JP4763831B2 - 合成樹脂溶融体をガス抜き及びろ過する装置 - Google Patents

Description

この発明は、ハウジング内に取り付けた押出スクリュにより熱可塑性合成樹脂物を押し出す装置に関する。押出スクリュは、その供給側にある可塑化領域と、その取出し領域の上流に、すなわちその取出し領域の前に位置付けられたガス抜き領域と、可塑化領域とガス抜き領域と間にある逆向きに作用する送りねじ山部とを有する。この装置は、さらに、逆向きに作用する送りねじ山部をまたがり、溶融体フィルタを備える、少なくとも１個の流路を備える。

合成樹脂、特にプラスチック廃棄物は、再処理前にガス抜き及び／又はろ過しなければならず、適宜ガス抜きされ処理される必要がある。廃棄及び／又は使用済み合成樹脂に印刷若しくは着色が施されていたり、又は汚れがあったりすると、再利用前に合成樹脂をろ過する必要がある。

押出機で再処理される合成樹脂を溶融し、再処理又は造粒前にフィルタを通過させガス抜きすることは知られている（国際公開公報第９３／０４８４１Ａ１号）。溶融された合成樹脂が、可塑化領域からガス抜き又は取出し領域に過剰に流れるのを回避し、溶融された合成樹脂が、全て溶融体フィルタを確実に通過するようにするため、可塑化領域とガス抜き領域との間に、逆向きに作用する送りねじ山部が、送りねじ山又は密閉ねじ山の形状に設けられる。ねじ山の向きは、可塑化領域、ガス抜き領域及び取出し領域にあるスクリュのねじ山とは逆になっている。この公知の逆向き送りねじ山部があるため、溶融体フィルタを既に通過しこれによりろ過された合成樹脂の一部は、可塑化領域に戻される。このため、ろ過されていない合成樹脂物が、溶融体フィルタを迂回することによって、ガス抜き領域及び取出し領域に直接到達するのが回避されることになっている。溶融体フィルタの入口側と出口側とに接続する流路の開口は、逆向き送りねじ山のすぐ傍に設けられて、デッドスペースが生じないようにしてある。これにより、合成樹脂に熱損傷を与える虞がある、装置内での合成樹脂物の長時間滞留が回避されるようになっている。この装置の顕著な問題点は、互いに逆向きのねじ山が形成された送りねじ山部は、密閉度が押出スクリュの速度に依存する動的シール（ｄｙｎａｍｉｃ ｓｅａｌｓ）の性質がある点である。この場合、合成樹脂の粘度も、極めて重要となる。というのは、水分を含んだ合成樹脂は、水蒸気を生成し、水分が、これらの送りねじ山部に沿って可塑化領域からガス抜き領域に流れることを回避できないからである。こうした水蒸気は、フィルタをパスし、就中、ガス抜き領域に汚染物質を運び込み、既にろ過された合成樹脂を再び汚染する。このため、ガス抜きされろ過さされた合成樹脂を、均一な量で確保することができない。さらに、例えば合成樹脂内の水分によって生じる、過度のガス抜きは、装置内での好ましくない圧力変動を生じさせる。

この先行技術の観点から、本発明の目的は、上述の問題点を解決し、材料及び／又は気体の流れが、可塑化領域からガス抜き領域へ、両領域の間にある送りねじ山部を通じて、直接流れることを回避する、ガス抜き能力を向上させた装置を提供することにある。

この目的は、押出スクリュが、このスクリュと同じ向きに作用する、すなわち、熱可塑性合成樹脂物を押出す方向に作用する送りねじ山部を、逆向きに作用する、すなわち、熱可塑性合成樹脂物を押出す方向と逆向きに作用する送りねじ山部とスクリュの出口側にある合成樹脂用流路の開口との間に備えることによって達成される。２個の送りねじ山部の間にある過渡領域には、少なくとも１個のガス抜き穴を設ける。

本発明は、可塑化領域とガス抜き領域との間で気体が過剰に流れることは、量的に均一で、ろ過されガス抜きされた合成樹脂を製造するには、絶対に回避する必要があるという要請に基づいている。この要請は、本発明によって達成され、本発明は、一方において、材料が可塑化領域からガス抜き領域へ流れるのを、逆向きに作用する送りねじ山部により回避する。他方において、既にろ過された合成樹脂が、ガス抜き領域から可塑化領域に流れるのを、スクリュと同じ向きに作用する送りねじ山部であって、逆向きに作用する送りねじ山部と前記流路のスクリュの取出し領域への開口との間に設けられる送りねじ山部により回避する。後者の送りねじ山部は、２個の領域を分離し、ガス抜き穴、モニター可能な出口開口、及び／又は減圧空間をスクリュのこれら２個の領域の間に設けることを可能にする。

このため、可塑化領域から逆向きに作用する送りねじ山部に入り込む気体及び汚れ粒子は、ガス抜き領域に直接流入するのが簡便に回避され、装置から排出される。このガス抜きと排出とは、ガス抜き空間を真空ポンプに接続することにより、公知のやり方で行うことができる。こうして、例えば、水が蒸発することにより生じる多量の気体の放出により、材料が過剰に流れても、簡便に埋め合わされ抑制される。本発明によれば、可塑化領域とろ過領域におけるそれぞれの圧力は、前記流路を通じてのみガス抜き及び取出し領域に接続され、取出しスクリュへの一定な充填と合成樹脂の一定なガス抜きとが確保される。これにより、汚れ粒子が、可塑化領域からガス抜き領域に、溶融体フィルタを通過することなく送り込まれないようになる。

可塑化領域につながる逆向きに作用する回転送りねじ山部に、ろ過されていない、可塑化された合成樹脂が入ることにより生じる、送りねじ山部の磨耗を減らすには、溶融体フィルタの出口側で、好ましくは逆止め弁を備えた、少なくとも１個の帰還路を通じて、押出スクリュの装置の供給側にある逆向きに作用する送りねじ山部に前記流路を接続するとよい。この送りねじ山部を通じて、少量のろ過済み合成樹脂を意図的に可塑化領域に戻すことにより、ろ過されていない合成樹脂が、逆向きに作用する送りねじ山部に確実に入らないようになる。逆止め弁は、ろ過されていない合成樹脂が、特に装置の始動段階でろ過済み側に流れるのを確実に防止する。

ガス抜き効果を向上するには、好ましくは、ねじ山のないガス抜き空間を、押出スクリュの逆向きに作用する送りねじ山部と、押出スクリュのこれと同じ向きに作用する他方のねじ山部との間に、好ましくは、ねじ山のないガス抜き空間であって、押出スクリュ及び／又はハウジングにより構成される空間を設ける。この領域にガス抜き穴を通じて入り込む気体は、逆向きに作用する送りねじ山部と、押出スクリュと同じ向きに作用する他方のねじ山部とを通じて、装置から簡単に排出され、好ましい圧力の分断が確実にもたらされる。

溶融された合成樹脂の粘度が低いため、又は、逆向きに作用する送りねじ山部の磨耗などの理由で、合成樹脂材料が、逆向きに作用する送りねじ山部を通じて、押出スクリュと同じ向きに作用する他方のねじ山部の方へ流れるのを避けるには、押出スクリュと同じ向きに作用する他方のねじ山部とガス抜き空間との間に、好ましくはねじ山の高さが小である、逆向きに作用する送りねじ山部を追加するのが好ましい。

押出スクリュと同じ向きに作用するねじ山部の流体密度を向上させるには、押出スクリュに、前記流路のスクリュの取出し側にある開口の近傍に堰止め部材を設けるとよい。この堰止め部材は、例えば、リング形状の部材とし、ガス抜き領域に対し、送りねじ山のピッチが短く及び／又はスクリュのコア径が増大している。こうすると、押出スクリュと同じ向きに作用するねじ山部に対する合成樹脂物の対抗圧力が、増大する。

熱可塑性合成樹脂材料の押出用装置は、ハウジング１内に取り付けた押出移送スクリュ２を備える。このスクリュは、その供給側に設けた可塑化領域Ｐと、取出し領域Ａの前に設けたガス抜き領域Ｅとを有する。可塑化領域Ｐとガス抜き領域Ｅとの間には、反対方向にねじ山が形成されることにより逆向きに作用する送りねじ山部３が、設けられ、この送りねじ山部３に対して、溶融体フィルタ４を収容する流路５がまたがっている。可塑化領域で生じたガスがガス抜き領域Ｅに直接流入するのを回避するため、押出スクリュ２には、別の送りねじ山部７も設けられ、この別の送りねじ山部は、押出スクリュと同じ方向に作用し、逆向きに作用する送りねじ山部３と、流路５のガス抜き領域Ｅへの開口６との間に設けられる。逆向きに作用する送りねじ山部３と、押出スクリュと同じ方向に作用する別の送りねじ山部７との間の過渡領域には、ガス抜き穴８が設けられて、ここから、送りねじ山部領域に入るガスと汚染物とを、押出装置１から都合よく排出でき、圧力の分断（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ｏｆ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）をもたらす。

処理すべき合成樹脂材料は、充填口９を通じて装置１に供給される。押出スクリュ２は、可塑化領域Ｐ内で合成樹脂材料を溶融化し、溶融された合成樹脂材料は、次いで、流路５に沿って流れ溶融体フィルタ４を通過する。処理すべき合成樹脂材料は、ガス抜き領域Ｅでガス抜きされる。オプショナルであるが、真空ポンプ１１に接続されたガス抜き孔１０を、この領域に複数個設けてもよい。必要に応じて、ガス抜き穴８用に、真空ポンプを設けてもよい。ガス抜き処理に続いて、処理すべき合成樹脂材料は、取出し領域Ａを通じて装置１から取り出され、オプショナルであるが、成形モールド、造粒ヘッドなどに供給される。２個の送りねじ山部３及び７があるため、合成樹脂材料が、可塑化領域及びガス抜き領域から両送りねじ山部の領域に入ることが回避される。

溶融体フィルタ４の流路５と連通する出口は、逆止め弁１３を備えた帰還路１２を通じて、押出スクリュ２の逆向きに作用する送りねじ山部３に接続される。このため、ろ過済みの少量の合成樹脂材料は、装置の稼働中、意図的に可塑化領域に戻されて、汚染物を含み磨耗を促進する合成樹脂材料が、送りねじ山部３を設けた箇所に入るのを回避される。ガス抜きを向上するためには、逆向きに作用する送りねじ山部と、押出スクリュ２と同じ向きに作用する送りねじ山部との間に、ねじ山を備えないガス抜き空間１４を設ける。合成樹脂材料が可塑化側からガス抜き側に流れるのを確実に回避するには、押出スクリュと同じ方向に作用する送りねじ山部７と、ガス抜き空間１４との間に、比較的ねじ山の高さが小である、逆向きに作用する送りねじ山部１５を、追加する。押出スクリュ２は、流路５の出口側の開口近傍に、堰き止めリング状に堰き止め部材１６を備えることにより、押出スクリュと同じ方向に作用する送りねじ山部７のガス密閉性を高める。

本発明を応用した装置の実施形態の一例の断面図を示す。

Claims (6)

1. 押出スクリュを取り付けるハウジングを備え、押出スクリュが、供給側にある可塑化領域と、押出スクリュの取出し領域の上流に位置付けられ設けられたガス抜き領域と、可塑化領域とガス抜き領域と間に設けられて、熱可塑性合成樹脂物を押出す方向と逆向きに作用する送りねじ山部（３）とを有し、少なくとも１個の流路が、溶融体フィルタを備えるとともに、前記逆向きに作用する送りねじ山部をまたがる、熱可塑性合成樹脂物を押し出す装置において、前記押出スクリュ（２）は、熱可塑性合成樹脂物を押出す方向と同じ方向に作用する送りねじ山部（７）を、前記熱可塑性合成樹脂物を押出す方向とは逆向きに作用する送りねじ山部（３）と、前記押出スクリュのガス抜き領域に設けられた前記流路（５）の開口（６）との間に有し、前記ハウジング（１）には、前記熱可塑性合成樹脂物を押出す方向と同じ方向に作用する送りねじ山部（７）と前記熱可塑性合成樹脂物を押出す方向と逆向きに作用する送りねじ山部（３）との間にある過渡領域に、少なくとも１個のガス抜き穴（８）を備えることを特徴とする装置。
2. 少なくとも１個の帰還路（１２）を備える帰還路を備え、この帰還路は、前記溶融体フィルタ（４）の出口側で前記流路（５）から出て、前記押出スクリュの逆向きに作用する送りねじ山部（３）に至ることを特徴する、請求項１に記載の装置。
3. 前記少なくとも１個の帰還路（１２）は、逆止め弁（１３）を備えることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 前記熱可塑性合成樹脂物を押出す方向と同じ向きに作用する送りねじ山部（７）と、前記熱可塑性合成樹脂物を押出す方向と逆向きに作用する送りねじ山部（３）との間に設けられた、ねじ山を備えないガス抜き空間（１４）を備えることを特徴する、請求項１乃至３のいずれか１に記載の装置。
5. 前記熱可塑性合成樹脂物を押出す方向と同じ向きに作用する送りねじ山部と前記ガス抜き空間（１４）との間に設けられた、前記熱可塑性合成樹脂物を押出す方向と逆向きに作用する、別個の送りねじ山部（１５）も備えることを特徴する、請求項４に記載の装置。
6. 前記押出スクリュ（２）は、前記流路（５）の押出スクリュのガス抜き領域への開口近傍に設けられた堰き止め部材（１６）を備えることを特徴する、請求項１乃至５のいずれか１に記載の装置。

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