JP4423032B2 - 溶融プラスチック材料を生成するための押し出し機 - Google Patents

Description

本発明は、プラスチック顆粒物から溶融物を得るための押し出し機に関し、加熱したシングルスクリュー乃至ダブルスクリュー押し出し機で顆粒物を加熱し混合して、多重スクリュー押し出し機部分を利用して重縮合乃至重合を実施し、真空室によって低分子量の成分及び／又は発泡剤を除去して上記プラスチック顆粒物より大きな分子を得て、それで上記プラスチック顆粒物より高めの粘性を得、そして前記溶融物から生成されたプラスチック材料の機械強度を増すものである。

市販のプラスチック顆粒物はシングルスクリュー押し出し機内で、例えばプラスチック物のインジェクションに適した溶融物（フィラメントの引き延ばしにも適している）に加工される。しかしながら、薄いプラスチック箔は更なる加工のために、より粘性があり且つより負荷能のある原料を必要とする。それに関して、特許文献１によって従来技術に属する脱気装置にシングルスクリュー押し出し機をつなぎ、そこで真空空間にプラスチック溶融物を通過されることによって、そのような原料を得ることが公知である。例えばグリコール等のような低分子成分の除去は、ここで真空室において薄い溶融物層の長い滞留時間によって達成される。似たような脱気装置が特許文献２や特許文献３から得られる。ここに記載された設備の場合、確かにスピンドルが互いに噛み合う集合ユニット（アセンブリ）の比較的複雑な構造が都合の悪いことに表面化するし、押し出し機と脱気装置の製造価格が比較的高くもなる。

ＥＰ０５８８９９８Ａ１ ＤＥ１００２０６４６Ｃ１ ＤＥ４００１９８６Ｃ１

本発明の課題は、妥当な製造コストと比較的簡単な構造で、真空に対し大きな接触面を与える薄い層に溶融物を加工することを可能とする押し出し機を達成し、それによって任意の脱気と重合を可能とするプラスチック溶融物を簡単なやり方で供給することにある。

本発明は上記課題を、特許請求の範囲請求項１のやり方で解決する。スクリュースピンドルの包絡線（包絡面）が互いに或いはそれらを取り囲む部分から間隔をおいて、あるいは間隔零で配されており、即ち、スクリュースピンドルが互いに噛み合わず、また押し出し機スクリュー或いはその軸部分に対して噛み合わず、それらを取り囲むシリンダ範囲とも噛み合わないことによって、スクリューが様々な回転数で最適な搬送速度を生じるように駆動される。溶融物の運搬にとって本質的なことは、スクリュースピンドル相互の間及び／又はスクリュースピンドルとケースの間及び／又はスクリュースピンドルと押し出し機スクリュー或いはその軸部分の間で相対的な動きが生じることである。

更に、スピンドルもケースもそれほど高価に加工される必要はなく、それによって製造にあたって費用的な利点が生じる。加えて、噛み合いがないことによって、スクリュースピンドル間並びにスクリュースピンドルとこれらを取り囲むケースと押し出し機スクリュー部分の間でより多くのフリー面が生じ、その結果、スピンドルが相互に噛み合う場合、及び場合によってはスピンドルがケースと噛み合う場合に、多重スクリュー押し出し機部分にダメージを生じ得る溶融物での汚染・夾雑物もここで問題なく処理可能で、損傷も極端に大きな磨耗も生じないことが達成される。

更なる利点は、噛み合いが生じないことでスクリューが異なるピッチを有し得、それによって多重スクリュー押し出し機部分における滞留時間並びに運搬速度が影響されることにある。

請求項２の特徴に係る多重スクリュー押し出し機部分を構成することが有利であることが判明した。これによって、押し出し機スクリュー或いはその軸部分によって多重スクリュー押し出し機部分のスクリュースピンドルが問題なく駆動させられる。これは、プラスチケーション（可塑化付与）ユニットのため並びに多重スクリュー押し出し機部分のためのただ一つの駆動装置が必要とされることを意味する。

請求項３に提案されるように、スクリュースピンドルが案内本体に組み込まれる場合、当該案内本体はジャケットに固定して配置され、その結果、単にスクリュースピンドルが案内本体内において回転する。しかしながら、案内本体がジャケット自体において案内され、スクリュースピンドルが案内本体において回転して、この案内本体自体がジャケット５において回転運動することも可能である。

案内本体が軸部分としっかりと接続されて、歯付きスピンドルの端部に配された歯車がジャケットのギヤリムにて動くことも有利である。
更なる可能性が請求項６にしたがって、スクリュースピンドルの歯付きピンがギヤリングとだけでなくギヤリムとも噛み合う点にある。これによって歯付きスピンドルが自身の回転を得て、追加的に軸部分回りにも回転する。

異なったギヤリング及び／又はギヤリムが多重スクリュー押し出し機部分に備えられるならば、歯車比に応じて、異なったスクリュースピンドルが異なった速度で駆動され得る。当然ながら、更なる可能性は、スクリュースピンドルを可変速度で回転駆動させるために、各ギヤリムに、可変速度のモータを割り当てることである。

他の有利で推奨される形成が従属請求項１２〜１７に開示されている。
本方法を実施するための装置は、請求項８の特徴的構成で解決される。

本発明を、スクリュー押し出し機の実施例の記載並びにそれを示した図面によって説明する。
図１において押し出し機１が示され、そのケース２は、添加物の場合によっては起こり得る所定量投与のための補助導入経路３を備えている。押し出し機は右端で切り取って示されこの箇所で不図示の駆動装置を用いて駆動される押し出し機スクリュー４を有する。ケース２に多重スクリュー押し出し機部分６のジャケット５が付け加えられるか、ケース２が段をつけて多重スクリュー押し出し機部分６のジャケット５に移行する。多重スクリュー押し出し機部分６において、多数の、実施例では１０本（図２参照）の、軸平行に配置されたスクリュースピンドル７が備えられ、これらは両端ごとに歯付きピン８を備え付けている。これらは夫々、ジャケット５の内歯部に噛み合っている。実施例（図１）においては、ジャケット５にて両端に夫々１つの内歯の付いたギヤリム９又は類似の案内部分（ガイドを引き受けて挿入され固定している）があるか、これと一体的に形成されている。押し出し機スクリュー４は軸部分１０を備えたジャケット５を通過し、軸部分には両側で外歯を有したギヤリング１１が回転固定に配置されている。軸部分１０は図１に示されるようにシリンダ状に形成されている。しかしながら、溶融物の軸方向送りのために螺旋体を備える可能性が十分ある。ジャケット５は真空経路１２を備え付け、これは不図示の真空ポンプ、例えばゲーデ水銀ポンプ（Gaedepumpe）や拡散ポンプとつながっている。

出口側でジャケット５は、押し出し機スクリュー４の端部分によって通過される端部分１３によって終端されている。
スクリュースピンドル７はその運転でそれぞれシリンダ状の軸部分１０の表面若しくは螺旋体として形成された軸部分１０の外側表面（包絡面）に達するか接する。

それで次の操作様式が達成される：
押し出し機スクリュー４の駆動の際、導入経路３を介して供給されたプラスチック顆粒物がピックアップされ、例えばケース２の熱せられた内壁で溶かされ、駆動した押し出し機スクリュー４のスクリュー内壁によって、リング形多重スクリュー押し出し部分６への方向に動かされ、この中に導入される。押し出し機スクリュー４の型は、加工されるべき原料に合わされた押し出し機スクリューに対応する。図１ではスクリュー内壁のピッチは、考えられる実施例として多重スクリュー押し出し機部分６への方向に減少し、それで一方で溶融の際に相応して体積が減少するが、他方で多重スクリュー押し出し機部分６に要する運転圧を利用できる。多重スクリュー押し出し機部分６自体において、スクリュースピンドル７は、その歯付きピン８で、押し出し機スクリュー４の軸部分１０と回転固定で接続した両方のギヤリング１１を介して駆動される。歯付きピン８は更に据え付けられたギヤリム９に噛み合っていて、スクリュースピンドル７はその軸回りだけでなく、押し出し機スクリュー４の軸部分１０の軸回りにも回転する。回転するスクリュースピンドル７はこの際、スクリュー頂部で押し出し機スクリュー４の軸部分１０にほぼ接して進行し、薄く延ばされた溶融物がガスを、ジャケット５によって取り囲まれた真空状態の空間に放出する。その後、真空経路１２を介してポンプによって取り出される。

多重スクリュー押し出し機部分６を貫通する溶融物をできるだけ薄壁状に保つために、図３は、スクリュースピンドル７を案内本体１５の凹所１４内に保持する代替案を示す。上記凹所１４はスクリュースピンドル７の周囲形状に合わせて、溶融物の層が薄壁状に保持される。図３に係るスクリュースピンドル７はギヤリム９と噛み合わず、むしろ据え付けられた案内本体１５内に、単にその軸線回りに回転するように保持されている。

図４は、９本のスクリュースピンドル７’を備え付けた多重スクリュー押し出し機部分６’を示す。スクリュースピンドル７’は、タペット（スプライン）１６を介して回転固定に軸部分１０’とつながっている案内本体１５’に支承されている。

スクリュースピンドル７’の歯付きピンは、ケース５’に固定されているギヤリム９’に噛み合う。軸部分１０’の回転動作によって、案内本体１５’は同様に回転動作させられる。案内本体１５’に支承されたスクリュースピンドル７’はその際、ギヤリム９’に接して動き、それによって軸部分１０’回りに回転運動するほかに自転動作させられる。

ここで（図示されていない）異なったギヤリム９’（これは異なった歯付きピンと噛み合う）が設けられる場合、歯車比があるような比率に応じてスクリュースピンドル７’のための異なる速さが達成され得る。

リング形の多重スクリュー押し出し機部分６の出口に、押し出し機スクリュー４はその端部範囲をもって続いている。ここでも先ずスクリュー螺旋の比較的高いピッチが設けられている。当該ピッチはコア径の増大によって自由端に向かって低下する。

切り取られて示されたスピンドル範囲を備えた組み合わせシングルスクリュー・多重スクリュー押し出し機の図である。 図１に係る押し出し機の多重スクリュー押し出し機として形成された部分の横断面図である。 第２例に係る押し出し機の多重スクリュー押し出し機として形成された部分の横断面図である。 第３例に係る押し出し機の多重スクリュー押し出し機として形成された部分の横断面図である。

符号の説明

１ 押し出し機
２ ケース
３ 導入経路
４ 押し出し機スクリュー
５ ジャケット
６ 多重スクリュー押し出し機部分
７ スクリュースピンドル
８ 歯付きピン
９ ギヤリム
１０ 軸部分
１１ ギヤリング
１２ 真空経路
１３ 端部分
１４ 凹所
１５ 案内本体
１６ タペット

Claims (17)

1. プラスチック顆粒物から、加熱したシングルスクリュー乃至ツインスクリュー押し出し機を用いて上記顆粒物を加熱し粉砕することによって溶融物を得、低分子量の成分及び／又は発泡剤を除去するために真空室を用いながら、多重スクリュー押し出し機部分（６）によって重縮合乃至重合を実施し、上記プラスチック顆粒物より大きな分子を得て、それで上記プラスチック顆粒物より高めの粘性を得、そして前記溶融材料から生成されたプラスチック材料の機械強度を増すための押し出し機において、
   多重スクリュー押し出し機部分（６）の少なくとも重縮合乃至重合範囲にてゼロ以上（≧０）の間隔で、スクリュースピンドル（７）の包絡線が互いに間隔をおき且つ押し出し機スクリュー（４）若しくはその軸部分（１０）から間隔をおき、及びそれらスクリュースピンドルを取り囲むシリンダ範囲に対して間隔をおくことを特徴とする押し出し機。
2. 多重スクリューを形成し軸方向に配置された少なくとも２つのスクリュースピンドル（７）が軸部分（１０）と回転接触して動き、その際、各スクリュースピンドル（７）は、歯車として形成された少なくとも１つの歯付きピン（８）を有し、この歯付きピン（８）は、中央押し出し機スクリュー（４）の軸部分（１０）と回転固定に結合している少なくとも１つのギヤリング（１１）に係合することを特徴とする請求項１に記載の押し出し機。
3. スクリュースピンドル（７）が少なくとも１つの案内本体（１５）の凹所（１４）内に保持されていて、その際、案内本体（１５）は多重スクリュー押し出し機部分（６）のジャケット（５）に取り付けられることを特徴とする請求項２に記載の押し出し機。
4. 軸部分（１０）上に案内本体（１５’）が回転しないように保持され、その凹所（１４’）でスクリュースピンドル（７’）が支承され、スクリュースピンドル（７’）に設けられた歯車として形成された歯付きピン（８’）が、ジャケット（５）と結合する少なくとも１つのギヤリム（９’）に係合することを特徴とする請求項１に記載の押し出し機。
5. 凹所（１４，１４’）が、所定間隔でスクリュースピンドル（７，７’）の包絡線を案内本体（１５，１５’）で取り囲むように形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の押し出し機。
6. スクリュースピンドル（７）の両端で歯付きピン（８）が形成されていて、歯付きピン（８）の各々が、対応する他の歯付きピン（８）と共に、夫々１つのギヤリム（９）によって取り囲まれていることを特徴とする請求項２に記載の押し出し機。
7. ギヤリム（９，９’）が多重スクリュー押し出し機部分（６）のジャケット（５）と接続しているか、その歯がジャケットに嵌め込まれていることを特徴とする請求項４又は６に記載の押し出し機。
8. 各スクリュースピンドル（７，７’）の歯車として形成された歯付きピン（８，８’）が、それぞれ異なるギヤリング（１１）及び／又はギヤリム（９，９’）に係合することを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の押し出し機。
9. 各ギヤリング（１１）及び／又はギヤリム（９，９’）が、歯車として形成された歯付きピン（８，８’）と異なる歯車比を有することを特徴とする請求項８に記載の押し出し機。
10. 各スクリュースピンドル（７，７’）のために異なるギヤリング（１１）及び／又はギヤリム（９，９’）が備えられていることを特徴とする請求項８又は９に記載の押し出し機。
11. 各ギヤリム（９，９’）がジャケット（５）内で回転可能に支持され、モータによって駆動可能であることを特徴とする請求項８に記載の押し出し機。
12. 多重スクリュー押し出し機部分（６）のジャケット（５）が、真空ポンプへの連結のために真空経路（１２）を備え付けていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の押し出し機。
13. 軸部分（１０）がシリンダ形状を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の押し出し機。
14. 軸部分（１０）が少なくとも１つの螺旋部を有し、これによって溶融物が軸方向に押し出し機スクリュー（４）の搬送方向へ又はそれとは逆方向に搬送されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の押し出し機。
15. ギヤリング（１１）が螺旋部によって形成されることを特徴とする請求項１４に記載の押し出し機。
16. 歯付きピン（８，８’）とギヤリム（９，９’）若しくはギヤリング（１１）の間の歯が、直歯及び／又ははす歯として構成されていることを特徴とする請求項２〜１５のいずれか一項に記載の押し出し機。
17. 各スクリュースピンドル（７，７’）のスクリューがそれぞれ異なるピッチを有することを特徴とする請求項２〜１６のいずれか一項に記載の押し出し機。

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