JPH05228921A

JPH05228921A - 二軸押出機

Info

Publication number: JPH05228921A
Application number: JP4072818A
Authority: JP
Inventors: Minoru Yoshida; 稔吉田; Hideki Mizuguchi; 英樹水口; Nobuo Mukuda; 伸穂椋田; Mitsuaki Mizoguchi; 光明溝口; Toshiharu Ogoshi; 俊治大越
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1992-02-24
Filing date: 1992-02-24
Publication date: 1993-09-07

Abstract

(57)【要約】【目的】二軸押出機と後続の装置全体を同じフロアに
設置しても、これの性能を低下させないようにする。【構成】二軸押出機２０は、互いに平行な２つのスク
リュー穴１０ｅを形成したシリンダ１０と、これにそれ
ぞれ回転可能にはめ合わせたスクリュー１２と、を有し
ている。シリンダ１０の原料投入口１０ａから投入され
た原料はスクリュー１２によって溶融・混練され排出通
路３２から外部に押し出される。上記シリンダ１０は、
スクリュー穴１０ｅの両軸心を通る軸心面が水平となる
ように配置されている。上記排出通路３２は、これのス
クリュー穴１０ｅ側の開口部１０ｃがスクリュー穴１０
ｅの下部又は上部に配置されるとともにこれの通路中心
線が垂直方向から徐々にほぼ水平方向に向きを変えるこ
とにより開口部１０ｃとは反対側の排出口１０ｄがシリ
ンダ１０の側面部に開口するように形成されている。上
記両スクリュー１２は、原料をスクリュー穴１０ｅから
上記開口部１０ｃに向かって排出させる向きに互いに異
方向に回転される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二軸押出機に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来の二軸押出機としては、シリンダの
２つのスクリュー穴が、互いに平行に、かつ、これらの
軸心を含む軸心面が水平となるように配置されているも
のがある。シリンダには、混練済みの溶融原料を排出す
るための排出通路が形成されており、これの通路中心線
が軸心面と直交するように、スクリュー穴の下部に配置
されている。排出通路の出口側の排出口には、ギヤポン
プなどの補助加圧機が接続されている。補助加圧機の原
料入口は、シリンダの排出口と対向させて上向きに開口
されており、また、これの原料出口は、下向きに開口さ
れている。さらに補助加圧機には、ろ過装置等を介して
ペレタイザなどの成形機が接続されている。成形原料
は、二軸押出機において混練溶融された後、補助加圧機
に送り出され、ここで圧力を調整された後、成形機に供
給され、成形機によってペレットなどの所定形状に成形
される。しかしながら、このような従来の二軸押出機に
おいては、後続の各機器が順次直列に接続されて装置全
体の寸法が高くなるため、装置を収容する建屋を２階建
てとし、二軸押出機及び補助加圧機を２階フロアに配置
するとともに成形機を１階フロアに配置する必要がある
という問題点があった。これを解決するものとしては、
各スクリュー穴軸心をそれぞれ水平に、かつ両軸心を通
る軸心面を垂直に配置するようにしたものがある（スク
リュー同士が、上下方向に重ね合わせて配置されること
になる）。これにより、排出口を横向きとすることが可
能になり、装置全体を横方向に配置することができるの
で、装置が収容される建屋を２階建てにする必要はなく
なる。しかしながら、この場合には、原料投入の際、原
料を２つのスクリューに均等に供給することが困難であ
り、特に、使用される原料が低粘度のものである場合に
は、原料が下側に配置されたスクリューに集まることに
なり、原料の分散効果が悪くなるという別の問題点があ
る。さらに下側のスクリューの方が上側のスクリューよ
りも大きい負荷を受けることになるため、スクリューを
支持する軸受は、下側の方が上側のものよりも早く損傷
するため保守に手間がかかるという問題点もある。ま
た、建屋の問題に対する別の解決策として特公平３−３
８０８９号公報に示されるようなものがある。これに示
される二軸押出機は、両スクリュー穴の軸心を通る軸心
面が水平面から傾斜（実施例では４５度傾斜）した状態
に配置されている。すなわち、２つのスクリューが斜め
上下方向に重ね合わせて配置されている。混練済み原料
の排出口は、これの通路中心線がスクリュー穴の軸心面
と直交するように斜め下方に向かった後、徐々に水平方
向に向きを変えるように配置されている。これにより、
装置全体を水平方向に配置することが可能になり、装置
が収容される建屋を２階建てにする必要はなくなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
３−３８０８９号公報に示される装置の場合において
も、原料の分散効果が悪い、下側の軸受が損傷しやすく
保守に手間がかかるなどの問題点は、程度の差はあるも
のの基本的には解決されていない。本発明はこのような
課題を解決することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、シリンダを、
これの２つのスクリュー穴が互いに平行に、かつ、これ
らの軸心を含む軸心面が水平になるように配置するとと
もに、排出通路のスクリュー穴側の開口部を垂直向きに
配置し、排出通路の通路中心線が垂直方向から徐々に水
平方向に向きを変えるように配置することにより上記課
題を解決する。すなわち本発明の二軸押出機は、互いに
平行であるとともに側部において互いに連通した２つの
スクリュー穴（１０ｅ）を形成したシリンダ（１０）
と、これのスクリュー穴（１０ｅ）にそれぞれ回転可能
にはめ合わせたスクリュー（１２）と、を有しており、
シリンダ（１０）の原料投入口（１０ａ）から投入され
た原料をスクリュー（１２）によって溶融・混練して排
出通路（３２）から外部に押し出すものを対象にしてお
り、上記シリンダ（１０）は、スクリュー穴（１０ｅ）
の両軸心を通る軸心面が水平となるように配置されてお
り、上記排出通路（３２）は、これのスクリュー穴（１
０ｅ）側の開口部（１０ｃ）が２つのスクリュー穴（１
０ｅ）の水平方向中間部の下部又は上部に垂直向きに配
置されるとともに排出通路（３２）の中心線が垂直方向
から徐々に水平方向に向きを変えることにより開口部
（１０ｃ）とは反対側の排出口（１０ｄ）がシリンダ
（１０）の側面部に開口するように形成されており、上
記両スクリュー（１２）は、スクリュー穴（１０ｅ）内
の原料を上記開口部（１０ｃ）に排出する向きに互いに
異方向に回転される。なお、上記シリンダ（１０）のス
クリュー穴（１０ｅ）と排出通路（３２）とを接続する
シリンダ壁部（Ｋ及びＬ）によってスクレーパ部がそれ
ぞれ形成されるようにするとよい。なお、かっこ内の符
号は実施例の対応する部材を示す。

【０００５】

【作用】両スクリューは、スクリュー穴内の原料を排出
通路の開口部に排出させる向きに互いに異方向に回転さ
れる。一般的に、二軸スクリューが互いに異方向に回転
する場合には、図５に示すように、軸直角方向の断面で
見た場合、被混練物はシリンダ室内を「８」字状に流動
することが知られている。図５に示す回転方向（左側の
スクリューが時計方向回転、右側のスクリューが反時計
方向回転）の場合には、「８」字の交点付近の被混練物
の流れは下向きのものとなる。また、上記とは逆の回転
関係（図中左側のスクリューが反時計方向回転、右側の
スクリューが時計方向回転）の場合には、「８」字の交
点付近の被混練物の流れは上向きのものとなる。すなわ
ち、「８」字の交点付近における両スクリューの外周面
の移動の向きに合わせて被混練物が流動することにな
る。したがって「８」字の交点近傍に、スクリューの外
周面の移動の向きに対応した垂直向き（上向き又は下向
き）に排出通路の開口部を設けることにより、両スクリ
ューからそれぞれ押し出された被混練物を円滑に排出通
路から合流排出することができる。すなわち、二軸押出
機によって混練溶融された原料は、排出通路の開口部か
ら垂直方向に円滑に合流排出された後、排出通路内にお
いて徐々に水平方向に移動方向を変えられ、後続の装置
に送り出されることになる。これにより二軸押出機など
が収容される建屋を２階建てにする必要はなくなり、原
料の分散効果が悪い、下側の軸受が損傷しやすいなどの
問題点も解決することができる。なお、図６に示すよう
に、２つのスクリューが互いに同方向に回転する場合に
は、被混練物は、「８」字の交点付近で左側の流れの向
きと右側の流れの向きとが互いに反転して流れが乱れ
て、一方のスクリューと共回りしやすく、被混練物を左
右均等に排出することに無理があるので、本発明のよう
に被混練物を円滑に合流排出させることは不可能であ
る。

【０００６】

【実施例】図１及び２に本発明の第１実施例を示す。シ
リンダ１０、スクリュー１２などによって二軸押出機２
０が構成されている。シリンダ１０には、軸方向に貫通
する互いに平行な２つのスクリュー穴１０ｅがそれぞれ
形成されており（図２参照）、また、これの外周部に
は、原料投入口１０ａ、ベント口１０ｂ及び排出口１０
ｄがそれぞれスクリュー穴１０ｅに連通するように形成
されている。シリンダ１０のスクリュー穴１０ｅにはス
クリュー１２がそれぞれはめ合わされている。なお、図
１には１つのスクリュー１２しか示されていない。各ス
クリュー１２は、軸受１４及び１６によって回転可能に
支持されている。スクリュー１２の図１中左側の端部に
は、図示してないモータが減速機を介して連結されてい
る。図１中スクリュー１２の長手方向の中間位置には、
環状の凹部が形成されており、これと対向する上下位置
にそれぞれゲートバルブ１８が配置されている。ゲート
バルブ１８は、これのゲート部材がシリンダ１０の壁を
貫通しており、図示の進入位置においては、ゲート部材
によって、シリンダ１０の内径及びスクリュー１２の外
径間に形成される通路の断面積が縮小されており、また
ゲート部材をスクリュー１２の凹部から退出させた後退
位置においては、通路の断面積が拡大されるようになっ
ている。すなわち、ゲートバルブ１８は、原料が通過す
る通路の断面積を変更可能である。これにより混練溶融
ゾーンＳにおける原料の滞留時間を調整可能である。二
軸押出機２０は、これの図示してないモータを駆動して
図２に示すように、各スクリュー１２を互いに異方向に
回転させることにより、輸送ゾーンＱの原料投入口１０
ａからシリンダ１０内に供給された原料を混練溶融ゾー
ンＳにおいて混練溶融し、脱気ゾーンＶのベント口１０
ｂから原料中のガスを脱気した後、排出ゾーンＸの排出
口１０ｄから溶融原料として排出可能である。上述のス
クリュー穴１０ｅの排出部に連通する排出通路３２は、
これのスクリュー穴１０ｅ側の開口部１０ｃが、スクリ
ュー穴１０ｅの図中下部に開口するように配置されてい
る。四角形断面の排出通路３２は、これの通路中心線
が、開口部１０ｃの下向き方向から徐々にほぼ水平な右
方向に向きを変え、シリンダ１０の図中右側の側面部に
排出口１０ｄとして開口するように形成されている。す
なわち、この第１実施例の場合、排出通路３２の断面形
状は、図２中下側の壁面においては、スクリュー穴半径
の２倍程度以下の寸法Ｒを半径とするとともに右側のス
クリュー穴１０ｅの軸心を中心とする円弧を描いたと
き、図中左側のスクリュー穴１０ｅの壁部Ｋとの交点を
起点とするとともに右側のスクリュー穴１０ｅの軸心を
通る垂直線Ｖとの交点を終点とする円弧と、水平線Ｃと
をつないだ形状とされている。また、図中上側の壁面に
おいては、垂直線Ｖに沿って測った水平線Ｃからスクリ
ュー穴１０ｅの壁部Ｇまでの距離を寸法Ｅとし、寸法Ｅ
の２倍程度の寸法Ｆをもって水平線Ｃと平行に引いた水
平線が右側のスクリュー穴１０ｅの下右部と交わる点を
壁部Ｌとしたとき、右側のスクリュー穴１０ｅによって
形成される図中下側の円弧の一部と壁部Ｌを通るスクリ
ュー穴１０ｅの接線Ｄとをつないだ形状とされている。
排出口１０ｄの幅寸法（図１中左右方向に測った寸法
Ｈ）は、スクリュー穴１０ｅの内径寸法の０．５〜０．
２５倍程度とされている。排出通路３２をこのような形
状に形成することにより、原料が通路内に滞留すること
なく、円滑に排出口１０ｄから排出されることが可能で
ある。上述の壁部Ｋは、図２中左側のスクリュー１２か
ら押し出された溶融原料が再びスクリュー穴１０ｅ内に
引き込まれないように、これをかき落とすスクレーパの
機能を備えている。同様に壁部Ｌは、右側のスクリュー
１２から押し出された溶融原料が再びスクリュー穴１０
ｅ内に引き込まれないように、これをかき落とすスクレ
ーパの機能を備えている。シリンダ１０には、図２中、
右側の外壁部にバルブ２４が配置されている。バルブ２
４には、内部連通路２４ａ及び外部連通路２４ｂがそれ
ぞれ形成されている。バルブ２４は流体圧シリンダ２６
のピストンロッドに連結されている。流体圧シリンダ２
６は、これのシリンダ部が固定部に取り付けられてい
る。流体圧シリンダ２６を駆動することにより、バルブ
２４は、図示のギヤポンプ連通位置と、これよりも図中
上方に引上げられたギヤポンプ遮断位置との間を移動可
能である。バルブ２４の図中右側には、ケース２２が配
置されている。ケース２２は、バルブ２４を挟んでシリ
ンダ１０に取り付けられている。ケース２２には、２つ
のギヤ２８が互いにかみ合った状態でそれぞれ回転可能
に支持されている。一方のギヤ２８は、図示してないモ
ータに連結されている。ケース２２、ギヤ２８などによ
ってギヤポンプ３０が構成されている。ギヤポンプ３０
は、モータを駆動して各ギヤ２８を回転させることによ
り、二軸押出機２０から供給された溶融状態の原料を所
定の圧力に加圧して吐出可能である。ケース２２には、
ペレタイザ４０が取り付けられている。ペレタイザ４０
は、ギヤポンプ３０から吐出された溶融原料をペレット
に成形可能である。図２に示すように、二軸押出機２０
と後続のギヤポンプ３０、ペレタイザ４０などは、水平
方向に配置されている。

【０００７】次に、この第１実施例の作用を説明する。
あらかじめ両スクリュー１２は、これらの回転方向が、
排出通路３２の開口部１０ｃの配置位置に対応して決定
されている。すなわち、図２に示すように、開口部１０
ｃがスクリュー穴１０ｅの下側に配置されている場合に
は、左側のスクリュー１２が図中時計方向に回転し、ま
た右側のスクリュー１２が図中反時計方向に回転するよ
うに、これらの回転方向が設定されている。図１におい
て、原料投入口１０ａからシリンダ１０内に連続的に供
給された原料は、図示してないモータを駆動して両スク
リュー１２が回転されることにより輸送ゾーンＱを図中
左方から右方へ順次移送され、この間に図示してないヒ
ータによって加熱される。次いで原料は、混練溶融ゾー
ンＳに送られ、ここで混練溶融され、両ゲートバルブ１
８によって滞留時間を調整されながら、脱気ゾーンＶに
送られる。脱気ゾーンＶにおいては、溶融原料を吐出す
るために搬送圧力が高められ、また、溶融原料から分離
されたガスをベント口１０ｂから脱気しながら溶融原料
を図中右方に搬送する。脱気ゾーンＶから排出ゾーンＸ
に送られた溶融原料は、図５に示すように、左側のシリ
ンダ室内の原料がシリンダ室同士の接合部付近において
右側のシリンダ室に向かって流れ、また、右側のシリン
ダ室内の原料が同様に左側のシリンダ室に向かって流れ
ることにより、全体として「８」字状に流動しているの
で、図２に示すように、開口部１０ｃ付近において左右
からそれぞれ下向きに合流し、開口部１０ｃから排出通
路３２に排出される。排出された溶融原料は、これの流
れの向きが徐々にほぼ水平右方向に変えられる。この
際、排出通路３２の壁面に沿って移動する溶融原料は、
壁部Ｋ及び壁部Ｌによってそれぞれかき落とされるの
で、排出された溶融原料がスクリュー穴１０ｅ内に引き
込まれることが防止される。排出通路３２を通って排出
口１０ｄから排出された溶融原料は、バルブ２４の内部
連通路２４ａを通ってギヤポンプ３０のサクション室２
２ａに送られる。ギヤポンプ３０の図示してないモータ
を駆動してギヤ２８を回転することによりサクション室
２２ａの圧力を制御し、溶融原料の吐出圧力が調整され
る。所定の吐出圧力に調整された溶融原料は、ペレタイ
ザ４０に送られ、ここで所定形状のペレットに成形され
る。なお、二軸押出機２０の運転初期において、未溶融
状態の原料が二軸押出機２０から押し出されているとき
には、ペレタイザ４０への原料供給を止める必要がある
が、この場合には、流体圧シリンダ２６を駆動すること
により、バルブ２４を図示位置よりも上方のギヤポンプ
遮断位置に引上げる。これによりバルブ２４の内部連通
路２４ａは遮断され、二軸押出機２０の通路はバルブ２
４の外部連通路２４ｂに連通し、二軸押出機２０から押
し出された未溶融状態の原料はバルブ２４の外部連通路
２４ｂを通って外部に排出されることになる。

【０００８】次に、図３に本発明の第２実施例を示す。
この第２実施例の第１実施例と異なるところは、シリン
ダ１０の開口部１０ｃがスクリュー穴１０ｅの上側に形
成されており、各スクリュー１２は、それぞれ第１実施
例のものとは反対方向に回転されるように構成されてい
ることである。開口部１０ｃに接続する排出通路３２の
通路中心線は、上向き方向から徐々にほぼ水平方向（右
向き）に変えられている。この場合、排出通路３２の位
置が第１実施例のものよりも高い位置になるので、これ
に合わせてバルブ２４、ギヤポンプ３０及びペレタイザ
４０の設置位置を変更することになる。その他の構成
は、第１実施例のものと同様である。

【０００９】この第２実施例においては、両スクリュー
１２は、それぞれ第１実施例のものとは反対方向に回転
される。これによって溶融原料は、排出ゾーンＸにおい
て開口部１０ｃから排出通路３２に向かって上向きに合
流排出された後、徐々にほぼ水平右方向に流れの向きを
変えられる。その他の作用は第１実施例のものと同様で
ある。

【００１０】次に、図４に本発明の第３実施例を示す。
この第３実施例においては、図中破線で示す壁部Ｋに代
えて、寸法Ｒと、これよりも小さい寸法ｒをそれぞれ半
径とする２つの円弧を滑らかに接続し、寸法ｒの円弧が
壁部Ｋ1 と交わるように構成されており、これにより壁
部Ｋよりも、溶融原料のかき落とし作用を高めるように
している。その他の構成は、第１実施例のものと同様で
あり、その作用も、溶融原料のかき落とし作用が向上さ
れている点を除けば、第１実施例のものと同様である。

【００１１】次に、図７に本発明の第４実施例を示す。
この第４実施例においては、排出通路３２の図中上側の
壁面Ｄは、下側の壁面Ｃに対して平行な部分が長くなる
ように形成されるとともに、通路寸法Ｆ１の大きさが図
２に示す第１実施例の通路寸法Ｆよりも小さいものとさ
れている。すなわち、排出通路３２は、この部分の通路
断面積が第１実施例のものよりも小さいものとされてい
る。この通路断面積は、基本的に溶融原料の単位時間当
たりの押出量に基づいて決定されるが、ベント口１０ｂ
から溶融原料が排出されるような不具合が生じないこ
と、また排出ゾーンＸ部の軸シールに掛かる圧力が所定
の値以下であることなどの条件を満足するように、これ
の大きさが決定される。これにより溶融原料の単位時間
当たりの押出量が小さい場合であっても、この通路部分
で溶融原料が滞留することを防止することができる。

【００１２】なお、上記第３実施例の説明においては、
シリンダ穴１０ｅの下部に開口部１０ｃが形成されてい
るもの（第１実施例）に壁部Ｋ1 を形成するものとした
が、シリンダ穴１０ｅの上部に開口部１０ｃが形成され
ているもの（第２実施例）に対して同様な壁部を形成す
ることもできる。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば二
軸押出機に接続される後続の各装置を水平方向に配置す
ることができるので、装置全体を同じフロアに収容する
ことができる。また、２つのスクリュー穴が互いに水平
に配置されているので、各装置を垂直方向に配置したも
のと同等な原料の分散効果が得られる。両方のスクリュ
ーには、均等に負荷を掛けることができるので、両方の
スクリューを支持するそれぞれの軸受の寿命に差が生じ
るようなことがなく、装置の保守に手間がかかるような
こともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】二軸押出機を示す縦断面図である。

【図２】本発明の第１実施例の二軸押出機をギヤポンプ
などとともに示す図１の２−２線に沿った拡大断面図で
ある。

【図３】本発明の第２実施例の二軸押出機をギヤポンプ
などとともに示す横断面図である。

【図４】本発明の第３実施例のシリンダの壁部形状を示
す図である。

【図５】互いに異方向に回転する二軸押出機の横断面に
沿った原料の流れを説明する図である。

【図６】互いに同方向に回転する二軸押出機の横断面に
沿った原料の流れを説明する図である。

【図７】本発明の第４実施例の二軸押出機をギヤポンプ
などとともに示す断面図である。

【符号の説明】

１０シリンダ（二軸押出機）１０ａ原料投入口１０ｂベント口１０ｃ開口部１０ｄ排出口１０ｅスクリュー穴１２スクリュー（二軸押出機）３２排出通路

フロントページの続き (72)発明者溝口光明広島県広島市安芸区船越南１丁目６番１号株式会社日本製鋼所内 (72)発明者大越俊治広島県広島市安芸区船越南１丁目６番１号株式会社日本製鋼所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに平行であるとともに側部において
互いに連通した２つのスクリュー穴（１０ｅ）を形成し
たシリンダ（１０）と、これのスクリュー穴（１０ｅ）
にそれぞれ回転可能にはめ合わせたスクリュー（１２）
と、を有しており、シリンダ（１０）の原料投入口（１
０ａ）から投入された原料をスクリュー（１２）によっ
て溶融・混練して排出通路（３２）から外部に押し出す
二軸押出機において、上記シリンダ（１０）は、スクリュー穴（１０ｅ）の両
軸心を通る軸心面が水平となるように配置されており、
上記排出通路（３２）は、これのスクリュー穴（１０
ｅ）側の開口部（１０ｃ）が２つのスクリュー穴（１０
ｅ）の水平方向中間部の下部又は上部に垂直向きに配置
されるとともに排出通路（３２）の中心線が垂直方向か
ら徐々に水平方向に向きを変えることにより開口部（１
０ｃ）とは反対側の排出口（１０ｄ）がシリンダ（１
０）の側面部に開口するように形成されており、上記両
スクリュー（１２）は、スクリュー穴（１０ｅ）内の原
料を上記開口部（１０ｃ）に排出する向きに互いに異方
向に回転される二軸押出機。
【請求項２】上記シリンダ（１０）のスクリュー穴
（１０ｅ）と排出通路（３２）とを接続するシリンダ壁
部（Ｋ及びＬ）によってスクレーパ部がそれぞれ形成さ
れている請求項１記載の二軸押出機。