JP2005526632A - 多重押出機を配置した構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】 一方で滞留時間制限プロセス用に高い平均滞留時間を許容し、他方でトルク制限プロセス用にスクリュー長さに関して高いトルクを可能とする多重押出機配置を提供する。
【解決手段】 本発明は、２つの同方向回転二軸スクリュー押出機と１つの異方向回転二軸スクリュー押出機が流動の点で互いに結合されている多重押出機配置に関する。

Description

本発明は、二軸スクリュー押出機を使用した多重押出機を配置した構造に関する。
コンパウンディングには多くのプロセスが存在する。これらのプロセスでは、トルクが制限されるかまたは滞留時間が制限されるかのいずれかが行なわれている。
トルク制限プロセスの例としては、ゴムコンパウンドを連続して混合する場合があり、二軸スクリュー押出機の回転数は極力低く抑えられねばならない。なぜならば、混合物の粘度がきわめて高いので混合物中に機械的熱放散によって温度問題が生じるからである。しかしながら、こうした低い回転数と受入れ可能な押出し量とにおいてスクリュー軸に発生するトルクはきわめて高い。押出し量を一定にした場合回転数は、通常、トルクが最大許容トルクよりも僅かに小さくなるまで高められる。しかしこれにより成形材料温度が再び上昇する。
滞留時間制限プロセスの例としては、ケイ酸含有ゴム混合物の連続シラン化、または完全架橋型熱可塑性加硫ゴムの動的加硫（ＴＰＥ−Ｖ）の場合などがある。
両方のプロセスでは、二軸スクリュー押出機で押出し中に化学反応が起き、この反応が一定の滞留時間を（許容平均成形材料温度に依存して）必要とするようになる。
二軸スクリュー押出機では、その機械長に伴って軸の絶対ねじれ(absoluten Torsion)が上昇するので、約６０Ｄに限界がある。それより大きな長さは摩耗増加を意味しよう。
さらに、配合終了した混合物が同じ作業ステップにおいて、ノズルを介して成形しおよび／またはスクリーンパックに押し通して大きな粒子を除去することがさらに強く求められる。両方とも比較的大きな増圧を意味する。同方向回転二軸スクリュー押出機は確かに混合課題にきわめて適しているが、しかしそのポンプ効率が低いので高圧を増成するのにはごく限定的にのみ適している。この場合、高粘性混合物のとき熱放散によってきわめて多くの熱が生成されることになる。
本発明の課題は、一方で滞留時間制限プロセス用に高い平均滞留時間を許容し、他方でトルク制限プロセス用にスクリュー長さに関して高いトルクを可能とする多重押出機配置を提供することである。その際、同方向回転二軸スクリュー押出機の良好な混合特性と異方向回転二軸スクリュー押出機の優れた増圧能力が利用される。
この課題は、本発明によれば、２つの同方向回転二軸スクリュー押出機と１つの異方向回転二軸スクリュー押出機が流動の点で互いに結合されていることによって解決される。
本発明の第１構成によれば、２つの同方向回転二軸スクリュー押出機と１つの異方向回転二軸スクリュー押出機が前後に配置されている。こうして、スクリュー長さ当りのトルクもしくは滞留時間を倍にすることができる。後段の異方向回転二軸スクリュー押出機は、この場合には、増圧部材として利用されている。
第２構成によれば、２つの同方向回転二軸スクリュー押出機が互いに平行に配置されており、その際スクリュー対が同方向回転または異方向回転を有することができ、両方の同方向回転二軸スクリュー押出機の後段に、増圧に役立つ１つの異方向回転二軸スクリュー押出機が設けられている。
その際、各１つのスクリュー対の異方向回転を備えたスクリュー軸の各１つは延長され、かつ後段の二軸スクリュー押出機のスクリュー軸に移行しており、そのスクリュー軸は次に異方向に回転する。
この多重押出機配置用に、４つの駆動軸を備えた駆動装置を利用することができ、これらの出力軸は同方向回転二軸スクリュー押出機のスクリュー軸と結合されている。
６つの出力軸を有する駆動装置を設け、この駆動装置でこの場合スクリュー軸を個々に駆動することも可能である。
しかし最後に、このような多重押出機配置において、スクリュー軸のそれぞれ末端に歯車を設けておくこともでき、これらの歯車は同方向回転二軸スクリュー押出機のスクリュー軸が異方向回転二軸スクリュー押出機のスクリュー軸を駆動するように互いにかみ合っている。
その際、二軸スクリュー押出機の歯車が後続の異方向回転二軸スクリュー押出機のスクリュー軸の歯車とそれぞれかみ合いかつこれらが互いにかみ合うように、合計６つの歯車を配置するのが有利である。
実施例を基に本発明を説明する。
図１に示す多重押出機配置では、２つの同方向回転二軸スクリュー押出機１、２が平行に上下に配置されている。被押出し材料３は、上側押出機１内に供給されている。被押出し材料は、第１押出機１内に押し通されたのち、第２押出機２に供給され、最後には逆作動器として構成される異方向回転二軸スクリュー押出機４内に達するようになっている。
図２および図３は、図１の実施におけるような被押出し材料の流動経路を示している。ここでは単に異なる駆動方式が示してあり、図２では同方向回転押出機２、３のスクリュー軸は図示しない駆動装置の４つの出力軸によって駆動されている。各スクリュー軸の末端に配置される歯車５を介して２つの他の歯車６が駆動され、後者はそれ自体、後段の異方向回転二軸スクリュー押出機４のスクリュー軸７に移行している。
図３の構成では、駆動装置が歯車５に作用し、これらの歯車は、次に歯車６を介して後段の二軸スクリュー押出機４のスクリュー軸を駆動している。この場合、図２の構成とは異なり、異方向回転二軸スクリュー押出機の駆動軸は、同方向回転二軸スクリュー押出機のスクリュー対と平行に案内されている。その際、歯車６は互いにかみ合うか、またはかみ合わなくてもよい。
図３のこの構成では駆動装置が歯車６に作用することもでき、その場合この歯車は歯車５を介してスクリュー押出機２、３のスクリュー軸を駆動する。その場合駆動は２つの駆動軸を介して行われる。
多重押出機配置を示す斜視図である。 被押出し材料の流動経路を示す斜視図である。 被押出し材料の流動経路を示す斜視図である。

Claims (8)

  1. ２つの同方向回転二軸スクリュー押出機と１つの異方向回転二軸スクリュー押出機とが流通している状態で互いに結合されていることを特徴とする多重押出機を配置した構造。
  2. ２つの同方向回転二軸スクリュー押出機と１つの異方向回転二軸スクリュー押出機が前後に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の多重押出機を配置した構造。
  3. ２つの同方向回転二軸スクリュー押出機が互いに平行に配置されており、スクリュー対が同方向回転または異方向回転を有することができ、両方の同方向回転二軸スクリュー押出機の後段に、増圧に役立つ１つの異方向回転二軸スクリュー押出機が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の多重押出機を配置した構造。
  4. 各１つのスクリュー対の異方向回転を有するスクリュー軸の各１つが延長されかつ後段の二軸スクリュー押出機のスクリュー軸に移行しており、そのスクリュー軸が次に異方向回転することを特徴とする、請求項３に記載の多重押出機を配置した構造。
  5. ４つの出力軸を有する駆動装置が設けられており、これらの出力軸が同方向回転二軸スクリュー押出機のスクリュー軸と結合されていることを特徴とする、請求項４に記載の多重押出機を配置した構造。
  6. スクリュー軸が個々に駆動可能であるように、６つの出力軸を備えた駆動装置が設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の多重押出機を配置した構造。
  7. スクリュー軸のそれぞれ末端に歯車が配置されており、これらの歯車は同方向回転二軸スクリュー押出機のスクリュー軸が異方向回転二軸スクリュー押出機のスクリュー軸を駆動するように互いにかみ合っていることを特徴とする、請求項３に記載の多重押出機を配置した構造。
  8. 二軸スクリュー押出機の歯車は、後続の異方向回転二軸スクリュー押出機のスクリュー軸の歯車とそれぞれかみ合い、かつ互いにかみ合うように、合計６つの歯車が互いにかみ合わせて設けられていることを特徴とする、請求項７に記載の多重押出機を配置した構造。
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