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特表2023-551115エラストマー混合物押出機で使用するスクリューおよび二軸スクリューアセンブリ、ならびに関連するエラストマー混合物を押出す方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-12-07
(54)【発明の名称】エラストマー混合物押出機で使用するスクリューおよび二軸スクリューアセンブリ、ならびに関連するエラストマー混合物を押出す方法
(51)【国際特許分類】
B29C 48/535 20190101AFI20231130BHJP
B29C 48/41 20190101ALI20231130BHJP
B29C 48/59 20190101ALI20231130BHJP
B29C 48/595 20190101ALI20231130BHJP
B29C 48/62 20190101ALI20231130BHJP
B29C 48/69 20190101ALI20231130BHJP
【ＦＩ】
B29C48/535
B29C48/41
B29C48/59
B29C48/595
B29C48/62
B29C48/69
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023527442
(86)(22)【出願日】2021-11-05
(85)【翻訳文提出日】2023-06-22
(86)【国際出願番号】 IB2021060253
(87)【国際公開番号】W WO2022097076
(87)【国際公開日】2022-05-12
(31)【優先権主張番号】102020000026669
(32)【優先日】2020-11-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522312045
【氏名又は名称】ポミニ ラバー アンド プラスチック エス アール エル
【氏名又は名称原語表記】ＰＯＭＩＮＩ ＲＵＢＢＥＲ ＆ ＰＬＡＳＴＩＣＳ Ｓ．ｒ．ｌ．
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100186716
【弁理士】
【氏名又は名称】真能 清志
(72)【発明者】
【氏名】ロベルト レガリア
【テーマコード（参考）】
4F207
【Ｆターム（参考）】
4F207AA45
4F207AJ08
4F207AR12
4F207KA01
4F207KA17
4F207KK13
4F207KL03
4F207KL04
4F207KL07
4F207KL19
4F207KL38
(57)【要約】
エラストマー混合物押出機の二軸スクリューアセンブリで使用するスクリュー（２１；２２）は、３つの異なるセクター（３０、４０、５０）を画定する一条タイプのねじ山を有するねじ部を備える。３つの異なるセクターは、外部から供給される混合物をキャプチャし、それを長手方向（Ｘ‐Ｘ）に沿って下流に押し出し、ねじ山の隣接するフランクの間に含まれる貫流チャネルの断面（Ｓ）を有し、断面（Ｓ）は、ねじ山の２ピッチまたは７２０°の回転にわたって一定である、取入セクター（３０）と、可変で取入セクターの貫流チャネルの断面よりも小さい貫流チャネルの断面（Ｓ）を有し、断面（Ｓ）は、長手方向（Ｘ‐Ｘ）に通過中の混合物に作用する押圧力を増加させる、移行セクター（４０）と、貫流チャネルの最小の断面を有し、この断面は、１ピッチにわたって一定であり、混合物の最大圧力を得るために混合物の圧縮を引き起こす、高圧セクター（５０）と、を備える。
【選択図】図４
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エラストマー混合物押出機の、噛み合いスクリューを有する二軸スクリューアセンブリで使用するように適合されたスクリュー（２１；２２）であって、上流から下流への軸方向の延在の長手方向（Ｘ‐Ｘ）に沿って前記スクリューの少なくとも３つの異なるセクター（３０、４０、５０）を画定する一条タイプのねじ山を有するねじ部を備え、前記少なくとも３つの異なるセクターは、取入セクター（３０）であって、混合物をキャプチャし、それを前記長手方向（Ｘ‐Ｘ）に沿って下流に押し出すように構成されて、前記ねじ山の隣接するフランクの間に含まれる貫流チャネルの断面（Ｓ）を有し、前記断面（Ｓ）は、前記ねじ山の少なくとも２ピッチまたは７２０度の回転にわたって一定である、取入セクター（３０）と、
前記取入セクターの下流にある移行セクター（４０）であって、可変で前記取入セクターの貫流チャネルの断面よりも小さい貫流チャネルの断面（Ｓ）を有し、前記断面（Ｓ）は、長手方向（Ｘ‐Ｘ）に通過中の混合物に作用する押圧力を増加させるように設計されている、移行セクター（４０）と、
前記移行セクターの下流にある高圧セクター（５０）であって、貫流チャネルの最小の断面を有し、前記断面は、少なくとも１ピッチにわたって一定であり、混合物の最大圧力を得るために前記混合物の圧縮を引き起こすように設計されている、高圧セクター（５０）と、を備える、スクリュー（２１；２２）。
【請求項2】
請求項１に記載のスクリューであって、前記取入セクターは、少なくとも２ピッチにわたって、好適には少なくとも３ピッチにわたって、特に２、３、または４ピッチにわたって一定である貫流チャネルの断面および／またはねじ山の頂部の幅（Ｗ）を有することを特徴とする、スクリュー。
【請求項3】
請求項１または２に記載のスクリューであって、前記取入セクターにおいて、前記スクリューのジオメトリは、頂部の幅Ｗ＝（０．０２５‐０．２０）Ｄ、好適には（０．０５‐０．１０）Ｄ、ここでＤは、スクリューの外径であり、少なくとも２、３、または４ピッチにわたって一定である、および／または、
ねじ山のピッチＰは一定、好適には外径Ｄに等しい、および／または、
貫流チャネルの高さＨは、
Ｈ＝（０．３‐０．８）Ｄ、好適には（０．５４‐０．６）Ｄであり、および／または、
取入ゾーンの軸方向長さＬｉ＝（３‐４）Ｐおよび／または（３‐４）Ｄ、であることを特徴とする、スクリュー。
【請求項4】
請求項１、２、または３の何れか一項に記載のスクリューであって、前記高圧セクター（５０）において、前記スクリューのジオメトリは、頂部の幅Ｗ＝（０．３‐０．４）Ｄ、好適には（０．３３‐０．３７）Ｄ、１ピッチまたは２ピッチにわたって一定であり、および／または、
ピッチＰは一定、好適には＝Ｄであり、
ここで、Ｄは前記スクリューの外径であることを特徴とする、スクリュー。
【請求項5】
請求項１から４の何れか一項に記載のスクリューであって、ねじ部全体にわたって一定のピッチを有することを特徴とする、スクリュー。
【請求項6】
請求項１から５の何れか一項に記載のスクリューであって、ねじ部の長さは、１０Ｄ以下であってＤは前記スクリューの外径であり、および／または１０Ｐ以下であってＰはねじ山のピッチであることを特徴とする、スクリュー。
【請求項7】
請求項１から６の何れか一項に記載のスクリューであって、前記移行セクターにおいて、混合物の通過のための貫流チャネルの変化は、スクリューのねじ山の頂部の幅（Ｗ）を変化させるジオメトリで得られることを特徴とする、スクリュー。
【請求項8】
請求項７に記載のスクリューであって、前記移行セクターにおいて、頂部の幅Ｗは、前記取入セクターの頂部の幅に対応するＷの最小値と、前記高圧セクターのＷの値に対応する最大値と、の間で連続的に可変であり、前記スクリューの前記移行セクターにおけるジオメトリは、好適には、ピッチＰは一定、好適には外径Ｄに等しく、および／または、
貫流チャネルの高さＨは、好適には一定であり、および／または（０．３‐０．１２）Ｄ、好適には（０．５４‐０．６）Ｄの間に含まれ、および／または、
前記移行セクターの軸方向の長さＬｔ＝１‐３Ｄであり、
ここで、Ｄは前記スクリューの外径である、スクリュー。
【請求項9】
エラストマー混合物押出機用の二軸スクリューアセンブリ（１０、２０）であって、一条タイプのねじ山を有するねじ部を備える２つのスクリュー（２１、２２）を備え、前記２つのスクリューは、噛み合い、またシリンダ（１０）内部で平行な長手方向の回転軸（Ｘ‐Ｘ）で逆回転するように配置され、その結果、複数のＣチャンバ（Ｃｘ）の結合体からなる混合物流の通過のための貫流チャネルを形成し、各Ｃチャンバは、前記シリンダ（１０）内部の自由容積によって画定され、１つのスクリューのねじ山の１回転に含まれ、前記二軸スクリューアセンブリには、混合物を前記貫流チャネルに取入するための上流開口部（１３）が設けられ、
流れの通過のための前記貫流チャネルは、上流から下流へ、前記スクリューの軸方向の延在の長手方向（Ｘ‐Ｘ）、また混合物の前進運動において、少なくとも３つの異なるセクター（３０、４０、５０）を備え、前記少なくとも３つの異なるセクターは、
取入セクター（３０）であって、外部から供給される混合物をキャプチャし、それを前記長手方向（Ｘ‐Ｘ）に沿って下流に押し出すように構成されて、また、流れの通過のための前記貫流チャネルを形成するＣチャンバの容積を有し、前記Ｃチャンバの容積は、各スクリューのねじ山の少なくとも２ピッチにわたって一定である、取入セクター（３０）と、
前記取入セクターの下流にある移行セクター（４０）であって、流路を形成するＣチャンバの容積を有し、前記容積は、可変であって、減少し、また前記取入セクターのＣチャンバの容積よりも小さい、移行セクター（４０）と、
前記移行セクターの下流にある高圧セクター（５０）であって、流路を形成するＣチャンバの容積を有し、前記容積は、少なくとも１ピッチにわたって一定であり、また前記取入セクターおよび前記移行セクターのＣチャンバの容積よりも小さく、かつ混合物の最大圧力を得るために前記混合物の圧縮を引き起こすように適合されている、高圧セクター（５０）と、を含むことを特徴とする、二軸スクリューアセンブリ（１０、２０）。
【請求項10】
請求項９に記載の二軸スクリューアセンブリであって、前記スクリューは鏡像配置にあることを特徴とする、二軸スクリューアセンブリ。
【請求項11】
請求項９または１０に記載の二軸スクリューアセンブリであって、前記高圧セクターは、各スクリューの少なくとも２ピッチにわたって一定であるＣチャンバの容積を有することを特徴とする、二軸スクリューアセンブリ。
【請求項12】
請求項９～１１の何れか一項に記載の二軸スクリューアセンブリであって、前記取入セクターは、各スクリューの少なくとも３ピッチ、好適には少なくとも４ピッチにわたって一定であるＣチャンバの容積を有する、二軸スクリューアセンブリ。
【請求項13】
請求項９～１２の何れか一項に記載の二軸スクリューアセンブリであって、前記移行セクターは、混合物の前進運動の意味において減少するＣチャンバの容積を有する、および／または、実質的に連続する、特に少なくとも部分的に概して一次および／または二次および／または二次より大きい次数の変化の法則に従って、混合物の前進運動の意味において減少する混合物流の通過のための貫流チャネルの断面を有する、二軸スクリューアセンブリ。
【請求項14】
請求項９～１３の何れか一項に記載の二軸スクリューアセンブリであって、前記スクリューおよび前記シリンダは、混合物流路を通る有効流量（Ｑ）であって、前記取入セクターから前記高圧セクターの端部まで混合物が前進運動する長手方向に沿って一定である前記有効流量（Ｑ）が得られるように配置および構成されている、二軸スクリューアセンブリ。
【請求項15】
請求項９～１４の何れか一項に記載の二軸スクリューアセンブリであって、２つのスクリューのうちの一方および／または他方は、請求項１～８の何れか一項に従って構成されている、二軸スクリューアセンブリ。
【請求項16】
請求項９～１５の何れか一項に記載の二軸スクリューアセンブリであって、前記取入セクターにおいて、
Ｏ’＝（０．００２５‐０．０３０）Ｄ、好適には（０．００５-０．０１５）Ｄであり、
δ＝（０．００２５‐０．０３０）Ｄ、好適には（０．００５-０．０１５）Ｄであり、
および／または、
前記高圧セクターにおいて、
Ｏ’＝（０．００２５‐０．０２０）Ｄ、好適には（０．００５‐０．０１５）Ｄであり、
δ＝（０．００２５‐０．０３０）Ｄ、好適には（０．００５‐０．０１５）Ｄであり、
および／または、
前記移行セクターにおいて、
Ｏ’＝（０．００２５‐０．０３０）Ｄ、好適には（０．００５‐０．０１５）Ｄであり、
δ＝（０．０２５‐０．０３０）Ｄ、好適には（０．００５‐０．０１５）Ｄであり、
ここで、Ｏ’は一方のスクリューの頂部と他方のスクリューのコアとの間の距離であり、δは１つのスクリューの頂部と、収容シリンダのハウジングキャビティの内面との間の距離である、二軸スクリューアセンブリ。
【請求項17】
請求項９～１６の何れか一項に記載の二軸スクリューアセンブリであって、前記上流開口部は、長手方向（Ｘ‐Ｘ）に対して実質的に直交する方向（Ｚ‐Ｚ）で貫流チャネルに混合物を供給するように構成されている、二軸スクリューアセンブリ。
【請求項18】
エラストマー混合物押出機であって、請求項９～１７のいずれか一項に記載の、長手方向（Ｘ‐Ｘ）に延在する二軸スクリューアセンブリと、下流側押出ヘッド（７０）と、を備えることを特徴とする、エラストマー混合物押出機。
【請求項19】
請求項１８に記載の押出機であって、高圧ゾーン（５０）の下流に、メッシュフィルターが設けられて混合物を通過させる濾過ゾーン（７０）を備えることを特徴とする、押出機。
【請求項20】
エラストマー混合物を押出す方法であって、エラストマー混合物を、混合物押出機の二軸スクリューアセンブリに供給するステップであって、前記二軸スクリューアセンブリは、ねじ部を有する２つのスクリュー（２１、２２）を備え、前記スクリュー（２１、２２）は、噛み合い、またシリンダ（１０）内部で平行な長手方向の回転軸（Ｘ‐Ｘ）で逆回転するように配置され、その結果、複数のＣチャンバ（Ｃｘ）の結合体からなる混合物流の通過のための上流から下流への貫流チャネルを形成し、各Ｃチャンバは、前記シリンダ内部のそれぞれのスクリューの間の自由容積によって画定され、１つのスクリューのねじ山の１回転に含まれ、
前記エラストマー混合物を、前記二軸スクリューアセンブリの混合物流の通過のための前記貫流チャネル内部に、混合物取入開口部（１３）を通して供給する、供給するステップと、
前記エラストマー混合物をキャプチャし、前記エラストマー混合物を、前記二軸スクリューアセンブリの取入セクター（３０）において、混合物流のための前記貫流チャネルを通って下流に押し出すステップであって、前記取入セクターは、各スクリューのねじ山の少なくとも２ピッチにわたって一定の流路を形成するＣチャンバの容積を有する、キャプチャして下流に押し出すステップと、
混合物流の通過のための前記貫流チャネルの移行セクター（４０）を通って前記エラストマー混合物を前進させるステップであって、前記移行セクター（４０）は、前記スクリューの軸方向の延在の長手方向（Ｘ‐Ｘ）において前記取入セクターの下流に配置されて、混合物の移動を前進させ、流路を形成するＣチャンバの容積を有し、前記容積は、可変であって、減少し、また前記取入セクターのＣチャンバの容積よりも小さい、前進させるステップと、
高圧セクター（５０）において前記エラストマー混合物を前進させて圧縮するステップであって、前記高圧セクター（５０）は、前記移行セクターの下流に配置され、流路を形成するＣチャンバの容積を有し、前記容積は、少なくとも１ピッチにわたって一定であり、また前記取入セクターおよび前記移行セクターのＣチャンバの容積よりも小さく、その結果、混合物の圧縮を引き起こして、前記混合物の最大圧力を得る、前進させて圧縮するステップと、
前記エラストマー混合物を、最大圧力で、前記高圧セクター（５０）の下流に配置された押出ヘッド（６０）を通過させるステップと、を含む方法。
【請求項21】
請求項２０に記載の方法であって、前記高圧ゾーン（５０）の下流のメッシュフィルターを通過させる、処理される混合物の濾過（７０）を含む、方法。
【請求項22】
請求項２１に記載の方法であって、混合物流路を通る混合物の有効流量は、前記取入セクターから前記高圧セクターの端部までの混合物の前進運動の長手方向に沿って実質的に一定である、方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エラストマーベースの混合物の押出および／または濾過のための噛み合いスクリューを有する二軸スクリュー押出機で使用するねじ付きスクリューと、エラストマー混合物用の噛み合いスクリューを有する二軸スクリュー押出機と、エラストマーベースの混合物を押出す方法と、に関する。
【背景技術】
【0002】
エラストマーベースの混合物または化合物などのエラストマー材料は、周囲温度よりも低いガラス転移温度を有するアモルファス材料であることが既知である。換言すると、周囲温度以上の温度のエラストマー材料は、すでに「ゴム状」である高粘性（粘弾性）の流体であるため、更なるプロセスのために溶融する必要がない。
【0003】
これらの材料は、一般にゴムとして既知であり、例えば天然ゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、およびＳＢＲなどを含む。
【0004】
エラストマーベースの化合物の製造に関連する技術分野において、後者の「濾過」の必要性が存在することが既知である。この操作では、処理される材料は、適切な機械を用いて、一般に、適切な寸法のメッシュの貫流開口部を有する１つまたは複数の金属メッシュ構造スクリーンで構成される「フィルタ」を横切って流れるようにされる。
【0005】
典型的に、この開口部は、０．１ｍｍと１ｍｍとの間の範囲の値を有する。
【0006】
この操作の目的は、任意の可能性のある「物体」(不純物、混合されていない材料の粒子など)をフィルタ内に保持し、その結果、化合物から除去することである。この物体は、フィルタメッシュの貫流開口部よりも大きな寸法を有する。
【0007】
典型的な例は、例えば、窓シールなどの、自動車の目に見える外形を作り出すために使用される化合物である。この場合、「完璧な」表面外観が重要な特徴である。この目的のために、使用される化合物から、表面凹凸の可能性のある原因をすべて除去する必要がある。
【0008】
濾過が重要であるもう１つの分野は、不純物、特に金属性の不純物をまったく含んではならない電力供給ケーブルに使用される化合物の分野である。
【0009】
化合物を濾過するには、フィルタを通過させるために、化合物を「押す」または「強制する」必要がある。この操作は、化合物が流体状態にある場合、すなわち、化合物が、「弾性（elastic）」成分に比べて優勢な「粘性（viscous）」成分を有する場合にのみ、可能である。この状態は、化合物が架橋されていない(加硫されていない)ために、ポリマー鎖が化学的に結合していない場合に、発生する。
【0010】
非架橋（いわゆる「生（raw）」）状態において、エラストマー化合物は「流れる（flow）」または「自由に移動する（freely move）」ことができる「流体（fluid）」と見なすことができる。
【0011】
この状態においても、問題の流体は、比較的に極めて高い粘度を有する。そのため、化合物の流動運動の間に、材料内部の高い摩擦に起因する不所望な温度上昇が発生することがある。
【0012】
したがって、濾過は、化合物が架橋されておらず、また、濾過の間に化合物がまったく架橋できない条件で実行されなければならない。その結果、濾過は、温度および圧力という２つの主な要因によって大きく左右される。
【0013】
したがって、全体のプロセスの間、例えば摩擦に起因する、温度上昇が回避されなければならない。したがって、温度は、摩擦を低減することによって、および/または生成された熱を効率的に放散することによって、制御されなければならない。
【0014】
処理の間に化合物を供給するために要求される圧力の値は、フィルタを通過する「流体」の速度にも依存する。他のすべての条件が等しい場合、生産性の増加、ひいては流量の増加を得るためには、この速度を正確に増加させることが要求され、その結果、圧力が増加し、したがって温度が増加する。
【0015】
また、速度勾配の対象となるエラストマーに関与するすべてのプロセスの間に、まさにこれらの「勾配」が原因で、処理される材料の内部に機械的応力が発生し、その応力が、概して、特性の不所望な変化（例えば、高分子の機械的破壊に起因する粘度の低下など）を引き起こす可能性があることも知られている。
【0016】
したがって、ゴム技術の観点からは、エラストマーベースの化合物を、以下のように濾過するという問題が存在する。
高流量／生産性という条件下。
化合物の温度上昇を比較的低い値に制限し、いかなる場合でも初期架橋を回避する。
材料における、例えば、ポリマー鎖の不所望な切断などの、機械的性質の劣化を回避する。
高流量／生産性という条件下。
化合物の温度上昇を比較的低い値に制限し、いかなる場合でも初期架橋を回避する。
材料における、例えば、ポリマー鎖の不所望な切断などの、機械的性質の劣化を回避する。
【0017】
工業的な観点からは、濾過プロセスは、一般に、次のことを保証する必要がある。
処理作業の経済的持続可能性、したがって、そのコスト（つまり、機械、労働、およびエネルギーのコスト）が低いこと。
操作が容易かつ安全であること。
プラントのレイアウトがシンプルで、高度に自動化されていること。
「環境的な」持続可能性、つまり、低価値の排出物および処理廃棄物が限られていること。
処理作業の経済的持続可能性、したがって、そのコスト（つまり、機械、労働、およびエネルギーのコスト）が低いこと。
操作が容易かつ安全であること。
プラントのレイアウトがシンプルで、高度に自動化されていること。
「環境的な」持続可能性、つまり、低価値の排出物および処理廃棄物が限られていること。
【0018】
ＰＶＣおよびＰＰなどのプラスチック化合物の処理に関連する異なる技術分野において、異なるタイプの単軸スクリューまたは多軸スクリュー押出機が既知である。
【0019】
プラスチック化合物は、周囲温度よりも高いガラス転移温度を持っている。そのため、プラスチック化合物を、固体状態で押出機に導入し、「溶融」して処理できるように、押出機内で加熱する必要がある。したがって、プラスチック材料用に設計されたプロセスおよび押出機は、前述の加熱を可及的に避けなければならないエラストマー化合物の正しい処理には不適合である。したがって、２つの技術分野は、相互に極めて異なると考えられる。
【0020】
化合物を加熱して、プラスチック材料を処理するための既知の押出機は、例えば、プロフィールされた定ピッチスクリューの使用を提案するＵＳ２０１５０１８４６５５Ａ１、および化合物入口と出口との間で連続的かつ漸進的に変化するねじ山のピッチおよび幅を有するスクリューの使用を提案するＵＳ２５０８４９５に記載されている。
【0021】
ＧＢ１，３５９，６７２は、ＰＥＴなどの固体状態のプラスチック材料を処理するための非噛み合いスクリューを備え、プラスチック材料を溶融するための加熱手段を備える単軸スクリューまたは二軸スクリュー押出機を記載する。スクリューのねじ山の隣接する頂部の間に含まれる体積は、ねじ山の底部から突出する「ランド（land）」によって変化する。突出するランドがあるため、エラストマー加工物の処理用の、噛み合いスクリューを備える二軸スクリュー押出機でスクリューを使用することができない。
【0022】
このようなスクリューおよび押出機は、処理中のプラスチック材料を溶融に必要な高温に加熱するように設計された加熱手段（ダイアサーミックオイルまたは電気抵抗）を備えているため（むしろ溶融されてならないエラストマー材料を損傷する可能性があるため）、また非噛み合いスクリューのために、（スクリューの間に遊びが生じる結果となり、したがって流量が過度に失われ、エラストマーの押出し／濾過のために十分な圧力に達することができない）エラストマー化合物の押出し、および濾過に適さない。さらに、非噛み合いスクリューは、実質的に別個の独立した化合物流路に沿って動作する。
【0023】
エラストマー化合物を濾過するための装置は、既知の噛み合い二軸スクリュー／多軸スクリュー押出機を含む。これらは、一般に、逆回転し、フィルタにおいて化合物に高圧を発生させるように構成されたスクリューを備える。
【0024】
しかしながら、これらの既知の押出機は、以下のような処理上の問題がある。
周囲圧力で押出機にロードされるときに大量の空気が化合物内に閉じ込められた状態になる可能性があり、濾過段階まで化合物内に「閉じ込められた（trapped）」状態になる可能性がある。その結果、最終製品は、内部に気泡を含み、下流の濾過プロセスにおいて使用が困難／不可能である。
これらは、主な動きに対抗する逆流を低減し、望ましいポンピング効果を得るために、比較的長いスクリュー長を備える。しかしながら、化合物とスクリューの表面とシリンダとの間の摩擦によって発生する熱が、その表面の増加に伴って増加するため、この長さが、化合物の温度上昇を制御する目的では逆効果である。
周囲圧力で押出機にロードされるときに大量の空気が化合物内に閉じ込められた状態になる可能性があり、濾過段階まで化合物内に「閉じ込められた（trapped）」状態になる可能性がある。その結果、最終製品は、内部に気泡を含み、下流の濾過プロセスにおいて使用が困難／不可能である。
これらは、主な動きに対抗する逆流を低減し、望ましいポンピング効果を得るために、比較的長いスクリュー長を備える。しかしながら、化合物とスクリューの表面とシリンダとの間の摩擦によって発生する熱が、その表面の増加に伴って増加するため、この長さが、化合物の温度上昇を制御する目的では逆効果である。
【0025】
さらに、化合物との接触面積が大きくなるほど、まさに化合物と表面との間の摩擦のために、処理中の化合物の特性が著しく変化する可能性がより高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0026】
【特許文献1】ＵＳ２０１５０１８４６５５Ａ１
【特許文献2】ＵＳ２５０８４９５
【特許文献3】ＧＢ１，３５９，６７２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0027】
したがって、提起される技術的問題は、特に、軸方向排出を伴うエラストマー混合物用の二軸スクリュー押出機への用途に適した改良された設計を有する、平行な回転軸を有して噛み合うように配置されたスクリューを提供することによって、従来技術の欠点を克服する、または少なくとも軽減することである。
【0028】
提起される特定の問題は、エラストマー混合物を濾過する前にエラストマー混合物中に存在する空気を排出することができるように、および／または処理される混合物の温度上昇および物理的特性の変化を低減できるように、スクリューのジオメトリを作り出すことである。
【0029】
提起されている技術的問題は、エラストマー混合物用の二軸スクリュー押出機を提供することでもある。この二軸スクリュー押出し機は、以下のようなものである。すなわち、
周囲圧力で動作するローディングシステムを備える。および/または、
処理中の材料に潤滑を必要としない（つまり、混合物の損失がない）。および/または、
生産性が高い。および/または、
熱交換の改善、つまり発熱が少ないことを保証する。および/または、
対象ゾーン内および比較的短いセクションに沿ってのみ、高圧を確保するようなスクリューの設計を備える。および/または、
混合物内に閉じ込められた状態の空気を、混合物が濾過ゾーンに到達する前に排出することができる。および/または、
混合物の物理的特性に変化を引き起こさない。
周囲圧力で動作するローディングシステムを備える。および/または、
処理中の材料に潤滑を必要としない（つまり、混合物の損失がない）。および/または、
生産性が高い。および/または、
熱交換の改善、つまり発熱が少ないことを保証する。および/または、
対象ゾーン内および比較的短いセクションに沿ってのみ、高圧を確保するようなスクリューの設計を備える。および/または、
混合物内に閉じ込められた状態の空気を、混合物が濾過ゾーンに到達する前に排出することができる。および/または、
混合物の物理的特性に変化を引き起こさない。
【0030】
この問題に関連して、二軸スクリューアセンブリおよび／または押出機は、製造および組み立てが容易かつ安価であり、寸法が小さく、ユーザーの任意の場所にも容易に設置できることも求められる。
【課題を解決するための手段】
【0031】
これらの結果は、請求項１の特徴に従うスクリューおよび請求項９に従う二軸スクリューアセンブリによる、本発明によって得られる。
【0032】
本発明は、さらに、請求項２０によるエラストマー混合物を押出す方法に関する。
【0033】
更なる詳細は、添付の図面を参照して提供される、本発明の主題の実施形態の非限定的な例についての以下の説明から得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明によるスクリューの側面図である。スクリューの３つの異なる長手方向の部分が強調して表示されている。
【図3】本発明による二軸スクリューアセンブリの分解図である。
【図6】スクリューの間およびスクリューとシリンダとの間に存在する遊びを示す、本発明による押出機の概略的な断面図である。
【図7a】スクリューの間に存在する遊びの概略図である。
【図7b】スクリューの間に存在する遊びの概略図、および様々なセクターにおいて得られる圧力の対応するグラフである。
【図8a】二軸スクリューアセンブリの一対のスクリューの斜視図である。Ｃチャンバが強調されて表示されている。
【図8b】二軸スクリューアセンブリの一対のスクリューの斜視図である。Ｃチャンバが強調されて表示されている。
【図8c】二軸スクリューアセンブリの一対のスクリューの部分的な側面図である。Ｃチャンバが強調されて表示され、関与する異なる流量が示されている。
【図9】押出機の混合物取入ゾーンから高圧／出力ゾーンまでの通路におけるチャンバの軸方向位置に応じた、Ｃチャンバの容積の変化率の一例を示す図である。
【図10】本発明の二軸スクリューアセンブリの好適な実施形態における、実際の流量の進行とスクリューの回転軸に沿ったＣチャンバの容積の変化の一例を示す図である。ねじ山の頂部の局所的な幅（Ｗ）がｘ軸に沿って示されている。
【図11】ねじ山の回転角度を変化させたときの、本発明によるスクリューの貫流チャネルの断面の概略図である。
【図12】aからeは、本発明によるスクリューのジオメトリの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0035】
図示されているように、単に説明を容易にするためであり、限定的な意味を持たずに、スクリューの軸方向の長さ寸法および混合物の供給方向に対応する長手方向Ｘ‐Ｘと、スクリューの径方向の幅寸法に対応する横方向Ｙ‐Ｙと、二軸スクリューアセンブリにおける使用中に、２つのスクリューの回転軸の間の軸間面に平行し、かつ他の二方向と直行する垂直方向Ｚ‐Ｚと、の、３つの基準軸のセットを仮定する。本発明によるスクリューは、ねじ部を有する。そのねじ切りは、一条タイプであり、ねじ山はコアに対して盛り上がっており、３つの異なる長手方向セクターを画定する。すなわち、それぞれ３０、４０、５０である。
【0036】
図２および図６を参照して、以下に、本発明によるスクリューのいくつかの特徴的なパラメータを説明する。こられの特徴的なパラメータは、説明の続きにおいて参照される。
Ｐ＝スクリューのピッチ。互いに対して３６０°（スクリューの軸を中心としたねじ山の完全な回転）の距離に配置された、ねじ山の２つの頂部の中心線の間の、軸方向の距離として測定される。本発明の用途において、ピッチは、スクリュー全体に沿って概して一定であり、好適には外径Ｄと一致する。
Ｄ＝スクリューの外径。スクリュー全体に沿って概して一定。
ｄ＝コアの直径に対応するスクリューの内径。ｄは、スクリューの長さに沿って変化してもよいが、好適には、取入および高圧セクターにおいては一定である。
貫流チャネル：ねじ山の隣接するフランクの間に含まれる自由容積(ねじ山の溝に相当)。
頂部：２つの連続するフランクを結合する上面。
（チャネルの）貫流断面：スクリューの回転軸に沿って通過する軸面に沿った貫流チャネル（または溝）の断面。
Ｗ＝ねじ山の頂部の軸方向に沿って測定された幅。
Ｈ＝混合物貫流チャネルの高さ。
Ｌ＝スクリューのねじ部の長さ。
Ｐ＝スクリューのピッチ。互いに対して３６０°（スクリューの軸を中心としたねじ山の完全な回転）の距離に配置された、ねじ山の２つの頂部の中心線の間の、軸方向の距離として測定される。本発明の用途において、ピッチは、スクリュー全体に沿って概して一定であり、好適には外径Ｄと一致する。
Ｄ＝スクリューの外径。スクリュー全体に沿って概して一定。
ｄ＝コアの直径に対応するスクリューの内径。ｄは、スクリューの長さに沿って変化してもよいが、好適には、取入および高圧セクターにおいては一定である。
貫流チャネル：ねじ山の隣接するフランクの間に含まれる自由容積(ねじ山の溝に相当)。
頂部：２つの連続するフランクを結合する上面。
（チャネルの）貫流断面：スクリューの回転軸に沿って通過する軸面に沿った貫流チャネル（または溝）の断面。
Ｗ＝ねじ山の頂部の軸方向に沿って測定された幅。
Ｈ＝混合物貫流チャネルの高さ。
Ｌ＝スクリューのねじ部の長さ。
【0037】
好適には、ねじ山のプロファイルは、台形または扁平三角形を有することができる。
【0038】
本発明による二軸スクリューアセンブリの説明のために、以下の更なる定義も提供される。
Ｉ＝スクリューアセンブリのスクリューの間の軸間距離（図６）。
Ｏ’＝一方のスクリューの頂部と他方のスクリューのコアとの間の距離（図６）。
δ＝１つのスクリューの頂部と、収容シリンダのハウジングキャビティの内面との間の距離（図６）。
Ｃチャンバ：収容シリンダ内部のスクリューの間の自由容積によって定義されて、１つのスクリューのねじ山の１回転（換言すると「ピッチ」）に含まれる、Ｃ字型のチャンバ。
（流れの）貫流チャネル：混合物流路を画定する収容シリンダ内部のスクリュー間の自由容積。流れのための貫流チャネルは、２つのスクリューのすべてのＣチャンバを結合することによって形成される。
Ｉ＝スクリューアセンブリのスクリューの間の軸間距離（図６）。
Ｏ’＝一方のスクリューの頂部と他方のスクリューのコアとの間の距離（図６）。
δ＝１つのスクリューの頂部と、収容シリンダのハウジングキャビティの内面との間の距離（図６）。
Ｃチャンバ：収容シリンダ内部のスクリューの間の自由容積によって定義されて、１つのスクリューのねじ山の１回転（換言すると「ピッチ」）に含まれる、Ｃ字型のチャンバ。
（流れの）貫流チャネル：混合物流路を画定する収容シリンダ内部のスクリュー間の自由容積。流れのための貫流チャネルは、２つのスクリューのすべてのＣチャンバを結合することによって形成される。
【0039】
図３および図４を参照すると、濾過される混合物の取入ゾーンに対応する上流部分Ｍおよび濾過された混合物の出力ゾーンに対応する下流部分Ｖも定義されている。本発明による二軸スクリューアセンブリは、実質的に以下を含む。
混合物の取入に適した上部の上流開口部１３および下流軸方向出口開口部１２を有するボディ１１を備える、「シリンダ」１０。シリンダは、その組み立てを容易にするために、２つの半円筒１１ａ、１１ｂに分割することができると都合がよい。
混合物の取入に適した上部の上流開口部１３および下流軸方向出口開口部１２を有するボディ１１を備える、「シリンダ」１０。シリンダは、その組み立てを容易にするために、２つの半円筒１１ａ、１１ｂに分割することができると都合がよい。
【0040】
シリンダは、２つのスクリュー２１および２２をそれぞれ収容するのに適した形状を有する適切な内部キャビティを有する。２つのスクリュー２１、２２は、それらの回転軸が、平行し、噛み合い、また使用中に逆回転するように配置されている。
【0041】
出力ゾーン６０は、二軸スクリューアセンブリの下流端に配置されている。前出のゾーンは、濾過ゾーン７０（図５）を含む。混合物は、濾過ゾーン７０に入り、供給方向で排出口に向かい、フィルタ（図示せず）を通過させられる。
【0042】
説明をより容易にするために、本説明では、常に、スクリューが互いにミラー配置にある二軸スクリューアセンブリについて言及する。しかしながら、本発明による二軸スクリューアセンブリの、２つの、噛み合って逆回転するスクリューの異なる構成を想定することも可能である。
【0043】
シリンダおよびスクリューのアセンブリは、２軸スクリューアセンブリの長手方向(図３)において、スクリューのねじ部の３つの長手方向セクターに対応する３つの異なるセクターを画定する。すなわち、
取入、または上流、セクター３０。混合物が、周囲圧力でシリンダ１０内に導入され、スクリュー２１、２２の回転によって「キャプチャ」される。
中間または移行セクター４０。取入セクター３０の下流にあり、２つのスクリュー２１、２２の作動によって、混合物を下流に押す押圧力が徐々に増加する。
高圧セクター５０。移行セクターと以下の出力ゾーン６０との間に位置する。
取入、または上流、セクター３０。混合物が、周囲圧力でシリンダ１０内に導入され、スクリュー２１、２２の回転によって「キャプチャ」される。
中間または移行セクター４０。取入セクター３０の下流にあり、２つのスクリュー２１、２２の作動によって、混合物を下流に押す押圧力が徐々に増加する。
高圧セクター５０。移行セクターと以下の出力ゾーン６０との間に位置する。
【0044】
図７に示すように、また以下でより明らかになるように、大量の混合物の流入を促進可能な大きな「自由」容積を作り出すために、混合物の取入セクター３０に沿って、スクリューの間には大量の遊びがある。移行セクター４０に沿って、スクリューの間の遊びは徐々に小さくなる。また、高圧セクター５０に沿って、スクリューの間の遊びは、非常に小さく、すなわち取入ゾーン３０および移行ゾーン４０の遊びよりも小さい。これは、逆流を最小限に抑え、濾過に必要な高圧を達成できる小さな貫流チャネルまたは自由容積を作り出すためである。
【0045】
スクリューの３つの長手方向セクターは、回転角度に対して、シリンダ内部の自由容積において形成される貫流チャネルの変化に応じて、画定することができる。
【0046】
これに関連して、噛み合う一対のスクリューの、スクリューの間に画定され、１つのスクリューのねじ山の１回転（換言すると「ピッチ」）に含まれる、Ｃの形の自由容積を有するチャネルＣｘ（図８ｃ）を識別するために使用される「Ｃチャンバ」（図８ａ～図８ｃ）の既知の概念も参照される。
【0047】
詳細には、本発明によれば、本発明による二軸スクリューアセンブリは、単一の貫流チャネルを特徴とする。単一の貫流チャネルは、上流から下流まで、長手方向（Ｘ‐Ｘ）に沿って、スクリューの少なくとも３つの異なるセクター（２０、３０、４０）を備える。すなわち、
取入セクター（３０）。流路を形成するＣチャンバｃ１‐ｃ３の十分な容積を有する。外部から供給される混合物をキャプチャし、長手方向（Ｘ‐Ｘ）に沿ってそれを下流に押し出すように最適化されている。各スクリューのねじ山の少なくとも２ピッチにわたって一定に留まる。
移行セクター（４０）。取入セクターの下流にあり、Ｃチャンバｃ１‐ｃ３の可変の容積を有する。これは、特に、長手方向Ｘ‐Ｘに通過中の混合物に作用する押圧力を増加させ、混合物がロードされるときに閉じ込められた状態の空気を排出するように、（前進運動の方向Ｘ‐Ｘに）減少しつつ、取入セクター３０のＣチャンバの容積よりも少ない。
高圧セクター５０。移行セクター４０の下流に配置され、貫流チャネルを形成するＣチャンバｃ６、ｃ７の容積を有する。これは、少なくとも１ピッチにわたって一定であり、取入および移行セクターの容積よりも小さい。したがって、最小容積のＣチャンバを有するこのセクター５０は、混合物を圧縮し、出力ゾーン６０における混合物の最大圧力を得るように最適化されている。
取入セクター（３０）。流路を形成するＣチャンバｃ１‐ｃ３の十分な容積を有する。外部から供給される混合物をキャプチャし、長手方向（Ｘ‐Ｘ）に沿ってそれを下流に押し出すように最適化されている。各スクリューのねじ山の少なくとも２ピッチにわたって一定に留まる。
移行セクター（４０）。取入セクターの下流にあり、Ｃチャンバｃ１‐ｃ３の可変の容積を有する。これは、特に、長手方向Ｘ‐Ｘに通過中の混合物に作用する押圧力を増加させ、混合物がロードされるときに閉じ込められた状態の空気を排出するように、（前進運動の方向Ｘ‐Ｘに）減少しつつ、取入セクター３０のＣチャンバの容積よりも少ない。
高圧セクター５０。移行セクター４０の下流に配置され、貫流チャネルを形成するＣチャンバｃ６、ｃ７の容積を有する。これは、少なくとも１ピッチにわたって一定であり、取入および移行セクターの容積よりも小さい。したがって、最小容積のＣチャンバを有するこのセクター５０は、混合物を圧縮し、出力ゾーン６０における混合物の最大圧力を得るように最適化されている。
【0048】
本発明の好適な実施形態によれば、各スクリューの３つの長手方向セクターのジオメトリの構成は、各セクターが意図する特定の機能のための最適化された構成を保証する貫流チャネルの、したがってＣチャンバの、変化の法則を作り出すように開発されている。特に、このジオメトリは、大容積のＣチャンバ、したがって小さな頂部幅Ｗが必要とされる取入セクターに対応して、同時に大気圧での取入性能を最大化するようなものである。その結果、流量の最大化、および濾過ゾーンのすぐ上流に配置された高圧セクター５０における、混合物の圧縮が最大化される。
【0049】
特に、本発明による二軸スクリューアセンブリで使用するスクリューの好適な実施形態において、取入セクターは以下のパラメータを有する。
Ｗ＝（０．０２５‐０．２０）Ｄ、少なくとも２、３、または４ピッチで一定、好適には（０．０５‐０．１０）Ｄ。
Ｐは一定、好適には＝Ｄ。
Ｏ’＝（０．００２５‐０．０３０）Ｄ、好適には（０．００５-０．０１５）Ｄ。
δ＝（０．００２５‐０．０３０）Ｄ、好適には（０．００５-０．０１５）Ｄ。
Ｈ＝（０．３‐０．８）Ｄ、好適には（０．５４‐０．６）Ｄ。
Ｌｉ（取入ゾーンの軸方向の長さ）＝（３‐４）Ｄ。
Ｗ＝（０．０２５‐０．２０）Ｄ、少なくとも２、３、または４ピッチで一定、好適には（０．０５‐０．１０）Ｄ。
Ｐは一定、好適には＝Ｄ。
Ｏ’＝（０．００２５‐０．０３０）Ｄ、好適には（０．００５-０．０１５）Ｄ。
δ＝（０．００２５‐０．０３０）Ｄ、好適には（０．００５-０．０１５）Ｄ。
Ｈ＝（０．３‐０．８）Ｄ、好適には（０．５４‐０．６）Ｄ。
Ｌｉ（取入ゾーンの軸方向の長さ）＝（３‐４）Ｄ。
【0050】
取入セクターにおけるスクリューの好適な幾何学的変数は、一条ねじ山のスクリューの場合、以下の通りである。
比較的低いＷ値と高いＨ値によって、Ｃチャンバの最大容積を得ることができる。
Ｏ’とδの値が低く、軸方向搬送値（Ｐ＝Ｄ）である場合、押出機への入力時の混合物の「キャプチャ」と、混合物の供給の両方の性能を最大化できる。
比較的低いＷ値と高いＨ値によって、Ｃチャンバの最大容積を得ることができる。
Ｏ’とδの値が低く、軸方向搬送値（Ｐ＝Ｄ）である場合、押出機への入力時の混合物の「キャプチャ」と、混合物の供給の両方の性能を最大化できる。
【0051】
フィルタに隣接する高圧セクターのみで必要な圧力を生成し、熱の発生および逆流損失を低減するために、このゾーンにおけるＣチャンバは、スクリューの他のゾーンにおけるよりも小さい一定の容積を有し、遊びは機械的に可及的に小さい。
【0052】
詳細には、高圧セクターは次のパラメータを有することが好ましい。
Ｗ＝（０．３‐０．４）Ｄ、好適には（０．３３‐０．３７）Ｄ、１または２ピッチで一定。
Ｐは一定、好適には＝Ｄ。
σ＝（０．００２５‐０．０２０）Ｄ、好適には（０．００５‐０．０１５）Ｄ。
δ＝（０．００２５‐０．０３０）Ｄ、好適には（０．００５‐０．０１５）Ｄ。
Ｈ＝（０．３‐０．８）Ｄ、好適には（０．５４‐０．６）Ｄ。
Ｌｐ（高圧セクターの軸方向の長さ）＝１‐２Ｄ。
概して一定の貫流断面。
Ｗ＝（０．３‐０．４）Ｄ、好適には（０．３３‐０．３７）Ｄ、１または２ピッチで一定。
Ｐは一定、好適には＝Ｄ。
σ＝（０．００２５‐０．０２０）Ｄ、好適には（０．００５‐０．０１５）Ｄ。
δ＝（０．００２５‐０．０３０）Ｄ、好適には（０．００５‐０．０１５）Ｄ。
Ｈ＝（０．３‐０．８）Ｄ、好適には（０．５４‐０．６）Ｄ。
Ｌｐ（高圧セクターの軸方向の長さ）＝１‐２Ｄ。
概して一定の貫流断面。
【0053】
高圧ゾーンの幾何学的変数は以下の通りである。すなわち、
δとσの値が低く、Ｗの値が高い場合、ポンピング性能が最大化される。つまり、主流（供給方向）と主な動きに対向する逆流との間の比率が、最大になる。
Ｈが高く、Ｐ＝Ｄである値によって、同時に流量が最大になる。
δとσの値が低く、Ｗの値が高い場合、ポンピング性能が最大化される。つまり、主流（供給方向）と主な動きに対向する逆流との間の比率が、最大になる。
Ｈが高く、Ｐ＝Ｄである値によって、同時に流量が最大になる。
【0054】
したがって、本発明による二軸スクリューアセンブリのスクリューは、有利には、（主な動きに対向する逆流を減らすために）スクリューの間およびスクリューとシリンダとの間の遊びが比較的小さいフィルタに近いセクター５０において高圧を得ること、自由容積つまり混合物によって潜在的に満たされ得る空間が高いことに起因して、取入ゾーンにおける混合物のキャプチャと流量とを高くすること、を同時に得ることができるように、構成することができる。
【0055】
前述の２つのセクター、すなわち、上流／周囲圧力取入セクターおよび下流／高圧セクターに要求される異なる性能特徴を考慮して、低圧で大容積のＣチャンバを有する取入セクターと、濾過ゾーンの上流にある低容積のＣチャンバを有する高圧セクターと、は、有利には、特に以下を達成するために、可変のＣチャンバの容積を有して構成されている。すなわち、
混合物が押出機に入るときに、混合物中に閉じ込められた状態の空気を除去する。
処理中の材料における均一性の欠如、および局所的な圧力ピークが発生する可能性があるような、急激で予期せぬジオメトリの変化を避ける。
混合物が押出機に入るときに、混合物中に閉じ込められた状態の空気を除去する。
処理中の材料における均一性の欠如、および局所的な圧力ピークが発生する可能性があるような、急激で予期せぬジオメトリの変化を避ける。
【0056】
したがって、好適には、移行セクター４０は、Ｃチャンバの減少する容積を有する。特に、混合物の貫流チャネルの断面は、実質的に連続する、特に少なくとも部分的に概して一次および／または二次および／または二次より大きい次数の変化の法則に従って、混合物の前進運動の方向に好適には減少する。
【0057】
好適には、移行セクターにおける混合物の貫流チャネルの変化は、スクリューのねじ山の頂部幅Ｗを変化させるジオメトリによって得られる、一方、スクリューの他のパラメータは、移行セクターにおいて一定に留めることができる。
【0058】
本発明による二軸スクリューアセンブリで使用するスクリューの特に好適なジオメトリによれば、移行セクターは以下のパラメータを有する。すなわち、
Ｗ＝取入セクターのＷ値と高圧セクターのＷ値との間で連続的に可変である。
Ｐは一定、好適には＝Ｄ。
σ＝（０．００２５‐０．０３０）Ｄ、好適には（０．００５‐０．０１５）Ｄ。
δ＝（０．０２５‐０．０３０）Ｄ、好適には（０．００５‐０．０１５）Ｄ。
Ｈ＝（０．３‐０．１２）Ｄ、好適には（０．５４‐０．６）Ｄ。
Ｌｔ（移行セクターの軸方向の長さ）＝１‐３Ｄ。
Ｗ＝取入セクターのＷ値と高圧セクターのＷ値との間で連続的に可変である。
Ｐは一定、好適には＝Ｄ。
σ＝（０．００２５‐０．０３０）Ｄ、好適には（０．００５‐０．０１５）Ｄ。
δ＝（０．０２５‐０．０３０）Ｄ、好適には（０．００５‐０．０１５）Ｄ。
Ｈ＝（０．３‐０．１２）Ｄ、好適には（０．５４‐０．６）Ｄ。
Ｌｔ（移行セクターの軸方向の長さ）＝１‐３Ｄ。
【0059】
したがって、取入性能と高圧性能との間で緩やかな移行が得られる。貫流チャネルの変化は、要求される性能を最適化するなど、適切な法則に従ってもよい。
【0060】
当該技術分野で既知のＬ／Ｄ＞１０などの長い押出機の場合に典型的である、不所望な温度上昇を制限するために、比率Ｌ／Ｄ≦８、すなわち短い比率が得られるように、スクリューのねじ部の軸方向の長さを制限することが、特に好適である。
【0061】
前述の法則に従って、内部チャネルの変化の法則に基づいて得られて、かつ前述の３つの異なる処理ゾーンを画定するように設計されたジオメトリを有するスクリューが、提供される。
【0062】
再び図８ｃと、二軸スクリューアセンブリのＣチャンバによって画定される混合物の貫流チャネルと、を参照すると、流量損失がなければ、一条ねじ山と、ミラー配置で噛み合って逆回転するスクリューと、を備える二軸スクリュー押出機の理論的最大流量Ｑｔｈは、２つのＣチャンバの容積Ｖｃに前述のスクリューの回転速度Ｎを乗じたものに等しくなる。
理論的最大流量：Ｑｔｈ＝２・Ｖｃ・Ｎ。
Ｖｃ＝Ｃチャンバの容積。
Ｎ＝回転数（ｒｐｍ）
理論的最大流量：Ｑｔｈ＝２・Ｖｃ・Ｎ。
Ｖｃ＝Ｃチャンバの容積。
Ｎ＝回転数（ｒｐｍ）
【0063】
さらに、実際には、スクリューの間およびスクリューとシリンダとの間の遊びによる流量の損失と、主な動きに対向する逆流と、によって、理論的最大流量には決して到達しないこと、また、遊びが大きいほど流量損失が大きいこと、これはローディングゾーンと濾過ゾーンとの間の圧力の進行にも依存する、が知られている。
【0064】
さらに図８ｃを参照すると、主な流量損失は以下のとおりである。すなわち、
Ｑｃ＝カレンダの漏れ（calendar leakage）。
Ｑｔ＝四面体の漏れ（tetrahedral leakage）。
Ｑｆ＝フライトギャップの漏れ。
Ｑｓ＝サイドギャップの漏れ。
Ｑｃ＝カレンダの漏れ（calendar leakage）。
Ｑｔ＝四面体の漏れ（tetrahedral leakage）。
Ｑｆ＝フライトギャップの漏れ。
Ｑｓ＝サイドギャップの漏れ。
【0065】
したがって、結果として得られる有効流量Ｑは、Ｃチャンバの容積から直接に導出される理論的最大流量（Ｑｔｈ）と、スクリューの間およびスクリューとシリンダとの間の遊びおよび圧力による逆流に起因する総流量損失（Ｑｌ）と、の代数和から得られる。
流量／逆流の総損失：
Ｑｌ＝Ｑｆ＋Ｑｓ＋Ｑｔ＋Ｑｃ
有効流量：Ｑ＝Ｑｔｈ－Ｑｌ
流量／逆流の総損失：
Ｑｌ＝Ｑｆ＋Ｑｓ＋Ｑｔ＋Ｑｃ
有効流量：Ｑ＝Ｑｔｈ－Ｑｌ
【0066】
二軸スクリューアセンブリの好適な構成によれば、前述のアセンブリは、取入セクターから高圧セクターの端部まで混合物が前進運動する長手方向に沿って、実質的に一定の有効流量Ｑが得られるように構成されている。したがって、効率は、比率Ｑ／Ｑｔｈとして計算され、出力ゾーンに向かって徐々に増加する。
【0067】
この構成の特に好適な例は、逆回転スクリューのジオメトリと、混合物流路を形成する関連するＣチャンバの変化の法則と、を示す図９に示されている。流路を通る対応する有効流量Ｑ＝Ｑｔｈ－Ｑｌは、押出方向に一定であり、図１０の図では黒い破線で示されている。
【0068】
図１１は、本発明によるスクリューのねじ山の回転角度を変化させたときの、貫流チャネルの断面Ｓの概略図を示す。
【0069】
【0070】
対応する二軸スクリューアセンブリの混合物の貫流チャネルの断面の変化が図１４に示される。
【0071】
より詳細には、図１２のａのスクリューは、以下のような貫流チャネルの断面を有する。すなわち、取入セクター３０では、ねじ山（３ピッチ）の３回の３６０°回転（３Ｉ）にわたって一定（かつ最大）で、移行ゾーンでは、ねじ山の３回転にわたって減少し、高圧ゾーンでは、２ピッチ（２Ｐ）にわたって一定（最小）である。
【0072】
【0073】
図１２のｂのスクリューは、以下のような貫流チャネルの断面を有する。すなわち、取入セクター３０では、ねじ山の4回の３６０°回転にわたって一定（かつ最大）で、移行ゾーンでは、ねじ山の１回の３６０°にわたって減少し、高圧ゾーンでは、２ピッチにわたって一定（最小）である。図１３のｂによる二軸スクリューアセンブリ用のＣチャンバおよび混合物の貫流路の断面は、図１４ｂに示されるように、同様の変化の法則に従う。
【0074】
図１２のｃのスクリューは、以下のような貫流チャネルの断面を有する。すなわち、取入セクター３０では、ねじ山の４回の３６０°回転にわたって一定（かつ最大）で、移行ゾーンでは、ねじ山の２ピッチ（２Ｌ）にわたって減少し、高圧ゾーンでは、２ピッチにわたって一定（最小）である。図１３のｃによる二軸スクリューアセンブリ用のＣチャンバおよび混合物の貫流路の断面は、図１４ｃに示されるように、同様の変化の法則に従う。
【0075】
図１２のｄ、図１３のｄ、図１４ｄのスクリューおよび二軸スクリューアセンブリは、図１２のｃ、図１３のｃ、図１３のｄのものと同様である。しかしながら、この場合の移行セクター４０における断面の変化は、減少する二次進行（quadratic progression）（２Ｌ）を有する。
【0076】
図１２のｅのスクリューは、以下のような貫流チャネルの断面を有する。すなわち、取入セクター３０では、ねじ山（３ピッチ）の４回の３６０°回転にわたって一定（かつ最大）で、移行ゾーンでは、ねじ山の３回転にわたって減少し、高圧ゾーン５０では、ねじ山の３６０°回転にわたって一定(最小)である。
【0077】
【0078】
有利なことに、これらは可能なジオメトリの一部にすぎないが、図示のすべての好適な例は、スクリューのねじ部の長さを、１０の、好適には８の、ねじ山ピッチ内に保つことができる。
【0079】
これに加えて、以下のことが可能である。すなわち、
スクリューの長さと、制限された比率Ｌ／Ｄ＝移行ゾーンの長さ／直径＋圧力ゾーンが５に等しい場合に、高圧（３００ｂａｒを超えさえする）および高流量に達することができる。そのため、極めて細かいメッシュ（＜０．１ｍｍ）を使用した場合でも、濾過が可能である。
高い回転数と流量でも、混合物における温度上昇を制御し制限できる。
スクリューが短いため、比較的低い駆動トルクを使用可能である。
スクリューが著しくたわむことを防止可能であり、スクリューがシリンダに接触することを防止可能である。
混合物が入ったときに閉じ込められた状態になる可能性のある空気を、取入開口部から排出可能である。
スクリューの長さと、制限された比率Ｌ／Ｄ＝移行ゾーンの長さ／直径＋圧力ゾーンが５に等しい場合に、高圧（３００ｂａｒを超えさえする）および高流量に達することができる。そのため、極めて細かいメッシュ（＜０．１ｍｍ）を使用した場合でも、濾過が可能である。
高い回転数と流量でも、混合物における温度上昇を制御し制限できる。
スクリューが短いため、比較的低い駆動トルクを使用可能である。
スクリューが著しくたわむことを防止可能であり、スクリューがシリンダに接触することを防止可能である。
混合物が入ったときに閉じ込められた状態になる可能性のある空気を、取入開口部から排出可能である。
【0080】
本発明による押出機の好適な実施形態において、押出される混合物の濾過／出力セクション７０は、フィルタホルダプレート７１を備えることが想定される。フィルタホルダプレート７１は、接続フランジ６０に結合され、成形ヘッド７３によって閉じられる。
【0081】
一般に１つまたは複数の金属メッシュからなる「フィルタ」（ここには図示されず）は、接続フランジ６１とフィルタホルダプレート７１との間に配置される。混合物は、スクリューの回転によって発生される推力によって、強制的にこのフィルタの向こう側に流れる。このフィルタが、メッシュの開口部より大きい不純物を保持する。
【0082】
好適には、１つまたは複数の圧力および温度センサ６１は、フランジ６０に配置される。圧力および温度センサ６１によって、濾過ステップにわたる完全な制御のために、処理される混合物の圧力および温度を常に監視できる。
【0083】
【0084】
各スクリューの頂部とシリンダ１０との間の遊びδ、および一方のスクリューの頂部と他方のスクリューのコアとの間の遊びδが、非常に小さく、いずれの場合でもポンピング動作を同時に保証することができて、スクリューとシリンダとの間に接触がないこと、が分かる。
【0085】
したがって、本発明による、スクリュー、二軸スクリューアセンブリ、およびこの二軸スクリューアセンブリを備える押出機が、どのようにして従来技術の問題の解決策を提供し、その結果以下がもたらされるか、が明らかである。すなわち、
濾過されるエラストマー混合物を周囲圧力でロードするための、更なる補助的装置が存在しない。
狭い限定されたゾーン内で高圧を発生させて、温度上昇を制限する。これは、有利にも、エラストマー混合物の加硫温度（一般に１００‐１２０℃未満）よりも低く保つことができる。
３つのゾーンの各々が正確なタスク専用であり、それに関連して構成された３つのゾーンによって、全体的な性能が最適化される。
移行ゾーンが特定のジオメトリであることに起因して、局所的な温度ピークが存在しない。
混合物が取入ゾーンに導入されるときに、混合物内に閉じ込められた空気を効果的に除去する。
濾過されるエラストマー混合物を周囲圧力でロードするための、更なる補助的装置が存在しない。
狭い限定されたゾーン内で高圧を発生させて、温度上昇を制限する。これは、有利にも、エラストマー混合物の加硫温度（一般に１００‐１２０℃未満）よりも低く保つことができる。
３つのゾーンの各々が正確なタスク専用であり、それに関連して構成された３つのゾーンによって、全体的な性能が最適化される。
移行ゾーンが特定のジオメトリであることに起因して、局所的な温度ピークが存在しない。
混合物が取入ゾーンに導入されるときに、混合物内に閉じ込められた空気を効果的に除去する。
【0086】
本発明のいくつかの実施形態およびいくつかの好適な実施例に関連して説明がされたが、本特許の保護範囲は以下の特許請求の範囲によってのみ決定される、と理解される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7a】
【図7b】
【図8a】
【図8b】
【図8c】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12a)】
【図12b)】
【図12c)】
【図12d)】
【図12e)】
【図13a)】
【図13b)】
【図13c)】
【図13d)】
【図13e)】
【図14-1】
【図14-2】
【図14-3】
【国際調査報告】