JPS5825585B2 - 押出成形機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はゴムまたはプラスチック材料を処理するための
押出成形装置に関する。

先行技術の押出成形機の最近の例は、米国特許第３１５
４８０８号、同第３８６５３５５号、および同第３８６
９１１１号等に開示されている。

米国特許第３８６５３５５号は、混入すべき添加剤を供
給するオーガ供給管がホッパの側部に取付けられている
押出成形機を開示している。

米国特許第３８６９１１１号は、軸方向において大きな
羽根部分がロータ部材に設けられている押出成形機を開
示している。

本発明は、ゴム、エラストマー、プラスチック、および
同様の混合物を、混合し、そして（または）配合するた
めの、新規な連続式の改良された密閉チャンバ型の装置
を提供する。

本発明は、細長いボアを含むバレルと、ボアに供給され
る材料を処理するためのボア内のロータと、ロータを回
転可能にその上に取付けたキャリジとから成り、キャリ
ジはバレルに接近したり、そこから遠のいたりするよう
に取付けられ、バレルから遠のくキャリジの運動は、ボ
アからロータを引出すようになっている。

この装置は、キャリジを動かすためのピストン。

シリンダ装置から成る。

キャリジは、ロータに加わる荷重を、できるだけ少な（
する振動防止取付手段から成る。

バレルのボアの中でロータを回転させるための駆動手段
もキャリジの上に取付けられている。

キャリジは、バレルに接近したり、そこから遠のいたり
する時、レールの上を走行するのが好ましい。

この装置は１つまたはそれ以上のロータから成るもので
も良い。

ボアはほぼ数字８の断面形状を有してもよく、このボア
中に軸線が互いに平行な２つのロータを含み、これらの
ロータはボアの各各の部分の中に１つあって受容され、
そしてこれらのロータの羽根は、インターナルミキサー
のロータのそれに大体類似した形状を有している。

本発明は、押出すべき材料を後部においてボアの中に導
入することができる入口と、前部においてボアから出て
いる出口とから成る押出成形機をも含んでいる。

ボアの中に押出スクリューが回転するように取付けられ
ており、ロータは前記入口を越えて後方へ突出している
。

押出成形機の運転にあたって、押出されるべき材料でな
く、ガスを、ボアに沿って後方へ通すことを可能にする
導管が与えられている。

入口の後方に、ボアとの真空結合部が設けられており、
このため、この真空結合部に加えられる吸込力は、材料
の押出中に、ガスをボアから導管に沿って引出す。

押出スクリューは、入口の前にあるボアの部分から、こ
の入口を越えて後方へ、ボアの後部の方へ延びており、
この距離の中にあるスクリューのねじ山は、ガスの通過
を可能にする前記導管を形成している。

真空結合部はボアの後端を覆って配置されそしてバレル
に密閉係合している密閉部材から成ることができ、この
密閉部材は、ボアの後部に吸込力を加えるための吸込パ
イプを結合するための手段を有している。

本発明はさらに、バレルの前端部においてボアから出て
いる第一出口と、入口の後方の、バレルの後端部におい
て、ボアから出ている第二出口とを、与えている。

押出スクリューはボアに沿って、少なくとも第二出口か
ら、入口の前方に延びている。

押出成形機の運転時に、駆動手段がボアの中のロータを
回転させる。

この駆動手段は、ロータを第一の方向に回転させて、そ
のスクリュ一部分が入口を通して供給された材料を、ボ
アに沿って前方へ給送して第一出口から外へ給送せしめ
、あるいは、ロータを第１の方向と反対の第２の方向に
回転させて、そのスクリュ一部分が入口を通して供給さ
れた材料を、ボアに沿って後方へ給送して第二出口から
外へ給送せしめる。

本発明の目的と利点を、添付図面に示す実施例について
以下説明する。

図面、特に第１図を参照するに−そこには混合部分１０
と押出部分１２とから成る混合ガス抜き押出成形機８が
示されている。

この押出成形機８は完全なバレル構造体１４，１６から
成り、バレル構造体１４，１６は、混合部分１０のバレ
ル１４と押出部分１２のバレル１６から構成されている
ものと見なすことができる。

バレル１４は、第３図に示されているように、はぼ数字
８の形の断面を有しているボア１８から成り、バレル１
６は円筒形のボア２０を有している。

バレル１６は＝般に押出成形機８の前部から後部の方へ
走っており、バレル１４はバレル１６に対して直角に水
平に配置され、第１図に示されているように、バレル１
４の左端部分はバレル１６の後端部分の上に位置してい
る。

押出機８のバレル構造体１４゜１６は、フレーム２２に
よって支持されている。

押出成形機８の混合部分１０はさらにキャリジ２４から
成る。

キャリジ２４は基台２６から成り、基台２４の上に回転
車輪２８が取付けられ、これらの車輪、鉄筋コンクリー
トの土台２３に固定されているレール（図示されていな
い）の上に支持され、かつこれらのレールに沿って走行
するように配置されている。

これらのレールはボア１８に対して平行になるように配
置されている。

各々フックの法則に大体従う振動防止取付具３２から成
る振動防止取付手段が、キャリジ２４の支持フレーム３
０を、基台２６の上に取付けている。

第１゜； ２図に示されているように、ロータ支持部材
３４が、支持フレーム３０の左部分から立ち上っている
。

■対の平行なロータ３６が、支持部材３４によって担持
されている軸受（図示されていない）の中に、回転しう
るように支持されている。

キャリジ２４は、混合部分１０のバレル１４のボア１８
に、ロータ３６を一致させるように、構成されかつ配置
されている。

断面が大体数字８の形になっているボア１８は２つの部
分から成り、これらの２つの部分の各々は、結合部分に
よって結合されている円筒の部分を構成している。

ロータ３６はボア１８の円筒状部分の各々の中に１つあ
て受容され、そして押出成形機８の運転時には各各のロ
ータがかき出す量がロータ３６の他方によってかき出さ
れる量をさえ切らないように、ロータ３６は回転する。

ロータ３６はインターナルミキサーのロータに一般に類
似した形状を有している。

ロータ３６は、電動モータ３８と歯車箱４０からなる駆
動手段によって、押出成形機の運転時に、駆動されるよ
うに、配置されており、電動モータ３８と歯車箱４０は
両方共、キャリジ２４の支持フレーム３０の上に取付け
られている。

混合部分１０のキャリジ２４は、車輪２８によってレー
ル（図示されていない）の上を走行して、第１図に示さ
れている係合位置と、第２図に示されている後退位置と
の間を、動くことができる。

キャリジ２４が係合位置にある時ロータ３６は混合部分
１０のバレル１４のボア１８の中に受容されており、そ
して各々のロータの左端部分４２は、バレル１４の左部
分の中にある関連する軸受（図示されていない）の中に
受容されている。

図には１つしか示されていないスピゴット４４が支持部
材３４から左方に突出しており、これらのスピゴットは
、キャリジが第１図の保合位置にある時、支持部材３４
をバレル１４に関して位置ずけられるために、対応する
穴の中に受容されている。

支持部材３４は、支持部材３４とバレル１４の上のリッ
プ４６を覆う締付環によって、バレル１４に締付けられ
る。

押出成形機８はさらに、フレーム２２の上に取付けられ
ているシリンダ４８と、このシリンダ４８の中を摺動し
うるピストン（図示されていない）とから成り、このピ
ストンはピストン棒５０を有し、ピストン棒５０はキャ
リジ２４に結合され、かくしてキャリジ２４を、係合位
置と後退位置との間で、レールに沿ってバレル１４に接
近させたり、そこから遠ざけたりする。

ピストン棒５０の運動によってキャリジ２４が係合供給
量から後退位置の方に動かされると、ロータ３６はバレ
ル１４から引出され、ついにはキャリジ２４は第２図に
示されているような後退位置に達し、この位置において
ロータ３６はバレル１４から完全に離れ、このためバレ
ルのボア１８とロータ３６に接近して、これらを清掃お
よび（または）修理することが可能になる。

混合、ガス抜き押出成形機８の混合部分はさらにホッパ
５２から成り、このホッパから入口５４を通して、ボア
１８の右端部分の中に、材料を供給することができる。

バレル１４は、その左部分に通路５６を有し、か（して
バレル１４の底面を通る出口を与えており、通路５６は
押出成形機８の押出部分１２のボア２０の後端部分の中
に開いている。

バレル１４から上方に開いているガス抜き穴５８が、バ
レル１４の左端部分に設けられている。

混合、ガス抜き押出成形機８の押出部分１２は、ロータ
すなわち押出スクリュー６０から成り、押出スクリュー
６０は、押出部分１２のバレル１６のボア２０の中に、
回転しうるように設けられている。

バレル１６は、通路５６によって与えられる入口を有し
、この入口は、押出成形機８の混合部分１０のバレル１
４のボア１８からの出口を構成している。

押出成形機８の押出部分１２は、バレル１６の前端部分
に設けられた出口（図示されていない）から成る。

バレル１６からの出口は、適当な形状のオリフィス、例
えばフィルム押出用のみぞ型ダイス、またはペレット成
形用のベレタイジングヘッドの形態を取っている。

押出部分１２はさらに、押出スクリュー６０をボア２０
の中で回転させるための、モータと歯車箱とを含む駆動
手段６２から成る。

駆動手段６２は、押出スクリュー６０の、後方に延びる
駆動軸部分６１に結合されている。

押出成形機の押出部分１２はさらに、バレル１６のボア
２０の後部の周りに設けられた、バレル構造体１４，１
６に密閉係合している・・ウジング６４からなる真空結
合部から成る。

押出スフ）ツユ−６０のねじ部分は、ボア２０の端を越
えて後方へ突出して、ハウジング６４によって画定され
ているチャンバの中に入っている。

押出スクリュー６０は、そのねじ部分と駆動軸部分６１
との中間の密閉部分６６から成り、この密閉部分６６は
、・・ウジング６４の後板の穴６８の中で回転する。

蜜月部材（図示されていない）が、密閉部分６６とハウ
ジング６４の後板との間に、真空密劃を形成している。

真空パイプ７０がノ・ウジング６４のチャンバから上方
へ延びており、そしてこれは適当な配管によって、吸込
装置（図示されていない）に、結合することができる。

材料くずなどを除去するための第二用ロア２がハウジン
グ６４のチャンバから延びている。

ドア７４がこの第二出ロγ２を、通常密閉している。

押出成形機８の運転において、押出されるべき材料、例
えば、ペレット状のプラスチック材料、ポリテン製造用
反応器から直接供給される低密度の溶融ポリテン、また
は粉末ゴムが適切な硬化剤（ｃｕｒｉｎｇ ｓｙｓｔ
ｅｍ ）と共に、混合部分１００ホツパ５２に供給され
る。

押出成形機８に溶融プラスチック材料を供給すべき場合
には、反応器からのプラスチックの材料の流れは、空気
にさらさないで、バレル１４の入口５４に直接供給して
もよい。

この時、キャリジ２４は、第１図に示されているような
、係合位置にある。

ロータ３６は歯車箱４０を介してモータ３８によって駆
動され、ホッパ５２かう入口５４を通ってバレル１４の
ボア１８に到達した材料は、これらのロータの強い作用
を受けて、完全に混合されそして均質にされる。

ペレット状のプラスチック材料を供給する場合には、ホ
ッパに供給されるこの材料は、混合部分１０の中で溶融
され、次に完全に均質にされる。

バレル１４とロータ３６の構造と配置により、ロータは
ボア１８内の材料に非常に小さい力しか加えないように
なっており、この力はボア１８内の材料を、入口５４か
らボア１８に沿って、混合部分からの出口を与える通路
５６の方へ、第１図で見て左方へ押す傾向を有している
。

材料を押出すために押出成形機８が定常運転されている
時、押出スクリュー６０は、混合部分１０から通路５６
を通って押出部分１２のボア２０の中に入る材料を、ボ
アに沿って前方へ、第３図で見て左から右へ、押すよう
な方向に回転する。

ボア２０に沿って前方へ押される材料は、押出部分１２
の第一出口を通して押出されて、押出成形品を生じる。

押出成形機内の材料を適切な状態に維持するために、混
合部分１０と押出部分１２の温度が制御される。

もし混合部分１０に十分な量の原料をホッパ５２を通し
て供給し続けているとすれば、押出成形機の出力は押出
部分１２によって制御される。

先きに述べたように、混合部分は、そのボア１８の中の
材料にほとんど圧力が加えられないように、設計されて
いる。

すなわち、材料はその必要に応じて、押出スクリュー６
００回転によって、混合部分１０から通路５６を通して
、引出されるのであり、混合部分が材料を、通路５６を
通して押出部分１２の中へ押込む傾向はほとんどまたは
全熱ない。

しかし、通路５６を材料で確実に実質的に満たし続ける
に十分な圧力は発生させる。

材料の上で混合部分１０がなす仕事の量はロータ３６の
回転速度と、材料がボアの中で維持している温度とによ
って決定される。

ボア１８の中の材料の温度を制御するために、バレル１
４の温度が制御され、このため液体冷却剤例えば水をバ
レル１４に供給するための手段が設けられている。

バレル１４を熱するために、熱電対が設けられ、これら
熱電対はバレルの温度を測定し、そして温度を制御する
。

押出部分１２のバレル１６の温度も同′様に制御され、
液体冷却剤、たとえば水によって冷却することができ、
または電気的に熱することができる。

押出成形機８の運転中に、混合部分１０と押出部分１２
との間に、温度差が生じる可能性がある。

このような温度差は、例えば押出部分を膨張させ、この
ためボア１８が動いて、混合部分１００ロータ３６との
心合せ位置から、１０００分の１０〜工５インチも外れ
る可能性がある。

ロータ３６のための支持フレーム３０を振動防止取付具
３２の上に取付けであるために、ロータは、実質的な荷
重を受けることな（、押出部分１２の膨張と共に、わず
かに動（ことが許容される。

もしこれらの振動防止取付具がないならば、ロータの上
にはるかに大きな荷重が加わり、これは比較的短い時間
のうちにロータに金属被れを生じ、疲れ破壊を起すに至
る。

押出成形機が作動して、押出部分１２のバレル１６のボ
ア２０から、材料を、第一出目を通して押出す時に、真
空パイプ７０を通して、ボア２０の後にあるハウジング
６４のチャンバに、吸込力が適用される。

約２８〜３０インチ水銀柱の真空を、パイプを通して適
用してよい。

この真空をハウジング６４のチャンバに加えることによ
り、押出成形機８によって処理されている材料から、ガ
スが除去され、このガスは通路５６の域からボア２０に
沿って後方に流れ、スクリューのフライトに沿ってハウ
ジング６４のチャンバの中へ入り、そして真空パイプ７
０を通っていく。

このノ・ウジングの後板と、押出スクリューの密閉部分
６６との間の密封、および出口密閉ドア１４は、大気か
ら空気がチャンバの中へ漏れ入るのを防止する。

処理されている材料が、混合部分１０のボア１８の中に
、および押出部分１２の、通路５６の前の、ボア２０の
中に、存在しているために、大気から空気がボア２０ま
たは１８を通して吸込まれることが防止される。

この真空ガス抜きに加えて、ガスはガス抜き穴５８を通
して、処理されている材料から出てい（。

所望なら、小さな吸込力、例えば３〜４インチ水柱の真
空を、ガス抜き穴５８に適用してよ（、またはガス抜き
穴５８を直接大気に連通してよい。

処理される材料が、反応器から押出成形機に直接送られ
る溶融ポリエチレンであり、そのガスが反応器に返送し
うるものである場合には、この真空結合部による真空ガ
ス抜きは、自由エチレンガスを除去するために使用され
る。

この真空ガス抜きは、吸湿性を有する材料、例えばアク
リロニトリル−ブタジェン−スチレンの共重合体を処理
するのにも役立ち、この場合、水蒸気を除去するために
使用される。

押出成形機の混合部分に供給する前に、吸湿性材料を別
個の操作で乾燥させる予備乾燥工程の必要を、真空ガス
抜きは除（ことができる。

押出成形機を冷えている状態から始動する時には、また
は異なる材料を処理するために使用する時には、または
空の状態から始動する時には、混合部分１０から通路５
６を通ってボア２０の中へ入る材料は、十分に強い作用
を受けていないために、十分に混合されておらず、均質
になっていない。

例えば、固いペレットの形態のプラスチック材料をホッ
パ５２に供給する場合には、通路５６を通って出てくる
材料は溶融しない固体の塊をいくらか含んでいるだろう
。

この不完全に均質化された材料を、押出部分１２から第
一出口を通して、押出すことは望ましくない。

このような不均質な材料は多分ペレットプレートの穴を
詰らせるだろうし、またはスロット型ダイスを使用して
いる場合には、このダイスの部分に妨害物を形成するだ
ろう。

また、より大きいオリフィスを有するダイスを使用して
いる場合には、押出成形品は多分不均一になり、従って
その品質は不良になるだろう。

１つの従来の習慣はその時使用しているダイスを押出部
分の端から取外し、バレル１６から出る材料の品質が均
一になるまで、押出部分１２のバレル１６の端から材料
を自由に出すことであったが、しかしこの習慣は厄介で
あり、また時間を食う。

初期の始動の間、押出スクリュー６０をその正規作動中
の回転方向と反対の方向に駆動するように、駆動手段６
２は操作され、このため通路５６からボア２０の中に入
る材料は、ボア２０に沿って後方へ押されて、ハウジン
グ６４のチャンバの中に入る。

始動の間、ドア７４は開放位置にあって、ボア２０から
の第二用ロア２を開いており、このため混合部分からの
不均質な材料は、出ロア２から出ることができる。

この材料は集めてホッパ５２の中に戻すことができる。

この始動の間、ハウジング６４のチャンバに対して、真
空は適用をれない。

第二用ロア２から出る材料の品質が均一になり、是認し
うるようになったら、ドア７４を閉じて・・ウジング６
４のチャンバを密閉し、そして駆動手段６２を操作して
、押出スクリューを、材料をボア２０に沿ってボア２０
からの第一出口の方へ前方へ押す方向に、回転させる。

同時に、ハウジング６４のチャンバに、真空が与女られ
る。

スクリュー６０は回転してボア２０の中の材料を前方へ
押す時、ハウジング６４のチャンバから材料の多くを取
出すが、しかし少量の材料は第二用ロア２の中に残る。

この残物は後の工程において取出される。

第二出口をこのように使用することは便宜的なことであ
り従来公知の習慣となっていた、押出部分の前端から押
出ダイスを取外す、という厄介な手順を回避する。

混合部分１０のバレル１４のボア１８に、またはロータ
３６に、接近したい時には、先ず、ホッパ５２への供給
を止め、そして押出部分１２の第一出口から押出成形品
が出な（なるまで、押出部分１２と混合部分１０を作動
させることによって、押出機８からできるだけ材料を取
除（。

押出部分１２の駆動手段６２と、混合部分１０のモータ
３８を停止させる。

バレル１４とロータ支持部材３４の土に設げられたリッ
プ４６から、締付環を取外す。

次に、ピストン、シリンダ装置を作動する。

すなわち、シリンダ４８に圧油を送って、ピストン棒５
０をシリンダ４８から押出し、かくしてキャリジ２４を
、第１図で見て右方へ、第２図に示されているその後退
位置へと、動かす。

従来の、混合部分と押出部分とから成る、押出成形機に
おいては、混合部分のバレルは押出部分のバレルから離
隔しており、バレルの内部およびロータへの接近は、ロ
ータとロータ駆動手段を動かさないで、ロータからレベ
ルを取外すことによって、達成される。

先きに述べたように、バレルには、冷却流体、および加
熱手段、並びに熱電対をそれらの必要な接続ワイヤと共
に、与えることが必要である。

従来の押出成形機は、これらのすべての設備に対して、
可撓のコネクタを使用しなければならず、またはこの代
りにこれらを切断しなければならなかった。

多数の接続部が使用され、バレルを取外すことは、時間
を消費することであり、そして不便なことであった。

本発明の場合には、キャリジを動かして、ロータ３６を
バレル１４から引出すには、可撓な電線をモータに対し
て使用し、またはこれに代って、容易に切断しうるよう
に電力をモータ３８に供給しさえすればよい。

接続部は１つしか使用されず、従って問題は従来の押出
成形機の場合よりも、はるかに簡単である。

さらに、従来の押出成形機においては、混合部分と押出
部分のバレルは互いに離隔しており、このため混合部分
と押出部分のバレルは、それ自体、押出成形機の運転中
に発生する応力に耐えるに十分に、剛性的であることが
、要求される。

これに対して、完全なバレル構造体を使用すれば、押出
部分のバレル１６は、これが混合部分１００バレル１４
に固定されている、という事実から、剛性を増し、混合
部分のバレル１４も、同じ事実から、剛性を増し、この
ため、必要な剛性が、より少ない金属を使用して、得ら
れる。

また、この完全なバレル構造体は、従来の押出成形機の
場合よりも、混合部分のバレルのボアを押出部分のバレ
ルのボアにより接近させることができ、従って２つのバ
レルのボアの間の結合通路を、従来の押出成形機の場合
よりも、短（することができる、ということを意味する
。

結合通路がこのように短いために、そこを通る流れに対
する抵抗は、従来の押出成形機の場合よりも、はるかに
小さくこの結果、押出成形機を通る材料の流れの制御は
従来の押出成形機の場合よりも改良される。

例示的な押出成形機の穴５８は、主にガス抜き穴として
使用されるのであるが、それは付加的な材料を押出成形
機に供給するために使用してもよい。

例えば、ガラス繊維補強プラスチックの押出成形品を作
るには、このプラスチック材料に強い作用を受けさせる
ことが必要であるが、しかし、他方において強い作用は
ガラス繊維を切断して、不当に短くする傾向がある。

従って、プラスチック材料がすでに強い作用の大半を受
けた後の工程において、ガラス繊維をプラスチック材料
に供給することが望ましく、このことはガラス繊維を、
穴５８を通して、押出成形機に供給することによって、
達成することができる。

所望なら、添加剤を供給するために、またはガス抜きの
目的で、混合部分１００バレル１４、または押出部分１
２のバレル１６の他の場所に、穴を設けてよい。

しかし、不良な品質の材料を押出す可能性を有する、い
わゆる「穴ふさぎ」を回避するように注意しなげればな
らない。

本発明をある程度特定的に説明したけれども、それは好
例を意味するに過ぎないのであるから、限定的な意味に
解すべきではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る混合、ガス抜き押出成形機の概
略的正立面図である。 第２図は、押出成形機のキャリジが後退位置にあること
を示している概略的正立面図である。 第３図は、押出成形機の押出部分の後端部分を示してい
る概略的断面図である。 ８、押出成形機；１８，２０、ボア：３６、ロータ；５
２、ホッパ；６０、押出スクリュー；６２、駆動手段；
６４、・・ウジング；７０、真空パイプ；７２、笥二出
口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱可塑性材料を押出成形機に供給するための供給ホ
   ッパと、前記押出成形機の混合ボアの中に配置され、押
   出成形機に供給された前記熱可塑性材料を混合するよう
   になった少なくとも１つのロータと、前記混合ボアに連
   通している前記押出成形機の押出ボアの中に配置されて
   いる押出スクリューとからなる熱可塑性材料を均質に混
   合しかっ押出成形するための押出成形機において、前記
   押出スクリュー６０の後端の周りに配置されている密閉
   可能な真空チャンバ６４と、該真空チャンバ６４に取付
   けられ、押出成形機の運転中に前記材料からガスを除去
   せしめるようになった真空パイプ７０と、前記密閉可能
   な真空チャンバ６４に設げられているくず出ロア２と、
   前記押出スクリュー６０を逆転させて、望ましくない材
   料を、前記押出ボア２０を通して押出させるための手段
   とから成り、前記望ましくない材料は、前記真空チャン
   バ６４の中に配置されている前記出ロア２を通して廃棄
   することができることを特徴とするスクリュ一式押出成
   形機。 ２ 押出ボア６４は、押出成形機の運転中に熱可塑性材
   料からガスを抜気するための通路７０から成ることを特
   徴とする、前記第１項に記載のスクリュ一式押出成形機
   。 ３ 混合ロータ３６はキャリジ２４の十に回転可能に取
   付けられ、前記キャリジは、前記ロータ３６を混合ボア
   １８から変位させて、押出成形機の修理と清掃を促進す
   るために前記混合ボア１８に接近したり、そこから遠ざ
   かったりすることができることを特徴とする前記第１項
   に記載のスクリュ一式押出成形機。 ４ キャリジ２４は、押出成形機の混合ボア１８中にあ
   る混合ロータ３６に過度の応力が加わるのを防止するた
   めに、振動防止取付具３２に取付けられていることを特
   徴とする前記第３項に記載のスクリュ一式押出成形機。