出機1は、シリンダ2とスクリュ3を備えており、シリンダ2内にスクリュ3が挿入される構造になっている。シリンダ2は、基端部20にシリンダ部21を接続しており、図示の例では、シリンダ部21が第1シリンダ部21Aと第2シリンダ部21Bによって構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an
シリンダ部21の基端側の側部には、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などのポリオレフィン樹脂の樹脂材料(ペレット)をシリンダ部21内に供給する入口22を設けている。シリンダ2の内部にはスクリュ3を挿通する挿通孔23が基端側から先端側に向けて設けられている。シリンダ2(第1シリンダ部21A)の内面には、入口22から先端側に向けた樹脂材料のフィード範囲L1にシリンダ溝部23Aが形成されている。シリンダ2(第1シリンダ部21A、第2シリンダ部21B)の内面のその他の範囲L2には、シリンダ溝部23Aは形成されておらず、内面は平滑面になっている。シリンダ2(第2シリンダ部21B)の先端側には、図示省略したダイを接続するためのアダプタ24が取り付けられている。
An
シリンダ2に挿通されるスクリュ3は、軸部30を備えており、軸部30がスクリュ3を回転駆動するためのモータ4に継手40を介して同軸接続されている。軸部30は、基端側から先端側に向けて段階的に異なる搬送圧を生じさせるフライト31及び軸径を備えている。
The
また、シリンダ2における挿通孔23には、入口22の基端側に軸受部25を設け、スクリュ3の軸部30には、軸受部25に滑動自在に支持される被軸受部32が設けられている。軸受部25は、その一部又は全部が樹脂製であり、樹脂として、PBI(ポリベンゾイミダゾール)、PI(ポリイミド)、PAI(ポリアミドイミド)などのスーパーエンジニアリングプラスチックが用いられる。ここで用いられるスーパーエンジニアリングは、樹脂単体であってもよいし、樹脂に炭素繊維などの各種フィラーを混入させたものであってもよい。なお、ここで、一部とは、軸が接触する軸受部25の内面側の一部分、例えば両端部のみが樹脂製であること、全部とは軸が接触する軸受部25の内面側の全てが樹脂製であることを意味する。
Further, the
このような樹脂製の軸受部25を設けることで、スクリュ3のたわみによる振れ回りを抑え、スクリュ3を安定して回転駆動することができる。また、樹脂製の軸受部25を採用することで、無潤滑でのスクリュ3の支持が可能になり、軸受部25の摩耗粉がシリンダ2内に入り込んで成形品に不適切な異物が混入するのを防ぐことができる。
By providing the bearing
シリンダ2とスクリュ3は、樹脂材料が供給される基端側から先端側に向けて、フィード部S1と予熱部S2と溶融・可塑化部S3とに区分されている。また、図示の例では、シリンダ2とスクリュ3は、溶融・可塑化部S3の先端側に安定化部S4を備えている。
The cylinder 2 and the
ここで、フィード部S1は、シリンダ2の内面にシリンダ溝部23Aを設け、スクリュ3のフライト31の螺旋ピッチを比較的密にすることで、入口22からシリンダ2内に供給された樹脂材料を強制的に先端側に送り出している。シリンダ2におけるフィード部S1の基端側には、入口22が開口している。
Here, the feed portion S1 is provided with a
フィード部S1は、非加熱領域であり、ここでの樹脂材料の温度がその融点以上に上昇しないように、温度設定がなされている。このため、周辺の加熱部によって、供給される樹脂材料の温度が融点以上に上昇する可能性がある場合には、積極的に冷却することで、樹脂材料の温度を融点未満に下げることがなされている。図示の例では、冷却部5をシリンダ2の外周に設けることで、シリンダ2内に供給された樹脂材料の温度を融点未満に下げている。 The feed portion S1 is a non-heated region, and the temperature is set so that the temperature of the resin material here does not rise above its melting point. Therefore, when there is a possibility that the temperature of the supplied resin material rises above the melting point due to the surrounding heating unit, the temperature of the resin material can be lowered below the melting point by actively cooling. ing. In the illustrated example, the cooling unit 5 is provided on the outer periphery of the cylinder 2 to lower the temperature of the resin material supplied into the cylinder 2 to below the melting point.
予熱部S2は、フィード部S1と溶融・可塑化部S3の間に設けられ、シリンダ2の内面は、シリンダ溝部23Aを設けない平滑面とし、スクリュ3は、一定の軸径で、螺旋ピッチの比較的大きいフライト31を設けている。この予熱部S2には、シリンダ2の外周に加熱部(ヒータ)6(第1加熱部6A,第2加熱部6B)を設けている。
The preheating portion S2 is provided between the feed portion S1 and the melting / plasticizing portion S3, the inner surface of the cylinder 2 is a smooth surface without the
予熱部S2では、フィード部S1から送られてきた樹脂材料(ペレット)を溶融するとともに、内部を軟化させるように加熱することで流動性と供給安定性を持たせ、その先端側に設けている溶融・可塑化部S3への送り込みと溶融・可塑化を円滑化している。この予熱部S2では、圧力上昇が起きない樹脂の流れが実現されており、フィード部S1、予熱部S2の供給能力、予熱部S2の溶融、軟化によって、流動化した樹脂を溶融・可塑化部S3に円滑に送っている。 In the preheating section S2, the resin material (pellets) sent from the feed section S1 is melted and heated so as to soften the inside to provide fluidity and supply stability, and is provided on the tip side thereof. Feeding to the melting / plasticizing unit S3 and melting / plasticizing are facilitated. In this preheating section S2, a flow of resin that does not cause a pressure increase is realized, and the fluidized resin is melted / plasticized by the supply capacity of the feed section S1 and the preheating section S2, and the melting and softening of the preheating section S2. It is smoothly sent to S3.
図示の例では、予熱部S2内に配置される加熱部6は、フィード部S1に隣接する第1加熱部6Aと、フィード部S1からは離間した第2加熱部6Bを備えている。そして、第1加熱部6Aの加熱温度は、供給される樹脂材料の融点未満に設定されており、第2加熱部6Bの加熱温度は、供給される樹脂材料の融点以上に設定されている。このように、供給される樹脂材料の融点未満の加熱温度の第1加熱部6Aを、フィード部S1に隣接して設けることで、予熱部S2での加熱がフィード部S1に影響するのを極力抑えることができる。
In the illustrated example, the
溶融・可塑化部S3では、樹脂に圧力を加えながら加熱することで、溶融・可塑化を進める。ここでは、シリンダ2の内面は、シリンダ溝部23Aを設けない平滑面とし、スクリュ3は、軸径を先端側に向けて徐々に大きくしたテーパ部を有し、フライト31は、螺旋ピッチの間隔を徐々に広げる2条フライトなどを採用している。溶融・可塑化部S3では、加熱温度が樹脂の融点以上に設定された加熱部6(6C〜6F)が、シリンダ2の外周に設けられている。
In the melting / plasticizing section S3, melting / plasticizing is promoted by heating the resin while applying pressure. Here, the inner surface of the cylinder 2 is a smooth surface on which the
溶融・可塑化部S3の先端側に設けられる安定化部S4では、シリンダ2の外周に加熱部6(6G)を設け、シリンダ2内の温度を適宜に調整して、吐出される樹脂の安定化を図っている。 In the stabilizing unit S4 provided on the tip side of the melting / plasticizing unit S3, a heating unit 6 (6G) is provided on the outer periphery of the cylinder 2 and the temperature inside the cylinder 2 is appropriately adjusted to stabilize the discharged resin. I am trying to make it.
このような押出機1によると、フィード部S1にシリンダ溝部23Aを設けることで、入口22からシリンダ2内に供給された樹脂材料を高い供給能力で先端側に向けて送り出すことができる。この際、フィード部S1に隣接して予熱部S2を設けることで、フィード部S1から予熱部S2に送られた樹脂材料を無加圧で溶融するとともに、内部を軟化させて流動化して、円滑に溶融・可塑化部S3に供給することができる。これによって、溶融・可塑化部S3では、可塑化能力を高め、フィード部S1、予熱部S2の供給能力と、予熱部S2の溶融、軟化を利用した高い吐出能力を発揮することができ、押出機1を小型化することができる。
According to such an
この際、フィード部S1に設けたシリンダ溝部23Aは加熱されることがないので、フィード部S1において、シリンダ溝部23A中に樹脂が滞留して付着することを防止することができる。また、フィード部S1と溶融・可塑化部S3との間には予熱部S2を設けているので、溶融・可塑化部S3で溶融した樹脂が逆流してフィード部S1に設けたシリンダ溝部23A内に入り込んで滞留することも防止することができる。
At this time, since the
図2は、このような押出機1における冷却・加熱温度の設定例を示している。図示の例では、フィード部S1では、樹脂材料の融点未満である常温に温度が設定されており、この温度を保つために冷却部5を稼働させている。予熱部S2では、第1加熱部6Aと第2加熱部6Bによって、段階的に樹脂材料の温度を高めており、フィード部S1での樹脂材料の温度上昇を抑えながら加熱して、樹脂材料(ペレット)を溶融するとともに内部を軟化させ、流動化と供給安定化させている。
FIG. 2 shows an example of setting the cooling / heating temperature in such an
溶融・可塑化部S3での加熱温度は、樹脂材料の融点以上であり、予熱部S2の第2加熱部6Bの加熱温度よりも低い温度に設定され、圧力を高めて円滑に樹脂材料の可塑化を進行させている。また、図示の例では、安定化部S4では、加熱温度を溶融・可塑化部S3の設定温度よりも低くし、吐出される樹脂の安定化を図っている。 The heating temperature in the melting / plasticizing section S3 is set to a temperature higher than the melting point of the resin material and lower than the heating temperature of the second heating section 6B of the preheating section S2, and the pressure is increased to smoothly plasticize the resin material. The conversion is in progress. Further, in the illustrated example, in the stabilizing unit S4, the heating temperature is set lower than the set temperature of the melting / plasticizing unit S3 to stabilize the discharged resin.
本発明の実施形態に係る押出機1は、シリンダ溝部23Aへの樹脂材料の固着を抑止することができるので、シリンダ2内の清掃頻度を下げることができ、押出機1の稼働率を高めることで生産性の向上を図ることができる。本発明の実施形態に係る押出機1は、特に、ブロー成形に供するパリソンの成形に有効であり、固化した樹脂の混入が無い良質のパリソンを、高い吐出能力で成形することができる。
Since the
本発明の実施形態に係る押出機1においては、入口22からシリンダ2内に供給される樹脂材料の形態は、ペレット状、粉末状など、どのような形態であっても構わない。入口22には、供給される樹脂材料の形態に応じてホッパなどの各種の供給器装置を付加することができる。
In the
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの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の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and the design changes, etc. within the range not deviating from the gist of the present invention, etc. Even if there is, it is included in the present invention. Further, each of the above-described embodiments can be combined by diverting the technologies of each other as long as there is no particular contradiction or problem in the purpose and configuration thereof.
1:押出機,2:シリンダ,20:基端部,
21:シリンダ部,21A:第1シリンダ部,21B:第2シリンダ部,
22:入口,23:挿通孔,23A:シリンダ溝部,24:アダプタ,
25:軸受部,
3:スクリュ,30:軸部,31:フライト,32:被軸受部
4:モータ,40:継手,
5:冷却部,6:加熱部(ヒータ),6A:第1加熱部,6B:第2加熱部
S1:フィード部,S2:予熱部,S3:溶融・可塑化部,S4:安定化部
1: Extruder, 2: Cylinder, 20: Base end,
21: Cylinder part, 21A: First cylinder part, 21B: Second cylinder part,
22: Inlet, 23: Insertion hole, 23A: Cylinder groove, 24: Adapter,
25: Bearing part,
3: Screw, 30: Shaft, 31: Flight, 32: Bearing 4: Motor, 40: Fitting,
5: Cooling section, 6: Heating section (heater), 6A: 1st heating section, 6B: 2nd heating section S1: Feed section, S2: Preheating section, S3: Melting / plasticizing section, S4: Stabilizing section
Claims (3)
前記シリンダと前記スクリュは、樹脂材料が供給される基端側から先端側に向けて、フィード部と予熱部と溶融・可塑化部とに区分されており、
前記フィード部は、非加熱領域であり、前記シリンダに樹脂材料の入口が設けられると共に、該入口と重なる位置から先端側における前記シリンダの内面に前記スクリュと同方向の螺旋状の溝部を有し、
前記予熱部は、前記シリンダの外周に加熱部を備え、前記シリンダの内面に平滑面を有し、
前記予熱部内に配置される加熱部は、前記フィード部に隣接する第1加熱部と、前記フィード部からは離間した第2加熱部を備え、前記第1加熱部の加熱温度は、供給される樹脂材料の融点未満に設定され、前記第2加熱部の加熱温度は、供給される樹脂材料の融点以上であり、
前記溶融・可塑化部の加熱温度が、前記第2加熱部の加熱温度より低い温度に設定されていることを特徴とする押出機。 An extruder in which a screw is inserted into a cylinder, and a resin material supplied from the base end side of the cylinder is melt-plasticized in the cylinder and discharged from the tip side of the cylinder.
The cylinder and the screw are divided into a feed portion, a preheating portion, and a melting / plasticizing portion from the base end side to the tip end side to which the resin material is supplied.
The feed portion is a non-heated region, and the cylinder is provided with an inlet for a resin material, and has a spiral groove portion in the same direction as the screw on the inner surface of the cylinder on the tip side from a position overlapping the inlet. ,
The preheating section, a heating section in the outer periphery of the cylinder, have a smooth surface to the inner surface of the cylinder,
The heating unit arranged in the preheating unit includes a first heating unit adjacent to the feed unit and a second heating unit separated from the feed unit, and the heating temperature of the first heating unit is supplied. It is set below the melting point of the resin material, and the heating temperature of the second heating unit is equal to or higher than the melting point of the supplied resin material.
An extruder characterized in that the heating temperature of the melting / plasticizing section is set to a temperature lower than the heating temperature of the second heating section .
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