JP2004209786A - 平行異速2軸押出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】圧縮筒に臨む少くとも一方のスクリユの螺旋溝の深さを次第に浅くし、左右1対のスクリユの基端を歯車比が変更可能の変速歯車装置の軸に結合して圧縮比を変更するようにした、平行異速2軸押出装置を得る。
【解決手段】左右1対の混合筒16の上半部をホツパ50の出口に連通し、混合筒16の先端に周壁部分で連通する左右1対の圧縮筒33を接続し、一方の圧縮筒33の先端に加熱筒9を接続する。各混合筒16には互いに反対方向へ回転駆動される軸の周面に螺旋突条20c,30bを形成してなるスクリユ30,10をそれぞれ収容し、圧縮筒33へ臨むスクリユ30,10の少くとも一方の軸をテーパ状にして螺旋溝10bが次第に浅くなるようにし、加熱筒9ではスクリユ10の螺旋溝10aの深さを圧縮筒33へ臨む螺旋溝10bの最小深さと同寸にする。左右1対のスクリユ30,10の基端部を互いに噛み合う歯車41,21の軸にそれぞれ結合し、軸の一方を回転駆動する。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はゴム、合成樹脂などの主材料と顔料、調整材などの添加物とを混練したうえ、ダイへ連続的に供給する押出装置、特に互いに噛み合わないように平行に配設した左右1対のスクリユの回転比を変更することにより、混合筒から圧縮筒を経て加熱筒へ供給される材料の圧縮比を変更できるようにした平行異速2軸押出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ゴム、合成樹脂などの押出成形品は、バンバリミキサ、ミキシングロール、ウオーミングロール、ストレーナ、カレンダロールなどの装置ないし工程を経て得ている。特に、ミキシングロールでは粉末または粒状のゴム、合成樹脂などの主材料に、成形品の固さを調整する調整材や顔料などの添加物を均一に混練するのに重要である。近年、高配合のゴム、プラスチツク製品が用いられるようになり、熟練作業者の加工技術により製品の品質を保つているのが現状である。しかし、高度の加工技術を維持することは工程が多いほど難しく、作業の省力化と自動化が要求される。
【0003】
また、従来の2軸押出装置では、ホツパから投入された樹脂材料と添加物が混練されながら軸方向へ移動するだけであり、軸方向前後の樹脂材料と添加物が互いに混練されることはないから、混練にむらが生じやすい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は上述の問題に鑑み、工程が簡略化され、樹脂材料と添加物との連続的かつ均一な混練により高品質の押出成形品が得られる、平行異速2軸押出装置を提供することにある。
【0005】
本発明の他の課題は、圧縮筒に臨む左右1対のスクリユの少くとも一方の螺旋溝の深さを次第に浅くし、左右1対のスクリユの基端を歯車比が変更可能の変速歯車装置の軸に結合し、これにより圧縮筒から加熱筒へ送られる樹脂材料の圧縮比を変更し、軸の一方を原動機により回転駆動するようにした、平行異速2軸押出装置を提供することにある。
【0006】
本発明の他の課題は、圧縮比を変更するために、左右1対のスクリユを別個の変速可能の原動機により回転駆動する、平行異速2軸押出装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の構成は左右1対の混合筒の上半部をホツパの出口に連通し、混合筒の先端に周壁部分で互いに連通する左右1対の圧縮筒を接続し、一方の圧縮筒の先端に加熱筒を接続し、各混合筒には互いに反対方向へ回転駆動される軸の周面に螺旋突条を形成してなるスクリユをそれぞれ収容し、前記圧縮筒へ臨む前記スクリユの軸をテーパ状にして螺旋溝が先方へ次第に浅くなるようにし、前記加熱筒では前記スクリユの螺旋溝の深さを圧縮筒へ臨む螺旋溝の最小深さと同寸にしたことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明では左右1対の混合筒の上半部をホツパの出口に連通し、混合筒の先端に互いに連通する左右1対の圧縮筒を接続し、一方の圧縮筒の先端に加熱筒を接続する。一方の混合筒と圧縮筒と加熱筒は内径を等しくし、軸の周面に螺旋突条を形成してなるスクリユを嵌挿する。圧縮筒へ臨むスクリユの軸をテーパ状にして螺旋溝が先方(先端側)へ次第に浅くなるようにし、加熱筒ではスクリユの螺旋溝の深さを圧縮筒へ臨む螺旋溝の最小深さと同寸にする。他方の混合筒と圧縮筒にも同様のスクリユを嵌挿するが、加熱筒は接続しない。
【0009】
左右1対のスクリユを互いに反対方向への回転すると、ホツパからの樹脂材料が混合筒で圧縮と剪断を受けながら均一に混練され、左右1対の圧縮筒へ送られる。左右1対の圧縮筒の樹脂材料が加圧されて単一の加熱筒へ送られる時、余分の樹脂材料と樹脂材料に混入した空気とが左右1対のスクリユの上側からホツパの出口ヘ逆流する。空気はホツパの外部へ放出され、逆流する樹脂材料はホツパからの新たな樹脂材料と混練されるので、非常に均一な混練が得られる。
【0010】
樹脂材料の性状に応じて圧縮筒での圧縮比を変更するには、1対のスクリユを回転駆動する変速歯車装置の1組の歯車を交換するか、1対のスクリユを別個の変速可能の原動機により別々に駆動する。
【0011】
【実施例】
図1は本発明に係る平行異速2軸押出装置の側面図である。本発明による平行異速2軸押出装置は、左右1対の型鋼を複数の横部材34aにより梯子状に結合して基台34が構成され、基台34の上に減速歯車装置25と、左右1対のスクリユの回転比を変更する変速歯車装置19と、ホツパ50の出口に上半部が連通しかつ左右1対のスクリユを収容する混合筒16と、加熱筒9を支持する台車47とが搭載される。混合筒16と加熱筒9との間に、1対のスクリユを嵌挿する長さsの圧縮筒33が接続される。加熱筒9を圧縮筒33から分離して内部清掃を行うために、加熱筒9は車輪46を有する台車47に搭載され、基台34にシリンダを支持された流体圧アクチユエータ48のロツドに押されて、図示の位置よりも左方へ軌条45に沿つて移動可能である。加熱筒9と圧縮筒33とは上下2段に並ぶ左右2対のアクチユエータ13により締結される。加熱筒9の先端には交換可能のスクリーン4を挟んでダイ3が結合される。ダイ3は一側部を上下1対の連結板8により加熱筒9の端部に連結され、ダイ3は上下方向の軸(ボルト)8aを支点として開放可能である。
【0012】
図2に示すように、基台34の一側方に連結した架台29に電動機27が据え付けられ、電動機27の主軸に結合した溝車28と減速歯車装置25の入力軸に結合した溝車26との間に、複数のVベルトが掛け渡される。減速歯車装置25には溝車26を結合する入力軸と中間軸と軸37とが互いに平行に配設され、これらの軸に結合した歯車が互いに噛み合される。変速歯車装置19において軸37の一端部は1対の軸受38により、軸37の他端部はスラスト軸受42と軸受43によりそれぞれ歯車箱の壁部に支持される。軸37と平行な軸17の一端部は1対の軸受18により、軸17の他端部はスラスト軸受22と軸受23によりそれぞれ歯車箱の壁部に支持される。軸37に交換可能に結合した歯車41が、軸17に交換可能に結合した歯車21と噛み合される。図示の実施例では歯車21,41は同径、同歯数であり、1:1の回転比になつているが、ゴム、樹脂、添加物(以下、これらを代表して単に樹脂材料という)の種類によつて歯車比が変更される。
【0013】
軸17と軸37の左端部に左方へ開放された筒部17a,37aがそれぞれ一体に形成され、筒部17aに軸方向のキーを介してスクリユ10の基端軸部が嵌合され、筒部37aに軸方向のキーを介してスクリユ30の基端軸部が嵌合される。スクリユ10とスクリユ30は互いに反対方向へ回転駆動される。詳しくは、ホツパ50の樹脂材料が出口開口からスクリユ10とスクリユ30の間へ投入され、かつ混合筒16の底部へ引き込まれるように回転駆動される。樹脂材料の種類に応じて回転比を変更するときは、軸17,37の歯車21,41を交換する。
【0014】
混合筒16と圧縮筒33へ臨むスクリユ30は外径が均一な軸の外周面に螺旋突条30bを一体に形成してなる。換言すれば、スクリユ30の螺旋溝30aの深さは均一に形成される。スクリユ30の先端32は中心軸線に対して垂直にカツトされ、かつ混合筒16の先端を閉鎖するフランジ31に対向される。少くともホツパ50の出口に臨む部分つまり混合筒16の内部では、スクリユ10も外径が均一な軸に螺旋突条20cを一体に形成してなり、螺旋溝10cの深さは均一に形成される。しかし、圧縮筒33の内部ではスクリユ10の軸の外径は先方(左方)へ次第に増加するテーパ軸として形成され、螺旋突条20bは螺旋突条20cと連続し、螺旋溝10bは螺旋溝10cと連続する。圧縮筒33に臨むスクリユ10の螺旋溝10bは先方(左方)へ至るにつれて次第に浅くなり、螺旋溝10bの最も浅い部分は加熱筒9に臨むスクリユ10の螺旋溝10aと等しくなる。圧縮筒33に臨むスクリユ30も、圧縮筒33に臨むスクリユ10と同じに構成してもよい。
【0015】
圧縮筒33に臨むスクリユ10の螺旋突条20bと螺旋溝10bは、加熱筒9に臨むスクリユ10の螺旋突条20aと螺旋溝10aにそれぞれ連続する。加熱筒9は直円筒をなすものであり、螺旋溝10aの深さは均一なものである。混合筒16と圧縮筒33のいずれにおいても、一方のスクリユの螺旋突条が他方のスクリユの螺旋溝の内部へ突出しないように構成される。
【0016】
加熱筒9の基端を圧縮筒33の先端へ結合する連結装置は、左右上下4つのアクチユエータ13により締結される楔機構から構成される。楔機構の1つについて説明すると、圧縮筒33の先端と加熱筒9の基端とには、互いに突き合されるフランジ31a,31がそれぞれ結合される。フランジ31は上下1対の補強板13aにより加熱筒9の外周壁に結合される。一方の圧縮筒33の先端は加熱筒9のフランジ31ないし端壁により閉鎖される。楔機構は圧縮筒33のフランジ31aと加熱筒9のフランジ31とに設けた前後1対の係合片15と、水平断面が台形をなす溝を有する挟持部材12と、両者を係合するアクチユエータ13とからなる。前後1対の係合片15は互いに重ね合されて水平断面が台形をなす突条を形成し、挟持部材12の溝へ係合される。挟持部材12はアクチユエータ13のシリンダと一体的に構成され、シリンダに嵌挿されたピストンから延びるロツド14が、1対の係合片15の重合せ面を中心とする軸孔へ挿通され、かつロツド14の内端から径外方(後方)へ延びる突片が、圧縮筒33の係合片15の溝へ係合される。アクチユエータ13の内端室へ加圧流体を供給すると、シリンダと一体の挟持部材12が1対の係合片15に係合し、圧縮筒33の先端面(フランジ31a)に加熱筒9の基端面(フランジ31)を締結する。
【0017】
加熱筒9の外壁には熱媒が貫流する熱媒室が形成されるか、加熱筒9に電熱線が配設される。加熱筒9の先端とダイ3との間に、交換可能の2つのスクリーン4,4aを支持する枠が、アクチユエータ6により横方向移動可能に挟まれる。アクチユエータ6はシリンダ7を例えば基台34に固定され、ピストンから突出するロツド5をスクリーン4の枠に連結される。ダイ3のロツクを解除し、軸8aを中心として反時計方向へ回動して加熱筒9の先端部を開放し、アクチユエータ6のロツド5を伸張すると、スクリーン4に代つてスクリーン4aが加熱筒9の先端部へ挿入される。
【0018】
図3に示すように、混合筒16の上半部は斜め上方へ延びる左右の側壁でホツパ50の出口に連通しており、ホツパ50から投入された樹脂材料は、左右1対のスクリユ30,10の間から混合筒16の底部へ押し込まれながら混練される。混合筒16の底部は平坦なものではなく、スクリユ30,10を別個に収容する1対の半円筒体からなり、したがつて、底部から突壁55が1対のスクリユ30,10の間へ突出する。左右1対の混合筒16の底部外壁にはそれぞれ覆板53により熱媒室54が区画される。各熱媒室54には熱源から熱媒が供給される。各覆板53は支板(ステー)56と支柱52に支持され、支柱52は基台34の上に固定された基板51に立設される。左右1対の圧縮筒33は周壁部分で内部が互いに連通される。各スクリユ10,30の軸心には冷媒が貫流する孔が設けられ、図示してない冷源から冷媒がそれぞれカプラ24,44を経て各スクリユ10,30の軸心の孔へ供給される。
【0019】
混合筒16で混合された樹脂材料は、周壁部分で内部が互いに連通する左右1対の圧縮筒33で混練される。圧縮筒33でスクリユ30の樹脂材料はスクリユ10の樹脂材料と混練されて加熱筒9へ供給されるが、余分な樹脂材料や樹脂材料に混入した空気は、1対のスクリユ10,30の上側からホツパ50の出口の方へ吹き出され、余分な樹脂材料はホツパ50からの新たな樹脂材料と混練される。また、空気はホツパ50から外部へ放出される。加熱筒9へ送られた樹脂材料は、スクリーン4を経てダイ3のノズル孔2から外部へ押し出される。
【0020】
ここで、圧縮筒33の入口のスクリユ10の螺旋溝の深さをsi、圧縮筒33の出口のスクリユ10の螺旋溝の深さをsoとし、スクリユ10とスクリユ30の回転比を1:αとすると、圧縮比Rpは次式で表される。
【0021】
Rp=si(1+α)/so
上述の実施例は、圧縮筒33での樹脂材料の圧縮比を変更するために、変速歯車装置19の1組の歯車21,41を交換するものであるが、1対のスクリユ10,30を別個の変速可能の電動機により各別に駆動するようにしてもよい。
【0022】
【発明の効果】
本発明の平行異速2軸押出装置によれば、従来のミキシングロールとウオーミングロールとストレーナの3工程を連続的に行うことができる。つまり、樹脂材料がホツパからダイまで中断することなく連続して供給されるので、工程が簡略化され、装置の稼働率が高められ、また運転にも熟練を要せず、運転経費、維持経費、製品単価が節減される。
【0023】
樹脂材料が左右1対のスクリユにより圧縮筒へ送られると、圧縮筒の内部で余分の樹脂材料は左右1対のスクリユの上側からホツパの出口部分へ逆流し、ホツパから混合筒へ投入される新たな樹脂材料と均一に混練される。こうして、左右1対のスクリユにより混合筒から圧縮筒へ送られる樹脂材料の前方部分と後方部分が互いに混練されることになる。
【0024】
混合筒では左右1対のスクリユの回転数を異ならしめることにより、樹脂材料が圧縮と剪断を受けながら均一に混合され、さらに圧縮筒から逆流する余分の樹脂材料とも混合されるので、非常に均一な混練が達せられる。
【0025】
圧縮筒から加熱筒へ送られる樹脂材料の圧縮比を変更するには、変速歯車装置の1組の歯車を交換するか、1対のスクリユを別個の電動機により駆動する方が、従来の押出装置のように非常に高価なスクリユを交換する場合に比べて押出装置の価格を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る平行異速2軸押出装置の正面図である。
【図2】同平行異速2軸押出装置の平面断面図である。
【図3】同平行異速2軸押出装置の側面断面図である。
【符号の説明】
2:ノズル孔 3:ダイ 4:スクリーン 8:連結板 9:加熱筒 10:スクリユ 10a〜10c:螺旋溝 12:挟持部材 13:アクチユエータ 14:ボルト 15:係合片 16:混合筒 19:変速歯車装置 20a〜20c:螺旋突条 21:歯車 25:減速歯車装置 27:電動機 30:スクリユ 30a:螺旋溝 30b:螺旋突条 31:フランジ 33:圧縮筒 34:基台 41:歯車 47:台車

Claims (7)

  1. 左右1対の混合筒の上半部をホツパの出口に連通し、混合筒の先端に周壁部分で互いに連通する左右1対の圧縮筒を接続し、一方の圧縮筒の先端に加熱筒を接続し、各混合筒には互いに反対方向へ回転駆動される軸の周面に螺旋突条を形成してなるスクリユをそれぞれ収容し、前記圧縮筒へ臨む前記スクリユの軸をテーパ状にして螺旋溝が先方へ次第に浅くなるようにし、前記加熱筒では前記スクリユの螺旋溝の深さを圧縮筒へ臨む螺旋溝の最小深さと同寸にしたことを特徴とする、平行異速2軸押出装置。
  2. 前記圧縮筒へ臨むスクリユの螺旋突条は少くとも1ピツチ分の長さのものである、請求項1に記載の平行異速2軸押出装置。
  3. 前記一方のスクリユの先端は他方の圧縮筒の端壁に対向して平坦面にカツトされている、請求項1に記載の平行異速2軸押出装置。
  4. 前記加熱筒は前記圧縮筒から分離可能に軸方向移動可能の台車に搭載されている、請求項1に記載の平行異速2軸押出装置。
  5. 前記左右1対のスクリユの軸の基端部を、互いに噛み合う交換可能の歯車の軸にそれぞれ結合し、軸の一方を回転駆動するようにした、請求項1に記載の平行異速2軸押出装置。
  6. 前記左右1対のスクリユの軸を別個の原動機により互いに反対方向へ回転駆動するようにした、請求項1に記載の平行異速2軸押出装置。
  7. 前記圧縮筒の先端に前記加熱筒の基端を結合する連結機構は、前記圧縮筒の先端部と前記加熱筒の基端部とにそれぞれ設けた互いに突き合されて楔状の突部を形成する係合片と、断面台形の溝を有する挟持部材と、前記係合片に前記挟持部材を係合するアクチユエータとからなる、請求項1に記載の平行異速2軸押出装置。
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