(57)【要約】【課題】多様な形状・性質の原料に対して適用可能な脱水装置を提供すること。【解決手段】  一方に原料供給口３と他方に原料排出口４とが設けられたバレル２に、外周にフライト６を有する二本のロータ軸５が横方向に隣接して収容され、該ロータ軸５は前記供給口３側から排出口４側に至るに従って軸間距離及びフライト６外径が小さくなるコニカル二軸押出機において、前記バレル２に、前記原料供給口３より供給された原料に含まれる水分をバレル２外へ排出する脱水口１０が設けられている。【選択図】図１
2005280254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方に原料供給口と他方に原料排出口とが設けられたバレルに、外周にフライトを有する二本のロータ軸が横方向に隣接して収容され、該ロータ軸は前記供給口側から排出口側に至るに従って軸間距離及びフライト外径が小さくなるコニカル二軸押出機において、
前記バレルに、前記原料供給口より供給された原料に含まれる水分をバレル外へ排出する脱水口が設けられたことを特徴とするコニカル二軸押出機。
【請求項２】
前記二本のロータ軸は、その軸線のなす角度が１０〜４０度とされており且つ前記フライトが噛合状態として互いに異方向に回転自在とされており、
前記バレルは、前記フライトを囲繞するチャンバ周壁を有し、該チャンバ周壁は前記原料供給口から排出口に至るに従って漸次縮径する断面略めがね孔状に形成されており、該チャンバ周壁に前記脱水口が設けられていることを特徴とする請求項１記載のコニカル二軸押出機。
【請求項３】
前記原料供給口は上方に開口し、前記排出口は前記ロータ軸の軸方向に開口し、前記脱水口は前記ロータ軸の径方向に開口し、該脱水口にスクリーンが設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のコニカル二軸押出機。
【請求項４】
前記スクリーンは、所定のクリアランスのウエッジワイヤスクリーン又はパンチングプレートにより構成されていることを特徴とする請求項３記載のコニカル二軸押出機。
【請求項５】
前記フライトは、その最大径が最小径の１．５〜５倍に形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載のコニカル二軸押出機。
【請求項６】
前記排出口側において、前記ロータ軸の一方は他方よりも軸方向に延出し、この延出部が原料を定量押出する一軸メタリング部とされていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載のコニカル二軸押出機。
【請求項７】
前記原料排出口側にギアポンプ又は／及び絞り部が連設されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一つに記載のコニカル二軸押出機。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一つに記載のコニカル二軸押出機の下流側に平行二軸押出機が連設され、該平行二軸押出機は、押出機バレルを加熱するヒータと、押出機バレルに設けられた脱水スクリーンおよび／または蒸気排出用ベントとを備えていることを特徴とする脱水装置。
【請求項９】
前記ベントには減圧脱気装置が連設されていることを特徴とする請求項８記載の脱水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水分を含んだ熱可塑性エラストマー、ゴム、樹脂などの含水原料の脱水に用いるコニカル二軸押出機及び脱水装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
含水原料の脱水装置として、特許文献１（特開２００１−３５３７１９号公報）記載のものが公知である。この特許文献１の図２においては、コニカル１軸押出機を脱水装置として用いたり、その図１においては平行二軸押出機をタンデム配置して脱水装置として用いる技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３５３７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記従来の脱水装置においては、供給される含水原料は、その機械に応じた仕様とされており、多様な原料に対して適用できないという問題があった。
即ち、パウダー状の原料から、直径が２００ｍｍを越える大きな塊の原料の全てに対して、定常的に食い込まないことがあり、それがため処理量にバラツキが生じるという問題があった。また、投入される原料の形状によっては、全く生産できないことがあった。
さらに、従来のものは含水率が１０〜４０％程度の原料に対して適用できるものであり、８０％程度の水分を持ったものや水によって搬送されてくる原料などの多量に水分を含んだ原料に対しては、処理できないという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、多様な形状・性質の原料に対して適用可能な脱水装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため、本発明は、次の手段を講じた。即ち、本発明の特徴とするところは、一方に原料供給口と他方に原料排出口とが設けられたバレルに、外周にフライトを有する二本のロータ軸が横方向に隣接して収容され、該ロータ軸は前記供給口側から排出口側に至るに従って軸間距離及びフライト外径が小さくなるコニカル二軸押出機において、前記バレルに、前記原料供給口より供給された原料に含まれる水分をバレル外へ排出する脱水口が設けられた点にある。
コニカル二軸押出機は、コニカル１軸押出機や平行二軸押出機に比べ、原料供給口から投入された原料に対して、原料の食い込みが良好であるので、多様な形状性質の原料に対して適用できる。このようなコニカル二軸押出機は、含水原料に対して高圧縮を作用させることができるため、脱水効果が高く、バレルに脱水口を設けることにより含水原料の脱水装置として利用することができる。
【０００６】
前記二本のロータ軸は、その軸線のなす角度が１０〜４０度とされているのが好ましい。
ロータ軸のなす角度が１０度未満だと、圧縮率を確保するためにロータ軸の長さが長くなるので、軸間距離を変化させる意味が薄れる。また４０度より大きいとロータ軸の長さが短くなり、脱水長さを確保できなくなり、また大径側の軸径が太くなり過ぎ、好ましくない。
前記二本のロータ軸は、そのフライトが噛合状態として互いに異方向に回転自在とされているのが好ましい。
【０００７】
このような構成を採用することにより、不定形状原料の食い込みが良くなり、パウダー状、クラム状、ベール状を問わず様々な形態の原料を効率よく搬送し、圧搾することができる。
前記バレルは、前記フライトを囲繞するチャンバ周壁を有し、該チャンバ周壁は前記原料供給口から排出口に至るに従って漸次縮径する断面略めがね孔状に形成されており、該チャンバ周壁に前記脱水口が設けられているのが好ましい。
このような構成を採用することにより、搬送能力を落とすことなく、原料に対して高圧縮を作用させることができる。このため、脱水効果及び処理能力が高くなる。
【０００８】
前記原料供給口は上方に開口し、前記排出口は前記ロータ軸の軸方向に開口し、前記脱水口は前記ロータ軸の径方向に開口し、該脱水口にスクリーンが設けられているのが好ましい。
脱水口にスクリーンを設けることにより、原料に含まれる又は工程上発生する微粒子の脱水口からの漏れを減少させ、水分のみを分離排出することができる。
なおスクリーンは、所定のクリアランスのウエッジワイヤスクリーン又はパンチングプレートにより構成するのが好ましい。
【０００９】
前記フライトは、その最大径が最小径の１．５〜５倍に形成するのが好ましい。
ロータ軸のフライトの最大径を最小型の１．５倍以上とすることにより、十分な圧縮力が確保できる。また、バレルの原料供給口を大きく取ることが容易になる。また５倍以上にすると、ロータ軸のなす角度が４０度以上となるので好ましくない。
前記排出口側において、前記ロータ軸の一方は他方よりも軸方向に延出し、この延出部を原料を定量押出する一軸メタリング部とするのが好ましい。
このような構成を採用することにより、単位時間当たりの搬送量にバラツキが少なくなり、次工程への定量供給性が確保できる。
【００１０】
前記原料排出口側にギアポンプが連設されているのが好ましい。
ギヤポンプで原料排出口側のバレル内圧を高められるので、脱水効率を高めることができる。またギヤポンプで計量することにより前記メタリング部を有しない場合でも次工程への供給精度を向上させることができ、メタリング部を有する場合は次工程への供給精度を更に向上させることができる。
前記ギヤポンプに代えて絞り部を前記原料排出口に連設するのが好ましい。この絞り部により排出口に抵抗を与えて、その背圧によりバレル内の原料の脱水効率を上げることができる。
【００１１】
なお、ギヤポンプと絞り部の両方を設けることもできる。
前記コニカル二軸押出機の下流側に平行二軸押出機を連設し、該平行二軸押出機は、押出機バレルを加熱するヒータと、押出機バレルに設けられた脱水スクリーンおよび／または蒸気排出用ベントとを備えるものとして脱水装置を構成することができる。
前記ベントには減圧脱気装置が連設されているのが好ましい。
このような脱水装置によれば、高含水原料を脱水及び／または乾燥して連続的に製品ペレットを製造することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、同一装置により多様な形状・性質の原料を処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１、２において、図１に示すものは、含水した熱可塑エラストマー、ゴム、樹脂などの含水原料を圧搾して脱水するコニカル二軸押出機１の平面断面図であり、図２はその側面断面図である。
前記コニカル二軸押出機１は、押出機本体バレル２を有する。このバレル２の一方に含水原料を供給するための原料供給口３が設けられ、他方に脱水された原料を排出するための原料排出口４が設けられている。
【００１４】
前記バレル２内に、前記供給口３から投入された含水原料を搬送しつつ圧搾する二本のロータ軸５が水平方向に隣接して収容されている。前記原料供給口３は上方に開口し、前記排出口４は前記ロータ軸５の軸方向に開口している。
前記二本のロータ軸５は、前記供給口３側から排出口４側に至るに従って軸間距離が漸次狭くなるように配置されている。このロータ軸５の外周には、フライト６が形成されている。このフライト６は螺旋翼に形成されている。ロータ軸５の外径及びフライト６の外径は、前記供給口３側から排出口４側に至るに従って小さくなるよう形成されている。
【００１５】
前記二本のロータ軸５は、その軸線のなす角度θが１０〜４０度の範囲になるよう配置されている。二本のロータ軸５は、前記フライト６が噛合状態となるよう配置されている。このような角度θに設定したのは、角度が４０度以上に広すぎると次に説明する圧搾部からメタリング部に対する食い込みが悪くなる。また、圧搾部の負荷が増大し機械的な問題が発生する。角度を１０度以下にすれば、フライト６の直径を大きくしなければ食い込みが悪くなり、直径を大きくすると、機械長さが長くなるので、前記範囲が好ましい。
なお前記供給口３下方のフライト６は、１０μｍ程度の粉体原料から、直径２００ｍｍ程度の大きな塊を食い込むことができる形状とされている。
【００１６】
前記フライト６は、その最大径Ｄが最小径ｄの１．５〜５倍に形成されている。前記５倍にすると、原料はフライト６の最小径の５倍程度の塊であっても食い込み可能となる。また供給口３の下方のフライト６の直径をこのような大きさにすれば、１０〜９０％の多量の水を含んだ原料をそのまま供給することができる。また、高含水率の原料を供給する場合でも、排出量を大きなものとすることができる。
このフライト６の直径比Ｄ／ｄは、前記角度θとも関係するものであるが、１．５〜５．０とすることで、排出口４に対して、供給口３の容積を十分に大きく取ることができる。圧搾・脱水のためには最小直径ｄに対して最大径Ｄは大きいほどよいが、最大径Ｄを大きくすると、軸間の角度θが広くなり、メタリング部への食い込み不良、圧搾部の負荷増大による機械的問題が発生する。
【００１７】
二本のロータ軸５は、その大径側がバレル２の端部壁に片持ち支持され、この支持部に駆動装置７が設けられている。
前記駆動装置７は、二本のロータ軸５を互いに異方向に回転させるものである。ロータ軸５の回転方向は、供給口３から投入された原料を二本のロータ軸５の間に食い込ませる方向とされている。
この実施の形態では、一方のロータ軸５はモータ８によって駆動され、他方のロータ軸５はベベルギヤ９により連動連結されて異方向に回転駆動されているが、このような駆動方式に限定されるものではない。
【００１８】
前記バレル２に、前記原料供給口３より供給された原料に含まれる水分を、前記排出口４より排出されるまでの間においてバレル２外へ排出する脱水口１０が設けられている。この脱水口１０は前記ロータ軸５の径方向に開口している。
脱水口１０は、原料供給口３の下方に設けられている。
図２、３に示すように、前記バレル２は、前記フライト６を囲繞するチャンバ周壁１１を有する。このチャンバ周壁１１は前記原料供給口３から排出口４に至るに従って漸次縮径する断面略めがね孔状に形成されている。このチャンバ周壁１１とフライト６の上部との間には、先端側へ行くに従って狭くなる間隙が形成され、原料の食い込みを容易としていると共に、フライト６の大径部分と小径部分との原料搬送量の差に起因する機械的負荷を原料のバックフローにより許容するようにしている。
【００１９】
前記チャンバ周壁１１に前記脱水口１０が設けられている。この脱水口１０は、前記チャンバー周壁１１の側面から下面に渡って設けられている。
前記脱水口１０は、原料を通過させないが水分を通過させる大きさの開口部を有するものであるが、大きな開口を有する場合は、この開口にスクリーン１２を設けて脱水口１０とすることができる。
図４に示すように、前記スクリーン１２は、例えば、ロータ軸５と平行に近い方向に隙間ができるウエッジワイヤスクリーンを用いるのが好ましい。又は多孔板であるパンチングプレートにより構成することができるが、これに限定されるものではない。
【００２０】
多量の水を排出するためには、前記隙間又は孔径は、大きい程よいが、材料漏れを防止するために、隙間又は孔径は０．１〜３．０ｍｍの範囲が望ましい。
本発明のコニカル二軸押出機１の主構成は上記構成で足りるものであるが、本実施の形態では、前記排出口４側において、前記ロータ軸５の一方は他方よりも軸方向に延出し、この延出部１３が原料を定量押出する一軸メタリング部１４とされている。このメタリング部１４を有するロータ軸５は、他方のロータ軸５の１．０５〜２．０倍の範囲で長くなっている。
【００２１】
前記メタリング部１４は、ロータ軸５の延出部１３に形成された等径で等ピッチの螺旋状フライト１５と、該フライト１５を囲繞する筒状のメタリング部バレル１６とを有する。このメタリング部バレル１６は、前記押出機本体バレル２の原料排出口４に接続されている。
前記構成のコニカル二軸押出機１によれば、原料供給口３から含水原料が供給され、供給された原料は、二本のロータ軸５の互いに異なる方向の回転により、互いに噛合状態のフライト６により食い込まれ、排出口４側に向かって搬送される。このとき、水で搬送されてくるような多量に水分を含んだ原料の場合、原料供給口３近傍の脱水口１０から搬送水が排出される。ロータ軸５の回転により搬送される含水原料は、ロータ軸５がコニカル型であるので、強力に圧搾され、水分が分離される。この分離水は、逆流して前記脱水口１０から排出される。脱水された原料は、フライト６による搬送能力よりもフライト１５による搬送能力が小さいため、排出口４からメタリング部１４へ充満状態で入り、次工程へ定量供給される。
【００２２】
図５に示すものは、本発明の他の実施の形態であり、前記メタリング部１４の出口にギアポンプ１７が連接されている。そして、このギヤポンプ１７の出口に絞り部１８が設けられている。この絞り部１８はオリフィス板などで構成され、原料の流れに抵抗を与えるものであればよい。この絞り部１８は管路断面積を可変とするものとされている。
前記ギヤポンプ１７により、コニカル二軸押出機１の排出口４付近の内圧を高めることにより、脱水効率を高められる。また、ギヤポンプ１７で計量することにより、次工程への供給精度を向上させることができる。
【００２３】
絞り部１８も抵抗を与えることにより脱水効率を高められるので、この絞り部１８は、ギヤポンプ１７の上流側に設けても良い。また、絞り部１８とギヤポンプ１７は、単独で設けても良い。さらに、メタリング部１４を設けないコニカル二軸押出機１の場合は、原料排出口４に絞り部１８やギヤポンプ１７を連設すればよい。
図６に示すものは、前記コニカル二軸押出機１に平行二軸押出機１９を図示しない接続間により接続してなるタンデム型の脱水装置である。
前記平行二軸押出機１９は、押出機バレル２０を加熱するヒータ（図示省略）と、押出機バレル２０に設けられた脱水スクリーン２１および蒸気排出用ベント２２を備えている。このベント２２には減圧脱気装置２３が連設されている。
【００２４】
なお、脱水スクリーン２１と蒸気排出用ベント２２は、その両方を備えるものに限定されず、何れか一方を備えたものであっても良い。
前記構成の脱水装置によれば、高含水率の原料から連続的に脱水、脱気し、製品ペレットを製造することができる。
なお、本発明は、前記実施の形態に示したものに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
熱可塑エラストマー、ゴム、樹脂の製造装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明のコニカル二軸押出機の実施の形態を示す平面断面図である。
【図２】図２は、図１の側面断面図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図４は、図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図５は、本発明の他の実施の形態を示すコニカル二軸押出機の平面断面図である。
【図６】図６は、本発明の脱水装置の構成図である。
【符号の説明】
【００２７】
１    コニカル二軸押出機
２    押出機本体バレル
３    原料供給口
４    原料排出口
５    ロータ軸
６    フライト
１０    脱水口
１１    チャンバ周壁
１２    スクリーン
１３    延出部
１４    メタリング部
１７    ギヤポンプ
１８    絞り部
１９    平行二軸押出機
２０    押出機バレル
２１    脱水スクリーン
２２    ベント
２３    脱気装置
【図１】
2005280254.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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