JP2015182468A - プラスチック材料溶融物の均質化装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】単純、効果的かつ効率的な態様で、プラスチック材料溶融物を均質化する。
【解決手段】本装置は、プラスチック材料溶融物（Ｋ）を均質化するために、複数のフローチャンネル（Ｓ_１−Ｓ_ｎ）をもつ均質化エレメント（４１）を有し、複数のフローチャンネルは、長さ（Ｌ_１−Ｌ_ｎ）、断面積及び断面形状の少なくとも１つに関して異なっている。均質化エレメントを通って流れるとき、プラスチック材料での溶融物は複数の部分ストリーム（Ｔ_１−Ｔ_ｎ）に分割され、複数の部分ストリームは、それぞれの場合において、組み合わされたフローチャンネルを通って流れる。それぞれのフローチャンネルを離脱するとき部分ストリームは異なるフロー速度（ｖ_１−ｖ_ｎ）を有し、それでプラスチック材料溶融物は均一なフローに遷移して膨張し、剪断され、その結果、プラスチック材料溶融物を均質化することが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、プラスチック材料溶融物の均質化装置に関する。さらに、本発明は、プラスチック材料溶融物の均質化方法に関する。

ポリマー溶融物を製造するための多軸スクリュー装置は、特許文献１から知られている。ポリマー溶融物のための多数の貫通開口を有するストレーナプレートはスクリュー装置のハウジングボア内に配置されている。ポリマー溶融物は、貫通開口を通って搬送される。ここで、ポリマー溶融物は多数の部分ストリーム（部分流）に分割され、それでポリマー溶融物の表面は拡大され、これによってポリマー溶融物は、それにより脱気され、均質化される。

EP 2 374 601 A1

本発明は、単純で、効果的かつ効率的な態様で、プラスチック材料溶融物の均質化を可能にする装置を提供するという目的に基づいている。

この目的は、請求項１の特徴を有する装置によって達成される。少なくとも１つの均質化エレメントのフローチャンネル（流路）は、それらの長さ、断面積及び／又は断面形状に関して異なっているので、異なる圧力差がフローチャンネルに沿って生成され、それでプラスチック材料溶融物の部分ストリームは、それぞれのフローチャンネルから離脱するとき異なるフロー速度（流速）及び／又はフロープロフィール（流動プロフィール）を有する。一般のドラッグ（抗力）フロープロフィールへの後続する遷移中に、部分ストリームの異なるフロー速度が発端として、膨張及び剪断が発生し、したがってプラスチック材料溶融物の混合及び均質化が図られる。特に、その膨張がプラスチック材料溶融物の効果的な混合及び均質化を引き起こす。これは、特にバイモダル（bimodal）ポリマー溶融物に適用される。それぞれのフローチャンネルの断面積及び／又は断面形状は、その長さに沿って一定に維持される。フローチャンネルの自由断面積が比較的大きいので、均質化効果は部分ストリームのフロー速度における差に実質的に依存して、均質化エレメントに沿ったプラスチック材料溶融物の圧力損失は比較的小さい。また、少なくとも１つの均質化エレメントの構造が簡素で堅牢である。したがって、全体として、この装置はプラスチック材料溶融物の均質化を単純で、効果的かつ効率的な形態で行なうことができる。

この装置は、特に、プラスチック材料溶融物、特に、異なる粘度をもつ成分を有するポリマー溶融物を均質化するために使用される。これは、例えば、バイモダル（bimodal）ポリマー溶融物の場合である。この装置によって、特に、バイモダルポリマー溶融物のゲルは顕著に減少し、それでバイモダルポリマー溶融物の均質化が行われる。

第１の実施例において、この装置は、スクリュー装置として、特に、多軸スクリュー装置として構成されている。スクリュー装置は、少なくとも１つのハウジングチャンネル又は少なくとも一つのハウジングボアが形成されるハウジングを有している。少なくとも１つの処理エレメントシャフトは、組合わされた回転軸線の周りで回転自在に駆動されるもので、少なくとも１つのハウジングチャンネル又は少なくとも１つのハウジングボア内に配置されている。少なくとも１つの処理エレメントシャフトは少なくとも１つのシャフトを有し、これには処理エレメントが非回転自在に連続して配置される。少なくとも１つの均質化エレメントはスクリュー装置の供給開口及び吐出開口の間に配置されている。少なくとも１つの均質化エレメントは、少なくとも１つのハウジングチャンネル又は少なくとも１つのハウジングボア内に延在し、特に、それを貫通する少なくとも１つの処理エレメントシャフトを有している。少なくとも１つの均質化エレメントは、特に、ハウジングに堅固に接続されている。多軸スクリュー装置において、処理エレメントシャフトは、好ましくは、強固に噛合するように構成され、同方向に回転自在に駆動することができる。それぞれの均質化エレメントの下流には、好ましくは、混合ゾーンが形成されており、ここには処理エレメントが少なくとも１つのシャフト上に配置されてはいない。少なくとも一つのスリーブが、好ましくは、混合ゾーンにおいて少なくとも１つのシャフトに上に配置され、それで部分ストリームを均質化し、混合するための自由空間又は混合空間が混合ゾーンに形成されている。したがって、スクリュー装置はプラスチック材料溶融物を均質化するための装置である。

第２の実施例において、その装置は静的である。静的な均質化装置は、例えば、スクリュー装置及び造粒装置の間に配置される。

少なくとも一つの均質化装置は、プラスチック材料、特に、ポリマーを製造するための製造システムの一部である。製造システムは、特に、スクリュー装置及び／又は静的な均質化装置として構成された均質化装置を有する。

請求項２にしたがう装置は、効果的な均質化を確実にする。異なる長さに因り、フローチャンネルの下流側出口における部分ストリームは異なるフロー速度及び／又はフロープロフィールを有し、それでプラスチック材料溶融物の膨張、剪断及び混合が行われる。それぞれのプラスチック材料溶融物のための均質化効果は、異なる長さのフローチャンネルの数によって最適化することができる。フローチャンネルの断面積及び／又は断面形状は同一又は異なっている。

請求項３にしたがう装置は、効果的な均質化を確実にする。個々のフローチャンネルにおける粘性の差、したがってフローチャンネルの下流側出口における部分ストリームのフロー速度の差は、最大長さＬ_ｍａｘと最小長さＬ_ｍｉｎの比によって影響される。したがって、均質化効果は比Ｌ_ｍａｘ／Ｌ_ｍｉｎによって最適化することができる。

請求項４にしたがう装置は、効果的、効率的な均質化を確実にする。一方では、最小長さＬ_ｍｉｎに因り、最小の均質化効果が確実に得られ、他方では、望ましくない高い圧力損失が最大長さＬ_ｍａｘを制限することによって回避される。

請求項５にしたがう装置は、効果的な均質化を確実にする。フローチャンネルは、同一面で終端するので、プラスチック材料溶融物の部分ストリームはフローチャンネルの下流側出口で、可能な限り、異なるフロー速度にて互いに同時に合流する。その結果、最適な膨張及び剪断、したがって最適な均質化効果が達成される。

請求項６にしたがう装置は、効果的な均質化を容易に確実にする。フローチャンネルは、好ましくは、上流入口では互いに偏って終端し、下流出口では互いに同一面で終端する。その結果、一方では、効果的な均質化が確実に得られ、他方では、少なくとも１つの均質化エレメントの構造が簡素になる。第１の実施例において、少なくとも一つの均質化装置はベースプレートを有し、ベースプレートは、特に、プラスチック材料溶融物の搬送方向に一定の厚さ又は長さを有し、また、ベースプレート上に異なる長さ及び任意で追加して異なる断面積及び／又は断面形状を有する複数のチューブが配置されている。複数のチューブは、例えば、ベースプレートに螺着及び／又は半田付け及び／又は溶接することができる。少なくとも１つの均質化エレメントは、螺着された複数のチューブによって所望の均質化効果について容易に製造し、調整することができる。第２の実施例において、少なくとも１つの均質化エレメントは、ベース本体又はベースプレートから形成され、ベース本体又はベースプレートは、プラスチック材料溶融物の搬送方向における材料を取り除くことに因り、異なる厚さ又は長さの領域を有する。フローチャンネルは、これらの領域内に形成されている。ベース本体は、例えば、フライス削り又は腐食（エロージョン）によって機械加工される。フローチャンネルは、例えば、ベース本体に導入されたボアによって形成される。

請求項７にしたがう装置は、効果的な均質化を確実にする。異なるフロー距離は異なる断面積によって生成され、それでフローチャンネルの下流出口における部分ストリームは異なるフロー速度及び／又はフロープロフィールを有する。均一なフローが少なくとも１つの均質化エレメントの下流で再度確立され、これによって部分ストリームの膨張及び剪断、したがってプラスチック材料溶融物の均質化が行われる。フローチャンネルの長さ及び／又は断面形状は同一及び／又は異なっている。均質化効果は、異なる断面積の数によって調整又は最適化することができる。

請求項８にしたがう装置は、効率的、効果的な均質化を確実にする。均質化効果は、最大断面積Ａ_ｍａｘと最小断面積Ａ_ｍｉｎの比によって調節することができ、このためフロー速度の差は、この比に応じて変化する。同時に、プラスチック材料溶融物の粘性、したがって圧力損失が比較的小さい態様で自由断面積を調整することができる。

請求項９にしたがう装置は、効率的、効果的な均質化を確実にする。最小断面積Ａ_ｍｉｎ及び最大断面積Ａ_ｍａｘに因り、一方では、所望の均質化効果が確保され、他方では、望ましくない高い圧力損失が回避される。

請求項１０にしたがう装置は、効果的な均質化を確実にする。異なる断面形状に因り、異なる粘性が達成され、それで下流側出口の部分ストリームは、異なるフロー速度及び／又はフロープロフィールを有する。均一なフローが少なくとも１つの均質化エレメントの下流で達成され、プラスチック材料溶融物の膨張と剪断、したがって均質化が行われる。フローチャンネルの長さ及び／又は断面積は同一及び／又は異なっている。異なる断面形状の数に因り、均質化効果は調整又は最適化することができる。また、異なる断面形状は、全体的な利用可能な断面積の最適な利用、したがってフローチャンネルの自由断面積の最適化を可能にする。したがって、少なくとも１つの均質化エレメントによってもたらされる圧力損失は最小化することができる。

請求項１１にしたがう装置は、効果的な均質化を容易に確実にする。円形の断面形状は、製造が比較的容易である。少なくとも１つの均質化エレメントの比較的大きな自由断面積は多角形の断面形状、例えば、三角形、四角形又は六角形の断面形状によって達成され、それで圧力損失が小さくなる。

請求項１２にしたがう装置は、効率的な均質化を確実にする。フローチャンネルの直線状コースに因り、特にプラスチック材料溶融物の搬送方向において、低い粘性、したがって低い圧力損失が達成される。

請求項１３にしたがう装置は、効率的な均質化を確実にする。フローチャンネルは、互いに、特に、搬送方向に平行に走行しているので、比較的大きな自由断面積が達成され、それで少なくとも１つの均質化エレメントでの粘性、したがって圧力損失が小さい。

請求項１４にしたがう装置は、スクリュー装置内での単純で効果的、効率的な均質化を確実にする。好ましくは、ハウジングは、少なくとも一つの均質化エレメントの下流に、脱気開口を有している。

請求項１５にしたがう装置は、スクリュー装置内での単純な均質化を確実にする。

請求項１６にしたがう装置は、プラスチック材料溶融物の部分ストリームの均質化及び混合のための混合ゾーンにおいて形成された自由空間に因り、効果的、効率的な均質化を確実にする。

請求項１７にしたがう装置は、単純な均質化を確実にする。

請求項１８にしたがう装置は、効果的、効率的な均質化を確実にする。プラスチック材料溶融物の種類に応じて、適切な均質化エレメントが搬送方向を横切る方向に作動ドライブ（駆動装置）でスライドエレメントを変位させることによって選択することができ、それで所望の均質化エレメントはハウジングチャンネル内に配置される。

さらに、本発明は、プラスチック材料溶融物の単純で、効果的、効率的な均質化を可能にする方法を提供するという目的に基づいている。

この目的は、請求項１９の特徴を有する方法によって達成される。本発明にしたがう方法の利点は、本発明にしたがう均質化エレメント及び本発明にしたがう均質化装置の既に説明した利点に対応する。また、本発明にしたがう方法は、特に、請求項１−１８の特徴によって構築することができる。プラスチック材料溶融物は、少なくとも一つの均質化エレメントを通って流れるとき、複数の部分ストリームに分割されて、それぞれの組み合わされたフローチャンネルを通って流れる。フローチャンネルを離脱するとき、部分ストリームは、少なくとも部分的に異なるフロー速度及び／又はフロープロフィールを有している。均一なフロー（流れ）が少なくとも一つの均質化エレメントの下流で調整され、それで部分ストリームの膨張及び剪断が行われる。特に、搬送方向での膨張はプラスチック材料溶融物の混合及び均質化を引き起こす。

本発明の他の特徴、利点及び詳細は、複数の実施例について以下の説明から明らかになる。

スクリュー装置及び下流の静的均質化装置として構成された均質化装置をもつプラスチック材料を製造するための製造システムの概略図を示す。 第１の実施の形態例にしたがってスクリュー装置内に配置されたプラスチック材料溶融物の均質化のための均質化エレメントの領域内における図１内のスクリュー装置の拡大図を示す。 図２内の均質化エレメントの平面図を示す。 図２内の切断線IV-IVに沿った均質化エレメントの領域内における断面を示す。 第２の実施の形態例にしたがう均質化エレメントの領域内における静的均質化装置を通る部分断面図を示す。

以下、本発明の実施例について図面を用いてより詳細に説明する。

製造システム１は、プラスチック材料を製造するために、多軸スクリュー装置２を有し、その下流には、搬送方向３において、静的均質化装置４、溶融ポンプ５、造粒装置６が配置されている。スクリュー装置２は、相前後して配置された複数のハウジング部分８、９、１０、１１、１２で作成され、ハウジング区域と呼ばれるハウジング７を有している。ハウジング部分８、９、１０、１１、１２は、それらの端部で、それぞれの場合において、フランジ１３を有し、これによって隣接するハウジング部分８、９、１０、１１、１２は互いに接続されてハウジング７を形成している。

ハウジング７内に形成されているのは、２つのハウジングボア１４、１５であり、両者は互いに平行で、互いに貫通し、断面で水平８字の形状を有する。ハウジングボア１４、１５はハウジングチャンネルを形成する。ハウジングボア１４、１５内に同心円状に配置されているのは、２つの処理エレメントシャフト１６、１７であり、両者はモータ１８によって組み合わされた回転軸線１９、２０の周りで同方向に回転自在に駆動することができる。カップリング２１と分岐ギアリング２２は、駆動モータ１８及び処理エレメントシャフト１６、１７間で相前後して搬送方向３に配置されている。

漏斗形状の材料供給部２３を介して製造されるべきプラスチック材料又は製造されるプラスチック材料溶融物は供給開口２４を介してハウジングボア１４、１５内に導入することができ、漏斗形状の材料供給部２３は第１のハウジング部分８に配置されている。スクリュー装置２内に位置されたプラスチック材料溶融物Ｋは吐出開口２５を介してハウジング７の下流端部に排出され、吐出開口２５はハウジング７を閉成するノズルプレート２６内に形成される。

スクリュー装置２は、搬送方向３に、相前後して、供給ゾーン２７、溶融ゾーン２８、混合ゾーン２９及び圧力上昇ゾーン３０を有している。処理エレメントシャフト１６、１７はそれぞれの場合において組み合わされたシャフト３１、３２を有し、この上にそれぞれの場合において互いに対になって組み合わされた処理エレメントが相前後して搬送方向に非回転自在に配置されている。第１のスクリューエレメント３３、３４はシャフト３１、３２上において供給ゾーン２７内で処理エレメントとして非回転自在に配置されている。第１のスクリューエレメント３３、３４は溶融ゾーン２８内に延在し、その中で円盤状の混練エレメント３５、３６が処理エレメントとして隣接している。スリーブ３７、３８は混合ゾーン２９内でシャフト３１、３２上に配置される。第２のスクリューエレメント３９、４０は処理エレメントとして圧力上昇ゾーン３０の端部に延在し、スリーブ３７、３８に隣接している。処理エレメント３３〜３６、３９、４０は対となって強固に噛合するように構成されている。

プラスチック材料溶融物Ｋの均質化のために、多軸スクリュー装置２は均質化エレメント４１を有する。その結果、スクリュー装置２は均質化装置として使用される。均質化エレメント４１は静的である。均質化エレメント４１はベースプレート４２を含み、ベースプレート４２はハウジング部分１０、１１の間に固定される。ベースプレート４２は、ハウジング７から開始し、ハウジングボア１４、１５内に延在し、シャフト３１、３２及びその上に配置されたスリーブ３７、３８を貫通して案内するために、２つのシャフト貫通開口４３、４４を有している。均質化エレメント４１は複数のフローチャンネルを形成し、これらはＳ_１−Ｓ_ｎとして個々に指定され、ｎはフローチャンネル数を示す。フローチャンネルＳ_１−Ｓ_ｎは組み合わされたチューブＲ_１−Ｒ_ｎによって形成され、チューブＲ_１−Ｒ_ｎはベースプレート４２内の組み合わされた貫通開口４５内に固定される。フローチャンネルＳ_１−Ｓ_ｎは、直線状に走行し、チャンネル長手方向４６と互いに平行である。チャンネル長手方向４６は搬送方向３と平行に走行する。

フローチャンネルＳ_１−Ｓ_ｎは、それぞれの場合において、チャンネル長手方向４６に組み合わされた長さＬ_１−Ｌ_ｎ及びチャンネル長手方向４６の横断方向に組み合わされた断面積Ａ_１−Ａ_ｎ及び組み合わされた断面形状Ｑ_１−Ｑ_ｎを有する。本発明にしたがえば、フローチャンネルＳ_１−Ｓ_ｎの少なくとも一部は、長さＬ_１−Ｌ_ｎ、断面積Ａ_１−Ａ_ｎ及び断面形状Ｑ_１−Ｑ_ｎのグループから少なくとも１つの特徴に関して異なっている。

フローチャンネルＳ_１−Ｓ_ｎは少なくともｉ個の異なる長さＬを有し、ここにｉは異なる長さＬの数を示す。ｉは、２≦ｉ≦ｎ、特に３≦ｉ≦ｎ、特に４≦ｉ≦ｎとして適用される。図２に示すように、長さＬ_１、Ｌ_２及びＬ_ｎは、例えば、異なっている。フローチャンネルＳ_１−Ｓ_ｎはそれらの下流の開放側、言い換えれば搬送方向３又はチャンネル長手方向４６における下流で同一面に終端する。対照的に、フローチャンネルＳ_１−Ｓ_ｎは、フローチャンネルＳ_１−Ｓ_ｎがそれらの長さＬ_１−Ｌ_ｎに関して異なる場合、それらの上流の開放側、言い換えれば搬送方向３又はチャンネル長手方向４６における上流で互いに偏って終端する。

フローチャンネルＳ_１−Ｓ_ｎは、チャンネル長手方向４６において、最大長さＬ_ｍａｘと最小長さＬ_ｍｉｎを有している。図２において、フローチャンネルＳ_１は、一例として、最大長さＬ_ｍａｘ＝Ｌ_１を有し、フローチャンネルＳ_２は、最小長さＬ_ｍｉｎ＝Ｌ_２を有している。最大長さＬ_ｍａｘと最小長さＬ_ｍｉｎの比には、Ｌ_ｍａｘ／Ｌ_ｍｉｎ≧１．２、特にＬ_ｍａｘ／Ｌ_ｍｉｎ≧１．６、特にＬ_ｍａｘ／Ｌ_ｍｉｎ≧２が適用される。また、最小長さＬ_ｍｉｎ及び／又は最大長さＬ_ｍａｘには、Ｌ_ｍｉｎ≧１０ｍｍ、特にＬ_ｍｉｎ≧３０ｍｍ、特にＬ_ｍｉｎ≧５０ｍｍ及び／又はＬ_ｍａｘ≦５００ｍｍ、特にＬ_ｍａｘ≦３００ｍｍ、特にＬ_ｍａｘ≦１００ｍｍが適用される。

フローチャンネルＳ_１−Ｓ_ｎは、ｊ個の異なる断面積Ａを有し、ここにｊは異なる断面積Ａの数を示す。ｊは、２≦ｊ≦ｎ、特に３≦ｊ≦ｎ、特に４≦ｊ≦ｎとして適用される。断面積Ａ_１−Ａ_ｎは、最大断面積Ａ_ｍａｘと最小断面積Ａ_ｍｉｎを有している。図４において、フローチャンネルＳ_３の断面積Ａ_３は、一例として、最大断面積Ａ_ｍａｘを有し、フローチャンネルＳ_４の断面積Ａ_４は、最小断面積Ａ_ｍｉｎを有している。最大長さＬ_ｍａｘと最小長さＬ_ｍｉｎの比には、Ｌ_ｍａｘ／Ｌ_ｍｉｎ≧１．２、特にＬ_ｍａｘ／Ｌ_ｍｉｎ≧１．６、特にＬ_ｍａｘ／Ｌ_ｍｉｎ≧２が適用される。さらに、最小断面積Ａ_ｍｉｎ及び／又は最大断面積Ａ_ｍａｘには、Ａ_ｍｉｎ≧５ｍｍ^２、特にＡ_ｍｉｎ≧１０ｍｍ^２、特にＡ_ｍｉｎ≧１５ｍｍ^２及び／又はＡ_ｍａｘ≦１６００ｍｍ^２、特にＡ_ｍａｘ≦８００ｍｍ^２、特にＡ_ｍａｘ≦６００ｍｍ^２が適用される。

さらに、フローチャンネルＳ_１−Ｓ_ｎは、ｋ個の異なる断面形状Ｑを有し、ここにｋは異なる断面形状Ｑの数を示す。ｋには、２≦ｋ≦ｎ、特に３≦ｋ≦ｎ、特に４≦ｋ≦ｎが適用される。フローチャンネルＳ_１−Ｓ_ｎの断面形状Ｑは、円形、楕円形、水滴形及び多角形のグループから選択される。多角形断面形状Ｑは、特に、三角形、四角形、五角形及び六角形のグループから選択される。図４は、一例として、円形、水滴形及び楕円形の断面形状Ｑを示しており、ここに、例えば、断面形状Ｑ_１は円形であり、断面形状Ｑ_３は楕円形である。

均質化エレメント４１の下流には、ハウジング部分１１及びスリーブ３７、３８間に自由空間又は混合空間４７が形成されている。また、ハウジング７は、均質化エレメント４１の下流に脱気開口４８を有している。

静的均質化装置４は、搬送方向３においてスクリュー装置２の下流に配置されている。均質化装置４はハウジング４９を有し、この中にプラスチック材料溶融物Ｋのためのハウジングチャンネル５０が形成され、このチャンネルは搬送方向３に走行している。ハウジングチャンネル５０は、プラスチック材料溶融物Ｋのための供給開口６０及び吐出開口６１を有する。さらに、ハウジング４９内に形成されているのは、ハウジングチャンネル５０を横切って搬送方向３に対して横方向に走行するガイドボア５１である。ガイドボア５１内に配置されているのは、スライドエレメント５２であり、これは作動ドライブ５３によって搬送方向３に対して横方向に移動させることができる。作動ドライブ５３は、例えば、油圧又は電気機械であって、単に図５に示されている。

２つの連続的な受容開口５４、５５内には、それぞれの場合に、静的均質化エレメント５６、５７が取り付けられ、受容開口５４、５５はスライドエレメント５２内に形成されている。受容開口５４、５５は、それぞれの場合に、それぞれの他の均質化エレメント５６、５７がハウジングチャンネル５０内に配置されるとき均質化エレメント５６、５７の一方がハウジング４９の外側に位置されるように搬送方向３に対して横方向に隔置される。

均質化エレメント５６、５７は、それぞれの場合に、ベースプレート５８を有し、この中で、均質化エレメント４１に対応して、複数のフローチャンネルＳ_１−Ｓ_ｎが形成されている。フローチャンネルＳ_１−Ｓ_ｎは、チャンネル長手方向５９において、組み合わされた長さＬ_１−Ｌ_ｎを有し、チャンネルの長手方向５９に対して横断して、組み合わされた断面積Ａ_１−Ａ_ｎ及び組み合わされた断面形状Ｑ_１−Ｑ_ｎを有している。本発明にしたがえば、フローチャンネルＳ_１−Ｓ_ｎの少なくとも一部は、長さＬ_１−Ｌ_ｎ、断面積Ａ_１−Ａ_ｎ及び断面形状Ｑ_１−Ｑ_ｎのグループから少なくとも１つの特徴に関して異なっている。均質化エレメント５６、５７は、図５に一例として示すように、特に多角形断面形状Ｑを有している。フローチャンネルＳ_１−Ｓ_ｎの異なる長さＬが、例えば、一部の領域において、ベースプレート５８を除去することによって、製造された。他の特徴に関して、均質化エレメント４１が参照される。均質化エレメント５６、５７は、それらのフローチャンネルＳ_１−Ｓ_ｎに関して同一でも異なっていてもよい。

溶融ポンプ５は、構造について基本的に既知であり、例えば、ギアポンプとして構成される。溶融ポンプ５は、下流の造粒装置６の溶融圧力を増加させるために使用される。また、造粒装置６は、構造について既知であり、例えば水中造粒装置として構成される。

製造システム１の機能のモードを以下に説明する。

製造システム１はプラスチック材料溶融物Ｋを製造し均質化するために使用される。プラスチック材料溶融物Ｋは、異なる粘度をもつ成分を有している。例えば、これらのプラスチック材料溶融物Ｋは、バイモダルポリマー溶融物であり、後者は混合し均質化するのが困難であって望ましくないゲルを含んでいる。

プラスチック材料溶融物Ｋを製造するために、プラスチック材料は慣用の方法で供給開口２４を介してスクリュー装置２の供給ゾーン２７へ供給される。プラスチック材料は搬送方向３で溶融ゾーン２８に搬送されて、そこで溶融され、プラスチック材料溶融物Ｋを形成する。

次に、プラスチック材料Ｋは、混合ゾーン２９に搬送され、均質化エレメント４１に供給される。強制的な搬送に因り、プラスチック材料溶融物Ｋは、均質化エレメント４１を通って流れ、プラスチック材料溶融物Ｋは、フローチャンネルＳ_１−Ｓ_ｎのため対応する部分ストリームＴ_１−Ｔ_ｎに分割される。部分ストリームＴ_１−Ｔ_ｎはフローチャンネルＳ_１−Ｓ_ｎを通って流れ、個々のフローチャンネルＳ_１−Ｓ_ｎのフロー比は、異なる長さＬ及び／又は異なる断面積Ａ及び／又は異なる断面形状Ｑのため、互いに異なっている。これは、部分ストリームＴ_１−Ｔ_ｎが均質化エレメント４１の下流出口で異なるフロープロフィール及び／又は異なるフロー速度ｖ_１−ｖ_ｎを有するという事実を引き起こす。これは、図２に一例として示されており、ここに部分ストリームＴ_１、Ｔ_２及びＴ_ｎのフロープロフィールがフロー速度ｖ_１−ｖ_ｎとともに示されている。

均一なフロー（流れ）が混合ゾーン２９の後続する自由空間４７内において再調整され、ここでプラスチック材料溶融物Ｋ又はその部分ストリームＴ_１−Ｔ_ｎは、均一なフローへの遷移で、膨張及び剪断を受けることになる。膨張力及び剪断力は、プラスチック材料溶融物Ｋの均質化につながるもので、したがって、部分ストリームＴ_１−Ｔ_ｎに作用する。搬送方向３において、自由空間４７は長さＬ_Ｆを有している。長さＬ_Ｆには、フローチャンネルＳ_１−Ｓ_ｎの最大寸法Ｄに関連して、搬送方向３の横方向又は直交方向で、Ｌ_Ｆ≧０．５・Ｄ、特にＬ_Ｆ≧２・Ｄ、特にＬ_Ｆ≧４・Ｄが適用される。

異なって形成されたフローチャンネルＳ_１−Ｓ_ｎに因り、それぞれのフローチャンネルＳ_１−Ｓ_ｎの入口から組み合わされた出口までの部分ストリームＴ_１−Ｔ_ｎの組み合わされた異なる差圧ｐ_１−ｐ_ｎは異なっている。これらの差圧ｐ_１−ｐ_ｎは出口側で異なるフロープロフィール及びフロー速度ｖ_１−ｖ_ｎを引き起こし、それで一般のフローまたは一般のフロープロフィールへの遷移中に、膨張及び剪断並びに対応してプラスチック材料溶融物Ｋの均質化が行なわれる。差圧ｐ_１−ｐ_ｎ間の差は、全て、比Ｌ_ｍａｘ／Ｌ_ｍｉｎ及び／又はＡ_ｍａｘ／Ａ_ｍｉｎが大きいほど大きくなる。

しかしながら、絶対的に見て、全体的に大きな自由断面積断面積Ａ_１＋・・・＋Ａ_ｎのため差圧ｐ_１−ｐ_ｎは比較的小さく、それで均質化エレメント４１は全体的にプラスチック材料溶融物Ｋの小さな圧力損失を引き起こす。異なる断面形状Ｑに因り、かつプラスチック材料溶融物Ｋの壁付着のため、異なるフロープロフィール及びフロー速度ｖ_１−ｖ_ｎが発生する。

揮発性成分は、均質化中に脱気開口４８を通って逃がすことができる。次に、プラスチック材料溶融物Ｋは、圧力上昇ゾーン３０に搬送され、そこで吐出開口２５を通ってスクリュー装置２から排出され、静的な均質化装置４に供給される。プラスチック材料溶融物Ｋの均質化がそこで再度実行されて、このため後者は均質化エレメント５６、５７の一方を通って流れる。均質化エレメント５６、５７の機能のモードに関して、均質化エレメント４１の説明が参照される。均質化エレメント５６、５７の異なる構成において、プラスチック材料溶融物Ｋの種類に応じて、適切な均質化エレメント５６、５７を選択することができ、このため作動ドライブ５３によって、スライドエレメント５２は搬送方向３に対して横方向に移動され、所望の均質化エレメント５６、５７はハウジングチャンネル５０内に配置されている。

均質化エレメント４１、５６、５７及び組み合わされた均質化装置２、４の特徴は、所望ならば互いに組み合わせて、所望の均質化効果を達成することができる。

１・・・製造システム
２・・・クリュー装置
４・・・静的均質化装置
（２、４・・・均質化装置）
３・・・搬送方向
５・・・溶融ポンプ
６・・・造粒装置
７、４９・・・ハウジング
８、９、１０、１１、１２・・・ハウジング部分
１３・・・フランジ
１４、１５・・・ハウジングボア
（１４、１５、５０・・・ハウジングチャンネル）
１６、１７・・・処理エレメントシャフト
１８・・・モータ
１９、２０・・・回転軸線
２１・・・カップリング
２２・・・分岐ギアリング
２３・・・材料供給部
２４、６０・・・供給開口
２５、６１・・・吐出開口
２６・・・ノズルプレート
２７・・・供給ゾーン
２８・・・溶融ゾーン
２９・・・混合ゾーン
３０・・・圧力上昇ゾーン
３１、３２・・・シャフト
３３、３４・・・第１のスクリューエレメント
３９、４０・・・第２のスクリューエレメント
３５、３６・・・混練エレメント
（３３、３４、３５、３６、３９、４０・・・処理エレメント）
３７、３８・・・スリーブ
４１・・・均質化エレメント
５６、５７・・・静的均質化エレメント
（４１、５６、５７・・・均質化エレメント）
４２、５８・・・ベースプレート
４３、４４・・・シャフト貫通開口
４５・・・貫通開口
４６、５９・・・チャンネル長手方向
４７・・・自由空間又は混合空間
４８・・・脱気開口
５１・・・ガイドボア
５２・・・スライドエレメント
５３・・・作動ドライブ
５４、５５・・・受容開口
Ｋ・・・プラスチック材料溶融物
ｎ・・・フローチャンネル数
Ｓ_１、Ｓ_３、Ｓ_４−Ｓ_ｎ・・・フローチャンネル
Ｒ_１−Ｒ_ｎ・・・チューブ
Ｌ、Ｌ_１、Ｌ_２−Ｌ_ｎ、Ｌ_Ｆ・・・長さ
Ａ、Ａ_１、Ａ_３、Ａ_４−Ａ_ｎ・・・断面積
Ｑ、Ｑ_１、Ｑ_３−Ｑ_ｎ・・・断面形状
ｉ・・・異なる長さＬの数
ｊ・・・異なる断面積Ａの数
ｋ・・・異なる断面形状Ｑの数
Ｌ_ｍａｘ・・・最大長さ
Ｌ_ｍｉｎ・・・最小長さ
Ａ_ｍａｘ・・・最大断面積
Ａ_ｍｉｎ・・・最小断面積
Ｔ_１、Ｔ_２−Ｔ_ｎ・・・部分ストリーム
ｖ_１−ｖ_ｎ・・・フロー速度
Ｄ・・・最大寸法
ｐ_１−ｐ_ｎ・・・差圧

Claims (19)

1. ハウジング（７、４９）と、
   前記ハウジング（７、４９）に形成され、供給開口（２４、６０）から吐出開口（２５、６１）に延在して、均質化されるプラスチック材料溶融物（Ｋ）のための少なくとも１つのハウジングチャンネル（１４、１５、５０）と、
   均質化されるプラスチック材料溶融物（Ｋ）のための複数のフローチャンネル（Ｓ_１−Ｓ_ｎ）を有する少なくとも１つの均質化エレメント（４１、５６、５７）とを備え、
   前記フローチャンネル（Ｓ_１−Ｓ_ｎ）の各々は、チャンネル長手方向（４６）に形成された長さ（Ｌ_１−Ｌ_ｎ）及び前記チャンネル長手方向（４６）の横方向に形成された断面積（Ａ_１−Ａ_ｎ）及び断面形状（Ｑ_１−Ｑ_ｎ）を有し、
   前記フローチャンネル（Ｓ_１−Ｓ_ｎ）の少なくとも幾つかは、前記長さ（Ｌ_１−Ｌ_ｎ）、前記断面積（Ａ_１−Ａ_ｎ）及び前記断面形状（Ｑ_１−Ｑ_ｎ）のグループの少なくとも１つの特徴に関して異なっており、
   前記少なくとも１つの均質化エレメント（４１、５６、５７）は、前記供給開口（２４、６０）及び吐出開口（２５、６１）の間に配置されることを特徴とするプラスチック材料溶融物の均質化装置。
2. 前記フローチャンネル（Ｓ_１−Ｓ_ｎ）は、少なくとも２つの異なる長さ（Ｌ）、特に少なくとも３つの異なる長さ（Ｌ）、特に少なくとも４つの異なる長さ（Ｌ）を有することを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 最大長さＬ_ｍａｘと最小長さＬ_ｍｉｎの比には、Ｌ_ｍａｘ／Ｌ_ｍｉｎ≧１．２、特にＬ_ｍａｘ／Ｌ_ｍｉｎ≧１．６、特にＬ_ｍａｘ／Ｌ_ｍｉｎ≧２が適用されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の装置。
4. 前記フローチャンネル（Ｓ_１−Ｓ_ｎ）の最小長さＬ_ｍｉｎには、Ｌ_ｍｉｎ≧１０ｍｍ、特にＬ_ｍｉｎ≧３０ｍｍ、特にＬ_ｍｉｎ≧５０ｍｍが適用され及び／又は前記フローチャンネル（Ｓ_１−Ｓ_ｎ）の最大長さＬ_ｍａｘには、Ｌ_ｍａｘ≦５００ｍｍ、特にＬ_ｍａｘ≦３００ｍｍ、特にＬｍａｘ≦１００ｍｍが適用されることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか１項記載の装置。
5. 前記フローチャンネル（Ｓ_１−Ｓ_ｎ）は、前記プラスチック材料溶融物（Ｋ）の搬送方向（３）に関して開放側で、特に下流側で同一面に終端することを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれか１項記載の装置。
6. 前記フローチャンネル（Ｓ_１−Ｓ_ｎ）は、前記プラスチック材料溶融物（Ｋ）の搬送方向（３）に関して開放側で、特に上流側で偏って終端することを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか１項記載の装置。
7. 前記フローチャンネル（Ｓ_１−Ｓ_ｎ）は、少なくとも２つの異なる断面積（Ａ）、特に少なくとも３つの異なる断面積（Ａ）、特に少なくとも４つの異なる断面積（Ａ）を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６いずれか１項記載の装置。
8. 前記フローチャンネル（Ｓ_１−Ｓ_ｎ）の最大断面積Ａ_ｍａｘと最小断面積Ａ_ｍｉｎの比には、Ａ_ｍａｘ／Ａ_ｍｉｎ≧１．２、特にＡ_ｍａｘ／Ａ_ｍｉｎ≧１．６、特にＡ_ｍａｘ／Ａ_ｍｉｎ≧２が適用されることを特徴とする請求項１乃至請求項７いずれか１項記載の装置。
9. 前記フローチャンネル（Ｓ_１−Ｓ_ｎ）の最小断面積Ａ_ｍｉｎには、Ａ_ｍｉｎ≧５ｍｍ^２、特にＡ_ｍｉｎ≧１０ｍｍ^２、特にＡ_ｍｉｎ≧１５ｍｍ^２が適用され及び／又は前記フローチャンネル（Ｓ_１−Ｓ_ｎ）の最大断面積Ａ_ｍａｘには、Ａ_ｍａｘ≦１６００ｍｍ^２、特にＡ_ｍａｘ≦８００ｍｍ^２、特にＡ_ｍａｘ≦６００ｍｍ^２が適用されることを特徴とする請求項１乃至請求項８いずれか１項記載の装置。
10. 前記フローチャンネル（Ｓ_１−Ｓ_ｎ）は、少なくとも２つの異なる断面形状（Ｑ）、特に少なくとも３つの異なる断面形状（Ｑ）、特に少なくとも４つの異なる断面形状（Ｑ）を有することを特徴とする請求項１乃至請求項９いずれか１項記載の装置。
11. 前記フローチャンネル（Ｓ_１−Ｓ_ｎ）の少なくとも一つの断面形状（Ｑ）は円形、楕円形水滴形及び多角形のグループから選択されることを特徴とする請求項１乃至請求項１０いずれか１項記載の装置。
12. 前記フローチャンネル（Ｓ_１−Ｓ_ｎ）は、前記チャンネル長手方向（４６）に直線状に走行することを特徴とする請求項１乃至請求項１１いずれか１項記載の装置。
13. 前記フローチャンネル（Ｓ_１−Ｓ_ｎ）は、互いに平行に、特に前記プラスチック材料溶融物（Ｋ）の搬送方向（３）に平行に走行することを特徴とする請求項１乃至請求項１２いずれか１項記載の装置。
14. 前記装置は、スクリュー装置（２）として、特に多軸スクリュー装置（２）として構成され、少なくとも１つの処理エレメントシャフト（１６、１７）が少なくとも１つのハウジングチャンネル（１４、１５）内に配置され、前記処理エレメントシャフト（１６、１７）は組み合わされた回転軸線（１９、２０）の周りで回転自在に駆動可能であり、処理エレメントシャフト（１６、１７）は処理エレメント（３３、３４、３５、３６、３９、４０）が非回転自在に連続して配置された少なくとも１つのシャフト（３１、３２）を有し、前記少なくとも１つの均質化エレメント（４１）は前記少なくとも１つのハウジングチャンネル（１４、１５）内に延在し、前記少なくとも１つの処理エレメントシャフト（１６、１７）によって貫通していることを特徴とする請求項１乃至請求項１３いずれか１項記載の装置。
15. 前記少なくとも１つの均質化エレメント（４１）は前記ハウジング（７）に堅固に接続され、前記少なくとも１つの均質化エレメント（４１）は、特に前記ハウジング（７）のハウジング部分（８、９、１０、１１、１２）の間に固定されるベースプレート（４２）を有することを特徴とする請求項１４記載の装置。
16. 前記少なくとも１つの均質化エレメント（４１）の下流には、混合ゾーン（２９）が形成され、前記混合ゾーン（２９）には処理エレメントが前記少なくとも１つのシャフト（３１、３２）上に配置されてはおらず、特に少なくとも１つのスリーブ（３７、３８）が前記混合ゾーン（２９）内で前記少なくとも１つのシャフト（３１、３２）上に配置されることを特徴とする請求項１４又は請求項１５記載の装置。
17. 前記装置は静的であり、ハウジング（４９）は搬送方向（３）に対して横方向に走行し、前記ハウジングチャンネル（５０）を横断するガイドボア（５１）を形成し、スライドエレメント（５２）が作動ドライブ（５３）によって搬送方向（３）に対して横方向に変位可能である前記ガイドボア（５１）内に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項１３いずれか１項記載の装置。
18. ２つの連続的な受容開口（５４、５５）が前記スライドエレメント（５２）内に形成され、均質化エレメント（５６、５７）が前記受容開口（５４、５５）のそれぞれに取り付けられることを特徴とする請求項１７記載の装置。
19. 請求項１乃至請求項１８いずれか１項にしたがう装置（２、４）及びプラスチック材料溶融物（Ｋ）を提供すること、
    前記プラスチック材料溶融物（Ｋ）を搬送方向（３）で少なくとも一つの均質化エレメント（４１、５６、５７）に搬送すること、
    前記少なくとも一つの均質化エレメント（４１、５６、５７）を通って流して前記プラスチック材料溶融物（Ｋ）が複数の部分ストリーム（Ｔ_１−Ｔ_ｎ）に分割され、前記部分ストリーム（Ｔ_１−Ｔ_ｎ）はそれぞれのフローチャンネル（Ｓ_１−Ｓ_ｎ）を通って流れ、それぞれのフローチャンネル（Ｓ_１−Ｓ_ｎ）を離脱するとき異なるフロー速度（ｖ_１−ｖ_ｎ）を有し、
    前記少なくとも一つの均質化エレメント（４１、５６、５７）の下流で前記プラスチック材料溶融物（Ｋ）の均一なフローを確立して前記部分ストリーム（Ｔ_１−Ｔ_ｎ）の膨張及び剪断が行われることの工程から成ることを特徴とするプラスチック材料溶融物の均質化方法。

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