專(zhuān)利名稱(chēng)：螺桿捏合塊及螺桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及螺桿捏合塊及螺桿。
背景技術(shù)：
同向完全嚙合型雙螺桿擠出機(jī)是將螺桿捏合塊(screw element piece)安裝在兩 根軸上，使螺桿穿過(guò)貫通有八字形孔的缸筒的缸體，并使該螺桿沿同向旋轉(zhuǎn)的擠出機(jī)。該同 向完全嚙合型雙螺桿擠出機(jī)基于其機(jī)械特性，輸送能力、熔融-混煉能力、分離(脫水)能 力優(yōu)良。該同向完全嚙合型雙螺桿擠出機(jī)也能夠連續(xù)地處理材料，因此，多用作樹(shù)脂產(chǎn)品的 制造工藝的有力的合理化部件。上述同向完全嚙合型雙螺桿擠出機(jī)作為樹(shù)脂用混煉·造粒機(jī)而用于工業(yè)化生產(chǎn)。 在維持完全嚙合性時(shí)，根據(jù)與缸筒內(nèi)徑相鄰的軸的芯間距離，螺桿捏合塊的與軸向成直角 的截面形狀的幾何形狀被確定，螺桿軸上的任意位置的剖面形狀都是相同的(非專(zhuān)利文獻(xiàn) 1)。如上所述，螺桿捏合塊在與軸垂直的方向上為相同的剖面形狀，表示螺棱 (flight)數(shù)量的頭數(shù)和與軸向成直角的剖面形狀根據(jù)以軸為中心旋轉(zhuǎn)的扭轉(zhuǎn)角的程度的 不同而不同，使螺桿捏合塊產(chǎn)生固有的功能。將具有以軸為中心連續(xù)地旋轉(zhuǎn)的扭轉(zhuǎn)角的、具 有輸送能力的螺桿捏合塊或其集合體稱(chēng)為具有螺棱的螺桿或轉(zhuǎn)子。另外，將無(wú)扭轉(zhuǎn)角、由板 狀的盤(pán)構(gòu)成的螺桿捏合塊或其集合體稱(chēng)為捏合螺桿。上述同向完全嚙合型雙螺桿擠出機(jī)的 螺桿由具有螺棱的螺桿、轉(zhuǎn)子、捏合盤(pán)構(gòu)成。在上述同向完全嚙合型雙螺桿擠出機(jī)中，在熔融、混煉時(shí)，由于由施加在樹(shù)脂上的 剪切力引起的樹(shù)脂的溫度上升，導(dǎo)致產(chǎn)生樹(shù)脂的溫度有時(shí)超過(guò)該樹(shù)脂的分解溫度的問(wèn)題。 當(dāng)樹(shù)脂的溫度上升到樹(shù)脂的分解溫度以上時(shí)，引起解聚或樹(shù)脂的主鏈斷裂，導(dǎo)致樹(shù)脂產(chǎn)品 的品質(zhì)惡化。因此，近年來(lái)，通過(guò)部分地消除完全嚙合性功能，開(kāi)發(fā)了具有特征性功能的螺 桿。例如，以不產(chǎn)生過(guò)大的剪切應(yīng)力、延長(zhǎng)反應(yīng)所需要的時(shí)間為目的，公開(kāi)有增大了一個(gè)螺 棱和缸筒的缸體之間的間隙的螺桿(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。采用專(zhuān)利文獻(xiàn)1所述的螺桿，在同向嚙 合型雙螺桿擠出機(jī)中，能夠抑制熔融、混煉時(shí)的樹(shù)脂的溫度上升。其結(jié)果，采用專(zhuān)利文獻(xiàn)1 所述的技術(shù)，能夠防止熔融、混煉時(shí)的樹(shù)脂的分解等，從而能夠抑制樹(shù)脂產(chǎn)品的品質(zhì)降低。但是，在利用上述同向完全嚙合型雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)或同向嚙合型雙螺桿擠出機(jī)內(nèi) 的反應(yīng)而欲改善樹(shù)脂的功能時(shí)，需要在擠出機(jī)內(nèi)促進(jìn)反應(yīng)。為了促進(jìn)反應(yīng)，需要在規(guī)定的時(shí) 間內(nèi)進(jìn)行混煉混合，但在混煉混合時(shí)產(chǎn)生剪切應(yīng)力，結(jié)果導(dǎo)致溫度上升。因此，需要探求一 種在上述同向完全嚙合型雙螺桿擠出機(jī)中能夠抑制熔融、混煉時(shí)的樹(shù)脂溫度的上升，抑制 由樹(shù)脂分解引起的樹(shù)脂產(chǎn)品的品質(zhì)降低，并且能夠促進(jìn)擠出機(jī)內(nèi)的樹(shù)脂的反應(yīng)的技術(shù)。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 國(guó)際公開(kāi)第00/47393號(hào)手冊(cè)非專(zhuān)利文獻(xiàn) 1 :Geometry of Fully Wiped Twin-screw Equipment ；Poly. Eng. Sci. ，973，12(18)，1978

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述課題而做成的，其目的在于提供一種技術(shù)在使用嚙合型的多螺桿擠出機(jī)的樹(shù)脂產(chǎn)品的制造中，通過(guò)抑制熔融、混煉時(shí)的樹(shù)脂的溫度上升，從而抑 制由樹(shù)脂分解引起的樹(shù)脂產(chǎn)品的品質(zhì)的降低，并且能夠促進(jìn)擠出機(jī)內(nèi)的樹(shù)脂的反應(yīng)。本發(fā)明人為了解決上述課題專(zhuān)心地反復(fù)研究。其結(jié)果，找出了通過(guò)使用如下那樣 設(shè)計(jì)的螺桿捏合塊能夠解決上述課題的方法，從而完成了本發(fā)明一種具有相互旋轉(zhuǎn)而嚙 合的η頭螺桿的雙螺桿以上的螺桿型擠出機(jī)用的螺桿捏合塊，在與軸向垂直的方向的截面 上，η頭螺桿中的至少一個(gè)螺棱部的頂部為具有規(guī)定的曲率半徑的圓弧，上述規(guī)定的曲率半 徑比用于配置螺桿的缸體的與上述螺棱部的頂部相對(duì)的內(nèi)壁的曲率半徑小，在上述螺棱部 的頂部和缸體的上述內(nèi)壁之間產(chǎn)生間隙。更具體地說(shuō)，本發(fā)明提供以下技術(shù)。(1) 一種具有相互旋轉(zhuǎn)而嚙合的η頭螺桿的雙螺桿以上的螺桿型擠出機(jī)用的螺桿 捏合塊，其被設(shè)計(jì)成，在與軸向垂直的方向的截面上，η頭螺桿中(η為1以上的整數(shù))的至 少一個(gè)螺棱部的頂部為具有規(guī)定的曲率半徑的圓弧，上述規(guī)定的曲率半徑比用于配置螺桿 的缸體中的與上述螺棱部的頂部相對(duì)的內(nèi)壁的曲率半徑小，在上述螺棱部的頂部和缸體的 上述內(nèi)壁之間產(chǎn)生間隙。(2)根據(jù)(1)所述的螺桿捏合塊，在與軸向垂直的方向的截面上，上述螺棱部具有 與上述圓弧的兩端連結(jié)的、曲率半徑比該圓弧的曲率半徑大的的第一圓弧和第二圓弧，上 述圓弧為與上述第一圓弧和上述第二圓弧內(nèi)切的正圓的圓弧。(3)根據(jù)(2)所述的螺桿捏合塊，在與軸向垂直方向的截面上，上述內(nèi)切的圓的中 心位于從缸體的中心沿上述螺棱部延伸的方向偏離規(guī)定距離的位置，將上述相互旋轉(zhuǎn)而嚙 合的螺桿之間的距離設(shè)為Cl，將缸體的半徑設(shè)為Rd，將角度Φ設(shè)為C0iT1(Clz^Rd),將角度 α設(shè)為π/η-2Φ (η為1以上的整數(shù))，將使連接上述缸體的中心和上述內(nèi)切的圓的中心的 直線以上述缸體的中心為中心旋轉(zhuǎn)(2(η-1) Φ + (2η-1)/2 · α )所得到的直線設(shè)為直線Α，將 直線A與上述缸體的外周的交點(diǎn)設(shè)為點(diǎn)ρ，將使連接上述缸體的中心和上述內(nèi)切的圓的中 心的直線以上述缸體的中心為中心旋轉(zhuǎn)-(2(η-1) Φ + (2η-1)/2 · α)所得到的直線設(shè)為直 線B，將直線B與上述缸體的外周的交點(diǎn)設(shè)為點(diǎn)q，此時(shí)，上述第一圓弧是以上述點(diǎn)P為中心 的半徑為Cl的圓弧，上述第二圓弧是以上述點(diǎn)q為中心的半徑為Cl的圓弧。(4)根據(jù)(1) (3)中任一項(xiàng)所述的螺桿捏合塊，軸向的剖面形狀沿旋轉(zhuǎn)方向或反 轉(zhuǎn)方向連續(xù)地扭轉(zhuǎn)，上述缸體的半徑Rd和導(dǎo)程長(zhǎng)度L滿(mǎn)足下述關(guān)系式(1)[數(shù)學(xué)式1]4Rd ≤ L ≤ 20Rd... (1)(5)根據(jù)(1) (3)中任一項(xiàng)所述的螺桿捏合塊，其是沿上述螺桿的軸向配置多個(gè) 捏合盤(pán)而成的。(6) 一種螺桿，其為η頭螺桿，η為1以上的整數(shù)，其特征在于，具備(1) (5)中 任一項(xiàng)所述的螺桿捏合塊。采用本發(fā)明，設(shè)計(jì)成至少一個(gè)螺棱部的頂部的規(guī)定曲率半徑比用于配置螺桿的缸 體的半徑小，在上述螺棱部的頂部和缸體的內(nèi)壁之間產(chǎn)生間隙。其結(jié)果，在上述間隙中，越 朝向頂端間隙越小，因此，進(jìn)一步提高了拉伸壓縮效果。另外，因?yàn)樯鲜鲩g隙的變窄方式是 連續(xù)的，所以熔融樹(shù)脂順利地通過(guò)上述間隙。另外，本發(fā)明中由于流路體積更大，因此流速變慢、滯留時(shí)間 也變長(zhǎng)。通過(guò)高效的擴(kuò)張壓縮效果、間隙中的熔融樹(shù)脂的順利輸送、以及流 速變慢、滯留時(shí)間變長(zhǎng)這些效果，從而在使用同向完全嚙合型的多螺桿擠出機(jī)的樹(shù)脂產(chǎn)品 的制造中，抑制了由熔融、混煉時(shí)的樹(shù)脂的分解引起的樹(shù)脂產(chǎn)品品質(zhì)的降低，并且能夠促進(jìn) 擠出機(jī)內(nèi)的樹(shù)脂的反應(yīng)。


圖1的(a)、(b)是表示安裝在缸體中的頭數(shù)為2 (η = 2)時(shí)的本發(fā)明的第一實(shí)施 方式的螺桿捏合塊的在與軸向垂直的方向的截面的圖。圖2的(a)、(b)是表示頭數(shù)為2(n = 2)時(shí)的以往技術(shù)的螺桿捏合塊的圖。圖3的(a)、(b)是表示頭數(shù)為2 (η = 2)時(shí)的與圖1不同的第二實(shí)施方式的螺桿 捏合塊的圖。圖4的(a)、(b)是表示第三實(shí)施方式中頭數(shù)為2(即η = 2)的螺桿捏合塊的圖。圖5是用于說(shuō)明在圖4所示的螺桿捏合塊中第一螺棱部頂端的正圓圓弧的中心的 位置b、半徑r的圖。圖6的(a)是將第三實(shí)施方式的頭數(shù)為3 (η = 3)時(shí)的螺桿捏合塊配置在缸體中 的狀態(tài)的在與螺桿軸向垂直的方向的截面的圖。圖6的(b)是用于進(jìn)一步說(shuō)明圖6的(a)的螺桿捏合塊1、1的圖。圖6的(c)是表示第一螺棱部11和第三螺棱部13在與缸體外周之間具有間隙的、 頭數(shù)為3的螺桿捏合塊的圖。圖7是用于說(shuō)明在圖6所示的螺桿捏合塊中第一螺棱部頂端的正圓圓弧的中心的 位置b、半徑r的圖。圖8的(a)、(b)是表示第三實(shí)施方式中頭數(shù)為1 (η = 1)的螺桿捏合塊的圖。圖9是表示沿螺桿的軸向配置多個(gè)捏合盤(pán)而成的螺桿捏合塊的圖。圖10是表示使用在一個(gè)捏合盤(pán)內(nèi)沿螺桿旋轉(zhuǎn)的方向或與旋轉(zhuǎn)的方向相反的方向 連續(xù)地扭轉(zhuǎn)的捏合盤(pán)時(shí)的螺桿捏合塊的圖。圖11是表示作為完全沒(méi)有扭轉(zhuǎn)的捏合盤(pán)的螺桿捏合塊的圖。圖12的(a)、(b)、(c)是表示實(shí)施例的解析模型和比較例1、2的解析模型的圖。
具體實(shí)施例方式以下，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，本發(fā)明并不限定于以下所述的技術(shù)方案。<螺桿捏合塊>本發(fā)明的螺桿元件是具備相互旋轉(zhuǎn)而嚙合的η頭螺桿的雙螺桿以上的螺桿型擠 出機(jī)用的螺桿捏合塊，其被設(shè)計(jì)成在螺桿的與軸向垂直的方向的截面上，η頭螺桿中的至 少一個(gè)螺棱(flight)部的頂部為具有規(guī)定的曲率半徑的圓弧，上述規(guī)定的曲率半徑比用 于配置螺桿的缸體中的與上述螺棱部的頂部相對(duì)的內(nèi)壁的曲率半徑小，在上述螺棱部的頂 部和缸體的上述內(nèi)壁之間產(chǎn)生間隙。以下，參照附圖使用具體例子進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明 的螺桿捏合塊。具體來(lái)說(shuō)，以嚙合型雙螺桿擠出機(jī)所使用的螺桿捏合塊為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示安裝在缸體中的本發(fā)明的第一實(shí)施方式的螺桿捏合塊的在與軸向垂直的方向的截面的圖。圖1的(a)是與軸向垂直的方向的截面的整體圖，圖1的(b)是放 大螺棱部的周邊的圖。如圖1所示，本發(fā)明的螺桿捏合塊1、1成對(duì)構(gòu)成，配置在缸筒2的缸體21、21中。 具體來(lái)說(shuō)，一對(duì)螺桿捏合塊1、1相鄰并自由旋轉(zhuǎn)地配置在缸體21、21中。這樣，一對(duì)螺桿捏 合塊1、1為相同的形狀，因此，在以下的說(shuō)明中，以其中一個(gè)螺桿捏合塊為例進(jìn)行說(shuō)明。圖1所示的螺桿捏合塊1是雙頭螺桿，其具有第一螺棱部11、第二螺棱部12。第一螺棱部11的頂部是曲率半徑為Ra的圓弧。而且，從缸體21的中心到第一螺 棱部11的頂部的長(zhǎng)度為Y1。第二螺棱部12是頂部與缸體21的內(nèi)壁幾乎接觸的螺棱部。從缸體21的中心到 第二螺棱部12的頂部的長(zhǎng)度為Y2。而且，上述長(zhǎng)度Y2比從缸體21的中心到第一螺棱部11的頂部的長(zhǎng)度Yl長(zhǎng)。缸筒2具有用于配置螺桿捏合塊1、1的缸體21、21。如圖1的(a)所示，缸體21、21的與螺桿的軸向垂直的方向的截面形成為使一對(duì) 圓的圓周的一部分在兩圓的中間相互重疊這樣的形狀。而且，如圖1的(a)所示，缸體21、 21的中心間距離為Cl，缸體21、21的半徑(在與軸向垂直方向的截面的圖上，從缸體21的 中心到該缸體21的內(nèi)壁的距離)都是Rd。缸體21、21只要能夠供一對(duì)螺桿捏合塊1、1邊 嚙合邊自由旋轉(zhuǎn)地配置即可，并沒(méi)有特別地限定。缸體21、21的半徑Rd比從缸體21的中心到第一螺棱部11的頂部的長(zhǎng)度Yl長(zhǎng)。 其結(jié)果，在第一螺棱部11的頂端和缸體21之間存在間隙。如圖1的(b)所示，間隙越朝向 第一螺棱部11的頂部越變窄(例如圖1的(b)中的Ya > Yb > Yc)。這樣，間隙越朝向第 一螺棱部11的頂部越變窄，間隙連續(xù)地變窄是本發(fā)明的特點(diǎn)之一。如上所述，第二螺棱部12的頂部幾乎與缸體21的內(nèi)壁接觸。因此，缸體21的半 徑Rd與從缸體21的中心到第二螺棱部12的頂部的距離Y2形成為大致相同的長(zhǎng)度，但是 為了防止第二螺棱部12和缸體21的內(nèi)壁接觸，Y2僅比半徑Rd短0. Imm 0. 9mm。采用本實(shí)施方式，能夠起到以下的作用、效果。第一螺棱部11的頂部的曲率半徑Ra比缸體21的半徑Rd小。因此，如圖1的(b) 所示，形成在第一螺棱部11的頂部和缸體21的內(nèi)壁之間的間隙越朝向第一螺棱部11的頂 部越連續(xù)地變窄。其結(jié)果，拉伸壓縮效果得到提高。而且，因?yàn)殚g隙的寬度連續(xù)地變窄，所 以能順利地輸送熔融樹(shù)脂。此外，在本發(fā)明中，熔融樹(shù)脂的流路體積僅增大與上述長(zhǎng)度Yl比上述長(zhǎng)度Y2短的 量相對(duì)應(yīng)的部分。其結(jié)果，熔融樹(shù)脂的流速變快，滯留時(shí)間也變長(zhǎng)。只要是形成有上述那樣的間隙的螺桿捏合塊1，熔融樹(shù)脂的流速雖然如上所述變 慢，但是熔融樹(shù)脂內(nèi)的分子的移動(dòng)距離變大。其結(jié)果，在伴隨著擠出機(jī)內(nèi)的反應(yīng)進(jìn)行熔融、 混煉的情況下，能夠促進(jìn)反應(yīng)。只要是形成有上述那樣的間隙的螺桿捏合塊1，就能 夠在擠出機(jī)內(nèi)充分地分配熔 融樹(shù)脂。由于該優(yōu)良的分配性能，在伴隨著擠出機(jī)內(nèi)的反應(yīng)進(jìn)行熔融、混煉的情況下，能夠 促進(jìn)反應(yīng)。通過(guò)形成上述那樣的間隙，能夠抑制由于熔融、混煉時(shí)的產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致樹(shù)脂溫 度過(guò)度上升，并且在擠出機(jī)內(nèi)伴隨著反應(yīng)進(jìn)行熔融、混煉的情況下，能夠促進(jìn)反應(yīng)。
通常而言，在雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)促進(jìn)反應(yīng)的情況下，使用捏合盤(pán)進(jìn)行混煉混合，但是 有時(shí)也使用導(dǎo)程小的具有螺棱的螺桿。具有螺棱的螺桿與捏合盤(pán)相比，雖然混合效率低下， 但是通過(guò)減小導(dǎo)程，而具有滯留時(shí)間增加，產(chǎn)生熱量變小的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明能夠應(yīng)用于捏合 盤(pán)、轉(zhuǎn)子和具有螺棱的螺桿。相對(duì)于此，在采用圖2的(a)所示的、同向完全嚙合型的螺桿捏合塊(以往技術(shù)) 的情況下，在螺棱部和缸體之間幾乎沒(méi)有間隙，因此，對(duì)樹(shù)脂施加強(qiáng)的剪切力，容易導(dǎo)致樹(shù) 脂的溫度上升。其結(jié)果，樹(shù)脂的溫度容易超過(guò)樹(shù)脂的分解溫度，從而能夠?qū)е聵?shù)脂產(chǎn)品的品 質(zhì)降低。
另外，在圖2的(b)所示的、專(zhuān)利文獻(xiàn)1所述的螺桿捏合塊的情況下，在螺桿的與 軸向垂直方向的截面的圖上，在一端的螺棱部和缸體之間具有間隙，因此能夠抑制熔融、混 煉時(shí)的樹(shù)脂溫度的上升。但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1所述的螺桿捏合塊中，在像本發(fā)明的螺桿捏合 塊這樣的、在擠出機(jī)內(nèi)伴隨反應(yīng)進(jìn)行熔融、混煉的情況下，促進(jìn)擠出機(jī)內(nèi)的反應(yīng)的效果不及 本發(fā)明。圖2的(b)所示的螺桿捏合塊從軸心(缸體的中心)以規(guī)定的曲率半徑被切割， 切割后的螺棱部和缸體的內(nèi)壁之間的間隙成為恒定。接著，說(shuō)明第二實(shí)施方式的螺桿捏合塊1。在圖3中示出了與圖1不同的第二實(shí)施方式的螺桿捏合塊。圖3的(a)是將第二 實(shí)施方式的螺桿捏合塊配置在缸體上的狀態(tài)的與螺桿軸向垂直方向的截面圖。圖3的(b) 是放大圖3的(a)的螺桿捏合塊的螺棱部周邊的圖。以下，對(duì)與第一實(shí)施方式相對(duì)應(yīng)的結(jié) 構(gòu)，適當(dāng)?shù)厥÷云湔f(shuō)明。如圖3的(a)所示，本實(shí)施方式的螺桿捏合塊1、1與第一實(shí)施方式的情況相同，成 對(duì)配置在缸筒2的缸體21、21上。圖3所示的第二實(shí)施方式的螺桿捏合塊1是雙頭螺桿，與第一實(shí)施方式的情況相 同，具有第一螺棱部11、第二螺棱部12。與第一實(shí)施方式不同之處是第一螺棱部11。如圖3的(b)所示，第二實(shí)施方式的 第一螺棱部11具有正圓的圓弧111、第一圓弧112、第二圓弧113。第二螺棱部12與第一實(shí)施方式的情況相同。缸體21與第一實(shí)施方式相同，只要是供一對(duì)螺桿捏合塊1、1能夠邊嚙合邊自由旋 轉(zhuǎn)地配置即可，并沒(méi)有特別地限定。圓弧111是位于第一螺棱部11的頂部的正圓的圓弧，圓弧111的曲率半徑Ra(正 圓的半徑Ra)比第一圓弧112、第二圓弧113的曲率半徑小。另外，上述半徑Ra比缸體21 的半徑Rd小。第一圓弧112、第二圓弧113位于以第一圓弧112、第二圓弧113夾持圓弧111的 位置。而且，第一圓弧112、第二圓弧113以圓弧111與第一圓弧112、第二圓弧113內(nèi)切的 方式夾持圓弧111。第一圓弧112的曲率半徑與第二圓弧113的曲率半徑相等。而且，第一 圓弧112、第二圓弧113的曲率半徑比圓弧111的曲率半徑大。采用第二實(shí)施方式，第一螺棱部11的頂部的圓弧111為正圓，將第一螺棱部11的 頂部的圓弧111的曲率半徑Ra設(shè)為比缸體21的半徑Rd小，將形成在第一螺棱部11的頂 部和缸體21之間的間隙設(shè)為越朝向第一螺棱部11的頂部越連續(xù)地變窄。通過(guò)如此設(shè)計(jì)第 一螺棱部11，在伴隨著擠出機(jī)內(nèi)的反應(yīng)進(jìn)行熔融、混煉的情況下，能夠進(jìn)一步促進(jìn)反應(yīng)。
接著，說(shuō)明第三實(shí)施方式的螺桿捏合塊1。以下，對(duì)與第一實(shí)施方式、第二實(shí)施方式 相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)，適當(dāng)?shù)厥÷云湔f(shuō)明。第三實(shí)施方式的螺桿捏合塊與第二實(shí)施方式相同，至少一個(gè)螺棱部具有正圓的圓 弧111、第一圓弧112、第二圓弧113。而且，正圓的圓弧111被第一圓弧112和第二圓弧113 夾持，且與第一圓弧112、第二圓弧113內(nèi)切。
第三實(shí)施方式的螺桿捏合塊的特征在于在與軸向垂直方向的截面的圖上，上 述圓弧111的正圓的中心位于從缸體21的中心O沿第一螺棱部11延伸的方向偏離規(guī) 定距離的位置，將相互旋轉(zhuǎn)嚙合的螺桿捏合塊1、1之間的距離設(shè)為Cl，將缸體21的半徑 設(shè)為Rd，將角度Φ設(shè)為C0iT1(Clz^Rd)，將角度α設(shè)為π/η-2 Φ (η為1以上的整數(shù))， 使連接缸體21的中心ο和圓弧111的正圓的中心的直線以缸體21的中心ο為中心旋轉(zhuǎn) (2(η-1)Φ + (2η-1)/2· α)而得到直線設(shè)為直線Α，將直線A與上述缸體的外周的交點(diǎn)設(shè) 為點(diǎn)P，使連接上述缸體的中心和上述內(nèi)切的圓的中心的直線以上述缸體的中心為中心旋 轉(zhuǎn)-(2 (η-1) Φ + (2η-1) /2 · α )而得到直線設(shè)為直線B，將直線B與缸體21的外周的交點(diǎn)設(shè) 為點(diǎn)q，此時(shí)，上述第一圓弧112是以點(diǎn)ρ為中心的半徑Cl的圓弧，第二圓弧113是以點(diǎn)q 為中心的半徑Cl的圓弧。S卩，第三實(shí)施方式的螺桿捏合塊1、1在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)為通過(guò)確定缸體21的半徑 Rd、一對(duì)螺桿捏合塊1、1的中心間距離Cl、螺桿捏合塊1、1的頭數(shù)來(lái)確定圓弧111的形狀、 第一圓弧112的形狀、第二圓弧113的形狀。另外，通過(guò)設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)，如后所述，本發(fā)明 的效果進(jìn)一步提高。說(shuō)明η = 2的情況。在圖4中示出了第三實(shí)施方式中頭數(shù)為2(即η = 2)的螺桿捏合塊1、1。圖4的 (a)是將第三實(shí)施方式的螺桿捏合塊1、1配置在缸體21、21上的狀態(tài)的與螺桿軸向垂直的 截面的圖。圖4的(b)是用于進(jìn)一步說(shuō)明圖4的(a)的螺桿捏合塊1、1的圖。如上所述，當(dāng)確定了螺桿捏合塊1、1的中心間距離Cl、缸體21、21的半徑Rd時(shí)， 就確定了 Φ。另外，η = 2時(shí)，在Φ和α之間存在2 π = 4 α +8 Φ的關(guān)系。如圖4的(b) 所示，缸體21的與軸向垂直的截面形狀分別為圓。如圖4的(b)所示，該圓能夠以中心角 為α的扇形和中心角為2Φ的扇形交替排列的方式從缸體21的中心ο呈放射狀分割。η = 2時(shí)，螺棱部的數(shù)量為2。以使沿第一螺棱部11延伸的方向?qū)⒌谝宦堇獠?1 一分為二的直線與將中心角為α的扇形分割為中心角為α/2的兩個(gè)扇形的直線C重合的 方式設(shè)置第一螺棱部11。將直線C與后述的圓弧111的交點(diǎn)設(shè)為f。另外，將沿與第一螺 棱部11相同的方向延伸的形成中心角為α的扇形的直線與圓弧111的交點(diǎn)設(shè)為n、e。接著，說(shuō)明第二螺棱部12的位置。以使沿第二螺棱部12延伸的方向?qū)⒌诙堇?部12 —分為二的直線以與直線D重合的方式設(shè)置第二螺棱部12，直線D是以缸體21的中 心0為中心將直線C旋轉(zhuǎn)(2α+4Φ)所得到的。另外，將沿與第二螺棱部12相同的方向延 伸的形成中心角為α的扇形的直線與缸體21的外周的交點(diǎn)設(shè)為i、h。第一螺棱部11、第二螺棱部12的任一方的頂部的圓弧為被第一圓弧和第二圓弧 夾持的正圓的圓弧，優(yōu)選頂部的圓弧是與第一圓弧和第二圓弧內(nèi)切的正圓的圓弧。在此，說(shuō) 明在第一螺棱部11的頂部設(shè)置上述圓弧的情況。第一螺棱部11具有圓弧111、第一圓弧112、第二圓弧113。
圓弧111是正圓的圓弧，位于第一螺棱部11的頂部。該正圓的中心b位于沿第一 螺棱部11延伸的方向偏離規(guī)定距離的位置。即，其中心b存在于直線C上。而且，正圓的 半徑r為從中心b向第一圓弧112或第二圓弧113引垂線時(shí)的該垂線的長(zhǎng)度。將從中心b 向第一圓弧112引的垂線與第一圓弧112的交點(diǎn)設(shè)為cl，將從中心b向第二圓弧113引的 垂線與第二圓弧113的交點(diǎn)設(shè)為c2。從cl到c2的圓弧為圓弧111。另外，從點(diǎn)b到點(diǎn)cl 的距離或從點(diǎn)b到點(diǎn)c2的距離為正圓的半徑r。在位于第一螺棱部11的頂部的圓弧111 和缸體21之間存在間隙。接著，說(shuō)明第一圓弧112。將以缸體21的中心ο為中心使直線C旋轉(zhuǎn)(2Φ+3/2α) 所得到的直線設(shè)為直線Α，將直線A與缸體21的外周的交點(diǎn)設(shè)為點(diǎn)P。如圖4的(b)所示， 第一圓弧112是以點(diǎn)ρ為中心的半徑為Cl的圓弧。接著，說(shuō)明第二圓弧113。將以缸體21的中心ο為中心使直線C旋轉(zhuǎn)-(2 Φ +3/2 α ) 所得到的直線設(shè)為直線B，將直線B與缸體21的外周的交點(diǎn)設(shè)為點(diǎn)q。如圖4的(b)所示， 第二圓弧是以點(diǎn)q為中心的半徑為Cl的圓弧。將形成位于第一螺棱部11和第二螺棱部12之間的中心角為α的扇形的直線與 螺桿捏合塊1的外周的交點(diǎn)分別設(shè)為l、m、j、d。這些中心角為α的扇形的圓弧是半徑為 Rs的正圓的圓弧。另外，將該半徑Rs稱(chēng)為短徑。因此，第一圓弧112是從d到cl的圓弧，第二圓弧113是從m到c2的圓弧。 S卩，第一圓弧112是以點(diǎn)ρ為中心的半徑為Cl的正圓的圓弧，該點(diǎn)ρ是以缸體21 的中心ο為中心使點(diǎn)u旋轉(zhuǎn)(2 α +2 Φ)后所得到的點(diǎn)。第二圓弧113是以點(diǎn)q為中心的半 徑為Cl的正圓的圓弧，該點(diǎn)q是以缸體21的中心ο為中心使點(diǎn)t旋轉(zhuǎn)-(2 α +2 Φ)后所得 到的點(diǎn)。接著，說(shuō)明第二螺棱部12。第二螺棱部12也與第一螺棱部11同樣地具有三個(gè)圓 弧。具體來(lái)說(shuō)，具有點(diǎn)i和h之間的圓弧121、點(diǎn)i和j之間的圓弧122、點(diǎn)h和1之間的圓 弧123。另外，將形成位于第一螺棱部11和第二螺棱部12之間的中心角為α的扇形的直 線和缸體21的外周的交點(diǎn)分別設(shè)為P、q、s、g。點(diǎn)i、h之間的圓弧121是中心角為α、半徑為比Rd小0. Imm 0. 9mm左右的正 圓的圓弧。點(diǎn)i、j之間的圓弧122是以點(diǎn)g為中心的半徑為Cl的正圓的圓弧。點(diǎn)h、l之 間的圓弧123是以點(diǎn)s為中心的半徑為Cl的正圓的圓弧。點(diǎn)i、j之間的圓弧122是以點(diǎn)g (以缸體21的中心ο為中心使點(diǎn)i旋轉(zhuǎn)-(2 α +2 Φ) 后所得到的點(diǎn))為中心的半徑為Cl的正圓的圓弧。另外，點(diǎn)h、1之間的圓弧123是以點(diǎn) s (以缸體21的中心ο為中心使點(diǎn)h旋轉(zhuǎn)(2 α +2 Φ)后所得到的點(diǎn))為中心的半徑為Cl的 圓弧。由此，關(guān)于夾持圓弧的兩端的圓弧，第一螺棱部11和第二螺棱部12都是以下述的 點(diǎn)為中心的半徑為Cl的圓弧，上述的點(diǎn)為以點(diǎn)O為中心使沿與螺棱部相同的方向延伸的形 成中心角α的扇形的直線與缸體21的外周的交點(diǎn)旋轉(zhuǎn)移動(dòng)規(guī)定的角度后所得到的點(diǎn)。如上所述，圓弧111為正圓的圓弧，該正圓與第一圓弧112和第二圓弧113內(nèi)切。 正圓的半徑r比缸體21的半徑Rd小。因此，形成在第一螺棱部11的頂部和缸體21之間 的間隙越朝向第一螺棱部11的頂部越連續(xù)地變窄。其結(jié)果，與第一實(shí)施方式、第二實(shí)施方 式的螺桿捏合塊的情況相同，能夠抑制由于熔融、混煉時(shí)的產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致樹(shù)脂溫度過(guò)度上升，并且在擠出機(jī)內(nèi)伴隨反應(yīng)進(jìn)行熔融、混煉的情況下，能夠促進(jìn)反應(yīng)。通過(guò)設(shè)置本實(shí)施 方式這樣的第一螺棱部11，能進(jìn)一步提高上述效果。本實(shí)施方式的特征在于正圓的圓弧111。因此，進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明其正圓的中心的位
置、半徑。參照?qǐng)D5說(shuō)明上述正圓的中心的位置b、半徑r。
將<opb 設(shè)為 θ (0 < θ < φ)。如上所述，第一圓弧112為半徑為Cl的正圓的圓弧。而且，點(diǎn)b和點(diǎn)cl之間的距 離為r。因此，點(diǎn)ρ和點(diǎn)b之間的距離為Cl-r。另外，如圖5所示，Zpob為<Zpob =< pog+ ，< goe+ <eob = <α +2 Φ + α /2 = 3/2 · α +2 Φ... (I)而且，<obp= π - <opb- <pob = π-θ-(3/2· α+2 Φ) ...(II)另外，(點(diǎn)b和點(diǎn)ρ之間的距離(在圖中表示為bp))/sin ( <pob)=(點(diǎn)ο和點(diǎn)ρ之間 的距離(在圖中表示為0p))/sin( <obp)... (Ill)在此，將式(I)和式(II)代入(III)，得到(Cl-r)/sin(3/2 ‘ α+2 Φ) = Rd/sin( π -( θ+3/2 · α +2 Φ)),進(jìn)一步變形，得到(Cl-r)/sin(3/2 · α +2 Φ) = Rd/sin( θ +3/2 · α +2 Φ)。由上述推導(dǎo)，得到圓弧的半徑r = Cl-Rd (sin (2 Φ+3/2 · α))/ sin( θ +2 Φ+3/2 · α )。接著，導(dǎo)出從缸體21的中心ο到點(diǎn)b的距離。(從中心ο到點(diǎn)b的距離(在圖中表示為ob))/sin( Zopb)=(中心0和點(diǎn)？之 間的距離(在圖中表示為0p))/sin( Zobp)…(IV)將式(II)代入式(IV)，得到 (從中心ο 到點(diǎn) b 的距離)/sin(9) = Rd/sin (π-( θ+3/2 · α +2 Φ)),得到 (從中心ο 到點(diǎn) b 的距離)=Rd(sin0/sin(e+2(j5+3/2a))。接著，參照?qǐng)D6說(shuō)明η = 3的情況。圖6的(a)是將第三實(shí)施方式的η = 3時(shí)的螺桿捏合塊配置在缸體上的狀態(tài)的在 與螺桿軸向垂直的方向的截面的圖，圖6的(b)是用于進(jìn)一步說(shuō)明圖6(a)的螺桿捏合塊1、 1的圖。η = 3時(shí)，Φ禾口 α之間存在2 π = 6α+12 Φ的關(guān)系。因此，如圖6的(a)所示， 與η = 2的情況相同，能夠以中心角為α的扇形和中心角為2Φ的扇形交替排列的方式從 缸體21的中心ο呈放射狀分割。η = 3時(shí)，螺棱部的數(shù)量為3。因此，如圖6的(a)、(b)所示，螺桿捏合塊1具有第一螺棱部11、第二螺棱部12、第三螺棱部13。如圖6的(b)所示，以使沿第一螺棱部11延伸的方向?qū)⒌谝宦堇獠?1 一分為二 的直線與將中心角為α的扇形分割為中心角為α/2的兩個(gè)扇形的直線C重合的方式設(shè)置 第一螺棱部11。將直線C與后述的圓弧111的交點(diǎn)設(shè)為f。另外，將沿與第一螺棱部11相 同的方向延伸的形成中心角α的扇形的直線與圓弧111的交點(diǎn)設(shè)為n、e。接著，參照?qǐng)D6的(b)說(shuō)明第二螺棱部12的位置。以使沿第二螺棱部12延伸的方 向?qū)⒌诙堇獠?2 —分為二的直線與以缸體21的中心ο為中心將直線C旋轉(zhuǎn)(2 α +4 Φ) 后所得到的直線D重合的方式設(shè)置第二螺棱部12。另外，將沿與第二螺棱部12相同的方向 延伸的形成中心角α的扇形的直線與螺桿捏合塊1的外周的交點(diǎn)設(shè)為g、P。接著，說(shuō)明第三螺棱部13的位置。以使沿第三螺棱部13延伸的方向?qū)⒌谌堇?部13 —分為二的直線與以缸體21的中心ο為中心將直線D旋轉(zhuǎn)(2 α +4 Φ)后所得到的直 線E重合的方式設(shè)置第三螺棱部13。另外，將沿與第三螺棱部13相同的方向延伸的形成中 心角為α的扇形的直線與螺桿捏合塊1的外周的交點(diǎn)設(shè)為q、s。
S卩，如上所述，第二螺棱部12以使以缸體21的中心ο為中心將直線C旋轉(zhuǎn) (2 Φ +4 α )所得到的直線與直線D重合的方式設(shè)置，第三螺棱部13以使以缸體21的中心ο 為中心將直線C旋轉(zhuǎn){2Χ(2Φ+4α)}所得到的直線與直線E重合的方式設(shè)置。第一螺棱部11、第二螺棱部12、第三螺棱部13中的至少一個(gè)螺棱部的頂部的圓弧 是被第一圓弧和第二圓弧夾持的正圓的圓弧，優(yōu)選上述頂部的圓弧是與第一圓弧和第二圓 弧內(nèi)切的正圓的圓弧。在此，說(shuō)明在第一螺棱部11的頂部設(shè)置上述圓弧的情況。第一螺棱部11具有圓弧111、第一圓弧112、第二圓弧113。圓弧111是正圓的圓弧，位于第一螺棱部11的頂部。該正圓的中心b位于沿第一 螺棱部11延伸的方向偏離規(guī)定距離的位置(點(diǎn)b)。即，該中心存在于直線C上。而且，正 圓的半徑r為與從中心b向第一圓弧112或第二圓弧113引垂線時(shí)的垂線相等的長(zhǎng)度。將 從中心b向第一圓弧112引的垂線與第一圓弧112的交點(diǎn)設(shè)為cl，將從中心b向第二圓弧 113引的垂線與第二圓弧113的交點(diǎn)設(shè)為c2。因而，從點(diǎn)b到點(diǎn)cl的距離或從點(diǎn)b到點(diǎn)c2 的距離為半徑r。從cl到c2的圓弧為圓弧111。另外，在位于第一螺棱部11的頂部的圓 弧111和缸體21之間存在間隙。間隙的最窄的部分為從第一螺棱部11的頂部的點(diǎn)f到缸 體21的最短距離。接著，說(shuō)明第一圓弧112。將以缸體21的中心ο為中心使直線C旋轉(zhuǎn)(4Φ+5/2α) 所得到的直線與缸體21的外周的交點(diǎn)設(shè)為點(diǎn)P。如圖6的(b)所示，第一圓弧112是以點(diǎn) P為中心的半徑為Cl的圓弧。接著，說(shuō)明第二圓弧113。將以缸體21的中心ο為中心使直線C旋轉(zhuǎn)-(4 Φ +5/2 α ) 所得到的直線與缸體21的外周的交點(diǎn)設(shè)為點(diǎn)q。如圖6的(b)所示，第二圓弧是以點(diǎn)q為 中心的半徑為Cl的圓弧。如上所述，能夠認(rèn)為η = 3時(shí)的第一螺棱部11與η = 2時(shí)的第一螺棱部相同。將形成位于第一螺棱部11和第二螺棱部12之間的中心角為α的扇形的直線與 螺桿捏合塊1的外周的交點(diǎn)分別設(shè)為l、m。該中心角為α的扇形的圓弧是半徑為Rs的正 圓的圓弧，將該半徑稱(chēng)為短徑。能夠認(rèn)為第二螺棱部12和第三螺棱部13之間、第三螺棱部 13和第一螺棱部11之間也相同。另外，將形成位于第二螺棱部12和第三螺棱部13之間的中心角為α的扇形的直線與螺桿捏合塊1的外周的交點(diǎn)分別設(shè)為d、j。
因此，第一圓弧112、第二圓弧113也和η = 2時(shí)的情況相同，是從半徑為Rs的正 圓的圓弧的一端到圓弧111的一端的圓弧。如上所述，能夠認(rèn)為形成于螺棱部和螺棱部之間的圓弧也和η = 2時(shí)的情況相同。接著，說(shuō)明第二螺棱部12、第三螺棱部13。第二螺棱部12和第三螺棱部13是相 同的形狀，因此，只說(shuō)明第二螺棱部12。第二螺棱部12和第一螺棱部11也同樣地具有三個(gè) 圓弧。具體來(lái)說(shuō)，具有點(diǎn)g、p之間的圓弧121、點(diǎn)g、m之間的圓弧122和點(diǎn)p、d之間的圓弧 123。點(diǎn)g、ρ之間的圓弧121是中心角α的半徑約為Rd(比Rd小0. Imm 0. 9mm)的 圓的圓弧。點(diǎn)g、m之間的圓弧122是以點(diǎn)s為中心的半徑為Cl的正圓的圓弧。點(diǎn)p、d之 間的圓弧123是以點(diǎn)t’為中心的半徑為Cl的正圓的圓弧。另外，點(diǎn)t’是連接點(diǎn)0和1 的直線與缸體21的外周的交點(diǎn)。如上所述，第二螺棱部12能夠與η = 2時(shí)的情況同樣地設(shè)置。另外，如圖7所示， 第二螺棱部12和第三螺棱部13的頂部也是中心角為α、半徑約為Rd的圓弧。而且，關(guān)于 夾持頂部的圓弧的圓弧，是以下述的點(diǎn)為中心的半徑為Cl的圓弧，上述的點(diǎn)為以點(diǎn)ο為中 心使沿與螺棱部相同的方向延伸的形成中心角α的扇形的直線與缸體21的外周的交點(diǎn)旋 轉(zhuǎn)移動(dòng)規(guī)定的角度后所得到的點(diǎn)。接著，參照?qǐng)D7詳細(xì)說(shuō)明圓弧111的正圓的中心的位置、半徑。因?yàn)榭梢哉J(rèn)為與η =2時(shí)的情況相同，所以適當(dāng)?shù)厥÷哉f(shuō)明。如圖7所示，當(dāng)將Zopb設(shè)為θ (0< θ <2 Φ)時(shí)，與η = 2時(shí)的情況相同，點(diǎn)ρ 和點(diǎn)b之間的距離為Cl-r，式(V)、式(VI)、式(VII)成立。Z pob = 5/2 · α +4 Φ... (V)Z obp = π - θ -(5/2 ‘ α +4 Φ)…(VI)(點(diǎn)b和點(diǎn)ρ之間的距離(在圖中表示為bp)Vsin(Zpob)=(點(diǎn)ο和點(diǎn)ρ之間 的距離(在圖中表示為0p))/sin( Zobp)…(VII)在此，將式(V)、式(VI)代入式(VII)，得到(Cl-r)/sin(5/2 · α +4 Φ) = Rd/sin( π -( θ +5/2 · α +4 Φ))，進(jìn)一步變形，得到(Cl-r)/sin(5/2 · α+4 Φ) = Rd/sin ( θ+5/2 · α+4 Φ)，由上述推導(dǎo)，得到圓弧的 半徑 r = Cl-Rd (sin (4 Φ +5/2 · α ) /sin ( θ +4 Φ +5/2 · α )。接著，導(dǎo)出從缸體21的中心ο到點(diǎn)b的距離。(從中心ο到點(diǎn)b的距離(在圖中表示為ob))/sin( Zopb)=(中心0和點(diǎn)？之 間的距離(在圖中表示為0p))/sin( Zobp)…(VIII)將式(VI)代入式(VIII)，得到(從中心ο 到點(diǎn) b 的距離)/sin(9) = Rd/sin (π-( θ+5/2 · α +4 Φ)),得到(從中心 ο 到點(diǎn) b 的距離)=Rd(sin θ/Sin( θ+4Φ+5/2α ))。
在以上η = 3時(shí)的說(shuō)明中，只有 第一螺棱部11在與缸體外周之間具有間隙。在本 申請(qǐng)發(fā)明中，其他的螺棱部也可以設(shè)為與第一螺棱部相同的形狀。例如，可以設(shè)為如圖6的 (c)所示的、在第一螺棱部11和第三螺棱部13與缸體外周之間具有間隙的形狀。說(shuō)明η = 1的情況。優(yōu)選η = 2、3，但是即使在η = 1時(shí)，也能達(dá)到本發(fā)明的效果。在圖8中示出了第三實(shí)施方式中頭數(shù)為1(即η = 1)時(shí)的螺桿捏合塊1。圖8的 (a)是將第三實(shí)施方式的螺桿捏合塊1配置在缸體21中的狀態(tài)的在與螺桿軸向垂直的方向 的截面的圖，圖8的(b)是用于進(jìn)一步說(shuō)明圖8的(a)的螺桿捏合塊1的圖。如上所述，當(dāng)確定了螺桿捏合塊1、1的中心間距離Cl、缸體21、21的半徑Rd時(shí)， 就確定了 Φ。另外，η = 1時(shí)，在Φ禾Π α之間存在2 π = 2 α +4 Φ的關(guān)系。如圖8的(b) 所示，缸體21的與軸向垂直的方向的截面形狀分別為圓。如圖8的(b)所示，該圓能夠以 中心角為α的扇形和中心角為2Φ的扇形交替排列的方式從缸體21的中心ο呈放射狀進(jìn) 行分割。η = 1時(shí)，螺棱部的數(shù)量為1。以使沿第一螺棱部11延伸的方向?qū)⒌谝宦堇獠?1 一分為二的直線與將中心角為α的扇形分割為中心角為α/2的兩個(gè)扇形的直線C重合的 方式設(shè)置第一螺棱部11。將直線C與后述的圓弧111的交點(diǎn)設(shè)為f。另外，將沿與第一螺 棱部11相同的方向延伸的形成中心角為α的扇形的直線與圓弧111的交點(diǎn)設(shè)為n、e。接著，將以缸體21的中心ο為中心使直線C旋轉(zhuǎn)(1/2 α)所得到的直線A與缸體 外周的交點(diǎn)設(shè)為P、i。將以缸體21的中心ο為中心使直線C旋轉(zhuǎn)-(1/2 α)所得到的直線 B與缸體外周的交點(diǎn)設(shè)為q、h。第一螺棱部11的頂部的圓弧是被第一圓弧和第二圓弧夾持的正圓的圓弧，優(yōu)選 頂部的圓弧是與第一圓弧和第二圓弧內(nèi)切的正圓的圓弧。第一螺棱部11具有圓弧111、第一圓弧112、第二圓弧113。圓弧111是正圓的圓弧，位于第一螺棱部11的頂部。其正圓的中心b位于沿第一 螺棱部11延伸的方向偏離規(guī)定距離的位置。即，其中心b存在于直線C上。而且，正圓的 半徑r為從中心b向第一圓弧112或第二圓弧113引垂線時(shí)的該垂線的長(zhǎng)度。將從中心b 向第一圓弧112引的垂線與第一圓弧112的交點(diǎn)設(shè)為cl，將從中心b向第二圓弧113引的 垂線與第二圓弧113的交點(diǎn)設(shè)為c2。從cl到c2的圓弧為圓弧111。另外，從點(diǎn)b到點(diǎn)cl 的距離或從點(diǎn)b到點(diǎn)c2的距離為正圓的半徑r。在位于第一螺棱部11的頂部的圓弧111 和缸體21之間存在間隙。接著，說(shuō)明第一圓弧112。將以缸體21的中心ο為中心使直線C旋轉(zhuǎn)(1/2 α )所 得到的直線設(shè)為直線Α，將直線A與缸體21的外周的交點(diǎn)設(shè)為點(diǎn)P。如圖8的(b)所示，第 一圓弧112是以點(diǎn)ρ為中心的半徑為Cl的圓弧。接著，說(shuō)明第二圓弧113。將以缸體21的中心ο為中心使直線C旋轉(zhuǎn)-(1/2α)所 得到的直線設(shè)為直線B，將直線B與缸體21的外周的交點(diǎn)設(shè)為點(diǎn)q。如圖8的(b)所示，第 二圓弧是以點(diǎn)q為中心的半徑為Cl的圓弧。如圖8的(b)所示，直線A與螺桿捏合塊的交點(diǎn)為e、1，直線A與缸體21的外周 的交點(diǎn)為P、i。另外，直線B與螺桿捏合塊的交點(diǎn)為n、m，直線B與缸體21的外周的交點(diǎn)為 h、q。圓弧Im是中心角為α的扇形圓弧，是半徑為Rs的正圓的圓弧。另外，將該半徑Rs 稱(chēng)為短徑。
因此，第一圓弧112是從點(diǎn)1到點(diǎn)cl的圓弧，第二圓弧113是從點(diǎn)m到點(diǎn)c2的圓 弧。如上所述，圓弧111是正圓的圓弧，該正圓與第一圓弧112和第二圓弧113內(nèi)切。 正圓的半徑r比缸體21的半徑Rd小。因此，形成在第一螺棱部11的頂部和缸體21之間的 間隙越朝向第一螺棱部11的頂部越連續(xù)地變窄。其結(jié)果，與第一實(shí)施方式、第二實(shí)施方式 的螺桿捏合塊的情況相同，能夠抑制由于熔融、混煉時(shí)產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致樹(shù)脂溫度過(guò)度上升， 并且在擠出機(jī)內(nèi)伴隨反應(yīng)進(jìn)行熔融、混煉的情況下，能夠促進(jìn)反應(yīng)。通過(guò)設(shè)置本實(shí)施方式這 樣的第一螺棱部11，能夠進(jìn)一步提高上述效果。本實(shí)施方式的特征在于正圓的圓弧111。因此，進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明該正圓的中心的位
置、半徑。參照?qǐng)D8的(b)說(shuō)明上述正圓的中心的位置b、半徑r。將Zopb設(shè)為 θ (O < θ < φ/2)。如上所述，第一圓弧112是半徑為Cl的正圓的圓弧。而且，點(diǎn)b和點(diǎn)cl之間的距 離為r。因此，點(diǎn)ρ和點(diǎn)b之間的距離為Cl-r。另外，如圖8所示，Zpob為Z pob = 1/2· α— (IX)而且，Z obp = π - Z opb- Zpob= π - θ -(1/2 · α ).·· (X)另夕卜，(點(diǎn)b和點(diǎn)ρ之間的距離(在圖中表示為bp)Vsin(Zpob)=(點(diǎn)ο和點(diǎn)ρ之間 的距離(在圖中表示為0p))/sin( Zobp)…(XI)在此，將式(IX)和式(X)代入式(XI)，得到(Cl-r) /sin (1/2 · α ) = Rd/sin ( π - ( θ +1/2 · α ))，進(jìn)一步變形，得到(Cl-r) /sin (1/2 · α ) = Rd/sin ( θ +1/2 · α )，由上，得到圓弧的半徑r = Cl-Rd (sin (1/2 · α ) /sin ( θ +1/2 · α )。接著，導(dǎo)出從缸體21的中心ο到點(diǎn)b的距離。(從中心ο到點(diǎn)b的距離(在圖中表示為ob))/sin( Zopb)=(中心0和點(diǎn)？之 間的距離(在圖中表示為0p))/sin( Zobp)... (XII)將式(X)代入式(XII)，得到(從中心ο 到點(diǎn) b 的距離)/sin(e) = Rd/sin(ji-(0+l/2 · α)),得到(從中心 ο 到點(diǎn) b 的距離)=Rd(sin θ/Sin( θ+1/2α ))。接著，簡(jiǎn)單地說(shuō)明η頭的情況(η = η時(shí))。頂部為正圓，具有外周部和間 隙的螺棱的圓弧的半徑為圓弧的半徑r = Cl-Rd(sin(2(n-1) Φ + (2η-1)/2 · α )/sin ( θ + (2 (η_1) Φ + (2η_1)/2 · α)。
圓弧的中心b和缸體的中心ο的距離為(從中心 O 到點(diǎn) b 的距離)=Rd (sin θ /sin ( θ +2 (η-1) Φ + (2η-1) /2 α )) 0接著，說(shuō)明螺桿捏合塊整體的形狀。本發(fā)明的螺桿捏合塊只要在與軸垂直的方向上是相同的上述截面形狀即可，沒(méi)有 特別地限定。螺桿由多個(gè)螺桿捏合塊組合而成。例如，使用用于輸送材料的螺桿捏合塊、用于熔 融、混煉材料的螺桿捏合塊等，基于用途來(lái)使用各種形狀的螺桿捏合塊。另外，螺桿捏合塊 的長(zhǎng)度也設(shè)定為優(yōu)選合適的長(zhǎng)度。在本說(shuō)明書(shū)中，螺桿捏合塊是指構(gòu)成上述那樣的螺桿的 獨(dú)立的一個(gè)部件。如上所述，本發(fā)明的螺桿捏合塊的特點(diǎn)是能夠抑制由于熔融、混煉時(shí)產(chǎn)生 的熱量導(dǎo)致樹(shù)脂溫度過(guò)度上升，并且在擠出機(jī)內(nèi)伴隨反應(yīng)進(jìn)行熔融、混煉的情況下能夠促 進(jìn)反應(yīng)。下面，通過(guò)說(shuō)明具體例子來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明螺桿捏合塊。例如，能夠列舉沿螺桿旋轉(zhuǎn)的方向或與旋轉(zhuǎn)的方向相反的方向連續(xù)地扭轉(zhuǎn)的螺桿 捏合塊。將螺桿扭轉(zhuǎn)后到旋轉(zhuǎn)一周(旋轉(zhuǎn)360° )的螺桿軸向的導(dǎo)程長(zhǎng)度設(shè)為L(zhǎng)。一般 地，上述那樣的螺桿用于在擠出機(jī)內(nèi)輸送材料。但是，當(dāng)將長(zhǎng)度L調(diào)整為4Rd < L < 20Rd 時(shí)，也成為擠碎材料、進(jìn)行熔融、混煉的螺桿。因此，在沿螺桿旋轉(zhuǎn)的方向或與旋轉(zhuǎn)的方 向相反的方向連續(xù)地扭轉(zhuǎn)的螺桿捏合塊的情況下，能夠?qū)⒈景l(fā)明優(yōu)選應(yīng)用于調(diào)整成滿(mǎn)足 4Rd ^ L ^ 20Rd的螺桿捏合塊。另外，作為本發(fā)明的螺桿捏合塊的一個(gè)例子，能夠列舉如圖9所示的、沿螺桿的軸 向配置多個(gè)捏合盤(pán)而成的螺桿捏合塊。捏合螺桿通過(guò)其旋轉(zhuǎn)對(duì)樹(shù)脂材料施加較大的剪切 力，用作用于熔融、混煉樹(shù)脂材料的螺桿。如上所述，本發(fā)明的特點(diǎn)是能夠抑制由于熔融、混 煉時(shí)產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致樹(shù)脂溫度過(guò)度上升，并且在擠出機(jī)內(nèi)伴隨反應(yīng)進(jìn)行熔融、混煉的情況 下能夠促進(jìn)反應(yīng)。因此，能夠?qū)⒈景l(fā)明優(yōu)選應(yīng)用于如圖9所示的螺桿元件。另外，作為沿螺桿的軸向配置多個(gè)捏合盤(pán)而成的螺桿捏合塊，除了如圖9所示的 螺桿捏合塊之外，能夠列舉如圖10所示的螺桿捏合塊。圖10所示的螺桿捏合塊在一個(gè)盤(pán) 內(nèi)沿螺桿旋轉(zhuǎn)的方向或與旋轉(zhuǎn)的方向相反的方向連續(xù)地扭轉(zhuǎn)這一點(diǎn)，與圖9所示的螺桿捏 合塊不同。另外，除了如圖10所示的連續(xù)地扭轉(zhuǎn)的情況之外，也可以是階梯式地扭轉(zhuǎn)的螺 桿捏合塊。另外，在本發(fā)明中，如上所述，螺桿捏合塊是指構(gòu)成螺桿的部件。因此，只要是獨(dú)立 的部件，如圖11所示的、完全沒(méi)有扭轉(zhuǎn)的捏合盤(pán)也包含在本發(fā)明的螺桿捏合塊中。〈螺桿〉如上所述，具有本發(fā)明的螺桿捏合塊的螺桿能夠抑制由于熔融、混煉時(shí)產(chǎn)生的熱 量導(dǎo)致樹(shù)脂溫度過(guò)度上升，并且在擠出機(jī)內(nèi)伴隨反應(yīng)進(jìn)行熔融、混煉的情況下能夠促進(jìn)反應(yīng)。以下，示出實(shí)施例和比較例來(lái)具體說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明并不 限定于這些實(shí)施例。使用雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)三維流動(dòng)解析軟件(R-flow公司制的ScrewFlow-Multi)解 析同向完全嚙合型雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)的樹(shù)脂狀況。
解析時(shí)使用的支配方程式為連續(xù)式(A)、納維_斯托克斯式(B)、溫度平衡式(C)。 另外，下述式(A) (E)記載于 J.M. Ottino (Ottino，J. Μ. :The Kinematics of Mixing Stretching, Chaos and Transport(1989), Cambridge University Press, Cambridge)>Yao, Weiguang(Seikei-Kakou, vol. 10，No.3(1998))。[數(shù)學(xué)式2]
[020權(quán)利要求
1.一種螺桿捏合塊，其用于具有相互旋轉(zhuǎn)并嚙合的η頭螺桿的雙螺桿以上的螺桿型擠 出機(jī)，η為1以上的整數(shù)，其特征在于，在與軸向垂直的方向的截面上，η頭螺桿中的至少一個(gè)螺棱部的頂部為具有規(guī)定的曲 率半徑的圓??；上述規(guī)定的曲率半徑比用于配置螺桿的缸體的與上述螺棱部的頂部相對(duì)的內(nèi)壁的曲 率半徑小，在上述螺棱部的頂部和缸體的上述內(nèi)壁之間產(chǎn)生間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿捏合塊，其特征在于，在與軸向垂直的方向的截面上，上述螺棱部具有與上述圓弧的兩端連結(jié)的第一圓弧和 第二圓弧，該第一圓弧和第二圓弧具有比該圓弧的曲率半徑大的曲率半徑； 上述圓弧為與上述第一圓弧和上述第二圓弧內(nèi)切的正圓的圓弧。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的螺桿捏合塊，其特征在于，在與軸向垂直的方向的截面上，上述內(nèi)切的圓的中心位于從缸體的中心沿上述螺棱部 延伸的方向偏離規(guī)定距離的位置；將上述相互旋轉(zhuǎn)并嚙合的螺桿之間的距離設(shè)為Cl，將缸體的半徑設(shè)為Rd，將角度Φ設(shè)為C0iT1(Clz^Rd),將角度α設(shè)為π /η-2 Φ，η為1以上的整數(shù)，將使連接上述缸體的中心和上述內(nèi)切的圓的中心的直線以上述缸體的中心為中心旋 轉(zhuǎn)(2(η-1) Φ+ (2η-1)/2· α)所得到直線設(shè)為直線Α，將該直線A與上述缸體的外周的交點(diǎn) 設(shè)為點(diǎn)P，將使連接上述缸體的中心和上述內(nèi)切的圓的中心的直線以上述缸體的中心為中 心旋轉(zhuǎn)-(2(η-1) Φ + (2η-1)/2 · α)所得到的直線設(shè)為直線B，將該直線B與上述缸體的外 周的交點(diǎn)設(shè)為點(diǎn)q，此時(shí)，上述第一圓弧是以上述點(diǎn)P為中心的半徑為Cl的圓??； 上述第二圓弧是以上述點(diǎn)q為中心的半徑為Cl的圓弧。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的螺桿捏合塊，其特征在于，與軸向垂直的方向的截面形狀沿旋轉(zhuǎn)方向或旋轉(zhuǎn)方向的相反方向連續(xù)地扭轉(zhuǎn)； 上述缸體的半徑Rd和導(dǎo)程長(zhǎng)度L滿(mǎn)足下述關(guān)系式(1) 4Rd 彡 L 彡 20Rd... (1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的螺桿捏合塊，其特征在于， 該螺桿捏合塊是沿上述螺桿的軸向配置多個(gè)捏合盤(pán)而成的。
6.一種螺桿，其為η頭螺桿，η為1以上的整數(shù)，其特征在于，該螺桿具有權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的捏合塊。
全文摘要
本發(fā)明提供螺桿捏合塊及螺桿。其目的在于提供一種技術(shù)在使用同向完全嚙合型的多螺桿擠出機(jī)的樹(shù)脂產(chǎn)品的制造中，通過(guò)抑制熔融、混煉時(shí)的樹(shù)脂溫度的上升，抑制由樹(shù)脂分解引起的樹(shù)脂產(chǎn)品的品質(zhì)的降低，并且能夠促進(jìn)擠出機(jī)內(nèi)的樹(shù)脂的反應(yīng)。本發(fā)明使用如下設(shè)計(jì)的螺桿捏合塊一種具有相互旋轉(zhuǎn)而嚙合的n頭螺桿的雙螺桿以上的螺桿型擠出機(jī)用的螺桿捏合塊，在與軸向垂直的方向的截面上，n頭螺桿中的至少一個(gè)螺棱部的頂部為具有規(guī)定的曲率半徑的圓弧，上述規(guī)定的曲率半徑比用于配置螺桿的缸體的與上述螺棱部的頂部相對(duì)的內(nèi)壁的曲率半徑小，在上述螺棱部的頂部和缸體的上述內(nèi)壁之間產(chǎn)生間隙。
文檔編號(hào)B29C47/62GK102001174SQ20101026364
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者平田邦纮, 平郡元一 申請(qǐng)人:寶理塑料株式會(huì)社