JPS62254828A

JPS62254828A - 連続式混合および剪断ロ−ルミル

Info

Publication number: JPS62254828A
Application number: JP62024943A
Authority: JP
Inventors: アウグスト・アルベルス
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-02-06
Filing date: 1987-02-06
Publication date: 1987-11-06
Also published as: EP0231398B1; EP0231398A1; JPH0448491B2; US4773762A; DE3660711D1; ATE37158T1

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、ヨーロッパ特許出願第８４１００３７０．０
による反対方向に回転する調温された２つのロールの剪
断間隙内で可塑性または可塑化可能な材料を連続的に運
搬し、混合し、均質化し、分散し、そして可塑性を与え
るためのロールミルの改良発展装置に関する。

この改良発展装置は以下のステップにおいて記載する。

実験の結果加工すべき材料の溶融状態は非常にさまざま
であることが分かった。それに応じて各材料に対して種
々の状態成形型内で固体状に、可塑状に又液体状にそれ
ぞれ最適の溝の形態と最適の温度と材料に対する最適の
剪断力作用とが存在する。

改良発展する。ための第１のステップはロールの制御さ
れた回転数変化による短いリズムにおいて材料の可塑化
状態に合わせた両剪断ロールの摩擦比が周期的に著しく
変動されるということに特徴がある。

加工時間の間例えば６０〜２５０秒で材料粒子は供給側
から排出側へと動く。本発明によれば回転数比は両剪断
ロールに対して周期的に例えば５〜５０秒の時間リズム
で５対ｌから１対５の比で変えられる。

それに応じて材料粒子は混練ふくらみ内の通路上で且つ
ロール上で付加的に著しく変わる剪断力に何倍もさらさ
れる。

外見的には剪断間隙内で材料混練の大きさと回転方向が
変化することについてこの本発明手段の作用が分かる。

更に次の発明ステップでは両方のダＩ断ロールは生産路
に沿ってさまざまな調温領域を備えている。

小さな機械にあってはロール筒の長さに沿って少なくと
も２つ、大きなロール（ロール筒の長さが約１５００ｍ
ｍ以上）にあっては少なくとも３つのさまざまな温度領
域があるのか好ましい。それらの領域は種々の調温され
た液体の分離された吸入及び流出導管によって得られる
。第１図。

材料の排出側でロール部分は、加工さるべき材料かロー
ルの表面に付着するほどに加熱される。

第１図においては排出側１．１のロール部分は導管１、
１１及び１．１２によって調温される。殆どいつらこの
部分は中央領域１．２および領域１゜３と１．４よりも
実質的に高く加熱されていなければならない。多くの場
合赤外線照射１、１３での保護用加熱によって勿論排出
材料の加熱は強化されている。

ロール部分１．２において２．３の粘性の強い材料では
剪断力によってコントロールされねばならない高い摩擦
熱が生じる。このため供給および排出導管１．２１と１
゜２２を有する内側の第２のユ１温領域と外側の保護用
加熱１．２３が設けられている。

第３のロール部分１．３には殆どの場合材料温度が減少
されるよう制御され、しかも導管を介して第３の調温領
域１．３１と１．３２が内部の熱を取り出し、外部から
送風機冷却１．３３が行われるようにして制御される。

例えば粉末または顆粒状態から溶融される熱可塑性の材
料にあっては、本発明によれば両剪断ロールの著しく違
った溝形態のものが特に有利なものと分かった。

材料で被われた前方ロールは本発明によれば剪断溝が設
けられ、それらの形状はロール筒に沿って著しく違って
いる。第２図。

材料排出部２．１の範囲では剪断溝は０．５〜２０ｍｍ
、特に５　　ｍｍの深さに、そして１〜４０ｍｍ、特に
１０ｍｍの幅に加工される。

それらの溝はロール筒の２５〜３０％の長さに渡って均
一な深さに加工され、材料供給部領域及び予熱領域を形
成する。図２．　１０−ル筒長さの約３５〜４０％を成している中央部分２
゜２では溝の深さは連続的にほぼ中心前進的なウオーム
における如く排出領域の半分の値、特に２．０〜２．５
ｍｍに減少される。この場合非常に粘性の強い２．３の
材料にあっては特に原料運搬を改良するため溝の数を２
倍にしうる。

ロール筒長さの約２５〜３０％を成している第３のロー
ル部分２．３では材料の均質化及びまま冷却も行われる
。溝の深さは中心前進的な中央領域２．２の流出部から
溝の流出部まで一定に更に先に延ばされる。

第３及び第４のロール部分２．３と２．４における材料
の冷却はロールに粘着する傾向を減少する。比較的低温
では付加的に材料強度が増す。これによりストリップと
して材料を取り出すことが容易になり、顆粒化する場合
顆粒粒子の粘着が阻止される。

第４のロール部分２，４は本発明によれば両方のロール
上でロール筒長さの約ＩＯ〜１５％で溝がなく構成され
る。

実験の結果、比較的溶融及び軟化範囲の高い材料にあっ
ては時として、材料温度が供給領域でまだ十分高くない
時に、作動ロールに可塑性の材料被覆が生ずるという問
題が起こることが分かった。

そのため溝および表面には十分に材料が付着するという
作用がおこる。付着する可塑性の材料層の中にのみ剪断
力を介して付加的な摩擦熱が導入されうる。この場合プ
ラスデック層相互の摩擦によって金属表面に対するプラ
スチックの摩擦の場合よりも何倍も高いエネルギーの発
生が得られる。

この観察から作動ロールの供給及び混合範囲において本
発明によれば斜め溝の間の平らなウェブには小さなくぼ
みとして多数の袋孔３．１が設けられることになる。第
３図参照０、５〜１０　　ｍｍ　、特にＩ〜２．５ｍｍの深さの
ある小ざなシリンダー形状の孔の部分が例えば１２０度
の又はそれ相応に平らな孔底の丸みのある多角形状の孔
底３．３へと移行している。

約２〜３　ｍｍの全体の深さの場合、孔直径は２〜２０
ｍｍ特に３．５〜５　ｍｍである。孔の深さに対する孔
直径の比は、一方では材料の幾らか長い滞留時間によっ
て袋孔内で材料が一時的に付着したり又は溶融したしす
ることが起こり、他方では対抗ロールによって孔の内容
物を交換すため十分に新しい比較的冷たい材料が中に押
し込まれる様に寸法付けられている。これら本発明によ
り設けられた袋孔は機械的な噛合により作動ロールの材
料被覆の付着を改良し、付加的に熱交換面を形成する。

ロールの混線間隙内に袋孔が入ってくる場合にはこの範
囲には１１）１隙圧が完全に構成される、七いうのは閉
じたシステムには何ら圧力の消失はａり得ないからであ
る。従って場所的に摩擦によって導入可能な剪断エネル
ギーと孔底内の渦巻運動は大きい。

困難な場合には材料のない対抗ロールのウェブにも上記
した種の袋孔を設けることも意味のあることである。こ
れらの孔はしかしながら孔の直径が同じ場合には高々作
動ロール上の袋孔のほぼ半分の深さにし、それらが作動
ロール上の大きな材料付着をやめないようにする。

Ｓ’ｌ断ロールシステムは、材料の−に乗せなくらｑ断
間隙のたの部分を形成する反対方向に駆動されろ同様に
溝の設置すられた対抗ロールでもってのみ機能を発揮す
る。

対抗ロールに溝を付けることは材料で被われた１１７ｊ
方ロールの外側層に剪断力を導入し、この層に新製品を
入れ、材料混純に沿って材料”ｒＴ断力を発生させるこ
とである。

本発明によれば対抗ロールの溝の深さは材料で被われた
前方ロールにおけるよりも非常に小さく保たれる。本発
明による溝の深さはほぼ作動間隙の半分において例えば
０．３〜１０ｍｍ、特に１〜３　ｎ＋ｎ＋である。対抗
ロールの溝付けは供給領域から平らな排出部まである深
さで取り出し範囲において行われる。これらの溝を用い
て添加材料は作動間隙内に引き込まれ、そこで内部的に
可塑性の材料と混合され乃至は可塑性の材料層に埋め込
まれる。溝の角度を介してこれらの溝は材料を混練する
ように移動し、そして両方のロールが反対方向に駆動さ
れ、作動ロール上で反対方向の溝角度を何している時に
取り出し側の方向に前進移動させる。

種々の実験は、対抗ロール上で混合作用を強化するため
に、反対ビブヂを有する領域的な溝部分が設けられるよ
うに別の発明性のあるステップへと導いた。第４図。

；１１Ｉｒ付けの反対ピッチは場所的に作動間隙に対し
て直角に反対方向に回転する混練の渦巻きを生ずる。第
４ｂ図。

反対ピッチの領域は比較的短くても良い、というのはさ
もないと全体の材料運搬は混線間隙内で取り出し側の方
向に止まることになる。おおむに対抗ロール内には少な
くとも２つの対抗供給領域が配設され、それらはしかし
０．２５〜１倍のロール直径の長さを備えているのが良
く、中間に支承された強い供給ピッチを有する部分は少
なくと６１から２のロール直径の長さを持たねばならな
い。

第５図で対抗ロールには２つのより大きな対抗供給部分
が設けられている。作動ロールが材料で被われている間
、点ＡとＢにそれぞれゴム処理の場合に例えば油のよう
な液体を、又は液体状の安定化剤Ｂを混線間隙内に流し
込ませる。両方のロールが回転する限り、液体は反対方
向の溝ピッチによって相互に供給され、直角な材料の渦
巻きを介して加工すべき材料の中に達する。

この方法で、溢れ液体が側方にロールを介して流出し、
差を量ることにより収容される液体ｉｉ′ｉが把握され
うる程度の高さになるいわゆる２つの”液体の山°が間
隙内に垂直に維持されうる。

−上記の様々な発明性のあるステップから剪断ロールを
最適にするために本発明による構造が開発されたことが
分かり、この構造が種々の材料のための種々の！＋’＋
￥の設けられた外筒部分を可撓性のあるように並べるこ
とによってそれぞれ最適な溝の形状を試すことが行°わ
れだ。第６図。このために調温されたロールの中心に軸
方同種々の外筒部分が配列されそして確かめられ、その
際前方ロールら後方ロールも任、ひに種々の要素で被覆
されうるものである。

材料を取り出すためにロール溝はロール筒長さの約１０
％を有する平らなロール部分２．４内で外に向かって延
びている。この範囲でそれに続く本発明に従う装置を有
する加工された材料の取り出しか行われる。

ストリップとして材料の取り出しは縞状刃形ロールを用
いて行う。（第７図参照）その装置には丸いナイフがあり、材料ロールから両車で
もってかなり大きな速度でもって駆動される（約５〜ｌ
Ｏ％先行）。ナイフの数に応じて多数のストリップが同
時に出来、それらは取り出しブロック７．３とナイフロ
ールを何する横切断装置７．４においてサイコロ状の顆
粒７．５に細断される。

別の発明性のあるステップにおいて駆動される中空シリ
ンダ−８，１は作動ロールの可塑性の材料層に対して押
圧される。シリンダーの外筒周辺は多数のさん孔８．２
を含み、これらのさん孔によって可塑性の材料８．３が
開いた内部空間内へ押し込まれる。そこに冷却されたナ
イフ８．・１かあり、それは押し出された棒状の部分を
シリンダー状の顆粒８．５として切断する。顆粒シリン
ダー及びその中にある顆粒材料を冷却するため外側の外
筒は水またはその他の冷却剤で満たされた皿８．６を通
って回転する。（第８図参照）。

本発明による変形例にあっては粘性の強い可塑性で非常
に粘着力のある材料を取り出すのに取り出し及び成形ウ
オーム９．０を有する作動ロールによって行う。（第９
図）これは外側からその押圧されたシリンダー開口９．１を
もって材料で被われた作動ロールに対し小さな距離にま
で直角に配設される。回転するウオームのウェブは平ら
なロール部分によって可塑性の材料を下方へ摺動し、そ
れを成形網９．・１へと供給する。そこで材料は周知の
顆粒化装置または凹凸化装置で更に処理される。

【図面の簡単な説明】

第１図から第９図は本発明に従う混合および剪断ロール
ミルの実施例を図示したものである。図中参照番号１、１、！、２，１．３，１．４・・ロール部分１．１
＋、１．２１・・・内部調温手段、１．３１・・・・・
・・・内部冷却手段、１、＋３．！、２３・・・保護用
加熱、１．３３・・・・・・・・冷却手段、２．１．２．２．２．３．２．４・・ロール部分３、１
、３．２．　　・・・・袋孔、３．３・・・・・・・・・孔底、７・・・・・・・・・・・縞状刃形ロール、７．１・・
・・・・・・・ストリップ、７．２・・・・・・・・・
歯車機構、７．４・・・・・・・・・横切断装置、７．５・・・・
・・・・・サイコロ状顆粒、７．６・・・・・・・・・
丸刃形ナイフ、８．１・・・・・・・・・中空シリンダ
ー、８．２・・・・・・・・・さん孔、８．３・・・・・・・・・可塑性の材料、８．４・・・
・・・・・・ナイフ、８．５・・・・・・・・・シリンダー状顆粒、８．６・
・・・・・・・・冷却剤浴、９・・・・・・・・・・・成形ウオーム、９．４・・・
・・・・・・成形網、３１．３２・・・・・・・ロール、３５．３６・・・・・・・剪断溝、３７・・・・・・・・・・外筒部分、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）種々の周速で互いに反対方向に回転する調温され
た２つのロール（３１、３２）を有し、そのロール筒の
長さがロール直径の４倍以上であり、そのロール上でロ
ール軸線に対して斜めにしかも鋭角に縁の尖った剪断溝
（３５、３６）が反対方向に設けられており、その際ロ
ール周辺上の剪断溝（３５、３６）の数と、ロール軸線
に沿った剪断溝（３５、３６）の深さが材料供給部を有
する軸受側からロール中央まで増加し、そしてそこから
材料排出部を有する軸受側まで再び減少し、ロール間隙
に沿った軸線方向に変動可能で、いろいろな種の材料及
び添加剤に適した材料供給装置と材料排出装置とが設け
られている可塑化可能な材料用の混合および剪断ロール
ミルにおいて、ロール（３１、３２）のロール筒は少な
くとも２つのロール部分（１、１、１、２、１、３、１
、４）で異なって調温されていることを特徴とする混合
および剪断ロールミル。
（２）ロール部分（１、１、１、２、１、３、１、４）
には内部調温手段（１、１１、１、２１）および／また
は内部冷却手段（１、３１）も外側の保護用加熱（１、
１３、１、２３）および／または冷却手段（１、３３）
も設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の混合および剪断ロールミル。
（３）外側の保護用加熱（１、１３、１、２３）として
赤外線照射装置がそして冷却手段（１、３３）として送
風機冷却が設けられていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項または第２項に記載の混合および剪断ロール
ミル。
（４）前方の材料に被われたロール（３１）はロール筒
の長さに渡って互いに違って寸法付けられた剪断溝（３
５）を有する部分（２、１、２、２、２、３）と剪断溝（３５）のないロール（３１
）の端における部分（２、４）とに分けられていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項のうちの１
項に記載の混合および剪断ロールミル。
（５）材料供給部のロール領域内で、その長さがロール
筒長さの２５〜３０％に相当する部分（２、１）におい
て剪断溝（３５）が０．５〜２０ｍｍの深さ、特に５ｍ
ｍの深さに、そして１〜４０ｍｍの幅、特に１０ｍｍの
幅に切り込まれており、前記部分（２、１）に続くその
長さがロール筒長さの３５〜４０％に相当する部分（２
、２）において剪断溝（３５）の深さが連続して、部分
（２、１）の剪断溝（３５）の深さの値の半分程に相当
して特に２．０〜２．５ｍｍの深さに減少され、この部
分（２、２）に続くその長さがロール筒長さの２５〜３
０％に相当する部分（２、３）において剪断溝（３５）
の深さが部分（２、２）の剪断溝（３５）の深さから始
まって溝の排出部まで一定して延びており、その排出部
はロール筒長さの１０〜１５％に相当する部分（２、４
）によって制限されており、且つその部分（２、４）は
剪断溝（３５）がなく構成されていることを特徴とする
特許請求の範囲第４項に記載の混合および剪断ロールミ
ル。
（６）ロール（３１）の部分（２、４）の隣にあるロー
ル（３２）のロール筒長さの部分は剪断溝（３６）なし
に形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第４
項または第５項に記載の混合および剪断ロールミル。
（７）部分（２、１および２、２）の範囲で特にロール
（３１）の剪断溝（３５）の間の平らなウェブには多数
の小さなくぼみ状の袋孔（３、１）が設けられているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第５項のうちの
１項に記載の混合および剪断ロールミル。
（８）２〜２０ｍｍ、特に２〜３ｍｍの孔直径と０．５
〜１０ｍｍ、特に１〜２．５ｍｍの深さを有する袋孔（
３、１）が小さなシリンダー状の孔部分（３、２）から
特に１２０度の多角形状の孔底（３、３）に移行してい
ることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の混合
および剪断ロールミル。
（９）剪断溝（３５）の間の平らなウェブ上にあり、材
料で被われたロール（３１）の隣にある材料で被われて
いないロール（３２）には、袋孔（３、１、３、２、３
、３）が設けられており、それらの袋孔（３、１、３、
２、３、３）は直径が同じ場合ロール（３１）上の袋孔
（３、１）のたった半分の深さであることを特徴とする
特許請求の範囲第７項または第８項に記載の混合および
剪断ロールミル。
（１０）領域的な剪断溝部分における材料で被われてい
ないロール（３２）には、ロール上の残りの剪断溝に対
して反対のピッチを有する剪断溝（３５）が設けられて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第９項の
うちの１項に記載の混合および剪断ロールミル。
（１１）剪断溝（３５）を有する少なくとも２つの剪断
溝部分には反対のピッチが設けられており、反対ピッチ
を有するこの剪断溝部分の全長はロール（３２）の直径
の約０．２５〜１倍に相当していることを特徴とする特
許請求の範囲第１０項に記載の混合および剪断ロールミ
ル。
（１２）剪断溝（３５）が外筒部分（３７）上に設けら
れており、ロール（３１および／または３２）には任意
に外筒部分（３７）が装備可能であることを特徴とする
特許請求の範囲第１０項または第１１項に記載の混合お
よび剪断ロールミル。
（１３）ロール（３１）で剪断溝（３５）の形成されて
いない部分（２、４）内には縞状刃形ロール（７）が直
接対抗して位置しており、縞状刃形ロール（７）にはロ
ール（３１）に対して軸方向に多数の丸刃形ナイフ（７
、６）が設けられていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項〜第１２項のうちの１項に記載の混合および剪
断ロールミル。
（１４）前記縞状刃形ロール（７）は歯車機構（７、２
）を介してロール（３１）の駆動装置によって駆動され
ることを特徴とする特許請求の範囲第１３項に記載の混
合および剪断ロールミル。
（１５）前記縞状刃形ロール（７）の回転速度はロール
（３１）の駆動速度よりも速いことを特徴とする特許請
求の範囲第１３項または第１４項に記載の混合および剪
断ロールミル。
（１６）前記縞状刃形ロール（７）には、縞状刃形ロー
ル（７）が切るストリップ（７、１）からサイコロ状顆
粒（７、５）を製造するために横切断装置（７、４）が
付属していることを特徴とする特許請求の範囲第１３項
または第１５項に記載の混合および剪断ロールミル。
（１７）剪断溝（３５）がなく形成されている部分（２
、４）内でロール（３１）には中空シリンダー（８、１
）が直接配設されており、この中空シリンダー（８、１
）にはさん孔（８、２）が設けられており、さん孔（８
、２）を有する中空シリンダー（８、１）に対してロー
ル（３１）上に位置する可塑性の材料（８、３）が押圧
されており、そしてさん孔（８、２）によって押圧され
た材料（８、３）は中空シリンダー（８、１）の内部空
間に配設された冷却されたナイフ（８、４）によって棒
状部分としてシリンダー状顆粒（８、５）に切断される
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第１２項のう
ちの１項に記載の混合および剪断ロールミル。
（１８）中空シリンダー（８、１）の外側外筒は冷却の
ために水浴またはその他の冷却剤浴（８、６）の中に浸
けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１７項
に記載の混合および剪断ロールミル。
（１９）剪断溝（３５）なく形成されている部分（２、
４）内でロール（３１）には回転する成形ウォーム（９
）が直接隣接されており、この成形ウォーム（９）には
一方の側で軸方向に顆粒材料または凹凸材料を得るため
の成形網（９、４）が設けられており、その材料は成形
ウォーム（９）を用いて成形網（９、４）によって押圧
されることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第１７
項のうちの１項に記載の混合および剪断ロールミル。
（２０）成形ウォーム（９）は外側から見てロール（３
１）に対して直角に配設されていることを特徴とする特
許請求の範囲第１９項に記載の混合および剪断ロールミ
ル。
（２１）両ロール（３１及び３２）の間の回転数比は５
〜５０秒の時間リズムで最大５対１から最大１対５の比
で周期的に変動していることを特徴とする特許請求の範
囲第１項〜第２０項のうちの１項に記載の混合および剪
断ロールミル。