ホーム > 特許ランキング > コペリオン ゲーエムベーハー
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特開2024-54839エネルギー貯蔵材料を処理するための処理システム及び処理方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024054839
(43)【公開日】2024-04-17
(54)【発明の名称】エネルギー貯蔵材料を処理するための処理システム及び処理方法
(51)【国際特許分類】
B29B 7/74 20060101AFI20240410BHJP
B29B 7/42 20060101ALI20240410BHJP
B29B 7/48 20060101ALI20240410BHJP
B29C 48/395 20190101ALI20240410BHJP
B29C 48/40 20190101ALI20240410BHJP
B29C 48/385 20190101ALI20240410BHJP
【ＦＩ】
B29B7/74
B29B7/42
B29B7/48
B29C48/395
B29C48/40
B29C48/385
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023162450
(22)【出願日】2023-09-26
(31)【優先権主張番号】22199811
(32)【優先日】2022-10-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(71)【出願人】
【識別番号】501164665
【氏名又は名称】コペリオン ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】100154612
【弁理士】
【氏名又は名称】今井 秀樹
(72)【発明者】
【氏名】マルクス フィードラー
(72)【発明者】
【氏名】ヨハネス ハイン
【テーマコード（参考）】
4F201
4F207
【Ｆターム（参考）】
4F201AJ08
4F201AR02
4F201AR12
4F201BA01
4F201BC01
4F201BC02
4F201BC13
4F201BK02
4F201BK13
4F201BK22
4F201BK25
4F201BK26
4F207AJ08
4F207AR02
4F207AR12
4F207KA01
4F207KA17
4F207KK12
4F207KK13
4F207KM14
(57)【要約】
【課題】エネルギー貯蔵材料の簡単で信頼性の高い処理を高品質で可能にする処理システムを提供する。
【解決手段】エネルギー貯蔵材料（Ｍ）を処理するための処理システム（１）において、圧力上昇装置（４）が混合装置（２）の下流に配置されている。混合装置（２）は、エネルギー貯蔵材料（Ｍ）の処理に役立つ。圧力上昇装置（４）によって、エネルギー貯蔵材料（Ｍ）の圧力は、その後の成形のために上昇させられる。混合装置（２）と圧力上昇装置（４）は互いに分離しているため、良好な混合効果と良好な圧力上昇効果が達成される。したがって、エネルギー貯蔵材料（Ｍ）は、簡単で信頼性の高い方法で高品質に処理することができる。エネルギー貯蔵材料（Ｍ）は、特に、燃料電池用のバイポーラプレートの製造及び／又はガルバニックエネルギー貯蔵装置の製造に役立つ。
【選択図】図１
【解決手段】エネルギー貯蔵材料（Ｍ）を処理するための処理システム（１）において、圧力上昇装置（４）が混合装置（２）の下流に配置されている。混合装置（２）は、エネルギー貯蔵材料（Ｍ）の処理に役立つ。圧力上昇装置（４）によって、エネルギー貯蔵材料（Ｍ）の圧力は、その後の成形のために上昇させられる。混合装置（２）と圧力上昇装置（４）は互いに分離しているため、良好な混合効果と良好な圧力上昇効果が達成される。したがって、エネルギー貯蔵材料（Ｍ）は、簡単で信頼性の高い方法で高品質に処理することができる。エネルギー貯蔵材料（Ｍ）は、特に、燃料電池用のバイポーラプレートの製造及び／又はガルバニックエネルギー貯蔵装置の製造に役立つ。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エネルギー貯蔵材料（Ｍ）を処理するための混合装置（２）を備える、エネルギー貯蔵材料を処理するための処理システムにおいて、
前記エネルギー貯蔵材料（Ｍ）の圧力（ｐ）を増加させるために、前記混合装置（２）の下流に圧力上昇装置（４）が配置されていることを特徴とする、処理システム。
前記エネルギー貯蔵材料（Ｍ）の圧力（ｐ）を増加させるために、前記混合装置（２）の下流に圧力上昇装置（４）が配置されていることを特徴とする、処理システム。
【請求項2】
前記混合装置（２）は、処理スクリューマシン（８）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の処理システム。
【請求項3】
前記処理スクリューマシン（８）は、長さＬＡ及び外径ＤＡを有する少なくとも１つの処理要素シャフト（１２，１３）を備え、ここで、２０≦ＬＡ／ＤＡ≦６０、特に２５≦ＬＡ／ＤＡ≦５６、及び、特に３０≦ＬＡ／ＤＡ≦５２であることを特徴とする、請求項２に記載の処理システム。
【請求項4】
前記圧力上昇装置（４）は、圧力上昇スクリューマシン（３３）を備えることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の処理システム。
【請求項5】
前記圧力上昇スクリューマシン（３３）は、長さＬＤ及び外径ＤＤを有する少なくとも１つの圧力上昇処理要素シャフト（３７，３８）を備え、ここで、３≦ＬＤ／ＤＤ≦４０、特に４≦ＬＤ／ＤＤ≦２０、及び、特に５≦ＬＤ／ＤＤ≦１０であることを特徴とする、請求項４に記載の処理システム。
【請求項6】
前記圧力上昇装置（４）は、単軸圧力上昇スクリューマシン（３３）を備えることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の処理システム。
【請求項7】
前記圧力上昇装置（４）は、多軸圧力上昇スクリューマシン（３３）を備えることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の処理システム。
【請求項8】
前記圧力上昇スクリューマシン（３３）は、取込みゾーン（４５）と圧力上昇ゾーン（４６）とを備えることを特徴とする、請求項４乃至７のいずれか一項に記載の処理システム。
【請求項9】
前記混合装置（２）は、少なくとも１つの処理要素シャフト（１２，１３）を有する処理スクリューマシン（８）を備え、前記圧力上昇装置（４）は、少なくとも１つの圧力上昇処理要素シャフト（３７，３８）を有する圧力上昇スクリューマシン（３３）を備え、
前記少なくとも１つの処理要素シャフト（１２，１３）の外径ＤＡに対する前記少なくとも１つの圧力上昇処理要素シャフト（３７，３８）の外径ＤＤの比が、１／５≦ＤＡ／ＤＤ≦３、特に１／３≦ＤＡ／ＤＤ≦２、及び特に１／２≦ＤＡ／ＤＤ≦１であることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の処理システム。
前記少なくとも１つの処理要素シャフト（１２，１３）の外径ＤＡに対する前記少なくとも１つの圧力上昇処理要素シャフト（３７，３８）の外径ＤＤの比が、１／５≦ＤＡ／ＤＤ≦３、特に１／３≦ＤＡ／ＤＤ≦２、及び特に１／２≦ＤＡ／ＤＤ≦１であることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の処理システム。
【請求項10】
前記混合装置（２）は、前記圧力上昇装置（４）の供給開口部（４７）の上方に配置された少なくとも１つの吐出開口部（３２）を有することを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の処理システム。
【請求項11】
前記エネルギー貯蔵材料（Ｍ）を前記圧力上昇装置（４）に供給するために、前記混合装置（２）と前記圧力上昇装置（４）との間に接続装置（３）が配置されていることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の処理システム。
【請求項12】
前記エネルギー貯蔵材料（Ｍ）を前記圧力上昇装置（４）に供給するために、前記混合装置（２）と前記圧力上昇装置（４）は、互いに接続されていることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の処理システム。
【請求項13】
前記圧力上昇装置（４）の下流側に、押出ツール（５）が配置されていることを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の処理システム。
【請求項14】
エネルギー貯蔵材料を処理するための方法であって、
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の処理システム（１）を提供し、
前記混合装置（２）により前記エネルギー貯蔵材料（Ｍ）を処理し、
前記エネルギー貯蔵材料（Ｍ）を前記混合装置（２）から吐出して、前記エネルギー貯蔵材料（Ｍ）を前記圧力上昇装置（４）に供給し、
前記圧力上昇装置（４）により前記エネルギー貯蔵材料（Ｍ）の圧力（ｐ）を上昇し、
前記圧力上昇装置（４）から前記エネルギー貯蔵材料（Ｍ）を吐出する、ステップを備える方法。
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の処理システム（１）を提供し、
前記混合装置（２）により前記エネルギー貯蔵材料（Ｍ）を処理し、
前記エネルギー貯蔵材料（Ｍ）を前記混合装置（２）から吐出して、前記エネルギー貯蔵材料（Ｍ）を前記圧力上昇装置（４）に供給し、
前記圧力上昇装置（４）により前記エネルギー貯蔵材料（Ｍ）の圧力（ｐ）を上昇し、
前記圧力上昇装置（４）から前記エネルギー貯蔵材料（Ｍ）を吐出する、ステップを備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エネルギー貯蔵材料を処理するための処理システム及び処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
エネルギー貯蔵材料は、燃料電池用のバイポーラプレートの製造や、アキュムレータ（蓄電池）やバッテリなどのガルバニックエネルギー貯蔵装置の製造に必要である。
【0003】
特許文献１は、エネルギー貯蔵材料で作られた平坦なウェブを製造する方法を開示している。この平坦なウェブは、例えば、燃料電池用のバイポーラプレートの製造に役立つ。押出機に出発材料を供給し、これらを混合してエネルギー貯蔵材料を形成する。押出機の出口にはスロットダイが配置されており、これを通して押出機に供給されたエネルギー貯蔵材料が高圧下で押し出される。スロットダイの下流では、エネルギー貯蔵材料は平坦なウェブの形状になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】ＤＥ １０ ２００９ ０５１ ４３４ Ａ１
【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、エネルギー貯蔵材料の簡単で信頼性の高い処理を高品質で可能にする処理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この目的は、請求項１の特徴を有する処理システムによって達成される。本発明によれば、エネルギー貯蔵材料の高い品質には、出発材料の混合のための良好な混合効果だけでなく、その後の成形のための良好な圧力上昇効果も必要であることが認識されている。混合装置は、その混合効果又はその圧力上昇効果のいずれかに関して最適化することができるので、エネルギー貯蔵材料の品質は、記載されたそれぞれの場合において満足できるものではない。
【0007】
したがって、本発明による処理システムは、混合装置の下流に配置された別個の圧力上昇装置を有する。好ましくは、混合装置は搬送方向を有する。圧力上昇装置は、特に、搬送方向において混合装置の下流に配置される。混合装置と圧力上昇装置とが互いに別体であるため、混合効果と圧力上昇効果とを互いに独立して最適化することができ、エネルギー貯蔵材料を簡単かつ信頼性の高い方法で、高品質に製造することができる。混合装置は、その混合効果の点で最適化されており、エネルギー貯蔵材料を形成するために投入された出発材料の混合を改善することができる。生成された混合物又はエネルギー貯蔵材料は、次に圧力上昇装置に供給される。圧力上昇装置は、その圧力上昇効果の点で最適化されており、その後の成形のためにエネルギー貯蔵材料内に高い圧力を生成する。圧力上昇装置は、特に、エネルギー貯蔵材料内の圧力上昇を連続的（継続的）に実行するために機能する。圧力上昇装置は、特に圧力上昇スクリューマシン及び／又はギアポンプを備える。好ましくは、圧力上昇装置は、特に、圧力上昇Δｐを達成することを可能とし、ここで、特に：１ｂａｒ≦Δｐ≦２０００ｂａｒ、特に５ｂａｒ≦Δｐ≦１０００ｂａｒ、特に１０ｂａｒ≦Δｐ≦５００ｂａｒである。
【0008】
成形は、押出ツール、例えばスロットダイによって行われる。押出ツールは、圧力上昇装置の下流に配置される。好ましくは、処理システムは、圧力上昇装置の下流に配置される押出ツールを備える。
【0009】
処理システム、特に混合装置は、特にエネルギー貯蔵材料の連続処理に役立つ。好ましくは、混合装置は、エネルギー貯蔵材料のための第１搬送方向を規定し、及び／又は、圧力上昇装置は、エネルギー貯蔵材料のための第２搬送方向を規定する。第２搬送方向は、第１搬送方向に対して、特に平行に、及び／又は横方向に、特に垂直に延びる。したがって、第２搬送方向は、第１搬送方向に対して０°から９０°の間の角度で延びる。圧力上昇装置は、特に、第１搬送方向において混合装置の下流側に配置される。押出ツールは、特に、第２搬送方向において、圧力上昇装置の下流側に配置される。
【0010】
請求項２に記載の処理システムは、エネルギー貯蔵材料の簡単で信頼性の高い処理を高品質で保証する。処理スクリューマシンは、良好な混合効果を可能にする。出発材料は、処理スクリューマシンによって簡単な方法で混合及び均質化される。圧力上昇は、エネルギー貯蔵材料を圧力上昇装置に搬送するためにのみ必要である。
【0011】
好ましくは、処理スクリューマシンは、少なくとも１つのハウジングボアが形成されたハウジングを備える。それぞれの処理要素シャフトが、少なくとも１つのハウジングボア内に回転可能に配置される。それぞれの処理要素シャフトは、特に１～１０フライト、特に１～４フライト、好ましくは２～３フライトを有するプロファイル（輪郭）を有する。好ましくは、処理スクリューマシンは、多軸処理スクリューマシンとして設計される。多軸処理スクリューマシンは、特に、少なくとも２つのハウジングボアが形成されたハウジングを備える。少なくとも２つのハウジングボアは、特に少なくとも対をなして互いに貫通している。処理要素シャフトは、少なくとも２つのハウジングボアの各々に配置される。したがって、多軸処理スクリューマシンは、少なくとも２つの処理要素シャフトを備える。少なくとも２つの処理要素シャフトは、好ましくは噛み合い設計及び／又は装置である。少なくとも２つの処理要素シャフトは、互いに平行に及び／又は互いに円錐状に配向される。特に、少なくとも２つの処理要素シャフトに関連する回転軸は、互いに平行に延び、及び／又は互いに円錐状に延びるか、又は互いに斜めに傾斜して延びる。少なくとも２つの処理要素シャフトは、外径ＤＡを有し、これは少なくとも２つの処理要素シャフトの長さＬＡに沿って一定及び／又は可変とすることができる。外径ＤＡは、特に長さＬＡに沿って小さくできるので、少なくとも２つの処理要素シャフトは円錐形である。好ましくは、混合装置は二軸処理スクリューマシンを備える。
【0012】
多軸処理スクリューマシンは、好ましくは、共回転処理スクリューマシン又は異方向処理スクリューマシンとして設計される。共回転処理スクリューマシンは、同じ方向に回転する少なくとも２つの処理要素シャフトを有する。対照的に、異方向処理スクリューマシンは、反対方向に回転する少なくとも２つの処理要素シャフトを有する。
【0013】
処理スクリューマシンは、好ましくは共回転多軸処理スクリューマシンとして、特に二軸処理スクリューマシンとして設計される。好ましくは、混合装置は、正確に１つの多軸処理スクリューマシン、特に正確に１つの二軸処理スクリューマシンを備える。したがって、処理スクリューマシンは最適な混合効果を有する。共回転多軸処理スクリューマシンは軸方向に開いており、原理的にエネルギー貯蔵材料の逆流を許容する。共回転多軸処理スクリューマシンは、主に圧力上昇に利用されないので、エネルギー貯蔵材料は、共回転多軸処理スクリューマシン内に蓄積されないか、わずかに後退するだけである。圧力上昇の結果としての吐出前の過度の後退は、エネルギー貯蔵材料により多くの機械的エネルギーが導入され、それによりエネルギー貯蔵材料の温度が望ましくない上昇を起こし、エネルギー貯蔵材料を劣化させるため、不利である。
【0014】
混合装置は、１つの処理スクリューマシン又は複数の処理スクリューマシンを備えることができる。複数の処理スクリューマシンは、同一及び／又は異なるものにできる。複数の処理スクリューマシンは、互いに隣り合うように、又は互いに直列に、及び／又は互いに平行に配置することができる。好ましくは、複数台の処理スクリューマシンは、互いに平行に配置される。これにより、異なる押出ツールで可変スループット及び／又は異なるスループットを達成することが可能になる。配合変更時、メンテナンス時、及び／又は洗浄時のダウンタイムを最小限に抑えることができる。
【0015】
請求項３に記載の処理システムは、エネルギー貯蔵材料の簡単で信頼性の高い処理を高品質で保証する。処理スクリューマシンのＬＡ／ＤＡ比は、良好な混合効果と均質化効果を可能にする。
【0016】
請求項４に記載の処理システムは、エネルギー貯蔵材料の簡単で信頼性の高い処理を高品質で保証する。圧力上昇スクリューマシンは、特に、エネルギー貯蔵材料における圧力上昇の連続的な実行に役立つ。圧力上昇スクリューマシンは、改善された圧力上昇効果を有する。混合装置から吐出された流動性エネルギー貯蔵材料は、圧力上昇スクリューマシンに供給される。好ましくは、圧力上昇スクリューマシンは、専ら取込みゾーンと圧力上昇ゾーンを有する。
【0017】
圧力上昇スクリューマシンは、特に少なくとも１つの圧力上昇処理要素シャフトを有する。圧力上昇スクリューマシンの圧力上昇効果は、特に、少なくとも１つの圧力上昇処理要素シャフトの傾斜又は搬送角度、少なくとも１つの圧力上昇処理要素シャフトのフライト数及び／又はフライト深さ、及び／又は少なくとも１つの圧力上昇処理要素シャフトのランド幅及び／又はランドクリアランスによって最適化することができる。例えば、圧力上昇効果は、傾斜又は搬送角度が小さいほど、フライト深さが小さいほど、フライト数が小さいほど、及び／又はランドクリアランスが小さいほど増大する。好ましくは、能動フランク及び／又は受動フランクのクリアランスは、可能な限り小さい。
【0018】
圧力上昇スクリューマシンは、単軸を有し、単軸圧力上昇スクリューマシンとして設計されているか、又は多軸を有し、多軸圧力上昇スクリューマシンとして設計される。多軸圧力上昇スクリューマシンは、特に二軸を有する。その多軸圧力上昇スクリューマシンは、二重反転又は共回転である。
【0019】
好ましくは、圧力上昇スクリューマシンは、単軸圧力上昇スクリューマシンとして、又は二重反転多軸圧力上昇スクリューマシンとして、特に異方向二軸圧力上昇スクリューマシンとして設計される。
【0020】
圧力上昇装置は、１台の圧力上昇スクリューマシン又は複数の圧力上昇スクリューマシンを備えることができる。複数の圧力上昇スクリューマシンは、同一及び／又は異なるものにできる。複数の圧力上昇スクリューマシンは、１つずつ、又は互いに直列に、及び／又は互いに平行に配置することができる。好ましくは、複数の圧力上昇スクリューマシンは、互いに平行に配置される。これにより、異なる押出ツールで可変スループット及び／又は異なるスループットを達成することが可能になる。配合変更時、メンテナンス時、及び／又は洗浄時のダウンタイムを最小限に抑えることができる。
【0021】
請求項５に記載の処理システムは、エネルギー貯蔵材料の簡単で信頼性の高い処理を高品質で保証する。ＬＤ／ＤＤ比は、簡単な方法で高い圧力上昇を可能にする。好ましくは、圧力上昇スクリューマシンは、流動性エネルギー貯蔵材料を供給するための取込みゾーンと、流動性エネルギー貯蔵材料内の圧力を上昇させるための圧力上昇ゾーンのみを備える。圧力上昇スクリューマシンは、単に圧力上昇効果を提供すればよいので、圧力上昇スクリューマシンのコンパクトな設計が可能である。圧力上昇スクリューマシンのＬＤ／ＤＤ比は、特に、処理スクリューマシンのＬＡ／ＤＡ比よりも小さい。ここで、ＬＡは、処理スクリューマシンの少なくとも１つの処理要素シャフトの長さを示し、ＤＡは外径を表す。
【0022】
請求項６に記載の処理システムは、エネルギー貯蔵材料の簡単で信頼性の高い処理を高品質で保証する。圧力上昇スクリューマシンは単軸を有し、すなわち、単軸圧力上昇スクリューマシンとして設計されている。単軸圧力上昇スクリューマシンは、ハウジングボアが形成されたハウジングを備える。圧力上昇処理要素シャフト、特に圧力上昇スクリュー要素シャフトが、ハウジングボア内に回転可能に配置される。圧力上昇処理要素シャフトは、好ましくは、１～１０のフライト、特に２～４のフライトを有するプロファイルを有する。ハウジングの内壁と圧力上昇処理要素シャフトの隆起部の間のエネルギー貯蔵材料の逆流又は漏れ流が少ないので、単軸圧力上昇スクリューマシンは、高い増圧を可能にする。
【0023】
請求項７に記載の処理システムは、エネルギー貯蔵材料の簡単で信頼性の高い処理を高品質で保証する。圧力上昇スクリューマシンは、複数のシャフトを有し、すなわち多軸圧力上昇スクリューマシンとして設計される。多軸圧力上昇スクリューマシンは、二重反転又は共回転である。多軸圧力上昇スクリューマシンは、少なくとも２つのハウジングボアが形成されたハウジングを備える。圧力上昇処理要素シャフト、特に圧力上昇スクリュー要素シャフトは、少なくとも２つのハウジングボアのそれぞれに配置される。少なくとも２つの圧力上昇処理要素シャフト、特に少なくとも２つの圧力上昇スクリュー要素シャフトは、特に１～１０フライト、特に１～４フライト、特に２～３フライトを有するプロファイルを有する。二重反転多軸圧力上昇スクリューマシンの場合、少なくとも２つの処理要素シャフトは、少なくとも２つのハウジングボア内に、反対の回転方向で回転可能に配置される。共回転多軸圧力上昇スクリューマシンの場合、少なくとも２つの圧力上昇処理要素シャフトは、少なくとも２つのハウジングボア内に、同じ回転方向で回転可能に配置される。少なくとも２つのハウジングボアは、特に少なくとも対をなして、互いに交差する。好ましくは、多軸圧力上昇スクリューマシンは、二軸圧力上昇スクリューマシンとして設計される。
【0024】
二重反転多軸圧力上昇スクリューマシンは、自己完結型のチャンバ搬送を有するため、エネルギー貯蔵材料の逆流や漏れ流が少なく、簡単な方法で高い圧力上昇が可能である。圧力上昇時にエネルギー貯蔵材料に投入される機械的エネルギーは小さい。
【0025】
共回転多軸圧力上昇スクリューマシンは、単に圧力上昇のために構成されていればよく、したがって、共回転多軸圧力上昇スクリューマシンは、エネルギー貯蔵材料に望ましくない高い機械的エネルギーを投入することなく、良好で実現可能でもある圧力上昇も可能にする。共回転多軸圧力上昇スクリューマシンは、特に、１～１０フライトを有するプロファイルを有する少なくとも２つの圧力上昇処理要素シャフトを有する。１フライトのプロファイルは、圧力上昇に特に適している。
【0026】
圧力上昇装置が、多軸圧力上昇スクリューマシンを備える場合、処理スクリューマシンは、好ましくは、螺合解除圧力上昇処理要素シャフトの側方に配置される。少なくとも２つの圧力上昇処理要素シャフトは、互いに垂直又は水平に配置することができる。垂直方向に配置された少なくとも２つの圧力上昇処理要素シャフトを有する圧力上昇スクリューマシンの場合、処理スクリューマシンは、圧力上昇スクリューマシンの隙間領域に配置することができる。
【0027】
請求項８に記載の処理システムは、エネルギー貯蔵材料の簡単で信頼性の高い処理を高品質で保証する。圧力上昇スクリューマシンは、少なくとも１つのハウジングボアが形成されたハウジングを有する。圧力上昇処理要素シャフト、特に圧力上昇スクリュー要素シャフトが、いずれの場合も少なくとも１つのハウジングボア内に回転可能に配置されている。取込みゾーンでは、ハウジングに供給開口部が形成されている。供給開口部は、流動性エネルギー貯蔵材料を少なくとも１つのハウジングボア内に供給する役割を果たす。流動性エネルギー貯蔵材料は、搬送方向に圧力上昇ゾーンに搬送される。圧力上昇ゾーンでは、流動性エネルギー貯蔵材料の圧力が上昇する。圧力上昇ゾーンでは、ハウジングに吐出開口部が形成される。流動性エネルギー貯蔵材料は、高圧下で吐出開口部を通って吐出される。好ましくは、圧力上昇スクリューマシンは、専ら取込みゾーンと圧力上昇ゾーンとを有する。圧力上昇ゾーンは、圧力上昇スクリューマシンの搬送方向において、取込みゾーンの下流側に配置される。
【0028】
請求項９に記載の処理システムは、エネルギー貯蔵材料の簡単で信頼性の高い処理を高品質で保証する。
【0029】
特に、多軸処理スクリューマシン及び単軸圧力上昇スクリューマシンの場合、特に：１／５≦ＤＡ／ＤＤ≦２、及び特に１／３≦ＤＡ／ＤＤ≦１である。
【0030】
多軸、特に二軸処理スクリューマシン及び、多軸、特に二軸圧力上昇スクリューマシンの場合、特に：１／５≦ＤＡ／ＤＤ≦３、及び特に１／２≦ＤＡ／ＤＤ≦２である。
【0031】
請求項１０に記載の処理システムは、エネルギー貯蔵材料の簡単で信頼性の高い処理を高品質で保証する。混合装置の少なくとも１つの吐出開口部が、重力方向に基づいて、圧力上昇装置の供給開口部の上方に配置されているので、流動性エネルギー貯蔵材料を、簡単な方法で圧力上昇装置に供給することができる。エネルギー貯蔵材料の供給は、重力によって、特に圧力なしで行われる。好ましくは、混合装置は、エネルギー貯蔵材料のストランドを生成するための複数の吐出開口部を備える。この目的のために、好ましくは、混合装置は、エネルギー貯蔵材料のストランドを生成するための複数の吐出開口部を有する吐出板又は多孔板を備える。あるいは、多孔板を用いずにエネルギー貯蔵材料を開放的に移送することも可能である。
【0032】
好ましくは、処理システムは、生成されたストランドを細断するための少なくとも１つのブレードを備える。少なくとも１つのブレードは、駆動装置によって回転駆動可能であり、及び／又は静止していることができる。少なくとも１つのブレード及び関連する駆動装置は、生成されたストランドを細断するための細断ユニットを形成する。その結果、生成されるエネルギー貯蔵材料のストランドの長さを所望の方法で調整できるため、圧力上昇装置へのエネルギー貯蔵材料の供給が簡素化され、圧力上昇装置の場合の供給問題又は取込み問題を回避することができる。ストランドの細断は、例えば熱間切断によって行われる。少なくとも１つのブレードは、吐出板又は多孔板に対して中心的又は偏心的に回転及び／又は揺動することができる。細断ユニットは、特に、混合装置と圧力上昇装置とを接続するための接続装置に組み込まれている。
【0033】
請求項１１に記載の処理システムは、エネルギー貯蔵材料の簡単で信頼性の高い処理を高品質で保証する。接続装置は、特に混合装置及び／又は圧力上昇装置に取り付けられる。接続装置は、特に圧力上昇装置、特に圧力上昇スクリューマシンのハウジングに、重力方向に対して上方から及び／又は側方から通じている。
【0034】
接続装置は、特に、流動性エネルギー貯蔵材料の温度調整又は加熱及び／又は冷却のための温度制御ユニット、及び／又は流動性エネルギー貯蔵材料の脱気のための脱気ユニットを備える。好ましくは、エネルギー貯蔵材料の少なくとも１つの特性を測定するための少なくとも１つのセンサーが、接続装置内及び／又は接続装置上に配置される。好ましくは、接続装置は、少なくとも１つの接続要素を備える。少なくとも１つの接続要素は、例えば、パイプ及び／又は閉鎖シャフトによって形成される。少なくとも１つの接続要素は、真空気密とすることができ、脱気ユニットに接続することができる。環境に対するこのような囲い込みは、環境からの汚染及び／又は湿気の吸収を防止する。揮発性化合物及び／又は水もしくは水蒸気は、吸引によって抽出することができる。
【0035】
少なくとも１つの接続要素又はそれぞれの接続要素は、内径ＤＶを有し、ここで好ましくは：０．５≦ＤＶ／ＤＡ≦１０、特に０．８≦ＤＶ／ＤＡ≦５、及び特に１≦ＤＶ／ＤＡ≦２であり、ＤＡは、処理スクリューマシンの少なくとも１つの処理要素シャフトの外径を表す。好ましくは、少なくとも１つの接続要素又はそれぞれの接続要素は、長さＬＶを有し、ここで：１≦ＬＶ／ＤＡ≦１００、特に２≦ＬＶ／ＤＡ≦５０、及び特に４≦ＬＶ／ＤＡ≦１０であり、ＤＡは、処理スクリューマシンの少なくとも１つの処理要素シャフトの外径を表す。
【0036】
好ましくは、少なくとも１つの接続要素は伸縮自在である。少なくとも１つの接続要素又はそれぞれの接続要素は、特に、熱膨張を補償するために互いに相対的に変位可能な少なくとも２つの部品を備える。好ましくは、接続装置は、少なくとも１つの接続要素を取り囲む断熱材を備える。
【0037】
少なくとも１つの接続要素は、特に直線状及び／又は曲線状である。湾曲の場合、曲率半径ＲＶは、特に：０．５≦ＲＶ／ＤＡ≦１０、特に１≦ＲＶ／ＤＡ≦７、及び特に２≦ＲＶ／ＤＡ≦４である。湾曲の場合、少なくとも１つの接続要素の接続された直線部分間の曲率角αは、特に：１°≦α≦９０°、特に５°≦α≦７０°、及び特に１０°≦α≦５０°である。
【0038】
接続装置は、特に、流動性エネルギー貯蔵材料を複数のストランドに分割するために機能する。好ましくは、接続装置は、混合装置から吐出されるエネルギー貯蔵材料がＮ個の部分流れに分割されるように設計され、ここで特に：１≦Ｎ≦８、特に２≦Ｎ≦６、及び特に３≦Ｎ≦４である。
【0039】
請求項１２に記載の処理システムは、エネルギー貯蔵材料の簡単で信頼性の高い処理を高品質で保証する。混合装置と圧力上昇装置は、互いに直接接続されている。好ましくは、混合装置のハウジング、特に処理スクリューマシンのハウジングは、圧力上昇装置のハウジングに、特に圧力上昇スクリューマシンのハウジングに接続される。好ましくは、混合装置は、圧力上昇装置の側面に接続される。特に、処理スクリューマシンの少なくとも１つのハウジングボアは、圧力上昇スクリューマシンの少なくとも１つのハウジングボアに通じている。好ましくは、混合装置は、少なくとも１つの処理要素シャフトを有する処理スクリューマシンを備え、圧力上昇装置は、少なくとも１つの圧力上昇処理要素シャフトを有する圧力上昇スクリューマシンを備える。処理スクリューマシンの少なくとも１つのハウジングボアが、圧力上昇スクリューマシンの少なくとも１つのハウジングボアに通じる供給ゾーンにおいて、少なくとも１つの処理要素シャフトは、最も近い圧力上昇処理要素シャフトから距離ｓを有し、ここで特に：０．０５ｍｍ≦ｓ≦１０・ＤＡ、特に０．１ｍｍ≦ｓ≦１０・ＤＡ、特に０．１ｍｍ≦ｓ≦５・ＤＡ、特に０．５ｍｍ≦ｓ≦ＤＡであり、ＤＡは少なくとも１つの処理要素シャフトの外径を表す。
【0040】
請求項１３に記載の処理システムは、エネルギー貯蔵材料の簡単で信頼性の高い処理を高品質で保証する。押出ツールは、エネルギー貯蔵材料の成形又は形成のため、及び／又はエネルギー貯蔵材料による支持膜のコーティングのために機能する。支持フィルムは、特に直接コーティングされる。支持フィルムは特に、金属及び／又はポリマーベースのフィルムとして形成される。押出ツールは、圧力上昇装置の搬送方向において圧力上昇装置のすぐ下流に配置されているので、エネルギー貯蔵材料の成形に高い圧力が利用可能である。押出ツールは、特にスロット状であり、例えばスロット状のダイの形態である。押出ツールは、好ましくは、最大吐出幅ｂを有し、ここで、特に：５ｍｍ≦ｂ≦２０００ｍｍ、特に５０ｍｍ≦ｂ≦１５００ｍｍ、及び特に１００ｍｍ≦ｂ≦１０００ｍｍである。
【0041】
押出ツールは、好ましくは吐出厚さｄを有し、特に：０．０１ｍｍ≦ｄ≦１０ｍｍ、特に０．０５≦ｄ≦５ｍｍ、及び特に０．１ｍｍ≦ｄ≦２ｍｍである。
【0042】
圧力上昇装置によって生成される圧力が高いほど、押出ツールによってエネルギー貯蔵材料をより薄く、より幅広く成形することができる。流動性エネルギー貯蔵材料の粘度が高くなるほど、押出ツールによってエネルギー貯蔵材料を成形するのに必要な圧力は高くなる。
【0043】
押出ツールの後、エネルギー貯蔵材料は、板状及び／又はフィルム状の形状を有することが好ましい。
【0044】
本発明のさらなる目的は、エネルギー貯蔵材料を高品質で簡単かつ確実に処理できる方法を提供することである。
【0045】
この目的は、請求項１４の特徴を有する方法によって達成される。本発明による方法の利点は、既に説明した本発明による処理システムの利点に対応する。本発明による方法は、特に、本発明による処理システムに関連して説明した少なくとも１つの特徴を用いて発展することができる。好ましくは、本方法は、バイポーラプレート用のエネルギー貯蔵材料の処理に、及び／又は溶媒含有エネルギー貯蔵材料の処理に、及び／又は無溶媒エネルギー貯蔵材料の処理に役立つ。このようなエネルギー貯蔵材料は、特に燃料電池及び／又はガルバニックエネルギー貯蔵装置、例えばアキュムレータ及び／又は電池において使用される。エネルギー貯蔵材料は、特に導電性である。
【0046】
エネルギー貯蔵材料の充填剤（フィラー）含有量は、特に５０重量％～９９．５重量％、特に７０重量％～９９重量％、及び特に８０重量％～９８．５重量％である。
【0047】
バイポーラプレートを製造するためのエネルギー貯蔵材料の配合物は、特に：
８５重量％～９８重量％の充填剤と、
２重量％～１５重量％の結合剤（バインダー）と、を含む。
８５重量％～９８重量％の充填剤と、
２重量％～１５重量％の結合剤（バインダー）と、を含む。
【0048】
充填剤(フィラー)は、特に、グラファイト、カーボンブラック、グラフェン、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）及び／又は炭素繊維の群から選択される。
【0049】
バインダーは特に、熱可塑性プラスチック（非晶性及び／又は半結晶性）、例えばＰＰ、ＰＥ、ＰＡ、ＰＢＴ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＰＥＡＫ、熱可塑性エラストマー、例えばＴＰＡ、ＴＰＣ、ＴＰＯ、ＴＰＳ、ＴＰＵ、ＴＰＶ、ポリマーブレンド、例えばＰＰ／ＴＰＯ、ＰＡ／ＴＰＯの群から選択される。さらに、例えば熱安定剤、ＵＶ安定剤、架橋剤、接着促進剤及び／又は滑剤などの添加剤及び／又は安定剤を配合物に添加することができる。
【0050】
溶媒含有エネルギー貯蔵材料の配合物は、例えば：
５０重量％～９９．５重量％の充填剤又は活性物質と、
０．５重量％～５０重量％の溶媒と、を含む。
５０重量％～９９．５重量％の充填剤又は活性物質と、
０．５重量％～５０重量％の溶媒と、を含む。
【0051】
充填剤（フィラー）又は活物質は、特に、グラファイト、グラフェン、ケイ素、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）、リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物、コバルト酸リチウム、リチウムマンガン酸化物スピネル、リン酸鉄リチウム、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物、チタン酸リチウム酸化物、ケイ素、リチウムアルミニウム合金、リチウムマグネシウム合金、リチウムシリコン合金、リチウム錫合金、六フッ化リン酸リチウム、多硫化リチウム、リチウム金属多硫化物、ジルコン酸ランタンリチウム及び／又はリチウムランタン酸化チタンからなる群から選択される。
【0052】
溶媒は、特に、脱塩水、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ－エチル－２－ピロリドン（ＮＥＰ）及び／又はリン酸トリエチル（ＴＥＰ）の群から選択される。
【0053】
無溶媒エネルギー貯蔵材料の配合物は、例えば、以下を含む：
８０重量％～９９．５重量％の充填剤又は活性物質、及び
０．５重量％～２０重量％の少なくとも１種のポリマー及び／又は少なくとも１種の結合剤。
８０重量％～９９．５重量％の充填剤又は活性物質、及び
０．５重量％～２０重量％の少なくとも１種のポリマー及び／又は少なくとも１種の結合剤。
【0054】
充填剤（フィラー）又は活物質は、特に、グラファイト、グラフェン、ケイ素、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）、リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物、コバルト酸リチウム、リチウムマンガン酸化物スピネル、リン酸鉄リチウム、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物、チタン酸リチウム酸化物、ケイ素、リチウムアルミニウム合金、リチウムマグネシウム合金、リチウムシリコン合金、リチウム錫合金、六フッ化リン酸リチウム、多硫化リチウム、リチウム金属多硫化物、ジルコン酸ランタンリチウム及び／又はリチウムランタン酸化チタンからなる群から選択される。
【0055】
少なくとも１種のポリマーは、特に、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ及び／又はＰＥＯの群から選択される。少なくとも１つのバインダーに関しては、上記を参照されたい。
【0056】
無溶媒エネルギー貯蔵材料は、特に、ポリマー系材料、酸化物系材料及び／又はチオホスフェート系材料を含むことができる。さらに、無溶媒エネルギー貯蔵材料は、添加剤を含むことができる。
【0057】
好ましくは、混合装置は処理スクリューマシンを備え、及び／又は圧力上昇装置は圧力上昇スクリューマシンを備える。処理スクリューマシンは、特に速度ｎＡで運転される。ここで：１ｒｐｍ≦ｎＡ≦２０００ｒｐｍ、特に５０ｒｐｍ≦ｎＡ≦１６００ｒｐｍ、及び特に１００ｒｐｍ≦ｎＡ≦１２００ｒｐｍである。圧力上昇スクリューマシンは、特に速度ｎＤで運転され、ここで：１ｒｐｍ≦ｎＤ≦３００ｒｐｍ、特に２ｒｐｍ≦ｎＤ≦２００ｒｐｍ、及び特に３ｒｐｍ≦ｎＤ≦１５０ｒｐｍである。
【0058】
多軸処理スクリューマシン及び単軸圧力上昇スクリューマシンについて、特に：３≦ｎＡ／ｎＤ≦５００、特に５≦ｎＡ／ｎＤ≦１５０、及び特に１０≦ｎＡ／ｎＤ≦９０である。
【0059】
多軸処理スクリューマシン及び多軸圧力上昇スクリューマシンについて、特に：４≦ｎＡ／ｎＤ≦２００、特に１５≦ｎＡ／ｎＤ≦１２０、及び特に３０≦ｎＡ／ｎＤ≦９０である。
【0060】
好ましくは、カレンダ及び／又はエンボスユニット及び／又はコーティングユニットが、押出ツールの下流に配置される。その結果、カレンダ処理工程及び／又はエンボス処理工程及び／又はコーティング工程を、押出ツールの下流で実施することができる。
【0061】
本発明のさらなる特徴、利点、及び詳細は、以下の複数の例示的な実施形態の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0062】
【図1】第１の例示的実施形態によるエネルギー貯蔵材料を処理するための処理システムの部分切断側面図であり、共回転二軸処理スクリューマシンを備える混合装置と、単軸圧力上昇スクリューマシンを備える圧力上昇装置と、閉鎖シャフトを備える接続装置とを備える。
【図3】第２の例示的実施形態によるエネルギー貯蔵材料を処理するための処理システムの部分切断平面図であり、単軸圧力上昇スクリューマシンが、共回転二軸処理スクリューマシンに対して９０°の角度で配置されている。
【図4】第３の例示的実施形態によるエネルギー貯蔵材料を処理するための処理システムの部分切断平面図であり、混合装置は共回転二軸処理スクリューマシンを備え、圧力上昇装置は異方向二軸圧力上昇スクリューマシンを備える。
【図5】第４の例示的実施形態によるエネルギー貯蔵材料を処理するための処理システムの部分切断平面図であり、異方向二軸圧力上昇スクリューマシンが、共回転二軸処理スクリューマシンに対して９０°の角度で配置されている。
【図6】第５の例示的実施形態によるエネルギー貯蔵材料を処理するための処理システムの部分切断平面図であり、共回転二軸処理スクリューマシンが、単軸圧力上昇スクリューマシンに直接接続されている。
【図7】第６の例示的実施形態によるエネルギー貯蔵材料を処理するための処理システムの部分切断平面図であり、共回転二軸処理スクリューマシンが、異方向二軸圧力上昇スクリューマシンに直接接続されている。
【図8】第７の例示的実施形態によるエネルギー貯蔵材料を処理するための処理システムの部分切断側面図であり、共回転二軸処理スクリューマシンが、異方向二軸圧力上昇スクリューマシンに直接接続され、圧力上昇処理要素シャフトが、互いに垂直に重ねて配置されている。
【図9】第８の例示的実施形態によるエネルギー貯蔵材料を処理するための処理システムの部分切断側面図であり、共回転二軸処理スクリューマシンと単軸圧力上昇スクリューマシンとの間の接続装置が、パイプを備えている。
【発明を実施するための形態】
【0063】
本発明の第１例示的な実施形態について、図１及び図２を参照して以下に説明する。図１及び図２に示す処理システム１は、エネルギー貯蔵材料Ｍの連続処理に役立つ。エネルギー貯蔵材料Ｍは、少なくとも２つの出発原料Ａ１及びＡ２の混合物である。エネルギー貯蔵材料Ｍは、燃料電池用のバイポーラプレートの製造、及び／又はアキュムレータ及びバッテリなどのガルバニックエネルギー貯蔵装置の製造に役立つとされる。エネルギー貯蔵材料Ｍは導電性である。エネルギー貯蔵材料Ｍから特に製造されるのは、半製品としてさらに処理される成形品Ｆである。成形品Ｆは、例えば板状及び／又はフィルム状である。
【0064】
処理システム１は、混合装置２、接続装置３、圧力上昇装置４、押出ツール５、再処理装置６、及び搬送装置７を備える。
【0065】
混合装置２は、共回転多軸処理スクリューマシン又は共回転二軸処理スクリューマシンとして設計された処理スクリューマシン８を備える。処理スクリューマシン８はハウジング９を備え、ハウジング９内に互いに平行で互いに貫通する２つのハウジングボア１０，１１が形成されている。ハウジングボア１０，１１は、横８の字形の断面形状を有する。ハウジングボア１０，１１内には、関連する回転軸１４，１５の周りで同じ回転方向に回転駆動可能な２つの処理要素シャフト１２，１３が配置されている。回転駆動は、駆動モータ１６と分配トランスミッション１７とを備える混合装置２によって達成され、それらの間にカップリング１８が配置されている。処理要素シャフト１２，１３は、分配トランスミッション１７を介して、駆動モータ１６によって回転軸１４，１５の周りに同じ回転方向で回転駆動される。
【0066】
処理スクリューマシン８は、ハウジング９を閉鎖する吐出板３１を備える。吐出板３１は、複数の吐出開口部３２を有する。したがって、吐出板３１は多孔板の形状である。
【0067】
処理スクリューマシン８は、第１搬送方向１９を有する。第１搬送方向１９において、処理スクリューマシン８は、取込みゾーン２０、溶融ゾーン２１又は溶融及び混合ゾーン、混合及び均質化ゾーン２２及び吐出ゾーン２３を連続して形成する。取込みゾーン２０において、ハウジング９は供給開口部２４を有する。供給開口部２４には、供給ホッパ２５が接続されている。処理スクリューマシン８は、ハウジング９に沿ってさらに供給開口部を有することができる。供給は、特に供給ホッパによって、及び／又は供給スクリューマシン、例えばサイドローディングマシンによって、ハウジング９に直接行うことができる。出発原料Ａ１及びＡ２の計量供給は、２つの計量ユニットＤ１及びＤ２を備える混合装置によって達成される。取込みゾーン２０において、供給された出発原料Ａ１及びＡ２は、第１搬送方向１９に搬送されて、溶融ゾーン２１又は溶融混合ゾーンに送られる。このために、取込みゾーン２０内の処理要素シャフト１２，１３は、スクリュー要素又はコンベア要素２６，２６’を有する。
【0068】
溶融ゾーン２１又は溶融混合ゾーンでは、溶融可能な出発原料Ａ１，Ａ２が溶融又は可塑化され、均質に混合される。この目的のために、溶融ゾーン２１又は溶融混合ゾーンの処理要素シャフト１２，１３は、混練要素２７，２７’及びスクリュー要素又はコンベア要素２８，２８’を有する。混練要素２７，２７’は、特に、一体的に相互接続された混練ディスク及び／又は個別の混練ディスクを有する混練ブロックを備える。
【0069】
混合及び均質化ゾーン２２では、溶融した溶融可能な出発原料Ａ１，Ａ２、例えば固体及び溶媒が混合され、均質化されて均質な混合物が得られる。均質な混合物は、エネルギー貯蔵材料Ｍであり、エネルギー貯蔵材料Ｍは流動性である。混合及び均質化ゾーン２２において、処理要素シャフト１２，１３は、混練要素２７，２７’、混合要素２９，２９’及びスクリュー要素又はコンベア要素２８，２８’を有する。混練要素２７，２７’及び／又は混合要素２９，２９’は、特に、一体的に相互接続された複数の混練ディスク及び／又は個別の混練ディスクを有する混練ブロックを備える。
【0070】
吐出ゾーン２３において、エネルギー貯蔵材料Ｍは吐出板３１に搬送される。吐出ゾーン２３において、処理要素シャフト１２，１３は、スクリュー要素又はコンベア要素２８，２８’及び３０，３０’を有する。
【0071】
処理要素シャフト１２，１３は、第１搬送方向１９に長さＬＡを有する。さらに、処理要素シャフト１２，１３は、外径ＤＡを有する。外径ＤＡに対する長さＬＡの比は、２０≦ＬＡ／ＤＡ≦６０、特に２５≦ＬＡ／ＤＡ≦５６、特に３０≦ＬＡ／ＤＡ≦５２である。
【0072】
圧力上昇装置４は、エネルギー貯蔵材料Ｍの圧力ｐを上昇させる役割を果たす。圧力上昇装置４は、第１搬送方向１９において混合装置２の下流側に配置されている。
【0073】
圧力上昇装置４は、単軸圧力上昇スクリューマシンとして設計された圧力上昇スクリューマシン３３を備える。圧力上昇スクリューマシン３３は、ハウジングボア３５が形成されたハウジング３４を備える。ハウジングボア３５内に、圧力上昇処理要素シャフト３７が回転駆動可能に配置されている。圧力上昇装置４は、駆動モータ３９と変速機４０とを備える。駆動モータ３９と変速機４０との間には、カップリング４１が配置されている。圧力上昇処理要素シャフト３７は、変速機４０及びカップリング４１を介して、駆動モータ３９によって回転軸４２の周りに回転駆動可能である。ハウジング３４は、押出ツール５によって閉じられている。
【0074】
圧力上昇スクリューマシン３３は、第２搬送方向４４を有する。第２搬送方向４４は、第１搬送方向１９と平行に延びる。したがって、処理スクリューマシン８及び圧力上昇スクリューマシン３３は、互いに０°の角度で配置又は配向されている。
【0075】
圧力上昇スクリューマシン３３は、第２搬送方向４４に取込みゾーン４５と圧力上昇ゾーン４６を形成する。
【0076】
取込みゾーン４５では、ハウジング３４に供給開口部４７が形成されている。供給開口部４７には、供給ホッパ４８が続いている。取込みゾーン４５において、圧力上昇処理要素シャフト３７は、少なくとも１つのスクリュー要素４９を備える。エネルギー貯蔵材料Ｍは、取込みゾーン４５に入るときに第１圧力ｐ０を有する。取込みゾーン４５では、エネルギー貯蔵材料Ｍは圧力上昇ゾーン４６に搬送される。
【0077】
圧力上昇ゾーン４６では、エネルギー貯蔵材料Ｍの圧力ｐ０が上昇する。押出ツール５において、エネルギー貯蔵材料Ｍは圧力ｐ１を有する。圧力増加Δｐについて：Δｐ＝ｐ１－ｐ０である。圧力上昇ゾーン４６において、圧力上昇処理要素シャフト３７は、少なくとも１つのスクリュー要素５０を有する。したがって、圧力上昇スクリューマシン３３は、取込みゾーン４５と圧力上昇ゾーン４６とを専ら有する。さらに、圧力上昇処理要素シャフト３７は、専らスクリュー要素４９，５０を有しており、圧力上昇スクリュー要素シャフトとして設計されている。
【0078】
圧力上昇処理要素シャフト３７は、第２搬送方向４４に長さＬＤを有する。さらに、圧力上昇処理要素シャフト３７は、外径ＤＤを有する。外径ＤＤに対する長さＬＤの比について、特に：３≦ＬＤ／ＤＤ≦４０、特に４≦ＬＤ／ＤＤ≦２０、及び特に５≦ＬＤ／ＤＤ≦１０である。
【0079】
外径ＤＤに対する外径ＤＡの比について、特に：１／５≦ＤＡ／ＤＤ≦３、特に１／３≦ＤＡ／ＤＤ≦２、及び特に１／２≦ＤＡ／ＤＤ≦１である。
【0080】
圧力上昇Δｐについて、特に：１ｂａｒ≦Δｐ≦２０００ｂａｒ、特に５ｂａｒ≦Δｐ≦１０００ｂａｒ、特に１０ｂａｒ≦Δｐ≦５００ｂａｒである。
【0081】
図１の圧力ｐ０について、特に：ｐ０≒ｐａｔｍであり、ここでｐａｔｍは大気圧を表し、およそ１ｂａｒである。
【0082】
図１の圧力ｐ１について、特に：１ｂａｒ＜ｐ１≦２０００ｂａｒである。
【0083】
処理スクリューマシン８の吐出開口部３２は、重力方向Ｇに関して圧力上昇スクリューマシン３３の供給開口部４７よりも上方に配置されている。その結果、エネルギー貯蔵材料Ｍは、吐出開口部３２から出た後、重力により供給ホッパ４８内に落下する。
【0084】
接続装置３は、閉じたシャフトの形態である接続要素５１を備える。接続要素５１は、ハウジング９及び供給ホッパ４８に接続されている。接続装置３は、詳細には図示されていないが、温度制御ユニット及び／又は脱気ユニットを備えることができ、これらのユニットは、接続要素５１内及び／又は接続要素５１上に配置することができる。接続装置３には、細断ユニット５２が組み込まれている。細断ユニット５２は、駆動装置５４によって回転軸５５の周りに回転駆動可能なブレード５３を備える。細断ユニット５２は、吐出開口部３２から出るエネルギー貯蔵材料Ｍのストランドを細断する役割を果たす。
【0085】
押出ツール５は、第２搬送方向４４において、圧力上昇装置４の下流側、又は圧力上昇スクリューマシン３３の下流側に配置されている。押出ツール５は、スロット状の吐出開口部５６又はダイ開口部を有する。吐出開口部５６は、吐出幅ｂ及び吐出厚さｄを有する。押出ツール５によって、流動性エネルギー貯蔵材料Ｍから成形品Ｆが、成形又は製造される。成形品Ｆは、板状又はフィルム状である。
【0086】
再処理装置６は、第２搬送方向４４において押出ツール５の下流側に配置されている。再処理装置６は、成形品Ｆの再処理のために機能する。再処理装置６は、少なくとも２つのカレンダローラ５８を有するカレンダ５７を備える。カレンダ５７は、単一ステージ又は複数ステージを有することができる。さらに、再処理装置６は、第２搬送方向４４においてカレンダ５７の下流側に配置されたエンボス加工ユニット５９を備える。エンボス加工ユニット５９は、少なくとも２つのエンボス加工ローラ６０を備える。搬送装置７は、搬送方向４４において再処理装置６の下流側に配置されている。搬送装置７は、例えば、コンベアベルトとして設計される。
【0087】
処理システム１の動作は以下の通りである：
【0088】
出発原料Ａ１及びＡ２は、計量ユニットＤ１及びＤ２によって供給ホッパ２５に供給される。供給ホッパ２５を通り、出発原料Ａ１及びＡ２は、供給開口部２４を介して処理スクリューマシン８の取込みゾーン２０に到達する。処理スクリューマシン８において、出発原料Ａ１，Ａ２は、溶融ゾーン２１又は溶融及び混合ゾーンに搬送され、そこで溶融可能な成分が溶融及び混合される。混合及び均質化ゾーン２２では、出発原料Ａ１及びＡ２が均質な混合物に処理される。均質な混合物は、流動性エネルギー貯蔵材料Ｍを形成する。エネルギー貯蔵材料Ｍは、吐出板３１の吐出開口部３２を通って吐出ゾーン２３内に、ストランド状に吐出される。このためには、吐出ゾーン２３内の圧力が低ければよい。細断ユニット５２はストランドを所望の方法で細断し、エネルギー貯蔵材料Ｍは重力により供給ホッパ４８に落下する。
【0089】
エネルギー貯蔵材料Ｍは、供給開口部４７を介して供給ホッパ４８を通して圧力上昇スクリューマシン３３の取込みゾーン４５に供給される。圧力上昇スクリューマシン３３は、エネルギー貯蔵材料Ｍを取込みゾーン４５から圧力上昇ゾーン４６に搬送する。圧力上昇スクリューマシン３３内、特に圧力上昇ゾーン４６内で起こるのは、圧力上昇Δｐである。圧力上昇ゾーン４６の終わりで、エネルギー貯蔵材料Ｍは、押出ツール５を通して高圧ｐ１で押し出される。スロット状の吐出開口部５６により、成形品Ｆは所望の方法で成形され、再処理装置６により所望の方法で再処理された後、搬送装置７を介して搬送される。
【0090】
処理スクリューマシン８は、速度ｎＡで運転され、ここで：１ｒｐｍ≦ｎＡ≦２０００ｒｐｍ、特に５０ｒｐｍ≦ｎＡ≦１６００ｒｐｍ、特に１００ｒｐｍ≦ｎＡ≦１２００ｒｐｍである。
【0091】
圧力上昇スクリューマシン３３は、速度ｎＤで運転され、ここで：１ｒｐｍ≦ｎＤ≦５００ｒｐｍ、特に２ｒｐｍ≦ｎＤ≦３００ｒｐｍ、特に３ｒｐｍ≦ｎＤ≦１５０ｒｐｍである。
【0092】
速度ｎＡと速度ｎＤの比について、特に：３≦ｎＡ／ｎＤ≦５００、特に５≦ｎＡ／ｎＤ≦１５０、及び特に１０≦ｎＡ／ｎＤ≦９０である。
【0093】
混合装置２と圧力上昇装置４は互いに分離されているため、エネルギー貯蔵材料Ｍの処理又は混合とエネルギー貯蔵材料Ｍ内の圧力上昇は互いに切り離される。したがって、混合装置２は、その混合効果の点で最適化することができ、一方、圧力上昇装置４は、その圧力上昇効果の点で最適化することができる。これは、簡単かつ信頼性の高い方法で、エネルギー貯蔵材料Ｍ又はそれから製造される成形品Ｆの高品質を保証する連続的単段処理方法を提供する。
【0094】
本発明の第２の例示的実施形態について、図３を参照して以下に説明する。第１の例示的実施形態とは対照的に、圧力上昇装置４は、混合装置２に対して９０°の角度で配置されている。その結果、第２搬送方向４４は、第１搬送方向１９に対して垂直に走行する。その結果、処理システム１は、全長が短くなり、したがって、よりコンパクトな設計となる。接続装置３におけるエネルギー貯蔵材料Ｍの供給は実質的に圧力なしで行われ、エネルギー貯蔵材料Ｍの圧力上昇は圧力上昇装置４によって起こるため、混合装置２に対する圧力上昇装置４のＬ字形配置は、圧力上昇に悪影響を及ぼさない。処理システム１の構造及び動作に関するさらなる詳細に関しては、前述の例示的な実施形態を参照されたい。
【0095】
本発明の第３の例示的実施形態について、図４を参照して以下に説明する。先の例示的実施形態とは対照的に、圧力上昇スクリューマシン３３は、異方向（二重反転）多軸圧力上昇スクリューマシンとして設計されている。特に、圧力上昇スクリューマシン３３は、異方向二軸圧力上昇スクリューマシンとして設計されている。
【0096】
圧力上昇スクリューマシン３３のハウジング３４には、互いに貫通する２つのハウジングボア３５，３６が形成されている。ハウジングボア３５，３６は、断面が横８の字形状を有している。ハウジングボア３５，３６は、水平方向において互いに隣接して配置されている。ハウジングボア３５，３６内には、圧力上昇処理要素シャフト３７，３８が回転可能に配置されている。特に、圧力上昇処理要素シャフト３７，３８は、専らスクリュー要素４９，４９’及び５０，５０’を有するので、圧力上昇スクリュー要素シャフトとして設計されている。圧力上昇処理要素シャフト３７，３８は、分配変速機として設計された変速機４０を介して、駆動モータ３９によって、回転軸４２，４３の周りで反対方向に回転駆動される。異方向圧力上昇スクリューマシン３３は、自己完結的なチャンバ搬送であるため、ハウジングボア３５，３６内のエネルギー貯蔵材料Ｍの逆流又は漏れ流が最小限である。その結果、エネルギー貯蔵材料Ｍに望ましくない機械的エネルギーが入力されることなく、圧力上昇ゾーン４６内で良好な圧力上昇が可能となる。
【0097】
処理スクリューマシン８は、速度ｎＡで運転され、ここで：１ｒｐｍ≦ｎＡ≦２０００ｒｐｍ、特に５０ｒｐｍ≦ｎＡ≦１６００ｒｐｍ、特に１００ｒｐｍ≦ｎＡ≦１２００ｒｐｍである。
【0098】
圧力上昇スクリューマシン３３は、速度ｎＤで運転され、ここで：１ｒｐｍ≦ｎＤ≦３００ｒｐｍ、特に２ｒｐｍ≦ｎＤ≦２００ｒｐｍ、特に３ｒｐｍ≦ｎＤ≦１５０ｒｐｍである。
【0099】
速度ｎＡと速度ｎＤの比について、特に：４≦ｎＡ／ｎＤ≦２００、特に１５≦ｎＡ／ｎＤ≦１２０、特に３０≦ｎＡ／ｎＤ≦９０である。
【0100】
構造及び動作に関するさらなる詳細については、先の例示的な実施形態を参照されたい。
【0101】
本発明の第４の例示的実施形態について、図５を参照して以下に説明する。第３の例示的実施形態と一致して、圧力上昇スクリューマシン３３は、異方向二軸圧力上昇スクリューマシンとして設計されている。第３の例示的な実施形態とは対照的に、第２の例示的な実施形態と一致して、圧力上昇装置４は、混合装置２に対して９０°の角度で配置される。構造及び動作に関するさらなる詳細については、先の例示的な実施形態を参照されたい。
【0102】
本発明の第５の例示的実施形態について、図６を参照して以下に説明する。先の例示的な実施形態とは対照的に、混合装置２は、圧力上昇装置４に直接接続されているので、接続装置は必要ない。吐出板は存在しない。圧力上昇スクリューマシン３３の供給開口部４７が、ハウジング３４の側面に形成されている。処理スクリューマシン８のハウジング９は、圧力上昇スクリューマシン３３のハウジング３４に接続されている。この目的のために、圧力上昇装置４又は圧力上昇スクリューマシン３３は、混合装置２又は処理スクリューマシン８に対して９０°の角度で配置される。
【0103】
先の例示的な実施形態に従って、処理スクリューマシン８は、共回転二軸処理スクリューマシンとして設計されている。第１の例示的な実施形態及び第２の例示的な実施形態に従って、圧力上昇スクリューマシン３３は、単軸圧力上昇スクリューマシンとして設計されている。処理要素シャフト１２，１３は、圧力上昇処理要素シャフト３７に対して距離ｓを有する。ｓについて、特に：０．０５ｍｍ≦ｓ≦１０・ＤＡ、特に０．１ｍｍ≦ｓ≦１０・ＤＡ、特に０．１ｍｍ≦ｓ≦５・ＤＡ、及び特に０．５ｍｍ≦ｓ≦ＤＡである。構造及び操作に関するさらなる詳細に関しては、先の例示的な実施形態を参照されたい。
【0104】
本発明の第６の例示的実施形態について、図７を参照して以下に説明する。先の例示的実施形態と同様に、混合装置２は圧力上昇装置４に直接接続されており、したがって接続装置は不要である。処理スクリューマシン８のハウジング９は、圧力上昇スクリューマシン３３のハウジング３４の側面に接続されている。この目的のために、圧力上昇装置４又は圧力上昇スクリューマシン３３は、混合装置２又は処理スクリューマシン８に対して９０°の角度で配置される。
【0105】
先の例示的な実施形態と同様に、処理スクリューマシン８は、共回転二軸処理スクリューマシンとして設計されている。第３の例示的実施形態及び第４の例示的実施形態と同様に、圧力上昇スクリューマシン３３は、異方向二軸圧力上昇スクリューマシンとして設計されている。圧力上昇処理要素シャフト３７，３８は、水平方向に並んで配置されている。処理要素シャフト１２，１３は、隣接する圧力上昇処理要素シャフト３７から距離ｓを有する。距離ｓについて、特に：０．０５ｍｍ≦ｓ≦１０・ＤＡ、特に０．１ｍｍ≦ｓ≦１０・ＤＡ、特に０．１ｍｍ≦ｓ≦５・ＤＡ、及び特に０．５ｍｍ≦ｓ≦ＤＡである。構造及び動作に関するさらなる詳細に関しては、先の例示的な実施形態を参照されたい。
【0106】
本発明の第７の例示的実施形態を、図８を参照して以下に説明する。第６の例示的実施形態とは対照的に、異方向二軸圧力上昇スクリューマシン３３の圧力上昇処理要素シャフト３７，３８は、鉛直方向に上下に配置されている。共回転二軸処理スクリューマシン８の処理要素シャフト１２，１３は、圧力上昇処理要素シャフト３７，３８から距離ｓを有している。供給開口部４７は、圧力上昇処理要素シャフト３７，３８の間隙領域Ｚに形成されている。構造及び動作に関するさらなる詳細に関しては、先の例示的な実施形態を参照されたい。
【0107】
本発明の第８の例示的実施形態について、図９を参照して以下に説明する。先の例示的な実施形態とは対照的に、接続装置３の接続要素５１はパイプの形態である。処理スクリューマシン８のハウジング９は密閉されていないため、吐出ゾーン２３のハウジングボア１０，１１は、パイプによって形成される流路６１に直接接続されている。ハウジング９はハウジング３４の上方に配置されているので、接続要素５１はハウジング３４の上面に接続され、供給開口部４７に通じている。エネルギー貯蔵材料Ｍは、処理スクリューマシン８からパイプを通って圧力上昇スクリューマシン３３に押し出される。
【0108】
流路６１は、その中心長手軸に基づく長さＬＶを有する。長さＬＶについて：１≦ＬＶ／ＤＡ≦１００、特に２≦ＬＶ／ＤＡ≦５０、特に４≦ＬＶ／ＤＡ≦１０である。さらに、流路６１は、その中心長手軸に基づく曲率半径ＲＶを有する。曲率半径ＲＶについて、特に：０．５≦ＲＶ／ＤＡ≦１０、特に１≦ＲＶ／ＤＡ≦７、及び特に２≦ＲＶ／ＤＡ≦４である。さらに、流路６１は、入口開口部と出口開口部との間に曲率角αを形成する。曲率角αについて、特に：１°≦α≦９０°、特に５°≦α≦７０°、及び特に１０°≦α≦５０°である。図９による例示的な実施形態では、曲率角α＝９０°である。流路６１又はパイプは、内径ＤＶを有し、ここで：特に０．５≦ＤＶ／ＤＡ≦１０、特に０．８≦ＤＶ／ＤＡ≦５、及び特に１≦ＤＶ／ＤＡ≦２である。
【0109】
構造及び動作に関するさらなる詳細については、先の例示的な実施形態を参照されたい。
【0110】
さらなる例示的な実施形態において、パイプの形態の接続要素５１は、直線状であり得、圧力上昇スクリューマシン３３の側部に通じている。さらなる例示的な実施形態では、パイプの形態の複数の接続要素を設けることができ、それらは、エネルギー貯蔵材料Ｍを、圧力上昇スクリューマシン３３につながる複数の部分的な流れに分割する。接続要素５１は、圧力上昇スクリューマシン３３のハウジング３４の上面及び／又は側面に接続することができる。混合装置２及び圧力上昇装置４は、互いに直線状に、又は互いに角度をなして、特に互いに９０°の角度をなして配置することができる。
【0111】
一般的に：
混合装置２は、単軸処理スクリューマシン、共回転多軸処理スクリューマシン及び／又は逆回転多軸処理スクリューマシンを備えることができる。特に、多軸処理スクリューマシンは、二軸処理スクリューマシンとして設計される。
混合装置２は、単軸処理スクリューマシン、共回転多軸処理スクリューマシン及び／又は逆回転多軸処理スクリューマシンを備えることができる。特に、多軸処理スクリューマシンは、二軸処理スクリューマシンとして設計される。
【0112】
圧力上昇装置４は、単軸圧力上昇スクリューマシン、逆回転多軸圧力上昇スクリューマシン及び／又は共回転多軸圧力上昇スクリューマシンを備えることができる。多軸圧力上昇スクリューマシンは、特に二軸圧力上昇スクリューマシンとして設計される。
【0113】
説明した例示的な実施形態の個々の特徴は、任意の方法で互いに組み合わせることができる。
【符号の説明】
【0114】
１ 処理システム
２ 混合装置
３ 接続装置
４ 圧力上昇装置
５ 押出ツール
６ 再処理装置
７ 搬送装置
８ 処理スクリューマシン
９ ハウジング
１０、１１ ハウジングボア
１２、１３ 処理要素シャフト
１４、１５、４２、４３、５５ 回転軸
１６ 駆動モータ
１７ 分配トランスミッション
１８ カップリング
１９ 第１搬送方向
２０ 取込みゾーン
２１ 溶融ゾーン
２２ 均質化ゾーン
２３ 吐出ゾーン
２４ 供給開口部
２５ 供給ホッパ
２６、２６’、２８、２８’ コンベア要素
２７、２７’ 混練要素
２９、２９’ 混合要素
３１ 吐出板
３２ 吐出開口部
３３ 圧力上昇スクリューマシン
３４ ハウジング
３５、３６ ハウジングボア
３７、３８ 圧力上昇処理要素シャフト
３９ 駆動モータ
４０ 変速機
４１ カップリング
４４ 第２搬送方向
４５ 取込みゾーン
４６ 圧力上昇ゾーン
４７ 供給開口部
４８ 供給ホッパ
４９、４９’、５０ スクリュー要素
５１ 接続要素
５２ 細断ユニット
５３ ブレード
５４ 駆動装置
５６ 吐出開口部
５７ カレンダ
５８ カレンダローラ
５９ エンボス加工ユニット
６０ エンボス加工ローラ
６１ 流路
Ａ１、Ａ２ 出発原料
Ｄ１、Ｄ２ 計量ユニット
Ｆ 成形品
Ｍ エネルギー貯蔵材料
２ 混合装置
３ 接続装置
４ 圧力上昇装置
５ 押出ツール
６ 再処理装置
７ 搬送装置
８ 処理スクリューマシン
９ ハウジング
１０、１１ ハウジングボア
１２、１３ 処理要素シャフト
１４、１５、４２、４３、５５ 回転軸
１６ 駆動モータ
１７ 分配トランスミッション
１８ カップリング
１９ 第１搬送方向
２０ 取込みゾーン
２１ 溶融ゾーン
２２ 均質化ゾーン
２３ 吐出ゾーン
２４ 供給開口部
２５ 供給ホッパ
２６、２６’、２８、２８’ コンベア要素
２７、２７’ 混練要素
２９、２９’ 混合要素
３１ 吐出板
３２ 吐出開口部
３３ 圧力上昇スクリューマシン
３４ ハウジング
３５、３６ ハウジングボア
３７、３８ 圧力上昇処理要素シャフト
３９ 駆動モータ
４０ 変速機
４１ カップリング
４４ 第２搬送方向
４５ 取込みゾーン
４６ 圧力上昇ゾーン
４７ 供給開口部
４８ 供給ホッパ
４９、４９’、５０ スクリュー要素
５１ 接続要素
５２ 細断ユニット
５３ ブレード
５４ 駆動装置
５６ 吐出開口部
５７ カレンダ
５８ カレンダローラ
５９ エンボス加工ユニット
６０ エンボス加工ローラ
６１ 流路
Ａ１、Ａ２ 出発原料
Ｄ１、Ｄ２ 計量ユニット
Ｆ 成形品
Ｍ エネルギー貯蔵材料
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【外国語明細書】