DE112015001938B4

DE112015001938B4 - Extruderschnecke, Extruder und Extrudierverfahren

Info

Publication number: DE112015001938B4
Application number: DE112015001938.3T
Authority: DE
Inventors: Akiyoshi Kobayashi; Shigeyuki Fujii; Takafumi Sameshima; Hiroshi Shimizu
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd; HSP Technologies Inc
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd; HSP Technologies Inc
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2015-04-14
Publication date: 2022-05-05
Anticipated expiration: 2035-04-15
Also published as: KR20160105873A; CN105980122A; DE112015001938T5; TWI594861B; CN105980122B; US11224991B2; JP2015214143A; JP6527742B2; US20160332331A1; TW201607719A; WO2015163197A1; KR101847759B1

Abstract

Extruderschnecke (20), die aufgebaut ist, um Rohmaterial zu transportieren, während sie das Rohmaterial knetet, wobei diese aufweist:einen Schneckenhauptkörper (20p), der eine gerade Axiallinie (41) in einer Transportrichtung des Rohmaterials hat und aufgebaut ist, um sich auf der Axiallinie (41) zu drehen;Transportabschnitte (42), die in einer Axialrichtung des Schneckenhauptkörpers (20p) mit einem Raum zwischen den Transportabschnitten (42) vorgesehen und aufgebaut sind, um das Rohmaterial in der Axialrichtung entlang einer Außenumfangsfläche (36s), die sich in der Umfangsrichtung des Schneckenhauptkörpers (20p) erstreckt, durch Drehung des Schneckenhauptkörpers (20p) zu transportieren;Barriereabschnitte (43), die an dem Schneckenhauptkörper (20p) vorgesehen und aufgebaut sind, um den Transport des Rohmaterials an Positionen benachbart zu den Transportabschnitten (42) zu begrenzen; undWege (64), die in dem Schneckenhauptkörper (20p) vorgesehen sind und jeweils einen Eingang (65) und einen Ausgang (67) aufweisen,wobei der Schneckenhauptkörper (20p) aus zylindrischen Röhren (36) und einer Drehachse (37), welche die Röhren (36) unterstützt und um die Axiallinie (41) dreht, aufgebaut ist,die Transportabschnitte (42), die Barriereabschnitte (43) und die Wege (64) an den zylindrischen Röhren (36) vorgesehen sind und die zylindrischen Röhren (36) koaxial entlang der Drehachse (37) verbunden sind,der Eingang (65) sich in Außenumfangsflächen (36s) der zylindrischen Röhren (36) in die Transportabschnitte (42) öffnet, um zu bewirken, dass das Rohmaterial einfließt, dessen Transport von den Barriereabschnitten (43) zur Erhöhung des Drucks auf das Rohmaterial begrenzt wird,das Rohmaterial, das von dem Eingang (65) einfließt, durch jeden der Wege (64) zum Ausgang (67) fließt, in derselben Richtung wie die Transportrichtung der Transportabschnitte (42), undder Ausgang (67) sich in die Außenumfangsflächen (36s) der zylindrischen Röhren (36) an einer Position außerhalb der Transportabschnitte (42), in die sich der Eingang (65) öffnet, öffnet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Extruderschnecke, einen Extruder und ein Extrudierverfahren zur Herstellung gekneteter Materialien durch Kneten kontinuierlich zugeführter Rohmaterialien und kontinuierliches Extrudieren der gekneteten Materialien.
Hintergrund
Als eine Technik zum Kneten von Rohmaterialien offenbart die WO 2010/ 061 872 A1 eine Chargenknetvorrichtung, die Rohmaterialien im Nanobereich dispergieren und diese kneten kann, ohne Zusätze zu verwenden. Die Chargenknetvorrichtung weist eine rückführende Schnecke und einen Zylinder auf, in den die Schnecke drehbar eingebracht ist. Die Knetvorrichtung wiederholt einen Umlaufprozess des Zuführens von Rohmaterialien, die dem Zylinder von einem hinteren Ende der Schnecke in einen Zwischenraum am Vorderende zugeführt werden, und des anschließenden Zurückbringens derselben aus dem Zwischenraum zum hinteren Ende der Schnecke.
Bei dem Umlaufprozess werden die Rohmaterialien, während diese vom hinteren Ende dem Vorderende der Schnecke zugeführt werden, einer „Scherwirkung“ ausgesetzt, die durch eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der sich drehenden Schnecke und einer Innenfläche des Zylinders bewirkt wird; und sie werden einer „Zugwirkung“ ausgesetzt, die bewirkt wird, wenn diese von einer breiten Stelle in eine schmale Stelle treten, während sie von dem Zwischenraum am Vorderende der Schnecke entlang einer Öffnung der Schnecke transportiert werden.
Gleichzeitig befinden sich die Rohmaterialien im Zylinder in einem Zustand, in dem ein Scherfluss und ein Zugfluss wiederholt werden. Entsprechend einer Zeit, in der ein Scherfluss und ein Zugfluss wiederholt werden, das heißt entsprechend einer Umlaufzeit, werden bestimmte geknetete Materialien hergestellt.
Weitere Extruderschnecken sind in der der JP S52- 72 573 U der CN 101 973 121 A und der DE 694 17 466 T2 offenbart.
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die Vorrichtung gemäß der WO 2010/ 061 872 A1 kann keinen nachfolgenden Knetvorgang durchführen, bis eine bestimmte Menge von Rohmaterialien im Zylinder geknetet wurde und alle gekneteten Materialien aus dem Zylinder abgegeben wurden. In anderen Worten können geknetete Materialien nicht kontinuierlich aus dem Zylinder abgegeben werden, während die Rohmaterialien in einem geschlossenen Raum im Zylinder umlaufen. Somit gab es gewisse Beschränkungen im Hinblick auf Verbesserungen der Produktivität gekneteter Materialien.
In diesem Fall kann offenkundig die gleiche Menge gekneteter Materialien wie im Fall, in dem geknetete Materialien kontinuierlich hergestellt werden, erhalten werden, indem mehrere Vorrichtungen, identisch zu der der WO 2010/ 061 872 A1 bereitgestellt werden und die Zeiten, in denen diese einen Umlaufprozess durchführen, gestaffelt gehandhabt werden. Allerdings sind zusätzliche Kosten erforderlich, um in Anlagen für die mehreren Vorrichtungen zu investieren und einen Installationsraum bereitzustellen usw. Somit kann die Produktivität gekneteter Materialien nicht verbessert werden.
Somit besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Extrudiertechnik bereitzustellen, mit der geknetete Materialien kontinuierlich aus einem Zylinder abgegeben werden können, wodurch die Produktivität der gekneteten Materialien deutlich verbessert wird.
Ferner ist es erforderlich, dass die Knetintensität von Rohmaterialien verbessert wird, um geknetete Materialien zu erhalten, die im Nanobereich dispergiert sind. Eine solche Anforderung kann erfüllt werden, indem die Häufigkeit der Scherwirkung und Zugwirkung, denen die Rohmaterialien ausgesetzt sind, erhöht wird. Die Häufigkeit der vermittelten Scherwirkung und Zugwirkung kann beispielsweise dadurch erhöht werden, dass Abschnitte, die eine Scherwirkung vermitteln, und Abschnitte, die eine Zugwirkung vermitteln, entlang einer Axialrichtung der Schnecke bereitgestellt werden. Allerdings wird bei einer solchen Struktur die Schnecke länger.
Ferner kann die Knetintensität von Rohmaterialien im Voraus festgelegt werden, auf der Basis der oben beschrieben Häufigkeit der vermittelten Scherwirkung und Zugwirkung. Allerdings kann die Häufigkeit, mit der Rohmaterialien im Zylinder umlaufen, in der Vorrichtung der WO 2010/ 061 872 A1 nicht gezählt. Somit kann die oben beschriebe Häufigkeit der vermittelten Scherwirkung und Zugwirkung nicht im Voraus festgelegt werden.
Somit besteht eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Extrudiertechnik bereitzustellen, mit der die Häufigkeit der Scherwirkung und Zugwirkung, denen die Rohmaterialien ausgesetzt sind, im Voraus festgelegt werden kann, wodurch die Knetintensität der Rohmaterialien ohne Verlängerung einer Schnecke deutlich verbessert werden kann.
Lösung des Problems
Eine Extruderschnecke gemäß der vorliegenden Erfindung ist im Anspruch 1 definiert. Ein Extruder gemäß der vorliegenden Erfindung ist im nebengeordneten Anspruch 10 definiert. Ein Extrudierverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist im nebengeordneten Anspruch 11 definiert. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Produktivität gekneteter Materialien deutlich verbessert werden, indem ermöglicht wird, dass die gekneteten Materialien kontinuierlich aus einem Zylinder abgegeben werden können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Knetintensität von Rohmaterialien deutlich verbessert werden, ohne Verlängerung einer Schnecke, indem die Häufigkeit der Scherwirkung und Zugwirkung, denen die Rohmaterialien ausgesetzt sind, im Voraus festgelegt werden kann.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Gesamtstruktur einer kontinuierlichen hochgradig scherenden Verarbeitungsvorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
2 ist eine Längsschnittansicht eines ersten Extruders.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur von zwei Schnecken, die in dem ersten Extruder enthalten sind, schematisch zeigt.
4 ist eine Querschnittansicht eines dritten Extruders.
5 ist eine Querschnittansicht eines zweiten Extruders, die eine Außenstruktur einer Extruderschnecke zeigt.
6 ist eine Querschnittansicht des zweiten Extruders, die eine Innenstruktur der Extruderschnecke zeigt.
7 ist eine Schnittansicht entlang der Linie F7-F7 der 6.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die beispielhaft eine Struktur eines Schneckenelements der Extruderschnecke zeigt.
9 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die einen Teil einer Struktur eines Wegs, ausgebildet über zwei Röhren, zeigt.
10 ist eine graphische Darstellung, die einen Strömungszustand von Rohmaterialien, hergestellt von der Extruderschnecke, schematisch zeigt.
11 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die einen Teil des Strömungszustands von Rohmaterialien in einem Zylinder des zweiten Extruders zeigt.
12 ist eine Schnittansicht, die eine Struktur des zweiten Extruders gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
13 ist eine Schnittansicht, welche die äußere Struktur der Extruderschnecke gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt.
14 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Barriereringkörpers, gezeigt in 13, zeigt.
15 ist eine Längsschnittansicht, welche die Struktur der Extruderschnecke, in der Wege entlang einer Innenumfangsfläche einer Röhre vorgesehen sind, gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
16 ist eine Längsschnittansicht, welche die Struktur der Extruderschnecke, in der die Wege entlang einer Außenumfangsfläche einer Drehachse vorgesehen sind, gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
17 ist eine Längsschnittansicht, welche die Struktur der Extruderschnecke, in der die Wege entlang von Flächen von Rippen bzw. Federn vorgesehen sind, gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
18 ist eine Längsschnittansicht, welche die Struktur der Extruderschnecke, bei der ein Schneckenhauptkörper aus einem axialen Element ausgebildet ist, gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
19(A) ist eine vergrößerte Schnittansicht, die eine Struktur eines Eingangsabschnitts des Wegs gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt, und 19(B) ist eine Schnittansicht entlang der Linie F19B-F19B der 19(A) .
20(A) ist eine vergrößerte Schnittansicht, die eine Struktur eines Ausgangsabschnitts des Wegs gemäß der Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt, und 20(B) ist eine Schnittansicht entlang der Linie F20B-F20B der 20 (A) .
21(A) ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche die Struktur des Eingangsabschnitts des Wegs gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt, und 21(B) ist eine Schnittansicht entlang der Linie F21B-F21B der 21 (A) .
22(A) ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche die Struktur des Ausgangsabschnitts des Wegs gemäß der Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt, und 22(B) ist eine Schnittansicht entlang der Linie F22B-F22B der 22 (A) .
23(A) ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche die Struktur des Eingangsabschnitts des Wegs gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt, und 23(B) ist eine Schnittansicht entlang der Linie F23B-F23B der 23 (A) .
24(A) ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche die Struktur des Ausgangsabschnitts des Wegs gemäß der Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt, und 24(B) ist eine Schnittansicht entlang der Linie F24B-F24B der 24 (A) .

Weg zur Ausführung der Erfindung
Eine der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine Struktur einer kontinuierlichen hochgradig scherenden Verarbeitungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die hochgradig scherende Verarbeitungsvorrichtung 1 ist durch Verbinden eines ersten Extruders 2, eines zweiten Extruders 3 und eines dritten Extruders 4 in Reihe ausgebildet. Der dritte Extruder 4 ist nicht unbedingt nötig und wird je nach Bedarf in die kontinuierliche hochgradig scherende Verarbeitungsvorrichtung 1 eingefügt.
Der erste Extruder 2 schmelzt Materialien 5 durch ein vorbereitendes Kneten derselben und führt die dadurch hergestellten Materialien 5 dem zweiten Extruder 3 kontinuierlich als Rohmaterialien in einem geschmolzenen Zustand zu. Der zweite Extruder 3 setzt die Rohmaterialien, die von dem ersten Extruder 2 kontinuierlich zugeführt wurden, einer Scherwirkung und Zugwirkung aus und extrudiert die gekneteten Materialien auf eine kontinuierliche Weise. Der dritte Extruder 4 saugt die gasförmigen Komponenten, die in den gekneteten Materialien, extrudiert vom zweiten Extruder 3, enthalten sind, ab und entfernt diese und gibt die gekneteten Materialien, aus denen die gasförmigen Komponenten abgesaugt und entfernt wurden, nach außen ab.
Als Rohmaterialien, die von dem zweiten Extruder 3 geknetet werden, sind nicht nur geschmolzene und gemischte Rohmaterialien aus einem Polykarbonat-(PC)-Harz und einem Polymethylmethacrylat-(PMMA)-Harz anwendbar, sondern außerdem verschiedene Rohmaterialien, wie etwa Rohmaterialien aus einem thermoplastischen Harz in einem geschmolzenen Zustand, das Kohlefasern enthält.
[Erster Extruder]
Wie es in 2 gezeigt ist, ist der erste Extruder 2 als ein mitrotierender Zweischneckenextruder ausgebildet und weist zwei Schnecken 6a und 6b, die miteinander im Eingriff stehen, und eine Trommel 7 auf, in der die beiden Schnecken 6a und 6b drehbar aufgenommen sind. Die beiden Schnecken 6a und 6b sind so ausgebildet, dass diese sich parallel und gerade erstrecken und sich in einem Zustand in derselben Richtung drehen, in dem diese miteinander im Eingriff stehen. Die Trommel 7 weist einen Aufnahmeabschnitt 8, in dem die beiden Schnecken 6a und 6b in einem Zustand drehbar aufgenommen sind, in dem diese miteinander im Eingriff stehen, und einen Heizer (in den Figuren nicht gezeigt) auf, zum Heizen und schmelzen der Materialien 5, die von einem Einbringabschnitt 9 (vgl. 1) in den Aufnahmeabschnitt 8 eingebracht werden.
Wie es in 3 gezeigt ist, können die beiden Schnecken 6a und 6b die eingebrachten Materialien 5 (vgl. 1) vorbereitend kneten, während diese die Materialien 5 durch Drehung in derselben Richtung in einem Zustand, in dem sie miteinander im Eingriff stehen, transportieren. Die beiden Schnecken 6a und 6b weisen in einem Eingriffszustand einen Zufuhrabschnitt 10, einen Knetabschnitt 11 und einen Pumpabschnitt 12 auf.
Profilöffnungen 13 sind in den mittleren Abschnitten des Zufuhrabschnitts 10, des Knetabschnitts 11 und des Pumpabschnitts 12 ausgebildet. In die Profilöffnungen 13 sind Profilachsen 14 eingebracht, die mit einer Dreheinrichtung (in den Figuren nicht gezeigt), beispielsweise einem Motor, gekoppelt sind. Der Zufuhrabschnitt 10, der Knetabschnitt 11 und der Pumpabschnitt 12 können durch Drehen der Profilachsen 14 gedreht werden. 2 zeigt die Profilöffnungen 13, die in Scheiben 19 des Knetabschnitts 11 der beiden Schnecken 6a und 6b ausgebildet sind, als ein Beispiel der Profilöffnungen 13.
Durch Drehung der beiden Schnecken 6a und 6b in derselben Richtung werden gemäß dieser Struktur die Materialien 5, die von dem Einbringabschnitt 9 in den Aufnahmeabschnitt 8 eingebracht werden, durch den Zufuhrabschnitt 10 transportiert und von dem Knetabschnitt 11 geknetet und anschließend von dem Pumpabschnitt 12 transportiert und dem zweiten Extruder 3 kontinuierlich zugeführt.
In dem Zufuhrabschnitt 10 sind die beiden Schnecken 6a und 6b jeweils mit einem Schneckengang bzw. Gewindegang 15 vorgesehen, der sich in der Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung der Schnecken 6a und 6b in der Transportrichtung der Materialien 5 spiralförmig windet. Die jeweiligen Schneckengänge 15 stehen in einem Zustand miteinander im Eingriff, in dem diese um 90° phasenverschoben sind. Durch Drehen der beiden Schnecken 6a und 6b können in diesem Zustand die eingebrachten Materialien 5 zum Knetabschnitt 11 transportiert werden.
Im Pumpabschnitt 12 sind die beiden Schnecken 6a und 6b jeweils mit einem Schneckengang 16 vorgesehen, der sich in der Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung der Schnecken 6a und 6b in der Transportrichtung der Materialien 5 spiralförmig windet. Die jeweiligen Schneckengänge 16 stehen in einem Zustand miteinander im Eingriff, in dem diese um 90° phasenverschoben sind. Durch Drehen der beiden Schnecken 6a und 6b in diesem Zustand können die Materialien 5, geknetet vom Knetabschnitt 11, transportiert werden.
In dem Knetabschnitt 11 sind die beiden Schnecken 6a und 6b jeweils mit einem ersten Scheibenbereich 11a, einem zweiten Scheibenbereich 11b und einem dritten Scheibenbereich 11c vorgesehen. Der erste Scheibenbereich 11a ist mit Scheiben 17 vorgesehen, und die Scheiben 17 sind so ausgebildet, dass sich die Phasen der benachbarten Scheiben 17 unterscheiden, in Übereinstimmung mit der Spiralrichtung der Schneckengänge 15 des Zufuhrabschnitts 10. Gleichermaßen ist der dritte Scheibenbereich 11c mit Scheiben 18 vorgesehen, und die Scheiben 18 sind so ausgebildet, dass sich die Phasen der benachbarten Scheiben unterscheiden, in Übereinstimmung mit der Spiralrichtung der Schneckengänge 16 des Pumpabschnitts 12. Auf der anderen Seite ist der zweite Scheibenbereich 11b mit Scheiben 19 vorgesehen, und die Scheiben 19 sind durch Orthogonalisierung der benachbarten Scheiben 19 ausgebildet.
Gemäß dem oben beschriebenen ersten Extruder 2 können die Materialien 5 als Rohmaterialien, die eine Fließfähigkeit aufweisen, die für das Kneten durch den zweiten Extruder 3 geeignet ist, hergestellt werden, indem die Materialien 5, die von dem Einbringabschnitt 9 in den Aufnahmeabschnitt 8 eingebracht werden, durchmischt werden, während diese durch Erhitzen geschmolzen werden. Die geschmolzenen und durchmischten Rohmaterialien werden von dem ersten Extruder 2 kontinuierlich extrudiert.
[Zweiter Extruder 3]
Wie es in 1 gezeigt ist, ist der zweite Extruder 3 aus einem einzigen Schneckenextruder ausgebildet und weist eine Extruderschnecke 20 und eine Trommel 21 auf, die einen Zylinder 21a (vgl. 5 und 6) hat, in den die Schnecke 20 drehbar eingebracht ist. Die Rohmaterialien, die von dem ersten Extruder 2 kontinuierlich extrudiert werden, werden dem zweiten Extruder 3 durch einen Wegabschnitt 22 kontinuierlich zugeführt. In dem zweiten Extruder 3 werden die Rohmaterialien einer Scherwirkung und einer Zugwirkung ausgesetzt, und somit werden geknetete Materialien kontinuierlich hergestellt. Die hergestellten gekneteten Materialien werden dem dritten Extruder 4 durch einen Wegabschnitt 23 kontinuierlich zugeführt. Eine spezifische Struktur des zweiten Extruders 3, der die Schnecke 20 aufweist, wird später im Detail beschrieben.
[Dritter Extruder 4]
Wie es in der 4 gezeigt ist, ist der dritte Extruder 4 aus einem Einschneckenextruder ausgebildet und weist eine Entgasungsschnecke 24, die sich gerade erstreckt, eine Trommel 25, die einen Aufnahmeabschnitt 25a aufweist, in dem die Entgasungsschnecke 24 drehbar aufgenommen ist, und eine Vakuumpumpe 26 zur Herstellung eines negativen Drucks in dem Aufnahmeabschnitt 25a auf.
Die Entgasungsschnecke 24 ist mit einem spiralförmigen Schneckengang 27 zum Transportieren gekneteter Materialien vorgesehen, die von dem zweiten Extruder 3 entlang des Aufnahmeabschnitts 25a zugeführt werden. Der Schneckengang 27 windet sich vom Basisende zur Vorderseite der Entgasungsschnecke 24 in der Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung der Entgasungsschnecke 24. Die Entgasungsschnecke 24 ist mit einer Dreheinrichtung (nicht gezeigt in den Figuren), beispielsweise einem Motor, gekoppelt. Die gekneteten Materialien, die von dem zweiten Extruder 3 zugeführt werden, werden dadurch kontinuierlich durch den Aufnahmeabschnitt 25a transportiert, mit Drehung der Entgasungsschnecke 24.
Ferner ist die Trommel 25 mit einer Entgasungsöffnung 28 vorgesehen, mit der die Vakuumpumpe 26 gekoppelt ist. Die Entgasungsöffnung 28 ist mit einer Kommunikationsöffnung 25h gekoppelt, die durch die Trommel 25 tritt und mit dem Aufnahmeabschnitt 25a kommuniziert. Ferner ist die Trommel 25 mit einem Kopfabschnitt 29 vorgesehen, der den Aufnahmeabschnitt 25a an einer Position, die der Vorderseite der Entgasungsschnecke 24 zugewandt ist, schließt, und wobei der Kopfabschnitt 29 eine Abgabeöffnung 29a zum Abgeben der gekneteten, bereits entschäumten Materialien aufweist.
Gemäß dem oben beschriebenen dritten Extruder 4 empfangen die gekneteten Materialien, die von dem zweite Extruder 3 zugeführt werden, den Vakuumdruck der Vakuumpumpe 26 an einer Position, die der Entgasungsöffnung 28 zugewandt ist, während diese im Aufnahmeabschnitt 25a durch die Entgasungsschnecke 24 zum Kopfabschnitt 29 transportiert werden. Gasförmige Substanzen, andere flüchtige Komponenten usw., die in den gekneteten Materialien enthalten sind, werden dadurch abgesaugt und entfernt. Die entgasten gekneteten Materialien werden aus der Abgabeöffnung 29a des Kopfabschnitts 29 abgegeben und anschließend in Produkte, die für bestimmte Zwecke geeignet sind, verarbeitet.
Als Nächstes wird die spezifische Struktur des zweiten Extruders 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
[Grundlegende Darstellung des zweiten Extruders 3]
Wie es in 5 und 6 gezeigt ist, ist beim zweiten Extruder 3 die Trommel 21 in Trommelelemente 30 unterteilt. Die Trommelelemente 30 weisen zylindrische Durchgangsöffnungen 30h auf, in welche die Extruderschnecke 20 drehbar eingebracht ist. In diesem Fall sind die Trommelelemente 30 integral verbunden, so dass die entsprechenden Durchgangsöffnungen 30h sich koaxial kontinuierlich fortsetzen, wodurch die Trommel 21, welche einen kontinuierlichen Zylinder 21a aufweist, ausgebildet wird. Die Figuren zeigen als ein Beispiel eine Trommel 21, bei der die benachbarten Trommelelemente 30 durch Schrauben 31 miteinander verbunden sind.
In einem Trommelelemente 30, das an einem Ende der Trommel 21 positioniert ist, ist eine Zufuhröffnung 32 vorgesehen. Die Zufuhröffnung 32 tritt durch das Trommelelement 30 und kommuniziert mit dem Zylinder 21a. Rohmaterialien, die von dem ersten Extruder 2 durch den Wegabschnitt 22 kontinuierlich zugeführt werden, werden durch die Zufuhröffnung 32 kontinuierlich zum Zylinder 21a zugeführt.
Ferner ist in einem Trommelelement 30, das an dem anderen Ende der Trommel 21 angeordnet ist, eine Abgabeöffnung 33 vorgesehen. Die Abgabeöffnung 33 ist in einem Deckel 34 ausgebildet, der so verbunden ist, dass dieser ein offenes Ende des Trommelelements 30 an dem anderen Ende abdeckt. Geknetete Materialien, die in dem Zylinder 21a geknetet werden, werden somit durch die Abgabeöffnung 33 kontinuierlich extrudiert.
Ferner sind in jedem der Trommelelemente 30 ein Kühlwasserweg 35, durch den Kühlwasser strömt, ein Heizer und ein Temperatursensor, in den Figuren nicht gezeigt, usw., vorgesehen. In diesem Fall können Rohmaterialien in dem Zylinder 21a durch Ein- und Ausschalten des Heizers zum Beheizen der Trommel 21 und Steuern der Temperatur auf eine Temperatur, die im Voraus festgelegt wird, erwärmt werden. Wenn die Trommel 21 die eingestellte Temperatur übersteigt, können ferner die Rohmaterialien in dem Zylinder 21a gekühlt werden, indem veranlasst wird, dass Kühlwasser durch den Kühlwasserweg 35 strömt, um die Trommel 21 zu kühlen und die Temperatur auf die Temperatur, die im Voraus festgelegt ist, einzustellen.
[Extruderschnecke 20]
Wie es in 5 bis 8 gezeigt ist, weist die Extruderschnecke 20 einen Schneckenhauptkörper 20p auf. Der Schneckenhauptkörper 20p ist aus zylindrischen Röhren 36 und einer Drehachse 37, welche die Röhren 36 unterstützt, aufgebaut. In dieser Spezifikation bezeichnet eine Außenumfangsfläche 36s des Schneckenhauptkörpers 20p (der Röhren 36) eine Außenumfangsfläche in der Umfangsrichtung, wobei die beiden Endflächen in der Längsrichtung des Schneckenhauptkörpers 20p (der Röhren 36) nicht enthalten sind.
Die Drehachse 37 erstreckt sich von ihrem Basisende zur Vorderseite geradlinig. In einem Zustand, in dem die Extruderschnecke 20 in den Zylinder 21a der Trommel 21 drehbar eingebracht ist, ist das Basisende der Drehachse 37 an einer Endseite der Trommel 21 positioniert, an der die Zufuhröffnung 32 vorgesehen ist, und die Vorderseite der Drehachse 37 ist an der anderen Endseite der Trommel 21 positioniert, an der die Abgabeöffnung 33 vorgesehen ist.
Anders betrachtet, in einem Zustand, in dem die Extruderschnecke 20 drehbar in den Zylinder 21a der Trommel 21 eingebracht ist, ist das Basisende der Extruderschnecke 20 an der einen Endseite der Trommel 21 positioniert, an der die Zufuhröffnung 32 vorgesehen ist, und die Vorderseite der Extruderschnecke 20 ist an der anderen Endseite der Trommel 21 positioniert, an der die Abgabeöffnung 33 vorgesehen ist.
An dem Basisende der Drehachse 37 sind ein Kopplungsabschnitt 38 und ein Stopperabschnitt 40 koaxial zueinander vorgesehen. Der Kopplungsabschnitt 38 ist so ausgebildet, dass dieser mit einer Dreheinrichtung, beispielsweise einem Motor, über eine in den Figuren nicht gezeigte Verbindung gekoppelt ist. Der Stopperabschnitt 40 ist ausgebildet, um eine größere Kontur als der Kopplungsabschnitt 38 aufzuweisen.
In einem Bereich, der sich von der Vorderseite der Drehachse 37 zu einer Endfläche des Stopperabschnitts 40 erstreckt, ist ein Unterstützungsabschnitt 39 (vgl. 6), der eine stabförmige Gestalt aufweist, vorgesehen. Der Unterstützungsabschnitt 39 ist ausgebildet, um eine kleiner Kontur als der Stopperabschnitt 40 aufzuweisen. Der Unterstützungsabschnitt 39 erstreckt sich von der Endfläche des Stopperabschnitts 40 koaxial und weist eine Gesamtlänge auf, die der Gesamtlänge des Zylinders 21a der Trommel 21 entspricht. Die Drehachse 37 dreht sich auf einer geraden axialen Linie 41, die sich von deren Basisende zu deren Vorderseite erstreckt, wenn ein Drehmoment von einer Dreheinrichtung, in den Figuren nicht gezeigt, an den Kopplungsabschnitt 38 übertragen wird.
Die zylindrischen Röhren 36 sind jeweils so ausgebildet, dass diese von dem Unterstützungsabschnitt 39 der Drehachse 37 unterstützt werden. Als ein Beispiel dieser Unterstützungsstruktur sind zwei Federn bzw. Rippen 51 an der Außenumfangsfläche des Unterstützungsabschnitts 39 vorgesehen. Die Federn 51 sind entsprechend in zwei Nutabschnitte 50 eingepasst, die an Positionen ausgebildet sind, die um 180° in der Umfangsrichtung entlang der Außenumfangsfläche des Unterstützungsabschnitts 39 versetzt sind. Jeder der Nutabschnitte 50 ist durch Ausschneiden eines Teils der Außenumfangsfläche des Unterstützungsabschnitts 39 in der Axialrichtung ausgebildet.
Ferner ist jede der Röhren 36 so ausgebildet, dass der Unterstützungsabschnitt 39 durch diese koaxial treten kann, entlang deren Innenumfangsflächen. An den Innenumfangsflächen der Röhren 36 sind Keilnuten 53 an Positionen ausgebildet, die in der Umfangsrichtung um 180° versetzt sind. Die beiden Keilnuten 53 sind durch Ausschneiden eines Teils der Innenumfangsflächen der Röhren 36 in der Axialrichtung ausgebildet.
Während jede der Federn 51 und eine entsprechende Keilnut 53 ausgerichtet sind, kann in diesem Fall der Unterstützungsabschnitt 39 der Drehachse 37 alle Röhren 36 entlang deren Innenumfangsflächen durchdringen. Anschließend wird eine Befestigungsschraube 55 in die Vorderseite des Unterstützungsabschnitts 39 durch einen Kragen 54 eingeschraubt. Damit sind alle Röhren 36 sandwichartig zwischen dem vorderen Kragen 54 und einem Basisendkragen 56 des Stopperabschnitts 40 vorgesehen und werden ohne Spalt fest aneinandergehalten, durch die Kraft, mit der diese sandwichartig gehalten werden.
Durch die oben beschriebene Unterstützungsstruktur sind alle Röhren 36 an dem Unterstützungsabschnitt 39 koaxial verbunden, und somit sind alle Röhren 36 und die Drehachse 37 integral montiert. Da alle Röhren 36 und die Drehachse 37 integral montiert sind, ist der Schneckenhauptkörper 20p als ein stabförmiges Element ausgebildet, das sich in der Axialrichtung (Längsrichtung) von dessen Basisende zu dessen Vorderseite erstreckt.
Ferner wird es dadurch möglich, jede der Röhren 36 auf der Axiallinie 41 zusammen mit der Drehachse 37 zu drehen, das heißt, den Schneckenhauptkörper 20p auf der Axiallinie 41 zu drehen. Ferner entspricht das Basisende des Schneckenhauptkörpers 20p dem Basisende der Drehachse 37, und die Vorderseite des Schneckenhauptkörpers 20p entspricht der Vorderseite der Drehachse 37.
In einem solchen Zustand dient jede der Röhren 36 als ein Strukturelement, das den Außendurchmesser D1 (vgl. 7) des Schneckenhauptkörpers 20p definiert. Das heißt, die Außendurchmesser D1 der Röhren 36, die entlang des Unterstützungsabschnitts 39 koaxial verbunden sind, sind so vorgesehen, dass sie gleich sind. Der Außendurchmesser D1 des Schneckenhauptkörpers 20p (jeder der Röhren 36) ist als ein Durchmesser definiert, der durch die Axiallinie 41 tritt, die das Drehzentrum der Drehachse 37 ist.
Dadurch wird die segmentartige Schnecke 20, bei welcher der Außendurchmesser D1 des Schneckenhauptkörpers 20p (jeder der Röhren 36) ein fester Wert ist, ausgebildet. Bei der segmentartigen Schnecke 20 können Schneckenelemente in freier Reihenfolge und Kombination entlang der Drehachse 37 (das heißt, des Unterstützungsabschnitts 39) gehalten werden. Bezüglich der Schneckenelemente kann beispielsweise jede der Röhren 36, an denen wenigstens Teile von Schneckengängen 45, 46 und 48, die später beschrieben werden, ausgebildet sind, als ein Schneckenelement definiert werden.
Auf diese Weise kann durch Segmentieren der Schnecke 20 deren Zweckmäßigkeit bzw. Flexibilität deutlich verbessert werden, beispielsweise bezüglich Änderungen und Anpassungen im Hinblick auf Spezifikationen oder Instandhaltung und Wartung der Schnecke 20.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Struktur, mit der die Röhren 36 und die Drehachse 37 fixiert sind und davon abgehalten werden, dass diese sich drehen, nicht auf die oben beschriebene Kombination der Federn 51 und Keilnuten 53 beschränkt. Beispielsweise kann stattdessen eine Profilstruktur, wie in 2 gezeigt, angewendet werden.
Ferner ist die segmentförmige Schnecke 20 in dem Zylinder 21a der Trommel 21 koaxial aufgenommen. Insbesondere ist der Schneckenhauptkörper 20p, wobei die Schneckenelemente entlang der Drehachse 37 (des Unterstützungsabschnitts 39) gehalten werden, drehbar in dem Zylinder 21a aufgenommen. In diesem Zustand ist ein Transportweg 63 zum Transportieren von Rohmaterialien zwischen der Außenumfangsfläche 36s des Schneckenhauptkörpers 20p und einer Innenfläche 21s des Zylinders 21a ausgebildet. Der Transportweg 63 weist einen ringförmigen Querschnitt in der radialen Richtung des Zylinders 21a auf und erstreckt sich in der Axialrichtung entlang des Zylinders 21a.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Schneckenhauptkörper 20p mit Transportabschnitten 42, die Rohmaterialien transportieren, und Barriereabschnitten 43 vorgesehen, welche den Fluss der Rohmaterialien begrenzen. Die Transportabschnitte 42 und die Barriereabschnitte 43 sind in der Axialrichtung (Längsrichtung) des Schneckenhauptkörpers 20p abwechselnd angeordnet.
Insbesondere ist ein Transportabschnitt 42 an dem Basisende des Schneckenhauptkörpers 20p, das einem Ende der Trommel 21 entspricht, angeordnet und sind die Barriereabschnitte 43 und die Transportabschnitte 42 vom Transportabschnitt 42 zur Vorderseite des Schneckenhauptkörpers 20p abwechselnd angeordnet. Ferner ist ein Abgabetransportabschnitt 44 an der Vorderseite des Schneckenhauptkörpers 20p, die dem anderen Ende der Trommel 21 entspricht, angeordnet. Der Abgabetransportabschnitt 44 ist aufgebaut, um Knetmaterialien, die in dem Zylinder 21a geknetet werden, in derselben Richtung wie die Transportrichtung der anderen Transportabschnitte 42 zu transportieren.
[Struktur, mit der geknetete Materialien von dem Basisende zur Vorderseite der Extruderschnecke 20 extrudiert werden]
In der folgenden Beschreibung ist die Drehrichtung (Linksdrehung oder Rechtsdrehung) des Schneckenhauptkörpers 20p eine Drehrichtung (Linksdrehung oder Rechtsdrehung) von der Basisendseite des Schneckenhauptkörpers 20p gesehen. Ferner ist die Windungsrichtung (im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn) der Schneckengänge 45, 46 und 48 eine Windungsrichtung (im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn) der Schneckengänge 45, 46 und 48 von der Basisendseite des Schneckenhauptkörpers 20p gesehen.
Jeder der Transportabschnitte 42 weist den spiralförmig gewundenen Schneckengang 45 auf. Der Schneckengang 45 steht von der Außenumfangsfläche 36s in der Umfangsrichtung der Röhren 36 zum Transportweg 63 hervor. Der Schneckengang 45 windet sich in der Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Schneckenhauptkörpers 20p. Ferner weist der Abgabetransportabschnitt 44 den spiralförmig gewundenen Schneckengang 46 auf. Der Schneckengang 46 steht von der Außenumfangsfläche 36s in der Umfangsrichtung der Röhren 36 zum Transportweg 63 hervor. Der Schneckengang 46 windet sich in der Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Schneckenhauptkörpers 20p.
Wenn Rohmaterialien durch Linksdrehung des Schneckenhauptkörpers 20p geknetet werden, ist der Schneckengang 45 jedes der Transportabschnitte 42 gewunden, um die Rohmaterialien von dem Basisende zur Vorderseite des Schneckenhauptkörpers 20p zu transportieren. Das heißt, die Windungsrichtung des Schneckengangs 45 ist im Uhrzeigersinn festgelegt, wie im Fall der rechtsseitigen (right-handed) Schnecke.
Wenn ferner Rohmaterialien durch Linksdrehung des Schneckenhauptkörpers 20p geknetet werden, ist der Schneckengang 46 des Abgabetransportabschnitts 44 gewunden, um die Rohmaterialien von dem Basisende zur Vorderseite des Schneckenhauptkörpers 20p zu transportieren. Das heißt, die Windungsrichtung des Schneckengangs 46 ist im Uhrzeigersinn festgelegt, wie im Fall einer rechtsseitigen Schnecke.
Wenn auf der anderen Seite Rohmaterialien durch Rechtsdrehung des Schneckenhauptkörpers 20p geknetet werden, ist der Schneckengang 45 jedes Transportabschnitts 42 gewunden, um die Rohmaterialien von dem Basisende zur Vorderseite des Schneckenhauptkörpers 20p zu transportieren. Das heißt, die Windungsrichtung des Schneckengangs 45 ist entgegen dem Uhrzeigersinn festgelegt, wie im Fall einer linksseitigen (left-handed) Schnecke.
Wenn ferner Rohmaterialien durch Rechtsdrehung des Schneckenhauptkörpers 20p geknetet werden, ist der Schneckengang 46 des Abgabetransportabschnitts 44 gewunden, um die Rohmaterialien von dem Basisende zur Vorderseite des Schneckenhauptkörpers 20p zu transportieren. Das heißt, die Windungsrichtung des Schneckengangs 46 ist entgegen dem Uhrzeigersinn festgelegt, wie im Fall einer linksseitigen Schnecke.
Jeder der Barriereabschnitte 43 weist den spiralförmig gewundenen Schneckengang 48 auf. Der Schneckengang 48 steht von der Außenumfangsfläche in der Umfangsrichtung der Röhren 36 zum Transportweg 63 hervor. Der Schneckengang 48 ist in derselben Richtung wie die Drehrichtung des Schneckenhauptkörpers 20p gewunden.
Wenn Rohmaterialien durch Linksdrehung des Schneckenhauptkörpers 20p geknetet werden, ist der Schneckengang 48 jedes der Barriereabschnitte 43 gewunden, um die Rohmaterialien von der Vorderseite zum Basisende des Schneckenhauptkörpers 20p zu transportieren. Das heißt, die Windungsrichtung des Schneckengangs 48 ist entgegen dem Uhrzeigersinn festgelegt, wie im Fall einer linksseitigen Schnecke.
Wenn auf der anderen Seite Rohmaterialien durch Rechtsdrehung des Schneckenhauptkörpers 20p geknetet werden, ist der Schneckengang 48 jedes der Barriereabschnitte 43 gewunden, um die Rohmaterialien von der Vorderseite zum Basisende des Schneckenhauptkörpers 20p zu transportieren. Das heißt, die Windungsrichtung des Schneckengangs 48 ist im Uhrzeigersinn festgelegt, wie im Fall einer rechtsseitigen Schnecke.
In jedem der Barriereabschnitte 43 ist der Windungsabstand des Schneckengangs 48 so festgelegt, dass dieser kleiner oder gleich denen der Schneckengänge 45 und 46 in den oben beschriebenen Transportabschnitten 42 und 44 ist. Ferner wird ein kleiner Zwischenraum zwischen den Scheitelpunkten der Schneckengänge 45, 46 und 48 und der Innenfläche 21s des Zylinders 21a der Trommel 21 sichergestellt.
In diesem Fall ist ein Spalt 47 (vgl. 11) zwischen einem Außendurchmesserabschnitt 43s jedes der Barriereabschnitte 43 und der Innenfläche 21s des Zylinders 21a vorzugsweise so festgelegt, dass dieser in einem Bereich von 0,1 bis 2 mm liegt. Noch bevorzugter ist der Spalt 47 so festgelegt, dass dieser in einem Bereich von 0,1 bis 0,7 mm liegt. Dadurch kann der Transport von Rohmaterialien durch den Spalt 47 auf sichere Weise begrenzt werden.
In jedem der Barriereabschnitte 43 kann ein Barriereringkörper 57 (vgl. 13 und 14), der in der Umfangsrichtung entlang der Außenumfangsfläche 35s des Schneckenhauptkörpers 20p kontinuierlich verläuft, anstelle des Schneckengangs 48 vorgesehen sein. Der Barriereringkörper 57 weist eine zylindrische Fläche 57s auf, die in der Umfangsrichtung konzentrisch kontinuierlich verläuft, wobei die Axiallinie 41 als dessen Zentrum fungiert. Die zylindrische Fläche 57s steht von der Außenumfangsfläche 36s in der Umfangsrichtung der Röhren 36 zum Transportweg 63 hervor. Der Raum zwischen der zylindrischen Fläche 57s und der Innenfläche 21s des Zylinders 21a ist so festgelegt, dass dieser innerhalb des oben beschriebenen Bereichs des Spalts 47 liegt.
Ferner sind die Längen der Transportabschnitte 42 und 44 in der Axialrichtung des Schneckenhauptkörpers 20p geeignet festgelegt, beispielsweise gemäß der Art der Rohmaterialien, der Knetintensität der Rohmaterialien und der Herstellung gekneteter Materialien pro Zeiteinheit. Die Transportabschnitte 42 und 44 sind zumindest Bereiche, in denen die Schneckengänge 45 und 46 an der Außenumfangsfläche 36s der Röhren 36 ausgebildet sind, aber sie sind nicht auf Bereiche zwischen den Startpunkten und den Endpunkten der Schneckengänge 45 und 46 beschränkt.
Das heißt, Bereiche außerhalb der Schneckengänge 45 und 46 der Außenumfangsfläche 36s der Röhren 36 können als Transportabschnitte 42 und 44 angesehen werden. Wenn beispielsweise ein zylindrischer Abstandshalter oder ein zylindrischer Kragen an einer Position benachbart zu den Röhren 36, welche die Schneckengänge 45 und 46 aufweisen, angeordnet ist, kann der Abstandshalter oder Kragen auch in den Transportabschnitten 42 und 44 enthalten sein.
Ferner sind die Längen der Barriereabschnitte 43 in der Axialrichtung des Schneckenhauptkörpers 20p geeignet festgelegt, beispielsweise entsprechend der Art der Rohmaterialien, der Knetintensität der Rohmaterialien und der Herstellung der gekneteten Materialien pro Zeiteinheit. Die Barriereabschnitte 43 dienen dazu, den Fluss der Rohmaterialien, die von den Transportabschnitten 42 zugeführt werden, zu stoppen. Das heißt, die Barriereabschnitte 43 liegen benachbart zu den Transportabschnitten 42 auf der stromabwärts gelegenen Seite in der Transportrichtung der Rohmaterialien, und sie sind aufgebaut, um zu vermeiden, dass Rohmaterialien, die von den Transportabschnitten 42 zugeführt werden, durch den Spalt 47 zwischen dem Scheitelpunkt des Schneckengangs 48 (dem Außendurchmesserabschnitt 43s) und der Innenfläche 21s des Zylinders 21a treten.
Bei der oben beschriebenen Schnecke 20 steht jeder der Schneckengänge 45, 46 und 48 von der Außenumfangsfläche 36s der Röhren 36, deren Außendurchmesser D1 gleich sind, zum Transportweg 63 hervor. Somit definiert die Außenumfangsfläche 36s in der Umfangsrichtung jeder der Röhren 36 den Basisdurchmesser der Schnecke 20. Der Basisdurchmesser der Schnecke 20 wird über die gesamte Länge der Schnecke 20 auf einem festen Wert beibehalten.
Ferner weist der Schneckenhauptkörper 20p, wie es in 5 bis 8 gezeigt ist, innen Wege 64 auf, die sich in der Axialrichtung erstrecken. Die Wege 64 sind in der Axialrichtung und der Umfangsrichtung des Schneckenhauptkörpers 20p angeordnet. Die Figuren zeigen beispielhaft eine Struktur, bei der zwei Wege 64, die in gleichmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung des Schneckenhauptkörpers 20p angeordnet sind, in gleichmäßigen Abständen in der Axialrichtung angeordnet sind.
Die Wege 64 sind an Positionen exzentrisch zur Axiallinie 41, die das Drehzentrum der Schnecke 20 ist, angeordnet. Das heißt, die Wege 64 sind von der Axiallinie 41 verschoben. Somit laufen die Wege 64 um die Axiallinie 41 um, wenn sich der Schneckenhauptkörper 20p dreht.
Bezüglich der Formen der Wege 64 können deren Querschnitte beispielsweise kreisförmig, rechteckig oder elliptisch sein, solange Rohmaterialien durch diese fließen können. Die Figuren zeigen beispielhaft Wege 64, deren Schnitte kreisförmige Öffnungen sind. In diesem Fall ist der Innendurchmesser (Bohrung) der Öffnungen vorzugsweise so festgelegt, dass dieser größer als oder gleich 1 mm aber kleiner als 6 mm ist. Noch bevorzugter ist der Innendurchmesser (Bohrung) der Öffnungen so festgelegt, dass dieser größer als oder gleich 1 mm aber kleiner als 5 mm ist.
Im Schneckenhauptkörper 20p weisen die Röhren 36 der Transportabschnitte 42 und der Barriereabschnitte 43 röhrenförmige Wandflächen 52 auf, welche die Wege 64 definieren, die Öffnungen sind. Das heißt, die Wege 64 sind Öffnungen, die lediglich aus Hohlräumen aufgebaut sind. Die Wandflächen 52 umgeben die hohlen Wege 64 in der Umfangsrichtung kontinuierlich. Die Wege 64 sind dadurch als Hohlräume ausgebildet, die nur den Fluss der Rohmaterialien erlauben. In anderen Worten befinden sich in den Wegen 64 keine weiteren Elemente, die den Schneckenhauptkörper 20p aufbauen. In diesem Fall laufen die Wandflächen 52 um die Axiallinie 41, ohne Drehung auf der Axiallinie 41, wenn sich der Schneckenhauptkörper 20p dreht.
Wenn Rohmaterialien, die durch den Transportweg 63 durch jeden der Transportabschnitte 42 transportiert werden, durch die Wege 64 fließen, können die Rohmaterialien gemäß den oben beschriebenen Wegen 64 effektiv einer „Zugwirkung“ ausgesetzt werden, die bewirkt wird, wenn die Rohmaterialien von einem breiten Ort (vom Transportweg 63) zu einem schmalen Ort (den Wegen 64) transportiert werden.
Im Folgenden wird eine spezifische Struktur der oben beschriebenen Wege 64 beschrieben.
Wie es in 6 und 9 gezeigt ist, sind bei der Extruderschnecke 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Wege 64 mit einem Zwischenraum in der Axialrichtung (Längsrichtung) in dem Schneckenhauptkörper 20p vorgesehen, in dem die Transportabschnitte 42 und die Barriereabschnitte 43 in der Axialrichtung (Längsrichtung) abwechselnd angeordnet sind. Durch diese Schneckenstruktur kann eine Schnecke 20 bereitgestellt werden, welche den Schneckenhauptkörper 20p hat, der die Funktion des kontinuierlichen Ausübens einer Scherwirkung und einer Zugwirkung auf die Rohmaterialien aufweist.
Mit Fokus auf einen Barriereabschnitt 43 und zwei Transportabschnitte 42 benachbart zu beiden Seiten des Barriereabschnitts 43 in der oben beschriebenen Schneckenstruktur, ist ein Weg 64 über eine Röhre 36 des Barriereabschnitts 43 und Röhren 36 zweier Transportabschnitte 42 vorgesehen. Diese Struktur kann als eine strukturell vereinigte Einheit angesehen werden.
Der Schneckenhauptkörper 20p gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist durch Anordnen solcher identischer Einheiten in der Axialrichtung (Längsrichtung) ausgebildet. Dadurch kann eine unidirektionale Schneckenstruktur, in der Rohmaterialien niemals durch Orte treten, durch die sie schon einmal getreten sind, bereitgestellt werden.
In anderen Worten kann die oben beschriebene eine Einheit als ein funktional vereinigtes Modul angesehen werden. Als Funktionen eines Moduls werden beispielsweise angesehen: die Funktion des Unterziehens von Rohmaterialien einer Scherwirkung, die Funktion des Unterziehens von Rohmaterialien einer Zugwirkung, die Funktion des Stoppens des Transports von Rohmaterialien durch die Barriereabschnitte 43, die Funktion des Führens von Rohmaterialien, wobei der Druck auf diese durch die Barriereabschnitte 43 vergrößert wurde, zu den Wegen 64, und die Funktion des Ausbildens eines Rohmaterialempfängers R, in dem der Füllgrad der Rohmaterialien 100% beträgt, unmittelbar vor den Barriereabschnitten 43.
Ferner weisen bei der oben beschriebenen Schneckenstruktur die Wege 64 jeweils einen Eingang 65, einen Ausgang 67 und einen Weghauptkörper 66 auf, der mit dem Eingang 65 und dem Ausgang 67 verbunden ist. Der Eingang 65 und der Ausgang 67 sind an beiden Seiten des einen Barriereabschnitts 43 in der oben beschriebenen einen Einheit vorgesehen. Das heißt, der Eingang 65 ist an einer Seite des Weghauptkörpers 66 (Abschnitt, der näher an dem Basisende des Schneckenhauptkörpers 20p liegt) vorgesehen. Der Ausgang 67 ist an der anderen Seite des Weghauptkörpers 66 (Abschnitt, der näher an der Vorderseite des Schneckenhauptkörpers 20p liegt) vorgesehen.
Insbesondere öffnet sich in dem Transportabschnitt 42 benachbart zum Barriereabschnitt 43 von der Basisendseite des Schneckenhauptkörpers 20p der Eingang 65 in der Außenumfangsfläche 36s des Transportabschnitts 42. Auf der anderen Seite öffnet sich in dem Transportabschnitt 42 benachbart zum Barriereabschnitt 43 von der Vorderseite des Schneckenhauptkörpers 20p der Ausgang 67 in der Außenumfangsfläche 36s des Transportabschnitts 42.
In diesem Fall können die Positionen, an denen der Eingang 65 und der Ausgang 67 ausgebildet sind, innerhalb der Transportabschnitte 42 frei festgelegt werden. Beispielsweise können sowohl der Eingang 65 als auch der Ausgang 67 näher am Barriereabschnitt 43 oder entfernt vom Barriereabschnitt 43 vorgesehen sein. Ferner kann entweder der Eingang 65 oder der Ausgang 67 näher am Barriereabschnitt 43 oder entfernt vom Barriereabschnitt 43 vorgesehen sein. Die Figuren zeigen beispielhaft eine Struktur, bei welcher der Eingang 65 näher am Barriereabschnitt 43 vorgesehen ist und der Ausgang 67 entfernt vom Barriereabschnitt 43 vorgesehen ist.
Der Eingang 65 ist eine Öffnung, die in die Außenumfangsfläche 36s der Röhren 36 (des Schneckenhauptkörpers 20p) in der radialen Richtung eingebracht ist. Der Eingang 65 kann beispielsweise durch mechanische Bearbeitung mittels eines Bohrers ausgebildet werden. Somit ist ein Bodenabschnitt 65a des Eingangs 65 als eine geneigte Fläche ausgebildet, die mittels der Vorderseite des Bohrers in Form eines Kegels geschnitten ist. In anderen Worten ist der Bodenabschnitt 65a in der Form eines Kegels eine geneigte Fläche, die sich zur Außenumfangsfläche 36s des Schneckenhauptkörpers 20p aufweitet.
Der Ausgang 67 ist eine Öffnung, die in die Außenumfangsfläche 36s der Röhren 36 (des Schneckenhauptkörpers 20p) in der radialen Richtung eingebracht ist. Der Ausgang 67 kann beispielsweise durch mechanische Bearbeitung mittels eines Bohrers ausgebildet werden. Somit ist ein Bodenabschnitt 67a des Ausgangs 67 als eine geneigte Fläche ausgebildet, die mittels der Vorderseite des Bohrers in Form eines Kegels geschnitten ist. In anderen Worten ist der Bodenabschnitt 67a in der Form eines Kegels eine geneigte Fläche, die sich zur Außenumfangsfläche 36s des Schneckenhauptkörpers 20p aufweitet.
In der vorliegenden Ausführungsform sind ein Transportabschnitt 42 und ein Barriereabschnitt 43 in der Axialrichtung an der Außenumfangsfläche 36s der einen Röhre 36 angeordnet (vgl. 8). Durch Anordnen der Röhren 36 in der Axialrichtung wird der Schneckenhauptkörper 20p ausgebildet, an dem die Transportabschnitte 42 und die Barriereabschnitte 43 in der Axialrichtung (Längsrichtung) abwechselnd angeordnet sind.
Der Weghauptkörper 66 ist über zwei benachbarte Röhren 36 ausgebildet. Der Weghauptkörper 66 ist aus einem ersten und einem zweiten Abschnitt 66a und 66b aufgebaut.
Der erste Abschnitt 66a ist in einer der Röhren 36 ausgebildet. Der zweite Abschnitt 66b ist in der anderen Röhre 36 ausgebildet.
Bei der einen Röhre 36 ist der erste Abschnitt 66a entlang eines Bereichs ausgebildet, der einem Barriereabschnitt 43 zugewandt ist. Der erste Abschnitt 66a erstreckt sich parallel zur Axiallinie 41. Ein Ende des ersten Abschnitts 66a öffnet sich in einer Endfläche 36a der Röhre 36. Auf der anderen Seite ist das andere Ende des ersten Abschnitts 66a in der Röhre 36 geschlossen. Ferner kommuniziert das andere Ende des ersten Abschnitts 66a mit dem oben beschriebenen Eingang 65 und ist mit diesem verbunden.
Bei der anderen Röhre 36 ist der zweite Abschnitt 66b entlang eines Bereichs angeordnet, der einem Transportabschnitt 42 zugewandt ist. Der zweite Abschnitt 66b erstreckt sich parallel zur Axiallinie 41. Ein Ende des zweiten Abschnitts 66b öffnet sich in einer Endfläche 36a der Röhre 36. Auf der anderen Seite ist das andere Ende des zweiten Abschnitts 66b in der Röhre 36 geschlossen. Ferner kommuniziert das andere Ende des zweiten Abschnitts 66b mit dem oben beschriebenen Ausgang 67 und ist mit diesem verbunden.
Der Weghauptkörper 66 kann durch Begrenzen der Röhre 36, bei welcher der erste Abschnitt 66aausgebildet ist, und der Röhre 36, bei welcher der zweite Abschnitt 66b ausgebildet ist, in der Axialrichtung, und Befestigen der Endflächen 36a miteinander ausgebildet werden. In diesem Zustand erstreckt sich der Weghauptkörper 66 geradlinig und kontinuierlich, ohne sich auf dem Weg in der Axialrichtung des Schneckenhauptkörpers 20p zu verzweigen. Ferner kommunizieren beide Seiten des Weghauptkörpers 66 mit dem oben beschriebenen Eingang 65 und Ausgang 67 und sind mit diesem verbunden.
In diesem Fall kann die Bohrung des Weghauptkörpers 66 so festgelegt sein, dass diese kleiner als die des Eingangs 65 und des Ausgangs 67 ist, oder sie kann so festgelegt sein, dass sie gleich groß ist. In jedem Fall ist der Querschnittsbereich des Wegs, der durch die Bohrung des Weghauptkörpers 66 definiert ist, so festgelegt, dass dieser sehr viel kleiner ist als der ringförmige Querschnittsbereich in der radialen Richtung des oben beschriebenen ringförmigen Transportwegs 63.
In der vorliegenden Ausführungsform kann jede der Röhren 36, an denen wenigstens Teile der Schneckengänge 45, 46 und 48 ausgebildet sind, als Schneckenelement angesehen werden, das einem der Transportabschnitte 42 und 44 und Barriereabschnitte 43 entspricht. 8 zeigt die Röhre 36, an der ein Transportabschnitt 42 und ein Barriereabschnitt 43 entlang der Außenumfangsfläche 36s angeordnet sind, als ein Beispiel des Schneckenelements.
Somit kann der Schneckenhauptkörper 20p der Schnecke 20 durch sequentielles Anordnen der Röhren 36 als Schneckenelemente an dem Außenumfang der Drehachse 37 (des Unterstützungsabschnitts 39) ausgebildet werden. Somit können die Transportabschnitte 42 und 44 und die Barriereabschnitte 43 ausgetauscht und neu angeordnet werden, beispielsweise gemäß der Knetintensität der Rohmaterialien, und der Austausch und die Neuanordnung können einfach durchgeführt werden.
Durch Verengen bzw. Begrenzen (constricting) der Röhren 36 als Schneckenelemente in der Axialrichtung und Befestigen dieser aneinander wird ferner der Weghauptkörper 66 jedes Wegs 64 ausgebildet, und der Eingang 65 und der Ausgang 67 jedes Wegs 64 sind durch den Weghauptkörper 66 integral verbunden. Somit ist es zur Ausbildung der Wege 64 in dem Schneckenhauptkörper 20p ausreichend, wenn ein Prozess zum Bereitstellen der Wege 64 für jede der Röhren 36 durchgeführt wird, die eine Länge haben, die hinreichend kürzer als die Gesamtlänge des Schneckenhauptkörpers 20p ist. Somit können die Wege 64 einfach hergestellt und gehandhabt werden, wenn diese ausgebildet werden.
Als Nächstes wird der Ablauf zum Kneten von Rohmaterialien mit der Extruderschnecke 20, welche die oben beschriebene Struktur hat, beschrieben. In dieser Beschreibung des Ablaufs wird angenommen, dass geknetete Materialien von dem Basisende zur Vorderseite des Schneckenhauptkörpers 20p extrudiert werden, während die Extruderschnecke 20 linksherum gedreht wird, in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn. In diesem Fall werden dem zweiten Extruder 3, der die Extruderschnecke 20 aufweist, Rohmaterialien von dem ersten Extruder 2 kontinuierlich zugeführt. Die Rohmaterialien sind Rohmaterialien in einem geschmolzenen Zustand, hergestellt durch vorbereitendes Kneten von Materialien in dem ersten Extruder 2.
Wie es in 10 und 11 gezeigt ist, werden die Rohmaterialien, die dem zweiten Extruder 3 zugeführt werden, von der Zufuhröffnung 32 (vgl. 5 und 6) der Trommel 21 zur Außenumfangsfläche 36s des Schneckenhauptkörpers 20p kontinuierlich zugeführt. Die zugeführten Rohmaterialien werden durch die Schneckengänge 45 der Transportabschnitte 42 in einer S1-Richtung transportiert, vom Basisende zur Vorderseite des Schneckenhauptkörpers 20p.
Während des Transports in der S1-Richtung werden die Rohmaterialien einer „Scherwirkung“ ausgesetzt, die durch eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Schneckengängen 45 der Transportabschnitte 42, die sich entlang des Transportwegs 63 drehen, und der Innenfläche 21s des Zylinders 21a bewirkt wird, und sie werden einer Rührwirkung ausgesetzt, die durch Drehung der spiralförmigen Schneckengänge 45 bewirkt wird. Dadurch wird die Nanodispersion der Rohmaterialien unterstützt.
Der Transport der Rohmaterialien, die in der S1-Richtung transportiert werden, wird durch die Barriereabschnitte 43 begrenzt. Das heißt, die Schneckengänge 48 der Barriereabschnitte 43 bewirken einen Transport der Rohmaterialien von der Vorderseite zum Basisende des Schneckenhauptkörpers 20p in der Richtung entgegengesetzt zur S1-Richtung. Somit wird der Fluss der Rohmaterialien durch die Barriereabschnitte 43 gestoppt.
Gleichzeitig erhöht sich der Druck auf die Rohmaterialien an Grenzen zwischen den Transportabschnitten 42 und den Barriereabschnitten 43. Insbesondere zeigt die 11 den Füllgrad der Rohmaterialien graduell an den Orten in dem Transportweg 63, die den Transportabschnitten 42 des Schneckenhauptkörpers 20p entsprechen. Das heißt, mit dunkler werdender Färbung erhöht sich der Füllgrad der Rohmaterialien in dem Transportweg 63. Wie es aus der 11 ersichtlich ist, wird der Füllgrad der Rohmaterialien größer mit Annäherung an die Barriereabschnitte 43 in dem Transportweg 63, den Transportabschnitten 42 entsprechend. Unmittelbar vor den Barriereabschnitten 43 beträgt der Füllgrad der Rohmaterialien 100%.
Somit ist unmittelbar vor den Barriereabschnitten 43 der „Rohmaterialienempfänger R“, in dem der Füllgrad der Rohmaterialien 100% beträgt, ausgebildet. In dem Rohmaterialienempfänger R wird der Fluss der Rohmaterialien gestoppt, und somit erhöht sich der Druck auf die Rohmaterialien. Die Rohmaterialien, deren Druck erhöht wurde, fließen vom Eingang 65, der sich in der Außenumfangsfläche 36s der Transportabschnitte 42 (der Röhren 36) öffnet, kontinuierlich in den Weghauptkörper 66 und fließen von dem Basisende durch den Weghauptkörper 66 in einer S2-Richtung, gleiche Richtung wie die S1-Richtung, zur Vorderseite des Schneckenhauptkörpers 20p.
Wie es oben beschrieben ist, ist der Querschnittsbereich des Wegs, definiert durch die Bohrung des Weghauptkörpers 66, sehr viel kleiner als der ringförmige Querschnittsbereich des Transportwegs 63 in der radialen Richtung des Zylinders 21a.
Anders betrachtet ist ein erweiterter Bereich basierend auf der Bohrung des Weghauptkörpers 66 sehr viel kleiner als der des ringförmigen Transportwegs 63. Somit werden die Rohmaterialien rasch zusammengedrückt, wenn diese von dem Eingang 65 in den Weghauptkörper 66 fließen, und somit werden die Rohmaterialien einer „Zugwirkung“ ausgesetzt.
Da der Querschnittsbereich des Wegs ausreichend kleiner ist als der ringförmige Querschnittsbereich, verschwinden keine Rohmaterialien, die sich in dem Rohmaterialienempfänger R sammeln. Das heißt, ein Teil der Rohmaterialien, die sich in dem Rohmaterialienempfänger R sammeln, fließen kontinuierlich in den Eingang 65. Ferner werden durch die Schneckengänge 45 der Transportabschnitte 42 den Barriereabschnitten 43 neue Rohmaterialien zugeführt. Dadurch wird der Füllgrad unmittelbar vor den Barriereabschnitten 43 in dem Rohmaterialienempfänger R die ganze Zeit auf 100% gehalten. Selbst wenn die Menge der Rohmaterialien, die durch die Schneckengänge 45 transportiert werden, sich etwas ändert, wird gleichzeitig die Änderung durch die Rohmaterialien, die in dem Rohmaterialienempfänger R verbleiben, absorbiert. Rohmaterialien können dem Weghauptkörper 66 dadurch kontinuierlich und zuverlässig zugeführt werden. Somit können die Rohmaterialien in dem Weghauptkörper 66 ununterbrochen und kontinuierlich einer Zugwirkung ausgesetzt werden.
Die Rohmaterialien, die durch den Weghauptkörper 66 getreten sind, fließen aus dem Ausgang 67 zur Außenumfangsfläche 36s des Schneckenhauptkörpers 20p aus. An dem Schneckenhauptkörper 20p sind die oben beschriebenen Transportabschnitte 42 und Barriereabschnitte 43 abwechselnd in der Axialrichtung angeordnet. Wenn somit die oben beschriebene Abfolge von Scher- und Zugvorgängen wiederholt wird, werden Rohmaterialien in dem Zylinder 21a kontinuierlich transportiert, von dem Basisende zur Vorderseite des Schneckenhauptkörpers 20p, in einem Zustand, in dem ein Scherfluss und ein Zugfluss wiederholt werden. Die Knetintensität der Rohmaterialien wird dadurch verbessert.
Geknetete Materialien, die im Nanobereich geknetet sind, werden zur Vorderseite des Schneckenhauptkörpers 20p transportiert Die transportierten gekneteten Materialien werden durch den Schneckengang 46 des Abgabetransportabschnitts 44 in der S1-Richtung transportiert, und sie werden anschließend aus der Abgabeöffnung 33 kontinuierlich extrudiert (vgl. 5 und 6).
Gasförmige Komponenten, die in den gekneteten Materialien, die aus der Abgabeöffnung 33 des zweiten Extruders 3 extrudiert wurden, enthalten sind, werden von dem dritten Extruder 4 abgesaugt und entfernt, und anschließend werden die gekneteten Materialien nach außen abgegeben. Die abgegebenen gekneteten Materialien werden beispielsweise in Kühlwasser getränkt, das in einem Wassertank gelagert ist, und aktiv gekühlt. Auf diese Weise wird ein gewünschtes Harzformen durchgeführt.
Im Folgenden werden Resultate eines Hochdispersions-Verifikationstests beschrieben, der für geknetete Materialien in einem Fall durchgeführt wurde, in dem Rohmaterialien mittels des oben beschriebenen Scher- und Zugvorgangs geknetet werden.
In dem Test werden dem ersten Extruder 2 zwei Arten von Materialien 5 zugeführt, ein Polykarbonat-(PC)-Harz und ein Polymethylmethacrylat-(PMMA)-Harz, und die Materialien 5 in einem geschmolzenen Zustand werden durch vorbereitendes Kneten hergestellt. Ferner werden die Materialien 5 von dem ersten Extruder 2 in einem geschmolzenen Zustand kontinuierlich dem zweiten Extruder 3 zugeführt, als Rohmaterialien des zweiten Extruders 3.
In dem Test ist die Extruderschnecke 20 so aufgebaut, dass diese den oben beschriebenen Scher- und Zugvorgang achtmal wiederholt. Ferner sind die Spezifikationen der Extruderschnecke 20 wie folgt festgelegt: der Schneckendurchmesser beträgt 36 mm, die effektive Schneckenlänge (L/D) beträgt 16,7, die Schneckendrehzahl beträgt 2.300 U/min, die Zufuhr von Rohmaterialien beträgt 10,0 kg/h und die Trommeltemperatur beträgt 240°C.
Durch den oben beschriebenen Test wurden beabsichtigte transparente geknetete Materialien kontinuierlich erhalten.
Wie es oben beschrieben ist, verlaufen gemäß der Schnecke 20 der vorliegenden Ausführungsform Scherwirkungsbereiche und Zugwirkungsbereiche abwechselnd in der Axialrichtung, und somit können geknetete Materialien kontinuierlich hergestellt werden, während die Rohmaterialien einer Scherwirkung und einer Zugwirkung ausgesetzt sind. In diesem Fall können die Rohmaterialien von dem ersten Extruder 2 kontinuierlich zum zweiten Extruder 3 zugeführt werden, ohne dass diese verharren. Somit wird eine völlig kontinuierliche Herstellung, nicht nur eine scheinbar kontinuierliche Herstellung, gekneteter Materialien ermöglicht.
Somit können die optimalen Betriebsbedingungen für den ersten Extruder 2 und den zweiten Extruder 3 festgelegt werden, während deren Betriebsbedingungen zusammenhängen. Wenn beispielsweise Harz mit dem ersten Extruder 2 vorbereitend geknetet wird, kann die Schneckendrehzahl auf 100 bis 300 U/min wie herkömmlich festgelegt werden. Somit kann das Harz ausreichend erhitzt und geschmolzen werden und vorbereitend geknetet werden. Gleichzeitig kann die Schnecke 20 in dem zweiten Extruder 3 mit einer höheren Drehzahl von 600 bis 3.000 U/min gedreht werden. Somit kann das Harz abwechselnd und effektiv einer Scherwirkung und einer Zugwirkung ausgesetzt werden.
Ferner weist die Schnecke 20 der vorliegenden Ausführungsform eine unidirektionale Schneckenstruktur auf, bei der Rohmaterialien niemals durch Orte treten, durch die sie schon einmal getreten sind. Somit kann die Häufigkeit, mit der die Rohmaterialien der Scherwirkung und Zugwirkung ausgesetzt werden, im Voraus in einem Stadium, in dem die Struktur der Schnecke 20 bestimmt wird, festgelegt werden. Somit kann die Häufigkeit, mit der die Rohmaterialien der Scherwirkung und Zugwirkung ausgesetzt werden, erhöht werden, ohne Verlängerung der Schnecke 20. Somit können Rohmaterialien mit der gewünschten Knetintensität geknetet werden.
Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Fluss von Rohmaterialien in einem anderen gekneteten Zustand, der sich vor oder hinter einem bestimmten Fluss von Rohmaterialien befindet, nicht in den bestimmten Fluss von Rohmaterialien gemischt, aufgrund der unidirektionalen Schneckenstruktur, bei der Rohmaterialien niemals durch Orte treten, durch die sie schon einmal getreten sind. Somit können Rohmaterialien gleichförmig geknetet werden.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Erfindung der Außendurchmesser D1 des Schneckenhauptkörpers 20p (jeder Röhre 36) auf einen konstanten Wert festgelegt; in anderen Worten ist der Basisdurchmesser der Schnecke 20 über die Gesamtlänge der Schnecke 20 auf einen konstanten Wert festgelegt. Somit kann eine segmentartige Schnecke 20 erhalten werden, bei der Schneckenelemente in freier Reihenfolge und Kombination gehalten werden können. Durch Segmentieren der Schnecke 20 kann deren Nutzen deutlich verbessert werden, beispielsweise hinsichtlich Änderungen und Anpassungen der Spezifikationen oder Instandhaltung und Wartung der Schnecke 20.
Ferner ist der Basisdurchmesser der Schnecke 20 über die Gesamtlänge der Schnecke 20 auf einen konstanten Wert festgelegt. Somit weist der Transportweg 63 zum Transportieren der Rohmaterialien über die Gesamtlänge der Schnecke 20 gleichförmige ringförmige Querschnittformen auf. Wenn die Rohmaterialien abwechselnd einer Scherwirkung und einer Zugwirkung ausgesetzt werden, können diese sequentiell und gleichmäßig vermittelt werden, und es kann ein gleichförmiges Kneten durchgeführt werden.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Erfindung der Querschnittsbereich der Wege 64 (der Weghauptkörper 66) so festgelegt, dass dieser sehr viel kleiner ist als der des Transportwegs 63 zum Transportieren der Rohmaterialien. Somit können die Rohmaterialien, die durch die Wege 64 (die Weghauptkörper 66) treten, gleichförmig, beständig und effizient einer Zugwirkung ausgesetzt werden.
Ferner sind in der Schnecke 20 die Transportabschnitte 42, die Barriereabschnitte 43 und die Wege 64 kombiniert angeordnet, ohne eine Plastifizierungszone, die in einer Schnecke eines herkömmlichen Einschneckenextruders vorgesehen ist. Somit kann der zweite Extruder 3 auf einfache Weise betrieben werden.
Während oben eine der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese eine Ausführungsform beschränkt. Auch die folgenden Modifikationen sind im technischen Gegenstand der vorliegenden Erfindung enthalten.
[Struktur, mit der geknetete Materialien von der Vorderseite zum Basisende der Extruderschnecke 20 extrudiert werden]
In der folgenden Beschreibung ist die Drehrichtung (Linksdrehung oder Rechtsdrehung) des Schneckenhauptkörpers 20p eine Drehrichtung (Linksdrehung oder Rechtsdrehung) von der Basisendseite des Schneckenhauptkörpers 20p gesehen. Ferner ist die Windungsrichtung (im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn) der Schneckengänge 60, 61, 62a und 62b eine Windungsrichtung (im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn) der Schneckengänge 60, 61, 62a und 62b von der Basisendseite des Schneckenhauptkörpers 20p gesehen.
12 zeigt die Struktur des zweiten Extruders 3 gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung und die Extruderschnecke 20 gemäß der Modifikation der vorliegenden Erfindung, angewendet für den zweiten Extruder 3.
In dem zweiten Extruder 3 gemäß der vorliegenden Modifikation ist die Zufuhröffnung 32 an der anderen Endseite der Trommel 21 vorgesehen, und die Abgabeöffnung 33 ist an der einen Endseite der Trommel 21 vorgesehen. Ferner sind in der Extruderschnecke 20 Transportabschnitte 58 und Barriereabschnitt 59a, 59b und 59c von der Vorderseite zum Basisende des Schneckenhauptkörpers 20p abwechselnd angeordnet.
In einem Zustand, in dem die Extruderschnecke 20 gemäß der vorliegenden Modifikation drehbar in den Zylinder 21a eingebracht ist, sind die Basisenden der Extruderschnecke 20 und des Schneckenhauptkörpers 20p an der einen Endseite der Trommel 21 angeordnet, an der die Abgabeöffnung 33 vorgesehen ist, und die Vorderseiten der Extruderschnecke 20 und des Schneckenhauptkörpers 20p sind an der anderen Endseite der Trommel 21 angeordnet, an der die Zufuhröffnung 32 vorgesehen ist.
In diesem Fall ist jeder der Transportabschnitte 58 aufgebaut, um Rohmaterialien, die von der Zufuhröffnung 32 zugeführt werden, in der S1-Richtung zur Abgabeöffnung 33 zu transportieren. Jeder der Barriereabschnitte 59a, der zwischen dem basisendseitigen Barriereabschnitt 59b und dem vorderseitigen Barriereabschnitt 59c angeordnet ist, ist aufgebaut, um den Transport von Rohmaterialien durch jeden der Transportabschnitte 58 zu begrenzen. Ferner ist der basisendseitige Barriereabschnitt 59b an dem Basisende des Schneckenhauptkörpers 20p angeordnet und begrenzt geknetete Materialien, die von dem Transportabschnitt 58, benachbart zum basisendseitigen Barriereabschnitt 59b, transportiert werden, so dass diese zur Abgabeöffnung 33 gebracht werden. Auf der anderen Seite ist der vorderseitige Barriereabschnitt 59c an der Vorderseite des Schneckenhauptkörpers 20p angeordnet und begrenzt Rohmaterialien, die von der Zufuhröffnung 32 zugeführt werden, so dass diese in der Transportrichtung S1 vorankommen.
Bei den Transportabschnitten 58 sind jeweils die Schneckengänge 60 vorgesehen, die entlang der Außenumfangsfläche 36s des Schneckenhauptkörpers 20p spiralförmig gewunden sind. Die entsprechenden Schneckengänge 60 sind in derselben Richtung gewunden wie die Drehrichtung des Schneckenhauptkörpers 20p, von dem Basisende zur Vorderseite des Schneckenhauptkörpers 20p.
12 zeigt die Struktur in einem Fall, in dem Rohmaterialien durch Linksdrehung des Schneckenhauptkörpers 20p geknetet werden. In diesem Fall ist die Windungsrichtung der Schneckengänge 60 entgegen dem Uhrzeigersinn festgelegt, wie im Fall einer linksseitigen Schnecke, um die Rohmaterialien von der Vorderseite zum Basisende des Schneckenhauptkörpers 20p zu transportieren. Wenn Rohmaterialien durch Rechtsdrehung des Schneckenhauptkörpers 20p geknetet werden, ist es ausreichend, wenn die Windungsrichtung der Schneckengänge 60 entgegengesetzt zum oben beschriebenen Fall der Linksdrehung festgelegt ist.
Ferner kann in jedem der Barriereabschnitte 59a, 59b und 59c der Barriereringkörper 57 (vgl. 13 und 14), der in der Umfangsrichtung entlang der Außenumfangsfläche 36s des Schneckenhauptkörpers 20p verläuft, vorgesehen sein, oder es können Barriereschneckengänge 61a, 61b und 61c (vgl. 12), die sich entlang der Außenumfangsfläche 36s des Schneckenhauptkörpers 20p spiralförmig winden, vorgesehen sein.
Wenn die Barriereschneckengänge 61a, 61b und 61c vorgesehen sind, ist der Barriereschneckengang 61b, der sich von dem Basisende zur Vorderseite des Schneckenhauptkörpers 20p in der Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Schneckenhauptkörpers 20p windet, in dem basisendseitigen Barriereabschnitt 59b vorgesehen, der an dem Basisende des Schneckenhauptkörpers 20p angeordnet ist. Auf der anderen Seite ist der Barriereschneckengang 61c, der sich von dem Basisende zur Vorderseite des Schneckenhauptkörpers 20p in derselben Richtung wie die Drehrichtung des Schneckenhauptkörpers 20p windet, in dem vorderseitigen Barriereabschnitt 59c vorgesehen, der an der Vorderseite des Schneckenhauptkörpers 20p angeordnet ist. Ferner ist der Barriereschneckengang 61a, der vom Basisende zur Vorderseite des Schneckenhauptkörpers 20p in der Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Schneckenhauptkörpers 20p gewunden ist, in jedem der Barriereabschnitte 59a vorgesehen, die zwischen den beiden Barriereabschnitten 59b und 59c vorgesehen sind.
Wenn hierbei Rohmaterialien durch Linksdrehung des Schneckenhauptkörpers 20p geknetet werden, ist die Windungsrichtung des Barriereschneckengangs 61c in dem vorderseitigen Barriereabschnitt 59c vom Basisende zur Vorderseite des Schneckenhauptkörpers 20p entgegen dem Uhrzeigersinn festgelegt, wie im Fall einer linksseitigen Schnecke. Auf der anderen Seite ist die Windungsrichtung der Barriereschneckengänge 61a und 61b der anderen Barriereabschnitte 59a und 59b vom Basisende zur Vorderseite des Schneckenhauptkörpers 20p im Uhrzeigersinn festgelegt, wie im Fall einer rechtsseitigen Schnecke. Wenn Rohmaterialien durch Rechtsdrehung des Schneckenhauptkörpers 20p geknetet werden, ist es ausreichend, wenn die Windungsrichtung jedes der Barriereschneckengänge 61a, 61b und 61c entgegengesetzt zum oben beschriebenen Fall der Linksdrehung festgelegt ist.
Die weiteren Strukturen (beispielsweise die Struktur der Wege 64) können basierend auf dem oben beschriebenen Abschnitt „Struktur, mit der geknetete Materialien von dem Basisende zur Vorderseite der Extruderschnecke 20 extrudiert werden“ festgelegt werden, und somit wird eine Beschreibung derselben ausgelassen.
Als Nächstes wird der Ablauf des Knetens von Rohmaterialien mit der Extruderschnecke 20, welche die oben beschriebene Struktur aufweist, beschrieben. In der Beschreibung des Ablaufs wird angenommen, dass geknetete Materialien von der Vorderseite zum Basisende des Schneckenhauptkörpers 20p extrudiert werden, während die Extruderschnecke 20 links, in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird.
Wie es in 12 gezeigt ist, werden Rohmaterialien, die von der Zufuhröffnung 32 der Trommel 21 zur Außenumfangsfläche 36s des Schneckenhauptkörpers 20p kontinuierlich zugeführt werden, durch die Schneckengänge 60 der Transportabschnitte 58 von der Vorderseite zum Basisende des Schneckenhauptkörpers 20p in der S1-Richtung transportiert.
Während des Transports in der S1-Richtung werden die Rohmaterialien einer „Scherwirkung“ ausgesetzt, die durch eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Schneckengängen 60 der Transportabschnitte 58, die sich entlang des Transportwegs 63 drehen, und der Innenfläche 21s der Zylinder 21a bewirkt wird, und diese werden ferner einer Rührwirkung ausgesetzt, die durch Drehung der Schneckengänge 60 bewirkt wird. Dadurch wird eine Nanodispersion der Rohmaterialien unterstützt.
Der Transport der Rohmaterialien, die in der S1-Richtung entlang des Transportwegs 63 transportiert werden, wird durch die Barriereabschnitte 59a begrenzt. Das heißt, die Schneckengänge 61a der Barriereabschnitte 59a winden sich, um die Rohmaterialien vom Basisende zur Vorderseite des Schneckenhauptkörpers 20p in der Richtung entgegengesetzt zur S1-Richtung zu transportieren. Somit wird der Fluss der Rohmaterialien durch die Barriereabschnitte 59a gestoppt.
Da der Fluss der Rohmaterialien gestoppt wird, erhöht sich der Druck auf die Rohmaterialien. Wenngleich dies in den Figuren nicht speziell gezeigt ist, beträgt auch gemäß der vorliegenden Modifikation unmittelbar vor den Barriereabschnitten 59a der Füllgrad der Rohmaterialien 100% und erhöht sich der Druck auf die Rohmaterialien, wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform. Die Rohmaterialien, deren Druck erhöht wurde, fließen vom Eingang 65 kontinuierlich in den Weghauptkörper 66 und fließen von der Vorderseite durch den Weghauptkörper 66 in der S2-Richtung, gleiche Richtung wie die S1-Richtung, zum Basisende des Schneckenhauptkörpers 20p. Die Rohmaterialien werden der oben beschriebenen „Zugwirkung“ ausgesetzt, während diese in der S2-Richtung fließen.
Die Rohmaterialien, die durch den Weghauptkörper 66 getreten sind, fließen aus dem Ausgang 67 zur Außenumfangsfläche 36s des Schneckenhauptkörpers 20p heraus. An dem Schneckenhauptkörper 20p sind die oben beschriebenen Transportabschnitte 58 und Barriereabschnitte 59a in der Axialrichtung abwechselnd angeordnet. Wenn somit die oben beschriebene Abfolge von Scher- und Zugvorgängen wiederholt wird, werden Rohmaterialien in dem Zylinder 21a von der Vorderseite zum Basisende des Schneckenhauptkörpers 20p in einem Zustand kontinuierlich transportiert, in dem ein Scherfluss und ein Zugfluss wiederholt werden. Die Knetintensität der Rohmaterialien wird dadurch erhöht.
Anschließend fließen geknetete Materialien, die im Nanobereich geknetet sind, aus dem Ausgang 67 des Transportabschnitts 58, benachbart zum basisendseitigen Barriereabschnitt 59b, heraus. Die herausgeflossenen gekneteten Materialien werden in der S1-Richtung transportiert, durch den Schneckengang 60 des Transportabschnitts 58, und anschließend werden diese kontinuierlich aus der Abgabeöffnung 33 extrudiert, während der Transport der gekneteten Materialien durch den basisendseitigen Barriereabschnitt 59b beschränkt ist.
Die Vorteile des zweiten Extruders 3 und der Extruderschnecke 20 gemäß der vorliegenden Modifikation sind gleich denen der oben beschriebenen Ausführungsform, und somit wird eine Beschreibung derselben ausgelassen.
[Weitere Modifikationen]
In der oben beschriebenen Ausführungsform wurde angenommen, dass die Wege 64 (insbesondere die Weghauptkörper 66) in dem Schneckenhauptkörper 20p (den Röhren 36) ausgebildet sind. Allerdings können stattdessen die Wege 64 (die Weghauptkörper 66) an Grenzen zwischen jeder der Röhren 36 und der Drehachse 37 ausgebildet sein, wenn der Unterstützungsabschnitt 39 der Drehachse 37 so vorgesehen ist, dass dieser entlang der Innenumfangsfläche jeder der Röhren 36, welche den Schneckenhauptkörper 20p aufbauen, verläuft. 15 bis 18 zeigen die Struktur eines Abschnitts, welcher der 7 entspricht, als Struktur der vorliegenden Modifikation.
Die Wege 64, gezeigt in 15, sind aus Wandflächen 52a aufgebaut, die durch Aussparen von Teilen der Innenumfangsflächen der Röhren 36 in vertiefte Formen in der Axialrichtung ausgebildet sind. In diesem Fall können die Wege 64, die von den Wandflächen 52a umgeben sind, und die Außenumfangsfläche des Unterstützungsabschnitts 39 definiert werden, indem die Drehachse 37 (der Unterstützungsabschnitt 39) so vorgesehen ist, dass diese entlang der Innenumfangsflächen der Röhren 36 verläuft.
Die Wege 64, gezeigt in 16, sind aus Wandflächen 52b aufgebaut, die durch Aussparen von Teilen der Außenumfangsfläche der Drehachse 37 (des Unterstützungsabschnitts 39) in Form von Vertiefungen in der Axialrichtung ausgebildet sind. In diesem Fall können die Wege 64, die von den Wandflächen 52b und den Innenumfangsflächen der Röhren 36 umgeben sind, definiert werden, indem die Drehachse 37 (der Unterstützungsabschnitt 39) so vorgesehen ist, dass diese entlang der Innenumfangsflächen der Röhren 36 verläuft.
Die Wege 64, gezeigt in 17, sind aus Wandflächen 52c aufgebaut, die durch Aussparen von Teilen der Außenumfangsflächen der Federn 51 in Form von Vertiefungen in der Axialrichtung ausgebildet sind. In diesem Fall können die Wege 64, die von den Wandflächen 52c umgeben sind, und die Nutbodenflächen der Keilnuten 53 definiert werden, indem die Drehachse 37 (der Unterstützungsabschnitt 39) so vorgesehen ist, dass diese entlang der Innenumfangsflächen der Röhren 36 verläuft.
Bei jedem der Wege 64 können die Wandflächen 52a, 52b und 52c ausgebildet werden, indem einfach Abschnitte, die nach außen freigelegt sind, in die Form von Vertiefungen gebracht bzw. bearbeitet werden, und somit kann die Ausbildung einfach durchgeführt werden. In diesem Fall können verschiedene Formen, beispielsweise halbkreisförmig, dreieckig, elliptisch und rechteckig, als Formen der Wandflächen 52a, 52b und 52c in Form von Vertiefungen angewendet werden.
Ferner ist in der oben beschriebenen Ausführungsform der Schneckenhauptkörper 20p aus den Röhren 36 und der Drehachse 37 aufgebaut. Allerdings kann der Schneckenhauptkörper 20p stattdessen aus einem geradlinigen Axialelement 20t aufgebaut sein, wie es in 18 gezeigt ist. In diesem Fall sind die oben beschriebenen Transportabschnitte und Barriereabschnitte an der Außenumfangsfläche des festen Schneckenhauptkörpers 20p vorgesehen, und die oben beschriebenen Wege 64 sind in dem Schneckenhauptkörper 20p vorgesehen. Die Figur zeigt beispielhaft ein Paar von Wegen 64, die an Positionen exzentrisch bezüglich der Axiallinie 41 vorgesehen sind und die durch röhrenförmige Wandflächen 52d definiert sind, aber die Anordnung der Wege 64 ist darauf nicht beschränkt.
Ferner wurden in der oben beschriebenen Ausführungsform Wege angenommen, bei denen beide Enden vollständig geschlossen sind. Allerdings können stattdessen Wege angewendet werden, bei denen beide Enden geöffnet werden können. Bezüglich der Wege 64 kann das folgende Verfahren zur Ausbildung angewendet werden. Das heißt, es wird ein wegausbildender Abschnitt, der den Schneckenhauptkörpers 20p in der Axialrichtung durchdringt, im Voraus ausgebildet. Als Nächstes werden entlang des einen kontinuierlichen wegausbildenden Abschnitts Blockierungen eingebracht, mit einem Zwischenraum zwischen diesen, um extrahierbar zu sein. Dadurch wird der wegausbildende Abschnitt, bei dem beide Enden durch die benachbarten Blockierungen geöffnet werden können, ausgebildet. Anschließend können die Wege 64 gemäß der vorliegenden Modifikation durch Öffnen beider Seiten des wegausbildenden Abschnitts in der Außenumfangsfläche 36s des Schneckenhauptkörpers 20p ausgebildet werden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird als zweiter Extruder 3 ein Einschneckenextruder, der mit (genau) einer Extruderschnecke 20 ausgestattet ist, angenommen. Allerdings kann der zweite Extruder 3 stattdessen ein Doppelschneckenextruder sein, der mit zwei Extruderschnecken 20 ausgestattet ist.
In der oben beschriebenen Ausführungsform zeigen die 6 und 9 die Wege 64, in denen beide Seiten des Weghauptkörpers 66 mit dem Eingang 65 und dem Ausgang 67 an Positionen verbunden sind, die von den Bodenabschnitten 65a und 67a des Eingangs 65 und des Ausgangs 67 verschoben sind. Allerdings ist die Verbindungsstruktur zwischen dem Weghauptkörper 66 und dem Eingang 65 und dem Ausgang 67 nicht auf die der oben beschriebenen Ausführungsform beschränkt, und auch die folgende Verbindungsstruktur ist im technischen Gegenstand der vorliegenden Erfindung enthalten.
19 bis 24 zeigen beispielhaft einen Weg 64, bei dem beide Enden des Weghauptkörpers 66 mit den Bodenabschnitten 65a und 67a des Eingangs 65 und des Ausgangs 67 verbunden sind. Insbesondere ist eine Seite des Weghauptkörpers 66, das heißt, das oben beschriebene andere Ende des ersten Abschnitts 66a, mit dem Bodenabschnitt 65a des Eingangs 65 verbunden. Ferner ist die andere Seite des Weghauptkörpers 66, das heißt, das oben beschriebene andere Ende des zweiten Abschnitts 66b mit dem Bodenabschnitt 67a des Ausgangs 67 verbunden.
19(A) und 19(B) und 20(A) und 20(B) zeigen einen Weg 64 gemäß einer ersten Modifikation. Bei dem Weg 64 ist eine Endfläche an einer Seite des Weghauptkörpers 66 (das andere Ende des ersten Abschnitts 66a) mit dem Bodenabschnitt 65a des Eingangs 65 verbunden. In dem Bodenabschnitt 65a ist eine Öffnung 65b, die mit dem Weghauptkörper 66 (dem ersten Abschnitt 66a) kommuniziert, ausgebildet. Auf der anderen Seite ist eine Endfläche an der anderen Seite des Weghauptkörpers 66 (das andere Ende des zweiten Abschnitts 66b) mit dem Bodenabschnitt 67a des Ausgangs 67 verbunden. In dem Bodenabschnitt 67a ist eine Öffnung 67b, die mit dem Weghauptkörper 66 (dem zweiten Abschnitts 66b) kommuniziert, ausgebildet.
Die eine Öffnung 65b des Eingangs 65 ist in einem Bereich ausgebildet, der dem Bodenabschnitt 65a zugewandt ist, der eine Form hat, die sich zur Außenumfangsfläche 36s des Schneckenhauptkörpers 20p aufweitet. Auf der anderen Seite ist die eine Öffnung 67b des Ausgangs 67 in einem Bereich ausgebildet, der dem Bodenabschnitt 67a zugewandt ist, der eine Form hat, die sich zur Außenumfangsfläche 36s des Schneckenhauptkörpers 20p aufweitet.
In diesem Fall werden Rohmaterialien, die in den Eingang 65 geflossen sind, entlang der Neigung des Bodenabschnitts 65a zur Öffnung 65b geführt. Somit verbleiben keine Rohmaterialien im Eingang 65, und die gesamten Rohmaterialien fließen kontinuierlich und gleichmäßig in den Weghauptkörper 66. Die Rohmaterialien, die durch den Weghauptkörper 66 getreten sind, fließen anschließend in den Ausgang 67. Die Rohmaterialien, die in den Ausgang 67 geflossen sind, werden entlang der Neigung des Bodenabschnitts 67a zur Außenumfangsfläche 36s des Schneckenhauptkörpers 20p geführt. Somit verbleiben keine Rohmaterialien im Ausgang 67, und die gesamten Rohmaterialien fließen kontinuierlich und gleichmäßig zur Außenumfangsfläche 36s des Schneckenhauptkörpers 20p.
Somit kann vermieden werden, dass Rohmaterialien im Weg 64 lokal verharren bzw. zurückbleiben, während die Rohmaterialien, die vollständig und gleichförmig durch den Weg 64 treten, kontinuierlich einer Zugwirkung ausgesetzt werden.
21(A) und 21(B) und 22(A) und (B) zeigen einen Weg 64 gemäß einer zweiten Modifikation. Beim Weg 64 ist ein Abschnitt, der näher an einer Endfläche 66s an einer Seite des Weghauptkörpers 66 (dem anderen Ende des ersten Abschnitts 66a) liegt, das heißt, ein Abschnitt, der knapp an der Endfläche 66s positioniert ist, mit dem Bodenabschnitt 65a des Eingangs 65 verbunden. In dem Bodenabschnitt 65a sind zwei Öffnungen 65b, die mit dem Weghauptkörper 66 (dem ersten Abschnitt 66a) kommunizieren, ausgebildet. Auf der anderen Seite ist ein Abschnitt, der näher an einer Endfläche 66s an der anderen Seite des Weghauptkörpers 66 (dem anderen Ende des zweiten Abschnitts 66b) liegt, das heißt, ein Abschnitt, der knapp an der Endfläche 66s positioniert ist, mit dem Bodenabschnitt 67a des Ausgangs 67 verbunden. In dem Bodenabschnitt 67a sind zwei Öffnungen 67b, die mit dem Weghauptkörper 66 (dem zweiten Abschnitt 66b) kommunizieren, ausgebildet.
Die beiden Öffnungen 65b des Eingangs 65 sind in einem Bereich ausgebildet, der dem Bodenabschnitt 65a zugewandt ist, der eine Form hat, die sich zur Außenumfangsfläche 36s des Schneckenhauptkörpers 20p aufweitet. Auf der anderen Seite sind die beiden Öffnungen 67b des Ausgangs 67 in einem Bereich ausgebildet, der dem Bodenabschnitt 67a zugewandt ist, der eine Form hat, die sich zur Außenumfangsfläche 36s des Schneckenhauptkörpers 20p aufweitet. Die Abläufe und Vorteile des Wegs 64 gemäß der zweiten Modifikation sind gleich denen des Wegs 64 gemäß der oben beschrieben ersten Modifikation, und somit wird eine Beschreibung derselben ausgelassen.
In der oben beschriebenen Ausführungsform und den oben beschriebenen Modifikationen wurde angenommen, dass die Öffnungsrichtungen des Eingangs 65 und des Ausgangs 67 senkrecht auf der Axiallinie 41 stehen. Allerdings sind die Öffnungsrichtungen darauf nicht beschränkt. Wie es beispielsweise in 23(A) und 23(B) und 24(A) und (B) gezeigt ist, können die Öffnungsrichtungen des Eingangs 65 und des Ausgangs 67 so festgelegt sein, dass diese Richtungen sind, welche die Axiallinie 41 schneiden (Richtungen, die durch gepunktete Linien dargestellt sind). In diesem Fall können Eingänge 65 und 65-1 und Ausgänge 67 und 67-1 durch Öffnen beider Seiten des Weghauptkörpers entlang bestimmter Richtungen bereitgestellt werden.
Ferner ist der Eingang 65 vorzugsweise so ausgebildet, dass dieser tiefer ausgespart ist, als die Außenumfangsfläche 36s des Schneckenhauptkörpers 20p. Dadurch wird ermöglicht, dass Rohmaterialien einfacher in den Eingang 65 fließen.
Ferner wurden in der oben beschriebenen Ausführungsform und den Modifikationen angenommen, dass die Wege 64 jeweils den Weghauptkörper 66 parallel zur Axiallinie 41 aufweisen. Allerdings ist der technische Gegenstand der vorliegenden Erfindung darauf nicht beschränkt und umfasst Wege 64, die jeweils einen Weghauptkörper 66 aufweisen, der die Axiallinie 41 schneidet. Beispielsweise öffnet sich die andere Seite des Weghauptkörpers 66, dessen eine Seite mit dem Eingang 65 verbunden ist, direkt in der Außenumfangsfläche 36s des Schneckenhauptkörpers 20p (der Röhren 36), wobei der Ausgang 67 entfällt. In diesem Fall wird ein Weghauptkörper 66 ausgebildet, der von der einen Seite zur anderen Seite eine Aufwärtsneigung aufweist.
Gemäß dieser Struktur werden Rohmaterialien, die vom Eingang 65 in den Weghauptkörper 66 geflossen sind, einer Zentrifugalwirkung ausgesetzt, die ausgeübt wird, wenn sich der Schneckenhauptkörper 20p dreht, wodurch diese gleichmäßiger durch den Weghauptkörper 66 fließen und zur Außenumfangsfläche 36s des Schneckenhauptkörpers 20p (der Röhren 36) herausfließen. Gleichzeitig wirkt die Zugwirkung effizienter und kontinuierlicher auf die Rohmaterialien. Somit kann die Knetintensität der Rohmaterialien weiter verbessert werden.
Bezugszeichenliste

20: Extruderschnecke
20p: Schneckenhauptkörper
36: Röhre
37: Drehachse
38: Kopplungsabschnitt
39: Unterstützungsabschnitt
40: Stopperabschnitt
41: Axiallinie
42: Transportabschnitt
43: Barriereabschnitt
44: Abgabetransportabschnitt
45: Schneckengang
46: Schneckengang
47: Spalt
48: Barriereschneckengang
64: Weg
65: Eingang
66: Weghauptkörper
67: Ausgang

Claims

Extruderschnecke (20), die aufgebaut ist, um Rohmaterial zu transportieren, während sie das Rohmaterial knetet, wobei diese aufweist: einen Schneckenhauptkörper (20p), der eine gerade Axiallinie (41) in einer Transportrichtung des Rohmaterials hat und aufgebaut ist, um sich auf der Axiallinie (41) zu drehen; Transportabschnitte (42), die in einer Axialrichtung des Schneckenhauptkörpers (20p) mit einem Raum zwischen den Transportabschnitten (42) vorgesehen und aufgebaut sind, um das Rohmaterial in der Axialrichtung entlang einer Außenumfangsfläche (36s), die sich in der Umfangsrichtung des Schneckenhauptkörpers (20p) erstreckt, durch Drehung des Schneckenhauptkörpers (20p) zu transportieren; Barriereabschnitte (43), die an dem Schneckenhauptkörper (20p) vorgesehen und aufgebaut sind, um den Transport des Rohmaterials an Positionen benachbart zu den Transportabschnitten (42) zu begrenzen; und Wege (64), die in dem Schneckenhauptkörper (20p) vorgesehen sind und jeweils einen Eingang (65) und einen Ausgang (67) aufweisen, wobei der Schneckenhauptkörper (20p) aus zylindrischen Röhren (36) und einer Drehachse (37), welche die Röhren (36) unterstützt und um die Axiallinie (41) dreht, aufgebaut ist, die Transportabschnitte (42), die Barriereabschnitte (43) und die Wege (64) an den zylindrischen Röhren (36) vorgesehen sind und die zylindrischen Röhren (36) koaxial entlang der Drehachse (37) verbunden sind, der Eingang (65) sich in Außenumfangsflächen (36s) der zylindrischen Röhren (36) in die Transportabschnitte (42) öffnet, um zu bewirken, dass das Rohmaterial einfließt, dessen Transport von den Barriereabschnitten (43) zur Erhöhung des Drucks auf das Rohmaterial begrenzt wird, das Rohmaterial, das von dem Eingang (65) einfließt, durch jeden der Wege (64) zum Ausgang (67) fließt, in derselben Richtung wie die Transportrichtung der Transportabschnitte (42), und der Ausgang (67) sich in die Außenumfangsflächen (36s) der zylindrischen Röhren (36) an einer Position außerhalb der Transportabschnitte (42), in die sich der Eingang (65) öffnet, öffnet.
Extruderschnecke (20) nach Anspruch 1, bei der eine Bohrung jedes der Wege (64) so festgelegt ist, dass diese kleiner oder gleich einer Bohrung des Eingangs (65) in jeden der Wege (64) ist.
Extruderschnecke (20) nach Anspruch 1, bei der eine Bohrung jedes der Wege (64) so festgelegt ist, dass diese größer oder gleich 1 mm aber kleiner als 6 mm ist.
Extruderschnecke (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher der Schneckenhauptkörper (20p) sich von einem Basisende, das mit einer Dreheinrichtung gekoppelt ist, in der Axialrichtung an eine Vorderseite erstreckt, jeder der Transportabschnitte (42) mit einem Schneckengang (45, 46) vorgesehen ist, der sich spiralförmig entlang der Außenumfangsfläche (36s) des Schneckenhauptkörpers (20p) windet, und von einer Basisendseite gesehen, der Schneckengang (45, 46) sich von dem Basisende in einer Richtung entgegengesetzt zu einer Drehrichtung des Schneckenhauptkörpers (20p) zur Vorderseite des Schneckenhauptkörpers (20p) windet.
Extruderschnecke (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher der Schneckenhauptkörper (20p) sich von einem Basisende, das mit einer Dreheinrichtung gekoppelt ist, in der Axialrichtung an eine Vorderseite erstreckt, jeder der Transportabschnitte (42) mit einem Schneckengang (45, 46) vorgesehen ist, der sich spiralförmig entlang der Außenumfangsfläche (36s) des Schneckenhauptkörpers (20p) windet, und von einer Basisendseite gesehen, der Schneckengang (45, 46) sich von dem Basisende in derselben Richtung wie eine Drehrichtung des Schneckenhauptkörpers (20p) zur Vorderseite des Schneckenhauptkörpers (20p) windet.
Extruderschnecke (20) nach Anspruch 4, bei der jeder der Barriereabschnitte (43) mit einem Barriereringkörper (57) vorgesehen ist, der in der Umfangsrichtung entlang der Außenumfangsfläche (36s) des Schneckenhauptkörpers (20p) verläuft, und der Barriereringkörper (57) so ausgebildet ist, dass dieser eine zylindrische Fläche aufweist, die in der Umfangsrichtung konzentrisch zur Axiallinie als ein Zentrum verläuft.
Extruderschnecke (20) nach Anspruch 4, bei der jeder der Barriereabschnitte (43) mit einem Barriereschneckengang (48) vorgesehen ist, der sich spiralförmig entlang der Außenumfangsfläche (36s) des Schneckenhauptkörpers (20p) windet, und von der Basisendseite gesehen, der Barriereschneckengang (48) sich von dem Basisende in derselben Richtung wie die Drehrichtung des Schneckenhauptkörpers (20p) zur Vorderseite des Schneckenhauptkörpers (20p) windet.
Extruderschnecke (20) nach Anspruch 5, bei der jeder der Barriereabschnitte (43) mit einem Barriereringkörper (57) vorgesehen ist, der in der Umfangsrichtung entlang der Außenumfangsfläche (36s) des Schneckenhauptkörpers (20p) verläuft, und der Barriereringkörper (57) so ausgebildet ist, dass dieser eine zylindrische Fläche aufweist, die in der Umfangsrichtung konzentrisch zur Axiallinie als ein Zentrum verläuft.
Extruderschnecke (20) nach Anspruch 5, bei der jeder der Barriereabschnitte (43) mit einem Barriereschneckengang (48) vorgesehen ist, der sich spiralförmig entlang der Außenumfangsfläche (36s) des Schneckenhauptkörpers (20p) windet, und von der Basisendseite gesehen, der Barriereschneckengang (48) sich von dem Basisende in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Schneckenhauptkörpers (20p) zur Vorderseite des Schneckenhauptkörpers (20p) windet.
Extruder (3), der die Extruderschnecke (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist und aufgebaut ist, um das Rohmaterial mit der Schnecke (20) zu kneten und das geknetete Material kontinuierlich herzustellen und zu extrudieren, wobei der Extruder (3) aufweist: eine Trommel (21), die einen Zylinder (21a) aufweist, in dem die Schnecke drehbar eingebracht ist; eine Zufuhröffnung (32) durch die das Rohmaterial dem Zylinder (21a) zugeführt wird, wobei die Zufuhröffnung (32) in der Trommel (21) vorgesehen ist; und eine Abgabeöffnung (33), durch die das geknetete Material extrudiert wird, wobei die Abgabeöffnung (33) in der Trommel (21) vorgesehen ist.
Extrudierverfahren zum Kneten des Rohmaterials mit der Extruderschnecke (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und kontinuierlichen Herstellen und Extrudieren des gekneteten Materials, wobei das Extrudierverfahren aufweist: Transportieren des Rohmaterials in der Axialrichtung durch die Transportabschnitte (42) des Schneckenhauptkörpers (20p); Begrenzen des Transports des Rohmaterials durch die Barriereabschnitte (43) des Schneckenhauptkörpers (20p), um den Druck auf das Rohmaterial zu erhöhen; Veranlassen des Rohmaterials, auf das der Druck erhöht ist, in die Wege (64) zu fließen, die in dem Schneckenhauptkörper (20p) vorgesehen sind, und durch die Wege (64) in derselben Richtung wie die Transportrichtung der Transportabschnitte (42) zu fließen; und Zurückbringen des durch die Wege (64) fließenden Rohmaterials zur Außenumfangsfläche (36s) des Schneckenhauptkörpers (20p) an der Position außerhalb der Transportabschnitte (42), in die sich der Eingang (65) öffnet.