JP6202624B2 - ２軸押出機 - Google Patents

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Description

本発明は、２軸押出機に関し、特に、大きな押出力が得られるようにした２軸押出機に関するものである。
従来、未成形のゴム原料やプラスチック原料等の高粘度物質（以下、「材料」という。）をスクリュー羽根にて押し出しながら次工程に適した形状に予備成形するために２軸押出機が汎用されている。
この２軸押出機として、材料投入口を形成したテーパ筒状のホッパ部と、該ホッパ部に続いて先端に材料排出口を形成したテーパ筒状の圧縮部とを備えたケーシング内に、テーパ状のスクリュー羽根を配設した２本のスクリュー軸を回転可能に設けた２軸押出機（以下、「２軸テーパ押出機」という場合がある。）がある。
この２軸テーパ押出機は、スクリュー軸の基端側のスクリュー羽根の高さが、先端側のスクリュー羽根の高さより大きく設定するようにされているため、材料投入口の開口面積を大きくすることができ、材料投入口から材料を大きな塊のまま投入しても、円滑に噛み込んで圧縮部に供給することができる特長を有している。
ところで、この２軸押出機は、ホッパ部の位置では、材料投入口から投入された塊状の材料を噛み込み、圧縮部に供給する機能を、圧縮部の位置では、材料を圧縮し、材料排出口から材料を押し出すために要する圧力を生じさせ、かつ、材料の逆流を抑えて処理量を確保する機能を、それぞれ要求される。
このため、従来の２軸テーパ押出機においては、圧縮部の位置のスクリュー羽根のリード角の大きさを、ホッパ部の位置のスクリュー羽根のリード角の大きさよりも小さく設定するようにされていた（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−３０５９７６号公報
ところで、上記２軸テーパ押出機の場合、単軸押出機と違って対向する２軸に曲げ応力が加わり撓みが生じる関係上、運転時のケーシングの内壁面とスクリュー羽根の外縁との接触を防止するために、ケーシングの内壁面とスクリュー羽根の外縁とのクリアランスを大きく設定する必要があり、この大きなクリアランスによって、材料の逆流が生じやすく、材料排出口から材料を押し出す圧力を高めることが困難で、例えば、材料に含まれる異物を除去するために、材料排出口にメッシュスクリーンを配設する場合のような大きな押し出し圧力が必要とされる用途には使用できなかった。
本発明は、上記従来の２軸テーパ押出機の有する問題点に鑑み、ホッパ部では負荷動力の上昇や材料の発熱を抑えながら、圧縮部では材料排出口から材料を押し出すための圧力を高めることができるようにすることによって効果的にストレーニング等の用途にも使用できる２軸押出機を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の２軸押出機は、材料投入口を形成したホッパ部と、該ホッパ部に続いて先端に材料排出口を形成した圧縮部とを備えたケーシング内に、テーパ状のスクリュー羽根を配設した２本のスクリュー軸を回転可能に設けた２軸押出機において、圧縮部の位置のスクリュー羽根のリード角の大きさを、ホッパ部の位置のスクリュー羽根のリード角の大きさよりも小さく設定するとともに、圧縮部の位置にスクリュー羽根が２巻き以上配置されてなることを特徴とする。
この場合において、圧縮部の位置のスクリュー羽根のリード角が、１０°〜２４°に範囲に設定されてなるようにすることができる。
また、圧縮部の長さが、ケーシングの先端部の内壁の半径の寸法の２．５倍以上に設定されてなるようにすることができる。
また、圧縮部の位置のスクリュー羽根の肉厚の大きさを、ホッパ部の位置のスクリュー羽根の肉厚の大きさよりも大きく設定されてなるようにすることができる。
材料排出口にメッシュスクリーンを着脱可能に配設することができる。
本発明の２軸押出機によれば、圧縮部の位置のスクリュー羽根のリード角の大きさを、ホッパ部の位置のスクリュー羽根のリード角の大きさよりも小さく設定する、より具体的には、１０°〜２４°に範囲に設定するとともに、圧縮部の位置にスクリュー羽根が２巻き以上配置されてなることにより、ホッパ部の位置では、材料投入口から投入された塊状の材料を噛み込み、圧縮部に供給する機能を、圧縮部の位置では、材料を圧縮し、材料排出口から材料を押し出すために要する圧力を生じさせ、かつ、材料の逆流を抑えて処理量を確保する機能を発揮するようにすることができる。そして、これによって、ホッパ部では負荷動力の上昇や材料の発熱を抑えながら、圧縮部では材料排出口から材料を押し出すための圧力を高めることができるようにすることによって効果的にストレーニング等の用途にも使用できる２軸押出機を提供することができる。
また、圧縮部の長さが、ケーシングの先端部の内壁の半径の寸法の２．５倍以上に設定されてなるようにすることにより、材料の逆流を確実に抑えて処理量を確保する機能を発揮するようにすることができる。
また、圧縮部の位置のスクリュー羽根の肉厚の大きさを、ホッパ部の位置のスクリュー羽根の肉厚の大きさよりも大きく設定されてなるようにすることにより、材料排出口から材料を押し出すための圧力を一層高めることができる。
ができる。
材料排出口にメッシュスクリーンを着脱可能に配設することにより、一連の工程で材料に含まれる異物を除去することができ、材料の品質の向上と工程の短縮化を図ることができる。
本発明の２軸押出機の一実施例を示し、（ａ）は全体図、（ｂ）はホッパ部の平面図である。 同２軸押出機の平面断面図である。
以下、本発明の２軸押出機の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１〜図２に、本発明の２軸押出機の一実施例を示す。
この２軸押出機は、従来の２軸テーパ押出機と同様、材料投入口１１ａを形成したテーパ筒状のホッパ部１１と、このホッパ部１１に続いて先端に材料排出口１２ａを形成したテーパ筒状の圧縮部１２とを備えたケーシング１内に、テーパ状のスクリュー羽根２１を配設した２本のスクリュー軸２を回転可能に設けるようにしている。
そして、本実施例において、圧縮部１２の位置のスクリュー羽根２１のリード角β２の大きさを、ホッパ部１１の位置のスクリュー羽根２１のリード角β１の大きさよりも小さく設定するようにする（従来の２軸テーパ押出機と同様。）とともに、圧縮部１２の位置にスクリュー羽根２１が２巻き以上配置されてなるようにしている。
ここで、リード角β１、β２の大きさは、特に限定されるものではないが、β１：２５°〜５０°、好ましくは、３０°〜４５°程度に、β２：１０°〜２４°、好ましくは、１２°〜２０°程度に、それぞれ設定するようにする。
また、圧縮部１２の位置におけるスクリュー羽根２１の巻き数は、２巻き以上、好ましくは、２巻き以上、４巻き以下、より好ましくは、２巻き以上、３巻き以下に設定されてなるようにしている。
これにより、ホッパ部１１の位置では、材料投入口１１ａから投入された塊状の材料を噛み込み、圧縮部１２に供給する機能を、圧縮部１２の位置では、材料を圧縮し、材料排出口１２ａから材料を押し出すために要する圧力を生じさせ、かつ、材料の逆流を抑えて処理量を確保する機能を発揮するようにすることができる。
この場合において、圧縮部１２の長さＬを、ケーシング１の先端部の内壁の半径ｒの寸法（スクリュー軸２の軸心からケーシング１の先端部の内壁面１２ｂまでの距離）の２．５倍以上、好ましくは、３．０倍以上、６．０倍以下、より好ましくは、３．５倍以上、５．０倍以下に設定されてなるようにしている。
これにより、材料の逆流を確実に抑えて処理量を確保する機能を発揮するようにすることができる。
また、圧縮部１２の位置のスクリュー羽根２１の肉厚ｔ２の大きさを、ホッパ部１１の位置のスクリュー羽根２１の肉厚ｔ１の大きさよりも大きく設定されてなるようにしている。
すなわち、ホッパ部１１の位置のスクリュー羽根２１の肉厚ｔ１の大きさは、従来の２軸テーパ押出機と同程度に設定するようにし、圧縮部１２の位置のスクリュー羽根２１の肉厚ｔ２の大きさは、肉厚ｔ１の大きさの１．５〜３．０倍程度、好ましくは、１．８〜２．５倍程度に設定するようにする。
これにより、材料排出口１２ａから材料を押し出すための圧力を一層高めることができる。
なお、スクリュー羽根２１は、通常、スクリュー軸２に板状部材を溶接等により取り付けて形成する関係上、本実施例のように、ホッパ部１１の位置のスクリュー羽根２１の肉厚ｔ１の大きさ及び圧縮部１２の位置のスクリュー羽根２１の肉厚ｔ２の大きさは、それぞれ一定に設定しているが、削り出し等により形成する場合には、スクリュー羽根２１の肉厚の大きさが、基端側から先端側に向けて漸次増大するように形成することもできる。
この２軸押出機によれば、従来の２軸テーパ押出機と同様、ホッパ部１１の材料投入口１１ａから投入された塊状の材料を噛み込み、圧縮部１２に円滑に供給する機能を有しながら、圧縮部１２における材料の逆流を生じにくくすることができ、材料排出口１２ａから材料を押し出すための圧力を高めることができる。
そして、これによって、大きな押し出し圧力が必要とされる用途にも使用できる。
具体的には、図１に示すように、材料排出口１２ａに、メッシュスクリーン３１を配設し、このメッシュスクリーン３１を介して、異物を除去した材料を、その後段に配設したローラヘッド４に材料を供給するようにすることができる。
この場合、メッシュスクリーン３１は、スライド機構３２を介して、水平方向に移動可能に構成し、使用と清掃とを交互に行うことができるようにしている。
これにより、一連の工程で材料に含まれる異物を除去することができ、材料の品質の向上と工程の短縮化を図ることができる。
以上、本発明の２軸押出機について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
本発明の２軸押出機は、ホッパ部では負荷動力の上昇や材料の発熱を抑えながら、圧縮部では材料排出口から材料を押し出すための圧力を高めることができるものであることから、材料に含まれる異物を除去するために、材料排出口にメッシュスクリーンを配設する場合のような大きな押し出し圧力が必要とされる用途に好適に用いることができる。
１ ケーシング
１１ ホッパ部
１１ａ 材料投入口
１２ 圧縮部
１２ａ 材料排出口
１２ｂ 圧縮部のケーシングの内壁面
２ スクリュー軸
２１ スクリュー羽根
３１ メッシュスクリーン
３２ スライド機構
４ ローラヘッド
Ｌ 圧縮部の長さ
ｔ１ ホッパ部の位置のスクリュー羽根の肉厚
ｔ２ 圧縮部の位置のスクリュー羽根の肉厚
β１ ホッパ部の位置のスクリュー羽根のリード角
β２ 圧縮部の位置のスクリュー羽根のリード角

Claims (5)

  1. 材料投入口を形成したホッパ部と、該ホッパ部に続いて先端に材料排出口を形成した圧縮部とを備えたケーシング内に、テーパ状のスクリュー羽根を配設した２本のスクリュー軸を回転可能に設けた２軸押出機において、圧縮部の位置のスクリュー羽根のリード角の大きさを、ホッパ部の位置のスクリュー羽根のリード角の大きさよりも小さく設定するとともに、圧縮部の位置にスクリュー羽根が２巻き以上配置されてなることを特徴とする２軸押出機。
  2. 圧縮部の位置のスクリュー羽根のリード角が、１０°〜２４°に範囲に設定されてなることを特徴とする請求項１記載の２軸押出機。
  3. 圧縮部の長さが、ケーシングの先端部の内壁の半径の寸法の２．５倍以上に設定されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の２軸押出機。
  4. 圧縮部の位置のスクリュー羽根の肉厚の大きさを、ホッパ部の位置のスクリュー羽根の肉厚の大きさよりも大きく設定したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の２軸押出機。
  5. 材料排出口にメッシュスクリーンを着脱可能に配設したことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の２軸押出機。
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