JPH0141486B2 - - Google Patents

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JPH0141486B2
JPH0141486B2 JP56110114A JP11011481A JPH0141486B2 JP H0141486 B2 JPH0141486 B2 JP H0141486B2 JP 56110114 A JP56110114 A JP 56110114A JP 11011481 A JP11011481 A JP 11011481A JP H0141486 B2 JPH0141486 B2 JP H0141486B2
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JP
Japan
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screw
degassing
stage
twin
diameter
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JP56110114A
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English (en)
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Anderusu Deiitomaaru
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Original Assignee
Hermann Berstorff Maschinenbau GmbH
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Publication date
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Publication of JPH0141486B2 publication Critical patent/JPH0141486B2/ja
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Molding Of Porous Articles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、可塑化する均質化段階と脱ガスおよ
び排出段階を有する、熱可塑性材料または同様な
ものを脱ガスするための二軸スクリユー脱ガス押
出機に関する。
脱ガスするために、別々に駆動される上下に配
置された２つの押出機を有する２段押出機が知ら
れている（米国特許3470584）。熱可塑性合成樹脂
が、可塑化および均質化作業を行う最初の押出機
により真空室へ案内され、その真空室で激しい脱
ガスが起る。それから、脱ガスされた材料が真空
室から、排出押出機として形成されている第２の
押出機に到達する。
この種の装置により、熱的に敏感な粉末状材料
が加工されるが、その際一方では、押出機を２台
別々に配置してあるので、材料の過熱現象が剪断
の増加により起らないように保証され、他方良好
な脱ガスが非常に大きい真空室により達成され
る。この配置は、２つの別々な駆動装置が必要で
あるため、ならびにその装置が大きい容積を有す
るために不都合である。
押出し工程中激しい脱ガスにさらされなければ
ならない熱可塑性合成樹脂の加工には、問題が多
い。材料を十分に脱ガスできるようにするために
は、大きな材料表面が必要である。脱ガス領域で
大気圧以下の圧力に接続した際に、溶融物が、蒸
発する揮発性成分のために激しく発泡するとき
は、しかしながら押出機の内方に発泡過程のため
に大きな自由な容積が作られるときにのみ良好な
脱ガスを実現できる。
二軸スクリユー押出機の内方に大きい自由な容
積を作ることは、特に、加工すべき熱可塑性材料
に水を供給するときに特別重要であり、水が押出
機の内方で沸点以上に加熱され、従つて材料の圧
力解放が実施される真空段階で水蒸気として発生
し、融解物が激しく発泡する。水蒸気が自由な単
量体部分を一緒に運び、それにより熱可剪性材料
の優れた脱ガスを実施できる。
二軸スクリユー押出機では、その大きな心部直
径による高い回転モーメントで加工すべき材料を
可塑化し、かつ小さいスクリユー通路深さによる
大きな心部直径によつて均質化と高い剪断勾配を
達成することができる。この二軸スクリユー押出
機の優れた可塑化および均質化作用を断念せずに
そのような脱ガス方法を利用したい場合には、二
軸スクリユー押出機の内方で、非常に大きい自由
な容積を作ることが不可欠である。他方、このこ
とには、搬送能率や自浄作用をいつそう良くする
ために互に噛み合つている二軸スクリユー押出機
のスクリユーの心部直径を任意に減少できないこ
とが対立している。なぜなら、そのときスクリユ
ー心部のすき取りガススクリユーウエブの外径に
よりもはや確保されないからである。従つて、二
軸スクリユー押出機で自由容積を作るには、困難
をきたすことが明らかである。
また、特開昭54−74864号公報に記載の公知の
ベント押出機の単軸スクリユーでは、脱ガス部と
メータリング部のシリンダの内径およびスクリユ
ー外径がそれぞれ供給溶融部のシリンダの内径お
よびスクリユーの外径より大きくなつており、従
つて搬送容積、すなわち自由な容積が大きくなつ
ている。しかしながら、脱ガス部とメータリング
部のスクリユー心部直径は供給溶融部のスクリユ
ー心部直径より大きくなつているので、この単軸
スクリユーを二軸スクリユー押出機に転用して
も、可塑化および均質化段階の二軸スクリユーの
軸間距離が広がり、スクリユーねじ山が互いに噛
み合わなくなり、可塑化および均質化段階の優れ
た効果が失われてしまうと共に、スクリユーねじ
山の相互の噛み合いによる自浄作用も失われてし
まう。このように、単軸スクリユーの大きな自由
容積の技術を二軸スクリユー型脱ガス押出機に軸
間距離を変えずに適用することは、非常に困難で
あつた。
本発明の目的は、二軸スクリユー押出機の優れ
た可塑化および均質化作用を維持しながら、非常
に大きい自由容積による脱ガス方法を二軸スクリ
ユー押出機でも可能にするように構成された二軸
スクリユー型脱ガス押出機を提供することであ
る。
上記の目的を達成するために、本発明による二
軸スクリユー型脱ガス押出機は、脱ガスおよび排
出段階のスクリユー部分が、可塑化および均質化
段階のスクリユー部分に比べて減少した心部直径
を有し、脱ガスおよび排出段階の二軸スクリユー
ハウジングが、可塑化および均質化段階の二軸ス
クリユーハウジングのそれぞれの内径に比べてそ
れぞれ広がつた内径を有し、脱ガスおよび排出段
階のスクリユー部分の外径がそれぞれの広がつた
ハウジング内径にほぼ対応するように増大され、
各スクリユー部分の外周がそれぞれ隣り合うスク
リユー部分の心部周面と係合するように構成す
る。
本発明の二軸スクリユー型脱ガス押出機の脱ガ
スおよび排出段階は、可塑化および均質化段階に
比較して、スクリユー部分が減少した心部直径を
有し、かつ二軸スクリユーハウジングが広がつた
内径を有し、さらに脱ガスおよび排出段階のスク
リユー部分の外径がハウジングの広がつた内径に
対応するように増大されてているので、前述した
二軸スクリユー押出機の可塑化および均質化段階
の優れた効果を維持しながら、従つて可塑化およ
び均質化段階の互いに噛み合うスクリユーの軸間
距離を維持したまま、脱ガスおよび排出段階で非
常に大きな搬送容積、従つて大きい自由な容積を
作ることができる。これにより、溶解物が激しく
発泡するときでさえ、特に水が脱ガスの促進剤と
して熱可塑性材料に加えられたときに、脱ガス区
分の通路が満たされないように完全に防止され、
従つていつそう優れた脱ガスが達成される。これ
に加えて、脱ガスおよび排出段階を前述のように
形成することにより、材料の剪断が小さく、従つ
て望ましくない温度上昇が生じ得ないので、非常
に留意した材料の取扱いも達成される。さらに、
本発明では、各スクリユー部分の外周がそれぞれ
隣り合うスクリユー部分の心部周囲と係合するよ
うに構成されているので、作動中スクリユー外周
と心部の周面の間の噛み合いによりスクリユー部
分が互いに浄化しあつて自浄効果を発揮する。
このようにして、本発明による二軸スクリユー
型脱ガス押出機によれば、これまで二軸スクリユ
ー押出機に適用することが困難であつた一軸スク
リユーの大きな搬送容積、従つて大きな自由容積
を作る技術を一台の二軸スクリユー押出機で可塑
化および均質化作用を維持しながら非常に有利に
実施できる。
本発明の一実施態様により、スクリユーウエブ
のピツチ、すなわち脱ガスおよび排出段階のスク
リユーウエブのピツチを可塑化および均質化段階
のスクリユーウエブのピツチより大きくすること
ができる。これにより、同じ一回転での搬送容積
を大きくできるので有利である。
また、本発明の別の実施態様により、個々のス
クリユー部分を取りつけてある引張アンカーの脱
ガスおよび排出段階の直径を、可塑化および均質
化段階の引張アンカーの直径に比較して小さくす
ることにより、脱ガスおよび排出段階のスクリユ
ー部分の心部直径をいつそう小さくすることがで
きる。これによつて、この範囲での自由容積をい
つそう拡大することができる。
この課題は、特許請求の範囲の特徴事項に記載
された教示によつて解決される。
本発明による二軸スクリユー脱ガス押出機の利
点は、特に、非常に異なる２つの方法条件を一台
の機械で非常に有利な仕方で互に調和させて実施
できることにある。
そのように、第一の段階中、加工すべき材料を
可塑化するために高い回転モーメント（大きな心
部直径により達成する）を必要とし、かつ均質化
および例えば引張媒介物（ストリツピング剤）の
混合のために高い剪断勾配（わずかスクリユー通
路深さにより同様に大きな心部直径を達成する）
を必要とする。
第２の段階では、すなわち脱ガスおよび排出部
分では、本発明により、もつぱら大きな容積（同
様に小さい心部直径と大きい外径）とわずかな剪
断勾配を、比較的大きなスクリユー通路深さに依
り実現する。
有利な仕方で、容積を大きくするために、スク
リユーウエブの勾配を大きくする。すなわち、脱
ガスおよび排出段階の仮想垂直線とスクリユーウ
エブの間の角度を可塑化および均質化段階よりも
大きくする。
従つて、第１段階で優れた可塑化および均質化
作用がなし遂げられる。第２段階を考慮する必要
もなく、スクリユー回転数を所望の排出のために
自由に選択することができる。直径の割合の選択
に応じ、おおむね標準押出機の量定に対応する第
１段階から出発して、脱ガスおよび排出段階のた
めに最大３倍の搬送量を達成することができる。
この範囲で標準機械と比較して小さなスクリユー
心部直径を受容することができる。なぜなら、す
でに材料が融解しているためスクリユーの相対的
に小さい回転モーメントしか必要としないからで
ある。
スクリユー部分が引張アンカーまたは心軸に取
りつけられる積木型スクリユーでは、心軸の直径
を脱ガスおよび排出領域の範囲で減少させて実施
することもでき、これによつてこの範囲での容積
の拡大を、心棒に取り付けるべき、なおいつそう
小さな心部直径を有するスクリユー部分により助
けることができる。
第２段階を本発明のように形成することによ
り、加工すべき材料の優れた脱ガスが確保され
る。なぜなら、脱ガス開口の下方で多くの自由な
容積が作られるからである。脱ガス段階で心部直
径を著しく減少させ、同時にシリンダの内径を拡
げることにより、大きい搬送容積、従つて大きい
自由な容積が得られる。
この手段によれば、搬送能率が著しく増加する
ので、溶融物が激しく発泡した場合でも、脱ガス
範囲の通路が完全に満たされるものを防止するこ
とができる。
さらに、多くの自由な容積を作ることにより、
脱ガス開口で材料が増加して脱ガス過程を妨害す
ることができない。また、材料処理の極度の倹約
も、第２段階をこのように形成することにより達
成される。なぜなら、材料のわずかな剪断が起
り、従つて望ましくない温度上昇が生じ得ないか
らである。
以下、本発明の実施例を図面により詳細に説明
する。
二軸スクリユー−脱ガス押出機は、多数のハウ
ジング区分１から５までからなる。このハウジン
グには、２本の互に噛み合うスクリユー６と７が
ある。この二軸スクリユー−脱ガス押出機は、可
塑化および均質化段階である段階８と、脱ガスよ
び排出段階である段階９とからなる。個々のハウ
ジング区分１乃至５には、それぞれ端部にフラン
ジが形成されていて、個々の区分を相互にねじ止
めすることができる。
ハウジング区分１には、注入開口１０があり、
ハウジング区分４に脱ガス開口１１がある。段階
８と９の間には、シリンダの内側に、横断面がほ
ぼ不等四辺形に形成されたリング１２がある。
噛み合う二軸スクリユー６と７は、心軸または
引張アンカー１３と１４に取りつけられた個々の
スクリユー部分からなる。個々のスクリユー部分
はキー１５と１６により回転しないように防止さ
れている。注入開口１０の下には、熱可塑性材料
が駆動ユニツト（図示省略）に浸入するのを避け
るために逆送りねじを有する２つのスクリユー部
分１７がある。注入開口１０の下方には、幅の狭
いウエブ１９を有する一条のスクリユー部分１８
があり、これによりこの範囲に大きな入口容積が
作られる。スクリユー部分１８には同様に一条の
スクリユー部分２０が接続されており、このスク
リユー部分は幅の広いウエブを有し、従つて圧力
を作ることができる。部分２０には部分２１が接
続され、この部分２１が材料をさらに搬送方向に
こねまぜ盤２２へ進める。このこねまぜ盤２２に
は、特に広げる作用、すなわち均質化すべき材料
をこねまぜ盤の背面とシリンダ内壁の間で薄い層
に広げる作用を達成する課題がある。
部分２３が優勢に搬送作用を行い、一方歯付盤
２４は混合作用を有する。歯付盤は、外側が半円
形にトリーミング加工された溝を有する、環状に
形成された盤であることを理解しなければならな
い。
移行部２５が円錐形に形成され、どのような断
面形状のものもついていない。
脱ガスおよび排出領域９には、脱ガス開口１１
の下に、フランジ２７を有する多条スクリユー部
分２６が配設されている。移行リング２５から出
発して、可塑化および均質化段階の心部直径Ｋが
脱ガスおよび排出段階の心部直径Ｋに減少してい
る。
同時に、可塑化および均質化段階のシリンダ内
径ｄが脱ガスおよび排出段階のＤに広がつてい
る。
前述の手段により、脱ガスおよび排出段階で
は、自由な容積がほぼ1.5乃至2.5倍だけ拡大され
る。
第２図には、可塑化および均質化段階のスクリ
ユー通路深さを２８で示し、かつ脱ガスおよび排
出段階９のスクリユー通路深さ（第３図）を２９
で示してある。
多条部分２６には、一条部分３０、歯付盤３
１、１条部分３２ならびに幅の広いウエブを有す
る部分３３が連結されている。ここから材料が射
出機械（図示省略）、例えば窓枠形材を作るため
の成形ヘツドに到達する。
実際の例では、ABS−粉末を注入開口１０に
入れて260℃に加熱される。ABS−粉末と同時
に、１−２％だけ水を注入開口１０に入れ、これ
を可塑化および均質化段階で沸点以上に加熱す
る。材料が歯付盤２４を通り、そして脱ガスおよ
び排出段階に搬送された後、脱ガス開口１１の下
の多条部分２６で10−50ｍber絶対で全体の圧力
解放が実施される。この圧力解放により材料が激
しく発泡し、気泡が引き裂かれ、そして水蒸気が
溶融物に存在する単量体、アクリニトラーグ
（Acrynitrag）、スチレン等を選ぶ。
スクリユーの心部直径および外径およびハウジ
ングの内径が、可塑化および均質化段階でも脱ガ
スおよび排出段階でも変らない90mmのスクリユー
直径を有する二軸スクリユー押出機で比較実験す
ると、800Kg／ｈの排出量が達成されるが、スク
リユー通路を完全に充満しなければ圧力が300ｍ
ber絶対以下に下り得ない。それ故、最大回転数
を変えない場合、通路いつぱいに充満せずに、良
好な脱ガスに必要な20ｍberの絶対圧力に調整で
きるようにするために排出量を500Kg／ｈに下げ
なければならない。
可塑化および均質化段階で90mmのスクリユー直
径を有し、脱ガスおよび排出段階で97mmのスクリ
ユー直径と65mmの心部直径を有する２軸スクリユ
ー脱ガス押出機の本発明の実施例では、同じ回転
数で、800Kg／ｈの排出能力を20ｍber絶対の圧力
で運ぶことができ、その際能力が高いにもかかわ
らず、優れた脱ガスが達成された。
機械の500Kg／ｈの排出能力を800Kg／ｈに増加
させるには、この範囲で拡大されたスクリユー部
分のための費用がわずかに多くかかるにすぎな
い。
【図面の簡単な説明】
第１図は二軸スクリユー型脱ガス押出機の平面
図、第２図は第１図の線−に沿つて切断した
断面図、第３図は第１図の線−に沿つて切断
した横断面図である。 １，２，３，４，５……二軸スクリユーハウジ
ング、６，７……スクリユー、８……可塑化およ
び均質化段階、９……脱ガスおよび排出段階、
Ｋ，Ｋ……心部直径、ｄ，Ｄ……二軸スクリユー
ハウジングの内径。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 可塑化および均質化段階と脱ガスおよび排出
    段階を有する、熱可塑性材料または同様な材料を
    脱ガスするための二軸スクリユー型脱ガス押出機
    において、脱ガスおよび排出段階９のスクリユー
    部分が、可塑化および均質化段階８のスクリユー
    部分に比べて減少した心部直径Ｋを有し、脱ガス
    および排出段階９の二軸スクリユーハウジング
    が、可塑化および均質化段階８の二軸スクリユー
    ハウジングのそれぞれの内径ｄに比べてそれぞれ
    広がつた内径Ｄを有し、脱ガスおよび排出段階９
    のスクリユー部分の外径がそれぞれの広がつたハ
    ウジング内径Ｄにほぼ対応するように増大され、
    各スクリユー部分の外周がそれぞれ隣り合うスク
    リユー部分の心部周面と係合することを特徴とす
    る二軸スクリユー型脱ガス押出機。 ２ スクリユーウエブのピツチ、すなわち脱ガス
    および排出段階９のスクリユーウエブのピツチを
    可塑化および均質化段階８のスクリユーウエブの
    ピツチより大きくしてある、特許請求の範囲第１
    項に記載の二軸スクリユー型脱ガス押出機。 ３ 個々のスクリユー部分を取りつけてある引張
    アンカー１３，１４の脱ガスおよび排出段階９の
    直径を、可塑化および均質化段階８の引張アンカ
    ーの直径に比べて小さく形成することにより、脱
    ガスおよび排出段階のスクリユー部分の心部直径
    を減少させた、特許請求の範囲第１項に記載の二
    軸スクリユー型脱ガス押出機。
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