特許 6085428 スタティック・ミキサ、及びスタティック・ミキサ用の混合要素

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6085428

(24)【登録日】2017年2月3日

(45)【発行日】2017年2月22日

(54)【発明の名称】スタティック・ミキサ、及びスタティック・ミキサ用の混合要素

(51)【国際特許分類】

   B01F 5/00 20060101AFI20170213BHJP

【ＦＩ】

   B01F5/00 D

【請求項の数】14

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-141790(P2012-141790)

(22)【出願日】2012年6月25日

(65)【公開番号】特開2013-22589(P2013-22589A)

(43)【公開日】2013年2月4日

【審査請求日】2015年5月27日

(31)【優先権主張番号】11175070.9

(32)【優先日】2011年7月22日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】508105773

【氏名又は名称】スルザー ミックスパック アクチェンゲゼルシャフト

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】特許業務法人浅村特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100066692

【弁理士】

【氏名又は名称】浅村 皓

(74)【代理人】

【識別番号】100072040

【弁理士】

【氏名又は名称】浅村 肇

(74)【代理人】

【識別番号】100123180

【弁理士】

【氏名又は名称】白江 克則

(74)【代理人】

【識別番号】100159525

【弁理士】

【氏名又は名称】大日方 和幸

(72)【発明者】

【氏名】フォルカー リンネ

(72)【発明者】

【氏名】ササン ハビビ − ナイニ

【審査官】 河野 隆一朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−０５７７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０４２４２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０００９０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９４９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１８８４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２７５５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／１１０３１６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｆ １／００ − ５／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

管状のミキサ・ハウジング内に設置するためのスタティック・ミキサ用の混合要素であって、該混合要素が長手方向の軸線（１０）を有し、複数の設置体（１、１０１）が前記長手方向の軸線（１０）に沿って並んで配置され、第１の設置体（１）が、前記長手方向の軸線の方向に延びる第１の壁要素（２）を有し、該第１の壁要素（２）が、第１の側壁（３）と、前記第１の側壁（３）の反対側に配置された第２の側壁（４）とを有し、前記第１の壁要素（２）に隣接して偏向要素（１１）が配置され、該偏向要素（１１）が、前記第１の壁要素（２）に対して横方向に延びる偏向面を前記第１の壁要素（２）の両側に有し、第１の開口部（１２）が、前記第１の壁要素（２）の前記第１の側壁（３）に面する側で前記偏向面に設けられ、前記第１の開口部（１２）に隣接して、第２の壁要素（８）及び第３の壁要素（９）が配置され、前記第２の壁要素（８）及び前記第３の壁要素（９）が、前記長手方向の軸線（１０）の方向に延び、且つそれぞれが、実質的に前記長手方向の軸線（１０）の方向に延びる内壁（８１、９１）及び外壁（８２、９２）を有し、前記内壁（８１、９１）及び外壁（８２、９２）のそれぞれが、前記第１の壁要素（２）の前記第１の側壁（３）又は前記第２の側壁（４）に対して２０°から１６０°の間の角度を含み、前記第１の開口部（１２）が、前記第２の壁要素（８）及び前記第３の壁要素（９）の前記内壁（８１、９１）の間に配置され、第２の開口部（１３、１４）が、前記第２の壁要素（８）又は前記第３の壁要素（９）の前記外壁（８２、９２）の１つの外側に配置され、前記第２の開口部（１３、１４）が、前記第１の壁要素（２）の前記第２の側壁（４）に面する側で前記偏向面に設けられ、第２の設置体（１０１）の第１の壁要素（１０２）が、前記第２の壁要素（８）及び前記第３の壁要素（９）に隣接している混合要素において、
５つより多い設置体が、共通の棒状要素（１５、１６、１７、１８）を介して互いに接続されていること、
前記混合要素のすべての設置体が、前記棒状要素（１５、１６、１７、１８）によって接続されていること、及び
前記棒状要素（１５、１６、１７、１８）が、接続された前記設置体の複数の偏向要素（１１、１１１）の外周に配置されること
を特徴とする混合要素。

【請求項2】

前記第２の設置体（１０１）が、前記長手方向の軸線（１０）の方向に延びる前記第１の壁要素（１０２）を有し、該第１の壁要素（１０２）が、第１の側壁（１０３）と、前記第１の側壁（１０３）の反対側に配置された第２の側壁（１０４）とを有し、前記第１の壁要素（１０２）に隣接して偏向要素（１１１）が配置され、該偏向要素（１１１）が、前記第１の壁要素（１０２）に対して横方向に延びる偏向面を前記第１の壁要素（１０２）の両側に有し、第１の開口部（１１２）が、前記第１の壁要素（１０２）の前記第２の側壁（１０４）に面する側で前記偏向面に設けられ、前記第１の開口部（１１２）に隣接して、第２の壁要素（１０８）及び第３の壁要素（１０９）が配置され、前記第２の壁要素（１０８）及び前記第３の壁要素（１０９）が、前記長手方向の軸線（１０）の方向に延び、且つそれぞれが、実質的に前記長手方向の軸線（１０）の方向に延びる内壁（１８１、１９１）及び外壁（１８２、１９２）を有し、前記内壁（１８１、１９１）及び外壁（１８２、１９２）のそれぞれが、前記第１の壁要素（１０２）の前記第１の側壁（１０３）又は前記第２の側壁（１０４）に対して２０°から１６０°の間の角度を含み、前記第１の開口部（１１２）が、前記第２の壁要素（１０８）及び前記第３の壁要素（１０９）の前記内壁（１８１、１９１）の間に配置され、第２の開口部（１１３、１１４）が、前記第２の壁要素（１０８）又は前記第３の壁要素（１０９）の前記外壁（１８２、１９２）の１つの外側に配置され、前記第２の開口部（１１３、１１４）が、前記第１の壁要素（１０２）の前記第１の側壁（１０３）に面する側で前記偏向面に設けられ、前記第１の壁要素（１０２）、前記偏向要素（１１１）、前記第２の壁要素（１０８）及び前記第３の壁要素（１０９）を含む前記第２の設置体（１０１）が、前記第１の設置体（１）に対して、前記長手方向の軸線（１０）のまわりで１０°から１８０°までの角度だけ回転した状態で配置される請求項１に記載の混合要素。

【請求項3】

前記第２の設置体（１０１）が、前記第１の設置体（１）と同じ構造を有し、且つ／又は前記第１の設置体（１）が、前記第２の設置体（１０１）に対して、前記長手方向の軸線（１０）のまわりで１８０°の角度だけ回転した状態で配置される請求項１又は請求項２に記載の混合要素。

【請求項4】

前記棒状要素（１５、１６、１７、１８）が、前記第１及び第２の設置体（１、１０１）の複数の前記第１の壁要素（２、１０２）のそれぞれの側に設けられる請求項１から３までのいずれか一項に記載の混合要素。

【請求項5】

前記第１及び第２の設置体（１、１０１）の複数の前記第１の壁要素（２、１０２）の両側それぞれに２つの棒状要素（１５、１６、１７、１８）が設けられる請求項１から４までのいずれか一項に記載の混合要素。

【請求項6】

前記第１及び第２の設置体（１、１０１）の複数の前記第１の壁要素（２、１０２）が、それぞれの前記偏向面に対して９０°から１３０°の角度を含む請求項１から５までのいずれか一項に記載の混合要素。

【請求項7】

１つ又は複数の前記偏向面が、流体の流れを前記長手方向の軸線（１０）と異なる方向に偏向させるために、流動する流体の方向に少なくとも部分的に湾曲した面を有する請求項１から６までのいずれか一項に記載の混合要素。

【請求項8】

１つ又は複数の前記偏向面が実質的に平坦である請求項１から６までのいずれか一項に記載の混合要素。

【請求項9】

１つ又は複数の前記偏向面が、それぞれの前記第１の壁要素（２、１０２）に対して実質的に９０°の角度で延びている請求項１から８までのいずれか一項に記載の混合要素。

【請求項10】

前記第１の設置体（１）の前記偏向面が、前記長手方向の軸線（１０）の方向において前記第２の設置体（１０１）の第１及び第２の開口部（１１２、１１３、１１４）を覆うように設計される請求項１から９までのいずれか一項に記載の混合要素。

【請求項11】

それぞれの前記第１の壁要素（２、１０２）の前記第１の側壁に面する側の１つ又は複数の前記偏向要素の面が、前記長手方向の軸線に対して６０°から９０°の角度で整合された横方向の平面内に位置する請求項１から１０までのいずれか一項に記載の混合要素。

【請求項12】

それぞれの前記第１の壁要素（２、１０２）の前記第２の側壁に面する側の１つ又は複数の前記偏向要素の面が、前記長手方向の軸線に対して６０°から９０°の角度で整合された横方向の平面内に位置する請求項１から１１までのいずれか一項に記載の混合要素。

【請求項13】

前記第１の設置体（１）の前記第２の壁要素（８）及び前記第３の壁要素（９）と、前記第２の設置体（１０１）の前記第１の壁要素（１０２）との間のそれらの接続点に、補強要素が設けられる請求項１から１２までのいずれか一項に記載の混合要素。

【請求項14】

請求項１から１３までのいずれか一項に記載の混合要素と、前記混合要素を取り囲むミキサ・ハウジングとを含むスタティック・ミキサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、管状のミキサ・ハウジング内に設置するための設置体を含む、プラスチックのスタティック・ミキサに関する。この設置体は、混合空間内に広がることができるように、設置体内へ流入する流体の方向に整合された長手方向の軸線を有する。混合空間は、この長手方向の軸線に垂直な平面内に断面流れ領域を有し、これは本質的に管状のミキサ・ハウジングの断面流れ領域に対応する。設置体は、流体の流れを長手方向の軸線からそれる方向に分ける及び／又は偏向するための壁要素を含む。

【背景技術】

【0002】

そのようなスタティック・ミキサは、例えばＥＰ１４２６０９９Ｂ１によって知られている。このスタティック・ミキサでは、まず材料を分け、次いで広げ、移動させる３つの部分からなる混合プロセスにおいて、２つの成分が、複数の同じタイプの混合要素によって互いに混合される。この混合プロセスは、成分の物理的特性に応じて複数回実施しなければならない。このため、スタティック・ミキサは、互いに前後して配置された同じ構造の複数の設置体を含む。これらのミキサは特に、少量の、すなわち数ミリリットルから約１，０００ミリリットルの成分を混合するために用いられる。したがって、これらのミキサは、直径１６ｍｍ未満、長さ５０ｍｍ超の混合空間を有する。このため、このミキサの壁要素の壁厚は、１ｍｍ未満、またしばしば０．５ｍｍ未満である。

【0003】

ＥＰ１４２６０９９Ｂ１によるプラスチックのそうしたスタティック・ミキサは、射出成形プロセスで製造されることが好ましい。この特許の図１に示されるように、射出成形プロセスを用いて長さ３０ｍｍ、壁厚３ｍｍ未満のミキサを製造することは、射出成形用工具の射出点から反対側に配設されるミキサの端部までの流路によって、あまりにも高い内部工具圧力が必要になるため、以前は不可能であった。そうした小さい壁厚を有するスタティック・ミキサを射出成形プロセスで経済的に製造することを可能にするために、各設置体が、棒状要素を介して、隣接する設置体に接続される。壁要素及び偏向要素の配置についてＥＰ１４２６０９９Ｂ１の図１５又は図１７による実施例に対応する、ＥＰ２１８１８２７Ａ１の図４による２つの設置体の配置として示されるものなどのこうした棒状要素によって、射出成形用工具内の溶融ポリマーが、ある設置体から隣接する設置体へ移動し、１０００バール未満の内部工具圧力を維持することが可能になり、その結果、射出成形工具の破損を防止することができる。ＥＰ１４２６０９９Ｂ２との主な違いとしては、ＥＰ２１８１８２７Ａ１の棒状要素が、ある設置体を、隣接する設置体に接続するためにのみ働くことである。それに対して、ＥＰ１４２６０９９Ｂ１の図１５による棒状要素は、複数の設置体にわたって延びることができる。棒状要素は混合空間内に場所を取るので、可能である場合、又はこれまでの教示に従って単に設置体のいくつか（ＥＰ１４２６０９９Ｂ１の図１５によれば、最大５つの設置体）を互いに接続するように設計される場合には回避されていた。ＥＰ２１８１８２７による方法によれば、それぞれが単に２つの隣接する設置体を互いに接続する棒状要素を提供することが可能になっただけであった。しかしながら、この進展において、設置体で構成された混合要素の安定性も影響を受けることが不利であることが分かっている。特に粘性材料の分配では、混合要素が壊れる可能性があることが見出されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】ＥＰ１４２６０９９Ｂ１

【特許文献2】ＥＰ２１８１８２７Ａ１

【特許文献3】ＥＰ１３１２４０９Ｂ１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、同じ構造を用いて前述の解決策に関連する圧力損失が同時に低減される、より安定した混合要素を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の目的は、複数の設置体が共通の棒状要素を介して互いに接続された混合要素によって達成される。棒状要素の提供によって、混合要素はより剛性になり、すなわち破壊に対する耐性が高められる。しかしこれまでの経験により、棒状要素の提供によって圧力損失が高まると言われていたため、この解決策はこれまで技術界では支持されていなかった。この仮定は、螺旋状ミキサについて、ＥＰ１４２６０９９Ｂ１による混合要素と比較して確認された。フィラー材料を分配するために必要な力が、フィラー材料Ａに対して螺旋状ミキサの場合に測定され、実験ではこの力が４７２Ｎであった。同じフィラー材料に対して、ＥＰ１４２６０９９Ｂ１による混合要素の場合には５４０Ｎの力が測定され、したがってこの混合要素に関して設置されたものが混合空間のより高い割合を占めるため、予想されたように力が高くなっている。したがって予想されるように、ＥＰ１４２６０９９Ｂ１による混合要素の圧力損失は大きくなる。

【0007】

すべての設置体を互いに接続する棒状要素が提供される場合には混合要素の安定性がさらに高まるが、混合要素によって混合空間のさらに高い割合が占められるため圧力損失も高まり、したがってフィラー材料を分配するための力が大きくなると予想することができる。しかし驚くべきことに、実験では４９３Ｎの力がもたらされた。この値は、螺旋状ミキサに対する値と、ＥＰ１４２６０９９Ｂ１による混合要素に対する値との間である。

【0008】

この実験は、フィラー材料Ｂに対して繰り返された。フィラー材料Ｂの使用に対して、螺旋状ミキサの場合、力は４１０Ｎであり、ＥＰ１４２６０９９Ｂ１による混合要素の場合には４６１Ｎ、本発明による混合要素の場合には４４３Ｎであった。

【0009】

フィラー材料Ａは、商品名Ｖｏｃｏ ｒｅｇｉｓｔｒａｄｏ Ｘ−ｔｒａという商品名で販売され、フィラー材料Ｂは、Ｋｅｔｔｅｎｂａｃｈ Ｍｏｎｏｐｒｅｎという商品名で販売されている。

【0010】

実験の結果は、使用するフィラー材料に関係なく驚くべき効果が得られ、したがってその効果は混合要素の構造に固有であることを示している。

【0011】

実験では、本発明による混合要素の場合、同じミキサの長さを有する従来技術に対して混合物の均質性が改善されることも見出された。特に、圧力損失が小さくなるため、ミキサを長くすることができる。フィラー材料を押して混合要素を通すために、手で加えることができる最大の力は限られている。このことから、同じ構造長の場合、圧力損失が低減された混合要素は扱いがより簡単であることになる。さらに、本発明による混合要素は、圧力損失がより大きい設置体を有する従来技術による混合要素に対しして延長することができる。これは、混合要素が、例えばＥＰ２１８１８２７Ａ１によって既に知られている混合要素より多くの設置体を含むことが可能であり、したがって混合の質を改善することが可能であることを意味する。

【0012】

混合要素は、管状のミキサ・ハウジング内に設置するためのスタティック・ミキサ用に設けられる。混合要素は長手方向の軸線を有し、複数の設置体が長手方向の軸線に沿って並んで配置され、第１の設置体は、長手方向の軸線の方向に延びる第１の壁要素を有する。壁要素は、第１の側壁と、第１の側壁の反対側に配置された第２の側壁とを有する。第１の壁要素に隣接して偏向要素が配置され、偏向要素は、壁要素に対して横方向に延びる偏向面を壁要素の両側に有し、第１の開口部が、壁要素の第１の側壁に面する側で偏向面に設けられる。

【0013】

第１の開口部に隣接して第２の壁要素及び第３の壁要素が配置され、これら第２の壁要素及び第３の壁要素は、長手方向の軸線の方向に延び、またそれぞれが、実質的に長手方向の軸線の方向に延びる１つの内壁及び１つの外壁を有する。内壁及び外壁のそれぞれが、第１の壁要素の第１の側壁又は第２の側壁に対して２０°から１６０°の間の角度を含む。第１の開口部は、第２の壁要素及び第３の壁要素の内壁の間に配置され、第２の開口部が、第２の壁要素又は第３の壁要素の外壁の１つの外側に配置され、第２の開口部は、第１の壁要素の第２の側壁に面する側で偏向面に設けられる。

【0014】

第２の壁要素及び第３の壁要素はしたがって、長手方向の軸線の方向において第１の開口部に隣接して第１の壁要素の反対側に配置され、第２の壁要素及び第３の壁要素は、第１の開口部から始まり長手方向の軸線の方向に延びる通路の境界を定める。第２の開口部が、壁要素の第２の側壁に面する側で偏向面に設けられ、第２の壁要素又は第３の壁要素は、第２の開口部に隣接する。さらに、第２の設置体の第１の壁要素は、第２の壁要素及び第３の壁要素に隣接する。５つより多い設置体が、共通の棒状要素を介して互いに接続される。

【0015】

第２の設置体も特に、長手方向の軸線の方向に延びる第１の壁要素を有することができ、この第１の壁要素は、第１の側壁と、第１の側壁の反対側に配置された第２の側壁とを有する。第１の壁要素に隣接して偏向要素を配置することができ、偏向要素は、壁要素に対して横方向に延びる偏向面を壁要素の両側に有することができ、第１の開口部を、壁要素の第１の側壁に面する側で偏向面に設けることができる。

【0016】

第１の開口部に隣接して第２の壁要素及び第３の壁要素を配置することができ、第２の壁要素及び第３の壁要素は、長手方向の軸線の方向に延び、またそれぞれが、実質的に長手方向の軸線の方向に延びる１つの内壁及び１つの外壁を有する。内壁及び外壁のそれぞれが、第１の壁要素の第１の側壁又は第２の側壁に対して２０°から１６０°の間の角度を含むことができる。第１の開口部は、第２の壁要素及び第３の壁要素の内壁の間に配置することができ、第２の開口部は、第２の壁要素又は第３の壁要素の外壁の１つの外側に配置することができ、第２の開口部は、第１の壁要素の第２の側壁に面する側で偏向面に設けることができる。

【0017】

これは、第２の壁要素及び第３の壁要素を、長手方向の軸線の方向において第１の開口部に隣接する第１の壁要素の反対側に配置することができること、また第２の壁要素及び第３の壁要素が、第１の開口部から始まり長手方向の軸線の方向に延びる通路の境界を定め得ることを意味する。第２の開口部を、壁要素の第２の側壁に面する側で偏向面に設けることができ、第２の壁要素又は第３の壁要素は、第２の開口部に隣接することができ、第１の壁要素、偏向要素、第２の壁要素及び第３の壁要素からなる第２の設置体は、第１の設置体に対して、長手方向の軸線のまわりで１０°から１８０°までの角度だけ回転した状態で配置することができる。

【0018】

第２の設置体は、特に第１の設置体と同じ構造を有することができる。第１の設置体は、第２の設置体に対して約１８０°の角度回転した状態で配置することができる。

【0019】

混合要素のすべての設置体は、特に棒状要素によって接続することができる。棒状要素は偏向要素の外周に配置することができる。棒状要素は壁要素のそれぞれの側に設けることができるが、複数の棒状要素を設けることも可能であり、特に２つのそれぞれの棒状要素を、壁要素のそれぞれの側に設けることができる。

【0020】

壁要素は、偏向面に対して９０から１３０°の角度を含むことができる。

【0021】

偏向面は、流体の流れを長手方向の軸線と異なる方向に偏向させるために、流動する流体の方向に少なくとも部分的に湾曲した面を有することができ、特に流れ方向及びミキサ・ハウジングの方向に段階的な曲率を設けることができる。

【0022】

代替的な実施例によれば、偏向面は実質的に平坦にすることができる。偏向面は特に、壁要素に対して実質的に９０°の角度で延びることができる。

【0023】

第１の設置体の偏向面は特に、長手方向の軸線の方向において、第２の設置体の開口部を覆うように設計される。

【0024】

他の実施例によれば、壁要素の第１の側壁に面する側の偏向要素の面は、少なくとも部分的に、長手方向の軸線に対して６０°から９０°の角度に整合された横方向の平面内に位置することができる。さらに、壁要素の第２の側壁に面する側の偏向要素の面は、長手方向の軸線に対して６０°から９０°の角度に整合された横方向の平面内に位置することができる。

【0025】

第１の設置体の第２の壁要素及び第３の壁要素と、第２の設置体の第１の壁要素との間のそれらの接続点に、補強要素を設けることができる。この補強要素によって、第１の設置体と第２の設置体の間の移行部を、その形状安定性及び剛性の点で改善することができる。補強要素により、溶融ポリマーに対する流れ断面も接続点において増大される。補強要素は、例えば厚くした部分として又はリブとして形成することができる。

【0026】

静的混合要素は、特に発泡ポリマーを含むことができる。射出の間又は射出の直後に発泡するスタティック・ミキサの製造のために、従来の射出成形プロセスに対して発砲剤を含むポリマーが用いられる。射出成形法は特に、発砲剤を含むポリマーを６００バール未満、特に好ましくは５００バール未満の内部工具圧力で射出成形工具内に射出するステップを含む。

【0027】

スタティック・ミキサが、前述の実施例の１つによる混合要素と、混合要素を取り囲むミキサ・ハウジングとを含む。

【0028】

設置体は、ある長さ寸法及びある直径を有する。非円形の管状のミキサ・ハウジングの場合、管状のミキサ・ハウジングの断面領域が正方形であるとき、直径は縁部の長さに相当する。他の形状のミキサ・ハウジングの場合、例えば長方形又は楕円形の断面では、相当直径Ｄ_ａは、断面領域が円形であるという仮定、すなわち、式Ｄ_ａ＝２^＊（Ａ／π）^１／２（Ｄ_ａは相当直径を表し、Ａは実際の断面積である）を用いるという仮定の下に決定される。長手方向の寸法と直径の比は少なくとも１であるが、直径として円形断面の直径又は非円形断面に対する相当直径を用いなければならない。

【0029】

長さ寸法は、長手方向の軸線の方向における設置体の大きさである。長さ寸法と直径の比は特に、１より大きくすることができる。

【0030】

複数の設置体は特に、長手方向の軸線に沿って並んで配置することができる。こうした設置体は同じ構造を有することができるか、又はＥＰ１３１２４０９Ｂ１に示されるようなミキサの配置が得られるように、異なる構造の設置体を互いに組み合わせることができる。隣接する設置体は、この複数の設置体で構成された混合要素が一体部分として設計されるように、少なくとも棒状要素を介して互いに接続される。これは、混合要素が全体として単一の射出成形工具で製造されることを意味する。

【0031】

設置体又は複数の設置体の全体が、５から５００ｍｍの間、好ましくは５から３００ｍｍの間、優先的には５０から１００ｍｍの間の長手方向の寸法を有することができる。

【0032】

スタティック・ミキサは、前述の実施例の１つによる混合要素と、混合要素を取り囲むミキサ・ハウジングとを含む。混合要素は、組み立てられた状態でミキサ・ハウジングの長手方向の軸線と一致する長手方向の軸線を有する。したがって設置体のそれぞれもこの長手方向の軸線を有する。長手方向の軸線は、スタティック・ミキサ内へ流れる流体の方向に整合される。流体は、混合要素の上流に配置された入口要素を介して供給される少なくとも２つの成分を含む。

【0033】

混合される製品の流れは、混合空間の内部で偏向要素によって偏向され、その結果、設置された混合要素によってストランドとして管状のミキサ・ハウジング内に入る成分は、スタティック・ミキサを通過する間に連続的に分割されて幅が減少した細片になり、それによって、混合が難しい成分又は高い粘性を有する成分も、このスタティック・ミキサを用いて処理することが可能になる。

【0034】

混合される流体は、原則として２つの異なる成分を含む。ほとんどの場合、成分は液体状態又は粘性材料として存在する。これらには、例えば糊、接着剤が含まれるが、医療分野で用いられる薬剤を含む流体、又は化粧の用途及び食品のための流体も含まれる。そうしたスタティック・ミキサは特に、多成分接着剤の混合など、流動可能な成分からなる硬化する混合製品を混合するための使い捨てミキサとしても用いられる。他の好ましい使用は、歯科分野での印象材の混合におけるものである。

【0035】

これまでに記述したスタティック・ミキサは、対応する射出成形工具が製造され次第、製造及び材料のコストが低くなるため、使い捨てミキサとして適している。さらにスタティック・ミキサは、計量及び／又は混合ユニットに用いられる。スタティック・ミキサは、分配ユニット又は分配カートリッジ、特に多成分カートリッジに取り付けることができる。特に多成分カートリッジは、分配装置、及び分配装置に結合され、前述の実施例の１つによるスタティック・ミキサを包含する管を含む実例として挙げることができる。

【0036】

以下では、図面を参照して本発明について説明する。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本発明の第１の実施例による混合要素の断面の実施例を示す図である。

【図2】本発明の第２の実施例による混合要素の断面の実施例を示す図である。

【図3】図２による設置体を有する混合要素の概観を示す図である。

【図4】図２による設置体を通る断面を示す図である。

【図5】図４による設置体に隣接して配置された設置体を通る断面を示す図である。

【図6】図３によるスタティック・ミキサ及び混合要素の入口部分を通る断面を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

本発明の第１の実施例によるスタティック・ミキサ用の混合要素１００の一実施例を、図１に示す。混合要素は、管状ハウジング（図示せず）内に設置される設置体１を含む。管状ハウジングは、管状ハウジングの内部に位置する混合空間２０の境界となる。混合される流体は、原則として少なくとも２つの異なる成分で構成され、混合空間２０を通って流れる。ほとんどの場合、成分は液体状態又は粘性材料として存在する。これらには、例えば糊、接着剤が含まれるが、医療分野で用いられる薬剤を含む流体、又は化粧の用途及び食品のための流体も含まれる。そうしたスタティック・ミキサは特に、多成分接着剤の混合など、流動可能な成分からなる硬化する混合物を混合するための使い捨てミキサとしても用いられる。他の好ましい使用は、歯科分野での印象材の混合におけるものである。

【0039】

したがって、図１による混合要素は、管状のミキサ・ハウジング内に設置するための設置体１を含み、設置体１、１０１は、設置体１の中へ流れる流体の方向に整合された長手方向の軸線１０を有する。設置体１は、ミキサ・ハウジング（図示せず）によって周縁側に境界を定められる混合空間２０内に広がることができる。理解を容易にするために、図１には立方体の混合空間が示されている。立方体の側面は、ミキサ・ハウジングの内壁となることができる。流体は、流れ断面２２を形成する立方体の被覆面から、設置体１０１の方向に流れる。

【0040】

設置体１及び設置体１０１は同じ構造を有するが、設置体１０１は、長手方向の軸線１０のまわりに１８０°だけ回転させる。混合空間２０のように、混合空間１２０は、長手方向の軸線１０に垂直に配置された平面１２１内に、設置体１０１を取り囲む管状のミキサ・ハウジングの流れ断面に本質的に対応する流れ断面１２２を有する。混合空間を２つの等しい部分に分割する少なくとも１つの対称面を有する設置体１、１０１の場合、長手方向の軸線はこの対称面内に配置される。混合空間は、ミキサ・ハウジング（図示せず）によって境界を定められる。この実施例では、混合要素は、長方形又は正方形の断面を有するミキサ・ハウジング内に設置すべきである。相当直径の決定に用いられるミキサ・ハウジングの内側寸法は、基準線３６によって示されている。

【0041】

設置体１は、流体の流れを、長手方向の軸線１０に実質的に平行に流れる２つの部分からなる流れに分割する働きをする、少なくとも１つの第１の壁要素２を含む。壁要素２は、第１の側壁３及び第２の側壁４を有する。第１の壁要素２と平面２１の交差によって、断面２３がもたらされる。ここの断面２３は、設置体なしの混合空間２０の流れ断面２２の最大１／５、好ましくは最大１／１０、特に好ましくは最大１／２０である。したがって流体は、壁要素２の側壁３、４の両側で流れる。流体の流れ方向は、矢印によって示されている。壁要素は、実質的に長方形の断面を有する。第１の壁要素２は、第１の幅側辺５、第２の幅側辺６、第１の縦側辺２５及び第２の縦側辺３５を有する。第１の幅側辺５、第２の幅側辺６、第１の縦側辺２５及び第２の縦側辺３５は、側壁３、４のそれぞれの周縁部を形成する。縦側辺２５、３６は、実質的に長手方向の軸線１０の方向に延び、第１の幅側辺５及び第２の幅側辺６は、長手方向の軸線の方向に対して横に延びる。第１の壁要素２は、混合空間を２つの部分に分割する。壁要素２は、流体の流れを２つの部分に分ける棒状要素の機能を有し、それらの偏向は、第１の幅側辺５の縁部での偏向を除いて無視できる。壁要素２の壁厚７は通常、全長が最大１００ｍｍの混合要素に対して１ｍｍ未満である。

【0042】

一部の流れを長手方向の軸線と異なる方向に偏向するのに役立つ偏向要素１１は、第１の壁要素２に隣接する。偏向要素は、壁要素２の両側に、壁要素に対して横方向に延びる偏向面を有する。偏向面内の壁要素２の第１の側壁３に面する側に、第１の開口部１２が設けられる。

【0043】

図１による実施例では、第１の壁要素２と、第２の壁要素８又は第３の壁要素９との間の交差角は、それぞれ９０°である。図１によれば、第１の壁要素２は、偏向要素１１を介して第２の壁要素８及び第３の壁要素９に結合される。偏向要素１１は、好ましくは平面２１に平行に位置合わせされた平面内に配設されるか、又はその平面に対してある傾斜角で配置され、傾斜角は６０°以下、好ましくは４５°以下、特に好ましくは３０°以下である。偏向要素１１の面と平面２１の間の傾斜角が小さいほど、必要な構造長は短くなる。すなわち換言すると、偏向要素１１の面は実質的に、長手方向の軸線１０に対して４５°から９０°まで、好ましくは６０°から９０°まで、特に好ましくは７５°から９０°までの角度で位置合わせされた横方向の平面内に配設される。

【0044】

偏向要素１１に隣接する壁要素８、９は、第１の開口部１２から始まり長手方向の軸線１０の方向に延びる通路の境界を定める。「偏向要素に隣接する」という表現は、第２の壁要素８及び第３の壁要素９が、長手方向の軸線の方向において第１の壁要素２の向かい側に配置されること、すなわち流れの方向において第１の壁要素２の下流に配置されることを意味する。

【0045】

偏向面内の壁要素２の第２の側壁４に面する側に、第２の開口部が設けられ、第２の壁要素８又は第３の壁要素９は、第２の開口部に隣接する。第２の壁要素８及び第３の壁要素９は、やはり第１の開口部１２から始まる同じ通路の境界を定める。

【0046】

したがって、第２の壁要素８及び第３の壁要素９は、第１の開口部１２に隣接して配置される。第２の壁要素８及び第３の壁要素９は、長手方向の軸線１０の方向に延び、それぞれが実質的に長手方向の軸線１０の方向に延びる内壁８１、９１及び外壁８２、９２を有する。第２の壁要素９は、内壁８１及び外壁８２を有する。第３の壁要素は、内壁９１及び外壁９２を有する。この実施例では、内壁８１、９１及び外壁８２、９２は、長手方向の軸線の方向、すなわち図面の方向の縦方向に延びる。内壁８１、９１及び外壁８２、９２のそれぞれが、第１の壁要素２の第１の側壁３又は第２の側壁４に対して、２０°から１６０°の間の角度を含むことができる。第１の開口部１２は、第２の壁要素８及び第３の壁要素９の内壁８１、９１の間に配置される。第２の開口部１３及び任意選択の第３の開口部１４は、第２の壁要素８又は第３の壁要素９の外壁８２、９２の１つの外側に配置される。第２の開口部１３及び第３の開口部１４は、偏向面内の第１の壁要素２の第２の側壁４に面する側に設けられる。各壁要素の内壁は特に、その外壁に平行にすることができる。さらに、第２の壁要素及び第３の壁要素は、それぞれ互いに平行な内壁８１、９１及び外壁８２、９２を有することができる。

【0047】

第２の設置体１０１の第１の壁要素１０２は、第２の壁要素８及び第３の壁要素９に隣接する。第２の設置体１０１は、混合要素の長手方向の軸線１０の方向に延び、第１の側壁１０３、及び第１の側壁１０３の向かい側に配置された第２の側壁１０４を有する第１の壁要素１０２を有する。第１の側壁１０３及び第２の側壁１０４は、実質的に長手方向の軸線１０に平行に配置される。

【0048】

第１の壁要素１０２に隣接して、偏向要素１１１が配置される。偏向要素１１１は、その両側に壁要素１０２に対して横方向に延びる偏向面を有する。偏向面内の壁要素１０２の第２の側壁１０４に面する側に、第１の開口部１１２が設けられる。長手方向の軸線１０の方向において、第１の開口部１１２に隣接する第１の壁要素１０２の向かい側に、第２の壁要素１０８及び第３の壁要素１０９が配設される。すなわち、第２の壁要素１０８及び第３の壁要素１０９は、第１の壁要素１０２の下流に位置する。第２の壁要素１０８及び第３の壁要素１０９は、第１の開口部１１２から始まり長手方向の軸線１０の方向に延びる通路の境界を定める。偏向面内の壁要素１０２の第１の側壁１０３に面する側に、第２の開口部１１３、１１４が設けられる。第２の壁要素１０８又は第３の壁要素１０９は、第２の開口部１１３、１１４に隣接する。

【0049】

第２の壁要素１０８及び第３の壁要素１０９は、第１の開口部１１２に隣接して配置される。第２の壁要素１０８及び第３の壁要素１０９は、混合要素の長手方向の軸線１０の方向に延びる。第２の壁要素は内壁１８１及び外壁１８２を有し、第３の壁要素は内壁１９１及び外壁１９２を有する。外壁１８２、１９２及び内壁１８１、１９１は、実質的に混合要素の長手方向の軸線１０の方向に延びる。この実施例において、それらはそれぞれ互いに平行である。内壁１８１、１９１及び外壁１８２、１９２のそれぞれが、第１の壁要素１０２の第１の側壁１０３又は第２の側壁１０４に対して、２０°から１６０°の間、この場合には９０°の角度を含む。第１の開口部１１２は、第２の壁要素１０８及び第３の壁要素１０９の内壁１８１、１９１の間に配置され、少なくとも１つの第２の開口部１１３、１１４が、第２の壁要素１０８又は第３の壁要素１０９の外壁１８２、１９２の１つの外側に配置される。第２の開口部１１３及び／又は第３の開口部１１４は、偏向面内の第１の壁要素１０２の第２の側壁１０４に面する側に設けられる。

【0050】

第１の壁要素１０２、偏向要素１１１、第２の壁要素１０８及び第３の壁要素１０９を含む第２の設置体１０１は、第１の設置体１に対して、長手方向の軸線１０のまわりで１０°から１８０°まで、特定の実例では１８０°の角度だけ回転した状態で配置される。

【0051】

第１の設置体１及び第２の設置体１０１は同じ構造を有し、すなわちそれらは、それぞれ互いから同じ角度及び間隔に配置された、同じ壁要素及び同じ偏向要素を含む。

【0052】

第１の設置体１及び第２の設置体１０１は、複数の共通の棒状要素１５、１６、１７、１８を介して互いに接続される。

【0053】

図２は、本発明の第２の実施例による混合要素の断面の一実施例を示している。混合要素の構造は、図１による混合要素と実質的に異なるものではなく、したがって、同じ部分には図１と同じ参照番号を用いている。以下では、やはり図１による実施例との違いについてのみ考察すべきである。混合要素の第１の設置体１及び第２の設置体１０１が示されている。設置体は、円形又は楕円形の断面を有するミキサ・ハウジング内に設置するためのものである。ミキサ・ハウジング（図示せず）の内壁の断面の範囲は、一点鎖線によって表される。ミキサ・ハウジングの直径は、基準線３６によって示されている。

【0054】

図３は、本発明による混合要素の第１の実施例の概観を示している。混合要素は、図２に示す設置体を含む。さらに混合要素は、混合される成分のための供給路を含む入口要素を含む。２つの成分の混合比は１:１に等しくすることができるが、異なってもよく、すなわち１:１に等しくなくてもよい。図３には、１１個の設置体が示されている。すべての設置体が棒状要素１５、１６、１７、１８によって互いに接続されている。

【0055】

図４は、図２の設置体１を通る断面を示している。第１の壁要素２及び棒状要素１５、１６、１７、１８が断面図で示されている。図４による断面には、偏向要素１１が見られる。偏向要素１１は、図４では第１の壁要素２の左側、すなわち、第１の壁要素２の第１の側壁３の側に配置された第１の開口部１２を含む。第２の開口部１３及び第３の開口部１４は、向かい側、すなわち第２の側壁４に配置される。第１の開口部１２は、第２の開口部１３及び第３の開口部１４に対してオフセットされた状態で配置される。第２の開口部と第３の開口部の間には、偏向要素の部分要素２６が配置される。部分要素２６に衝突する流体は、第２の開口部１３及び第３の開口部１４の方向に偏向される。周縁側において、第２の開口部１３及び第３の開口部１４は、ミキサ・ハウジング２１０によって境界を定められる。

【0056】

図５は、設置体１の第２の壁要素８及び第３の壁要素９を通る断面を示している。見ている方向は流れの方向であり、したがって、設置体１０１の第１の壁要素１０２が見える。偏向要素１１１は、設置体１０１の第１の壁要素１０２に隣接する。偏向要素１１１は、第２の側壁１０４の側に配置された第１の開口部１１２を含む。第２の開口部１１３及び第３の開口部１１４は、第１の側壁１０３の側に配置される。第２の開口部１１３及び第３の開口部１１４は、第１の開口部１１２に対してオフセットされた状態で配置される。第１の開口部１１２、第２の開口部１１３及び第３の開口部１１４の配置は、開口部のそれぞれの向かい側に部分要素がそれぞれ配置されるように、すなわち、第１の開口部１１２の向かい側には第１の部分要素１２６、第２の開口部１１３の向かい側には第２の部分要素１２７、第３の開口部の向かい側には、第３の部分要素１２８が配置されるようになっている。

【0057】

図６は、スタティック・ミキサの入口部分及び図３による混合要素を通る断面を示している。スタティック・ミキサは、混合要素及び入口要素を内部に受け入れるミキサ・ハウジング２１０を含む。ミキサ・ハウジングは、カートリッジへの接続に役立つ接続要素２２０内に受け入れられる。

【0058】

棒状要素１５、１６、１７、１８は、互いに接続された混合要素のすべての設置体を保持する。棒状要素のそれぞれが、スタティック・ミキサの曲げ剛性を高める。さらに棒状要素によって、特に少なくとも２つの混合要素が第１の壁要素の反対側に配置されるとき、ミキサの動作時に混合要素の破損が起こるのを防止することができる。さらに棒状要素によって、射出成形プロセスでの設置体の製造中、溶融ポリマーが、第１の設置体１から下流に配置される第１及びすべての他の設置体１０１へ流れ得ることが保証される。すなわち、棒状要素がない場合、壁要素８又は９から下流に配設される壁要素１０２への移行部は、共通の断面及びその任意の補強材のみからなる。すなわちこの場合、断面は、壁厚７に相当する辺長を有する２つの正方形からなる。下流に配設される設置体に対する溶融ポリマーすべてが、こうした制限点を通過しなければならなくなり、それによって工具内に局所的な圧力ピークが生じることになる。さらに、使用時に管状ハウジングの近くに位置するようになる壁要素の領域で、溶融ポリマーの滞留時間が長くなり、その結果、溶融ポリマーのばらつき、またある状況下では物理的特性の劣化及び不均質が生じ、したがって、そうした混合要素は、発砲剤を含む溶融物を使用して発泡構造体を生成することによってのみ、従来技術で製造することが可能である。

【0059】

このため、本発明によれば、製造プロセスにおいて、１つの設置体から隣接する設置体のそれぞれまで溶融ポリマーを送るための棒状要素が設けられる。

【0060】

スタティック・ミキサは通常、比較的複雑な形状でも射出成形プロセスで実現可能であることにより、プラスチックから製造される。特に複数の設置体を含むスタティック・ミキサの場合、設置体１、１０１の全体はある長さ寸法２４を有し、断面領域２３、１２３のそれぞれは、ある壁厚７を有する。長さ寸法２４と壁厚７の比は、少なくとも４０、好ましくは少なくとも５０、特に好ましくは少なくとも７５である。少ない流量のフィラー材料に対するスタティック・ミキサの好ましい使用では、壁厚７は３ｍｍ未満、好ましくは２ｍｍ未満、特に好ましくは１．５ｍｍ未満である。設置体１、１０１の全体は、５から５００ｍｍの間、好ましくは５から３００ｍｍの間、好ましくは５０から１００ｍｍの間の長手方向の寸法２４を有する。

【符号の説明】

【0061】

１ 第１の設置体
２ 第１の壁要素
３ 第１の側壁
４ 第２の側壁
５ 第１の幅側辺
６ 第２の幅側辺
７ 壁厚
８ 第２の壁要素
９ 第３の壁要素
１０ 長手方向の軸線
１１ 偏向要素
１２ 第１の開口部
１３ 第２の開口部
１４ 第３の開口部
１５、１６、１７、１８ 棒状要素
２０ 混合空間
２１ 平面
２２ 流れ断面
２３ 断面
２５ 第１の縦側辺
２６ 部分要素
３５ 第２の縦側辺
３６ 基準線
８１ 内壁
８２ 外壁
９１ 内壁
９２ 外壁
１００ 混合要素
１０１ 第２の設置体
２１０ ミキサ・ハウジング
２２０ 接続要素

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】