JP2004209786A

JP2004209786A - 平行異速２軸押出装置

Info

Publication number: JP2004209786A
Application number: JP2002381419A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Wakao; 征之若生
Original assignee: Toyo Sekkei Co Ltd
Current assignee: Toyo Sekkei Co Ltd
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29

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

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。