JPH01502250A - 可塑化可能な材料のための混合兼剪断ロールミル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 可塑化可能な材料のための混合兼剪断ロールミル本発明は、特許請求の範囲１の 上位概念による特徴を有する可塑化可能な材料のための混合兼剪断ロールミルに 関する。

合成物質、ゴム、および他の可塑化可能な材料を連続的に混合し、均質化し、可 塑化しおよび移送するためのそのようなロールミルでは、材料がロールミルへの 供給の時点でのその粘性と無関係にロールミルにより徹底的にかつ確実に加工さ れることが必要である。その場合、特に両ロールの間の可塑化間隙における剪断 圧力または混練圧力を充分小さく保って、決められたロール直径に依存して大き なロール長さを達成できるように確保しなければならない。

西独公開公報１６７９８８０から、少なくとも、供給端で始まる作用長さの主要 部分にわたって一方のロールのウェブが他方のロールの溝に係合し、かつその上 、ロールがウェブの三角形横断面の一種のねじ山を肴することにより、これらの ねし山が、その場合も三角形である溝の間で実質的に鋭い縁のみからなる混合兼 剪断ロールミルが知られている。

これらのロールには、ロールの輪郭の配置と形状により、可塑化に必要な、混練 を引き起こす剪断力が作用の持続と作用方向に関して非常に均等でなければなら ない、なぜなら、ロール表面は、一方のロールのウェブが他方のロールの溝に噛 み合うため、一定の回転数比でしか互いに回転できないからである。それ故、可 塑性材料の徹底的な仕上げならびに良好な混合および均質化を達成できない。

ＤＨ−Ａｓ　２１１０１７９から知られる他のロールミルでは、両方のロールの 間隔がそれらの半径の和より大きいので、ロールの間に可塑化間隙が形成されて いる０両方のロールは、それらの外周にねじ状に走る溝がつけられ、これらの溝 は中間ウェブにより区画されている。溝と中間ウェブはそこに直角な横断面を有 する。

これらのロールミルが可塑化間隙で、加工すべき決められた材料を比較的良好に 混練しかつ混合することができようとできまいと、この装置の使用は比較的高い 粘性のマスに制限される。低粘性材料または硬い材料粒子は可塑化間隙に吸い込 まれないかまたは部分的にしか吸い込まれないので、そのようなマスの場合充分 な加工が保証されない。

る、ロールの外周に配置された鋭い緑の溝は、５゜と４５＠の間の溝勾配を有す ることができる。

これらのロールミルも、一定の脆い硬さの材料にしか使用できない、なぜなら、 このロールミルは充分な間隙圧力を生じ、かつそれによって溝による材料移送が 狭く制限されるからである。軟らかい可塑性材料には１、このロールミルは通さ ない。

さらに、ＤＥ−ＰＳ　２３５６２０１により、ゴム、合成物質および同様な可塑 性マスを可塑化する装置が知られている０両方のロールの上の溝幅が溝の深さの ３．５倍から２．５倍であり、かつ中間ウェブの幅が溝幅の１．５倍から２．５ 倍であり、それらのロールが種々の速度で回転できる前記のロールミルの場合、 溝と中間ウェブの勾配が１５＠と７５°の間、好ましくは４５＠であることがで きる。さらに、そこでは、両方のロールがロール毎に、異なる勾配の多数の輪郭 を有し、および／または異なる溝深さまたは溝幅を有することができる。

このロールミルも、なお、互いに粘性の著しく異なる材料を加工するための最適 な解決ではない、特に、可塑化間隙での材料移送が異なる材料の種類に対しなお 確保されず、かつ間隙圧力は特に４５°の好ましい勾配のときになお大きすぎる からなおさらである。

両ロールの直径対ロールの長さの比は、そのようなロールミルの場合、そこの溝 勾配に依り高くて１から５までであることができる。

本発明は、ロール過程において異なる種類の出発材料をおよび／または全く異な る低粘性の状態の形から硬くて脆い状態の形までの出発材料を徹底的にしかし慎 重に剪断することができ、かつそれにもかかわらず可塑化間隙に確実に入ること が保証されるように、冒頭に述べた種類のロールミルを改良することを課題の基 礎とする。その他、材料はロール過程においてロール表面の間で短時間で徹底的 に剪断され、溝で解放されかつかさばった状態に再配置されなければならない。

この課題は、特許請求の範囲１の特色を示す特徴で解決され、かつ下位の請求の 範囲にはさらに続く特徴が請求されている。

７５°より大きい溝勾配を有する、ロールに設けられた溝により、加工すべき材 料を材料供給側から可塑化間隙に沿って材料取り出し側へ確実に移送することが 実現される。その他、このようなロール上の溝の配置により、硬い材料粒子の確 実な剪断が確保されるだけではなく、この配置により間隙圧力も、従ってロール の軸受負荷が著しく減少することも確保される。この軸受負荷の減少が生ずるの は、特に、硬い材料粒子が周知のロールミルの場合のように比較的狭い可塑化間 隙で一緒に押しつぶされるのではなく、これらの材料粒子が第一に隣接した相対 する二つの溝の自由空間の中へわきにそれ、そしてそこで溝勾配および異なる周 速度で駆動される両ロールに依り、材料の移送方向にある溝の鋭い縁によって特 表千１−５０２２５０　（３） 剪断様の断片に軸方向に分割されることによる。

この比較的大きい溝勾配およびそのため減少される間隙圧力のさらに続く進歩は 、今やロールの長さをロールの直径の二十倍まで増大できる可能性にある。そう することによって、比較的長い可塑化間隙において、できるだけ大きな材料保護 のためにわずかな間隙圧力によりなお徹底的な混合を達成することができる。

可塑化可能な材料の加工をさらに増大させるには、特許請求の範囲２の特色を示 す部分の特徴およびこれに続く下位の請求の範囲による有利な発展により、つぎ のように、すなわちロールに、ロール軸線に関して互いに異なる溝勾配を有する 溝を互いに交差するように配置することにより達成される。その場合、溝の間の 中間ウェブが溝目体の幅の少なくとも二倍の幅を有するのが合目的である。その 場合、この配置では、７５°より大きい溝勾配の溝が、５＠と４５゜の間の溝勾 配の溝と共に少なくとも一つのロールの上で互いに交差して設けられている。そ のとき、そうすることによって達成できる利点は、特に小さい溝勾配を有する溝 による比較的粗いまたは硬い材料または双方の材料の確実な材料引き込みにも、 また比較的大きい溝勾配を有する溝による材料の確実な移送にもある。

その他、そこでは、硬い材料粒子の確実な剪断と並んで、ロールに供給される種 々の粘性の材料の最適な混合、均質化および可塑化が達成される。

さらに、この発展した溝の配置の場合にも、比較的低い間隙圧力が達成できるの で、ここでもロールミルを１から２０までのロール直径対ロール長さの比で構成 できることは有利である。

これらのおよび別のを利な特徴を有する実施例を図面に示しかつ次に詳細に説明 する０図面において、第１図は軸方向に互いにずらされた両側のロール軸受を有 し、かつ両方のロールに大きな溝勾配の互いに逆方向の溝を有するロール対の平 面図を示し、第２図は第１図による配置の可塑化間隙の範囲におけるロール対の 部分図を示し、第３図は互いに逆方向に配置された溝を有するロール対の平面図 を示し、これらの溝が各ロールの上に互いに異なる二つの溝勾配で互いに交差す るように設けられている。第４図は第３図による配置の可塑化間隙の範囲におけ るロール対の部分図を示し、第５図はハウジング内のロール配置の部分断面図を 示し、第６図は第５図による配置の横断面図を示し、第７図は一方の側で支承さ れている、ハウジングに配置されたロール対の縦断面図を示し、第８図は第７図 による配置の横断面図を示し、第９図はハウジングにより密接しておおわれたロ ール対の横断面図を示し、第１０図は第９図による配置の可塑化間隙の範囲の縦 断面図を示す。

第１図に大体にしか示されてないロールミルは、本質的に、軸平行に互いに配置 されたロール１と２からなる０両方のロール軸心５の間隔は、そこではロール１ と２の半径の和より大きく、これらのロールはそれら自体の間にその全長にわた って可塑化間隙１６を形成する０両方のロール１と２の円筒面７に溝３がつけら れている。溝３の溝勾配は、ロール軸線５に関して、そこでは７５°より大きく 、特に８０゜より大きい、溝３の間に残っている中間ウェブ４は、少なくとも溝 ３の幅の二倍の幅がある。溝３は円筒面７への移行範囲で鋭い緑をもって形成さ れている。

ロール１と２は別々であり、かつ特に互いに逆方向に駆動される。各ロール１と ２の回転数は、自由に調整可能である０両方のロール１と２は、内側からまたは 外側からまたはこれらの両方から、特に少なくとも二つの温度領域でロール長さ にわたって温度調節することができる。

７５°より大きい、ロール１と２の比較的大きい溝勾配により、材料１８を移送 方向１９に確実に移送することが保証される。さらに、この比較的大きい溝勾配 により、可塑化間１１ｔ１６における材料１８の徹底的な剪断が達成される。第 ２図の図表的な図には、加工経過の部分範囲を示しである。その場合、材料１日 はいわゆる前方ロール１の上にのみ存在する、いわゆる後方ロール２は材料のな いままである。

ロール２をロール１より速く回転させると、可塑化間隙１６で剪断され、分割さ れそしてぐるりと回される材料１８に向かって、ロール２の溝３の、材料１日の 移送方向１９に対して後方の緑２０が送り縁として、かつロール１の前縁２１が 保留縁として作用する。溝勾配が設けられた場合に、可塑化間隙１６内の圧力は 比較的わずかのままである。なぜなら、材料１８の比較的硬い部分がそれぞれ可 塑化間隙１６から二つの相対する隣合う溝３の自由空間にわきへそれ、そしてそ こで移送方向１９に分けられるが、すてに可塑化された材料１日は溝３により同 じ方向１９にさらに引きずられて運ばれるからである。

ロール１と２の周速度に差があると、加工工程においてロール１と２の溝３の溝 勾配に相対的な変化も生ずる。この相対運動は、実質的に、移送方向１９に作用 する付加的な剪断力を発生させる。

第１図と第２図による実施の場合、特にそこでは細片状の比較的硬い材料１８の 比較的小部分だけを受け入れて加工できるにすぎないから、そこでは比較的荒い ピッチの溝３により制限される材料受は入れ量を改善するために、第３図および これに続く図面によれば、特に、前述した材料受は入れ量の制限を有利な仕方で 除く溝３の配置が記載されている。

特表千１−５０２２５０　（４） 個々に、これを達成するには、ロール１と２に、ロール軸線５に関して少なくと も二つの互いに異なる溝勾配を有する溝３を互いに交差して配置すればよい、そ の場合、溝３の間の中間ウェブ４を、同じ溝勾配を有する溝３の幅の少なくとも 二倍の幅に設定しなければならない、数字１６は、そこに材料１８が存在する可 塑化間隙を示し、かつ数字１９は、材料１８が動かされる移送方向を示す、ロー ル軸線５に対し比較的平らに走る一方の溝３の溝勾配は、５°と４５°の角度の 間に、特に５＠と３０″の角度の間にあることができる。というのは、３０°〜 ４５１の溝勾配では、比較的硬い材料１８をもはや受け入れて細かく切れないし 、また比較的軟らかな可塑性の材料８を可塑化間隙１６に引き入れるのがますま すむずかしいからである。

ロール軸線５に対し比較的急傾斜で走る他方の溝３の溝勾配は、ロール軸線５に 関して７５°〜８９”の角度の間に、特に８０°より大きい角度にあることがで きる。これらの溝３により、材料供給側８から材料取り出し側９への確実な材料 移送を実現するだけではなく、比較的小さくてかつ硬い材料粒子も、軟らかい可 塑性の材料粒子も、第１図と第２図の実施ですでに述べた確実な付加的な剪断を することも実現される。

その場合、材料のないロール２を、材料で覆われたロール１より速く回転させる と、材料１８が移送方向１９に可塑化間隙１６でかつロール１の上で急速に移動 する。ロール２をロールｌより遅く回転させると、材料１８が特にロール１の溝 ３で比較的遅く移送され、または抑止される。平らな溝勾配を有する溝３と急傾 斜の溝勾配を有する溝３の間の交換作用により、比較的大容積の材料転移と種々 の材料分割が保証される。いかなる場合にも、比較的軟らかな可塑性の材料１８ が確実に材料取り出し側９へ移送される。なぜなら、材料送りのために、比較的 荒いピッチの溝３に大きい圧力結集は必要ではないからである。

互いに異なりかつ互いに交差する少なくとも二つの溝勾配を有する溝３の配置に より、ロール１と２の円筒面７の作用強度が非常に増大することと、比較的硬い 出発状態の材料１８から比較的軟らかな可塑性材料１８までこのロールミルの使 用幅が比較的大きくなることが実現される。従って、そこでは、加工中、乾燥、 重合または温度変化により粘可塑性になる材料でも加工することができる。

第４図が直観的に示すように、材料粒子が比較的平らに走る溝３から比較的急傾 斜で走る溝３へ移り変わるので、そこでは材料の流れの種々の中断と方向転換が 一保される。ここでも達成可能な比較的低い間隙圧力により、ロール直径対ロー ル長さの比が１対２０になることができる。この配置の別の利点は、ロール１の 上の材料１８の結合が比較的よいことであり、この結合は、そこで交差している 溝勾配を存するロール表面の網状の輪郭により達成される。その場合、比較的急 勾配で走る溝３の溝深さは、ロール１の上の比較的平らに走る溝３の溝深さのほ ぼ５０χから７５１までの深さしかない、ロール１のこの特別な形成により、材 料層の下で比較的平らに走る溝３には、排気するように作用する中空室が移送方 向に維持されたままである。

ロール２の上の溝３の形成は、ロール１の上の溝３の実施と比較して異なること ができる。従って、そこでは、比較的平らに走る溝３は、比較的荒いピッチで走 る溝３の深さのほぼ５０χから７５χまでの深さであることができる。

平らに走る溝３の間も急傾斜で走る溝３の間も中間ウェブ４の幅は、ロール１と ２の直径に応じて、各ロールについて１０と７５閣の間になる。この値は、約１ ００から５００閣のロール直径を引き合いに出しである。互いに異なる溝勾配の 交差により形成された菱形の中間区分６としての中間ウェブ４の円筒面に、面構 造を設けることができる。

その他、平らに走る溝３も急傾斜で走る溝３も材料取り出し側９へ向かって比較 的平らに、はぼ半分の深さまでそうでなければ所定の深さで終わることができる ようにする、材料取り出し９の側に、ここニ述べた全てのロールミルの実施の場 合に溝ノナイ円筒部分ｌＯを設けることができる。この範囲において、ロール１ と２の軸受１１を軸方向に互いにずらして配置できる。

また、そのようなロールミルの実施の場合、個々の溝３の寸法と配置を材料１８ のその都度の特性とその特別な加工に適合させることができることが考えられる 。そのとき、特に溝３の横断面に段をつけることができる。その他、ロール１と ２の周速度はすでに従来技術から知られているように互いに異なりかつ調整可能 であるだけではなく、ロール１と２の回転数は加工工程中間欠的に可変であるこ とができる。

ロール１と２の前述した実施は、第５図から第１０図が示すように、特に気密に 閉鎖可能に覗き窓１３および／または材料供給袋Ｗ８と材料取り出し装置９が設 けられたハウジング１２に配置できる。ハウジング１２は円筒状の横断面を有し 、かつ回転可能に、逆転可能に、独特の特に調整可能な駆動部を備えることがで きる。その場合、ハウジング１２の回転軸線１４はロール軸線５に対し平行に走 るようにかつ対称に配置できる。ハウジング１２の内側外被面１５は、可塑化間 隙１６ａまで各ロール１と２に隣接することができる。可塑化間隙１６ａの長さ と厚さは、第７図と第８図が詳細に示すように、ロール１と２の間に設けられた 可塑化間隙１６の寸法に実質的に対応する。またこれらの図面から、そこではロ ール１と２がハウジングの外側に一方の側で支承されることが明らかである。８ は材料供給装置を示し、かつ９は同心に配置された材料取り出し装置を示し、こ れらは目下の配置ではノズルとして形成できる。

特に第７図と第８図によるロールミルの実施によれば、特にロール１と２の間の 比較的狭い可塑化間隙１６の他に、一方ではロール１と２の間の二つの別の間ａ 　１６　ａが、および他方ではロール１と２に密接して隣接した内側外被面１５ が効果的に配置されているから、特に低粘性の材料１８を特に有利に加工できる 。

さらに、この実施によれば、充満することまたは空にすることまたはこれらの両 方が、詳細には示されてないゲートを介してバッチ様に行われるときでも、内部 で温度調節されたロール１．２でおよび／または真空のまたは溶剤の雰囲気の下 でハウジング１２の内部で連続的な混合作動をすることができる。

ロール１と２の軸受１１を直接ハウジング１２の蓋２２に、必要な場合には軸方 間にずらして配置することができる。

第９図と第１０図によるロールミルは、実質的に、可塑化間隙１６まで互いに隣 接してハウジング１２に配置されたロール１と２からなる。ロール１と２は、こ の実施でも特にハウジング１３の外側に一方の側で支承することができる。ハウ ジング１２は、両方のロール１と２を可塑化間隙１６の両側の範囲まで比較的密 接して覆っており、その場合ロール１．２０円筒面７に対する内側外被面１５０ 間隔は、可塑化間隙の大きさに対応することができる。８は材料供給装置を示し 、かつ９はハウジングにおける特にノズル状の材料取り出し装置を示す、このロ ールミルの実施は比較的頑丈であり、かつ厄介な均等分散供給のために特に混練 要素を必要としない、材料１８がそこでは可塑化間隙１６で比較的薄い層で加工 される。このロールミルは、自浄作用がある。ロールＬ２には、前述した溝３が つけられている。

その場合、溝３を材料供給装置８の範囲で比較的源（切りかつ材料取り出し装置 ９の方向に平らに延びるようにまたはよりわずかな深さに切って、ノズル状の材 料取り出し装置９への加工強さと圧力結集を増大させるようにする。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．別々に自由に調整可能な、同じまたは異なる周速度で互いに逆方向に走りか つ温度調整される二つのロール（１と２）を有し、これらのロールはそれらの間 にその全長にわたって可塑化間隙（１６）を形成しており、かつその円筒面（７ ）の上にロール軸線（５）に対し斜めに走る、鋭い縁の付いた溝（３）と中間ウ エブ（４）が同じ方向にまたは逆方向に互いに相対して配置され、また種々の材 料（１８）と添加物質に適している材料供給装置（８）と材料取り出し装置（９ ）を有する、可塑化可能な材料のための混合兼剪断ロールミルにおいて、両方の ロール（１と２）に、ロール軸線（５）に関して７５°より大きい溝勾配を有す る溝（３）が配置され、溝（３）の間の中間ウエブ（４）が、溝（３）の幅の少 なくとも二倍の幅を有し、ロール（１，２）の直径対ロール（１，２）の長さの 比が１対１０より大きくかつ１対２０より小さいことを特徴とする混合兼剪断ロ ールミル。
2. ２．ロール（１，２）の少なくとも一つに、ロール軸線（５）に関して互いに異 なる少なくとも二つの溝勾配を有する溝（３）が互いに交差して配置され、同じ 溝勾配の溝（３）の間に、同じ溝勾配の溝（３）の幅の少なくとも二倍の幅を有 する中間ウエブ（４）が設けられていることを特徴とする、請求の範囲１による 混合兼剪断ロールミル。
3. ３．一方の溝勾配を有する溝（３）が、他方の溝勾配を有する溝（３）に対して 逆方向に配置されていることを特徴とする、請求の範囲２による混合兼剪断ロー ルミル。
4. ４．一方の溝勾配を有する溝（３）が、他方の溝勾配を有する溝（３）に対して 同じ方向に配置されていることを特徴とする、請求の範囲２による混合兼剪断ロ ールミル。
5. ５．中間ウエブ（４）に、または交差する溝（３）により形成された、菱形の中 間区分（６）に、または両方に、円筒面（７）の上の面溝造が設けられているこ とを特徴とする、請求の範囲１から４までのうちの一つによる混合兼剪断ロール ミル。
6. ６．溝（３）の深さまたは幅または両方が溝勾配に依存していることを特徴とす る、請求の範囲１から５までによる混合兼剪断ロールミル。
7. ７．溝（３）の深さが、材料供給装置（８）の側から、溝のない円筒面部分（１ ０）が設けられている材料取り出し装置（９）の側に向かって、特に溝（３）の 幅が変わらないときに、一部分でまたは円筒面部分（１０）の直径の寸法まで連 続的に減らされることを特徴とする、請求の範囲１から５までによる混合兼剪断 ロールミル。
8. ８．溝（３）が材料供給装置（８）の範囲で比較的深く切られ、かつ材料取り出 し装置（９）に向かう方向に、よりわずかな深さに切られるかまたは平らに延び ていることを特徴とする、請求の範囲１から６までによる混合兼剪断ロールミル 。
9. ９．ロール（１，２）の軸受（１１）が軸方向に互いにずらされて配置されてい ることを特徴とする、請求の範囲１から９までによる混合兼剪断ロールミル。
10. １０．ロール（１，２）が一方の側で互いに支承されていることを特徴とする、 請求の範囲１から９までによる混合兼剪断ロールミル。
11. １１．材料取り出し装置（９）がノズルとして形成されていることを特徴とする 、請求の範囲１から１０までによる混合兼剪断ロールミル。