(57)【要約】本発明は二軸スクリュー押出機によりゴム混合物を連続的に製造する方法において、可塑化ゴムを二軸スクリュー押出機に所定の温度および所定の体積流で供給することを特徴とする、ゴム混合物の連続的製法に関する。装置は、次の装置部分：押出すべき材料のための取入れ口（７）を備える短軸スクリュー押出機（５）、取入れ口側で短軸スクリュー押出機（５）と連結していて、かつその排出口が二軸スクリュー押出機（２）の取入れ口側に直接接続している歯車ポンプ（３）、並びに歯車ポンプ（３）および短軸スクリュー押出機（５）のための、別々に制御可能な駆動装置（４；５）を組み合わせることを特徴とする。
2004534679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二軸スクリュー押出機によりゴム混合物を連続的に製造する方法において、可塑化ゴムを二軸スクリュー押出機に所定の温度および所定の体積流で供給することを特徴とする、ゴム混合物の連続的製法。
【請求項２】
出発材料として帯状に切断したベール状ゴムを使用する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
次の装置部分：
押出すべき材料のための取入れ口（７）を備える短軸スクリュー押出機（５）、
取入れ口側で短軸スクリュー押出機（５）と連結していて、かつその排出口が二軸スクリュー押出機（２）の取入れ口側に直接接続している歯車ポンプ（３）、並びに
歯車ポンプ（３）および短軸スクリュー押出機（５）のための、別々に制御可能な駆動装置（４；５）
を組み合わせる、請求項１または２記載の製法を実施するための装置。
【請求項４】
歯車ポンプ（３）の排出口が二軸スクリュー押出機（２）の取入れ口の近くに、歯車ポンプの歯列の外径が二軸スクリュー押出機のスクリューの外歯列と僅かに間隔をあけて存在するように設けられている、請求項３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二軸スクリュー押出機を用いてゴム混合物を連続的に製造する方法並びにその方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
従来ゴム混合物はほとんどいわゆる密閉式混合機中で非連続的に製造されてきた。それ以外ではプラスチック産業において通常である連続的な製造は、品質的にも、価格的にも利点を有している。
【０００３】
ゴム混合物を二軸スクリュー押出機上で連続的に配合する試みは、すでに長く公知である（DE-Z. Gummi Fasern Kunststoffe, Capelle, G."Kont. Herstellung von Kautschukmischungen auf Zweischnecken-Extrudern", 49(1996)6, p 470-473; DE-Z. Kautschuk Gummi Kunststoffe, Uphus, Skibba, Schuster"Cont. Mixing of Powder Rubber on the Twin Screw Exruder"; 4/2000; DE 4039943）。
【０００４】
この際、決定的な問題は次のことである、
−  連続的に配量することを可能にし、所定の処方を維持するためには、ゴムは配量可能な形で存在しなければならない、すなわち、例えば粉末、顆粒などとして存在しなければならない、
−  このことは通常高い処理工程を意味する（ベール状ゴムの粉砕および粒状物の分離または他の処理法、例えば粉末状ゴムの製造、気相−ＥＰＤＭ）。
【０００５】
配量自体に関しては比較的高い配量装置を使用しなければならない。
【０００６】
−  全てのゴムタイプを、および場合により充填剤としてのカーボンブラックまたはケイ酸との組合せにおいて全てのゴムタイプを、この形で提供することができるということは決してない。
【０００７】
更に非常に本質的な問題は、プラスチック溶融物に比べて非常に高い粘度により内部摩擦（散逸）により多量の熱が生じ、この熱が混合物を損傷することがあるという点にある。この理由から回転数を、従って装置の流量を小さく維持しなければならない。このことは経済的な欠点を意味する。
【０００８】
−  小さい回転数においては使用可能な回転モーメントもすぐに限界に達する。
【０００９】
実地においては、この材料は通常低い温度で二軸スクリュー押出機中に供給される。こうして、駆動回転モーメントの大部分がゴム混合物の例えば２０℃から１００℃への加熱のためにのみ使用されなければならない。通常の密閉式混合機中では通常のゴム混合物を配合するために必要である、例えば比駆動エネルギーに関して約０.２ｋＷｈ／ｋｇから出発する。ゴムに関して平均的に比熱容量２０００Ｊ／（ｋｇＫ）と仮定する際に、加熱する（可塑化）ためにだけでも、約０.０４４４ｋＷｈ／ｋｇ、もしくは約２２％を必要とする。このことは、所定の回転数において使用可能な回転数の約２２％でもある。
【００１０】
従って、本発明の課題は二軸スクリュー押出機を用いて比較的僅かなエネルギー消費でゴム混合物を連続的に混合することのできる方法を提供することである。更に、装置にかかる費用を低く押さえ、これにより価格を低く押さえることのできることが望まれる。
【００１１】
この課題は、本発明により、二軸スクリュー押出機にすでに可塑化したゴム混合物を所定の温度および所定の体積流で供給することにより解決する。この際、使用材料としては帯状に切断したベール状ゴムを使用することもできる。
【００１２】
本発明の利点は、二軸スクリュー押出機中で、もしくは二軸スクリュー押出機を用いて、ゴム混合物の可塑化のために必要なエネルギーを供給しなくてもよいという点である。
【００１３】
このためには、短軸スクリュー押出機と、接続する歯車ポンプとの組合せが好適であり、更にこの歯車ポンプは二軸スクリュー押出機の入口部に接続している。
【００１４】
これにより、多くの利点が同時に生じる：
従来のベール状ゴムを、予め通常存在するゴム切断機により比較的厚い帯状物に切断するだけで、使用することができる：すなわちゴムを分離剤で処理する必要はなく；もしくは粉末状または顆粒状の形の高価なゴムを使用する必要はない。もちろん他の原料形、例えば粉末、顆粒または帯状物も使用することができる。
【００１５】
歯車ポンプの、かなり背圧から独立した容量駆動法により、二軸スクリュー押出機に、処方の要求に相応する一定の体積流（すなわち、一定の密度においては一定の質量流）を供給することができる。
【００１６】
短軸スクリュー押出機と歯車ポンプの相互に独立した駆動法により可塑化したゴムの温度を広い制御領域において所定のポンプ回転数において押出機回転数を変化させることにより変動させることができる、すなわち可塑化能は押出機と歯車ポンプとの組合せにより担われ、このために必要なパワーは再び二軸スクリュー押出機に提供される。このことは従来の実地に対して、一定の回転数において高い流量を、または低い回転数において同じ流量を意味する。
【００１７】
幾つかの使用において、例えばケイ酸含有混合物のシラン化において、化学的な反応も実施しなければならない。このことは例えば１４０℃で行われる。こうして、二軸スクリュー押出機中でのコンパウンドの滞留時間の間、反応温度を保っていることができる。
【００１８】
更なる利点は二軸スクリュー押出機の構造体長さが加熱長さだけ短くてよい。
【００１９】
本発明を図面に示した実施例につき以下に詳細に説明する。その際、
図１は装置の構造を概略的に示し、
図２は接続する歯車ポンプを備える短軸スクリュー押出機を示す。
【００２０】
図１中に示した二軸スクリュー押出機２は通常の駆動装置１を有する。押出機塔頂部を有する二軸スクリュー押出機の前領域の構造は、ここでも通常の構造要素であるので、図面中には記載していない。
【００２１】
二軸スクリュー押出機の取入れ口には歯車ポンプ３が接続しており、この歯車ポンプは短軸スクリュー押出機５と連結している。その際、二軸スクリュー押出機のスクリューと短軸スクリュー押出機のスクリューとの間の空間はできるだけ僅かに保持される、すなわち歯車ポンプの歯列の外径を二軸スクリュー押出機のスクリューの外歯列からできるだけ僅かな間隔で配置する。このことにより混合の交換の際に清浄化費用が著しく低下するという利点が生じる。
【００２２】
歯車ポンプのための駆動装置は４で示されており、短軸スクリュー押出機の駆動装置は６で示されている。
【００２３】
図２には断面ＡＡを拡大して図示しており、その際歯車ポンプ３と短軸スクリュー押出機５との組合せが図示されている。７は短軸スクリュー押出機５のためのフィードホッパーを示している。
【００２４】
すでに記載したように、短軸スクリュー押出機５にホッパー７により帯状物に切断したゴム混合物を供給する。短軸スクリュー押出機中では、材料の可塑化が行われ、この際一方では押出機と歯車ポンプとの共同の作業により、他方では相互に独立した駆動法により、可塑化したゴムの温度に二軸スクリュー押出機への輸送の前に広い制御範囲で影響を与えることができる。このように調製したゴムコンパウンドを二軸スクリュー押出機により公知法でその他の混合成分、例えばカーボンブラック、オイル、の添加下に混合する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による装置の構造を概略的に示した図である、
【図２】図１の図の断面ＡＡを拡大した図である。
【国際公開パンフレット】
2004534679.tif 000003
2004534679.tif 000004
2004534679.tif 000005
2004534679.tif 000006
2004534679.tif 000007
2004534679.tif 000008
2004534679.tif 000009
2004534679.tif 000010
2004534679.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月31日(2003.7.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二軸スクリュー押出機を用いてゴム混合物を連続的に製造する方法並びにその方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
従来ゴム混合物はほとんどいわゆる密閉式混合機中で非連続的に製造されてきた。それ以外ではプラスチック産業において通常である連続的な製造は、品質的にも、価格的にも利点を有している。
【０００３】
ＤＥ１９６３５７０６Ａ１からは高粘性ポリマー溶融物を可塑化し、過篩し、配量しかつ搬送するための方法が公知であり、その際溶融物を未可塑の状態で連続的な溶融物帯状物として歯車ポンプに供給し、ここから取り出す。ここでは歯車ポンプは溶融物の取り込みおよび前可塑化のために働くが、溶融物の配量のためではない。可塑化した状態において、次いで溶融物は可塑化を行うスクリュー装置に移動する。しかしながら、この際欠点は、溶融温度を歯車ポンプの数にわたってのみ制御可能であり、帯状溶融物の亀裂の際にはこれを手で新たに歯車ポンプ中に供給しなければならないということである。
【０００４】
ＥＰ１０８０８６３Ａ１からはゴム混合物の加工のためのスクリュー押出機および歯車押出機の直列の接続が公知であり、ここでは材料の可塑化は完全に歯車押出機により行われ、スクリュー押出機は単に材料の供給に働き、特別な可塑化帯域を有さない。
【０００５】
ゴム混合物を二軸スクリュー押出機上で連続的に配合する試みは、すでに長く公知である（DE-Z. Gummi Fasern Kunststoffe, Capelle, G."Kont. Herstellung von Kautschukmischungen auf Zweischnecken-Extrudern", 49(1996)6, p 470-473; DE-Z. Kautschuk Gummi Kunststoffe, Uphus, Skibba, Schuster"Cont. Mixing of Powder Rubber on the Twin Screw Exruder"; 4/2000; DE 4039943）。
【０００６】
この際、決定的な問題は次のことである、
−  連続的に配量することを可能にし、所定の処方を維持するためには、ゴムは配量可能な形で存在しなければならない、すなわち、例えば粉末、顆粒などとして存在しなければならない、
−  このことは通常高い処理工程を意味する（ベール状ゴムの粉砕および粒状物の分離または他の処理法、例えば粉末状ゴムの製造、気相−ＥＰＤＭ）。
【０００７】
配量自体に関しては比較的高い配量装置を使用しなければならない。
【０００８】
−  全てのゴムタイプを、および場合により充填剤としてのカーボンブラックまたはケイ酸との組合せにおいて全てのゴムタイプを、この形で提供することができるということは決してない。
【０００９】
更に非常に本質的な問題は、プラスチック溶融物に比べて非常に高い粘度により内部摩擦（散逸）により多量の熱が生じ、この熱が混合物を損傷することがあるという点にある。この理由から回転数を、従って装置の流量を小さく維持しなければならない。このことは経済的な欠点を意味する。
【００１０】
−  小さい回転数においては使用可能な回転モーメントもすぐに限界に達する。
【００１１】
実地においては、この材料は通常低い温度で二軸スクリュー押出機中に供給される。こうして、駆動回転モーメントの大部分がゴム混合物の例えば２０℃から１００℃への加熱のためにのみ使用されなければならない。通常の密閉式混合機中では通常のゴム混合物を配合するために必要である、例えば比駆動エネルギーに関して約０.２ｋＷｈ／ｋｇから出発する。ゴムに関して平均的に比熱容量２０００Ｊ／（ｋｇＫ）と仮定する際に、加熱する（可塑化）ためにだけでも、約０.０４４４ｋＷｈ／ｋｇ、もしくは約２２％を必要とする。このことは、所定の回転数において使用可能な回転数の約２２％でもある。
【００１２】
従って、本発明の課題は二軸スクリュー押出機を用いて比較的僅かなエネルギー消費でゴム混合物を連続的に混合することのできる方法を提供することである。更に、装置にかかる費用を低く押さえ、これにより価格を低く押さえることのできることが望まれる。
【００１３】
この課題は、本発明により、二軸スクリュー押出機にすでに可塑化したゴム混合物を所定の温度および所定の体積流で供給することにより解決し、この際ゴムは短スクリュー押出機中で可塑化され、取入れ口側で短スクリュー押出機と連結していて、かつその排出口が二軸スクリュー押出機の取入れ口側に直接接続している歯車ポンプを介して二軸スクリュー押出機に供給される。この際歯車ポンプおよび短スクリュー押出機は別々に、かつ制御可能に駆動される。この際、使用材料としては帯状に切断したベール状ゴムを使用することもできる。
【００１４】
本発明の利点は、二軸スクリュー押出機中で、もしくは二軸スクリュー押出機を用いて、ゴム混合物の可塑化のために必要なエネルギーを供給しなくてもよいという点である。
【００１５】
このためには、短スクリュー押出機と、接続する歯車ポンプとの組合せが好適であり、更にこの歯車ポンプは二軸スクリュー押出機の入口部に接続している。
【００１６】
これにより、多くの利点が同時に生じる：
従来のベール状ゴムを、予め通常存在するゴム切断機により比較的厚い帯状物に切断するだけで、使用することができる：すなわちゴムを分離剤で処理する必要はなく；もしくは粉末状または顆粒状の形の高価なゴムを使用する必要はない。もちろん他の原料形、例えば粉末、顆粒または帯状物も使用することができる。
【００１７】
歯車ポンプの、かなり背圧から独立した容量駆動法により、二軸スクリュー押出機に、処方の要求に相応する一定の体積流（すなわち、一定の密度においては一定の質量流）を供給することができる。
【００１８】
短スクリュー押出機と歯車ポンプの相互に独立した駆動法により可塑化したゴムの温度を広い制御領域において所定のポンプ回転数において押出機回転数を変化させることにより変動させることができる、すなわち可塑化能は押出機と歯車ポンプとの組合せにより担われ、このために必要なパワーは再び二軸スクリュー押出機に提供される。このことは従来の実地に対して、一定の回転数において高い流量を、または低い回転数において同じ流量を意味する。
【００１９】
幾つかの使用において、例えばケイ酸含有混合物のシラン化において、化学的な反応も実施しなければならない。このことは例えば１４０℃で行われる。こうして、二軸スクリュー押出機中でのコンパウンドの滞留時間の間、反応温度を保っていることができる。
【００２０】
更なる利点は二軸スクリュー押出機の構造体長さが加熱長さだけ短くてよい。
【００２１】
本発明を図面に示した実施例につき以下に詳細に説明する。その際、
図１は装置の構造を概略的に示し、
図２は接続する歯車ポンプを備える短スクリュー押出機を示す。
【００２２】
図１中に示した二軸スクリュー押出機２は通常の駆動装置１を有する。押出機塔頂部を有する二軸スクリュー押出機の前領域の構造は、ここでも通常の構造要素であるので、図面中には記載していない。
【００２３】
二軸スクリュー押出機の取入れ口には歯車ポンプ３が接続しており、この歯車ポンプは短スクリュー押出機５と連結している。その際、二軸スクリュー押出機のスクリューと短スクリュー押出機のスクリューとの間の空間はできるだけ僅かに保持される、すなわち歯車ポンプの歯列の外径を二軸スクリュー押出機のスクリューの外歯列からできるだけ僅かな間隔で配置する。このことにより混合の交換の際に清浄化費用が著しく低下するという利点が生じる。
【００２４】
歯車ポンプのための駆動装置は４で示されており、短スクリュー押出機の駆動装置は６で示されている。
【００２５】
図２には断面ＡＡを拡大して図示しており、その際歯車ポンプ３と短スクリュー押出機５との組合せが図示されている。７は短スクリュー押出機５のためのフィードホッパーを示している。
【００２６】
すでに記載したように、短スクリュー押出機５にホッパー７により帯状物に切断したゴム混合物を供給する。短スクリュー押出機中では、材料の可塑化が行われ、この際一方では押出機と歯車ポンプとの共同の作業により、他方では相互に独立した駆動法により、可塑化したゴムの温度に二軸スクリュー押出機への輸送の前に広い制御範囲で影響を与えることができる。このように調製したゴムコンパウンドを二軸スクリュー押出機により公知法でその他の混合成分、例えばカーボンブラック、０１の添加下に混合する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による装置の構造を概略的に示した図である。
【００２８】
【図２】図１の図の断面ＡＡを拡大した図である。


【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二軸スクリュー押出機によりゴム混合物を連続的に製造する方法において、ゴムを短スクリュー押出機（５）中で可塑化し、取入れ口側で短スクリュー押出機（５）と連結していて、かつその排出口が二軸スクリュー押出機（２）の取入れ口側に直接接続している歯車ポンプ（３）を介して二軸スクリュー押出機に所定の温度および所定の体積流で供給することを特徴とする、ゴム混合物の連続的製法。
【請求項２】
歯車ポンプ（３）および短スクリュー押出機（５）を別々に、かつ制御可能に駆動する、請求項１記載の製法。
【請求項３】
出発材料として帯状に切断したベール状ゴムを使用する、請求項１または２記載の製法。
【請求項４】
押出すべき材料のための取入れ口（７）を備える短スクリュー押出機（５）、
取入れ口側で短スクリュー押出機（５）と連結していて、かつその排出口が二軸スクリュー押出機（２）の取入れ口側に直接接続している歯車ポンプ（３）、並びに
歯車ポンプ（３）および短スクリュー押出機（５）のための、別々に制御可能な駆動装置（４；５）
を備える、請求項１から３までのいずれか１項記載の製法を実施するための装置。
【請求項５】
歯車ポンプ（３）の排出口が二軸スクリュー押出機（２）の取入れ口の近くに、歯車ポンプの歯列の外径が二軸スクリュー押出機のスクリューの外歯列と僅かに間隔をあけて存在するように設けられている、請求項４記載の装置。
【国際調査報告】
2004534679.tif 000012
2004534679.tif 000013
2004534679.tif 000014
2004534679.tif 000015