(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック材料に、前処理とそれに続く搬送、可塑化、または凝集処理を行う装置であって、前記装置は前記プラスチック材料を加工するための容器（１）を備え、前記容器（１）には、回転軸（１０）周りに回転し、前記プラスチック材料を混合および加熱するための少なくとも一つの混合用および／または粉砕用器具（３）が配置され、
前記混合用および／または粉砕用器具（３）は、その前方縁部（２２）が前記回転方向または移動方向（１２）を向いており、前記プラスチック材料に混合、粉砕、切断、および／または加熱作用を有する器具および／またはブレード（１４）を備え、
前処理後の前記プラスチック材料を前記容器（１）の内部から取り出すための開口（８）が、容器（１）の側壁（９）に、前記混合用および／または粉砕用器具（３）と同じ高さまたは基台に最も近い最下位に位置する前記混合用および／または粉砕用器具（３）の領域に形成されており、
少なくとも一つの搬送機（５）が前処理後の前記プラスチック材料を受け取るために設けられ、ハウジング（１６）内で回転する少なくとも一つのスクリュー（６）を備え、ハウジング（１６）は、その端部（７）またはジャケット壁に、前記スクリュー（６）が前記プラスチック材料を受け取るための取入れ口（８０）を有し、前記取入れ口（８０）と開口（８）は接続されており、
前記混合用および／または粉砕用器具（３）の回転方向は、前記取入れ口（８０）側において前記搬送機の搬送方向と反対方向であり、
前記搬送機（５）の中心軸線（１５）または前記取入れ口（８０）に最も近い前記スクリュー（６）の軸線を、前記搬送機（５）の搬送方向（１７）の反対方向に仮想的に延長した延長線（２４）が、前記回転軸（１０）と交差はせず、前記混合用および／または粉砕用器具（３）の回転方向または移動方向（１２）の流出側または下流側では、前記搬送機（５）の軸線（１５）または前記取入れ口（８０）に最も近い前記スクリュー（６）の軸線と、前記軸線（１５）に平行かつ前記搬送機（５）の搬送方向（１７）で前記混合用および／または粉砕用器具（３）の回転軸（１０）から外方へ向かう前記容器（１）における半径（１１）との間にはオフセット距離（１８）が存在し、
基台に最も近く径方向最も外側の前記混合用および／または粉砕用器具（３）または径方向最も外側の前記器具および／またはブレード（１４）の設定角度（γ）は、以下の式で表す関係を満たし、
γ＝ｋ＊ｄ＋Ｋ、
前記式では、
ｄは、前記スクリュー（６）のミリメートル単位での直径であり、
Ｋは、１５〜３５の範囲にある係数であり、
ｋは、０．０８〜０．２の範囲にある係数であり、
前記設定角度（γ）は、前記基台に最も近接した混合用および／または粉砕用器具（３）、または前記器具および／またはブレード（１４）の径方向最も外側の点（２３）において、この点（２３）を通過する前記半径（１１）との間の角度として測定され、
前記スクリュー（６）の搬送方向の下流側に位置する縁部（２０’）、または最も下流側に位置する取入れ口（８０）の点（２０）から、前記スクリュー（６）の端部、または前記容器から離間した前記スクリュー（６）の末端部（３１）において前記スクリュー（６）の搬送方向に対して最も上流側に位置する溶融物のハウジング（１６）の排出口３０まで測定された、前記スクリュー（６）の長さ（Ｌ）の、前記スクリュー（６）の呼び径（ｄ）に対する比率は、７以上又は１０以上である、ことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記設定角度（γ）は２０°〜６０°、又は３０°〜５０°の範囲にある、ことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の装置であって、前記設定角度（γ）が、以下の式で表す関係を満たし、
γ＝ｋ１＊ＤＢ＋Ｋ１、
前記式では、
ＤＢは、円形断面を有する円筒状カッターコンパクタまたは容器（１）のミリメートル単位での内径、またはこれと高さ寸法と算出容積が同等の、円形断面を有する仮想円筒状容器（１）のミリメートル単位での内径であり、
Ｋ１は、１２〜４０の範囲にある係数であり、
ｋ１は、０．００５〜０．０１５の範囲にある係数である、ことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれかの請求項に記載の装置であって、７５０ｍｍ未満の直径（Ｄ）を有する容器（１）における前記設定角度（γ）が、２０°〜３５°の範囲にある、ことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１から３までのいずれかの請求項に記載の装置であって、７５０ｍｍ〜１３００ｍｍの直径（ＤＢ）を有する容器（１）における前記設定角度（γ）が、２８°〜４７°の範囲にある、ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１から３までのいずれかの請求項に記載の装置であって、１３００ｍｍを超える直径（ＤＢ）を有する容器（１）における前記設定角度（γ）が、３５°〜５５°の範囲にある、ことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれかの請求項に記載の装置であって、前記基台に最も近い混合用および／または粉砕用器具（３）、同位置に設けられた器具および／またはブレード（１４）の径方向最も外側の点（２３）、またはこの点（２３）で画定される円から、前記容器（１）の側壁（９）の内面まで測定した器具の径方向距離（ｍｂ）は、以下の式で表す関係を満たし、
ｍｂ＝ｋ３＊ＤＢ、
前記式では、
ＤＢは、円形断面を有する円筒状容器（１）のミリメートル単位での内径、またはこれと高さ寸法と算出容積が同等の、円形断面を有する仮想円筒状容器のミリメートル単位での内径であり、
ｋ３は、０．００６〜０．１６の範囲にある定数であり、
前記混合用および／または粉砕用器具（３）の径方向距離（ｍｂ）は、１５ｍｍ〜１２０ｍｍの範囲又は２０ｍｍ〜８０ｍｍの範囲にある、ことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置であって、２０°〜３３°の範囲にある設定角度（γ）では、前記混合用および／または粉砕用器具（３）の径方向最小距離（ｍｂ）は１５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲にあり、および／または、４５°〜６０°の範囲にある設定角度（γ）では、前記混合用および／または粉砕用器具（３）の径方向最小距離（ｍｂ）は３５ｍｍ以上である、ことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれかの請求項に記載の装置であって、前記混合用および／または粉砕用器具（３）とスクリュー（６）の間の最小距離ｍｓは、以下の式で表す関係を満たし、
ｍｓ≦ｋ２＊ｄ＋Ｋ２、
前記式では、
ｄは、前記スクリュー（６）のミリメートル単位での直径であり、
Ｋ２は、２０〜１００、又は２０〜８０の範囲にある係数であり、
ｋ２は、０．０３〜０．０４、又は０．０４〜０．２５の範囲にある係数であり、
前記距離ｍｓは、前記基台に最も近い最下位の前記混合用および／または粉砕用器具（３）、または同様に配置された器具および／またはブレード（１４）の径方向最も外側の点（２３）から、前記取入れ口（８０）に最も近いスクリュー（６）の包絡線に位置する点まで、前記回転軸（１０）を起点として前記開口（８）と取入れ口（８０）を通過する半径（１１）に沿って測定され、前記距離（ｍｓ）は、１５ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲にある、ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれかの請求項に記載の装置であって、同一の水平面に、少なくとも一つの器具またはブレード（１４）が、径方向のより内方にさらに設けられ、その径方向最も外側の点で測定された、前方縁部（２２）と、この点を通過する半径（１１）の間の各前記器具またはブレード（１４）の設定角度は、さらに外方に位置するこれに隣接した器具またはブレード（１４）設定角度よりそれぞれ小さく、径方向最も内側に位置する前記器具またはブレード（１４）の設定角度は、０°〜３０°の範囲にある、ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれかの請求項に記載の装置であって、前記容器（１）と接している搬送機（５）において、前記混合用および／または粉砕用器具の（３）の径方向最も外方の点で描かれる円または前記開口（８）を通過して搬送される前記プラスチック材料に対して接線方向であり、前記容器（１）の半径（１１）に対して法線方向であり、前記混合用および／または粉砕用器具（３）の移動方向または回転方向（１２）を指し示す回転方向（１９）における方向ベクトルと、前記開口（８）の個々の点または全領域、または前記開口（８）の径方向すぐ手前の各点または全領域における前記搬送機（５）の搬送方向における方向ベクトル（１７）のスカラー積が、ゼロまたはマイナス値である、ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれかの請求項に記載の装置であって、前記混合用および／または粉砕用器具（３）の径方向最も外側の点の回転方向（１９）における方向ベクトルと、前記搬送機（５）の搬送方向における方向ベクトル（１７）の間の角度（α）は、前記混合用および／または粉砕用器具（３）の回転方向または移動方向（１２）に対して上流側の前記開口（８）における流入側縁部（２０’）で二つの前記方向ベクトル（１７、１９）が交差する点（２０）で測定された場合、９０°以上かつ１８０°以下の範囲である、ことを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれかの請求項に記載の装置であって、前記回転方向または移動方向（１２）における方向ベクトル（１９）と、前記搬送機（５）の搬送方向における方向ベクトル（１７）の間の角度（β）は、前記開口（８）の中間位置にある二つの前記方向ベクトル（１７、１９）が交差する点で測定された場合、１７０°から１８０°の範囲である、ことを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれかの請求項に記載の装置であって、前記距離（１８）は、前記搬送機（５）またはスクリュー（６）のハウジング（１６）内径の２分の１と同等またはそれよりも大きく、および／または、前記容器（１）の半径の７％以上、又は２０％以上であり、前記距離（１８）は、前記容器（１）の半径と同等またはそれより大きい、ことを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１から１４までのいずれかの請求項に記載の装置であって、前記搬送機（５）の軸線（１５）を、前記搬送方向の反対方向に仮想的に延長した延長線は、前記容器（１）内部のスペースを、少なくとも一部において、前記容器（１）の断面に対して割線状に通過すること、を特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１から１５までのいずれかの請求項に記載の装置であって、前記搬送機（５）は、前記容器（１）に対して接線方向に取り付けられているか、または前記容器（１）の断面に対して接線方向に沿っており、または、前記搬送機（５）またはスクリュー（６）の軸線（１５）、または前記取入れ口（８０）に最も近い前記スクリュー（６）の軸線は、容器（１）の側壁（９）の内側、または前記ハウジング（１６）の内壁、または前記スクリュー（６）の包絡線に対して接線方向に沿っており、前記スクリュー（６）の端部（７）に駆動機が接続され、前記スクリューが、その反対端において、前記ハウジング（１６）の端部に設けられた排出口へ搬送を行うこと、を特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１から１６までのいずれかの請求項に記載の装置であって、前記開口（８）と取入れ口（８０）との間を、分離しないように、移送部または搬送スクリューを介在させずに直接接続すること、を特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１から１７までのいずれかの請求項に記載の装置であって、前記混合用および／または粉砕用器具（３）は、前記回転方向または移動方向（１２）に前記プラスチック材料に粉砕、切断および加熱作用有する器具および／またはブレード（１４）を備え、前記器具および／またはブレード（１４）は、基底水準面（２）に平行に配置される搬送ディスク（１３）である、回転可能な器具搬送機（１３）に配置または形成されること、を特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１から１８までのいずれかの請求項に記載の装置であって、前記混合用および／または粉砕用器具（３）またはブレード（１４）おける、前記プラスチック材料に作用し、前記回転方向または移動方向（１２）を指し示す前方領域または前方縁部（２２）の形成、構成、曲率および／または配置の態様は、前記回転方向または移動方向（１２）後部に位置する各領域と比較して違っていること、を特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１８に記載の装置であって、前記容器（１）は基本的に、その断面が円形の円筒形状を有し、基底水準面（２）とこれに対して垂直方向のシリンダージャケットの形状を有する側壁（９）を有し、および／または前記混合用および／または粉砕用器具（３）の回転軸（１０）が前記容器（１）の中心軸線と一致し、および／または前記回転軸（１０）または中心軸線が前記基底水準面（２）に対して、垂直および／または法線方向であること、を特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１８に記載の装置であって、最下位に位置する前記器具搬送機（１３）または最下位に位置する前記混合用および／または粉砕用器具（３）および／または前記開口（８）は、前記容器（１）の高さ寸法の下から４分の１の領域において、前記基底水準面（２）から１０ｍｍ〜４００ｍｍの距離を置いて、前記基台に近接して配置される、ことを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項１から２１までのいずれかの請求項に記載の装置であって、前記搬送機（５）は一つの圧縮スクリュー（６）を有する一軸スクリュー押出機（６）、または二軸／多軸スクリュー押出機であり、各前記スクリュー（６）の直径ｄはすべて同一である、ことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載の装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、設計の異なる同様の装置が数多く開示されている。これらの装置には、リサイクル対象のプラスチック材料に粉砕、加熱、軟化等の処理を行う受け器またはカッターコンパクタと、これに取り付けられて上記調製材料を溶融する搬送機または押出機が備えられている。本発明は、可能な限り高品質の最終品を、主にペレット状で得ることを目的とする。
【０００３】
例えば、ＥＰ１２３７７１やＥＰ３０３９２９に記載の装置が、従来技術として知られている。これらの装置は、受け器と、この受け器に取り付けられた押出機を備え、受け器に導入されたプラスチック材料を、粉砕・混合用器具を回転させて粉砕することで流体化すると同時に、導入エネルギーで加熱するよう構成されている。このような工程を経て、良好な熱的均質性を有する混合物が形成される。こうして得られた混合物は、適当な滞留時間経過後、受け器からスクリュー型押出機へと排出されて搬送され、この間に、該混合物が可塑化されたり、溶融される。これらの装置では、スクリュー型押出機が、粉砕用器具とほぼ同じ高さに配置されている。こうすることで、軟化したプラスチック材料は、混合用器具によって押出機内へと確実に送り込まれる。
【０００４】
しかし、かねてから公知のこうした装置の多くでは、スクリューの送出端で得られる処理済みプラスチック材料の品質、および／またはスクリューの出力量や処理量が、満足のいくものではなかった。
【０００５】
製品の品質を決める要因としては、第一に、カッターコンパクタから搬送機や押出機に進入した前処理や軟化処理の済んだポリマー材料の品質を確保することであり、さらに、取入れや搬送の状況、必要に応じて押出し成形における状況、が挙げられる。他に、スクリューの個々の領域の長さや、スクリューの厚みやねじ山高さといったスクリューのパラメータが、関連要因として挙げられる。
【０００６】
カッターコンパクタ／搬送機を組み合わせた装置の場合、搬送機に進入する材料は処理や冷熱を経ずに直接導入されることはなく、カッターコンパクタにおいて、加熱や軟化および／または一部の結晶化といった前処理が済んだ後送られてくるため、特定の状況が発生する。これもまた、材料の取入れや品質を決定する要因となる。
【０００７】
カッターコンパクタと搬送機という二つのシステムは互いに影響を及ぼし、取入れ、さらに搬送や圧縮の成果は、材料の前処理や一貫性に大きく依存している。
【０００８】
重要な領域を一つ挙げると、それはカッターコンパクタと搬送機の境界部分であり、言い換えれば、均質化した前処理後の材料をカッターコンパクタから搬送機または押出機へと通過させる領域である。一方でこの領域は、動作が異なる二つの装置を接続することが必要な、まさに機械的な問題が起こりやすい領域である。さらに、この境界部分は、材料が通常溶融域近くでかなり軟化した状態ではあるものの、溶融させてはいけない箇所であるため、ポリマー材料を取り扱う際に厄介な領域でもある。温度が低すぎると処理量や品質が低下し、逆に温度が高すぎて一部の箇所で意図しない溶融が起きると、取入れが阻害される。
【０００９】
さらに、取入れ作業に対して直接アクセスできない閉鎖したシステムであるため、正確な計測および搬送機からの供給は難しい。それゆえ、材料供給はカッターコンパクタから行われ、例えば、重量計測器等の装置の影響を直接受けることができない。
【００１０】
したがって、機械上の配慮だけでなく、言い換えれば、ポリマー特性も把握した上でこの境界部分を設計すること、同時に動作全体の経済性、言い換えれば、高い処理量や好適な品質に対する考慮が不可欠である。この際に注目すべき前提条件は、場合によって互いに相反することがある。
【００１１】
導入部分で挙げた従来技術の装置に共通する特徴は、混合用・粉砕用器具の搬送方向または回転方向、これにともなう材料粒子の受け器での循環方向や押出機の搬送方向が、基本的に一致するか同じ向きを有していることである。これは、できるだけ多くの材料をスクリューへ送り込んだり、スクリューを強制循環させるために意図的に選択された構成である。また、搬送スクリューや押出機のスクリューにその搬送方向に粒子を送り込むことは自明であり、当業者が精通した考えである。これの意味するところは、粒子はその移動方向を反転する必要はなく、したがって、方向を転換する力を別に加える必要がない、ということである。これまで、また今後の進展においても、その目標は常に、スクリューへの充填量を最大化することと、送り込み作用を向上することである。例えば、押出機の取入れ領域を円錐状に拡大したり、粉砕用器具を鎌の形状に湾曲させ籠手のように用いて軟化材料をスクリューへ供給する等、様々な試みがなされた。押出機が流入側において、容器に対して径方向位置から接線方向位置まで変位すると、さらに送り込み作用が高まり、プラスチック材料を循環用器具から押出機へと運んだり送り込んだりする力が強くなる。
【００１２】
このように構成された装置は原則、その機能や動作は概ね満足のいくものであるが、以下に述べる問題が繰り返し発生している。
【００１３】
例えば、ＰＥＴ繊維やＰＥＴ箔等のエネルギー量の低い材料や、ポリ乳酸（ＰＬＡ）等の低温で粘着したり軟らかくなったりする材料では、同じ向きに各部が移動することで、プラスチック材料が圧力下で押出機の取入れ領域に意図的に送り込まれると、材料がその直後押出機やスクリューの取入れ領域で溶融を始めてしまうことが、何度も確認されている。このことによって、まず、押出機の搬送作用が弱まり、次に、この溶融物がカッターコンパクタや受け器の領域に逆流することもあり、その結果、まだ溶融していないフレークが溶融物に付着する。溶融物は冷却されてある程度固化し、その結果、この固化した溶融物や固形プラスチック材料が凝集したり、団塊が形成される。これにより、押出機による材料の取り入れや、混合・粉砕用器具による粘結作業が阻害されることになる。さらに、スクリューへの充填が十分に行われないことから、押出機の処理量が低下する結果にもつながる。また、混合・粉砕用器具の移動が抑えられる可能性もある。その様な場合、通常、システムを停止して徹底的に洗浄する必要がある。
【００１４】
また、すでに溶融域近くまでカッターコンパクタで加熱されているポリマー材料でも問題は起こる。取入れ領域への充填量が過剰であると、材料が溶融して上手く取入れることができない。
【００１５】
また、繊維状材料でも問題点はあり、繊維状材料はその多くが方向性を持ち線形であり、例えば、短冊状に切断されたプラスチック箔のように、縦に長く厚みや剛性が小さかったりする。細長い材料は、スクリューの取入れ口の流出端に留まり、短冊片の一端が受け器に延出し、その他端が取入れ口に延出する。混合用器具やスクリューは同じ向きに移動しており、材料に対して同じ搬送方向や圧力を付与するため、短冊片は、その両端が同方向に張力や圧力を受け、取り除くのが不可能になる。その結果、前述の領域に材料が集積して取入れ口の断面が狭まり、取入れ性能が低下し、また、最終的に処理量の低下にもつながる。この領域でフィード圧が高まると、さらに溶融が起き、本明細書の導入部分で述べた問題につながる。
【００１６】
様々な押出機または搬送機が取り付けられた状態で、この構成のカッターコンパクタを複数同速回転すると、得られた結果は基本的に問題なく良好であった。しかし、出願人は、システム全体をさらに向上させるべく、広範囲な調査を行った。
【００１７】
本発明は、前述した問題点を解決し、本明細書の導入部分で説明した構成の装置を、スクリューによる従来の材料や有感材料や短冊状の材料の取入れを問題なく行え、これらの材料に加工や処理を施して高品質材料を一定した高い処理量で提供しつつ、同時にエネルギーの節約を達成するように構成することを、目的とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】欧州特許第１２３７７１号明細書
【特許文献２】欧州特許第３０３９２９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
請求項１に記載の特徴により、本明細書の導入部分で説明した構成の装置において、この目的を達成する。
【００２０】
第一に、搬送機、特に押出機が一つのスクリューを有する場合は搬送機の中心軸線、または搬送機が二つ以上のスクリューを有する場合は取入れ口に最も近いスクリューの軸線を、搬送機の搬送方向の反対方向に仮想的に延長した延長線は、回転軸を通過するが交差はしない。器具の回転方向の流出側では、搬送機が一つのスクリューを有する場合は搬送機の軸線、または取入れ口に最も近いスクリューの軸線と、該軸線に平行かつ搬送機の搬送方向で混合用および／または粉砕用器具の回転軸から外方へ向かう、容器における半径との間には、オフセット距離が存在する。
【００２１】
したがって、従来技術からわかるように、混合用器具の搬送方向と搬送機の搬送方向は同じ向きではなく、わずかに逆向きであり、本明細書の導入部分で述べた送り込み作用は、これによって低下する。公知の装置と比較して、混合・粉砕用器具の回転方向を意図的に反転させることで、取入れ領域のフィード圧は低下し、過剰充填のリスクは下がる。こうして、余分な材料が過度の圧力で搬送機の取入れ領域に送り込まれることがない。一方、取入れ領域に常に十分な材料がある状態で、それ以上の加圧を小さくするかゼロにすることで、むしろ該領域から材料の余剰分が除去されることになる。この方法では、スクリューへの過剰充填や、その結果材料の溶融を引き起こす局所的圧力ピークの発生を抑えることで、スクリューへ適量が充填され、かつスクリューが十分な材料を安定して取入れることが可能になる。
【００２２】
このように、取入れ領域の材料が溶融することを防ぎ、作業効率を向上させ、メインテナンス作業の回数を減らし、修理や洗浄による動作不能時間を短縮することができる。
【００２３】
フィード圧が下がることで、可動部位はスクリューの充填度を規制するように用いられてよりきめ細かく作用し、スクリューの充填度をより正確に調整することができる。こうすることで、特に、比較的重量の大きい材料、例えば、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）やＰＥＴ等から成る粉砕再生材料の場合、システムを作動する理想点を特定することがより容易になる。
【００２４】
また、本発明では、混合用および／または粉砕用器具の回転方向は、取入れ口側において押出機又は搬送機の搬送方向と反対方向に作動することで、すでにほぼ溶融点まで軟化した材料の取入れがより効率的に行える、という利点があることもわかった。特に材料がすでにドウ状または軟化状態にある場合、スクリューは、材料を容器の壁部に隣接するドウ状リングから切断する。スクリューの搬送方向に回転する場合、このリングは前方に押されてスクリューによる外層の除去が不可能になり、その結果、取入れ作業が損なわれる。本発明では、回転方向を反転することで、この問題を回避する。
【００２５】
さらに、上述の材料や短冊状材料や繊維材料を処理する場合にこれらの材料が留まったり集積したりする現象は、まったく起こらないか、起こっても簡単に解決可能である。その理由としては、流出側または下流側で混合用器具の回転方向に位置する開口縁部では、混合用器具の方向ベクトルや搬送機の方向ベクトルは、ほぼ反対方向または少なくともわずかに逆の方向を指し示し、細長い短冊片は屈曲することなく前記縁部で保持され、受け器内の渦に再び同伴されるからである。
【００２６】
本発明による全体的な作用効果としては、取入れ性能が向上し、処理量が著しく増えることである。カッターコンパクタや搬送機を備えるシステム全体の安定性や性能はこうして向上する。
【００２７】
さらに出願人は、混合用・粉砕用器具に特定の構成を備えることによって、搬送機や押出機の取入れ性能に直接影響を及ぼす、期待を上回る作用効果が達成されることを、発見した。
【００２８】
これに従い、本発明は以下の様に規定する。基台に最も近く径方向最も外側の混合用および／または粉砕用器具、または、径方向最も外側の器具および／またはブレードの前方縁部の設定角度γは、以下の式で表す関係を満たし、
γ＝ｋ＊ｄ＋Ｋ、
上記式において、
ｄは、取入れ口の領域におけるスクリューのミリメートル単位での平均径であり、
Ｋは、１５〜３５の範囲にある係数または定数であり、
ｋは、０．０８〜０．２の範囲にある係数である。
【００２９】
上記設定角度γは、基台に最も近い混合用および／または粉砕用器具、または、器具および／またはブレードの径方向最も外側の点で測定される。この設定角度は、すなわち、前方縁部、具体的に直線状の前方縁部を延長した延長線と、この最も外側の点を通過する容器の半径の間の角度である。これに関連して、Ｌ／Ｄ比率は、いかなる場合も７以上であり、好ましくは１０以上または１５を超える。スクリューの直径は、取入れ口の下流側領域における平均径である。
【００３０】
容器内を循環する器具は、材料をスクリューに送り込むだけでなく混合する。材料は容器内を上下左右に動き周り、十分に混合される。ブレードが設けられている場合は、さらに切断や粉砕が行われる。
【００３１】
この式の示すところは、スクリューが小さくなるにつれ、半径に対する上記設定角度が小さくなる、ということである。設定角度が小さくなるにつれ、処理対象の材料はカッターコンパクタ内をより激しく動き、スクリューへ送り込まれる材料は少なくなる。設定角度が大きくなるにつれ、器具やブレードの送り込み作用は大きくなる。その結果、材料がカッターコンパクタ内に留まる時間は短くなり、粒子の切削頻度は下がる。
【００３２】
スクリューが小さくなるにつれ、粒径は小さくなり、圧縮・軟化した粒子は、取入れ口の領域内を、流体のように動く。これは、材料の動きを大きくすれば、その結果、器具の材料への作用やブレードによる切削の程度が大きくなり、より小さい粒子が得られる、ということである。したがって、システムの器具では、より小さいスクリューを備えることや、設定角度をより小さく設定することが求められる。
【００３３】
大きなスクリューは大きな粒子に対応可能であり、粒径の大きな粒子を取入れ加工することができることから、スクリューが大きくなるにつれ、器具による取入れや籠手としての作用は大きくなる、すなわち、設定角度が大きくなる、ことにつながる。
【００３４】
上記のように関係性が特定された結果、この特別なシステムにおいて、切削と取入れ作業双方にとって最適な状態が確認できた。
【００３５】
これに関連して、混合用器具の回転方向が反転することで取入れの動作が穏やかなものになり、器具を、侵襲的な動作でより多くのエネルギーを材料に付与するカッターコンパクタ内で使用可能であることが、確認された。したがって、カッターコンパクタは比較的高温で動作可能になり、その結果として、短い滞留時間で均質性の向上を実現できる。本発明では、各器具の回転方向を反転させ、かつ各器具の設定角度を特定の範囲に設定することで、エネルギーを非常に効果的に導入することができる。
【００３６】
カッターコンパクタを上述のような構成の器具や、それに対応した回転方向や押出機と組み合わせると、十分に予備加熱が済んでいる粒子がスクリューに送られるため、押出機での材料の溶融性能を向上する、という成果も得られる。これによって不均質性のリスクが補われることになり、容器からスクリューのハウジングへと運ばれて圧縮・溶融される材料では、高い熱的・機械的均質性が達成される。これに応じて、押出機のスクリューまたは凝集スクリューの端部における可塑化または凝集化材料の品質は最終的に非常に高いものになる。さらに、前処理や取入れに際して、ポリマーに非侵襲的な処理を施し、材料を小さな剪断で溶融するスクリューを用いることが可能になる。
【００３７】
さらに、処理オーバータイムがより安定し、および／または処理性能がさらに均一化し、スクリューの充填による問題が発生することもなく、取入れ作業を確実に行うことができる。
【００３８】
以下の特徴を通して、本発明のさらに有利な実施形態を説明する。
【００３９】
実用に際して、設定角度は、２０°〜６０°、特に３０°〜５０°の範囲に設定することが、望ましい。
【００４０】
本発明の好ましい展開としては、上記設定角度γがさらに、γ＝ｋ１＊ＤＢ＋Ｋ１の式で表す関係を満たし、上記式では、
ＤＢは、その断面が円形である円筒状カッターコンパクタまたは容器のミリメートル単位での内径、またはこれと高さ寸法と算出容積が同等の、その断面が円形である仮想円筒状容器のミリメートル単位での内径であり、
Ｋ１は、１２〜４０の範囲にある係数または定数であり、
ｋ１は、０．００５〜０．０１５の範囲にある係数である。
【００４１】
ブレードを有する容器である切削システムにおいては、最も外側に位置する器具の設定角度が、カッターコンパクタの直径に依存する傾向がある。容器の直径が大きくなるにつれ、半径に対する設定角度が大きくなり、器具からカッターコンパクタの壁部までの距離が必ず大きくなる。これにより器具では、循環作用よりも送り込み作用が強くなる。容器壁部までの距離をかなり小さくすると、容器壁部と器具の間の粒子を圧迫して、ディスクが制止する可能性がある。
【００４２】
これに関連して、実験では、設定角度がそれぞれ、７５０ｍｍ未満の直径を有する容器では２０°から３５°の範囲にあり、７５０ｍｍ〜１３００ｍｍの直径を有する容器では２８°から４７°の範囲にあり、１３００ｍｍを超える直径を有する容器では３５°から５５°の範囲にあることが、望ましい。
【００４３】
これに関連した特に有利な展開は、基台に最も近い混合用および／または粉砕用器具、同位置に設けられた器具および／またはブレードの径方向最も外側の点、またはこの点で画定される円から、容器の側壁内面まで測定した場合、器具の径方向距離ｍｂは、以下の式で表す関係を満たし、
ｍｂ＝ｋ３＊ＤＢ
上記式では、
ＤＢは、その断面が円形である円筒状容器のミリメートル単位での内径、またはこれと高さ寸法と算出容積が同等の、その断面が円形である仮想円筒状容器のミリメートル単位での内径であり、
ｋ３は、０．００６〜０．１６の範囲にある定数である。
【００４４】
器具の径方向距離ｍｂは、１５ｍｍ〜１２０ｍｍ、好ましくは２０ｍｍ〜８０ｍｍである。
【００４５】
設定角度が小さくなるほど、器具は容器壁部に近づく。設定角度が大きくなるほど、粒子の侵入による制止や制動の発生を防ぐために、ブレードによる切削がさらに引き込み、すなわち、引込み作用を有し、さらに、器具の容器壁部からの離間距離を大きくする必要がある。
【００４６】
これに関連して、実験を通して以下のことがわかった。設定角度が２０°〜３３°の場合、器具の径方向最小距離ｍｂは、１５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲にあることが望ましい。設定角度が４５°〜６０°の範囲にある場合、器具の径方向最小距離ｍｂは、３５ｍｍ以上であることが望ましい。
【００４７】
さらに出願人は、混合用・粉砕用器具とスクリューの間に特定の距離を介在させると、搬送機や押出機の取入れ性能に直接影響を及ぼす作用効果があることを発見した。さらなる展開として、本発明は以下の様に規定する。器具とスクリュー間の最小距離ｍｓは、以下の式で表す関係を満たし、
ｍｓ≦ｋ＊ｄ＋Ｋ
上記式では、
ｄは、取入れ口の領域でのスクリューのミリメートル単位での平均径であり、
Ｋ２は、２０〜１００、特に２０〜８０の範囲にある係数または定数であり、
ｋ２は、０．０３〜０．４、特に０．０４〜０．２５の範囲にある係数である。
【００４８】
該距離ｍｓは、好ましくは、１５ｍｍから１５０ｍｍの範囲に設定される。該距離ｍｓは、基台に最も近い最下位の混合用および／または粉砕用器具、または同位置に設けられた離間方向に突出する器具および／またはブレードの径方向最も外側の点から、取入れ口に最も近いスクリューの包絡線に位置する点まで測定される。該距離ｍｓは、容器の回転軸から延出する半径に沿っており、開口と取入れ口をスクリューの位置まで通過する。該距離ｍｓは、器具の先端がスクリューを通過して回転した時、スクリューに対してこの器具の先端が占める最小距離のことを指す。動作中に、スクリューが容器に対して接線方向にずれると、最も外側の器具の先端が開口または取入れ口を通過して移動する。この場合、該距離は変わり続け、最小距離ｍｓに到る。
【００４９】
別の実施形態では、本発明は以下の様に規定する。径方向内方に、少なくとも一つ、好ましくは複数の器具またはブレードがさらに設けられる。各器具またはブレードにおいて、設定角度γのようにその径方向最も外側の点で測定された、具体的に直線を有する前方縁部の延長線と、この点を通過する半径の間の設定角度γは、その真隣りの器具、または、より外方に位置するブレードの設定角度より、それぞれ小さい。追加して設けられる器具やブレードは、好ましくは、同じ水平面または同じ搬送ディスク上に配置される。より内方に位置する容器の領域では、器具の角速度が小さくなっており、各器具は、０°〜３０°、好ましくは５°〜２５°の範囲でさらに径方向を向いており、これにより、材料の移動を周方向に加速することができる。
【００５０】
本発明の有利な展開の一つとしては、混合用および／または粉砕用器具の径方向最も外方の点で描かれる円、または開口を通過して移送されるプラスチック材料に対して接線方向かつ受け器の半径に対して法線方向であり、混合用および／または粉砕用器具の移動方向または回転方向を指し示す方向ベクトル（回転方向における方向ベクトル）と、開口の全領域または個々の点、または開口の径方向すぐ手前の全領域または個々の点における搬送機の搬送方向における方向ベクトルのスカラー積が、ゼロまたはマイナス値であるように、搬送機が受け器上に配置されている。開口の径方向すぐ手前に位置する領域とは、開口をまさに通過しようとしている未通過材料が位置する開口手前の領域である。本明細書の導入部分で挙げた有用性はこのようにして実現され、送り込み作用によって発生する取入れ口の領域での凝集をすべて有効に防ぐことができる。ここで、混合用器具とスクリューを互いに対して空間配置するかに依存するものではなく、例えば、回転軸の方向は、基底面や搬送機またはスクリューの軸線に対して法線方向である必要はない。回転方向における方向ベクトルや搬送方向における方向ベクトルは、好ましくは、水平面、または回転軸に対して法線方向になるように方向づけられた面内に存在する。
【００５１】
他の有用な形成態様としては、混合用および／または粉砕用器具の回転方向における方向ベクトルと、搬送機の搬送方向における方向ベクトルの間の角度は、回転方向または移動方向の上流側に位置する開口における縁部、特に該縁部または開口上にあって最も上流側に位置する点におけるこの二つの方向ベクトルの交差する点で測定された場合、９０°以上かつ１８０°以下の範囲である。効果を得るには、搬送機を受け器上に配置する際の角度範囲をこのように構成する必要がある。開口の全領域またはその個々の点において、材料に作用する力はわずかに逆向きに作用し、極端な場合、この力の作用の向きは圧力が中和される垂直方向となる。混合用器具とスクリューの方向ベクトルのスカラー積は、開口のどの点においてもプラス値ではなく、開口の領域では、たとえその一部の領域であっても、送り込み作用が過剰になることはない。
【００５２】
本発明の他の有用な形成態様としては、回転方向または移動方向における方向ベクトルと、搬送方向における方向ベクトルの間の角度は、開口の中間位置にある二つの方向ベクトルが交差する点で測定された場合、１７０°から１８０°の範囲である。これは、搬送機がカッターコンパクタ上に接線方向に配置される場合の構成例である。
【００５３】
送り込み作用が必要以上に大きくならないように、軸線と半径の間の距離またはオフセットは、搬送機またはスクリューのハウジングの内径の２分の１以上とするのが望ましい。
【００５４】
上記目的を達成するには、軸線と半径の間の距離またはオフセットを、受け器の半径の７％以上とするのがさらに望ましく、２０％以上とするのが特に望ましい。長い取入れ領域や溝付きブッシュや延長ホッパーを有する搬送機の場合、この距離またはオフセットを、受け器の半径と同等かそれ以上とすることが望ましい。この構成は、特に、搬送機が受け器に対して接線方向に取り付けられるか、容器の断面に対して接線方向に沿っている場合にも、当てはまる。
【００５５】
搬送機またはスクリューの軸線、または取入れ口に最も近いスクリューの軸線は、容器の側壁の内側、またはハウジングの内壁、またはスクリューの包絡線に対して接線方向に沿っていることが特に望ましい。好ましくは、スクリューの端部に駆動機が接続され、スクリューがその反対端において、ハウジングの端部に設けられた排出口、具体的には、押出機のヘッド部へ搬送を行う。
【００５６】
径方向にオフセットされているが、接線方向に設けられていない搬送機の場合、搬送機の軸線を搬送方向の反対方向に仮想的に延長した延長線が、受け器内部のスペースを、少なくともその一部において、割線状に通過することが望ましい。
【００５７】
開口と取入れ口との間を、互いから分離したり搬送スクリュー等の移送部をその間に介在させずに、直接接続することが望ましい。こうすることで、材料を効果的かつ非侵襲的に移送することができる。
【００５８】
容器内を循環する混合・粉砕用器具の回転方向は、無作為な行為や過失で反転するものではない。混合・粉砕用器具は一定方向に非対称または方向性をもって配置されており、これらの器具は一方側または一方向のみに作用する。そのため、公知の装置や本発明の装置であっても、混合用器具を単に反対方向に回転させるのは可能ではない。仮に、このように構成された装置を間違った方向に意図して回転させた場合、良好な混合渦が形成されず、材料の粉砕や加熱が十分に行われない。したがって、各カッターコンパクタでは、混合・粉砕用器具は所定の回転方向が変更不可となっている。
【００５９】
このことに関連して、混合用および／または粉砕用器具における、プラスチック材料に作用し、回転方向または移動方向を指し示す前方領域または前方縁部の形成、曲率、構成および／または配置の態様は、回転方向または移動方向後部に位置する各領域と比較して違っていることが、特に望ましい。
【００６０】
これらの器具および／またはブレードは、軸に直接締結されるか、好ましくは、回転可能な器具搬送機、またはそれぞれ基底面に平行に配置された搬送ディスクに設けられるか、またはこれらの内部に、例えば、一体成形して設けられる。
【００６１】
原則として、こういった効果は、圧縮用押出機や凝集器だけでなく、圧縮を行わないか圧縮作用が小さい搬送スクリューからも得られる。繰り返して言うが、局所的な過剰供給の発生が抑えられる。
【００６２】
他の有用な形成態様として、受け器が、基本的に円筒形状であり、受け器は、基底水準面と、これに対して垂直方向のシリンダージャケットの形状を有する側壁を有する。他の基本的な設計として、回転軸が受け器の中心軸線と一致している。他の有用な形成態様として、容器の回転軸または中心軸線が、基底面に対して垂直方向および／または法線方向である。これらの配置構成により、安定した簡単な構造を有する装置により、取入れ性能が最適化される。
【００６３】
これに関連して、混合用および／または粉砕用具、または混合用および／または粉砕用具が互いに重ねて載置されて複数設けられる場合は、基台の最も近くに位置する最下位の混合用および／または粉砕用具が、特に受け器の高さ寸法の下から４分の１の領域に、基底面から小さな距離を置いて配置され、開口が同様に配置されることが、望ましい。上記の距離は、開口または取入れ口の最下位の縁部から、容器の縁部における容器台まで測定された距離である。隅にある縁部は幾分丸められており、したがって、該距離は、開口の最下位の縁部から、側壁を下方へ仮想的に延長した延長線に沿って、容器台を仮想的に外方へ延長した延長線までの距離を測定する。該距離の適切な範囲は、１０〜４００ｍｍである。
【００６４】
断面を円形とする円筒形状は、実用性や製造技術の観点から有用な形状ではあるが、容器は必ずしもこの形状である必要はない。容器の形状として、断面を円形とする円筒形状の変形、例えば、円錐台の形状や平面視で楕円形の円筒形状を採用する場合、例示した形状容器の高さ寸法はその直径と同等であると想定の上、容積が同じで断面が円形の円筒状容器に換算・計算する必要がある。混合渦（安全上必要な距離が考慮されている）を上回る容器の高さ寸法は、材料の加工に貢献することがなく不必要であるため、除外する。
【００６５】
本例における搬送手段とは、非圧縮または減圧作用を有するスクリュー、すなわち、搬送作用のみを有するスクリューを備えるシステムを意味するが、圧縮作用を有するスクリューを備えるシステム、すなわち、凝集化または可塑化作用を有する押出機のスクリューを備えるシステムのことも指す。
【００６６】
本明細書に記載する押出機や押出機のスクリューは、材料の完全溶融もしくは部分溶融に用いられる押出機やスクリューを意味するが、軟化材料を溶融ではなく凝集させるのに用いられる押出機のことも指す。凝集化作用を有するスクリューは、材料を短時間で大きく圧縮・剪断するが、スクリューによって材料が可塑化されることはない。したがって、凝集スクリューの送出端は、完全溶融はしていないが、その表面でのみ溶融し始めた、焼結固化されたような粒子から成る材料を送り出す。しかしどちらの場合も、スクリューは材料を加圧して圧縮する。
【００６７】
後続の図面の例示はすべて、例えば一軸スクリュー押出機のような、単一のスクリューを備えた搬送機を示す。別の選択肢として、二つ以上のスクリューを備えた搬送機、例えば、少なくとも同等の直径ｄを有する同一のスクリューを複数備えた、二軸・多軸スクリュー搬送機や二軸・多軸スクリュー押出機を用いることもできる。
【００６８】
本発明の他の特徴や作用効果は、本発明主題の実施例の記述から明らかであるが、これらの実施例は本発明に何ら限定を加えるものではなく、図面は原寸表示ではない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】ほぼ接線方向に取り付けられた押出機を備える本発明による装置の縦断面図である。
【図２】図１の実施形態の横断面図である。
【図３】オフセットが最小化された別の実施形態を示す。
【図４】オフセットが比較的大きい別の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
各図面は、容器、スクリュー、混合用器具はいずれも、単体または互いと比較して、原寸での図示ではない。したがって、大抵は、容器の実寸は図示より大きく、スクリューの実寸は図示より長い。
【００７１】
図１と図２に示す、プラスチック材料の処理またはリサイクルに有用なカッターコンパクタと押出機が組み合わされた装置は、断面が円形の円筒形状を有する容器、カッターコンパクタ、または粉砕機１と、水平方向基底水準面２と、これに対して法線方向のシリンダージャケットの形状を有する垂直側壁９を備える。
【００７２】
器具搬送機１３または基底面２に平行な基準搬送ディスクが、基底面２から若干離間して設けられている。その離間距離は、基底面２から側壁９の最も外側の縁部まで測定した場合、側壁９の高さ寸法の最大約１０〜２０％またはそれ以下の小さな距離である。この搬送機またはディスクは、矢印１２で示す回転方向または移動方向１２に、容器１の中心軸線でもある回転中心軸線１０周りに回転可能とされている。容器１の下に設置されたモーター２１によって、搬送ディスク１３が駆動される。搬送ディスク１３の上側に、カッターブレード等のブレードまたは器具１４が配置され、搬送ディスク１３とともに混合用および／または粉砕用器具３を構成する。
【００７３】
図に示すように、搬送ディスク１３上に設けられるブレード１４は対称配置ではなく、プラスチック材料に対して特定の機械的作用を発揮できるように、回転方向または移動方向１２に面したその前方縁部２２において、特定の態様で形成、構成、配置が行われる。混合用・粉砕用器具３の径方向最も外側の縁部は、側壁９の内面に比較的近い点、この内面から容器１の半径１１の約５％程度離間した点に到達する。
【００７４】
容器１は、その頂部近くに、例えばプラスチック箔の部位等の加工対象製品が、矢印で示す方向に搬送機で装入される装入用開口を有する。容器１は密閉された容器であってもよく、この場合、バルブシステムを介して導入された材料を少なくとも産業用真空機で排出可能であればよい。前記製品は、循環している混合用および／または粉砕用器具３で受け取られて上昇し、混合渦３０を形成する。該製品は垂直側壁９に沿って上昇し、有効な容器高さ寸法Ｈの領域のあたりで、容器の内部かつ下方へ、その中心領域に向かって重力により後退する。容器１の有効高さ寸法Ｈは、その内径Ｄとほぼ同等である。容器１では、混合渦が上記のように形成され、材料はこの渦内を、上下方向かつ回転方向１２に循環される。混合用・粉砕用器具３またはブレード１４をこのように配置することで、この構成の装置は所定の回転方向または移動方向１２のみに作動し、回転方向１２は何らかの変更を加えない限りは、容易に反転することはない。
【００７５】
循環している混合用・粉砕用器具３は、導入されたプラスチック材料を粉砕・混合し、導入された機械的摩擦エネルギーを用いてこのプラスチック材料を加熱・軟化するが、溶融はしない。容器１で一定の滞留時間が経過後、均質化かつ軟化されてドウ状になってはいるが溶融はしていない材料は、以下に詳しく説明するように、開口８を介して容器１から取り出され、押出機５の取入れ領域へ運ばれて、そこでスクリュー６で受け取られ、その後溶融される。
【００７６】
本例では、前記開口８は、容器１の側壁９に、混合用・粉砕用器具３と同じ高さ位置に形成され、前処理の済んだプラスチック材料はこの開口を介して容器１の内部から取り出される。該材料は容器１上に接線方向に配置された一軸スクリュー押出機５へと運ばれる。押出機５のハウジング１６は、そのジャケット壁に取入れ口８０を有し、この取入れ口８０を介して材料がスクリュー６によって受け取られる。この実施形態の有利な点は、図に示すスクリュー６の上端が駆動機の影響を受けないように、スクリュー６が駆動機によって図に示す下方端から駆動される、ことである。可塑化または凝集化したプラスチック材料は、排出用開口を介してスクリュー６により搬送されるが、この排出用開口は、例えば、図示されない押出機のヘッド部として、押出機の右手方向端部に配置される。したがって、スクリュー６は、この排出用開口を介して、プラスチック材料を屈折させることなく搬送することができる。この構成は、図３と４に示す実施形態では実現しにくい。
【００７７】
取入れ口８０と開口８の間は、材料の搬送や移送をするために接続されており、本例では、取入れ口８０は、分離しないように、延長部材を介在させずに直接開口８と接続されている。非常に短い移送領域が設けられているだけである。
【００７８】
ハウジング１６には、圧縮作用を有するスクリュー６が設けられ、その軸線１５周りに回転可能に取り付けられている。スクリュー６の軸線１５と押出機５の軸線は一致する。押出機５は、材料を矢印１７の方向に搬送する。押出機５は、従来より周知の押出機であり、軟化されたプラスチック材料を圧縮・溶融し、溶融物は反対側端の押出機ヘッド部において排出される。
【００７９】
混合用および／または粉砕用器具３またはブレード１４は、押出機５の中心軸線１５とほぼ同じ高さに設けられている。ブレード１４の最も外側の端部は、スクリュー６のねじ山から十分離間している。
【００８０】
図１と２に示す実施形態では、前述したように、押出機５は、容器１に対して接線方向に取り付けられているか、その断面に対して接線方向に沿っている。図面では、押出機５またはスクリュー６の中心軸線１５の、押出機５の搬送方向１７の反対方向から後方へ向かう仮想的延長線は、回転軸１０を通過するが、この軸と交差しない。流出側では、押出機５またはスクリュー６の軸線１５と、軸線１５に平行かつ混合用・粉砕用器具３の回転軸１０から押出機５の搬送方向１７に外方へ向かう容器１の半径１１との間に、オフセット距離１８が存在する。本例では、押出機５の軸線１５の後方へ向かう仮想的延長線は、容器１内部のスペースを完全には通過せず、その通過は短い距離にとどまる。
【００８１】
距離１８は、容器１の半径より多少大きくなっている。したがって、押出機５は若干外方にオフセットしているか、または、取入れ領域の深さ寸法が多少大きくなっている。
【００８２】
本明細書の「反対」や「反〜」「逆向き」の表現は、以下に詳細に説明するように、ベクトルの方向の内、互いに対して非鋭角なベクトル方向を指す。
【００８３】
言い換えれば、回転方向１２における、その向きが混合用および／または粉砕用器具３の最も外側の点により描かれる円または開口８を通過するプラスチック材料に対して接線方向にあり、混合用および／または粉砕用器具３の移動方向または回転方向１２を指し示す方向ベクトル１９と、押出機５の搬送方向における、中心軸線１５に平行な搬送方向に向かう方向ベクトル１７のスカラー積が、開口８の個々の点、また開口８の径方向すぐ手前の領域ではどの地点においてもすべてゼロまたはマイナス値であり、プラス値ではない。
【００８４】
図１と２に示す取入れ口の場合、回転方向１２の方向ベクトル１９と搬送方向の方向ベクトル１７の前記スカラー積が、開口８の各点において、すべてマイナスである。
【００８５】
開口８における回転方向１２に対して最も上流側に位置する点２０、または開口８における回転方向１２に対して最も上流側に位置する縁部のどちらかで測定される、搬送方向の方向ベクトル１７と回転方向１９の方向ベクトルの間の角度αは、最大で約１７０°である。
【００８６】
図２に示す開口８に沿って下方、すなわち回転方向１２へ進むにつれて、二つの方向ベクトル間の鈍角は次第に大きくなる。開口８の中心部では、方向ベクトル間の角度は約１８０°であり、上述のスカラー積は最大のマイナス値を示す。そこからさらに下方では、該角度は１８０°より大きくなり、スカラー積は小さくなるが、依然マイナス値のままである。しかし、これらの角度は、点２０で測定されたものではないため、角度αとは呼ばれない。
【００８７】
図２の図示にはないが、開口８の中心部で測定される、回転方向１９の方向ベクトルと搬送方向１７の方向ベクトルの間の角度βは、約１７８°〜１８０°である。
【００８８】
図２の装置は、第１の極限例または極値を表す。この配置構成により、かなり非侵襲的な送り込み作用や非常に有意な材料供給が可能になり、このように構成された装置は、溶融温度範囲近くで処理される有感材料や長い短冊状の材料には特に有用な装置である。
【００８９】
設定角度γを図２に示す。この角度は、基台に最も近い混合用および／または粉砕用器具３、または器具またはブレード１４の径方向最も外側の点２３で測定される。設定角度γは、図２に示す直線状の切れ刃として形成された、最も外側のブレードにおける前方縁部２２の延長線２４と、この点２３を通過する容器１の半径１１との間の角度である。図２では、設定角度γはおおよそ２５°である。
【００９０】
図２の装置には、同一の搬送ディスク１３上に、互いに隣接して径方向のより内方に載置される二つのブレード１４が、さらに設けられている。このブレード１４の設定角度は、設定角度γと同様に測定される。すなわち、この角度は、ブレードのそれぞれ径方向最も外側の点において、直線状の前方縁部２２の延長線と、この点を通過する半径１１との間の角度として測定される。中央のブレード１４における前方縁部２２の設定角度は約２３°になり、径方向最も内方のブレード１４においては、その設定角度は約２２°になる。図２の図示は、実寸ではない。設定角度を小さくすると、角速度を下げることができる。
【００９１】
Ｌ／Ｄ比率とは、スクリュー６の長さＬの、図２に示すスクリュー（６）の呼び径ｄに対する比率であり、該比率は１５より大きい数値を示す。該長さＬは、スクリュー６の搬送方向の下流側に位置する縁部２０’、または最も下流側に位置する取入れ口８０の点２０から、スクリュー６の端部、または容器から離間したスクリュー６の末端部３１においてスクリュー６の搬送方向に対して最も上流側に位置する溶融物のハウジング１６における第１排出口３０まで測定して得られる。
【００９２】
器具の径方向距離ｍｂは、径方向最も外側の点２３、または最も外方に位置するブレード１４の先端、またはそれにより画定される円から、容器１の側壁９の内面まで測定された距離であり、図２に図示されている。この距離は、ｍｂ＝ｋ＊ＤＢで表す関係を満たす。器具またはブレード１４は、搬送ディスク１３の上方あるいはその手前で、突出している。
【００９３】
器具とスクリュー間の最小距離ｍｂは、径方向最も外側の点２３、または最も外方に位置するブレード１４の先端、またはそれにより画定される円から、スクリュー６の包絡線まで測定された距離であり、同様に、図２に図示されている。該距離ｍｓは基本的に、引入れ口８０の長さ寸法に対して中央に、押出機５の軸線１５に対して９０°に向けられた半径１１上の距離である。器具３がさらに下方または上方に移動すると、この距離は再び大きくなる。取入れ口８０の縁部において、取入れ口８０が、その長さ寸法を図２に示すように９０°の半径１１に対称になるようにして配置されると、この距離は最大になる。
【００９４】
距離ｍｂと、距離ｍｓと、設定角度γは、図３と図４には図示されていない。図３と図４は、主に押出機の接続方法を例示している。
【００９５】
図３に示す別の実施形態では、押出機５が、その端部７を介して、容器１に対して非接線方向に取り付けられている。押出機５のスクリュー６とハウジング１６は、開口８の領域において、容器１の内壁形状に合わせた形状をしており、同一平面になるように後方にオフセットされている。押出機５は、どの部分も一切、開口８を介して容器１内部のスペースに突出していない。
【００９６】
本例の距離１８は、容器１の半径１１の約５〜１０％であり、ハウジング１６の内径ｄの約２分の１である。したがって本実施形態は、最小オフセット値あるいは距離１８の第２の極限例または極値を表しており、混合用および／または粉砕用器具３の回転方向または移動方向１２は、押出機５の搬送方向１７に対して若干逆の向きであり、詳しくは開口８の全領域を横断している。
【００９７】
最も上流側に位置する閾値点２０における図３のスカラー積は丁度ゼロになり、この場合、この点は、開口８における最も上流側の縁部に位置する。図３の点２０で測定された、搬送方向の方向ベクトル１７と回転方向１９の方向ベクトルの間の角度αは、丁度９０°になっている。開口８に沿ってさらに下方、すなわち、回転方向１２に進むと、該方向ベクトル間の角度は次第に大きくなって、９０°を超える鈍角となり、同時にスカラー積はマイナス値になる。開口８のどの点や領域においても、スカラー積がプラス値を示すことはなく、該角度が９０°より小さくなることもない。したがって、開口８では、たとえその一部の領域であっても、局所的に過剰供給が発生することはなく、また開口８の領域では悪影響をもたらす過剰な送り込み作用につながることもない。
【００９８】
押出機５を正確に径方向に配置した場合、点２０または縁部２０’において角度αは９０°より小さく、図示における開口８の半径１１の上方、その上流側、または流入側に位置する開口８の各領域では、スカラー積はプラス値になる。このように径方向の配置だけを見ても決定的な差異が生まれる。したがって、局所的に溶融したプラスチック製品をこれらの領域に集積することができる。
【００９９】
図４は別の実施形態を示し、押出機５は、流出側で図３の図示よりも多少オフセットが大きいが、図１と２と同様、依然として接線方向ではない。本例では、図３に示すように、押出機５の軸線１５を仮想的に後方に延長した延長線が、容器１内部のスペースを割線状に通過する。この結果、容器１の周方向に測定すると、開口８は図３の実施形態よりも幅寸法が大きくなる。これに対応して、距離１８もまた図３よりも大きくなるが、半径１１よりは多少小さい。点２０で測定された角度αは約１５０°であり、送り込み作用は図３の装置と比較して小さくなる。これは、特定の有感材料には有利な構成である。ハウジング１６の内壁または右手方向の内側縁部は、容器１から見て、容器１に対して接線方向である。したがって、図３とは違い、漸次鈍角に傾斜する縁部はない。開口８における、図４の最も左手方向、最も下流側に位置する点では、該角度は約１８０°である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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