JPS6316247B2 - - Google Patents

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JPS6316247B2
JPS6316247B2 JP59048935A JP4893584A JPS6316247B2 JP S6316247 B2 JPS6316247 B2 JP S6316247B2 JP 59048935 A JP59048935 A JP 59048935A JP 4893584 A JP4893584 A JP 4893584A JP S6316247 B2 JPS6316247 B2 JP S6316247B2
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JP
Japan
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additional particles
screw
mixing
reinforcing material
reinforcement
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JP59048935A
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Sutaade Kuruto
Gurauion Erubin
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OOTOMATEITSUKU APARAATE MASHIINENBAU GmbH
Original Assignee
OOTOMATEITSUKU APARAATE MASHIINENBAU GmbH
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Publication date
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Publication of JPS6316247B2 publication Critical patent/JPS6316247B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、強化材を充填すべき、粒子状で供
給された熱プラスチツク材を、その物質を溶解す
るスクリユー型押出機を用いて製造するための方
法および装置に関するものであり、その押出機に
おいては、溶解物質を含んでいる押出装置の混合
領域に強化材が追加粒子とともに供給されるよう
になつている。
DE−OS2601696によつて既に知られている方
法によれば、熱プラスチツク材が１個のスクリユ
ー押出装置の入口に粒子状で供給されて、押出装
置の溶融領域で溶融され、混合領域で強化材が加
えられる。この目的のために、混合領域の始まり
部分に強化材用の注入路が設けられており、それ
が混合領域に沿つて、材料の均質化のために溶融
熱プラスチツク材と混合される。
DE−OS2614136によれば、２種スクリユー押
出装置の場合には、その混合領域にも、より多く
の強化材用注入路を設けることができる。
強化材の混合のため、材質の希望する均一性を
達成するためには押出機に或る一定の長さが必要
であるので、このような公知の方法では、溶融し
た熱プラスチツク材をかなりの長さの混合領域に
わたつて移送しなければならないという、望まし
くない結果が生ずるが、このことは熱プラスチツ
ク材の特性がしばしばもたらす不利な影響であ
る。このような理由により、この種のスクリユー
型押出機は比較的回転数を小さくするか、あるい
は、熱プラスチツク材の長く続く過熱を抑えるた
めに混合領域を冷却している。
このような望ましくない効果を防ぐために、文
献「PLASTVERARBEITER」第３巻（1980）
の第125頁から132頁に記載の論文に、強化材とし
てのガラス繊維の使用に関連して、これを追加粒
子とともに混合領域の始めのところからスクリユ
ー型押出機に供給する方法が提案されている。追
加粒子の添加は、混合領域に含まれている溶融熱
プラスチツク材の冷却をもたらすとともに、材料
が長く高温にさらされるという効果を妨げるよう
に作用する。しかし、何よりもまず、ガラス繊維
と追加粒子用の注入路の中で、これら物質間の摩
擦が大きくなり、ガラス繊維が広範に破壊され、
その都度望ましくないガラス繊維に短小化が起こ
ることになる。またこれ以外に、これによつて注
入路の壁が大きく摩耗する。
このほかさらにDE−OS1927271には、ガラス
繊維、特に、無終端線条の形をしたものを熱プラ
スチツク材の中に混ぜ込ませるために、溶融物押
出機の混合領域中の狭い溶融領域を用いて追加粒
子と、それとは別のガラス繊維を混合する方法が
述べられている。別に分けて供給するこの技術
は、未溶融追加粒子の粘り混ぜ装置への過程にあ
るより大きな追加粒子を小さく砕く作用を利用す
るという目的を果たしている。なお、この粘り混
ぜ装置はガラス繊維供給部の後ろに設けられてい
る。またこのようになる理由は、追加粒子は乾燥
した固まりになるが、その固まりはガラス繊維を
強力に砕くので、これらが、望ましくない細粉の
大きな部分を占め、それが、最終製品を脆くする
ことになるからである。
この発明は、追加粒子のこのような細粉化作用
を防ぎ、それによつて強化材を保護しながら熱プ
ラスチツク材の混合することを主目的としてなさ
れている。この発明によれば、追加粒子は、追加
粒子と強化材の注入路の間に設けられた混合ない
し粘り混ぜエレメントによつて溶融体と混ぜ合わ
され、こうして表面的に溶融されるので、強化材
の供給領域において、追加粒子は事実上溶融する
ことなく固体状態で溶融体に混入保持される。
上述のDE−OS1927271とは別に、これもまた
追加粒子強化材の供給部の間に混合ないし粘り混
ぜエレメントを設けて、強化材の供給部の前で追
加粒子が広範にわたつて均質に溶融体中に含まれ
るようになつている装置が知られているが、その
際、溶融体は強化材の供給部のところで追加粒子
に接触しており、強化材は特に保護された状態で
溶融体に混ぜ合わされる。その理由は、追加粒子
はこの位置で、表面的にはいくらか溶けている
が、内部は固体状態にあるので、追加粒子を通じ
て強化材の混合が行なわれ、しかも、それは、均
質的に軟化するために、追加粒子の表面が溶ける
までごくわずかな湾曲ないし剪断力を受けるだけ
で、したがつて、こうして公知の装置の場合のよ
うに、追加粒子の強力な細粉化作用が取り除かれ
ているからである。追加粒子が包み込まれるため
に、溶融物質によつて強化材が乾燥摩擦にさらさ
れることはないが、それは、追加粒子を覆つてい
る溶融体が強化材に関して潤滑作用をするからで
あり、このことはまた保護効果をも果たし、しか
も、追加粒子による強力な混合作用が保たれる。
さらに、溶融材の望ましい冷却効果がもたらされ
るので、大きな熱的負荷にさらされることはな
い。追加粒子には同じようなプラスツク材を用い
ることも、また、別の、混合添加に適した物質を
使用することもできる。
追加粒子の量はこの目的のためには、全粒子量
の10ないし60％、望ましくは、30ないし50％とい
つた量が適当である。
強化材としては、あらゆる繊維に先行して特に
ガラス繊維または炭素繊維が用いられる。
この発明はさらに、公知の方法によつて押出装
置の軸に沿つて注入路が多数分割構成されている
上記の方法を具体化したスクリユー型押出機にも
関係している。この種のスクリユー型押出機は、
上述したDE−OS2614136に示されている。
この発明に基づいたスクリユー型押出機では、
追加粒子を供給する注入路が混合領域の始めの部
分に設けられ、強化材の注入路が追加粒子の供給
路のすぐそばに設けられていて、追加粒子が事実
上溶けることなく溶融体中に混ぜ込まれ、両注入
路の間でスクリユーが混合ないし粘り混ぜエレメ
ントによつて分けられている。
両注入路はまた互いに、比較的接近して設けら
れており、そのため、追加粒子は、強化材注入路
の領域へスクリユー押出装置で運ばれるときに、
事実上溶けることなしに溶融体に混ぜ込まれ、混
合作用は、両注入路の間に設けられた混合ないし
粘り混ぜエレメントによつて行なわれる。
この発明に基づいた方法の実施のために用いた
スクリユー型押出機は、シングルスクリユー型押
出装置または２重スクリユー押出装置として構成
されている。
目的に合わせるために、混合領域にある溶融領
域ではスクリユーの直径は混合領域のところより
小さくなつており、スクリユーの回転数は混合領
域よりも溶融領域で大きくなつている。このた
め、追加粒子だけでなく強化材の通過のために、
混合領域で自由断面が大きくしてある。このよう
にして、この注入路ではバツクウオツシユ
（Ru¨ckstau）は生じない。
第１図に示したスクリユー型押出機は、両渦巻
３および４を有するスクリユー２が挿入されたハ
ウジング１より構成される。スクリユー２は、異
なる心部直径の領域に分かれており、領域５は次
の領域６よりも小さな心部直径を有している。領
域７および９は再び領域５と同じ心部直径を有
し、それに対し、領域８と１０は領域６と同じ大
きな心部直径を有する。小さい心部直径を有する
領域、すなわち、領域５，７および９でスクリユ
ー型押出機に材料が、つまり領域５には注入路１
１を通じて、供給される。その際、ここで問題に
するのは、粒状に示されている熱プラスチツツク
材３３で、それは領域５から領域６へ運ばれ、そ
のとき、心部直径が大きくなつていいることから
強い剪断力を受けて溶ける。つまり領域５と６は
このようにして溶融領域を形成している。そこ
で、続く領域７には溶融プラスチツク材が存在す
ることになる。この領域には注入路１２を通じて
追加粒子３４が供給されるが、ここでスクリユー
２の心部直径が小さくなつているため、バツクウ
オツシユなしに溶融熱プラスチツク材３３と混合
される。続く領域８には、混合ないし混練エレメ
ントとして作用する突起１３が設けられており、
ここでは、心部直径がそこで大きくなつているこ
とからも強力な混合作用が発揮され、注入路１２
より供給された追加粒子３４はこうして、うまく
溶融熱プラスチツク材３３と混合される。続く領
域９はさらに別の注入路１４を有し、それを通じ
て、押出機中に移送されてきた物質に強化材３
５、たとえばガラス繊維が供給される。ここでも
心部直径が小さくなつているため注入路１４にバ
ツクウオツシユは生じない。次に、続く領域１０
で溶融熱プラスチツク材３３、追加粒子３４およ
び強化材３５の混合が行なわれ、これによりここ
で追加粒子３４もまた溶解され、その際、既に溶
融状態にある熱プラスチツク材３３から大幅に熱
が奪われるので、この物質は大きな熱負荷にさら
されることはない。以上において領域７，８，９
および１０は混合領域をなしている。
熱プラスチツクと強化材とからなる最終混合物
質は、次いで、ノズル１６を有するノズル板１５
より絞り出される。
領域７において注入路１２より供給された追加
粒子３４は、その領域においては、まず第１にそ
こではスクリユー２の心部直径が小さく構成され
ているので、特に大きな圧力を受けることはな
い。続いて、領域８で溶融熱プラスチツク材３３
と追加粒子３４の混合が行なわれるわけである
が、しかし、とりわけそこでは、領域が短いため
に追加粒子３４が事実上溶解することはなく、注
入路１４を通じて強化材３５が供給されている領
域９の中へ、そのまま入つていく。この領域９で
は心部直径は再び小さくなつているので、ここに
ある物質は、まず第１に、事実上圧力なしで、心
部直径の大きな最後のより長い領域１０に達する
まで移送され、そこで、与えられた長さとより大
きな心部直径のために、強力な完全混合が行なわ
れるが、強化材３５は十分に保護される。なぜな
らば、それは、溶融熱プラスチツク材３３で既に
取り囲まれているために、なおこの形で存在する
追加粒子と直接接触することがないためで、この
ことは、強化材３５に関して確実な潤滑作用を果
たしていることを意味している。
第２図に示したスクリユー型押出機で扱われて
いるのは、見た目には明らかにただ１つのスクリ
ユー１７だけしか描かれていない２重スクリユー
型押出機である。スクリユー１７はハウジング２
２／２３に収められているが、ハウジング２２は
ハウジング２３より直径が小さくなつている。こ
れに対応して、ハウジング２２に通されているス
クリユーの端は、ハウジング２３に通されている
スクリユーの端より、外径が小さくなつている。
注入路２４を通じて２重スクリユー型押出機
に、粒子状の熱プラスチツク材３３が供給され、
それは、融解領域１８で溶解される。この融解領
域１８には粘り混ぜエレメント２５と２６が設け
られており、溶解を助けている。領域１８には領
域１９，２０および２１が接続されており、そこ
では、融解領域１８に比べて、スクリユーの外径
がより大きくなつている。また同時に、スクリユ
ー１７は、混合領域１９，２０，２１を形成して
いる領域１９，２０および２１におけるよりも、
融解領域１８においてより大きな回転数を有して
いる。このようにすることによつて、混合領域に
おいて、融解領域１８における場合に比べてより
大きな自由断面を与え、混合領域１９，２０，２
１において追加粒子３４だけでなく強化材３５
も、バツクウオツシユの危険なしに混合できるよ
うになる。
領域１９には注入路２７を通じて追加粒子３４
が供給され、領域２０において、そこに設けられ
た粘り混ぜエレメント２８により溶融熱プラスチ
ツク材に混ぜ合わされる。それに続いて、注入路
２９を通じ、たとえばガラス繊維のような強化材
の混入が行なわれ、それは領域２１に沿つて、隣
接してなおこの形で存在する追加粒子３４の作用
の下に、溶融熱プラスチツク材３３と混ぜ合わさ
れ、その際、この混合作用は粘り混ぜエレメント
３０と３１とによつて促進される。そのとき、比
較的長い領域２１において追加粒子３４の完全な
溶解が、そしてそれととともに強化材３５の混合
が行なわれ、その際、それは追加粒子３４が強化
材３４と乾燥摩擦する状態で接触することは決し
てないので、保護された状態で取扱われる。この
ような方法で作り出された均質化された物質は、
次に領域２１の端のところで２重スクリユー型押
出機より出ていく。
第２図に基づく押出機では、その上、発生ガス
が自由に取り除けるような公知の方法で考慮され
た排ガス開口部３６が設けられている。
第３図と第４図には、２重スクリユー型押出機
の公知の構造が、断面図として示されている。こ
こで、第３図は、第２図における線Ａ−Ａに沿つ
た断面を示している。図から明らかなように、こ
こでは、２つの三条スクリユーが示されている。
第４図は、第２図における線Ｂ−Ｂに沿つた断
面を示しており、ここでは両スクリユー１７およ
び３２は二条型に構成されている。両スクリユー
１７と３２は、ずつと貫通して同じ軸間隔ａを有
している。
【図面の簡単な説明】
第１図はシングルスクリユー押出機を示す。第
２図は、スクリユー直径が段階を有する２重スク
リユー押出機を示す。第３図は、第２図の線Ａ−
Ａに沿つた断面図を示す。第４図は、第２図の線
Ｂ−Ｂに沿つた断面図を示す。 図において、１はハウジング、２はスクリユ
ー、３および４は渦巻、３３は熱プラスチツク
材、１２は注入路、３４は追加粒子３５は強化
材、を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 強化材を充填すべき、粒子状で供給された熱
    プラスチツク物質を、その物質を溶解するスクリ
    ユー型押出機を用いて製造するための方法であつ
    て、前記押出機において、溶解物の押出装置の混
    合領域の中で、追加粒子と、それに続いてそれか
    ら分かれて強化材が供給されるようになつてお
    り、 追加粒子３４が、追加粒子３４と強化材３５の
    供給部１２，１４の間に設けられた混合エレメン
    トと粘り混ぜエレメント１３，２８により溶融体
    と混合され、かつ、表面的に非常に広く溶解され
    るように、強化材３５の供給領域において追加粒
    子３４が、事実上溶解されることなしに固体状の
    ままで溶融体の中に保持されていることを特徴と
    する、熱プラスチツク物質を製造する方法。 ２ 追加粒子が、全粒子量の10ないし60％、望ま
    しくは、30ないし50％であることを特徴とする、
    特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 強化材３５として繊維が、特に、ガラスまた
    は炭素繊維が用いられることを特徴とする、特許
    請求の範囲第１項または第２項に記載の方法。 ４ 強化材３５としてガラス球が用いられること
    を特徴とする、特許請求の範囲第１項または第２
    項に記載の方法。 ５ 強化材を充填した熱プラスチツク物質を製造
    するためのスクリユー型押出機であつて、押出機
    の軸に沿つて分割された多数の注入路１２，２７
    を有し、 追加粒子３４のための注入路１２，２７が混合
    領域７，８，９，１０；１９，２０，２１の始め
    のところにあり、かつ、強化材３５のための注入
    路１４，２９が追加粒子３４のための注入路１
    ２，２７の後に密接しているために追加粒子３４
    が事実上溶解することなく溶融体中に埋め込ま
    れ、その際、両注入路１２，２７；１４，２９の
    間にスクリユー２；１７，３２が混合ないし粘り
    混ぜエレメント１３，２８によつて中断されるこ
    とを特徴とする、スクリユー型押出機。 ６ １個のスクリユー押出部材２で構成されるこ
    とを特徴とする、特許請求の範囲第５項に記載の
    スクリユー型押出機。 ７ ２重スクリユー押出部材１７，３２で構成さ
    れることを特徴とする、特許請求の範囲第５項に
    記載のスクリユー型押出機。 ８ 混合領域１９，２０，２１に先行する溶解領
    域１８においてスクリユー直径が、混合領域１
    ９，２０，２１における場合より小さく、溶融領
    域１８においてスクリユー１７，３２が、混合領
    域１９，２０，２１における場合より大きな回転
    数を有することを特徴とする、特許請求の範囲第
    ７項に記載のスクリユー型押出機。
JP59048935A 1983-03-14 1984-03-13 強化材を充填した熱プラスチツク材を製造する方法および装置 Granted JPS59184635A (ja)

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DE3309007A DE3309007C2 (de) 1983-03-14 1983-03-14 Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von mit Verstärkungsfasern zu füllendem thermoplastischen Material
DE3309007.6 1983-03-14

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