(57)【要約】  本発明は、プラスチック材料に前処理とそれに続く搬送および可塑化処理を行う装置に関し、この装置は、回転軸（１０）を中心として回転可能な混合用および／または粉砕用器具（３）を有する容器（１）を備え、プラスチック材料の取り出し用開口（８）が側壁（９）に形成され、ハウジング（１６）内で回転するスクリュー（６）を有する搬送機（５）が設けられている。  本発明は、搬送機（５）の軸線（１５）を搬送方向（１７）の反対方向に仮想的に延長した延長線が回転軸（１０）を通過し、流出側では、軸線（１５）とこの軸線（１５）に平行な半径（１１）との間にオフセット距離（１８）が存在することと、スクリュー（６）のＬ／Ｄ比は≧７であることと、スクリュー（６）の圧縮フォーマットは、スクリュー（６）の直径（ｄ）の１．５倍を超える距離（Ａ）から初めて開始されることを特徴とする。  【選択図】  図２
2014530134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック材料、特にリサイクルを目的とする熱可塑性プラスチック廃棄物に、前処理とそれに続く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）を中心として回転しかつ前記プラスチック材料を混合し加熱しかつ場合により粉砕するための少なくとも１つの混合用および／または粉砕用器具（３）が配置され、
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１つの押出機またはコンプレッサ（５）が、前処理後の前記材料を受け取るために設けられ、かつハウジング（１６）内で回転しかつ圧縮作用、可塑化作用または凝集作用を有する少なくとも１つのスクリュー（６）を備え、前記ハウジング（１６）は、その端部（７）またはそのジャケット壁に、前記スクリュー（６）が前記材料を受け取るための取入れ口（８０）を有し、かつ前記取入れ口（８０）と前記開口（８）は接続されており、
前記押出機（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、前記押出機（５）の搬送方向（１７）の反対方向に仮想的に延長した延長線は、前記回転軸（１０）を通過するが交差はせず、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）の流出側では、前記押出機（５）の前記軸線（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）に平行かつ前記押出機（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）の前記回転軸（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）が存在することと、
前記スクリュー（６）の搬送方向の下流側に位置づけられる縁（２０’）から、または最遠の下流側に位置づけられる前記取入れ口（８０）の点（２０）から、前記容器から遠位遠隔の前記スクリュー（６）の端部（３１）において前記スクリュー（６）の前記搬送方向に対して最遠の上流側に位置づけられる前記スクリュー（６）の端部まで、またはハウジング（１６）内の第１の溶融物排出口（３０）まで測定される前記スクリュー（６）の長さ（Ｌ）の、前記スクリュー（６）の公称直径ｄに対する割合は、≧７であることと、
前記スクリュー（６）の圧縮フォーマットは、前記スクリュー（６）の搬送方向の下流側に位置づけられる前記縁（２０’）から、または最遠の下流側に位置づけられる前記取入れ口（８０）の前記点（２０）から測定される、前記スクリュー（６）の直径（ｄ）の１．５倍を超える距離（Ａ）において初めて開始され、前記スクリュー（６）の前記圧縮フォーマットの開始は、前記スクリュー（６）のねじれ角が初めて≧１゜になる点を意味し、前記圧縮フォーマットの開始前の領域における前記スクリュー（６）の設計は、本質的に圧縮なし、または減圧性であってねじれ角は＜１゜であり、前記ねじれ角は、前記スクリュー（６）の前記中心軸線（１５）またはその平行線と、各スクリューチャネルの個々の最下点を介して引かれる直線または曲線との間の角度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、前記スクリュー（６）の前記圧縮フォーマットは、前記スクリュー（６）の搬送方向の下流側に位置づけられる前記取入れ口（８０）の前記縁（２０’）から測定される直径（ｄ）の最大３０倍、好ましくは最大２０倍である距離（Ｄ）の前の領域で開始されることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の装置であって、前記スクリュー（６）の搬送方向の下流側に位置づけられる前記取入れ口（８０）の前記縁（２０’）から前記第１の排出口（３０）まで測定される前記スクリュー（６）の長さ（Ｌ）の、前記スクリュー（６）の公称直径（ｄ）に対する割合は、≧１０であり、具体的には≧１４であることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までの任意の請求項に記載の装置であって、前記スクリュー（６）の前記圧縮フォーマットは、前記スクリュー（６）の搬送方向の下流側に位置づけられる前記取入れ口（８０）の前記縁（２０’）から測定される、前記スクリュー（６）の直径（ｄ）２倍を超える、好ましくは３倍を超える距離（Ａ）から初めて開始されることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までの任意の請求項に記載の装置であって、前記スクリュー（６）の前記圧縮フォーマットの長さは、前記スクリュー（６）の直径（ｄ）の０．５倍から７倍まで、好ましくは１倍から５倍までの範囲内であることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までの任意の請求項に記載の装置であって、前記容器（１）と接している押出機（５）において、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押出機（５）の搬送方向における方向ベクトル（１７）とのスカラー積は、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７】
請求項１から請求項６までの任意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、前記押出機（５）の搬送方向における方向ベクトル（１７）との間の角度（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で二つの前記方向ベクトル（１７、１９）が交差する点、具体的には前記縁部または前記開口（８）上にあって最遠の上流側に位置する点（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８】
請求項１から請求項７までの任意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）における前記方向ベクトル（１９）と、前記押出機（５）の搬送方向における前記方向ベクトル（１７）との間の角度（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゜までの範囲であることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８までの任意の請求項に記載の装置であって、前記距離（１８）は、前記押出機（５）または前記スクリュー（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、好ましくは２０％以上であること、または、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１０】
請求項１から請求項９までの任意の請求項に記載の装置であって、前記押出機（５）の前記軸線（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）の断面に対して正割状に通過することを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０までの任意の請求項に記載の装置であって、前記押出機（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いること、または、前記押出機（５）または前記スクリュー（６）の前記軸線（１５）、または前記取入れ口（８０）に最も近い前記スクリュー（６）の前記軸線は、前記容器（１）の前記側壁（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）の包絡端に対して接線方向に沿っており、好ましくは前記スクリュー（６）の端部（７）に駆動機が接続されていることと、前記スクリューは、その反対端において、具体的には押出機のヘッド部である、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１２】
請求項１から請求項１１までの任意の請求項に記載の装置であって、前記開口（８）と前記取入れ口（８０）との間を、分離しないように、具体的には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１３】
請求項１から請求項１２までの任意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を有する器具および／またはブレード（１４）を備え、好ましくは、前記器具および／またはブレード（１４）は、具体的には基底面（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１４】
請求項１から請求項１３までの任意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）または前記ブレード（１４）における、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１５】
請求項１から請求項１４までの任意の請求項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１６】
請求項１から請求項１５までの任意の請求項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、具体的には前記容器（１）の高さ寸法の下から４分の１の領域において、前記基底面（２）から僅かな距離を置いて、好ましくは、前記基底面（２）から１０ｍｍから４００ｍｍまでの距離を置いて、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１７】
請求項１から請求項１６までの任意の請求項に記載の装置であって、前記押出機（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）、または二軸または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、該混合は可塑化されたり、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質、および／またはスクリューの出力量が十分ではない、という課題がある。これまでの研究で、容器下流側のスクリュー、主に可塑化用スクリューに求められる性能は、装置の作動中に変わることがわかっている。
【０００５】
熱的・機械的に均質の材料では普通、スクリューの計量部におけるねじ山の高さを十分に大きくし、スクリューの回転速度をかなり低く抑えれば、スクリューの送出端で得られる製品において、品質が改善される。これまでの研究でわかっているその原因は、このタイプのスクリュージオメトリであれば、加工材料に加わる剪断レベルが低くなることにある。加工製品が曝される剪断のレベル（剪断速度）は、スクリューの周速度をスクリューのねじ山の高さで除して計算される。このタイプのスクリュージオメトリでは、材料に加わる機械的および熱的応力は低レベルでしかない。
【０００６】
スクリューの出力量の増加や、例えば、粉砕機と押出機を組み合わせた装置の性能向上を図りたいのであれば、スクリューの回転速度を上げる必要があり、それは即ち剪断の程度を上げることである。しかしながら、これは、スクリューにより加工材料に加わる機械的および熱的応力を高くする。
【０００７】
一方、ねじ山の高さが大きい低速深切りスクリューと高速スクリューのどちらにおいても、上述したように、フレークの大きさの違いやプラスチック材料の温度差等、スクリューに送られる材料の各バッチの品質のばらつきがあり、スクリューの送出端で得られるプラスチック材料が不均質になる問題がある。この不均質性という問題の対処法は、押出機の温度プロファイルを実際に上げることであるが、そうするには、エネルギーをプラスチックに追加供給することが必要になる。その結果、前述したプラスチック材料の熱破損や、所要エネルギー量の増加につながる。また、押出機の送出端で得られるプラスチック材料の粘度の低下にもつながり、プラスチック材料の易流動性が増すことで、該材料の加工を続けることが難しくなる。
【０００８】
これまで説明したように、スクリューの送出端で高品質の材料を得るのに有利な加工パラメータは互いに背反関係にある。
【０００９】
押出機スクリューの基本的な役目は、プラスチック材料を取入れ、運搬して溶融または凝集し、さらにはこれを均質化することである。そのためには、所定の圧力を生じさせる必要がある。
【００１０】
谷径が漸次増大する従来の押出機スクリューは、基本的に３つの機能領域に分けられる。この３ゾーンスクリュータイプは、最も一般的に使用されるスクリュータイプであって、かなり多くのタイプの材料を加工することができる。取入れゾーンでは、材料がスクリュー領域へ引き入れられ、スクリューの回転を介して前方へ運ばれる。圧縮ゾーンでは、ねじ山の高さの低減によって材料が圧縮され、次いで溶融または凝集される。計量ゾーンでは、溶融または凝集が所望される工程温度にまで達せられ、均質化されて完全に溶融される。さらに、金型の抵抗を克服するために必要な圧力も生み出される。これは、処理量に影響を与える。
【００１１】
したがって、カッターコンパクタを通って押出機へ入る前処理された、または軟化されたポリマー材料の溶融動作または凝集動作にとって、かつ最終的に達成される製品品質、延ては押出機の処理量または出力量にとって重要な実質的要素は、とりわけ、個々の領域またはゾーンの長さであり、かつスクリューのパラメータ、例えばその厚さ、ねじ山の高さ、他、でもある。
【００１２】
しかしながら、現在のカッターコンパクタと押出機との該組み合わせには、押出機内へ流れ込む材料は直には導入されず、未処理かつ低温であるが、カッターコンパクタにおいてすでに前処理されている、即ち加熱され、軟化されかつ／または部分的に結晶化等されているという特有の状態が存在する。これは、押出工程が進行していく方法にとって、かつ溶融された製品または最終製品の最終品質にとって決定的な要素に共通する。
【００１３】
２つのシステム、即ちカッターコンパクタおよび押出機は互いに影響し合っていて、押出工程の結果は、押出工程による補償が可能である程度に前処理に大きく依存し、かつ前処理工程の所定のパラメータに影響する。
【００１４】
したがって、カッターコンパクタと押出機との界面、即ち前処理された材料がカッターコンパクタから押出機内へ移送される領域は、重要な領域である。第１に、ここは、動作の異なる２つの装置が互いに連結されなければならないことから、純粋に機械的な問題のある場所である。さらに、この界面は、溶融領域に近く、ポリマー材料は大部分がかなり軟化された状態であり、しかも溶融は許されない場所であることから、ポリマー材料にとっても問題である可能性がある。温度が低すぎれば、処理量および品質は低下し、また温度が高すぎても、望ましくない溶融が所々で発生し、取入れは阻まれることになる。
【００１５】
さらに、密閉系が包含されていて、取入れへの直接的アクセスが存在せず、代わりに材料はカッターコンパクタから押出機内へ供給され、よって供給は、例えば重量計測システムによって直接影響され得ないことから、精密な計量および押出機への供給を達成することが困難である。
【００１６】
したがって、この移行の機械的側面を慎重に、即ちポリマ−の性質を理解した上で設計すること、同時に、工程全体の費用有効性、即ち高い処理量および適切な品質を考慮することが決定的に重要である。ここで注目すべき事前条件の中には、互いに矛盾するものもある。
【００１７】
従来技術から知られかつ導入部分に記述した装置に共通する他の特徴としては、混合・粉砕用器具の搬送方向や回転方向、延ては材料の粒子が受け器内を循環する方向および押出機の搬送方向が、基本的に同一もしくは同様の向きを有する。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。
【００１８】
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。
【００１９】
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、押出機が材料を取入れたり、混合・粉砕用器具がこれを粘結させたりする作業が妨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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、ある程度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、その他端が取入れ領域に延出する。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。
【００２２】
このタイプの同時回転式カッターコンパクタには様々な押出機が取り付けられていて、その結果はどれも、原則的には容認できる興味深いものである。しかしながら、本件出願人は、システム全体のさらなる改良達成を目標に、包括的研究を開始した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【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】
【００２４】
したがって、本発明の目的は、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、従来の材料だけでなく有感材料や短冊状の材料であっても、スクリューによる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高い処理量で提供し、同時に、時間の有効利用、エネルギーの節約、設置スペースの最小化も達成するように構成することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
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。
【００２６】
第一に、押出機が一つのスクリューを有する場合は押出機の中心軸線、または押出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、押出機の搬送方向に対して反対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。これに対して、流出側では、押出機が一つのスクリューを有する場合は押出機の軸線、または取入れ口に最も近いスクリューの軸線と、該軸線に平行かつ押出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、容器の半径との間には、オフセット距離が存在する。
【００２７】
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押出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押出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、押出機の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。
【００２８】
このように、押出機の取入れ領域で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減らすことができる。
【００２９】
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。
【００３０】
また、本発明では、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。押出機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。
【００３１】
さらに、上記の短冊状または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押出機の方向ベクトルは、ほぼ反対方向または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、受け器内の混合渦に再び同伴されるからである。
【００３２】
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押出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。
【００３３】
これに密接に関連する要素は、具体的には取入れ領域および圧縮ゾーンにおけるスクリューの特異なフォーマットである。驚くべきことに、本件出願人は、この点に関して、ある特有のスクリュージオメトリが取入れ動作をさらに向上させ得ることを発見している。この場合の、取入れ口の端部を始点とするスクリューのＬ／Ｄ比は、≧７である。言い換えれば、スクリューの搬送方向の下流側に位置づけられる取入れ口の縁から、またはこの縁上に位置しかつスクリューの搬送方向における最遠の下流側に位置づけられる点から、容器の遠位遠隔にあるスクリューまたはハウジングの端部まで、またはハウジング内に形成される溶融物または凝集物のための第１の上流側最遠の排出口まで測定されるスクリューの長さの、スクリューの公称直径に対する割合は、≧７である。ハウジングによりその外周全体を囲まれるスクリュー部分は、スクリューの搬送方向の下流側に位置づけられる取入れ口の縁から始まる。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直径である。
【００３４】
さらに、スクリューの圧縮フォーマットは、スクリューの搬送方向の下流側に位置づけられる取入れ口の縁から、またはこの縁上に位置しかつスクリューの搬送方向における最遠の下流側に位置づけられる点から測定されるスクリュー直径の１．５倍を超える距離Ａにおいて初めて開始される。これにより、強引でない導入、および局所的なピーク圧が材料に加わる可能性または過剰供給の回避または補正が保証される。
【００３５】
これより前側領域におけるスクリューのフォーマットは、本質的に圧縮なしであり、即ち非圧縮性であり、または事実上の減圧である。これは、特に取入れ領域において効果的である。
【００３６】
スクリューの圧縮フォーマットの始点は、スクリューのねじれ角が≧１゜になる点、またはこの値が最初に達成されかつ超過される点である。これより前側の領域では、ねじれ角が＜１゜であり、スクリューは本質的に、圧縮作用が全くないか、ほとんどない。スクリューのこのねじれ角は、スクリューのその中心軸線に沿った中心部の断面をとることによって決定される。スクリューのねじ山毎に最低点がとられ、互いに接続される。これによって得られる直線または曲線の、スクリューの軸線に対する、または軸線の平行線に対する角度がねじれ角である。したがって、ねじれ角は、スクリューの圧縮特性または材料に対するスクリューの圧縮作用の測度である。ねじれ角が大きいほど、スクリューの圧縮作用は大きい。しかしながら、＜１゜の領域では、圧縮作用はほんの僅かであるに留まる。ねじれ角がマイナスになることはないが、スクリューが減圧フォーマットである場合には、これらの点を通って引かれる直線の傾斜を搬送方向から見ればマイナスである。
【００３７】
一方で、圧力を生じない所定のゾーンを設けることには、材料にエネルギーを過剰な剪断なしの強引でない方法で、例えば押出機へ取り付けられる加熱システムを介して導入する、という優位点がある。一方で、圧力を生じない過剰に長いゾーンは押出機を不必要に長いものにし、よってこのことは、いずれにせよカッターコンパクタからの材料はすでに適切に予熱されていることに起因して、実際には圧力を生じない過剰に長いゾーンの必要性がなければ一層顕著となる。カッターコンパクタからの予熱されかつ均質化された材料の使用は、材料内にすでに十分な内部エネルギーが存在し、かつその時点で必要なものは材料を溶融するための短い圧縮ゾーンでしかないことに起因して、圧縮ゾーンをより短くする可能性も提供する。
【００３８】
このように、提供するカッターコンパクタと押出機システムに特有の設計は、軟化された材料を押出機へ効果的であるが強引でない方法で移送するための、器具が特有の回転方向を有する特別に設計されたカッターコンパクタと、具体的には前記カッターコンパクタと組み合わせて驚くほど良好な取入れを提供し、次いで材料を圧縮するスクリューを有する特別に設計された押出機とを備える。先に述べたように、取入れ性能は、溶融物または凝集物の材料の品質および最終製品の品質を決定し、かつシステムの処理量も決定する要素の１つである。
【００３９】
本件出願人が実行した比較実験の結果は、次の通りである。
【００４０】
繊維状バイオポリマー、即ちポリ乳酸（ＰＬＡ）を、まず図１または図２に従った本発明によるシステム（二重反転、Ｌ／Ｄ＝１４、Ａ＝２）で処理し、次に、同じ設計タイプの公知システム（同時回転、Ｌ／Ｄ＝１５、Ａ＝２．５）で処理した。他のパラメータは、両者同一である。
【００４１】
押出機の終端で、溶融物の試料を連続して採集し、その各々について、ＩＳＯ１１３３：１９９７に従ったＭＦＩ値（メルトフローインデックス、単位ｇ／１０分）を決定した。図５は、これらの結果を示す。
【００４２】
ＭＦＩ値の変動幅は、公知システムの方が著しく大きいように見える。その理由の１つは、スクリューの充填が均一でないことにある可能性があり、充填不足の場合、材料の酸化的および熱的崩壊が引き起こされ、よって材料がより流動しやすくなってＭＦＩ値が上がる。これは、取入れ口で増大する材料の停滞に起因する可能性もあり、供給不足の段階および供給過剰の段階を経て、次には粘度値のこうした変動が発生する。
【００４３】
ＭＦＩ値は、最大級の定常性を達成することと同時に、処理される材料の初期値に可能な限り近い値を達成することが望ましい。本発明によるシステムは、これらの双方を達成し、かつ図５からわかるように、公知システムより定常性が高く、ＭＦＩ値の変動幅も略小さい。
【００４４】
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。
【００４５】
ある特に効果的な実施形態では、スクリューの圧縮フォーマットは、スクリューの搬送方向の下流側に位置づけられる取入れ口の縁から測定される、または最遠の下流側に位置づけられる取入れ口の点から測定される直径の最大３０倍、具体的には最大２０倍である距離Ｂの前の領域で開始される。圧力を発生しないゾーンは、長すぎるものである必要がないか、長すぎるものであってはならない。第１に、長すぎるゾーンはシステムを不必要に長くし、第２に、溶融または圧縮前に材料を過剰に長く運搬することは困難であって、しかも品質に益しない。
【００４６】
向上した性能ケイパビリティを有する別の効果的な実施形態によれば、搬送方向の下流側に位置づけられる縁から、または最遠の下流側に位置づけられる取入れ口の点から、容器から遠位のスクリューの端部におけるハウジング内に形成された排出口まで測定されるスクリューの長さＬの、スクリューの公称直径ｄに対する割合は、≧１０であり、具体的には≧１４である。
【００４７】
さらに、スクリューの圧縮フォーマットが、スクリューの搬送方向の下流側に位置づけられる取入れ口の縁から、または取入れ口の下流側最遠の点から測定される、スクリュー直径ｄの２倍を超える、好ましくは３倍を超える距離Ａにおいて初めて開始されれば、取入れ動作にとって効果的である。
【００４８】
有利である、かつ効果的な溶融性能を提供する設計では、スクリューの圧縮フォーマットの長さ、即ち、３ゾーン式スクリューの場合の計量ゾーンまでの圧縮ゾーンの長さは、スクリュー直径の０．５倍から７倍、好ましくは１倍から５倍までの範囲内である。
【００４９】
本発明の有利な展開の一つとしては、押出機は、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押出機の搬送方向における方向ベクトルとのスカラー積が、ゼロまたはマイナス値であるようにして受け器上に配置される。開口の径方向の直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。この場合、具体的には、やはり混合用器具とスクリューとの互いに対する空間的配置に対する依存性は存在せず、例えば、回転軸の方向が、基底面や押出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、水平面内に、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。
【００５０】
別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、押出機の搬送方向における方向ベクトルとの間の角度は、回転方向または移動方向に対して上流側に位置する開口の縁部における、具体的にはこの縁部または開口上にあって最も遠位の上流側に位置する点における、これら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、押出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。したがって、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少なくとも僅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。
【００５１】
本発明の別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との間の角度は、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、押出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。
【００５２】
送り込み作用が必要以上に大きくならないように、軸線と径方向との間の距離またはオフセットは、押出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。
【００５３】
上記目的を達成するには、軸線と径方向と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押出機の場合、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、押出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。
【００５４】
押出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端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。
【００５５】
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押出機の場合、押出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、正割状に通過することが望ましい。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
これに関連して、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、構成、曲率および／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。
【００５９】
この場合、混合用および／または粉砕用器具上に、プラスチック材料を回転方向または移動方向に加熱、粉砕、および／または切断する器具および／またはブレードを設けることが望ましい。これらの器具やブレードは、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。
【００６０】
原則として、こういった効果は、高レベルの圧縮および溶融効果を有する押出機や凝集器だけでなく、圧縮作用が小さい搬送スクリューからも得られる。この場合もやはり、局所的な過剰供給の発生が抑えられる。
【００６１】
別の特に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。別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。別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。
【００６２】
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、基底面から僅か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、１０ｍｍから４００ｍｍまでである。
【００６３】
また、混合用および／または粉砕用器具の径方向最も外側の縁部が側壁にほぼ達するように構成すると、加工には有用である。
【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（安全上必要な距離を考慮した）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】
本明細書に記載する押出機やコンプレッサは、材料の完全溶融もしくは部分溶融に用いられる押出機、例えば従来の３ゾーン式スクリューを有する押出機、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。
【００６６】
後続の図面の例示はすべて、圧縮一軸スクリュー押出機を示す。しかしながら、ある代替例として、具体的には少なくとも同一の直径ｄを有する同一のスクリューを複数備えた、二軸または多軸スクリュー押出機を提供することも可能である。
【００６７】
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】
【００６８】
【図１】図１は、ほぼ接線方向に取り付けられた押出機を備える本発明の装置の縦断面図である。
【図２】図２は、図１の実施形態の横断面図である。
【図３】図３は、オフセットが最小化された別の実施形態を示す。
【図４】図４は、オフセットが比較的大きい別の実施形態を示す。
【図５】図５は、各結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
各図面は、容器、スクリュー、混合用器具のいずれも、単体または互いと比較して、原寸表示ではない。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。
【００７０】
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。
【００７１】
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の最も上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％から２０％またはそれ以下の僅かな距離である。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の周りを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と共に混合用および／または粉砕用器具３を構成する。
【００７２】
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。
【００７３】
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と略同一である。容器１では、混合渦３０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。
【００７４】
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。
【００７５】
本例では、この開口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が線で描かれているだけの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、排出口を介してスクリュー６により搬送されるが、この排出口は、例えば、図示されていない押出機のヘッド部として、押出機の上端に配置される。したがって、スクリュー６は、この排出口を介して、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および図４に示す実施形態では実現しにくい。
【００７６】
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。
【００７７】
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の周りで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、それ自体既知の従来的な押出機であり、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。
【００７８】
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。
【００７９】
図１および図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から搬送機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内部のスペースを通過せず、その少し脇を通過する。
【００８０】
距離１８は、容器１の半径より幾分か大きい。したがって、押出機５は外方に若干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い。
【００８１】
本明細書の「反対」、「反〜」および「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。
【００８２】
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に対して接線方向にあり、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、かつ混合用および／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とのスカラー積が、開口８の個々の点、または開口８の径方向の直前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。
【００８３】
図１および図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とのスカラー積が、開口８のあらゆる点においてマイナスである。
【００８４】
開口８の回転方向１２に対して最遠の上流側に位置する点２０、または開口８における最遠の上流側に位置する縁部で測定される、搬送方向の方向ベクトル１７と回転方向１９の方向ベクトルとの間の角度αは、最大で約１７０゜である。
【００８５】
図２に示す開口８に沿って下方、即ち回転方向１２へ進むにつれて、二つの方向ベクトル間の傾斜角は次第に大きくなる。開口８の中心部では、両方向ベクトル間の角度は約１８０°であり、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。しかしながら、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。
【００８６】
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の方向ベクトルとの間の角度βは、約１７８゜から１８０゜までである。
【００８７】
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製品には特に有用である。
【００８８】
図２において、特徴的な長さおよび断面Ｌ、ＡおよびＢは、例示として示されている。しかしながら、図面において明らかにされているこれらの特徴および他の特徴は共に、単に線図であって原寸表示ではなく、または正しい関係性で描かれたものではなく、よってその中には、図中で中断されて短縮されているものがある。図３および図４における実施形態には、これらの長さおよび断面は示されていない。
【００８９】
この好適な実施形態では、スクリュー６の搬送方向の下流側に位置づけられる取入れ口８０の縁部２０’から、またはこの縁部２０’上に存在しかつスクリュー６の搬送方向における最遠の下流側に位置づけられる点２０から、容器より離隔されたスクリュー６の遠位の端部３１におけるハウジング１６内の、スクリュー６の搬送方向に対して最遠の上流側に位置づけられる第１の排出口３０まで測定されるスクリュー６の長さＬの、スクリュー６の公称直径ｄに対する割合Ｌ／ｄは２１である。
【００９０】
同じく図示されていない、スクリュー６の圧縮フォーマットは、取入れ口８０の縁部２０’から測定される、スクリュー６の直径ｄの６倍である距離Ａにおいて初めて開始される。その圧縮フォーマットの始点前の領域におけるスクリュー６のフォーマットは、本質的に非圧縮性または圧縮なしであり、よって、スクリュー６は、受け入れる材料に何ら圧力を加えない。
【００９１】
したがって、スクリュー６の圧縮フォーマットは、必要に応じて、取入れ口８０の縁部２０’から測定される、最大で直径ｄの３０倍である距離Ｂより前の領域においても開始される。
【００９２】
図３および図４は、主として、回転方向との関連性で押出機を取り付ける可能性を示すためのものである。Ｌ、ＢおよびＡの値は、図示されていない。
【００９３】
図３に示す代替実施形態では、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およびハウジング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。
【００９４】
本例の距離１８は、容器１の半径１１の約５％から１０％であり、かつハウジング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、具体的には開口８の全領域を横断している。
【００９５】
最遠の上流側に位置づけられる閾値点２０における図３のスカラー積は精確にゼロであり、これは、最遠の上流側に位置づけられる開口８の縁部に位置決めされる点である。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の方向ベクトルとの間の角度αは、精確に９０゜である。開口８に沿ってさらに下方、即ち、回転方向１２に進むと、両方向ベクトル間の角度は次第に大きくなって、９０゜を超える傾斜角となり、同時にスカラー積はマイナス値になる。しかしながら、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。
【００９６】
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゜より小さくなり、図中では開口８の半径１１の上方、またはその上流側、またはその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は可能である。
【００９７】
図４は別の代替実施形態を示し、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、依然として図１および図２のような接線方向ではない。本例では、図３にも示すように、押出機５の軸線１５を仮想的に後方に伸ばした延長線が、容器１内部のスペースを正割状に通過する。この結果、容器１の周方向に測定すると、開口８は、図３の実施形態より幅寸法が大きくなる。これに対応して、距離１８も図３より大きくなるが、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、よって、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、特定の有感ポリマー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とは異なり、漸次傾斜する縁部はない。図４の最も左手方向における、最遠の下流側に位置づけられる開口８のこの点では、該角度は約１８０゜である。
【図１】
2014530134.tif 000003
【図２】
2014530134.tif 000004
【図３】
2014530134.tif 000005
【図４】
2014530134.tif 000006
【図５】
2014530134.tif 000007
【国際調査報告】
2014530134.tif 000008
2014530134.tif 000009
2014530134.tif 000010
2014530134.tif 000011