JPS63502650A - ロ−タリ押出し機 - Google Patents
ロ−タリ押出し機Info
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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】
ロータリ押出し機
発明の背景
本発明はロータリ押出し機の改良に係る。熱可塑性材料の押出しに適せるロータ
リ押出し機は米国特許第3.880,564号、第4,012,477号ならび
に第4.501.543号に既に開示されている。
かかる押出し機の使用に当っては新しく解決を必要とする諸問題が発生している
。これらの内の成るものはロータ軸及びロータハウジングの熱膨張に帰因してい
る。他の問題はポリマーをロータリ押出し機に送り込む点に伴って発生している
。更に他の問題はロータ表面に対する不十分なポリマー粘着に帰因して発生して
いる。上記及びその他の諸問題は本文に開示せる本発明の実施によりその大半が
解決されている。
発明の要約
上述の如き問題及び欠点を除去する目的で、熱膨張による有害な効果を著しく低
減し、ロークリ押出し機へのポリマーの供給を実質上向上せしめ、かつロータリ
面への溶解ポリマーの一段と大きな粘着を好適にもたらすような装置が提供され
る。
本発明の一実施例によると、両端部に連続的単一軸を貫通して設ける代りにそれ
ぞれ間隔をおいて設けた軸部が設けられたロータリ押出し機が提供される。
本発明のもう一つの実施例によると、既に開示されている単一溝孔の代シに複数
本の軸方向にへだてられた円筒状通路よシなる吐出出口を有するロータリ押出し
機が提供される。
本発明の更にもう一つの実施例によると、ロータの各端部及びそれに関連する端
部プレートの両者には端ぐシした受け部内に納めた圧力嵌めスラストリングが設
けられそれぞれの端部におけるスラストリングは対向接触を保ち異なれる金属よ
シ作られているようなロータリ押出し機が提供される。
本発明による更にもう一つの実施例によれば、一端の出口溝と他端の出口溝との
間に置かれるロータ面の部分がローレット切シに形成されているロークリ押出し
機が提供される。
本発明の更にもう一つの実施例によると、送シ入ロ開口の前方壁の下部と、流入
点におけるロータハウジングの内壁面に対する接線との間の流入角度が約45゜
であるようなロータリ押出し機が提供される。
本発明の更にもう一つの実施例によると、ロータリ面に垂直に送シ入ロ開口を貫
通する線が鉛直線の後方約15°の角度におかれるようにロータリ押出し機がほ
ぼ水平の下方に横たわる支持部材上に取付けられているようなロータリ押出し機
が提供される。
本発明のもう一つの実施例によると、軸方向に配置され円周方向にへたてられた
カートリッジヒータがロータハウジングの加熱に用いられているロータリ押出し
機が提供される。
第1図において、電気駆動モータ12とロータリ押出し機14を取付けた支持構
造又はフレーム10により熱可塑性シート材を生産するように設計された装置が
示されている。駆動モータ12及びロータリ押出し機14にはそれぞれより延び
る駆動軸16及びロータリ軸18と、軸16と18を接続し駆動モータによシ回
転をロータリ押出し機14に伝えるための駆動ベルト20が設けられている。カ
バー21が軸16及び18と駆動ベルト又はチェーン20を破覆し操作員その他
要員に対する余分の保護装置が得られる。駆動モータ12はノースアメリカンハ
イドロリック社の製造に係るに−2500−Vなどの如き可変速油圧モータで良
く、電気モータ及びポンプ(図示省略)からの油圧ライン15より圧力流体を受
けかつ引渡す。ロータリ押出し機14には、支持構造部又はフレーム10に取付
けられたハウジング22が設けられハウジングにはその頂部に取付けられ、送り
入口開口25を介してロータリ押出し機14に熱可塑性材料を送るようになって
いる。押出し機14の吐出端におかれたダイヘッド26には、溶融熱可塑性材料
が押出され所要形状材を得るための細溝口形の開口28が形成されている。
又、図示省略せるも、熱可塑性材の冷却のための水おけと、この水おけに材料を
通し貯蔵に送り込むだめの一連の対向ローラが設けられている。
本発明の使用に好適な熱可塑性材は、すべての押出し可能のプラスチック材を包
含し、例えばエチルセルローズアセテート、アセト酪酸塩、アセトプロピオン酸
塩などのようなセルローズエステル及びエーテルと、塩化ビニールや酢酸ビニル
、塩化ビニリデン樹脂ポリビニルアルコールポリビニルブチラールの重合体及び
共重合体などのようなビニル及びビニリデン重合体及び共重合体と、アクリル酸
エステル及びメタアクリル酸エステルの重合体及び共重合体と、エチレンプロピ
レンブチレンなどのようなフレフィン重合体及び共重合体と、スチレン2メチル
スチレン及びそれらのニジストマー共重合体の混合物の重合体及び共重合体と、
ポリへキサメチレンアジパマイド(polyhexamethyleneadi
pamj、de )、ポリウンデカナマイト(polyundecanamid
e)、ポリヘキサメチールエネセバ力ナマイド(polyhexamethyl
enesebacamide )などのようなポリアミド、共重合ポリアミドと
、ポリカーボネートと、ポリアルデヒドと、ポリエーテルと、ポリウレタンと、
ポリエステルと、天然及び合成エラストマーと、熱可塑性弗化樹脂と、シリコン
樹脂及びニジストマー、ナイロン及ヒポリエチレンテレフタル酸塩などの如きも
のがあげられる。
然しなから、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタル酸塩若しくはポリスチレ
ン及びそれらの共重合体とエラストマー例えばポリスチレン、スチレンアクリロ
ニトリル共重合体(sAN)やスチレン・ブタジェン・アクリロニトリル・共重
合体(ABS ) 、メタクリル酸塩・スチレンゴム共重合体などを用いるのが
好ましい。
勿論、これらプラスチック材は溶融押出しを可能ならしめる状態にある限り充て
ん剤や可塑剤、着色剤その他通常の添加物を混ぜで使用することができる。
ロータリ押出し機14の詳細が第2図に示されており、ハウジング22には、そ
の中で右回転方向に回転できるよう軸方向にへたてられた回転軸部材18(第6
図に示す)に支持されたドラム又はロータ30を配置するための内孔部29が設
けられている。この内孔部29は円筒形状で良いが、楕円形形状の内孔29も後
述の理由より望ましいものである。ロータ30はハウジングの全長にわたり長手
方向に延び、軸部材18とロータ30が一体となって回転するように軸方向にへ
たてられた回転軸部材18に対し同軸状に固定されている。ロータ30は、ハウ
ジング22の内面とロータ30の外面との間の間隔によシ異なった間隙を有する
2つの弧状ギャップを形成するようにハウジング22の楕円形孔29内に同軸状
に位置している。送り入口開口25よシ右回転方向に始まシ先ずほぼ均等な間隙
の弧状ギャップが形成され本文では以降送りセクション32と称し、これはほぼ
時計文字面の4時の点で終っている。次にほぼ7時の位置に始まりほぼ9時の位
置に配置された放出開口52に向は引続き右回転方向に進むと以降圧縮セクショ
ン34と呼ばれるほぼ均等な間隙の第2の幅のせまい弧状ギャップが形成されて
いる。送シセクション32と圧縮セクション34との間は、両セクション間に円
滑な移り変わりを形成するためのテーパ状の間隙をもった変ぜんセクション36
になっている。送シセクションと圧縮セクションはそれぞれロータ30の360
°回転角の約17%から66係を占めている。既述の如く、送りセクションと圧
縮セクションとの間の隙間の差異は、異なった溶融特性を有する異なったタイプ
のポリマーを受入れるのに望ましいものである。隙間の間の関係はしばしば送り
間隙対圧縮間隙の比率で表わされる。例えば、ABS材の押出し加工の場合、2
.0から2.5対1の比率が最良のものと判明しておシ、スチレンに対しては6
.5から45対1の比が良く、ポリプロピレンの場合約4対1の比率が良好であ
る。従って、約304−8+u+(12インチ)径のロータ径と355.6mm
(14インチ)の有効ロータ長即ち12インチ×14インチのロータリ押出し機
と呼ばれるロータリ押出し機において、ポリプロピレンの押出し加工の際約11
.02mmから15.24xm(0−45CIインfカら0.600イア4)(
7)送シセクーションの間隙と約2.54關がら6.55朋< o、i o o
インチから0.140インチ)の圧縮セクションの間隙が良好な成績をあげ、約
4対1の送りセクション対圧縮セクションの比率を与える。楕円形状の内部域2
9により更に送りセクション32及び圧縮セクション32の弧状形状が画成され
他方変ぜんセクション36の弧の長さが低減する。
ハウジング22を貫いてほぼ12時の位置に内孔部29に連通して送り開口25
が設けられ、シュート24から送られた熱可塑性材料を下方に配されたロータ3
0上に直接向ける。送り開口25はポンプリング82.84の間にハウジング2
2を長手方向に横切り(後述の如く)、シュートから送られた熱可塑性材料を確
実にロータ30のほぼ全長にわたり送シ込む。はぼ9時の位置におかれたグイヘ
ッド26がハウジング22のねじ溝60に螺合されたボルト58によりハウジン
グ22に固定されている。グイヘッド26には放出出口52に通ずるダイ溝孔2
8が含まれる。放出出口52は、ハウジング22の内部孔29からグイヘッド2
6のダイ溝孔28の方へ外方に延びる複数本の長手方向に間隔のある円筒形通路
を含むのが好ましい。
本発明の特に好適な実施例によると、放出出口52の円筒形通路の直径はロータ
30の中間近くで小さくロータ30の端部近くで大きく、それにょシダイヘッド
26を通る熱可塑性材料の溶湯の一段とバランスのとれた流れが得られる。グイ
ヘッド26のダイ溝孔28はフィルム状又はシート状の押出し材を得るのに十分
なせまい幅をもっている。その他のグイ型式例えばよシ型や発泡型、円筒型又は
プロフィール型の如きものを本発明を損ねることなしにシート型の代シに用いて
も良い。放出出口52のための溝孔の代シの間隔をおいた円筒状通路の使用によ
シ隣接する通路間に金属ウェブが保持されるので押出し中ハウジング22の寸法
的安定性の維持が促される。
本発明のもう一つの好適実施例によると、押出し機ハウジング22は第2図に示
す位置より右回転方向に約15°回されて配置するのが好ましい。このようにハ
ウジング22を回転配置すると、第2図に示すように送り開口25の壁を特に約
45°の角度Cだけ回転方向に切り下げた時ロータリ押出し機の送シ特性が改善
されることが判明している。取付ボルト68がハウジング22の下側の取付ねじ
孔70を介しハウジング22をフレーム10に接続しており、ハウジング22が
右回転方向に15°回わされるような実施例の場合とのねじ孔70の配置は第2
図の位置より左回転方向に15゜回されるものである。本発明のロータリ押出し
機を下方の支持部材上に取付けるその他の装置も同様に有効であり、ただこの取
付装置は好適には押出し機・・ウジング22との面接触ならびにそれに伴う熱損
失を最小におさえるべきものである。
ハウジング22内の放出開口52と送り入口開口25との間ロータ30の面上方
に位置して絞りパー62がおかれている。絞シバ−62は放出出口52を過ぎて
回転した後ロータ30によシ送り人口25へ戻される溶融ポリマーの量を制限す
るために設計されている。絞りパー62は長手方向にへだたりをおいたネジ64
によってハウジング22に固定位置に保たれる。
絞シバ−62とロータ30の面との間における約0.762ttryt (0,
030インチ)のギャップがポリプロピレンの押出し加工に良好なものと信じら
れている。
本発明を損ねることなしにほぼ11時の位置における絞りパー62に近接して放
出出口52及びダイヘッド26を位置ぎめしても良いものである。そうするとと
によシ、熱可塑性溶湯は余分に60°の弧状走行を受け追加の加熱時間を得る。
本発明の一好適実施例によると第2図に示すように、複数個のカートリッジヒー
タ63が7・ウゾング22内の円周上に間隔をおいた長手方向に延びる内孔中に
挿入されロータ30周りにおける均一加熱を与える。約19.05mm (0−
75インチ)径で合計約i s、o o oワットから20,000ワツトを送
るカートリッジヒータ63が上述の12インチ×14インチのロータリ押出し機
に対し良好であると信じられている。
本発明のロータリ押出し機に対し、下記の式がその設計並びに運転に適用できる
。
出力(0,45kg(ボンド)7時間)=NPHD2にここで、Nは使用された
ポリマーの比重、Pはポンプ深さ即ちロータ外面とハウジングの内面との間の距
離、Hはロータの毎分回転数、Dはハウジングの直径、Kは与えられたポリマー
の粘度常数で例えば高インパクトのポリスチレンの粘度常数は2.6である。上
式より判るようにスクリュー押出し機を支配する基本原理は適正運転上ロータリ
押出し機にも又適用されねばならぬ。最大出力はロータの回転速度によシ制限さ
れ、ロータの回転速度は高速回転の際のロータ22を支承するベアリングにより
制限される。然しなから、一般に約5 Orpmから15 Orpmの範囲内の
ロータ速度が良好であると判明している。
更にロータリ押出し機14及びその内部構造について説明するため、次にロータ
リ押出し機の俯敞横断面を示す第3図が参照される。ハウジング内部セクション
29内のハウジング22の両端に左舷及び右舷のポンプリング82及び84が、
ハウジング内面の両端に穿設した左舷及び右舷の端ぐりされた収納部内に嵌合す
る寸法で設けられており、ポンプリング82.84の外径は端ぐりした収納部8
7.89の直径より約12.7龍(0,5インチ)程小さくなっており、軸18
とロータ30の軸方向位置が変わった時に若干のポンプリングの半径方向の隙間
を可能にしている。ポンプリング82.84は後述の如き要領で端部プレート1
04.106により端ぐシされた収納部87.89内の定位置に保持される。
次に第4図及び第5図においてポンプリング82の細部が更に示されている。図
解上第4図の半円形リング82A及び第5図の82Bに分けた左舷側リング82
は鋼合金で作られる。左舷側ポンプ半リング82A及び82Bには第3図より見
てノ・ウゾング22の左端内に位置ぎめされ以降ボートチャネル溝86と呼ぶ複
数本のらせん形の右回りの溝がリング内面に形成され溝86の装置内方に位置し
かつリング内面を360°完全に回っている中央収集溝90に連通して設けられ
ている。右回りの溝とは、第6図の押出し機の左端から眺めてボートチャネル溝
86の周りの右回転によりノ・ウジフグ22内に入シ込む内方への進みが得られ
、溝86の周りの左回転によシ外万への進みがもたらされることを意味している
。ボートリング82Aは中央溝90の装置内方側に位置しかつ溝90に連通しし
かもボー) IJング82Aの内縁部96に延びるらせん形右回り出口溝94に
よって82Bから区別されており、ボートリング82は出口溝94が送りセクシ
ョン32に連通ずるようにノ・ウゾング22内部に位置ぎめされている。次に、
第6図及び第7図において、右舷側ポンプリング84が示されており、図解上こ
のリングはハウジング22内の軸18の右端に位置する第6図の半円形リング8
4Aと第7図の84Bとに分けられている。右舷側半円形リング84A及び84
Bには以降スターボードチャネル溝88と称する複数本の左回りらせん形溝がリ
ング内面上に設けられ、このらせん形溝は溝88の装置内方に位置しかつ連続6
6D0にわたりリング84の内面をめぐっている中央収集溝90′に連通してい
る。左回りの溝とは、第3図の押出し機の左端より軸方向に眺めてスターボード
チャネル溝88の周りの左回転がノ・ウジフグ22内に入り込む内方前進をもた
らし右回転により外方への進みがもたらせるものを意味する。スターボード半円
形IJ 7グ84Aは、中央溝90′の装置内方に位置し中央溝90′に連通し
かつスターボーr IJソング4Aの内縁部97に延びているらせん形の左回り
の出口溝95によってリング84Bから区別されており、リング84は出口溝9
5が送シセクション32に連通ずるようにハウジング22内部に位置ぎめされて
いる。らせん形溝86.88の幅は約2−768y+m (0109インチ)深
さは約3.175mm(0,125インチ)から4.7621111111(0
1875インチ)で、谷溝の中心線間の距離は約6−35 mm (0,25イ
ンチ)である。中央溝90.90’は約3.175mm(0,125インチ)の
深さの約12.7龍(0,5インチ)幅のものである。出口溝94.95は約6
.35+nm(0,25インチ)深さの約6.65mm(0,25インチ)幅の
ものである。その他の溝寸法も本発明を損ねることな[−に使用しても良いが、
らせん形溝86.88は、リング82.84の周りを一回転した後湾86.88
内に残るすべての浴湯は中央溝90.90’内に向けられるよう設計されねばな
らぬ。
次に再び第6図において、図示より判るようにロータ30の表面に円周にわたり
スターボードポンプリング84及びスターボードチャネル溝88の内側に複数本
のスターボード方向溝102が、ロータ30が第6図より見て上方回転方向又は
第2図より見て右回転方向に回転する時、ベクトル力が上方回転方向ならびにハ
ウジング22の中心に向かう軸方向の両方に熱可塑性材料に対して与えられるよ
うにロータ30上に角度状に位置ぎめされている。ロータ30が上方回転方向に
回転するにつれ方向ぎめ溝102は溝88と回転組合せの下で働き、ハウジング
22の中心に向かっての軸方向と右回転方向の両方における掃引作用により熱可
塑性材料を溝88にそって送シ、溶湯は最後には中央溝90′に達しそこで引続
き右回転方向に向けられる。
熱可塑性材料が方向ぎめ溝102により加えられた回転力により中央溝90内に
そい押しやられるにつれ、方向ぎめ溝102によシハウジング22の中心に向は
更に送りセクション32内に向は与えられる軸方向と回転方向の両方の力の組合
せによシ出ロ溝95を通じて吐出される。
同様にボート方向ぎめ溝100には、ボートボンシリング82及びボートチャネ
ル溝86と反対にロータ30の円周にそって複数本の溝が含まれる。溝86は、
ロータ30が第6図より見て上方回転方向又は第2図より見て右回転方向に回転
する際熱可塑性材料が上方回転方向及びハウジング22の中心に向けた軸方向の
両方の方向にベクトル力が与えられるようにロータ30上に角度状をなして位置
ぎめされている。ロータ30が上方回転方向に動くにつれボート方向ぎめ溝10
0がボートチャネル溝86と回転組合せの下で働き)・ウジング22の中心に向
かう軸方向及び中央溝90に入り込みそれにそう回転方向で熱可塑性材料を溝8
6にそって押しやる。熱可塑性材料が中央溝90内に集められるので、方向ぎめ
溝100からの回転力により出口溝94を介してハウジング22の中心の方にそ
して送りセクション32内に吐出される。方向ぎめ溝100゜102は約6.3
5龍(0,25インチ)の幅で谷溝の中心線間で測って約25.4mm(1イン
チ)の間隔がおかれている。第3図において溝100,102を通じロータ軸線
に平行に引かれた仮想中心線が溝100゜102を通じて引かれた線と交差して
形成する方向ぎめm100,102の正確なスラスト角度は重要ではないのであ
る。然しなから、溝100.102は、ロータ30が第6図で上方回転方向に回
転した時上方向及びハウジング22の中心に向かう内方向の両方の方向にベクト
ル力が熱可塑性溶湯に与えられるように角度状に位置ぎめされている。約20°
から約70°のスラスト角度Aにより必要な回転軸方向に向かう力が得るられる
も、約20°から約25°のスラスト角度Aが好ましい。
更に、ボンノリング116,117の内面とロータ30の外面との間の距離は熱
可塑性材料の押出しのための側当り0−127mm(0−005インチ)から0
、508mm(0,020インチ)で、ポリプロピレン押出しに対しては側当
り約CL203mm(0,008インチ)のへだたりが好ましい。それより隙間
が小さいとロータ30上に過大な引張りを与え、大きな隙間ではハウジング22
からの洩れをもたらす。
第6図において、ロータ30には内孔31を形成するのが好ましい。304−8
mm(12インチ)径のロータ30と約177.8+mi (フインチ)の内孔
31が好ましい。軸18は米国特許第4.501,543号に開示せる如き一本
の軸ではなく2本の軸方向にへたてられた軸部材18.18’よシ構成するのが
好ましい。この一本の軸の代に2本のへだたりをおいた軸部材18゜18′をロ
ータ30の両端にそれぞれ固定して接続した構成はロータリ押出し機の運転に係
って従来発生せる問題の解決に好適のものであると信じられている。リング82
.84の間のロータ30の外面上にローレット33が形成されておりノ・ウジフ
グ22内のロータ30の回転によシ孔29(第2図参照)を引き出されるポリマ
ーの量を増加させる。スラストリング109′がスラストリング109と反対の
ロータ30の端部に端ぐり形成した凹部に締まり嵌めされている。スラストリン
グ109をAl5IのH13工具鋼(硬化研磨を施した)より作シスラストリン
グ109′をアルミニウムブロンズ(ライスコン−キャストWCF 175 )
よシ作った場合、ロータ30の端部とハウジング22の端部シレー)104,1
06との間における摩擦減少という点で特に好ましき結果が達成される。端部プ
レート104及び106にはロータリ軸18を貫通挿入するための内孔107が
形成されており、端部プレートはねじ装着孔110にねじ込まれたボルト108
によシハウジング22に固定される。ロータリ軸部材18゜18′はそれぞれボ
ート側及びスターボード側ベアリングハウジング116及び117内に位置ぎめ
され、シールリング113で両側よシ定位置に保たれたベアリング119により
回転できるよう支持されている。シールリング113は又、ベアリングからの潤
滑油の洩れを防止し押出し機や外部から汚物がベアリングに混入するのを防ぐ働
きをする。端部シレー) 104゜106の外面に端ぐシ形成した凹部115に
嵌合したベアリングハウジング116,117によりハウジング22の両端でロ
ータリ軸18,18’が支持されている。ベアリングハウジング116,117
は、ベアリング・・ウジフグ孔120に挿入され更に端部プレートねじ孔122
にねじ込まれたボルト123によシそれぞれ端部プレー)104,106の外面
に固定される。
ベアリング・・ウジング116.117はロータリ軸部材18.18’を両端に
支持するため約45,000kl?(100,000ボンド)定格のローラ型ベ
アリングを収納する。又、このベアリング・・ウジング内にはこのハウジング1
16,117に冷却水を循環させるだめの水冷孔121が設けられている。ペア
リングツ・ウジング116,117は循環冷却剤を含有する外部カラーの追加に
よっても効果的に冷却することが可能である。
第6図及び第8図に示す好適実施例の場合、ベアリングハウジング軸チャネル1
18がペアリングツ・ウゾング116,117内部の軸方向中心よシ外れて位置
している。端部プレート104,106には複数個のペアリングツ・ウジ/グ再
位置ぎめ孔120が、端部プレー)104,106に対するさまざまな位置にベ
アリング・・ウジング116,117を再位置ぎめするためのボルト123をね
じ込んで設けられ、再位置ぎめ孔120は軸孔107と同心状でペアリングツ・
ウジフグ孔122に整列しておりボルトを貫通係合できるように構しである。更
に詳しく観察すると判るように、再位置ぎめ孔120を用いるペアリングツ・ウ
ジング116.117の端部プレート104,106に対する回転再位置ぎめに
おいてチャネル118の心外れ位置により軸部材18.18’従ってノ・ウジフ
グ22内のロータ30の位置を変えることができ、それにより送りセクション3
2及び圧縮セクション340寸法及び形状を変更する。内孔107の直径は軸部
材18゜18′の横方向再位置ぎめを可能ならしめるよう十分に大きい。以上の
如く、ロータリ押出し機の送りセクション及び圧縮セクションを変え押出しする
熱可塑性材料の色々なタイプのものを受け入れる簡単な方法が達成される。事実
、再位置孔120に対するベアリングハウジング116,117の位置はペアリ
ングツ・ウジングの再位置ぎめが比較的簡単なように一定比率を達成し標識を付
けるよう計算され、それにより他のo −タリ押出し機に伴う微細調節の必要性
及び心外れなしに正確な所定の供給を達成する。8個の再位置ぎめ孔120を用
いた第8図に示す好適実施例においては、ベアリング・・ウゾング・116,1
17を回転させることにより送り対吐出の比率を変えることが可能である。
ベアリングハウジング116,117は単に端部プレート104,106のボル
ト108をゆるめポンプリング82.84をそれぞれ横方向に動かせるようにし
次いでベアリングハウジング116,117を保持するボルト123を取外しす
ることによシこれらを再位置ぎめし所望の送シ・圧縮比率を達成することができ
る。次に、ボルト123をベアリングハウジング孔122に差し込み再位置ぎめ
孔120にねじ込ませ、ボルト108を端部プレー)104,106内に締め直
す。既述の如く、ポンプリング104,106の外径は端ぐシした凹部87,8
9の内径よシ約12−7mj!(0,5インチ)小さくリング104,106の
半径方向の再整列を可能ならしめハウジング22の内面とロータ30との間にロ
ータ30の再位置ぎめ後における適当なヌペースが得られる。送υ対吐出比率を
変える時ポンプリングは同位置に留まらねばならない。
端部プレー)104,106には、ハウジング22よシすべての連発物を逃がす
だめの複数個の溢れ出し孔127が内孔107の周りに同心状に位置して設けら
れている。孔127は又ボンデリング故障の場合における熱可塑性溶湯の非常用
浴出し口としての役割も果たす。
次に、第1図において、送り組立体130には押出し機ハウジング22の頂部に
おかれた送りシュート24が含まれこのシュートは上部位置の送シホツパ−13
2からの熱可塑性材料を下方のエンドレスベルト134へ自然落下流によシ受け
、送シベルト134は駆動軸138及びローラ140により送シベルト134に
接続された送りモータ136によって駆動される。
驚くべきことには、多量の熱可塑性材料をハウジング22及びロータ30にどっ
と溢れ送ると押出し機の適正作動が阻止される。ロータ30の面にくっつく熱可
塑性溶湯に対するペレットの接触はその適切な加熱及び剪断にとシ重要なもので
ある点が判明している。溢れ送りによシロータ面には余りにも多くのペレットが
付き、その結果ロータ30の表面上方にペレットが累積し、他方ハウジング22
に選択的にペレットを送ることによシペレットと溶湯間の一段と大きな接触が確
保される。送りシュート24は送り入口開口25を被っておシ開口25はロータ
30の全長の大半を熱可塑性材斜送シにさらけ出しそれによυロータ30全長に
わたる材料配分が確保される点評価さるべきである。
送りベルト134は送りシュート24よシ僅かに幅が小さくロータ30にわたる
熱可塑性材料の分布を促進する。送りシュート24内に複数枚の送り分布板13
5が垂直位置に設けられシュート24を横方向に分割している。分布板135は
シュート24の中央に向は内方に曲げられシュートの中央からその端部に向かう
熱可塑性材料をそらせ口・−夕30にわたる一段と均等な送り材の配分を形成す
る。上方配置の送りホッパー132には先端に送りノズル146を有する逆円錐
形部144が含まれている。ホッパー132よりの送す出し量はベルト134の
速度でコントロールされる。
ベルト134に対する送りノズル146の垂直位置は、送りホッパー132の−
に下調整により熱可塑性材料ペレットのす・イズの変動に備えて自由に調節がで
きる。
送りノズル146の先端と送りベルト132との間のペレットサイズの約11/
2倍の垂直距離により熱可塑性材料がベルト132から溢i1出すようなことな
しに適切な送り量をベル)1321τ対(7て保証する。送りシュート24には
又そこに保持した送り材に熱が集積するのを防止するため水の循環のだめの水冷
却孔(図示省略)が設けられる。更に、熱気導管148によりヒータファン(図
示省略)からの約79.4°C(175′F)の熱気が送りノズル146近くの
送りホッパー132に送られる。熱気により押出し熱可塑性フィルム上にしばし
ばあばだ状に現われる熱可塑性材料の粒子161の水分が除かれる。熱気の温度
はホッパー132内に熱可塑性材の送りの溶融が行われないように十分低く保た
れる。然しなから、プラスチック材料はその溶融温度近くに上げられるので上昇
温度により一段と大きな生産量が得られる。
本装置の運転は下記の如く行われる。第1図において、コンベヤーベルトその他
の機械的装置若しくは手動操作により熱可塑性材料が上方配置の送シホツパ−1
32に送られる。この熱可塑性材の供給分は、自然落下流により送りノズル14
6を介し回転する送りベルト134の表面にそしてベルト134からベルトが第
1図に示すように右回転方向に回転する際ベルトの送り端のすぐ下方に位置する
送りシュート24内へ落下する。送りシュートに対する熱可塑性送りの引渡し量
はベルト134の回転速度により決められる。送シモータ136及び送りベルト
134は熱可塑性材の送り分を送りシュート24に引渡せるよう開口を穿設して
有するたな部材154上に支持されている。
送りシュー)24−にの熱可塑性材料の供給開始前に熱気がヒータファンから導
管148に送られる。駆動モータ12が動かされ駆動ベルト20を介しロータリ
押出し機14へ回転力を伝える。ロータリ押出し機14が作動速度に達すると、
送りシュート24に対する熱可塑性材料の引渡しが開始する。
次に第2図において、ロータ30が右回転方向に動かされる状態で熱可塑性材供
給分は送り入口開口25を通じてロータ30の表面上に自然落下する。絞りパー
62が、ロータ30にくっつく熱可塑性溶湯の一部が送シ開口25に戻りそれに
より熱可塑性材供給分がくっつくだめの粘着面が形成されるよう位置ぎめされ、
それにより一段と早い生産速度ならびにロータ30の面にくっついた熱可塑性材
料にこすシつくゆるやかな熱可塑性材料に帰因する成る剪断作用がもたらされる
。
若し溶湯流出金型26に若干の溶融していない若しくは一部融けたペレットが含
有した場合には、絞りパー62を上昇せしめ溝孔28よシ押し出す材料の量を減
らし、それによりハウジング22内におけるより大きい溶湯と熱を維持する。他
方、若し溶湯流出金型26の温度が余シにも高いと、絞りパー62を下げてよシ
多くの溶湯をハウジング22より吐出せしめ、それによシハウジング内の全体の
溶湯と熱を低減することができる。調節ネジを設けた絞シバ−62が使用できる
けれどガタガタ鳴る音の問題が伴っており、従って固定式絞りパーの使用ができ
るだけ好ましい。
ロータ30の右回転方向の動きによシ供給分が送りセクション32に運ばれそこ
で加熱を受ける。ペレットがロータ30にくっついている粘着性の熱可塑性溶湯
に衝突するのでペレットは迅速に加熱される。加熱溶湯からの蒸気ならびに加熱
ペレットの周シの拡がった空気よりの蒸気は入口25及び送りシュート24の外
へ追い出さnる。ロータ30が引続き回転すると、一部加熱された熱可塑性供給
材はロータと一緒に転移領域36を通じ幅のせまい圧縮セクション34内へ運び
込まれ、そこでロータ30とノ・ウゾング22との間のせまくなった隙間及びこ
れに伴う増加せる内部圧力によシ供給材の加熱溶融の大半が行われる。送りセク
ション32と圧縮セクション34との間には明瞭に画成された境がないので既述
した加熱作用の一部は中間の転移セクション36でも行われるものである。ロー
タ30が更に右回転方向に回ると、熱可塑性材料は吐出出口52に運ばれ、そこ
で材料は金型56より押し出される。引続き吐出出口52を通過しようとする供
給材はロータ30の面の上方に位置する絞シバ−62により封鎖される。絞りパ
ー62を、小部分の供給材が絞9バーを過ぎて回転し既述の如くロータ30上に
連続状の溶湯の薄層を形成できるようにセットすることが好ましい。次に、熱可
塑性溶湯は吐出出口52を通じ金型溝孔56に押込められ、供給材が金型溝孔2
8で決まる最終形状に押し出される。
既述の如く、他の押出し機の場合、熱可塑性溶湯が軸孔107を通りハウジング
22の両端から押し出される時に顕著な問題が発生している。本発明においては
、端部プレー)104,106及びボートとスターボード側のポンプリング82
.84により熱可塑性溶湯の軸方向外方への流れに対する障害が形成される。
第3図から第7図に示すように、ボンシリング82゜84は熱可塑性溶湯を端部
プレートから遠ざけ送シセクション32へ戻すように再方向づけしかつ再誘動す
る点で斬新性をもっている。この余分の熱可塑性溶湯のリサイクルはポンプリン
グ82.84の内面上に配されたチャネル溝86.88によυ達成され、矢印1
52はポンプリング82.84の周りにおける溶湯の走行方向を示している。既
述の如く、ボート側ポンプリング82は、回転軸部材18.18’の回転方向の
成分とハウジング22の中心に向けた端部プレート104から遠ざかる軸方向の
成分とを有する右回りのらせん溝86を含んでいる。これとは逆にスターボード
側のポンプリング84には、熱可塑性溶湯をハウジング22の中心に向かう方向
に端部プレート106から遠ざかるように向ける左回シのらせん溝88が含まれ
ている。溶湯は内方に向けられるので、送シセクション32内に出る出口溝94
.95と連通ずる大きな中央採集チャネル90.90’に溶湯は集められる。
ロータ30のボート側及びスターボード側端部に位置して6溝及びポンプリング
82.84と連動して方向づけ溝100及び102が設けられロータ30と共に
回転し、熱可塑性溶湯を溝86.88にそって中央溝90.90’に更に出口溝
94.95にそして送りセクション32内へ押しやる力を与える。ポンプリング
及び方向づけ溝のスラスト力及び軸方向の力の組合せにより熱可塑性溶湯を端部
プレートから遠ざけ送りセクション32内へ押しやる必要な力が得られる。
第9図に示す本発明のもう1つの実施例においては、圧力吐出増加装置156が
吐出端のロータリ押出し機14に連通して配置されている。ロータリ押出し機1
4からの吐出圧は一般に既述の熱可塑性材料の押出しに十分な15.75に9/
cm”から17.5に9/cm2(225psiから250psi )の範囲内
のものである。然し、場合によυ最大重 40 kg/ c7rL”(2,[]
00 psi )の押出し吐出圧を必要とする撚り金型などのような高圧押出
し型で押出し加工するのには一段と高い吐出圧が必要なものと判明している。こ
の高吐出圧の達成にはロータリ押出し機14の吐出端に位置するヒータ164に
導管162を介して直接連通するロータリギヤポンプ160が設けられている。
ヒータ164は電気抵抗タイプのヒータで熱可塑性材料がポンプ162に確実に
溶融状態で保たられるのに要する熱を提供する。ロータリギヤポンプ160は約
1401V/crn2(2000psi )の吐出圧を有し型162を通じて吐
出する。ロータリギヤポンプ160は約15馬力の出力をもつ電気DC駆動モー
タ170によシ駆動され、このモータは可変速ベルト164を介して減速ギヤ1
72に作用し減速ギヤはチェーン166を動かし型162を通ずる所要の押出し
圧を得る。驚くべきことには、ポンプ増加装置156の追加の利点は、ポンプ1
60による成る「吸引作用」に帰因する金型26から・・ウジフグ22内への背
圧の減少にある。減少された背圧により・・ウゾング22内圧の減少がもたらさ
れ、この内圧減少により溶湯がロータ軸にそいノ・ウゾング端部プレートへ走行
する傾向が減少する。ポンプリング82.84とポンプ増加装置156の組合せ
により端部プレー)104,106の周りにおけるすべての熱可塑性溶湯の洩れ
が効果的に除かれる。
本発明の原理を離脱することなしにさまざまなその他の修正や改良を本文記載の
装置に実施することができる。本発明の原理は熱可塑性材料の処理に限られるも
のではない点注記さるべきである。洩れ問題をかかえるあらゆるタイプのロータ
リ装置には本発明の溝つきポンプリング及びロータに示された再チャネル概念を
利用することができる。装置内の材料の粘度が減るにつれロータの回転速度は増
加する必要があるけれど更に粘性のある熱可塑性材料に対しては回転速度は減少
する。粘着性の熱可塑性材料を押出す時この再チャネルの概念は100 rpm
の低回転速度で働く点が判明しておシ、そのためハウジング端部よりの洩れの発
生する油など粘着性材料を送るポンプの場合本発明原理が役に立つ。従って、本
文に説明し添付図面に示した装置は単に例示的なものであり、本発明の範囲を制
限するものではない。
図面の簡単な説明
本発明の装置について次の図面を参照にして詳しく説明する。
第1図は送p組立体、ロータリ押出し機及び支持構成を概略図示せる斜視図、
第2図は本発明のロータリ押出し機の横断面図、第6図は本発明のロータリ押出
し機の横断頂面図、第4図及び第5図はチャネル溝、中央回集溝及び出口溝を示
す左舷側ポンプリングの横断面図、第6図及び第7図は右舷側ポンプリングの横
断面図、第8図は端部プレート及びロータリ押出し機の軸承ハウジングの軸方向
図、
第9図は直接圧力増大装置へ接続されたロータリ押出し機の斜視図である。
FIG、1
FIG、2
FIG、8
(り
U−
手続ネ市正書
昭和63年7月2z日
Claims (9)
- 1.熱可塑性材料などを可塑化するための装置にして、 a.全体に楕円形の内部凹所と、入口と、前記凹所に連通する型開口を有するハ ウジングと、b.該ハウジング内の前記凹所内に回転可能に取付けた押出し部材 にして、前記の全体に楕円形の凹所内におかれた円筒形ロータを含み第1の間隙 域と対向する第2の小間隙域とを画成し、該間隙域の両者は前記ハクジングの内 面と前記ロータの外面との間における前記ロータの軸方向長さにそつて延びる前 記押出し部材と、 c.前記ロータを軸方向に回転し前記間隙域内の熱可塑性材料を可塑化し前記間 隙域から可塑化された材料を前記型開口を通じて送り出すための装置と、 d.型開口と前記ハクジングの間にこれと連通して位置し前記型開口を通ずる熱 可塑性溶湯の圧力を増加し前記ハウジング内の内部圧力を減少する装置を包含す る可塑化装置。
- 2.圧力増加装置はロータリギヤポンプを有する請求の範囲第1項による装置。
- 3.円筒形ロータは長手方向にへだてられた軸部材により回転可能に取付けられ 前記軸部材の1つは前記ロータの端部に固定されて接続されている請求の範囲第 1項による装置。
- 4.前記ロータの外面の大部分は刻みが付けられている請求の範囲第1項による 装置。
- 5.前記ハウジングは前記凹所と前記型開口との間における流体連通を形成する 吐出出口を有し、該吐出出口は更に複数本の長手方向にへだてられた円筒形通路 を有する請求の範囲第1項による装置。
- 6.前記ハウジングは更に、前記ロータの各端部におかれたスラストリングに接 触対向しておかれたスラストリングを有し、前記ハウジング内のスラストリング 及び前記ロータ内のスラストリングは異なれる金属より作られる請求の範囲第1 項による装置。
- 7.前記入口は更に、前記ロータの回転方向にアンダーカツトされた壁を有する 請求の範囲第1項による装置。
- 8.前記入口は垂直線より前記ロータの回転方向に約15°の角度でおかれてい る請求の範囲第1項による装置。
- 9.前記ハクジングは更に、複数個の長手方向におかれ円周方向にへだてられた カートリツジヒータを有する請求の範囲第1項による装置。
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