JPH0667571B2 - 熱可塑化したプラスチックを混合する装置 - Google Patents
熱可塑化したプラスチックを混合する装置Info
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- JPH0667571B2 JPH0667571B2 JP63042428A JP4242888A JPH0667571B2 JP H0667571 B2 JPH0667571 B2 JP H0667571B2 JP 63042428 A JP63042428 A JP 63042428A JP 4242888 A JP4242888 A JP 4242888A JP H0667571 B2 JPH0667571 B2 JP H0667571B2
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/27—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices
- B01F27/272—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed axially between the surfaces of the rotor and the stator, e.g. the stator rotor system formed by conical or cylindrical surfaces
- B01F27/2722—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed axially between the surfaces of the rotor and the stator, e.g. the stator rotor system formed by conical or cylindrical surfaces provided with ribs, ridges or grooves on one surface
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/465—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using rollers
- B29C48/467—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using rollers using single rollers, e.g. provided with protrusions, closely surrounded by a housing with movement of the material in the axial direction
- B29C48/468—Cavity transfer mixing devices, i.e. a roller and surrounding barrel both provided with cavities; Barrels and rollers therefor
-
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- B29C48/50—Details of extruders
- B29C48/505—Screws
- B29C48/67—Screws having incorporated mixing devices not provided for in groups B29C48/52 - B29C48/66
-
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F2025/91—Direction of flow or arrangement of feed and discharge openings
- B01F2025/911—Axial flow
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- Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は，間に間隙を形成した回転子と固定子が設けら
れており，その際回転子と固定子は，周方向に並びかつ
軸方向に並べて配置された混合室を有し，これら混合室
は同じに形成されており，かつ長く延びた輪郭を有し，
この輪郭は，端面側および後側において案内半径（Ｒ）
を有する半円によって区切られており，さらにその際一
方において回転子のかつ他方において固定子の周方向列
および軸方向列における混合室の数が一致しており，か
つ回転子の周方向列が，固定子の周方向列に対して混合
室の長さの半分だけ互いにずれている，熱可塑化したプ
ラスチックを混合する装置に関する。
れており，その際回転子と固定子は，周方向に並びかつ
軸方向に並べて配置された混合室を有し，これら混合室
は同じに形成されており，かつ長く延びた輪郭を有し，
この輪郭は，端面側および後側において案内半径（Ｒ）
を有する半円によって区切られており，さらにその際一
方において回転子のかつ他方において固定子の周方向列
および軸方向列における混合室の数が一致しており，か
つ回転子の周方向列が，固定子の周方向列に対して混合
室の長さの半分だけ互いにずれている，熱可塑化したプ
ラスチックを混合する装置に関する。
前記構成および前記目的の装置は，熱可塑性プラスチッ
クを可塑化するスクリュー押出し機に接続されている
か，または一部分としてこのようなスクリュー押出し機
内に組込まれている。明らかに固定子は，シリンダ内に
挿入されたリングまたはリングブシュから構成できる。
例えば回転子は，端部または附属のスクリュー軸の方へ
円すい形の移行片を有しかつ固定子が合わされているの
で，回転子または固定子の幾何学的構造が望ましい場
合，軸方向列において端面側および端部側に配置された
混合室が端面側および後側において互いにおよびその他
の混合室とは相違していてもよいことは，本発明の権利
範囲に含まれる。
クを可塑化するスクリュー押出し機に接続されている
か，または一部分としてこのようなスクリュー押出し機
内に組込まれている。明らかに固定子は，シリンダ内に
挿入されたリングまたはリングブシュから構成できる。
例えば回転子は，端部または附属のスクリュー軸の方へ
円すい形の移行片を有しかつ固定子が合わされているの
で，回転子または固定子の幾何学的構造が望ましい場
合，軸方向列において端面側および端部側に配置された
混合室が端面側および後側において互いにおよびその他
の混合室とは相違していてもよいことは，本発明の権利
範囲に含まれる。
従来の技術 初めに述べた公知の装置（WO 85／01911）において，
回転子の混合室は固定子のものより深い。これら混合室
は弧状断面を有するが，その点において初めに定義した
案内半径に対する関係はない。得られた均一度と消費し
たエネルギーの商として定義された効率は満足できるも
のではない。押出し材料は，しばしばいわば混合されな
いまたはわずかしか混合されないセルが残る。このこと
は，特に装置により添加物の混入を行う場合にあてはま
る。前記目的の別の公知の装置において（英国特許第93
0339号明細書），この状態は同様であり，その際混合室
は，ほぼ四角形の輪郭を有し，かつ半径方向断面は四角
形ないし台形に形成されている。混合効率を改善するた
め，前記目的の別の装置において，多かれ少なかれ半球
形の混合室を使用することは公知であり（ヨーロッパ特
許第0048590号明細書），これら混合室は，混合室の配
置に関して回転子と固定子の間だけでなく回転子内およ
び固定子内においても互いにずらされている。混合室の
この多重のずれおよび半球形構成により，混合は改善さ
れるが，エネルギー消費もかなりのものである。この公
知の処置の範囲内において長く延びた混合室を使用する
ことは除外されてはいないが，その点においてわずかな
エネルギー消費で良好な混合を行うようなそれぞれの指
摘が欠落している。
回転子の混合室は固定子のものより深い。これら混合室
は弧状断面を有するが，その点において初めに定義した
案内半径に対する関係はない。得られた均一度と消費し
たエネルギーの商として定義された効率は満足できるも
のではない。押出し材料は，しばしばいわば混合されな
いまたはわずかしか混合されないセルが残る。このこと
は，特に装置により添加物の混入を行う場合にあてはま
る。前記目的の別の公知の装置において（英国特許第93
0339号明細書），この状態は同様であり，その際混合室
は，ほぼ四角形の輪郭を有し，かつ半径方向断面は四角
形ないし台形に形成されている。混合効率を改善するた
め，前記目的の別の装置において，多かれ少なかれ半球
形の混合室を使用することは公知であり（ヨーロッパ特
許第0048590号明細書），これら混合室は，混合室の配
置に関して回転子と固定子の間だけでなく回転子内およ
び固定子内においても互いにずらされている。混合室の
この多重のずれおよび半球形構成により，混合は改善さ
れるが，エネルギー消費もかなりのものである。この公
知の処置の範囲内において長く延びた混合室を使用する
ことは除外されてはいないが，その点においてわずかな
エネルギー消費で良好な混合を行うようなそれぞれの指
摘が欠落している。
発明の目的 本発明の課題は，著しく改善された混合効率が得られ，
しかもわずかな製造技術上の手間で得られるように，初
めに述べたような装置を改善することにある。
しかもわずかな製造技術上の手間で得られるように，初
めに述べたような装置を改善することにある。
発明の構成 この課題を解決するため，本発明は次のことを示してい
る。すなわち混合室が，溝半径として一様に案内半径を
有する円弧状断面の溝として形成されており，これら溝
の深さが案内変形より小さく，混合室が，案内半径の３
倍ないし４倍に相当する長さを有し，回転子または固定
子の表面における混合室間の橋絡片が，案内半径の半分
より小さい幅を有し，混合室が、軸方向に案内半径のほ
ぼ１／３に相当する間隙を有する。
る。すなわち混合室が，溝半径として一様に案内半径を
有する円弧状断面の溝として形成されており，これら溝
の深さが案内変形より小さく，混合室が，案内半径の３
倍ないし４倍に相当する長さを有し，回転子または固定
子の表面における混合室間の橋絡片が，案内半径の半分
より小さい幅を有し，混合室が、軸方向に案内半径のほ
ぼ１／３に相当する間隙を有する。
案内半径とは，この半径が案内パラメータとして関連す
る前記の幾何学的構造を決めることを表わしている。お
どろくべきことに案内半径の前記の同調により，混合効
率のかなりの改善が行われる。可塑化した状態において
熱可塑性プラスチックは液体をなすが，特定の種類の液
体である。流れの状態は，熱可塑化したプラスチックに
おいて極めて複雑である（シェンケル著“クンストシュ
トッフ・エクストリューダテヒニク,1963年，第93〜104
頁）。流れ易い液体またはガス中における混合は，流れ
の形が乱流である場合，特に強力である。熱可塑化した
プラスチックの場合，高い粘度より乱流の形成が妨げら
れる。おどろくべきことに本発明によれば，ガスまたは
流れ易い液体中の均一な等方性の乱流におけるように混
合が行われる。この場合は，特別な幾何学的構造によっ
て強制される。本発明による装置において，非常に高い
処理程度を有する混合室が配置されている。混合室の幾
何学的構造は案内半径に合わされている。このことは，
特に長さにもあてはまる。熱可塑化したプラスチックの
粘度の程度により装置の構成の際，異なったせん断間隙
幅が設けられ，このせん断間隙幅は，実験によって容易
に検出される。おどろくべきことに本発明によれば，熱
可塑化したプラスチックは凹所に留まっていない。
る前記の幾何学的構造を決めることを表わしている。お
どろくべきことに案内半径の前記の同調により，混合効
率のかなりの改善が行われる。可塑化した状態において
熱可塑性プラスチックは液体をなすが，特定の種類の液
体である。流れの状態は，熱可塑化したプラスチックに
おいて極めて複雑である（シェンケル著“クンストシュ
トッフ・エクストリューダテヒニク,1963年，第93〜104
頁）。流れ易い液体またはガス中における混合は，流れ
の形が乱流である場合，特に強力である。熱可塑化した
プラスチックの場合，高い粘度より乱流の形成が妨げら
れる。おどろくべきことに本発明によれば，ガスまたは
流れ易い液体中の均一な等方性の乱流におけるように混
合が行われる。この場合は，特別な幾何学的構造によっ
て強制される。本発明による装置において，非常に高い
処理程度を有する混合室が配置されている。混合室の幾
何学的構造は案内半径に合わされている。このことは，
特に長さにもあてはまる。熱可塑化したプラスチックの
粘度の程度により装置の構成の際，異なったせん断間隙
幅が設けられ，このせん断間隙幅は，実験によって容易
に検出される。おどろくべきことに本発明によれば，熱
可塑化したプラスチックは凹所に留まっていない。
乱流は安定性の問題である。乱流は，システムの所定の
固有値の際に生じる。その点において乱流は，共振現象
と比較できる。共振振動の他に物理学においては強制振
動も明らかである。本発明によれば境界条件を介して強
制的な乱流が形成されることを前提とすることができ
る。案内半径に接続された請求の範囲に記載した丸み部
と同様に，混合室の長さに特別な意味がある。
固有値の際に生じる。その点において乱流は，共振現象
と比較できる。共振振動の他に物理学においては強制振
動も明らかである。本発明によれば境界条件を介して強
制的な乱流が形成されることを前提とすることができ
る。案内半径に接続された請求の範囲に記載した丸み部
と同様に，混合室の長さに特別な意味がある。
本発明の有利な構成によれば，混合室は，軸方向に案内
半径のほぼ１／３に相当する間隔を有する。プラスチッ
ク技術において通常の出力に構成された装置を使用する
場合，数値的に考慮して回転子の直径Ｄがほぼ100mmの
場合，案内半径は10〜20mmの範囲内で選定されており，
なるべくほぼ15mmである。混合室の長さは前記のように
変化できる。
半径のほぼ１／３に相当する間隔を有する。プラスチッ
ク技術において通常の出力に構成された装置を使用する
場合，数値的に考慮して回転子の直径Ｄがほぼ100mmの
場合，案内半径は10〜20mmの範囲内で選定されており，
なるべくほぼ15mmである。混合室の長さは前記のように
変化できる。
本発明の有利な構成によれば，混合室の長さは溝深さの
減少と共に大きく選定される。
減少と共に大きく選定される。
固定子が加熱部を有し，この加熱部が，場合によっては
領域毎に，熱可塑化したプラスチックのため所定の混合
温度に制御可能であることは，本発明の権利範囲に属す
る。このようにして混合過程の際，粘度が調節されまた
は維持される。
領域毎に，熱可塑化したプラスチックのため所定の混合
温度に制御可能であることは，本発明の権利範囲に属す
る。このようにして混合過程の際，粘度が調節されまた
は維持される。
実施例 本発明の実施例を以下図面により詳細に説明する。
図示した装置は，スクリュー押出し機，いわゆる押出し
機に接続可能としてもよい。しかしこの装置は，このよ
うなスクリュー押出し機内に一部として組込んでもよ
い。その際固定子１と回転子２の直径は，スクリュー押
出し機のスクリュー直径またはシリンダ直径に相当する
ものよりかなり大きくすることができる。装置は，熱可
塑化したプラスチックを添加物，その他のプラスチック
等と混合するために使われる。基本的構成には，組立て
た状態において間にせん断間隙３を形成する回転子２と
固定子１が含まれている。回転子２と固定子１は，周方
向に並びかつ軸方向に並べて配置された混合室４を有
し，これら混合室は，半径方向に見て軸方向に延びた側
面５を備えた長く延びた輪郭を有する。これらすべての
混合室４は，回転子２および固定子１における端面側混
合室４または端部側混合室４を除いて同じに構成されて
おり，この回転子と固定子は，ここに取付けた回転子２
と固定子１の円すい形部分片６のため異なった構成にし
なければならない。さらに装置は次のようになってい
る。すなわち一方において回転子２のかつ他方において
固定子１の周方向列および軸方向列における混合室４の
数は互いに一致している。回転子２の周方向列は，固定
子１の周方向列に対して混合室の長さＬの半分だけ互い
にずれている。
機に接続可能としてもよい。しかしこの装置は，このよ
うなスクリュー押出し機内に一部として組込んでもよ
い。その際固定子１と回転子２の直径は，スクリュー押
出し機のスクリュー直径またはシリンダ直径に相当する
ものよりかなり大きくすることができる。装置は，熱可
塑化したプラスチックを添加物，その他のプラスチック
等と混合するために使われる。基本的構成には，組立て
た状態において間にせん断間隙３を形成する回転子２と
固定子１が含まれている。回転子２と固定子１は，周方
向に並びかつ軸方向に並べて配置された混合室４を有
し，これら混合室は，半径方向に見て軸方向に延びた側
面５を備えた長く延びた輪郭を有する。これらすべての
混合室４は，回転子２および固定子１における端面側混
合室４または端部側混合室４を除いて同じに構成されて
おり，この回転子と固定子は，ここに取付けた回転子２
と固定子１の円すい形部分片６のため異なった構成にし
なければならない。さらに装置は次のようになってい
る。すなわち一方において回転子２のかつ他方において
固定子１の周方向列および軸方向列における混合室４の
数は互いに一致している。回転子２の周方向列は，固定
子１の周方向列に対して混合室の長さＬの半分だけ互い
にずれている。
第１図と第４図を比較考察すれば明らかなように，混合
室４は，端面側および後側に案内半径Ｒを有する半円形
によって区切られた輪郭を有する。第２図と第５図から
明らかなように，混合室４は，溝半径として一様に案内
半径Ｒを有する円弧状断面の溝として構成されている。
溝深さＴも案内半径に合わされている。これについては
特に第３図を参照されたい。明らかに溝深さは，案内半
径Ｒに相当するものより小さい（Ｔ＜Ｒ）。混合室４
は，半内半径Ｒの３倍ないし４倍に相当する長さＬを有
する（Ｌ＝3Rないし4R）。本実施例においてはＬ＝50mm
である。回転子２および固定子１の表面における混合室
４の橋絡片７は，案内半径Ｒの半分に相当するものより
小さな橋絡片幅Ｂを有する（Ｂ＜Ｒ／２）。回転子表面
と固定子表面の間のせん断間隙幅Ｗは図示されていない
（この間隙幅は，縮尺の理由から図示できない）。この
間隙幅は,R／２より小さく，なるべくＲ／４より小さく
構成される。
室４は，端面側および後側に案内半径Ｒを有する半円形
によって区切られた輪郭を有する。第２図と第５図から
明らかなように，混合室４は，溝半径として一様に案内
半径Ｒを有する円弧状断面の溝として構成されている。
溝深さＴも案内半径に合わされている。これについては
特に第３図を参照されたい。明らかに溝深さは，案内半
径Ｒに相当するものより小さい（Ｔ＜Ｒ）。混合室４
は，半内半径Ｒの３倍ないし４倍に相当する長さＬを有
する（Ｌ＝3Rないし4R）。本実施例においてはＬ＝50mm
である。回転子２および固定子１の表面における混合室
４の橋絡片７は，案内半径Ｒの半分に相当するものより
小さな橋絡片幅Ｂを有する（Ｂ＜Ｒ／２）。回転子表面
と固定子表面の間のせん断間隙幅Ｗは図示されていない
（この間隙幅は，縮尺の理由から図示できない）。この
間隙幅は,R／２より小さく，なるべくＲ／４より小さく
構成される。
第１図と第４図から明らかなように混合室４は，軸方向
にほぼ案内半径の１／３に相当する間隔Ａを有する。本
実施例において回転子２の直径Ｄはほぼ100mmである。
この時案内半径Ｒは10〜20mmの範囲内であり，なるべく
15mmである。混合室４の長さＬは溝深さＴの減小と共に
大きく選定するようにする。
にほぼ案内半径の１／３に相当する間隔Ａを有する。本
実施例において回転子２の直径Ｄはほぼ100mmである。
この時案内半径Ｒは10〜20mmの範囲内であり，なるべく
15mmである。混合室４の長さＬは溝深さＴの減小と共に
大きく選定するようにする。
組立てた状態において固定子１は一般に加熱部を有し，
この加熱部は，場合によっては領域毎に，熱可塑化した
プラスチックのため所定の混合温度に制御可能である。
この加熱部は，場合によっては領域毎に，熱可塑化した
プラスチックのため所定の混合温度に制御可能である。
第１図は，本発明による装置の回転子の側面図，第２図
は，第１図の装置のＡ−Ａの方向に見た断面図，第３図
は，第２図の一部Ｂを拡大して示す図，第４図は，本発
明による装置の固定子の一部を第１図および第２図より
拡大して示す縦断面図，第５図は，第４図の装置のＣ−
Ｃ方向に見た断面図である。 １……固定子,2……回転子,3……せん断間隙,4……混合
室,5……側面,7……橋絡片,B……橋絡片の幅,L……混合
室の長さ,R……案内半径,T……溝深さ,W……せん断間隙
幅,D……回転子直径
は，第１図の装置のＡ−Ａの方向に見た断面図，第３図
は，第２図の一部Ｂを拡大して示す図，第４図は，本発
明による装置の固定子の一部を第１図および第２図より
拡大して示す縦断面図，第５図は，第４図の装置のＣ−
Ｃ方向に見た断面図である。 １……固定子,2……回転子,3……せん断間隙,4……混合
室,5……側面,7……橋絡片,B……橋絡片の幅,L……混合
室の長さ,R……案内半径,T……溝深さ,W……せん断間隙
幅,D……回転子直径
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴィルフリート、シュヴァルツ ドイツ連邦共和国、5330、ケーニヒスヴィ ンター、41、ズィーベンゲビルグスシュト ラーセ、76 (72)発明者 リヒャルト、フェルマン ドイツ連邦共和国、5204、ローマル‐クラ ー ヴィンケル、ドルフシュトラーセ、34 (72)発明者 ハンス−ヨーアヒム、バルテルス ドイツ連邦共和国、5210、トロイスドル フ‐シュピッヒ、マールシュトラーセ、17 アー
Claims (4)
- 【請求項１】間に間隙を形成した回転子と固定子が設け
られており、その際回転子と固定子は、周方向に並びか
つ軸方向に並べて配置された混合室を有し、これら混合
室は同じに形成されており、かつ長く延びた輪郭を有
し、この輪郭は、端面側および後側において案内半径
（Ｒ）を有する半円によって区切られており、さらにそ
の際一方において回転子のかつ他方において固定子の周
方向列および軸方向列における混合室の数が一致してお
り、かつ回転子の周方向列が、固定子の周方向列に対し
て混合室の長さの半分だけ互いに軸方向にずれている、
熱可塑化したプラスチックを混合する装置において、 混合室（４）が、溝半径として一様に案内半径（Ｒ）を
有する円弧状断面の溝として形成されており、これら溝
の深さ（Ｔ）が案内半径（Ｒ）より小さく、混合室
（４）が、案内半径（Ｒ）の３倍ないし４倍に相当する
長さ（Ｌ）を有し、回転子（２）または固定子（１）の
表面における混合室間の橋絡片（７）が、案内半径
（Ｒ）の半分より小さい幅（Ｂ）を有し、混合室（４）
が、軸方向に案内半径（Ｒ）の約１／３に相当する間隔
（Ａ）を有することを特徴とする、熱可塑化したプラス
チックを混合する装置。 - 【請求項２】回転子（２）の直径（Ｄ）が100mm又はそ
れに近似する値の場合、案内半径（Ｒ）が10〜20mmの範
囲内で選定される、請求項１記載の装置。 - 【請求項３】混合室（４）の長さ（Ｌ）が、溝深さ
（Ｔ）の減小と共に大きく選定されている、請求項１又
は２に記載の装置。 - 【請求項４】固定子（１）が加熱部を有し、この加熱部
が、場合によっては領域毎に、熱可塑化したプラスチッ
クのため所定の混合温度に制御可能である、請求項１な
いし３の１つに記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3706413 | 1987-02-27 | ||
| DE3706413.4 | 1987-02-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63242504A JPS63242504A (ja) | 1988-10-07 |
| JPH0667571B2 true JPH0667571B2 (ja) | 1994-08-31 |
Family
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