(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性組成物を進めるために入口端から出口端へ及んでいる螺旋状のスクリュー登りが設けられている円錐状の本体を具備しており、
前記スクリュー登りが、第１の円錐面に沿って広がっている外表面と、前記本体の芯を規定しており前記第１の円錐面よりも大きな頂角を有する第２の円錐面に沿って広がっている谷底面とを有しており、
前記スクリューが、前記入口端における外径Ａと前記出口端における外径Ｂと前記入口端におけるスクリュー登りの深さＣと前記出口端におけるスクリュー登りの深さＤとを有している、
熱可塑性組成物を可塑化させるためのスクリュー押出機用のスクリューにおいて、
ｍ×（Ａ−Ｂ）／Ｂ＝（Ｃ−Ｄ）／Ｄで０＞ｍ＞−０．７５であり、
長さＬが少なくとも１５Ｂであることを特徴とするスクリュー。
【請求項２】
−０．０１＞ｍ＞−０．７５であることを特徴とする請求項１記載のスクリュー。
【請求項３】
−０．１＞ｍ＞−０．７０であることを特徴とする請求項２記載のスクリュー。
【請求項４】
１５Ｂ≦Ｌ≦２４Ｂであることを特徴とする請求項３記載のスクリュー。
【請求項５】
１６Ｂ≦Ｌ≦２３Ｂであることを特徴とする請求項４記載のスクリュー。
【請求項６】
胴体の入口側から胴体の出口側へ向かって収束しており横方向に結合されている円錐状スクリュー室の対を有している押出機用胴体と、
前記胴体内における一対の二重反転嵌合スクリューとを具備しており、前記スクリューの各々が、夫々の一つの前記スクリュー室内に収容されており、前記スクリューの各々が、熱可塑性組成物を進めるために前記胴体の入口側における入口端から前記胴体の出口側における出口端へ及んでいる螺旋状のスクリュー登りが設けられている円錐状の本体を有しており、前記スクリュー登りが、第１の円錐面に沿って広がっている外表面と、前記本体の芯を規定しており前記第１の円錐面よりも大きな頂角を有する第２の円錐面に沿って広がっている谷底面とを有しており、前記スクリューが、前記入口端における外径Ａと前記出口端における外径Ｂと前記入口端におけるスクリュー登りの深さＣと前記出口端におけるスクリュー登りの深さＤとを有している、
熱可塑性組成物を可塑化させるためのスクリュー押出機において、
ｍ×（Ａ−Ｂ）／Ｂ＝（Ｃ−Ｄ）／Ｄで０＞ｍ＞−０．７５であり、
前記スクリューが長さＬ≧１５Ｂを有していることを特徴とするスクリュー押出機。
【請求項７】
−０．０１＞ｍ＞−０．７５であることを特徴とする請求項６記載のスクリュー押出機。
【請求項８】
−０．１＞ｍ＞−０．７０であることを特徴とする請求項７記載のスクリュー押出機。
【請求項９】
１５Ｂ≦Ｌ≦２４Ｂであることを特徴とする請求項８記載のスクリュー押出機。
【請求項１０】
１６Ｂ≦Ｌ≦２３Ｂであることを特徴とする請求項９記載のスクリュー押出機。
【請求項１１】
Ｌ≧１８Ｂであることを特徴とする請求項１０記載のスクリュー押出機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性組成物を可塑化させるための二重スクリュー押出機及びその様な押出機のためのスクリュー構造に関するものである。より詳細には、本発明は、登りつまりねじ山の外形が一つの円錐面に沿って広がっており、登りの谷底が異なる円錐形の円錐面に沿って広がっている二重円錐状スクリューのデザインに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
オーストラリア特許第３５６，８８２号及びその対応アメリカ特許第４，２４７，２０６号には、スクリューが、その芯よりも急勾配のピッチで出口側へ向かって外径が減少している二重円錐状スクリューのデザインを有しているタイプである、二重スクリュー押出機のためのスクリューが記載されている。
【０００３】
この特許では、ｍ×（Ａ−Ｂ）／Ｂ＝（Ｃ−Ｄ）／Ｄという式でスクリューが規定されている。この式で、Ａは胴体の入口におけるスクリューの外径を表しており、Ｂは胴体の出口におけるスクリューの外径を表しており、Ｃは胴体の入口におけるスクリュー登りの深さを表しており、Ｄは胴体の出口におけるスクリュー登りの深さを表している。更に、この特許では、ｍは、０．５と０．７５との間の数値であって、登りの外表面がより大きな頂角の円錐面に沿って広がっているスクリューの外径と谷底面がより小さな頂角の円錐面に沿って広がっているスクリューの谷底との収束度における違いを表している。
【０００４】
実際には、他の商業的デザインではｍは０．０１と０．５との間に及ぶことが可能であり、ｍは０．７５と１．０との間に及ぶべきであるという技術的提案もあった。これらのシステムの総ては、谷底の円錐形と外表面の円錐形とが異なる収束つまり頂角を有している二重円錐状スクリューであるが、谷底の円錐形の収束よりも大きな外表面の収束を常に有している。なお、ｍ＝０では、二つの円錐形は同じ頂角つまり先細形状を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の先行技術による二重円錐形のデザインは、胴体の送り部におけるスクリューに収容可能な物質を増加させ、これによってスクリューのスループットを増加させるために開発された。しかしながら、その結果、熱可塑性組成物つまり重合体は入口から出口へ進むに連れて連続的に圧縮される。このことは特に出口領域において過度の圧力及び剪断を生じる可能性があり、その結果、溶融制御が欠如し、重合体の劣化を生じる可能性があり、重合体の過度の逆流を生じる可能性があり、胴体に備えられているかもしれない何れの開孔においても重合体の流出を生じる可能性がある。
【０００６】
圧縮力が連続的には増加しない平行押出機のデザインによってこれらの問題の大部分が解決されてはいるが、信頼性があり平行で高圧で直径が約８０ｍｍ以下の押出機用二重反転歯車箱を組み立てることは困難である。上流側の軸は、これらのための適切な軸受を備えるためには十分に分離されていない。従って、上流端における軸の間隔がより大きくなり、その結果、より強靱な歯車箱をデザインすることができるので、低容量押出機のために円錐状のデザインが好ましい。
【０００７】
従って、上述の欠点がない改良された二重スクリュー押出機と、重合体の劣化及び逆流と特に装置の出口部分における溶融制御の欠如とが少ない二重スクリュー押出機とを提供することが本発明の目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、スクリューの長さに沿って外径よりも大きな割合で内径が減少している二重スクリュー押出機、つまり谷底の円錐形が表面の円錐形よりも大きな頂角を有している二重円錐状スクリュー構造において、上述の目的が達成される。これは、自然圧縮を減少させ、また、より多くの点で平行スクリュー押出機の様に円錐状スクリュー押出機を機能させ、それにも拘らず、スクリューの上流端におけるスクリュー軸の好ましい大きな間隔を与えることができる。
【０００９】
本発明の特定の二重円錐形のデザインは、ゼロ未満で好ましくは−０．７５程度にまで低くなることができるｍの値によって規定することができる。
【００１０】
より詳細には、熱可塑性重合体を可塑化させるための二重スクリュー押出機は、胴体の入口側から胴体の出口側へ向かって収束しており横方向に結合されている円錐状スクリュー室の対を有している押出機用胴体と、胴体内における一対の二重反転嵌合スクリューとを具備することができ、スクリューの各々が、夫々の一つのスクリュー室内に収容されており、スクリューの各々が、熱可塑性組成物を進めるために胴体の入口側における入口端から胴体の出口側における出口端へ及んでいる螺旋状のスクリュー登りが設けられている円錐状の本体を有しており、スクリュー登りが、第１の円錐面に沿って広がっている外表面と、本体の芯を規定しており第１の円錐面よりも大きな頂角を有する第２の円錐面に沿って広がっている谷底面とを有しており、スクリューが、入口端における外径Ａと出口端における外径Ｂと入口端におけるスクリュー登りの深さＣと出口端におけるスクリュー登りの深さＤとを有しており、ｍ×（Ａ−Ｂ）／Ｂ＝（Ｃ−Ｄ）／Ｄで０＞ｍ＞−０．７５である。
【００１１】
本発明は、また、熱可塑性組成物を進めるために入口端から出口端へ及んでいる螺旋状のスクリュー登りが設けられている円錐状の本体を具備する二重スクリュー押出機で用いられるスクリューを含んでおり、スクリュー登りが、第１の円錐面に沿って広がっている外表面と、本体の芯を規定しており第１の円錐面よりも大きな頂角を有する第２の円錐面に沿って広がっている谷底面とを有しており、スクリューが、入口端における外径Ａと出口端における外径Ｂと入口端におけるスクリュー登りの深さＣと出口端におけるスクリュー登りの深さＤとを有しており、ｍ×（Ａ−Ｂ）／Ｂ＝（Ｃ−Ｄ）／Ｄで０＞ｍ＞−０．７５である。
【００１２】
ｍは、−０．０１未満が好ましく、−０．１未満が更に好都合である。ｍの値は、−０．７０より大きくてよい。
【００１３】
スクリューは、出口端における外径の１５倍である最小の長さＬを有している。長さがこれよりも短ければ、熱可塑性物の不十分な溶融のために不均質な組成物を生じて、所望の製品を生産することができない。スクリューの最大の長さは出口端における外径の２４倍である。従って、１５Ｂ≦Ｌ≦２４Ｂである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１には非常に略された状態でスクリュー１０が示されており、このスクリュー１０は二つのスクリュー１１、１２の一方であり、スクリュー１１、１２はこれらを収容している二つの円錐状区分室１６、１７を有している押出機胴体１５中において矢印１３、１４で表されている様に反対方向へ駆動される。入口端は一般に図１中の符号１８で示されており、出口端は符号１９で示されている。スクリューの軸は示されておらず、入口端においてこれらのスクリューを駆動する伝動装置も示されていない。各スクリューは、外表面２１を有している螺旋状の登り２０と、谷底２２と、図１中で符号２３で表されている登りの高さとを有している。
【００１５】
図示されている実施形態及び本発明の好ましい実施形態では、入口側１８から出口側１９までのスクリューの長さに亘って登りのピッチは一定である。
【００１６】
しかし、アメリカ特許第４，２４７，２０６号のスクリューとは異なり、本発明のスクリューは、夫々符号２４、２５で表されている二つの円錐面によって規定されている。円錐面２４は登りの外表面の円錐面であって頂角αo を有しており、半角αo ／２が図１中に示されている。円錐面２５は頂角αi を有しており、半角αi ／２が図１中に描かれている。本発明によれば、αo はαi よりも小さく、つまり、登りの谷底２２の円錐形２５の収束度は登りの外表面２１の円錐形の収束度よりも大きい。
【００１７】
更に、図１中で、Ａは胴体の入口におけるスクリューの外径を表しており、Ｂは胴体の出口におけるスクリューの外径を表しており、Ｃは胴体の入口におけるスクリュー登りの深さ２３を表しており、Ｄは胴体の出口におけるスクリュー登りの深さ２３を表している。式ｍ×（Ａ−Ｂ）／Ｂ＝（Ｃ−Ｄ）／Ｄにおいて、本発明では、ｍはゼロよりも小さく、つまり、−０．７５まで及ぶことができる負の値である。この様な構造では、出口端に向かって圧縮が少なくなっていて、重合体が劣化する危険性が少ない。既述の様に１５Ｂ≦Ｌ≦２４Ｂであり、１６Ｂ≦Ｌ≦２３Ｂが好ましい。Ｌ≧１８Ｂで優れた結果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を示しており、二重スクリュー押出機で用いられるスクリューの略立面図である。
【図２】上記のスクリューを用いている二重スクリュー押出機を貫通する縦断面図である。
【図３】適所に単一のスクリューを有している二重スクリュー押出機を貫通する横断面図である。
【符号の説明】
１０  スクリュー      １１  スクリュー      １２  スクリュー
１５  押出機胴体      １８  入口端          １９  出口端
２０  登り            ２１  外表面          ２２  谷底
２４  円錐面          ２５  円錐面
【図１】
0003811221.tif 000002
【図２】
0003811221.tif 000003
【図３】
0003811221.tif 000004