(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック原料(3a)をホッパー(3)を介してスクリュ(2)を内設したシリンダ(1)の樹脂流路(1A)内に供給して可塑化混練し、前記シリンダ(1)にガス抜き室(5)を有し、前記ガス抜き室(5)にサクションノズル(11)を接続し、前記サクションノズル(11)に圧縮不活性ガス(13)を供給して前記ガス抜き室(5)と前記樹脂流路(1A)の内部に差圧を発生させ、ガス成分を分離除去することにより、前記シリンダ(1)内の前記プラスチック原料(3a)を圧縮させるようにした二軸スクリュ押出装置において、
前記サクションノズル(11)の出側(11B)が、前記ホッパー(3)に接続されているか、又は、前記シリンダ(1)の前記ガス抜き室(5)よりも下流側のベント(7)に接続されていることを特徴とする二軸スクリュ押出装置。
【請求項２】
プラスチック原料(3a)をホッパー(3)を介してスクリュ(2)を内設したシリンダ(1)の樹脂流路(1A)内に供給して可塑化混練し、前記シリンダ(1)にガス抜き室(5)を有し、前記ガス抜き室(5)にサクションノズル(11)を接続し、前記サクションノズル(11)に圧縮不活性ガス(13)を供給して前記ガス抜き室(5)と前記樹脂流路(1A)の内部に差圧を発生させ、ガス成分を分離除去することにより、前記シリンダ(1)内の前記プラスチック原料(3a)を圧縮させるようにした二軸スクリュ押出方法において、
前記サクションノズル(11)の出側(11B)が、前記ホッパー(3)に接続されているか、又は、前記シリンダ(1)の前記ガス抜き室(5)よりも下流側のベント(7)に接続されていることを特徴とする二軸スクリュ押出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二軸スクリュ押出装置及び方法に関し、特に、シリンダに設けたガス抜き室にサクションノズルを設け、ガス抜き室と樹脂流路に差圧を発生させ、ガス成分を分離除去することにより、プラスチック原料の圧縮を行うための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用いられていたこの種の装置及び方法として、特許文献１で提案されているものがあり、その装置構成図を図５に示す。図５において、１はシリンダ、２はスクリュ、３は前記シリンダ１の上流に設けられ不活性ガス１３ａが供給されるホッパー、４は混練部、５はガス抜き室、６はフィルタ、７は前記ガス抜き室５の下流に設けられたベントを示す。ホッパー３及びベント７にはプラスチックの酸化防止のために不活性ガス１３ａが供給される場合がある。ベント７は大気開放の場合と真空ポンプなどで減圧する場合があるが、ベント７は装備されない場合もある。
【０００３】
次に、動作について説明する。プラスチック原料３ａは、シリンダ１のホッパー部シリンダ３Ａに供給され、スクリュ２の回転によって二軸押出機１０のシリンダ１下流側に搬送される。搬送されたプラスチック原料３ａは、加熱冷却可能なシリンダ１から供給される熱エネルギーと混練部４の剪断応力により可塑化溶融混練される。プラスチック原料３ａがホッパー３に供給され、スクリュ２の回転によって押出機１０の下流側に搬送され、混練部４でプラスチック原料３ａが可塑化溶融混練される際、溶融したプラスチックが混練部４に充満し、シールされ、プラスチック原料３ａと共に混入した不活性ガス成分又は微量の巻き込みエアー、プラスチック原料に残存している揮発成分などが、圧力の低いホッパー３側に逆流する。それらガス成分は、混練部４からホッパー３までのシリンダ１内原料の嵩密度を低下させ、スクリュ１回転当りの原料搬送重量を減少させるため、真空ポンプ５Ａなどの外部からの吸気源によって、ガス抜き室５を経て除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録公報第２，５８５，２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のスクリュ式押出機は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、プラスチック原料と共に混入した不活性ガス成分又は微量の巻き込みエアー、プラスチック原料に残存している揮発成分などを真空ポンプなどの外部からの吸気源を用いて除去する必要があるため、設備費が嵩む欠点があった。
また、原料パウダーの酸化防止のためにホッパーに供給されている不活性ガスが、ガス抜き室及び真空ポンプを通して系外に排気され、無駄に消費され、ランニングコストが増加するという欠点があった。
本発明は、前述のような従来の課題を解決するためになされたもので、プラスチック原料と共に混入した不活性ガス成分又は微量の巻き込みエアー、プラスチック原料に残存している揮発成分などを除去する場合においても、外部からの吸気源を必要とせず付帯設備を安価にし、不活性ガスの消費量を削減する方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による二軸スクリュ押出装置は、プラスチック原料をホッパーを介してスクリュを内設したシリンダの樹脂流路内に供給して可塑化混練し、前記シリンダにガス抜き室を有し、前記ガス抜き室にサクションノズルを接続し、前記サクションノズルに圧縮不活性ガスを供給して前記ガス抜き室と前記樹脂流路の内部に差圧を発生させ、ガス成分を分離除去することにより、前記シリンダ内の前記プラスチック原料を圧縮させる構成において、前記サクションノズルの出側が、前記ホッパーに接続されている構成か、又は、前記シリンダの前記ガス抜き室よりも下流側のベントに接続されている構成である。
また、本発明による二軸スクリュ押出方法は、プラスチック原料をホッパーを介してスクリュを内設したシリンダの樹脂流路内に供給して可塑化混練し、前記シリンダにガス抜き室を有し、前記ガス抜き室にサクションノズルを接続し、前記サクションノズルに圧縮不活性ガスを供給して前記ガス抜き室と前記樹脂流路の内部に差圧を発生させ、ガス成分を分離除去することにより、前記シリンダ内の前記プラスチック原料を圧縮させる方法において、前記サクションノズルの出側が、前記ホッパーに接続されているか、又は、前記シリンダの前記ガス抜き室よりも下流側のベントに接続されている方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による二軸スクリュ押出装置及び方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、プラスチック原料をホッパーを介してスクリュを内設したシリンダの樹脂流路内に供給して可塑化混練し、前記シリンダにガス抜き室を有する二軸スクリュ押出装置において、前記ガス抜き室にサクションノズルを接続し、前記サクションノズルに圧縮不活性ガスを供給して前記ガス抜き室と前記樹脂流路の内部に差圧を発生させ、ガス成分を分離除去することにより、前記シリンダ内の前記プラスチック原料を圧縮させることにより、プラスチック原料と共に混入した不活性ガス成分や微量の巻き込みエアー、プラスチックに残存している揮発成分などが樹脂流路に還元され、ホッパーから混練部スクリュまでのシリンダ内プラスチック原料が圧縮され、嵩密度が増加し、処理能力を劇的に増加させることが可能となり、真空ポンプなどの補助付属装置を必要としないため、付帯設備費を下げることができる。
また、ガス抜き室から排気された不活性ガスをホッパーに還元するため、不活性ガスの消費量を削減し、ランニングコストを下げることが可能となる。
また、前記サクションノズルの出側が前記ホッパーに接続されていることにより、１個のガス抜き室とサクションノズルのみで前述の効果を得ることができ、設備費を安価とすることができる。
また、前記シリンダには前記ガス抜き室よりも下流側にベントが設けられ、前記サクションノズルの出側は前記ベントに接続されていることにより、ガス抜き室からの排気をベント部に供給する不活性ガス（大気に対してベント部を正圧に調整する）として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明による二軸スクリュ押出装置を示す断面図である。
【図２】図１の他の形態を示す断面図である。
【図３】図１及び図２のガス抜き室を示す拡大断面図である。
【図４】図１及び図２のサクションノズルの拡大断面図である。
【図５】従来の二軸スクリュ押出装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、シリンダに設けたガス抜き室にサクションノズルを設け、ガス抜き室と樹脂流路に差圧を発生させ、ガス成分を分離除去することにより、プラスチック原料の圧縮を行うようにした二軸スクリュ押出装置及び方法を提供することを目的とする。
【実施例】
【００１０】
以下、図面と共に本発明による二軸スクリュ押出装置及び方法の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図１において、シリンダ１には、スクリュ２が内設されている。この加熱冷却可能なシリンダ１内に、スクリュ２が２本挿入され、図示しない駆動機にて異方向内回りで回転している。２本のスクリュ２は非噛合である。プラスチック原料３ａを供給するためのホッパー３はホッパー部シリンダ３Ａに設けられ、その下流に、輸送部シリンダ４Ｃ、混練部シリンダ４Ａ及び放出部シリンダ４Ｂが形成されている。また、前記スクリュ２は、輸送部スクリュ２Ａ、混練部スクリュ２Ｂ、放出部スクリュ２Ｃで構成されている。前記シリンダ１のホッパー３の下流位置には、フィルタ６を介してシリンダ１の樹脂流路１Ａに連通するガス抜き室５が設けられ、このガス抜き室５に接続されたサクションノズル１１はホッパー３に接続されている。
前記ガス抜き室５は、図３に示すように排気口１４、ボックス１５、フィルタ押さえ金物１６、フィルタ押さえ板１７、及びフィルタ６で構成されている。
前記ガス抜き室５は、圧縮不活性ガス１３を、サクションノズル１１に供給することで、ガス抜き室５内のガス成分が、ガス抜き室５外に移動し、プラスチック原料３ａと共に輸送部シリンダ４に混入した不活性ガス成分や微量の巻き込みエアー、プラスチックに残存している揮発成分などを分離除去してホッパー３に還元する。また、調圧バルブ１２を使用することで、ガス抜き室５からホッパー３に還元する不活性ガス流量やガス抜き室５内の圧力を、独立して調整することができるように構成されている。
【００１１】
図４で示される前記サクションノズル１１は、その入側１１Ａがガス抜き室５に管路２０を介して接続され、その出側１１Ｂが管路２１を介してホッパー３に接続されている。
また、このサクションノズル１１の圧縮ガス注入口Ｅからは、原料の酸化劣化を防止するための圧縮不活性ガス１３が注入されるように構成されている。
【００１２】
この圧縮不活性ガス１３をサクションノズル１１（図４）の注入口ＥからＡ方向に流すことで、Ｂ側に位置するガス抜き室５内のガス成分がＡ方向に移動し、供給流量に比例し、その移動量が増える。このことから、ガス抜き室５を通過したプラスチック原料３ａと共に混入した不活性ガス成分や微量の巻き込みエアー、プラスチックに残存している揮発成分などがＡ方向へ流れ、ホッパーから混練部スクリュまでのシリンダ１内プラスチック原料を圧縮し、嵩密度を増加させる。これにより、スクリュ１回転当たりの原料搬送重量が増加し、処理能力を劇的に増加させることが可能となり、真空ポンプなどの補助付属装置を必要としないため、付帯設備費を下げることができる。
また、ガス抜き室５から排気された不活性ガスはホッパー３へと還元されるため、不活性ガスのロスが生じない。このため、不活性ガスの消費量を削減し、ランニングコストを下げることが可能となる。
【００１３】
前述の構成は、図１に示される本発明による二軸スクリュ押出装置１０の構成を用いた場合であるが、本発明による他の形態として、図２に示す構成を挙げることができる。
尚、図１と同一又は同等部分には同一符号を付してその説明を省略し、図１と異なる部分についてのみ説明する。
すなわち、前記ガス抜き室５に接続されたサクションノズル１１の出側１１Ｂは管路２１を経て、前記ガス抜き室５の下流側の放出部シリンダ４Ｂに位置して、樹脂流路１Ａに連通するベント７に接続されている。
前記ベント７においても、極力、機内に酸素が混入することを防ぐため、不活性ガスが供給されている。
従って、前述の図１の二軸スクリュ押出装置と同じ作用効果を得ることができる。
【００１４】
次に、この発明の図１に示す装置およびシステムにおける実施形態の実験例を示す。
原料：HDPE（パウダー）
嵩密度：０．４８４g/cm2
平均粒径：１４９μm
押出機：CIM９０（日本製鋼所製、シリンダ径９０mm、異方向非噛合二軸スクリュ押出機）
処理能力：５１６〜９８３kg/hour
スクリュ回転速度:４００rpm
不活性ガス:窒素ガス
ガス抜き室５を使用しない場合と、ガス抜き室５を使用し、サクションノズル１１への窒素ガス供給流量を、０〜１．６m3/hとした場合の能力の比較を実施した。
実験結果を表１に示す。
【００１５】
【表１】
0005592912.tif 000002
【００１６】
すなわち、前述の実験の結果、ガス抜き室を使用しない条件では、スクリュ回転速度４００ｒｐｍで、フィードネック限界の処理能力は５１６ｋｇ／ｈｏｕｒであった。一方、本発明の装置およびシステムを使用し、窒素ガスを供給せず、ガス抜き室５とホッパー３との差圧により、ガス抜き室５内の分離されたガス成分を、ホッパー３に還元する条件では同回転速度で、フィードネック限界の処理能力は７５５ｋｇ／ｈｏｕｒであった（能力４６％増）。また、ガス抜き室を使用し、窒素ガス供給量を１．６ｍ3／ｈｏｕｒとした時は、同回転速度で処理能力９８３ｋｇ／ｈｏｕｒで運転してもフィードネックは発生しなかった（能力９０％増）。
以上の実験の結果から、本発明の装置およびシステムを使用することにより、フィード能力が大幅に向上したことが明らかとなった。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明による二軸スクリュ押出装置は、シリンダに設けたガス抜き室にサクションノズルを設け、ガス抜き室と樹脂流路の内部に差圧を発生させ、ガス成分を分離除去することから、プラスチック原料の圧縮を行うことにより、嵩密度を増加させ、処理能力を飛躍的に増加させることができる。
【符号の説明】
【００１８】
１    シリンダ
１Ａ    樹脂流路
２    スクリュ
２Ａ    輸送部スクリュ
２Ｂ    混練部スクリュ
２Ｃ    放出部スクリュ
３    ホッパー
３Ａ    ホッパー部シリンダ
４Ａ    混練部シリンダ
４Ｂ    放出部シリンダ
４Ｃ    輸送部シリンダ
５    ガス抜き室
６    フィルタ
７    ベント
１０    二軸スクリュ押出装置
１１    サクションノズル
１１Ａ    入側
１１Ｂ    出側
１２    調圧バルブ
１３    圧縮不活性ガス
１４    排気口
１５    ボックス
１６    フィルタ押さえ金物
１７    フィルタ押さえ板
２０,２１    管路
【図１】
0005592912.tif 000003
【図２】
0005592912.tif 000004
【図３】
0005592912.tif 000005
【図４】
0005592912.tif 000006
【図５】
0005592912.tif 000007