JP5990119B2 - Dewatering device in twin screw extruder - Google Patents
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本発明は、二軸スクリュ押出機における脱水装置に関し、特に、脱水部スクリュにおける戻し用スクリュピースとして一対の螺旋溝付きディスクを用いることにより、脱水効率の向上を得るための新規な改良に関する。 The present invention relates to a dehydrating apparatus in a twin-screw extruder, and more particularly to a novel improvement for obtaining an improvement in dewatering efficiency by using a pair of spiral grooved disks as return screw pieces in a dewatering unit screw.
従来、用いられていたこの種の二軸押出機用脱水装置としては、特許文献1に開示された構成を、図5から図8として挙げることができる。
すなわち、図5は二軸スクリュ押出機20を示し、この二軸スクリュ押出機20のシリンダ21は、上流側からホッパシリンダ1A、脱水シリンダ1及びベントシリンダ1B等から構成され、前記脱水シリンダ1には脱水用のスクリーン3が設けられている。
Conventionally, as this type of dehydrating apparatus for a twin-screw extruder, the configuration disclosed in Patent Document 1 can be cited as FIGS. 5 to 8.
That is, FIG. 5 shows a twin-
図6は図5における脱水シリンダ1の正面図であり、図6において符号1で示されるものは、図5の二軸スクリュ押出機20に用いられる脱水シリンダであり、この脱水シリンダ1の両端にはタイロッド用孔8を有する一対のフランジ7が設けられている。前記脱水シリンダ1の側部にはスクリーン3が固定部材4及びボルト9を介して固定されており、図7に示されるように、このスクリーン3は薄い板部材のパンチメタル3Aで構成され、水分を排出可能な小径の排水孔3Aaが無数に穿孔して構成されている。前記スクリーン3は、図8に示される前記脱水シリンダ1の排水口6を覆い、前記固定部材4により排水口6の周囲に沿って押付けられ、複数個の前記ボルト9により締付け固定されている。
図8は図7のスクリーン3の脱水状態を示す説明図であり、排水孔3Aaから排水面3Abを経て水分と合成樹脂原料50が外部に排出される。
FIG. 6 is a front view of the dehydrating cylinder 1 in FIG. 5, and what is denoted by reference numeral 1 in FIG. 6 is a dehydrating cylinder used in the
FIG. 8 is an explanatory view showing a dehydrated state of the screen 3 of FIG. 7, and moisture and synthetic resin raw material 50 are discharged from the drain hole 3Aa to the outside through the drain surface 3Ab.
また、前述の二軸スクリュ押出機20で使用されるスクリュピース30には、図9から図14で示されるように、1条もしくは2条、3条の山頂部をもつ断面形状のスクリュやシリンダ内面と同心円で構成される図15のシールリングがある。
一般的に、二軸スクリュ押出機20で使用されるスクリュには、1条もしくは2〜3条のスクリュピースで構成される輸送部と、2〜3条のスクリュピース或いはシールリングを組み合せたスクリュで構成された混練部(脱水部)により組み合わされ構成される。
脱水部では、輸送部より送られてきた原料に力を加え、原料を圧縮・変形させる機能を持たせる必要がある。
スクリュが回転することにより、スクリュ表面とシリンダ内面あるいは一対のスクリュ間のクリアランスを原料が通過する時の力(せん断力)で原料が変形して液体成分は圧搾されて分離するとともに、原料の温度も上昇することで可塑化・溶融する。
前記脱水部で使用されるスクリュ、例えば、図11から図13で示されるニーディングディスクなどの2〜3条のスクリュピース30は、それぞれのスクリュ断面形状によりスクリュ表面でのせん断力は変化している。最もせん断力の強い部位はスクリュ表面とシリンダ内面とのクリアランスが狭い場所である断面形状の山頂部となるのでせん断力の強い領域は狭く、それ以外は比較的広い範囲にわたりせん断力の弱い領域で占められている。図15のシールリングの場合はシリンダ内面と同心円で構成されているためクリアランスは一定となりせん断力もスクリュ外周で変化は無い。
Further, as shown in FIGS. 9 to 14, the
In general, the screw used in the twin-
In the dehydration unit, it is necessary to apply a force to the raw material sent from the transport unit and to have a function of compressing and deforming the raw material.
When the screw rotates, the raw material is deformed by the force (shearing force) when the raw material passes through the clearance between the screw surface and the cylinder inner surface or a pair of screws, and the liquid component is compressed and separated, and the temperature of the raw material As it rises, it plasticizes and melts.
The screw used in the dewatering section, for example, a two or three
従来の二軸スクリュ押出機は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、従来の二軸スクリュ押出機は、脱水部のスクリュに、ニーディングディスクのような2〜3条のスクリュピースやシールリングを構成することにより脱水・押出させる装置であり、この2〜3条のスクリュピースにおいては、せん断力の強い領域が短いため、含水熱可塑性樹脂から液体を圧搾することが充分にできない。また、シールリングにおいては、一定のスクリュクリアランスを持つ構造であるため、一定のせん断力を維持することはできるが、シリンダ内面の長さで原料の通過する面積が制限されてしまうので、処理量を増加させる場合には、クリアランスを通過する原料の速度が増してしまい、せん断力も過度に強くなり、クリアランスを通過する原料温度も上昇してしまうので、過剰な原料温度の上昇により樹脂が劣化し、最終製品の強度不足や色相不良が生じてしまうので処理量を制限しなければならなくなっていた。
Since the conventional twin-screw extruder is configured as described above, the following problems exist.
That is, the conventional twin-screw extruder is a device for dehydrating and extruding a screw in a dewatering section by configuring a screw piece or a seal ring of 2 to 3 strips such as a kneading disk. In the strip screw piece, since the region where the shearing force is strong is short, the liquid cannot be sufficiently squeezed from the water-containing thermoplastic resin. In addition, since the seal ring has a structure with a constant screw clearance, a constant shearing force can be maintained, but the area through which the raw material passes is limited by the length of the cylinder inner surface. Increase the speed of the raw material that passes through the clearance, the shear force becomes excessively strong, and the raw material temperature that passes through the clearance also rises. The final product has insufficient strength and poor hue, so the amount of processing has to be limited.
本発明は、以上のような従来の課題を解決するためになされたもので、脱水部スクリュのスクリュピースを最適化し、脱水部で脱水能力を向上させることにより、生産性の向上と運転時の省エネ化ができることである。 The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems. By optimizing the screw piece of the dehydrating unit screw and improving the dehydrating capability in the dehydrating unit, the productivity is improved and the operation is performed. It can save energy.
本発明による二軸スクリュ押出機における脱水装置は、複数のシリンダ部を直列に接続してなる長手状のシリンダ内に二軸スクリュを有し、前記二軸スクリュの脱水部スクリュにより含水熱可塑性樹脂原料の水分を搾るようにした二軸スクリュ押出機における脱水装置において、前記脱水部スクリュに設けられた戻し用スクリュピースは、外周に複数の螺旋溝を有すると共に軸方向からみて互いに一部が重合する一対の第1、第2螺旋溝付きディスクよりなる構成であり、また、前記第1、第2螺旋溝付きディスクの一面には軸方向に沿って互いに逆方向に延出する第1、第2軸部が設けられ、前記第1、第2螺旋溝付きディスクの各軸部は前記二軸スクリュに各々嵌挿され、前記第1螺旋溝付きディスクは前記第2軸部と対向すると共に前記第2螺旋溝付きディスクは前記第1軸部に対向している構成であり、また、前記螺旋溝付きディスクの軸方向に沿うディスク幅は、前記シリンダのシリンダ内径に対して0.1〜0.2D、前記螺旋溝の溝幅と溝深さは0.1D(Dは前記内径)以下、前記螺旋溝の螺旋形状はリードが前記シリンダの内径の少なくとも3倍である構成である。 A dehydrating apparatus in a biaxial screw extruder according to the present invention has a biaxial screw in a longitudinal cylinder formed by connecting a plurality of cylinder parts in series, and a hydrous thermoplastic resin by the dehydrating part screw of the biaxial screw. In the dehydrating apparatus in the twin screw extruder configured to squeeze the moisture of the raw material, the return screw piece provided on the dewatering unit screw has a plurality of spiral grooves on the outer periphery and partially overlaps each other when viewed from the axial direction. A pair of first and second spiral grooved discs , and one surface of the first and second spiral grooved discs extends in opposite directions along the axial direction. A biaxial portion is provided, and each axial portion of the first and second spiral grooved discs is fitted into the biaxial screw, and the first spiral grooved disc is opposed to the second axial portion and is The second helical grooved disk is configured opposed to the first shaft portion, also, the disk width along the axial direction of the spiral grooved disc, the cylinder inner diameter of the cylinder from 0.1 to 0 2D, the groove width and depth of the spiral groove is 0 . 1D (D is the inner diameter) or less, and the spiral shape of the spiral groove is such that the lead is at least three times the inner diameter of the cylinder.
本発明による二軸スクリュ押出機における脱水装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、複数のシリンダ部を直列に接続してなる長手状のシリンダ内に二軸スクリュを有し、前記二軸スクリュの脱水部スクリュにより含水熱可塑性樹脂原料の水分を搾るようにした二軸スクリュ押出機における脱水装置において、前記脱水部スクリュに設けられた戻し用スクリュピースは、外周に複数の螺旋溝を有すると共に軸方向からみて互いに一部が重合する一対の第1、第2螺旋溝付きディスクよりなることにより、噛合い型二軸スクリュ押出機の脱水部スクリュディスクに、複数の螺旋溝を持たせた構成とすることで、脱水部での脱水効率が向上し、処理量を増加させることが可能になり、その結果、押出機を小型化する効果が得られる。また、過剰に原料の温度が上昇しなくなるので、二軸スクリュ押出機で生産する上での単位kgあたりで必要とされる消費エネルギーも少なくなり、省エネ効果がある。
さらに、二軸スクリュ押出機の脱水部スクリュピースに、複数の螺旋溝を持たせたディスクスクリュを配置することにより、処理量の増加とそれに伴う脱水部での脱水能力の向上と、過剰に温度の上昇のない省エネ化をさせることが可能になり、その結果、押出機のダウンサイジングやモータサイズを小さくできる効果が得られる。
また、前記第1、第2軸部には、前記各螺旋溝付きディスクが各々対向して設けられていることにより、ディスクのコンパクト化が可能である。
また、前記螺旋溝付きディスクの軸方向に沿うディスク幅は、前記シリンダのシリンダ内径に対して0.1〜0.2D、前記螺旋溝の溝幅と溝深さは0.1D(Dは前記内径)以下、前記螺旋溝の螺旋形状はリードが前記シリンダの内径の少なくとも3倍であることにより、小さい螺旋溝によって十分な脱水効果を得ることができる。
Since the dehydrating apparatus in the twin screw extruder according to the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
That is, a biaxial screw having a biaxial screw in a longitudinal cylinder formed by connecting a plurality of cylinder parts in series and squeezing moisture of the water-containing thermoplastic resin material by the dehydrating part screw of the biaxial screw. In the dehydrating apparatus in the extruder, the return screw piece provided in the dewatering unit screw has a plurality of spiral grooves on the outer periphery and a pair of first and second spiral grooves partially overlapping each other when viewed from the axial direction. By comprising a disk, the dewatering part screw disk of the meshing type twin screw extruder is provided with a plurality of spiral grooves, thereby improving the dewatering efficiency in the dewatering part and increasing the throughput. As a result, an effect of downsizing the extruder can be obtained. In addition, since the temperature of the raw material does not rise excessively, the energy consumption required per unit kg for production with a twin screw extruder is reduced, and there is an energy saving effect.
Furthermore, by disposing a disk screw with a plurality of spiral grooves in the dewatering part screw piece of the twin screw extruder, the throughput is increased and the dewatering capacity in the dewatering part is increased accordingly. As a result, it is possible to reduce the size of the extruder and reduce the motor size.
In addition, the first and second shaft portions are provided with the respective spiral grooved disks facing each other, so that the disk can be made compact.
The disk width along the axial direction of the spiral grooved disk is 0.1 to 0.2 D with respect to the cylinder inner diameter of the cylinder, and the groove width and depth of the spiral groove are 0 . 1D (D is the inner diameter) or less, and the spiral shape of the spiral groove is such that the lead is at least three times the inner diameter of the cylinder, so that a sufficient dewatering effect can be obtained with a small spiral groove.
本発明は、脱水部スクリュにおける戻し用スクリュピースとして一対の螺旋溝付きディスクを用いることにより、脱水効率の向上を得るようにした二軸スクリュ押出機における脱水装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a dehydrating apparatus in a twin-screw extruder that uses a pair of spiral grooved disks as return screw pieces in a dewatering unit screw to improve dewatering efficiency.
以下、図面と共に本発明による二軸スクリュ押出機における脱水装置の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図1において符号20で示されるものは、シリンダ21を有する二軸スクリュ押出機であり、このシリンダ21は、一例として、上流側から下流側へ向けてホッパシリンダ部1A、第1輸送部シリンダ22、脱水シリンダ部1、真空ベント8を有する第2輸送部シリンダ23、混練部シリンダ24及び真空ベント8a及び吐出口25aを有する第3輸送シリンダ部25によって構成されている。
Hereinafter, preferred embodiments of a dehydrating apparatus in a twin screw extruder according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to a part the same as that of a prior art example, or an equivalent part.
1 is a twin screw extruder having a cylinder 21. As an example, the cylinder 21 has a
前記シリンダ21内には、図2で示される二軸スクリュ2が互いに噛み合う状態で内設されている。
前記二軸スクリュ2は、その上流側から下流側へ向けて第1輸送部スクリュ30、脱水部スクリュ31、第2輸送部スクリュ32、混練部スクリュ33及び第3輸送部スクリュ34によって構成されている。
前記脱水部スクリュ31は、その下流側に戻し用スクリュピース29が一部として設けられており、前記戻し用スクリュピース29は、図3及び図4で示されるように構成されている。
In the cylinder 21, the biaxial screw 2 shown in FIG.
The biaxial screw 2 includes a first
The dehydrating
すなわち、前記戻し用スクリュピース29は、軸方向Aからみて互いにその一部が重合する一対の第1、第2螺旋溝付きディスク29A,29Bから構成され、各螺旋溝付きディスク29A,29Bの周面には複数の螺旋溝40が形成され、各螺旋溝付きディスク29A,29Bの一面には前記軸方向Aに沿って互いに逆方向に延出する第1、第2軸部41,42が形成されている。
That is, the return screw piece 29 is composed of a pair of first and second spiral grooved
前記各螺旋溝付きディスク29A,29Bは、前述の図2の二軸スクリュ2に前記各軸部41,42を介して嵌挿されているため、図3のように平面でみると、一方の第1螺旋溝付きディスク29Aが第2軸部42に対向し、他方の第2螺旋溝付きディスク29Bが第1軸部41に対向するように配設されている。
Since each of the spiral grooved
次に、前述の構成において、含水熱可塑性樹脂原料50の押出し処理を行う場合について述べる。
二軸スクリュ押出機20のホッパシリンダ部1A内に供給された含水熱可塑性樹脂原料50は、輸送部スクリュ30により脱水シリンダ部1に供給される。この脱水シリンダ部1へ供給された含水熱可塑性樹脂原料50は、スクリュのせん断力により発生する、高い圧力下で搾られ、熱可塑性樹脂原料50内の水分は、脱水スリット6又は脱水スクリーンより押出機外へ排出される。ここで、脱水部スクリュ31の戻し用スクリュピース29には、複数の螺旋溝40を設けた第1、第2螺旋溝付きディスク29A,29Bを構成していることで効率良く含水熱可塑性樹脂を通過させながら脱水することができ、脱水スリット6又は脱水スクリーン及び脱水シリンダ部1に関しては、少なくとも1箇所以上を押出機に設け、原料の形態、水分率により増加させることができる。その後、混練部シリンダ24で均一に混練され、樹脂中の水分・揮発分などの不純物を真空ベント8,8aで除去後、第3輸送部スクリュ34で押出機先端の吐出口25aまで輸送され、押出機先端部に設けられているダイス(図示せず)から押出されストランドからペレット状の混練製品が製造される。
Next, the case where the extrusion process of the water-containing thermoplastic resin raw material 50 is performed in the above-described configuration will be described.
The hydrous thermoplastic resin material 50 supplied into the hopper cylinder portion 1 </ b> A of the twin-
尚、前記螺旋溝40の形状や本数については、含水熱可塑性樹脂原料50の形態や水分率次第で、前記螺旋溝付きディスク29A,29Bの軸方向に沿うディスク幅Wは、前記シリンダ21のシリンダ内径Dに対して0.1〜0.2D、前記螺旋溝40の溝幅W 1 と溝深さD 1 は0.1D(Dは前記内径)以下、前記螺旋溝40の螺旋形状はリードが前記シリンダ21の内径Dの少なくとも3倍で自由に変化できるものとする。これは、効率よく含水熱可塑性樹脂を通過させながら脱水することを目的としている。
Note that the shape and number of the
次に、本出願人が自社製の二軸スクリュ押出機20を用いて、処理量及び運転の効果について実験した実施例について述べる。
原料は含水オレフィン樹脂(含水率≒30wt%)を使用し、二軸スクリュ押出機20は、(株)日本製鋼所製のTEX44αIIを用いた。比較した脱水部の戻し用スクリュピースに、図12の逆ニーディング、図14のシールリング、図3の本発明の螺旋溝付きディスクに変更し、処理量、比エネルギー(Esp)、出口温度(Tp)、脱水量を比較した。表1からわかるように、発明品で運転を行うと、脱水量は問題の無い状態で、従来スクリュよりも処理量が増し、さらに比エネルギー、樹脂温度の値は低下した。これらにより、処理量を増加させることが可能になり、その結果、押出機の小型化や省エネ化できる効果が得られる。
Next, an example in which the present applicant experimented on the processing amount and the effect of operation using a self-made
The raw material used was a water-containing olefin resin (water content ≈ 30 wt%), and the
本発明による二軸スクリュ押出機における脱水装置は、脱水部スクリュの戻し用スクリュピースに螺旋溝付きディスクを用いて従来よりも高効率の脱水効率を得ることにより、ストランドの品質向上となる。 The dehydrating apparatus in the twin screw extruder according to the present invention improves the quality of the strand by obtaining a higher dewatering efficiency than before by using a spiral grooved disk for the screw piece for returning the dewatering section screw.
1 脱水シリンダ部
1A ホッパシリンダ部
2 二軸スクリュ
6 脱水スリット
8,8a 真空ベント
20 二軸スクリュ押出機
21 シリンダ
22 第1輸送部シリンダ
23 第2輸送部シリンダ
24 混練部シリンダ
25 第3輸送部シリンダ
25a 吐出部
29 戻し用スクリュピース
29A,29B 螺旋溝付きディスク
30 第1輸送部スクリュ
31 脱水部スクリュ
32 第2輸送部スクリュ
33 混練部スクリュ
34 第3輸送部スクリュ
40 螺旋溝
41,42 軸部
S スクリュ外周
D 内径
D1 溝深さ
W ディスク
W1 溝幅
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記脱水部スクリュ(31)に設けられた戻し用スクリュピース(29)は、外周に複数の螺旋溝(40)を有すると共に軸方向(A)からみて互いに一部が重合する一対の第1、第2螺旋溝付きディスク(29A,29B)よりなることを特徴とする二軸スクリュ押出機における脱水装置。 The biaxial screw (2) has a biaxial screw (2) in a longitudinal cylinder (21) formed by connecting a plurality of cylinder parts (1A, 22, 1, 23, 24, 25) in series. In the dehydrating apparatus in the twin screw extruder in which the water content of the hydrous thermoplastic resin raw material (50) is squeezed by the dehydrating part screw (31) of
The return screw piece (29) provided on the dewatering unit screw (31) has a plurality of spiral grooves (40) on the outer periphery and a pair of first and second portions partially overlapped with each other when viewed from the axial direction (A) . second spiral grooved disc (29A, 29B) dehydrating apparatus in twin screw extruder characterized by comprising from.
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