WO2016175082A1 - 押出機用スクリュ並びに押出機および押出方法 - Google Patents

Abstract

原料に伸長作用を付与する機能をスクリュ自体に持たせることで、押出機（スクリュ）を長尺化させること無く、スクリュによって搬送されるすべての原料に対して漏れなく伸長作用を付与して、その混練の度合いを向上させる押出技術を提供する。　スクリュ本体１１のうち混練部１１ｃが設けられた部分には、搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃ、障壁部２３、通路３７が、複数個所に設けられている。そのうちの少なくとも１つの箇所において、通路は、スクリュ本体の内部に設けられ、入口３８と出口４０を有する。入口は、障壁部によって搬送が制限されることで圧力が高められた原料が流入するように開口されている。通路は、入口から流入した原料が搬送部による搬送方向とは逆方向に流通するように構成されている。出口は、入口が開口された搬送部における搬送方向の上流側の位置で、スクリュ本体の外周面に開口されている。

Description

押出機用スクリュ並びに押出機および押出方法

　本発明は、押出機（スクリュ）を長尺化させること無く、混練の度合いを向上させることが可能な押出技術に関する。

　従来、原料が広い箇所から狭い箇所を通過する際に、原料に付与される「伸長作用」を利用して、混練の度合いを向上させる押出技術が知られている。例えば、特許文献１および特許文献２には、原料に伸長作用を付与する伸長付与機構を、押出機（スクリュ）の先端に増設した押出技術が開示されている。さらに、特許文献３には、伸長度合いの高い流れを増大させる伸長付与領域を、螺旋状のフライト（flight）が設けられた一対のスクリュ相互間に確保した押出技術が開示されている。

特開平７－２２７８３６号公報 特開２０１０－１３７４０５号公報 特開２０１３－１２３８４１号公報

　しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示された押出技術では、伸長付与機構を増設した分だけ押出機全体が長尺化してしまう。特に、特許文献２の段落「００２７」には、「平行に対向させた面相互の隙間に、原料を複数回通過させることで、当該原料に伸長作用が付与される。」といった記載がされている。よって、かかる記載内容を実現するためには、押出機全体のさらなる長尺化は避けられない。

　また、特許文献３の押出技術において、一対のスクリュによって搬送される原料は、伸長付与領域を通過するもの以外に、当該伸長付与領域を回避しつつ螺旋状のフライトに沿って流動するものが存在する。従って、特許文献３の押出技術では、一対のスクリュによって搬送される原料のすべてが、漏れなく伸長付与領域を通過しているか不明である。この場合、原料のすべてを、漏れなく伸長付与領域に通過させるためには、伸長付与領域を十分に長く確保する必要がある。しかしながら、そうすると、伸長付与領域を長くした分だけ、押出機（スクリュ）が長尺化してしまう。

　そこで、本発明の目的は、原料に伸長作用を付与する機能をスクリュ自体に持たせることで、押出機（スクリュ）を長尺化させること無く、当該スクリュによって搬送されるすべての原料に対して漏れなく伸長作用を付与して、その混練の度合いを向上させる押出技術を提供することにある。

　このような目的を達成するために、本発明の押出機用スクリュは、供給された材料を連続的に搬送する移送部と、搬送された前記材料を連続的に溶融および混合する溶融混合部と、前記材料を溶融および混合することで得られた原料を連続的に混練する混練部と、を有し、前記移送部、前記溶融混合部、前記混練部は、直線状の軸線を中心に回転するスクリュ本体に設けられているとともに、前記スクリュ本体のうち前記混練部が設けられた部分には、原料を搬送する搬送部と、原料の搬送を制限する障壁部と、原料が流通する通路とが、複数の個所に亘って設けられており、そのうちの少なくとも１つの箇所において、前記通路は、前記スクリュ本体の内部に設けられ、入口および出口を有し、前記入口は、前記障壁部によって搬送が制限されることで圧力が高められた原料が流入するように、前記搬送部における前記スクリュ本体の外周面に開口され、前記通路は、前記入口から流入した原料が、前記出口に向かって、前記搬送部による搬送方向とは逆方向に流通するように構成され、前記出口は、前記入口が開口された前記搬送部における搬送方向の上流側の位置で、前記スクリュ本体の外周面に開口されている。

　本発明は、上記した押出機用スクリュを備えた押出機であって、前記押出機用スクリュが回転可能に挿通されたシリンダを有するバレルと、前記バレルに設けられ、前記シリンダ内に材料を供給する供給口と、前記バレルに設けられ、前記スクリュによって生成された混練物が連続的に押し出される吐出口と、を備えている。

　本発明は、上記した押出機用スクリュで原料を混練し、その混練物を連続的に生成して押し出す押出方法であって、前記混練物を連続的に押し出す間に、前記混練部において、前記スクリュ本体の外周面に沿って搬送された原料は、前記通路を流通した後、前記スクリュの外周面に帰還する。

　本発明によれば、原料に伸長作用を付与する機能をスクリュ自体に持たせることで、押出機（スクリュ）を長尺化させること無く、当該スクリュによって搬送されるすべての原料に対して漏れなく伸長作用を付与して、その混練の度合いを向上させる押出技術を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る単軸押出機（extruder）の全体の構成において、押出機用スクリュの外部構成が示された横断面図。 本発明の一実施形態に係る単軸押出機のうち、混練部における押出機用スクリュの内部構成が示された横断面図。 図２のＦ３－Ｆ３線に沿う断面図。 押出機用スクリュのスクリュエレメントの構成例を示す斜視図。 ２つの筒体に跨って形成された通路の構成を一部拡大して示す断面図。 押出機用スクリュのスクリュエレメントの他の構成例を示す斜視図。 押出機用スクリュによって生じる原料の流動状態を模式的に示す図。 押出機のシリンダ内における原料の流動状態を一部拡大して示す断面図。 （Ａ）は、本発明の変形例において、通路の入口部分の構成を拡大して示す断面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＦ９Ｂ－Ｆ９Ｂ線に沿う断面図。 （Ａ）は、本発明の変形例において、通路の出口部分の構成を拡大して示す断面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＦ１０Ｂ－Ｆ１０Ｂ線に沿う断面図。 （Ａ）は、本発明の変形例において、通路の入口部分の構成を拡大して示す断面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＦ１１Ｂ－Ｆ１１Ｂ線に沿う断面図。 （Ａ）は、本発明の変形例において、通路の出口部分の構成を拡大して示す断面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＦ１２Ｂ－Ｆ１２Ｂ線に沿う断面図。 （Ａ）は、本発明の変形例において、通路の入口部分の構成を拡大して示す断面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＦ１３Ｂ－Ｆ１３Ｂ線に沿う断面図。 （Ａ）は、本発明の変形例において、通路の出口部分の構成を拡大して示す断面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＦ１４Ｂ－Ｆ１４Ｂ線に沿う断面図。 本発明の変形例において、混練部を構成する筒体の内周面に沿って通路が設けられた押出機用スクリュの構成を概略的に示す縦断面図。 本発明の変形例において、混練部を構成する回転軸の外周面に沿って通路が設けられた押出機用スクリュの構成を概略的に示す縦断面図。 本発明の変形例において、混練部を構成するキー（key）の表面に沿って通路が設けられた押出機用スクリュの構成を概略的に示す縦断面図。 本発明の変形例において、スクリュ本体が１本の軸状部材で形成された押出機用スクリュの構成を概略的に示す縦断面図。 本発明の変形例に係る二軸押出機の全体の構成において、押出機用スクリュの外部構成が示された横断面図。 本発明の変形例に係る押出機用スクリュの外部構成を示す断面図。 図２０に示された障壁用円環状体を一部拡大して示す斜視図。

　以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照して説明する。　
　図１および図２には、本実施形態に係る単軸押出機１の構成が示されている。単軸押出機１は、１本の押出機用スクリュ２と、このスクリュ２が回転可能に挿通されたシリンダ３を有するバレル４と、を備えている。

　バレル４には、その一端に熱可塑性樹脂などの複数の材料６を供給する供給口５が設けられている。供給口５は、バレル４を貫通してシリンダ３に連通している。また、バレル４には、その他端に吐出口７が設けられている。吐出口７は、バレル４の他端の開口を覆うように結合される蓋体８に構成されている。吐出口７からは、押出機用スクリュ２によって生成された混練物が連続的に押し出される。

　さらに、バレル４には、冷却水を流す冷却水通路、ヒータおよび温度センサなど（いずれも図示しない）が設けられている。ヒータを制御してバレル４を設定温度まで加熱することで、シリンダ３内を加熱することができる。バレル４が設定温度を越えた場合、冷却水通路に冷却水を流してバレル４を冷却することで、シリンダ３内を設定温度まで冷却することができる。

　押出機用スクリュ２は、基端から先端に亘って真っ直ぐに延出し、その全長は、バレル４のシリンダ３の全長に対応した長さに設定されている。これにより、押出機用スクリュ２は、バレル４のシリンダ３内に回転可能に挿通して配置させることができる。押出機用スクリュ２をバレル４のシリンダ３内に回転可能に挿通配置させた状態において、当該押出機用スクリュ２の基端は、供給口５が設けられたバレル４の一端の側に位置付けられるとともに、当該押出機用スクリュ２の先端は、吐出口７が設けられたバレル４の他端の側に位置付けられる。

　押出機用スクリュ２の基端には、ストッパ部９が同軸状に設けられている。ストッパ部９は、押出機用スクリュ２をバレル４のシリンダ３内に回転可能に挿通・配置させた状態において、当該押出機用スクリュ２の基端の側におけるシリンダ３の開口を塞ぐように構成されている。これにより、シリンダ３内に供給された複数の材料６が機外に漏洩するのを防止することができる。ストッパ部９は、図示しないカップリングを介して例えばモータなどの回転装置に連結可能に構成されている。当該回転装置からの回転力がストッパ部９に伝達されると、押出機用スクリュ２は、その基端から先端に亘る直線状の軸線１０を中心に回転する。

　さらに、押出機用スクリュ２には、これと一体となって回転するスクリュ本体１１を備えている。以下の説明において、スクリュ本体１１の回転方向（左回転、右回転）とは、当該スクリュ本体１１の基端の側から見た場合、換言すると、バレル４の供給口５から吐出口７の方向を見た場合の回転方向（左回転、右回転）である。同様に、フライト１２,２５ａ,２５ｂ,２５ｃ,２６,４１のねじれ方向（時計回り、逆時計回り）とは、スクリュ本体１１の基端の側から見た場合の当該フライト１２,２５ａ,２５ｂ,２５ｃ,２６,４１のねじれ方向（時計回り、逆時計回り）である。

　スクリュ本体１１は、当該スクリュ本体１１の基端から先端に向かって順に、移送部１１ａ、溶融混合部１１ｂ、混練部１１ｃを有している。移送部１１ａは、供給口５からシリンダ３内に供給された複数の材料６を溶融混合部１１ｂに向けて連続的に搬送する。溶融混合部１１ｂは、複数の材料６を連続的に溶融して混合する。そして、混練部１１ｃには、各材料６を溶融および混合することで得られたものが、混練用原料として、連続的に導入される。混練部１１ｃでは、所望の混練物が連続的に生成される。

　スクリュ本体１１のうち混練部１１ｃが設けられた部分は、原料にせん断作用を付与する部分（せん断作用領域）のみならず、特に、当該原料に伸長作用を付与する部分（伸長作用領域）を軸方向に沿って複数個所に亘って配置させるようにして、構成されている。これにより、原料を分散させる度合いが向上され、その結果、混練度合いに優れた混練物を生成することができる。そして、シリンダ３内で生成された混練物は、吐出口７を介して連続的に押し出される。

　移送部１１ａから溶融混合部１１ｂに亘るスクリュ本体１１の外周面Ｍ１,Ｍ２には、螺旋状に捩じれたフライト１２が連続して形成されている。フライト１２は、供給口５からシリンダ３内に供給された各材料６を、移送部１１ａから溶融混合部１１ｂに亘って連続的に搬送するように構成されている。このため、フライト１２は、スクリュ本体１１の回転方向とは逆方向にねじれている。

　図面には、スクリュ本体１１を左回転させて各材料６を搬送する場合のフライト１２が示されている。この場合、フライト１２のねじれ方向は、右ねじと同じように、時計回りに設定されている。なお、スクリュ本体１１を右回転させて各材料６を搬送する場合、フライト１２の捩じれ方向は、左ねじと同じように、逆時計回りに設定すればよい。

　移送部１１ａにおけるスクリュ本体１１の外周面Ｍ１は、円柱形状を有し、その外周面Ｍ１とシリンダ３の内面３ｓとの隙間は、広く設定されている。溶融混合部１１ｂにおけるスクリュ本体１１の外周面Ｍ２は、移送部１１ａから混練部１１ｃに向かって末広がり形状を有し、その外周面Ｍ２とシリンダ３の内面３ｓとの隙間は、移送部１１ａから混練部１１ｃに向かって連続的に狭くなるように設定されている。

　ここで、押出機用スクリュ２を左回転させた状態において、供給口５からシリンダ３に供給された各材料６は、フライト１２によって移送部１１ａから溶融混合部１１ｂに搬送される。溶融混合部１１ｂにおいて、各材料６は、ヒータにより加熱されつつ、主に連続的に狭くなった隙間からの圧縮を受けることで、溶融および混合された混練用原料を構成する。当該原料は、溶融混合部１１ｂから混練部１１ｃに連続的に搬送される。

　スクリュ本体１１のうち混練部１１ｃが設けられた部分は、複数の円筒状の筒体１３と、これらの筒体１３を支持する１本の回転軸１４（図２参照）と、から構成されている。さらに、混練部１１ｃは、溶融混合部１１ｂから搬送された原料を導入するための導入部１５を有している。導入部１５は、溶融混合部１１ｂの端面１６に隣接するように構成されている。導入部１５の詳細は後述する。

　回転軸１４は、スクリュ本体１１の先端から溶融混合部１１ｂの端面１６に亘る領域に設けられている。回転軸１４は、基端から先端に亘って真っ直ぐに延出し、その基端が溶融混合部１１ｂの端面１６に対して同軸状に接続されている。回転軸１４は、円柱形状を有しており、その外形輪郭は、溶融混合部１１ｂの端面１６の外形輪郭よりも小さく設定されている。

　なお、回転軸１４の基端と溶融混合部１１ｂの端面１６との接続方法は、例えば、移送部１１ａから溶融混合部１１ｂに亘るスクリュ本体１１とともに、回転軸１４を同軸状に一体成形する方法、あるいは、移送部１１ａから溶融混合部１１ｂに亘るスクリュ本体１１と、回転軸１４とを別体で成形した後、回転軸１４の基端を溶融混合部１１ｂの端面１６に同軸状に連結させる方法など、既存の方法を適宜選択すればよい。

　図３および図４に示すように、上記した回転軸１４に複数の筒体１３を支持させる支持構造の一例として、回転軸１４には、その外周面に一対のキー（key）１７が設けられている。各キー１７は、回転軸１４の外周面に沿って周方向に１８０°ずれた位置に形成された一対の溝部１８に嵌め込まれている。各溝部１８は、回転軸１４の外周面を軸方向に沿って一部切り欠いて形成されている。

　さらに、各筒体１３は、その内周面に沿って、回転軸１４を同軸状に貫通させることができるように構成されている。各筒体１３の内周面には、周方向に沿って１８０°ずれた位置にキー溝１９が形成されている。これら一対のキー溝１９は、当該筒体１３の内周面を軸方向に沿って一部切り欠いて形成されている。

　図１ないし図４に示すように、各キー１７と各キー溝１９とを位置合わせしつつ、全ての筒体１３の内周面に回転軸１４を貫通させる。その後、回転軸１４の先端にカラー２０を介して固定ネジ２１をねじ込む。このとき、全ての筒体１３は、先端カラー２０と溶融混合部１１ｂの端面１６との間で挟持され、その挟持力によって、互いに隙間なく密着された状態に保持される。

　上記した支持構造によって、全ての筒体１３が回転軸１４上で同軸状に結合されることで、当該各筒体１３と回転軸１４とが一体的に組み立てられる。各筒体１３と回転軸１４とが一体的に組み立てられることで、スクリュ本体１１は、基端から先端に亘って軸方向（長手方向）に延出した棒状部材として構成される。

　これにより、各筒体１３を回転軸１４とともに軸線１０を中心に回転させること、すなわち、スクリュ本体１１を軸線１０を中心に回転させることが可能となる。さらに、スクリュ本体１１の基端は、回転軸１４の基端と一致するとともに、スクリュ本体１１の先端は、回転軸１４の先端と一致する。換言すると、スクリュ本体１１の基端は、バレル４の一端に対応する押出機用スクリュ２の基端と一致するとともに、スクリュ本体１１の先端は、バレル４の他端に対応する押出機用スクリュ２の先端と一致する。

　このとき、スクリュ本体１１のうち混練部１１ｃが設けられた部分において、各筒体１３は、スクリュ本体１１の外径Ｄ１（図３参照）を規定する構成要素となる。当該混練部１１ｃにおいて、回転軸１４に沿って同軸状に結合された各筒体１３は、その外径Ｄ１が互いに同一に設定されている。スクリュ本体１１（各筒体１３）の外径Ｄ１は、回転軸１４の回転中心である軸線１０を通って規定される直径である。

　これにより、混練部１１ｃにおけるスクリュ本体１１（各筒体１３）の外径Ｄ１が一定値であるセグメント式のスクリュ２が構成される。セグメント式のスクリュ２は、回転軸１４に沿って、複数のスクリュエレメントを、自由な順番および組み合わせで保持させることができる。スクリュエレメントとしては、例えば、少なくとも後述するフライト１２,２５ａ,２５ｂ,２５ｃ,２６,４１の一部が形成された筒体１３を、１つのスクリュエレメントとして規定することができる。

　スクリュ２をセグメント化することで、例えば、スクリュ２の仕様の変更や調整、あるいは、保守やメンテナンスについて、その利便性を格段に向上させることができる。

　なお、本実施形態において、複数の筒体１３と回転軸１４とを回り止め固定する構造としては、上記したようなキー１７とキー溝１９との組み合わせに係るものに限定されることはなく、これに代えて、スプライン構造（図示しない）を用いてもよい。

　さらに、セグメント式のスクリュ２は、バレル４のシリンダ３に同軸状に収容されている。具体的には、複数のスクリュエレメントが回転軸１４に沿って保持されたスクリュ本体１１が、シリンダ３に回転可能に収容されている。この状態において、スクリュ本体１１（筒体１３）の外周面と、シリンダ３の内面３ｓとの間には、原料を搬送するための搬送路２９が形成されている。搬送路２９は、シリンダ３の径方向に沿う断面形状が円環形であり、シリンダ３に沿って軸方向に延びている。

　本実施形態において、スクリュ本体１１のうち混練部１１ｃが設けられた部分には、上記した導入部１５と、導入部１５によって導入された原料を搬送する第１ないし第３搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃと、原料の流動を制限する障壁部２３と、が設けられている。第１ないし第３搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃおよび障壁部２３は、混練部１１ｃにおけるスクリュ本体１１の軸方向（長手方向）に沿って、複数の箇所に配置されている。

　すなわち、混練部１１ｃにおけるスクリュ本体１１の基端の側には、第１搬送部２２ａが配置されている。第１搬送部２２ａは、導入部１５の構成として併用されている。この第１搬送部２２ａからスクリュ本体１１の先端の側に向かって、第２搬送部２２ｂと第３搬送部２２ｃとが隣接して並んでいる。ここで、第１ないし第３搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃを１つのグループとすると、当該グループと障壁部２３とが、スクリュ本体１１の軸方向（長手方向）に沿って交互に並んでいる。

　１つのグループにおいて、第１ないし第３搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃは、互いに隣接して並んでいる。スクリュ本体１１の基端から先端に向かって、第１搬送部２２ａ、第２搬送部２２ｂおよび第３搬送部２２ｃの順に並んでいる。第３搬送部２２ｃは、障壁部２３に隣接している。

　一方、混練部１１ｃにおけるスクリュ本体１１の先端の側には、吐出用搬送部２４が配置されている。吐出用搬送部２４は、シリンダ３内で混練された混練物を、他の搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃによる搬送方向と同方向に搬送するように構成されている。

　第１ないし第３搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃには、螺旋状にねじれた第１ないし第３フライト２５ａ,２５ｂ,２５ｃが設けられている。第１ないし第３フライト２５ａ,２５ｂ,２５ｃは、筒体１３の周方向に沿う外周面から搬送路２９に向けて張り出している。これらフライト２５ａ,２５ｂ,２５ｃは、スクリュ本体１１の基端から先端に向かって、スクリュ本体１１の回転方向とは逆方向にねじれている。この場合、第２フライト２５ｂのねじれピッチは、第１および第３フライト２５ａ,２５ｃのねじれピッチと同じか、それよりも小さく設定されている。

　吐出用搬送部２４には、螺旋状にねじれたフライト２６が設けられている。フライト２６は、筒体１３の周方向に沿う外周面から搬送路２９に向けて張り出している。フライト２６は、スクリュ本体１１の回転方向とは逆方向にねじれている。

　なお、第２搬送部２２ｂに、後述するような逆流防止部としての機能、すなわち、原料の逆流を防止する機能を持たせる場合には、当該第２搬送部２２ｂにおける第２フライト２５ｂのねじれピッチは、第３搬送部２２ｃにおける第３フライト２５ｃのねじれピッチよりも小さく設定することが好ましい。

　ここで、スクリュ本体１１を左回転させて原料を混練する場合、各搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃのフライト２５ａ,２５ｂ,２５ｃは、スクリュ本体１１の基端から先端に向けて原料を搬送するように、ねじれている。すなわち、各フライト２５ａ,２５ｂ,２５ｃのねじれ方向は、右ねじと同じように、時計回りに設定されている。

　さらに、スクリュ本体１１を左回転させて原料を混練する場合、吐出用搬送部２４のフライト２６は、スクリュ本体１１の基端から先端に向けて原料を搬送するように、ねじれている。すなわち、フライト２６のねじれ方向は、右ねじと同じように、時計回りに設定されている。

　これに対して、スクリュ本体１１を右回転させて原料を混練する場合、各搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃのフライト２５ａ,２５ｂ,２５ｃは、スクリュ本体１１の基端から先端に向けて原料を搬送するように、ねじれている。すなわち、各フライト２５ａ,２５ｂ,２５ｃのねじれ方向は、左ねじと同じように、逆時計回りに設定されている。

　さらに、スクリュ本体１１を右回転させて原料を混練する場合、吐出用搬送部２４のフライト２６は、スクリュ本体１１の基端から先端に向けて原料を搬送するように、ねじれている。すなわち、フライト２６のねじれ方向は、左ねじと同じように、逆時計回りに設定されている。

　各障壁部２３は、螺旋状にねじれたフライト４１を有している。フライト４１は、筒体１３の周方向に沿う外周面から搬送路２９に向けて張り出している。フライト４１は、スクリュ本体１１の回転方向と同方向にねじれている。

　ここで、スクリュ本体１１を左回転させて原料を混練する場合、各障壁部２３のフライト４１は、スクリュ本体１１の先端から基端に向けて原料を搬送するように、ねじれている。すなわち、フライト４１のねじれ方向は、左ねじと同じように、逆時計回りに設定されている。

　これに対して、スクリュ本体１１を右回転させて原料を混練する場合、各障壁部２３のフライト４１は、スクリュ本体１１の先端から基端に向けて原料を搬送するように、ねじれている。すなわち、フライト４１のねじれ方向は、右ねじと同じように、時計回りに設定されている。

　各障壁部２３において、フライト４１のねじれピッチは、上記した各搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃ,２４におけるフライト２５ａ,２５ｂ,２５ｃ,２６のねじれピッチと同じか、それよりも小さく設定されている。さらに、フライト２５ａ,２５ｂ,２５ｃ,２６,４１の頂部と、シリンダ３の内面３ｓとの間隔には、僅かなクリアランスが確保されている。

　本実施形態に係る各障壁部２３は、当該各障壁部２３を越えて原料が流動できるように設計されている。換言すると、本実施形態に係る各障壁部２３は、押出機用スクリュ２をバレル４のシリンダ３に回転可能に挿通させた状態において、各障壁部２３とシリンダ３との間を原料が通過できるように設計されている。この場合、各障壁部２３の外径部２３ｓと、シリンダ３の内面３ｓとの隙間２７（図８参照）は、０.０５ｍｍ以上かつ２ｍｍ以下の範囲に設定することが好ましい。さらに、より好ましくは、隙間２７を０.０５ｍｍ以上かつ０.７ｍｍ以下の範囲に設定する。

　なお、各障壁部２３において、フライト４１を設ける代わりに、スクリュ本体１１の外周面に沿って周方向に連続した障壁用円環状体２８（図２０、図２１参照）を設けてもよい。障壁用円環状体２８は、軸線１０を中心に周方向に沿って同心円状に連続した円筒面２８ｓを有している。円筒面２８ｓは、筒体１３の周方向に沿う外周面から搬送路２９に向けて張り出している。円筒面２８ｓと、シリンダ３の内面３ｓとの間隔は、上記した隙間２７の範囲に設定されている。

　ところで、スクリュ本体１１の軸方向に沿った搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃ,２４の長さは、例えば、原料の種類、原料の混練度合い、単位時間当たりの混練物の生産量などに応じて適宜設定される。搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃ,２４とは、少なくとも筒体１３の外周面にフライト２５ａ,２５ｂ,２５ｃ,２６が形成された領域のことであるが、フライト２５ａ,２５ｂ,２５ｃ,２６の始点と終点との間の領域に特定されるものではない。

　すなわち、筒体１３の外周面のうちフライト２５ａ,２５ｂ,２５ｃ,２６から外れた領域も、搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃ,２４とみなされることがある。例えば、フライト２５ａ,２５ｂ,２５ｃ,２６を有する筒体１３と隣り合う位置に円筒状のスペーサあるいは円筒状のカラーが配置された場合、当該スペーサやカラーも搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃ,２４に含まれることがあり得る。

　また、スクリュ本体１１の軸方向に沿った障壁部２３の長さは、例えば、原料の種類、原料の混練度合い、単位時間当たりの混練物の生産量などに応じて適宜設定される。障壁部２３は、搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃによって送られる原料の流動を一時的に堰き止めるように機能する。すなわち、障壁部２３は、原料の搬送方向の下流側で第３搬送部２２ｃと隣り合うとともに、搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃによって送られる原料が、上記した隙間２７を通過するのを制限するように構成されている。

　上記したスクリュ２（スクリュ本体１１）のうち混練部１１ｃが設けられた部分において、各フライト２５ａ,２５ｂ,２５ｃ,２６,４１および障壁用円環状体２８（円筒面２８ｓ）は、互いに同一の外径Ｄ１を有する複数の筒体１３の外周面から搬送路２９に向けて張り出している。このため、各筒体１３の周方向に沿う外周面は、当該混練部１１ｃにおけるスクリュ２の谷径を規定する。当該谷径は、上記した外径Ｄ１と一致し、スクリュ本体１１のうち混練部１１ｃが設けられた部分の全長に亘って一定値に保たれている。

　この場合、谷の深さが浅くなるように、混練部１１ｃの谷径を大きく構成してもよい。かかる構成によれば、スクリュ２によって生成された混練物を吐出口７から安定して吐出させることができる。なお、谷の深さは、スクリュ本体１１（筒体１３）の外周面からフライト２５ａ,２５ｂ,２５ｃ,２６,４１および障壁用円環状体２８（円筒面２８ｓ）の外径までの径方向に沿った高さ寸法として規定することができる。

　さらに、スクリュ本体１１のうち混練部１１ｃが設けられた部分には、その内部に、軸方向に延びる複数の通路３７が設けられている。複数の通路３７は、スクリュ本体１１の周方向に沿って互いに間隔を空けて並ぶように構成してもよいし、あるいは、当該スクリュ本体１１の軸方向に沿って互いに間隔を空けて並ぶようにしてもよい。図面には一例として、複数の通路３７を、スクリュ本体１１（混練部１１ｃ）の軸方向に沿って等間隔に並べた構成が示されている。

　通路３７は、スクリュ２の回転中心である軸線１０から偏心した位置に設けられている。すなわち、通路３７は、軸線１０から外れている。このため、通路３７は、スクリュ本体１１の回転に伴って、軸線１０の回りを公転する。

　通路３７の形状については、原料が流通可能であれば、その断面形状として、例えば、円形状、矩形状、楕円形状などに設定することができる。図面には一例として、断面が円形状の孔である通路３７が示されている。この場合、当該孔の内径（口径）は、１ｍｍ以上かつ６ｍｍ未満に設定することが好ましい。さらに好ましくは、当該孔の内径（口径）を、１ｍｍ以上かつ５ｍｍ未満に設定する。

　以下、上記した通路３７の具体的な構成について述べる。　
　図２ないし図５に示すように、本実施形態に係る押出機用スクリュ２には、上記したグループ（第１ないし第３搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃ）と、複数の障壁部２３とが、軸方向（長手方向）に沿って交互に並んだスクリュ本体１１（混練部１１ｃ）の内部に、複数の通路３７が軸方向（長手方向）に沿って互いに間隔を存して設けられている。かかるスクリュ構造により、原料にせん断作用と伸長作用とを連続して付与する機能を有するスクリュ本体１１（混練部１１ｃ）を備えたスクリュ２が実現される。

　本実施形態において、通路３７は、上記したグループのうち、第３搬送部２２ｃの筒体１３に構成されている。すなわち、スクリュ本体１１（混練部１１ｃ）の内部において、第３搬送部２２ｃの筒体１３は、孔である通路３７を規定する筒状の壁面３０を有している。この場合、通路３７は、中空の空間のみから成る孔である。壁面３０は、中空の通路３７を周方向に連続して取り囲んでいる。これにより、通路３７は、原料の流通のみを許容する中空の空間として構成されている。換言すると、通路３７の内部には、スクリュ本体１１を構成する他の要素は一切存在しない。この場合、壁面３０は、スクリュ本体１１が回転した時に、軸線１０を中心に自転することなく軸線１０の回りを公転する。

　このような通路３７によれば、各搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃによって搬送路２９を搬送された原料が当該通路３７を流通する際、当該原料に対して、広い箇所（搬送路２９）から狭い箇所（通路３７）を通過する際に生じる「伸長作用」を有効に利かせることができる。よって、通路３７は、原料に伸長作用を付与する部分（伸長作用領域）として規定される。

　ここで、上記したスクリュ構造において、通路３７が形成された第３搬送部２２ｃと、その両側に隣接した第２搬送部２２ｂおよび障壁部２３とに着目すると、かかる構成は、構造的にまとまった１つのユニットとして捉えることができる。１つのユニットは、原料を軸方向に循環させる軸方向循環部としての構造を有している。

　本実施形態に係るスクリュ本体１１は、当該ユニットを軸方向（長手方向）に複数並べるとともに、その間に、第１搬送部２２ａを隣接させて構成されている。これにより、上記した軸方向循環部が複数個所に亘って設けられたスクリュ構造が実現される。

　換言すると、上記した１つのユニットは、機能的にまとまった１つのモジュールとして捉えることができる。１つのモジュールの機能として、原料を軸方向に循環させる機能のほかに、例えば、原料にせん断作用を付与する機能、原料に伸長作用を付与する機能、障壁部２３によって原料の搬送を制限する機能、障壁部２３によって圧力の高められた原料を通路３７へ導く機能、障壁部２３の直前で原料の充満率が１００％の原料溜まりＲを形成する機能などが想定される。

　さらに、上記したスクリュ構造において、通路３７は、入口３８、出口４０、入口３８と出口４０との間を連通する通路本体３９を有している。入口３８および出口４０は、上記した１つのユニット（軸方向循環部）において、１つの第３搬送部２２ｃの範囲内に設けられている。第３搬送部２２ｃの範囲内において、入口３８は、通路本体３９の一方側（スクリュ本体１１の先端寄りの部分）に設けられているとともに、出口４０は、通路本体３９の他方側（スクリュ本体１１の基端寄りの部分）に設けられている。

　入口３８および出口４０の形成位置は、第３搬送部２２ｃの範囲内で自由に設定することができる。例えば、第３搬送部２２ｃにおける循環サイクルを大きくする場合、入口３８を障壁部２３に接近させるとともに、出口４０を第２搬送部２２ｂに接近させる。換言すると、入口３８と出口４０とを互いに離間させる。これに対して、第３搬送部２２ｃにおける循環サイクルを小さくする場合、入口３８を障壁部２３から離間させるとともに、出口４０を第２搬送部２２ｂから離間させる。換言すると、入口３８と出口４０とを互いに接近させる。図面には一例として、循環サイクルを大きくした構成が示されている。

　入口３８は、第３搬送部２２ｃの範囲内において、筒体１３（スクリュ本体１１）の外周面から径方向に掘られた穴である。入口３８は、例えばドリルを用いた機械加工によって形成することができる。この結果、入口３８の底部３８ａは、ドリルの先端によって円錐状に削り取られた傾斜面となっている。換言すると、円錐状の底部３８ａは、スクリュ本体１１の外周面に向かって末広がり形状の傾斜面となっている。

　出口４０は、第３搬送部２２ｃの範囲内において、筒体１３（スクリュ本体１１）の外周面から径方向に掘られた穴である。出口４０は、例えばドリルを用いた機械加工によって形成することができる。この結果、出口４０の底部４０ａは、ドリルの先端によって円錐状に削り取られた傾斜面となっている。換言すると、円錐状の底部４０ａは、スクリュ本体１１の外周面に向かって末広がり形状の傾斜面となっている。

　本実施形態において、第３搬送部２２ｃは、軸方向に沿って互いに隣接した２つの筒体１３の外周面に沿って構成されている。通路本体３９は、双方の筒体１３の内部に跨って形成されている。通路本体３９は、第１および第２の部分３９ａ,３９ｂから構成されている。第１の部分３９ａは、一方の筒体１３の内部に形成されている。第２の部分３９ｂは、他方の筒体１３の内部に形成されている。

　一方の筒体１３において、第１の部分３９ａは、軸線１０に沿って平行に延びている。第１の部分３９ａの一端は、当該筒体１３の端面１３ａに開口されている。第１の部分３９ａの他端は、当該筒体１３の端壁１３ｂで閉塞されている。さらに、第１の部分３９ａの他端は、上記した入口３８に連通して接続されている。

　他方の筒体１３において、第２の部分３９ｂは、軸線１０に沿って平行に延びている。第２の部分３９ｂの一端は、当該筒体１３の端面１３ａに開口されている。第２の部分３９ｂの他端は、当該筒体１３の端壁１３ｂで閉塞されている。さらに、第２の部分３９ｂの他端は、上記した出口４０に連通して接続されている。

　通路本体３９は、第１の部分３９ａが形成された筒体１３と、第２の部分３９ｂが形成された筒体１３とを軸方向に締め付けて、その端面１３ａ同士を相互に密着させることで形成することができる。この状態において、通路本体３９は、スクリュ本体１１の軸方向に沿って、途中で分岐することなく、一直線状に連続して延びている。そして、当該通路本体３９の両側は、上記した入口３８および出口４０に連通して接続されている。

　この場合、通路本体３９の口径は、入口３８および出口４０の口径よりも小さく設定してもよいし、同一の口径に設定してもよい。いずれの場合でも、当該通路本体３９の口径によって規定される通路断面積は、上記した円環形の搬送路２９の径方向に沿う円環断面積よりも遥かに小さく設定されている。

　本実施形態において、フライト２５ａ,２５ｂ,２５ｃ,２６,４１の少なくとも一部が形成された各筒体１３は、各搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃ,２４や、障壁部２３に対応したスクリュエレメントとして捉えることができる。図４には、スクリュエレメントの一例として、上記した通路３７（入口３８、通路本体３９、出口４０）が設けられた第３搬送部２２ｃの筒体１３が示されている。当該第３搬送部２２ｃにおいて、入口３８および出口４０は、筒体１３の外周面に形成されている。

　なお、通路３７の他の構成として、例えば図６に示すように、筒体１３を軸方向に貫通して通路本体３９を形成してもよい。この場合、入口３８および出口４０は、筒体１３の軸方向の両端面を一部凹状に切り欠いて形成されている。かかる構成によれば、筒体１３に横穴を貫通させるだけで、一連の通路本体３９を構成することができる。

　このようなエレメント構造によれば、スクリュ本体１１の混練部１１ｃは、回転軸１４に沿って複数のスクリュエレメント（筒体１３）を順次配置することで構成することができる。このため、例えば原料の混練度合いに応じて、搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃ,２４や障壁部２３の交換および組み換えが可能であるとともに、交換および組み換え時の作業を容易に行うことができる。

　さらに、スクリュエレメントとしての複数の筒体１３を軸方向に締め付けて、相互に密着させることで、各通路３７の通路本体３９が形成され、当該通路本体３９を介して通路３７の入口３８から出口４０までが一体的に連通される。このため、スクリュ本体１１に通路３７を形成するに当たっては、スクリュ本体１１（混練部１１ｃ）の全長に比べて長さが十分に短い各筒体１３のそれぞれに、通路３７を設けるための加工を施せばよい。よって、通路３７を形成する際の加工および取扱いが容易となる。

　さらに、押出機用スクリュ２のスクリュ構造において、上記した導入部１５は、溶融混合部１１ｂから搬送された原料を連続して混練部１１ｃに導入する構造を有している。図１および図２には、かかる導入構造の一例が示されている。すなわち、導入部１５は、上記したグループ（第１ないし第３搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃ）において、搬送方向の上流側に配置される第１搬送部２２ａを利用して構成されている。導入部１５において、筒体１３の外周面には、螺旋状にねじれた第１フライト２５ａが設けられている。第１フライト２５ａは、スクリュ本体１１の回転方向とは逆方向にねじれている。

　このような導入構造によれば、導入部１５（第１搬送部２２ａ）の第１フライト２５ａによって、溶融混合部１１ｂから搬送された原料を連続して混練部１１ｃに導入させることができる。

　混練部１１ｃには、上記した軸方向循環部（第２搬送部２２ｂ、第３搬送部２２ｃ、障壁部２３、通路３７）が複数個所に亘って設けられている。各軸方向循環部において、第３搬送部２２ｃによって軸方向に搬送された原料は、障壁部２３によって搬送が制限されることで圧力が高められる。このとき、圧力上昇した原料の一部は、入口３８に流入した後、通路本体３９内を出口４０に向かって流動する。そして、出口４０から流出した原料は、第２搬送部２２ｂによって第３搬送部２２ｃの周方向に亘る外周面に案内される。外周面に案内された原料は、第３搬送部２２ｃによって軸方向に搬送された後、上記同様の動作が繰り返される。

　当該軸方向循環部によれば、第３搬送部２２ｃによって軸方向に搬送される原料には、搬送路２９に沿って旋回する第３搬送部２２ｃの第３フライト２５ｃと、シリンダ３の内面３ｓとの間の速度差によって生じる「せん断作用」が付与されるとともに、螺旋状のフライト２５ｃ自体の旋回に伴う撹拌作用が付与される。さらに、入口３８から出口４０に向かって通路本体３９を流動する原料には、上記した「伸長作用」が付与される。これにより、当該原料に対する混練の度合いが促進される。

　よって、複数の軸方向循環部をスクリュ本体１１の軸方向に沿って互いに間隔を存して（例えば、等間隔に）設けることで、せん断作用領域と伸長作用領域とが軸方向に交互に連続したスクリュ構造を実現することができる。図面には一例として、複数の軸方向循環部と複数の第１搬送部２２ａとを軸方向に交互に配置したスクリュ構造を有する押出機用スクリュ２が示されている。

　さらに、当該軸方向循環部において、第２搬送部２２ｂにおける第２フライト２５ｂのねじれピッチを、第３搬送部２２ｃにおける第３フライト２５ｃのねじれピッチよりも小さく設定することで、第２搬送部２２ｂに逆流防止部としての機能を持たせることができる。この場合、第２搬送部２２ｂの第２フライト２５ｂは、ねじれピッチを小さくした分だけ、原料を搬送方向に搬送する搬送力が向上する。換言すると、当該第２搬送部２２ｂの第２フライト２５ｂは、ねじれピッチを小さくした分だけ、原料が搬送方向とは逆方向に流動するのを抑制する抑制力が向上する。

　これにより、第３搬送部２２ｃの出口４０から流出した原料は、第２搬送部２２ｂによって、搬送方向とは逆方向に流動するのが防止される。同時に、出口４０から流出した原料は、第２搬送部２２ｂによって、搬送方向への流動が促進される。この結果、原料を、漏れなく第３搬送部２２ｃの周方向全体に亘って効率よく行き渡らせることができる。

　次に、単軸の押出機用スクリュ２によって原料を混練する動作について説明する。この動作説明において、「スクリュ本体１１の外周面」とは、当該スクリュ本体１１の長手方向の両端面を含まない周方向に亘る外周面を指す。さらに、この動作説明では、押出機用スクリュ２を、例えば回転数５０ｒｐｍ～１００ｒｐｍで逆時計回りに左回転させながら混練する場合を想定する。

　図７および図８に示すように、押出機用スクリュ２を左回転させた状態において、供給口５からシリンダ３に材料６（図１参照）を供給する。

　シリンダ３に供給されたペレット状の樹脂は、フライト１２によって、移送部１１ａから溶融混合部１１ｂに搬送される。溶融混合部１１ｂにおいて、樹脂は、ヒータにより加熱されつつ、主に連続的に狭くなった隙間からの圧縮を受ける。この結果、溶融混合部１１ｂからは、二種類の樹脂が溶融および混合された原料が搬送される。

　溶融混合部１１ｂから搬送された原料は、導入部１５（第１搬送部２２ａ）によって、連続して混練部１１ｃに導入される。このとき、当該原料は、混練部１１ｃにおけるスクリュ本体１１の外周面に連続的に供給される。供給された原料は、第１ないし第３搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃの第１ないし第３フライト２５ａ,２５ｂ,２５ｃによって、スクリュ本体２０ｐの基端から先端に向かってＳ１方向に搬送される。

　Ｓ１方向に搬送される間、原料には、搬送路２９に沿って旋回する各搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃのフライト２５ａ,２５ｂ,２５ｃと、シリンダ３の内面３ｓとの間の速度差によって生じる「せん断作用」が付与されるとともに、螺旋状の各フライト２５ａ,２５ｂ,２５ｃ自体の旋回に伴う撹拌作用が付与される。これにより、当該原料に対する混練の度合いが促進される。

　Ｓ１方向に搬送された原料は、その搬送が障壁部２３により制限される。すなわち、障壁部２３のフライト４１は、原料を、Ｓ１方向とは逆方向に、スクリュ本体１１の先端から基端に向かって搬送させるように作用する。この結果、当該原料は、障壁部２３によって、その流動が制限される。

　原料の流動が制限されることで、当該原料に加わる圧力が高められる。具体的に説明すると、図８には、搬送路２９のうちスクリュ本体１１の第３搬送部２２ｃに対応した箇所の原料の充満率がグラデーションで表されている。すなわち、当該搬送路２９において、色調が濃くなる程に原料の充満率が高くなっている。図８から明らかなように、第３搬送部２２ｃに対応した搬送路２９において、障壁部２３に近づくに従って原料の充満率が高まっている。障壁部２３の直前で、原料の充満率は１００％となっている。

　このため、障壁部２３の直前で、原料の充満率が１００％となる「原料溜まりＲ」が形成される。原料溜まりＲでは、原料の流動が制限されたことで、当該原料の圧力が上昇している。圧力が上昇した原料は、第３搬送部２２ｃ（筒体１３）の外周面に開口された入口３８から通路本体３９に連続的に流入し、当該通路本体３９内を、Ｓ１方向とは逆方向に、スクリュ本体１１の先端から基端に向かってＳ２方向に流通する。

　上記したように、通路本体３９の口径によって規定される通路断面積は、シリンダ３の径方向に沿う搬送路２９の円環断面積よりも遥かに小さい。別の捉え方をすると、通路本体３９の口径に基づく広がり領域は、円環形状の搬送路２９の広がり領域よりも遥かに小さい。このため、入口３８から通路本体３９に流入する際に、原料が急激に絞られることで、当該原料に「伸長作用」が付与される。

　さらに、通路断面積が円環断面積よりも十分に小さいため、原料溜まりＲに溜まった原料が消滅することはない。すなわち、原料溜まりＲに溜まった原料は、その一部が連続的に入口３８に流入する。この間、新たな原料が、第３搬送部２２ｃの第３フライト２５ｃによって、障壁部２３に向けて送り込まれる。この結果、原料溜まりＲにおける障壁部２３の直前の充満率は、常に１００％に維持される。このとき、第３フライト２５ｃによる原料の搬送量に多少の変動が生じたとしても、その変動状態が、原料溜まりＲに残存した原料で吸収される。これにより、原料を、連続して安定的に通路本体３９に供給することができる。よって、当該通路本体３９において、原料に対し、途切れること無く連続的に伸長作用を付与することができる。

　通路本体３９を通過した原料は、出口４０からスクリュ本体１１の外周面に流出する。出口４０から流出した原料は、上記した逆流防止部としての機能を有する第２搬送部２２ｂによって、第３搬送部２２ｃの周方向に亘る外周面に案内される。

　外周面に案内された原料は、第３搬送部２２ｃによってＳ１方向に搬送される。Ｓ１方向に搬送された原料は、その搬送が障壁部２３により制限されることで、入口３８に流入し、その後、上記同様の動作が繰り返される。

　このような動作が繰り返されている間、障壁部２３によって流動が制限された原料の一部は、障壁部２３の外径部２３ｓと、シリンダ３の内面３ｓとの隙間２７を通過して、当該障壁部２３の下流側に隣接した第１搬送部２２ａに供給される。

　スクリュ本体１１（混練部１１ｃ）には、上記した搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃと障壁部２３が軸方向に交互に並んでいる。換言すると、上記した軸方向循環部と第１搬送部２２ａが軸方向に交互に並んでいる。このため、上記したような一連のせん断・伸長動作が繰り返される。これにより、シリンダ３内の原料は、せん断流動と伸長流動とが繰り返された状態で、スクリュ本体１１（混練部１１ｃ）の基端から先端に向かって連続的に搬送される。この結果、原料の混練の度合いが強化される。　
　そして、搬送された混練物は、吐出用搬送部２４のフライト２６によってＳ１方向に搬送された後、吐出口７（図１、図２参照）から連続的に押し出される。

　以上、本実施形態によれば、原料に伸長作用を付与する機能を押出機用スクリュ２自体に持たせたことで、当該スクリュ２ないし単軸押出機を長尺化させること無く、原料に対する混練の度合いを向上させることができる。

　本実施形態によれば、原料に対して、せん断作用と伸長作用とを連続的に複数回付与することができる。このため、原料に対するせん断作用と伸長作用の付与回数および付与時間を増やすことができる。この結果、従来に比べて、混練の度合いを精度よく制御することができる。

　本実施形態によれば、基端から先端に向けて供給部，圧縮部，計量部を備え、かつ、内部に原料が流通する通路の無い既存の押出機用スクリュにおいて、供給部を移送部１１ａに、圧縮部を溶融混合部１１ｂに、そして、計量部を、搬送部２２と障壁部２３と通路３７とを組合わせて配された混練部１１ｃに置き換える。これにより、当該既存の押出機用スクリュに、せん断作用を付与する機能と、伸長作用を付与する機能との双方の機能を持たせることができる。この結果、取り扱いのし易さを維持・向上させた押出機用スクリュ２を実現することができる。

　本実施形態によれば、混練部１１ｃが設けられた部分において、そのスクリュ本体１１（各筒体１３）の外径Ｄ１を一定値に設定、換言すると、スクリュ２の谷径を一定値に設定したことで、複数のスクリュエレメントを、自由な順番および組み合わせで保持させることが可能なセグメント式のスクリュ２を実現することができる。スクリュ２をセグメント化することで、例えば、当該スクリュ２の仕様の変更や調整、あるいは、保守やメンテナンスについて、その利便性を格段に向上させることができる。

　さらに、本実施形態によれば、通路３７（通路本体３９）の断面積を、原料を搬送するための搬送路２９の断面積よりも遥かに小さく設定したことで、当該通路３７（通路本体３９）を通過する原料に対して、満遍無く安定してかつ効率良く伸長作用を付与することができる。

　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、当該一実施形態に限定されることはなく、以下のような変形例も、本発明の技術的範囲に含まれる。　
　上記した一実施形態において、図２および図５には、通路本体３９の両側が、入口３８および出口４０の底部３８ａ,４０ａから外れた位置で、当該入口３８および出口４０に接続された通路３７が示されている。しかし、通路本体３９と、入口３８および出口４０との接続関係は、上記した一実施形態に限定されることは無く、以下のような接続関係も本発明の技術的範囲に含まれる。

　図９ないし図１４には一例として、通路本体３９の両側が、入口３８および出口４０の底部３８ａ,４０ａに接続された通路３７が示されている。具体的には、通路本体３９の一方側、すなわち、上記した第１の部分３９ａの他端が、入口３８の底部３８ａに接続されている。さらに、通路本体３９の他方側、すなわち、上記した第２の部分３９ｂの他端が、出口４０の底部４０ａに接続されている。

　図９（Ａ）,（Ｂ）および図１０（Ａ）,（Ｂ）には、第１変形例に係る通路３７が示されている。当該通路３７において、入口３８の底部３８ａには、通路本体３９の一方側（第１の部分３９ａの他端）の端面が接続されている。底部３８ａには、通路本体３９（第１の部分３９ａ）に連通した１つの開口３８ｂが形成されている。一方、出口４０の底部４０ａには、通路本体３９の他方側（第２の部分３９ｂの他端）の端面が接続されている。底部４０ａには、通路本体３９（第２の部分３９ｂ）に連通した１つの開口４０ｂが形成されている。

　入口３８の１つの開口３８ｂは、スクリュ本体１１の外周面に向かって末広がり形状となった底部３８ａに対向した領域に形成されている。一方、出口４０の１つの開口４０ｂは、スクリュ本体１１の外周面に向かって末広がり形状となった底部４０ａに対向した領域に形成されている。

　この場合、入口３８に流入した原料は、底部３８ａの傾斜に沿って開口３８ｂに向けて案内される。この結果、原料は、当該入口３８内で滞留すること無く、その全てが連続して円滑に通路本体３９に流入する。通路本体３９を通過した原料は、続いて、出口４０に流入する。出口４０に流入した原料は、底部４０ａの傾斜に沿ってスクリュ本体１１の外周面に向けて案内される。この結果、原料は、当該出口４０内で滞留すること無く、その全てが連続して円滑にスクリュ本体１１の外周面に流出する。

　これにより、通路３７内で原料が局所的に滞留するのを回避しつつ、当該通路３７を通過する原料に対して、漏れ無くかつ満遍無く連続的に伸長作用を付与することができる。

　図１１（Ａ）,（Ｂ）および図１２（Ａ）,（Ｂ）には、第２変形例に係る通路３７が示されている。当該通路３７において、入口３８の底部３８ａには、通路本体３９の一方側（第１の部分３９ａの他端）の端面３９ｓ寄りの部分、すなわち、端面３９ｓの手前の部分が接続されている。底部３８ａには、通路本体３９（第１の部分３９ａ）に連通した２つの開口３８ｂが形成されている。一方、出口４０の底部４０ａには、通路本体３９の他方側（第２の部分３９ｂの他端）の端面３９ｓ寄りの部分、すなわち、端面３９ｓの手前の部分が接続されている。底部４０ａには、通路本体３９（第２の部分３９ｂ）に連通した２つの開口４０ｂが形成されている。

　入口３８の２つの開口３８ｂは、スクリュ本体１１の外周面に向かって末広がり形状となった底部３８ａに対向した領域に形成されている。一方、出口４０の２つの開口４０ｂは、スクリュ本体１１の外周面に向かって末広がり形状となった底部４０ａに対向した領域に形成されている。なお、第２変形例に係る通路３７の作用および効果は、上記した第１変形例に係る通路３７と同様であるため、その説明は省略する。

　上記した一実施形態および変形例において、入口３８および出口４０の開口方向は、軸線１０に直交する方向を想定しているが、これに限定されることは無い。例えば、図１３（Ａ）,（Ｂ）および図１４（Ａ）,（Ｂ）に示すように、入口３８および出口４０の開口方向を、軸線１０を交差する方向（点線で示す方向）に設定してもよい。この場合、通路本体３９の両側から複数方向に開口し、これにより、複数の入口３８,３８－１および複数の出口４０,４０－１を設けるようにしてもよい。

　さらに、入口３８については、これをスクリュ本体１１の外周面よりも窪ませて構成することが好ましい。これにより、さらに原料を入口３８に流入し易くすることができる。

　さらに、上記した実施形態および変形例では、軸線１０に平行な通路本体３９を備えた通路３７を想定しているが、これに限定されることは無く、軸線１０と交差する通路本体３９を備えた通路３７も本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、出口４０を無くすることで、一方側が入口３８に接続された通路本体３９の他方側を、直接、スクリュ本体１１（筒体１３）の外周面に開口させる。この場合、一方側から他方側に向かって上り勾配を有する通路本体３９が構成される。

　かかる構成によれば、入口３８から通路本体３９に流入した原料は、スクリュ本体１１の回転時の遠心作用を受けることで、さらに円滑に通路本体３９を流通し、スクリュ本体１１（筒体１３）の外周面に流出する。このとき、原料に対して、さらに効率よく連続的に伸長作用が付与される。この結果、原料の混練の度合いを、さらに強化させることができる。

　また、上記した一実施形態では、通路３７（具体的には、通路本体３９）を、混練部１１ｃにおけるスクリュ本体１１（筒体１３）の内部に構成した場合を想定したが、これに代えて、スクリュ本体１１（混練部１１ｃ）を構成する各筒体１３の内周面に沿って回転軸１４を貫通させたときに、各筒体１３と回転軸１４との境界部分に通路３７（通路本体３９）が構成されるようにしてもよい。なお、本変形例の構成として、図１５ないし図１８には、図３に対応した部分の構成が示されている。

　図１５に示された通路３７は、筒体１３の内周面の一部を軸方向に沿って凹状に窪ませた壁面３０ａによって構成されている。この場合、筒体１３の内周面に回転軸１４を貫通させることで、壁面３０ａと回転軸１４の外周面とで囲まれた通路３７を規定することができる。

　図１６に示された通路３７は、回転軸１４の外周面の一部を軸方向に沿って凹状に窪ませた壁面３０ｂによって構成されている。この場合、筒体１３の内周面に回転軸１４を貫通させることで、壁面３０ｂと筒体１３の内周面とで囲まれた通路３７を規定することができる。

　図１７に示された通路３７は、キー１７の外周面の一部を軸方向に沿って凹状に窪ませた壁面３０ｃによって構成されている。この場合、筒体１３の内周面に回転軸１４を貫通させることで、壁面３０ｃとキー溝１９の溝底面とで囲まれた通路３７を規定することができる。

　いずれの通路３７においても、外部に露出した部分を凹状に加工するだけで、壁面３０ａ,３０ｂ,３０ｃを形成することができるため、形成作業を容易に行うことができる。この場合、凹状の壁面３０ａ,３０ｂ,３０ｃの形状として、例えば、半円形状、三角形状、楕円形状、矩形状など各種の形状を適用することができる。

　また、上記した一実施形態では、スクリュ本体１１のうち混練部１１ｃが設けられた部分を、複数の筒体１３と回転軸１４とによって構成したが、これに代えて、図１８に示すように、真っ直ぐな１本の軸状部材２ｔによってスクリュ本体１１（混練部１１ｃ）を構成してもよい。この場合、当該ソリッドなスクリュ本体１１（混練部１１ｃ）の外周面に上記した搬送部や障壁部が設けられるとともに、当該スクリュ本体１１（混練部１１ｃ）の内部に上記した通路３７が設けられる。なお、図面には一例として、軸線１０に対して偏心した位置に設けられ、筒状の壁面３０ｄによって規定された一対の通路３７が示されているが、これにより各通路３７の配置が限定されるものではない。

　また、上記した一実施形態では、１本の押出機用スクリュ２がバレル４のシリンダ３に回転可能に挿通された単軸押出機１を想定したが、これに代えて、２本の押出機用スクリュ３１がバレル３２のシリンダ３３に回転可能に挿通された二軸押出機３４にも、本発明の技術思想が適用可能であり、同様の効果を実現することができる。

　図１９には、二軸押出機３４の一例が示されている。同図には、２本の押出機用スクリュ３１のうち、一方の押出機用スクリュ３１のみが示されている。他方の押出機用スクリュは、当該一方の押出機用スクリュ３１の陰に隠れているため示されていない。

　二軸押出機３４において、２本の押出機用スクリュ３１は、互いに噛み合わせた状態で同方向に回転させることができる。上記した一実施形態と同様に、２本の押出機用スクリュ３１にも、当該スクリュ３１と一体となって回転するスクリュ本体１１が設けられている。各押出機用スクリュ３１を互いに噛み合わせた状態において、各スクリュ本体１１相互間には、当該スクリュ本体１１の基端から先端に向かって順に、移送部１１ａ、溶融混合部１１ｂ、混練部１１ｃが構成されている。

　移送部１１ａは、供給口５からシリンダ３３内に供給された複数の材料６を、溶融混合部１１ｂに向けて連続的に搬送する。移送部１１ａにおける各スクリュ本体１１には、その外周面に、螺旋状のフライト３５が連続して形成されている。フライト３５は、供給口５からシリンダ３３内に供給された各材料６を、移送部１１ａから溶融混合部１１ｂに向けて連続的に搬送するように構成されている。このため、フライト３５は、スクリュ本体１１の回転方向とは逆方向にねじれている。

　溶融混合部１１ｂは、移送部１１ａから搬送された各材料６を連続的に溶融して混合する。溶融混合部１１ｂにおける各スクリュ本体１１は、軸方向に沿って隣接した複数のディスク３６を備えて構成されている。複数のディスク３６は、隣り合うディスク３６に位相差が与えられた状態で配置されている。

　混練部１１ｃにおいて、各スクリュ本体１１には、上記した一実施形態と同様に、搬送部２２ａ,２２ｂ,２２ｃと障壁部２３が軸方向に沿って交互に並べて配置されている。なお、バレル３２において、シリンダ３３の内面３３ｓは、互いに噛み合わせた状態の２本の押出機用スクリュ３１を共に収容し、かつ、同方向に同時に回転させることができるような形状に構成されている。その他の構成についての説明は、上記した一実施形態と同様であるため省略する。

　このような二軸押出機３４によれば、２本の押出機用スクリュ３１を、例えば回転数１００ｒｐｍ～３００ｒｐｍで同方向に回転させた状態において、供給口５からシリンダ３３内に供給された複数の材料６は、移送部１１ａから溶融混合部１１ｂに連続的に搬送される。溶融混合部１１ｂにおいて、各材料６は、連続的に溶融および混合される。このとき、溶融および混合された材料６は、混練用原料となって、溶融混合部１１ｂから混練部１１ｃに搬送される。そして、搬送された原料は、上記した導入部１５を介して混練部１１ｃに導入された後、混練の度合いが高められた混練物となって、吐出口７から連続的に押し出される。

　なお、上記した実施形態において、本発明の技術思想（混練の度合いを向上させる押出技術）は、複数の材料６を混練する場合に適用させているが、これに限定されることはなく、１種類の材料を溶融した際に、微小な未溶融部分の発生を防止したり、樹脂温度の微小な不均一部分の発生を防止したりする場合にも適用される。

２…押出機用スクリュ、１０…軸線、１１…スクリュ本体、１１ａ…移送部、
１１ｂ…溶融混合部、１１ｃ…混練部、１２…フライト、１３…筒体、１４…回転軸、
１５…導入部、２２ａ,２２ｂ,２２ｃ…搬送部、２３…障壁部、２４…吐出用搬送部、
２５ａ,２５ｂ,２５ｃ,２６…フライト、２７…隙間、２８…障壁用円環状体、
２９…搬送路、３７…通路、３８…入口、３９…通路本体、４０…出口。

Claims (10)

1. 　供給された材料を連続的に搬送する移送部と、
   　搬送された前記材料を連続的に溶融および混合する溶融混合部と、
   　前記材料を溶融および混合することで得られた原料を連続的に混練する混練部と、を有し、
   　前記移送部、前記溶融混合部、前記混練部は、直線状の軸線を中心に回転するスクリュ本体に設けられているとともに、
   　前記スクリュ本体のうち前記混練部が設けられた部分には、原料を搬送する搬送部と、原料の搬送を制限する障壁部と、原料が流通する通路とが、複数の個所に亘って設けられており、
   　そのうちの少なくとも１つの箇所において、
   　前記通路は、前記スクリュ本体の内部に設けられ、入口および出口を有し、
   　前記入口は、前記障壁部によって搬送が制限されることで圧力が高められた原料が流入するように、前記搬送部における前記スクリュ本体の外周面に開口され、
   　前記通路は、前記入口から流入した原料が、前記出口に向かって、前記搬送部による搬送方向とは逆方向に流通するように構成され、
   　前記出口は、前記入口が開口された前記搬送部における搬送方向の上流側の位置で、前記スクリュ本体の外周面に開口されている押出機用スクリュ。
2. 　前記スクリュ本体のうち前記混練部が設けられた部分は、その全長に亘って、その外径が一定値となるように構成されている請求項１に記載の押出機用スクリュ。
3. 　前記通路の口径は、当該通路における前記入口の口径と同一、あるいは、小さく設定されている請求項１に記載の押出機用スクリュ。
4. 　前記通路の口径は、１ｍｍ以上かつ６ｍｍ未満に設定されている請求項１に記載の押出機用スクリュ。
5. 　前記スクリュ本体は、回転装置に連結される基端から先端に亘り軸方向に沿って延出しており、
   　前記搬送部には、前記スクリュ本体の外周面に沿って螺旋状にねじれたフライトが設けられ、
   　前記フライトは、前記スクリュ本体の基端から先端に向かって、前記基端の側から見た場合の当該スクリュ本体の回転方向とは逆方向にねじれている請求項１に記載の押出機用スクリュ。
6. 　請求項１ないし５のいずれか１項に記載の押出機用スクリュを備えた押出機であって、
   　前記押出機用スクリュが回転可能に挿通されたシリンダを有するバレルと、
   　前記バレルに設けられ、前記シリンダ内に材料を供給する供給口と、
   　前記バレルに設けられ、前記スクリュによって生成された混練物が連続的に押し出される吐出口と、を備えている押出機。
7. 　請求項１ないし５のいずれか１項に記載の押出機用スクリュで原料を混練し、その混練物を連続的に生成して押し出す押出方法であって、
   　前記混練物を連続的に押し出す間に、前記混練部において、前記スクリュ本体の外周面に沿って搬送された原料は、前記通路を流通した後、前記スクリュの外周面に帰還する押出方法。
8. 　前記混練部において、
   　前記スクリュ本体の外周面に沿って搬送された原料は、当該混練部に設けられた前記障壁部によって搬送が制限されることで、その圧力が高められ、
   　当該圧力が高められた原料が、前記入口から前記通路に流入する請求項７に記載の押出方法。
9. 　前記混練部において、
   　前記入口から前記通路に流入した原料は、当該通路内を前記搬送部による搬送方向とは逆方向に流通する請求項８に記載の押出方法。
10. 　前記混練部において、
    　前記通路を通過した原料は、前記入口が開口された前記搬送部における搬送方向の上流側の位置で、前記出口から前記スクリュ本体の外周面に流出する請求項９に記載の押出方法。

Images