DE69737118T2

DE69737118T2 - Doppelschneckenkneter

Info

Publication number: DE69737118T2
Application number: DE69737118T
Authority: DE
Inventors: c/o Kobe Steel Kimio Takasago-shi Inoue; c/o Kobe Steel Katsunori Takasago-shi Takahashi; c/o Kobe Steel Tatsuya Takasago-shi Tanaka; c/o Kobe Steel Masahiko Takasago-shi Kashiwa; c/o Kobe Steel Shigehiro Takasago-shi Kasai; c/o Kobe Steel Yoshinori Takasago-shi Kuroda; c/o Kobe Steel Hideo Takasago-shi Funahashi; c/o Kobe Steel Yasuaki Takasago-shi Yamane; c/o Kobe Steel Koichi Takasago-shi Miyake; c/o Kobe Steel Masashi Takasago-shi Konno; c/o Kobe Steel Akira Takasago-shi Nishiyama
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1996-12-24
Filing date: 1997-12-23
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2017-12-24
Also published as: JP3499414B2; CN1190054A; KR19980064617A; CN1086623C; EP0850738A2; US5947593A; DE69737118D1; JPH10264148A; EP0850738B1; KR100265690B1; EP0850738A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Doppelschraubenkneter gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, der zu knetende Materialien wie beispielsweise Gummi oder Kunststoff knetet.
Ein Doppelschraubenkneter hat im Allgemeinen einen Aufbau zum kontinuierlichen Herstellen eines gekneteten Erzeugnisses durch eine Reihe an Vorgängen, die die folgenden Schritte aufweisen: Anordnen eines Schraubsatzpaares (eines Paares an Schraubsätzen), die Knetsegmente haben, die mit Knetflügeln versehen sind, wie beispielsweise Rotorsegmente oder Knetscheibensegmente, in einer Kammer, die von einer Seite zu der anderen Seite in Verbindung steht, Beschicken eines zu knetenden Materials wie beispielsweise Gummi oder Kunststoff von einer Beschickungsöffnung an einer Seite, Ausbilden eines gekneteten Erzeugnisses mit einem gewünschten Knetzustand durch ein Kneten an den Knetsegmenten, während das hinein geschickte (beschickte) Material durch die Drehung der Schraubsätze zu der anderen Seite übertragen wird, und Abgeben des gekneteten Erzeugnisses von einer Abgabeöffnung an der anderen Seite nach außen.
Das vorstehend erwähnte Kneten wird verwirklicht, indem eine Drehkraft der Knetsegmente als eine Scherkraft auf das zu knetende Material aufgebracht wird. Es ist bekannt, dass die Scherkraft an einem Zwischenraum (Endstückzwischenraum) zwischen dem Knetsegment und der Innenwand der Kammer maximal wird, und dass diese maximale Scherkraft zunimmt gemäß der Abnahme des Endstückzwischenraums. Daher ist es, indem der Endstückzwischenraum verkleinert wird, offensichtlich möglich, das Kneten unter dem Effekt der Dispersionswirkung der großen Scherkraft zu unterstützen. Ein kleinerer Endstückzwischenraum teilt jedoch eine örtlich hohe Scherkraft dem zu knetenden Material mit, was zu einem frühzeitigen Erwärmen des zu knetenden Materials auf eine hohe Temperatur führt.
Wenn ein geknetetes Erzeugnis, das eine relativ geringe zulässige Temperatur hat, wie beispielsweise Gummi hergestellt wird, werden daher Maßnahmen getroffen, um eine zunehmende Tendenz des Endstückzwischenraums einzustellen, um so auf eine Temperatur über die zulässige Höhe sogar bei einer geringen Kneteffizienz zu erwärmen. Beim Herstellen eines gekneteten Erzeugnisses mit einer hohen zulässigen Temperatur ist es die übliche Praxis, den Endstückzwischenraum so ausreichend zu verringern, dass eine große Scherkraft erzielt wird, wobei Wichtigkeit auf die Kneteffizienz gelegt wird. Der herkömmliche kontinuierliche Kneter dient, wie dies vorstehend beschrieben ist, dem Verwirklichen eines Knetens durch ein Auswählen eines geeigneten Endstückzwischenraums im Ansprechen auf die Knetbedingungen wie beispielsweise die Art an Material und die Viskosität, und durch Drehen der Knetsegmente mit dem gewählten Endstückzwischenraum.
Bei dem vorstehend erwähnten herkömmlichen Aufbau ist jedoch der Endstückzwischenraum lediglich für spezifische Knetbedingungen geeignet. Wenn die Art des Materials gewechselt wird, was andere Knetbedingungen erforderlich macht, ist es beispielsweise erforderlich die Knetsegmente so zu ersetzen, dass ein Endstückzwischenraum erzielt wird, der den neuen Knetbedingungen entspricht. Wenn dieses Ersetzen nicht sauber ausgeführt wird, würde der Endstückzwischenraum zu groß oder zu klein werden, um ein ausreichendes Kneten sicherzustellen, oder ein Dispergieren oder ein Erwärmen auf eine Temperatur, die über der zulässigen Temperatur liegt, kann bewirkt werden.
Ein gattungsgemäßer Doppelschraubenkneter ist aus der Druckschrift EP-A-0 002 131 bekannt. Eine Kammer hat zwei Kammerabschnitte. Ein Paar an Schraubensätzen dreht sich in der Kammer. Knetsegmente bilden Teile der Schraubsätze. Eine Vielzahl an Arten an Knetflügeln mit verschiedenen Abständen zwischen einer Mitte zu den oberen Abschnitten der Knetsegmente sind in den Knetsegmenten ausgebildet. Die Knetsegmente erzielen verschiedene Endstückzwischenräume in der Umfangsrichtung, wenn die Mitten der Knetsegmente jeweils mit den jeweiligen Mitten der entsprechenden Kammabschnitte ausgerichtet sind.
Die Druckschrift US-A-4 131 371 offenbart einen ähnlichen Doppelschraubenkneter.
Die Druckschrift WO 95/28 224 zeigt, dass Endstückzwischenräume von Doppelschraubenknetern in der axialen Richtung variieren.
Die Druckschrift EP-A-0 788 868 als Stand der Technik gemäß Artikel 54(3) EPÜ offenbart außerdem einen ähnlichen Doppelschraubenkneter.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Doppelschraubenkneter gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart weiter zu entwickeln, dass er ein zufrieden stellendes Kneten und Dispergieren von einem zu knetenden Material unter verschiedenen Knetbedingungen zu einem erwünschten Knetzustand ermöglicht, und derart, dass eine übermäßige Zunahme der Temperatur vermieden wird.
Diese Aufgabe ist durch einen Doppelschraubenkneter mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Doppelschraubenkneter zum Kneten eines Materials zu einem gekneteten Erzeugnisses mit einem erwünschten Knetzustand durch ein Vorsehen eines Paares an Schraubensätzen an der rechten und linken Seite in einer Kammer, wobei bewirkt wird, dass ein zu knetendes Material in einen Endstückzwischenraum zwischen Knetsegmenten von diesen Schraubensätzen und der Innenwandfläche der Kammer strömt, während die Schraubensätze an der Mitte der Kammer sich drehen, und durch Mitteilen einer Scherkraft für ein Dispergieren, wobei die Knetsegmente eine Vielzahl an Knetflügeln haben, die verschiedene Abstände zwischen der Mitte von dem Segment und dem oberen Abschnitt haben, und so eine Vielzahl an Endstückzwischenräumen zu erzielen, die zumindest in der Umfangsrichtung unterschiedlich sind, wenn die Mitten der Knetsegmente mit der Mitte der Kammer ausgerichtet sind.
Die verschiedenen Endstückzwischenräume, die durch die Knetflügel erzielt werden, können in zumindest in relativ kleine Endstückzwischenräume und relativ große Endstückzwischenräume eingeteilt werden. In den kleinen Endstückzwischenräumen wird bewirkt, dass ein hauptsächlicher Anteil von dem zu knetenden Material, das an der vorderen Seite von diesen Endstückzwischenräumen vorhanden ist, in der axialen Richtung strömt, und es wird bewirkt, dass ein Teil hindurch tritt, damit eine Dispersion (ein Dispergieren) unter der Wirkung einer großen Scherkraft erzielt wird. In den großen Zwischenräumen wird andererseits ein hauptsächlicher Anteil von dem Material, das zu kneten ist, das an der vorderen Seite vorhanden ist, hindurch geleitet, um die Strömung in der Umfangsrichtung zu unterstützen zum Zwecke des Aufbringens einer gleichförmigen Scherwirkung auf das Material, und ein Erwärmen wird durch eine geringe Scherkraft verhindert. Als ein Ergebnis wird, wenn Endstückzwischenräume in unterschiedlicher Größe zumindest in der Umfangsrichtung auftreten, das zu knetende Material durch eine große Scherkraft dispergiert, während es in unterbrochener Weise und aktiv in der gesamten Kammer strömt, und ein Erwärmen während des Erwärmens wird verhindert. Es ist daher möglich, stets das Material zu einem Kneterzeugnis in einem erwünschten Knetzustand unter verschiedenen Knetbedingungen zu kneten.
Der Abstand zwischen der Mitte von dem Knetsegment und dem oberen Abschnitt dem Knetflügel kann geändert werden, indem der obere Abschnitt von dem Knetflügel abgeschnitten wird. Es ist somit möglich, Schraubsätze mit Knetsegmenten zu erzielen, die dazu in der Lage sind, einen erwünschten Endstückzwischenraum zu erzielen, indem die vorhandenen Knetsegmente abgeschnitten werden, wobei folglich die Vorrichtungskosten im Vergleich zu der Vorbereitung von sämtlichen neuen Knetsegmenten verringert werden.
Da jeder Knetflügel jedem Endstückzwischenraum entspricht, kann das Ändern und Einstellen von jedem Endstückzwischenraum unabhängig verwirklicht werden durch eine Einstellung der individuellen Knetflügel. Die Gestaltung ist daher einfacher und ein Ändern und Einstellen der Endstückzwischenräume ist leichter als die Änderung und die Einstellung der individuellen Endstückzwischenräume durch ein Bestimmen von exzentrischen Positionen aus der Beziehung mit sämtlichen Knetflügeln, wie dies in der Druckschrift JP-B-1-14 847 offenbart ist.
Insbesondere wenn ein Material durch Endstückzwischenräume geknetet wird, die verschiedene Kombinationen aufweisen, um Endstückzwischenräume zu bestimmen, was das Erzielen von optimalen Knetbedingungen ermöglicht, wie beispielsweise die Strömung und das Scheren von dem Harz, macht das Erzielen von Endstückzwischenräumen von verschiedenen Kombinationen durch das Verfahren auf der Grundlage der Exzentrizität der Herstellung von Knetsegmenten in einer gleichen Anzahl wie die Anzahl der Kombinationen erforderlich. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, optimale Kombinationen von Endstückzwischenräumen mit einer Anzahl an Knetsegmenten zu erzielen, die kleiner als diejenige der Kombinationen ist, indem in aufeinander folgender Weise die oberen Abschnitte von den Knetflügeln abgeschnitten werden. Während die Größe des Zwischenraums im Ansprechen auf die Drehposition in dem vorstehend erwähnten bekannten Stand der Technik variiert, da die Endstückzwischenräume auf der Grundlage der Exzentrizität ausgebildet sind, ist die Größe des Zwischenraums (unabhängig von der Drehposition), wenn ein einzelner Endstückzwischenraum betrachtet wird, bei der vorliegenden Erfindung stets konstant, womit eine Wirkung von einer gleichförmigen Scherkraft sichergestellt wird.
Des Weiteren sollen die Knetflügel vorzugsweise so aufgebaut sein, dass sie drei verschiedene Arten an Endstückzwischenräumen in der Umfangsrichtung erzielen. Genauer gesagt sollen mittlere Endstückzwischenräume, die mittlere Endstücke ausbilden, vorzugsweise so vorgesehen sein, dass die Scherkraft und die Strömung des zu knetenden Materials bei Endstückabschnitten mit hohem Niveau und Endstückabschnitten mit niedrigem Niveau eingestellt werden zusätzlich zu den Endstückabschnitten mit hohem Niveau von den kleinsten Endstückzwischenräumen und den Endstückabschnitten mit niedrigem Niveau von den größten Endstückabschnitten.
Wunschgemäß werden die kleinsten Endstückabschnitte innerhalb eines Bereichs von 0,002 bis 0,02 relativ zu dem Innendurchmesser eingestellt und werden die größten Endstückzwischenräume innerhalb eines Bereichs von 0,08 bis 0,2 relativ zu dem Innendurchmesser eingestellt. Wenn drei Arten an Endstückzwischenräumen vorgesehen werden inklusive Endstückabschnitte mit hohem Niveau, mit niedrigem Niveau und mit mittlerem Niveau, sollen die kleinsten Endstückzwischenräume vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0,002 bis 0,02 sein, sollen die größten Endstückzwischenräume innerhalb eines Bereichs von 0,08 bis 0,2 sein und sollen die mittleren Endstückzwischenräume innerhalb eines Bereichs von 0,02 bis 0,08 sein.
Wenn die vorstehend erwähnten Knetsegmente Rotorsegmente der integrierten Art sind, ist es möglich, mit Leichtigkeit Knetflügel für verschiedene Endstückzwischenräume durch ein kontinuierliches Abtrennen mit Leichtigkeit auszubilden.
Wenn die vorstehend erwähnten Knetsegmente Rotorsegmente der geteilten Art sind, ist es möglich, verschiedene Endstückzwischenräume in der Form von Kombinationen von verschiedenen Rotorsegmenten zu erzielen, indem Knetflügel so ausgebildet werden, dass Endstückzwischenräume erzielt werden, die zu individuellen geteilten Rotorsegmenten spezifisch sind mit verschiedenen Spiralwinkeln und verschiedenen Größen.
Wenn die vorstehend erwähnten Knetsegmente eine Vielzahl an Scheibensegmenten der geteilten Art sind, ist es möglich, verschiedene Kombinationen an Endstückzwischenraum in den Umfangsrichtungen und auch in der axialen Richtung zu erzielen, indem die Vielzahl an Scheibensegmenten kombiniert wird.
Wenn die vorstehend erwähnten Knetsegmente Kombinationen von Rotorsegmenten der integrierten Art oder der geteilten Art und Scheibensegmenten der geteilten Art aufweisen, kann die Knetleistung fein eingestellt werden, indem die Knetleistung mittels der Rotorsegmente zunächst grob eingestellt wird, und dann diese mit den Scheibensegmenten mit verschiedenen Endstückzwischenräumen kombiniert werden.
Es ist möglich, in hohem Maße die Knetleistung zu verbessern, indem die vorstehend erwähnten Knetsegmente bei einer Vielzahl an Positionen vorgesehen werden.
Des weiteren wird, indem die Knetflügel der Knetsegmente in beiden Schraubensätzen dazu gebracht werden, dass sie miteinander in Eingriff stehen, die Übertragung von dem zu knetenden Material zwischen den Schraubensätzen unterstützt, womit die Knetleistung weiter verbessert wird.
Außerdem werden die beiden Schraubensätze in einer Richtung so gedreht, dass das zu knetende Material, das an den Knetsegmenten anhaftet, mittels der Knetflügel, die in Eingriff stehen, abgekratzt wird. Da das an den Knetsegmenten anhaftende zu knetende Material durch die Knetflügel somit abgekratzt wird, sind die Knetsegmente in einem gut gereinigten Zustand. Wenn die Produktion von dem gekneteten Erzeugnis für den nächsten Lauf beginnt, ist lediglich eine geringfügige Menge an zu knetendem Restmaterial von dem vorherigen Lauf vorhanden, was somit eine Verringerung des Verlustes von dem zu knetenden Material beim Produktionsstart ermöglicht.
Die Umfangsfläche zwischen den oberen Abschnitten der Knetflügel bei den vorstehend erwähnten Knetsegmenten ist zu einer gekrümmten konvexen Form so ausgebildet, wie sie in Kontakt mit dem oberen Abschnitt des in Eingriff befindlichen Knetflügels steht. Dadurch wird ein noch besseres Abkratzen des an den Knetsegmenten anhaftenden zu knetenden Materials mittels der Knetflügel ermöglicht.
1 zeigt eine Vorderansicht von einem wichtigen Abschnitt von einem Schraubensegment.
2 zeigt ein darstellende Ansicht von Bedingungen zum Anordnen von Schraubensätzen bei einem kontinuierlichen Kneter, wobei 2A eine Draufsicht zeigt und 2B eine Ansicht von vorne zeigt.
3 zeigt eine darstellende Ansicht von einem Zustand beim Kneten eines zu knetenden Materials von 2 entlang der Linie A-A.
4 zeigt eine darstellende Ansicht von einem Verfahren zum Herstellen eines Knetflügels.
5 zeigt eine darstellende Ansicht von einem anderen Verfahren zum Herstellen eines Knetflügels.
6 zeigt eine veranschaulichende Darstellung von der Strömung des zu knetenden Materials in einem Rotorsegment der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine veranschaulichende Darstellung von der Strömung des zu knetenden Materials in einem herkömmlichen Rotorsegment.
8 zeigt eine veranschaulichende Darstellung von der Strömung des zu knetenden Materials in dem Rotorsegment der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt eine veranschaulichende Darstellung von der Strömung des zu knetenden Materials in dem Rotorsegment der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt eine ausschnittartige Vorderansicht von einem Schraubsegment.
11 zeigt eine veranschaulichende Darstellung von dem Kneten des zu knetenden Materials.
12 zeigt eine veranschaulichende Darstellung von dem Aufbau der Schraubensätze in einem Knetextrudiergerät.
13 zeigt eine Explosionsansicht von dem Schraubensatz.
14 zeigt eine veranschaulichende Darstellung von dem Abkratzen des an dem Rotorsegment anhaftenden zu knetenden Materials durch einen Endstückabschnitt mit hohem Niveau (hoher Höhe).
15 zeigt eine veranschaulichende Darstellung von dem Abkratzen von an dem Rotorsegment anhaftendem zu knetendem Material durch einen Endstückabschnitt mit niedrigem Niveau (mit niedriger Höhe).
Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 15 beschrieben.
Ausführungsbeispiel 1
Ein kontinuierlicher Kneter, der von der Art der Doppelschraubenkneter von diesem Ausführungsbeispiel ist, hat ein Schraubensatzpaar (Paar an Schraubensätzen) 1 und 1 und ein Behälterelement 3, das diese Schraubensätze 1 und 1 drehbar stützt. Ein nicht gezeigtes Kühlrohr ist durch das Behälterelement 3 mit einer Außenwand von dem Behälterelement 3 so verbunden, dass ein zu knetendes Material gekühlt wird. In dem Innenraum von dem Behälterelement 3 ist andererseits eine Kammer 4 ausgebildet, die von einer Seite (die rechte Seite in 2) zu der anderen Seite (die linke Seite in 2) eine Verbindung herstellt. An einer Seite von dem Behälterelement 3 ist eine Beschickungsöffnung 3a, die mit der Kammer 4 in Verbindung steht, so ausgebildet, dass ein zu knetendes Material wie beispielsweise Gummi oder Kunststoff zu der Kammer 4 geliefert wird. An der anderen Seite von dem Behälterelement 3 sind Abgabeelemente 2 und 2 zum nach außen erfolgenden Abgeben des gekneteten Materials so vorgesehen, dass sie den Schraubensätzen entsprechen.
Die vorstehend erwähnte Kammer 4 hat eine Längsschnittform von einem Ellipsoid, wie dies in 3 gezeigt ist, und hat eine erste Knetkammer 4a und eine zweite Knetkammer 4b als ein Paar und einen Verbindungsabschnitt 4c, der eine Verbindung zwischen den Knetkammern 4a und 4b sicherstellt. Die vorstehend erwähnten Sätze 1 und 1 sind jeweils in diese erste und zweite Knetkammer 4a und 4b eingeführt, wie dies in den 2A und 2B gezeigt ist.
Die beiden Schraubsätze 1 und 1 sind so angeordnet, dass ihre Achsen parallel zueinander sind, und sie sind mit einem nicht gezeigten Antriebsmechanismus, der außerhalb des Gehäuseelementes 3 sich befindet, so verbunden, dass sie in umgekehrten Richtungen zueinander durch diesen Antriebsmechanismus per Rotation angetrieben werden. Die Drehmittelpunkte von den beiden Schraubsätzen durch den Antriebsmechanismus sind mit den Kammermitten des Gehäuseelementes 3 ausgerichtet. Die Kammermitte ist für jede der Knetkammern 4a und 4b der beiden Kammern 4 vorhanden, wobei der Mittelpunkt gemeint ist, der sich bei gleichem Abstand von der Wandfläche von jeder Knetkammer 4a und 4b mit einer gewölbten Querschnittsform befindet.
Jede der vorstehend erwähnten Schraubsätze 1 und 1 hat ein Schraubensegment 1a, das das zu knetende Material zu der anderen Seite drückt, und ein Rotorsegment 1b der integrierten Art, das das zu knetende Material knetet. Die Segmentmitten von dem Segment 1a und dem Segment 1b sind mit der Drehmitte des Schraubsatzes 1 (Kammermitte) ausgerichtet. Die Segmentmitte von der Schraubenhöhe in der Umfangsrichtung ist so, dass der Mittelpunkt bei einem gleichen Abstand von dem oberen Abschnitt von diesem Schraubflügel sich befindet. Wenn die nachstehend erwähnten Knetflügel bei einer konstanten Höhe in der Umfangsrichtung ausgebildet sind, ist mit der Segmentmitte von dem Rotorsegment 1b der Mittelpunkt gemeint, der sich bei einem gleichen Abstand von dem oberen Abschnitt von jedem Knetflügel 7 befindet.
Das Schraubsegment 1a und das Rotorsegment 1b sind in der Kammer 4 untergebracht. Das Rotorsegment 1b hat drei Knetflügel 7, 7 und 7, die bei gleichem Winkelabstand von 120° in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Jeder Knetflügel 7 ist spiralartig von einer Seite zu dem mittleren Abschnitt ausgebildet, und ist spiralartig in der umgekehrten Richtung von dem mittleren Abschnitt zu der anderen Seite ausgebildet.
Der vorstehend erwähnte Knetflügel 7 ist so geteilt, dass das obere Endstück von sowohl dem Abschnitt in der positiven Richtung als auch dem Abschnitt in der umgekehrten Richtung beliebige zwei Abschnitte von folgenden Abschnitten enthält: ein Endstückabschnitt 7a mit hohem Niveau (mit hoher Höhe), ein Endstückabschnitt 7b mit mittlerem Niveau (mit mittlerer Höhe) und ein Endstückabschnitt 7c mit niedrigem Niveau (mit niedriger Höhe), so dass für alle drei Knetflügel 7, 7 und 7, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind, der Endstückabschnitt 7a mit hohem Niveau, der Endstückabschnitt 7b mit mittlerem Niveau und der Endstückabschnitt 7c mit niedrigem Niveau in einer Schnittebene sind.
Der Abstand zwischen der Segmentmitte und jedem Abschnitt 7a, 7b und 7c ist in dieser Reihenfolge so klein, dass die Endstückabschnitte, die Zwischenräume zu der Innenwandfläche der Kammer 4 sind, in dieser Reihenfolge größer sind, wenn die Segmentmitte von dem Rotorsegment 1b in Übereinstimmung mit der Kammermitte ist. Wenn ein Material mit geringer Viskosität oder ein feiner Füllstoff oder Pigment zu einem gekneteten Erzeugnis dispergiert wird, werden im Allgemeinen der Endstückabschnitt 7a, 7b und 7c so eingestellt, dass insgesamt kleine Endstückzwischenräume erzielt werden. Wenn ein Material mit hoher Viskosität zu einem gekneteten Erzeugnis dispergiert wird, werden andererseits die Endstückabschnitte 7a, 7b und 7c so eingestellt, dass insgesamt große Endstückzwischenräume erzielt werden.
Genauer gesagt ist der Endstückabschnitt 7a mit hohem Niveau in der Nähe von der Innenwandfläche der Kammer 4 so angeordnet, dass er den kleinsten Endstückzwischenraum ausbildet mit einem Verhältnisbereich von 0,002 bis 0,06 (vorzugsweise von 0,002 bis 0,02) relativ zu dem Innendurchmesser (D). Der Verhältnisbereich von 0,002 bis 0,06 relativ zu dem Innendurchmesser (D) repräsentiert einen allgemein angewendeten Bereich und jener von 0,002 bis 0,02 repräsentiert einen Standardbereich. Genauer gesagt ist der Endstückabschnitt 7a mit hohem Niveau (mit hoher Höhe) so ausgebildet, dass ein Endstückzwischenraum innerhalb eines Bereichs von 0,1 bis 3,0 mm (vorzugsweise von 0,1 bis 1,0 mm) für einen Innendurchmesser (D) der Knetkammern 4a und 4b von 50 mm erzielt wird, innerhalb eines Bereichs von 0,2 bis 4,0 mm (vorzugsweise von 0,2 bis 2,0 mm) für einen Innendurchmesser (2D) von 100 mm erzielt wird, und innerhalb eines Bereichs von 0,6 bis 18,0 mm (vorzugsweise von 0,6 bis 6,0 mm) für einen Innendurchmesser (3D) von 300 mm erzielt wird. Als ein Ergebnis wird bewirkt, dass der Endstückabschnitt 7a mit hohem Niveau ein Teil des zu knetenden Materials hindurch treten lässt bei einer Drehung des Rotorsegmentes 1b, um eine große Scherkraft auf das Material aufzubringen, und gleichzeitig er die Oberflächenlage des zu knetenden Materials abkratzt, die an der Innenwandfläche von der Kammer anhaftet, womit die Kühlungseffizienz verbessert wird. Des weiteren unterstützt der Endstückabschnitt 7a mit dem hohen Niveau die Strömung in der axialen Richtung, indem bewirkt wird, dass der größte Teil des entfernt befindlichen zu knetenden Materials, das sich an der vorderen Seite befindet, in axialer Richtung strömt, und unterstützt außerdem die Strömung zwischen der ersten Knetkammer 4a und der zweiten Knetkammer 4b, wodurch eine Verbesserung der Kneteffizienz und der Dispergiereffizienz ermöglicht wird.
Der Endstückabschnitt 7c mit niedrigem Niveau (mit niedriger Höhe) ist andererseits von der Innenwandfläche der Kammer 4 so ausreichend getrennt, dass der größte Endstückzwischenraum ausgebildet wird, der ein Verhältnis innerhalb eines Bereichs von 0,02 bis 0,3 (vorzugsweise von 0,08 bis 0,2) relativ zu dem Innendurchmesser (D) ist. Der Verhältnisbereich von 0,02 bis 0,3 relativ zu dem Innendurchmesser (D) repräsentiert einen allgemein angewendeten Bereich und derjenige von 0,08 bis 0,2 repräsentiert einen Standardbereich. Genauer gesagt ist der Endstückabschnitt 7b mit dem mittleren Niveau (mit der mittleren Höhe) so ausgebildet, dass ein Endstückzwischenraum innerhalb eines Bereichs von 1,0 bis 15,0 mm (vorzugsweise von 4,0 bis 10,0 mm) für einen Innendurchmesser (D) der Knetkammern 4a und 4b von 50 mm erzielt wird, innerhalb einem Bereich von 2,0 bis 30,0 mm (vorzugsweise von 8,0 bis 20,0 mm) für einen Innendurchmesser (2D) von 100 mm erzielt wird, und innerhalb einem Bereich von 6,0 bis 90,0 mm (vorzugsweise von 24,0 bis 60,0 mm) für einen Innendurchmesser (3D) von 300 mm erzielt wird. Als ein Ergebnis erhöht der Endstückabschnitt 7c mit dem niedrigen Niveau die Menge an zu knetendem Material, indem eine geringfügige Scherkraft dem Material in dem Endstückzwischenraum mitgeteilt wird, um die Strömung von dem Material in den Knetkammern 4a und 4b bei der Drehung des Rotorsegmentes 1b zu unterstützen, wobei gleichzeitig verhindert wird, dass eine örtlich große Scherkraft aufgebracht wird, um ein übermäßiges Erwärmen von dem zu knetenden Material zu verhindern.
Der Endstückabschnitt 7a mit dem mittleren Niveau ist so eingestellt, dass er einen mittleren Endstückzwischenraum ausbildet, der zwischen dem Endstückzwischenraum 7a mit dem hohen Niveau und dem Endstückzwischenraum mit dem niedrigen Niveau sitzt in Hinblick auf das Einstellen der Scherkraft und die Strömung von dem zu knetenden Material durch den Endstückabschnitt 7a mit dem hohen Niveau und dem Endstückabschnitt 7c mit dem niedrigen Niveau, innerhalb eines Verhältnisbereichs von 0,01 bis 0,12 relativ zu dem Innendurchmesser (D) (vorzugsweise von 0,02 bis 0,08). Der Verhältnisbereich von 0,01 bis 0,12 relativ zu dem Innendurchmesser (D) repräsentiert einen allgemein angewendeten Bereich und der Verhältnisbereich von 0,02 bis 0,08 repräsentiert einen Standardbereich. Genauer gesagt ist der Endstückabschnitt 7b mit dem mittleren Niveau (mit der mittleren Höhe) so ausgebildet, dass er einen Endstückzwischenraum innerhalb einem Bereich von 0,5 bis 6,0 mm (vorzugsweise von 1,0 bis 4,0 mm) für einen Innendurchmesser (D) von 50 mm von den Knetkammern 4a und 4b erzielt, innerhalb einem Bereich von 1,0 bis 12,0 (vorzugsweise von 2,0 bis 8,0 mm) für einen Innendurchmesser (2D) von 100 mm erzielt, und innerhalb einem Bereich von 3,0 bis 36,0 (vorzugsweise von 6,0 bis 24,0 mm) für einen Innendurchmesser (3D) von 300 mm erzielt.
Für die Herstellung der vorstehend erwähnten Endstückabschnitte 7a, 7b und 7c sind die folgenden Verfahren anwendbar.
Zunächst wird ein erster Schraubensatz 1 vorbereitet, der die Knetflügel 7, 7 und 7 von den einzelnen Endstückabschnitten 7a, 7b und 7c mit der gleichen Höhe in der gleichen Form in derartiger Weise hat, dass ein gleicher Abstand zwischen der Segmentmitte und dem Endstückabschnitt 7a, 7b und 7c erzielt wird. Ein vorhandener Schraubensatz 1 kann angewendet werden. Dann wird, wie dies in 4 gezeigt ist, der obere Abschnitt von dem Knetflügel 7 so abgetrennt, dass der Endstückabschnitt eine Stegbreite L2, die gegenüber der Stegbreite L1 erweitert ist, vor dem Abtrennen hat (erstes Herstellverfahren), oder die Seiten dem Knetflügel 7 werden so albgetrennt, dass der Endstückabschnitt eine Stegbreite L2 hat, die gleich der Stegbreite L1 vor dem Abtrennen ist (zweites Herstellverfahren). Bei dem zweiten Herstellverfahren sind zwei Praktiken anwendbar: eine Praxis, bei der die vordere Fläche abgetrennt wird, um eine Änderung des Angriffswinkels zu der Kammerwandfläche zu erzielen, und eine andere Praxis, bei der die Rückfläche abgetrennt wird, was keine Änderung bei dem Angriffswinkel erzielt. Wenn der Knetflügel 7 zu einer kontinuierlichen Form hergestellt wird, stellt das Aufgreifen des vorstehend erwähnten Herstellverfahrens eine leichtere Herstellung sicher. Wenn der Knetflügel 7 in einer geteilten Form hergestellt wird, ermöglicht das Aufgreifen von entweder dem ersten oder dem zweiten Herstellverfahren eine leichte Herstellung. Da jedoch der Effekt von der Stegbreite auf die Temperatur des zu knetenden Materials oder auf die Füllstoffdispersion geringer als derjenige von den Endstückzwischenräumen ist, ist das erstgenannte Herstellverfahren praktikabler.
Für den vorstehend erwähnten Aufbau ist der Betrieb von dem kontinuierlichen Kneter nachstehend beschrieben.
Zunächst wird, wie dies in 2 gezeigt ist, ein zu knetendes Material wie beispielsweise Gummi, Kunststoff oder ein Füllstoff kontinuierlich durch die Beschickungsöffnung 3a in die Kammer 4 geliefert, während die Schraubensätze 1 und 1 drehend angetrieben werden. Vor oder nach dieser Lieferung wird bewirkt, dass ein Kühlmedium wie beispielsweise Kühlwasser in das Kühlrohr das mit der Außenwandfläche von dem Behälterelement 3 verbunden ist, strömt, um das in der Kammer 4 zu knetende Material über das Behälter 3 zu kühlen. Bei einigen Aufbauarten an zu knetenden Material, wie beispielsweise solche, die einen Füllstoff enthalten, kann bewirkt werden, dass ein heißes Medium wie beispielsweise heißes Wasser oder Dampf durch das Kühlrohr strömt, um das zu knetende Material zu erwärmen.
Das in die Kammer 4 gelieferte zu knetende Material schreitet zu den Rotorsegmenten 1b, 1b und 1b zusammen mit der Drehung der Schraubsegmente 1a und 1a voran. Wenn das zu knetende Material die Rotorsegmente 1b und 1b erreicht, wird das Kneten an den Knetflügeln 7, 7 und 7 von den einzelnen Rotorsegmenten 1b und 1b gestartet.
Das heißt, wie dies in 3 gezeigt ist, an dem Endstückabschnitt 7a mit dem hohen Niveau (mit der hohen Höhe) von dem Knetflügel 7, der dem kleinen Endstückzwischenraum entspricht, ist die Menge des Materials beim Kneten, die das zu knetende Material und das geknetete Erzeugnis aufweist, die durch den Endstückzwischenraum tritt, kleiner. Daher strömt das Material beim Kneten, das an der vorderen Seite von dem Endstückabschnitt 7a mit dem hohen Niveau vorhanden ist, in einer großen Menge in der axialen Richtung. Als ein Ergebnis bewegt sich der größte Teil von dem Material zu der vorderen Seite von dem Endstückabschnitt 7b mit der mittleren Höhe (mit dem mittleren Niveau) benachbart in der axialen Richtung, und ein Anteil tritt durch den Endstückzwischenraum. Dieser Anteil des Materials wird einer großen Scherkraft ausgesetzt, die sich aus dem kleinen Endstückzwischenraum ergibt, und wird dispergiert. An diesem Punkt wird das Material, das geknetet wird, einer großen Scherkraft ausgesetzt und wird schnell zusammen mit dem Dispergieren erwärmt. Da jedoch der größte Teil von dem Material, das geknetet wird, in der axialen Richtung strömt, ist das Erwärmen von dem Material, das geknetet wird, insgesamt eingeschränkt. Selbst bei einer geringen zulässigen Temperatur für das zu knetende Material ist es daher möglich, das Dispergieren unter der großen Scherkraft fortzusetzen.
Der Endstückabschnitt 7a mit dem hohen Niveau von dem Knetflügel 7 bewegt sich in der Nähe von der inneren Wandfläche der Kammer 4, womit die Oberflächenlage von dem Material, das geknetet wird, die an der Innenwandfläche der Kammer 4 anhaftet, abgekratzt wird. Dadurch wird die Kühleffizienz von dem strömenden Material beim Kneten durch das Kühlrohr verbessert und des Weiteren das Erwärmen von dem Material beim Kneten verhindert. Außerdem wird, wenn der Endstückabschnitt 7a mit dem hohen Niveau von dem Knetflügel 7 sich in dem Verbindungsabschnitt 4c bewegt, das Material, das geknetet wird, von der ersten oder der zweiten Knetkammer 4a oder 4b an einer Seite zu der zweiten oder ersten Knetkammer 4b oder 4a an der anderen Seite mit einer hohen Drückkraft hinausgedrückt, womit die Strömung des Materials, das geknetet wird, zwischen der ersten und der zweiten Knetkammer 4a und 4b unterstützt wird.
Da der Endstückabschnitt 7c mit dem niedrigen Niveau (mit der niedrigen Höhe) einen großen Endstückzwischenraum ausbildet, ist die Menge an dem Material, das geknetet wird und durch den Endstückzwischenraum tritt, groß. Daher bewegt sich der größte Teil von dem Material, das geknetet wird und das an der vorderen Seite von dem Endstückabschnitt 7c mit dem niedrigen Niveau vorhanden ist, an der vorderen Seite von dem Endstückabschnitt 7b mit der mittleren Höhe benachbart in der Umfangsrichtung als ein Ergebnis des Hindurchtretens durch den Endstückzwischenraum, und ein Anteil strömt in der axialen Richtung. Da das Material, das geknetet wird, durch eine geringfügige Drückkraft hinausgedrückt wird, wird die Strömung desselben von der ersten und der zweiten Knetkammer 4a und 4b während der Bewegung durch den Verbindungsabschnitt 4c behindert. Der Endstückabschnitt 7c mit dem niedrigen Niveau unterstützt daher die Strömung des Materials beim Kneten in der Knetkammer 4a und in der Knetkammer 4b und während des Strömens verringert der große Endstückzwischenraum die Scherkraft, die an dem Material beim Kneten einwirkt, womit einer übermäßiges Erwärmen von dem Material beim Kneten verhindert wird.
Der Endstückabschnitt 7b mit der mittleren Höhe ist so eingestellt, dass er zu einem Endstückzwischenraum führt, der zwischen dem Endstückabschnitt 7a mit dem hohen Niveau und dem Endstückabschnitt 7c mit dem niedrigen Niveau liegt. Dadurch wird eine Einstellung der Scherkraft und der Strömung des Materials beim Kneten ermöglicht.
Wenn das Material, das geknetet wird, in der vorstehend beschriebenen Weise geknetet wird, werden, wie dies in 6 gezeigt ist, in Aufeinanderfolge in der Umfangsrichtung und in der axialen Richtung ein erster Knetraum 10a, der bewirkt, dass das Knetmaterial in der Umfangsrichtung in einer großen Menge strömt, ein zweiter Knetraum 10b, der ein Dispergieren einer geringen Menge von dem Material beim Kneten unter der Wirkung einer großen Scherkraft bewirkt, während bewirkt wird, dass eine große von dem Knetmaterial in der axialen Richtung strömt, und ein dritter Knetraum 10c erzielt, der eine mittlere Scherkraft aufbringt, um eine Strömung in der axialen Richtung und in der Umfangsrichtung zu bewirken. Wie dies in 7 gezeigt ist, wird daher im Vergleich zu einem herkömmlichen Fall, bei dem der Knetflügel 7 lediglich einen Endstückabschnitt 7b mit mittlerem Niveau aufweist, das Knetmaterial gleichförmig dispergiert, das in unterbrochener Weise und aktiv in dem ersten bis dritten Knetraum strömt. Es ist daher möglich, ein geknetetes Erzeugnis zu erzielen, das stets in einem zufrieden stellenden Knetzustand ist, ohne die Endstückzwischenräume im Ansprechen auf die Knetbedingungen oder Knetzustände von dem Knetmaterial zu ändern.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist der kontinuierliche Kneter (der Doppelschraubenkneter) von diesem Ausführungsbeispiel auf die Schritte gegründet, wie dies in den 1 und 2 gezeigt ist, bei denen, während des Drehens von dem Paar an Schraubensätzen 1 und 1 die rechts und links in der Kammer 4 an der Mitte von der Kammer vorgesehen sind, bewirkt wird, dass das Knetmaterial durch die Endstückzwischenräume zwischen den Rotorsegmenten 1b und 1b (Knetsegmente) der Schraubensätze 1 und 1 und der Innenwandfläche der Kammer 4 strömt, und selbiges dispergiert wird, indem eine Scherkraft aufgebracht wird, wodurch ein geknetetes Erzeugnis in dem erwünschten Knetzustand hergestellt wird und das den folgenden Aufbau hat.
Genauer gesagt hat der kontinuierliche Kneter einen Aufbau, bei dem, wenn die Segmentmitte von dem Rotorsegment 1b mit der Kammermitte ausgerichtet ist, eine Vielzahl an Knetflügeln mit verschiedenen Abständen zwischen der Segmentmitte und dem oberen Abschnitt in dem Rotorsegment 1b so ausgebildet sind, dass eine Vielzahl an Endstückzwischenräumen, die zumindest in der Umfangsrichtung unterschiedlich sind, ausgebildet sind.
Gemäß dem vorstehend erwähnten Aufbau ist es möglich, die verschiedenen Endstückzwischenräume, die durch die Knetflügel 7 ausgebildet sind, zumindest in relativ kleine Endstückzwischenräume und relativ große Endstückzwischenräume einzuteilen. Bei dem kleinen Endstückzwischenraum wird bewirkt, dass der größte Teil von dem Knetmaterial, das an der vorderen Seite von dem Zwischenraum vorhanden ist, in der axialen Richtung strömt, und es wird ermöglicht, dass ein Teil hindurch tritt, was unter dem Effekt einer großen Scherkraft verwirklicht wird. In dem großen Endstückzwischenraum kann andererseits der größte Teil von dem Knetmaterial, das an der vorderen Seite vorhanden ist, hindurchtreten, um die Strömung in der Umfangsrichtung zu unterstützen, womit eine gleichförmige Scherwirkung auf das geknetete Erzeugnis aufgebracht wird, und ein Erwärmen durch eine geringfügige Scherkraft verhindert wird. Wenn Endstückzwischenräume, die eine unterschiedliche Größe haben, zumindest in der Umfangsrichtung erzielt werden, wird als ein Ergebnis davon das Knetmaterial durch die große Scherkraft dispergiert, wobei es in der Kammer 4 als ganzes diskontinuierlich und aktiv strömt, und ein Erwärmen auf eine hohe Temperatur während des Dispergierens wird verhindert. Es ist daher möglich, ein Material bei einem erwünschten Knetzustand aus einem Knetmaterial unter schwierigen Knetbedingungen zu erzielen, wie beispielsweise ein Polymergel oder ein Füllstoff mit einer hohen Aggregationskraft inklusive Ruß, ohne einen Schraubensatz 1 in der herkömmlichen Weise zu ersetzen.
Der Abstand zwischen der Segmentmitte von dem Rotorsegment 1b und dem oberen Abschnitt des Knetflügels 7 kann geändert werden, indem der obere Abschnitt von dem Knetflügel 7 abgetrennt wird. Es ist daher möglich, einen Schraubensatz 1 zu erzielen, der mit dem Rotorsegment 1b versehen ist, der dazu in der Lage ist, einen erwünschten Endstückzwischenraum zu erzielen, indem ein vorhandenes Rotorsegment abgetrennt wird. Dies verringert die Vorrichtungskosten im Vergleich zu dem Fall, bei dem ein Schraubensatz 1, das mit einem ganz neuen Rotorsegment 1b versehen ist, vorbereitet oder hergestellt wird.
Da der Knetflüge 7 in einem Verhältnis von Eins zu Eins einem Endstückzwischenraum entspricht, kann ein Ändern und Einstellen von den einzelnen Endstückzwischenräumen in unabhängiger Weise bewirkt werden, indem der einzelne Knetflügel 7 eingestellt wird. Die Gestaltung ist daher einfacher und das Ändern und Einstellen sind einfacher als in dem Fall, bei dem eine Exzentrizitätsposition aus der Beziehung zu jedem von sämtlichen Knetflügeln 7 bestimmt wird, wodurch eine Änderung und Einstellung der einzelnen Endstückzwischenräume verwirklicht wird, wie dies beispielsweise in der geprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 1-14 847 offenbart ist.
Insbesondere wenn ein Kneten mit Endstückzwischenräumen ausgeführt wird, die verschiedene Kombinationen aufweisen, um Endstückzwischenräume zu bestimmen, die optimale Knetbedingungen erzielen wie beispielsweise bei der Strömung und beim Scheren von Harz, wird ein Erzielen von verschiedenen Kombinationen von Endstückzwischenräumen durch ein Verfahren auf der Grundlage der Exzentrizität es erforderlich machen, dass Rotorsegmente 1b in einer Anzahl vorhanden sind, die gleich der Anzahl an Kombinationen ist. Bei der vorliegenden Erfindung ist es jedoch möglich, optimale Kombinationen von Endstückzwischenräumen mit den Rotorsegmenten in einer Anzahl zu bestimmen, die kleiner als die Anzahl an Kombinationen ist. Während die Endstückzwischenräume mittels Exzentrizität bei dem vorstehend erwähnten Stand der Technik ausgebildet werden, was zu einer Variation bei dem Betrag des Zwischenraums im Ansprechen auf die Drehposition führt, ist der Betrag des Zwischenraums bei der vorliegenden Erfindung (unabhängig von der Drehposition), wenn ein einzelner Endstückzwischenraum betrachtet wird, bei dem Aufbau von diesem Ausführungsbeispiel stets konstant, womit die Wirkung einer gleichförmigen Scherkraft ermöglicht wird.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden Rotorsegmente 1b der integrierten Art als Knetsegmente angewendet, wodurch ermöglicht wird, dass Knetflügel mit verschiedenen Endstückzwischenräumen durch kontinuierliche Abtrennherstellung mit Leichtigkeit ausgebildet werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf ein derartiges Verfahren beschränkt. Anstelle der Rotorsegmente der integrierten Art können Kombinationen aus dem Rotorsegment 1b' der geteilten Art als Knetsegmente angewendet werden, wie dies in 10 gezeigt ist. In diesem Fall ist es möglich, einen Schraubensatz 1 zu erzielen, der dazu in der Lage ist, verschiedene Endstückzwischenräume auf der Grundlage von Kombinationen an Rotorsegmenten 1b' zu liefern, indem Knetflügel so ausgebildet werden, dass Endstückzwischenräume erzielt werden, die zu individuellen geteilten Rotorsegmenten 1b' spezifisch sind mit verschiedenen Spiralwinkeln und Größen.
Das Knetsegment kann eine Vielzahl an Scheibensegmenten der geteilten Art aufweisen. In diesem Fall ist es möglich, Kombinationen an verschiedenen Endstückzwischenräumen in der Umfangsrichtung und auch in der axialen Richtung zu erzielen durch eine Kombination der Vielzahl an Scheibensegmenten. Des Weiteren kann das Knetsegment Kombinationen von Rotorsegmenten der integrierten Art oder der geteilten Art und Scheibensegmenten der geteilten Art aufweisen. In diesem Fall kann die Knetleistung fein eingestellt werden, indem eine hohe Knetleistung mittels der Rotorsegmente 1b eingestellt wird und dann eine Kombination mit Scheibensegmenten mit verschiedenem Endstückzwischenraum bewirkt wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Aufbau einen Schraubensatz 1 mit einem Rotorsegment 1b, das als ein Knetsegment an einer Position dient. Dieser Aufbau kann jedoch Rotorsegmente 1b an einer Vielzahl von Positionen haben. In diesem Fall kann die Knetleistung in großem Maße im Vergleich zu einem Fall verbessert werden, bei dem ein Rotorsegment 1b an einer Position ist. Des Weiteren soll der Abstand zwischen den axialen Mitten der Schraubensätze 1 und 1 vorzugsweise so eingestellt sein, dass ein Eingriff der Knetflügel im Hinblick auf das Erzielen einer weiteren Verbesserung der Knetleistung sichergestellt wird, indem mehr Knetmaterial unterstützt wird. Die Drehrichtungen der Schraubensätze 1 und 1 beim Eingriff können gleich sein oder unterschiedlich sein.
Der kontinuierliche Kneter von diesem Ausführungsbeispiel hat einen Aufbau zum Ausführen eines Knetens mit den beiden Schraubensätzen, die parallel angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Aufbau der Schraubensätze beschränkt. Das Kneten kann mit einem einzelnen Schraubensatz 1 verwirklicht werden oder mit drei oder mehr Schraubensätzen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden Endstückzwischenräume von drei Stufen durch Endstückzwischenräume 7a bis 7c mit hohem Niveau bis niedrigem Niveau von den Knetflügeln 7 erzielt, die bei gleichen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Anordnung und die Menge an Knetflügeln 7 und deren Spiralwinkel können beliebig gewählt werden, solange zwei oder mehr verschiedene Stufen an Endstückzwischenräumen in der Umfangsrichtung erzielt werden.
Genauer gesagt können die Knetflügel 7 bei gleichen Abständen an zwei Positionen in der Umfangsrichtung angeordnet sein oder sie können einen derartigen Aufbau haben, dass, wie dies in 8 gezeigt ist, das obere Endstück in Abschnitten in der positiven Richtung oder in der umgekehrten Richtung bei einem der Endstückabschnitte 7a bis 7c der hohen Höhe bis zu der niedrigen Höhe eingestellt ist. Des Weiteren kann, wie dies in 9 gezeigt ist, der Aufbau derart sein, dass die oberen Endstücke von den Knetflügeln 7 so eingeteilt sind, dass sie beliebige zwei der Endstückabschnitte das heißt den Endstückabschnitt 7a mit dem hohen Niveau, den Endstückabschnitt 7b mit dem mittleren Niveau und den Endstückabschnitt 7c mit dem niedrigen Niveau in den Abschnitten von der positiven Richtung oder der umgekehrten Richtung enthalten, und die Ränder von den Abschnitten nicht miteinander übereinstimmen.
Der Knetflügel 7 kann gerade bei einem Spiralwinkel von 0° ausgebildet sein oder er kann bei einem großen Spiralwinkel ausgebildet sein. Der Spiralwinkel sollte vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 10 bis 60° sein. Während ein kleiner Spiralwinkel die Strömung des Knetmaterials in der axialen Richtung verringert und die sich ergebende Zunahme der Menge an Material, die durch den Endstückzwischenraum tritt, eine Unterstützung der Dispersionswirkung ermöglicht, ermöglicht ein großer Spiralwinkel eine Unterstützung des Vermischens innerhalb der Kammer 4 als ein Ergebnis der Zunahme der Strömung in der axialen Richtung. Ein Spiralwinkel mit einem Bereich von 10 bis 60° ermöglicht, dass beide Vorteile gleichzeitig erzielt werden.
Ausführungsbeispiel 2
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel, bei dem die vorliegende Erfindung bei einem Knetgerät/Extrudiergerät, eine Art an Doppelschraubenkneter, angewendet wird, unter Bezugnahme auf die 11 bis 15 beschrieben.
Wie dies in 12 gezeigt ist, hat das Knetgerät/Extrudiergerät von diesem Ausführungsbeispiel ein Behälterelement 23, das durch ein in Reihe erfolgendes Verbinden von einer Vielzahl an Fassungen 31 ausgebildet ist, und ein Paar an Schraubensätzen 21, die durch das Behälterelement 23 drehbar gestützt sind. Ein Kühlrohr, das nicht gezeigt ist, ist mit der Außenwand von dem Behälterelement 23 so verbunden, dass das geknetete Erzeugnis durch das Behälterelement 23 gekühlt wird. Eine Kammer 24, die eine Verbindung von einer Seite (die rechte Seite in 12) mit der anderen Seite (die linke Seite in 12) sicherstellt, ist andererseits in dem Innenraum von dem Behälterelement 23 ausgebildet. Ein Beschickungstrichter 32 zum Liefern von zu knetendem Material wie beispielsweise Gummi oder Kunststoff in die Kammer 24 und eine Vielzahl an gebogenen Elementen 33 zum Herausnehmen des gekneteten Erzeugnisses während des Knetens sind über die gesamte obere Fläche von dem Behälterelement 23 von einer Seite zu der anderen Seite von diesem vorgesehen. Ein Formkopf, der nicht gezeigt ist, zum Abgeben des gekneteten Erzeugnisses nach außen ist an dem anderen Ende von dem Behälterelement 23 vorgesehen.
Die vorstehend erwähnte Kammer 24 ist zu einer elliptischen Querschnittsform ausgebildet, wie dies in 11 gezeigt ist, und hat eine erste Knetkammer 24a und eine zweite Kammer 24b als ein Paar und einen Verbindungsabschnitt oder Kommunikationsabschnitt 24c, der eine Verbindung zwischen diesen Knetkammern 24a und 24b vorsieht. Die vorstehend erwähnten Schraubensätze 21 und 21 sind jeweils in der ersten und in der zweiten Knetkammer 24a und 24b eingeführt. Diese Schraubensätze 21 und 21 sind so angeordnet, dass ihre axialen Mitten parallel zueinander sind, und sie werden in den gleichen Richtungen durch einen nicht gezeigten Antriebsmechanismus drehend angetrieben.
Die Drehmitten (axiale Mitten) von den beiden Schraubensätzen 21 und 21 durch den Antriebsmechanismus sind mit der Kammermitte von dem Behälterelement 23 ausgerichtet. Eine Kammermitte ist in jeder Knetkammer 24a und 24b von den Kammern 24 vorhanden und bildet den Mittelpunkt, der sich bei einem gleichen Abstand von der Wandfläche von jeder der Knetkammern 24a und 24b, die einen gekrümmten Querschnitt haben, angeordnet ist. Jeder der Schraubensätze 21 und 21 hat Schraubensegmente 21a, die das zu knetende Material zu der anderen Seite drücken, und Rotorsegmente 21b, die das Material bei einer Vielzahl an Positionen kneten, wie dies in 13 gezeigt ist. Die Segmentmitten von diesen Segmenten 21a und 21b sind mit der Drehmitte (mit der Kammermitte) von dem Schraubensatz 21 ausgerichtet. Die Segmentmitte von dem Schraubensegment 21a ist ein Mittelpunkt, der sich bei gleichen Abständen von den oberen Abschnitten von dem Schraubenflügel befindet beim Ausbilden der Schraubenflügel in gleicher Höhe in der Umfangsrichtung. Die Segmentmitte von dem Rotorsegment 21 ist ein Mittelpunkt, der sich bei gleichen Abständen von den oberen Abschnitten der Knetflügel 27 befindet beim Ausbilden der Knetflügel 27, die nachstehend beschrieben sind, mit gleicher Höhe in der Umfangsrichtung.
Jeder der vorstehend beschriebenen Schraubensätze 21 und 21 hat Schraubensegmente 21a, die das zu knetende Material zu der anderen Seite drücken, und Rotorsegmente 21b, die das Material an einer Vielzahl an Positionen kneten. Das Rotorsegment 21b hat drei Knetflügel 27, 27 und 27, die bei gleichen Winkelabständen von 120° in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Jeder Knetflügel 27 ist spiralartig in der positiven Richtung von einer Seite zu dem mittleren Abschnitt ausgebildet und ist dann spiralartig in der umgekehrten Richtung von dem mittleren Abschnitt zu der anderen Seite ausgebildet.
Der vorstehend erwähnte Knetflügel 27 ist so geteilt, dass das obere Endstück beliebige zwei Abschnitte enthält von einem Endstückabschnitt 27a mit hohem Niveau (mit hoher Höhe), einem Endstückabschnitt 27b mit mittlerem Niveau (mit mittlerer Höhe) und einem Endstückabschnitt 27c mit niedrigem Niveau (mit niedriger Höhe) in den Abschnitten in der positiven Richtung und in der umgekehrten Richtung und der Abschnitt 27a mit dem hohen Niveau, der Endstückabschnitt 27b mit dem mittleren Niveau und der Endstückabschnitt 27c mit dem niedrigen Niveau sind an der gleichen Schnittebene für die drei Knetflügel 27, 27 und 27 vorhanden, die in der Umfangsrichtung als ganzes angeordnet sind.
Wenn die Segmentmitte von dem Rotorsegment 21b mit der Kammermitte ausgerichtet ist, sind die Abstände zwischen der Segmentmitte und den vorstehend erwähnten Endstückabschnitten 27a, 27b und 27c verschieden, das heißt in dieser Reihenfolge werden sie kleiner derart, dass die Endstückzwischenräume, die Zwischenräume von der Innenwandfläche der Kammer 24 sind, in dieser Reihenfolge größer werden. Beim Dispergieren eines Materials mit einer geringen Viskosität oder eines feinen Füllstoffs oder eines Pigments zu einem gekneteten Erzeugnis im Allgemeinen sollte das Einstellen derart sein, dass die einzelnen Endstückabschnitte 27a, 27b und 27c als ein ganzes kleine Endstückzwischenräume ausbilden. Beim Herstellen eines gekneteten Erzeugnisses durch ein Dispergieren von einem Material mit einer hohen Viskosität soll andererseits das Einstellen derart sein, dass die einzelnen Endstückabschnitte 27a, 27b und 27c große Endstückzwischenräume als ganzes erzielen. Die detaillierten numerischen Bereiche für die Endstückabschnitte 27a, 27b und 27c, die die gleichen wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 sind, sind hierbei nicht aufgeführt.
Die Umfangsfläche zwischen den oberen Abschnitten von den Rotorsegmenten 21b (Endstückabschnitte 27a bis 27c) ist zu einer gekrümmten konvexen Form so ausgebildet, dass die Umfangsfläche 27d von einem der Rotorsegmente 21b in Kontakt mit den Endstückabschnitten 27a bis 27c von dem anderen Rotorsegment 21b steht. Diese Rotorsegmente 21b und 21b verschieben sich, während der Endstückabschnitt 27a mit dem hohen Niveau und der Endstückabschnitt 27c mit dem niedrigen Niveau von einem Rotorsegment in Kontakt mit der gesamten Umfangsfläche 27d von dem anderen Rotorsegment 21b steht als ein Ergebnis der Drehung von den Rotorsegmenten 21b und 21b, während ein Eingriff miteinander erfolgt, wie dies in den 14A bis 14C und in den 15A bis 15C gezeigt ist, wodurch das an der Umfangsfläche 27d anhaftende Knetmaterial abgekratzt wird.
Nachstehend ist der Betrieb von dem Knetgerät/Extrudiergerät mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau beschrieben.
Zunächst wird, wie dies in 12 gezeigt ist, ein zu knetendes Material wie beispielsweise Gummi, Kunststoff oder ein Füllstoff kontinuierlich in die Kammer 24 von dem Beschickungstrichter 32 geliefert, während die Schraube drehend angetrieben wird, wobei ein Kühlmedium wie beispielsweise Kühlwasser dazu gebracht wird, dass es durch das Kühlrohr, das mit der Außenwandfläche des Behälterelements 23 verbunden ist, strömt, um das zu knetende Material in der Kammer 24 über das Behälterelement 23 zu kühlen. In Abhängigkeit von der Zusammensetzung oder der Art des zu knetenden Materials wie in dem Fall eines Materials, das einen Füllstoff enthält, kann es erforderlich sein, dass ein Erwärmungsmedium wie beispielsweise heißes Wasser oder Dampf dazu gebracht wird, dass es durch das Kühlrohr strömt, um das zu knetende Material zu erwärmen.
Das zu knetende Material, das in die Kammer 24 in der vorstehend beschriebenen Weise geliefert wird, bewegt sich zu den Rotorsegmenten 21b und 21b zusammen mit der Drehung der Schraubsegmente 21a und 21a nach vorn. Wenn das zu knetende Material die Rotorsegmente 21b und 21b erreicht, wird das Kneten an den Knetflügeln 27, 27 und 27 von den Rotorsegmenten 21b und 21b gestartet, wie dies in 11 gezeigt ist.
Genauer gesagt tritt, wie dies in 13 gezeigt ist, an dem Endstückabschnitt 27a mit dem hohen Niveau von dem Knetflügel 27 mit einem kleinen Endstückzwischenraum das Knetmaterial, das das zu knetende Material und ein geknetetes Erzeugnis aufweist, durch den Endstückzwischenraum lediglich in einer geringfügigen Menge. Daher strömt das Knetmaterial, das an der vorderen Seite von dem Endstückabschnitt 27a mit dem hohen Niveau vorhanden ist, in einer großen Menge in der axialen Richtung, und der größte Teil bewegt sich demgemäß zu der vorderen Seite von dem Endstückabschnitt 27b mit dem mittleren Niveau, das in der axialen Richtung benachbart ist, wobei lediglich ein Teil durch den Endstückzwischenraum tritt. Dieser Teil des Knetmaterials wird unter dem Effekt einer großen Schwerkraft dispergiert, die durch den kleinen Endstückzwischenraum verursacht wird. An diesem Punkt wird das Knetmaterial, dem eine große Scherkraft mitgeteilt wird, plötzlich gleichzeitig mit dem Dispergieren erwärmt. Da jedoch der größte Teil von dem Knetmaterial in der axialen Richtung strömt, wird ein Erwärmen von dem Knetmaterial als ganzes verhindert.
Selbst bei einer geringen zulässigen Temperatur des Knetmaterials ist es daher möglich, das Dispergieren bei der Wirkung einer großen Scherkraft fortzusetzen.
Der Endstückabschnitt mit hohen Niveau von dem Knetflügel 27, der sich an einer Position in der Nähe der Innenwandfläche von der Kammer bewegt, kratzt die an der Innenwandfläche von der Kammer 24 anhaftende Oberflächenlage des Knetmaterials ab. Dies verbessert die Kühleffizienz von dem strömenden Knetmaterial durch das Kühlrohr und behindert des Weiteren das Erwärmen von dem Knetmaterial, wodurch das Auftreten von derartigen Nachteilen wie eine Verschlechterung des Knetmaterials verhindert wird. Wenn des weiteren der Endstückabschnitt 27a mit dem hohen Niveau von dem Knetflügel 27 durch den Verbindungsabschnitt oder Kommunikationsabschnitt 24c versetzt wird, wird die Strömung von dem Knetmaterial zwischen der ersten und der zweiten Knetkammer 24a und 24b ebenfalls beschleunigt, da eine große Druckkraft das Knetmaterial von einer beliebigen Kammer der ersten und der zweiten Knetkammer 24a und 24b zu der anderen Kammer, das heißt der zweiten oder der ersten Knetkammer 24b und 24a hinausdrückt.
Bei dem Endstückabschnitt 27c mit dem niedrigen Niveau des Knetflügels 27 führt ein großer Endstückzwischenraum zu einem großen Durchtrittsbetrag (große Durchtrittsmenge) des Knetmaterials durch den Endstückzwischenraum. Daher bewegt sich der größte Teil von dem Knetmaterial, das an der vorderen Seite von dem Endstückabschnitt 27c mit dem niedrigen Niveau vorhanden ist, zu der vorderen Seite von dem Endstückabschnitt 27b mit dem mittleren Niveau, der in der Umfangsrichtung benachbart ist, und lediglich ein Teil strömt in der axialen Richtung. Da die Drückkraft, die das Knetmaterial hinausdrückt, gering ist, wird die Strömung zu der ersten und der zweiten Knetkammer 24a und 24b bei einer Bewegung durch den Kommunikationsabschnitt bzw. Verbindungsabschnitt 24c behindert. Bei dem Endabschnitt 27c mit dem niedrigen Niveau wird daher die Strömung des Knetmaterials in den gleichen Knetkammern 24a und 24b unterstützt, und gleichzeitig verringert während dieser Strömung der große Endstückzwischenraum die Scherkraft, die auf das Knetmaterial einwirkt, womit ein übermäßiges Erwärmen des Materials beim Kneten verhindert wird.
Dann werden, da der Endstückabschnitt 27b mit dem mittleren Niveau von dem Knetflügel 27 so eingestellt ist, dass er ein Endstückzwischenraum liefert, der zwischen dem Endstückabschnitt 27a mit dem hohen Niveau und dem Endstückabschnitt 27c mit dem niedrigen Niveau liegt, die Scherkraft und die Strömung des Knetmaterials eingestellt.
Wenn das Knetmaterial in der vorstehend beschriebenen Weise geknetet wird, sind die folgenden Räume in Aufeinanderfolge in der Umfangsrichtung und auch in der axialen Richtung angeordnet.
Ein erster Knetraum 30a für ein Passieren des Knetmaterials in einer großen Menge in der Umfangsrichtung, ein zweiter Knetraum 30b, der eine geringfügige Menge an Knetmaterial unter der Wirkung einer großen Scherkraft dispergiert, während bewirkt wird, dass eine große Menge an Knetmaterial in der axialen Richtung sich bewegt, und ein dritter Knetraum 30c, der eine Scherkraft mit einer Größe aufbringt, die dazwischen liegt, um eine Strömung in der axialen Richtung und auch in der Umfangsrichtung zu bewirken. Daher steht im Vergleich zu dem herkömmlichen Fall, bei dem der Knetflügel 27 lediglich mit einem Endstückabschnitt 27b mit einem mittleren Niveau aufgebaut ist, ein zufrieden stellend geknetetes Erzeugnis stets zur Verfügung, ohne dass ein Ändern des Endstückzwischenraums im Ansprechen auf die Knetbedingungen von dem Knetmaterial erforderlich ist, da das Knetmaterial gleichförmig dispergiert wird, während es diskontinuierlich und aktiv in dem ersten bis dritten Knetraum 30a bis 30c strömt. Dieses geknetete Erzeugnis wird durch einen (nicht gezeigten) Formkopf hinausgedrückt.
Dann wird, wenn die Art an geknetetem Erzeugnis gewechselt wird, das Beschicken des zu knetenden Materials in den Beschickungstrichter 32 in einem Zustand unterbrochen, bei dem die Drehung des Schraubensatzes 21 beibehalten wird, wie dies in 12 gezeigt ist. Das zu knetende Material in der Nähe von dem Beschickungstrichter 32 wird zu dem Rotorsegment 21b unter der Wirkung der Drehung des Schraubsegmentes 21a befördert. An dem Rotorsegment 21b wird das zu knetende Material zu einem Knetmaterial durch die Endstückabschnitte 27a bis 27c des Knetflügels 27 geknetet, und parallel dazu kratzt der Endstückabschnitt 27a mit dem hohen Niveau von dem Knetflügel 27 die Oberflächenlage des Knetmaterials, das an der Innenwand der Kammer 24 anhaftet, ab und überträgt bzw. transportiert selbiges zu dem Formkopf, der als die Abgabeöffnung dient. Wie dies in den 14A bis 14C und in den 15A bis 15C gezeigt ist, wird zwischen den Schraubsätzen 21 und 21 eine Umfangsfläche 27d von dem Rotorsegment 21b in Kontakt mit den einzelnen Endstückabschnitten 27a bis 27c gebracht. Das Knetmaterial, das an der Umfangsfläche 27d anhaftet, wird somit durch die Endstückabschnitte 27a bis 27c abgekratzt. Als ein Ergebnis wird, wenn die Drehung von dem Schraubensatz 21 fortgesetzt wird, das Rotorsegment 21b und die Innenwand der Kammer 24 gereinigt, und der größte Teil von dem Knetmaterial wird nach außen abgegeben. Daraufhin wird, wenn das zu knetende Material bei dem nächsten Lauf von dem Beschickungstrichter 32 beschickt wird und die Produktion startet, die Verlustmenge von dem gekneteten Erzeugnis beim Starten verringert, da lediglich eine geringfügige Menge des Knetmaterials verbleibt.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird das Knetgerät/Extrudiergerät von diesem Ausführungsbeispiel so betrieben, wie dies in 11 gezeigt ist, indem bewirkt wird, dass das zu knetende Material in die Endstückzwischenräume zwischen den Rotorsegmenten 21b und 21b und der Innenwandfläche der Kammer 24 strömt, während das Paar an Rotorsegmenten 21b und 21b in der gleichen Richtung in der Kammer 24 gedreht wird, und gleichzeitig eine Scherkraft für ein Dispergieren aufgebracht wird, wodurch ein geknetetes Erzeugnis in einem erwünschten Knetzustand erzeugt wird. Jedes Rotorsegment 21b und 21b ist mit einer Vielzahl an Knetflügeln 27 versehen, die verschiedene Abstände zwischen der Segmentmitte und den oberen Abschnitten in derartiger Weise haben, dass eine Vielzahl an Endstückzwischenräumen erzielt wird, die zumindest in der Umfangsrichtung unterschiedlich sind, wenn der Schraubensatz 1 die Segmentmitte von dem Rotorsegment 21b (Knetsegment) mit der Kammermitte ausrichtet, und derart in Eingriff steht, dass das an den Rotorsegmenten 21b und 21b anhaftende Knetmaterial mittels den Endabschnitten 27a bis 27c mit dem hohen Niveau bis zu dem niedrigen Niveau von dem Knetflügel 27 abgekratzt wird.
Während bei diesem Ausführungsbeispiel der Fall, bei dem zwei Rotorsegmente 21b und 21b vorgesehen sind, beschrieben ist, können drei oder mehr Rotorsegmente angewendet werden. Die Knetflügel, die an drei Positionen in der Umfangsrichtung ausgebildet sind, sind vorstehend beschrieben, jedoch können sie an zwei oder mehr Positionen in der Umfangsrichtung ausgebildet sein. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist anhand eines Knetgeräts/Extrudiergeräts beschrieben, wohingegen ein kontinuierlicher Kneter angewendet werden kann. Des Weiteren ist das Rotorsegment 21b mit Knetflügeln 27 versehen, die jeweils Endabschnitte 27a bis 27c mit hohem Niveau bis niedrigem Niveau haben, wodurch Endstückzwischenräume in drei Stufen zumindest in der Umfangsrichtung erzielt werden. Endstückzwischenräume in zwei Stufen können zumindest in der Umfangsrichtung erzielt werden, indem Knetflügel 27 vorgesehen werden, die zwei beliebige Endstückabschnitte von den Endstückabschnitten 27a bis 27c mit dem hohen Niveau bis niedrigen Niveau haben.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aufbau, bei dem der Knetflügel 27 den Endstückabschnitt 27a mit dem hohen Niveau und den Endstückabschnitt 27c mit dem niedrigen Niveau hat, können die Endstückzwischenräume zumindest in relativ kleine Endstückzwischenräume und relativ große Endstückzwischenräume eingeteilt werden. Der kleine Endstückzwischenraum bewirkt, dass der größte Teil von dem Material, das beim Kneten an der vorderen Seite von dem Endstückzwischenraum vorhanden ist, in der axialen Richtung strömt, wobei ermöglicht wird, dass ein Teil von ihm hindurch tritt, um eine Dispersion durch eine große Scherkraft zu erzielen. Der große Endstückzwischenraum unterstützt die Strömung in der Umfangsrichtung, indem der größte Teil von dem Knetmaterial, das an der vorderen Seite vorhanden ist, hindurch tritt, wobei ein Erwärmen durch eine geringfügige Scherkraft verhindert wird. Wenn Endstückzwischenräume in unterschiedlicher Größe als ein Ergebnis zumindest in der Umfangsrichtung ausgebildet sind, strömt das Knetmaterial in unterbrochener Weise und aktiv in der gesamten Kammer 24 und wird es durch eine große Scherkraft dispergiert, und ein Erwärmen bei dem Dispergieren wird verhindert. Daher ist es, ohne dass ein Ausführen eines Austauschvorgangs des Schraubensatzes wie bei dem Stand der Technik erforderlich ist, möglich, das Material beim Kneten stets zu einem gekneteten Erzeugnis mit einem erwünschten Knetzustand selbst dann umzuwandeln, wenn das Material schwierige Knetbedingungen erforderlich macht, wie beispielsweise ein stark zusammengeballter Füllstoff, der Ruß enthält, oder ein Polymergel. Wenn ein Aufbau in derartiger Weise erzielt wird, dass Endstückzwischenräume ausgebildet sind, die eine unterschiedliche Größe auch in der axialen Richtung haben, ist es möglich, ein gleichförmiges Kneten und Dispergieren zu erzielen.
Indem die Rotorsegmente 21b und 21b in der gleichen Richtung gedreht werden, während sie miteinander in Eingriff stehen, wird zumindest das an dem Knetflügel 27 anhaftende Knetmaterial abgekratzt, wodurch der Knetflügel 27 ausreichend gereinigt wird. Beim Start des nächsten Produktionslaufs eines zu knetenden Materials wird dadurch die Verlustmenge des gekneteten Erzeugnisses beim Start verringert, da lediglich eine geringfügige Menge an Knetmaterial von dem vorherigen Lauf zurückbleibt.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Doppelschraubenkneter zum Kneten eines Materials zu einem gekneteten Erzeugnis mit einem erwünschten Knetzustand, indem ein Paar an Schraubensätzen an der rechten und linken Seite in einer Kammer vorgesehen wird, indem bewirkt wird, dass ein zu knetendes Material in einen Endstückzwischenraum zwischen Knetsegmenten von diesen Schraubensätzen und der Innenwandfläche der Kammer strömt, während die Schraubensätze an der Mitte der Kammer gedreht werden, und indem eine Scherkraft zum Zwecke einer Dispersion mitgeteilt wird, wobei die Knetsegmente einer Vielzahl an Knetflügeln haben, die verschiedene Abstände zwischen der Mitte des Segmentes und dem Endstück in derartiger Weise haben, dass eine Vielzahl an Endstückzwischenräumen erzielt werden, die zumindest in der Umfangsrichtung unterschiedlich sind, wenn die Mitten von den Knetsegmenten mit der Mitte der Kammer ausgerichtet sind.
Die unterschiedlichen Endstückzwischenräume, die durch die Knetflügel erzielt werden, können zumindest in relativ kleine Endstückzwischenräume und relativ große Endstückzwischenräume eingeteilt werden. In den kleinen Endstückzwischenräumen wird bewirkt, dass ein Hauptanteil des zu knetenden Materials, das an der vorderen Seite von diesen Endstückzwischenräumen vorhanden ist, in der axialen Richtung strömt, und ein Teil wird dazu gebracht, dass er hindurch tritt, um Dispersion unter der Wirkung einer großen Scherkraft zu erzielen. In den großen Endstückzwischenräumen wird andererseits ein Hauptanteil von dem zu knetenden Material, das an der vorderen Seite vorhanden ist, hindurch geleitet, um die Strömung in der Umfangsrichtung zu unterstützen, um eine gleichförmige Scherwirkung auf das Material aufzubringen, und ein Erwärmen wird durch eine geringfügige Scherkraft verhindert. Als ein Ergebnis wird, wenn die Endstückzwischenräume, die eine unterschiedliche Größe haben, zumindest in der Umfangsrichtung vorhanden sind, das zu knetende Material durch eine große Scherkraft dispergiert, während es in unterbrochener Weise und aktiv in der gesamten Kammer strömt, und ein Erwärmen während des Dispergierens wird verhindert. Es ist daher stets möglich, das Material zu einem gekneteten Erzeugnis in einem erwünschten Knetzustand unter verschiedenen Knetbedingungen zu kneten.
Der Abstand zwischen der Mitte von dem Knetsegment und dem oberen Abschnitt des Knetflügels kann geändert werden, indem der obere Abschnitt von dem Knetflügel abgetrennt wird. Es ist somit möglich, Schraubensätze zu erzielen, die Knetsegmente haben, die zum Erzielen eines erwünschten Endstückzwischenraumes in der Lage sind, indem die vorhandenen Knetsegmente abgetrennt werden, wobei folglich die Vorrichtungskosten verringert sind im Vergleich zu der Herstellung von gänzlich neuen Knetsegmenten.
Da jeder Knetflügel jedem Endstückzwischenraum entspricht, kann das Ändern und Einstellen von jedem Endstückzwischenraum unabhängig durch eine Einstellung der individuellen Knetflügel verwirklicht werden. Die Gestaltung ist daher einfacher, und eine Änderung und ein Einstellen von den Endstückzwischenräumen sind einfacher als beim Ändern und Einstellen der individuellen Endstückzwischenräume durch ein Bestimmen von Exzentrizitätspositionen aus der Beziehung zu sämtlichen Knetflügeln, wie dies in der japanischen geprüften Patentveröffentlichung Nr. 1-14 847 offenbart ist.
Insbesondere wenn ein Material durch Endstückzwischenräume geknetet wird, die verschiedene Kombinationen aufweisen, um Endstückzwischenräume zu bestimmen, die ein Erzielen von optimalen Knetbedingungen wie beispielsweise ein Strömen und Scheren von Harz ermöglichen, macht ein Erzielen der Endstückzwischenräume von verschiedenen Kombinationen durch das Verfahren auf der Grundlage der Exzentrizität eine Herstellung von Knetsegmenten in einer Anzahl erforderlich, die gleich der Anzahl an Kombinationen ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, optimale Kombinationen von Endstückzwischenräumen zu erzielen, bei denen eine Anzahl an Knetsegmenten kleiner als die Anzahl an Kombinationen ist, indem in aufeinander folgender Weise die oberen Abschnitte von den Knetflügeln abgetrennt sind. Während der Zwischenraumbetrag im Ansprechen auf die Drehposition in dem vorstehend erwähnten Stand der Technik variiert, da die Endstückzwischenräume auf der Grundlage der Exzentrizität ausgebildet sind, ist der Zwischenraumbetrag (unabhängig von der Drehposition), wenn ein einzelner Endstückzwischenraum betrachtet wird, bei der vorliegenden Erfindung stets konstant, womit das Wirken einer gleichförmigen Scherkraft sichergestellt wird.
Des Weiteren sollen die Knetflügel vorzugsweise so aufgebaut sein, dass drei verschiedene Arten an Endstückzwischenraum in der Umfangsrichtung erzielt werden. Genauer gesagt sollen mittlere Endstückzwischenräume, die mittlere Endstücke ausbilden, vorzugsweise so vorgesehen sein, dass eine Scherkraft und eine Strömung des zu knetenden Materials an Endstückzwischenräumen mit hohem Niveau eingestellt werden, zusätzlich zu den Endstückabschnitten mit hohem Niveau von den kleinsten Endstückzwischenräumen und den Endstückabschnitten mit niedrigem Niveau von den größten Endstückzwischenräumen.
Es ist erwünscht, die kleinsten Endstückzwischenräume innerhalb eines Bereiches von 0,002 bis 0,02 relativ zu dem Innendurchmesser einzustellen und die größten Endstückzwischenräume innerhalb eines Bereiches von 0,08 bis 0,2 relativ zu dem Innendurchmesser einzustellen. Wenn drei Arten an Endstückzwischenräumen vorgesehen sind, die Endstückabschnitte mit hohem Niveau, mit niedrigem Niveau und mit mittleren Niveau aufweisen, sollen die kleinsten Endstückzwischenräume vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 0,002 bis 0,02 sein, die größten Endstückzwischenräume innerhalb eines Bereiches von 0,08 bis 0,2 sein und die mittleren Endstückzwischenräume innerhalb eines Bereiches von 0,02 bis 0,08 sein.
Wenn die vorstehend erwähnten Knetsegmente Rotorsegmente der integrierten Art sind, ist es möglich, mit Leichtigkeit Knetflügel für verschiedene Endstückzwischenräume durch ein kontinuierliches Abtrennen auszubilden.
Wenn die vorstehend erwähnten Knetsegmente Rotorsegmente der geteilten Art sind, ist es möglich, verschiedene Endstückzwischenräume in der Form von Kombinationen aus verschiedenen Rotorsegmenten zu erzielen, indem Knetflügel so ausgebildet werden, dass Endstückzwischenräume erzielt werden, die spezifisch sind für individuelle geteilte Rotorsegmente mit verschiedenen Spiralwinkeln und verschiedenen Größen.
Wenn die vorstehend erwähnten Knetsegmente eine Vielzahl an Scheibensegmenten der geteilten Art sind, ist es möglich, verschiedene Kombinationen an Endstückzwischenräumen in der Umfangsrichtung und auch in der axialen Richtung zu erzielen, indem die Vielzahl an Scheibensegmenten kombiniert wird.
Wenn die vorstehend erwähnten Knetsegmente Kombinationen aus Rotorsegmenten der integrierten Art oder der geteilten Art und Scheibensegmenten der geteilten Art aufweisen, kann die Knetleistung fein eingestellt werden, indem zunächst die Knetleistung mittels der Rotorsegmente grob eingestellt wird und dann Scheibensegmente kombiniert werden, die verschiedene Endstückzwischenräume haben.
Es ist möglich, in großem Maße die Knetleistung zu verbessern, indem die vorstehend erwähnten Knetsegmente bei einer Vielzahl an Positionen vorgesehen werden.
Des weiteren wird, indem bewirkt wird, dass die Knetflügel von den Knetsegmenten in den beiden Schraubensätzen miteinander in Eingriff stehen, die Übertragung bzw. der Transport von dem zu knetenden Material zwischen den Schraubensätzen unterstützt, womit die Knetleistung weiter verbessert wird.
Außerdem werden die beiden Schraubensätze in einer Richtung so gedreht, dass das an den Knetsegmenten anhaftende zu knetende Material mittels der Knetflügel, die in Eingriff stehen, abgekratzt wird. Da dadurch das an den Knetsegmenten anhaftende zu knetende Material mit den Knetflügeln abgekratzt wird, sind die Knetsegmente in einem gut gereinigten Zustand. Wenn die Produktion des gekneteten Erzeugnisses für den nächsten Lauf gestartet wird, gibt es lediglich eine geringfügige Menge an restlichem zu knetenden Material von dem vorherigen Lauf, womit eine Verringerung des Verlustes von dem zu knetenden Material beim Starten der Produktion ermöglicht wird.
Die Umfangsfläche zwischen oberen Abschnitten der Knetflügel bei den vorstehend erwähnten Knetsegmenten ist zu einer gekrümmten konvexen Form so ausgebildet, dass sie mit dem oberen Abschnitt von dem Knetflügel, der in Eingriff steht, in Kontakt steht. Dadurch wird ein noch besseres Abkratzen des an den Knetsegmenten anhaftenden zu knetenden Materials mittels der Knetflügel ermöglicht.
Als ein Ergebnis ergibt sich ein Effekt eines ausreichenden Abkratzens des an dem Knetsegment anhaftenden Knetmaterials durch die Wirkung des Knetflügels.
Ein geknetetes Erzeugnis in einem erwünschten Knetzustand steht zur Verfügung, indem bewirkt wird, dass ein zu knetendes Material in Endstückzwischenräumen zwischen Rotorsegmenten 1b und 1b von Schraubensätzen 1 und 1 und einer Innenwandfläche einer Kammer 4 strömt, während die Schraubensätze 1 und 1, die an der rechten Seite und an der linken Seite von der Kammer 4 vorgesehen sind, drehen, und indem eine Scherkraft zu Zwecke eines Dispergierens mitgeteilt wird. Jedes Rotorsegment 1b hat eine Vielzahl an Knetflügeln 7, die verschiedene Abstände zwischen der Segmentmitte und dem oberen Abschnitt haben, um so eine Vielzahl an Endstückzwischenräumen zu erzielen, die zumindest in der Umfangsrichtung unterschiedlich sind, wenn die Segmentmitte mit der Kammermitte ausgerichtet ist.

Claims

Doppelschraubenkneter mit: einer Kammer (4; 24) mit zwei Kammerabschnitten (4a, 4b; 24a, 24b); einem Paar an Schraubensätzen (1; 21), die sich in der Kammer (4; 24) drehen; Knetsegmenten (1a, 1b; 21a, 21b), die Teile der Schraubensätze (1; 21) ausbilden; und einer Vielzahl an Arten von Knetflügeln (7; 27) mit verschiedenen Abständen zwischen einer Mitte zu oberen Abschnitten von den Knetsegmenten (1a, 1b; 21a, 21b), wobei die Knetflügel (7; 27) in den Knetsegmenten ausgebildet sind; wobei die Knetsegmente (1a, 1b; 21a, 21b) verschiedene Endstückzwischenräume in zumindest der Umfangsrichtung erzielen, wenn die Mitten der Knetsegmente (1a, 1b; 21a, 21b) jeweils mit den jeweiligen Mitten der entsprechenden Kammerabschnitte (4a, 4b; 24a, 24b) ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Endstückzwischenräume, die durch einen Knetflügel (7; 27) in einem Knetsegment (1a, 1b; 21a, 21b) ausgebildet sind, in der axialen Richtung unterschiedlich sind, wenn die Mitte von dem Knetsegment (1a, 1b; 21a, 21b) mit der Mitte von dem jeweiligen Kammerabschnitt (4a, 4b; 24a, 24b) ausgerichtet ist, wobei die Knetsegmente (1a, 1b; 21a, 21b) einen Knetflügel mit einer Unterbrechung in der axialen Richtung erzielen.
Doppelschraubenkneter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Knetflügel (7; 27) einen Aufbau haben, bei dem drei verschiedene Arten an Endstückzwischenräumen in der Umfangsrichtung erzielt werden.
Doppelschraubenkneter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinste Endstückzwischenraum innerhalb eines Bereiches von 0,002 bis 0,02 relativ zu dem Innendurchmesser ist und der größte Endstückzwischenraum innerhalb eines Bereiches von 0,08 bis 0,2 relativ zu dem Innendurchmesser ist.
Doppelschraubenkneter gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinste Endstückzwischenraum innerhalb eines Bereiches von 0,002 bis 0,02 relativ zu dem Innendurchmesser ist, der größte Endstückzwischenraum innerhalb eines Bereiches von 0,08 bis 0,2 relativ zu dem Innendurchmesser ist und der mittlere Endstückzwischenraum innerhalb eines Bereiches von 0,02 bis 0,08 relativ zu dem Innendurchmesser ist.
Doppelschraubenkneter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Knetsegment (1a, 1b; 21a, 21b) ein Rotorsegment der integrierten Art aufweist.
Doppelschraubenkneter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Knetsegment (1a, 1b; 21a, 21b) ein Rotorsegment der geteilten Art aufweist.
Doppelschraubenkneter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Knetsegment (1a, 1b; 21a, 21b) eine Vielzahl an Scheibensegmenten der geteilten Art aufweist.
Doppelschraubenkneter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Knetsegment (1a, 1b; 21a, 21b) eine Kombination aus einem Rotorsegment der integrierten Art oder der geteilten Art und einem Scheibensegment der geteilten Art aufweist.
Doppelschraubenkneter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Knetsegmente (1a, 1b; 21a, 21b) bei einer Vielzahl an Positionen vorgesehen sind.
Doppelschraubenkneter gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Knetflügel (7; 27) bei dem Paar an Schraubensätzen (1; 21) miteinander in Eingriff stehen.
Doppelschraubenkneter gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die als ein Paar vorgesehenen Schraubensätze (1; 21) in einer Richtung so gedreht werden, dass die Knetflügel (7; 27), die in Eingriff stehen, einen an den Knetsegmenten (1a, 1b; 21a, 21b) anhaftenden zu knetenden Gegenstand abkratzen.
Doppelschraubenkneter gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsfläche zwischen den oberen Abschnitten der Knetflügel (7; 27) in den Knetsegmenten (1a, 1b; 21a, 21b) zu einer gekrümmten konvexen Form so ausgebildet ist, dass sie mit dem oberen Abschnitt von dem Knetflügel (7; 27), der in Eingriff steht, in Kontakt steht.