DE19924024B4

DE19924024B4 - Kontinuierliche Knetmaschine, darin verwendeter Rotor und Verwendung des Rotors

Info

Publication number: DE19924024B4
Application number: DE19924024A
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Takasago TANAKA; Katsunori Takasago Takahashi; Masahiko Takasago Kashiwa; Yoshinori Takasago Kuroda; Shigehiro Takasago Kasai
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1998-05-27
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2019-05-27
Also published as: DE19924024A1; JP3963042B2; US6409373B1; JPH11333831A

Abstract

Rotor (4) für eine kontinuierliche Knetmaschine mit:
einem Zuführabschnitt (18) zum Zuführen eines zu knetenden Materials zu einem Knetabschnitt (19) zum Schmelzen und Kneten des Materials in ein geknetetes Material; und
einem Abführabschnitt (27) mit einem zur Längsachse des Rotors (4) parallel verlaufenden Parallelgang (33) an einer Außenumfangsoberfläche des Rotors, gekennzeichnet durch einen Spiralgang (34), der in stromabwärtiger Fortsetzung des Parallelgangs (33) in dem Abführabschnitt (27) an der Außenumfangsoberfläche des Rotors (4) ausgebildet ist und eine Neigung von 30 bis 70° bezüglich der Rotorlängsachse hat, um das geknetete Material mit der Drehung des Rotors mit über den Abführbereich annähernd gleichmäßiger Geschwindigkeit radial nach außen zu fördern.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Rotor für eine kontinuierliche Knetmaschine zum Kneten eines Polymerharzmaterials, wie etwa ein Kunststoffmaterial oder Gummi mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1, eine kontinuierliche Knetmaschine und eine Verwendung des Rotors.
In einer kontinuierlichen Knetmaschine wird normalerweise ein zu knetendes Material, wie etwa Kunststoffmaterial oder Gummi, einer großen Scherwirkung unterworfen, und zwar unter Anwendung von Rotoren, die sich bei großer Geschwindigkeit in verschiedene Richtungen drehen, und dadurch innerhalb kurzer Zeit geschmolzen. Verschiedenartige Füllstoffe und Zusätze werden effizient in das geschmolzene Harz geknetet und verteilt. In dieser Weise können Harzprodukte verschiedener Qualitäten erzeugt werden.
Insbesondere in kontinuierlichen Knetmaschinen einer Struktur, in der beide Enden gestützt sind und in der Rotoren jeweils an ihren beiden Axialenden mit Hilfe von Lagerungen gestützt sind, besteht kein Risiko einer Spitzenvibration jedes Rotors und eines Kontakts der Rotorspitze mit einer Kammer. Daher können die Rotoren bei großer Geschwindigkeit gedreht werden und kann eine Knet- und Pelletisierausrüstung mit einer großen Produktivität leicht realisiert werden.
In einer kontinuierlichen Doppelschneckenknetmaschine der Doppelrotorbauart, wie etwa einer kontinuierlichen Knetmaschine der Bauart, in der beide Enden gestützt sind, ist ein Paar von rechten und linken Rotoren, die jeweils einen Zuführabschnitt und einen Knetabschnitt für ein zu knetendes Material haben, drehbar in einer Kammer eingesetzt, während sie an ihren beiden Axialenden gestützt werden, wobei die Kammer an ihrem einen Ende einen Materialeinspeiseanschluss hat und die Rotoren jeweils an ihrem einen Ende einen Abführabschnitt (Abführgänge) haben, um das Material radial nach außen auszuschaben bzw. herauszufördern, nachdem dieses mittels der Rotoren geknetet worden ist, und die Kammern an ihrem gegenüberliegenden Ende einen Abführanschluss haben, der radial außerhalb gebildet ist, um das geknetete Material zur Außenseite der Kammer abzuführen, nachdem es mittels des Abführabschnitts herausgefördert worden ist (siehe beispielsweise japanische Patentveröffentlichung Nr. JP 58-50533 A und JP 6-41135 A , auf die hiermit vollständig Bezug genommen sei).
Eine weitere Doppelschneckenknetmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus der DE 750 509 C bekannt.
In der kontinuierlichen Doppelschneckenknetmaschine der Bauart nach Vorbeschreibung, in der beide Enden gestützt sind, kann der Vorderendabschnitt der Kammer nicht geöffnet werden und kann der Abführanschluss nicht radial nach außen geöffnet werden, so dass das innerhalb der Kammer in Richtung auf die stromabwärtige Seite in der Axialrichtung der Rotoren strömende geknetete Material radial nach außerhalb der Rotoren herausgefördert wird, und zwar mit Hilfe der Abführabschnitte (Abführgänge) der Rotoren nach der Ankunft in dem Bereich (nachstehend als "Abführbereich" bezeichnet), der dem Abführanschluss in der Kammer entspricht, wobei deren Strömungsrichtung von der Rotorachsrichtung in eine Richtung geändert wird, die nahezu senkrecht dazu ist.
Da in der herkömmlichen kontinuierlichen Doppelschneckenknetmaschine der Vorsprungsbetrag jedes Rotorabführabschnitts für beide Rotoren in der Rotorachsrichtung gleich festgelegt ist, wird die Temperatur des zwischen der inneren Oberfläche der Kammer und den Abführabschnitten der Rotoren gefüllten gekneteten Materials größer, und zwar durch eine durch die Drehung des Rotors erzeugte Scherkraft, woraus sich ergibt, dass die Temperatur des in dem Abführanschluss vorhandenen gekneteten Materials in der Rotorachsrichtung ungleichmäßig wird.
Wenn speziell das in der Rotorachsrichtung strömende geknetete Material an dem stromabwärtigen Ende der Kammer radial nach außerhalb abgeführt wird, ist eine Strömung vorhanden, die unmittelbar von der stromaufwärtigen Seite des Abführanschlusses zu der Außenseite vorrückt, und eine Strömung, die nach einem Verbleib in dem Abführbereich bis zu dem stromabwärtigen Ende der Kammer herausgeht. Beispielsweise ist, wie in 15 gezeigt, die Strömungsratenverteilung des gekneteten Materials an der stromabwärtigen Seite (der rechten Seite gemäß 15) im Abführanschluss kleiner.
Andererseits wird eine mit dem Abführbereich oder dem Abführanschluss in der Kammer verbundene Harzrohrleitung gewöhnlicherweise mit dem gekneteten Material gefüllt; im Falle, dass der Vorsprungsbetrag jedes Rotorabführabschnitts für beide Rotoren in der Rotorachsrichtung gleich ist, ändert sich so eine aufgebrachte Scherleistung, die mit der Drehung der Rotoren von den Abführgängen auf das im Abführbereich vorhandene geknetete Material ausgeübt wird, wenig in der Rotorachsrichtung.
Somit ist die auf das geknetete Material in dem Abführbereich ausgeübte Scherleistung nahezu konstant, wenngleich die Strömungsratenverteilung des Materials an der stromabwärtigen Seite kleiner ist. Daraus folgt, dass die auf das geknetete Material pro Gewichtseinheit ausgeübte Scherleistung an der stromabwärtigen Seite des Abführanschlusses größer ist. Demzufolge tritt, wie in 15 in dem oberen Graphen gezeigt, eine relativ große Temperaturdifferenz ΔT zwischen dem stromauf durch den Abführanschluss passierenden gekneteten Harz und dem stromab durch den Abführanschluss passierenden gekneteten Harz auf.
Sobald eine große Temperaturdifferenz ΔT in dem im Abführanschluss vorhandenen geschmolzenen Harz auftritt, kann ein geknetetes Produkt erhalten werden, das an der stromaufwärtigen Seite des Abführanschlusses bei einer erwünschten Temperatur gehalten wird, wogegen an der stromabwärtigen Seite des gleichen Anschlusses die Temperatur des gekneteten Produkts zu groß wird, woraus eine Teilzersetzung des gekneteten Materials und eine Qualitätsverschlechterung des Produkts resultieren kann. Außerdem entsteht auch das Problem, dass darauffolgend aus einem Mundstück (einem Pelletisierer) extrudierte Pellets in der Länge ungleichmäßig werden, und zwar aufgrund eines durch den Temperaturunterschied verursachten Viskositätsunterschieds.
Andererseits schlägt die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. JP 9-1630 A offenbarte Erfindung vor, dass der stromabwärtige Endabschnitt jedes Rotors in einer säulenartigen Form ohne Abführgänge gebildet wird, und zwar als Mittel zur Verhinderung, dass die Harztemperatur in dem Abführanschluss, auf den sich oben bezogen wird, ungleichmäßig wird (siehe Anspruch 1 in der Offenlegungsschrift).
Sofern die Abführgänge von den stromabwärtigen Enden der Rotoren unter Ausbildung einer glatten Beschaffenheit weggelassen werden, wird die Unregelmäßigkeit der Harztemperatur in dem Abführanschluss korrigiert, wogegen in dem Abführbereich keine Funktion, das Harz herauszufördern bzw. auszuschaben, vorhanden ist, wodurch eine bestimmte Viskosität des gekneteten Materials einer großen Druckschwankung in dem Abführanschluss Vorschub leisten kann.
Somit ist es im Falle, dass die Abführabschnitte der Rotoren unter Ausbildung glatter Abschnitte ohne Abführgänge übernommen werden, notwendig, dass die Rotoren bei großer Geschwindigkeit gedreht werden, um eine ausreichende Energie zur Zuführung von geschmolzenem Harz unter Druck zu gewährleisten, wodurch ein neues Problem dahingehend entsteht, dass eine sich von dem Abführanschluss zu der stromabwärtigen Seite erstreckende Zahnradpumpe schwerlich in einem Normalzustand zu betreiben ist und Betriebsbedingungen für die kontinuierliche Knetmaschine enger werden.
Gemäß dem Fall, dass die Abführabschnitte von Rotoren unter Ausbildung glatter Abschnitte ohne Abführgänge übernommen werden, ist das Harz nicht mehr gleichmäßig in dem Einlass einer an der gegenüberliegenden Endwand der Kammer angeordneten Viskodichtung vorhanden, so dass es die resultierende Verringerung einer Ausgabeleistung nicht länger möglich macht, das Harz mittels der Viskodichtung abzudichten, wodurch die Harzströmung zu den Abführanschluss zu leichtgängig bzw. gleichmäßig wird. Als ein Ergebnis strömt insbesondere im Falle eines Zweistufenknetens (das Kneten wird auch an der stromaufwärtigen Seite einer Einlassvorrichtung durchgeführt), das Harz durch den zweiten Knetabschnitt, ohne angehalten bzw. gestoppt zu werden, wodurch es schwerlich darin verbleibt, so dass die Gelbeseitungsfähigkeit markant beeinträchtigt werden kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, effizient das Auftreten einer Schwierigkeit im Betrieb einer Zahnradpumpe aufgrund einer Druckschwankung in dem Abführanschluss zu verhindern, ebenso eine Verringerung der Gelbeseitigungsfähigkeit zu verhindern, die durch eine Nonstop-Strömung des Harzes durch den Knetabschnitt verursacht wird, und gleichzeitig die Temperaturdifferenz in der Rotorachsrichtung des gekneteten Materials in den Abführabschnitten der Rotoren zu minimieren, wodurch die Produktqualität verbessert wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Rotor gemäß Anspruch 1 und der Knetmaschine gemäß Patentanspruch 3 gelöst.
Da in diesem Falle ein Anteil oder das gesamte in dem Abführbereich vorhandene geknetete Material von dem Abführanschluss abgeführt wird, während es mit Hilfe der Spiralgänge zu der gegenüberliegenden Seite (stromabwärtige Seite) der Kammer extrudiert wird, verringert sich der Unterschied in der Abführströmungsrate zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des Abführanschlusses und wird eine Abweichung bzw. ein Versatz der Strömungsratenverteilung in dem Abführanschluss kleiner, woraus sich ergibt, dass die pro Gewichtseinheit auf das durch den Abführanschluss strömende geknetete Material ausgeübte Scherleistung nahezu gleichmäßig in der Rotorachsrichtung wird.
In der vorliegenden Erfindung ist es entgegen der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. JP 9-1630 A offenbarten Erfindung, nicht so, dass die Funktion, das geknetete Material herauszufördern, vollständig von den Abführabschnitten von Rotoren beseitigt wird, sondern dass die Abführabschnitte immer noch diese Funktion übernehmen, so dass das Auftreten einer großen Druckschwankung in dem Abführanschluss verhindert wird und die Verschlechterung der Gelbeseitigungsfähigkeit, die durch eine Nonstop-Strömung des Harzes von dem Abführbereich in Richtung auf den Abführanschluss verursacht wird, ebenso verhindert wird.
Ferner ist erfindungsgemäß der Spiralwinkel jedes Spiralgangs relativ zu der Rotorachsrichtung auf einen Wert in dem Bereich von 30° bis 70° festgelegt.
Dies liegt darin begründet, dass, wenn der Spiralwinkel jedes Spiralgangs kleiner als 30° ist, der Spiralgang eine Form annimmt, die einem Parallelgang in der herkömmlichen Knetmaschine gleicht, wodurch ein Risiko entsteht, dass die Temperaturdifferenz in dem Abführanschluss nicht auf ein Ausmaß verringert werden kann, in welchem keine fehlerhafte Pellets entstehen. Auch liegt dies darin begründet, dass, wenn der Spiralwinkel jedes Spiralgangs 70° überschreitet, ein Risiko besteht, dass das geknetete Material leichter durch den Knetabschnitt passiert, ohne angehalten bzw. gestoppt zu werden, wodurch der beseitigte Gelanteil kleiner wird.
In der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Abführabschnitt an seiner Außenumfangsoberfläche mit Parallelgängen versehen wird, die an einer stromaufwärtigen Seite der Spiralgänge positioniert sind.
Es ist wünschenswert, dass das Längenverhältnis der Spiralgänge in der Rotorachsrichtung relativ zu dem Abführabschnitt auf einem Wert in dem Bereich von 0,2 bis 0,8 festgelegt werden.
Dies liegt darin begründet, dass, wenn das obige Längenverhältnis der Spiralgänge kleiner als 0,2 ist, der größere Teil des Abführabschnitts durch Parallelgänge ausgemacht wird und dass es somit unmöglich wird, die Temperaturdifferenz in dem Abführanschluss auf ein Ausmaß zu verringern, dass keine fehlerhaften Pellets entstehen. Auch liegt dies darin begründet, dass, wenn das obige Verhältnis der Spiralgänge 0,8 überschreitet, die Parallelgänge, die einen Strömungswiderstand des Harzes in dem Abführabschnitt erzeugen, zu kurz werden, wodurch das geknetete Material leichter den Knetabschnitt passieren kann, ohne angehalten bzw. gestoppt zu werden, was zu einer Verschlechterung des entfernten Gelanteils führt.
Es zeigen:
1 eine Schnittseitenansicht eines stromabwärtigen Abschnitts einer kontinuierlichen Doppelschneckenknetmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine Raumansicht von Rotoren, die in den stromabwärtigen Abschnitt angeordnet sind;
3a eine Schnittansicht entlang der Linie A-A aus 1, und 3b eine Schnittansicht entlang der Linie B-B aus 1;
4 eine Schnittansicht der gesamten Struktur der kontinuierlichen Doppelschneckenknetmaschine;
5a eine Querschnittsansicht einer Abwandlung einer Verbindungsstruktur zwischen einer Kammer und einer Zahnradpumpe, wobei die Zahnradpumpe horizontal angeordnet ist und unmittelbar mit der Unterseite der Kammer verbunden ist, die einen nach unten gerichteten Anschluss hat, und 5b ein Beispiel, in welchem eine L-förmige Rohrleitung mit der Unterseite einer Kammer verbunden ist, die einen nach unten gerichteten Abführanschluss und eine vertikal angeordnete Zahnradpumpe hat, die mit der Rohrleitung verbunden ist;
6a, 6b und 6c Querschnittsansichten von Abwandlungen von Verbindungsstrukturen der Kammer mit der Zahnradpumpe;
7a und 7b Querschnittsansichten weiterer Abwandlungen von Verbindungsstrukturen zwischen Kammer und Zahnradpumpe;
8 eine Schnittseitenansicht der Gesamtstruktur einer kontinuierlichen Doppelschneckenknetmaschine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9a und 9b schematische Diagramme von Rotoren zur Darlegung der Definition eines Spiralwinkels jedes Spiralgangs und seiner Längen;
10 einen Graphen einer Beziehung zwischen dem Spiralwinkel des Spiralgangs und einer Temperaturdifferenz in einem Abführanschluss (im Falle einer Ausgabeleistung von 40 kg/h);
11 einen Graphen ähnlich der 10 (im Falle einer Ausgabeleistung von 60 kg/hr);
12 einen Graphen einer Beziehung zwischen dem Spiralwinkel des Spiralgangs und der Anzahl von Gelausbildungen;
13a einen Graphen einer Beziehung zwischen dem Spiralwinkel des Spiralgangs und einer Temperaturdifferenz in dem Abführanschluss, und 13b einen Graphen einer Beziehung zwischen dem Spiralwinkel des Spiralgangs und der Anzahl von Gelausbildungen (im Fall einer Ausgabeleistung von 40 kg/h);
14a einen Graphen einer Beziehung zwischen dem Spiralwinkel des Spiralgangs und einer Temperaturdifferenz in dem Abführanschluss, und 14b einen Graphen einer Beziehung zwischen dem Spiralwinkel des Spiralgangs und der Anzahl von Gelausbildungen (im Falle einer Ausgabeleistung von 60 kg/h); und
15 eine Schnittseitenansicht eines stromabwärtigen Abschnitts in einer herkömmlichen kontinuierlichen Doppelschneckenknetmaschine, in der eine Ursache für ungleichmäßige Temperaturen in dem Abführanschluss gezeigt sind.
Kontinuierliche Knetmaschinen gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sind nachstehend anhand der 1 bis 14b beschrieben.
Die 1 bis 4 zeigen eine kontinuierliche Doppelschneckenknetmaschine einer Bauart mit zwei Rotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Gemäß 4 ist die kontinuierliche Doppelschneckenknetmaschine 1 mit einer Kammer 2 als ein Maschinenkörper versehen, wobei innerhalb der Kammer 2 zwei sich der Länge nach erstreckende, generell zylindrische Knetkammern 3 in Verbindung miteinander und generell in der Querschnittsform von Brillen gebildet sind.
In den innerhalb der Kammer 2 gebildeten Knetkammern 3 ist ein Paar von rechten und linken Rotoren 4 eingesetzt, die parallel zueinander drehbar sind zur Zuführung eines zu knetenden Materials von einer Endseite (stromaufwärtige Seite; gemäß 4 rechte Seite) der Kammer 2 in Richtung auf die gegenüberliegende Endseite (stromabwärtige Seite; gemäß 4 linke Seite) und zum Kneten und Schmelzen des Materials während der Zuführung.
Die beiden Rotoren 4 sind an ihren beiden Axialenden mittels Lagerungen 5, 6 und 7 drehbar gestützt, die an beiden stromauf- und stromabwärtigen Seiten der Kammer 2 angeordnet sind, wobei diese in zueinander gegenüberliegenden Richtungen gedreht werden, so dass ihre gegenüberliegenden inneren Seiten sich von oberen zu unteren Positionen bewegen.
Eine Antriebseinheit 8 für die Rotoren 4 ist mit dem stromaufwärtigen Ende der Kammer 2 verbunden. Die Antriebseinheit 8 hat ein Gehäuse 9, das mit dem stromaufwärtigen Ende der Kammer 2 tandemförmig verbunden ist, ein Paar von Vorder- und Hinterlagerungen 5, 6, die den Antriebswellenabschnitt 10 jedes in das Gehäuse 9 eingesetzten Rotors 4 drehbar stützen, und ein Antriebszahnrad 11, das in der Axialrichtung des Antriebswellenabschnitts 10 an einem Zwischenabschnitt befestigt ist.
Weiterhin ragt der Antriebswellenabschnitt 10 eines des Paars von Rotoren 4 zu der stromaufwärtigen Seite des Gehäuses 9 vor, wobei sein vorragender Endabschnitt mit einem Motor 12 verbunden ist, der mit einem Übersetzungsmechanismus ausgerüstet ist. Die Antriebszahnräder 11 der Rotoren 4 sind in unmittelbarer Verzahnung zueinander, so dass, wenn ein Rotor mittels des Motors 12 gedreht wird, der andere Rotor 4 in einer Richtung dreht, die sich von der Drehrichtung des einen Rotors unterscheidet.
Ein Einspeiseanschluss 13 zum Einspeisen eines zu knetenden pulverförmigen Materials in die Knetkammern 3 ist in der oberen Fläche eines stromaufwärtigen Endabschnitts der Kammer 2 gebildet, wobei ein (nicht gezeigter) Trichter mit dem Einspeiseanschluss 13 verbunden ist. In einer Zwischenposition der Kammer 2 ist ein Entlüftungsloch 14 gebildet, damit das während eines Knetens erzeugte Gas aus den Knetkammern 3 strömt, oder um später Zusätze, wie etwa anorganische Füllstoffe, zuzuführen.
In der unteren Fläche eines stromabwärtigen Endabschnitts der Kammer 2 ist ein Abführanschluss 15 zum Abführen bzw. Verdrängen des geschmolzenen und gekneteten Materials zur Außenseite der Kammer 2 gebildet. Der in diesem Ausführungsbeispiel verwendete Abführanschluss 15 ist ein bezüglich der Rotoren 4 radial nach unten öffnender unterer Anschluss.
In einem Zwischenabschnitt in der Materialförderrichtung der Kammer 2 ist eine Einlassvorrichtung 17 angeordnet, die ein Paar von oberen und unteren Einlassplatten 16 hat. Die Einlassplatten 16 werden radial in Richtung auf den Außenumfangsabschnitt der Rotoren 4 oder davon weg bewegt, um die Strömungsrate des gekneteten Materials einzustellen. Die in der Kammer 2 gebildeten Knetkammern 3 sind in zwei Knetstufen 3A und 3B unterteilt, die tandemförmig jeweils an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite angeordnet sind.
An der Außenumfangsoberfläche jedes Rotors 4, der in die an der stromaufwärtigen Seite der Einlassvorrichtung 17 angeordnete erste Stufe bzw. Kammerabschnitt 3A eingesetzt ist, sind aufeinanderfolgend ausgehend von der stromaufwärtigen Seite ein erster Zuführabschnitt 18, der durch Spiralgänge zum Vorrücken des von dem Einspeiseanschluss 13 eingespeisten pulverförmigen Materials ausgebildet ist, und ein erster Knetabschnitt 19 gebildet, um durch Ausübung einer großen Scherkraft auf das pulverförmige Material dieses zu kneten und zu schmelzen.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Knetabschnitt 19 mit einem Zuführgang 19A versehen, der in der Extrudierrichtung des Materials mit der Drehung des Rotors 4 zu der stromabwärtigen Seite verdreht ist, und mit einem Rückführgang 19B versehen, der in einer Richtung verdreht ist, um das Material mit der Drehung des Rotors zurück zu der stromaufwärtigen Seite zu schieben. Jeder in diesem Ausführungsbeispiel übernommene Rotor 4 ist ein Rotor einer Einzelgangbauart, in der Knetgänge und Spiralgänge in Intervallen von 120° in der Umfangsrichtung gebildet sind.
Andererseits sind an der Außenumfangsoberfläche jedes Rotors 4, die in die an der stromabwärtigen Seite der Einlassvorrichtung 17 angeordnete zweite Stufe bzw. Kammerabschnitt 3B eingesetzt ist, aufeinanderfolgend ausgehend von der stromaufwärtigen Seite ein zweiter Zuführabschnitt 20 gebildet, der durch Spiralgänge zum zwangsweisen Fördern des im ersten Knetabschnitt 19 geschmolzenen Materials in Richtung auf den Abführanschluss 15 ausgebildet ist, und ein zweiter Knetabschnitt 21 gebildet, der weiterhin eine Scherkraft auf das Material ausübt, um das Material zu schmelzen und zu kneten.
Die vorliegende Erfindung ist ebenso anwendbar auf eine kontinuierliche Knetmaschine, in der lediglich der zweite Zuführabschnitt 20 an der Außenumfangsoberfläche jedes in der zweiten Stufe 3B positionierten Rotors 4 gebildet ist, und auf eine kontinuierliche Knetmaschine, in der lediglich der zweite Knetabschnitt 21 gebildet ist, ohne den zweiten Zuführabschnitt 20 zu bilden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der zweite Knetabschnitt 21 mit lediglich einem Zuführgang 21B (siehe 2) versehen, der in einer Extrudierrichtung des Materials mit der Drehung des zugehörigen Rotors 4 zu der stromabwärtigen Seite verdreht ist. Dieser ist nicht mit einem Rückführgang versehen.
Eine Zahnradpumpe 22 (die später anhand der 5 bis 7 erläutert wird) ist durch eine Verbindungsrohrleitung 42 mit der Unterseite des Abführanschlusses 15 verbunden, wobei eine Pelletisiervorrichtung oder eine andere Endbearbeitungsvorrichtung mit der Abführseite der Zahnradpumpe 22 verbunden ist. Ein kontinuierliches Knet- und Pelletisiersystem für ein Polymerharzmaterial ist durch die kontinuierliche Doppelschneckenknetmaschine 1, die Zahnradpumpe 22 und die Pelletisiervorrichtung ausgebildet.
Gemäß 1 ragt der stromabwärtige Endabschnitt jedes Rotors 4 durch eine Viskodichtung 23 zu der Außenseite der Kammer 2 vor. Dieser vorragende Abschnitt des Rotors ist drehbar an der Seite der Kammer 2 abgestützt, und zwar mittels der an der stromabwärtigen Seite vorgesehenen Lagerung 7, die an einem vertikalen Wandabschnitt 24 befestigt ist, der eine stromabwärtige Endfläche der Kammer 2 ausbildet.
Die Viskodichtung 23 hat einen Dichtzylinderabschnitt 25, der derart installiert ist, dass er sich durch die stromabwärtige Endfläche der Kammer 2 erstreckt, und einen Umkehrgewindeabschnitt 26, der an der Außenumfangsoberfläche des stromabwärtigen Endabschnitts jedes Rotors 4 gebildet und gleitfähig in den Dichtzylinderabschnitt 25 eingesetzt ist. Der Umkehrgewindeabschnitt 26 ist in einer Richtung gebildet, in der sich seine Gewinde mit der Drehung des Rotors 4 zu der stromaufwärtigen Seite verschieben.
Das von der Knetkammer 3 in den Dichtzylinderabschnitt 25 eingetretene geknetete Material wird mittels eines umgekehrten Zuführvorgangs des Umkehrgewindeabschnitts 26 zu der stromaufwärtigen Seite rückgeführt, wodurch das geknetete Material sicher im Dreh- und Gleitabschnitt des Rotors 3 abgedichtet ist.
Gemäß den 1 und 4 ist an der Außenumfangsoberfläche des stromabwärtigen Endes des Rotors 4 ein Abführabschnitt 27 gebildet, um das in dem Knetabschnitt 19 jedes Rotors geschmolzene und geknetete Material radial nach außen auszuschaben bzw. herauszufördern. Der Abführabschnitt 27 ist in etwa der gleichen Länge ausgebildet wie eine Axiallänge des Rotors in einem Bereich (einem Abführbereich 28), in welchem der Abführanschluss 15 der Knetkammer 3 gebildet ist.
Gemäß den 2 und 3a ist der Abführabschnitt 27 jedes Rotors 4 dadurch ausgebildet, dass drei kurze zylinderartige Abführsegmente 29, 30 und 31 an dem Außenumfangsabschnitt eines Wellenkörpers 4A eingearbeitet sind, der einen Kern des Rotors 4 ausmacht. Die Abführsegmente 29, 30 und 31 machen jeweils ungefähr ein Drittel der Rotoraxiallänge in dem Abführbereich 28 aus und haben jeweils drei Abführgänge 32, die in der Umfangsrichtung in Intervallen von 120° radial nach außerhalb ragen.
Die Abführgänge 32 des an der äußersten stromaufwärtigen Seite angeordneten ersten Segments 29 und des unter den drei Abführsegmenten zentral positionierten zweiten Segments 30, sind als Parallelgänge 33 gebildet, die sich parallel zur Rotorachsrichtung erstrecken; dagegen sind die Abführgänge 32 des an der äußersten stromabwärtigen Seite angeordneten dritten Segments 31 als Drall- oder Spiralgänge 34 gebildet, die in einer Extrudierrichtung des gekneteten Materials in Richtung auf das gegenüberliegende Ende (die Seite der Viskodichtung 23) der Kammer 2 geneigt sind.
In diesem Ausführungsbeispiel ist gemäß 2 jeder Abführabschnitt 27 in einem Bereich ausgehend von seinem äußersten stromabwärtigen Ende bis zu einer bei einem Drittel gelegenen stromaufwärtigen Position im selben Abschnitt mit den Spiralgängen 34 versehen und in einem Bereich ausgehend von dem stromabwärtigen Ende von Spiralgängen 34 bis zu der verbleibenden bei zwei Drittel gelegenen Position mit Parallelgängen 33 versehen, d.h. bis zu dem äußersten stromaufwärtigen Ende des Abführabschnitts.
In der kontinuierlichen Knetmaschine 1 gemäß den 1 bis 4 ist der Drall- oder Spiralwinkel θ (siehe 9b) jedes Spiralgangs relativ zu der Rotorachsrichtung auf etwa 40° festgelegt.
Obwohl in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ein stromaufwärtiges Ende des Spiralgangs 34 zum Parallelgang 33 angrenzend ist, können beide diskontinuierlich sein.
Zum Kneten eines Material in der kontinuierlichen Doppelschneckenknetmaschine 1 der obigen Konstruktion wird zunächst ein zu knetendes pulverförmiges Material, das einen anorganischen Füllstoff enthalten kann, ausgehend von dem Einspeiseanschluss 13 in die Knetmaschine gespeist. In der ersten Stufe 3A wird das somit zugeführte Material ferner mittels des ersten Zuführabschnitts 18 zu der stromabwärtigen Seite gespeist und einer großen Scherkraft unterworfen, wenn es in dem Knetabschnitt 19 eine Nockenspitze passiert, so dass das Material mittels der von dem Material selbst erzeugten Wärme schmilzt.
Anschließend erreicht das geschmolzene Material den zweiten Zuführabschnitt 20 in der zweiten Stufe 3B, ausgehend von welchem es mittels eines Schneckendrehvorgangs des Zuführabschnitts 20 zum zweiten Knetabschnitt 21 geführt wird, in welchem Abschnitt 21 das geschmolzene Material weiter geknetet und geschmolzen wird.
Das somit geknetete und geschmolzene Material passiert den zweiten Knetabschnitt 21 und wird zu dem unterhalb des Abführbereiches 28 offenen Abführbereich 28 extrudiert, ausgehend von welchem es durch den Abführanschluss 15 zu der Außenseite der Kammer 2 abgeführt wird.
In diesem Falle wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Anteil des in dem Abführbereich 28 vorhandenen gekneteten Materials zu dem Abführanschluss 15 hin herausgefördert, während es mittels der an der äußersten stromabwärtigen Seite des Abführabschnitts 27 gebildeten Spiralgänge 34 zu der gegenüberliegenden Endseite (stromabwärtige Seite) der Kammer 2 geschoben wird, so dass sich der Unterschied in der Abführströmungsrate, der zwischen dem stromaufwärtigen Abschnitt und dem stromabwärtigen Abschnitt in dem Abführanschluss 15 auftritt, verringert und der Versatz bzw. die Abweichung einer Strömungsratenverteilung in dem Abführanschluss 15 kleiner wird als in einer (in 15 gezeigten) herkömmlichen Knetmaschine.
Demzufolge wird die Scherleistung pro Gewichtseinheit, die dem durch den Abführanschluss 15 strömenden gekneteten Material auferlegt wird, in der Rotorachsrichtung nahezu gleichmäßig aufrecht erhalten, wodurch im Abführanschluss 15 das Auftreten einer großen Temperaturdifferenz zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite verhindert wird.
Somit kann in diesem Ausführungsbeispiel die Harztemperatur in dem Abführanschluss 15 nahezu gleichmäßig aufrecht erhalten werden, so dass es möglich ist, selbst bei einer zufälligen Erhöhung der Temperatur eine Verschlechterung des gekneteten Materials zu verhindern, wodurch die Qualität des Endprodukts verbessert werden kann und es möglich ist, zu verhindern, dass die Pelletlänge ungleichmäßig wird.
Da überdies die Harztemperatur in dem Abführanschluss 15 nahezu gleichmäßig gehalten werden kann, wird es leichter, mittels der Einlassvorrichtung 17 und mittels einer Steuerung des Saugdruckes in der Zahnradpumpe 22 eine Einstellung der Knetgüte zu bewirken.
Da ferner in dem Abführabschnitt 27 die Parallelgänge 33 verbleiben und die Funktion, das geknetete Material herauszufördern, nicht verloren geht, wird nicht nur das Auftreten einer Druckschwankung im Abführanschluss 15 verhindert, sondern ist es auch möglich, eine Verschlechterung der Gelbeseitigungsfähigkeit zu verhindern, die ausgehend von dem Abführbereich 28 durch eine Nonstop-Strömung des Harzes durch den zweiten Knetabschnitt 21 und die nachfolgende Ankunft des Harzes an dem Abführanschluss 15 verursacht wird.
Da ferner das in dem Abführbereich 28 vorhandene geknetete Material mittels der Spiralgänge 34 zu der gegenüberliegenden Endseite der Kammer 2 geschoben wird, ist das geknetete Material an der Einlassseite der Viskodichtung 23 nahezu gleichmäßig vorhanden, so dass auch ein zusätzlicher Effekt erhalten wird, wonach die Dichtung des Harzes durch die Viskodichtung effektiv durchgeführt wird.
Somit kann das Problem, dass die Temperatur in dem Abführanschluss der kontinuierlichen Doppelschneckenknetmaschine 1 der Bauart mit Stützung beider Enden ungleichmäßig wird, mittels der vorliegenden Erfindung gelöst werden, so dass es möglich wird, verschiedenartige Strukturen zur Verbindung mit der Zahnradpumpe 22 zu übernehmen, ohne durch das Beeinträchtigungsproblem des Harzes belastet zu werden, das durch ungleichmäßige Temperaturen im Abführanschluss 15 verursacht wird.
In dieser Verbindung zeigen die 5 bis 7 Abwandlungen von Verbindungsstrukturen zwischen der Kammer 2 und der Zahnradpumpe 22, welche Abwandlungen auf die kontinuierliche Doppelschneckenknetmaschine 1 gemäß der vorliegenden Erfindung anwendbar sind.
In 5a ist eine horizontal angeordnete Zahnradpumpe 22 unmittelbar mit der Unterseite einer Kammer 2 verbunden, die einen nach unten gerichteten Abführanschluss 15 hat, während in 5b eine L-förmige Rohrleitung 35 mit der Unterseite einer Kammer 2 verbunden ist, die einen nach unten gerichteten Abführanschluss 15 hat, wobei eine vertikal angeordnete Zahnradpumpe 22 unmittelbar mit der Rohrleitung 35 verbunden ist.
In 6a ist ein Abführanschluss 15 in Übereinstimmung mit einem geneigten Zustand von Rotoren 4 geneigt und ist eine vertikal angeordnete Zahnradpumpe 22 mit dem geneigten Abführanschluss 15 verbunden. In 6b ist ein Abführanschluss 15 horizontal in Übereinstimmung mit einer vertikalen Anordnung von Rotoren 4 geöffnet und ist eine vertikal angeordnete Zahnradpumpe 22 mit dem Abführanschluss 15 verbunden.
In 6c ist ein horizontaler Abführanschluss 15 in einer Kammer 2 gebildet, die horizontal eingerichtete Rotoren 4 hat, während eine vertikal angeordnete Zahnradpumpe 22 mit dem Abführanschluss 15 verbunden ist.
7 zeigt Verbindungsstrukturen, in denen linke und rechte Knetkammern 3 in der zweiten Stufe 3B unabhängig voneinander angefertigt sind.
In 7a sind mit den Knetkammern 3 verbundene Abführanschlüsse 15 in Übereinstimmung mit einem geneigten Zustand von Rotoren 4 geneigt, während ein Ellbogen 36 mit den geneigten Abführanschlüssen 15 verbunden ist und eine vertikal angeordnete Zahnradpumpe 22 unmittelbar mit dem Ellbogen 36 verbunden ist. In 7b sind mit Knetkammern 3 verbundene Abführanschlüsse 15 jeweils in rechten und linken Seitenflächen der Kammer 2 geöffnet, während vertikal angeordnete Zahnradpumpen 22 jeweils über Horizontalrohrleitungen 37 mit den Knetkammern 3 verbunden sind.
8 veranschaulicht das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Erfindung auf eine kontinuierliche Doppelschneckenknetmaschine der Einzelknetbauart (beispielsweise eine Knetmaschine der Kobe Steel's KCM oder NCM-Serie) angewendet, die keine Einlassvorrichtung 17 hat.
Das vorherige erste Ausführungsbeispiel und dieses zweite Ausführungsbeispiel unterscheiden sich dahingehend, dass in dem erstgenannten die Knetkammern 3 mittels der Einlassvorrichtung 17 in zwei Stufen aufgeteilt sind, wogegen in der letzteren lediglich eine Stufe vorhanden ist.
In diesem Ausführungsbeispiel ist als eine Einrichtung zur Einstellung der Knetgüte keine Zahnradpumpe 22, sondern eine Klappenöffnung übernommen worden, die ein schwenkbar an dem Abführanschluss 15 gesichertes Deckelelement und einen Zylinder zum schwenkbaren Bewegen des Deckelelements aufweist.
Die obige Klappenöffnung kann auch in der kontinuierlichen Doppelschneckenknetmaschine 1 der Zweistufenart (4) des ersten Ausführungsbeispiels übernommen werden, wobei es auch möglich ist, eine Zahnradpumpe 22 mit der kontinuierlichen Doppelschneckenknetmaschine dieses Ausführungsbeispiels (8) zu verbinden.
Andere grundsätzliche strukturelle Gesichtspunkte sind nahezu die gleichen wie im ersten Ausführungsbeispiel, so dass diese in 8 mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind und deren ausführliche Erläuterung weggelassen ist.
Es ist verständlich, dass die obigen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung lediglich zum Zwecke einer Veranschaulichung und nicht zur Einschränkung gedacht sind. Der technische Bereich der vorliegenden Erfindung ist durch den Bereich der beigefügten Ansprüche bestimmt, wobei alle darunter fallenden Abwandlungen in dem Bereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sind.
Beispielsweise kann, obwohl die Länge jedes der Abführabschnitt 27, die in dem veranschaulichten Ausführungsbeispielen gleich oder größer ist als die Länge in der Rotorachsenrichtung des Abführanschlusses 15, diese etwas kleiner sein als die Länge in der Rotorachsenrichtung des Abführanschlusses 15.
Die Anzahl von Gängen in jeden Abführabschnitt 27 ist nicht auf drei beschränkt. Mindestens ein solcher Gang ist ausreichend.
Obwohl sich in den kontinuierlichen Doppelschneckenknetmaschinen 1 der obigen Ausführungsbeispiele ein Paar von Rotoren 4 in verschiedenen Richtungen dreht, stellen die verwendete Drehrichtung des Rotors und Rotoranzahl keine wesentlichen Bedingungen in der vorliegenden Erfindung dar, solange die Harztemperaturverteilung in dem Abführanschluss 15, der sich vom Rotor 4 radial nach außerhalb öffnet, vergleichmäßigt wird.
Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auch auf eine kontinuierliche Doppelschneckenknetmaschine anwendbar, in der ein Paar von Rotoren in der gleichen Richtung drehen, einen Einzelschneckenknetmaschine/-extruder, der einen solchen Rotor anwendet, und eine Mehrfachschneckenknetmaschine/-extruder, der drei oder mehr Rotoren anwendet.
Die folgende Beschreibung bezieht sich nunmehr auf Arbeitsbeispiele (Versuchsbeispiele) zur Darlegung der Wirkung der vorliegenden Erfindung.

Die folgenden Versuche wurden durchgeführt, indem versuchsweise ein zu knetendes Material tatsächlich unter Anwendung der kontinuierlichen Doppelschneckenknetmaschine des ersten Ausführungsbeispiels und unter nachfolgender Messung der Harztemperatur in dem Abführanschluss 15 geknetet wurde. Allgemeine Bedingungen, die in dem versuchsweisen Kneten übernommen wurden, sind folgende:

Verwendete Knetmaschine:	LCM50 (Fig. 4), die von Kobe Steel Ltd. hergestellt wurde
Rotorgang-Anzahl:	3
Abführanschluss-Axiallänge:	34,5 mm
Abführanschluss-Breite:	74 mm
Kammer-Innenseitendurchmesser:	54 mm
Temperaturmesspunkte:	gemäß Fig. 9 an der stromabwärtigen Stelle A und der stromaufwärtigen Stelle B in dem Abführanschluss
zu knetendes Material:	HDPE (MI = 0,08)

Beispiel 1
Unter den obigen allgemeinen Bedingungen wurden zunächst für prinzipielle Versuche, wie in 9a gezeigt, Rotoren 4 mit jeweils einem Abführabschnitt 27, der über seinen Gesamtaxialbereich hinweg Spiralgänge 34 hat, in einer kontinuierlichen Knetmaschine 1 installiert und wurde überprüft, wie die Temperaturdifferenz zwischen den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seiten eines Abführanschlusses 15 durch Änderungen in dem Drehwinkel θ jedes Spiralgangs 34 relativ zu der Rotorachsrichtung beeinflusst wurde.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Graphen der 10 und 11 gezeigt. Gemäß 10 sind die Ausgabeleistung, die Rotorumdrehungen, die Einlassöffnung und der Saugdruck in dem Zahnradpumpeneinlass auf jeweils 40 kg/h, 400 UpM, 3 mm und 3,0 kg/cm² festgelegt worden. In 11 ist die Ausgabeleistung auf 60 kg/h festgelegt und sind die anderen Bedingungen die gleichen wie in 10.
Gemäß den 10 und 11 ist eine nach rechts und nach unten geneigte gerade Linie LB, eine lineare Annäherung von gemessenen Temperaturänderungen an der stromaufwärtigen Stelle B, während eine nach rechts und nach unten geneigte gerade Linie LA eine lineare Annäherung von gemessenen Temperaturänderungen an der stromabwärtigen Stelle A ist.
Daraus folgt, dass die Höhendifferenz zwischen den geraden Linien LA und LB ein Temperaturunterschied ist, der in dem in dem Abführanschluss 15 vorhandenen gekneteten Material aufgetreten ist.
Aus den in den 10 und 11 gezeigten Messergebnissen ist ersichtlich, dass gilt: Je kleiner der Spiralwinkel θ des Spiralgangs 34 relativ zu der Rotorachsrichtung ist, desto größer ist die Harztemperatur an der stromabwärtigen Stelle A im Abführanschluss 15 (die gegenüberliegende Endseite der Kammer 2) und desto größer ist die Temperaturdifferenz, die im in dem Abführanschluss 15 vorhandenen gekneteten Material auftritt. Ebenso gilt jedoch: Je größer der Spiralwinkel θ ist, desto kleiner ist die Temperaturdifferenz.
Es wird davon ausgegangen, dass dies darin begründet liegt, dass gilt: Je kleiner der Spiralwinkel θ des Spiralgewindes 34 ist, desto näher ist die Form des Spiralgangs 34 an der Form des herkömmlichen Parallelgangs und desto kleiner ist die Harzmenge, die gegen die gegenüberliegende Endseite der Kammer 2 geschoben wird, so dass sich die Differenz in der Abführflussrate, die zwischen den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seiten des Abführanschlusses 15 auftritt, nicht so stark verringert.
Wenn eine gewährbare Grenztemperaturdifferenz ΔTc, die unregelmäßigen Pellets nicht Vorschub leistet, versuchsweise auf etwa 25° festgelegt wird, folgt daraus, dass es ausreicht, wenn der Spiralwinkel auf 30° oder mehr festgelegt wird.
Wenn mit anderen Worten der Spiralwinkel θ des Spiralgangs 34 30° oder mehr beträgt, kann der Harztemperaturunterschied in dem Abführanschluss 15 bei nicht mehr als die gewährbare Temperaturdifferenz ΔTc (= 25°) gehalten werden, und zwar selbst im Falle einer großen Ausgabeleistung von 60 kg/cm².
Beispiel 2
Unter Anwendung der kontinuierlichen Knetmaschine 1 bei gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 wurde überprüft, wie die Anzahl von Gelausbildungen durch Änderungen im Spiralwinkel θ jedes Spiralgangs 34 relativ zu der Rotorachsrichtung beeinflusst wurde.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in dem Graphen aus 12 ersichtlich. Das geknetete Material wurde in einer Streifenform mit einer Breite von 10 cm und einer Länge von 5 m gestreckt, während die Anzahl von Gelausbildungen dadurch gemessen wurde, dass die Anzahl von ringförmigen Fehlstellen pro 30 g des Bogens visuell gezählt wurde.
Die untere Kurve gemäß 12 stellt das Messergebnis dar, das unter den Bedingungen einer Ausgabeleistung von 40 kg/h, von Rotorumdrehungen von 400 UpM, einer Einlassöffnung von 3 mm und einem Saugdruck im Zahnradpumpeneinlass von 3,0 kg/cm² durchgeführt wurde, während die obere Kurve das Messergebnis darstellt, das bei einer unterschiedlichen Ausgabeleistung von 60 kg/h bewerkstelligt wurde.
Wie aus den Messergebnissen von 12 ersichtlich, gilt folgendes: Je größer der Spiralwinkel θ des Spiralgangs 34 in der Rotorachsrichtung ist, desto größer ist die Anzahl von Gelausbildungen; wobei jedoch gilt: Je kleiner der Spiralwinkel θ ist, desto kleiner ist die Anzahl von Gelausbildungen.
Es wird davon ausgegangen, dass dies darin begründet liegt, dass gilt: Je kleiner der Spiralwinkel θ des Spiralgangs 34 ist, desto näher liegt die Form des Spiralgangs 34 an der Form des herkömmlichen Parallelgangs und desto größer ist der Strömungswiderstand zu dem Abführanschluss 15, wodurch sich ergibt, dass verhindert wird, dass das geknetete Material zu dem zweiten Knetabschnitt 21 passiert, ohne zu stoppen.
Sofern eine Grenzanzahl von Gelausbildungen, die die Herstellung von Pellets, die als hoch-qualitative Pellets betrachtet werden, gestatten, experimentell auf etwa 35 festgelegt wird, folgt aus den Messergebnissen der 12, dass es für den Spiralwinkel θ ausreicht, auf einen Wert von nicht mehr als 70° festgelegt zu werden.
Wenn anders ausgedrückt der Spiralwinkel θ des Spiralgangs 34 70° oder weniger beträgt, kann die Anzahl von Gelausbildungen auf kleiner als 35 gehalten werden.
Wie aus den obigen Beispielen 1 und 2 offensichtlich wird, wird, sofern der Spiralwinkel θ des Spiralgangs 34 auf einen Wert in dem Bereich von 30° bis 70° festgelegt wird, der Temperaturunterschied des gekneteten Materials in dem Abführanschluss minimiert, während die Formierung von Gelausbildungen effektiv unterdrückt wird, wodurch es möglich wird, die Herstellung von unregelmäßigen Pellets zu verhindern.
Beispiel 3
Unter den vorangegangenen allgemeinen Bedingungen gemäß 9b wurden Rotoren 4, die jeweils mit einem Abführabschnitt 27 versehen sind, der an einem Teil der stromabwärtigen Seite in der Axialrichtung gebildete Spiralgänge 34 und auch an dem verbleibenden Abschnitt gebildete Parallelgänge 33 hat, in der kontinuierlichen Knetmaschine 1 installiert und wurde überprüft, ob sich die Temperaturdifferenz zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite in dem Abführanschluss 15 und die Anzahl von Gelausbildungen durch Änderungen in dem Längenverhältnis L1/L0 jedes Spiralgangs 34 in der Rotorachsrichtung relativ zu dem Abführabschnitt 27 ändert.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Graphen der 13 und 14 gezeigt. In 13 ist die Ausgabeleistung, die Rotordrehzahlen, die Einlassöffnung und der Saugdruck in dem Zahnradpumpeneinlass auf jeweils 40 kg/h, 400 UpM, 3 mm und 3,0 kg/cm² festgelegt.
In 14 sind die gleichen Bedingungen wie in 13 übernommen worden, mit Ausnahme, dass die Ausgabeleistung auf 60 kg/h festgelegt sind.
Die Ergebnisse gemäß den 13a und 13b zeigen, dass im Falle einer relativ geringen Ausgabeleistung von 40 kg/h die Temperaturdifferenz in dem Abführanschluss 15, sofern das Längenverhältnis L1/L0 jedes Spiralgangs 34 auf 0,1 oder größer festgelegt ist, sich innerhalb der vorangegangenen gewährbaren Temperaturdifferenz ΔTc (ungefähr 25°) befindet und dass sich die Anzahl von Gelausbildungen ebenso innerhalb der möglichen Anzahl (ungefähr 35) befindet.
Andererseits ist es im Falle einer relativ großen Ausgabeleistung von 60 kg/h, wie in den 14a und 14b gezeigt ist, notwendig, dass, um die Temperaturdifferenz in dem Abführanschluss 15 innerhalb der gewährbaren Temperaturdifferenz ΔTc (in etwa 25°), die die Grenze ist zur Verhinderung der Ausbildung von unregelmäßigen Pellets, zu unterdrücken, das Längenverhältnis L1/L0 des Spiralgangs 34 auf einen Wert von 0,2 oder mehr festgelegt wird. Ferner ist es zur Verringerung der Anzahl von Gelausbildungen innerhalb der gewährbaren Anzahl (in etwa 35) notwendig, das Längenverhältnis L1/L0 des Spiralgangs 34 an einem Wert von 0,8 oder weniger festzulegen.
Somit ist ersichtlich, dass, wenn das Längenverhältnis L1/L0 des Spiralgangs 34 bei einem Wert im Bereich von 0,2 bis 0,8 festgelegt ist, die Temperaturdifferenz in dem gekneteten Material in dem Abführanschluss minimiert ist, während die Formierung von Gelausbildungen effektiv unterdrückt wird und es möglich ist, zu verhindern, dass Pellets unregelmäßig werden, und zwar selbst beim Kneten einer relativ großen Ausgabeleistung.
Erfindungsgemäß ist die Temperaturdifferenz in der Rotorachsrichtung des gekneteten Materials in den Abführabschnitt jedes Rotors minimiert und kann die Produktqualität verbessert werden, während eine Fehlfunktion einer Zahnradpumpe effektiv verhindert wird, die durch eine Druckschwankung in dem Abführanschluss verursacht wird, und ebenso eine Verschlechterung der Gelbeseitigungsfähigkeit effektiv verhindert wird, die durch ein Nonstop-Passieren von Harz durch den Abführanschluss verursacht wird.
Dort, wo in der vorgehenden Beschreibung Bezug auf bestimmte Komponenten oder Funktionen der Erfindung genommen worden ist, die bekannte Äquivalente haben, sind solche Äquivalente so miteinbezogen, als ob sie individuell angegeben worden wären.
Es wird eine kontinuierliche Knetmaschine offenbart, in der Rotoren 4 jeweils an ihrer Außenumfangsoberfläche einen Materialzuführabschnitt 18 und einen Knetabschnitt 19 haben, und diese drehbar in eine Kammer 3 eingesetzt sind, während sie an ihren beiden Axialenden gestützt sind, und die Kammer an ihrem einen Endabschnitt einen Materialeinspeiseanschluss 13 hat, wobei an einem Endabschnitt jedes Rotors gegenüberliegend zu der Materialeinspeiseseite ein Abführabschnitt 27 gebildet ist, um das Material herauszufördern bzw. auszuschaben, nachdem es geknetet worden ist, und zwar mittels des Rotors radial nach außerhalb des Rotors, wobei ein Abführanschluss 15 zum Abführen des gekneteten Materials, das somit in den Abführabschnitt jedes Rotors zu der Außenseite der Kammer herausgefördert worden ist, in dem gegenüberliegenden Endabschnitt der Kammer gebildet ist, um radial nach außerhalb des Rotors offen zu sein, wobei der Abführabschnitt jedes Rotors an seiner Außenumfangsoberfläche einen Spiralgang 34 hat, der mit der Drehung des Rotors in einer Extrudierrichtung des gekneteten Materials zu der gegenüberliegenden Endseite der Kammer geneigt ist.

Claims

Rotor (4) für eine kontinuierliche Knetmaschine mit: einem Zuführabschnitt (18) zum Zuführen eines zu knetenden Materials zu einem Knetabschnitt (19) zum Schmelzen und Kneten des Materials in ein geknetetes Material; und einem Abführabschnitt (27) mit einem zur Längsachse des Rotors (4) parallel verlaufenden Parallelgang (33) an einer Außenumfangsoberfläche des Rotors, gekennzeichnet durch einen Spiralgang (34), der in stromabwärtiger Fortsetzung des Parallelgangs (33) in dem Abführabschnitt (27) an der Außenumfangsoberfläche des Rotors (4) ausgebildet ist und eine Neigung von 30 bis 70° bezüglich der Rotorlängsachse hat, um das geknetete Material mit der Drehung des Rotors mit über den Abführbereich annähernd gleichmäßiger Geschwindigkeit radial nach außen zu fördern.
Rotor nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis der Längen des Spiralgangs zu der des Abführabschnitts in der Rotorachsrichtung auf einen Wert von 0,2 bis 0,8 festgelegt ist.
Kontinuierliche Knetmaschine mit dem Rotor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Rotor drehbar in eine Kammer (3) eingesetzt ist, während er an seinen beiden Axialenden gestützt ist, und die Kammer an ihrem einen Endabschnitt einen Materialeinspeiseanschluss (13) zur Einspeisung des zu knetenden Materials zu dem Zuführabschnitt des Rotors hat und auch an ihrem gegenüberliegenden Endabschnitt einen Abführanschluss (15) zum Abführen des gekneteten Materials hat, nachdem es im Abführabschnitt des Rotors herausgefördert worden ist.
Kontinuierliche Knetmaschine gemäß Anspruch 3, mit zwei Rotoren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Rotoren in dem Abführbereich nicht in Kämmeingriff miteinander sind
Verwendung eines Rotors nach Anspruch 1 oder 2 für ein Verfahren mit den Schritten Kneten eines zu knetenden Materials, das von einem Materialeinspeiseanschluss (13), der an einem Endabschnitt einer Kammer (3) gebildet ist, zugeführt wird, mittels des Rotors in Anspruch 1 oder 2, wobei der Rotor drehbar in die Kammer eingesetzt ist, während er an seinen beiden Axialenden gestützt ist und gleichzeitig das Material mittels des Rotors in Richtung auf ein gegenüberliegendes Ende der Kammer extrudiert wird; und Herausfördern des somit gekneteten Materials radial nach außerhalb des Rotors im Abführabschnitt, der an einem Endabschnitt des Rotors gegenüberliegend zu der Materialeinspeiseseite gebildet ist, wodurch das geknetete Material von einem Abführanschluss (15) abgeführt wird, der in dem gegenüberliegenden Endabschnitt der Kammer gebildet ist, und wobei der Abführanschluss radial nach außerhalb des Rotors offen ist, wobei das geknetete Material von dem Abführanschluss abgeführt wird, während es gegen die gegenüberliegende Endseite der Kammer geschoben wird.