DE112015004870T5

DE112015004870T5 - Extruder und Kneteinrichtung

Info

Publication number: DE112015004870T5
Application number: DE112015004870.7T
Authority: DE
Inventors: Akiyoshi Kobayashi; Shigeyuki Fujii; Hiroshi Shimizu
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd; HSP Technologies Inc
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd; HSP Technologies Inc
Priority date: 2014-10-27
Filing date: 2015-10-23
Publication date: 2017-07-27
Also published as: KR20170078752A; US20170225360A1; WO2016068049A1; CN107107443A; US11400632B2; KR102015715B1; CN107107443B; JP2016083869A; JP6446235B2; TW201636181A; TWI626145B

Abstract

Die vorliegende Erfindung kann einen Extruder und eine Kneteinrichtung bereitstellen, die eine Trommel aufweisen, die entsprechend einer Ausrichtung von Schneckenelementen auf einfache Weise modifiziert werden kann, wenn Schneckenelemente zum Kneten eines Rohmaterials in einer Axialrichtung der Schnecke ordnungsgemäß ausgerichtet sind. Ein Extruder weist eine Schnecke 21 für den Extruder, die mit einem Schneckenelement zum Kneten eines Rohmaterials vorgesehen ist, und eine Trommel 20 auf, die einen Zylinderabschnitt 33 aufweist, in den die Schnecke drehbar eingebracht ist. Mehrere Schneckenelemente, identisch zum Schneckenelement, sind in einer Längsrichtung der Schnecke gemäß einer bestimmten Vorschrift vorgesehen. Die Trommel ist durch blockartiges Kombinieren mehrerer Trommelblöcke 31, 31b und 31c integriert. Jeder der mehreren Trommelblöcke ist entsprechend einer Länge des Schneckenelements, das in der Längsrichtung der Schnecke vorgesehen ist, eingerichtet. Das Schneckenelement weist einen Abschnitt, der das Rohmaterial einer Scherwirkung unterzieht, und einen Abschnitt auf, der das Rohmaterial einer Zugwirkung unterzieht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Extruder und eine Kneteinrichtung, die eine Trommel aufweisen, in der eine Schnecke drehbar eingebracht ist. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Trommel, die gemäß einer Ausrichtung von Schneckenelementen auf einfache Weise modifiziert werden kann, wenn Schneckenelemente zum Kneten eines Rohmaterials ordnungsgemäß in einer Axialrichtung einer Schnecke ausgerichtet sind.
Stand der Technik
Als eine Technik zum Kneten von Rohmaterialien offenbart die Patentliteratur 1 eine Chargenkneteinrichtung, die imstande ist, Rohmaterialien auf einem Nano-Niveau zu dispergieren und diese ohne Verwendung von Zusatzstoffen zu kneten. Die Chargenkneteinrichtung weist eine rückführende Schnecke und einen zylindrischen Körper auf, in dem die Schnecke drehbar eingebracht ist. In der Kneteinrichtung wird ein Umlaufprozess des Zuführens eines Rohmaterials, das von einem hinteren Ende in den Zylinderabschnitt eingebracht wird, in einen Spalt eines vorderen Endes der Schnecke und des anschließenden Zurückbringens des Rohmaterials aus dem Spalt zum hinteren Ende der Schnecke wiederholt.
Während des Umlaufprozesses wird die "Scherwirkung", die aus der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der sich drehenden Schnecke und der Innenfläche des Zylinderabschnitts herrührt, auf das Rohmaterial aufgebracht, während das Rohmaterial vom hinteren Ende zum vorderen Ende der Schnecke zugeführt wird, und eine "Zugwirkung", die auftritt, wenn das Rohmaterial von einem breiten Abschnitt durch einen schmalen Abschnitt tritt, wird auf das Rohmaterial aufgebracht, während das Rohmaterial vom Spalt der Schneckenvorderseite durch die Öffnung der Schnecke zugeführt wird.
Ferner wird das Rohmaterial im Zylinderabschnitt mehrfach dem Scherfluss und einem Zugfluss unterzogen. Ein bestimmtes geknetetes Material wird gemäß der Zeit hergestellt, in welcher der Scherfluss und der Zugfluss wiederholt werden, das heißt, gemäß einer Umlaufzeit.
Zitatliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1

PCT Internationale Veröffentlichung Nr. WO2010/061872

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei der Vorrichtung der Patentliteratur 1 kann das nächste Kneten nur durchgeführt werden, nachdem eine bestimmte Menge des Rohmaterials im Zylinderabschnitt umgelaufen bzw. zirkuliert und geknetet ist und das geknetete Material vollständig aus dem Zylinderabschnitt abgegeben ist. In anderen Worten, das geknetete Material kann nicht aus dem Zylinderabschnitt abgegeben werden, während das Rohmaterial sich in einem geschlossenen Raum im Zylinderabschnitt in Umlauf befindet. Aus diesem Grund bestand eine gewisse Beschränkung im Hinblick auf eine Verbesserung der Produktivität des gekneteten Materials.
Als Maßnahme zur Verbesserung der Produktivität des gekneteten Materials können mehrere Schneckenelemente zum Kneten des Rohmaterials (beispielsweise Abschnitt zum Aufbringen einer Scherwirkung und Abschnitt zum Aufbringen einer Zugwirkung) in der Axialrichtung der Schnecke angeordnet werden.
In diesem Verfahren ist die Häufigkeit des mehrfachen Anwendens der Scherwirkung und der Zugwirkung in Bezug auf die Länge (Schneckenlänge) in der Axialrichtung der Schnecke bestimmt, wenn die Anzahl der Umläufe der Schnecke konstant eingestellt ist. Wenn beispielsweise die Häufigkeit der Anwendung erhöht wird, wird Schneckenlänge gemäß der Zunahme vergrößert, und, umgekehrt, wenn die Häufigkeit der Anwendung verringert wird, wird die Länge gemäß der Abnahme verringert.
Wenn in diesem Fall die Schneckenlänge aufgrund der Erhöhung oder Verringerung der Häufigkeit der Anwendung geändert wird, muss die Länge der Trommel gemäß dieser Änderung der Schneckenlänge variiert werden.
Allerdings wird die bekannte Trommel durch Kombinieren beispielsweise von Trommelelementen derselben Größe, die gemäß gleichen Standards ausgebildet sind, integriert. Aus diesem Grund treten keine Probleme auf, wenn die Länge des Zylinderabschnitts, die nach dem Kombinieren der Trommelelemente erhalten wird, mit der Länge der Schnecke, die nach dem Variieren der "Schneckenlänge" erhalten wird, übereinstimmt, aber wenn dies nicht zutrifft, ist eine schwierige Arbeit, wie etwa eine feine Anpassung der Schneckenlänge an die Länge des Zylinderabschnitts, nötig.
Es wurde daher die Entwicklung einer Trommel gefordert, bei der, wenn die Häufigkeit der Anwendung zunimmt oder abnimmt und die "Schneckenlänge" variiert wird, die Trommelstruktur auf einfache Weise modifiziert werden kann, um mit der Variation der "Schneckenlänge" übereinzustimmen.
Die vorliegende Erfindung wurde als Antwort auf diese Forderung getätigt, und deren Aufgabe besteht darin, einen Extruder und eine Kneteinrichtung bereitzustellen, die eine Trommel aufweisen, die gemäß der Ausrichtung von Schneckenelementen auf einfache Weise modifiziert werden kann, wenn Schneckenelemente zum Kneten eines Rohmaterials ordnungsgemäß in einer Axialrichtung einer Schnecke ausgerichtet sind.
Lösung des Problems
Zum Lösen dieser Aufgabe weist der Extruder der vorliegenden Erfindung auf: eine Schnecke für den Extruder, die mit einem Schneckenelement zum Kneten eines Rohmaterials vorgesehen ist, und eine Trommel, die einen Zylinderabschnitt aufweist, in den die Schnecke drehbar eingebracht ist. Mehrere Schneckenelemente, identisch zum Schneckenelement, sind in einer Längsrichtung der Schnecke gemäß einer bestimmten Regel bzw. Vorschrift vorgesehen. Die Trommel ist durch blockartiges Kombinieren mehrerer Blöcke integriert. Jeder der mehreren Trommelblöcke ist entsprechend einer Länge des Schneckenelements, das in der Längsrichtung der Schnecke vorgesehen ist, eingerichtet.
Die Kneteinrichtung der vorliegenden Erfindung weist den oben dargelegten Extruder und eine Bearbeitungseinrichtung (processor) auf, die dem Extruder ein Rohmaterial zuführt. Die Schnecke für den Extruder hat eine gerade Achse entlang einer Transportrichtung des Rohmaterials und weist einen Schneckenkörper auf, der sich um die Achse dreht. Die Kneteinrichtung weist als Schneckenelement auf: einen Transportabschnitt, der das Rohmaterial bei Drehung des Schneckenkörpers in einer Axialrichtung entlang einer Außenumfangsfläche transportiert, die sich in einer Umfangsrichtung des Schneckenkörpers erstreckt, und einen Durchgang, der in dem Schneckenkörper vorgesehen ist, in den das Rohmaterial, das vom Transportabschnitt transportiert wird, fließt und in dem das Rohmaterial in einer Axialrichtung des Schneckenkörpers fließt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die vorliegende Erfindung kann einen Extruder und eine Kneteinrichtung bereitstellen, die eine Trommel aufweisen, die entsprechend der Ausrichtung von Schneckenelementen auf einfache Weise modifiziert werden kann, wenn Schneckenelemente zum Kneten eines Rohmaterials ordnungsgemäß in einer Axialrichtung einer Schnecke ausgerichtet sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine kontinuierliche Bearbeitungsvorrichtung eines hohen Schervermögens (Knetvorrichtung) gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist eine Querschnittansicht, die einen ersten Extruder zeigt, der in der ersten Ausführungsform angewendet wird.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, in dem zwei Schnecken des ersten Extruders miteinander im Eingriff stehen.
4 ist eine Querschnittansicht, die einen dritten Extruder zeigt, der in der ersten Ausführungsform angewendet wird.
5 ist eine Querschnittansicht, die einen zweiten Extruder zeigt, der in der ersten Ausführungsform angewendet wird.
6 ist eine Querschnittansicht, die den zweiten Extruder der ersten Ausführungsform zeigt, wobei Querschnitte einer Trommel und einer Schnecke dargestellt sind.
7 ist eine Seitenansicht, welche die Schnecke zeigt, die in der ersten Ausführungsform angewendet wird.
8 ist eine Querschnittansicht, betrachtet entlang der Linie F8-F8 in 6.
9 ist eine Querschnittansicht, betrachtet entlang der Linie F9-F9 in 6.
10 ist eine Seitenansicht, die eine Fließrichtung eines Rohmaterials bezüglich der Schnecke gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
11 ist eine Querschnittansicht, die den zweiten Extruder der ersten Ausführungsform zeigt, wobei die Fließrichtung des Rohmaterials bei Drehung der Schnecke schematisch dargestellt ist.
12 ist eine Querschnittansicht, die einen zweiten Extruder zeigt, der in einer zweiten Ausführungsform angewendet wird.
13 ist eine Querschnittansicht, die den zweiten Extruder der zweiten Ausführungsform zeigt, wobei Querschnitte einer Trommel und einer Schnecke dargestellt sind.
14 ist eine Querschnittansicht, betrachtet entlang der Linie F14-F14 in 13.
15 ist eine perspektivische Ansicht, die einen röhrenförmigen Körper zeigt, der in der zweiten Ausführungsform angewendet wird.
16 ist eine Seitenansicht, die eine Fließrichtung eines Rohmaterials bezüglich der Schnecke gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
17 ist eine Querschnittansicht, die den zweiten Extruder der zweiten Ausführungsform zeigt, wobei die Fließrichtung des Rohmaterials bei Drehung der Schnecke schematisch dargestellt ist.
18 ist eine Querschnittansicht, die einen zweiten Extruder zeigt, der in einer dritten Ausführungsform angewendet wird.
19 ist eine Querschnittansicht, die den zweiten Extruder der dritten Ausführungsform zeigt, wobei Querschnitte einer Trommel und einer Schnecke dargestellt sind.
20 ist eine Seitenansicht, welche die Schnecke zeigt, die in der dritten Ausführungsform angewendet wird.
21 ist eine Querschnittansicht, betrachtet entlang der Linie F21-F21 in 20.
22 ist eine perspektivische Ansicht, die einen röhrenförmigen Körper zeigt, der in der dritten Ausführungsform angewendet wird.
23 ist eine transversale Querschnittansicht, die den röhrenförmigen Körper in 22 zeigt.
24 ist eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel des Aufbaus des röhrenförmigen Körpers zeigt, der in der dritten Ausführungsform angewendet wird.
25 ist eine Seitenansicht, die eine Fließrichtung eines Rohmaterials bezüglich der Schnecke gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
26 ist eine Querschnittansicht, die den zweiten Extruder der dritten Ausführungsform zeigt, wobei die Fließrichtung des Rohmaterials bei Drehung der Schnecke schematisch dargestellt ist.
27 ist eine Querschnittansicht, die einen ersten Extruder gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
28 ist eine Querschnittansicht, die einen zweiten Extruder gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt.
29 ist eine Querschnittansicht, die einen zweiten Extruder gemäß einer sechsten Ausführungsform zeigt.
30 ist eine Querschnittansicht, die einen zweiten Extruder gemäß einer siebten Ausführungsform zeigt.
31 ist eine Querschnittansicht, die einen zweiten Extruder gemäß einer achten Ausführungsform zeigt.
Kurze Beschreibung von Ausführungsformen
[Erste Ausführungsform]
Es wird eine erste Ausführungsform mit Bezug auf 1 bis 11 beschrieben.
1 zeigt schematisch eine Struktur einer kontinuierlichen Bearbeitungsvorrichtung 1 eines hohen Schervermögens (Knetmaschine) der ersten Ausführungsform. Die Bearbeitungsvorrichtung 1 eines hohen Schervermögens weist einen ersten Extruder (Bearbeitungseinrichtung) 2, einen zweiten Extruder 3 und einen dritten Extruder (Entschäumer) 4 auf. Der erste Extruder 2, der zweite Extruder 3 und der dritte Extruder 4 sind in Reihe miteinander verbunden.
Der erste Extruder 2 ist beispielsweise eine Bearbeitungseinrichtung (processor) zum vorbereitenden Kneten und Schmelzen von Materialien aus zwei Arten inkompatibler Harze oder dergleichen. Als zwei Arten von Harzen werden etwa Polykarbonatharz (PC) und Polymethylmethacrylatharz (PMMA) verwendet. Diese Harze werden dem ersten Extruder 2 beispielsweise in einem pelletförmigen Zustand zugeführt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein mitrotierender Doppelschneckenkneter als erster Extruder 2 verwendet, um den Grad des Knetens und Schmelzens der Harze zu verbessern. 2 und 3 zeigen ein Beispiel eines Doppelschneckenkneters. Der Doppelschneckenkneter weist eine Trommel 6 und zwei Schnecken 7a und 7b auf, die in der Trommel 6 aufgenommen sind. Die Trommel 6 weist einen Zylinderabschnitt 8 auf, der eine Form hat, die durch Kombinieren von zwei Zylindern erhalten wird. Das oben erwähnte Harz wird durch eine Zufuhröffnung 9, die an einem Endabschnitt der Trommel 6 vorgesehen ist, dem Zylinderabschnitt 8 auf kontinuierliche Weise zugeführt. Ferner ist die Trommel 6 mit einem Heizer vorgesehen, um das Harz zu schmelzen.
Die Schnecken 7a und 7b sind in einem Zustand in dem Zylinderabschnitt 8 aufgenommen, in dem diese ineinander greifen. Die Schnecken 7a und 7b drehen sich in derselben Richtung, wenn sie ein Drehmoment empfangen, das von einem Motor (nicht gezeigt) übertragen wird. Wie es in 3 gezeigt ist, ist jede der Schnecken 7a und 7b mit einem Zufuhrabschnitt 11, einem Knetabschnitt 12 und einem Pumpabschnitt 13 vorgesehen. Der Zufuhrabschnitt 11, der Knetabschnitt 12 und der Pumpabschnitt 13 sind in einer Axialrichtung der Schnecken 7a und 7b ausgerichtet.
Der Zufuhrabschnitt 11 weist einen spiralförmig gewundenen Schneckengang 14 auf. Die Schneckengänge 14 der Schnecken 7a und 7b werden in Drehung versetzt, während diese ineinander greifen, und transportieren zwei Arten von Harzen, die von der Zufuhröffnung 9 an die Knetabschnitte 12 zugeführt werden.
Der Knetabschnitt 12 weist mehrere Scheiben 15 auf, die in der Axialrichtung der Schnecken 7a und 7b angeordnet sind. Die Scheiben 15 der Schnecken 7a und 7b werden in Drehung versetzt, während diese einander zugewandt sind, und kneten das Harz, das von den Zufuhrabschnitten 11 zugeführt wird, auf eine vorbereitende Weise. Das geknetete Harz wird den Pumpabschnitten 13 durch Drehung der Schnecken 7a und 7b zugeführt.
Der Pumpabschnitt 13 weist einen spiralförmig gewundenen Schneckengang 16 auf. Die Schneckengänge 16 der Schnecken 7a und 7b werden in Drehung versetzt, während diese ineinander greifen, und drücken das vorbereitend geknetete Harz aus einem Abgabeende der Trommel 6 heraus.
Gemäß einem solchen Doppelschneckenextruder wird das Harz, das den Zufuhrabschnitten 11 der Schnecken 7a und 7b zugeführt wird, beim Empfang von erzeugter Scherwärme, die mit der Drehung der Schnecken 7a und 7b zusammenhängt, und der Wärme vom Heizer geschmolzen. Das Harz, das durch das vorbereitende Kneten in dem Doppelschneckenkneter geschmolzen ist, bildet ein gemischtes Rohmaterial aus. Das Rohmaterial wird durch das Abgabeende der Trommel 6 dem zweiten Extruder 3 auf kontinuierliche Weise zugeführt, wie es durch den Pfeil A in 1 gekennzeichnet ist.
Ferner wird das Harz nicht unbedingt nur geschmolzen, sondern es kann eine Scherwirkung auf das Harz aufgebracht werden, durch Ausbilden des ersten Extruders 2 als Doppelschneckenextruder. Wenn das Rohmaterial dem zweiten Extruder 3 zugeführt wird, ist das Rohmaterial aus diesem Grund durch das vorbereitende Kneten in dem ersten Extruder 2 geschmolzen und wird auf einer optimalen Viskosität gehalten. Wenn das Rohmaterial dem zweiten Extruder 3 kontinuierlich zugeführt wird, kann ferner durch Ausbilden des ersten Extruders 2 als Doppelschneckenkneter eine bestimmte Menge pro Zeiteinheit des Rohmaterials auf stabile bzw. zuverlässige Weise zugeführt werden. Die Last auf den zweiten Extruder 3, der das Rohmaterial vollständig knetet, kann somit verringert werden.
Der zweite Extruder 3 ist ein Element zum Herstellen eines gekneteten Materials, das eine mikroskopische Dispersionsstruktur aufweist, in der Polymerkomponenten des Rohmaterials nano-dispergiert sind. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Einschneckenextruder als zweiter Extruder 3 angewendet. Der Einschneckenextruder weist eine Trommel 20 und eine Extruderschnecke 21 (im Folgenden als Schnecke 21 bezeichnet) auf. Die Schnecke 21 weist eine Funktion des mehrfachen Aufbringens der Scherwirkung und der Zugwirkung auf das geschmolzene Rohmaterial auf. Die Struktur des zweiten Extruders 3, der die Schnecke 21 aufweist, wird weiter unten im Detail beschrieben.
Der dritte Extruder 4 ist ein Element zum Ansaugen und Entfernen der Gaskomponenten, die in dem gekneteten Material, das aus dem zweiten Extruder 3 abgegeben wird, enthalten sind. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Einschneckenextruder als dritter Extruder 4 angewendet. Wie es in 4 gezeigt ist, weist der Einschneckenextruder eine Trommel 22 und eine Entgasungsschnecke 23 auf, die in der Trommel 22 aufgenommen ist. Die Trommel 22 weist einen Zylinderabschnitt 24 auf, der als geradliniger Zylinder gestaltet ist. Das geknetete Material, das aus dem zweiten Extruder 3 herausgedrückt wird, wird kontinuierlich durch einen axialen Endabschnitt des Zylinderabschnitts 24 in den Zylinderabschnitt 24 zugeführt.
Die Trommel 22 weist eine Entgasungsöffnung 25 auf. Die Entgasungsöffnung 25 öffnet sich an einem axial mittleren Abschnitt des Zylinderabschnitts 24 und ist mit einer Vakuumpumpe 26 verbunden. Ferner ist der andere Endabschnitt des Zylinderabschnitts 24 der Trommel 22 durch einen Kopfabschnitt 27 verschlossen. Der Kopfabschnitt 27 weist eine Abgabeöffnung 28 auf, durch die das geknetete Material abgegeben wird.
Die Entgasungsschnecke 23 ist in dem Zylinderabschnitt 24 aufgenommen. Die Entgasungsschnecke 23 dreht sich in eine Richtung, wenn diese ein Drehmoment, das von einem Motor (nicht gezeigt) übertragen wird, empfängt. Die Entgasungsschnecke 23 weist einen spiralförmig gewundenen Schneckengang 29 auf. Der Schneckengang 29 dreht sich integral mit der Entgasungsschnecke 23 und transportiert das geknetete Material, das dem Zylinderabschnitt 24 zugeführt wird, auf kontinuierliche Weise zum Kopfabschnitt 27. Wenn das geknetete Material an eine Position transportiert ist, die der Entgasungsöffnung 25 entspricht, wirkt der Vakuumdruck der Vakuumpumpe 26 auf das geknetete Material. Das heißt, gasförmige Substanzen und andere flüchtige Komponenten, die in dem gekneteten Material enthalten sind, werden auf kontinuierliche Weise angesaugt und aus dem gekneteten Material entfernt, indem das Innere des Zylinderabschnitts 24 durch eine Vakuumpumpe auf einen negativen Druck gebracht wird. Das geknetete Material, aus dem die gasförmigen Substanzen und andere flüchtige Substanzen entfernt wurden, wird durch die Abgabeöffnung 28 des Kopfabschnitts 27 kontinuierlich nach außen, bezüglich der Bearbeitungsvorrichtung 1 eines hohen Schervermögens, abgegeben.
Als Nächstes wird der zweite Extruder 3 im Detail beschrieben.
Wie es in 1, 5 und 6 gezeigt ist, ist die Trommel 20 des zweiten Extruders 3 als ein gerader Zylinder gestaltet und horizontal angeordnet. Die Trommel 20 ist durch Kombinieren mehrerer Trommelblöcke 31a, 31b und 31c, die als Blöcke ausgebildet sind, integriert. Drei Trommelblöcke 31b sind in 1 gezeigt, aber dies stellt lediglich ein Beispiel dar, und es versteht sich, dass die Anzahl der Trommelblöcke 31b erhöht oder verringert werden kann, beispielsweise gemäß der Länge der Schnecke 21, die entsprechend der Anzahl der "Schneckenelemente", die weiter unten beschrieben sind, variierbar ist.
Jeder der Trommelblöcke 31a, 31b und 31c weist eine zylindrische Durchgangsöffnung 32 auf. Die Trommelblöcke 31a, 31b und 31c werden auf integrale Weise kombiniert, so dass deren Durchgangsöffnungen 32 auf koaxiale Weise kontinuierlich sind. Die Durchgangsöffnungen 32 der entsprechenden Trommelblöcke 31a, 31b und 31c wirken zusammen, um in der Trommel 20 einen Zylinderabschnitt 33 in einer zylindrischen Gestalt zu definieren. Der Zylinderabschnitt 33 erstreckt sich in der Axialrichtung der Trommel 20.
Eine Zufuhröffnung 34 ist an dem Trommelblock 31a an einem axialen Endabschnitt der Trommel 20 ausgebildet. Die Zufuhröffnung 34 kommuniziert mit dem Zylinderabschnitt 33, und das Rohmaterial, das durch den ersten Extruder 2 gemischt wurde, wird der Zufuhröffnung 34 auf kontinuierliche Weise zugeführt.
Ein Heizer 200 ist an jedem der Trommelblöcke 31a, 31b und 31c vorgesehen. Die Heizer 200 sind entlang Außenflächen der entsprechenden Trommelblöcke 31a, 31b und 31c angeordnet, um den Zylinderabschnitt 33 abzudecken. Die Heizer 200 stellen die Temperatur der Trommel 20 so ein, dass die Temperatur der Trommel 20 eine optimale Temperatur zum Kneten des Rohmaterials ist. Ferner ist jeder der Trommelblöcke 31a, 31b und 31c mit einem Kühlmitteldurchgang 35 vorgesehen, durch den ein Kühlmittel, wie etwa Wasser oder Öl, strömt. Der Kühlmitteldurchgang 35 ist so angeordnet, dass dieser den Zylinderabschnitt 33 umgibt. Das Kühlmittel strömt entlang des Kühlmitteldurchgangs 35, um die Trommel 20 aktiv zu kühlen, wenn die Temperatur der Trommel 20 eine bestimmte obere Grenze übersteigt.
Der Trommelblock 31c an dem axial anderen Endabschnitt der Trommel 20 ist durch einen Kopfabschnitt 36 verschlossen. Der Kopfabschnitt 36 weist eine Abgabeöffnung 36a auf. Die Abgabeöffnung 36a ist an einer Seite der Trommel 20 angeordnet, die der Zufuhröffnung 34 axial gegenüberliegt, und ist mit dem dritten Extruder 4 verbunden.
In einer solchen Trommel 20 sind beispielsweise Durchgangsöffnungen (nicht gezeigt) in einer Axialrichtung an vier Ecken jedes der Trommelblöcke 31a, 31b und 31c und des Kopfabschnitts 36 ausgebildet, so dass Verbindungsstäbe 201, wie etwa Zugstangen, in die Durchgangsöffnungen eingebracht werden können (vgl. 1). Die Trommelblöcke 31a, 31b und 31c und der Kopfabschnitt 36 können miteinander integriert werden, durch Einbringen der Verbindungsstäbe 201 in die Durchgangsöffnungen an vier Ecken und Festziehen beider Enden der Verbindungsstäbe 201 mit Muttern 202 und 203, in einem Zustand, in dem die Trommelblöcke 31a, 31b und 31c und der Kopfabschnitt 36 in der Axialrichtung nebeneinander angeordnet sind.
In diesem Fall sind die Muttern 202 an einer Seite in einer Außenendfläche 20a des Trommelblocks 31a (Trommel 20) vertieft, um eine Drehung zu unterbinden, und die Muttern 203 auf der anderen Seite sind an einer Außenendfläche 20b des Kopfabschnitts 36 (Trommel 20) drehbar vorgesehen (vgl. 1). Somit können die Trommelblöcke 31a, 31b und 31c und der Kopfabschnitt 36 allein durch Festziehen der Mutter 203 auf der anderen Seite auf einfache Weise integriert werden.
Ferner sind entgegengesetzte Endflächen aller Trommelblöcke 31a, 31b und 31c und des Kopfabschnitts 36 vorzugsweise einer spiegelnden bzw. glättenden Endbearbeitung (specular finish) unterzogen. Die benachbarten Endflächen können dadurch ohne Spalt dazwischen in einen engen Kontakt gebracht werden, wenn alle Trommelblöcke 31a, 31b und 31c und der Kopfabschnitt 36 durch die Verbindungsstäbe 201 in der Axialrichtung festgezogen werden. Somit kann das Innere des Zylinderabschnitts 33 der Trommel 20 flüssigkeitsfest gemacht werden.
Die Verbindungsstäbe 201 sind in den Zeichnungen, außer 1, nicht dargestellt, um das Verständnis in den Darstellungen der Zeichnungen zu vereinfachen.
Ferner können, wie es in 5, 6 und 11 gezeigt ist, ein Temperatursensor 204 und ein Drucksensor 205 an jedem der Trommelblöcke 31a, 31b und 31c angebracht werden, um die Temperatur und den Druck in dem flüssigkeitsfesten Zylinderabschnitt 33 zu messen. Das heißt, Anbringöffnungen zum Anbringen verschiedener Sensoren (nicht gezeigt) sind in allen Trommelblöcken 31a, 31b und 31c vorgesehen. Die Anbringöffnungen sind so ausgebildet, dass die Außenflächen der jeweiligen Trommelblöcke 31a, 31b und 31c mit dem Zylinderabschnitt 33 (Durchgangsöffnungen 32) in Kommunikation gebracht werden. Durch Einbringen des Temperatursensors 204 und des Drucksensors 205 in die Anbringöffnungen können die Temperatur und der Druck in dem Zylinderabschnitt 33 genau gemessen werden, beispielsweise in einem Zustand, in dem das Rohmaterial geknetet wird.
Wie es in 5 bis 7 gezeigt ist, weist die Schnecke 21 einen Schneckenkörper 37 auf. Der Schneckenkörper 37 der vorliegenden Ausführungsform ist aus einer Drehwelle 38 und mehreren röhrenförmigen Körpern 39, die zylindrisch gestaltet sind, aufgebaut.
Die Drehwelle 38 weist einen ersten Wellenabschnitt 40 und einen zweiten Wellenabschnitt 41 auf. Der erste Wellenabschnitt 40 ist an einem vorderen Ende der Drehwelle 38 an der Seite eines Endabschnitts der Trommel 20 angeordnet. Der erste Wellenabschnitt 40 weist einen Verbindungsabschnitt 42 und einen Stopperabschnitt 43 auf. Der Verbindungsabschnitt 42 ist mit einer Antriebsquelle, wie etwa einem Motor, über eine Kopplung (nicht gezeigt) gekoppelt. Der Stopperabschnitt 43 ist koaxial zum Verbindungsabschnitt 42 vorgesehen. Der Durchmesser des Stopperabschnitts 43 ist größer als der des Verbindungsabschnitts 42.
Der zweite Wellenabschnitt 41 erstreckt sich von einer Endfläche des Stopperabschnitts 43 des ersten Wellenabschnitts 40 auf koaxiale Weise. Der zweite Wellenabschnitt 41 weist eine Länge auf, die sich im Wesentlichen entlang der Gesamtlänge der Trommel 20 erstreckt, und weist ein hinteres Ende auf, das dem Kopfabschnitt 36 gegenüberliegt. Eine gerade Achse O1, die auf koaxiale Weise durch den ersten Wellenabschnitt 40 und den zweiten Wellenabschnitt 41 tritt, erstreckt sich horizontal in der Axialrichtung der Drehwelle 38.
Der zweite Wellenabschnitt 41, ausgebildet als Vollzylinder, weist einen Durchmesser auf, der kleiner als der des Stopperabschnitts 43 ist. Wie es in 8 und 9 gezeigt ist, sind zwei Federn bzw. Rippen 45a und 45b an der Außenumfangsfläche des zweiten Wellenabschnitts 41 angebracht. Die Federn 45a und 45b erstrecken sich in der Axialrichtung des zweiten Wellenabschnitts 41 an Positionen, die in einer Umfangsrichtung des zweiten Wellenabschnitts 41 um 180° voneinander abweichen.
Wie es in 6 bis 9 gezeigt ist, ist jeder der röhrenförmigen Körper 39 so aufgebaut, dass der zweite Wellenabschnitt 41 den röhrenförmigen Körper auf koaxiale Weise durchdringt. Zwei Federnuten bzw. Aussparungen 49a und 49b sind an der Innenumfangsfläche des röhrenförmigen Körpers 39 ausgebildet. Die Federnuten 49a und 49b erstrecken sich in der Axialrichtung des röhrenförmigen Körpers 39 an Positionen, die in der Umfangsrichtung des zylindrischen Körpers 39 um 180° voneinander abweichen.
Der röhrenförmige Körper 39 wird aus der Richtung des hinteren Endes des zweiten Wellenabschnitts 41 an dem zweiten Wellenabschnitt 41 eingebracht bzw. angebracht, in einem Zustand, in dem die Federnuten 49a und 49b mit den Federn 45a und 45b des zweiten Wellenabschnitts 41 in Übereinstimmung gebracht sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein erster Kragen 44 zwischen dem zuerst auf dem zweiten Wellenabschnitt 41 angebrachten röhrenförmigen Körper 39 und der Endfläche des Stopperabschnitts 43 des ersten Wellenabschnitts 40 vorgesehen. Ferner ist eine Befestigungsschraube 52 an der hinteren Endfläche des zweiten Wellenabschnitts 41 durch einen zweiten Kragen 51 eingeschraubt, nachdem alle röhrenförmigen Körper 39 auf dem zweiten Wellenabschnitt 41 eingebracht bzw. angebracht sind.
Durch dieses Verschrauben werden die röhrenförmigen Körper 39 so zusammengedrückt, dass diese in der Axialrichtung des zweiten Wellenabschnitts 41 zwischen dem ersten Kragen 44 und dem zweiten Kragen 51 festgezogen und in einem Zustand gehalten werden, in dem die Endflächen der benachbarten röhrenförmigen Körper 39 sich ohne Spalt in einem engen Kontakt miteinander befinden.
Ferner werden alle röhrenförmigen Körper 39 an dem zweiten Wellenabschnitt 41 auf koaxiale Weise gekoppelt, und die röhrenförmigen Körper 39 und die Drehwelle 38 werden dadurch in einen Zustand gebracht, in dem diese integral montiert sind. Folglich kann sich jeder der röhrenförmigen Körper 39 zusammen mit der Drehwelle 38 um die Achse O1 drehen, das heißt, der Schneckenkörper 37 kann sich um die Achse O1 drehen.
In diesem Zustand sind die röhrenförmigen Körper 39 Komponenten, die den Außendurchmesser D1 (vgl. 8), des Schneckenkörpers 37 definieren. In anderen Worten, die Außendurchmesser D1 der jeweiligen röhrenförmigen Körper 39, die entlang des zweiten Achsenabschnitts 41 auf koaxiale Weise gekoppelt sind, sind gleichgroß festgelegt. Der Außendurchmesser D1 des Schneckenkörpers 37 (jedes röhrenförmigen Körpers 39) ist ein Durchmesser, der durch die Achse O1 definiert ist, die das Drehzentrum der Drehwelle 38 ist.
Dadurch wird eine segmentartige Schnecke 21, bei welcher der Außendurchmesser D1 des Schneckenkörpers 37 (jedes röhrenförmigen Körpers 39) konstant ist, aufgebaut. Mit der segmentartigen Schnecke 21 ist es möglich, mehrere Schneckenelemente in einer freien Reihenfolge und Kombination entlang der Drehwelle 38 (d.h. des zweiten Wellenabschnitts 41) zu halten. Bezüglich des Schneckenelements kann beispielsweise der röhrenförmige Körper 39, an dem zumindest einige Teile der Schneckengänge 56, 57 und 58, weiter unten dargelegt, ausgebildet sind, als ein Schneckenelement definiert werden.
Somit kann beispielsweise die Änderung oder Einstellung von Spezifikationen oder die Wartung der Schnecke 21 durch Segmentieren der Schnecke 21 deutlich vereinfacht werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform besteht keine Beschränkung im Hinblick auf die Befestigung eines zylindrischen röhrenförmigen Körpers 39 an der Drehwelle 38 durch die Federn 45a bzw. 45b. Beispielsweise kann der röhrenförmige Körper unter Verwendung eines Profils, wie in 2 gezeigt ist, anstelle der Federn 45a und 45b an der Drehwelle 38 befestigt werden.
Ferner ist die segmentartige Schnecke 21 auf koaxiale Weise in einem Zylinderabschnitt 33 einer Trommel 20 aufgenommen. Insbesondere ist der Schneckenkörper 37, in dem mehrere Schneckenelemente entlang der Drehwelle 38 (zweiter Wellenabschnitt 41) gehalten sind, drehbar in dem Zylinderabschnitt 33 aufgenommen. In diesem Zustand steht ein erster Wellenabschnitt 40 (Verbindungsabschnitt 42 und Stopperabschnitt 43) der Drehwelle 38 von einem Endabschnitt der Trommel 20 nach außen, bezüglich der Trommel 20, hervor.
Ferner ist in diesem Zustand ein Transportweg 53 zum Transportieren des Rohmaterials zwischen der Außenumfangsfläche des Schneckenkörpers 37 in der Umfangsrichtung und der Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 33 ausgebildet. Der Transportweg 53 weist einen ringförmigen Querschnitt entlang der Radialrichtung des Zylinderabschnitts 33 auf und erstreckt sich axial entlang des Zylinderabschnitts 33.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Schnecke 21 beim Empfang eines Drehmoments von der Antriebsquelle entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, betrachtet von der vorderen Endseite der Schnecke 21, wie es durch einen Pfeil in 5 dargestellt ist. Gleichzeitig wird die Umdrehungszahl der Schnecke 21 vorzugsweise auf den Bereich von 600 U/min bis 3000 U/min eingestellt.
Wie es in 5 bis 7 gezeigt ist, weist der Schneckenkörper 37 mehrere Transportabschnitte 54 und 59 zum Transportieren des Rohmaterials und mehrere Barriereabschnitte 55 zum Begrenzen des Flusses des Rohmaterials auf. Das heißt, die Barriereabschnitte 55 sind an dem vorderen Ende des Schneckenkörpers 37 angeordnet, das einem Endabschnitt der Trommel 20 entspricht, und der Transportabschnitt 59 zum Abgeben ist an dem hinteren Ende des Schneckenkörpers 37 angeordnet, das dem anderen Endabschnitt der Trommel 20 entspricht. Ferner sind die Transportabschnitte 54 und die Barriereabschnitte 55 vom vorderen Ende zum hinteren Ende des Schneckenkörpers 37 in der Axialrichtung abwechselnd angeordnet, zwischen den Barriereabschnitten 55 und den Transportabschnitten 59.
Die Zufuhröffnung 34 der Trommel 20 ist zum Transportabschnitt 54, der an der Seite des vorderen Endes des Schneckenkörpers 37 angeordnet ist, offen.
Jeder der Transportabschnitte 54 weist einen spiralförmig gewundenen Schneckengang 56 auf. Die Schneckengänge 56 stehen von der Außenumfangsfläche des röhrenförmigen Körpers 39 in der Umfangsrichtung zum Transportweg 53 vor. Die Schneckengänge 56 sind so gewunden, dass das Rohmaterial vom hinteren Ende zum vorderen Ende des Schneckenkörpers 37 transportiert wird, wenn sich die Schnecke 21 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. In anderen Worten, die Schneckengänge 56 sind entgegen dem Uhrzeigersinn gewunden, so dass die Windungsrichtung der Schneckengänge 56 einer linksgängigen Schraube gleicht.
Ferner weist der Transportabschnitt 59 zur Abgabe einen spiralförmig gewundenen Schneckengang 58 auf. Der Schneckengang 58 steht von der Außenumfangsfläche des röhrenförmigen Körpers 39 entlang der Umfangsrichtung zum Transportweg 53 vor. Der Schneckengang 58 ist so gewunden, dass das Rohmaterial vom vorderen Ende zum hinteren Ende des Schneckenkörpers 37 transportiert wird, wenn sich die Schnecke 21 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. In anderen Worten, der Schneckengang 58 ist im Uhrzeigersinn gewunden, so dass die Windungsrichtung des Schneckengangs 58 einer rechtsgängigen Schraube gleicht.
Jeder der Barriereabschnitte 55 weist einen spiralförmig gewundenen Schneckengang 57 auf. Der Schneckengang 57 steht von der Außenumfangsfläche des röhrenförmigen Körpers 39 entlang der Umfangsrichtung zum Transportweg 53 vor. Der Schneckengang 57 ist so gewunden, dass das Rohmaterial vom vorderen Ende zum hinteren Ende des Schneckenkörpers 37 transportiert wird, wenn sich die Schraube 21 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. In anderen Worten, der Schneckengang 27 ist im Uhrzeigersinn gewunden, so dass die Windungsrichtung des Schneckengangs 57 einer rechtsgängigen Schraube gleicht.
Ein Abstandsmaß der Windung des Schneckengangs 57 jedes der Barriereabschnitte 55 ist so festgelegt, dass dieses gleich oder kleiner als ein Abstandsmaß der Windung der Schneckengänge 56 und 58 der Transportabschnitte 54 und 59 ist. Ferner wird ein kleiner Zwischenraum zwischen oberen Abschnitten der Schneckengänge 56, 57 und 58 und der Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 33 sichergestellt.
In diesem Fall ist der Zwischenraum zwischen dem Außendurchmesserabschnitt des Barriereabschnitts 55 (des oberen Abschnitts des Schneckengangs 57) und der Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 33 vorzugsweise auf den Bereich zwischen 0,1 mm oder mehr und 2 mm oder weniger festgelegt. Noch bevorzugter ist der Zwischenraum auf den Bereich zwischen 0,1 mm oder mehr und 0,7 mm oder weniger festgelegt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Rohmaterial nicht durch den Zwischenraum transportiert wird.
Die Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 kann als Längsrichtung des Schneckenkörpers 37 oder, in anderen Worten, Längsrichtung der Schnecke 21 bezeichnet werden.
Die Länge der Transportabschnitte 54 und 59 in der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 wird frei wählbar festgelegt, beispielsweise gemäß der Art des Rohmaterials, dem Knetgrad des Rohmaterials, dem Herstellungsvolumen des gekneteten Materials pro Zeiteinheit und dergleichen. Die Transportabschnitte 54 und 59 kennzeichnen Bereiche, in denen die Schneckengänge 56 und 58 an der Außenumfangsfläche zumindest des röhrenförmigen Körpers 39 ausgebildet sind, sie sind jedoch nicht als Bereiche zwischen Startpunkten und Endpunkten der Schneckengänge 56 und 58 spezifiziert.
In anderen Worten, auch Bereiche der Außenumfangsfläche des zylindrischen Körpers 39, die von den Schneckengängen 56 und 58 versetzt sind, können als Transportabschnitte 54 und 59 angesehen werden. Wenn beispielsweise ein zylindrischer Abstandshalter oder ein zylindrischer Kragen an einer Position benachbart zum zylindrischen Körper 39, der die Schneckengänge 56 und 58 aufweist, angeordnet ist, kann auch der Abstandshalter oder der Kragen von den Transportabschnitten 54 und 59 umfasst sein.
Ferner wird die Länge jedes Barriereabschnitts 55 des Schneckenkörpers 37 in der Axialrichtung frei wählbar festgelegt, beispielsweise gemäß der Art des Rohmaterials, dem Knetgrad des Rohmaterials, dem Herstellungsvolumen des gekneteten Materials pro Zeiteinheit und dergleichen. Die Barriereabschnitte 55 dienen der Begrenzung des Flusses des Rohmaterials, das von den Transportabschnitten 54 zugeführt wird. Die Barriereabschnitte 55 sind eingerichtet, um auf der stromabwärts gelegenen Seite des Rohmaterials in der Transportrichtung benachbart zu den Transportabschnitten 54 zu liegen und zu vermeiden, dass das Rohmaterial, das von den Transportabschnitten 54 zugeführt wird, durch den Zwischenraum zwischen den oberen Abschnitten der Schneckengänge 57 und der Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 33 tritt.
Ferner steht jeder der Schneckengänge 56, 57 und 58 in der Schnecke 21 von der Außenumfangsfläche der mehreren röhrenförmigen Körper 39, die denselben Außendurchmesser D1 aufweisen, zum Transportweg 63 hervor. Aus diesem Grund definiert die Außenumfangsfläche der röhrenförmigen Körper 39 in der Umfangsrichtung einen Basisdurchmesser der Schnecke 21. Der Basisdurchmesser der Schnecke 21 ist entlang der Gesamtlänge der Schnecke 21 konstant.
Wie es in 5 bis 7 und 10 gezeigt ist, weist der Schneckenkörper 37 mehrere Durchgänge 60 auf, die sich in dem Schneckenkörper 37 in der Axialrichtung erstrecken. Wenn ein Barriereabschnitt 55 und zwei Transportabschnitte 54, zwischen denen der Barriereabschnitt 55 sandwichartig vorgesehen ist, als eine Einheit gehandhabt werden, verlaufen die Durchgänge 60 auf querende Weise durch den röhrenförmigen Körper 39 der paarweise vorgesehenen Transportabschnitte 54 und den röhrenförmigen Körper 39 des Barriereabschnitts 55.
In diesem Fall sind die Durchgänge 60 entlang der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 angeordnet, um in bestimmten Abständen (beispielsweise gleichmäßigen Abständen) beabstandet zu sein. Vier Durchgänge 60, die sich in der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 erstrecken, sind in der Axialrichtung im mittleren Abschnitt des Schneckenkörpers 37 in Abständen von 90° in der Umfangsrichtung des Schneckenkörpers 37 angeordnet.
Ferner sind die Durchgänge 60 an Positionen in den röhrenförmigen Körpern 39 vorgesehen, die bezüglich der Achse O1 der Drehwelle 38 exzentrisch sind. In anderen Worten sind die Durchgänge 60 von der Achse O1 versetzt und laufen um die Achse O1 um, wenn sich der Schneckenkörper 37 dreht.
Wie es in 8 und 9 gezeigt ist, sind die Durchgänge 60 beispielsweise Öffnungen, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Ein Innendurchmesser der Öffnung ist beispielsweise auf 1 mm oder mehr und weniger als 6 mm, vorzugsweise 1 mm oder mehr und weniger als 5 mm, festgelegt. Ferner weist der röhrenförmige Körper 39 des Transportabschnitts 54 und des Barriereabschnitts 55 röhrenförmige Wandflächen 61 auf, welche die Öffnungen definieren. Das heißt, die Durchgänge 60 sind die Öffnungen, die allein aus einem Hohlraum ausgebildet sind, und die Wandflächen 61 umgeben die hohlen Durchgänge 60 in der Umfangsrichtung auf eine kontinuierliche Weise. Die Durchgänge 60 sind dadurch als einziger Hohlraum eingerichtet, der den Fluss des Rohmaterials erlaubt. In anderen Worten, keine anderen Elemente, die den Schneckenkörper 37 ausbilden, sind in den Durchgängen 60 vorhanden. Ferner laufen die Wandflächen 61 um die Achse O1 um, ohne dass diese sich auf der Achse O1 drehen, wenn sich der Schneckenkörper 37 dreht.
Wie es in 5, 6 und 11 gezeigt ist, weist jeder der Durchgänge 60 einen Einlass 62, einen Auslass 63 und einen Durchgangskörper 64 auf, der den Einlass 62 und den Auslass 63 miteinander in Kommunikation bringt. Der Einlass 62 und der Auslass 63 sind vorgesehen, um von beiden Seiten eines Barriereabschnitts 55 beabstandet zu sein. Insbesondere öffnet sich der Einlass 62 an der Außenumfangsfläche in der Umgebung des stromabwärts gelegenen Endes des Transportabschnitts 54, an dem Transportabschnitt 54 benachbart zur Seite des vorderen Endes des Schneckenkörpers 37 bezüglich des Barriereabschnitts 55. Ferner öffnet sich der Auslass 63 an der Außenumfangsfläche in der Umgebung des stromaufwärts gelegenen Endes des Transportabschnitts 54, an dem Transportabschnitt 54 benachbart zur Seite des hinteren Endes des Schneckenkörpers 37 bezüglich der Barriereabschnitte 55.
Der Durchgangskörper 64 erstreckt sich in der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 auf geradlinige Weise, ohne sich in der Mitte zu verzweigen. Beispielsweise ist der Durchgangskörper 64, der sich parallel zur Achse O1 erstreckt, in den Zeichnungen dargestellt. Beide Seiten des Durchgangskörpers 64 sind in der Axialrichtung verschlossen.
Der Einlass 62 ist an einer Seite des Durchgangskörpers 64, das heißt, des Abschnitts, der näher am vorderen Ende des Schneckenkörpers 37 liegt, vorgesehen. In diesem Fall kann sich der Einlass 52 von der einen Seitenendfläche des Durchgangskörpers 64 zur Außenumfangsfläche des Schneckenkörpers 37 öffnen oder kann sich von dem Abschnitt, der einer Seitenendfläche des Durchgangskörpers 64, das heißt, dem Abschnitt vor der Endfläche näher liegt, zur Außenumfangsfläche des Schneckenkörpers 37 öffnen. Die Öffnungsrichtung des Einlasses 62 ist nicht auf die Richtung senkrecht zur Achse O1 beschränkt, vielmehr kann sie eine Richtung sein, welche die Achse O1 schneidet. In diesem Fall kann sich der Durchgangskörper 64 von einer Seite in mehreren Richtungen öffnen, und dadurch können mehrere Einlässe 62 dadurch bereitgestellt werden.
Ferner öffnet sich für jede oben dargelegte Einheit der Einlass 62 an der Außenumfangsfläche des Transportabschnitts 54, der von dem Barriereabschnitt 55 in der Richtung des vorderen Endes des Schneckenkörpers 37 beabstandet ist. Der Einlass 62 ist vorzugsweise an der entferntesten Position in der Richtung des vorderen Endes des Schneckenkörpers 37 vorgesehen, an der Außenumfangsfläche des röhrenförmigen Körpers 39, der den Transportabschnitt 54 ausbildet. Der Einlass 62 ist dadurch unmittelbar vor den benachbarten Barriereabschnitten 55 in der Richtung des vorderen Endes des Schneckenkörpers 37 angeordnet, für den Transportabschnitt 54, an den sich der Einlass 62 öffnet.
Der Auslass 63 ist an der anderen Seite (d.h. der der einen Seite entgegengesetzten Seite) des Durchgangskörpers 64, das heißt, des Abschnitts, der dem hinteren Ende des Schneckenkörpers 37 näher liegt, vorgesehen. In diesem Fall kann sich der Auslass 63 von der Endfläche der anderen Seite des Durchgangskörpers 64 zur Außenumfangsfläche des Schneckenkörpers 37 öffnen, oder der Abschnitt, der näher an der anderen Seitenendfläche des Durchgangskörpers 64 liegt, das heißt, der Vorderendfläche, kann eingerichtet sein, um sich vom Abschnitt an der Außenumfangsfläche des Schneckenkörpers 37 zu öffnen. Die Öffnungsrichtung des Auslasses 63 ist nicht auf die Richtung senkrecht zur Achse O1 beschränkt, vielmehr kann diese eine Richtung sein, welche die Achse O1 schneidet. In diesem Fall kann sich der Durchgangskörper 64 von einer Seite in mehreren Richtungen öffnen, und dadurch können mehrere Auslässe 63 bereitgestellt werden.
Ferner öffnet sich für jede oben dargelegte Einheit der Auslass 63 zur äußeren Umfangsfläche des Transportabschnitts 64, der von dem Barriereabschnitt 55 beabstandet ist, in der Richtung des hinteren Endes des Schneckenkörpers 37. Der Auslass 63 ist vorzugsweise an der entferntesten Position in der Richtung des hinteren Endes des Schneckenkörpers 37 vorgesehen, an der Außenumfangsfläche des röhrenförmigen Körpers 39, der den Transportabschnitt 54 ausbildet.
Der Durchgangskörper 64, der den Einlass 62 und den Auslass 63 verbindet, durchläuft bzw. quert den Barriereabschnitt 55 für jede oben dargelegte Einheit und weist eine Länge auf, die sich über zwei Transportabschnitte 54, zwischen denen der Barriereabschnitt 55 sandwichartig vorgesehen ist, erstreckt. In diesem Fall kann der Durchmesser des Durchgangskörpers 64 so festgelegt sein, dass dieser gleich oder kleiner als der Durchmesser des Einlasses 62 und des Auslasses 63 ist. In jedem Fall ist der Durchgangsquerschnittsflächeninhalt in der Radialrichtung, definiert durch den Durchmesser des Durchgangskörpers 64, so festgelegt, dass dieser viel kleiner ist als der ringförmige Querschnittsflächeninhalt des ringförmigen Transportwegs 53.
Wenn die Schnecke 21 durch Entfernen mehrerer röhrenförmiger Körper 39, an denen die Schneckengänge 56, 57 und 58 ausgebildet sind, von der Drehwelle 38 demontiert wird, können gemäß dieser Ausführungsform die röhrenförmigen Körper 39, an denen zumindest einige Teile der Schneckengänge 56, 57 und 58 ausgebildet sind, als die oben dargelegten Schneckenelemente bezeichnet werden.
Ferner kann der Schneckenkörper 37 der Schnecke 21 durch sequentielles Anordnen mehrerer röhrenförmiger Körper 39 als Schneckenelemente an dem Außenumfang der Drehwelle 38 aufgebaut werden. Aus diesem Grund können beispielsweise der Austausch und das Neukombinieren des Transportabschnitts 54 und des Barriereabschnitts 55 gemäß dem Knetgrad des Rohmaterials ausgeführt werden, und die Arbeit des Austauschs und Neukombinierens kann auf einfache Weise ausgeführt werden.
Ferner werden durch Befestigen mehrerer röhrenförmiger Körper 39 in der Axialrichtung des zweiten Wellenabschnitts 41 und Anordnen der Endflächen der benachbarten röhrenförmigen Körper 39 in engen Kontakt miteinander die Durchgangskörper 94 der Durchgänge 60 ausgebildet und die Einlässe 62 und die Auslässe 63 der Durchgänge 60 angeordnet, so dass diese durch die Durchgangskörper 64 auf integrale Weise miteinander kommunizieren. Wenn die Durchgänge 60 in dem Schneckenkörper 37 ausgebildet werden, kann somit jeder röhrenförmige Körper 39, der eine Länge aufweist, die viel kleiner als die Gesamtlänge des Schneckenkörpers 37 ist, bearbeitet werden. Somit können die Bearbeitbarkeit und Handhabung beim Ausbilden der Durchgänge 60 auf einfache Weise verbessert werden.
Gemäß der so aufgebauten Bearbeitungsvorrichtung 1 eines hohen Schervermögens knetet der erste Extruder 2 mehrere Harze auf eine vorbereitende Weise. Die Harze werden durch das Kneten zum Rohmaterial, das ein Fließvermögen aufweist, und sie werden vom ersten Extruder 2 durch die Zufuhröffnung 34 des zweiten Extruders 3 auf kontinuierliche Weise zum Transportweg 53 zugeführt.
Das Rohmaterial, das dem zweite Extruder 3 zugeführt wird, wird an die Außenumfangsfläche des Transportabschnitts 54 zugeführt, der an der Seite des vorderen Endes des Schneckenkörpers 37 vorgesehen ist, wie es durch den Pfeil B in 10 dargestellt ist. Wenn gleichzeitig die Schnecke 21 sich entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, betrachtet vom vorderen Ende des Schneckenkörpers 37, transportiert der Schneckengang 56 des Transportabschnitts 54 das Rohmaterial auf kontinuierliche Weise zum Barriereabschnitt 55, der zum vorderen Ende des Schneckenkörpers 37 benachbart ist, wie es durch einen Pfeil mit durchgezogener Linie in 10 dargestellt ist.
Gleichzeitig wird die Scherwirkung, die basierend auf der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Schneckengang 56, der sich zusammen mit dem Transportweg 53 dreht, und der Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 33 erzeugt wird, auf das Rohmaterial aufgebracht, und das Rohmaterial wird durch den feinen Windungsgrad des Schneckengangs 56 gerührt. Somit wird das Rohmaterial vollständig geknetet, und die Dispersion der Polymerkomponente des Rohmaterials wird gefördert.
Das Rohmaterial, das die Scherwirkung empfangen hat, erreicht die Grenze zwischen dem Transportabschnitt 54 und dem Barriereabschnitt 55 entlang des Transportwegs 53. Der Schneckengang 57 des Barriereabschnitts 55 ist in der Richtung nach rechts gewunden, um das Rohmaterial vom vorderen Ende zum hinteren Ende des Schneckenkörpers 47 zu transportieren, wenn sich die Schnecke 21 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Somit wird der Transport des Rohmaterials durch den Schneckengang 57 blockiert. In anderen Worten, wenn die Schnecke 21 sich entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, verhindert der Schneckengang 57 des Barriereabschnitts 55, dass Rohmaterial durch den Zwischenraum zwischen dem Barriereabschnitt 55 und der Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 33 tritt, durch Begrenzen des Flusses des Rohmaterials, das durch den Schneckengang 56 transportiert wird.
Gleichzeitig erhöht sich der Druck des Rohmaterials an der Grenze zwischen dem Transportabschnitt 54 und dem Barriereabschnitt 55. Eine Füllrate bzw. ein Füllgrad des Rohmaterials an dem Teil des Transportwegs 53, der dem Transportabschnitt 54 des Schneckenkörpers 37 entspricht, ist in 11 durch Farbverläufe dargestellt. In anderen Worten, der Füllgrad des Rohmaterials nimmt im Transportweg 53 mit dunkler werdender Färbung zu. Wie es aus 11 ersichtlich ist, steigt der Füllgrad des Rohmaterials in dem Transportweg 53, der dem Transportabschnitt 54 entspricht, mit Annäherung der Position an den Barriereabschnitt 55, und der Füllgrad des Rohmaterials beträgt 100% unmittelbar vor dem Barriereabschnitt 55.
Aus diesem Grund bildet sich ein "Rohmaterialreservoir R", in dem der Füllgrad des Rohmaterials 100% beträgt, unmittelbar vor dem Barriereabschnitt 55 aus. In dem Rohmaterialempfänger R wird der Fluss des Rohmaterials gestoppt, und somit erhöht sich der Druck auf das Rohmaterial. Das Rohmaterial, dessen Druck erhöht ist, fließt vom Einlass 62, der sich in der Außenumfangsfläche des Transportabschnitts 54 öffnet, auf kontinuierliche Weise in den Durchgangskörper 64, und fließt vom vorderen Ende auf kontinuierliche Weise zum hinteren Ende des Schneckenkörpers 37 in den Durchgangskörper 64, wie es durch einen Pfeil mit gestrichelter Linie in 10 und 11 dargestellt ist.
Wie es oben dargelegt ist, ist der Durchgangsquerschnittsflächeninhalt entlang der Radialrichtung des Zylinderabschnitts 33, der vom Durchmesser des Durchgangskörpers 64 definiert wird, viel kleiner als der ringförmige Querschnittsflächeninhalt des Transportwegs 53. Ferner ist ein Ausbreitungsbereich basierend auf dem Durchmesser des Durchgangskörpers 64 viel kleiner als ein Ausbreitungsbereich des ringförmigen Transportwegs 53. Wenn das Rohmaterial vom Einlass 62 in den Durchgangskörper 64 fließt, wird das Rohmaterial aus diesem Grund stark verschmälert, und somit wird das Rohmaterial einer Zugwirkung unterzogen.
Da ferner der Durchgangsquerschnittsflächeninhalt ausreichend kleiner ist als der ringförmige Querschnittsflächeninhalt, verschwindet das Rohmaterial, das sich in dem Rohmaterialempfänger R sammelt, nicht. Das heißt, ein Teil des Rohmaterials, das sich in dem Rohmaterialempfänger R sammelt, fließt kontinuierlich in den Einlass 62. Gleichzeitig wird neues Rohmaterial durch den Schneckengang 56 zum Barriereabschnitt 55 zugeführt. Somit wird der Füllgrad in dem Rohmaterialreservoir R unmittelbar vor dem Barriereabschnitt 55 jeder Zeit auf 100% gehalten. Wenn Schwankungen der Transportmenge des Rohmaterials, das vom Schneckengang 56 transportiert wird, auftreten, wird der schwankende Zustand von dem Rohmaterial, das in dem Rohmaterialreservoir R verbleibt, absorbiert. Das Rohmaterial kann dadurch dem Durchgang 60 auf kontinuierliche und stabile bzw. zuverlässige Weise zugeführt werden. Die Zugwirkung kann dadurch ohne Unterbrechung in dem Durchgang 60 auf kontinuierliche Weise auf das Rohmaterial aufgebracht werden.
Das Rohmaterial, das durch den Durchgangskörper 64 getreten ist, fließt aus dem Auslass 63 heraus, wie es durch einen Pfeil mit durchgezogener Linie in 11 dargestellt ist. Das Rohmaterial wird dadurch auf kontinuierliche Weise zur Außenumfangsfläche des anderen Transportabschnitts 54, benachbart zum Barriereabschnitt 55, an der hinteren Endseite des Schneckenkörpers 37 zurückgebracht. Das zurückgebrachte Rohmaterial wird in der Richtung des vorderen Endes des Schneckenkörpers 37 kontinuierlich durch den Schneckengang 56 des Transportabschnitts 54 transportiert und empfängt abermals die Scherwirkung während des Transports. Das Rohmaterial, das die Scherwirkung empfangen hat, fließt vom Einlass 62 kontinuierlich in den Durchgangskörper 64 und empfängt abermals die Zugwirkung während des Fließens durch den Durchgangskörper 64.
Gemäß der Ausführungsform sind mehrere Transportabschnitte 54 und mehrere Barriereabschnitte 55 in der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 abwechselnd angeordnet, und mehrere Durchgänge 60 sind so in der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 angeordnet, dass diese in Abständen beabstandet sind. Aus diesem Grund wird das Rohmaterial, das von der Zufuhröffnung 34 in den Schneckenkörper 37 eingebracht wird, vom vorderen Ende kontinuierlich zum hinteren Ende des Schneckenkörpers 37 transportiert, während dieses abwechselnd der Scherwirkung und der Zugwirkung unterzogen wird, wie es durch die Pfeile in 10 und 11 dargestellt ist. Somit wird der Knetgrad des Rohmaterials erhöht, und die Dispersion der Polymerkomponente des Rohmaterials wird gefördert.
Das Rohmaterial, welches das entfernte Ende des Schneckenkörpers 37 erreicht hat, wird dann zum vollständig gekneteten Material und fließt aus den Auslässen 63 der Durchgänge 60 heraus. Das fließende geknetete Material wird zur Abgabe auf kontinuierliche Weise durch den Schneckengang 58 des Transportabschnitts 59 zum Spalt zwischen dem Zylinderabschnitt 33 und dem Kopfabschnitt 36 transportiert und anschließend von der Abgabeöffnung 36a auf kontinuierliche Weise dem dritten Extruder 4 zugeführt.
In dem dritten Extruder 4 werden, wie bereits dargelegt, gasförmige Substanzen und andere flüchtige Komponenten, die in dem gekneteten Material enthalten sind, auf kontinuierliche Weise aus dem gekneteten Material entfernt.
Das geknetete Material, aus dem die gasförmigen Substanzen und andere flüchtige Substanzen entfernt wurden, wird durch die Abgabeöffnung 28 des Kopfabschnitts 27 kontinuierlich nach außen, bezüglich der Bearbeitungsvorrichtung 1 eines hohen Schervermögens, abgegeben. Das abgegebene geknetete Material wird in Kühlwasser getaucht, das in einem Wassertank enthalten ist. Somit wird das geknetete Material aktiv gekühlt, und es kann ein gewünschter Harzformartikel erhalten werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform wird das Rohmaterial, das vom ersten Extruder 2 zugeführt wird, wie oben beschrieben transportiert, während dieses im zweite Extruder 3 in der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 mehrere Male invertiert wird, und wobei das Rohmaterial während dieses Transports mehrfach der Scherwirkung und der Zugwirkung unterzogen wird. In anderen Worten, da das Rohmaterial nicht mehrere Male an derselben Position an der Außenumfangsfläche des Schneckenkörpers 37 zirkuliert bzw. umläuft, kann das Rohmaterial auf kontinuierliche Weise ohne Unterbrechung vom zweiten Extruder 3 zum dritten Extruder 4 zugeführt werden.
Somit kann ein ausreichend geknetetes Material kontinuierlich geformt werden, und die Effizienz der Herstellung des gekneteten Materials kann im Vergleich zu einem chargenartigen Extruder deutlich erhöht werden.
Gleichzeitig wird das Harz, das im ersten Extruder 2 vorbereitend geknetet wird, auf kontinuierliche Weise ohne Unterbrechung zum zweiten Extruder 3 zugeführt. Aus diesem Grund wird der Fluss des Harzes im ersten Extruder 2 nicht zeitweise unterbrochen. Es können dadurch Temperaturschwankungen, Viskositätsschwankungen oder Phasenschwankungen des Harzes unterbunden werden, die aufgrund des gekneteten Harzes, das in dem ersten Extruder 2 verbleibt, auftreten. Somit kann Rohmaterial einer konstant gleichförmigen Qualität vom ersten Extruder 2 zum zweiten Extruder 3 zugeführt werden.
Keine scheinbar kontinuierliche Herstellung, sondern eine vollständig kontinuierliche Herstellung des gekneteten Materials kann ferner gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt werden. Das heißt, die Scherwirkung und die Zugwirkung können in dem zweiten Extruder 3 abwechselnd auf das Rohmaterial aufgebracht werden, während das Rohmaterial vom ersten Extruder 2 zum zweiten Extruder 3 und zum dritten Extruder 4 auf kontinuierliche Weise ohne Unterbrechung transportiert wird. Gemäß einer solchen Struktur wird das Rohmaterial in einem geschmolzenen Zustand auf stabile bzw. zuverlässige Weise vom ersten Extruder 2 zum zweiten Extruder 3 zugeführt.
Ferner können beim Ausführen der vollständig kontinuierlichen Herstellung gemäß der ersten Ausführungsform sowohl der erste Extruder 2 als auch der zweite Extruder 3 in optimale Betriebsbedingungen versetzt werden, während die Betriebsbedingungen der Extruder miteinander in Beziehung gebracht werden. Wenn beispielsweise das Harz in dem ersten Extruder 2 vorbereitend geknetet wird, kann die Schneckendrehgeschwindigkeit auf herkömmliche 100 U/min bis 300 U/min eingestellt werden. Aus diesem Grund können ein ausreichendes Heizen und Schmelzen und ein vorbereitendes Kneten des Harzes ausgeführt werden. Auf der anderen Seite kann die Schnecke 21 im zweiten Extruder 3 mit 600 U/min bis zu einer hohen Geschwindigkeit von 3000 U/min gedreht werden. Aus diesem Grund können die Scherwirkung und die Zugwirkung abwechselnd und wirksam auf das Harz aufgebracht werden.
Diesbezüglich können der erste Extruder 2 und der zweite Extruder 3 mit Schnecken gemäß den Aufgaben oder Funktionen der entsprechenden Extruder vorgesehen sein. Das heißt, der erste Extruder 2 kann mit den Schnecken 7a und 7b gemäß der Aufgabe oder Funktion des vorbereitenden Knetens des zugeführten Materials vorgesehen sein. Auf der anderen Seite kann der zweite Extruder 3 mit der Schnecke 21 gemäß der Aufgabe oder Funktion des Aufbringens der Scherwirkung und der Zugwirkung auf das Rohmaterial in dem geschmolzenen Zustand, zugeführt vom ersten Extruder 2, vorgesehen sein. Eine Verlängerung des ersten Extruders 2 und des zweiten Extruders 3 kann somit vermieden werden.
Es wird ein Testresultat zur Bestätigung einer hohen Dispersion des gekneteten Materials in einem Fall erläutert, in dem das Rohmaterial durch abwechselndes Anwenden der Scherwirkung und der Zugwirkung gemäß der vollständig kontinuierlichen Herstellung geknetet wird.
In dem Test wurden zwei Arten von Materialien, das heißt, Polykarbonatharz (PC) und Polymethylmethacrylatharz (PMMA), dem ersten Extruder 2 zugeführt, der eine effektive Länge (L/D) des Knetabschnitts 12 festgelegt auf 7,9 bezüglich der effektiven Schneckenlänge (L/D) aufweist, und es wurde ein Material in einem geschmolzenen Zustand durch Kneten der Materialien hergestellt. Anschließend wurde das Material im geschmolzenen Zustand vom ersten Extruder 2 zum zweiten Extruder 3 als ein Rohmaterial des zweiten Extruders 3 zugeführt.
In dem Test war die Schnecke 21 so eingerichtet, dass die Scher- und Zugvorgänge zehnmal wiederholt wurden. Ferner war die Schnecke 21 wie folgt spezifiziert. Das heißt, der Schneckendurchmesser wurde auf 36 mm festgelegt, die effektive Schneckenlänge (L/D) wurde auf 25 festgelegt, die Umdrehungszahl der Schnecke wurde auf 1400 U/min eingestellt, die Rohmaterialzufuhrmenge wurde auf 1,4 kg/h eingestellt, und die Trommeltemperatur wurde auf 260 °C eingestellt.
Gemäß diesem Test wurden die beabsichtigten transparenten gekneteten Materialien auf kontinuierliche Weise erhalten.
Gemäß der ersten Ausführungsform laufen die Durchgänge 60 um die Achse O1 um, da die Durchgänge 60, die das Rohmaterial der Zugwirkung unterziehen, sich in der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 an Positionen erstrecken, die bezüglich der Achse O1, die ein Drehzentrum des Schneckenkörpers 37 ist, exzentrisch sind. In anderen Worten, röhrenförmige Wandflächen 61, welche die Durchgänge 60 definieren, laufen um die Achse O1 um, ohne sich auf der Achse O1 zu drehen.
Aus diesem Grund wirkt auf das Rohmaterial die Zentrifugalkraft, aber es wird nicht aktiv in den Durchgängen 60 gerührt, wenn das Rohmaterial durch die Durchgänge 60 tritt. Folglich kann das Rohmaterial, das durch die Durchgänge 60 tritt, kaum eine Scherwirkung empfangen, stattdessen wird hauptsächlich eine Zugwirkung auf das Rohmaterial aufgebracht, das durch die Durchgänge 60 zur Außenumfangsfläche des Transportabschnitts 74 zurückkehrt.
Somit können gemäß der Schnecke 21 der ersten Ausführungsform die Position, an der die Scherwirkung auf das Rohmaterial aufgebracht wird, und die Position, an der die Zugwirkung auf das Rohmaterial aufgebracht wird, eindeutig bestimmt werden. Folglich kann eine vorteilhafte Struktur im Hinblick auf die Detektion des Knetgrads des Rohmaterials erhalten werden, und der Knetgrad kann mit hoher Genauigkeit gesteuert werden. Somit kann geknetetes Material hergestellt werden, das eine mikroskopische Dispersionsstruktur aufweist, bei der die Polymerkomponenten des Rohmaterials nano-dispergiert sind.
Da ferner alle der mehreren Durchgänge 60 relativ zur Achse O1 exzentrisch sind, kann die Zugwirkung gleichförmig auf das Rohmaterial, das durch die mehreren Durchgänge 60 tritt, aufgebracht werden. Das heißt, Schwankungen der Knetbedingungen in den mehreren Durchgängen 60 können überwunden werden, und es kann ein gleichförmiges Kneten ausgeführt werden.
Wenn ferner bei der Schnecke 21 der vorliegenden Ausführungsform ein Barriereabschnitt 55, zwei Transportabschnitte 54, benachbart zu beiden Seiten des Barriereabschnitts, und wenigstens ein Durchgang 60, der ausgebildet ist, um sich von den Transportabschnitten 54 zum Barriereabschnitt 55 zu erstrecken, als eine Einheit gehandhabt werden, sind die Einheiten in der Axialrichtung (Längsrichtung der Schnecke 21) gemäß einer bestimmten Regel bzw. Vorschrift vorgesehen.
Diese Einheit kann als "Schneckenelement", das eine konstante Länge in der Axialrichtung aufweist, als eine minimale Einheit zum Kneten des Rohmaterials angesehen werden. Bei der Schnecke 21 der vorliegenden Ausführungsform sind die "Schneckenelemente" und die Barriereabschnitte 55 abwechselnd angeordnet. In anderen Worten, die "Schneckenelemente" sind durch die Barriereabschnitte 55 in gleichmäßigen Abständen angeordnet.
Folglich erscheinen verschiedene Bedingungen bzw. Zustände, die an dem "Schneckenelement" auftreten, beispielsweise "Druckanstieg", "Temperaturanstieg", der mit dem Druckanstieg zusammenhängt, und dergleichen, in gleichmäßigen Abständen in der Axialrichtung der Schnecke 21. Der "Druckanstieg" tritt beispielsweise deutlich an dem Abschnitt (Rohmaterialreservoir R) auf, an dem das Rohmaterial, das von den Transportabschnitten 54 transportiert wird, durch die Barriereabschnitte 55 blockiert wird, und die Position des "Rohmaterialreservoirs R" erscheint in gleichmäßigen Abständen in der Axialrichtung der Schnecke 21.
Ferner weist jedes "Schneckenelement" den Abschnitt (Transportabschnitt 54), der die Scherwirkung auf das Rohmaterial aufbringt, und den Abschnitt (Durchgang 60) auf, der die Zugwirkung auf das Rohmaterial aufbringt, und auch diese Abschnitte sind in gleichmäßigen Abständen in der Axialrichtung der Schnecke 21 ausgebildet.
In diesem Fall ist jeder mittlere Trommelblock 31b, im Unterschied zu den Trommelblöcken 31a und 31c auf beiden Seiten der Trommel 20, bezüglich mehrerer Trommelblöcke 31a, 31b und 31c, wie oben beschrieben, vorzugsweise eingerichtet, um der Länge jedes "Schneckenelements" in der Längsrichtung der Schnecke 21 zu entsprechen.
Als Maßnahme, um den Trommelblock 31b und das "Schneckenelement" in Übereinstimmung zu bringen, wird beispielsweise das in Übereinstimmung bringen bzw. Anpassen der Länge des Trommelblocks 31b in der Längsrichtung der Schnecke an die Länge des "Schneckenelements" in der Längsrichtung der Schnecke 21 angenommen. In diesem Fall kann die Länge des Trommelblocks 31b auf ein integrales Vielfaches der Länge des "Schneckenelements" festgelegt werden oder kann auf eine Bruchzahl einer Ganzzahl festgelegt werden. Ferner kann die Länge des Trommelblocks 31b festgelegt werden, um gleich der Länge des "Schneckenelements" zu sein.
Ein wird ein Beispielaufbau der Schnecke 21 dargestellt, bei der die Länge des Trommelblocks 31b und die Länge des "Schneckenelements" gleichgroß festgelegt sind. Das heißt, eines der "Schneckenelemente" ist vorgesehen, um dem Bereich der Länge des Trommelblocks 31b zu entsprechen. Insbesondere ist die Länge eines Trommelblocks 31b so festgelegt, dass dieser sich in einem Bereich über mittlere Abschnitte zweier Barriereabschnitte 55, benachbart zu beiden Seiten eines "Schneckenelements", befindet.
Wenn beispielsweise angenommen wird, dass drei "Schneckenelemente" gemäß einer bestimmten Vorschrift, das heißt, in gleichmäßigen Abständen in der Axialrichtung (Längsrichtung der Schnecke 21), bereitgestellt werden, sind die "Schneckenelemente" und der Barriereabschnitt 55 zwischen dem vorderen Ende und dem hinteren Ende der Schnecke 21 abwechselnd und dreimal angeordnet.
Um den Zylinderabschnitt 33 aufzubauen, bei dem die Schnecke 21 drehbar in der Trommel 20 eingebracht ist, können ferner drei Trommelblöcke 31b zwischen den Trommelblöcken 31a und 31c, die an beiden Enden vorgesehen sind, angeordnet und durch die Verbindungsstäbe 201 in diesem Zustand integriert werden.
Die Trommel 20 weist dadurch eine Trommelstruktur auf, welche die Vorschrift von drei "Schneckenelementen" berücksichtigt. Ferner wird eine Positionsbeziehung eines der Trommelblöcke 31b, das einem "Schneckenelement" gegenüberliegt, in einem Zustand ausgebildet, in dem die Schnecke 21 in den Zylinderabschnitt 33 der Trommel 20 drehbar eingebracht ist.
Wenn gemäß diesem Aufbau das Rohmaterial durch Drehen der Schnecke 21 geknetet wird, sind in jedem der Trommelblöcke 31b verschiedene Zustände, die für jedes der "Schneckenelemente" auftreten (beispielsweise Druckanstieg, Temperaturanstieg und Rohmaterialreservoir R), an bestimmten Positionen in der Längsrichtung der Schnecke 21 definiert.
Wenn beispielsweise ein Zustand angenommen wird, in dem das Rohmaterial, das vom Transportabschnitt 54 transportiert wird, durch den Barriereabschnitt 55 blockiert wird, tritt der Zustand "Rohmaterialreservoir R" an der Grenze zwischen dem Transportabschnitt 54 und dem Barriereabschnitt 55 auf. Ferner tritt der Zustand, der aufgrund des erhöhten Druck des Rohmaterials als "Druckanstieg" oder "Temperaturanstieg" bezeichnet wird, an der Grenze zwischen dem Transportabschnitt 54 und dem Barriereabschnitt 55 auf.
Solche verschiedenen Zustände (Druckanstieg, Temperaturanstieg und Rohmaterialreservoir R) erscheinen in jedem der "Schneckenelemente" stets an konstanten Positionen in der Längsrichtung der Schnecke 21. Somit sind in jedem Trommelblock 31b verschiedene Zustände (Druckanstieg, Temperaturanstieg und Rohmaterialreservoir R) zwangsläufig stets an spezifischen Positionen in der Längsrichtung der Schnecke 21 jedes Trommelblocks 31b definiert, in einer bezüglich der "Schneckenelemente" entgegengesetzten Positionsbeziehung.
Somit können die Schwankungen des Drucks und der Temperatur, die während des Knetens des Rohmaterials auftreten, direkt in Echtzeit gemessen werden, beispielsweise indem der Temperatursensor 204 und der Drucksensor 205 an den "spezifischen Positionen" angeordnet werden. Ferner kann die Temperatur der Trommel 20 in einem Zustand gehalten werden, der zum Kneten des Rohmaterials optimal ist, durch Ausführen einer AN/AUS-Steuerung des Heizers 200 und der Strömungssteuerung des Kühlmittels zum Kühlmitteldurchgang 35 basierend auf den Messresultaten.
Die "spezifischen Positionen" können für jeden Trommelblock 31b vorläufig bzw. im Voraus erkannt werden. Folglich können Anbringöffnungen (nicht gezeigt) zum Anbringen der Messelemente im Voraus, beispielsweise im Stadium der Herstellung der Trommelblöcke 31b, ausgebildet werden. Verschieden Zustände, die für jedes der Schneckenelemente auftreten, können dadurch direkt in Echtzeit gemessen werden, lediglich durch Anbringen der Messelemente an den "spezifischen Positionen".
Ein Beispiel des Trommelblocks 31b, in dem Temperatursensoren 204 und Drucksensoren 205 angeordnet sind, so dass diese den Einlässen 62 der Durchgänge 60 gegenüberliegen, und in dem Heizer 200 und Kühlmitteldurchgänge 35 angeordnet sind, so dass diese zwei Transportabschnitten 54, benachbart zu beiden Seiten der Barriereabschnitte 55, gegenüberliegen, ist in den Zeichnungen dargestellt, aber dies ist lediglich ein Beispiel und sie können innerhalb jedes der "Schneckenelemente" frei angeordnet werden.
Somit kann die Trommel 20, die auf einfache Weise in die Trommelstruktur geändert werden kann, welche die Vorschrift bzw. Regel der "Schneckenelemente" berücksichtigt, durch Ausbilden der Trommelblöcke 31b als Antwort auf die Länge der "Schneckenelemente" in der Längsrichtung der Schnecke 21 implementiert werden. Wenn beispielsweise ein "Schneckenelement" vergrößert ist, kann ein Trommelblock 31b als Antwort auf die Erhöhung vergrößert werden, und, umgekehrt, wenn ein "Schneckenelement" verkleinert ist, kann ein Trommelblock 31b als Antwort auf die Verringerung verkleinert werden.
Somit kann das Hinzufügen oder Reduzieren der Trommelblöcke 31b der Variation des Aufbaus der Schnecke 21 oder der Variation der Schneckenlänge, die mit der Variation des Aufbaus zusammenhängt, entsprechen. Aus diesem Grund ist eine schwierige Arbeit, die herkömmlich erforderlich war, wie etwa eine Feinjustierung der Länge der Schnecke 21 entsprechend der Länge des Zylinderabschnitts 33, unnötig.
Selbst wenn die Trommelstruktur dahingehend geändert wird, dass die Vorschrift der "Schneckenelemente" berücksichtigt wird, kann der dadurch implementierte zweite Extruder 3 mit dem ersten Extruder (Bearbeitungseinrichtung) und dem dritten Extruder (Entschäumer) 4 verbunden werden, wie bei der Struktur, die vor der Änderung erhalten wurde.
Ferner können das Temperaturmanagement und das Druckmanagement für jede Zone, die eines der "Schneckenelemente" aufweist, durch Ausbilden der Trommelstruktur, welche die Vorschrift der "Schneckenelemente" berücksichtigt, ausgeführt werden. Das tatsächliche Kneten kann den Änderungen der Temperatur und des Drucks durch Managen der Temperatur und des Drucks in jeder Zone entsprechen, da die Temperatur und der Druck in der Transportrichtung des Rohmaterials zufällig variieren.
In der obigen Ausführungsform wird eine Schnecke 21 angenommen, bei der die Länge des Trommelblocks 31b so festgelegt bzw. eingestellt wird, dass diese gleich der Länge des "Schneckenelements" ist, aber es sei darauf hingewiesen, dass in einem Fall, in dem die Länge auf ein integrales Vielfaches (beispielsweise das Zweifache) festgelegt wird, zwei "Schneckenelemente" gleichzeitig vergrößert oder verkleinert werden, wenn ein Trommelblock 31b vergrößert oder verkleinert wird. Ferner sei auf einen Punkt hingewiesen, dass, wenn die Länge des Trommelblocks 31b auf eine Bruchzahl einer Ganzzahl (beispielsweise 1/2) der Länge des "Schneckenelements" festgelegt wird, zwei Trommelblöcke 31b vergrößert oder verkleinert werden müssen.
[Zweite Ausführungsform]
12 bis 17 offenbaren eine zweite Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in Bezug auf Gegenstände, die den Schneckenkörper 37 betreffen. Die davon unberührte Struktur einer Schnecke 21 ist im Wesentlichen gleich der der ersten Ausführungsform. Aus diesem Grund werden Elemente der zweiten Ausführungsform, die denen der ersten Ausführungsform entsprechen, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren detaillierte Beschreibungen werden ausgelassen.
Wie es in 12 und 13 gezeigt ist, sind mehrere zylindrische röhrenförmige Körper 39, die einen Schneckenkörper 37 aufbauen, zwischen einem ersten Kragen 44 und einem zweiten Kragen 51 in der Axialrichtung eines zweiten Wellenabschnitts 41 befestigt bzw. festgezogen, so dass Endflächen der benachbarten röhrenförmigen Körper 39 sich ohne Zwischenraum in einem engem Kontakt befinden, wie bei der ersten Ausführungsform.
Ferner sind alle röhrenförmigen Körper 39 auf dem zweiten Wellenabschnitt 41 auf koaxiale Weise gekoppelt, und alle röhrenförmigen Körper 39 und die Drehwelle 38 befinden sich in einem Zustand, in dem diese integral montiert sind. Somit kann jeder der röhrenförmigen Körper 39 zusammen mit der Drehwelle 38 um die Achse O1 gedreht werden, das heißt, der Schneckenkörper 37 kann um die Achse O1 gedreht werden.
In diesem Zustand sind die röhrenförmigen Körper 39 Komponenten, die einen Außendurchmesser D1 (vgl. 14) des Schneckenkörpers 37 definieren. In anderen Worten, die Außendurchmesser D1 der jeweiligen röhrenförmigen Körper 39, die entlang des zweiten Achsenabschnitts 41 auf koaxiale Weise gekoppelt sind, sind gleichgroß festgelegt. Der Außendurchmesser D1 des Schneckenkörpers 37 (jedes röhrenförmigen Körpers 39) ist ein Durchmesser, der durch die Achse O1 definiert wird, die das Drehzentrum der Drehwelle 38 ist.
Dadurch wird die segmentartige Schnecke 21, bei welcher der Außendurchmesser D1 des Schneckenkörpers 37 (jedes röhrenförmigen Körpers 39) konstant ist, aufgebaut. Die segmentartige Schnecke 21 ermöglicht, dass mehrere Schneckenelemente in freier Reihenfolge und Kombination entlang der Drehwelle 38 (d.h. des zweiten Wellenabschnitts 41) gehalten werden können. Bezüglich des Schneckenelements kann beispielsweise der röhrenförmige Körper 39, an dem zumindest einige Teile der Schneckengänge 84 und 86, weiter unten dargelegt, ausgebildet sind, als ein Schneckenelement definiert werden.
Somit kann beispielsweise die Änderung oder Einstellung von Spezifikationen oder die Wartung der Schnecke 21 durch Segmentieren der Schnecke 21 deutlich vereinfacht werden.
Ferner ist die segmentartige Schnecke 21 koaxial in einem Zylinderabschnitt 33 einer Trommel 20 aufgenommen. Insbesondere ist der Schneckenkörper 37, bei dem mehrere Schneckenelemente entlang der Drehwelle 38 (des zweiten Wellenabschnitts 41) gehalten werden, in dem Zylinderabschnitt 33 drehbar aufgenommen. In diesem Zustand steht ein erster Wellenabschnitt 40 (Verbindungsabschnitt 42 und Stopperabschnitt 43) der Drehwelle 38 von einem Endabschnitt der Trommel 20 nach außen, bezüglich der Trommel 20, hervor.
Ferner ist in diesem Zustand ein Transportweg 53 zum Transportieren des Rohmaterials zwischen der Außenumfangsfläche des Schneckenkörpers 37 in der Umfangsrichtung und der Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 33 ausgebildet. Der Transportweg 53 weist einen ringförmigen Querschnitt entlang der Radialrichtung des Zylinderabschnitts 33 auf und erstreckt sich in der Axialrichtung des Zylinderabschnitts 33.
Wie es in 12 bis 15 gezeigt ist, weist der Schneckenkörper 37 mehrere Transportabschnitte 81 zum Transportieren des Rohmaterials und mehrere Barriereabschnitte 82 zum Begrenzen des Rohmaterialflusses auf. Das heißt, die mehreren Transportabschnitte 81 sind am vorderen Ende des Schneckenkörpers 37, das einem Endabschnitt der Trommel 20 entspricht, angeordnet, und die mehreren Transportabschnitte 81 sind an dem hinteren Ende des Schneckenkörpers 37, das dem anderen Endabschnitt der Trommel 20 entspricht, angeordnet. Ferner sind die Transportabschnitte 81 und die Barriereabschnitte 82 abwechselnd in der Axialrichtung vom vorderen Ende zum hinteren Ende des Schneckenkörpers 37 zwischen den Transportabschnitten 81 angeordnet.
Eine Zufuhröffnung 34 der Trommel 20 öffnet sich zum Transportabschnitt 81, der an der Seite des vorderen Endes des Schneckenkörpers 37 angeordnet ist.
Jeder der Transportabschnitte 81 weist einen spiralförmig gewundenen Schneckengang 84 auf. Der Schneckengang 84 steht von der Außenumfangsfläche des röhrenförmigen Körpers 39 entlang der Umfangsrichtung zum Transportweg 53 hervor. Der Schneckengang 84 ist so gewunden, dass das Rohmaterial von dem vorderen Ende zum hinteren Ende des Schneckenkörpers 37 transportiert wird, wenn sich die Schnecke 21 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, betrachtet vom vorderen Ende des Schneckenkörpers 37. In anderen Worten, der Schneckengang 84 ist im Uhrzeigersinn gewunden, wie bei einer rechtsgängigen Schraube.
Jeder der Barriereabschnitte 82 weist einen spiralförmig gewundenen Schneckengang 86 auf. Der Schneckengang 86 steht von der Außenumfangsfläche des röhrenförmigen Körpers 39 entlang der Umfangsrichtung zum Transportweg 52 hervor. Der Schneckengang 86 ist so gewunden, dass das Material vom hinteren Ende zum vorderen Ende des Schneckenkörpers 37 transportiert wird, wenn die Schnecke 21 sich entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, betrachtet vom vorderen Ende des Schneckenkörpers 37. In anderen Worten, der Schneckengang 86 ist entgegen dem Uhrzeigersinn gewunden, wie bei einer linksgängigen Schraube.
Ein Abstandsmaß der Windung des Schneckengangs 86 jedes Barriereabschnitts 82 ist so festgelegt, dass dieses gleich oder kleiner als ein Abstandsmaß der Windung des Schneckengangs 84 des Transportabschnitts 81 ist. Ferner ist ein kleiner Zwischenraum zwischen den Oberseiten der Schneckengänge 84 und 86 und der Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 33 der Trommel 20 sichergestellt. In diesem Fall ist der Zwischenraum zwischen einem Außendurchmesserabschnitt des Barriereabschnitts 82 (oberer Abschnitt des Schneckengangs 86) und der Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 33 vorzugsweise auf den Bereich zwischen 0,1 mm oder mehr und 2 mm oder weniger festgelegt. Noch bevorzugter ist der Zwischenraum auf den Bereich zwischen 0,1 mm oder mehr und 0,7 mm oder weniger festgelegt.
Dadurch kann auf sichere Weise verhindert werden, dass das Rohmaterial durch den Zwischenraum transportiert wird.
Die Länge der Transportabschnitte 81 in der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 wird frei wählbar festgelegt, beispielsweise gemäß der Art des Rohmaterials, dem Knetgrad des Rohmaterials, dem Herstellungsvolumen des gekneteten Materials pro Zeiteinheit und dergleichen. Die Transportabschnitte 81 sind Bereiche, in denen die Schneckengänge 84 zumindest an den Außenumfangsflächen der zylindrischen Elemente 39 ausgebildet sind, aber sie sind nicht auf Bereiche zwischen den Start- und Endpunkten der Schneckengänge 84 begrenzt.
In anderen Worten, es können auch Bereiche an der Außenumfangsfläche des zylindrischen Körpers 39, die von den Schneckengängen 84 versetzt sind, als Transportabschnitte 81 angesehen werden. Wenn beispielsweise ein zylindrischer Abstandshalter oder ein zylindrischer Kragen an einer Position benachbart zum zylindrischen Körper 39, der die Schneckengänge 84 aufweist, angeordnet ist, kann auch der Abstandshalter oder der Kragen von den Transportabschnitten 81 umfasst sein.
Ferner wird die Länge jedes Barriereabschnitts 82 des Schneckenkörpers 37 in der Axialrichtung frei wählbar festgelegt, beispielsweise gemäß der Art des Rohmaterials, dem Knetgrad des Rohmaterials, dem Herstellungsvolumen des gekneteten Materials pro Zeiteinheit und dergleichen. Die Barriereabschnitte 82 dienen dem Begrenzen des Flusses des Rohmaterials, das durch die Transportabschnitte 81 zugeführt wird. Die Barriereabschnitte 82 sind eingerichtet, um sich auf einer stromabwärts gelegenen Seite der Transportrichtung des Rohmaterials benachbart zu den Transportabschnitten 81 zu befinden, und um zu vermeiden, dass das Rohmaterial, das von den Transportabschnitten 81 zugeführt wird, durch den Zwischenraum zwischen den oberen Abschnitten der Schneckengänge 86 und der Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 33 tritt.
Ferner steht bei der Schnecke 21 jeder der Schneckengänge 84 und 86 von der Außenumfangsfläche der mehreren röhrenförmigen Körper 39, die denselben Außendurchmesser D1 aufweisen, zum Transportweg 53 hervor. Aus diesem Grund definiert die Außenumfangsfläche der röhrenförmigen Körper 39 in der Umfangsrichtung einen Basisdurchmesser der Schnecke 21. Der Basisdurchmesser der Schnecke 21 ist entlang der Gesamtlänge der Schnecke 21 konstant.
Wie es in 12, 13 und 16 gezeigt ist, weist der Schneckenkörper 37 mehrere Durchgänge 88 auf, die sich in der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 erstrecken. Wenn ein Barriereabschnitt 82 und zwei Transportabschnitte 81, zwischen denen der Barriereabschnitt 82 vorgesehen ist, als eine Einheit gehandhabt werden, verlaufen Durchgänge 88 auf querende Weise durch den röhrenförmigen Körper 39 der paarweise vorgesehenen Transportabschnitte 81 und den röhrenförmigen Körper 39 des Barriereabschnitts 82. In diesem Fall sind die Durchgänge 88 auf derselben geraden Linie entlang der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 angeordnet, so dass diese in bestimmten Abständen (beispielsweise gleichmäßigen Abständen) beabstandet sind.
Ferner sind die Durchgänge 88 in den röhrenförmigen Körpern 39 an Positionen vorgesehen, die bezüglich der Achse O1 der Drehwelle 38 exzentrisch sind. In anderen Worten, die Durchgänge 88 sind von der Achse O1 versetzt und laufen um die Achse O1 um, wenn sich der Schneckenkörper 37 dreht.
Wie es in 14 gezeigt ist, ist der Durchgang 88 beispielsweise eine Öffnung, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Ein Innendurchmesser der Öffnung ist beispielsweise auf 1 mm oder mehr und weniger als 6 mm festgelegt, vorzugsweise auf 1 mm oder mehr und weniger als 5 mm. Ferner weist der röhrenförmige Körper 39 des Transportabschnitts 81 und des Barriereabschnitts 82 röhrenförmige Wandflächen 61 auf, welche die Öffnungen definieren. Das heißt, der Durchgang 88 ist die Öffnung, die allein aus einem Hohlraum ausgebildet ist, und die Wandfläche 89 umgibt den Hohlraum 88 in der Umfangsrichtung auf eine kontinuierliche Weise. Der Durchgang 88 ist dadurch als einziger Hohlraum eingerichtet, der den Fluss des Rohmaterials erlaubt. In anderen Worten, es sind keine anderen Elemente, die den Schneckenkörper 87 ausbilden, im Durchgang 88 vorhanden. Ferner läuft die Wandfläche 89 um die Achse O1 um, ohne sich auf der Achse O1 zu drehen, wenn sich der Schneckenkörper 37 dreht.
Wie es in 12, 13 und 17 gezeigt ist, weist jeder der Durchgänge 88 einen Einlass 91, einen Auslass 92 und einen Durchgangskörper 93 auf, der den Einlass 91 und den Auslass 92 miteinander in Kommunikation bringt. Der Einlass 91 und der Auslass 92 sind so vorgesehen, dass sie nahe an beiden Seiten eines Barriereabschnitts 82 liegen. An einem Transportabschnitt 81 zwischen zwei benachbarten Barriereabschnitten 82 öffnet sich ferner der Einlass 91 an der Außenumfangsfläche in der Umgebung des stromabwärts gelegenen Endes des Transportabschnitts 81, und der Auslass 92 öffnet sich an der Außenumfangsfläche in der Umgebung des stromaufwärts gelegenen Endes des Transportabschnitts 81.
Der Durchgangskörper 93 erstreckt sich in der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 geradlinig, ohne sich in der Mitte zu verzweigen. In den Zeichnungen ist beispielsweise der Durchgangskörper 93, der sich parallel zur Achse O1 erstreckt, dargestellt. Beide Seiten des Durchgangskörpers 93 sind in der Axialrichtung verschlossen.
Der Einlass 91 ist an einer Seite des Durchgangskörpers 93, das heißt, dem Abschnitt, der dem vorderen Ende des Schneckenkörpers 37 näher liegt, vorgesehen. In diesem Fall kann sich der Einlass 91 von der einen Seitenendfläche des Durchgangskörpers 93 zur Außenumfangsfläche des Schneckenkörpers 37 öffnen, oder er kann sich von dem Abschnitt, der näher an einer Seitenendfläche des Durchgangskörpers 93 liegt, das heißt, dem Abschnitt vor der Endfläche, zur Außenumfangsfläche des Schneckenkörpers 37 öffnen. Die Öffnungsrichtung des Einlasses 91 ist nicht auf die Richtung senkrecht zur Achse O1 beschränkt, sondern sie kann eine Richtung sein, welche die Achse O1 schneidet. In diesem Fall kann sich der Durchgangskörper 93 von einer Seite in mehreren Richtungen öffnen, wobei dadurch mehrere Einlässe 91 ausgebildet werden können.
Der Auslass 92 ist an der anderen Seite (d.h. der der einen Seite entgegengesetzten Seite) des Durchgangskörpers 93 vorgesehen, das heißt an dem Abschnitt, der dem hinteren Ende des Schneckenkörpers 37 näher liegt. In diesem Fall kann sich der Auslass 92 von der Endfläche der anderen Seite des Durchgangskörpers 93 zur Außenumfangsfläche des Schneckenkörpers 37 öffnen, oder der Abschnitt, welcher der anderen Seitenendfläche des Durchgangskörpers 93 näher liegt, das heißt die Vorderendfläche, kann eingerichtet sein, um sich von dem Abschnitt an der Außenumfangsfläche des Schneckenkörpers 37 zu öffnen. Die Öffnungsrichtung des Auslasses 92 ist nicht auf die Richtung senkrecht zur Achse O1 beschränkt, sondern sie kann eine Richtung sein, welche die Achse O1 schneidet. In diesem Fall kann sich der Durchgangskörper 93 von einer Seite in mehreren Richtungen öffnen, wobei dadurch mehrere Auslässe 92 bereitgestellt werden können.
Der Durchgangskörper 93, der den Einlass 91 und den Auslass 92 verbindet, quert den Barriereabschnitt 32 für jede oben dargelegte Einheit und weist eine Länge auf, die sich über zwei Transportabschnitte 81, zwischen denen der Barriereabschnitt 82 sandwichartig vorgesehen ist, erstreckt. In diesem Fall kann der Durchmesser des Durchgangskörpers 93 so festgelegt sein, dass dieser gleich oder kleiner als der Durchmesser des Einlasses 91 und des Auslasses 92 ist. In jedem Fall ist der Durchgangsquerschnittsflächeninhalt, der von dem Durchmesser des Durchgangskörpers 93 definiert ist, so festgelegt, dass dieser in der Radialrichtung viel kleiner als der ringförmige Querschnittsflächeninhalt des ringförmigen Transportwegs 53 ist.
Wenn die Schnecke 21 durch Entfernen mehrerer röhrenförmiger Körper 39, an denen die Schneckengänge 84 und 86 ausgebildet sind, von der Drehwelle 38 demontiert wird, können gemäß der vorliegenden Ausführungsform die röhrenförmigen Körper 39, an denen wenigstens einige Teile der Schneckengänge 84 und 85 ausgebildet sind, als die oben dargelegten Schneckenelemente bezeichnet werden.
Ferner kann der Schneckenkörper 37 der Schnecke 21 durch sequentielles Anordnen mehrerer röhrenförmiger Körper 39 als Schneckenelemente an dem Außenumfang der Drehwelle 38 aufgebaut werden. Aus diesem Grund können beispielsweise der Austausch und das Neukombinieren des Transportabschnitts 81 und des Barriereabschnitts 82 gemäß dem Knetgrad des Rohmaterials ausgeführt werden, und die Arbeit des Austauschs und Neukombinierens kann auf einfache Weise ausgeführt werden.
Ferner werden durch Befestigen mehrerer röhrenförmiger Körper 39 in der Axialrichtung des zweiten Wellenabschnitts 91 und Anordnen der Endflächen der benachbarten röhrenförmigen Körper 39 in engen Kontakt miteinander die Durchgangskörper 93 der Durchgänge 88 ausgebildet und die Einlässe 91 und die Auslässe 92 der Durchgänge 88 angeordnet, so dass diese durch die Durchgangskörper 93 auf integrale Weise miteinander kommunizieren. Wenn die Durchgänge 88 in dem Schneckenkörper 37 ausgebildet werden, kann somit jeder röhrenförmige Körper 39, der eine Länge aufweist, die viel kleiner als die Gesamtlänge des Schneckenkörpers 37 ist, bearbeitet werden.
Somit werden die Bearbeitbarkeit und Handhabung bei der Ausbildung der Durchgänge 88 auf einfache Weise verbessert.
Gemäß der so aufgebauten Bearbeitungsvorrichtung 1 eines hohen Schervermögens knetet der erste Extruder 2 mehrere Harze auf eine vorbereitende Weise. Die durch das Kneten geschmolzenen Harze werden zum Rohmaterial, das ein Fließvermögen aufweist, und werden vom ersten Extruder 2 durch die Zufuhröffnung 34 des zweiten Extruders 3 kontinuierlich zum Transportweg 53 zugeführt.
Das Rohmaterial, das dem zweiten Extruder 3 zugeführt ist, wird zur Außenumfangsfläche des Transportabschnitts 81 eingebracht, der an der Seite des vorderen Endes des Schneckenkörpers 37 angeordnet ist, wie es durch den Pfeil C in 16 dargestellt ist. Wenn die Schnecke 21 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, betrachtet vom vorderen Ende des Schneckenkörpers 37, transportiert der Schneckengang 84 des Transportabschnitts 81 das Rohmaterial auf kontinuierliche Weise zum hinteren Ende des Schneckenkörpers 37, wie es durch einen Pfeil mit durchgezogener Linie in 16 dargestellt ist.
Gleichzeitig wird die Scherwirkung, die basierend auf der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Schneckengang 84, der sich zusammen mit dem Transportweg 53 dreht, und der Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 33 erzeugt wird, auf das Rohmaterial aufgebracht, und das Rohmaterial wird durch den feinen Windungsgrad des Schneckengangs 84 gerührt. Somit wird das Rohmaterial vollständig geknetet, und die Dispersion der Polymerkomponente des Rohmaterials wird gefördert.
Das Rohmaterial, das die Scherwirkung empfangen hat, erreicht die Grenze zwischen dem Transportabschnitt 81 und dem Barriereabschnitt 82 entlang des Transportwegs 53. Der Schneckengang 86 des Barriereabschnitts 82 ist in der Linksrichtung gewunden, um das Rohmaterial vom vorderen Ende zum hinteren Ende des Schneckenkörpers 37 zu transportieren, wenn die Schnecke 21 sich entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Somit wird der Transport des Rohmaterials durch den Schneckengang 85 blockiert. In anderen Worten, wenn die Schnecke 21 sich entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, vermeidet der Schneckengang 86 des Barriereabschnitts 82, dass das Rohmaterial durch den Zwischenraum zwischen dem Barriereabschnitt 82 und der Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 33 tritt, durch Begrenzen des Flusses des Rohmaterials, das durch den Schneckengang 84 transportiert wird.
Gleichzeitig nimmt der Druck des Rohmaterials an der Grenze zwischen dem Transportabschnitt 81 und dem Barriereabschnitt 82 zu. Eine Füllrate bzw. ein Füllgrad des Rohmaterials an dem Teil des Transportwegs 53, der dem Transportabschnitt 81 des Schneckenkörpers 87 entspricht, ist in 17 durch Farbverläufe dargestellt. In anderen Worten, der Füllgrad des Rohmaterials nimmt im Transportweg 53 mit dunkler werdender Färbung zu. Wie es aus 17 ersichtlich ist, steigt der Füllgrad des Rohmaterials in dem Transportweg 53, der dem Transportabschnitt 81 entspricht, mit Annäherung der Position an den Barriereabschnitt 82, und der Füllgrad des Rohmaterials beträgt 100% unmittelbar vor dem Barriereabschnitt 82.
Aus diesem Grund bildet sich ein "Rohmaterialreservoir R", in dem der Füllgrad des Rohmaterials 100% beträgt, unmittelbar vor dem Barriereabschnitt 82 aus. In dem Rohmaterialempfänger R wird der Fluss des Rohmaterials gestoppt, und somit erhöht sich der Druck auf das Rohmaterial. Das Rohmaterial, dessen Druck gestiegen ist, fließt vom Einlass 91, der sich in der Außenumfangsfläche des Transportabschnitts 81 öffnet, auf kontinuierliche Weise in den Durchgangskörper 93, und fließt im Durchgangskörper 93 vom vorderen Ende auf kontinuierliche Weise zum hinteren Ende des Schneckenkörpers 37, wie es durch einen Pfeil mit gestrichelter Linie in 16 und 17 dargestellt ist.
Wie es oben dargelegt ist, ist der Durchgangsquerschnittsflächeninhalt, definiert vom Durchmesser des Durchgangskörpers 93, entlang der Radialrichtung des Zylinderabschnitts 33 viel kleiner als der ringförmige Querschnittsflächeninhalt des Transportwegs 53. Ferner ist ein Ausbreitungsbereich basierend auf dem Durchmesser des Durchgangskörpers 93 viel kleiner als ein Ausbreitungsbereich des ringförmigen Transportwegs 53. Wenn das Rohmaterial vom Einlass 91 in den Durchgangskörper 93 fließt, wird das Rohmaterial aus diesem Grund stark verschmälert, und somit wird das Rohmaterial einer Zugwirkung unterzogen.
Da ferner der Durchgangsquerschnittsflächeninhalt ausreichend kleiner ist als der ringförmige Querschnittsflächeninhalt, verschwindet das Rohmaterial, das sich in dem Rohmaterialempfänger R sammelt, nicht. Das heißt, ein Teil des Rohmaterials, das sich in dem Rohmaterialempfänger R sammelt, fließt kontinuierlich in den Einlass 91. Gleichzeitig wird neues Rohmaterial durch den Schneckengang 84 zum Barriereabschnitt 82 zugeführt. Als Folge davon wird der Füllgrad in dem Rohmaterialreservoir R unmittelbar vor dem Barriereabschnitt 82 stets auf 100% gehalten. Selbst wenn Schwankungen der Transportmenge des Rohmaterials, das von dem Schneckengang 84 transportiert wird, auftreten, wird der schwankende Zustand durch das Rohmaterial, das in dem Rohmaterialempfänger R verbleibt, absorbiert. Das Rohmaterial kann dadurch auf kontinuierliche und stabile Weise zum Durchgang 88 zugeführt werden. Die Zugwirkung kann somit in dem Durchgang 88 kontinuierlich ohne Unterbrechung auf das Rohmaterial aufgebracht werden.
Das Rohmaterial, das durch den Durchgangskörper 93 getreten ist, fließt aus dem Auslass 92 heraus, wie es durch einen Pfeil mit durchgezogener Linie in 17 dargestellt ist. Das Rohmaterial wird dadurch auf kontinuierliche Weise zur Außenumfangsfläche des anderen Transportabschnitts 81, benachbart zum Barriereabschnitt 82, an der hinteren Endseite des Schneckenkörpers 87 zurückgebracht. Das zurückgebrachte Rohmaterial wird kontinuierlich in der Richtung des hinteren Endes des Schneckenkörpers 37 durch den Schneckengang 84 des anderen Transportabschnitts 81 transportiert und empfängt während des Transports abermals die Scherwirkung. Das Rohmaterial, das die Scherwirkung empfangen hat, fließt von dem Einlass 91 kontinuierlich in den Durchgangskörper 93 und empfängt während des Fließens durch den Durchgangskörper 93 abermals die Zugwirkung.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind mehrere Transportabschnitte 81 und mehrere Barriereabschnitte 82 abwechselnd in der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 angeordnet, und es sind mehrere Durchgänge 88 in der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 angeordnet, so dass diese in Abständen beabstandet sind. Aus diesem Grund wird das Rohmaterial, das von der Zufuhröffnung 34 in den Schneckenkörper 37 eingebracht wird, vom vorderen Ende kontinuierlich zum hinteren Ende des Schneckenkörpers 37 transportiert, während dieses abwechselnd der Scherwirkung und der Zugwirkung unterzogen wird, wie es durch die Pfeile in 16 und 17 dargestellt ist. Somit wird der Knetgrad des Rohmaterials erhöht, und die Dispersion der Polymerkomponente des Rohmaterials wird gefördert.
Das Rohmaterial, welches das hintere Ende des Schneckenkörpers 37 erreicht hat, wird zu einem ausreichend gekneteten Material und von der Abgabeöffnung 35a kontinuierlich dem dritten Extruder 4 zugeführt, und gasförmige Substanzen und andere flüchtige Komponenten, die in dem gekneteten Material enthalten sind, werden kontinuierlich aus dem gekneteten Material entfernt.
Keine scheinbar kontinuierliche Herstellung, sondern eine vollständig kontinuierliche Herstellung des gekneteten Materials kann gemäß der zweiten Ausführungsform ausgeführt werden. Das heißt, da das Harz, vorbereitend geknetet im ersten Extruder 2, dem zweiten Extruder 3 ohne Unterbrechung kontinuierlich zugeführt wird, wird der Harzfluss in dem ersten Extruder 2 nicht zeitweise unterbrochen. Es können dadurch Temperaturschwankungen, Viskositätsschwankungen oder Phasenänderungen des Harzes unterbunden werden, die aufgrund des gekneteten Harzes, das in dem ersten Extruder 2 verbleibt, auftreten. Somit kann ein Rohmaterial konstant gleichförmiger Qualität vom ersten Extruder 2 zum zweiten Extruder 3 zugeführt werden.
Ferner können gemäß der zweiten Ausführungsform Axiallängen eines Scherwirkungsbereichs und eines Zugwirkungsbereichs des Rohmaterials individuell festgelegt werden. Aus diesem Grund kann die Häufigkeit des Anwendens und die Zeit des Anwendens der Scherwirkung und der Zugwirkung, die zum Kneten des Rohmaterials optimal sind, eingestellt werden.
Gemäß der zweiten Ausführungsform laufen die Durchgänge 88 ferner um die Achse O1 um, da die Durchgänge 88, welche die Zugwirkung auf das Rohmaterial aufbringen, sich in der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 an Positionen erstrecken, die bezüglich der Achse O1, die ein Drehzentrum des Schneckenkörpers 37 ist, exzentrisch sind. In anderen Worten, röhrenförmige Wandflächen 39, welche die Durchgänge 88 definieren, laufen um die Achse O1 um, ohne sich auf der Achse O1 zu drehen.
Aus diesem Grund wird das Rohmaterial in den Durchgängen 88 nicht aktiv gerührt, wenn das Rohmaterial durch die Durchgänge 88 tritt. Folglich kann das Rohmaterial, das durch die Durchgänge 88 tritt, kaum eine Scherwirkung empfangen, stattdessen wird hauptsächlich eine Zugwirkung auf das Rohmaterial aufgebracht, das durch die Durchgänge 88 zur Außenumfangsfläche des Transportabschnitts 81 zurückkehrt. Folglich können auch bei der Schnecke 21 gemäß der zweiten Ausführungsform die Position, an der die Scherwirkung auf das Rohmaterial aufgebracht wird, und die Position, an der die Zugwirkung auf das Rohmaterial aufgebracht wird, eindeutig bestimmt werden.
Es wird ein Testresultat zur Bestätigung einer hohen Dispersion des gekneteten Materials in einem Fall erläutert, in dem das Rohmaterial durch abwechselndes Anwenden der Scherwirkung und der Zugwirkung gemäß der vollständig kontinuierlichen Herstellung geknetet wird.
In dem Test wurden zwei Arten von Materialien, das heißt, Polykarbonatharz (PC) und Polymethylmethacrylatharz (PMMA) dem ersten Extruder 2 zugeführt, der eine effektive Länge (L/D) des Knetabschnitts 12 festgelegt auf 7,9 bezüglich der effektiven Schneckenlänge (L/D) aufweist, und es wurde ein Material in einem geschmolzenen Zustand durch Kneten der Materialien hergestellt. Anschließend wurde das Material im geschmolzenen Zustand vom ersten Extruder 2 als Rohmaterial des zweiten Extruders 3 auf kontinuierliche Weise zum zweiten Extruder 3 zugeführt.
In dem Test war die Schnecke 21 so eingerichtet, dass die Scher- und Zugvorgänge acht Mal wiederholt wurden. Ferner war die Schnecke 21 wie folgt spezifiziert. Das heißt, der Schneckendurchmesser wurde auf 36 mm festgelegt, die effektive Schneckenlänge (L/D) wurde auf 16,7 festgelegt, die Umdrehungszahl der Schnecke wurde auf 2300 U/min eingestellt, die Zufuhrmenge des Rohmaterials wurde auf 10,0 kg/h eingestellt und die Trommeltemperatur wurde auf 240 °C eingestellt.
Gemäß diesem Test wurden die beabsichtigten transparenten gekneteten Materialien auf kontinuierliche Weise erhalten.
Wenn gemäß der Schnecke 21 der vorliegenden Ausführungsform ein Barriereabschnitt 82, zwei Transportabschnitte 81, benachbart zu beiden Seiten des Barriereabschnitts, und wenigstens ein Durchgang 88, der ausgebildet ist, um sich von den Transportabschnitten 81 zum Barriereabschnitt 82 zu erstrecken, als eine Einheit gehandhabt werden, sind die Einheiten in der Axialrichtung (Längsrichtung der Schnecke 21) ferner gemäß einer bestimmten Regel bzw. Vorschrift vorgesehen.
Diese Einheit kann als "Schneckenelement", das eine konstante Länge in der Axialrichtung aufweist, als eine minimale Einheit zum Kneten des Rohmaterials angesehen werden. Bei der Schnecke 21 der vorliegenden Erfindung sind die "Schneckenelemente" in der Axialrichtung in gleichmäßigen Abständen angeordnet.
Folglich erscheinen verschiedene Zustände bzw. Bedingungen, die an jedem "Schneckenelement" auftreten, beispielsweise "Druckanstieg", "Temperaturanstieg", der mit dem Druckanstieg zusammenhängt, und dergleichen, in gleichmäßigen Abständen in der Axialrichtung der Schnecke 21. Der "Druckanstieg" erscheint beispielsweise deutlich an dem Abschnitt (Rohmaterialreservoir R), an dem das Rohmaterial, das von den Transportabschnitten 81 transportiert wird, durch die Barriereabschnitte 82 blockiert wird, und die Position des "Rohmaterialreservoirs R" erscheint in gleichmäßigen Abständen in der Axialrichtung der Schnecke 21.
Ferner weist jedes "Schneckenelement" den Abschnitt (Transportabschnitt 81), der die Schwerwirkung auf das Rohmaterial aufbringt, und den Abschnitt (Durchgang 88) auf, der die Zugwirkung auf das Rohmaterial aufbringt, und auch diese Abschnitte sind in gleichmäßigen Abständen in der Axialrichtung der Schnecke 21 ausgebildet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist jeder mittlere Trommelblock 31b, der sich von den Trommelblöcken 31a und 31c auf beiden Seiten der Trommel 20, bezüglich mehrerer Trommelblöcke 31a, 31b und 31c, wie oben beschrieben, unterscheidet, so aufgebaut, dass dieser der Länge des "Schneckenelements" in der Längsrichtung der Schnecke 21 entspricht. In diesem Fall kann die Länge des Trommelblocks 31b so festgelegt werden, dass diese einem integralen Vielfachen der Länge des "Schneckenelements" entspricht, oder sie kann auf eine Bruchzahl einer Ganzzahl festgelegt werden. Ferner kann die Länge des Trommelblocks 31b festgelegt werden, um gleich der Länge des "Schneckenelements" zu sein.
Es wird ein Beispielaufbau der Schnecke 21 dargestellt, bei der die Länge des Trommelblocks 31b so festgelegt ist, dass diese gleich der Länge des "Schneckenelements" ist. Das heißt, eines der "Schneckenelemente" ist so vorgesehen, dass dieses dem Bereich der Länge eines Trommelblocks 31b entspricht. Insbesondere ist die Länge eines Trommelblocks 31b festgelegt, um in einen Bereich zu fallen, der wenigstens die Einlässe 91 und die Auslässe 92 der Durchgänge 88 der Transportabschnitte 81, benachbart zu beiden Seiten des Barriereabschnitts 82, in einem "Schneckenelement" umfasst.
Wenn beispielsweise angenommen wird, dass drei "Schneckenelemente" gemäß einer bestimmten Vorschrift, das heißt, in gleichmäßigen Abständen in der Axialrichtung (Längsrichtung der Schnecke 21), bereitgestellt werden, sind drei "Schneckenelemente" in der Axialrichtung angeordnet.
Um den Zylinderabschnitt 33, in den die Schnecke 21 drehbar eingebracht ist, aufzubauen, können in der Trommel 20 drei Trommelblöcke 31b zwischen den Trommelblöcken 31a und 31c, die an beiden Enden vorgesehen sind, angeordnet und in diesem Zustand durch den Verbindungsstab 201 integriert werden.
Die Trommel 20 weist dadurch eine Trommelstruktur auf, welche die Vorschrift von drei "Schneckenelementen" berücksichtigt. Ferner wird eine Positionsbeziehung eines der Trommelblöcke 31b, der einem "Schneckenelement" gegenüberliegt, in einem Zustand ausgebildet, in dem die Schnecke 21 in den Zylinderabschnitt 33 der Trommel 20 drehbar eingebracht ist.
Wenn gemäß diesem Aufbau das Rohmaterial durch Drehen der Schnecke 21 geknetet wird, sind in jedem der Trommelblöcke 31b verschiedene Zustände, die für jedes der "Schneckenelemente" auftreten (beispielsweise Druckanstieg, Temperaturanstieg und Rohmaterialreservoir R), an spezifischen Positionen in der Längsrichtung der Schnecke 21 definiert.
Wenn beispielsweise ein Zustand angenommen wird, in dem das Rohmaterial, das vom Transportabschnitt 81 transportiert wird, durch den Barriereabschnitt 55 blockiert wird, erscheint der Zustand "Rohmaterialreservoir R" an der Grenze zwischen dem Transportabschnitt 81 und dem Barriereabschnitt 82. Ferner erscheint der Zustand, der aufgrund des erhöhten Drucks des Rohmaterials als "Druckanstieg" oder "Temperaturanstieg" bezeichnet wird, an der Grenze zwischen dem Transportabschnitt 81 und dem Barriereabschnitt 82.
Solche verschiedenen Zustände (Druckanstieg, Temperaturanstieg und Rohmaterialreservoir R) erscheinen in jedem der "Schneckenelemente" stets an konstanten Positionen in der Längsrichtung der Schnecke 21. Somit sind verschiedene Zustände (Druckanstieg, Temperaturanstieg und Rohmaterialreservoir R) in jedem Trommelblock 31b zwangläufig stets an spezifischen Positionen in der Längsrichtung der Schnecke 21 jedes Trommelblocks 31b definiert, in einer bezüglich der "Schneckenelemente" entgegengesetzten Positionsbeziehung.
Somit können Schwankungen des Drucks und der Temperatur, die während des Knetens des Rohmaterials auftreten, direkt in Echtzeit gemessen werden, beispielsweise durch Anordnen des Temperatursensors 204 und des Drucksensors 205 an den "spezifischen Positionen". Ferner kann die Temperatur der Trommel 20 in einem Zustand beibehalten werden, der zum Kneten des Rohmaterials optimal ist, durch Ausführen einer AN/AUS-Steuerung des Heizers 200 und der Strömungssteuerung des Kühlmittels zum Kühlmitteldurchgang 35 basierend auf den Messresultaten.
Die "spezifischen Positionen" können für jeden Trommelblock 31b vorläufig bzw. im Voraus erkannt werden. Somit können Anbringöffnungen (nicht gezeigt) zum Anbringen der Messelemente im Voraus ausgebildet werden, beispielsweise im Stadium der Herstellung der Trommelblöcke 31b. Verschiedene Zustände, die für jedes der Schneckenelemente auftreten, können dadurch direkt in Echtzeit gemessen werden, lediglich durch Anbringen der Messelemente an den "spezifischen Positionen".
Ein Beispiel des Trommelblocks 31b, in dem Temperatursensoren 204 und Drucksensoren 205 so angeordnet sind, dass diese den Einlässen 61 der Durchgänge 88 gegenüberliegen, und in dem Heizer 200 und Kühlmitteldurchgänge 35 so angeordnet sind, dass diese dem Bereich gegenüberliegen, der die Einlässe 91 und die Auslässe 92 der Durchgänge 88 umfasst, ist in den Zeichnungen dargestellt, aber dies ist lediglich ein Beispiel, und sie können innerhalb jedes der "Schneckenelemente" frei angeordnet werden.
Da drüber hinaus die Vorteile und wichtigen Punkte, die aus der oben beschriebenen Struktur herrühren, denen der ersten Ausführungsform gleichen, werden deren Erläuterungen ausgelassen.
[Dritte Ausführungsform]
18 bis 26 offenbaren eine dritte Ausführungsform. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in Bezug auf Gegenstände, die den Schneckenkörper 37 betreffen. Die davon unberührte Struktur einer Schnecke 21 ist im Wesentlichen gleich der der ersten Ausführungsform. Aus diesem Grund werden Elemente in der dritten Ausführungsform, die gleich denen der ersten Ausführungsform sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren detaillierte Beschreibungen werden ausgelassen.
Wie es in 18 und 19 gezeigt ist, sind mehrere zylindrische röhrenförmige Körper 39, die einen Schneckenkörper 37 aufbauen, zwischen einem ersten Kragen 44 und einem zweiten Kragen 51 in der Axialrichtung eines zweiten Wellenabschnitts 41 befestigt, so dass Endflächen der benachbarten röhrenförmigen Körper 39 sich ohne Spalt in einem engen Kontakt befinden, wie in der ersten Ausführungsform.
Ferner sind alle röhrenförmigen Körper 39 an dem zweiten Wellenabschnitt 41 auf koaxiale Weise gekoppelt, und alle röhrenförmigen Körper 39 und eine Drehwelle 38 befinden sich in einem Zustand, in dem diese integral montiert sind. Folglich kann sich jeder der röhrenförmigen Körper 39 zusammen mit der Drehwelle 38 um die Achse O1 drehen, das heißt, der Schneckenkörper 37 kann sich um die Achse O1 drehen.
In diesem Zustand sind die röhrenförmigen Körper 39 Komponenten, die einen Außendurchmesser D1 (vgl. 21) des Schneckenkörpers 37 definieren. In anderen Worten, die Außendurchmesser D1 der jeweiligen röhrenförmigen Körper 39, die entlang des zweiten Achsenabschnitts 41 auf koaxiale Weise gekoppelt sind, sind gleichgroß festgelegt. Der Außendurchmesser D1 des Schneckenkörpers 37 (jedes röhrenförmigen Körpers 39) ist ein Durchmesser, der durch die Achse O1 definiert wird, die das Drehzentrum der Drehwelle 38 ist.
Dadurch wird die segmentartige Schnecke 21 aufgebaut, bei welcher der Außendurchmesser D1 des Schneckenkörpers 37 (jedes röhrenförmigen Körpers 39) konstant ist. Die segmentartige Schnecke 21 ermöglicht, dass mehrere Schneckenelemente in freier Reihenfolge und Kombination entlang der Drehwelle 38 (d.h. des zweiten Wellenabschnitts 41) gehalten werden können. Bezüglich des Schneckenelements kann beispielsweise der röhrenförmige Körper 39, an dem wenigstens einige Teile der Schneckengänge 105, 107, 110, 111 und 112, weiter unten dargelegt, ausgebildet sind, als ein Schneckenelement definiert werden.
Somit kann beispielsweise die Änderung oder Einstellung von Spezifikationen oder die Wartung der Schnecke 21 durch Segmentieren der Schnecke 21 deutlich vereinfacht werden.
Ferner ist die segmentartige Schnecke 21 auf koaxiale Weise in einem Zylinderabschnitt 33 einer Trommel 20 aufgenommen. Insbesondere ist der Schneckenkörper 37, bei dem mehrere Schneckenelemente entlang der Drehwelle 38 (des zweiten Wellenabschnitts 41) gehalten werden, in dem Zylinderabschnitt 33 drehbar aufgenommen. In diesem Zustand steht ein erster Wellenabschnitt 40 (Verbindungsabschnitt 42 und Stopperabschnitt 43) der Drehwelle 38 von einem Endabschnitt der Trommel 20 nach außen, bezüglich der Trommel 20, hervor.
Ferner ist in diesem Zustand ein Transportweg 53 zum Transportieren des Rohmaterials zwischen der Außenumfangsfläche des Schneckenkörpers 37 in der Umfangsrichtung und der Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 33 ausgebildet. Der Transportweg 53 weist einen ringförmigen Querschnitt entlang der Radialrichtung des Zylinderabschnitts 33 auf und erstreckt sich in der Axialrichtung des Zylinderabschnitts 33.
Wie es in 18 bis 20 gezeigt ist, weist der Schneckenkörper 37 mehrere Transportabschnitte 101 zum Transportieren des Rohmaterials, mehrere Barriereabschnitte 102 zum Begrenzen des Flusses des Rohmaterials und mehrere Umlaufabschnitte 103 auf, die das Rohmaterial zeitweise zirkulieren bzw. in Umlauf bringen. Das heißt, die mehreren Transportabschnitte 101 sind an dem vorderen Ende des Schneckenkörpers 37, das einem Endabschnitt der Trommel 20 entspricht, angeordnet, und die mehreren Transportabschnitte 101 sind an dem hinteren Ende des Schneckenkörpers 37, das dem anderen Endabschnitt der Trommel 20 entspricht, angeordnet. Ferner sind die Umlaufabschnitte 103 und die Barriereabschnitte 102 vom vorderen Ende zum hinteren Ende des Schneckenkörpers 37 in der Axialrichtung abwechselnd zwischen den Transportabschnitten 101 angeordnet.
Die Zufuhröffnung 34 der Trommel 20 öffnet sich zum Transportabschnitt 54, der an der Seite des vorderen Endes des Schneckenkörpers 37 angeordnet ist.
Jeder der Transportabschnitte 101 weist einen spiralförmig gewundenen Schneckengang 105 auf. Der Schneckengang 105 steht von der Außenumfangsfläche des röhrenförmigen Körpers 39 entlang der Umfangsrichtung zum Transportweg 53 hervor. Der Schneckengang 105 ist so gewunden, dass das Rohmaterial vom vorderen Ende zum hinteren Ende des Schneckenkörpers 37 transportiert wird, wenn sich die Schnecke 21 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, betrachtet vom vorderen Ende des Schneckenkörpers 37. In anderen Worten, der Schneckengang 105 ist im Uhrzeigersinn gewunden, wie bei einer rechtsgängigen Schraube.
Jeder der Barriereabschnitte 102 weist einen spiralförmig gewundenen Schneckengang 107 auf. Der Schneckengang 107 steht von der Außenumfangsfläche des röhrenförmigen Körpers 39 entlang der Umfangsrichtung zum Transportweg 53 hervor. Der Schneckengang 107 ist so gewunden, dass das Rohmaterial vom hinteren Ende zum vorderen Ende des Schneckenkörpers 37 transportiert wird, wenn sich die Schnecke 21 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, betrachtet vom vorderen Ende des Schneckenkörpers 37. In anderen Worten, die Schneckengänge 107 sind entgegen dem Uhrzeigersinn gewunden, wie bei einer linksgängigen Schnecke.
Die Umlaufabschnitte 103 sind benachbart zu den Barriereabschnitten 102 vorgesehen, von der Seite des vorderen Endes der Drehwelle 38. Jeder der Umlaufabschnitte 103 weist erste bis dritte spiralförmig gewundene Schneckengänge 110, 111 und 112 auf. Jeder der ersten bis dritten Schneckengänge 110, 111 und 112 steht von der Außenumfangsfläche des röhrenförmigen Körpers 39 entlang der Umfangsrichtung zum Transportweg 53 hervor.
Die ersten bis dritten Schneckengänge 110, 111 und 112 sind in der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 auf kontinuierliche Weise angeordnet. Die Schneckengänge sind so gewunden, dass das Rohmaterial vom vorderen Ende zum hinteren Ende des Schneckenkörpers 37 transportiert wird, wenn sich die Schnecke 21 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, betrachtet vom vorderen Ende des Schneckenkörpers 37. In anderen Worten, die ersten bis dritten Schneckengänge 110, 111 und 112 sind im Uhrzeigersinn gewunden, wie bei einer rechtsgängigen Schnecke.
In diesem Fall ist ein Abstandsmaß der Windung des Schneckengangs 107 jedes der Barriereabschnitte 102 so festgelegt, dass dieses gleich oder kleiner als die Abstandsmaße der Windungen der Schneckengänge 105 der Transportabschnitte 101 und der Schneckengänge 110, 111 und 112 der Umfangsabschnitte 103 sind. Ferner ist das Abstandsmaß der Windung des zweiten Schneckengangs 111 so festgelegt, dass dieses kleiner als die Abstandsmaße der Windungen des ersten und dritten Schneckengangs 110 und 112 ist. Ferner wird ein kleiner Zwischenraum zwischen oberen Abschnitten der Schneckengänge 105, 107, 110, 111 und 112 und der Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 33 sichergestellt.
Ferner ist bezüglich der ersten bis dritten Schneckengänge 110, 111 und 112 der dritte Schneckengang 112 an der stromaufwärts gelegenen Seite der Transportrichtung angeordnet, während der erste Schneckengang 110 an der stromabwärts gelegenen Seite der Transportrichtung angeordnet ist. Der zweite Schneckengang 111 ist zwischen dem dritten Schneckengang 112 und dem ersten Schneckengang 110 angeordnet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist jeder der Barriereabschnitte 102 so gestaltet, dass das Rohmaterial über den Barriereabschnitt 102 fließt. Insbesondere ist jeder Barriereabschnitt 102 so gestaltet, dass das Rohmaterial zwischen den Transportabschnitt 102 und den Zylinderabschnitt 133 treten kann, in einem Zustand, in dem die Schnecke 21 drehbar in den Zylinderabschnitt 33 der Trommel 20 eingebracht ist. In diesem Fall ist der Zwischenraum zwischen einem äußeren Durchmesserabschnitt des Barriereabschnitts 102 (des oberen Abschnitts des Schneckengangs 107) und der Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 33 vorzugsweise auf den Bereich zwischen 0,1 mm oder mehr und 3 mm oder weniger festgelegt. Noch bevorzugter ist der Zwischenraum auf den Bereich zwischen 0,1 mm oder mehr und 1,5 mm oder weniger festgelegt.
Die Länge der Transportabschnitte 101 in der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 wird frei wählbar festgelegt, beispielsweise gemäß der Art des Rohmaterials, dem Knetgrad des Rohmaterials, dem Herstellungsvolumen des gekneteten Materials pro Zeiteinheit und dergleichen. Die Transportabschnitte 101 sind Bereiche, in denen die Schneckengänge 105 zumindest an den Außenumfangsflächen der zylindrischen Elemente 39 ausgebildet sind, aber sie sind nicht auf Bereiche zwischen den Start- und Endpunkten der Schneckengänge 105 beschränkt.
In anderen Worten, es können auch Bereiche an der Außenumfangsfläche des zylindrischen Körpers 39, die von den Schneckengängen 105 versetzt sind, als Transportabschnitte 101 angesehen werden. Wenn beispielsweise ein zylindrischer Abstandshalter oder ein zylindrischer Kragen an einer Position benachbart zum zylindrischen Körper 39, der die Schneckengänge 105 aufweist, angeordnet ist, kann auch der Abstandshalter oder der Kragen von den Transportabschnitten 101 umfasst sein.
Ferner wird die Länge jedes Barriereabschnitts 102 des Schneckenkörpers 37 in der Axialrichtung frei wählbar festgelegt, beispielsweise gemäß der Art des Rohmaterials, dem Knetgrad des Rohmaterials, dem Herstellungsvolumen des gekneteten Materials pro Zeiteinheit und dergleichen. Die Barriereabschnitte 102 der vorliegenden Ausführungsform dienen der Begrenzung des Flusses des Rohmaterials, das von den Transportabschnitten 101 zugeführt wird, und zum Veranlassen eines Teils des Rohmaterials, über die Barriereabschnitte 102 zu fließen.
Ferner steht bei der Schnecke 21 jeder der Schneckengänge 105, 107, 110, 111 und 112 von der Außenumfangsfläche der mehreren röhrenförmigen Körper 39, die denselben Außendurchmesser D1 aufweisen, zum Transportweg 53 hervor. Aus diesem Grund definiert die Außenumfangsfläche der röhrenförmigen Körper 39 in der Umfangsrichtung einen Basisdurchmesser der Schnecke 21. Der Basisdurchmesser der Schnecke 21 ist entlang der Gesamtlänge der Schnecke 21 konstant.
Wie es in 18 bis 20 gezeigt ist, weist der Schneckenkörper 37 mehrere Durchgänge 115 auf, die sich in der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 erstrecken. Die Durchgänge 115 sind jeweils an den röhrenförmigen Körpern 39 der Umlaufabschnitte 103 ausgebildet. In diesem Fall sind die Durchgänge 115 auf derselben geraden Linie entlang der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 ausgerichtet, um in bestimmten Abständen (beispielsweise gleichmäßigen Abständen) beabstandet zu sein.
Ferner sind die Durchgänge 115 an Positionen in den röhrenförmigen Körpern 39 vorgesehen, die bezüglich der Achse O1 der Drehwelle 38 exzentrisch sind. In anderen Worten, die Durchgänge 115 sind von der Achse O1 beabstandet und laufen um die Achse O1 um, wenn sich der Schneckenkörper 37 dreht.
Wie es in 21 gezeigt ist, ist der Durchgang 115 beispielsweise eine Öffnung, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Ein Innendurchmesser der Öffnung ist beispielsweise auf 1 mm oder mehr und weniger als 6 mm festgelegt, vorzugsweise auf 1 mm oder mehr und weniger als 5 mm. Ferner weist der röhrenförmige Körper 39 des Umlaufabschnitts 103 eine röhrenförmige Wandfläche 116 auf, welche die Öffnung definiert. Das heißt, der Durchgang 115 ist die Öffnung, die allein aus einem Hohlraum ausgebildet ist, und die Wandfläche 116 umgibt den hohlen Durchgang 115 in der Umfangsrichtung auf eine kontinuierliche Weise. Der Durchgang 115 ist dadurch als einziger Hohlraum eingerichtet, der den Fluss des Rohmaterials erlaubt. In anderen Worten, keine anderen Elemente, die den Schneckenkörper 37 ausbilden, sind in dem Durchgang 115 vorhanden. Ferner läuft die Wandfläche 116 um die Achse O1 um, ohne sich auf der Achse O1 zu drehen, wenn sich der Schneckenkörper 37 dreht.
Wie es in 18, 19 und 26 gezeigt ist, weist jeder der Durchgänge 115 einen Einlass 117, einen Auslass 118 und einen Durchgangskörper 119 auf, der den Einlass 117 und den Auslass 118 in Kommunikation versetzt. Der Einlass 117 und der Auslass 118 öffnen sich zur Außenumfangsfläche des röhrenförmigen Körpers 39, der den Umlaufabschnitt 103 ausbildet. Ein Beispiel des Durchgangs 115 ist in den Zeichnungen dargestellt. Im Durchgang 115 ist der Durchgangskörper 119 an dem röhrenförmigen Körper 39, an dem der erste Schneckengang 110 ausgebildet ist, vorgesehen, und der Einlass 117 und der Auslass 118 öffnen sich zur Außenumfangsfläche des röhrenförmigen Körpers 39. Die offenen Positionen des Einlasses 117 und des Auslasses 118 können innerhalb eines Bereichs der Außenumfangsfläche des röhrenförmigen Körpers 39 frei festgelegt werden.
Der Durchgangskörper 119 erstreckt sich geradlinig in der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37, ohne sich in der Mitte zu verzweigen. In den Zeichnungen ist beispielsweise der Durchgangskörper 119, der sich parallel zur Achse O1 erstreckt, dargestellt. Beide Seiten des Durchgangskörpers 119 sind in der Axialrichtung verschlossen.
Der Einlass 117 ist an einer Seite des Durchgangskörpers 93 vorgesehen, das heißt, des Abschnitts, der dem hinteren Ende des Schneckenkörpers 37 näher liegt. In diesem Fall kann sich der Einlass 117 von der einen Seitenendfläche des Durchgangskörpers 119 zur Außenumfangsfläche des Schneckenkörpers 37 öffnen, oder er kann sich von dem Abschnitt, welcher der einen Seitenendfläche des Durchgangskörpers 119 näher liegt, das heißt, dem Abschnitt vor der Endfläche, zur Außenumfangsfläche des Schneckenkörpers 37 öffnen. Die Öffnungsrichtung des Einlasses 117 ist nicht auf die Richtung senkrecht zur Achse O1 beschränkt, sondern sie kann eine Richtung sein, welche die Achse O1 schneidet. In diesem Fall kann sich der Durchgangskörper 119 von einer Seite in mehreren Richtungen öffnen, und somit können mehrere Einlässe 117 bereitgestellt werden.
Der Auslass 118 ist an der anderen Seite (d.h. der der einen Seite entgegengesetzten Seite) des Durchgangskörpers 119 vorgesehen, das heißt, dem Abschnitt, der dem vorderen Ende des Schneckenkörpers 37 näher liegt. In diesem Fall kann sich der Auslass 118 von der Endfläche der anderen Seite des Durchgangskörpers 119 zur Außenumfangsfläche des Schneckenkörpers 37 öffnen, oder der Abschnitt, der näher an der anderen Seitenendfläche des Durchgangskörpers 119 liegt, das heißt, die Vorderendfläche, kann eingerichtet sein, um sich von dem Abschnitt an der Außenumfangsfläche des Schneckenkörpers 37 zu öffnen. Die Öffnungsrichtung des Auslasses 118 ist nicht auf die Richtung senkrecht zur Achse O1 beschränkt, sondern sie kann eine Richtung sein, welche die Achse O1 schneidet. In diesem Fall kann sich der Durchgangskörper 119 von einer Seite in mehreren Richtungen öffnen, und somit können mehrere Auslässe 118 bereitgestellt werden.
Der Durchgangskörper 119, der den Einlass 117 und den Auslass 118 verbindet, weist an jedem Umlaufabschnitt 103 eine Länge auf, die sich über den röhrenförmigen Körper 39 erstreckt, an dem der erste Schneckengang 110 ausgebildet ist. In diesem Fall kann der Durchmesser des Durchgangskörpers 119 so festgelegt sein, dass dieser gleich oder kleiner als der Durchmesser des Einlasses 117 und des Auslasses 118 ist. In jedem Fall ist der Durchgangsquerschnittsflächeninhalt in der Radialrichtung, der durch den Durchmesser des Durchgangskörpers 119 definiert wird, so festgelegt, dass dieser kleiner als der ringförmige Querschnittsflächeninhalt des ringförmigen Transportwegs 53 ist.
Wenn die Schnecke 21 durch Entfernen mehrerer röhrenförmiger Körper 39, an denen die Schneckengänge 105, 107, 110, 111 und 112 ausgebildet sind, von der Drehwelle 38 demontiert wird, können die röhrenförmigen Körper 39, an denen wenigstens einige Teile der Schneckengänge 105, 107, 110, 111 und 112 ausgebildet sind, gemäß der vorliegenden Ausführungsform als die oben dargelegten Schneckenelemente bezeichnet werden.
Ferner kann der Schneckenkörper 37 der Schnecke 21 durch sequentielles Anordnen mehrerer röhrenförmiger Körper 39 als Schneckenelemente an dem Außenumfang der Drehwelle 38 aufgebaut werden. Aus diesem Grund können beispielsweise der Austausch und das Neukombinieren des Transportabschnitts 101 und des Barriereabschnitts 102 gemäß dem Knetgrad des Rohmaterials ausgeführt werden, und die Arbeit des Austauschs und Neukombinierens kann auf einfache Weise ausgeführt werden.
Ferner werden durch Befestigen mehrerer röhrenförmiger Körper 39 in der Axialrichtung des zweiten Wellenabschnitts 41 und Anordnen der Endflächen der benachbarten röhrenförmigen Körper 39 in engen Kontakt miteinander die Durchgangskörper 119 der Durchgänge 115 ausgebildet und die Einlässe 117 und die Auslässe 118 der Durchgänge 115 angeordnet, um über die Durchgangskörper 119 auf integrale Weise miteinander zu kommunizieren. Wenn die Durchgänge 115 in dem Schneckenkörper 37 ausgebildet werden, kann somit jeder röhrenförmige Körper 39, der eine Länge aufweist, die viel kleiner als die Gesamtlänge des Schneckenkörpers 37 ist, bearbeitet werden. Somit werden die Bearbeitbarkeit und Handhabung beim Ausbilden der Durchgänge 115 auf einfache Weise verbessert.
Wie es in 22 und 23 gezeigt ist, ist der röhrenförmige Körper 39, an dem der erste Schneckengang 110 ausgebildet ist, in zwei Teile unterteilt, um den Durchgangskörper 119 des Durchgangs 115 zu schneiden. An einem röhrenförmigen Körper 39t kommuniziert eine seitliche Öffnung, die von einer Teilungsfläche 39a in der Axialrichtung ausgebildet ist, mit dem Auslass 118. An dem anderen röhrenförmigen Körper 39p kommuniziert eine seitliche Öffnung, die von einer Teilungsfläche 39b in der Axialrichtung ausgebildet ist, mit dem Auslass 117. Gemäß dieser Struktur wird der serielle Durchgang 115, dessen beide Seiten zur Außenumfangsfläche des röhrenförmigen Körpers 39 offen sind, ausgebildet, indem die Teilungsflächen 39a und 39b aneinander grenzend ausgebildet werden.
Wie bei dem anderen Durchgang 115 kann eine Öffnung ausgebildet sein, um den röhrenförmigen Körper 39 des ersten Schneckengangs 110 in der Axialrichtung zu durchdringen, wie beispielsweise in 24 gezeigt. In diesem Fall öffnen sich der Einlass 117 und der Auslass 118 des Durchgangs 115 zu einer Einlassnut 120 und einer Auslassnut 121, die durch teilweises Wegschneiden beider axialer Endflächen des röhrenförmigen Körpers 39 in eine ausgesparte Form ausgebildet werden. Gemäß dieser Struktur kann der serielle Durchgang 115 ausgebildet werden, indem die seitliche Öffnung lediglich so ausgebildet wird, dass diese den röhrenförmigen Körper 39 durchdringt, ohne Unterteilung des röhrenförmigen Körpers 39.
Gemäß der so aufgebauten Bearbeitungsvorrichtung 1 eines hohen Schervermögens knetet der erste Extruder 2 mehrere Harze auf eine vorbereitende Weise. Die durch Kneten geschmolzenen Harze werden zum Rohmaterial, das ein Fließvermögen aufweist, und sie werden vom ersten Extruder 2 durch die Zufuhröffnung 34 des zweiten Extruders 3 kontinuierlich zum Transportweg 53 zugeführt.
Das Rohmaterial, das dem zweiten Extruder 3 zugeführt wird, wird zur Außenumfangsfläche des Transportabschnitts 101, die an der Seite des vorderen Endes des Schneckenkörpers 37 angeordnet ist, eingebracht, wie es durch den Pfeil D in 25 dargestellt ist. Wenn die Schnecke 21 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, betrachtet vom vorderen Ende des Schneckenkörpers 37, transportiert der Schneckengang 105 des Transportabschnitts 101 das Rohmaterial auf kontinuierliche Weise zum hinteren Ende des Schneckenkörpers 37, wie es durch einen Pfeil mit durchgezogener Linie in 25 dargestellt ist.
Danach wird das Rohmaterial, das den Umlaufabschnitt 103 erreicht hat, weiter durch die ersten bis dritten Schneckengänge 110, 111 und 112 des Umlaufabschnitts 103 kontinuierlich zum hinteren Ende des Schneckenkörpers 37 transportiert, wie es durch einen Pfeil mit durchgezogener Linie in 25 und 26 dargestellt ist.
Gleichzeitig wird die Scherwirkung, die basierend auf der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Schneckengängen 105, 110, 111 und 112, die sich zusammen mit dem Transportweg 53 drehen, und der Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 33 erzeugt wird, auf das Rohmaterial aufgebracht, und das Rohmaterial wird durch den feinen Windungsgrad der Schneckengänge 105, 110, 111 und 112 gerührt. Somit wird das Rohmaterial vollständig geknetet, und die Dispersion der Polymerkomponente des Rohmaterials wird gefördert.
Das Rohmaterial, das die Scherwirkung empfangen hat, erreicht die Grenze zwischen dem Umlaufabschnitt 103 und dem Barriereabschnitt 102 entlang des Transportwegs 53. In anderen Worten, das Rohmaterial wird durch den ersten Schneckengang 110, der an der stromabwärts gelegenen Seite der Transportrichtung angeordnet ist, zur Grenze zwischen dem Umlaufabschnitt 103 und dem Barriereabschnitt 102 zugeführt. Auf der anderen Seite transportiert der Schneckengang 107 des Barriereabschnitts 102 das Rohmaterial vom hinteren Ende zum vorderen Ende des Schneckenkörpers 37, wenn die Schnecke 21 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird.
Somit wird das Rohmaterial, das von dem ersten Schneckengang 110 zugeführt wird, vom Schneckengang 107 blockiert. In anderen Worten, der Schneckengang 107 des Barriereabschnitts 102 begrenzt den Fluss des Rohmaterials, das vom ersten Schneckengang 110 zugeführt wird, wenn die Schnecke 21 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird.
Gleichzeitig erhöht sich der Druck des Rohmaterials an der Grenze zwischen dem Umlaufabschnitt 103 und dem Barriereabschnitt 102. Eine Füllrate bzw. ein Füllgrad des Rohmaterials an dem Teil des Transportwegs 53, der dem Durchgang 115 entspricht, ist in 26 durch Farbverläufe dargestellt. In anderen Worten, der Füllgrad des Rohmaterials nimmt im Transportweg 53 mit dunkler werdender Färbung zu. Wie es aus 26 ersichtlich ist, steigt der Füllgrad des Rohmaterials in dem Transportweg 53, der dem Transportabschnitt 115 entspricht, mit Annäherung der Position an den Barriereabschnitt 102, und der Füllgrad des Rohmaterials beträgt 100% unmittelbar vor dem Barriereabschnitt 102.
Aus diesem Grund bildet sich ein Rohmaterialreservoir R, in dem der Füllgrad des Rohmaterials 100% beträgt, unmittelbar vor dem Barriereabschnitt 102 aus. In dem Rohmaterialempfänger wird der Fluss des Rohmaterials gestoppt, und somit erhöht sich der Druck des Rohmaterials. Das Rohmaterial, dessen Druck erhöht ist, fließt auf kontinuierliche Weise vom Einlass 117 in den Durchgangskörper 119 und fließt auf kontinuierliche Weise in dem Durchgangskörper 119 vom hinteren Ende zum vorderen Ende des Schneckenkörpers 37, wie es durch einen Pfeil mit gestrichelter Linie in 25 und 26 dargestellt ist. Gleichzeitig ist die Fließrichtung des Rohmaterials in dem Durchgangskörper 119 entgegengesetzt zur Fließrichtung des Rohmaterials, das von den Schneckengängen 105, 110, 111 und 112 zugeführt wird.
Wie es oben dargelegt ist, ist der Durchgangsquerschnittsflächeninhalt entlang der Radialrichtung, der vom Durchmesser des Durchgangskörpers 64 definiert wird, viel kleiner als der ringförmige Querschnittsflächeninhalt des Transportwegs 53 des Zylinderabschnitts 33. Ferner ist ein Ausbreitungsbereich basierend auf dem Durchmesser des Durchgangskörpers 119 viel kleiner als ein Ausbreitungsbereich des ringförmigen Transportwegs 53. Wenn das Rohmaterial vom Einlass 117 in den Durchgangskörper 119 fließt, wird das Rohmaterial aus diesem Grund stark verschmälert, und somit wird eine Zugwirkung auf das Rohmaterial aufgebracht.
Da ferner der Durchgangsquerschnittsflächeninhalt ausreichend kleiner ist als der ringförmige Querschnittsflächeninhalt, verschwindet das Rohmaterial, das sich in dem Rohmaterialempfänger R sammelt, nicht. Das heißt, ein Teil des Rohmaterials, das sich in dem Rohmaterialempfänger R sammelt, fließt auf kontinuierliche Weise in den Einlass 117. Gleichzeitig wird neues Rohmaterial durch den ersten Schneckengang 110 zum Barriereabschnitt 102 zugeführt. Somit wird der Füllgrad in dem Rohmaterialempfänger R unmittelbar vor dem Barriereabschnitt 102 stets auf 100% gehalten. Selbst wenn Schwankungen der Transportmenge des Rohmaterials, das durch den ersten Schneckengang 110 transportiert wird, auftreten, wird ein solcher schwankender Zustand durch das Rohmaterial, das in dem Rohmaterialempfänger R verbleibt, absorbiert. Das Rohmaterial kann dadurch dem Durchgang 115 auf kontinuierliche und stabile bzw. zuverlässige Weise zugeführt werden. Die Zugwirkung kann somit im Durchgang 88 auf kontinuierliche Weise ohne Unterbrechung auf das Rohmaterial aufgebracht werden.
Das Rohmaterial, das durch den Durchgangskörper 119 getreten ist, fließt aus dem Auslass 118 heraus, wie es durch einen Pfeil mit durchgezogener Linie in 26 dargestellt ist. Das Rohmaterial wird dadurch kontinuierlich zur Außenumfangsfläche des Umlaufabschnitts 103 zurückgebracht. Das zurückgebrachte Rohmaterial wird durch den ersten Schneckengang 110 auf kontinuierliche Weise zum benachbarten Barriereabschnitt 102 an einer Seite des hinteren Endes des Schneckenkörpers 37 transportiert und empfängt abermals die Scherwirkung während des Transports.
In diesem Fall kann der Abschnitt, an dem der zweite Schneckengang 111 ausgebildet ist, mit einer Funktion, die den Rückfluss vermeidet, ausgestattet werden, indem das Abstandsmaß der Windung des zweiten Schneckengangs 111 kleiner festgelegt wird als das Abstandsmaß der Windung des ersten Schneckengangs 110. Das Rohmaterial, das vom Auslass 118 zum Umlaufabschnitt 103 zurückgebracht wird, kann dadurch ohne Entweichen zum Barriereabschnitt 102 transportiert werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Teil des Rohmaterials, das zum Barriereabschnitt 102 transportiert ist, abermals vom Einlass 110 auf kontinuierliche Weise zum Durchgang 115 geführt, und der Umlauf wird zeitweise an einer Position des Umlaufabschnitts 103 wiederholt. Das verbleibende Rohmaterial, das zum Barriereabschnitt 102 transportiert ist, tritt durch den Zwischenraum zwischen dem oberen Abschnitt des Schneckengangs 107 und der Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 33 und fließt auf kontinuierliche Weise zum benachbarten Umlaufabschnitt 103.
Mehrere Barriereabschnitte 102 und mehrere Umlaufabschnitte 103 sind abwechselnd in der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 angeordnet, und die Durchgänge 115, die an Positionen vorgesehen sind, die den ersten Schneckengängen 110 der Umlaufabschnitte 103 entsprechen, sind in der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 angeordnet, um in Abständen beabstandet zu sein. Aus diesem Grund wird das Rohmaterial, das von der Zufuhröffnung 34 zum Schneckenkörper 37 zugeführt ist, kontinuierlich vom vorderen Ende zum hinteren Ende des Schneckenkörpers 37 transportiert, während dieses abwechselnd der Scherwirkung und der Zugwirkung unterzogen wird. Somit wird der Knetgrad des Rohmaterials erhöht, und die Dispersion der Polymerkomponente des Rohmaterials wird gefördert.
Das Rohmaterial, welches das hintere Ende des Schneckenkörpers 37 erreicht hat, wird zum ausreichend gekneteten Material und von der Abgabeöffnung 36a kontinuierlich dem dritten Extruder 4 zugeführt, und gasförmige Substanzen und andere flüchtige Komponenten, die in dem gekneteten Material enthalten sind, werden kontinuierlich aus dem gekneteten Material entfernt.
Keine scheinbar kontinuierliche Herstellung, sondern eine vollständig kontinuierliche Herstellung des gekneteten Materials kann gemäß der dritten Ausführungsform ausgeführt werden. Das heißt, da das Harz, das in dem ersten Extruder 2 vorbereitend geknetet wird, dem zweiten Extruder 3 auf kontinuierliche Weise ohne Unterbrechung zugeführt wird, wird der Harzfluss im ersten Extruder 2 nicht zeitweise unterbrochen. Es können dadurch Temperaturschwankungen, Viskositätsschwankungen oder Phasenänderungen des Harzes unterbunden werden, die aufgrund des gekneteten Harzes, das in dem ersten Extruder 2 verbleibt, auftreten. Somit kann Rohmaterial konstant gleichförmiger Qualität vom ersten Extruder 2 zum zweiten Extruder 3 zugeführt werden.
Ferner können gemäß der dritten Ausführungsform die Scherwirkung und Zugwirkung durch den Umlaufabschnitt 103, in dem der Durchgang 115 ausgebildet ist, mehrmals abwechselnd angewendet werden. In diesem Fall kann die Häufigkeit des Aufbringens der Scherwirkung und der Zugwirkung auf das Rohmaterial durch Anordnen mehrerer Umlaufabschnitte 103 in der Axialrichtung weiter erhöht werden.
Ferner erstrecken sich gemäß der dritten Ausführungsform die Durchgänge 115, welche die Zugwirkung auf das Rohmaterial aufbringen, in der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 an Positionen, die bezüglich der Achse O1, die ein Drehzentrum des Schneckenkörpers 37 ist, exzentrisch sind. Die Durchgänge 115 laufen somit um die Achse O1 um. In anderen Worten, die röhrenförmigen Wandflächen 116, welche die Durchgänge 115 definieren, laufen um die Achse O1 um, ohne sich auf der Achse O1 zu drehen.
Aus diesem Grund wird das Rohmaterial in den Durchgängen 115 nicht aktiv gerührt, wenn das Rohmaterial durch die Durchgänge 115 tritt. Folglich kann das Rohmaterial, das durch die Durchgänge 115 tritt, kaum eine Scherwirkung empfangen, stattdessen wird hauptsächlich eine Zugwirkung auf das Rohmaterial aufgebracht, das durch die Durchgänge 115 zur Außenumfangsfläche des Transportabschnitts 103 zurückkehrt. Somit können auch bei der Schnecke 21 gemäß der dritten Ausführungsform die Position, an der die Scherwirkung auf das Rohmaterial aufgebracht wird, und die Position, an der die Zugwirkung auf das Rohmaterial aufgebracht wird, eindeutig bestimmt werden.
Es wird ein Testresultat zur Bestätigung einer hohen Dispersion des gekneteten Materials in einem Fall erläutert, in dem das Rohmaterial durch abwechselndes Aufbringen der Scherwirkung und der Zugwirkung gemäß der vollständig kontinuierlichen Produktion geknetet wird.
In dem Test wurden zwei Arten von Materialien, das heißt, Polykarbonatharz (PC) und Polymethylmethacrylatharz (PMMA) dem ersten Extruder 2 zugeführt, der eine effektive Länge (L/D) des Knetabschnitts 12 festgelegt auf 7,9 bezüglich der effektiven Schneckenlänge (L/D) aufweist, und es wurde ein Material in einem geschmolzenen Zustand durch Kneten der Materialien hergestellt. Ferner wurde das Material in dem geschmolzenen Zustand als Rohmaterial des zweiten Extruders 3 kontinuierlich vom ersten Extruder 2 zum zweiten Extruder 3 zugeführt.
In dem Test war die Schnecke 21 so eingerichtet, dass die oben beschriebenen Umlaufabschnitte 103 an drei Positionen in der Axialrichtung angeordnet waren, und das Rohmaterial wurde veranlasst, durch jeden der Durchgänge 115 zu treten. Ferner war die Schnecke 21 wie folgt spezifiziert. Das heißt, der Schneckendurchmesser wurde auf 36 mm festgelegt, die effektive Schneckenlänge (L/D) wurde auf 16,7 festgelegt, die Umdrehungszahl der Schnecke wurde auf 2500 U/min eingestellt, die Rohmaterialzufuhrmenge wurde auf 10,0 kg/h eingestellt und die Trommeltemperatur wurde auf 240 °C eingestellt.
Gemäß diesem Test wurden die beabsichtigten transparenten gekneteten Materialien auf kontinuierliche Weise erhalten.
Wenn der Umlaufabschnitt 103 (Abschnitt, an dem die ersten bis dritten Schneckengänge 110, 111 und 112 ausgebildet sind) und der Durchgang 115, der an einem Abschnitt des ersten Schneckengangs 110 vorgesehen ist, als eine Einheit gehandhabt werden, werden die Einheiten bei der Schnecke 21 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Axialrichtung (Längsrichtung der Schnecke 21) gemäß einer bestimmten Regel bzw. Vorschrift bereitgestellt.
Diese Einheit kann als "Schneckenelement", die eine konstante Länge in der Axialrichtung aufweist, als eine minimale Einheit zum Kneten des Rohmaterials angesehen werden. Bei der Schnecke 21 der vorliegenden Ausführungsform sind die "Schneckenelemente" und die Barriereabschnitte 102 abwechselnd angeordnet. In anderen Worten, die "Schneckenelemente" sind durch die Barriereabschnitte 102 in gleichmäßigen Abständen angeordnet.
Somit erscheinen verschiedene Bedingungen bzw. Zustände, die an jedem "Schneckenelement" auftreten, beispielsweise "Druckanstieg", "Temperaturanstieg", der mit der Erhöhung des Drucks zusammenhängt, und dergleichen, in gleichmäßigen Abständen in der Axialrichtung der Schnecke 21. Der "Druckanstieg" erscheint beispielsweise deutlich an dem Abschnitt (Rohmaterialreservoir R), an dem das Rohmaterial, das durch die ersten bis dritten Schneckengänge 110, 111 und 112 transportiert wird, durch die Barriereabschnitte 102 blockiert wird, und die Position des "Rohmaterialreservoirs R" erscheint in gleichmäßigen Abständen in der Axialrichtung der Schnecke 21.
Ferner weist jedes "Schneckenelement" den Abschnitt, der die Scherwirkung auf das Rohmaterial aufbringt (Abschnitte, an denen die ersten bis dritten Schneckengänge 110, 111 und 112 ausgebildet sind), und den Abschnitt (Durchgang 115) auf, der die Zugwirkung auf das Rohmaterial aufbringt, und auch diese Abschnitte sind in gleichmäßigen Abständen in der Axialrichtung der Schnecke 21 ausgebildet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist jeder mittlere Trommelblock 31b, der sich von den Trommelblöcken 31a und 31c an beiden Seiten der Trommel 20, bezüglich mehrerer Trommelblöcke 31a, 31b und 31c, wie oben dargelegt, unterscheidet, so aufgebaut, dass dieser der Länge des "Schneckenelements" in der Längsrichtung der Schnecke 21 entspricht. In diesem Fall kann die Länge des Trommelblocks 31b auf ein integrales Vielfaches der Länge des "Schneckenelements" festgelegt werden, oder sie kann auf eine Bruchzahl einer Ganzzahl festgelegt werden. Ferner kann die Länge des Trommelblocks 31b so festgelegt werden, dass diese gleich der Länge des "Schneckenelements" ist.
Es wird ein Beispielaufbau der Schnecke 21 dargestellt, bei dem die Länge des Trommelblocks 31b so festgelegt ist, dass diese gleich der Länge des "Schneckenelements" ist. Das heißt, eines der "Schneckenelemente" ist so vorgesehen, dass dieses dem Bereich der Länge eines Trommelblocks 31b entspricht. Insbesondere ist die Länge eines Trommelblocks 31b in einem "Schneckenelement" auf einen Bereich festgelegt, der den Abschnitt, an dem die ersten bis dritten Schneckengänge 110, 111 und 112 ausgebildet sind, und den Abschnitt umfasst, an dem der Schneckengang 107 des Barriereabschnitts 102 ausgebildet ist.
Wenn beispielsweise angenommen wird, dass drei "Schneckenelemente" gemäß einer bestimmten Vorschrift, das heißt, in gleichmäßigen Abständen in der Axialrichtung (Längsrichtung der Schnecke 21) bereitgestellt werden, sind drei "Schneckenelemente" in der Axialrichtung angeordnet.
Um den Zylinderabschnitt 33 aufzubauen, bei dem die Schnecke 21 drehbar in der Trommel 20 eingebracht ist, können drei Trommelblöcke 31b zwischen den Trommelblöcken 31a und 31c, die an beiden Enden vorgesehen sind, angeordnet und durch den Verbindungsstab 201 in diesem Zustand integriert werden.
Die Trommel 20 weist dadurch eine Trommelstruktur auf, welche die Vorschrift der drei "Schneckenelemente" berücksichtigt. Ferner wird eine Positionsbeziehung eines der Trommelblöcke 31b, der einem "Schneckenelement" gegenüberliegt, in einem Zustand ausgebildet, in dem die Schnecke 21 drehbar in den Zylinderabschnitt 33 der Trommel 20 eingebracht ist.
Wenn gemäß diesem Aufbau das Rohmaterial durch Drehen der Schnecke 21 geknetet wird, sind in jedem der Trommelblöcke 31b verschiedene Zustände, die für jedes der "Schneckenelemente" auftreten (beispielsweise Druckanstieg, Temperaturanstieg und Rohmaterialreservoir R) an spezifischen Position in der Längsrichtung der Schnecke 21 definiert.
Wenn beispielsweise ein Zustand angenommen wird, in dem das Rohmaterial, das von den ersten bis dritten Schneckengängen 110, 111 und 112 (Umlaufabschnitt 103) transportiert wird, durch den Barriereabschnitt 102 blockiert wird, erscheint der Zustand "Rohmaterialreservoir R" an der Grenze zwischen dem Umlaufabschnitt 103 und dem Barriereabschnitt 102. Ferner erscheint der Zustand, der aufgrund des erhöhten Druck des Rohmaterials als "Druckanstieg" oder "Temperaturanstieg" bezeichnet wird, an der Grenze zwischen dem Umlaufabschnitt 103 und dem Grenzabschnitt 102.
Solche verschiedenen Zustände (Druckanstieg, Temperaturanstieg und Rohmaterialreservoir R) erscheinen in jedem der "Schneckenelemente" stets an konstanten Positionen in der Längsrichtung der Schnecke 21. Somit werden in jedem Trommelblock 31b verschiedene Zustände (Druckanstieg, Temperaturanstieg und Rohmaterialreservoir R) zwangsläufig stets an spezifischen Positionen in der Längsrichtung der Schnecke 21 jedes Trommelblocks 31b definiert, in einer bezüglich der "Schneckenelemente" entgegengesetzten Positionsbeziehung.
Somit können die Schwankungen des Drucks und der Temperatur, die während des Knetens des Rohmaterials auftreten, direkt in Echtzeit gemessen werden, beispielsweise durch Anordnen des Temperatursensors 204 und des Drucksensors 205 an den "spezifischen Positionen". Ferner kann die Temperatur der Trommel 20 in einem Zustand, der für das Kneten des Rohmaterials optimal ist, gehalten werden, durch Ausführen einer AN/AUS-Steuerung des Heizers 200 und der Strömungssteuerung des Kühlmittels zum Kühlmitteldurchgang 35 basierend auf den Messresultaten.
Die "spezifischen Positionen" können für jeden Trommelblock 31b im Voraus bzw. vorläufig erkannt werden. Somit können beispielsweise Anbringöffnungen (nicht gezeigt) zum Anbringen der Messelemente im Voraus ausgebildet werden, beispielsweise im Stadium der Herstellung der Trommelblöcke 31b. Verschiedene Zustände, die für jedes der Schneckenelemente auftreten, können dadurch direkt in Echtzeit gemessen werden, lediglich durch Anbringen der Messelemente an den "spezifischen Positionen".
Ein Beispiel des Trommelblocks 31b, in dem Temperatursensoren 204 und Drucksensoren 205 so angeordnet sind, dass diese den Einlässen 117 der Durchgänge 115 gegenüberliegen, und in dem Heizer 200 und Kühlmitteldurchgänge 35 so angeordnet sind, dass diese dem Bereich, der die Einlässe 117 und die Auslässe 118 der Durchgänge 115 umfasst, gegenüberliegen, ist in den Zeichnungen dargestellt, aber dies ist lediglich ein Beispiel und sie können frei in jedem der "Schneckenelemente" angeordnet werden.
Da darüber hinaus die Vorteile und wichtigen Punkte, die aus der oben beschriebenen Struktur herrühren, gleich denen der ersten Ausführungsform sind, werden deren Erläuterungen ausgelassen.
[Vierte Ausführungsform]
27 offenbart eine vierte Ausführungsform. In der ersten Ausführungsform wurde der Aufbau des ersten Extruders (Bearbeitungseinrichtung) 2 als Doppelschneckenkneter dargelegt, aber stattdessen wird gemäß der vierten Ausführungsform der Aufbau des ersten Extruders 2 als ein Einschneckenextruder angenommen.
Wie es in 27 gezeigt ist, weist beim ersten Extruder 2 gemäß der vierten Ausführungsform eine Trommel 6 einen Zylinderabschnitt 8 auf, der eine Einachsenschnecke 7 drehbar aufnimmt. Die Trommel 6 ist mit einer Zufuhröffnung 9, welche die Zufuhr beispielsweise eines pelletförmigen Materials in den Zylinderabschnitt 8 ermöglicht, einem Heizer (nicht gezeigt), der das Harz schmilzt, und einer Abgabeöffnung 6a vorgesehen, die ein Abgeben des geschmolzenen Harzes ermöglicht, wie bei der ersten Ausführungsform.
Die Schnecke 7 ist um eine Achse O2 drehbar, und ein spiralförmig gewundener Schneckengang 122 ist an einer Außenumfangsfläche der Schnecke ausgebildet. Der Schneckengang 122 ist eingerichtet, um das Harz, das von der Zufuhröffnung 9 zugeführt wird, zur Abgabeöffnung 6a zu transportieren. Aus diesem Grund ist der Schneckengang 122 in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung der Schnecke 7 gewunden, betrachtet von einer Seite der Zufuhröffnung 9. In der Zeichnung ist ein Beispiel des Schneckengangs 122 in einem Fall gezeigt, in dem sich die Schnecke 7 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht und das Harz transportiert wird. Das heißt, die Windungsrichtung des Schneckengangs 122 ist entgegen dem Uhrzeigersinn festgelegt, wie bei einer rechtsgängigen Schraube.
Ferner sind ein Zufuhrabschnitt P1, ein Kompressionsabschnitt P2 und ein Transportabschnitt P3 in dieser Reihenfolge an der Außenumfangsfläche der Schnecke 7 auf kontinuierliche Weise von einer Seite der Zufuhröffnung 9 zur Abgabeöffnung 6a vorgesehen. Der Zufuhrabschnitt P1 ist stabförmig, und ein Spalt zwischen seinem äußeren Umfangsabschnitt 7-P1 und dem Zylinderabschnitt 8 ist groß festgelegt. Der Transportabschnitt P3 ist stabförmig, und ein Spalt zwischen seinem äußeren Umfangsabschnitt 7-P3 und dem Zylinderabschnitt 8 ist schmal festgelegt. In anderen Worten, die Höhe des Schneckengangs 122 im Transportabschnitt P3 ist klein festgelegt, durch Verschmälern des Spalts zwischen dem Außenumfangsabschnitt 7-P3 und dem Zylinderabschnitt 8. Dadurch kann die Stabilität der Abgabe an der Abgabeöffnung 6a verbessert werden. Der Kompressionsabschnitt P2 ist gestaltet, um sich vom Zufuhrabschnitt P1 zum Transportabschnitt P3 zu erweitern, und ein Spalt zwischen seinem äußeren Umfangsabschnitt 7-P2 und dem Zylinderabschnitt 8 ist so festgelegt, dass sich dieser vom Zufuhrabschnitt P1 zum Transportabschnitt P3 kontinuierlich verschmälert.
Das pelletförmige Harz, das von der Zufuhröffnung 9 zum Zylinderabschnitt 8 zugeführt wird, wird durch den Schneckengang 122 vom Zufuhrabschnitt P1 zum Kompressionsabschnitt P2 und zum Transportabschnitt P3 in dieser Reihenfolge transportiert und wird anschließend aus der Abgabeöffnung 6a abgegeben, in einem Zustand, in dem die Schnecke 7 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird. In dem Zufuhrabschnitt P1 ist die Temperatur des Harzes gering und das Harz ist fest. In dem Kompressionsabschnitt P2 wird das Harz durch einen sich kontinuierlich verschmälernden Spalt einer Kompression unterzogen, während dieses hauptsächlich von einem Heizer erwärmt wird. In dem Transportabschnitt P3 ist das Harz geschmolzen und bildet das gemischte Rohmaterial. Das Rohmaterial, das aus der Abgabeöffnung 6a der Trommel 6 abgegeben wird, wird dem zweiten Extruder 3 kontinuierlich zugeführt, wie es durch einen Pfeil A in 1 dargestellt ist.
Selbst wenn der erste Extruder 2 ein Einschneckenextruder ist, kann gemäß der vierten Ausführungsform das Rohmaterial, das eine Viskosität aufweist, die zum Kneten im zweiten Extruder 3 optimal ist, erzeugt werden, wie bei dem Doppelschneckenkneter der ersten Ausführungsform. Die Last auf den zweiten Extruder 3 kann dadurch verringert werden.
Wenn beispielsweise ein abwechselndes Aufbringen der Scherwirkung und der Zugwirkung auf ein vorbereitend geknetetes Material, das heißt, ein pelletförmiges Material, ausgebildet durch Kneten des Harzes mit einem Füllmittel (Zusatzstoff), angenommen wird, kann das Material ohne Verschlechterung der physikalischen Eigenschaft des Zusatzstoffs oder Auftreten von Faserbrüchen (occurrence of cutting of fibers) unter Verwendung des Einschneckenextruders geknetet werden.
Wenn ferner der Zusatzstoff zum Rohmaterial hinzugefügt wird, kann die physikalische Eigenschaft des Zusatzstoffs verschlechtert oder der Zusatzstoff zersetzt werden, durch eine Hochgeschwindigkeitsdrehung im zweiten Extruder 3, wenn der Zusatzstoff in den ersten Extruder 2 oder den zweiten Extruder 3 eingebracht wird. Nicht nur die Entgasung, sondern auch ein Kneten des Rohmaterials mit dem Zusatzstoff kann in diesem Fall unter Verwendung des Doppelschneckenkneters als dritter Extruder 4 ausgeführt werden.
[Fünfte Ausführungsform]
28 offenbart eine fünfte Ausführungsform. Die fünfte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in Bezug auf eine Struktur zum Aufbringen einer Zugwirkung auf das Rohmaterial. Die davon unberührte Struktur einer Schnecke 21 ist gleich der der ersten Ausführungsform.
Wie es in 28 gezeigt ist, sind zwei Nuten 131a und 131b an einer Innenumfangsfläche eines röhrenförmigen Körpers 39 ausgebildet. Die Nuten 131a und 131b erstrecken sich in der Axialrichtung des Schneckenkörpers 37 und sind in einer Durchmesserrichtung des Schneckenkörpers 37 voneinander beabstandet. Ferner öffnen sich die Nuten 131a und 131b in der Innenumfangsfläche des röhrenförmigen Körpers 39.
Offene Enden der Nuten 131a und 131b sind durch die Außenumfangsfläche eines zweiten Wellenabschnitts 41 verschlossen, wenn der röhrenförmige Körper 39 an einem zweiten Wellenabschnitt 41 einer Drehwelle 38 eingebracht bzw. angebracht ist. Aus diesem Grund wirken die Nuten 131a und 131b mit der Außenumfangsfläche eines zweiten Wellenabschnitts 41 zusammen, um Durchgänge 132 zu definieren, die eine Zugwirkung auf ein Rohmaterial aufbringen. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Durchgänge 132 an Grenzabschnitten zwischen der Drehwelle 38 und dem röhrenförmigen Körper 39 angeordnet.
Gemäß der fünften Ausführungsform sind die Durchgänge 132 in dem Schneckenkörper 37 an Positionen angeordnet, die bezüglich der Achse O1 der Drehwelle 38 exzentrisch sind.
Somit sind die Durchgänge 132 von der Achse O1 versetzt und laufen um die Achse O1 um, wenn sich der Schneckenkörper 37 dreht, wie bei der ersten Ausführungsform.
Gemäß der fünften Ausführungsform sind die Durchgänge 132 in dem Schneckenkörper 37 ausgebildet, wenn der Röhrenkörper 39 an dem zweiten Wellenabschnitt 41 der Drehwelle 38 angebracht ist. Da die Nuten 131a und 131b, welche die Durchgänge 132 definieren, an der Innenumfangsfläche des röhrenförmigen Körpers 39 offen sind, kann die Arbeit zur Ausbildung der Nuten 131a und 131b auf einfache Weise ausgeführt werden.
Wenn beispielsweise eine Querschnittsform der Durchgänge 132 geändert werden muss, kann somit auch darauf auf einfache Weise reagiert werden.
[Sechste Ausführungsform]
29 offenbart eine sechste Ausführungsform. Die sechste Ausführungsform unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform in Bezug auf eine Struktur zum Aufbringen einer Zugwirkung auf das Rohmaterial. Die davon unberührte Struktur einer Schnecke 21 ist gleich der der fünften Ausführungsform.
Wie es in 29 gezeigt ist, sind zwei Nuten 141a und 141b an einer Außenumfangsfläche eines zweiten Wellenabschnitts 41 einer Drehwelle 38 vorgesehen. Die Nuten 141a und 141b erstrecken sich in der Axialrichtung eines zweiten Wellenabschnitts 41 und sind in einer Durchmesserrichtung des zweiten Wellenabschnitts 41 voneinander beabstandet. Ferner öffnen sich die Nuten 141a und 141b an der Außenumfangsfläche des zweiten Wellenabschnitts 41.
Offene Enden der Nuten 141a und 141b sind durch die Innenumfangsfläche eines röhrenförmigen Körpers 39 verschlossen, wenn der röhrenförmige Körper 39 an dem zweiten Wellenabschnitt 41 der Drehwelle 38 eingebracht bzw. angebracht ist. Aus diesem Grund wirken die Nuten 141a und 141b mit der Innenumfangsfläche des röhrenförmigen Körpers 39 zusammen, um Durchgänge 142 zu definieren, die eine Zugwirkung auf das Rohmaterial aufbringen. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Durchgänge 142 an Grenzabschnitten zwischen der Drehwelle 38 und dem röhrenförmigen Körper 39 vorgesehen.
Gemäß der sechsten Ausführungsform sind die Durchgänge 142 in dem Schneckenkörper 37 an Positionen vorgesehen, die bezüglich der Achse O1 der Drehwelle 38 exzentrisch sind. Somit sind die Durchgänge 142 von der Achse O1 beabstandet und laufen um die Achse O1 um, wenn sich der Schneckenkörper 37 dreht, wie bei der fünften Ausführungsform.
Gemäß der sechsten Ausführungsform sind die Durchgänge 142 in dem Schneckenkörper 37 ausgebildet, wenn der röhrenförmige Körper 39 an dem zweiten Wellenabschnitt 41 der Drehwelle 38 angebracht ist. Da die Nuten 141a und 141b, welche die Durchgänge 142 definieren, zur Außenumfangsfläche der Drehwelle 38 offen sind, kann die Arbeit zur Ausbildung der Nuten 141a und 141b auf einfache Weise ausgeführt werden.
Wenn beispielsweise eine Querschnittsform der Durchgänge 142 geändert werden muss, kann somit auch darauf auf einfache Weise reagiert werden.
[Siebente Ausführungsform]
30 offenbart eine siebente Ausführungsform. Die siebente Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in Bezug auf eine Struktur zum Aufbringen einer Zugwirkung auf das Rohmaterial. Die davon unberührte Struktur einer Schnecke 21 ist gleich der der ersten Ausführungsform.
Wie es in 30 gezeigt ist, sind ausgesparte Abschnitte 151a und 151b an Vorderflächen von Federn 45a und 45b, die von einer Außenumfangsfläche eines zweiten Wellenabschnitts 41 vorstehen, ausgebildet. Die ausgesparten Abschnitte 151a und 151b erstreckten sich in einer Axialrichtung des zweiten Wellenabschnitts 41 und öffnen sich an den Vorderflächen der Federn 45a und 45b. Wenn die Federn 45a und 45b in die Federnuten 49a und 49b eines röhrenförmigen Körpers 39 eingepasst sind, sind offene Enden der ausgesparten Abschnitte 151a und 151b durch Innenumfangsflächen der Federnuten 49a und 49b verschlossen.
Somit wirken die ausgesparten Abschnitte 151a und 151b mit den Innenumfangsflächen der Federnuten 49a und 49b zusammen, so dass Durchgänge 142, die eine Zugwirkung auf das Rohmaterial aufbringen, definiert werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Durchgänge 152 an Grenzabschnitten zwischen den Federn 45a und 45b und dem röhrenförmigen Körper 39 vorgesehen.
Gemäß der siebenten Ausführungsform sind die Durchgänge 152 in dem Schneckenkörper 37 an Positionen vorgesehen, die bezüglich der Achse O1 der Drehwelle 38 exzentrisch sind. Folglich sind die Durchgänge 152 von der Achse O1 versetzt und laufen um die Achse O1 um, wenn sich der Schneckenkörper 37 dreht, wie bei der ersten Ausführungsform.
Wenn die Federn 45a und 45b der Drehwelle 38 in die Federnuten 49a und 49b des röhrenförmigen Körpers 39 eingepasst sind, sind gemäß der siebenten Ausführungsform die Durchgänge 152 in dem Schneckenkörper 37 ausgebildet. Da die ausgesparten Abschnitte 151a und 151b, welche die Durchgänge 152 definieren, an den Vorderflächen der Federn 45a und 45b offen sind, kann die Arbeit zum Ausbilden der ausgesparten Abschnitte 151a und 151b auf einfache Weise ausgeführt werden.
Wenn beispielsweise eine Querschnittsform der Durchgänge 152 geändert werden muss, kann somit auch darauf auf einfache Weise reagiert werden.
In der siebenten Ausführungsform können weitere ausgesparte Abschnitte, die sich in der Axialrichtung des zweiten Wellenabschnitts 41 erstrecken, an den Innenumfangsflächen der Federnuten 49a und 49b vorgesehen sein, und die Durchgänge 152 können definiert werden, indem die anderen ausgesparten Abschnitte mit den ausgesparten Abschnitten 151a und 151b in Übereinstimmung gebracht werden.
[Achte Ausführungsform]
31 offenbart eine achte Ausführungsform. Die achte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in Bezug auf eine Struktur einer Schnecke 21 und eine Struktur zum Aufbringen einer Zugwirkung auf das Rohmaterial.
Wie es in 31 gezeigt ist, weist die Schnecke 21 einen massiven Schneckenkörper 161 auf. Der Schneckenkörper 161 ist aus einem geraden wellenähnlichen Element 162 aufgebaut. Das wellenähnliche Element 162 weist eine Achse O1 auf, die auf koaxiale Weise einen mittleren Abschnitt des Elements durchdringt, und ist in einem Zylinderabschnitt 33 einer Trommel 20 koaxial aufgenommen.
Ferner weist das wellenähnliche Element 162 eine Außenumfangsfläche 162a auf, die in einer Umfangsrichtung auf kontinuierliche Weise vorgesehen ist, und wobei die Außenumfangsfläche 162a einer Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 33 einer Trommel 20 zugewandt ist. Ein Schneckengang (nicht gezeigt), der das Rohmaterial transportiert, ist an der Außenumfangsfläche 162a des wellenähnlichen Elements 162 ausgebildet.
Ferner sind zwei Durchgänge 164, die eine Zugwirkung auf das Rohmaterial aufbringen, in dem wellenähnlichen Element 162 ausgebildet. Die Durchgänge 164 erstrecken sich in einer Axialrichtung des wellenähnlichen Elements 162 und verlaufen parallel zueinander, so dass die Achse O1 sandwichartig dazwischen vorgesehen ist. Somit sind die Durchgänge 164 in dem Schneckenkörper 161 an Positionen vorgesehen, die bezüglich der Achse O1 des wellenähnlichen Elements 162 exzentrisch sind. Somit sind die Durchgänge 164 von der Achse O1 versetzt und laufen um die Achse O1 um, wenn sich der Schneckenkörper 161 dreht, wie bei der ersten Ausführungsform.
Die Durchgänge 164, welche die Zugwirkung auf das Rohmaterial aufbringen, können im Schneckenkörper 161 ausgebildet sein, selbst wenn der Schneckenkörper 161 aus dem wellenähnlichen Element 162 aufgebaut ist. Aus diesem Grund ist der Schneckenkörper nicht auf eine Struktur beschränkt, welche die Drehwelle und den röhrenförmigen Körper kombiniert.
[Andere Ausführungsformen]
Während bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurden, wurden diese Ausführungsformen lediglich anhand von Beispielen dargelegt, und es ist nicht beabsichtigt, dass diese den Gegenstand der Erfindung einschränken. Vielmehr können die hierin beschriebenen neuen Ausführungsformen auf verschiedene andere Arten verwirklicht werden; ferner können verschiedene Weglassungen, Ersetzungen und Änderungen in den Formen der hierin beschriebenen Ausführungsformen durchgeführt werden, ohne sich vom Wesen der Erfindung zu entfernen.
Der Durchgang, beispielsweise, der die Zugwirkung auf das Rohmaterial aufbringt, ist nicht auf eine Öffnung beschränkt, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Der Durchgang kann beispielsweise aus einer Öffnung ausgebildet sein, die einen elliptischen oder polygonalen Querschnitt hat, und der Querschnitt des Durchgangs ist nicht auf besondere Weise beschränkt.
Ferner wurde in allen Ausführungsformen beispielhaft beschrieben, dass die Schnecke 21 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, wenn der Schneckenkörper aus der Richtung des vorderen Endes der Drehwelle 38 betrachtet wird, aber die Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann die Schnecke 21 im Uhrzeigersinn gedreht werden, betrachtet von der Seite des vorderen Endes der Schnecke 21.
Beispielsweise kann in diesem Fall die Schnecke 56 der ersten Ausführungsform, die der Transportabschnitt 54 der Schnecke 21 umfasst, im Uhrzeigersinn gewunden sein, wie bei einer rechtsgängigen Schraube, um das Rohmaterial vom hinteren Ende zum vorderen Ende des Schneckenkörpers 37 zu transportieren. Analog kann der Schneckengang 57, den der Barriereabschnitt 55 aufweist, entgegen dem Uhrzeigersinn gewunden sein, um das Rohmaterial vom vorderen Ende zum hinteren Ende des Schneckenkörpers 37 zu transportieren.
Ferner ist der Barriereabschnitt des Schneckenkörpers nicht auf das Merkmal beschränkt, dass der Barriereabschnitt aus einem spiralförmig gewundenen Schneckengang aufgebaut ist. Beispielsweise kann der Barriereabschnitt eingerichtet sein, um einen ringförmigen Abschnitt des großen Durchmessers aufzuweisen, der eine Außenumfangsfläche hat, die in der Umfangsrichtung des Schneckenkörpers kontinuierlich ist. Der Abschnitt des großen Durchmessers weist vorzugsweise eine Breite in der Axialrichtung des Schneckenkörpers und eine glatte Ringform auf, die keine Aussparungen, Kerben oder dergleichen an deren Außenumfangsfläche hat.
Ferner ist der dritte Extruder 4, der die gasförmigen Komponenten entfernt, die in dem gekneteten Material, das vom dritten Extruder 3 extrudiert wird, enthalten sind, nicht auf den Einschneckenextruder beschränkt, sondern es kann auch ein Doppelschneckenextruder als dritter Extruder angewendet werden.
Wenn der dritte Extruder 4 als Doppelschneckenextruder eingerichtet ist, können zwei Entgasungsschnecken 23, wie in 4 gezeigt, vorgesehen sein, und deren Schneckengänge 29 können in einem Zustand im Eingriff stehen, in dem deren Phasen um 90 Grad versetzt sind. Da die Oberflächenneubildung des gekneteten Materials durch Drehen zweier Schnecken 23 in derselben Richtung gefördert werden kann, kann die Wirksamkeit des Ansaugens und Entfernens der gasförmigen Komponenten, die in dem gekneteten Material enthalten sind, verbessert werden. Das geknetete Material, aus dem die gasförmigen Substanzen abgesaugt und entfernt wurden, wird durch die Abgabeöffnung 28 des Kopfabschnitts 27 auf kontinuierliche Weise nach außen, bezüglich der Bearbeitungsvorrichtung 1 eines hohen Schervermögen, abgegeben.
Die kontinuierliche Bearbeitungsvorrichtung eines hohen Schervermögens gemäß der Erfindung sollte zumindest den ersten Extruder, der das Rohmaterial vorbereitend knetet, und den zweiten Extruder aufweisen, der das Rohmaterial vollständig knetet, aber sie muss den dritten Extruder, der die gasförmigen Substanzen und flüchtigen Komponenten entfernt, nicht unbedingt aufweisen. Wenn die Vorrichtung den dritten Extruder nicht aufweist, kann zumindest eine Entgasungsöffnung an einem mittleren Abschnitt des zweiten Extruders vorgesehen sein, um die gasförmigen Substanzen und flüchtigen Komponenten während des Knetprozesses aus dem Rohmaterial zu entfernen.
Ferner ist der erste Extruder (Bearbeitungseinrichtung) 2 nicht auf den Doppelschneckenkneter (2 und 3) oder den Einschneckenextruder (27) beschränkt, sondern beispielsweise können verschiedene Kneter, wie etwa ein Mehrschneckenextruder, ein Banbury-Mischer, ein Kneter und eine offene Rolle als erster Extruder angewendet werden.
Bezugszeichenliste

2 erster Extruder (Bearbeitungseinrichtung), 3 zweiter Extruder; 4 dritter Extruder (Entschäumer); 20 Trommel; 21 Schnecke; 31a, 31b, 31c Trommelblock; 33 Zylinderabschnitt; 34 Zufuhröffnung; 36a Abgabeöffnung; 37, 161 Schneckenkörper; 54, 81, 101 Transportabschnitt; 60, 88, 115, 132, 142, 152, 164 Durchgang; O1, O2 Achse.

Claims

Extruder, der aufweist: eine Schnecke für den Extruder, die mit einem Schneckenelement zum Kneten eines Rohmaterials vorgesehen ist; und eine Trommel, die einen Zylinderabschnitt aufweist, in den die Schnecke drehbar eingebracht ist, bei dem mehrere Schneckenelemente, identisch zum Schneckenelement, in einer Längsrichtung der Schnecke gemäß einer bestimmten Vorschrift vorgesehen sind, die Trommel durch blockartiges Kombinieren mehrerer Trommelblöcke integriert ist, und jeder der mehreren Trommelblöcke entsprechend einer Länge des Schneckenelements, das in der Längsrichtung der Schnecke vorgesehen ist, eingerichtet ist.
Extruder nach Anspruch 1, bei dem, wenn die Schneckenelemente in der Längsrichtung der Schnecke ordnungsgemäß angeordnet sind, eine Länge der Trommel durch Kombinieren der Trommelblöcke basierend auf der Anzahl der angeordneten Schneckenelemente variiert werden kann.
Extruder nach Anspruch 1, bei dem das Schneckenelement einen Abschnitt, der eine Scherwirkung auf das Rohmaterial aufbringt, und einen Abschnitt aufweist, der eine Zugwirkung auf das Rohmaterial aufbringt, und wobei die Abschnitte in der Längsrichtung der Schnecke gemäß einer bestimmten Vorschrift vorgesehen sind.
Extruder nach Anspruch 1, bei dem, wenn die Schnecke gedreht wird, um das Rohmaterial zu kneten, an jedem der mehreren Trommelblöcke verschiedene Zustände, die an jedem der Schneckenelemente auftreten, an spezifischen Positionen in der Längsrichtung der Schnecke definiert sind.
Extruder nach Anspruch 1, bei dem verschiedene Zustände, die an jedem der Schneckenelemente auftreten, Druckschwankungen und Temperaturschwankungen, die beim Kneten des Rohmaterials auftreten, umfassen.
Extruder nach Anspruch 4, bei dem jeder der mehreren Trommelblöcke so eingerichtet ist, dass dieser mit einem Messelement vorgesehen ist, das verschiedene Zustände misst, die an jedem der Schneckenelemente an den spezifischen Positionen auftreten.
Extruder nach Anspruch 1, bei dem eine Länge der Trommelblöcke in der Längsrichtung der Schnecke auf ein integrales Vielfaches der Länge des Schneckenelements in der Längsrichtung der Schnecke festgelegt ist.
Extruder nach Anspruch 1, bei dem eine Länge der Trommelblöcke in der Längsrichtung der Schnecke auf eine Bruchzahl einer Ganzzahl der Länge des Schneckenelements in der Längsrichtung der Schnecke festgelegt ist.
Extruder nach Anspruch 1, bei dem eine Länge der Trommelblöcke in der Längsrichtung der Schnecke so festgelegt ist, dass diese gleich der Länge des Schneckenelements in der Längsrichtung der Schnecke ist.
Kneteinrichtung, die aufweist: einen Extruder nach einem der Ansprüche 1 bis 9; und eine Bearbeitungseinrichtung, die dem Extruder ein Rohmaterial zuführt, bei der die Schnecke für den Extruder eine gerade Achse entlang einer Transportrichtung des Rohmaterials hat und einen um die Achse drehbaren Schneckenkörper aufweist, wobei die Kneteinrichtung als Schneckenelement aufweist: einen Transportabschnitt, der das Rohmaterial entsprechend der Drehung des Schneckenkörpers in einer Axialrichtung entlang einer Außenumfangsfläche, die sich in einer Umfangsrichtung des Schneckenkörpers erstreckt, transportiert, und einen Durchgang, vorgesehen in dem Schneckenkörper, in den das Rohmaterial, das von dem Transportabschnitt transportiert ist, fließt und in dem das Rohmaterial in einer Axialrichtung des Schneckenkörpers fließt.
Kneteinrichtung nach Anspruch 10, bei welcher der Schneckenkörper mit einem Barriereabschnitt als Schneckenelement vorgesehen ist, der den Transport des Rohmaterials, das von dem Transportabschnitt transportiert wird, begrenzt, und das Rohmaterial, dessen Druck durch die Begrenzung des Transports durch den Barriereabschnitt erhöht ist, in den Durchgang fließt.
Kneteinrichtung nach Anspruch 10, die aufweist: einen Entschäumer, der eine gasförmige Komponente, die in einem gekneteten Material enthalten ist, das aus dem Extruder abgegeben wird, ansaugt und entfernt, bei welcher der Entgaser aufweist: eine Entgasungsschnecke, die das geknetete Material, das aus dem Extruder abgegeben wird, transportiert; eine Trommel, die einen Zylinderabschnitt aufweist, der die Entgasungsschnecke drehbar aufnimmt; und eine Vakuumpumpe, die einen Druck in dem Zylinderabschnitt auf einen negativen Druck senkt.