ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demzufolge
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Extruder vorzusehen,
der einen wirksamen Vorgang zum Entfernen von flüchtigen Komponenten an einem
Material durchführen
kann.
Um
die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, sieht die vorliegende
Erfindung einen Extruder vor, wie er nachstehend beschrieben ist.
Im
Speziellen hat ein Extruder gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Trommel, die darin eine Knetkammer; eine Knetschraube
bzw. Knetschnecke mit mehreren Segmenten, wobei sich die Knetschraube
durch die Knetkammer in einer drehbaren Art und Weise erstreckt,
wobei die Knetschraube gedreht wird, um ein Material zu kneten und
um das Material von einer stromaufwärtigen Seite des Extruders
zu einer stromabwärtigen
Seite des Extruders hin zu übertragen;
eine Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger Komponenten in der Knetschraube,
wobei die Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger Komponenten mit einem Knetschraubengang
versehen ist, der um die Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger
Komponenten herum gewunden ist, um das Material stromabwärts zu übertragen,
wobei der Knetschraubengang das Material knetet, während er
das Material stromabwärts überträgt, und
eine flüchtige
Komponente von dem Material trennt; eine Liefersektion, die benachbart
an eine stromabwärtige
Seite der Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger Komponenten angeordnet
ist, wobei die Liefersektion ein Schraubensegment hat; ein Unterdruckansaugloch
an einer Position, die einer Position der Trommel entspricht, wo
die Liefersektion angeordnet ist, wobei das Unterdruckansaugloch
mit einem Abschnitt der Knetkammer in Verbindung steht, durch den
sich die Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger Komponenten erstreckt;
und Imprägniersektionen
hat, die benachbart an eine stromaufwärtige Seite der Segmentsektion
zum Entfernen flüchtiger
Komponenten und benachbart an eine stromabwärtige Seite der Liefersektion
angeordnet sind, wobei die Imprägniersektionen für das Imprägnieren
der Knetkammer mit dem Material vorgesehen sind.
Da
die Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger Komponenten das Material
knetet, während
sie flüchtige
Komponenten aus dem Material entfernt, kann demzufolge der Vorgang
zum Entfernen flüchtiger
Komponenten wirksam durchgeführt
werden.
Da
die Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger Komponenten der Knetschraube
durch die Imprägniersektionen
druckverschlossen ist, die benachbart an die stromaufwärtige Seite
der Sektion zum Entfernen flüchtiger
Komponenten und benachbart an die stromabwärtige Seite der Segmentsektion zum
Entfernen flüchtiger
Komponenten angeordnet sind, kann des Weiteren der Negativdruckzustand
für die
Sektion zum Entfernen flüchtiger
Komponenten in geeigneter Weise aufrecht erhalten werden. Deshalb werden
die flüchtigen
Komponenten, die von dem Material verdunsten oder verdampfen, in
geeigneter Weise nach außen
durch das Unterdruckansaugloch hindurch freigesetzt, das mit der
Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger
Komponenten in Verbindung steht. Demzufolge verbessert dies die
Wirksamkeit des Vorgangs zum Entfernen flüchtiger Komponenten aus dem
Material weiter.
In
anderen Worten gesagt, enthält
gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Abschnitt der Knetkammer, in dem die Luftdichtheit
durch die Imprägniersektionen
aufrecht erhalten wird, die Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger
Komponenten, und die Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger
Komponenten ist mit einem Knetschraubengang versehen, der um die
Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger
Komponenten in einer Richtung für
das stromabwärtige Übertragen
des Materials herum gewunden ist. Somit knetet der Knetschraubengang
der Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger Komponenten das Material,
während
er das Material stromabwärts überträgt, und
führt auch
einen Oberflächenerneuerungsvorgang
des Materials durch. Als eine Folge dieses Oberflächenerneuerungsvorgangs
wird die Trennung der flüchtigen
Komponenten erhöht.
Aufgrund
der Tatsache, dass die Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger
Komponenten nicht mit einem Schraubengang versehen ist, der in der Rückwärtsrichtung
gewunden ist, hat darüber
hinaus die Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger Komponenten selbst
keine Imprägniersektion
des Materials. Somit kann sich ein Negativdruckzustand über einen
breiten Bereich (langen Bereich) der Knetkammer erstrecken. Folglich
kann der Bereich, der für das
Entfernen flüchtiger
Komponenten aus dem Material durch den Oberflächenerneuerungsvorgang verwendet
werden soll, zu dem größtmöglichen
Ausmaß als
ein Negativdruckbereich für
das Unterdruckansaugen verwendet werden, wodurch ein wirksamer Vorgang
zum Entfernen flüchtiger
Komponenten erreicht werden kann.
Des
Weiteren ist in dem Extruder, der vorstehend beschrieben ist, L/D
vorzugsweise gleich oder größer als
2, wobei D einen Durchmesser der Knetkammer kennzeichnet und L eine
Länge der
Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger
Komponenten in einer Rotationsachsenrichtung der Knetschraube kennzeichnet.
Folglich trägt
dies zur weiteren Verbesserung der Wirksamkeit des Vorgangs zum
Entfernen flüchtiger
Komponenten bei. Aufgrund der Tatsache, dass der Vorgang zum Entfernen
flüchtiger Komponenten
in der Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger Komponenten durchgeführt wird,
die eine Knetfunktion hat und die einen relativ großen Anteil der
Knetschraube einnimmt, kann der Vorgang zum Entfernen flüchtiger
Komponenten wirksam durchgeführt
werden.
Des
Weiteren ist L/D vorzugsweise gleich oder größer als 10. Dies trägt nicht
nur zu einer Verbesserung des Prozesses zum Entfernen flüchtiger Komponenten
bei, sondern auch zu einem Dispersionseffekt von Zusätzen in
dem Material, das geknetet werden soll.
Des
Weiteren hat jede Imprägniersektion vorzugsweise
ein Widerstandselement, das benachbart an eine stromabwärtige Seite
der Imprägniersektion
so angeordnet ist, dass das Widerstandselement eine Widerstandskraft
gegen einen Fluss des Materials aufbringt, das stromabwärts übertragen
wird. In diesem Fall kann das Widerstandselement die entsprechenden
Imprägniersektionen
zwingen, mit dem Material imprägniert
zu werden, so dass die Luftdichtheit aufrechterhalten werden kann.
Des
Weiteren hat eines der Widerstandselemente vorzugsweise ein Segment,
das einen Schraubengang hat, der in einer Richtung für das stromaufwärtige Drücken des
Materials gewunden ist.
Weil
der Schraubengang des Segments (Schraubsegment oder Rotorsegment),
der in den Widerstandselementen eingeschlossen ist, in einer der
Art einer Rückwärtsspirale
für das
stromaufwärtige
Drücken
des Materials gewunden ist, sammelt sich das Material, das von der
stromaufwärtigen
Seite übertragen
wird, in dieser Sektion an. Demzufolge ist die Imprägniersektion,
die eine hohe Imprägnierrate
des Materials hat, benachbart an die stromaufwärtige Seite des Widerstandselements
ausgebildet, wobei der vordere und hintere Raum (stromaufwärtiger und
stromabwärtiger
Raum) der Imprägniersektion
mit Druck sicher voneinander abgesperrt sind. Somit ist die Segmentsektion
zum Entfernen flüchtiger Komponenten,
die an die Imprägniersektion
angrenzt, in geeigneter Weise verschlossen.
Des
Weiteren haben die Widerstandselemente vorzugsweise ein Auslasselement,
das das Material nach außen
auslässt
und das einen Fließwegwiderstand
erzeugt, wenn das Material in das Auslasselement fließt.
Demzufolge
erfährt
das Material, das von der stromaufwärtigen Seite übertragen
wird, einen Fließwegwiderstand
in dem Auslasselement, wie eine Pressform, eine Öffnung, ein Übertragungsrohr,
oder eine Filtereinheit, die einen hohen Fließwegwiderstand haben, wobei
die Imprägniersektion
benachbart an die stromaufwärtige
Seite des Auslasselements angeordnet ist. Somit sind der vordere
und hintere Raum (stromaufwärtiger
und stromabwärtiger Raum)
der Imprägnierungssektion
mit Druck sicher voneinander abgesperrt, wodurch die Segmentsektion
zum Entfernen flüchtiger
Komponenten, die an die Imprägnierungssektion
angrenzt, in geeigneter Weise verschlossen ist.
Des
weiteren hat die Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger Komponenten vorzugsweise
ein Doppelflügelrotorsegment,
das zwei Knetschraubengänge
hat, die in entgegengesetzten Richtungen zueinander bezüglich einer
Durchmesserrichtung der Knetschraube hervorstehen. Des Weiteren
ist jeder der Knetschraubengänge
vorzugsweise mit einem niedrigen Ende und einem hohen Ende für das Erleichtern
der Trennung der flüchtigen
Komponenten versehen, wobei das niedrige Ende einen großen Endenabstand
bezüglich
einer Innenfläche
von wenigstens einer Knetkammer hat, um eine Ausbildung eines dünnen Films
des Materials an der Innenfläche zu
ermöglichen,
wobei das hohe Ende einen geringen Endenabstand bezüglich der
Innenfläche
von wenigstens einer Knetkammer hat, so dass der dünne Materialfilm
von der Innenfläche
durch das hohe Ende abgeschabt wird.
Demzufolge
ermöglicht
das niedrige Ende in jedem Doppelflügelrotorsegment, dass ein dünner Materialfilm
an der Innenfläche
von wenigstens einer Knetkammer ausgebildet wird. Andererseits wird
der dünne
Film von der Innenfläche
durch das hohe Ende in jedem Doppelflügelrotorsegment abgeschabt.
Somit wird der Oberflächenerneuerungsvorgang
des Materials wiederholend durchgeführt, um zur weiteren Verbesserung
der Wirksamkeit des Vorgangs zum Entfernen flüchtiger Komponenten beizutragen.
Des
Weiteren hat die Knetkammer vorzugsweise zwei Knetkammern, die miteinander
im Inneren der Trommel in Verbindung stehen. Darüber hinaus erstrecken sich
zwei Knetschrauben jeweils durch die zwei Knetkammern in einer drehbaren
Art und Weise, wobei die Knetschrauben in der selben Richtung drehbar
sind und miteinander eingreifen.
Des
Weiteren sind die Doppelflügelrotorsegmente
in der Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger Komponenten in einer
fortlaufenden Weise so verbunden, dass die Seitenflächen der
Knetschraubengänge
der benachbarten Rotorsegmente bezüglich einer Axialrichtung der
Knetschraube keine Abstufung zwischen sich haben.
Demzufolge
sind die Knetschraubengänge der
benachbarten Rotorsegmente so verbunden, dass sie keine Abstufung
zwischen sich haben, und Nuten, die zwischen den benachbarten Knetschraubengängen ausgebildet
sind, erstrecken sich fortlaufend in der Axialrichtung. Somit bildet
die gesamte Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger Komponenten eine glatte
Spirale. Da die Nuten, die in der Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger
Komponenten vorgesehen sind, mit dem Unterdruckansaugloch in Verbindung
stehen, fließt
die flüchtige
Komponente, die von dem Material verdunstet oder verdampft, durch einen
Fließweg
hindurch, der durch die Nuten definiert ist, und wird in geeigneter
Weise in das Unterdruckansaugloch gesaugt, um nach außen freigesetzt
zu werden.
Des
Weiteren ist ein Verdrehwinkel jedes Knetschraubengangs des Doppelflügelrotorsegments
vorzugsweise größer als
0° und gleich
oder kleiner als 60° bezüglich einer
Axialrichtung der Knetschraube eingestellt.
Gemäß diesem
Aufbau ist, da die Spirale der Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger
Komponenten bezüglich
ihrem zentralen Kern gemäßigt ist, die
Gesamtlänge
von jeder der Nuten verringert, was bedeutet, dass der Abstand von
der Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger Komponenten zu dem
Unterdruckansaugloch kürzer
gemacht werden kann. Als eine Folge wird der Fließwegwiderstand
der Nuten verringert, wodurch ermöglicht wird, dass die flüchtige Komponente
leicht zu dem Unterdruckansaugloch fließt.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Extruder geschaffen, der einen wirksamen Vorgang zum
Entfernen flüchtiger
Komponenten an einem Material durchführen kann.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist
eine schematische Darstellung eines Doppelschraubenextruders gemäß der vorliegenden
Erfindung;
2 ist
eine Querschnittansicht eines Abschnitts zum Entfernen flüchtiger
Komponenten, der in 1 dargestellt ist;
3A und 3B zeigen
eine Vorderansicht von einem von Rotorsegmenten beziehungsweise
eine Seitenansicht von rechts des Rotorsegments;
4 ist
eine Seitenansicht des Abschnitts zum Entfernen flüchtiger
Komponenten, der in 1 dargestellt ist;
5 ist
eine schematische Darstellung eines Doppelschraubenextruders gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen
eines Extruders gemäß der vorliegenden
Erfindung werden nun beschrieben.
1 bis 4 zeigen
einen Doppelschraubenextruder 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der
Extruder 1 hat eine rechte und linke Knetschraube 2, 2,
die sich in die gleiche Richtung drehen und die miteinander im Eingriff
sind; und eine Trommel 3, die die Knetschrauben 2, 2 drehbar
stützt.
Die Trommel 3 hat eine Vielzahl von Trommelsegmenten 4,
die miteinander in einer Axialrichtung der Trommel 3 verbunden
sind.
In
der nachfolgenden Beschreibung wird die rechte Seite von 1 als
eine stromaufwärtige
Seite oder eine vordere Seite bezeichnet, wohingegen die linke Seite
von 1 als eine stromabwärtige Seite oder eine hintere
Seite bezeichnet wird.
Die
Trommel 3 hat eine rechte und linke Knetkammer 5, 5,
die sich durch das Innere der Trommel 3 hindurch von der
stromaufwärtigen
Seite zu der stromabwärtigen
Seite hin in der Axialrichtung der Trommel 3 erstrecken.
Bezug nehmend auf 2 hat jede Knetkammer 5 einen
im Wesentlichen kreisförmigen
Querschnitt. Im Querschnitt gesehen, stehen die Seitenabschnitte
der zwei Knetkammern 5, 5 so miteinander an dem
zentralen Abschnitt der Trommel 3 in Verbindung, dass die
zwei Knetkammern 5, 5 ein brillenförmiges Durchgangsloch
ausbilden.
Die
stromaufwärtige
Seite der Trommel 3 ist mit einem Materialzuführloch 6 versehen.
Ein Material 8, das geknetet werden soll, wird in die Knetkammern 5, 5 durch
einen Trichter 7 eingespeist, der mit dem Zuführloch 6 verbunden
ist. Die Trommel 3, die an der stromabwärtigen Seite des Trichters 7 angeordnet
ist, ist mit einem elektrischen Heizelement oder einer Heizeinheit
(nicht dargestellt) versehen, die erhitztes Öl aufbringt, um das eingespeiste
bzw. eingespritzte Material 8 zu schmelzen. Somit wird das
Material 8 durch die Trommel 3 hindurch befördert, während es
gleichzeitig durch die erhitzte Trommel 3 geschmolzen wird.
Die
stromabwärtige
Seite der Trommel 3 ist mit einem Unterdruckansaugloch
(Unterdruckentlüftung) 10 versehen,
die den Druck in den Knetkammern 5, 5 durch Erzeugen
eines Unterdrucks verringert, um flüchtige Bestandteile und Wasser
(nachstehend als flüchtige
Komponenten bezeichnet) von dem Material 8 zu entfernen.
Mit anderen Worten gesagt funktioniert das Unterdruckansaugloch 10 als ein
Element zum Entfernen flüchtiger
Komponenten. Außerdem
ist der am meisten stromabwärtige
Abschnitt der Trommel 3 mit einem Auslasselement 35 für das Auslassen
des Materials 8 aus der Trommel 3 versehen. Das
Auslasselement 35 gemäß der vorliegenden
Erfindung ist an einer Position gerade nach der Stelle angeordnet,
wo das geknetete Material 8 in der Trommel 3 von
dem Knetkammern 5, 5 freigesetzt wird. Das Auslasselement 35 kann
eine Pressform, eine Öffnung,
ein Übertragungsrohr,
oder eine Filtereinheit sein und hat einen hohen Fließwegwiderstand
bezüglich
dem Fluss des gekneteten Materials 8, so dass es als eine
zweite Widerstandssektion funktioniert, die nachstehend im Detail
beschrieben wird.
Dazwischenliegende
Abschnitte der Trommel 3 sind mit einer Vielzahl von Steckern 11 für verschiedene
Zwecke versehen. In den Sektionen, die keinem Unterdruckentfernen
flüchtiger
Bestandteile unterzogen werden, können die entsprechenden Stecker 11 entfernt werden,
so dass diese Sektionen als offene Entlüftungen funktionieren können, die
den Prozess des Entfernens flüchtiger
Bestandteile dadurch erleichtern, dass sie zulassen, dass das Innere der
Knetkammern 5, 5 mit der Atmosphäre verbunden
ist. Alternativ können
die Knetkammern 5, 5 durch Entfernen der Stecker 11 mit
Zuführeinrichtungen
für das
Einspeisen von beispielsweise Zusätzen in die Knetkammern 5, 5 verbunden
sein.
Die
Knetschrauben 2, 2 sind miteinander im Eingriff
und erstrecken sich durch die Knetkammern 5, 5 der
Trommel 3 in einer drehbaren Art und Weise. Die Knetschrauben 2, 2 drehen
sich in die gleiche Richtung, um das Material 8 von der
stromaufwärtigen
Seite zu der stromabwärtigen
Seite zu übertragen,
während
sie das Material 8 kneten.
Jede
der Knetschrauben 2, 2 hat eine Vielzahl von Segmenten,
die miteinander in der Axialrichtung verbunden sind. Die Vielzahl
von Segmenten in jeder Knetschraube 2 hat Doppelflügelschraubsegmente 13 für das Übertragen
und Extrudieren des Materials 8 zu der stromabwärtigen Seite
hin; Doppelflügelrotorsegmente 14 für das Kneten
des Materials 8, um einen Misch- und Dispersionsprozess durchzuführen; und
Doppelflügelknetscheibensegmente 15,
die hauptsächlich
für ein
Mischen des Materials 8 vorgesehen sind.
Bezug
nehmend auf 1, hat jede Knetschraube 2 von
der stromaufwärtigen
Seite zur stromabwärtigen
Seite hin eine erste Liefersektion 18, eine erste Knetsektion 19,
eine zweite Liefersektion 23, eine erste Widerstandssektion 24,
einen Abschnitt zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 25, eine zweite Imprägniersektion 28 und
eine zweite Widerstandsektion 35. Die erste Widerstandssektion 24 und
die zweite Widerstandssektion 35 funktionieren als Widerstandselemente,
die eine Widerstandskraft gegen das Material 8 aufbringen,
das zur stromabwärtigen
Seite hin fließt,
um die stromaufwärtige
Seite und die stromabwärtige
Seite des Abschnitts zum Entfernen flüchtiger Komponenten 25 mit
dem Material 8 zu imprägnieren.
Aufgrund der Verzögerung des
Flusses des Materials 8 durch diese Widerstandselemente,
werden Imprägniersektionen
des Materials 8 ausgebildet. Als eine Folge von diesen
Imprägniersektionen
wird die Luftdichtheit des Abschnitts zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 25 aufrechterhalten.
Im
Detail ist die am meisten stromaufwärtige Sektion jeder Knetschraube 2 durch
die erste Liefersektion 13 definiert, die die entsprechenden
Schraubensegmente 18 hat, die miteinander in der Axialrichtung
verbunden sind. Jedes Schraubensegment 13 hat zwei Schraubengänge, die
von entgegengesetzten Seiten einer Rotationsachse 0 bezüglich einer Durchmesserrichtung
des Schraubensegments 13 hervorstehen. Darüber hinaus
winden sich die Schraubengänge
so um das Schraubensegment 13 in der Art einer Spirale
in der Axialrichtung herum, dass ein Endenabstand (Spalt) zwischen
jedem Schraubengang und einer Innenfläche 30 der entsprechenden
Knetkammer 5 außerordentlich
gering ist.
Die
ersten Liefersektionen 18 haben eine Funktion für das Übertragen
des Materials 8 zu der stromabwärtigen Seite hin durch die
Nuten 29 hindurch, die zwischen den Schraubengängen der Schraubensegmente 13 ausgebildet
sind, haben aber im Wesentlichen keine Funktion für das Kneten des
Materials 8.
Andererseits
ist die erste Knetsektion 19 benachbart an die stromabwärtige Seite
der entsprechenden ersten Liefersektion 18 angeordnet und
umfasst eine Kombination von den Knetscheibensegmenten 15 und
den Rotorsegmenten 14.
Die
Knetscheibensegmente 15 haben eine Vielzahl von flachen
Knetscheiben, die miteinander verbunden sind. Die Knetscheiben sind
mit doppelflügelförmigen Schraubengängen versehen,
die den selben Querschnitt haben wie diejenigen der Schraubensegmente 13,
und haben einen außerordentlich kleinen
Endenabstand bezüglich
der Innenfläche 30 der
entsprechenden Knetkammer 5. Die Schraubengänge erstrecken
sich parallel zu der Axialrichtung. Folglich erhält das Material 8,
das über
jedes Knetscheibensegment 15 fließt eine hohe Scherkraft, wenn
es durch den Endenabstand hindurch fließt, wodurch das Material 8 geknetet
wird.
Andererseits
haben die Rotorsegmente 14 Liefersegmente 14F und
ein Umkehrsegment 14B. Bezug nehmend auf die 3A und 3B,
hat jedes Liefersegment 14F ein Paar Schraubengänge 20,
das um das Liefersegment 14F herum in einer spiralförmigen Weise
bezüglich
der Axialrichtung gewunden ist, um zu ermöglichen, dass das Material 8 stromabwärts übertragen
wird.
Das
Umkehrsegment 14B hat auch ein Paar Schraubengänge 20,
das in der Art einer Spirale in einer Richtung gewunden ist, die
entgegen der Richtung ist, in die die Schraubengänge 20 der Liefersegmente 14F gewunden
sind. Somit kneten die Umkehrsegmente 14B das Material 8,
während
sie das Material 8 nach hinten zur stromaufwärtigen Seite
hin drücken.
Demzufolge ermöglicht
dies, dass sich die Imprägnierungsrate
des Materials 8 in den Knetkammern 5, 5 erhöht, wodurch
ein höherer
Knetgrad erreicht wird.
Bezug
nehmend auf die 3A und 3B, haben
die Schraubengänge 20 jedes
Rotorsegments 14 hohe Enden 21, die einen geringen
Endenabstand haben, und niedrige Enden 22, die einen großen Endenabstand
haben. Die hohen Enden 21 und die niedrigen Enden 22 der
Rotorsegmente 14 sind abwechselnd in der Axialrichtung
angeordnet. Wenn die Knetschrauben 2, 2 gedreht
werden und das Material 8 durch den Endenabstand jedes
hohen Endes 21 hindurch fließt, wird eine hohe Scherkraft
auf das Material 8 aufgebracht. Aufgrund dieser Scherkraft,
wird eine Oberflächenschicht
des Materials 8 abgeschabt, das an den Innenflächen 30 der
Knetkammern 5, 5 haftet.
Der
Grad des Hervorstehens jedes niedrigen Endes 22 bezüglich der
Durchmesserrichtung der entsprechenden Knetschraube 2 ist
kleiner als der jedes hohen Endes 21, was bedeutet, das
jedes niedrige Ende 22 einen Endenabstand hat, der größer ist als
der jedes hohen Endes 21. Wenn die Knetschrauben 2, 2 gedreht
werden, wird demzufolge eine geringere Scherkraft auf das Material 8 aufgebracht,
das durch den Endenabstand von jedem der niedrigen Enden 22 fließt. Dies
erhöht
die Menge von Material 8, die über die niedrigen Enden 22 fließt, um den Fluss
des Materials 8 in den Knetkammern 5, 5 zu
erleichtern, wodurch ein höherer
Knetgrad erreicht wird.
Der
Verdrehwinkel der Schraubengänge 20 jedes
Liefersegments 14F ist auf ca. 30° bezüglich der Axialrichtung eingestellt,
wohingegen der Verdrehwinkel der Schraubengänge 20 jedes Umkehrsegments 14B auf
ca. –30° eingestellt
ist.
Die
Rotorsegmente 14, die in der ersten Knetsektion 19 eingeschlossen
sind, können
in so einer Weise verbunden sein, dass die benachbarten Segmente
in einer unterbrochenen Weise verbunden sind, wie in 1 gezeigt
ist. Alternativ können
die benachbarten Segmente in einer ununterbrochenen Weise verbunden
sein, ohne eine Stufe zwischen sich zu haben. Als eine weitere Alternative
kann die erste Knetsektion 19 von jeder Knetschraube 2 zusätzlich mit
einem Neutralsegment 14N versehen sein.
Die
zweite Liefersektion 23 ist benachbart an die stromabwärtige Seite
der ersten Knetsektion 19 angeordnet.
Im
Wesentlichen ähnlich
zur ersten Liefersektion 18, hat die zweite Liefersektion 23 die
entsprechenden Schraubensegmente 13. Die zweite Liefersektion 23 hat
eine stromaufwärtige
Untersektion 23A, die eine Funktion hat, die im Wesentlichen gleich
zu den Schraubensegmenten 13 ist.
Die
zweite Liefersektion 23 hat auch eine stromabwärtige Subsektion 23B.
Die stromabwärtige Subsektion 23B hat
die erste Widerstandssektion 24, die an sie benachbart
angeordnet ist.
Die
erste Widerstandssektion 24 jeder Knetschraube 2 hat
ein Einschraubensegment 40, das ermöglicht, dass das Material 8 stromaufwärts gedrückt wird.
Im Speziellen sind die Schraubengänge 20 dieses Schraubensegments 40 in
der Rückwärtsrichtung
gewunden, um zu ermöglichen,
dass das Material 8 stromaufwärts gedrückt wird. Demzufolge funktioniert
die erste Widerstandsektion 24 als ein Widerstandselement,
dass eine Widerstandskraft gegen den Fluss des Materials 8 aufbringt.
In anderen Worten gesagt, häuft
sich das Material 8, das von der stromaufwärtigen Seite übertragen
wird, aufgrund der Widerstandskraft der ersten Widerstandssektion 24 gegen
den Fluss des Materials 8, in der stromabwärtigen Untersektion 23B an.
Somit funktioniert die stromabwärtige
Untersektion 23B als eine erste Imprägnierungssektion des Materials 8.
Als eine Folge stellt die erste Imprägnierungssektion (stromabwärtige Subsektion) 23B sicher,
dass ein stromaufwärtiger
Raum und ein stromabwärtiger Raum
voneinander abgesperrt sind, wodurch verhindert wird, dass der Abschnitt
zum Entfernen flüchtiger Komponenten 25 mit
dem stromaufwärtigen
Raum verbunden ist.
Der
Abschnitt zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 25 jeder Knetschraube 2 ist benachbart
an die stromabwärtige
Seite der ersten Widerstandssektion 24 angeordnet.
Der
Abschnitt zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 25 ermöglicht,
dass die flüchtigen
Komponenten, die in dem Material 8 enthalten sind, verdunsten
oder verdampfen und von der Trommel 3 freigesetzt werden.
Aufgrund dieses Vorgangs zum Entfernen flüchtiger Komponenten, wird die
Komponenteneinstellung des Materials 8 durchgeführt. Der Abschnitt
zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 25 gemäß der ersten
Ausführungsform
hat eine Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger Komponenten 26,
die nahe einer stromaufwärtigen
Seite von ihm angeordnet ist, und eine dritte Liefersektion 27,
die nahe einer stromabwärtigen
Seite von ihm angeordnet ist.
Der
Segmentabschnitt zum Entfernen flüchtiger Komponenten 26 hat
eine Gruppe von Doppelflügelrotorsegmenten 16,
von denen jedes mit zwei Schraubengängen 20 versehen ist,
die in entgegengesetzten Richtungen voneinander in der Durchmesserrichtung
der entsprechenden Knetschraube 2 hervorstehen. Die Doppelflügelrotorsegmente 16 haben im
Wesentlichen die gleiche Form wie die Liefersegmente 14F,
die in der ersten Knetsektion 19 eingeschlossen sind, und
haben eine Funktion für
das Kneten des Materials 8. Bezug nehmend auf 4, sind
die Doppelflügelrotorsegmente 16 in
einer ununterbrochenen Weise so verbunden, dass die benachbarten
Segmente in der Axialrichtung keine Stufe zwischen sich haben. Demzufolge
erstrecken sich die benachbarten Schraubengänge 20 in der Axialrichtung
und die Nuten 29, die zwischen den Schraubengängen 20 ausgebildet
sind, ununterbrochen, so dass die gesamte Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 26 eine Schraubenstruktur mit glatten Oberflächen ausbildet.
Die
Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 26 hat keine Schraubengänge für das stromaufwärtige Drücken des
Materials 8, sondern hat die Rotorsegmente 16,
die mit den Schraubengängen 20 versehen
sind für
das stromabwärtige Übertragen
des Materials 8, während
sie das Material 8 kneten. Folglich erleichtert dies die
Trennung der flüchtigen
Komponenten in Erwiderung auf eine Oberflächenerneuerung des Materials 8 während des
Knetprozesses. Da sich andererseits das Material 8 nicht
ansammelt, aufgrund der Tatsache, dass das Material 8 nicht
nach hinten gedrückt
wird, kann ein breiter Bereich (langer Bereich) der Knetkammern 5, 5,
der den Segmentsektionen zum Entfernen flüchtiger Komponenten 26 entspricht,
als ein Negativdruckbereich mittels des Unterdruckansauglochs (Unterdruckentlüftung) 10 verwendet
werden.
Die
Schraubengänge 20 jedes
Rotorsegments 16 sind mit den niedrigen Enden 22 versehen, die
einen großen
Endenabstand bezüglich
der entsprechenden Knetkammer 5 haben, um die Ausbildung
eines dünnen
Film des Materials 8 zu ermöglichen, und mit den hohen
Enden 21, die einen geringen Endenabstand bezüglich der
entsprechenden Knetkammer 5 haben, um ein Abschaben des
dünnen
Films zu ermöglichen.
Gemäß der Erzeugung des
dünnen
Films und dem Abschaben des Materials 8, kann das Entfernen
flüchtiger
Komponenten aus dem Material 8 weiter verbessert werden.
Bezug nehmend auf die 3A und 3B, in
einem Fall, wo der Vorder- und Rückseitenabschnitt
von einem der Schraubengänge 20 jeweils
mit einem hohen Ende 21 versehen ist und wo der dazwischenliegende
Abschnitt des Schraubengangs 20 mit einem niedrigen Ende 22 versehen
ist, hat der andere Schraubengang 20 zwei niedrige Enden 22 an
seinem Vorder- und Rückseitenabschnitt
und ein hohes Ende 21 an seinem dazwischenliegenden Abschnitt.
Demzufolge hat die Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger Komponenten 26 eine
Struktur, in der sich die Enden bezüglich der Axialrichtung und
der Umfangsrichtung abwechselnd ändern.
In jeder Knetschraube 2 sind die Formen der hohen Enden 21 und
der niedrigen Enden 22 der Rotorsegmente 16 im
Wesentlichen die gleichen wie diejenigen der Liefersegmente 14F in der
ersten Knetsektion 19.
Wenn
die Knetschrauben 2, 2 gedreht werden, ändern sich
die Schraubengänge 20 der
Doppelflügelrotorsegmente 16 abwechselnd
in der Umfangsrichtung und der Axialrichtung in der folgenden Weise:
kleiner Endenabstand → großer Endenabstand → kleiner
Endenabstand und so weiter.
Der
Verdrehwinkel der Schraubengänge 20 der
Doppelflügelrotorsegmente 16 ist
größer als
0° und gleich
oder kleiner als 60° bezüglich der
Axialrichtung der Knetschrauben 2, 2 eingestellt.
Der Ausdruck „Verdrehwinkel" bezieht sich auf
einen Neigungswinkel von dem oberen Ende jedes Schraubengangs 20 bezüglich der
Axialrichtung, das heißt, ein
Winkel von dem oberen Ende jedes Schraubengangs 20, der
bezüglich
der Axialrichtung in dem sich erstreckenden Zustand des entsprechenden
Doppelflügelrotorsegments 16 geneigt
ist. Demzufolge ist die Spirale der Segmentsektion zum Entfernen
flüchtiger
Komponenten 26 gemäßigt bezüglich ihrem zentralen
Kern, und darüber
hinaus bilden die Nuten 29 auch eine gemäßigte Spirale
aus. Die Gesamtlänge
des Fließwegs,
der durch die Nuten 29 in der Segmentsektion zum Entfernen
flüchtiger
Komponenten 26 definiert ist, ist kleiner als die von dem
in den Schraubensegmenten 13.
Deshalb
ist der Fließwegwiderstand
von der Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger Komponenten 26 zu
dem Unterdruckansaugloch 10 hin gering.
Wenn
sich der Verdrehwinkel 0° nähert, erniedrigt
sich die Fähigkeit
das Material 8 zu übertragen, wohingegen
sich die Scherkraft erhöht,
die auf das Material 8 aufgebracht wird. Aus diesem Grund ist
der Verdrehwinkel jedes Schraubengangs 20 äußerst vorzugsweise
innerhalb einem Bereich von 15° bis
45° eingestellt,
so dass eine geeignete Scherkraft auf das Material 8 aufgebracht
werden kann.
Die
dritte Liefersektion 27, die in dem Abschnitt zum Entfernen
flüchtiger
Komponenten 25 eingeschlossen ist, ist benachbart an die
stromabwärtige
Seite der Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger Komponenten 26 angeordnet.
Die dritte Liefersektion 27 hat im Wesentlichen die gleiche Struktur
wie die erste Liefersektion 18 und hat eine Funktion für das stromabwärtige Übertragen
des Materials 8.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eines der Trommelsegmente 4, das dem am meisten stromaufwärtigen Abschnitt
der dritten Liefersektion 27 entspricht, die an den am
meisten stromabwärtigen
Abschnitt der Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger Bestandteile 26 angrenzt,
mit dem Unterdruckansaugloch (Unterdruckentlüftung) 10 versehen.
Der
Druck für
den Abschnitt zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 25 wird mittels der Unterdruckentlüftung 10 verringert,
so dass ein Prozess zum Entfernen flüchtiger Komponenten aus dem
Materials 8 durchgeführt
wird. Die Nuten 29, die durch die Seitenflächen der
Schraubengänge 20 der
Segmentsektionen zum Entfernen flüchtiger Komponenten 26 definiert
sind, und die Innenflächen 30 stehen
mit der Unterdruckentlüftung 10 in
Verbindung, so dass die flüchtigen
Komponenten, die von dem Material 8 verdampfen oder verdunsten,
in die Unterdruckentlüftung 10 über den
Fließweg
fließen,
der durch die Nuten 29 ausgebildet ist. Somit werden die
flüchtigen Komponenten
von der Trommel 3 freigesetzt. Wie vorstehend beschrieben
ist, da der Fließweg
der Nuten 29 in der Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 26 von jeder Knetschraube 2 eine kurze
Gesamtlänge
hat und glatt ist, hat die Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 26 einen geringeren Fließwegwiderstand gegen den Fluss
der flüchtigen
Komponenten im Vergleich mit Schraubensegmenten, die das gleiche
L/D haben (L kennzeichnet die Länge
jeder Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger Komponenten 26 und
D kennzeichnet den Durchmesser der entsprechenden Knetkammer 5).
Somit erstreckt sich der Effekt zum Entfernen flüchtiger Komponenten aufgrund
der Druckverringerung mittels der Unterdruckentlüftung 10 über die
gesamte Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger Komponenten 26.
Die
zweite Imprägniersektion 28 von
jeder Knetschraube 2 ist benachbart an die stromabwärtige Seite
der dritten Liefersektion 27 angeordnet.
Die
zweite Imprägniersektion 28 hat
eine Gruppe von Schraubensegmenten 13, die in so einer Weise
angeordnet sind, dass der Schraubengangabstand zur stromabwärtigen Seite
hin schmäler
wird. Bezug nehmend auf 1, sind im Speziellen vier Schraubensegmente 13,
die unterschiedliche Schraubengangabstände haben, von der stromaufwärtigen Seite
zu der stromabwärtigen
Seite der zweiten Imprägniersektion 28 angeordnet.
Das am meisten stromaufwärtige
Schraubensegment 13 hat im Wesentlichen den gleichen Schraubengangabstand
wie die Schraubensegmente 13, die in der dritten Liefersektion 27 eingeschlossen
sind. Andererseits werden die Schraubengangabstände der drei verbleibenden
Schraubensegmente 13 der Reihe nach zur stromabwärtigen Seite
der zweiten Imprägniersektion 28 hin
schmäler.
Des
Weiteren ist das Auslasselement 35, das durch eine Pressform
definiert ist und als ein Widerstandselement funktioniert, konzentrisch
an dem am meisten stromabwärtigen
Abschnitt der Trommel 3 angeordnet. Da das geknetete Material 8 nach
außen
gegen dem Fließwegwiderstand
des Auslasselements 35 extrudiert wird, verdickt sich das
geknetete Material 8 an der zweiten Imprägniersektion 28.
Die zweite Imprägniersektion 28 funktioniert
als ein Isolator für
das geeignete Trennen des Abschnitts zum Entfernen flüchtiger
Bestandteile 25, der daran benachbart von der Region weiter
stromabwärts
von dem Abschnitt zum Entfernen flüchtiger Bestandteile 25 angeordnet
ist.
Aufgrund
der Segmentsektionen zum Entfernen flüchtiger Komponenten 26,
die eine Funktion für das
Kneten des Materials 8 haben und die Rotorsegmente 16 haben,
die mit den Schraubengängen 20 versehen
sind, die sich in die Richtung für
das stromabwärtige Übertragen
des Materials 8 winden, während sie die Imprägnierung
des Materials 8 verhindern, kann demzufolge der Oberflächenerneuerungsprozess
des Materials 8 wirksam als der Trennprozess der flüchtigen
Komponenten verwendet werden. Zur selben Zeit kann ein breiter Bereich
(langer Bereich) der Knetkammern 5, 5, der den
Sektionen zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 26 entspricht, als ein Negativdruckbereich
für die
Unterdruckansaugung verwendet werden.
Wie
vorstehend beschrieben ist, ist in jeder Knetschraube 2 die
erste Widerstandsektion (Widerstandselement) 24 benachbart
an die stromaufwärtige
Seite des Abschnitts zum Entfernen flüchtiger Komponenten 25 vorgesehen
und die zweite Widerstandssektion (Widerstandselement) 35 ist
benachbart an die stromabwärtige
Seite vorgesehen. Da die erste Imprägniersektion (stromabwärtige Untersektion) 23B und
die zweite Imprägniersektion 28 jeweils benachbart
an die stromaufwärtigen
Seiten der ersten Widerstandsektion 24 und der zweiten
Widerstandsektion 35 angeordnet sind, wird die Luftdichtheit
des Abschnitts zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 25 aufrechterhalten, wodurch der Negativdruckzustand
für den
Abschnitt zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 25 in geeigneter Weise aufrechterhalten werden
kann. Demzufolge erleichtert dies die Verdunstung bzw. Verdampfung
von zum Beispiel Wasser aus dem Material 8 und darüber hinaus
ermöglicht
dies, dass die flüchtigen
Komponenten wirksam nach außen
mittels der Unterdruckentlüftung 10 freigesetzt
werden.
Die
Schraubengänge 20 der
Segmentsektionen zum Entfernen flüchtiger Komponenten 26 sind mit
den niedrigen Enden 22 und den hohen Enden 21 versehen,
um eine Erzeugung eines dünnen
Films des Materials 8 an den Innenflächen 30 der Knetkammern 5, 5 zu
ermöglichen
und um ein Abschaben des dünnen
Films zu ermöglichen.
Im Vergleich zu einem Fall, wo herkömmliche Knetschraubengänge verwendet
werden, kann demzufolge der Oberflächenerneuerungsvorgang in einer
wirksameren Weise genutzt werden.
Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform ist
des Weiteren die Länge
des Abschnitts zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 25, der die Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 26 und die dritte Liefersektion 27 einschließt, relativ groß, und zwar
ist L/D = 16 (L kennzeichnet die Länge jedes Abschnitts zum Entfernen
flüchtiger
Bestandteile 25 und D kennzeichnet den Durchmesser der
entsprechenden Knetkammer 5).
Die
Arbeitsweise des Doppelschraubenextruders 1 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform wird
nun beschrieben.
Um
ein Kompositharzmaterial, wie einen Kunststoffverbund, unter Verwendung
des Doppelschraubenextruders 1 herzustellen, wird das Material 8,
das zum Beispiel aus Synthetikharzgranulat besteht, zuerst in die
Trommel 3 durch den Trichter 7 eingespeist. Das
Material 8 wird dann durch eine Heizeinheit 9 (nicht
dargestellt) erhitzt, während
es stromabwärts
mittels der ersten Liefersektionen 18 übertragen wird. Im Anschluss
wird das Material 8 in den ersten Knetsektionen 19 geknetet
und geschmolzen.
Wenn
der Knetprozess durch die Rotorsegmente 14 der ersten Knetsektionen 19 durchgeführt wird,
fließt
das Material 8 durch den großen Endenabstand der niedrigen
Enden 22 hindurch. Dies erhöht den Einknetprozess von Zusätzen in
das Material 8. Sogar wenn das Material 8 an den
Innenflächen 30 der
Knetkammern 5, 5 aufgrund der niedrigen Enden 22 haftet,
schaben andererseits die hohen Enden 21 das Material 8 von
den Innenflächen 30 der
Knetkammern 5, 5 ab. Somit wird der Kneteffekt
für die
Zusätze
verbessert, und die Verringerung des Effektivdurchmessers, die durch
eine mehrlagige Anhaftung des Materials 8 verursacht wird,
wird verhindert.
Wenn
der Knetprozess durch die ersten Knetsektionen 19 beendet
ist, wird das Material 8 stromabwärts durch die zweiten Liefersektionen 23 hindurch übertragen,
um zu den Abschnitten zum Entfernen flüchtiger Komponenten 25 eingeleitet
zu werden. In den Abschnitten zum Entfernen flüchtiger Komponenten 25 sind
die Knetkammern 5, 5 in einem Negativdruckzustand,
aufgrund der Unterdruckentlüftung 10.
Das Material 8 wird in den Segmentsektionen zum Entfernen
flüchtiger
Komponenten 26 geknetet, während seine Oberfläche erneuert
wird, und aus dem Material werden zwangsweise flüchtige Komponenten entfernt
(entgast bzw. dehydriert).
Wenn
darüber
hinaus das Material 8 durch den Endenabstand der niedrigen
Enden 22 der Segmentsektionen zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 26 hindurch fließt, bildet sich ein dünner Film
des Materials 8 an den Innenflächen 30 der Knetkammern 5, 5 aus.
Andererseits schaben die hohen Enden 21 den dünnen Film
von den Innenflächen 30 ab. Somit
wird ein Oberflächenerneuerungsvorgang
des Materials 8 fortlaufend bei einer höheren Ebene durchgeführt. Demzufolge
verbessert dies die Verdampfung bzw. Verdunstung von flüchtigen
Bestandteilen und Wasser von der Oberfläche des dünnen Films.
Da
andererseits eine hohe Scherkraft auf das Material 8 aufgebracht
wird, wenn das Material 8 durch die hohen Enden 21 hindurch
fließt,
kann zum Beispiel ein Ausflockungsmittel, wie ein Füllstoff
oder ein Zusatzstoff, das in dem Material 8 enthalten ist, oder
Polymergel, das in dem Material 8 enthalten ist, wirksam
zerstreut und gründlich
in das Kompositharzmaterial gemischt werden. In anderen Worten gesagt,
erlauben die Segmentsektionen zum Entfernen flüchtiger Komponenten 26 einen
Prozess zum Entfernen flüchtiger
Komponenten und zum Trocknen des gekneteten Materials 8 genauso
wie einen Diffusions- und Mischprozess von zum Beispiel einem Quellmittel
und einem Polymergel.
Andererseits
funktionieren die Nuten 29 in den Segmentsektionen zum
Entfernen flüchtiger Komponenten 26 als
ein Fließweg
für das
Ermöglichen,
dass die verdunstenden bzw. verdampfenden flüchtigen Komponenten in die
Unterdruckentlüftung 10 fließen. Da
die Distanz des Fließwegs
zu der Unterdruckentlüftung 10 hin
außerordentlich
kurz ist, im Vergleich zu einem Fall, wo die Segmentsektionen zum
Entfernen flüchtiger
Komponenten 26 von Schraubensegmenten 13 mit dem
gleichen L/D gebildet werden, ist ein Unterdruckbereich über einen
weiten Bereich der Segmentsektionen zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 26 ausgebildet. Aufgrund der Tatsache, dass
der Fließwegwiderstand
gering ist, können
darüber
hinaus die flüchtigen
Komponenten leicht zu der Unterdruckentlüftung 10 hin fließen.
Der
Negativdruckzustand aufgrund der Ansaugkraft von der Unterdruckentlüftung 10 erstreckt sich
so über
das Material 8, das zu den dritten Liefersektionen 27 übertragen
wird, dass der Vorgang zum Entfernen flüchtiger Komponenten auch in
den Sektionen 27 durchgeführt wird.
In
den ersten Imprägniersektionen 23B,
die benachbart an die stromaufwärtige
Seite der Abschnitte zum Entfernen flüchtiger Komponenten 25 angeordnet
sind, ist das Material 8 in einem angesammelten Zustand
aufgrund der Rückwärtsspirale der
ersten Widerstandssektionen 24. In den zweiten Imprägniersektionen 28,
die benachbart an die stromabwärtige
Seite der Abschnitte zum Entfernen flüchtiger Komponenten 25 angeordnet
sind, ist das Material 8 in einem angesammelten Zustand
aufgrund des Fließwegwiderstands
der Pressform 35. Demzufolge sind sowohl die Vorder- als
auch die Rückseite
(stromaufwärtige
und stromabwärtige
Seite) der Abschnitte zum Entfernen flüchtiger Komponenten 25 dauernd
in einem hermetisch verschlossenen Zustand, wodurch der Negativdruckzustand
für die
Abschnitte zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 25 in geeigneter Weise aufrechterhalten wird.
Schließlich wird
das Material 8, aus dem die flüchtigen Komponenten entfernt
worden sind, durch die Pressform 35 hindurch nach außen extrudiert.
5 zeigt
einen Doppelschraubenextruder 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Extruder 1 gemäß der zweiten Ausführungsform
unterscheidet sich von dem der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Knetschrauben 2, 2 des
Extruders 1 der zweiten Ausführungsform jeweils mit einer
Vielzahl von Segmentsektionen zum Entfernen flüchtiger Komponenten 31, 32, 34 und
mit dazwischenliegenden Widerstandssektionen (Widerstandselementen) 33, 33 versehen sind.
Im
Speziellen hat eine der dazwischenliegenden Widerstandssektionen 33 ein
Rückwärtsspiralenschraubensegment 40 und
ist benachbart an die stromabwärtige
Seite der ersten Sektion zum Entfernen flüchtiger Komponenten 31 angeordnet.
Die zweite Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger Komponenten 32 ist
benachbart an die stromabwärtige
Seite dieser dazwischenliegenden Widerstandssektion 33 angeordnet.
Die andere dazwischenliegende Widerstandssektion 33 ist
benachbart an die stromabwärtige
Seite der zweiten Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 32 angeordnet. Die dritte Segmentsektion zum
Entfernen flüchtiger
Komponenten 34 ist benachbart an die stromabwärtige Seite
dieser dazwischenliegenden Widerstandssektion 33 angeordnet.
Die zweite Imprägniersektion 28 ist
benachbart an die stromabwärtige
Seite der dritten Sektion zum Entfernen flüchtiger Komponenten 34 angeordnet.
Die zweite Imprägniersektion 28 hat
eine Gruppe von Schraubensegmenten 13, die in so einer
Weise angeordnet sind, dass der Schraubengangabstand zur stromabwärtigen Seite hin
schmäler
wird.
Die
Segmentsektionen zum Entfernen flüchtiger Komponenten 31, 32, 34 haben
im Wesentlichen die gleiche Struktur wie der Abschnitt zum Entfernen
flüchtiger
Komponenten 25 gemäß der ersten Ausführungsform,
und sind jeweils mit der Unterdruckentlüftung 10 versehen.
Somit führt
jede der Segmentsektionen zum Entfernen flüchtiger Komponenten 31, 32, 34 einen
Prozess zum Entfernen flüchtiger
Komponenten aus dem Material 8 mittels der entsprechenden
Unterdruckentlüftung 10 durch.
Andererseits funktioniert jede der Widerstandssektionen 24, 33, 33 im
Wesentlichen in der selben Weise wie die Widerstandssektionen 24, 35 gemäß der ersten Ausführungsform.
Im Speziellen zwingt jede der Widerstandssektionen 24, 33, 33 das
Material 8 sich in der Imprägniersektion anzusammeln, die
an der stromaufwärtigen
Seite davon angeordnet ist, um die Verschlussfunktion (Abdichtfunktion)
zu verbessern.
Die
Vielzahl von Sektionen zum Entfernen flüchtiger Komponenten 31, 32, 34 ermöglicht,
dass der Knetprozess des Materials 8 der Reihe nach durchgeführt wird,
während
sie gleichzeitig sicherstellt, dass der Prozess zum Entfernen flüchtiger Komponenten
in geeigneter Weise durchgeführt
wird.
In
der zweiten Ausführungsform
ist die Länge der
ersten Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger Komponenten 31 in
jeder Knetschraube 2 L/D=10 (L kennzeichnet die Länge der
Sektion zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 26 und D kennzeichnet den Durchmesser der Knetkammer 5),
wohingegen die Länge
von der zweiten und dritten Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 32, 34 L/D=4 ist. Die Länge der
ersten Sektion zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 31 ist größer gemacht
zum Zweck der Verbesserung der Dispersion von Zusätzen in
dem Material 8. Wenn andererseits der Hauptzweck die Entfernung
flüchtiger
Komponenten ist, kann ein zufriedenstellendes Ergebnis durch das Einstellen
von L/D auf ungefähr
2 bis 10 erzielt werden.
Des
Weiteren sind die Widerstandssektionen 24, 33, 33, 28 benachbart
an die stromaufwärtigen und
stromabwärtigen
Seiten der Segmentsektionen zum Entfernen flüchtiger Komponenten 31, 32, 34 angeordnet,
um die Sektionen zum Entfernen flüchtiger Komponenten 31, 32, 34 druckzuverschließen. Alternativ
kann auf die dazwischenliegenden Widerstandssektionen 33, 33 verzichtet
werden, falls es nötig
ist. In diesem Fall können
die erste Imprägniersektion
(stromabwärtige
Untersektion) 23B und die zweite Imprägniersektion 28 die erste
Segmentsektion zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 31 bis zu der dritten Segmentsektion zum Entfernen
flüchtiger Komponenten 34 druckverschließen.
Die
vorliegenden Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Zum Beispiel kann sich die vorliegende Erfindung auf Extruder richten,
die mit Dreiflügel- und/oder
Einflügelsegmenten
versehen sind. Darüber
hinaus kann sich die vorliegende Erfindung auch auf einen Einschraubenextruder
richten.
Des
Weiteren ist in dem Fall, wo ein vorgeknetetes und geschmolzenes
Material 8 in den Extruder 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung eingeführt wird,
die erste Knetsektion 19 nicht notwendig.
Obwohl
jede der Widerstandssektionen 24, 33 das Rückwärtsspiralschraubensegment 40 hat, kann
des Weiteren die Widerstandsektion 24 oder 33 irgendeine
Art von Segment haben, solange das Segment eine Widerstandskraft
gegen das stromabwärts
fließende
Material 8 aufbringt und somit das Material 8 zwingt,
sich anzusammeln, um eine Imprägniersektion
auszubilden. Das Segment kann zum Beispiel ein Rückwärtsspiralenrotorsegment 14 sein. Obwohl
die zweite Widerstandssektion 35 vorzugsweise durch eine
Pressform definiert ist, kann die zweite Widerstandssektion 35 des
Weiteren irgendeine Art von Komponente sein, solange die Komponente
eine Widerstandskraft gegen das stromabwärtig fließende Material 8 aufbringt.
Zum Beispiel kann die zweite Widerstandssektion 35 durch
eine Öffnung, ein Übertragungsrohr
oder eine Filtereinheit definiert sein.
Obwohl
der Verdrehwinkel der Schraubengänge 20 der
Doppelflügelrotorsegmente 16 bezüglich der
Axialrichtung der Knetschrauben 2, 2 größer eingestellt
ist als 0°,
kann der Verdrehwinkel von einigen der Schraubengänge 20 oder
des letzten Satzes der Schraubengänge 20 auf 0° eingestellt
sein.
Erste Ausführungsform
Bezug
nehmend auf den Doppelschraubenextruder 1 gemäß der ersten
Ausführungsform,
wird nachstehend ein Beispiel eines tatsächlichen Knetvorgangs des Materials 8 beschrieben.
Das
Material 8 besteht aus einem Polyethylenharz und wird einem
Entfernen flüchtiger
Komponenten in den Abschnitten zum Entfernen flüchtiger Komponenten 25 unterzogen,
um das Ethylbenzol und Styrolmonomer zu entfernen, das in dem Material 8 enthalten
ist. Zuerst wird das Polyethylenharz in den ersten Knetsektionen 19 plastifiziert
und geschmolzen. Anschließend
werden in den Abschnitten zum Entfernen flüchtiger Komponenten 25,
während das
Polyethylenharz stromabwärts übertragen
wird, die flüchtigen
Komponenten, d.h. das Ethylbenzol und Styrolmonomer, verdunstet
bzw. verdampft und in die Unterdruckentlüftung 10 durch Verwendung
einer Unterdruckpumpe gesaugt, um nach außen von der Trommel 3 freigesetzt
zu werden.
Die
Gesamtlänge
jeder Knetschraube 2 ist L/D=50. Die Länge jedes Abschnitts zum Entfernen flüchtiger
Komponenten 25 ist L/D=16. Der Durchmesser jeder Knetschraube 2 ist
46 mm. Die Umdrehungsgeschwindigkeit jeder Knetschraube 2 ist
auf 400 Umdrehungen/Minute eingestellt. Die Extrusionsmenge des
Materials 8 ist auf 100 kg/h eingestellt. Der Druck der
Unterdruckentlüftung 10 ist
auf 0,5 kPa eingestellt. Unter diesen Bedingungen wurde der Vorgang
zum Entfernen flüchtiger
Komponenten aus dem Polyethylenharz durchgeführt.
Das
Polyethylenharz, das von dem Extruder 1 ausgelassen wurde,
wurde in einer Weise des Strangschneidens granuliert, und der prozentuale Gehalt des
Ethylbenzols und Styrolmonomers wurde gemessen. Der prozentuale
Gehalt von Ethylbenzol war 0,054 und der prozentuale Gehalt von
Styrolmonomer war 0,0012. Da der prozentuale Gehalt von Ethylbenzol
und der prozentuale Gehalt von Styrolmonomer in dem unbearbeitenden
Polymerharz 0,98 beziehungsweise 0,042 war, war damit nachgewiesen,
dass ein wirksamer Vorgang zum Entfernen flüchtiger Komponenten erreicht
wurde.
Zweite Ausführungsform
Das
Folgende ist ein Beispiel, in dem das Material 8 aus einem
Polyethylenharz besteht, und in dem ein Verbund, der mit Carbon
Black gemischt ist, unter Verwendung des Extruders 1 gemäß der zweiten
Ausführungsform
hergestellt wird. Hier ist der Durchmesser jeder Knetschraube 2 46
mm und ihre Gesamtlänge
ist L/D=54.
Jede
der ersten Knetsektionen 19 hat die Rotorsegmente 14 und
die Knetscheibensegmente 15 (die drei Knetscheiben haben,
die bei einem Phasenwinkel von 45° bezüglich einander
angeordnet sind) und führt
einen Knetprozess und einen Dispersions- und Mischprozess des Carbon
Blacks bezüglich
des Polyethylenharzes durch.
Die
Extrusionsmenge des Materials 8 ist auf 150 Kg/h eingestellt.
Die Umdrehungsgeschwindigkeit jeder Knetschraube 2 ist
auf 400 Umdrehungen/Minute eingestellt. Die Temperatur des gekneteten
Materials 8 ist auf 228° eingestellt.
Unter diesen Bedingen wurde der Knetvorgang durchgeführt. Als eine
Folge war der prozentuale Gehalt von Styrolmonomer 0,001 oder weniger,
was bedeutet, dass ein Verbund hergestellt wurde, der einen geringen
prozentualen Gehalt flüchtiger
Komponenten und einen hohen Dispersionsgrad von Carbon hat.
Ein
Extruder hat eine Trommel und eine Knetschraube, die sich durch
die Trommel hindurch in einer drehbaren Art und Weise erstreckt.
Die Knetschraube ist mit einem Abschnitt zum Entfernen flüchtiger
Komponenten versehen. Der Abschnitt zum Entfernen flüchtiger
Komponenten hat einen Knetschraubengang, der in einer Richtung für das stromabwärtige Übertragen
eines Materials gewunden ist. Der Knetschraubengang knetet das Material, während er
das Material stromabwärts überträgt, und trennt
eine flüchtige
Komponente von dem Material. Imprägniersektionen, die gestatten,
dass die Knetkammer mit dem Material imprägniert wird, sind jeweils benachbart
an eine stromaufwärtige
Seite und eine stromabwärtige
Seite des Abschnitts zum Entfernen flüchtiger Komponenten so angeordnet,
dass die Luftdichtheit des Abschnitts zum Entfernen flüchtiger
Komponenten des Extruders aufrechterhalten wird. Demzufolge wird
ein wirksamer Vorgang zum Entfernen flüchtiger Komponenten aus dem
Material erreicht.