JP4388953B2 - 合成樹脂材料の製造用の装置 - Google Patents

Description

本発明は、処理すべき合成樹脂材料用の収容容器を備え、この収容容器の内部には、複数個の工具が備えられ、これら工具は、支持円板に設けられ、これら工具は、シャフトの軸線、特に縦方向軸線を中心とする回転運動のために、収容容器の内部に挿入されたシャフトにより、駆動され、合成樹脂材料を収容容器から取り出す、少なくとも１個のスクリュを備え、スクリュハウジングは、流れに関して、収容容器の取出口に接続される供給口を備え、この取出口は、支持円板及びこれに支持される工具よりも低い位置に設けられ、この取出口に合成樹脂材料を運び込む、複数個の追加の可動工具が、収容容器内で支持円板の下に設けられる、合成樹脂材料、特に熱可塑性合成樹脂材料の製造用の装置に関する。

国際公開公報第ＷＯ００／７４９１２号Ａ１から公知のように、この種の装置は、合成樹脂材料、特に熱可塑性合成樹脂材料の製造に極めて有効であることが明らかであるが、被処理材料から放出される揮発性材料の閉じ込めが、支持円板の下方の空間でしばしば起こることが分かっている。被処理材料は、支持円板の縁と収容容器の内壁との間にある環状間隙を通って上方から下方に移動するので、こうした揮発性物質が、環状間隙を通って上方にいつも漏れて行くとは限らない。こうした揮発性物質が、被処理材料とともに収容容器から取り出されて、収容容器に直接又は間接的に取り付けられる押出機内に到達するのは、特に好ましくない。これは、押し出される材料に、種々のガスが含まれることになり、押出機の出口にある被処理材料の品質を著しく低下させる虞があるからである。この虞は、押出機に一般的に設けられるガス抜き手段によっても、完全には解消できない。さらに、この種の揮発性物質は、一般に初めから避けることはできない。これは、この種の揮発性物質が、水蒸気、被処理材料からの分離物、冷却剤のガス状又は蒸発部分等であるためである。特に、収容容器に供給される合成樹脂材料が、湿気を含んでいる場合、こうした揮発性物質は、相当な量に上る。

本発明の目的は、こうした問題を解消し、収容容器の取出口を通じて取り出される被処理材料を、少ない経費で、上述した揮発性物質から少なくとも実質的に冒されないようにすることにある。

この目的は、支持円板が、少なくとも１個の穴を備え、この穴は、前記軸線に近接し、支持円板の回転方向において工具の後縁に近接して位置し、支持円板の上方の空間を支持円板の下方の空間に接続する、本発明により達成される。穴により、支持円板の下方の空間にある、又は少なくともそこで生じた揮発性物質は、支持円板を通って支持円板の上方にある空間内へ上昇移動し、揮発性物質は、支持円板の上方にある空間内では、害を及ぼさず、必要に応じて、支持円板の上方にある空間から排出させる。この場合、実験により、軸線近傍に穴を設ける方が、軸線から離して穴を設けるよりも効率的であることが分かった。軸線から離して穴を設けることは、ヨーロッパ公開特許公報第６２５３７３号Ａ２又はドイツ公開特許公報第２８４４１６４号Ａから公知であるが、これらに開示されている穴は、粉砕された材料が、支持円板の上方の空間から支持円板の下方の空間へ移動するために用いられている。これとは反対に、本発明のよる穴は、支持円板の回転方向において工具の後縁に近接して位置付けられることにより、回転する工具により作り出される吸引効果を利用して、支持円板の下方の空間から、上述した揮発性物質を運び出す。

本発明の発展形態によれば、少なくとも１個の穴は、前記軸線の方向及び支持円板の平面に対して傾斜してのびる壁を有するように構成されるのが好ましい。こうすると、支持円板の上方の空間内にある材料が、支持円板を通って落下するが防止されるようになる。同様な効果は、本発明の要旨内において、少なくとも１個の穴に対して設けられ、開口の周囲から離れて支持円板の周囲の方向に向かって、穴を覆うカバーによっても達成できる。

穴の大きさは、取り除くべき揮発性物質の量に応じて定まる。実験から、複数個穴を設けた場合、全ての穴の横断面積は、流れに関して、収容容器の取出口に接続される押出機の全てのスクリュの横断面積と最大でも同じ大きさであれば十分であることが分かった。

本発明の特徴的な構成及び特有の効果は、添付図面に概略的に示す、本発明の実施の形態についての説明から明らかとなる。

図１及び図２に示す実施の形態の場合、本発明に係る装置は、処理すべき合成樹脂材料、特に熱可塑性合成樹脂材料用の収容容器１を備え、合成樹脂材料は、搬入装置（図示せず）、例えば、コンベアベルトにより、上方から収容容器１内に供給される。供給される合成樹脂材料は、予め粉砕及び／又は乾燥されていてもよい。収容容器１は、縦方向側壁２を備えたカップ状をしており、横断面が円形の平板な底部３を有する。密閉状態で取り付けられたシャフト４が、底部３を貫通してのび、収容容器の軸線と一致する縦方向軸線８を有する。底部３の下に設けられ、回転運動用の伝動装置６を備えた駆動装置５により、シャフト４は駆動される。収容容器１内には、ロータ７とこれよりも上に設けた支持円板９とが、互いに一緒に回転するようにシャフト４に結合される。ロータ７は、円筒形ブロックからなり、その軸線方向長さｈは、平板な支持円板９の軸線方向長さよりも実質的に大であるが、半径方向長さｄは、支持円板９の半径方向長さよりも実質的に小である。このため、支持円板９の下方に、自由空間１０が形成され、この自由空間は、支持円板９の周囲と収容容器１の側壁２との間に存在する環状間隙１１を介して、被処理材料用の流れに関して、収容容器１内で支持円板９の上方に位置する空間２６と自由に連通する。被処理材料は、空間２６から、この自由環状間隙１１を通って、環状空間１０に阻害されることなく移動できる。支持円板９は、複数個の工具２１を支持し、これら工具は、支持円板の上面に固定して設けられ、収容容器１内の空間２６に存在する被処理材料を、混合及び／又は粉砕及び／又は加熱する。粉砕を効果的に行うため、これら工具２１には、破断刃２２を設け、破断刃は、支持円板９の回転方向（矢印２３）とは反対方向に湾曲又は傾斜させて、引き削りを行えるようにする。収容容器１に供給された合成樹脂材料の回転は、運転中、工具２１の影響を受けて、支持円板の回転中に起こり、被処理材料は、収容容器１の側壁２に沿って空間２６内を上昇し（矢印２４）、収容容器の軸線近傍で落下する（矢印２５）。このように形成される混合コーンにより、供給された被処理材料が、かき混ぜられることによって、良好な混合効果がもたらされる。収容容器１に供給され、必要に応じて粉砕された、被処理材料の一部が、環状間隙１１を通って、支持円板９の下にある自由空間１０に移動し、そこで、複数個の追加の工具１２による処理を受ける。これら追加の工具は、ロータ７に形成した環状溝１４内に、縦方向ピン１３のより揺動自在にロータ７に固定されていて、こられ追加の工具は、ピン１３の軸線を中心として自由に振動できる。こられ追加の工具の自由端は、収容容器１の側壁２から一定距離はなれて位置する。こられ追加の工具１２による打撃作用により、こられ追加の工具は、自由空間１０内にある被処理材料に付加的な混合及び／又は粉砕及び／又は加熱を生じさせる。これら追加の工具１２により被処理材料に加わる遠心力の結果として、被処理材料は、収容容器１の取出口１５に運び込まれる。取出口１５は、これら追加の工具１２の高さに設けられ、収容容器１内の自由空間１０をスクリュハウジング１６の供給口２７に接続する。スクリュハウジング内には、スクリュ１７が回転自在に取り付けられる。スクリュ１７は、その自由端の一方で、伝動装置１９を備えた駆動装置１８により回転自在に駆動され、スクリュに供給された合成樹脂材料を、他方の自由端で、例えば、押出機のヘッド２０を通じて押し出す。スクリュは、シングルスクリュでもダブルスクリュでもよい。図示から分かるように、スクリュハウジング１６は、収容容器１に対して実質的に接線方向に取り付けられ、スクリュ１６により可塑化される合成樹脂材料が、スクリュハウジング１６から押し出される領域で、偏りが生じないようにする。

こうする代わりに、スクリュ１７は、収容容器１内で処理された合成樹脂材料を、後段での使用のために、例えば、押出機に運搬する、単なるコンベアスクリュであってもよい。

運転中、スクリュにより持ち去られる合成樹脂材料と、環状間隙１１を通じて上方から自由空間１０内に入る被処理材料と間に、均衡状態が、短い始動時間で、もたらされる。このため、収容容器１に供給された合成樹脂材料が、一粒たりとも、収容容器１内で適切な滞留時間をまず経ることなくスクリュハウジング１６内に到達することは到底あり得ない。こうして、合成樹脂材料の全ての粒が、工具１２及び２１により確実に十分な処理を受けるため、スクリュ１７により運び出される合成樹脂材料は、特に、合成樹脂材料の粒の温度及び大きさの点で、少なくともほぼ均質である。つまり、スクリュ１７又は取り付けた押出機スクリュにより加わる可塑化作用が、極めた低いため、可塑化作用中に、高い熱ピーク応力が、合成樹脂材料に加わるのが防止される。その結果、合成樹脂材料が節約され、スクリュ１７又は押出機スクリュのそれぞれでの駆動エネルギが、大幅に節約される。

上述したように、収容容器１に供給された合成樹脂材料は、一般にすっかりは乾燥してはおらず、収容容器内での処理中に、揮発性物質、例えば、水分、被処理材料からの分離物、蒸発した冷却剤、インク及び／又は印刷材料からの揮発性物質等を放出する不純物を有する。こうした揮発性物質が、支持円板９の下の自由空間１０内に集中して、支持円板９の上方にある空間２６から支持円板９の下方にある自由空間１０への被処理材料の通過を阻害するのを防止し、及び／又は、こうした揮発性物質が、スクリュハウジング１６の内部に入り込むのを防止するため、支持円板９には、少なくとも１個の穴、好ましくは、複数個の穴３６を設け、支持円板９の上方にある空間２６と支持円板９の下方にある自由空間１０とを連絡させる。こうした穴３６により、自由空間１０に閉じ込められた揮発性物質は、支持円板９を上方に通り抜けて、収容容器１から出て行くか、又は、例えば、吸引手段３４（図４）により排出される。

こうした穴は、横断面が円形の穴で構成してよい。穴３６を複数個設ける場合、少なくともいくつかは、収容容器１の軸線８の近傍、すなわち、工具２１のすぐ背後に設けて、これらの穴３６が、支持円板９の回転方向（矢印２３）において、工具２１の破断刃の後縁３７の近傍に位置するようにする。穴３６の軸線は、垂直でもよいが、軸線３８が斜めであるである（図６）、つまり、支持円板９の上面３９の平面及び収容容器の軸線８に対して傾斜していることが好ましい。穴の壁４０の傾斜角（図６における角度α）は、３０度と６０度の間が好ましく、より好ましくは、約４５度である。穴の壁の傾斜角は、支持円板９の回転方向（矢印２３）において、穴３６の入口端４１が、出口端４２によりも前方に位置するように選択する。こうすると、先に述べた吸引効果が助長され、被処理材料が、支持円板の上方にある空間２６から穴３６を通じて支持円板の下方にある自由空間１０に直接落下するのが防止されるようになる。

さらに、複数個の穴全てに、又はこれらの一部に、カバー２８（図３）を備えさせて、開口３５の周囲から離れて支持円板９の周囲の方向へ外向きに、又は（軸線８に対して）半径方向に穴３６を覆うのが好ましい。

穴３６の大きさ、すなわち、横断面積は、排出すべき揮発性物質の量に応じて定まる。一般に、穴３６は、複数個設ける場合、全ての穴の横断面積は、できるだけ大きく、例えば、流れに関して、収容容器１の取出口１５に接続される押出機の全スクリュの横断面積、又は、スクリュ１７の横断面積に設定すればよい。

図４及び５に示す実施の形態は、図１及び２に示す実施の形態とは、追加の工具１２が、揺動自在に取り付けられてはいなが、追加の支持円板２９に固定取り付けされ、この追加の支持円板が、支持円板９と軸線を同じくし、共通シャフト４により回転自在に駆動される点で異なる。この結果、ロータ７は、幅を狭くされるか、又は、すっかり省略されてシャフト４の延長部にされる。図１及び２に示す実施の形態の場合のように、下方の工具１２は、収容容器１の取出口１５の高さに設けられて、自由空間１０内にある処理済の合成樹脂材料を、スクリュケーシング１６の供給口２７に効率的に運び込むことができるようにする。

収容容器１内で処理される合成樹脂材料の温度をモニターすることが好ましい。この点に関し、図４に示すように、温度測定手段３０と冷却手段３３とを、上方のカッター空間２６（支持円板９の上方にある空間）に設けると、冷却手段３３を、冷却剤噴霧手段の形態でできる。同様な温度測定手段３１と同様な冷却剤供給手段３２（図５）とを、支持円板９の下方にある自由空間１０にも受けてもよい。

既に述べたように、上方のカッター空間２６に入る揮発性物質の排出は、吸引手段により助長することができる。この点、図４に示すように、吸引手段３４は、カッター空間２６内に形成される混合コーンの上方に設けることができる。

図１は、第１実施の形態の縦断面図である。 図２は、図１に対応する平面図であって、一部を断面図で示すものである。 図３は、本発明に係る装置のカバーの形状を不等角投影図として示すものである。 図４は、別の実施の形態を縦断面として示すものである。 図５は、図４に対応する平面図であって、一部を断面図で示すものである 支持円板の縦断面の詳細を示すものである。

Claims (10)

1. 処理すべき合成樹脂材料用の収容容器（１）を備え、この収容容器の内部には、複数個の工具（２１）が備えられ、これら工具は、支持円板（９）に設けられ、これら工具は、シャフト(４)の軸線（８）、特に縦方向軸線を中心とする回転運動のために、収容容器の内部に挿入されたシャフト(４)により、駆動され、合成樹脂材料を収容容器（１）から取り出す、少なくとも１個のスクリュ（１７）を備え、スクリュハウジング（１６）は、流れに関して、収容容器（１）の取出口（１５）に接続される供給口（２７）を備え、この取出口（１５）は、支持円板（９）及びこれに支持される工具（２１）よりも低い位置に設けられ、この取出口（１５）に合成樹脂材料を運び込む、複数個の追加の可動工具（１２）が、収容容器（１）内で支持円板（９）の下に設けられる、合成樹脂材料製造用装置において、支持円板（９）は、少なくとも１個の穴（３６）を備え、この穴は、前記軸線（８）に近接し、支持円板（９）の回転方向において工具（２１）の後縁（３７）に近接して位置し、支持円板（９）の上方の空間（２６）を支持円板の下方の空間（１０）に接続することを特徴とする装置。
2. 前記少なくとも１個の穴（３６）は、前記軸線（８）の方向及び前記支持円板（９）の平面に対して傾斜してのびる壁（４０）を有することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記少なくとも１個の穴（３６）は、開口（３５）の周囲から離れて支持円板（９）の周囲の方向に向かって、穴（３６）を覆うカバー（２８）を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記穴（３６）は、円形の横断面を有することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１に記載の装置
5. 前記穴（３６）の横断面積は、流れに関して、取出口（１５）に接続される押出機の全てのスクリュ（１７）の横断面積と最大でも同じ大きさであることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１に記載の装置
6. 前記支持円板（９）の下方の空間（１０）内に設けられる、前記追加の可動工具（１２）は、前記支持円板（９）又は前記シャフト（４）に揺動自在に取り付けられ、及び／又は前記支持円板（９）の下方にある追加の支持円板（２９）に固定的に取り付けられることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１に記載の装置。
7. 前記追加の工具（１２）は、ミキサーとしてのみ構成され、又は、粉砕工具としてのカッターを備えることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
8. 温度測定手段（３０）と、冷却手段（３３）、特に冷却剤噴霧手段とが、前記支持円板（９）の上方の空間（２６）に設けられることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１に記載の装置。
9. 温度測定手段（３１）と、冷却手段、特に冷却剤噴霧手段（３２）とが、前記支持円板（９）の下方の空間（１０）に設けられることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１に記載の装置。
10. 揮発性物質を排出する吸引手段（３４）が、前記収容容器（１）内で前記回転する工具（２１）により形成される、材料コーンの上方に設けられることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１に記載の装置。

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