JP7355917B2 - 溶融性ポリマーの増粘調製用押出機 - Google Patents

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Description

本発明は、請求項1の上位概念の特徴を有する溶融性ポリマーの増粘調製用押出機に関する。
プラスチック工業では、ポリマーの可塑化および調製に押出機が利用されている。目的が単なる可塑化である場合には、多くの機種は、1つの押出機スクリュを有するモノロータとして、または2つの押出機スクリュを有するダブルロータとして利用可能であり、押出機スクリュの特定の幾何学的形状により、それぞれ固体粒子の形態のプラスチックが一方の端部で引き込まれ、これがスクリュの経路で溶融され、端部にて液状で吐出される。多くの用途では、例えば固形物に含まれる水分を除去するために均質化や脱気も行われる。この場合の欠点は、しばしば押出機でのメルトの強いせん断によってポリマーの分子鎖長が短くなり、それによりその粘度が低下することである。こうした作用は、特に分子構造が長く、機械的作用を受け易い高粘度のポリマーで生じる。しかし所定の使用事例では、下流の加工プロセスに溶融ポリマーの所定の粘度が必要とされる場合には、押出機での可塑化の際に粘度が低下しすぎてはならない。このことは例えば、ポリエステル(PET)などの加水分解性重縮合物のリサイクルについて、特にテキスタイルプラスチック繊維の製造のような要求の厳しい下流の加工プロセスに関連して該当する。
可塑化、特に同時に増粘を伴う所定のポリマーの調製に関して、欧州特許第1434680号明細書からマルチローテーションシステムを備えた押出機が知られている。このいわゆるMRS押出機は、メインスクリュの周囲に複数のサテライト駆動スクリュが配置された多軸スクリュ押出機部分を有する押出機スクリュを備えている。これらのサテライト駆動スクリュは、押出機スクリュと一体となって回転すると同時に、その固有の軸線周りで回転する。多軸スクリュ押出機部分では、混合度が高く、表面積が大きくなるため、押出機ハウジングのこの領域に配置されたガス吸引部は特に有効である。ポリマーに含まれる水分の大部分が吸引されることから、重縮合物において大幅な鎖の延長が可能となり、ひいては固有粘度の増加を達成することができる。同時に、異物が分離されるため、MRS押出機はポリエステル(PET)のリサイクルに特に適しており、連続運転でリサイクル原料から高純度PETを直接得ることができ、これをさらなる後処理なしで飲料や食品の新たな包装に使用することが可能である。
しかし、MRS押出機におけるPETの記載された調製の基本的に実証済みの原理は、揮発性成分をほぼ完全に除去でき、それに応じてポリエステルの分子鎖延長を最大化することができるように、非常に高い真空、すなわち脱気部領域における好ましくは5mbar未満の非常に低い残圧を必要とする。このような高真空を発生させるのは特定のタイプの真空ポンプのみである。さらに、大体積のガスや蒸気の成分を吸引する必要があるために大きな排気断面積が必要となるが、一方で小さな導管断面積の方がはるかに容易にかつ低コストで高真空を達成できるというトレードオフがある。そのため、調製による最適な材料特性と、吸引ユニットに関する経済的な運転モードとを常に考慮する必要がある。また、高真空吸引ユニットやそれに付随する導管は、吸引残渣から分離した凝縮液や昇華物が付着しやすくなるというさらなる問題もある。これは特に、水分だけでなく例えばラベルの粘着剤残渣なども含むボトルフレークなどの汚染度の高いPET残渣について該当する。
したがって、本発明の課題は、経済的に運転可能な真空ユニットを使用して高真空でポリマーメルト、特にPETの調製を可能にすることである。
前述の課題は、請求項1の特徴を有する押出機によって解決される。
PET調製向けの実績のあるMRS押出機について、互いに別個に形成された2つの脱気部を設け、これらを別個の吸引ユニットと互いに別個に運転することでさらに発展させるという構想が、意想外にも成功を導いている。
まず、本発明の解決策は、複数のサテライトスクリュを有する公知のMRS押出機に基づいている。これらのサテライトスクリュは、押出機スクリュの外側に回転可能に取り付けられており、ハウジングボアの内部歯形に係合する歯形を有している。それにより、サテライトスクリュの回転数は、押出機の駆動スクリュシャフトの回転数から逸脱し、すなわち通常の幾何学的条件下で著しく増大する。回転数の増大は、これによりサテライトスクリュの有効範囲に導かれるメルトの強度の緩みが達成され、これが脱気に有利に働くことから、本発明の構想上でも重要である。
真空引き領域での周速を高めるために、本発明によれば、脱気部で押出機スクリュの直径が部分的に増大している。しかし、本発明による押出機で達成可能な粘度増加および経済的な運転モードは実質的に、脱気能力が倍増することに起因している。
一方の脱気部は、通常、回転するサテライトスクリュセットの領域に配置されている。サテライトスクリュにより、この押出機部分を通って搬送されるポリマーの表面積が非常に大きくなるため、これまで閉じ込められていた揮発性成分が機械的作用によって放出され、これを吸引することができる。この脱気部は、本発明によって追加的に提供されるさらなる脱気部の下流に位置している。
本発明の本質は、この上流側の脱気部が前脱気部として機能して、水やその他の揮発性成分の大部分をすでに吸引しているため、吸引可能な物質の残留物のみが特に第2の脱気部、すなわち準後脱気部に到達することにある。それにより第2の脱気部で高真空を作用させることができ、それにより、調製されるポリマーの品質が向上する。同時に、高真空は少量の吸引で済むため経済的に利用でき、それに伴い吸引ユニットの設計や運転もより低コストで行うことができる。本発明によれば、押出機の高真空とは、5mbar以下の圧力であるとみなされる。このような低圧は、例えばルーツ型ポンプで発生させることができる。
一方で、前脱気には、本発明による押出機での前脱気のために約10~100mbar未満の圧力で作動し、その際により大きな体積を吸引することができる例えば水リングポンプのような単純な吸引ユニットで十分である。この箇所では、高真空は不要である。
前脱気部の残圧は、後脱気部の残圧よりも少なくとも5倍の大きさであることが望ましい。この比は、経済的な運転モードに有利であることが判明した。
上記の前脱気および後脱気の効果を支援するために、押出機スクリュシャフトは、第1の脱気部では特に水のようなほとんどの揮発性成分の自然蒸発が起こり、これらの物質がすでに蒸気圧のみによって脱気部から抜けるように構成されている。これには、後述する押出機スクリュシャフトの幾何学的形状が大きく寄与している。したがって、本発明は、ハウジングに接続される、1つのみよりもはるかに多い第2の吸引ユニットに基づいている。
隣接する2つの脱気部を十分に気密に分離することが重要である。これは、押出機スクリュシャフトが特定の幾何学的形状を有するからこそ可能である。つまりこれは、脱気部においてスクリュフライト間にそれぞれ深く刻み込まれたスクリュチャネルを有している。つまり、スクリュフライトの外径は変わらずに、そこでは押出機スクリュシャフトコアの直径が低減されている。このため、スクリュフライトは、一貫してすべての脱気部にわたってハウジングボアの直径に一致した円筒形のエンベロープカーブを有している。押出機スクリュシャフトの外径は一定であるが、内径は変化する。
これらの脱気部の間には圧縮部および封止部が形成されており、これらは脱気部よりかなり短くすることができる。この箇所では、スクリュフライトの外径は依然として一定のまま、押出機スクリュシャフトコアの直径が大幅に大きくなるため、そこではメインスクリュのチャネル深さが低減されている。このチャネル深さは、搬送されるポリマーメルトが圧縮される程度に低減されている。そして、この圧縮によって自己封止効果が生じ、つまり、運転中に予定の体積流が搬送されると、液体メルト自体が、押出機スクリュシャフトコアの直径とハウジングの内壁との間に液体ポリマーメルトの閉じたシールリングを形成する。この箇所を通過するメルトからは、すでに揮発性成分の大部分が抜けているまたは吸引されているため、封止部のメルトの粘度も導入領域に比べてすでに再び増加しており、これにより良好な封止効果が得られる。
いずれにせよ、本発明による押出機を使用した調製方法は、封止部内のメルトが、両側に隣接する脱気部に接続された2つの吸引ユニットのどちらによっても封止部から吸い出すことができない程度の粘度を有するように運転される。
押出機スクリュの幾何学的形状を参照できるようにするため、直径を以下のように表す:
-供給/計量化部ではD1
-吐出部ではD3、および
-中間領域とも称され、脱気部が配置されている、その間の領域ではD2。
押出機スクリュシャフトの押出機スクリュフライトの外周縁により画定される押出機スクリュの外径D2は、先行する供給および計量化部および後続の吐出部と比較して著しく増大しており、少なくともそこでの直径D1の1.2倍~2.0倍である。この外径は、長さ全体にわたって十分に一定であることが好ましく、その結果、円筒形のエンベロープとなる。このため、付属のボアをハウジングに容易に製造することができ、押出機スクリュとハウジングとの間の軸方向変位を小さくすることができる。中間領域の前後の押出機スクリュの部分への移行領域にのみ、好ましくはテーパ形状が生じる。
一方で、押出機スクリュのシャフトコアの外径は、2つの脱気部で大きく変化し、すなわち、上流側の開始領域では同様に大きくなり、押出機スクリュフライトの平行部分間のチャネル深さが小さくなるのに対して、後続の脱気領域では著しく小さくなり、スクリュチャネルが深くなる。
ハウジング内のハウジング吸引口はそれぞれ、チャネル深さが大きい位置にある。これらの吸引口は、開始領域と終了領域との間にあるシャフトコアの直径増大部まで延在することができる。
押出機スクリュの最初の部分ですでに可塑化されたメルトは、第1の脱気部の開始領域で強度に圧縮される。なぜならば、そこではスクリュフライトとシャフトコアとハウジングボアとの間に形成されたスクリュチャネルの自由体積が小さいためである。
しかし、第1の脱気部の終了領域ではこの体積が非常により大きく、供給されたメルトによりこの体積をほぼ満たすことはできない。そのため、シャフトコアの直径増大部では、メルトが自由体積へと急激に膨張する。メルト流が破裂してメルト表面積の大幅な増大を招き、これによりメルトから揮発性物質を吸引することができる。メルトにまだすべての揮発性物質が含まれている第1の脱気部では、例えば含まれている水が急激に蒸発する。
この後、新たに圧縮が行われる。このとき、まだメルト中に閉じ込められているガス成分がメルトから押し出されるため、第1の脱気部を封止および圧縮部分まで近づけることが有利である。
第2の脱気部では、一方では上記のスクリュの幾何学的形状によって、他方ではサテライトスクリュシャフトの回転によって表面積が拡大するため、第1の脱気部を通過した後に残留している物質も放出される。
直径D2>1.5×D1を選択した場合、脱気ポートによって形成される押出機の真空チャンバにおいて、メルトと真空との間のさらに大面積の相互作用が達成されることが保証される。
脱気部のスクリュの長さが2×D2であると合理的である。これにより、脱気ポートを通じて脱気できる面積が可能な限り大きくなる。
例えば、入口領域および脱気部のスクリュフライトのピッチが実質的に同じ大きさである場合には、スクリュの脱気部において、ピッチが実質的に同じである少なくとも1つのさらなるスクリュフライトがスクリュフライト間に設けられていると有利である。
押出機の脱気部の終了領域で直径が増大しているため、ピッチが供給部および計量化部と同じであれば、スクリュフライトは、スクリュの供給/計量化部あるいは吐出部よりもかなり離れていることになる。第1のスクリュフライトの間に配置された少なくとも1つの第2のあるいは複数のスクリュフライトを設けることにより、ハウジングと螺旋との間に脱気部においてスクリュの長さに沿って混練作業および送り作業を行えるせん断箇所が多くなるため、脱気部のメルトの表面積がさらに増加する。
しかし、例えば供給/計量化部および吐出部のスクリュのピッチが実質的に同じ大きさであるが、脱気部のスクリュの螺旋のピッチがそこより大きいことも可能である。
これにより、押出機の脱気部のスクリュフライトが接近する。また、メルトに混練作業および推進作業をより多く導入することも可能となり、それにより真空と接するメルトの表面積が増加する。
脱気部のスクリュフライトのチャネル深さは、スクリュフライトの直径D2の少なくとも10%であると有利である。
特に、前脱気部のチャネル深さhは、以下の関係に従って調整することが望ましい:
ここで、D1,D2は、上記で定義した直径であり、hは、チャネル深さであり、tは、各部分のピッチである。
ここで、係数Z>8、特にZ>4が有利であることが判明している。
これらの各措置により、押出機スクリュシャフトの外側のスクリュフライト間に形成されたスクリュチャネルが押出機の運転中にメルトで完全に満たされることがなくなる。メルトは、スクリュフライトの側面で最大の高さを有しており、チャネル中央で底部に向かって下がり、かつ/またはメルトはより大きな長さに広がることができる。さらに、押出機スクリュシャフトの動きによってメルトをスクリュチャネル内で混練することができる。この措置も、同じ時間内により多くのメルト面積が脱気ポートの負圧に接して、より良好にメルトを脱気できるようにするためのものである。
押出機が、計量化部から脱気部への移行部に調整可能なスロットルあるいは調整可能な保持リングを備えていると有利である場合があり、これらによりせん断ギャップを調整することができる。これにより、一方では、完全に可塑化されたメルトのみが脱気部に達することが保証される。他方では、ある程度の密閉性が達成され、これにより入口領域に対する負圧の短絡が起こり得ないことが保証される。
さらに、特定の形状によってラバール・ノズルの原理となる。このラバール・ノズルは、本発明では、2つの脱気部において、フライトの外径を同じにしかつハウジングボアの内径を一定にしつつ、コア径を急激に減少させることによって実現されている。
本発明による脱気部におけるラバール・ノズルの原理は、メルトに対する前述の機械的影響に加え、温度の影響、すなわち冷却をも伴うものである。生じる冷却は、本発明による押出機において様々な方法で付加的な効果として利用することができる。
先行技術のMRS押出機では、機械的せん断による膨大な入熱を補償するために、脱気部の押出機スクリュシャフトの内部冷却がほぼ常に必要であるが、本発明によれば、少なくとも第2の脱気部の終了領域についてはこれを省くことができる。これにより、少なくとも押出機スクリュ全体に必要な冷却電力が削減される。
特定の状況下では、冷却が非常に強力であり、メルトが部分的に凍結する場合がある。これに対する対策として、脱気部の終了領域に加熱部が設けられていてもよい。例えば、加熱ベルトでハウジングを加熱することができる。
一方で、本発明による押出機でも、供給および計量化部でのせん断によって依然として強度の入熱が生じるため、押出機スクリュの外部温度制御を省き、代わりに温度制御用の流体をスクリュの内部流路を通じて循環させることが考えられ、そのために外部ポンプのみが設けられ、外部熱交換器は設けられない。流体は、シャフト端部で内部スクリュボアに導入され、供給および計量化部で、また場合によってはさらに脱気部の開始領域でも加熱され、その後、終了領域で、深いスクリュフライト内で案内される冷却されたメルトに放熱する。吐出は、押出機スクリュシャフトのもう一方の端部で行われる。ポンプへの返送は、外部で行われる。
スクリュが、特に脱気部で、例えば周辺流路の形態で、または同心流路として、スクリュの表面温度の速効的で正確な調整を保証する温度制御流路を有すると有利である。スクリュフライトも流路として形成することが可能である。
以下、本発明を、図面に示す押出機の例示的実施形態を参照してより詳細に説明する。
押出機の外側からの透視図である。 押出機スクリュの各部分の透視図である。 押出機スクリュの各部分の透視図である。 押出機スクリュの詳細の側面図である。 押出機の詳細の透視図である。 押出機の詳細の部分側断面図である。 図1~図5による押出機の概略断面図である。 さらなる実施形態による押出機の概略断面図である。
図1には、本発明による押出機100の外側からの透視図が示されており、端部の軸受および駆動要素は図示されていない。特にボアの形態の内側ハウジングボア18を有するハウジング10が視認でき、この内側ハウジングボア18には、押出機スクリュ20が回転可能に装着されている。ハウジング10は、固体ポリマー粒子の供給口12を有する入口領域11を有している。接続フランジ13を介して、拡大された直径を有する中間領域14が続いており、この中間領域14は、それぞれ内側ハウジングボア18内まで延在する2つのハウジング開口部15.1,15.2を有している。このハウジング開口部15.1,15.2にはそれぞれ、吸引ユニット、特に真空ポンプが接続されている。
さらなる接続フランジ16を介して、ハウジング10の終了領域17が続いており、その直径は再び低減されて、開始領域11の直径とほぼ一致する。終了領域17の端部ではハウジング凹部が開口しているため、調製されたポリマーメルトをこの箇所から排出してさらに加工することができる。
図2Aおよび図2Bはそれぞれ、押出機スクリュ20の一部を同じ透視図から示したものである。図2Aでは、押出機スクリュ20がそのサテライトスクリュ50とともに示されている。図2Bでは、押出機スクリュ20の幾何学的形状が見えるように、その受け溝51のみが視認できる。
供給および計量化部21は、螺旋状の押出機スクリュフライト31を有している。さらに、押出機スクリュ20は、供給および計量化部21と同じかまたは類似の直径の吐出部25を有しており、また同様に押出機スクリュフライト35を1つのみ有している。
その間に脱気部23が位置しており、この脱気部23は、前脱気部23.1と、封止および圧縮領域23.2と、後脱気部23.3とに分割されている。脱気部23では、長さ全体にわたって直径が変化しているスクリュシャフトコアが、合計3つの絡み合う押出機スクリュフライト32,33,34によって囲まれている。
図3には、本発明の本質である押出機スクリュ20のこの部分の拡大側面図が示されており、各外径D1,D2,D3も示されている。例示的に、寸法および幾何学的関係は以下のとおりである:
-供給および計量化部21において、押出機スクリュフライト31は、比較的小さな例えば110mmの外径D1を有している。
-吐出部25において、押出機スクリュフライト35は、外径D1の0.8~1.2倍に相当する、すなわちD1とほぼ一致するが20%大きくても小さくてもよい、外径D3を有している。
-脱気部23において、押出機スクリュフライト32,33,34は、D1の少なくとも1.5倍に相当し、特に2倍でさえある均一な外径D2を有している。本例では、D2=190mmである。
したがって、外径D1,D2およびD3は部間で変化するだけであり、各部21.2,23,25の中ではそれぞれ一定である。その間にテーパ状の移行部22,24が形成されている。
シャフトコア径は、供給および計量化部21でも吐出部25でも十分に一定である。均質化および圧縮を達成しかつ/または流速に局所的に影響を与えるために、押出成形技術で通常行われるように、シャフトコア径および/または押出機スクリュ20のピッチのわずかな変動が提供される。
脱気部23から吐出部25への移行部においてすぐに、吐出部のシャフトコア径は、例えばさらなる経路の直径よりも低減されており、それによって、後脱気部23.3ではそこに存在する高真空ゆえにほぼゼロであった溶融圧力を、吐出部25では再び高めることができる。
本発明の本質は、脱気部23内のシャフトコア径が2回急激に低減されていることにある。移行部22から前脱気部23への移行時およびそれに続く封止および圧縮部分23.2では、シャフトコア径がそれぞれ大きく、押出機スクリュフライト32,33,34の高さ、ひいてはそれらの間に形成されたスクリュフライト41,43の高さは、相対的に見て小さい。
上記の箇所の間では、シャフトコア径がそれぞれはるかに小さく、それによりスクリュフライト間のチャネル深さが大きくなる。挙げられた例では、スクリュチャネル41,43のチャネル深さは例えば4mmであり、これは外径D2の10%~20%に相当する。脱気部23.1,23.2のスクリュチャネル42,44のチャネル深さは、本例では32mmであるため、そこでのスクリュチャネル42の高さは、開始領域23.1または封止および圧縮部分23.2のスクリュチャネル41と比較して3~10倍増加している。
図3中の二重破線は、押出機スクリュシャフトの長さ全体にわたる押出機スクリュフライトの経路を示すものである。供給および計量化部21、ならびに吐出部25には、それぞれ螺旋状の押出機スクリュフライト31,35が1つのみ存在する。脱気部23では、二重破線は、最初の押出機スクリュフライト32の経路を示している。これらの線は、それぞれ2つのさらなる押出機スクリュフライト33,34と交差することが明らかにわかる。このように、脱気部23には、合計3つの絡み合う押出機スクリュフライト32,33,34が形成されている。
図4は、供給および計量化部21からハウジング10の中間領域14の内部の脱気部23への移行部の透視図である。このために、テーパ状の移行部22を明確に視認できるように、ハウジング部分11および13(図1参照)が取り外されている。供給および計量化部21の押出機スクリュフライト31は、移行部22の手前で終わっている。脱気部23の3つの押出機スクリュフライト32,33,34は、すでに移行部22内で始まっており、図4では押出機スクリュフライト32,33の始まりのみが視認できる。押出機スクリュフライト31が移行部22の手前で終わり、3つの押出機スクリュフライト32,33および34が移行部22内で始まっていることにより、メルトの流れが3つの部分流に早期に分割される。
図5は、本発明の本質である本発明による押出機100の部分の部分断面図である。ここでは、ハウジング10の中間領域の断面が示されている。3つのすべての押出機スクリュフライト32,33,34の外周縁が、ハウジングボア18の内壁19の手前のごく近傍で終わっていることがわかる。図5には押出機シャフトコアの直径の推移が良好に示されており、これは、前脱気部23.1で大きく低減されており、次いで、封止および圧縮領域23.2の後でかつ後脱気部23.2の開始時にさらに1回大きく低減されている。これにより、内壁19と、押出機スクリュフライト32,33,34の平行部分と、押出機シャフトコアとの間に大体積の深く刻み込まれたスクリュチャネル42が形成されている。
図6は、押出機スクリュ20の寸法の関係性を非常に誇張して図示した概略図である。流れ方向は、左方から右方である。シャフトコア径、およびフライトの外周縁全体にわたって測定された外径が示されている。スクリュフライト自体は、図示されていない。本図により、特に押出機スクリュ20の長さ全体にわたるシャフトコアとハウジング10の内壁との間のチャネル深さの変動が明らかとなる。
計量化部21の端部に向かって、シャフトコア径は初めて増大する。外径D1は一定のままである。それにより、チャネル深さが小さくなる。搬送されたメルトが圧縮される。移行部22では外径がD2まで増大するため、流動可能な体積が増加する。これは、円錐形移行部22のチャネル深さのさらなる減少によって補われる。目的は、形成された流路がまず完全に満たされるように、メルトを前脱気部23.1に搬送することである。また、そこでの隙間が狭いため、ポリマーメルトのせん断が高まる。
脱気部23の開始部では、シャフトコア径が急激に大きく低減されており、フライトの外径D2は一定のままである。そこで急激に増加された流路の体積を、もはや供給されるメルトによって満たすことはできない。その結果、それまで移行領域22で高度にせん断され、ひいては強度に加熱もされていたメルトが急激に膨張する。膨張時には圧力が低下するため、含まれる揮発性物質が特に良好に放出される。また、これまでのせん断による加熱も寄与している。揮発性物質、特にポリマーメルト中の負荷物の大部分を、ブロック矢印で示すように、それによりすでに吸引口15.1を通じて前脱気部23.1から吸引することができる。
この後、封止および圧縮領域23.2において流路を狭くする。これは、一方では、メルトを再びガス不含の状態で回収して均質に搬送する役割を果たす。他方では、流路は、流れるメルト自体が気密効果を発揮し、かつ脱気部23.1,23.3を互いに気密的に分離されるように、全周にわたって隙間なく充填されていることが望ましい。
これに続いて、後脱気部23.3では、図示されていないスクリュフライトの外径D2が同じ状態でシャフトコア径が再び低減されていることによって流路高さが急激に増加することから、メルトが再び膨張する。これに付随するメルトの撹拌は、この部分の回転するサテライトスクリュ26によって強化される。後脱気部23.3では、高真空を印加することで、前脱気部23.1を通過した後になおも残留している揮発性不純物が除去される。これにより、処理ポリマーの高純度と、固有粘度の所望の増加とが達成される。
後脱気部23.3の後方では、流路が移行部24に向かって狭くなっている。移行部24では、フライトとシャフトコアとがそれぞれ異なる円錐角を有しており、これが流路を拡大する原因となる。移行部24と吐出部25の始まりとの間には、短い一定のチャネル深さが提供されており、その後にシャフトコア径が再び増大し、結果として、押出機スクリュフライトの外径D3が一定の状態で、チャネル深さが低減されている。
図7は、押出機のさらなる形態100’を示す、図6と同様の概略図である。これは、供給部21’の押出機スクリュ20’の設計に関してのみ、先に説明した実施形態から逸脱している。前および後脱気部23.1,23.3、ならびにその間に位置する封止および圧縮領域23.2を有する脱気部23’と、移行領域24と、吐出部25とは、第1の実施形態と同様に設計されている。
供給部21’は、直径D1’を有するが、これは、脱気部23’の直径D2と同じ大きさであり、したがって吐出部の直径D3よりもかなり大きい。流路は、供給部21’において、移行領域22’よりも大きな高さを有している。したがって本実施形態でも、前脱気部23.1’で強い膨張が起こる前に、移行領域22’で圧縮が行われる。
異なって設計される供給部21’は、例えば、ポリマーをそこで固体として投入し、溶融させて均質化する必要がなく、上流プロセスからすでに溶融した形態で引き継がれる場合に有利である。

Claims (7)

  1. 溶融性ポリマーの増粘調製用押出機(100;100’)であって、
    前記押出機(100;100’)は、内側ハウジング凹部(18)を有するハウジング(10;10’)を少なくとも備え、前記内側ハウジング凹部(18)には、少なくとも1つの螺旋状の押出機スクリュフライト(31,32,33,34,35)を有する押出機スクリュ(20;20’)が回転可能に配置されており、
    前記押出機スクリュ(20;20’)は、その外径に関して、直径開始領域と、直径中間領域と、直径終了領域とに分割されており、
    -前記直径中間領域は、前記直径開始領域および前記直径終了領域の少なくとも一方よりも大きな外径D2を有しており、
    -異なる直径D1,D2またはD3を有する領域の間に、それぞれ移行円錐部(22,24)が形成されており、
    -前記直径中間領域には、少なくとも1つの脱気部(23.3)が形成されており、前記脱気部(23.3)は、ハウジング凹部(18)を有しており、前記ハウジング凹部(18)から少なくとも1つの吸引口(15.2)が前記ハウジング(10;10’)の外側へと延在しており、前記脱気部(23.3)の領域には、前記押出機スクリュ(20;20’)を取り囲む複数の回転駆動サテライトスクリュ(26)が設けられており、前記回転駆動サテライトスクリュ(26)はそれぞれ個々に、サテライト軸線を中心に前記押出機スクリュ(20;20’)と一緒に回転する、
    押出機(100;100’)において、
    -前記直径中間領域には、少なくとも2つの脱気部(23.1,23.3)が設けられており、前記脱気部(23.1,23.3)はそれぞれ、前記ハウジング(10;10’)内に少なくとも1つの割り当てられた吸引口(15.1,15.2)を有しており、前記サテライトスクリュ(26)の領域に脱気部(23.3)が形成されており、流れ方向でその上流にさらなる脱気部(23.1)が形成されており、
    -前記2つの脱気部(23.1,23.3)における、前記押出機スクリュフライト(32,33,34,35)の間に形成されたスクリュチャネル(42,43,44)のチャネル深さは、前記脱気部(23.1,23.3)の間に形成された少なくとも1つの封止および圧縮部分(23.2)よりも大きいことを特徴とする、押出機(100;100’)。
  2. 固体プラスチック粒子の供給、ならびに溶融および均質化のための供給部が形成されており、前記押出機スクリュ(20;20’)と前記ハウジング凹部(18)の内壁との間に形成された流路が、前記移行円錐部(22)の直前の前記供給部の端部で狭くなっている、請求項1記載の押出機(100;100’)。
  3. 前記押出機スクリュ(20;20’)と前記ハウジング凹部(18)の内壁との間に形成された前記流路が、前記移行円錐部(24)の後に吐出部(25)において最初に広がり、次に狭くなっている、請求項2記載の押出機(100;100’)。
  4. 前記中間領域において、前記ハウジング凹部(18)の内径および前記押出機スクリュフライト(32,33,34)の前記外径D2が、前記吐出部よりも大きい、請求項3記載の押出機(100;100’)。
  5. 前記中間領域において、前記ハウジング凹部(18)の内径および前記押出機スクリュフライト(32,33,34)の前記外径D2が、前記供給部よりも大きい、請求項から4までのいずれか1項記載の押出機(100)。
  6. 前記中間領域において、前記ハウジング凹部(18)の内径および前記押出機スクリュフライト(32,33,34)の前記外径D2が、前記供給部と同じ大きさである、請求項からまでのいずれか1項記載の押出機(100’)。
  7. 前記2つの脱気部(23.1,23.3)において前記押出機スクリュフライト(32,33,34,35)の間に形成された前記スクリュチャネル(42,44)の前記チャネル深さが、前記脱気部(23.1,23.3)の間に形成された少なくとも1つの封止および圧縮部分(23.2)のスクリュチャネル(43)の場合に比べて3~10倍大きい、請求項1から6までのいずれか1項記載の押出機(100’)。
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