JP2005533681A - 押出機 - Google Patents

Abstract

【構成】本発明は、相互に噛み合うスクリュ−要素を配設した少なくとも二本の並行した、同一方向に回転するシャフトを有する、流動性物質を連続的に加工する及び/又は処理するための押出機において、該スクリュ−要素の外面が、スクリューの外径、スクリューのコア径及び高々スクリュ−要素の中心距離に相当する円形の円弧によって制限され且つ該シャフトに平行する押出機ハウシングの円形セグメント上にて案内されるものとした押出機であって、少なくとも一つのスクリュ−要素（１）が、一定距離で隔てられて配設された、屈曲して該スクリュ−要素（１）となるグルーブ（１２）によって形成された複数の共軸リング部を有することを特徴とする前記押出機に係わる。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載された、流動可能な物質を連続的に加工する及び/又は処理するための押出機に係わる。

流動可能な、従って流動性、粘性、可塑性又は粒子状の物質を連続的に加工するために、従って特にかかる物質を混合及び混練りするために、二本ロール押出機においては、螺旋階段状に偏位させて配列したディスクカムから構成される所謂混練りブロックが使用される（ＤＥ―Ｃ―８１３１５４号を参照のこと）。物質は、ディスクカムと押出機ハウジングとの間の狭隘なテーパー付けされたギャップを押圧されて通過し、その結果物質にせん断応力による加熱と部分的な過剰圧縮が生じることになり、更には局所的に平均値以上の磨耗が生じる。

さらには、ＤＥ―Ａ−２００３ ５９３には、請求項１の包括的区分に記載された二軸押出機において、一本のスクリューのスクリューフライトが、シーリングバーによって封止され、もう一本残りのスクリューは、スクリュークレストの所定位置に後退部を有しており、この後退部が、回転時には前記シーリングバーを通過するようにした前記二軸押出機が開示されている。この場合においても矢張り、スクリューのフライト内においてリーリングバーによってブロックされた材料は、高い歪が掛かることになり、一方後退部を有するスクリューは、当該材料の加工に寄与するところは少ない。
ＤＥ―Ｃ―８１３１５４ ＤＥ―Ａ−２００３ ５９３

本発明の課題は、押出機の持つ駆動エネルギーを材料の均質な加工及び処理に最適に転換することである。

かかる課題は、本発明に従えば請求項１において特徴される押出機によって実現される。これに従属する請求項は、本発明の有利な実施態様を記載する。

本発明に従えば、当該押出機は、スクリューシャフトと同心に又は共軸に一定の距離をおいて配列され、屈曲されてスクリュー要素となる複数のリング部を配設したスクリュー要素を少なくとも一つ有するのである。

これらリング部の間にあるスクリュー要素のスクリュー部は、先ず圧力を蓄積させるので、その結果せん断作用と伸長とによって材料を押出機ハウジングとリング部との間の環状ギャップを押圧して通過させるが、その途端圧力は再び低下する。かかるスクリュー要素上でのせん断力によるギャップ通過、圧力蓄積、せん断力による通過等々の逐次工程の反復・繰り返しによって、当該物質には所定の応力、即ち均一な応力がかかり、而も当該物質又はスクリューを不当に押圧することは無いのである。

これらリング部と押出機ハウジングの凹湾した円形部との間の環状の及び/又はせん断ギャップは、高さが異なるため、特定の物質に応じて充分な混合及び/又は混練り効果をもたらすのである。リング部は、このような目的のためには単にスクリューシャフトのコア径に相当すればよいのかもしれない。しかしながら、かかる環状ギャップは、高さが当該スクリューのフライト深さの１０パーセント乃至９０パーセントである。特に好ましいのは、当該リング部の直径であり、これは、ほぼ二本の隣接するシャフトの軸距離に相当する。

当該物質が環状ギャップ即ちせん断ギャップを押圧されて通過する状態になる前に、ある程度の移送距離をスクリュー部によって搬送されて必要な圧力を蓄積しなければならない。この目的のために、二つの隣接するリング部の間のスクリュー部は一般的には、長さが当該スクリュー系の少なくとも１／１０、好ましくは１／５である。リング部は、好ましくは屈曲してスクリュー要素となるグルーブによって形成される。屈曲したグルーブは、深さが好ましくはフライト深さの例えば１／２又はそれ以下である。屈曲されたグルーブのフランクの角度は、例えば３０乃至９０度である。好ましくは、傾斜グルーブをシャフト軸に対してほぼ６０度の角度で屈曲させるのである。

スクリューのクレスト及びフランクでの材料切削によって、当該スクリュー要素には更なる構成部を配設することが出来る。即ち、具体的には実質的には移送作用を持たない混合部が、材料切削によって配設することが出来る。

即ち、本発明は、具体的には多軸（マルチシャフト）押出機のために、デシリットル範囲における大容量の長手方向の混合からセンチないしミリリットル範囲における強力且つ持続する作用に到るまでプロセスエンジニアリングの最も多様な要求に応えることが出来るスクリュー要素を提供するものである。

環状ギャップの後に、スクリューフライトが同一のピッチ角度で継続してもよい。即ち、このスクリュー要素のスクリュー部が、リングの領域における屈曲した断続は別として、連続したスクリューフライトを構成してもよい。

このようなリング部によって、分散表面を拡大・追加することが出来る。更には、リング部の間のスクリュー部を同一回転方向で逐次的な角度オフセットで、例えばフライト角度の半分の角度による角度オフセットで配置した場合、分散表面を実質的に拡大させることが出来る。角度によりオフセットされたスクリュー部は、不可拡大した分散表面としては段階的な態様で角度によりオフセットされた面を形成する。

本発明に従ったスクリューは、スクリューシャフトを二本しか有さない。しかしながら、当該押出機ハウジングの空洞部内において同一の中心角距離を隔てて円又は円形の弧に沿って配列した少なくとも三本のシャフトを有することも出来るのであって、この場合押出機ハウジングは、例えばＥＰ―Ｂ―０７８８８６７に記載されているようにスクリュー要素を堅固に案内する押出機軸に平行する凹湾状の円形セグメントと共に当該空洞部の半径方向に内側及び外側の側面に配設される。従って本発明に従ったスクリュー要素は、当該物質がシャフトのリングを通過して空洞部の一方の側から他方の側に移行するのを可能とすることが出来るのである。

以下において、本発明に従った押出機を図面に言及して更に詳細に説明することとする。

図１に従えば、スクリュー要素１は、三つの円形弧Ａ―Ｂ、Ｅ−Ｆ及びＡ−Ｅとから構成される横方向から見た輪郭２を有する。円形の弧Ａ―Ｂは、スクリューの外径Ｄに相等する直径を有し、また円形の弧Ｅ―Ｆは、スクリューのコア径ｄに相等する直径を有し、そして円形の弧Ａ―Ｅは、半径が二つのスクリュー要素１の中心距離Ａｘに相等する直径を有する（ＥＰ−Ｂ−０００２１３１を参照）。

この二軸押出機の噛み合うスクリュー要素１は、スクリューシャフト３に平行である、押出機ハウジング６の円形セグメント４上を案内される二本の平行して同時回転するシャフト３上を一致して回転し、その結果二つのウエッジ５が形成されることになるように係合せしめられる。

図２ａ乃至２ｃに従えば、ダブルフライトとしたスクリュー要素１は、シャフト軸７と共心する、一定距離をおいて配置された三つのリング部８を有する。

リング部８は、矢印９で示す移送方向を基準として押出機の出口に面するスクリュー要素１の側面に配設される。即ち、移送方向９において長いスクリュー部１１ａが配設され、最初の二つのリング部８の後から二つのより短いスクリュー部１１ｂ及び１１ｃが後続し、次いで三番目のリング部８の後から更に短いスクリュー部１１ｄが後続する。

スクリュー部１１ａは、ほぼスクリュー径Ｄに相当するが、リング部８の間の距離は、スクリュー径のほぼ三分の一に相当し、またスクリューセグメント１１ｄの面の隣接リング部８からの距離は、ほぼ１／６Ｄに相当するに過ぎない。

リング部８は、屈曲させてスクリュー要素１を形成するグルーブ１２で構成される。グルーブ１２のフランク１３がシャフト軸１０に対して成す角度αは、ほぼ６０度である。

リングブ８と押出機ハウジング６との間の環状ギャップ１４の高さは、図２ｃに従えばフライト高さｔのほぼ半分、即ちコア径ｄとスクリューの外径Ｄとの差の半分（図１）である。即ち、リング部８の直径は、シャフト３の相互の中心距離Ａｘにほぼ相当する。

図３ａ乃至３ｃに従ったスクリュー要素１は、スクリュー部１１ａの代わりに、移送作用に関与しない部１５が、相当する材料切削によりスクリュー要素１のスクリュークレスト上に形成されて配設されるという点で、図２ａ乃至２ｃに従ったスクリュー要素とは実質的に異なる。

図３ａ乃至３ｃに従ったスクリュー要素１は、スクリュー部１１ａの代わりに、押出機ハウジングの空洞内に同一の中心角距離をおいて円形又は円形状弧に沿って配列され、当該空洞を内側空間と外側空間とに分断する三ツ又はそれ以上のスクリュー要素を有する押出機に特に適している。上述したように、材料は、かかるリング押出機内においては内側空間と外側空間と野間で均衡が取られていなければならない。図３ａ乃至３ｃに従ったスクリュー要素のリング部８及び短いスクリュー部１１ｂ、ｃ及びｄは、製品の流れを阻害するが、それに対して部１５は、ある一つのプロセス空間から別のプロセス空間への移行を可能とならしめる。

図４に従ったスクリュー要素は、二つのリング部８しか配設されない、つまり一つのリング部８が、スクリュー要素１の一つの面と移送作用に関与しない部１５との間に配列され、二つのスクリュー部１１ｅ及びｆが、第二のリング部８によって分離されまた更なるスクリュー部１１ｇが、部１５上においてスクリュー要素１の面とリング部８との間に配設されるという点で、図３ａ乃至３ｃに従ったスクリュー要素とは実質的に異なる。

図２ａ乃至２ｃ、図３ａ乃至３ｃ及び図４に従ったスクリュー要素１においては、連続スクリューフライトが、図２ａにおいて破線１６によって示されているように形成されるが、これは、リング部８と共に屈曲されたグルーブ１２によってのみ中断される。

これとは異なって、図５に従った実施態様においてはリング部８の間のスクリュー部１１ｈ、ｉ、ｊ．．．．．は、同一回転方向で逐次的な偏角で配置されるのである。

スクリュー要素が全円周上で緊密に噛み合った状態とした、二軸押出機の断面図を示す。 図２ａ乃至２ｃは、スクリュー要素の第一の実施態様について横方向から見た輪郭の側面図、透視図及び断面図をそれぞれ示す。 図３ａ乃至３ｃは、スクリュー要素の第二の実施態様について横方向から見た輪郭の側面図、透視図及び断面図をそれぞれ示す。 スクリュー要素の第三の実施態様の透視図を示す。 スクリュー要素の第四の実施態様の透視図を示す。

Claims (9)

1. 相互に噛み合うスクリュ−要素を配設した少なくとも二本の並行した、同一方向に回転するシャフトを有する、流動性物質を連続的に加工する及び/又は処理するための押出機において、該スクリュ−要素の外面が、スクリューの外径、スクリューのコア径及び高々スクリュ−要素の中心距離とに相当する円形の円弧によって制限され且つ該シャフトに平行する押出機ハウシングの円形セグメント上にて案内されるものとした押出機であって、少なくとも一つのスクリュ−要素（１）が、一定距離で隔てられて配設された、屈曲して該スクリュ−要素（１）となるグルーブ（１２）によって形成される複数の共軸リング部を有することを特徴とする前記押出機。
2. 該スクリュ−要素（１）の該リング部（８）が、スクリューの外径（Ｄ）を上回らないことを特徴とする、請求項１において記載された装置。
3. 該スクリュー要素（１）のリング部（８）の軸心距離が、該スクリュー径の少なくとも１／１０であることを特徴とする、請求項１又は２において記載された押出機。
4. 該リング部（８）と押出機ハウジング（６）の円形セグメント（４）との間における環状ギャップ（１４）の高さ（ｈ）が、フライト深さの四分の一乃至四分の三に相当することを特徴とする、請求項１乃至３の内のいずれか一項において記載された押出機。
5. 該リング部（８）の径が、該シャフト（３）の中心距離（Ａｘ）にほぼ相当することを特徴とする、請求項１乃至４の内のいずれか一項において記載された押出機。
6. 該リング部（８）のフランク（１３）が、シャフト軸（７）にまで斜めに伸展することを特徴とする、請求項１乃至５の内のいずれか一項において記載された押出機。
7. 該リング部（８）の間のスクリュー部（１１ｈ、ｉ、ｊ．．．．．）が、同一回転方向で逐次的な偏角で配置されることを特徴とする、請求項１乃至６の内のいずれか一項において記載された押出機。
8. 該スクリュ−要素のスクリュー部（１１ａ、ｂ、ｃ．．．．．．）が、該リング部（８）の領域での中断は除いて、連続したスクリューフライトを形成することを特徴とする、請求項１乃至６の内のいずれか一項において記載された押出機。
9. 該スクリュ−要素（１）が更に、少なくとも一つの搬送に関与しない断面部を有することを特徴とする、請求項１乃至８の内のいずれか一項において記載された装置。