JPS58193108A - 回転処理機 - 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】 本発明は処理装置に関する。一層詳しくは１本発明はプ
ラスチック、重合材料を処理するのに特に有用な回転処
理機に関する。

回転処理機はこの分野では公知である。このように回転
処理機に関する詳細は米国特許第４，１４２．８０５号
、同第４，１９４，８４１号、同第４．２０７．００４
号、同第４，２１３，７０９号、同第４，２２７，８１
６号、同第４，２５５．０５９号、同第４，２８９，３
１９号、同第４．３００．８４２号に記載されている。

これらの米国特許に開示されている回転処理機の個別の
基本的な処理通路の必須要素としては、少なくとも１つ
の処理チャンネルを有する回転要素と、この処理チャン
ネルと共に密閉処理通路を形成するように配置した同軸
の閉鎖面を与える固定要素とがある。固定要素は通路に
材料を供給する入口と、通路から材料を排出させる出口
とを有する。材料を阻止しかつ材料を収集する端壁面を
午える部材もこの固定要素と組合わせてあり、この部材
は出口付近に配置してあって通路に供給される材料の移
動を阻止し、動いているチャンネル壁と接触して阻止材
料と動いているチャンネル壁との相対運動を４えるよう
になっている。この相Ｗ作用で、移動壁と接触している
材料が端壁面に向かって前方に引きずられて収集、制御
下の処理、排出の作業を受けることになる。

Ｌ記米国特許に開示されているように、処理通路はかな
り融通性のあるポリマー処理能力を与える。これらの通
路は、とりわけ、融解、混合、加圧、圧送、脱蔵、均質
化のほか、通路内で処理されている材料に成分を加えた
り、そこから成分を抽出したりするポリマー処理作業を
効果的に行なうことができる。

本発明は、効率、製品品質およびあらゆる処理特性の点
でポリマー処理作業において特別の利点を与える新規で
改良された設計を有する回転処理機を意図している。

本発明の回転処理機は複数の環状チャンネルを有する回
転１ｊ’素（ロータ）と、これらのチャンネルと協働し
て密閉処理通路を構成するように配置した同軸の閉鎖面
を与える固定要素とを包含する。このように形成した通
路は、処理ステージとなる複数の通路を与えるようにな
っており、この処理ステージをロータの別のチャンネル
で形成した通路を含む別の処理ステージに連絡させるこ
とができる。処理ステージの各処理通路は入口装置と、
出口装置と、固定要素と組合わせてありかつ入口に供給
された材料を回転チャンネル壁によって前方に運んで通
路から排出させるように配置したチャンネル阻止部材と
を包含する。

本発明の回転処理機の処理ステージの重要で独特の設計
上の特徴によれば、処理ステージの処理通路のチャンネ
ルを有する回転面と同軸の固定閉鎖面との間に間隙があ
る０本発明によれば、この間隙は比較的広くて、処理ス
テージの通路間でかなりの量の材料の入れ替えがあるよ
うに設計しである。この比較的広い間隙を通して通路間
で入れ替わる材料は溶融した材料、または溶融してない
材料、あるいは部分的に溶融した材料でありうるが、回
転中に通路の周囲のほぼすべての部分にわたって入れ替
わる。この入れ替わりでステージで処理されている材料
は特に効果的かつ徹底的に混ざり合う、さらに、入れ替
わった材料は処理機の、剪断作用、温度の高い状態を発
生して入れ替わり材料の効果的な処理を行なうことので
きる区域に通される。この区域を有効に利用することに
よって、処理機の全処理表面積が大きくなり、全体的に
効率の非常によい処理ステージを得ることができる。

本発明の改良回転処理機処理ステージのもう１つの重要
な設計上の特徴によれば、処理機から外部への材料の漏
洩を効果的に制御しかつ処理済み材料の品質を改善する
ように配置した新規な漏洩材料回収チャンネルが設けで
ある。

本発明の新規な回転処理機に関する詳細およびその利点
は１図面を参照しての以下の詳細な説明からより充分に
理解されよう。

本発明の回転処理機の新規な設計が第１．２．３図にそ
の最も広い形態で示しである。まず第１図を参照して、
本発明の回転処理機はロータ１２を包含し、このロータ
はハウジング１６を包含する固定要素内で回転する駆動
軸１４に装着しである。ロータ１２は複数の処理チャン
ネル２１．２３．２５．２７を有し、各処理チャンネル
はロータ表面２０から内側に延びる対向側壁を有する。

ロータ１２を回転させる手段が簡単にＭ（第１図）で示
しである。このような手段は押出機などのポリマー処理
装置を回転させるのに普通に用いられている任意適当な
形式のものでよく、当業者にとって周知のものである。

固定要素のハウジング１６は同軸の閉鎖面３８を与えて
おり、この閉鎖面はロータ１２の表面２０と協働してチ
ャネンル２１．２３．２４．２７と共にそれぞれ密閉処
理通路２２．２４．２６．２８を形成している。

処理通路２２．２４．２６．２８は本発明の回転処理機
の処理ステージとなり、この処理ステージは特に重合材
料の溶融処理に適する。

さて、第３図を参照して、可塑化、非可塑化を問わない
重合材料のような材料は、入口４２と連通したホッパ（
図示せず）から本発明の回転処理機の処理（融解）ステ
ージに適当に供給される。

第３図に示すように、ハウジング１６の同軸面３８はそ
の大部分にわたって円筒形であるが、チャンネル２１．
２３．２５．２７および隣接人口４２の部分にわたって
延びるアンダカット部４４を備えていると好ましい、こ
のアンダカット部４４の幅は、その側壁４６がロータ１
２の円筒状部分２０にわったて延びていて第１ステージ
の各通路に重合固体を送り込むのを助けるようになって
いる取り入れ室を形成するようなものとなっている。

作動に当って、材料は重力あるいは強制的に入口４２を
通して処理機に供給され、アンダカ−／　ｈ部４４によ
ってチャンネル２１．２３．２５．２７に押し込められ
る。融解ステージの通路２４が第３図に示しであるが、
これは他の融解ステージ通路２２．２６．２８と同じ寸
法、配置の構造要素を有する。融解ステージの各通路は
出口付近５０に配置したチャンネル阻止部材４８を包含
する。各通路の出口５０は、好ましくは、通路まわりの
周方向距離の大部分にわたって入口４２から隔たってい
る。

第１．２．３図に示したように、各阻止部材４８は融解
ステージの各通路に対して材料阻止端壁面５２を榮える
。したがって、作動時、融解ステージの各通路に供給さ
れた材料の主部分は動いているチャンネル壁と阻止され
た材料との間で動くことになる。このようにして生じた
相対運動により、移動壁のところで材料の内部に摩擦熱
が生じる。さらに、融解ステージ通路のチャンネル壁（
好ましくは、処理機チャンネル壁のすべて）は１通常、
公知要領で室６（第１図）に供給される熱伝達流体によ
るなどして加熱される。適当な加熱手段についての詳細
は米国特許第４，１４２．８０５号および同１＠４，１
９４，８４１号に見出しうる。

通常、チャンネル壁の材料を前方に引きするという作用
は、通路まわりで徐々に圧力を高め、各融解通路の最高
圧力は普通、阻止部材４８の表面５２で生じる。この表
面５２の寸法形状は、材料を収集して通路から出口５０
を通して排出させるようにしである。

材料の排出を制御する装置が出口５０を連通ずるように
配置しである。この排出制御装置は、排出速度あるいは
排出圧力または両方を制御してそれを処理表面積、回転
速度、処理されつつある材料の性質に合わせ、排出圧力
を発生させると共に材料の所望処理（融解）程度を得る
ようになっている。適当な排出制御装置は出口５０の開
口寸法を持ち、所望の排出速度あるいは排出圧力または
両方で出口から材料を排出させるように配置した絞り弁
、押出ノズル、ダイスのいずれでもよい。

先に述べたように、融解は、主としてチャンネル壁によ
って構成されている融解処理表面積によって達成される
。しかしながら、本発明によれば、処理ステージ要素の
付加的な表面積を有効に利用して材料を混合、融解する
ことによって全融解効率が改善される。混合、融解全効
率の改善は、チャンネル２１．２３．２５．２７間のロ
ータ表面２０とこれらの表面に対向する表面３８の部分
との間にある間隙を選択的に調節して特に効果的な処理
ステージを与えることによって行なわれる。全融解特性
の改善が行なわれる。

第１図に最も良く示すように、ロータ１２の表面２０と
要素１６の表面３８との間の間隙１３０は、特に、ロー
タ１２の端表面２０と表面３８との間の間隙１３２に比
べて比較的広い、たとえば、本発明による融解ステージ
を包含する代表的な回転処理機では、間隙１３０は約０
．２４インチ（０，６４ｃｍ）以上であり、間隙１３２
は約０．０１０インチ（０，０３ｃ諺）ないし約０．０
２５インチ（０、０６ｃ■）である。

固定閉鎖面３８とロータ１２の融解ステージチャンネル
を有する表面２０との間の比較的広い間隙１３０は本発
明独特の特徴゛であり、２つの特別の利点を有する。広
い間隙番設けたことにより、かなりの量の材料が融解ス
テージ通路間で入れ替わり、材料の混合が特に効果的に
行なわれる。この入れ替わりで、第２図に示す徹底的な
混合作用が生じる。この図で、矢印は流れを示し、これ
は異なった時刻に生じ、融解ステージ通路間の材料の入
れ替わりを行なわせる０図示のように、チャンネル２１
．２３．２５．２７間の表面２０を越えて融解ステージ
通路間で大量の材料の強制的な入れ替えが行なわれる。

材料を徹底的に混合するのに加えて、この広い間隙は３
本発明の処理ステージに非常に効果的な処理表面を追加
する。入れ替え状態では、間隙１３０は剪断力および摩
擦熱の高い状態を生じさせ、入れ替わり材料の融解状態
を最高にする領域となる０間隙１３０を通って融解通路
間で入れ替わる材料は溶融、非溶融、部分溶融のいずれ
でもありうるが、この入れ替わりは各回転融解ステージ
通路のほぼ全周にわたって生じる。したがって１本発明
の改良融解ステージを包含する回転処理機は最良の融解
状態の下に重合材料を処理することのできるかなり大き
な融解処理表面積を提供する。

従来は、ロータ表面２０と閉鎖面３８との間の間隙を広
くとるのは避けていたのである。前記米国時°許に開示
されているように、外部への漏洩という回転処理機にお
ける潜在的な問題があるためにこうせざるをえなかった
のである０通常は。

シール、特に米国特許第４，３００，８４２号に開示さ
れているシールを用いてロータ表面とハウジング端面と
の間の比較的狭い間隙１３２を通って外に漏れるのを効
果的に減らし、制御する。しかしながら、ロータ、ハウ
ジング間に比較的広い間隙を用いるということは設計、
コスト、シール効果の点で問題を提起する０本発明の融
解ステージは比較的簡単であるが非常に効果的なやり方
で外部への漏洩を効果的に減らし、制御するようになっ
ている特別な特徴を有する。この特別な特徴は、比較的
広い間隙を効果的に利用しながらも徹底的な混合を行な
うと共に融解ステージに対して非常に効果的な処理表面
積をかなり増やすという重要な改良である。

第１，２．４図に示すように１通路２２．２８漏洩材料
収集チヤンネル１４０が設けである。この回収チャンネ
ル１４０は壁１４２，１４４を有する。ロータ１２の一
端で、チャンネル１４０の壁１４２はチャンネル２１と
チャンネル１４０との間に延びる表面２０と連通してい
る０反対端のところで、チャンネル１４０はそことチャ
ンネル２７との間に延びる表面２０と連通している。

ロータ１２の両端で、チャンネル１４０の壁１４４は壁
１４２の高さより高く上方に延び、ロータ１２の端面２
０のところで終っており、表面２０．３８間に間隙１３
２を与えている。第１図に示すように、シール１３３、
好ましく米国特許第４．３００，８４２号に開示されて
いる形式のシールが表面２０に設けてあって間隙１３２
をシールしている０図示の配置、設計では、チャンネル
１４０に隣接した表面２０を越えて通過した通路２２．
２８からの材料はそれが間隙１３２の区域に到達前にチ
ャンネル１４０のよって収集されることになる。好まし
い収集チャンネル１４０は比較的狭く、このチャンネル
の周囲に集められた材料に効果的な圧送作用を与えるよ
うになっている。

第４図に示すように、チャンネル１４０に集められた材
料は動く壁１４２．１４４によって阻止部材１４８の材
料阻止端壁面１４．６に向かって前方に引きずられる。

先に述べたように、チャンネル１４０の形状寸法は、任
意所与のロータ速度で、収集された材料が阻止部材１４
８に向かって前方に効果的に圧送、すなわち引きずられ
るように選定する。チャンネル１’４０に集められ、表
面１４６によって阻止された材料は収集チャンネル出口
を通してチャンネルから排出される。この収集チャンネ
ル出口をチャンネル１４０からの材料を処理機から直接
排出するように配置してもよいし、収集チャンネル材料
を隣接の処理通路のような処理通路に送ってこの通路か
ら排出するか、あるいは処理通路内で材料を再循環させ
るようにしてもよい。

ゝ−チャンネル１４０から材料を排出する好ましい配置
が第５図に示してあり、ここでは、表面１４６のところ
に集められた材料は収集チャンネル材料移送溝１５０を
通してチャンネル１４０から排出される。移送溝１５０
は表面１４６に隣接した同軸の表面３８に形成しである
。溝１５０の開口端は表面１４６に集められた材料を受
け、この受けた材料を表面２０を越えて移送し、隣接の
通路２２または２８の入口区域に排出するように配置し
である。第５図に最も良く示しであるように、移送溝１
５０の開口端は表面１４６の上流のチャンネル１４０の
区域においてロータ１２の軸線を平行に延び、表面２０
を横切ってロータ１２の軸線に対して横方向に延び、阻
止部材４８の下流のチャンネル２１（または２７）の区
域でロータ１２の軸線に対して平行に延びている。この
ように配置したとき、移送溝１５０が表面１４６に集め
られた材料を排出する出口と、通路２２（または２８）
の低圧入口区域に収集材料を供給する入口とを与える。

上記の説明かられかるように、本発明の新規な融解ステ
ージは特別の融解効率を与える処理表面積を追加するこ
とができる。この追加は、各融解通路間の表面２０と融
解通路を有するロータ部分の端区域通路の表面２０を越
えて自由に材料を通す比較的広い間隙１３０を与える設
計によって達成される。ロータ１２の端区域付近で間隙
１３０を通る材料を収集するようになっている収集チャ
ンネルが設けである。これらのチャンネルは端区域から
材料を収集して取出し、端壁面１４６に収集材料を迅速
に圧送する。ここで、収集材料は端通路２２．２８の入
口４２に移送される。したがって、これらの収集チャン
ネルは、収集材料が外側間隙１３２に達するのを効果的
に防ぐ率でロータの端区域から材料を連続的に収集、取
出すことによって材料の外部への漏洩の可能性を減らし
、それを効果的に制御する。

外部＆の漏洩を効果的に制御するのに加えて、収集チャ
ンネルは、本発明の融解ステージの全融解効率を改善す
るのにも貢献する。収集チャンネルの前述動作において
、収集材料は端通路２２．２８の入口に再循環させられ
、ここで溶融材料が未溶融あるいは部分溶融材料と混合
されうる。この再循環収集溶融材料の未溶融または部分
溶融材料との混合あるいは融合は全融解効率を改善する
のに貢献する。このように効率を改善したことにより、
粘性のある溶融材料が未溶融または部分溶融材料の間に
侵入し、未溶融または部分溶融材料の変形を促進するこ
とになる。

第６．７．８図は、材料収集チャンネルが隣合った融解
通路間で表面２０に配置しである、本発明の別の概念を
示している。第６図に示すように、壁１６２，１６４を
有する材料収集チャンネル１６０は通路２６．２８間の
表面２０に設けである。融解処理ステージの他の通路間
の表面２０には付加的な収集チャンネル１６０を設けて
もよい、チャンネル１４０と同様に、チャンネル１６０
は収集材料を効果的に圧送するようになっており、この
機能を効果的に果すことのできる形状寸法を有する０図
示したように、間隙１３０を過つて通路２６．２８間で
入れ替わる材料はチャンネル１６０に集められ、部材１
５６の材料阻止端壁面１５４（第７図）に向かって前方
に迅速に引きずられる０表面１５４で阻止された材料は
適当な出口を通してチャンネル１６０から排出される。

チャンネル１６０の出口は、材料を処理機から直接排出
するか、あるいは融解通路に材料を移送してその通路か
ら排出するかまたはこの通路で処理された材料と共に再
循環させるかするように配置してもよい。第８図に示す
ように、表面１５４で収集された材料は移送溝１５８に
供給して隣の通路に送るのが好ましい。

表面１５４に隣接して同軸の表面３８に移送溝１５８が
形成しである。この溝１５８の開放端は表面１５４で阻
止され、集められた材料を受け、それを表面２０を越え
て移送して通路２８の入口区域に排出するように配置し
である。第８図に最も良く示すように、溝１５８の開放
端は表面１５４の上流のチャンネル１６０の区域におい
てロータ１２の軸線に平行に延び、表面２０を横切って
ロータ１２の軸線に対して横方向に延び、阻止部材４８
の下流の隣接通路２８の区域を横切ってロータ１２の軸
線に対して平行に、延びている。隣合った融解通路間で
表面２０上に材料収集チャンネルを配置したことにより
、間隙１３０内の材料の残留時間を減らし、間隙１３０
を通る材料をより強烈に混合できる。

第９−１６図は本発明の新規で改良された融解ステージ
を用いる特に好ましい多ステージ回転処理機を示してい
る。第９図に示したように、ロータ２１２は複数の処理
通路を有し、これらの処理通路は第１、第２、第３の処
理ステージを与えるようになっている。それぞれチャン
ネル２２１゜２２３．２２５．２２７を形成した処理通
路２２．２２４，２２６．２２８が本発明の融解ステー
ジである第１ステージとなる。第２ステージは内外の部
分を包含し、チャンネル２２９を形成した通路２３０が
内方部分となり、チャンネル２３３を形成した通路２３
４が外方部分となる。第３ステージはチャンネル２３１
を形成した通路２３２によって榮えられ、第２ステージ
の内外部分の間に位置し、それらを分離している。後に
詳しく説明するように、これらのステージは表面２３８
に形成した材料移送溝によって相互に連絡している。こ
れらの移送溝は１つのステージで処理された材料が別の
ステージに移送されうるように配置しである。本発明の
特に好ましい実施例を説明するために、図示多ステージ
回転処理機の第１ステージは本発明の融解ステージとな
り、第２ステージは融解ステージ処理材料を混合するよ
うになっており、第３ステージは第２ステージで処理し
た材料を加圧し、処理機から排出するようになっている
。

図示処理機では、融解通路のチャンネルを有する表面２
２０は間隙２７２分だけ表面２３８から隔たっており、
この間隙は、本発明の処理機の融解ステージでは約０．
２５０インチ（０，６４Ｃ■）である。さらに、壁２８
２，２８４を有する収集チャンネル２８０が通路２２２
に隣接して表面２２０に配置しである。阻止表面２２８
を与える阻止部材２８６（第１１図）が固定要素に対し
て配置してあって収集チャンネル２８０内に半径方向に
延びている。

作動に当って、材料は入口２４２を通して処理機に供給
され、アンダカット部２４４によってチャンネル２２１
．２２３．２２５．２２７に押し込められる。この状態
は第９，１０．１１．１２図に示しである。第１θ図は
融解ステージの通路２２２，２２４，２２６．２２８を
有するロータ２１２の部分と第２ステージの内側部分の
第１通路２３０とを示している。第１２図はチャンネル
２２７を形成した融解ステージの通路２２８を示してお
り、他の融解ステージ通路２２２，２２４．２２６と同
じ構造要素の寸法、配置を有する。この融解ステージの
各通路は各融解ステージ通路と連通ずるように配置した
チャンネル阻止部材２４８を包含する。阻止部材２８６
（第１０．１１図）も移送溝２５０付近に配置“してあ
って表面２８８のところで阻止し、集めた材料を溝２５
０に供給する。移送溝２５０は、処理通路のまわりの周
方向距離の大部分にわたって入口２４２から隔たってい
るのが好ましい。

第１０．１１．１２図に示したように、各阻止部材２４
８は融解ステージの各通路の材料阻止兼材料収集端壁面
２５２を与える。さらに、融解ステージ内の融解作業は
第１−８図の端ステージに関して先に説明したのとほぼ
同じである。融解処理表面積は相対運動を生じさせる際
にチャンネル側壁によって構成される面積のほか、間隙
２７２のところで表面２２０，２３８によって与えられ
る面積を含む。こうして、この融解ステージはそこで処
理される材料の効果的な融解と徹底的な混合を行なう。

本発明の融解ステージ通路の特に好ましい阻止部材はチ
ャンネル壁と共に溶融体プール空間を与える側面を有す
る範囲だけ材料収集面から隔たった材料阻止表面を有す
る。

融解ステージで処理された材料は各通路から排出され、
収集チャンネル２８０に収集された材料も材料移送溝２
５０（第１０．１１図）を通して排出される。阻止部材
２４８の表面２５２の上流側に隣接して同軸の表面２３
８に移送溝２５０が形成しである。この移送溝２５０は
ロータ２１２の軸線に平行に延び、溝２５０の開放端は
表面２８８および各通路の表面２５２のところで集めら
れた処理材料を受け、それを収集チャンネル２８０、チ
ャンネル２２１問およびチャンネル２２３．２２５．２
２７間でロータ表面２２０を越えて移送し、第２ステー
ジ処理通路２３０の内側部分に排出するように配置しで
ある。第１Ｏ１１１図に示すように、溝２５０の最外方
端部は通路２３０の入口となる。

第９．１０．１１図に示す融解ステージはほぼ同じ形状
、寸法の４つの処理通路を有する。本発明を実施するに
際して、これより多いあるいは少ない通路を用いてもよ
いし、他の融解ステージ通路と形状１寸法の異なる溶融
体処理ステージ通路を用いてもよい。

図示した多ステージ処理機の第２処理ステージは第３ス
テージの少なくとも１つの処理通路によって分離された
内外部分を包含する。第９図に示したように１通路２３
０は第２ステージの内側部分となり、通路２３４は外側
部分となる。第９．１Ｏ１１１図に示したように、溶融
体通路２２８と処理通路２３０との間の表面２２０には
収集チャンネルは配置してない、その代りに、図示設計
では、材料が通路２２８から表面２２０を越えて通路２
３０まで通れるようにしており、これは表面２２０のほ
ぼ全周にわたって起る。

表面２２０を越えて通路２３０に通った材料は融解ステ
ージ材料移送溝２５０から通路２３０に供給された材料
に加わり、融解ステージ材料の内側通路２３０への全供
給率をかなり高めることになる。内側通路２３０への融
解ステージ材料の供給率の増大は図示多ステージ回転処
理機の効率を改善するのに貢献する重要な特徴である。

第９．１１図に示したように、通路２３０は平行な側壁
を有し、融解ステージ通路２２２，２２４．２２６．２
２８よりも広い０図示処理機において、通路２３０は融
解ステージ材料を混合あるいは均質化する機能を与えら
れ、この形状寸法はこの機能を効果的に果せるように選
定される。

しかしながら、通路２３０の選定した形状寸法は融解ス
テージ処理材料を内側通路２３０に供給する率と、通路
２３０の材料を処理、排出する能力との間に変化を与え
る可能性がある。この変化により、通路２３０の融解ス
テージ材料を処理、排出する能力が融解ステージ材料を
この通路に供給する率よりも大きくなる。内側通路が材
料を受ける率とこの通路の材料を処理、排出する体積／
比率能力の間の変化すなわち不一致は処理通路、特に処
理機の排出部において圧力、流量、温度のかなり大きい
変動を生じさせる可能性がある。しかしながら、本発明
の融解ステージは図示要領で第２処理ステージの通路に
対して配置してあって第２処理ステージ通路への融解ス
テージ材料の供給率を高め、通路を通る材料の流量をよ
り均一にすることができる。さらに、表面２２０を越え
て通路２２Ｂから通路２３０へ行く材料の供給率は、表
面２３８と通路２２８．２３０を分離している表面２２
０の間の間隙を選択的に減することによって制御、調節
することができる。

第１Ｏ１１１，１３図を再び参照して、融解ステージ処
理材料は溝２５０によって第２ステージの内側部分の通
路２３０に移送される０本発明の回転処理機においては
、融解ステージ処理材料は、阻Ｉｆ部材２５４によって
阻止された材料と。

材料を材料阻止端壁面２５６まで前方に引きする、すな
わち運ぶ通路２３０の移動チャンネル壁との間に生じる
相対運動によって通路２３０内で効果的に混ぜ合わされ
る０本発明の多ステージ処理機では、第２ステージ内側
部分（部材２５４−第１３図）の処理通路の阻止部材は
第１ステージ通路阻止部材２４８の周方向位置から約１
８０度のところに配置される。したがって、通路２３０
内で、材料は阻止部材２５４に達する前に通路を通って
約半回転だけ移動する０部材２５４の表面２５６のとこ
ろで阻止され、集められた材料は内側材料移送溝２５８
を通してこの通路から排出される。

第１４図に示す移送溝２５８は理想化しかつ簡略化して
°示してあり、矢印は第２ステージの内外部分の通路に
配置した阻止部材および第３ステージ通路に配置した阻
止部材に対する流れ方向を示している０図示のように、
遺贈溝２５８は同軸の表面２３８に形成してあり、表面
２５６に集められた材料を受け、それを通路２３０から
外側通路２３４に移送するようになっている。本質的に
、移送溝２５８の開放端は１図示のように１表面２５６
の−Ｌ流の通路２３０の区域からロータ２１２の軸線に
平行に、次に通路２３２に隣接した表面２２０を横切っ
てロータ２１２の軸線に対して横力向に、さらに通路２
３２のチャンネル２３１を横切り、通路２３２，２３４
間の表面２２０を横切って阻止部材２６０の下流の通路
２３４の区域までロータ２１２の軸線に平行に延びてい
る。このように配置したとき、移送溝２５８は内側ステ
ージの通路２３０から材料を排出する出口と、外側部分
の通路２３４に材料を供給する入口とを提供する。移送
溝２５８内の材料が通路２３０、２３４を分離している
通路２３２の開放チャンネル２３１を横切って運ばれる
ことに注目されたい０作動に際して、通路２３２は充分
に満たされ、高い圧力を発生して移送溝２５８からチャ
ンネル２３１への材料の漏洩を最小限に抑えるように設
計する。

米国特許第４，２２７，８１６号に記載されているよう
に、移送溝２５８は取外し自在の流れ指向ユニットに形
成してもよい、このユニットは選定通路と移送溝が協働
できるように配置したハウジング２１６のスロット内に
装着しうる。この移送溝を組合わせた阻止部材も取外し
自在の流れ指向ユニットに設けてもよい。

図示し、説明した第２ステージの内側部分は１つの通路
を包含するが、この好ましい図示配置を変えてもよい。

たとえば、内側部分が２つ以上の通路を持っていてもよ
く、その形状寸法は同じであってもよいし、異なってい
てもよい０図示したように、好ましい第２ステージ内側
部分通路は、第１ステージ処理材料を受ける通路が材料
をこの通路に供給する率よりも大きい処理、排出能力を
有する形状寸法を持つものである。しかしながら、ある
種の第２ステージ処理作業のために、第１ステージ材料
を受ける通路の選定した形状寸法は材料の供給率に等し
いか、あるいは小さい能力を与えることができる。

第１５図に示すように、材料は移送溝２５８を通して第
２ステージの外側通路２３４に供給される。供給された
材料は通路２３４のチャンネル壁によって阻止材料２６
０まで前方に引きずられ、表面２６２で集められてから
外側部分材料移送溝２６４を通して排出される。

第９図に示す第２ステージ外側部分は１つの通路からな
るが１本発明の回転処理機は２つ以上の通路を備えてい
てもよい、第９図に示すように。

第２ステージ外側部分の処理通路は第２ステージ内側部
分の処理通路とは幾分寸法が異なる０図示処理機では２
通路チャンネル２３３はもっと狭く、その寸法形状は通
路２３４への供給を行なうのに必要な圧力を効果的に発
生するように選定する。しかしながら、外側部分の通路
の数、形状。

寸法は互いに、あるいは内側部分通路に対して同じでも
、異なっていてもよい。

第１４図を再び参照して、第２ステージ外側部分通路２
３４で処理された材料は材料移送溝２６４を通して第３
ステージの処理通路に移送される。移送溝２６４は同軸
の表面２３８に形成し、表面２６２のヒ流の通路２３４
の区域からロータ２１２の軸線に平行に延び、次に表面
２２０を横切ってロータ２１２の軸線に対して横方向に
、そして阻止部材２６６の下流の通路２３２の区域まで
ロータ２１２の軸線に平行に延びる開放端を有する。第
３ステージ２３２（第９．１６図）は、主として、第２
ステージの外側部分から供給される材料の加圧あるいは
圧送ステージとして作用するようになっている。したが
って、この通路の形状寸法は１作動中常時少なくとも部
分的に満たされ続け、高い排出圧力を発生できる能力を
有する通路を榮えるように選定される。第１６図に示す
ように、第３ステージ処理通路に供給される材料は通路
２３２のチャンネル壁によって阻止部材２６６まで前方
に引きずられる０表面２６８に集められた材料は出口２
７０を通して処理機から排出される。絞り弁２９５（第
１６図）として示す排出制御手段が出口２７０に対して
配置してあって材料の排出量あるいは排出圧力または両
方を制御する。

第９図は１つの通路からなる第３ステージ処理部分を示
しいるが、この通路は１つに限らない。

この通路は並列、直列いずれに接続してもよい。

たとえば、複数の第３ステージ処理通路を相互連絡し、
材料を１つの通路から別の通路に移送して処理機から排
出するようにしてもよい、あるいは、複数の第３ステー
ジを相互連絡し、材料を各通路に送り、そこから排出す
るようにしてもよい。

本発明の多ステージ処理機は作動、設計上特別の利点の
ある非常に有効な重合処理機である。先に説明し、図示
した多ステージ処理機は、コンパクトなサイズ、低動力
消費率、はぼ一定の率、圧力で高品質のポリマー溶融製
品を常に効果的に融合、混合、排出することのできる高
生産性という利点を有する。たとえば、第９−１０図に
関連して説明した形式の多ステージ回転処理機は種々の
重合材料を処理するように設計した。この処理機は１４
インチ（３５，５６ｃ層）の外径を有するロータを包含
し、このロータは第９図に示すような材料移送構で連絡
した処理通路の配置を有する。これらの材料移送溝は第
１４図に示すとほぼ同じ配置で固定ハウジングの同軸表
面に形成すこの設計の融解ステージ通路は第９図に示す
ように４つのくさび状チャンネルを包含する。各チャン
ネルは、最大幅１インチ（２，５４ｃ■）。

最小幅０．６５インチ（１，６５ｃｍ）、高さ２゜４５
インチ（６，２２ｃｍ）である、各溶融体処理チャンネ
ルを分離している表面２２０の幅は１インチ（２、５４
ｃ層）である、４つのくさび状チャンネルを有するロー
タ２１２の表面２２０と表面２３８の間の間隙２７２は
０．２５インチ（０゜６４ｃｓ＋）である、さらに、収
集チャンネル２８０は１２ステ一ジ通路から最も遠いチ
ャンネルに隣接した融解ステージチャンネルを有する表
面２２０に配置しである。この収集チャンネル２８０は
くさび状であり、最大幅０．２５インチ（０，６４ｃｍ
）、高さ２．４５インチ（６，２２ｃｍ）である、収集
チャンネルと隣接の溶融体処理チャンネルとの間の表面
２２０は１インチ（２、５４ｃ■）である、第２ステー
ジ内側部分通路は１つの矩形チャンネルを包含し、この
チャンネルは幅１インチ（２，５４ｃ■）、高さ２．４
５インチ（６，２２ｃ■）である、第２ステージチヤン
ネルと隣接の溶融体処理チャンネルとの間の表面２２０
の幅は１インチ（２，５４ｃｓ＋）である、処理機の第
２ステージ外側部分通路は１つの矩形チャンネルを包含
し、このチャンネルは輻０．５インチ（１，２７ｃｓ＋
）、高さ２．４５インチ（６，２２ｃｍ）である、第３
ステージ処理通路は最大幅０．２５インチ（０，６４ｃ
■）、高さ２．４５インチ（６，２２ｃ■）である１つ
のチャンネルを有する。内側部分チャンネルと第３ステ
ージチヤンネルとを分離している表面２２０の幅は１．
５インチ（３，１８ａｍ）であり、第３ステージチヤン
ネルと外側ステージチャンネルとの間の表面２２０の幅
も１゜５インチ（３，１８ｃｍ）である。

ここに説明した設計の多ステージ回転処理機の代表的な
処理作業においては、重合材料は、２０００　ｌｂｓ／
ｈｒ、（９００ｋｇ／ｈｒ、）の率で加熱処理機の第１
ステージの４つの通路に供給してもよい、処理機ロータ
２１２は１５０ＲＰＭの速度で回転させることができる
。材料移送構２５０によって移送のために集めた溶融材
料の温度は２５０−３００°Ｆ　（１２１−１４９℃）
であり、第１ステージ通路の端壁面２５２で発生する圧
力は１０００ないし１５００ｐｓｉ　　（７０，３０−
１０５，４５ｋｇ／ｃｍ″）でありうる、集められた第
１ステージ処理材料は２０００　ｌｂｓ／ｈｒ（９０７
ｋｇ／ｈｒ）の率で第２ステージの内側部分の第１通路
に供給してもよい、内側部分において処理混合される材
料の温度は３３０−３４０°Ｆ　（１６６−１７０℃）
であり、端壁面２５６のところには２００−２５０ｐｓ
ｉ　　（１４，０６−１７，５８ｋｇ／ｃｒｎ”）の圧
力が生じうる。第２ステージの外側部分で処理される材
料の温度は３５０−３７０°Ｆ（１７７−１８８℃）で
あり、端壁面２６２には２００−２５０ｐｓｒ　　（１
４，０６−１７，５８ｋｇ／ｃｍ”）の圧力が生じうる
。第３ステージで処理された材料は４０〇−４５０°Ｆ
　（２０５−２３３℃）のほぼ均一な温度、２０００　
ｌｂｓ／ｈｒ（９０７ｋｇ／ｈｒ　）のほぼ一定の率、
２０００−３０００ｐｓ＋　　（１４０，６−２１０、
９ｋｇ／ｃｒｎ”）のほぼ一定の圧力、で処理機から放
出されうる。

はぼ一定の排出率、温度、圧力で材料を処理するのに特
に効果的な能力を提供するに加えて、本発明の多ステー
ジ回転処理機の設計は処理機からの外部への漏洩を最小
限に抑えることに特に利点を持つ。通常は、米国特許第
４，３００，８４２合に記載されている形式のシールを
用いてこの漏洩を制御する。このようなシール（２９１
−第１１図）はロータ２１２の各端付近で表面２２０上
に配置してあってロータ端面２２０と表面２３８の間の
間隙を通しての処理機からの材料の漏洩を制御する。本
発明の好ましい多ステージ処理機は外部への漏洩を制御
するこのようなシール手段を包含する。さらに、このよ
うなシール手段は処理通路間の表面２２０上に配置して
表面２２０．２３８間の間隙を通しての通路から通路へ
の内部漏洩を制御することもできる０本発明の好ましい
処理機はこのような内部漏洩制御シールをも備える。し
たがって、図示処理機（第９図）では、内側部分通路２
３０と第３ステージ通路２３２の間の表面２２０と、通
路２３２と外側部分通路２３４の間の表面２２０とにこ
のようなシールが配置しである。

しかしながら１本発明の多ステージ回転処理機の設計は
、本来的に、外部漏洩の可能性を減じ、外部漏洩を特に
効果的に制御できる。すでに述べたように、融解ステー
ジの一端に漏洩収集チャンネル２８０（第９図）が設け
てあって処理機の融解ステージ端から外部への漏洩を効
果的に減じ、制御するようになっているのである。しか
しながら、これも先に述べたように、本発明の処理機で
は、外側、内側部分通路間に、比較的低い圧力で作動す
るようになっている高圧圧送通路が配置しである。した
がって、融解ステージの反対側の処理機端では、最外方
通路（２３４−第９図）が比較的低い圧力を発生して外
部漏洩の可能性を減らし、それを制御する。さらに、外
部漏洩する材料の量は、内外の処理通路間で比較的低い
圧力で作） 動する高圧処理通路の前述の配置によって最小域に抑え
られる。内側あるいは外側通路への高圧処理通路から漏
れる材料は内外部分通路に集められて高圧通路にまわさ
れて排出される。したがって、図示多ステージ回転処理
機からの外部漏洩は効果的に制御される。融解ステージ
端では、図示多ステージ回転処理機からの漏洩は外部漏
洩する材料を連続的に集め、その量を減らす漏洩収集チ
ャンネルによって効果的に制御される０反対端では、内
外通路に相対的な第３ステージが配置してあって端漏洩
を効果的に制御するように作動する。

以上の説明から明らかなように１本発明の新規な融解ス
テージを包含する回転処理機は多くの特異で予想外の利
点を与えることができる。これらの融解チャンネルを有
するロータ表面に設けた比較的広い間隙により、通路か
ら通路への材料の自由な入れ替わりが可能となり、融解
ステージで処理される材料を徹底的に混ぜ合わせること
ができる。処理機からの外部漏洩を効果的に制御するこ
とのできる収集チャンネルの配置、設計、協働作用によ
って比較的大きい間隙を効果的に利用することができる
。この収集チャンネルは溶融材料を効果的に集め、溶融
体処理ステージの端区域から迅速にこの溶融材料を取出
し、それを溶融体処理通路の低圧入口区域に再循環させ
る。入口区域での非溶融材料と溶融材料の混合は、さら
に、溶融体処理ステージの全融解効率を改善する。

この溶融体処理ステージ設計は、これ以上の処理通路と
の接続にも特に適用でき、さらに処理するための第２ス
テージ通路への溶融ステージ処理材料の供給率を高める
ように配置できる。供給率向ト能力は、これ以上の連絡
した処理通路が溶融体ステージ処理材料を通路に供給す
る率よりも大きい率で材料を処理、排出する能力を有す
る多ステージ回転処理機では特に重要である。供給率向
上は、能力と供給率との差のためにかなりの変動があっ
たとしても処理機稼動中に流量、温度、排出圧力を均一
に維持するのに重要なファクターである。したがって、
本発明は１発明のなされた時点で知られている回転処理
機に比べて予想外に改善された全処理特性を有する新規
な回転処理機を提供する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の新規で改良された処理ステージを包含
する回転処理機の横断面図、 第２図は第１図の２−２線に沿った回転処理機の概略横
断面図、 第３図は第１図の３−３線に沿った回転処理機通路の概
略横断面図、 第４図は第１図の４−４線に沿った、回転処理機収集チ
ャンネルの概略横断面図。 第５図は材料移送溝によって第４図の収集チャンネルを
処理ステージ通路と相互連絡した状態を示す概略図であ
り、チャンネルから通路への材料の流れ方向を矢印で示
す図、 第６図は第１図の処理機ステージの通路間のロータ部分
の横断面図であり、ロータが入れ替わり材料収集チャン
ネルを有する本発明の実施例を示す図。 第７図は第６図の７−７線に沿った概略横断面図、 第８図は材料移送溝によって第６図の収集チャンネルを
処理ステージ通路と相互連絡している状態を示す概略図
であって、チャンネルから通路への材料の流れ方向を矢
印で示す図、 第９図は本発明の処理ステージ、第２処理ステージ、第
３処理ステージを与える処理通路の配置を示す多ステー
ジ回転処理機の横断面図、第１０図は第９図の多ステー
ジ回転処理機を示す部分断面部分破断斜視図、 第１１図は第１０図の１１−１１線に沿った概略横断面
図。 第１２図は第９図の１２’−１２’線に沿った概略横断
面図、 第１３図は第９図の１３−１３線に沿った概略横断面図
、 第１４図は材料移送溝によって第９図の多ステージ回転
処理機の処理通路同士を相互連絡した状態を示す概略図
であって、１つの処理通路から別の処理通路への材料の
流れ方向を矢印で示す図。 第１５図は第９図の１５−１５線に沿った概略横断面図
、 第１６図は第９図の１６−１６線に沿った概略横断面図
である。 １２・拳・ロータ、１４・φ・駆動軸、１６・・拳ハウ
ジング、２０−＠・ロータ面、２゛ｌ、２３．２５．２
７・・・処理チャンネル、２２．２４．２６．２８φ・
Φ処理通路１．３８・・・同軸面、４２−−−人口、４
４・・・アンダカット部、４６・・・側壁、４８・拳・
阻止部材、５０Φ・・出口、１３０・・・間隙、１３３
・・・シール、１４０−・・収集チャンネル、１４２．
１４４−・・壁 −ヒ ｘ１″　　６　　リ　　　リ　　　碍５１す１５６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　ロータ表面から内側に延びる複数の処理チャン
   ネルを有する回転要素と、前記処理チャンネルと協働す
   るように配置してあって複数の密閉処理通路を与える同
   軸の閉鎖面を有する固定要素とを包含し、各処理通路が
   入口、出口装置と、固定要素と組合わせである材料阻止
   用端壁面付与部材とを包含し、この部材が前記入口を通
   して通路に供給される材料を端壁面のところで阻止して
   処理するか、あるいは前記出口を通してこの通路から排
   出するか、またはこの両方を行なうかする＼ ことができるように配置しである回転処理機において、
   処理チャンネルを有するロータ表面が比較的広い間隙を
   持って前記閉鎖面から隔たっていて各通路のほぼ全周に
   沿って通路から通路へかなりの材料の入れ替りができる
   ようにしており、また、ロータ表面にある対向壁を包含
   しかつロータ表面から内側に延びる収集チャンネルが端
   部処理チャンネルに隣接して配置してあって前記閉鎖面
   と、前記収集面と前記隣接端部処理チャンネルおよび出
   口装置とを分離しているロータ表面との間の間隙を通し
   て材料を収集するようになっており、さらに、材料阻止
   用端壁面を榮える阻止部材が前記固定要素と組合わせて
   ありかつ前記収集チャンネルに集められた材料がこの収
   集チャンネルから排出するのを阻止するようにこの収集
   チャンネルに対して配置しであることを特徴とする回転
   処理機。 （２、特許請求の範囲第１項記載の回転処理機において
   、収集チャンネルが各端部処理チャンネルに隣接して配
   置しであることを特徴とする回転処理機。 （３）　特許請求の範囲第１項記載の回転処理機におい
   て、前記閉鎖面に収集チャンネル材料移送溝が形成して
   あり、この溝が各収集チャンネルと共にこの収集チャン
   ネルの端壁面のところに集められ、阻止されている材料
   を受けて隣接の処理通路の入口区域に移送するように配
   置しであることを特徴とする回転処理機。 （４）　特許請求の範囲第１項記載の回転処理機におい
   て、前記処理通路を加熱する装置を包含することを特徴
   とする回転処理機。 （５）　特許請求の範囲第１項記載の回転処理機におい
   て、処理通路の出口装置と収集チャンネルの出口装置が
   軸線方向に整合して配置してあり、かつ処理通路の周囲
   まわりの大部分にわたって処理通路の入口装置から隔た
   っていることを特徴とする回転処理機。 （６）　特許請求の範囲第１項記載の回転処理機におい
   て、前記比較的広い間隙が約０．２５インチ（０，６４
   ｃｍ）以上であることを特徴とする回転処理機。 （７）　特許請求の範囲第１項記載の回転処理機におい
   て、隣接処理チャンネルと材料阻止用端壁面付与部材お
   よび出口装置との間でロータ表面に材料収集チャンネル
   が設けてあり、これが固定要素と組合わせてありかつ材
   料入れ替え収集チャンネルと共にこのチャンネルに集め
   られた材料がそこから排出するのを阻止しうるように配
   置しであることを特徴とする回転処理機。 （８）　特許請求の範囲第１項記載の回転処理機におい
   て、前記収集チャンネルの、前記端部処理チャンネルか
   ら遠い方の壁が端部処理チャンネルに最も近い収集チャ
   ンネル壁の高さよりも大きい高さとなっておりかつロー
   タ表面端部位置で絆っていてそこと前記閉鎖面との間に
   狭い間隙をゲえて−いることを特徴とする回転処理機。 （９）　特許請求の範囲第８項記載の回転処理機におい
   て、ロータ表面端部位置と閉鎖面との間で前記狭い間隙
   のところにシール装置が配置しであることを特徴とする
   回転処理機。 （ｌＯ）複数の処理チャンネルを有する回転要素と、前
   記チャンネルと協働するように配置してあって密閉処理
   通路を与える同軸の閉鎖面を有する固守要素とを包含し
   、前記処理通路が第１の処理ステージとこの第１処理ス
   テージで処理した材料を受ける第２処理ステージとから
   なる複数の相互連絡した処理ステージを与え、前記第１
   処理ステージがロータの−・端に配置してあり、入口、
   第１ステージ材料移送溝および材料阻止用端壁面付与部
   材を包含する複数の処理通路を包含し、前記端壁面付与
   部材が前記固定要素を組合わせてありかつ入口を通して
   通路に供給された材料を端壁面のところで阻止し、移送
   溝に送って前記第２処理ステージの、出口装置と材料阻
   止用端壁付与面とを包含する少なくとも１つの通路に移
   送し、第２ステージ通路に供給された第１ス・テージ処
   理材料を端壁のところで阻止し、第２ステージ通路から
   排出しうるようになっており、前記第１ステージ処理通
   路を有するロータ表面が比較的広い間隙を持って前記閉
   鎖面から隔たってお、す、各通路のほぼ全周に沿って通
   路から通路へのかなりの材料の入れ替えを許すようにな
   っており、また、ロータ表面にある対向側壁を包含しか
   つロータ表面から内側に延びる収集チャンネルがあり、
   この収集チャンネルが第２ステージ処理通路から最も遠
   い端部第１ステージ処理チヤンネルに隣接して配置して
   あって閉鎖面と収集、端部処理チャンネルを分離してい
   るロータ表面との間の間隙を通った材料を収集するよう
   になっており、出口装置および材料阻止端壁面を与える
   阻止部材が前記固定要素と組合わせてありかつ収集チャ
   ンネルに集められた材料を前記材料移送溝を通して収集
   チャンネルから排出するのを阻止しうるように前記収集
   チャンネルおよび前記材料移送溝に対して配置しである
   多ステージ回転処理機。 （１１）特許請求の範囲第１Ｏ項記載の多ステージ回転
   処理機において、第１ステージの少なくとも処理通路を
   加熱する装置を包含することを特徴とする多ステージ回
   転処理機。 （１２、特許請求の範囲第１０項記載の多ステージ回転
   処理機において、第１ステージ材料移送溝が第１ステー
   ジ処理通路の周囲まわりの大部分にわたって第１ステー
   ジ処理通路の入口から隔たっていることを特徴とする多
   ステージ回転処理機。 （１３）特許請求の範囲第１θ項記載の多ステージ回転
   処理機において、第１ステージの通路にくさび形のチャ
   ンネルが形成しであることを特徴とする多ステージ回転
   処理機。 （１４）特許請求の範囲第１０項記載の多ステージ回転
   処理機において、第１ステージ処理材料を受ける第２ス
   テージの通路が第２通路に供給された材料の容積流量よ
   りも大きい容積流量の第１ステージ処理材料を処理し、
   排世する通路容量を与える選定形状寸法を有することを
   特徴とする多ステージ回転処理機。 （１５）特許請求の範囲第１０項記載の多ステージ回転
   処理機において、第２ステージ通路の阻止部材が第１処
   理ステージの通路の阻止部材の周部分から１８０度のと
   ころに配置しであることを特徴とする多ステージ回転処
   理機。 （１６）特許請求の範囲第１０項記載の多ステージ回転
   処理機において、第２ステージ処理通路が１つまたはそ
   れ以上の他の第２ステージ処理通路に連絡していること
   を特徴とする多ステージ回転処理機。 （１７）特許請求の範囲第１０項記載の多ステージ回転
   処理機において、第２ステージ処理通路が１つまたは他
   の第２ステージ処理通路に連絡し、他の第２ステージ処
   理通路が第３ステージ処理通路に連絡していることを特
   徴とする多ステージ回転処理機。 （１８）特許請求の範囲第１７項記載の多ステージ回転
   処理機において、第３ステージ処理通路が第１ステージ
   処理材料を受ける第２ステージ処理通路と前記１つまた
   はそれ以上の他の第２ステージ処理通路との間に位置し
   ていることを特徴とする多ステージ回転処理機。 （１９）特許請求の範囲第１８項記載の多ステージ回転
   処理機において、第３ステージ処理通路からの材料の排
   出を制御する装置を包含することを特徴とする多ステー
   ジ回転処理機。