JP4255873B2 - コニカル二軸押出機及び脱水装置 - Google Patents
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Description
即ち、パウダー状の原料から、直径が200mmを越える大きな塊の原料の全てに対して、定常的に食い込まないことがあり、それがため処理量にバラツキが生じるという問題があった。また、投入される原料の形状によっては、全く生産できないことがあった。
さらに、従来のものは含水率が10〜40%程度の原料に対して適用できるものであり、80%程度の水分を持ったものや水によって搬送されてくる原料などの多量に水分を含んだ原料に対しては、処理できないという問題があった。
前記二本のロータ軸は、その軸線のなす角度が10〜40度とされており且つ前記螺旋翼に形成されたフライトが噛合状態として互いに異方向に回転自在とされており、
前記バレルは、前記フライトを囲繞するチャンバ周壁を有し、当該チャンバ周壁は、前記フライトの上部に対する隙間を先端側に行くに従って狭くさせ且つ前記フライトの下部に沿うように形成されると共に、前記原料供給口から排出口に至るに従って漸次縮径する断面略めがね孔状に形成され、前記チャンバ周壁には、前記原料供給口より供給された原料に含まれる水分をバレル外へ排出する脱水口が設けられた点にある。
また、このような構成を採用することにより、搬送能力を落とすことなく、原料に対して高圧縮を作用させることができる。このため、脱水効果及び処理能力が高くなる。
脱水口にスクリーンを設けることにより、原料に含まれる又は工程上発生する微粒子の脱水口からの漏れを減少させ、水分のみを分離排出することができる。
なおスクリーンは、所定のクリアランスのウエッジワイヤスクリーン又はパンチングプレートにより構成するのが好ましい。
ロータ軸のフライトの最大径を最小型の1.5倍以上とすることにより、十分な圧縮力が確保できる。また、バレルの原料供給口を大きく取ることが容易になる。また5倍以上にすると、ロータ軸のなす角度が40度以上となるので好ましくない。
前記排出口側において、前記ロータ軸の一方は他方よりも軸方向に延出し、この延出部を原料を定量押出する一軸メタリング部とするのが好ましい。
このような構成を採用することにより、単位時間当たりの搬送量にバラツキが少なくなり、次工程への定量供給性が確保できる。
ギヤポンプで原料排出口側のバレル内圧を高められるので、脱水効率を高めることができる。またギヤポンプで計量することにより前記メタリング部を有しない場合でも次工程への供給精度を向上させることができ、メタリング部を有する場合は次工程への供給精度を更に向上させることができる。
前記ギヤポンプに代えて絞り部を前記原料排出口に連設するのが好ましい。この絞り部により排出口に抵抗を与えて、その背圧によりバレル内の原料の脱水効率を上げることができる。
前記コニカル二軸押出機の下流側に平行二軸押出機を連設し、該平行二軸押出機は、押出機バレルを加熱するヒータと、押出機バレルに設けられた脱水スクリーンおよび/または蒸気排出用ベントとを備えるものとして脱水装置を構成することができる。
前記ベントには減圧脱気装置が連設されているのが好ましい。
このような脱水装置によれば、高含水原料を脱水及び/または乾燥して連続的に製品ペレットを製造することができる。
図1、2において、図1に示すものは、含水した熱可塑エラストマー、ゴム、樹脂などの含水原料を圧搾して脱水するコニカル二軸押出機1の平面断面図であり、図2はその側面断面図である。
前記コニカル二軸押出機1は、押出機本体バレル2を有する。このバレル2の一方に含水原料を供給するための原料供給口3が設けられ、他方に脱水された原料を排出するための原料排出口4が設けられている。
前記二本のロータ軸5は、前記供給口3側から排出口4側に至るに従って軸間距離が漸次狭くなるように配置されている。このロータ軸5の外周には、フライト6が形成されている。このフライト6は螺旋翼に形成されている。ロータ軸5の外径及びフライト6の外径は、前記供給口3側から排出口4側に至るに従って小さくなるよう形成されている。
なお前記供給口3下方のフライト6は、10μm程度の粉体原料から、直径200mm程度の大きな塊を食い込むことができる形状とされている。
このフライト6の直径比D/dは、前記角度θとも関係するものであるが、1.5〜5.0とすることで、排出口4に対して、供給口3の容積を十分に大きく取ることができる。圧搾・脱水のためには最小直径dに対して最大径Dは大きいほどよいが、最大径Dを大きくすると、軸間の角度θが広くなり、メタリング部への食い込み不良、圧搾部の負荷増大による機械的問題が発生する。
前記駆動装置7は、二本のロータ軸5を互いに異方向に回転させるものである。ロータ軸5の回転方向は、供給口3から投入された原料を二本のロータ軸5の間に食い込ませる方向とされている。
この実施の形態では、一方のロータ軸5はモータ8によって駆動され、他方のロータ軸5はベベルギヤ9により連動連結されて異方向に回転駆動されているが、このような駆動方式に限定されるものではない。
脱水口10は、原料供給口3の下方に設けられている。
図2、3に示すように、前記バレル2は、前記フライト6を囲繞するチャンバ周壁11を有する。このチャンバ周壁11は前記原料供給口3から排出口4に至るに従って漸次縮径する断面略めがね孔状に形成されている。このチャンバ周壁11とフライト6の上部との間には、先端側へ行くに従って狭くなる間隙が形成され、原料の食い込みを容易としていると共に、フライト6の大径部分と小径部分との原料搬送量の差に起因する機械的負荷を原料のバックフローにより許容するようにしている。
前記脱水口10は、原料を通過させないが水分を通過させる大きさの開口部を有するものであるが、大きな開口を有する場合は、この開口にスクリーン12を設けて脱水口10とすることができる。
図4に示すように、前記スクリーン12は、例えば、ロータ軸5と平行に近い方向に隙間ができるウエッジワイヤスクリーンを用いるのが好ましい。又は多孔板であるパンチングプレートにより構成することができるが、これに限定されるものではない。
本発明のコニカル二軸押出機1の主構成は上記構成で足りるものであるが、本実施の形態では、前記排出口4側において、前記ロータ軸5の一方は他方よりも軸方向に延出し、この延出部13が原料を定量押出する一軸メタリング部14とされている。このメタリング部14を有するロータ軸5は、他方のロータ軸5の1.05〜2.0倍の範囲で長くなっている。
前記構成のコニカル二軸押出機1によれば、原料供給口3から含水原料が供給され、供給された原料は、二本のロータ軸5の互いに異なる方向の回転により、互いに噛合状態のフライト6により食い込まれ、排出口4側に向かって搬送される。このとき、水で搬送されてくるような多量に水分を含んだ原料の場合、原料供給口3近傍の脱水口10から搬送水が排出される。ロータ軸5の回転により搬送される含水原料は、ロータ軸5がコニカル型であるので、強力に圧搾され、水分が分離される。この分離水は、逆流して前記脱水口10から排出される。脱水された原料は、フライト6による搬送能力よりもフライト15による搬送能力が小さいため、排出口4からメタリング部14へ充満状態で入り、次工程へ定量供給される。
前記ギヤポンプ17により、コニカル二軸押出機1の排出口4付近の内圧を高めることにより、脱水効率を高められる。また、ギヤポンプ17で計量することにより、次工程への供給精度を向上させることができる。
図6に示すものは、前記コニカル二軸押出機1に平行二軸押出機19を図示しない接続間により接続してなるタンデム型の脱水装置である。
前記平行二軸押出機19は、押出機バレル20を加熱するヒータ(図示省略)と、押出機バレル20に設けられた脱水スクリーン21および蒸気排出用ベント22を備えている。このベント22には減圧脱気装置23が連設されている。
前記構成の脱水装置によれば、高含水率の原料から連続的に脱水、脱気し、製品ペレットを製造することができる。
なお、本発明は、前記実施の形態に示したものに限定されるものではない。
2 押出機本体バレル
3 原料供給口
4 原料排出口
5 ロータ軸
6 フライト
10 脱水口
11 チャンバ周壁
12 スクリーン
13 延出部
14 メタリング部
17 ギヤポンプ
18 絞り部
19 平行二軸押出機
20 押出機バレル
21 脱水スクリーン
22 ベント
23 脱気装置
Claims (8)
- 一方に原料供給口と他方に原料排出口とが設けられたバレルに、外周に螺旋翼に形成されたフライトを有する二本のロータ軸が横方向に隣接して収容され、当該二本のロータ軸は前記供給口側から排出口側に至るに従って軸間距離及びフライト外径が小さくなるコニカル二軸押出機であって、
前記二本のロータ軸は、その軸線のなす角度が10〜40度とされており且つ前記螺旋翼に形成されたフライトが噛合状態として互いに異方向に回転自在とされており、
前記バレルは、前記フライトを囲繞するチャンバ周壁を有し、当該チャンバ周壁は、前記フライトの上部に対する隙間を先端側に行くに従って狭くさせ且つ前記フライトの下部に沿うように形成されると共に、前記原料供給口から排出口に至るに従って漸次縮径する断面略めがね孔状に形成され、前記チャンバ周壁には、前記原料供給口より供給された原料に含まれる水分をバレル外へ排出する脱水口が設けられたことを特徴とするコニカル二軸押出機。 - 前記原料供給口は上方に開口し、前記排出口は前記ロータ軸の軸方向に開口し、前記脱水口は前記ロータ軸の径方向に開口し、該脱水口にスクリーンが設けられていることを特徴とする請求項1に記載のコニカル二軸押出機。
- 前記スクリーンは、所定のクリアランスのウエッジワイヤスクリーン又はパンチングプレートにより構成されていることを特徴とする請求項2に記載のコニカル二軸押出機。
- 前記フライトは、その最大径が最小径の1.5〜5倍に形成されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか一つに記載のコニカル二軸押出機。
- 前記排出口側において、前記ロータ軸の一方は他方よりも軸方向に延出し、この延出部が原料を定量押出する一軸メタリング部とされていることを特徴とする請求項1〜4の何れか一つに記載のコニカル二軸押出機。
- 前記原料排出口側にギアポンプ又は/及び絞り部が連設されていることを特徴とする請求項1〜5の何れか一つに記載のコニカル二軸押出機。
- 請求項1〜6の何れか一つに記載のコニカル二軸押出機の下流側に平行二軸押出機が連設され、該平行二軸押出機は、押出機バレルを加熱するヒータと、押出機バレルに設けられた脱水スクリーンおよび/または蒸気排出用ベントとを備えていることを特徴とする脱水装置。
- 前記ベントには減圧脱気装置が連設されていることを特徴とする請求項7に記載の脱水装置。
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