JP2007268725A

JP2007268725A - 熱可塑性材料のスクリュー押出機

Info

Publication number: JP2007268725A
Application number: JP2006093750A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Uemura; 隆二植村; Yoshihiro Sasahara; 義博笹原; Akira Shimizu; 明清水
Original assignee: Hagiwara Industries Inc
Current assignee: Hagiwara Industries Inc
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: JP4928814B2

Abstract

【課題】板部材を使用しないで熱可塑性材料の流量などを適当に変化させる。
【解決手段】円錐内周面ｅ２を具備した筒状ハウジング２１Ａ、２１Ｂの内方に円錐スクリュー軸２０Ｂが回転可能に挿入されると共に前記筒状ハウジング２１Ａ、２１Ｂ内に流入した細片集合状の熱可塑性材料が前記スクリュー軸２０Ｂのねじ送り作用により前方へ送られるものとなされた熱可塑性材料のスクリュー押出機において、前記円錐内周面ｅ２の周方向の適当間隔個所のそれぞれに前記円錐内周面ｅ２から中心側へ向かう高さを漸減される略前後向きの突条ｃ６が形成されると共に、前記円錐スクリュー軸２０Ｂと前記円錐内周面ｅ２との前後方向相対位置が変更されることにより筒状ハウジング２１Ａ、２１Ｂ内の前記熱可塑性材料の流量が変化されるものとした前後位置変更調整手段３０が形成されているものである。
【選択図】図４

Description

本発明は、主に廃棄材料としてのポリプロピレン、オレフィン又はＰＥＴなどの熱可塑性材料を細片化したものを特定位置に押し出すものとなされたスクリュー押出機に関する。

熱可塑性材料のスクリュー押出機として、例えば特許文献１などに開示されているようなものが存在しているのであって、その概要は次のとおりである。
即ち、前後向きの筒状ハウジングの内方に直状のスクリュー軸を回転可能に内挿されると共に、該スクリュー軸が径大側スクリュー軸、前方へ向け径の漸減された円錐スクリュー軸、及び、径小側スクリュー軸を基端側から前方へ向けてこの順に配置され且つ同心に結合され、且つ、前記円錐スクリュー軸を包囲した前記筒状ハウジング部分の内周面が前記円錐スクリュー軸の回転軌跡外周面に対応するように前方へ向け径を漸減された円錐内周面となされており、前記径大側スクリュー軸を包囲した筒状ハウジング部分の周壁に形成された供給用透孔を通じて前記筒状ハウジング内に流入した細片集合状の熱可塑性材料が、前記スクリュー軸のネジ送り作用により前方へ送られるものとなされている。

この種のスクリュー押出機におけるスクリュー軸のネジ送り作用は、筒状ハウジングの内方の熱可塑性材料がスクリュー軸と同体状に回転するのを板部材で規制することにより発生させているのであり、従来では、この板部材は前記供給用透孔の形成された位置に対応した筒状ハウジング部分の内方に設けられている。
この板部材が筒状ハウジングの半径方向上の位置を変更調整されることによりスクリュー軸のネジ送り作用の大きさが大小に変更され、この変更により、筒状ハウジング内において前方へ押し出される熱可塑性材料の流量が変化される。

またスクリュー押出機についての技術水準を示すものとして、例えば特許文献２及び３などが存在しているのであり、これらは何れも本発明の構成の一部を有しないものである。

特表平９−５０１６２３号公報特開２００１−１９１３９４号公報特開２００２−１８７１２９号公報

本発明は、上記板部材を使用しないで熱可塑性材料の流量やその他の処理状況を任意に変化させることを可能とした熱可塑性材料のスクリュー押出機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るスクリュー押出機は、請求項１に記載したように、前方へ向け径の漸減された円錐内周面を具備した筒状ハウジングの内方に前方へ向け径の漸減された円錐スクリュー軸が回転可能に挿入されると共に前記筒状ハウジング内に流入した細片集合状の熱可塑性材料が前記スクリュー軸のねじ送り作用により前方へ送られるものとなされた熱可塑性材料のスクリュー押出機において、前記円錐内周面の周方向の適当間隔個所のそれぞれに前記円錐内周面から中心側へ向かう高さを前方へ向け漸減される略前後向きの突条が形成されると共に、前記円錐スクリュー軸と前記円錐内周面との前後方向相対位置が変更調整されることにより筒状ハウジング内の前記熱可塑性材料の流量が変化されるものとした前後位置変更調整手段が形成されているものである。

さらに詳細には、請求項２に記載したようなものとなすのであって、即ち、前後向きの筒状ハウジングの内方に直状のスクリュー軸を回転可能に内挿されると共に、該スクリュー軸が径大側スクリュー軸、前方へ向け径の漸減された円錐スクリュー軸、及び、径小側スクリュー軸を基端側から前方へ向けてこの順に配置され且つ同心に結合され、且つ、前記円錐スクリュー軸を包囲した前記筒状ハウジング部分の内周面が前記円錐スクリュー軸の回転軌跡外周面に対応するように前方へ向け径を漸減された円錐内周面となされており、前記径大側スクリュー軸を包囲した筒状ハウジング箇所の周壁に形成された供給用透孔を通じて前記筒状ハウジング内に流入した細片集合状の熱可塑性材料が前記スクリュー軸のねじ送り作用により前方へ送られるものとなされた熱可塑性材料のスクリュー押出機において、前記円錐内周面の周方向の適当間隔個所のそれぞれにこの円錐内周面から中心側へ向かう高さを前方へ向け漸減された略前後向きの突条が形成されており、且つ、前記径大側スクリュー軸及び前記円錐スクリュー軸を前後へ変位させてこれを包囲した前記筒状ハウジング部分に対するその前後位置が変更調整されることにより前記筒状ハウジング内の前記熱可塑性材料の流量が変化されるものとした前後位置変更調整手段が形成されているものである。

この発明は次のように具体化するのがよい。
即ち、請求項３に記載したように、前記円錐スクリュー軸と前記径小側スクリュー軸とを回転伝達可能且つ前後相対変位可能に結合した結合手段が形成されると共に、前記前後位置変更調整手段が前記筒状ハウジングに対する前記径大側スクリュー軸及びこれに一体状に結合された前記円錐スクリュー軸の前後位置を変更調整するものである構成となす。

また請求項４に記載したように、前記前後位置変更調整手段が、前記円錐スクリュー軸と同体状且つ同心に形成されたネジ軸部に螺合されたナット体の該ネジ軸部上での前後位置の変更に関連して、前記筒状ハウジングに対する前記円錐スクリュー軸の前後位置を変化させるものとなされている構成となす。

上記した本願発明によれば、次のような効果が得られるのであって、即ち、前後位置変更調整手段で円錐スクリュー軸と円錐内周面との前後方向相対位置を変更調整することにより、筒状ハウジング内を押し出される熱可塑性材料の流量が適当大きさに変更される構成であるため、筒状ハウジング内を押し出される熱可塑性材料の流量を変更する上で、特許文献１に示すような板部材やこれに関連した機構を設ける必要がなくなって構造が簡易となるのであり、また円錐スクリュー軸と円錐内周面との前後方向相対位置を変更することで突条の熱可塑性材料に対する作用が変化して、前記流量のほかに、筒状ハウジング内の熱可塑性材料の押出し圧力やその剪断破砕化度合いが変化するものとなるのであり、これら押出し圧力や剪断破砕化度合いを適当に調整することにより、本発明のスクリュー押出機を使用して製造される押出成形製品の品質を良好となすことができるものである。

請求項２に記載したものによれば、請求項１記載の発明と同様な効果が得られる上に次のような効果が得られるのであって、即ち、筒状ハウジングの横側に容器体を設け、この容器体の底部内方空間を透孔を介して筒状ハウジングの内孔内に連通させることにより、容器体内に蓄積された熱可塑性材料が筒状ハウジング内に径大側スクリュー軸により受け入れられ続いて円錐スクリュー軸で圧縮されさらに径小側スクリュー軸で前方へ押し出されるという一連の処理が円滑且つ連続的に行われるものとなるのであり、また径大側スクリュー軸及び円錐スクリュー軸はこれら双方が前後変位される構成であるからこれらの軸を前後変位させるための駆動機構を径大側スクリュー軸の後側に設けることができるものとなる。

請求項３に記載したものによれば、径小側スクリュー軸は前後方向の変位を規制された状態の下で回転するものとなすことができて、筒状ハウジングの前端で押出成型製品を製造するときに径小側スクリュー軸の前後変位を考慮する必要のないものとなり、また前後位置変更調整手段を径大側スクリュー軸の後側に配置して径小側スクリュー軸を前後変位させることなく径大側スクリュー軸及び円錐スクリュー軸を前後変位させることのできるものとなり、構造の簡易化及びコンパクト化に寄与するものである。

請求項４に記載したものによれば、筒状ハウジングに対する円錐スクリュー軸の前後位置がナット体の回転により正確且つ確実に変更調整されるものとなり、また前後位置変更調整手段の構造が簡易且つコンパクトなものとなるほか電動機器や油圧機器などを使用しない安価な構造となすことができる。

図１〜図９は本発明に係るスクリュー押出機を備えた熱可塑性材料の処理装置を示しており、図１は前記熱可塑性材料の処理装置の全体を示し、Ａは側面図でＢはｘ１ーｘ１部を示す図であり、図２は前記処理装置の全体平面図であり、図３は前記処理装置の一部を示しＡは図１中のｘ２−ｘ２部を示す図でＢは図２中のｘ３−ｘ３部を示す図であり、図４は図２の一部を拡大した図であり、図５は図３Ａの一部を拡大した図であり、図６は図１Ａの一部を拡大した図であり、図７は図６の一部を拡大した図であり、図８は前記スクリュー押出機の一部である後側スクリュー軸及び円錐スクリュー軸を示す図であり、図９は前記スクリュー押出機の圧縮ハウジングを示し、Ａは右側から見た断面図、Ｂは前面図そしてＣは後面図である。

図１及び図２に示すように、熱可塑性材料の処理装置は、床面に定置される定置フレーム１と、この定置フレーム１上に細片化処理容器部２及びスクリュー押出機３を設置された構成となされている。

定置フレーム１は、下側水平部材４から複数の支柱部材５を起立させ、これら支柱部材５の上端間を上側水平部材６で結合したものとなされている。

細片化処理容器部２は、図３にも示すように、平面視円形となされた底面部７ａ及びこれを取り巻いた円筒状の周壁部７ｂ及びこの周壁部７ｂの上面を覆う頂板部７ｃを具備した容器体７と、前記底面部７ａの上方近傍位置で縦向き軸８回りへ回転可能となされ上面１０ａに平面視台形状の突起刃９の多数を固定された回転体１０とからなっている。

周壁部７ｂの上部には図示しないベルトコンベアのような搬送手段を使用して被処理物ｗである合成プラスチック材料などを容器体７内に供給するための比較的大きな被処理物投入口ａ１が形成されており、この被処理物投入口ａ１の周囲には断面四角状の案内筒部材１１が固着されている。また周壁部７ｂの下部左側の前後箇所には容器体７の内方を保守点検するための四角状の開閉口１２ａ、１２ｂが形成されている。各開閉口１２ａ、１２ｂはこれを密状に閉鎖するための蓋部材１３を具備しており、各蓋部材１３はその対応する縦向き支点軸１３ａ回りへ開閉揺動されるものとなされている。１３ｂは蓋部材１３の開閉用把手部であり、ｂ１及びｂ２は開閉口１２ａ、１２ｂを開放したときの蓋部材１３を示している。

そして周壁部７ｂの下部右側面の前後方向中央位置には側面視四角状の透孔ａ２が形成されている。この透孔ａ２は下端縁をできるだけ底面部７ａに近接され、上端縁を回転体１０の上面１０ａの最外周縁高さよりも高くなされており、その前後方向長さ及び高さについてはスクリュー押出機３との関連によって決定される。

回転体１０は図４にも示すように、上面１０ａが円錐面状となされていて、縦向き軸８回りの複数等分角度位置である縦向き軸８半径方向の上面１０ａ箇所に、回転方向ｆ１前側に位置した前縁９ａを水平状の切刃となされ該切刃が上面１０ａよりも数ｃｍ程度高くなされた突起刃９の複数を列状にしかも縦向き軸８半径方向外側へ向かうほど回転方向ｆ１に対して後退するように配置されたものとなされており、毎分凡そ７００回転程度で回転されるものである。

このさい、上面１０ａは円錐面状に限定するものではなく角錐面状となすことも差し支えないのであり、また図５に示すように水平状の底面部７ａに対する上面１０ａの傾斜角度θ１は凡そ１５度以上、好ましくは３０度程度となす。この傾斜角度θ１は被処理物ｗの種類や性状に関連して適当に決定されるものであり、これが適当大きさであると、上方から上面１０ａの中心部に落下した合成プラスチック材料ｗなどが上面１０ａ上を回転体１０の回転による遠心力や重力作用により外方へ適当速度で拡散されるのであり、一方、傾斜角度θ１が小さいときこの拡散の作用が減少し、逆にこれが大きいときこの拡散の作用が増大する。

縦向き軸８は上端に回転体１０を固定され、転がり軸受１４、１４を介して定置フレーム１に支持され、下端に回転入力部材１５を固定され、定置フレーム１に縦向きに固定されたモーター１６の出力軸１６ａから回転入力部材１５に回転を入力されるものとなされている。

細片化処理容器部２の内方には、図５などに示すように被処理物押さえ体１７が設けられている。この被処理物押さえ体１７は環形対称形状体となされていて回転体１０の回転中心と略同心に配置されており、容器体７の周壁部７ｂに支持されると共に下面１７ａが前記回転体１０の上面１０ａに対向されるほか該下面１７ａに複数の突起刃１８を設けられたものとなされている。

被処理物押さえ体１７の下面１７ａはこれの中央部に向けて漸次に高くなされた凸形円錐面状となされており、回転体１０の上面１０ａと該下面１７ａとの上下方向隙間ｃ１は縦向き軸８からの距離に比例して小さくなされている。そして、水平面に対する下面１７ａの傾斜角度θ２は回転体１０の上面１０ａとの関連で決定されるもので、回転体１０の上面１０ａの傾斜角度θ１と同一かそれ以上の大きさとなされており、例えば１５度〜５０度の範囲内で決定される。

被処理物押さえ体１７の上面１７ｂはこれの中央部に向けて漸次に低くなされた凹形円錐面状となされており、水平面に対する該上面１７ｂの傾斜角度θ３は上面１７ｂに落下した被処理物ｗが重力作用により摩擦力に抗して中央側へ滑落し得るように決定される。被処理物ｗが合成プラスチック材料であるときは傾斜角度θ３を例えば４０度以上となされる。

さらに各突起刃１８は例えば細巾平板などを回転方向に沿わせた姿勢で固定するのであり、このさい回転体１０の回転方向ｆ１と対向した側に位置した前縁に切刃を形成するのが好ましいが、必ずしもそのようにしなくてもよいのであり、即ち、切刃を形成しないで単に被処理物ｗの回転方向ｆ１の流動を規制するに過ぎないものとなすことも差し支えないものである。

容器体７の周壁部７ｂと被処理物押さえ体１７との間には図５に示すように被処理物押さえ体１７を上下変位可能に位置決めするための位置調整変更手段１９が設けてあり、図示例ではボルト１９ａとこれに螺合されたナット１９ｂとを備え、ナット１９ｂがボルト１９ａに対し回転操作されることによりボルト１９ａが周壁部７ｂに対し上下変位され被処理物押さえ体１７がボルト１９ａと同体状に上下変位されるものとなされている。１９ｃはボルト１９ａの支持力を被処理物押さえ体１７に伝達するための板部材である。なお、この位置調整変更手段１９はモーターなどの動力により被処理物押さえ体１７を上下変位させる構成となすこともできる。

スクリュー型押出機３は次のようなものとなされている。
即ち、図１及び図２などに示すように直状のスクリュー軸２０とこれを包囲した筒状ハウジング２１とを備えており、後側から前側へ向けて押出開始部３Ａ、圧縮部３Ｂ、可塑化処理部３Ｃ及び取出口部３Ｄをこの順に形成されている。スクリュー軸２０は回転入力軸部２０ａ、シールスクリュー部分２０ｂ１及び径大側スクリュー軸２０ｂ２を同心に結合してなる後側スクリュー軸２０Ａと、径を前方へ向け漸減された円錐スクリュー軸２０Ｂと、径大側スクリュー軸２０ｂ２よりも小径で円錐スクリュー軸２０Ｂの前端径と合致された径小側スクリュー軸２０Ｃとをこの順に配置されており、さらに後側スクリュー軸２０Ａ及び円錐スクリュー軸２０Ｂは同心状且つ一体状に結合されており、また円錐スクリュー軸２０Ｂ及び径小側スクリュー軸２０Ｃは同心状に配置されると共に結合手段であるカップリングｃｐ（図４参照）を介して回転伝達可能且つ前後相対変位可能に結合されている。

このさい、図７及び図８に示すように、回転入力軸部２０ａはキー部材ｋ１を固定された軸後端部ｓ１と、これよりも少し大きな径となされ外周面に前後位置変更調整用の雄ネジを形成されたネジ軸部ｓ２とからなり、シールスクリュー部分２０ｂ１は比較的大きな径の外周面に比較的小さなピッチの雄ネジｃ２を形成されており、径大側スクリュー軸２０ｂ２は直円筒状基礎外周面ｃ３に一定高さの突条ｃ４を一定ピッチの螺旋状に形成したものとなされているのであり、また円錐スクリュー軸２０Ｂは直円筒状基礎外周面ｃ３の前端に連続し径の漸減された円錐状基礎外周面ｃ５に、前記突条ｃ４と連続しそれと同一断面形状となされた突条ｃ６をそれと同一ピッチの螺旋状に形成したものとなされており、径小側スクリュー軸２０Ｃは円錐状基礎外周面ｃ５の前端と同一径の外周面ｃ７に、前記突条ｃ６と分離可能に連続されそれと同一断面形状となされた突条ｃ８を突状ｃ６と同一ピッチの螺旋状に形成されている。径小側スクリュー軸２０Ｃの突条ｃ８のピッチや高さは、前方へ進む過程で最適な処理が行われるように種々異なったものとなされている。

カップリングｃｐは円錐スクリュー軸２０Ｂの前端部の周方向へ前後向き凸部ｄ１と前後向き凹部ｄ２とを交互に形成された後側雌雄嵌合部ｄ１０と、径小側スクリュー軸２０Ｃの後端部の周方向へ前後向き凸部ｄ１及び前後向き凹部ｄ２に対応した前記前後向き凹部と前後向き凸部とを交互に形成された前側雌雄嵌合部ｄ２０とを備え、後側雌雄嵌合部ｄ１０の凸部ｄ１が前側雌雄嵌合部ｄ２０の凹部内に嵌合されると共に前側雌雄嵌合部ｄ２０の凸部が後側雌雄嵌合部ｄ１０の凹部ｄ２内に嵌合され、且つ、前側雌雄嵌合部ｄ２０の中心孔内にネジ込み固定され後方へ張出状になされた中心支持軸ｄ３０の後張出部を後側雌雄嵌合部ｄ１０の中心孔に前後摺動可能に内挿されると共に、後側雌雄嵌合部ｄ１０の前後向き凸部ｄ１と、前側雌雄嵌合部ｄ２０の前後向き凸部との各外周面には円錐スクリュー軸２０Ｂの突条ｃ６の前端部と、径小側スクリュー軸２０Ｃの突条ｃ８の後端部とがそれぞれ形成された構成となされている。

一方、図１、図２、図４、図５、図６及び図７に示すように、筒状ハウジング２１は後部ハウジング２１Ａと前部ハウジング２１Ｂからなっており、後部ハウジング２１Ａは周壁左側部にこれの内方空間に通じた側面視四角状の取入口ｄ１を形成された取入ハウジング２１ａと、円錐スクリュー軸２０Ｂの回転軌跡外周面に対応して内孔の径を前方へ向け漸減された円錐内周面を具備した圧縮ハウジング２１ｂとを備えており、また前部ハウジング２１Ｂは径大側スクリュー軸２０ｂ２に比べて外径及び内径を比較的小さくなされ且つ前後長さを比較的大きくなされるほか周壁の適当箇所に極めて小さな径の図示しない通気透孔を多数形成されたものとなされている。

そして、押出開始部３Ａは径大側スクリュー軸２０ｂ２とこれを包囲した取入ハウジング２１ａとからなり、取入ハウジング２１ａの内方空間をなす内孔内と容器体７内とは透孔ａ２及び取入口ｄ１を通じて連通されており、また取入ハウジング２１ａの内孔の径は取入スクリュー部分２０ｃの突条の外径よりも若干大きくなされており、取入ハウジング２１ａと径大側スクリュー軸２０ｂ２との間に形成された円弧状隙間は径大側スクリュー軸２０ｂ２の上下各側の隙間及び取入口ｄ１及び透孔ａ２を介して容器体７内に開放されている。このさい、透孔ａ２及び取入口ｄ１は略同一大きさとなされて正対配置されるのであり、それらの前後方向長さは径大側スクリュー軸２０ｂ２の突条ｃ４の複数ピッチ長さ程度となされ、高さは径大側スクリュー軸２０ｂ２の突条ｃ４の外径よりも僅かに小さい程度となされる。

圧縮部３Ｂは図４、図６及び図７に示すように、円錐スクリュー軸２０Ｂとこれを包囲した圧縮ハウジング２１ｂとからなり、前方へ向かうほど被処理物ｗの存在し得る容積が小さくなるものとなされている。圧縮ハウジング２１ｂの詳細構造は次のようになされているのであって、即ち、円錐内周面ｅ１の後端が取入ハウジング２１ａの内孔に正確に合致されると共に、円錐内周面ｅ１の前端が前部ハウジング２１Ｂの内孔の後端に正確に合致されており、また図９にも示すように円錐内周面ｅ１の中心線Ｏ１回りの等角配置の複数箇所（図示例では３箇所）のそれぞれに前後向き略直状の突条ｅ２が設けられており、この突条ｅ２の内端面が突条ｃ６の外端面に密状に近接した状態となされており、蓋板２２を介して取入ハウジング２１ａにボルトで固定されている。

可塑化処理部３Ｃは図１、図２、図４、図６及び図７に示すように、径小側スクリュー軸２０Ｃとこれを包囲した前部ハウジング２１Ｂとを具備するほか、前部ハウジング２１Ｂの外周面に被着された加熱手段２３及び、前部ハウジング２１Ｂ内に存在した被処理物ｗを冷却するための冷却手段２４を具備したものとなされている。冷却手段２４は加熱手段２３の外方に空気を流通させる空気路２５と、この空気路２５内に空気を供給するファン２６と、空気路２５内から空気を吸引し排除する図示しない空気排出口とを備えている。前部ハウジング２１Ｂの後端部はこれの前端にボルトで固定された鍔部材２７と、圧縮ハウジング２１ｂの前面にボルトで固定され鍔部材２７の外周縁を後方へ押し鍔部材２７の後面を圧縮ハウジング２１ｂの前面に密着させる結合用リング体２８とで蓋板２２に結合されている。また取出口部３Ｄは可塑化処理部３Ｃで可塑化された被処理物ｗを取り出して他の機器に供給する箇所で、被処理物ｗの通路の断面積を可変として被処理物ｗの流動抵抗を大小に変更可能となすことも差し支えないものである。

取入ハウジング２１ａの後端には、図１、図２、図４、図６、図７及び図８に示すように、定置フレーム１に固定された減速機２９の本体フレームが結合されており、減速機２９の出力部材２９ａと後側スクリュー軸２０Ａの回転入力軸部２０ａとが取入ハウジング２１ａ及び減速機２７本体フレームの内方で、出力部材２９ａに対する回転入力軸部２０ａの前後位置を変化させるための前後位置変更調整手段３０を介して連結されている。

図示例の前後位置変更調整手段３０は、出力部材２９ａの中心孔に軸後端部ｓ１をキー部材ｋ１を介して回転伝達可能且つ前後摺動変位可能に挿入した軸摺動結合機構と、ネジ軸部ｓ２に螺合されネジ軸部ｓ２上の前後位置を変更されることにより出力部材２９ａに対する回転入力軸部２０ａの前後位置を変化させるナット体３０ｂと、このナット体３０ｂのネジ軸部ｓ２上での回転変位を規制するための適宜な回り止め手段３０ｃとからなっている。

さらに取入ハウジング２１ａの後部でナット体３０ｂの径方向外側となる箇所にはナット体３０ｂや回り止め手段３０ｃを操作して出力部材２９ａに対する回転入力軸部２０ａの前後位置を変化させるときに使用される透孔ｇが形成されている。さらに減速機２９の入力部材２９ｂには定置フレーム１の後部に前後向きに固定されたモーター３１の出力軸３１ａが連動連結されている。

なお図示例では取出口部３Ｄに被処理物濾過手段３２が結合されており、この濾過手段３２に、被処理物ｗを多数の小粒体に分割し成形するペレタイザー３３が結合されている。図２中、３４は定置フレーム１に固定された操作盤である。

次に、上記した熱可塑性材料の処理装置の使用例及び作用などについて説明する。
モーター１６及びモーター３１を作動させて回転体１０及びスクリュー軸２０を回転状態にすると共に被処理物押さえ体１７を特定高さに位置決めした後、被処理物投入口ａ１を通じて容器体７内に合成プラスチック材料などの断片からなる被処理物ｗを投入する。

容器体７内に投入された被処理物ｗは被処理物押さえ体１７の中心孔を通過して回転体１０の上面１７ｂの略中央部に落下する。このさい、被処理物ｗの一部は被処理物押さえ体１７の上面１０ａに落下することもあり得るが、ここに落下した被処理物ｗは上面１７ｂの傾斜角度θ３により上面１７ｂとの摩擦抵抗に抗して被処理物ｗに作用する重力により被処理物押さえ体１７に引っ掛かることなく滑落する。

回転体１０はこれの上面１０ａ上に落下した被処理物ｗに突起刃９による係止力及び上面１０ａに対する摩擦力により回転力を付与し被処理物ｗを同体的に回転させる。これにより、上面１０ａ上の被処理物ｗはこれに作用する遠心力で縦向き軸８半径外方向へ飛行し、被処理物押さえ体１７の下面１７ａに衝突して縦向き軸８回りの回転を突起刃１８の係止力及び下面１７ａに対する摩擦力で抑制されると共に縦向き軸８半径外方向の飛行を規制されるのであり、この状態になると、被処理物ｗに作用していた遠心力が小さくなるか消失するため、重力作用により落下して再び上面１０ａ上に達し、回転体１０から回転力を付与されるといった現象が繰り返されるのであり、これにより上面１０ａ上を漸次にその半径外方向へ移動され、この移動過程で回転体１０の突起刃９と下面１７ａの突起刃１８とにより切り刻まれると共に引張破断又は衝撃破断されるようになる。

このさい、上面１０ａの傾斜角度θ１が上面１０ａ上に落下した被処理物ｗの縦向き軸８半径外方向への拡散を効果的となし、また上下二つの突起刃９、１８が切断刃と受刃の関係となって被処理物ｗの細片化を効果的に行うものとなり、また上面１０ａが水平面である場合に比べて上面１０ａの面積が拡大したものとなり、このように拡大された上面１０ａと、被処理物押さえ体１７の下面１７ａとの間の略全域が被処理物ｗの細片化に寄与するものとなる。

こうして回転体１０による被処理物ｗの細片化が行われると、被処理物ｗは細片集合状となり、回転体１０の回転により回転体１０の半径方向外側へ向かうほど大きい遠心力を付与され高い圧力で密集するのであり、これに関連して、被処理物ｗの自由表面はこの圧力の大きさに比例した高さに上昇しようとする。しかし、被処理物ｗの自由表面の上昇は被処理物押さえ体１７の下面１７ａにより制限されるのであり、したがって被処理物ｗは特に回転体１０の外周縁近傍において上面１０ａと下面１７ａとの間箇所に葉片状、薄片状又は小粒状となって充満した状態になる。

このように充満した状態は、突起刃９と突起刃１８による被処理物ｗの切断破砕作用による細片化を促進させたり、また被処理物ｗの混合攪拌及びこれによる温度上昇を促進させる上で寄与する。

上述した被処理物ｗの細片化処理中には被処理物ｗの破断エネルギーと摩擦エネルギーとで被処理物ｗは加熱され回転体１０の上面１０ａの外周縁に近いものほど温度が高い状態となる。こうして温度上昇された被処理物ｗの熱はスクリュー押出機３の押出過程での被処理物ｗの熱可塑化のための熱エネルギーとして有益に作用する。

回転体１０や被処理物押さえ体１７による被処理物ｗの細片化が十分に行われないときには、被処理物押さえ体１７の高さを変更してその下面１７ａを回転体１０の上面１０ａに近接させたり回転体１０の回転速度を上昇させるのであり、またその細片化が過度であるときにはその逆を行えばよい。

回転体１０の上面１０ａと被処理物押さえ体１７の下面１７ａとの間で回転体１０の外周縁近傍に充満した被処理物ｗは上述したように加熱されて非溶融状態の軟化状態となり且つ圧力の高い状態となっているため、透孔ａ２及び取入口ｄ１を通じて押出開始部３Ａの取入ハウジング２１ａ内の径大側スクリュー軸２０ｂ２の下側隙間に効果的に押し込まれる。このように押し込まれた被処理物ｗは径大側スクリュー軸２０ｂ２の前方視右回り方向の回転により取入ハウジング２１ａ内に誘い込まれ、これの内孔の内周面から反回転方向の摩擦力を付与されつつその内周面に沿って周方向へ移動され、この移動中に前方への送り力を付与される。

この送り力で前方へ押された被処理物ｗは圧縮部３Ｂで圧縮され嵩密度を上昇されつつ被処理物ｗの破断エネルギーや摩擦エネルギーでさらに温度上昇されて、可塑化処理部３Ｃに到達する。ここで圧縮部３Ｂにおける被処理物ｗをさらに詳細に観察すると、被処理物ｗは回転される円錐スクリュー軸２０Ｂの突条ｃ６から回転力を付与されて周方向へ移動する一方で圧縮ハウジング２１ｂの内周面に形成された前後向きの突条ｅ２で周方向の移動を効果的に規制されるのであり、この規制作用と円錐スクリュー軸２０Ｂの回転力とが突条ｃ６を介して被処理物ｗに前方への効果的な送り力を付与し被処理物ｗを前進させつつ圧縮する。そして、この効果的な送り力が筒状ケーシング２１内の被処理物ｗの押出流量の大小を決定づけるものとなる。

可塑化処理部３Ｃでは小径側スクリュー軸２０Ｃが径大側スクリュー軸２０ｂ２の回転をカップリングｃｐを経て伝達され径大側スクリュー軸２０ｂ２と同体状に回転している。したがって、可塑化処理部３Ｃに達した被処理物ｗは小径側スクリュー軸２０Ｃから送り力を付与されて前方へ移動されつつ加熱手段２３でさらに加熱されて熱可塑化されると共に、冷却手段２４は、加熱手段２３の外方に空気を流通させる空気路２５を通じて大気側に排出し、被処理物ｗの温度が適温に制御される。
この後、被処理物ｗは取出口部３Ｄから取り出され濾過手段３２に達し、ここで不純物を除去された後、ペレタイザー３３により小粒に成形される。

このような作動状態下で、例えば、スクリュー押出機３の被処理物押出流量が過大なために容器体７内の被処理物ｗの蓄積量（自由表面高さ）が過度に減少したり、逆に被処理物押出流量が過小なために容器体７内の被処理物ｗの蓄積量が過度に増大するようなときには、スクリュー押出機３の被処理物押出流量を適当大きさとなすように変更調整するのである。

スクリュー押出機３の被処理物押出流量を減少させるときは、作業者は例えば透孔ｇを通じて回り止め部材３０ｃの回り止め作用を解除すると共に適宜な回転力付与具でナット体３０ｂに緩み側への回転力を付与してネジ軸部ｓ２上のナット体３０ｂの前後位置をネジ送り作用により前側へ変位させ、最後に回り止め部材３０ｃの回り止め作用を復帰させる。これにより円錐スクリュー軸２０Ｂが径大側スクリュー軸２０ｂ２と同体状に後側へ変位され、円錐スクリュー軸２０Ｂの突条ｃ６の外端面と、圧縮ハウジング２１ｂの突条ｅ２の内端面との径方向間隔が増大した状態で固定されるものとなり、したがって回転駆動される円錐スクリュー軸２０Ｂの円錐状基礎外周面ｃ５上に位置した被処理物ｗの回転に対する抵抗が減少して、突条ｃ６から被処理物ｗに付与される前方への送り力が低下し、これに伴って、スクリュー押出機３の被処理物押出流量が減少すると共に可塑化処理部３Ｃに到達する被処理物ｗの圧力が低下し、さらには突条ｃ６と突条ｅ２の相対回転により被処理物ｗに付与される剪断作用が減少して被処理物ｗの細片化作用が減少するほか、被処理物ｗの温度上昇度合いが低下する。

一方、スクリュー押出機３の被処理物押出流量を増大させるときは、先とは逆に、ネジ軸部ｓ２上のナット体３０ｂの前後位置をネジ送り作用により後側へ変位させるのであり、これにより円錐スクリュー軸２０Ｂが径大側スクリュー軸２０ｂ２と同体状に前側へ変位され、円錐スクリュー軸２０Ｂの突条ｃ６の外端面と、圧縮ハウジング２１ｂの突条ｅ２の内端面との径方向間隔が減少した状態で固定され、円錐スクリュー軸２０Ｂで回転される被処理物ｗの回転に対する抵抗が増大して、突条ｃ６から被処理物ｗに付与される前方への送り力が上昇し、これに伴って、スクリュー押出機３の被処理物押出流量が増大すると共に可塑化処理部３Ｃに到達する被処理物ｗの圧力が上昇し、さらには突条ｃ６と突条ｅ２の相対回転により被処理物ｗに付与される剪断作用が増大して被処理物ｗの細片化作用が増大するほか、被処理物ｗの温度上昇度合いが増大する。

スクリュー押出機３の被処理物押出流量を変更調整するときには、ネジ軸部ｓ２上のナット体３０ｂの前後変位により、上記したように後側スクリュー軸２０Ａ及び円錐スクリュー軸２０Ｂが減速機２９の出力部材２９ａや径小側スクリュー軸２０Ｃに対し前後変位するものとなるが、このさい、回転入力軸部２０ａ及びキー部材ｋ１が出力部材２９ａに対し相対回転の規制された状態で前後変位すると共に、円錐スクリュー軸２０Ｂの前端部である後側雌雄嵌合部ｄ１０が径小側スクリュー軸２０Ｃの後端部である前側雌雄嵌合部ｄ２０に対し相対回転の規制された状態で前後変位するのであり、したがって出力部材２９ａや径小側スクリュー軸２０Ｃは前後方向上のそれぞれの特定位置で前後変位することなく回転することで足りるものである。

上記実施例装置は次のように変形できる。
即ち、上記実施例では、ナット体３０ｂの位置変更を作業者の手作業により行うものとして説明したが、これに代えて、容器体７内の被処理物ｗの自由表面の高さを検出するためのセンサーと、ナット体３０ｂを電力又は油圧動力によりネジ軸部ｓ２上で回転させるものとした回転駆動機構と、ネジ軸部ｓ２上でのナット体３０ｂの回転変位を電力又は油圧動力によりロックするものとしたロック機を設け、前記センサーの検出信号に基づいてネジ軸部ｓ２上でのナット体３０ｂの前後位置が時々刻々自動的に変更調整されるものとなすことも差し支えない。

本発明に係るスクリュー押出機を具備した熱可塑性材料の処理装置の全体を示し、Ａは側面図でＢはｘ１ーｘ１部を示す図である。前記処理装置の全体平面図である。前記処理装置の一部を示しＡは図１中のｘ２−ｘ２部を示す図でＢは図２中のｘ３−ｘ３部を示す図である。図２の一部を拡大した図である。図３Ａの一部を拡大した図である。図１Ａの一部を拡大した図である。図６の一部を拡大した図である。前記スクリュー押出機の一部である後側スクリュー軸及び円錐スクリュー軸を示す図である。前記スクリュー押出機の圧縮ハウジングを示し、Ａは右側から見た断面図、Ｂは前面図そしてＣは後面図である。

符号の説明

３スクリュー押出機
２０スクリュー軸
２０ａ回転入力軸部
２０Ｂ円錐スクリュー軸
２０ｂ２径大側スクリュー軸
２０Ｃ径小側スクリュー軸
２１筒状ハウジング
３０前後位置変更調整手段
ｃ６突条
ｃｐカップリング（結合手段）
ｄ１供給用透孔
ｅ１円錐内周面
ｗ熱可塑性材料（被処理物）

Claims

前方へ向け径の漸減された円錐内周面を具備した筒状ハウジングの内方に前方へ向け径の漸減された円錐スクリュー軸が回転可能に挿入されると共に前記筒状ハウジング内に流入した細片集合状の熱可塑性材料が前記スクリュー軸のねじ送り作用により前方へ送られるものとなされた熱可塑性材料のスクリュー押出機において、前記円錐内周面の周方向の適当間隔個所のそれぞれに前記円錐内周面から中心側へ向かう高さを前方へ向け漸減される略前後向きの突条が形成されると共に、前記円錐スクリュー軸と前記円錐内周面との前後方向相対位置が変更調整されることにより筒状ハウジング内の前記熱可塑性材料の流量が変化されるものとした前後位置変更調整手段が形成されていることを特徴とする熱可塑性材料のスクリュー押出機。
前後向きの筒状ハウジングの内方に直状のスクリュー軸を回転可能に内挿されると共に、該スクリュー軸が径大側スクリュー軸、前方へ向け径の漸減された円錐スクリュー軸、及び、径小側スクリュー軸を基端側から前方へ向けてこの順に配置され且つ同心に結合され、且つ、前記円錐スクリュー軸を包囲した前記筒状ハウジング部分の内周面が前記円錐スクリュー軸の回転軌跡外周面に対応するように前方へ向け径を漸減された円錐内周面となされており、前記径大側スクリュー軸を包囲した筒状ハウジング箇所の周壁に形成された供給用透孔を通じて前記筒状ハウジング内に流入した細片集合状の熱可塑性材料が前記スクリュー軸のねじ送り作用により前方へ送られるものとなされた熱可塑性材料のスクリュー押出機において、前記円錐内周面の周方向の適当間隔個所のそれぞれにこの円錐内周面から中心側へ向かう高さを前方へ向け漸減された略前後向きの突条が形成されており、且つ、前記径大側スクリュー軸及び前記円錐スクリュー軸を前後へ変位させてこれを包囲した前記筒状ハウジング部分に対するその前後位置が変更調整されることにより前記筒状ハウジング内の前記熱可塑性材料の流量が変化されるものとした前後位置変更調整手段が形成されていることを特徴とする熱可塑性材料のスクリュー押出機。
前記円錐スクリュー軸と前記径小側スクリュー軸とを回転伝達可能且つ前後相対変位可能に結合した結合手段が形成されると共に、前記前後位置変更調整手段が前記筒状ハウジングに対する前記径大側スクリュー軸及びこれに一体状に結合された前記円錐スクリュー軸の前後位置を変更調整するものであることを特徴とする請求項２記載の熱可塑性材料のスクリュー押出機。
前記前後位置変更調整手段が、前記円錐スクリュー軸と同体状且つ同心に形成されたネジ軸部に螺合されたナット体の該ネジ軸部上での前後位置の変更に関連して、前記筒状ハウジングに対する前記円錐スクリュー軸の前後位置を変化させる構成となされていることを特徴とする請求項３記載の熱可塑性材料のスクリュー押出機。