JP2018079692A - ピン式押出機 - Google Patents

Abstract

【課題】押し出し温度、スループット及び製造コストに関して従来技術よりも格段に改善されたピン式押出機の提供。【解決手段】混練を改善するためにピン式押出機には、それぞれ１つのピン列１〜８に配置された複数のピンＩ〜ＶＩＩＩが装備されている。ピン列１〜８は、搬送スクリューの搬送方向で、平面の間隔が搬送方向に平面ごとに増大し、ピンＩ〜ＶＩＩＩの直径Ｄ１〜Ｄ８が減少するように配置されており、これにより供給される混合物のより効率的な可塑化を達成する。ピンＩ〜ＶＩＩＩが搬送スクリューの周囲にわたって種々異なる角度位置でずらして配置されており、搬送スクリューの回転の際にピンが時間的に順番にそれぞれ割り当てられた搬送スクリューの図示しないフライト切欠部を通過することによって、さらに格段に改善された静粛な運転が達成されるピン式押出機。【選択図】図１

Description

本発明は、プラスチック、特にエラストマー又はゴムを搬送するための搬送スクリューと、それぞれ１つのピン列に配置された複数のピンとを備えるピン式押出機に関するものである。ここで前記ピン列は、搬送スクリューの搬送方向に順次連続する複数の平面内に配置されている。

ピン式押出機と、スループット能力及びエネルギー消費に関して他のコールドフィード型機械（ｋａｌｔｇｅｆｕｅｔｔｅｒｔｅ Ｍａｓｃｈｉｎｅ）に対するその利点は、昔から公知である。ゴム加工工業では、搬送スクリューの外径が特に１２０ｍｍより大きくなるとピン式押出機が使用される。この構造形式の押出機は、例えば特許文献１及び特許文献２から公知である。

ピンは、搬送スクリューに向かって伸長してケーシングに固定されており、搬送スクリューの搬送スクリューフライトはそれぞれ中断箇所（Ｄｕｒｃｈｂｒｅｃｈｕｎｇ）を有し、これらの中断箇所は該当するピンがこの軸方向の高さで突き出ることを可能にする。

この押出機形式により、ピンを備えない従来のコールドフィールド型ゴム押出機と比較して、押出成形される製品の良好な均質性と同時に、より高い生産能力又はコンパウンドスループット（Ｍａｓｓｅｄｕｒｃｈｓａｔｚ）が達成される。

ピンを備えない押出機と比較して、この種のピン式押出機のスループットが高いことは、搬送スクリューチャネルにおいて回転流（Ｒｏｔａｔｉｏｎｓｓｔｒｏｅｍｕｎｇ）が妨げられることによるものであることを度々仮定したとしても、より詳細な研究は、スループットゲインそれ自体が、一方では位置固定されたピンと他方では回転する搬送スクリューフランジとの間の相対速度が上昇することから生じるものであることを示している。実際的には、押出物を常時、ピンの前方から押し入れ、中断部を通して搬送フライトに、送り動作のために部分的に押出機ノズルの方向に押し込む、すなわちそこに搬送される押出物の下流側にある部分領域に押し込む。

通常の実施形態の他に、特性及び機能の改善されたピン式押出機が公知である。特許文献３による押出機では、ピンが収納面（Ｓｔａｕｆｌａｅｃｈｅｎ）の形成のために用いられ、この収納面によって搬送される材料に対する抵抗を調整することができる。

特許文献４による押出機のピンは、押出機ケーシングの壁における搬送スクリューフライトの衝突（Ａｎｌａｕｆｅｎ）を回避するという付加的な役目を有する。

さらに、ピンを搬送スクリューに固定して配置すること、それゆえに運動学的な後戻りを行うことも公知となっている。これに関しては例えば特許文献５を参照されたい。この解決手段では、異なって配置され構成された２つのピンアセンブリが互いに噛合する。ここの場合、これら搬送スクリューの混合作用が良好な間は、そこに搬送作用が発生しないことが欠点である。他方でこの解決手段は、ダブルスクリュー式押出機にしか適さない。

基本的に単軸押出機にも適する類似の解決手段が、特許文献６から公知である。この解決手段では、ピン列がリング溝の形式で延在している。しかしこれらのリング溝は連続しておらず、内側に伸長する多数の突起によって形成されている。ここでも搬送作用は実際的には発生しないが、押出物の可塑化及び均質化のためには強い混練が望まれる。

公知のピン式押出機の欠点は多数のピンが必要なことである。そのため通流チャネルがピン断面によって著しく狭められる。このことはまさに大きな圧力損失を生み出し、そのためスループットゲインに関してのピン式押出機の利点が、ここではピンゾーンにおける大きな圧力降下及びこれに伴うスループット損失により再び相殺されてしまう。

独国特許第２２３５７８４号明細書 独国特許第３００３６１５号明細書 独国特許第８７９９１３号明細書 独国特許出願公開第３５３４０９７号明細書 独国特許第７１０３０７１号明細書 独国特許第２６５０２４８号明細書

この従来技術から出発して本発明の根底を成す課題は、押し出し温度、スループット及び製造コストに関して従来技術よりも格段に改善されたピン式押出機を提供することである。

この課題は、本発明により請求項１の特徴によるピン式押出機によって解決される。本発明のさらなる構成は、従属請求項に記載されている。

したがって本発明によれば、少なくとも個別のピン列の平面の間隔が、搬送方向で搬送スクリューの入口と出口との間で異なっており、第１の平面の第１のピン列の少なくとも１つのピンは、小さな断面積、特に搬送方向で前記第１の平面の後方にある第２の平面の、出口からより僅かに離間した第２のピン列の少なくとも１つのピンよりも小さな直径を有しており、及び／又は前記ピンは、搬送スクリューの周囲にわたって種々異なる角度位置で、少なくとも個別のピンが、搬送スクリューの回転の際に時間的に順番に、すなわち特に同時にではなく、搬送スクリューのそれぞれ割り当てられたフライト切欠部（Ｓｔｅｇｄｕｒｃｈｂｒｕｃｈ）を通過するように分散して配置されているピン式押出機が設けられる。

従来技術から公知のピン式押出機と比較して、ピン平面間隔は搬送方向で少なくとも幾つかのピン平面の間で増大する。ここではもちろん、２つのピン平面間隔が同じであることも、又は２つの順次連続するピン平面の間隔が減少することも本発明の対象に含まれる。

ここで押出機の入口と出口との間のピン平面の数も、従来技術に対して同様に減少することができる。しかしこれは変更せずにそのままとすることもできる。かくして従来技術と比較して入口に隣接する比較的小さなピン平面間隔と、出口に隣接する比較的大きなピン平面間隔とが生じる。

同時に又は択一的に、ピンの断面形状もピン列が異なれば変化する。したがって、その断面積が比較的大きなピンは、搬送スクリューのフィード領域（Ｅｉｎｚｕｇｓｂｅｒｅｉｃｈ）において搬送方向で後続のピン列のピンと比較して、ピンの半径方向の長さが同じ場合でも異なる場合でも、格段に改善された可塑化能力を引き起こすことが示された。

さらに、異なるピン平面のピンは、搬送スクリュー軸を基準にして角度がずらされて配置されている。したがってこれらのピンは、押出機の運転時に搬送スクリューが回転する際に同時にではなく、時間的にずらされてそれぞれのフライト切欠部に到達、又は通過する。これにより押出機の理想的に静粛な回転が特に衝撃圧の回避により達成され、搬送スクリューの発生する摩耗が低減される。

押出機の前記各構成はすでにそれ自体で格別の利点を提供するものであるが、特に種々の措置の組み合わせは驚くほど有利な効果を引き出す。

フィード領域又は搬送スクリューのフィード領域に続く部分に複数のピンがあることにより、供給される混合物のより効率的な可塑化が達成される。入口に隣接するピン列のピンの最大断面積又は容積が拡大されることにより、可塑化能力をさらに強化することができる。したがってピン列の数が低減されても均質化の劣化を心配する必要はない。

可塑化能力は、特にピンが円筒状の場合、断面積、特に直径の関数であり、これに比例して増大するという知識に本発明は基づくものである。

これと共にフライト切欠部の拡大により生じるスループット損失は無視すべきである。なぜならこの入口近傍の領域は搬送スクリューの出口側の端部から大きく離れており、推進流（Ｄｒｕｃｋｓｔｒｏｅｍｕｎｇ）に比較的僅かにしか関係しないからである。加えて搬送スクリューはこの領域ではまだ１００％まで充填されていない。

それどころか目下のところ、フライト切欠部の対応した拡大が結果としてフィード特性にポジティブに作用することが前提とされる。なぜならこれにより、供給される混合物がより大きな空間を使えるからである。

同時にピン列の数の減少とフライト切欠部の大きさの低減は、特に搬送スクリュー先端領域において推進流の低下を引き起こし、その結果、曳きずり流（Ｓｃｈｌｅｐｐｓｔｒｏｅｍｕｎｇ）の成分が増大し、これによりスループットが増大する。可塑化は、搬送スクリュー先端の方向では下位的な役目しか演じず、好ましくは最後のピン列に続く領域ですでに終了されている。

本発明は、種々の実施形態を許容する。本発明の基本原理をさらに明確にするために実施形態の１つが図面に示されており、以下に説明する。図面は、それぞれ原理説明図である。

ピン列に配置された複数のピンを備えるピン式押出機の搬送スクリューの側面図である。 搬送スクリューのそれぞれのフライト切欠部をピンが通過することに関連する位相線図である。

本発明のピン式押出機を、以下に図１と図２に基づいてより詳細に説明する。ピン式押出機は、プラスチック、特にエラストマー、又はゴム等を搬送するための搬送スクリュー９を有する。混練を改善するためにピン式押出機には、それぞれ１つのピン列１〜８に配置された複数のピンＩ〜ＶＩＩＩが装備されている。ピン列１〜８は搬送スクリュー９の搬送方向１０で、平面の間隔Ａ１〜Ａ７が搬送方向１０に平面ごとに増大するように配置されている。

図１から分かるように、対応してここでは円筒状のピンの直径Ｄ１〜Ｄ８も搬送方向１０に平面ごとに減少し、これにより供給される混合物のより効率的な可塑化を達成する。

さらにピンＩ〜ＶＩＩＩは搬送スクリュー９の周囲にわたって種々異なる角度位置でずらして配置されており、少なくとも個別のピンＩ〜ＶＩＩＩは、搬送スクリュー９が回転する際に時間的に順番に、それぞれ割り当てられた搬送スクリュー９の図示しないフライト切欠部を通過する。例えばこのことは、搬送スクリュー９のそれぞれのフライト切欠部をピンＩ〜ＶＩＩＩが通過することに関連して図２に示された位相線図から明かである。図示の例では、異なるピン列１〜８のピンＩ〜ＶＩＩＩは、それぞれ割り当てられたフライト切欠部を、１−６−３−５−４−７−２−８の順番で通過する。

１ ピン列
２ ピン列
３ ピン列
４ ピン列
５ ピン列
６ ピン列
７ ピン列
８ ピン列
９ 搬送スクリュー
１０ 搬送方向
Ｉ〜ＶＩＩＩ ピン
Ａ１〜Ａ７ 間隔
Ｄ１〜Ｄ８ 直径

Claims (8)

1. プラスチック、特にエラストマー又はゴムを搬送するための搬送スクリュー（９）と、それぞれ１つのピン列（１〜８）に配置された複数のピン（Ｉ〜ＶＩＩＩ）とを備えた押出機であって、前記ピン列（１〜８）が、前記搬送スクリュー（９）の搬送方向（１０）に順次連続する複数の平面に配置されているピン式押出機において、少なくとも個別のピン列（１〜８）の平面の間隔（Ａ１〜Ａ７）が、前記搬送スクリュー（９）の搬送方向（１０）で異なっていることを特徴とするピン式押出機。
2. 前記少なくとも個別のピン列（１〜８）の平面の間隔（Ａ１〜Ａ７）は、前記搬送スクリュー（９）の搬送方向（１０）に増大することを特徴とする請求項１に記載のピン式押出機。
3. プラスチック、特にエラストマー又はゴムを搬送するための搬送スクリュー（９）と、それぞれ１つのピン列（１〜８）に配置された複数のピン（Ｉ〜ＶＩＩＩ）とを備えた押出機であって、前記ピン列（１〜８）が、前記搬送スクリュー（９）の搬送方向（１０）に順次連続する複数の平面に配置されているピン式押出機において、第１の平面の第１のピン列（１〜８）の少なくとも１つのピン（Ｉ〜ＶＩＩＩ）が、小さな断面積、特に搬送方向（１０）で第１の平面の後方にある第２の平面の、出口からより僅かに離間した第２のピン列（１〜８）の少なくとも１つのピン（Ｉ〜ＶＩＩＩ）よりも小さな直径（Ｄ１〜Ｄ８）を有することを特徴とするピン式押出機。
4. プラスチック、特にエラストマー又はゴムを搬送するための搬送スクリュー（９）と、それぞれ１つのピン列（１〜８）に配置された複数のピン（Ｉ〜ＶＩＩＩ）とを備えた押出機であって、前記ピン列（１〜８）が、前記搬送スクリュー（９）の搬送方向（１０）に順次連続する複数の平面に配置されているピン式押出機において、前記ピン（Ｉ〜ＶＩＩＩ）が、前記搬送スクリュー（９）の周囲にわたって、少なくとも個別のピン（Ｉ〜ＶＩＩＩ）が、前記搬送スクリュー（９）の回転の際に時間的に順番に前記搬送スクリュー（９）のそれぞれ割り当てられたフライト切欠部を通過するように分散して配置されていることを特徴とするピン式押出機。
5. 前記ピン（Ｉ〜ＶＩＩＩ）は、前記フライト切欠部の通過の際の時間的順序が固定の、特に一定の順序で行われるように分散して配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のピン式押出機。
6. 前記ピン列（１〜８）は、前記搬送スクリュー（９）に対してそれぞれ１つの横断平面内に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のピン式押出機。
7. 前記ピン（Ｉ〜ＶＩＩＩ）は、前記搬送スクリュー（９）の前記フライト切欠部の角度位置を基準にして前記搬送スクリュー（９）の周囲に均等に分散して配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のピン式押出機。
8. 請求項１〜７の１つ又は複数の特徴を備えるピン式押出機。

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