JP3678441B2 - 熱可塑性合成樹脂またはゴム用の押出し機の溶融物シール装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、押出し室内の高い溶融物圧力に対して搬送スクリューの駆動装置側をシールするための、熱可塑性合成樹脂またはゴムのための押出し機の溶融物シール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドイツ連邦共和国特許出願公告第２２０３７６０号公報により、回転する押出しスクリューの駆動装置側のシール装置が知られている。スクリューの駆動室側の端部に中間室が設けられている。この中間室から、高圧下の添加剤が戻しねじを介して本来の押出し室に押し込まれ、それによって押出し室のシールが達成される。この装置の場合には、添加剤のための押出し機側のシールはきわめて困難である。
【０００３】
更に、米国特許第２８３５５１４号明細書により、摩耗にさらされる複雑な多数のシールを備えたシール装置が知られている。このシール装置により、駆動装置側のスクリューの端部がシールされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、摩耗しない簡単な手段によって、押出しスクリューの駆動装置側の端部を効果的にシールすることである。摩耗する部品は使用すべきではない。また、シール剤の使用も不利な結果を与えないようにすべきである。シールは絶えず更新されるようにすべきであり、運転を妨害する材料の堆積も回避すべきである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明に従い、スクリューの駆動装置側の溶融物シール装置が、押出し方向に搬送する顆粒用の供給スクリュー部分、搬送方向に浅くなっているスクリューねじ谷深さを有する圧縮部分、変わらぬスクリューねじ谷深さを有する計量部分、スクリューねじ谷を持たず最低長さがスクリュー直径の半分である溶融物環状通路部分およびシール溶融物用環状隙間を生じるブリスタ部分によって形成されていることによって解決される。
【０００６】
溶融物圧力を高めるための圧縮部分、高まった溶融物圧力を維持するための計量部分および高圧範囲を形成するためのブリスタ仕切り部を備えた環状通路部分と関連して、配量すべき顆粒のための供給スクリュー部分を配置したことにより、最高溶融物圧力の場合にも機能する溶融物シール装置が得られる。
【０００７】
このシール装置は全く摩耗せず、押し出される合成樹脂顆粒をこのシール装置に供給することができるという利点がある。従って、この点でも問題がない。堆積物は形成されず、シール材料、すなわち溶融した顆粒は絶えず更新される。
【０００８】
【実施例】
本発明の実施例が図に示してある。次に、この実施例について説明する。
図１に示した押出し機の場合には、スクリュー１はケーシング２内に設けられている。供給ブッシュ３は充填管５と絶縁ブッシュ４を備えている。この絶縁ブッシュは充填管５とその中にある顆粒との間の熱伝達を少なくするためのものである。充填管５に入れられた顆粒は、図示していない光学式流量チェック装置によって監視される。絶縁ブッシュ４によって、充填管の閉塞を生じる顆粒の凝集が避けられる。
【０００９】
溶融物シール装置のスクリューは、供給部分６、圧縮部分７、計量部分８、環状通路部分９およびブリスター部分１０からなっている。
図１に示した押出し機の場合には、残留モノマーと共に押出される溶融物は、同伴媒体（例えば水）と共に溶融物管１１からスクリュー部分１２に供給される。粘性の低い溶融物はＰＥ−溶融物であるので、２８０℃以下で残留モノマーと水によって生じた背圧を有する。この背圧は６５バール以下である。急激に拡大する自由容積を有するスクリュー部分１３内での圧力負荷解除により、揮発性の成分が圧力負荷解除によって蒸気相に移行するときに、蒸気圧の下方で揮発性の成分の発泡過程が溶融物内で行われる。発泡過程により、残留モノマー成分が蒸気と共にＰＥ−溶融物から脱気ドーム１４を経て排出されるので、溶融物の良好な脱気工程が行われる。
【００１０】
６５バール以下の溶融物圧力に基づいておよび個所１１から個所１２への移行の範囲の粘性が小さいので、スクリュー１の伝動装置側のシールは非常に問題がある。
【００１１】
本発明による溶融物シール装置によって初めて、５００バールまでの溶融物圧力の非常に確実で持続的なシールが達成された。
溶融物シール装置の機能は次の通りである。粘性の低い溶融物、可燃性発泡剤または可燃性ガスあるいは同伴媒体を有する溶融物を使用する場合には、溶融物を充填した機械は往々にして、駆動ユニット（例えば伝動装置）の方向における軸シールに問題がある。
【００１２】
この問題を解決するために、本発明による溶融物シールが開発された。この溶融物シールは同じ原料（新しい材料またはリサイクル材料）と特別に設計されたスクリュー形状を用いて、それ自体で形成され、絶えず更新される。
【００１３】
必要な顆粒の原料は、溶融物機械の加工すべき材料に一致し、供給ブッシュ３の充填管５から連続的に供給される。顆粒はエネルギーを加えることによって溶融物に変換され、高圧下で計量部分８を通って押出し機ヘッドの方へ搬送される。溶融物は溶融物環状通路９とブリスタ隙間１０ａを通って流れる。
【００１４】
範囲１１，１２内での溶融物圧力よりも、顆粒溶融物範囲６，７，８内の圧力が高くなることにより、製品または製品成分がスクリュー軸を経て駆動装置の方へ流出することが避けられる。
【００１５】
顆粒の流量は、押出し機の押出し量と比べてわざと低く抑えられている。押出し機の流量の約0.5 〜１％であり、従って加工すべき製品に対してほとんどあるいは全く影響を与えない。顆粒の流量はスクリューの形状やブリスタ形状によって左右される。
【００１６】
溶融物の連続的な更新によるこの溶融物シールから、付加的な利点が生じる。絶えず供給され新たに溶融された顆粒は、製品の堆積を阻止する。従来のシール装置（ラビリンス、パッキン等）の場合にはこの製品の堆積が生じる。なぜなら、溶融物の交換が行われないからである。故障したシール要素の交換のための停止時間も必要でなくなる。
【００１７】
図２に示した押出し機の場合には、溶融物シール装置が、発泡ポリスチロールフィルムを製造するためのタンデム押出しユニットの第２の冷却押出し機のために使用される。
【００１８】
４５０バール以下の圧力下にある溶融物と発泡剤の混合物は、図示していない第１の押出し機から溶融物管１１を経てこの第２の押出し機に達する。発泡剤が伝動装置側へ逃げないようにすべきである。なぜなら、この発泡剤が発泡体内に密度差を生じ、可燃性の発泡剤の場合危険を起こす要因が生じるからである。しかし、非常に高い圧力にもかかわらず、この密度差や危険を起こす要因は、本発明による溶融物シール装置によって有利に解決される。
【００１９】
この場合にも、溶融物シールは供給された顆粒によって絶えず更新される。この場合、シール装置によって発生した、発泡剤を含まない少量の溶融物が完全に混合される。溶融物と発泡剤の混合物は、押出し機ノズル１６から搬出され、ノズルを出た後で気泡１７として発泡し、スライスされ、平滑化され、そして巻き取られる。
【００２０】
図３には、溶融物シール装置の圧力経過が示してある。更に、個々の部分の長さが記入してある。この部分は３５０バールの圧力下でポリスチロールと発泡剤の溶融物を押し出すときに非常に有利であることが判った。
【００２１】
供給領域 ＝ １Ｄ
圧縮領域 ＝ 0.5 Ｄ
計量領域 ＝ 2.25Ｄ
ブリスタを備えた溶融物環状通路領域 ＝ 0.75Ｄ
ブリスタ隙間 ＝ 0.5 Ｄ
環状隙間とブリスタを形成することにより、ブリスタ隙間の圧力分布が完全に均一になり、戻しねじと異なり、溶融物の逆流がスクリューねじ山を介して効果的に阻止される。
【００２２】
【発明の効果】
本発明による溶融物シール装置は、摩耗しない簡単な手段によって、押出しスクリューの駆動装置側の端部を効果的にシールすることができ、摩耗する部品を用いる必要がないという利点がある。更に、シール剤の使用による不利な結果が生じることもなく、シールは絶えず更新され、運転を妨害する材料の堆積も回避される。
【図面の簡単な説明】
【図１】脱気装置を備えた押出し機の縦断面図である。
【図２】発泡した合成樹脂のための押出し機の縦断面図である。
【図３】いろいろなシール部品と関連して溶融物シール装置の圧力経過曲線を示す図である。
【符号の説明】
１ スクリュー
２ ケーシング
３ 供給ブッシュ
４ 絶縁ブッシュ
５ 充填管
６ 供給部分
７ 圧縮部分
８ 計量部分
９ 環状通路部分
１０ ブリスタ部分
１０ａ ブリスタ隙間
１１ 溶融物管
１２ スクリュー部分
１３ スクリュー部分
１４ スクリュー部分
１５ 脱気ドーム
１６ 押出しノズル
１７ 気泡
１８ シリンダ
１９ 充填リング
【産業上の利用分野】
本発明は、押出し室内の高い溶融物圧力に対して搬送スクリューの駆動装置側をシールするための、熱可塑性合成樹脂またはゴムのための押出し機の溶融物シール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドイツ連邦共和国特許出願公告第２２０３７６０号公報により、回転する押出しスクリューの駆動装置側のシール装置が知られている。スクリューの駆動室側の端部に中間室が設けられている。この中間室から、高圧下の添加剤が戻しねじを介して本来の押出し室に押し込まれ、それによって押出し室のシールが達成される。この装置の場合には、添加剤のための押出し機側のシールはきわめて困難である。
【０００３】
更に、米国特許第２８３５５１４号明細書により、摩耗にさらされる複雑な多数のシールを備えたシール装置が知られている。このシール装置により、駆動装置側のスクリューの端部がシールされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、摩耗しない簡単な手段によって、押出しスクリューの駆動装置側の端部を効果的にシールすることである。摩耗する部品は使用すべきではない。また、シール剤の使用も不利な結果を与えないようにすべきである。シールは絶えず更新されるようにすべきであり、運転を妨害する材料の堆積も回避すべきである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明に従い、スクリューの駆動装置側の溶融物シール装置が、押出し方向に搬送する顆粒用の供給スクリュー部分、搬送方向に浅くなっているスクリューねじ谷深さを有する圧縮部分、変わらぬスクリューねじ谷深さを有する計量部分、スクリューねじ谷を持たず最低長さがスクリュー直径の半分である溶融物環状通路部分およびシール溶融物用環状隙間を生じるブリスタ部分によって形成されていることによって解決される。
【０００６】
溶融物圧力を高めるための圧縮部分、高まった溶融物圧力を維持するための計量部分および高圧範囲を形成するためのブリスタ仕切り部を備えた環状通路部分と関連して、配量すべき顆粒のための供給スクリュー部分を配置したことにより、最高溶融物圧力の場合にも機能する溶融物シール装置が得られる。
【０００７】
このシール装置は全く摩耗せず、押し出される合成樹脂顆粒をこのシール装置に供給することができるという利点がある。従って、この点でも問題がない。堆積物は形成されず、シール材料、すなわち溶融した顆粒は絶えず更新される。
【０００８】
【実施例】
本発明の実施例が図に示してある。次に、この実施例について説明する。
図１に示した押出し機の場合には、スクリュー１はケーシング２内に設けられている。供給ブッシュ３は充填管５と絶縁ブッシュ４を備えている。この絶縁ブッシュは充填管５とその中にある顆粒との間の熱伝達を少なくするためのものである。充填管５に入れられた顆粒は、図示していない光学式流量チェック装置によって監視される。絶縁ブッシュ４によって、充填管の閉塞を生じる顆粒の凝集が避けられる。
【０００９】
溶融物シール装置のスクリューは、供給部分６、圧縮部分７、計量部分８、環状通路部分９およびブリスター部分１０からなっている。
図１に示した押出し機の場合には、残留モノマーと共に押出される溶融物は、同伴媒体（例えば水）と共に溶融物管１１からスクリュー部分１２に供給される。粘性の低い溶融物はＰＥ−溶融物であるので、２８０℃以下で残留モノマーと水によって生じた背圧を有する。この背圧は６５バール以下である。急激に拡大する自由容積を有するスクリュー部分１３内での圧力負荷解除により、揮発性の成分が圧力負荷解除によって蒸気相に移行するときに、蒸気圧の下方で揮発性の成分の発泡過程が溶融物内で行われる。発泡過程により、残留モノマー成分が蒸気と共にＰＥ−溶融物から脱気ドーム１４を経て排出されるので、溶融物の良好な脱気工程が行われる。
【００１０】
６５バール以下の溶融物圧力に基づいておよび個所１１から個所１２への移行の範囲の粘性が小さいので、スクリュー１の伝動装置側のシールは非常に問題がある。
【００１１】
本発明による溶融物シール装置によって初めて、５００バールまでの溶融物圧力の非常に確実で持続的なシールが達成された。
溶融物シール装置の機能は次の通りである。粘性の低い溶融物、可燃性発泡剤または可燃性ガスあるいは同伴媒体を有する溶融物を使用する場合には、溶融物を充填した機械は往々にして、駆動ユニット（例えば伝動装置）の方向における軸シールに問題がある。
【００１２】
この問題を解決するために、本発明による溶融物シールが開発された。この溶融物シールは同じ原料（新しい材料またはリサイクル材料）と特別に設計されたスクリュー形状を用いて、それ自体で形成され、絶えず更新される。
【００１３】
必要な顆粒の原料は、溶融物機械の加工すべき材料に一致し、供給ブッシュ３の充填管５から連続的に供給される。顆粒はエネルギーを加えることによって溶融物に変換され、高圧下で計量部分８を通って押出し機ヘッドの方へ搬送される。溶融物は溶融物環状通路９とブリスタ隙間１０ａを通って流れる。
【００１４】
範囲１１，１２内での溶融物圧力よりも、顆粒溶融物範囲６，７，８内の圧力が高くなることにより、製品または製品成分がスクリュー軸を経て駆動装置の方へ流出することが避けられる。
【００１５】
顆粒の流量は、押出し機の押出し量と比べてわざと低く抑えられている。押出し機の流量の約0.5 〜１％であり、従って加工すべき製品に対してほとんどあるいは全く影響を与えない。顆粒の流量はスクリューの形状やブリスタ形状によって左右される。
【００１６】
溶融物の連続的な更新によるこの溶融物シールから、付加的な利点が生じる。絶えず供給され新たに溶融された顆粒は、製品の堆積を阻止する。従来のシール装置（ラビリンス、パッキン等）の場合にはこの製品の堆積が生じる。なぜなら、溶融物の交換が行われないからである。故障したシール要素の交換のための停止時間も必要でなくなる。
【００１７】
図２に示した押出し機の場合には、溶融物シール装置が、発泡ポリスチロールフィルムを製造するためのタンデム押出しユニットの第２の冷却押出し機のために使用される。
【００１８】
４５０バール以下の圧力下にある溶融物と発泡剤の混合物は、図示していない第１の押出し機から溶融物管１１を経てこの第２の押出し機に達する。発泡剤が伝動装置側へ逃げないようにすべきである。なぜなら、この発泡剤が発泡体内に密度差を生じ、可燃性の発泡剤の場合危険を起こす要因が生じるからである。しかし、非常に高い圧力にもかかわらず、この密度差や危険を起こす要因は、本発明による溶融物シール装置によって有利に解決される。
【００１９】
この場合にも、溶融物シールは供給された顆粒によって絶えず更新される。この場合、シール装置によって発生した、発泡剤を含まない少量の溶融物が完全に混合される。溶融物と発泡剤の混合物は、押出し機ノズル１６から搬出され、ノズルを出た後で気泡１７として発泡し、スライスされ、平滑化され、そして巻き取られる。
【００２０】
図３には、溶融物シール装置の圧力経過が示してある。更に、個々の部分の長さが記入してある。この部分は３５０バールの圧力下でポリスチロールと発泡剤の溶融物を押し出すときに非常に有利であることが判った。
【００２１】
供給領域 ＝ １Ｄ
圧縮領域 ＝ 0.5 Ｄ
計量領域 ＝ 2.25Ｄ
ブリスタを備えた溶融物環状通路領域 ＝ 0.75Ｄ
ブリスタ隙間 ＝ 0.5 Ｄ
環状隙間とブリスタを形成することにより、ブリスタ隙間の圧力分布が完全に均一になり、戻しねじと異なり、溶融物の逆流がスクリューねじ山を介して効果的に阻止される。
【００２２】
【発明の効果】
本発明による溶融物シール装置は、摩耗しない簡単な手段によって、押出しスクリューの駆動装置側の端部を効果的にシールすることができ、摩耗する部品を用いる必要がないという利点がある。更に、シール剤の使用による不利な結果が生じることもなく、シールは絶えず更新され、運転を妨害する材料の堆積も回避される。
【図面の簡単な説明】
【図１】脱気装置を備えた押出し機の縦断面図である。
【図２】発泡した合成樹脂のための押出し機の縦断面図である。
【図３】いろいろなシール部品と関連して溶融物シール装置の圧力経過曲線を示す図である。
【符号の説明】
１ スクリュー
２ ケーシング
３ 供給ブッシュ
４ 絶縁ブッシュ
５ 充填管
６ 供給部分
７ 圧縮部分
８ 計量部分
９ 環状通路部分
１０ ブリスタ部分
１０ａ ブリスタ隙間
１１ 溶融物管
１２ スクリュー部分
１３ スクリュー部分
１４ スクリュー部分
１５ 脱気ドーム
１６ 押出しノズル
１７ 気泡
１８ シリンダ
１９ 充填リング
Claims (6)
- 押出し室内の高い溶融物圧力に対して搬送スクリューの駆動装置側をシールするための、熱可塑性合成樹脂またはゴムのための押出し機の溶融物シール装置において、押出し機スクリューの駆動装置側の溶融物シール装置が、押出し方向に搬送する顆粒用の供給スクリュー部分（６）、搬送方向に浅くなっているスクリューねじ谷深さを有する圧縮部分（７）、変わらぬスクリューねじ谷深さを有する計量部分（８）、スクリューねじ谷を持たず最低長さがスクリュー直径の半分である溶融物環状通路部分（９）およびシール溶融物用環状隙間（１０ａ）を生じるブリスタ部分（１０）によって形成されていることを特徴とする溶融物シール装置。
- 供給スクリュー部分（６）が顆粒または溶融物のための充填開口（５）を有する供給ブッシュ（３）を備え、充填開口（５）内に絶縁ブッシュ（４）が設けられているかあるいは充填開口（５）が温度調節される請求項１の溶融物シール装置。
- スクリュー直径をＤとするとき、供給スクリュー部分（６）の長さが１Ｄであり、圧縮部分（７）の長さが１／２・Ｄであり、計量部分（８）の長さが２．２５Ｄであり、溶融物環状通路部分（９）の長さが１／２・Ｄであり、ブリスタ部分（１０）の長さが１／４・Ｄであることを特徴とする請求項１の溶融物シール装置。
- 計量部分（８）のスクリューねじ谷深さが１／１００・Ｄであり、溶融物環状通路が約１／１０・Ｄであることを特徴とする請求項１の溶融物シール装置。
- 押出し機の押出しスクリューの駆動装置側をシールするためのシール装置が、発泡剤と混合された高圧下のポリマー溶融物のために使用されることを特徴する請求項１の溶融物シール装置。
- 押出し機の押出しスクリューの駆動装置側をシールするためのシール装置が、揮発性成分と混合された圧力下の合成樹脂溶融物のために使用されることを特徴とする請求項１の溶融物シール装置。
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