JPH10296836A - 多軸スクリュータイプ押し出し機、特に双軸押し出し機 - Google Patents

多軸スクリュータイプ押し出し機、特に双軸押し出し機

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JPH10296836A
JPH10296836A JP10112457A JP11245798A JPH10296836A JP H10296836 A JPH10296836 A JP H10296836A JP 10112457 A JP10112457 A JP 10112457A JP 11245798 A JP11245798 A JP 11245798A JP H10296836 A JPH10296836 A JP H10296836A
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screw
kneading
scraping
disk
stud
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ヴァイリヒ ゲルハルト
Burkhard Ulrich
ブルクハルト ウルリヒ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 減少した幅の混合掻き取りスタッドの加工処
理技術に関する利点を維持しながら、ケーシングの内側
壁の全表面の掻き取りを達成する上記スタッドの配置を
提案する。 【解決手段】 ケーシングと、平行で一部相互交差する
２個のケーシング孔と、当該ケーシング孔に配設され同
じ方向に回転駆動可能な２本のシャフトと、当該シャフ
トに回転不能に取り付けられたスクリュー要素と、上記
シャフトに回転不能に取り付けられ相互噛合する捏和円
板とを備え、上記捏和円板のそれぞれの頂上部分が周囲
に位置する混合掻き取りスタッドを形成すべく円板幅に
つき減少している多軸スクリュータイプの押し出し機に
おいて、各々の捏和円板（１３）での上記混合掻き取り
スタッド（３２，３２'）が軸線方向に互い違いにずら
されて、周囲緊密面（３３）が共同で円板幅（B）全体
をカバーする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の前提部
分に詳述された構成を備えてなる多軸スクリュータイプ
の押し出し機にして、特に双軸押し出し機に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般的
タイプのスクリュータイプ押し出し機はドイツ連邦共和
国特許公報第２５５０９６９号(DE 25 50 969 C2)から
公知である。押し出し機を通って搬送される材料の加工
処理、例えば均質化、混合、捏和、可塑化等をもたらす
ために、２本のスクリュー軸に回転不能に取り付けられ
た混練円板を備える。その回転羽根（フライト）の数に
応じて、混練円板はレンズ輪郭（ツーフライト捏和円
板）、トロコイド輪郭（スリーフライト捏和円板）等の
輪郭を有する。
【０００３】既述の先行特許は、スリーフライト捏和円
板を示し、その頂上部分（クレスト部）は周縁部に形成
する混合掻き取りスタッド（鋲）のために捏和円板の基
礎幅に比べて減少している。
【０００４】ジョイント軸線方向において並んで配設さ
れた捏和円板の相互噛合作用の結果としての混合機能に
加えて、これらスタッドは加工処理されるべき材料をケ
ーシングの内側壁から掻き取るのに供される。このため
に、半径方向外側へ延在しケーシングの内側壁の方へ限
定された遊びによって配設された緊密面乃至密着表面
が、ケーシングの内側壁を離れるように滑動して蓄財材
料を連行する。滑動する。
【０００５】公知の構成の欠点は、混合掻き取りスタッ
ドの頂上部分が十分に顕出する個所でのみケーシング壁
が掻き取られ、これらスタッドの間の領域では掻き取り
が行われない点にある。この欠点のある掻き取り効果に
よって、掻き取られない範囲において加工処理された生
成物が交換されないので、ケーシング壁との間で熱移動
の著しい低下が起こる。更に上記生成物によって左右さ
れる熱伝導度の悪さのために対流による熱移動が起こら
ない。同様にこれら問題は、掻き取られなかった材料が
ケーシングの内側壁で焼け焦げ乃至しなびて、これら範
囲で生成物のその後の伸びる滞留（ドエル）時間の理由
によって当該生成物がダメージを受けることとなるリス
クを必然的に伴う。更にケーシングの横断面が徐々に詰
まってくることによってスクリュータイプの押し出し機
の技術的特性がマイナスに影響を受ける。
【０００６】ドイツ連邦共和国特許出願第４１２２９１
２号公開公報(DE 41 22 912 A1)は、周辺方向に延在す
る捏和円板の密着表面がスクリューの軸線方向に横向き
で少なくとも部分的にスクリューの軸線に対して傾斜す
るエッジ部を備える双軸押し出し機を教示する。捏和円
板の堰止め効果がこの傾斜によって維持されるが、それ
らの自由な横断面通路範囲が広がって、加工処理される
べき生成物に熱的に有害かもしれない剪断ピークがはっ
きりと減少する。しかしながら、上記第４１２２９１２
号公開公報に示された実施態様もまた、ケーシングの内
側壁の全表面が掻き取られることを保証しない。
【０００７】減少した幅の混合掻き取りスタッドの加工
処理技術に関する利点を維持しながら、ケーシングの内
側壁の全表面の掻き取りを達成する上記スタッドの配置
を詳述することが本発明の目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明にしたがって、こ
の目的は請求項１の特徴部分の構成によって達成され
る。混合掻き取りスタッドは各捏和円板上で軸線方向に
互いに一列に並べられず（即ち、互い違いにずらされ
て）、その結果、これらの周囲緊密面は共同で円板の全
幅をカバーする。それ故、ケーシング壁にとどまってい
る材料が各軸線方向位置でその幅にわたる捏和円板の完
全な回転によるたった一回の操作で取り除かれる。最初
に記載された従来技術の欠点は有効に回避される。それ
故、これら捏和円板の優れた混合効果がケーシング壁の
完全な掻き取りを伴う。
【０００９】本発明の更なる特徴、詳細及び利点が図面
に関連した好ましい実施形態の以下の記載から明らかと
なろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、切り開かれた状態におい
てケーシング２を備えた双軸押し出し機１を示す。当該
双軸押し出し機１は、軸線５，６が平行な２本のシャフ
ト３，４を備えて構成される。モータ７が分岐歯車装置
８を介してシャフト３，４を同じ回転方向２９で駆動す
る。歯車装置８に隣接して、ケーシング２内にチャージ
ホッパー９（大まかに輪郭を描かれた）が、押し出し機
１内で溶融されるべきポリマーのために備えられてい
る。このホッパー９に続き且つその下方に、搬送スクリ
ュー要素１１がシャフト３，４に配設された給送域１０
が形成される。これに引き続いて、捏和円板１３が溶融
域１２でシャフト３，４に回転不能に取り付けられてい
る。これに、シャフト３，４が戻り搬送スクリュー要素
１５を備える蓄積域１４が続く。その戻り搬送スクリュ
ー要素の条筋（スレッド）は搬送スクリュー要素１１の
ものと反対の向きを有する。蓄積域１４に、搬送スクリ
ュー要素１７がシャフト３，４に取り付けられ押し出し
機１の搬送方向１８に給送する追加域１６が続く。戻り
搬送スクリュー要素１５の直後に、追加ホッパー１９
（大まかに輪郭を描かれた）がケーシング２に開口して
いる。充填剤やガラス繊維のような添加剤を溶融物に添
加するために供される。
【００１１】追加域１６に続く混合域２０において、上
記シャフト３，４は混合せん断要素２１，２２を備え
る。これらは好ましくは本発明に係る捏和円板１３であ
り、その詳細は以下に説明される。この混合域２０に続
く抜け口域２４において、開孔２５（大まかに輪郭を描
かれた）がケーシング２に形成されている。この抜け口
域２４において、搬送スクリュー要素２６がシャフト
３，４に取り付けられて、充填剤や補強剤が添加された
ポリマーを、排出部材としての所謂穴明き細片２８を備
えた排出域２７に向かう搬送方向１８に搬送する。
【００１２】本発明にしたがう捏和円板１３と混合せん
断要素２１，２２の位置決めに関して、好ましくはスク
リュータイプの押し出し機におけるプロセスにとって穏
やかな混合せん断作用が要求される個所でそれらは用い
られる。例えば填料が溶融物に均一に組み込まれる域
や、生成物自体が分子量分布、溶融インデックス(melti
ndex)又は温度に関して均一な形状に移行しなければな
らない域である。条件によって、混合せん断要素（２
１，２２、捏和円板１３）はスクリュータイプの押し出
し機において事実上どの位置にも用いることができ、プ
ロセスにおける条件と生成物の属性乃至特性に対応する
上記要素の実施態様を選択することが可能である。
【００１３】捏和円板１３のデザインを図２及び図３に
基づいて説明する。これらはシャフト３，４に軸線方向
位置において２つ１組で並んで回転不能におかれてい
る。シャフト３，４それぞれの連続する捏和円板１３は
１つの対から次の対へ、例えば３０°、４５°又は６０
°の定められた角度だけ互いにずらされている。これは
押し出し機では慣例のことなので、図２では１対の捏和
円板１３のみを示す。
【００１４】これら捏和円板１３は軸線方向に基本的に
レンズ状輪郭を有したツーフライト捏和円板である。当
該円板の幅Ｂに比べて、半径方向外向きの頂上部分３
０，３０’は、半径方向に後方に下がった肩部３１だけ
減少している。周辺に位置する混合掻き取りスタッド３
２，３２’はこのようにして形成される。これらスタッ
ドは各捏和円板に軸線方向に一列に並べられず、それら
の周囲緊密面３３が共同で円板の全幅Ｂをカバーする。
これは押し出し機加工処理された材料が、シャフト３，
４の全回転を通じて溶融域１２の近くで全表面にわた
り、ケーシング孔４２，４３によって形成されるケーシ
ングの内側壁３４から掻き取られることをもたらす。
【００１５】図３に示されるように、２つの対置するス
タッド３２，３２’は、当該スタッド３２，３２’の互
いに背を向けた前部３５が捏和円板１３のそれぞれの前
部３６と同一平面にあるような程度で列ずれＶだけずれ
ている。更にケーシング内側壁３４の完全な掻き取りの
効果は、特に頂上部分３０における円板肩部３１の全体
的な幅が最大で円板幅Ｂの半分になる場合に、達成され
る。
【００１６】図４及び図５に示された捏和円板１３の実
施形態において、混合掻き取りスタッド３２は頂上部分
３０（図４及び５の底部）に形成されており、当該スタ
ッドは円板幅Ｂに対して肩部３１だけ両側で狭くなって
いる。２つのスタッド３２’は第２頂上部分３０’（図
４及び５の上部）において上記スタッドに対してずれて
配設されており、その前部３５はまた捏和円板１３の前
部３６との平面にある。２つのスタッド３２’はそれら
の間にせん断間隔（すきま）３７を形成し、軸線方向に
関して対置する混合掻き取りスタッド３２に重複する。
３つのスタッド３２，３２’の緊密面３３はまた共同で
全円板幅Ｂをカバーし、材料がケーシング内側壁から完
全に掻き取られる。
【００１７】捏和円板１３の図４及び図５に示された実
施形態は都合の良いことには加工処理されるべき材料に
対してせん断混合効果を達成するのに供され、これはケ
ーシング壁の同時掻き取りを伴う。
【００１８】プロセス技術に関する条件に応じて、せん
断間隔３７は図６〜８に示されるように異なって具現化
されうる。図６に示された実施形態において、上記間隔
の底部３８の輪郭はシャフト３の軸線５に同心で半径Ｒ
を有した円弧のように形成される。これによって周囲方
向に均一なせん断間隔３７の深さとなる。捏和円板の他
の実施形態全てで、捏和円板の基本的外形乃至輪郭はま
た、次の図示での場合のようにシャフト軸線に対して偏
心して配設されてもよい。
【００１９】図７に示された実施形態において、せん断
間隔の底部３８は、シャフト３の回転方向２９と逆向き
に上昇しシャフト軸線５に対し偏向し半径Ｒ’を有する
円弧を形成する輪郭を有する。
【００２０】図８で、上記間隔の底部３８は円弧の輪郭
からずれた輪郭を備える。図９は捏和円板１３の別の代
替的な実施形態を示す。この形態において、間隔の底部
は、同じ方向に回転するスクリューシャフトを備えた多
軸スクリュータイプの押し出し機のための所謂自己クリ
ーニング型緊密外形のためそれ自体公知の原則にしたが
って具現化される。このために、左側の捏和円板１３Ｌ
（長さＣＤ）の頂上部分３０における半径方向に減少し
た肩部３１は右側の捏和円板１３Ｒ（長さＣ'Ａ'）にお
ける反対凸部３９と協働する。当該反対凸部３９Ｒの周
囲表面は共通の遊びを有して肩部３１の周囲表面にわた
って摺動し、捏和円板１３の相互掻き取りが、それ故に
自己クリーニングが行われる。同様にして、左側の捏和
円板１３Ｌは、詳述したように、右側の捏和円板１３Ｒ
の頂上部分３０の減少した肩部３１Ｒと協働する反対凸
部３９Ｌ（長さＡＣ）を有する。
【００２１】反対凸部３９に対置する側面（フランク、
それぞれ長さＢＤ、Ｂ'Ｄ'）は、半径方向に少なめに突
き出て交互に対置する捏和円板１３の緊密面３３（それ
ぞれ長さＡＢ、Ａ'Ｂ'）と協働する輪郭を有する。
【００２２】図９に示された捏和円板の組み合わせで、
輪郭の修正乃至補正によってケーシング壁の掻き取りの
他に、上記外形の自己クリーニングが達成される。同じ
効果は、捏和円板１３の図１０及び図１１に示された輪
郭によって異なるやり方で達成することができる。再
び、混合掻き取りスタッド３２と反対側のせん断間隔３
７とを備えたデザインがもたらされる。上記スタッド３
２の緊密面３３とせん断間隔３７の底部３８とは共に図
１０でのハッチングをつけられた円範囲で示された円形
輪郭によって作り出される。この円形輪郭の径２Ｒは押
し出し機１の２本の軸線５，６の隔たりａに対応する。
それらの偏心ｅは、緊密面３３の頭頂４１がケーシング
内側壁３４を掻き取るように設計されている。せん断間
隔３７は円弧の形状の輪郭を呈する２つのスタッド３
２’によって定められる。この円弧はそれぞれにおい
て、混合掻き取りスタッド３２の両側に肩部３１を形成
するほぼパラボラ状の輪郭によって隣接される。外形の
自己クリーニングは、一方の捏和円板１３Ｌのスタッド
３２の他方の捏和円板１３Ｒのせん断間隔３７との交互
係合によって達成される。スタッド３２，３２’の互い
違いにずらされた状態は再び、捏和円板１３の完全な一
回転によってケーシング内側壁３４が円板の完全な幅Ｂ
にわたり掻き取られることを達成するのに供される。
【００２３】上記例示的な実施形態がシングルフライト
の捏和円板を示している点に注意が喚起される。対応す
る捏和円板輪郭が増加することで、捏和円板は同じく多
数のフライト円板として具現化可能である。
【００２４】更に、上に示されたデザインを変更し互い
違いにずらされた状態の角度を変えた幾つかの捏和円板
が混合域において組み合わせ可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】部分的に切り開いた状態でのケーシングを備え
た双軸押し出し機の平面図である。
【図２】図１の断面線II-IIで押し出し機を通る概略的
な断面図である。
【図３】第１実施形態での捏和円板の平面図である。
【図４】第２実施形態での捏和円板の軸線方向における
側面図である。
【図５】図４の捏和円板の平面図である。
【図６】図５の断面線VII-VIIで捏和円板の部分断面図
である。
【図７】図６と底部隙間の異なる捏和円板の部分断面図
である。
【図８】図６や図７と底部隙間の異なる捏和円板の部分
断面図である。
【図９】捏和円板を備えたスクリュータイプの押し出し
機の、図１に類似した断面図である。
【図１０】図１や図９とは異なる実施形態での、捏和円
板を備えたスクリュータイプの押し出し機の断面図であ
る。
【図１１】図１０の捏和円板の１つの平面図である。
【符号の説明】
２ ケーシング ３，４ シャフト １１ スクリュー要素 １３ 捏和円板 ３０ 頂上部分 ３２ 混合掻き取りスタッド ３３ 緊密面 ４２ ケーシング孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲルハルト ヴァイリヒ ドイツ連邦共和国 デー・75428 イリン ゲン アインジートラーヴェーク ７ (72)発明者 ウルリヒ ブルクハルト ドイツ連邦共和国 デー・70372 シュツ ットガルト テーオバルト・ケルナーシュ トラーシュトラーセ 14

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ケーシング（２）と、平行で部分的に相
    互交差する数個の、好ましくは２個のケーシング孔（４
    ２，４３）と、当該ケーシング孔（４２，４３）に配設
    され好ましくは同じ方向に回転駆動可能な数本の、好ま
    しくは２本のシャフト（３，４）と、当該シャフト
    （３，４）に回転不能に取り付けられたスクリュー要素
    （１１，１７，２３，２６）と、上記シャフト（３，
    ４）に回転不能に取り付けられた相互噛合する捏和円板
    （１３）とを備えてなり、上記捏和円板のそれぞれの頂
    上部分（３０，３０'）が周囲に位置する混合掻き取り
    スタッドを形成するために円板幅（Ｂ）に関して減少し
    ている多軸スクリュータイプの押し出し機、特に双軸押
    し出し機において、 各々の捏和円板（１３）での上記混合掻き取りスタッド
    （３２，３２'）が軸線方向に互い違いにずらされて、
    周囲緊密面（３３）が共同で円板幅（B）全体をカバー
    することを特徴とする押し出し機。
  2. 【請求項２】 捏和円板（１３）の上記混合掻き取りス
    タッド（３２，３２'）が軸線方向に互いにずらされて
    配置され、その互いに背を向けた前部（３５）がそれぞ
    れの円板前部（３６）と同一平面にあることを特徴とす
    る請求項１に記載のスクリュータイプ押し出し機。
  3. 【請求項３】 捏和円板（１３）に頂上部分（３０'）
    に配設され軸線方向で外の方へ互いに違いにずらされて
    相互間でせん断間隔（３７）を形成する混合掻き取りス
    タッド（３２'）が、第２頂上部分（３０）に配設され
    上記せん断間隔（３７）と重複する混合掻き取りスタッ
    ド（３２）と組み合わされることを特徴とする請求項１
    又は２に記載のスクリュータイプ押し出し機。
  4. 【請求項４】 せん断間隔（３７）の底部（３８）がシ
    ャフト（３，４）の回転方向（２９）と反対向きに高く
    なっていることを特徴とする請求項３に記載のスクリュ
    ータイプ押し出し機。
  5. 【請求項５】 捏和円板（１３）の肩部（３１）に側面
    を接する混合掻き取りスタッド（３２）が、加工処理技
    術に関する条件を満たす円形状から偏った輪郭を有する
    ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の
    スクリュータイプ押し出し機。
  6. 【請求項６】 ２個の混合掻き取りスタッド（３２，３
    ２'）の間に位置する円板側面での反対凸部（３９）に
    して、円板肩部（３１）の減少輪郭及び／又は当該肩部
    と噛み合う捏和円板（１３）のせん断間隔（３７）の底
    部（３８）に対応する凸部を特徴とする請求項１〜５の
    いずれか一項に記載のスクリュータイプ押し出し機。
  7. 【請求項７】 混合掻き取りスタッド（３２）の外側輪
    郭と当該スタッド（３２）に向かい合う捏和円板（１
    ３）のせん断間隔（３７）の底部（３８）が、周囲方向
    に連続しその径が２本のシャフト（３，４）の軸線方向
    間隔（ａ）に等しく混合掻き取りスタッド（３２）がシ
    ャフト回転でケーシング壁（３４）に接触するようにそ
    の偏心（ｅ）が定められている偏心円形輪郭によって形
    成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項
    に記載のスクリュータイプ押し出し機。
  8. 【請求項８】 混合掻き取りスタッド（３２）に側面を
    接する円板肩部（３１）の全幅が最大で円板幅（Ｂ）の
    半分になることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一
    項に記載のスクリュータイプ押し出し機。
  9. 【請求項９】 捏和円板の基礎輪郭が多数フライト輪郭
    であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に
    記載のスクリュータイプ押し出し機。
  10. 【請求項１０】 捏和円板（１３）の基礎輪郭がシャフ
    ト軸線に対して偏心して配設されることを特徴とする請
    求項１〜９のいずれか一項に記載のスクリュータイプ押
    し出し機。
  11. 【請求項１１】 異なる形態と違い違いのずらしの角度
    の複数の捏和円板（１３）が混合域で組み合わされるこ
    とを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の
    スクリュータイプ押し出し機。
  12. 【請求項１２】 相互に互い違いにずれる複数の捏和円
    板（１３）が用いられる場合に、その互い違いのずらし
    の方向が右に又は左に広がることを特徴とする請求項１
    〜１１のいずれか一項に記載のスクリュータイプ押し出
    し機。
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