JPH02202425A - 熱可塑性プラスチック溶融体に粉末状又は織維状の添加剤を混合するための単軸又は二軸スクリュー型押出し機 - Google Patents

熱可塑性プラスチック溶融体に粉末状又は織維状の添加剤を混合するための単軸又は二軸スクリュー型押出し機

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JPH02202425A
JPH02202425A JP1316613A JP31661389A JPH02202425A JP H02202425 A JPH02202425 A JP H02202425A JP 1316613 A JP1316613 A JP 1316613A JP 31661389 A JP31661389 A JP 31661389A JP H02202425 A JPH02202425 A JP H02202425A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特許請求の範囲第１項の上位概念に記載した
種の単軸スクリュー型押出し機又は二軸スクリュー型押
出し機に関する。
この種の二軸スクリュー型押出し機は米国特許筒３，４
５３．３５６号明細書から公知である。
第１の注入口に熱可塑性プラスチックが装入され、溶融
される。溶融したプラスチックには次に流れの下流に設
けられた第２の注入口を通して粉砕されたガラス繊維が
装入される。
それ自体として大面積の内側シリンダーを必要とする第
２の注入口の下側にはディスク上に螺旋形の送りウェブ
が設けられている。押出し機の供給（送り）過程はシリ
ンダーの内壁に溶融体が付着することによって螺旋形の
ウェブにより溶融体を同時にそぎ取る場合達成される。
シリンダーの内壁に材料がより良く付着すればする程、
材料をそれ自身の前で摺動する螺旋形のスクリューウェ
ブによって供給能力がよい良くなる。
第２の注入口の面積により材料供給にとって必要なシリ
ンダー面のかなりの部分が使われるので、この範囲で押
し出す場合非常に不充分な材料供給がｌｉ１！認される
。壁、即ちこの場合にはシリンダー内面が第２の注入口
によって条件付けられて無い場合、内側シリンダーの壁
に広がり運動を起こさず、材料は大部分スクリュー段で
団塊の流れ乃至は層流として留まる。
固有の特性を有する大量のプラスチックが市場で必要と
されている。プラスチックにこれらの特性を与えるため
に、粉末状又は繊維状等の特殊な種類のカーボンブラッ
クがプラスチック内に混合される必要がある。例えば粉
末状の遊離したカーボンブラックを溶融した重合体内に
混合し混合物の均質性を高めるには種々の問題がある。
持に特殊プラスチックから薄い膜（２５μｍ）を製造す
る必要がある時には、絶対的均質性には決定的な意味が
ある。
他方で特殊プラスチックに対する押出し機でも生産能力
を上げることは非常に経済的な価値を持つ。というのは
押出し機設備に対する投資費用が高くなるからである。
混合した添加剤とプラスチックとの均質性を良くするた
めには今まで非常に長い押出し機が適用されていたが、
その為に長い混合時間を経てやっとそれ相応の均質性が
得られることになった。より長い押出し機はしかしなが
らこのための投資費用が過剰に高くなる。
本発明の課題とするところは、スクリューの構造費用を
高くせず且つ長い押出し機を適用する必要をなくして非
常に良好な均質生産物が得られる様に第２の材料注入口
を有する単軸スクリュー型押出し機又は二軸スクリュー
型押出し機を発展形成させることである。混合しずらい
プラスチック、例えば高粘性のプラスチック及びｉｎし
たカーボンブラックの均質性生産物が改良されるべきで
ある。
この課題は特許請求の範囲第１項の特徴部分に記載の事
項によって解決される。本発明の基本思想の発展形態は
それ以降の請求の範囲に述べられている。
添加剤用の注入口の下側でスクリュ一部分間に設けた送
りに有効なディスクを設けることはこの領域で溶融体の
送りを引き起こす。溶融体の流れは例えば二軸スクリュ
ー型押出し機に本発明の思想を適用する場合、一方のス
クリューのディスク間の自由空間から隣合ったスクリュ
ー上のディスク間の空間に強行促進させる。従って溶融
体の縦及び横方向混合が行われる。
特に有利にディスクの背の部分に斜めに延在する溝の形
をした斜め歯形を備えるディスクによって粉末状の添加
剤が即座に溶融体に入り込み、それと最初の混合が行わ
れる。ディスクの背の部分の送りに有効な斜め歯形は溶
融体と粉末状の添加剤を２つのディスク間の中間空間へ
と押圧する。この中間空間は直径でより小さく寸法付け
られた間隔ディスクによって形成される。この間隔ディ
スクはスクリューの注入領域におけるスクリューの谷径
にほぼ相当する直径を有している。二軸スクリュー型押
出し機では両スクリューの谷径は一般に全スクリュー長
さに渡って等しくなっている。単軸スクリュー型押出し
機ではスクリューの谷径は一般にメタリング部以降作動
方向に増加する様に形成されている。
粉末状又は繊維状の添加剤は第２の注入口に供給される
。これは即座の材料供給が行われるが、驚くほど良好な
混合が同時に現れる。第２の注入口の領域で螺旋形ウェ
ブを有する押出し機と比較した押出し機の供給出力は予
期せぬ仕方で高められる。高められた供給出力は概ね、
第２の注入口の範囲でさもなくば普通の層流がスクリュ
ー段で引き裂かれ、この層流はシリンダー内径に溶融体
を広げることなく何らの送り作用を持たない程に引き戻
されうる。歯形の背の部分を有するディスクによって注
入口の下方でも送り及び材料の混合が行われる。
二軸スクリュー型押出し機に本発明を適用する場合、隣
のスクリューのディスクと間隔ディスクに対してディス
クと間隔ディスクとをずらして設けることによって次の
ことが達成される。
即ち溶融体と添加剤とがそれぞれディスクの背を越えた
作動方向に直径でより小さく寸法付けたディスクと隣接
するスクリューのシリンダー内壁の間の自由空間へ供給
されることが達成される。溶融体の送りはそれぞれディ
スク間の一方の自由な中間空間から隣接するディスク間
の向かい合う中間空間へ行われる。それにより溶融体内
への添加剤の非常に迅速な引き込みが得られる。
ディスクの背の部分で丸いディスクを斜めの歯形にする
ことによって溶融体の送りが行われる。同時に混合物は
非常に薄い層へ延ばされ乃至は広げられ、その為粉末状
又は繊維状の添加剤をすばらしく引き込むことが更に好
ましいものとされる。溶融体の流れは各歯によって改め
て広げられ層変化される。
あらゆる構成部材のこの色々な層変化に基づいて、特に
混合しにくい高粘性のプラスチックにおいては固体微粒
子の優れた引き込みが得られる。
次に図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明するこ
とにする。
第１図に示した単軸スクリュー型押出し機はシリンダー
２内にウオーム１を備えている。シリンダーには熱可塑
性プラスチック用の２つの注入口３及び４が取り付けら
れている。
注入口４の下側でウオームはディスク５を備えている。
このディスク５は円筒形部分から削り出すことによって
製造することができ、又は個々のディスク５を軸方向の
心棒７に嵌め込むことが出来る。両ディスク５の間には
交互に丸い間隔ディスク６が心棒７上に配設されている
。
これらディスクは第３図から第６図に図示されている様
に丸形にも又は角張って形成することも出来る。
第３図には第２図の線■−■にほぼ対応したディスク５
を通る断面図が示されている。ディスクの背の部分８は
この実施例では軸方向の溝９によって形成される輪郭部
を備えている。溝９はスクリュー長手軸方向に設けられ
ている。
ディスク５の第１図及び第２図に示した実施例では斜め
の溝１０を備え、これらの溝はディスク５の送り作用を
もたらす。
第２図には同方向に回転するスクリュー１１及び１２を
有する二軸スクリュー型押出し機の平面図が示され、こ
れらスクリューは引張りアンカー１３及び１４上に嵌め
込んだ個々のスクリュ一部分から構成される。また択一
的にスクリュー１１及び１２は円筒状の中実材料から製
造するのも良い。
第２の注入口４の下側には交互にした間隔ディスク６の
あるディスク５が設けられている。
ディスク５と間隔ディスク６との間にはそれぞれ中間空
間１６〜２２が空いている。
溶融体として存在しているプラスチックはスクリュ一部
分１２及び１３によって中間空間１６へと供給される。
この溶融体がディスクの背の部分を溝ｌＯを通過した後
、この溶融体による向かい合う側の次の中間空間１７が
次に続く溶融体によって送り流される。
次の経過において溶融体は次にそれぞれの溝１０を介し
て中間空間１８〜２２に達する。溶融体は従ってそれぞ
れ接続ロッド１４上に設けたディスク部分から接続コン
ド１３上に設けた隣のディスク部分へと往復供給され、
その結果非常に薄い層が形成される。これが優れた長手
方向及び横方向の混合を行う。
従来技術に従う供給開口の下側で固定されるべきスクリ
ュー膜内での流れの中断が避けられる。この流れの中断
は注入口の範囲でのシリンダー内面を欠陥とさせる原因
となる。このことは新しい表面へと導くディスクによる
常時起こる層変化が生ずる。注入口の面によって供給過
程用のシリンダー内面の一部が失われるという事実にも
拘わらず、スクリュ一部分を本発明に従って形成するこ
とによって第２の注入口の下側で材料の供給が良くなる
というのは驚くべきことである。特に高粘性のプラスチ
ック溶融体では押出し機の生産能力が高められた。
第４図から第６図までにディスクの別の実施例が図示さ
れている。第４図及び第５図には、いわゆる２頂点形デ
ィスク２３乃至は３頂点形ディスク２４が示され、これ
らは回転すると交互にこすれ合い、従って高い自己清浄
化効果を備える。混合は微細層に転動され、優れた混合
作用が得られる。
第６図にはスクリュー心棒上に偏心して設けられた丸い
ディスクが示されている。このディスク２６には隣接し
た心棒１３上に間隔ディスク２７が向かい合って設けら
れ、これによって中間空間２８が作られる。
中間空間２日はそれぞれずれて設けられ、それによりス
クリューが同一方向に回転すると供給方向への溶セ体の
送りが得られ、混合体で多数の薄層を同時に作る場合、
良好な長手方向及び横方向混合体が得られる結果となる
。
これらディスクの供給作用を高めるために、２頂点形デ
ィスク２３又は３頂点形ディスク２４の背の部分にはス
クリュー軸に対して斜めに延在する溝を設けることが出
来る。
比較例 実験はＨＤ−ポリエチレンで行い、このポリエチレンは
顆粒として第１の注入口内に供給され、第２の注入口の
範囲では溶融体として存在している。
初めに述べた公報、米国特許第３，４５３，３５６号明
細書に示されている様な二軸スクリュー型押出し機が使
用される。
ＨＤ−ポリエチレン溶融体内に第２の注入口を通して４
０％の遊離したカーボンブラックが配量供給される。押
出し機は６０ｍｍの直径を有するスクリューを有し、直
径の２０倍の長さがある。スクリュー回転数は毎分３０
０回転である。毎時８０ｋｇの装入量が計測される。混
合物の均質性は不完全で、その為これからは僅かに値の
低い射出成形品だけが製造されることになる。
直径６０ｍｎ＋で、直径の１０倍のスクリュー長さを持
つが（毎分３００回転）、特許請求の範囲第１項に請求
している様に（ディスク厚さ、０．７５Ｄ）であるスク
リューを有する二軸スクリュー型押出し機での比較実験
で、毎時１９８　ｋｇの生産能力が得られる。特にプラ
スチンク４゜ 混合物は優れた均質性を備え、このことはその吹き込み
成形法により２５μｍの厚さのプラスチック薄膜が製造
れる時に確認される。
【図面の簡単な説明】
第１図は単軸スクリュー型押出し機を通る長手断面図で
あり、第２図は二軸スクリュー型押出し機の長手部分へ
の平面図であり、第３図は第２図の線■−■に従う歯形
ディスクの断面図であり、第４図は第３図に示したディ
スクに類似の２頂点形ディスクの断面図を示し、第５図
は３頂点形ディスクの断面図であり、第６図は偏心して
設けた丸いディスクの断面図を示すものである。 図中参照番号 ・・・・・・スクリュー ・・・・・・シリンダー ・・・・・・注入口 ・・・・・・第２の注入口 ・・・・・・ディスク ６　・　・ ７　・　・ ８　・　・ ９　・　・ １０　　・ １１゜ １３゜ １６゜ ２３　・ ２４　・ ２７　・ ２８　・ ・間隔ディスク ・スクリューの心棒 ・ディスクの背の部分 ・軸方向の溝 ・斜めの溝 ・・・スクリュー ・・・接続ロッド １８．１９，２０，２１゜ ・中間空間 ・・・２頂点形ディスク ・・・３頂点形ディスク ・・・偏心ディスク ・間隔ディスク ・中間空間 ２２　・

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）熱可塑性プラスチック溶融体に粉末状又は繊維状
    の添加剤を入れるための単軸スクリュー型押出し機又は
    二軸スクリュー型押出し機であって、その押出し機が、
    顆粒体として存在し、供給部分及び次に続くメタリング
    部を通る間に溶融されるプラスチック用の注入口と、添
    加剤用の第２の注入口とを備えている様な単軸スクリュ
    ー型押出し機又は二軸スクリュー型押出し機において、
    押出し機の第２の注入口（４）の範囲で螺旋形のウェブ
    を備えるスクリューの代わりにディスク（５、２３、２
    ４、２５）が設けられており、これらディスクと丸い間
    隔ディスク（６、２７）とが交互に配設されており、デ
    ィスク（５、２３、２４、２５）はその背の部分に送る
    のに有効な輪郭体と、ほぼケーシング内径に相応する外
    径とを有しており、間隔ディスク（６、２７）はほぼ注
    入領域でスクリューの谷径に相応する直径を有しており
    、そしてディスク（５、２３、２４、２５）と間隔ディ
    スク（６、２７）とが０．１から１．５Ｄ（Ｄはスクリ
    ュー直径）の厚さを備えていることを特徴とする単軸ス
    クリュー型押出し機又は二軸スクリュー型押出し機。
  2. （２）粉末状又は繊維状の添加剤用の第２の注入口（４
    ）が０．５から３Ｄの長さに形成されていることを特徴
    とする請求項１に記載の単軸スクリュー型押出し機又は
    二軸スクリュー型押出し機。
  3. （３）並んで位置するスクリュー（１１、１２）のディ
    スク（５、２３、２４、２５）及び間隔ディスク（６、
    ２７）が作動方向に交互に連結ロッド（１３、１４）上
    に配設されており、隣接したスクリューのディスク（５
    、２３、２４、２５）と間隔ディスク（６、２７）とが
    噛み合って次の様に、即ちそれぞれ一方のスクリュー（
    １１）のディスクに隣接したスクリュー（１２）の間隔
    ディスクが向かい合う様に形成されていることを特徴と
    する請求項１に記載の二軸スクリュー型押出し機。
  4. （４）ディスクは２頂点形ディスク（２３）として形成
    されていることを特徴とする請求項１から請求項３のう
    ちの１項に記載の単軸スクリュー型押出し機又は二軸ス
    クリュー型押出し機。
  5. （５）ディスクは３頂点形ディスク（２４）として形成
    されていることを特徴とする請求項１から請求項３のう
    ちの１項に記載の単軸スクリュー型押出し機又は二軸ス
    クリュー型押出し機。
  6. （６）ディスクは偏心ディスク（２５、２６）として形
    成されていることを特徴とする請求項１から請求項３の
    うちの１項に記載の単軸スクリュー型押出し機又は二軸
    スクリュー型押出し機。
JP1316613A 1988-12-10 1989-12-07 熱可塑性プラスチック溶融体に粉末状又は織維状の添加剤を混合するための単軸又は二軸スクリュー型押出し機 Expired - Lifetime JP2732920B2 (ja)

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DE3841728A DE3841728C1 (de) 1988-12-10 1988-12-10 Ein- oder Doppelschneckenextruder zum Einarbeiten von pulverförmigen oder faserförmigen Additiven in eine thermoplastische Kunststoffschmelze
DE3841728.6 1988-12-10

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JPH02202425A true JPH02202425A (ja) 1990-08-10
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