(57)【要約】ハウジングを備える押し出し部を有しており、該ハウジングの内側に少なくとも１つのスクリュ・シャフトが収容されるとともに、該ハウジングが、一端に加工対象の材料のための材料導入用開口を備え、他端に加工済みの材料のための材料排出用開口を備え、さらに材料導入用開口と材料排出用開口との間に押し出し部から気体を排出するための中間開口（５）を備えている押出機。材料保持装置が、前記中間開口に接続され、中間ハウジング（６）の内側に少なくとも１つのスクリュ・シャフト（７、８）を有している。スクリュ・シャフト（７、８）の押し出し部に面する方のスクリュ部（９、１０）が、押し出し部へと戻るねじ山の方向を有しており、スクリュ・シャフト（７、８）の押し出し部から離れる方のスクリュ部（１１、１２）が、反対のねじ山の方向を有している。【選択図】  図２
2008516811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングを備える加工部を有しており、該ハウジング内に少なくとも１つのスクリュ・シャフトが配置されるとともに、該ハウジングが、一端に加工対象の材料のための材料導入用開口を有し、他端に加工済みの材料のための材料排出用開口を有し、さらに材料導入用開口と材料排出用開口との間に加工部から気体を逃がすための中間開口（５）を有しており、該中間開口（５）に材料保持装置が接続され、該材料保持装置が、中間ハウジング（６）内に、中間開口（５）から中間ハウジング（６）の気体排出用開口（１３）まで延び、中間ハウジング（６）内に進入する材料を再び加工部へと運ぶ少なくとも１つのスクリュ・シャフト（７、８）を有している押出機であって、
スクリュ・シャフト（７、８）の加工部に面する方のスクリュ部（９、１０）が、加工部への戻りのねじ山の方向を有しており、スクリュ・シャフト（７、８）の加工部から離れる方のスクリュ部（１１、１２）が、反対のねじ山の方向を有していることを特徴とする押出機。
【請求項２】
戻りのねじ山の方向を有するスクリュ部（９、１０）が、反対のねじ山の方向を有するスクリュ部（１１、１２）よりも短く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の押出機。
【請求項３】
中間ハウジング（６）が、加工部から離れる方向を向いた端部に固体の分解生成物のための出口開口を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の押出機。
【請求項４】
材料保持装置が、互いに噛合する少なくとも２つのスクリュ・シャフト（７、８）を有していることを特徴とする請求項１に記載の押出機。
【請求項５】
互いに噛合するスクリュ・シャフト（７、８）が、反対方向に回転可能であることを特徴とする請求項４に記載の押出機。
【請求項６】
少なくとも１つのスクリュ・シャフト（７、８）の駆動部が、スクリュ・シャフト（７、８）と一緒に一部品で形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の押出機。
【請求項７】
駆動部が、駆動歯車（１８〜２１）によって構成されていることを特徴とする請求項６に記載の押出機。
【請求項８】
駆動部が、分割されたギアボックス（２２）に配置され、熱絶縁手段（２３）が、分割されたギアボックス（２２）と材料保持装置の中間ハウジング（６）の間に設けられていることを特徴とする請求項６又は７に記載の押出機。
【請求項９】
加工部のハウジングと該ハウジング内を軸方向に延びる内側コアとの間に、環状の空間が形成され、
該空間が、回転可能なシャフトを、それらの軸を平行に位置させつつ、等しい中心角度の間隔で或る円に沿って配置して有しており、
該シャフトのそれぞれが、複数の直列配置のスクリュ又は他の加工用の素子を保持するとともに、該スクリュ又は加工用の素子にて隣り合うシャフトが互いに密に噛合しており、
前記空間の内側の内側コアおよびハウジングの内壁に、溝状の凹部（４）がその軸を平行に位置させて設けられて、該凹部（４）に、加工用の素子を備えている個々のシャフトが収容されて案内されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の押出機。
【請求項１０】
透明なプラスチック製品の押し出しのための請求項１〜９のいずれか一項に記載の押出機の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載された押出機(extruder)に関する。
【背景技術】
【０００２】
押出機は、物質の搬送および加工のために頻繁に使用されている。押出機にてプラスチックを加工する際に気体を分離するため、固体又は粘性のプラスチックが加工される押出機の加工部のハウジングに、気体排出用の開口が設けられている。この開口を通って加工部からプラスチックが排出されることがないよう、「スタッファ(stuffer)」としても知られている材料保持装置が設けられている。材料保持装置すなわち「スタッファ」は、１つ又は２つのスクリュ軸を有しており、そのスクリュが、全長にわたって或る一方向のねじ山を有していて、前記開口へと進入するプラスチックを加工部へと押し戻す一方で、スクリュを通過する気体を取り除くことができる。
【０００３】
しかしながら、すでに明らかになっているように、このような保持装置を有する押出機によって押し出されたプラスチックは、多数の黒くて小さい点を呈しており、それらは、とくにはＰＥＴなどといった透明なプラスチックで作られる製品において、きわめて妨げとなる。
【特許文献１】欧州特許第 0 788 867 B1号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、このような保持装置を気体排出用の開口に有している押出機であって、黒点の形成を大いに解消している押出機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
これは、本発明に従い、請求項１に特徴付けられる押出機によって達成される。本発明の好ましい実施形態は従属請求項に記載されている。
【発明の効果】
【０００６】
すでに明らかになっているように、黒点の形成は、スクリュ・シャフトおよび保持装置の内壁が、加工部と同じ高温を有するという事実に起因する。すなわち、公知の押出機においては、高温のスクリュ・シャフト又は保持装置の内壁に付着したプラスチック残留物が、分解される可能性がある。この分解は、スクリュ又は保持装置が有する内壁の、高温の金属表面へのプラスチック残留物の付着の継続時間に依存するため、材料保持装置が有する中間ハウジングの、気体排出用の開口までスクリュによってスクリュの全長にわたって運ばれるプラスチック残留物は、当然ながら、きわめて大きな分解にさらされる。その後、公知の押出機においては、固体の分解生成物が、材料保持装置のスクリュによってスクリュの全長にわたって運ばれて加工部へと戻され、加工部のプラスチックに混ぜ合わされて、押し出しされたプラスチック製品において黒点を形成する。
【０００７】
この見立てから出発し、本発明は、材料保持装置のスクリュのうち、加工部に隣接する部位のみに戻しの設計を与えることにもとづいている。プラスチックは、短い時間の間だけこの部位に接触する。さらに、この部位においては、加工部と同様、高温のスクリュ表面および内壁の材料が、絶えず置き換えられている。これにより、前記部位におけるプラスチックの分解が防止され、したがって黒点の形成が防止される。
【０００８】
対照的に、材料保持装置の前記部位を通過するプラスチック残留物は、本発明に従って反対のピッチを備えるスクリュ部に達し、すなわちもはや加工部へと戻されることはなく、加工部から離れるように運ばれて、加工部から分離される。結果としてこれらは、この領域において、スクリュおよび中間ハウジングの内壁の高温に或る程度の時間にわたってさらされ、分解される。分解による固体の黒点を、分離された気体と一緒に、中間ハウジングの気体排出用の開口を通じて取り除くことができ、あるいは残留物が落下するよう、中間ハウジングの下面に追加の開口を設けてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の押出機の加工部は、スクリュ・シャフトを１つだけ有することができる。しかしながら、軸を平行に位置させて密に噛合できる２つ以上、とくには８つ以上のスクリュ部材を設け、これらのスクリュ・シャフトを、押出機が有するハウジングの、内壁の軸平行な凹状の円形セグメントによって収容および案内することができる。複数の前記スクリュ・シャフトを、或る平面に配置することができ、あるいは複数の前記スクリュ・シャフトによって、欧州特許第 0 788 867 B1号に記載されているようにリングを形成してもよい。
【００１０】
同様に、材料保持装置も、スクリュ・シャフトを１つだけ有することができる。しかしながら、軸平行な２つ以上のスクリュ・シャフトを、スクリュを密に噛合させて設けることが好ましく、この場合にはスクリュ・シャフトが、押出機が有するハウジングの、内壁の軸平行な凹状の円形セグメントによって収容および案内される。
【００１１】
材料保持装置においては、同じ方向に回転するスクリュ又は反対方向に回転するスクリュを使用することができる。反対方向に回転するスクリュ・シャフトは、同じ方向に回転するスクリュ・シャフトの軸方向に開いた系と異なり、軸方向に閉じた系を構成し、すなわち強制的な運搬を生じさせ、したがって黒点の発生をさらに厳しく防止するため、材料保持装置においては、一般に反対方向に回転するスクリュ・シャフトが好ましい。
【００１２】
また、反対方向に回転するスクリュの自己清浄化は、基本的に、同じ方向に回転するスクリュの自己清浄化よりも良好である。なぜならば、同じ方向に回転するスクリュが、スクリュの尾根および中間ハウジングの内壁の間にすき間を有するのに対し、反対方向に回転するスクリュにおいては、それらの尾根が互いに接触するとともに、中間ハウジングの内壁に当接して位置するためである。摩耗については、スクリュおよび中間ハウジングを硬くすることによって対処することが可能である。
【００１３】
さらに、反対方向に回転するスクリュ・シャフトにおいては、一方のシャフトのみを駆動すればよく、このシャフトが他方のシャフトをスクリュの形状一致の係合によって駆動するため、必要であればスクリュ・シャフト上の駆動歯車を完全に省略することが可能である。これは、スクリュ・シャフトの設置、組み立て、および保守を大いに簡略化する。
【００１４】
材料保持装置のスクリュ・シャフトは、好ましくは、例えば駆動歯車などの駆動部と一緒に一部品で形成される。したがって、従来技術において設けられるようなスクリュ・シャフトと駆動歯車との間の接続が存在しない。したがって、スクリュ・シャフトを駆動する分割されたギアボックスを、小型、軽量、かつ経済的に製作することができる。
【００１５】
有毒な気体が規制されることなく押出機から逃げ出すことができず、かつ空気が押出機へと進入することもないよう、材料保持装置の中間ハウジングは、押出機のハウジングおよび分割されたギアボックスへと気密に接続されなければならず、次いで分割されたギアボックスが、気密の形式でなければならない。
【００１６】
分割されたギアボックスが、例えば約２５０℃である加工部の高温において損傷しうる軸受、シール、および同様の部品を含んでいるため、例えば絶縁プレートなどといった熱絶縁手段を、材料保持装置の中間ハウジングと分割されたギアボックスとの間に配置することが好ましい。
【００１７】
本発明の押出機は、ＰＶＣ、ＰＥ、およびその他のプラスチックの加工にとくに適している。黒点の形成が大いに防止されているため、透明なプラスチック製品、とくには例えばＰＥＴで製作される無色透明な製品の製造にとくに適している。
【実施例１】
【００１８】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の押出機の実施形態をさらに詳しく説明する。図面は、それぞれ斜視図を示しており、図面の簡単な説明のとおりである。
【００１９】
図１によれば、押出機の加工部のハウジング・セグメント１のみが示されている。加工部は、このようなハウジング・セグメントを複数個、互いに隣接させて並べて構成され、それらをハウジング・セグメント１の穴２を通って案内される引っ張り棒（図示されていない）によって、一体に締め付けることができる。
【００２０】
加工部の搬送方向が、矢印３によって示されている。セグメント１の搬送の上流側には、押出機の材料導入用開口を備えるハウジング・セグメント（図示されていない）が配置され、搬送の下流側には、材料排出用の開口を備えるハウジング・セグメント（図示されていない）が配置されている。
【００２１】
加工部は、例えば欧州特許第 0 788 867 B1号に記載されているように、リング押出機として形成されている。すなわち、内側コア（図示されていない）が、加工部のハウジング・セグメント１および残りのハウジング・セグメント（図示されていない）を貫いて軸方向に延びている。内側コアとハウジング・セグメントとの間の環状の空間に、回転可能なシャフトが設けられている。これらのシャフトは、それらの軸を平行に位置させつつ、等しい中心角度の間隔で或る円に沿って配置されている。これらのシャフトのそれぞれは、複数の直列配置のスクリュ又は他の加工用の素子を保持しており、これらにて隣り合うシャフトが互いに噛合している。前記空間の内側の内側コア、および図１に示すとおりハウジング・セグメント１の内壁に、溝状の凹部４がその軸を平行に位置させて設けられている。この凹部４に、加工用の素子を備えている個々のシャフトが、収容されて案内される。
【００２２】
図１に示したハウジング・セグメント１は、加工部の材料導入用開口と材料排出用開口との間に位置しており、加工領域において加工されるプラスチックから気体を取り除くための中間開口５を備えている。
【００２３】
この目的のため、セグメント１に中間ハウジング６が接続されている。中間ハウジング６の内側には、図２に示されているように、２つのスクリュ・シャフト７、８がその軸を平行に位置させ、加工部の長手軸に対して直角に延びている。スクリュ・シャフト７、８はそれぞれ、加工部に面する短いスクリュ素子９、１０、および加工部から離れる方向を向いた長いスクリュ素子１１、１２を有している。２つのシャフト７、８のスクリュ素子９、１１および１０、１２は、密に噛合しており、中間ハウジング６の内壁に、スクリュ素子９〜１２を収容してスクリュ・シャフト７、８を案内する溝状の凹所（図示されていない）が、それらの軸を平行に位置させて設けられている。スクリュ素子９〜１２は、例えばキー溝加工によって、スクリュ・シャフト上に回転に関して固定に設けられている。
【００２４】
スクリュ・シャフト７、８は、それらのスクリュ素子９〜１２にて、加工部のハウジング・セグメント１の中間開口５から中間ハウジング６の気体排出用開口１３まで延びており、加工部のプラスチックから分離された気体が、この気体排出用開口１３を通って取り除かれる。
【００２５】
スクリュ素子９、１０は、加工部から中間ハウジング６へと進入するプラスチック材料を矢印１４の方向に再び運ぶようなねじ山の方向を有している。したがって、この装置は材料保持装置と称される。対照的に、ねじ１１、１２は反対の方向のねじ山を有しており、スクリュ素子９、１０を通ってスクリュ素子１１、１２に達するプラスチック材料を、矢印１５に従って加工部から離れるように運ぶ。スクリュ素子９〜１２の表面および中間ハウジング６の内壁が高温であるため、これらの表面にしばらくのあいだ付着するプラスチック材料は、分解される。戻しのスクリュ素子９、１０の領域においては、プラスチック材料が絶えず置き換えられているため、この分解が防止され、送りの素子１１、１２へと達するプラスチック残留物が分解される。分解されたプラスチック残留物を、気体排出用開口１３を通って取り除くことができ、あるいはさらなる開口（図示されていない）を、加工部から離れる方向を向いている領域において中間ハウジング６の下面に設けることができ、この開口を通ってプラスチック残留物を取り除くことができる。
【００２６】
図２による実施の形態においては、スクリュ・シャフト７において、スクリュ素子９が右ねじ形式であって、スクリュ素子１１が左ねじ形式である一方で、スクリュ・シャフト８においては、スクリュ素子１０が左ねじ形式であって、スクリュ素子１２が右ねじ形式である。
【００２７】
図２は、反対向きに回転するスクリュ・シャフト７、８を示しているが、図３のスクリュ・シャフト７、８は、一緒に回転する様相で駆動される。
【００２８】
図２によるスクリュ・シャフト７、８および図３によるスクリュ・シャフト７、８のどちらも、それらの駆動歯車１８、１９；２０、２１と一緒に一部品にて形成することが可能である。
【００２９】
図４に示されているように、反対向きに回転する２つのスクリュ・シャフト７、８が存在する場合には、被駆動のスクリュ・シャフト８が、シャフト７のスクリュ素子９、１１と係合しているスクリュ・シャフト８のスクリュ素子１０、１２によって、シャフト７を駆動するため、歯車駆動を完全に省略することができる。これは、図４による実施の形態においては、シャフト７、８を分割されたギアボックス２２に取り付けるだけでよいことを意味する。
【００３０】
加工部を気密に封じるため、中間ハウジング６は、図１および５に従い、ハウジング・セグメント１の側方に、フランジによって気密に取り付けられる。さらに、中間ハウジング６が、分割されたギアボックス２２へと気密に接続される。高温の中間ハウジング６から分割されたギアボックス２２への熱の伝達を少なくするため、熱絶縁性の材料で作られたプレート２３が、中間ハウジング６および分割されたギアボックス２２の対向する面の間に配置されている。
【００３１】
材料保持装置のスクリュ・シャフト７、８は、減速装置２５を介して電動モータ２４によって駆動される。減速装置２５を分割されたギアボックスへと接続しているハウジング２６を、図２〜４から明らかなように、シャフト２７、２８のみが貫いており、磁気クラッチによって気密に封止可能である。反対向きに回転するシャフト７、８を備えている図２および４による実施の形態においては、シャフト２７がシャフト８に同軸に配置されているが、同じに回転するシャフト７、８を備えている図３による実施の形態においては、シャフト２８にシャフト７、８の歯車２０、２１と噛合する歯車２９が設けられている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】押出機の加工部の一セグメントであり、材料保持装置が接続されている。
【図２】反対向きに回転する２つのスクリュ・シャフトを備える材料保持装置であり、材料保持装置のハウジングの全体および分割されたギアボックスのハウジングの一部が省略されている。
【図３】図２に相当する図であるが、材料保持装置が同じ方向に回転する２つのスクリュ・シャフトを有している。
【図４】図２に相当する図であるが、スクリュ・シャフトが駆動歯車を備えていない。
【図５】加工部から取り外した材料保持装置である。
【符号の説明】
【００３３】
１     ハウジング・セグメント
２     穴
３     矢印
４     凹部
５     中間開口
６     中間ハウジング
７     スクリュ・シャフト
８     スクリュ・シャフト
９     スクリュ素子
１０   スクリュ素子
１１   スクリュ素子
１２   スクリュ素子
１３   気体排出用開口
１４   矢印
１５   矢印
１８   駆動歯車
２０   歯車
２２   ギアボックス
２３   プレート
２４   電動モータ
２５   減速装置
２６   ハウジング
２７   シャフト
２８   シャフト
２９   歯車
【図１】
2008516811.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008516811.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008516811.tif 000007
【国際調査報告】
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2008516811.tif 000009
2008516811.tif 000010
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2008516811.tif 000012
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