CN101541494B - 混炼螺杆、双轴挤出机以及混炼螺杆的组装方法 - Google Patents

混炼螺杆、双轴挤出机以及混炼螺杆的组装方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能在不降低混炼性能的情况下减少侧偏负荷作用到混炼螺杆的轴上的现象的混炼螺杆、具有该混炼螺杆的双轴挤出机、以及该混炼螺杆的组装方法。作为该混炼螺杆，各混炼用转子区段具有螺旋状混炼叶片和平行于轴向延伸的混炼叶片之中的至少一种，在混炼螺杆的轴向上彼此相邻的混炼用转子区段以下述配置组装在前述混炼螺杆上：彼此相邻的各个端部处的混炼叶片的叶片顶部的相位彼此错开，而且，与以彼此相邻的各个端部处的混炼叶片的叶片顶部的相位相同的状态配置的场合相比，该相邻混炼用转子区段各自的轴向中心位置处的前述混炼叶片的叶片顶部的相位错开更大。

Description

混炼螺杆、双轴挤出机以及混炼螺杆的组装方法
技术领域
本发明涉及混炼螺杆、双轴挤出机以及混炼螺杆的组装方法，更具体地说，本发明涉及使由橡胶或塑料组成的混炼对象物流动并施加剪切力而使其成为达到期望混炼状态的混炼物的双轴挤出机的混炼螺杆、具有该混炼螺杆的双轴挤出机以及该混炼螺杆的组装方法。
背景技术
作为用来对诸如橡胶或塑料等进行混炼的混炼装置而使用双轴挤出机的做法已经公知。该双轴挤出机在从机筒的轴向的一侧连通至另一侧的腔室内具有两根混炼螺杆，形成混炼用转子和螺旋体等的各构件组装在该混炼螺杆上。此外，在该双轴挤出机中，从机筒一侧的投入口向腔室内供给橡胶或塑料等混炼对象物，通过混炼螺杆的旋转边将该混炼对象物向另一侧挤出边在配置有混炼用转子的混炼部中进行混炼，从而使混炼对象物成为达到期望混炼状态的混炼物。
前述混炼用转子是将具有螺旋状混炼叶片或平行于混炼螺杆轴向的混炼叶片的多个混炼用转子区段在轴向上进行组合而形成。作为该混炼用转子，在轴向上相邻的混炼用转子区段彼此是以在相互接合的部位不形成台阶等不连续部分而是形成圆滑连续断面的状态相互组合的。
就上述双轴挤出机的技术而言，存在着例如如下专利文献1所公开的技术。下面，就该已知技术进行说明。
该专利文献1公开了涉及这样一种混炼装置的技术，即，该混炼装置在机筒的腔室内设置有一对螺杆组件(混炼螺杆)，并且，在该螺杆组件的轴向的既定部位设置有用来对混炼对象物进行混炼的混炼叶片部，该混炼装置用于橡胶或橡胶系组成物。
该混炼装置的螺杆组件的混炼叶片部是由多个混炼用转子在轴向上组合而构成的。各混炼用转子具有螺旋叶片，该各混炼用转子的螺旋叶片连续相连地进行组合从而形成前述混炼叶片部的螺旋叶片。该混炼叶片部的螺旋叶片具有长度为螺杆组件的外径的5倍以上的螺旋导程。此外，据专利文献1介绍，通过将混炼叶片部的螺旋导程设计成上述长度，可降低混炼叶片部的输送能力，增加混炼部的腔室内所充满的混炼对象物，提高混炼效果。
此外，螺杆组件中与混炼叶片部的下游侧相邻的其它区段构件在轴向上具有螺杆组件的外径的1/2以上的长度。该区段构件是由具有顶部平行于轴延伸的叶片的多个区段以其垂直于轴的断面形状相对于轴中心每隔90°交替地错开进行组合而构成的。
但是，作为专利文献1所记载的混炼装置，由于混炼叶片部的螺旋导程较长，因而混炼部的腔室内所充满的混炼对象物增加，腔室内壁与混炼用转子的叶片顶部(以下称作梢部)之间的剪切力大，但另一方面，由于上述梢部通过混炼对象物对腔室内壁进行挤压的力的反力的作用，在混炼螺杆(螺杆组件)的轴上作用的负荷增大。
此外，混炼叶片部的螺旋导程较长导致螺旋叶片的螺旋角减小，因而混炼用转子的梢部将靠向腔室内的特定的一侧。因此，具有混炼用转子的混炼螺杆的轴要承受侧偏的上述负荷。而且，承受侧偏负荷的混炼螺杆旋转时会伴随着产生转矩变动，混炼用转子区段与腔室内壁之间容易发生金属接触。
也就是说，混炼叶片部的螺旋导程较长会带来这样的问题，即，混炼螺杆因承受侧偏负荷而挠曲，混炼用转子区段与腔室内壁发生金属接触而导致混炼用转子区段或腔室的寿命降低(早期磨损)。
此外，专利文献1所记载的混炼装置中，与混炼叶片部的下游侧相邻的上述其它区段构件配置成，将多个捏合盘区段以其垂直于各自的轴的断面形状相对于轴中心每隔90°交替着错开的状态配置，该捏合盘部分处的混炼螺杆的轴不易受到上述侧偏负荷的作用。但是，即使有上述部分相邻，由于存在着螺旋导程长的上述混炼叶片部，因而混炼螺杆的轴受到侧偏负荷作用的情况也不会改变。
专利文献1：日本特开2003-245534号公报
发明的公开
本发明是针对上述实际状况创造出来的，其目的是，提供一种可在不降低混炼性能的情况下减少侧偏负荷作用到混炼螺杆的轴上的现象的混炼螺杆、具有该混炼螺杆的双轴挤出机、以及、该混炼螺杆的组装方法。
为实现上述目的，本发明的混炼螺杆是一种双轴挤出机的混炼螺杆，该双轴挤出机使混炼对象物流动并对该混炼对象物施加剪切力而使混炼对象物成为达到期望混炼状态的混炼物，该混炼螺杆具有混炼用转子区段集合体，所述混炼用转子区段集合体包括对所述混炼对象物进行混炼的至少两个混炼用转子区段，所述各混炼用转子区段在所述混炼螺杆的轴向上彼此相邻地组合，并且，所述各混炼用转子区段具有螺旋状混炼叶片以及平行于所述轴向延伸的混炼叶片之中的至少一种，在所述轴向上彼此相邻的所述混炼用转子区段以下述配置组装在所述混炼螺杆上：彼此相邻的混炼用转子区段各自的端部处的所述混炼叶片的叶片顶部的相位彼此错开，而且，与彼此相邻的混炼用转子区段各自的端部处的所述混炼叶片的叶片顶部的相位相同地配置的场合相比，该相邻混炼用转子区段各自的轴向中心位置处的所述混炼叶片的叶片顶部的相位错开更大。
本发明的双轴挤出机具备上述混炼螺杆，该一对混炼螺杆设置成相互啮合且向同方向旋转。
本发明的混炼螺杆的组装方法中，该混炼螺杆是双轴挤出机的混炼螺杆，该双轴挤出机使混炼对象物流动并对该混炼对象物施加剪切力而使混炼对象物成为达到期望混炼状态的混炼对象物，
该混炼螺杆的组装方法具有下述工序：将各自具有两条混炼叶片的至少两个混炼用转子区段以在所述混炼螺杆的轴向上彼此相邻的方式组装在该混炼螺杆上，
该将各混炼用转子区段组装在所述混炼螺杆上的工序包括将在所述轴向上彼此相邻的所述混炼用转子区段以下述配置组装在所述混炼螺杆上的工序：彼此相邻的混炼用转子区段各自的端部处的所述混炼叶片的叶片顶部的相位彼此错开，而且，与彼此相邻的混炼用转子区段各自的端部处的所述混炼叶片的叶片顶部的相位相同地配置的场合相比，该相邻混炼用转子区段各自的轴向中心位置处的所述混炼叶片的叶片顶部的相位之间错开更大。
附图说明
图1是本发明一实施方式的双轴挤出机的剖视示意图。
图2是图1所示双轴挤出机的II-II向剖视图。
图3是图1所示的一个混炼用转子区段的从轴向看过去的状态的概略展示图。
图4是图3的混炼用转子区段的侧视图。
图5是混炼用转子区段组合后的状态的概略立体图。
图6是对图5所示各混炼用转子区段的旋转相位改变后的状态进行展示的立体图。
图7是图5所示混炼用转子区段组装后的状态的主视图。
图8是对各种相位差下的旋转轴转矩变动幅度进行展示的图。
图9是对混炼螺杆的各种旋转角度下的旋转轴转矩值进行展示的图。
具体实施方式
下面，就旨在实施本发明的最佳方式参照附图进行说明。在对本发明的双轴挤出机的实施方式进行说明的同时，还对混炼螺杆的实施方式以及混炼螺杆的组装方法进行说明。
如图1所示，本实施方式的双轴挤出机1为同向旋转啮合型，具有以单端支承状态得到支承的一对混炼螺杆4、以及、具有作为供混炼螺杆4进行旋转的筒状中空部的腔室6的机筒5。一对混炼螺杆4配置成彼此的轴心相互平行地延伸，使得它们在图1的侧视图中重叠。并且，这些混炼螺杆4与设置在机筒5的一端侧的驱动装置7相连接，由该驱动装置7驱动它们向同方向旋转。另外，如图2所示，腔室6作为具有眼眉形断面的筒状中空部形成，该腔室6内容纳两根混炼螺杆4。
在机筒5的轴向的一端侧，设置有用来将由橡胶或塑料组成的混炼对象物向腔室6内供给的供给口3(料斗部)。随着腔室6内两根混炼螺杆4的旋转，将从该供给口3供给到腔室6内的混炼对象物从图1中的左侧(上游侧)向右侧(下游侧)顺着混炼螺杆4的轴向(以下简称为“轴向”)进行输送，并且连续地进行混炼。由混炼螺杆4的最下游的后述第3螺杆部16将混炼后的混炼物从双轴挤出机1的前端5a向外输出。
如图2所示，机筒5中形成有沿轴向形成的、将腔室6的周围围起来的多个冷却液通路8。向该冷却液通路8中导入冷却水等制冷剂，以抑制腔室6内混炼中的混炼对象物变成高温。此外，如图1所示，在机筒5的轴向上的多个部位设置有用来进行脱气或观察等的开口部9(9a、9b)。通过该开口部9，可进行混炼中所产生的气体的排放和副原料的供给以及混炼过程中混炼对象物的混炼状态的观察等。
其次，混炼螺杆4在本实施方式中如图1所示，是将第1螺杆部10、第1混炼部11、第1捏合盘部12、第2螺杆部13、第2混炼部14、第2捏合盘部15、第3螺杆部16这各个区段构件在轴向上按此顺序组装而成的。
首先，第1、第2混炼部(11、14)是以对混炼对象物进行混炼为主要目的的部分，第1混炼部11紧挨着前述第1螺杆部10配置在前述第1螺杆部10的下游侧，第2混炼部14紧挨着前述第2螺杆部13配置在第2螺杆部13的下游侧。第1、第2混炼部(11、14)各自由具有朝向为将混炼对象物向下游侧挤出的螺旋角φ的混炼用转子区段(11a～11c，14a～14e)构成。该混炼用转子区段11a～11c的集合体和混炼用转子区段14a～14e的集合体各自包含在本发明的混炼用转子区段集合体的概念中。
并且，混炼用转子区段(11a～11c，14a～14e)如图3和图4中的其中之一所示，具有具备两个梢部19(叶片顶部)的螺旋状的两条叶片部(两条混炼叶片)17a。通过该混炼用转子区段(11a～11c，14a～14e)的旋转可对混炼对象物施加强劲的剪切力，实现通过连续运行或分批运行进行的混炼处理。此外，两根混炼螺杆4围绕各自的轴向同方向旋转。
此外，前述螺旋角φ可以根据各混炼用转子区段(11a～11c，14a～14e)设定为不同的角度。若该螺旋角φ大、亦即螺旋导程短，则混炼对象物的输送能力提高，若螺旋角φ小、亦即螺旋导程长，则包括其混炼用转子区段在内的混炼部所在的腔室6内容易充满混炼对象物，混炼效果提高。
此外，若螺旋角φ为0°，则混炼用转子区段(11a～11c，14a～14e)的叶片部(混炼叶片)将变成与其轴向平行的叶片部。另外，在特别希望进行强力混炼的场合，优选的方案是，使前述各混炼用转子区段(11a～11c，14a～14e)的局部具有朝向为将混炼对象物向上游侧挤回的螺旋角φ。本实施方式的混炼用转子区段(11a～11c，14a～14e)中，一个区段的轴向长度至少为该区段的外径的1/4以上。
此外，如图3和图4所示，混炼用转子区段(11a～11c，14a～14e)上形成有轴孔18，该轴孔18上实施了花键加工。通过将混炼螺杆4的轴(旋转轴)嵌插到该轴孔18中而将前述各区段构件组装到该混炼螺杆4的轴上。此外，在本实施方式中，可以每隔轴孔18的花键的节距也就是12°改变围绕轴的相位，而将混炼用转子区段(11a～11c，14a～14e)组装到混炼螺杆4的轴上。
此外，在混炼用转子区段(11a～11c，14a～14e)上形成的两条叶片部(两条混炼叶片)17a的梢部19具有局部被切成缺口的形状。该缺口部分构成低位梢部19b，缺口部分以外的部分构成高位梢部19a。而且，在两条叶片部17a上，高位梢部19a和低位梢部19b是在混炼用转子区段(11a～11c，14a～14e)的轴向上区分开并交替着形成的。此外，当两条叶片部17a之中的某一条叶片部在轴向的既定位置上形成有高位梢部19a时，另一条叶片部在轴向的相同位置上形成有低位梢部19b。这样一来，在混炼螺杆4旋转时，会在腔室内壁6a与混炼用转子区段(11a～11c，14a～14e)之间交替出现宽叶梢间隙20b和窄叶梢间隙20a(参照图2)。
通过使梢部19如上形成，在宽叶梢间隙20b处混炼对象物容易通过，因而一部分材料容易朝向构成该宽叶梢间隙20b的叶片部之相反侧的叶片部的叶片面通过。另一方面，在窄叶梢间隙20a处，可在将混炼对象物向下游输送的同时促进混炼的进行。此外，通过采用上述梢部19的结构，可使腔室6内混炼对象物的流动状态复杂化。
回到图1就第1～第3螺杆部(10、13、16)进行说明。
第1～第3螺杆部(10、13、16)是以将混炼对象物向下游侧输送作为主要目的的部分。该第1～第3螺杆部(10、13、16)由组装在混炼螺杆4上的螺杆区段构成。该螺杆区段与断面示于图2的上述混炼用转子区段11a之间，除了叶片部17a的顶部(梢部)之外，具有同样的断面形状，具有两条叶片部。该两条叶片部呈螺旋状形成，以两条叶片部的两个顶部(梢部)与腔室6的内壁6a相靠近而使得它们之间的间隙变小的状态构成，由此能够将混炼对象物的良好地“吃入”，将混炼对象物无泄漏地向下游挤出。
其次，就第1、第2捏合盘部(12、15)进行说明。
第1、第2捏合盘部(12、15)是以使混炼对象物充满与它们相应的腔室6内的区域及其上游侧并使该混炼对象物混合为主要目的的部分。第1捏合盘部12紧挨着第1混炼部11配置在第1混炼部11的下游侧，第2捏合盘部15紧挨着第2混炼部14配置在紧挨着第2混炼部14的下游侧。
此外，第1、第2捏合盘部(12、15)各自由组装在混炼螺杆4上的多个捏合盘区段(12a～12e、15a～15e)构成。该捏合盘区段(12a～12e、15a～15e)具有与上述螺杆区段相同的断面形状，具有两条叶片部。
前述两条叶片部作为与轴向平行的叶片部形成。因此，第1、第2捏合盘部(12、15)在进行混炼对象物的混合时不会对混炼对象物产生向下游输送的作用和向上游送回的作用，对从上述各混炼部11、14向下游输送的混炼对象物施加输送阻力，混炼对象物被阻挡而将腔室6内充满。此外，在本实施方式中，捏合盘区段(12a～12e、15a～15e)中，一片区段的轴向长度(厚度)最长也在外径的0.2倍以下，优选在0.15倍以下。
此外，在第1、第2捏合盘部(12、15)处，前述多个捏合盘区段(12a～12e、15a～15e)以下述方式在轴向上组合：各自的垂直于轴的断面形状围绕混炼螺杆4的轴每隔90°交替错开。因此，第1、第2捏合盘部(12、15)具有垂直于轴的断面形状在轴向上不连续地变化的部分。通过如上所述使垂直于轴的断面形状不连续地变化，可使得混炼对象物混炼时其流动状态复杂化，使得混炼对象物充分混合和分散。
其次，参照图5～图7就本实施方式中的混炼用转子区段(8a、8b)的组合结构进行说明。
如图5所示，在轴向上彼此相邻的混炼用转子区段(8a、8b)以围绕轴的相位彼此错开的方式相组合。具体地说，作为该混炼用转子区段8a与混炼用转子区段8b，与图6所示配置成彼此相邻的区段端部的叶片顶部(梢部19a、19b)的相位相同的场合相比，是以该两个转子区段(8a、8b)各自的轴向中心位置处的叶片顶部(梢部(19b、19b′))的相位之间错开更大的配置组装在混炼螺杆41上的。
在这里，就“在轴向上相邻的混炼用转子区段(8a、8b)各自的轴向中心位置处的叶片顶部(梢部(19b、19b′))的相位彼此错开”这一点参照图7进行说明。
图7中的低位梢部19b，表示的是相邻混炼用转子区段(8a、8b)中的一个混炼用转子区段8a的轴向中心位置处的叶片顶部。而图7中的低位梢部19b′，表示的是相邻混炼用转子区段(8a、8b)中的另一混炼用转子区段8b的轴向中心位置处的叶片顶部。此外，在该图7中，角度α表示的是上述轴向中心位置处的低位梢部19b(叶片顶部)的旋转方向中心位置(P 1)的相位，角度β表示的是上述轴向中心位置处的低位梢部19b′(叶片顶部)的旋转方向中心位置(P2)的相位。
此外，如图7所示，在混炼用转子区段8a与混炼用转子区段8b组装在混炼螺杆41上的状态下，是以下述状态配置：各自的轴向中心位置处的叶片顶部(梢部(19b、19b′))的相位彼此错开角度β-角度α之相位差。因此，彼此相邻的混炼用转子区段(8a、8b)的区段端部的叶片顶部的相位错开，在该相邻的区段端部处产生了台阶(参照图5)。此外，在本实施方式中，混炼用转子区段(8a、8b)的轴向中心位置处的叶片顶部(梢部(19b、19b′))的相位彼此错开84°。
通过如上构成，即使加长叶片的全长，混炼用转子区段(8a、8b)的混炼叶片与腔室内壁6a之间设置有轴向上不同的叶梢间隙或周向上不同的叶梢间隙，也能够防止混炼用转子区段(8a、8b)的梢部19向双轴挤出机1的腔室内壁6a的一个方向侧偏，能够以相邻的混炼用转子区段(8a、8b)彼此将经由梢部19作用到混炼螺杆41的轴上的负荷相互抵消。其结果，能够减少混炼螺杆41的轴承受侧偏负荷的现象，防止混炼用转子区段(8a、8b)或腔室内壁6a的寿命降低(早期磨损)。
此外，虽然相邻区段端部的梢部19的相位错开会在混炼用转子区段(8a、8b)的彼此相邻的部分产生台阶(不连续部分)，但由于该部分的存在，会使混炼对象物的流动状态复杂化，从而产生促进混炼对象物的混合这一有利的效果。因此，相邻混炼用转子区段(8a、8b)的轴向中心位置的各梢部(19b、19b′)的相位彼此错开不会使混炼性能降低。反之，若混炼效果过高，则只要利用现有的公知技术适当采取使混炼叶片部(混炼部)的全长变短，或使作为梢部19与腔室内壁6a之间的间隙尺寸的叶梢间隙(20a、20b(参照图2))变大等对应措施即可。
在这里，使上述相邻混炼用转子区段(8a、8b)各自的轴向中心位置处的叶片顶部(梢部(19b、19b′))的相位彼此错开的方案，优选是在混炼螺杆41的前半部分实施，若在距用来向双轴挤出机1内(腔室6内)供给混炼对象物的供给口3一侧最近的第1混炼部11实施则更为优选。这是由于，侧偏负荷作用到混炼螺杆41的轴上的问题容易在存在有更多未混炼的混炼对象物的第1混炼部11发生。
此外，如图5所示，混炼用转子区段8a与混炼用转子区段8b的轴向长度均设定为混炼用转子区段(8a、8b)的外径(机筒5的内径D)的1/2的长度。由此，可将各混炼部(11、14)分割为多个混炼用转子区段(8a、8b)。而且，通过使这多个混炼用转子区段(8a、8b)之中的相邻者的梢部19的相位适当地分别彼此错开，可进一步防止梢部19向双轴挤出机1的腔室内壁6a的一个方向侧发生侧偏。
此外，也可以将混炼用转子区段(8a、8b)的轴向长度设定在其外径以下。另外，例如也可以以刮面等成形方法使轴向相邻的混炼用转子区段(8a、8b)一体形成。在这种场合，可减少混炼用转子区段的总体数量，减少混炼螺杆的组装工时。
其次，图8示出使用图5所示方式的混炼用转子区段(8a、8b)的场合下，轴向相邻的混炼用转子区段8a与混炼用转子区段8b为各种相位差时的旋转轴转矩的变动幅度。该图8展示的是，对于同向旋转啮合型双轴挤出机1，在混炼用转子区段(8a、8b)的外径为φ72mm、作为混炼对象物使用聚丙烯(PP，MI(熔融指数)＝10)、混炼螺杆41的转速为260rpm的条件下进行数值分析的结果。此外，该数值分析是就使用只有两个混炼用转子区段(8a、8b)组装在第1螺杆部10下游侧的混炼螺杆41的场合进行的。这里所说的旋转轴转矩变动幅度，是指随着混炼螺杆41的旋转而作用在混炼螺杆41的轴上的转矩的最大值与最小值之差。
图8中，实线表示使轴向相邻的混炼用转子区段(8a、8b)各自的轴向中心位置处的梢部(19b、19b′)的相位之差(以下简称为“相位差”)改变时的旋转轴转矩变动幅度的变动。而虚线表示前述实线上的旋转轴转矩变动幅度最大值(图8左端的相位差为0°时的旋转轴转矩变动幅度)的80％的线，单点划线表示前述最大值的60％的线，双点划线表示前述最大值的40％的线。
由图8可知，在混炼用转子区段8a与混炼用转子区段8b二者的相位差为48°～147°的场合，旋转轴转矩变动幅度被抑制在前述最大值的约60％以下。这表示，经由梢部19作用到混炼螺杆41的轴上的负荷被相邻的混炼用转子区段(8a、8b)抵消，施加在混炼螺杆41的轴上的侧偏负荷减小。由图8还可知，在混炼用转子区段8a与混炼用转子区段8b二者的相位差为78°～115°的场合，旋转轴转矩变动幅度被抑制在前述最大值的约40％以下。
因此，使混炼用转子区段8a和混炼用转子区段8b的相位以48°～147°的相位差彼此错开，可使得混炼螺杆41的旋转轴转矩变动幅度降低为相邻区段端部的梢部19的相位相同地配置的场合(相当于图8左端的相位差为0°的场合)的约60％以下。同样地，使混炼用转子区段8a和混炼用转子区段8b的相位以78°～115°的相位差彼此错开，可使得混炼螺杆41的旋转轴转矩变动幅度降低为相邻区段端部的梢部19的相位相同地配置的场合(相当于图8左端的相位差为0°的场合)的约40％以下。
其次，图9示出在使用图5和图6所示方式的混炼用区段的场合，混炼螺杆(41、51)各种旋转角度下的旋转轴转矩值。该图9展示的是，对于同向旋转啮合型双轴挤出机1，在轴向相邻的混炼用转子区段(8a、8b)的外径均为φ59mm、作为混炼对象物使用聚丙烯(PP、MI(熔融指数)＝10)、混炼螺杆41的转速为600rpm的条件下，对实际作用于混炼螺杆(41、51)的旋转轴转矩进行测定的实验结果。此外，在该实验中，混炼螺杆(41、51)均使用的是在第1螺杆部10的下游侧仅组装了两个混炼用转子区段(8a、8b)的混炼螺杆。
图9中，实线表示前述混炼用转子区段(8a、8b)各自的轴向中心位置处的梢部(19b、19b′)的相位彼此错开84°的混炼螺杆41上的各种旋转角度下的旋转轴转矩值[％]的变化。而虚线表示混炼用转子区段(18a、18b)的相邻区段端部的梢部(19a、19b)的相位相同的现有混炼螺杆51上的各种旋转角度下旋转轴转矩值[％]的变化。在这里，图9的纵轴是测定转矩相对于双轴挤出机1的驱动装置7的最大额定转矩的比例，用％表示之。
由图9清楚得知，混炼用转子区段(8a、8b)相位错开的混炼螺杆41的旋转轴转矩与混炼用转子区段(8a、8b)相位相同的混炼螺杆51的旋转轴转矩相比变动要小，而且其最大值也小。可以认为，这是由于通过适当设定轴向相邻的混炼用转子区段(8a、8b)各自的轴向中心位置处的相位差，经由梢部19作用到混炼螺杆41的轴上的负荷在两个混炼用转子区段(8a、8b)上被相互抵消，施加在混炼螺杆41的轴上的侧偏负荷减小了的缘故。
以上就本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不受上述实施方式的限定，在不超出权利要求书所记载的范围内可以进行各种各样的改变而实施之。
例如，也可以在图5所示轴向相邻的混炼用转子区段8a与混炼用转子区段8b之间，作为衬垫组装进总长度为区段外径(旋转外径)以下的捏合盘区段(一条叶片或两条叶片)或螺杆区段(一条叶片或两条叶片)等区段。此外，也可以在轴向相邻的混炼用转子区段8a与混炼用转子区段8b之间组装进用来对一对混炼螺杆(41、41)的啮合进行调整的衬垫。
此外，在第2混炼部14因未熔融材料而产生侧偏负荷的场合，也可以在第2混炼部14的适当位置，将轴向相邻的混炼用转子区段这样进行替换，即，使得与相邻区段端部的叶片顶部的相位相同的场合相比，其相邻混炼用转子区段各自的轴向中心位置处的叶片顶部的相位错开得更大。
此外，在上述实施方式中，是按照混炼用转子区段的轴孔18中所设置的花键的最小节距即每隔12°来设定前述相位差的，但也可以以改变花键的最小节距等适当方式来任意设定前述相位差的大小。
此外，在上述实施方式中，是以混炼用转子区段(8a、8b)具有螺旋状混炼叶片的情况为例进行说明的，但本发明并不受此限定，也可以使混炼用转子区段具有平行于轴向延伸的混炼叶片。在这种场合也优选作如下设计，即，相邻混炼用转子区段以各自的混炼叶片的叶片顶部的相位彼此围绕轴错开的配置组装在混炼螺杆上。
当这样构成时，与上述实施方式同样，可防止各混炼用转子区段的梢部(叶片顶部)向双轴挤出机的腔室内壁的一个方向发生侧偏，将经由梢部作用到混炼螺杆的轴上的负荷以相邻的混炼用转子区段彼此相互抵消。此外，与上述实施方式同样，会在混炼用转子区段的彼此相邻的部位产生台阶等所谓不连续部分，因而可产生通过该部分使得混炼对象物的流动状态复杂化、混炼对象物的混合得到促进这一有利效果。因此，这种构成也能够在不降低混炼性能的情况下减少侧偏负荷作用到混炼螺杆的轴上的现象。
(本实施方式之概要)
将本实施方式归纳如下。
即，本实施方式的混炼螺杆是一种使混炼对象物流动并对该混炼对象物施加剪切力而使其成为达到期望混炼状态的混炼物的双轴挤出机的混炼螺杆，具有包括对前述混炼对象物进行混炼的至少两个混炼用转子区段的混炼用转子区段集合体，前述各混炼用转子区段在前述混炼螺杆的轴向上彼此相邻地组合，并且具有螺旋状混炼叶片和平行于前述轴向延伸的混炼叶片之中的至少一种，在前述轴向上彼此相邻的前述混炼用转子区段以下述配置组装在前述混炼螺杆上，即，彼此相邻的各自端部处的前述混炼叶片的叶片顶部的相位彼此错开，而且与相位相同地配置的场合相比，该相邻混炼用转子区段各自的轴向中心位置处的前述混炼叶片的叶片顶部的相位错开更大。
根据该混炼螺杆，相邻的各混炼用转子区段的混炼叶片的叶片顶部彼此配置成，与配置成相邻混炼用转子区段的端部处混炼叶片的叶片顶部相位相同的场合相比，它们的相位错开得更大，因此，可防止各混炼用转子区段的梢部(叶片顶部)向双轴挤出机的腔室内壁的一个方向发生侧偏，能够将经由前述梢部作用到混炼螺杆的轴上的负荷以彼此相邻的混炼用转子区段抵消。因此，能够减少侧偏负荷施加在混炼螺杆的轴上的现象。其结果，可防止混炼用转子区段或腔室寿命降低(早期磨损)。
此外，根据该混炼螺杆，彼此相邻的混炼用转子区段的相邻端部彼此的叶片顶部的相位不相同，因而会在混炼用转子区段的彼此相邻的部位产生台阶等所谓不连续部分，但可产生通过该部分使得混炼对象物的流动状态复杂化、混炼对象物的混合得到促进的有利效果。假设混炼效果过高，则只要以现有的公知技术适当采取使混炼叶片的总长度缩短或者使作为梢部与腔室内壁之间的间隙尺寸的叶梢间隙加大等应对措施即可。因此，不会因相邻混炼用转子区段的梢部的相位彼此错开而导致双轴挤出机的混炼性能降低。因此，该混炼螺杆能够在不降低混炼性能的情况下减少侧偏负荷施加在混炼螺杆的轴上的现象。
在上述混炼螺杆中，优选的方案是，前述混炼螺杆具有用来对前述混炼对象物进行混炼的多个混炼部，前述混炼用转子区段集合体配置在前述多个混炼部之中的距将前述混炼对象物向前述双轴挤出机进行供给的一侧最近的混炼部中。
侧偏负荷作用到具有混炼用转子区段的混炼螺杆的轴上的问题在未混炼的混炼对象物存在更多(混炼不充分)的混炼螺杆的前半部分表现明显，在多个混炼部之中距将混炼对象物向双轴挤出机进行供给的一侧最近的混炼部中最为显著。
因此，根据上述构成，能够更有效地获得可减少侧偏负荷作用到混炼螺杆的轴上的现象的优点，能够防止处于严酷运行条件下的距前述混炼对象物供给侧最近的混炼部中的混炼用转子区段或腔室内壁早期磨损。
在上述混炼螺杆中，优选的方案是，前述混炼用转子区段集合体的各混炼用转子区段，具有两条前述螺旋状混炼叶片并在轴向上具有该各混炼用转子区段的外径以下的长度，而且以下述配置组装在前述混炼螺杆上：前述相邻混炼用转子区段各自的轴向中心位置处的前述混炼叶片的叶片顶部的相位彼此以48°～147°的相位差相互错开。
根据该构成，混炼用转子区段的轴向长度为其外径以下，因而由多个混炼用转子区段构成的混炼用转子区段集合体可分割为多个区段。而且，由于分割的多个混炼用转子区段中相邻混炼用转子区段彼此的梢部的相位分别适当地相互错开，因而能够防止混炼用转子区段的梢部向双轴挤出机的腔室内壁的一个方向发生侧偏。即，通过使负荷承受部分散，可减少侧偏负荷施加在混炼螺杆的轴上的现象。
此外，根据该构成，相邻混炼用转子区段的叶片顶部的相位以48°～147°的相位差彼此错开，因此，能够使混炼螺杆的旋转轴转矩变动幅度降低到相邻区段端部的叶片顶部的相位相同的场合下的旋转轴转矩变动幅度的约60％以下。
在这种场合，其优选方案是，前述各混炼用转子区段以下述配置组装在前述混炼螺杆上：前述相邻混炼用转子区段各自的轴向中心位置处的前述混炼叶片的叶片顶部的相位彼此以78°～115°的相位差彼此错开。
根据该构成，相邻混炼用转子区段的叶片顶部的相位以78°～115°的相位差彼此错开，因此，能够使混炼螺杆的旋转轴转矩变动幅度降低到相邻区段端部的叶片顶部的相位相同的场合下的旋转轴转矩变动幅度的约40％以下。
在上述混炼螺杆中，优选的方案是，前述混炼用转子区段集合体的各混炼用转子区段，具有前述螺旋状的混炼叶片，而且在轴向上具有该各混炼用转子区段的外径的1/2以下的长度。
根据该构成，由多个混炼用转子区段构成的混炼用转子区段集合体可分割为更多个区段。而且，分割的多个混炼用转子区段中相邻区段彼此的梢部的相位分别适当地相互错开，因而能够更好地防止混炼用转子区段的梢部向双轴挤出机的腔室内壁的一个方向发生侧偏。即，使负荷承受部更分散，可进一步减少侧偏负荷施加在混炼螺杆的轴上的现象。
在上述混炼螺杆中，优选的方案是，前述混炼用转子区段集合体所包含的前述各混炼用转子区段成一体形成。
根据该构成，能够以一体形成的混炼用转子区段集合体构成可防止侧偏负荷作用到混炼螺杆的轴上的结构，因而可减少混炼用转子区段的总体数量，减少混炼螺杆的组装工时。
此外，作为本发明的双轴挤出机，是一种具备一对上述任一混炼螺杆的双轴挤出机，该一对混炼螺杆被设置成相互啮合且向同方向旋转。
根据该构成，可得到具有具备上述任一特征的混炼螺杆的双轴挤出机，能够在不降低其混炼性能的情况下减少侧偏负荷施加在混炼螺杆的轴上的现象。
此外，作为本发明的混炼螺杆的组装方法，是一种使混炼对象物流动并对该混炼对象物施加剪切力而使其成为达到期望混炼状态的混炼对象物的双轴挤出机的混炼螺杆的组装方法，具有将各自具有两条混炼叶片的至少两个混炼用转子区段以在前述混炼螺杆的轴向上彼此相邻的方式组装在该混炼螺杆上的工序，该将各混炼用转子区段组装在前述混炼螺杆上的工序包括将在前述轴向上彼此相邻的前述混炼用转子区段以下述配置组装在前述混炼螺杆上的工序：彼此相邻的各自端部处的前述混炼叶片的叶片顶部的相位彼此错开，而且与其相位相同地配置的场合相比，该相邻混炼用转子区段各自的轴向中心位置处的前述混炼叶片的叶片顶部的相位之间错开更大。
根据该混炼螺杆的组装方法，与上述混炼螺杆所具有的效果同样，能够防止混炼用转子区段的梢部(叶片顶部)向双轴挤出机的腔室内壁的一个方向发生侧偏，能够以彼此相邻的混炼用转子区段将经由前述梢部作用到混炼螺杆的轴上的负荷抵消。因此，能够减少侧偏负荷施加在混炼螺杆的轴上的现象。其结果，能够防止混炼用转子区段或腔室的寿命降低(早期磨损)。
此外，根据该混炼螺杆的组装方法，彼此相邻的混炼用转子区段的相邻端部彼此的叶片顶部的相位不相同，因此，虽然在混炼用转子区段的彼此相邻的部位会产生台阶等所谓的不连续部分，却能够产生通过该部分使混炼对象物的流动状态复杂化、混炼对象物的混合得到促进这一有利的效果。若假设混炼效果过高，则只要以现有的公知技术适当采取使混炼叶片的总长度缩短或者使作为梢部与腔室内壁之间的间隙尺寸的叶梢间隙加大等应对措施即可。因此，不会因相邻混炼用转子区段的梢部的相位彼此错开而导致双轴挤出机的混炼性能降低。因此，该混炼螺杆的组装方法能够在不降低混炼性能的情况下减少侧偏负荷施加在混炼螺杆的轴上的现象。
在上述混炼螺杆的组装方法中，优选的方案是，在将前述各混炼用转子区段组装在前述混炼螺杆上的工序中，以使前述相邻的混炼用转子区段各自的轴向中心位置处的前述混炼叶片的叶片顶部的相位之间以48°～147°的相位差彼此错开的配置，将前述各混炼用转子区段组装在前述混炼螺杆上。
根据该构成，使相邻混炼用转子区段的叶片顶部的相位以48°～147°的相位差彼此错开，因此，能够使混炼螺杆的旋转轴转矩变动幅度降低到相邻区段端部的叶片顶部的相位相同的场合下的旋转轴转矩变动幅度的约60％以下。
在这种场合，其优选方案是，在将前述各混炼用转子区段组装在前述混炼螺杆上的工序中，以前述相邻混炼用转子区段各自的轴向中心位置处的前述混炼叶片的叶片顶部的相位之间以78°～115°的相位差彼此错开的配置，将前述各混炼用转子区段组装在前述混炼螺杆上。
根据该构成，使相邻混炼用转子区段的叶片顶部的相位之间以78°～115°的相位差彼此错开，因而能够使混炼螺杆的旋转轴转矩变动幅度降低到相邻区段端部的叶片顶部的相位相同的场合下的旋转轴转矩变动幅度的约40％以下。

Claims (10)

1.一种双轴挤出机的混炼螺杆，该双轴挤出机使混炼对象物流动并对该混炼对象物施加剪切力而使混炼对象物成为达到期望混炼状态的混炼物，
该混炼螺杆具有混炼用转子区段集合体，所述混炼用转子区段集合体包括对所述混炼对象物进行混炼的至少两个混炼用转子区段，
所述各混炼用转子区段在所述混炼螺杆的轴向上彼此相邻地组合，并且，所述各混炼用转子区段具有螺旋状混炼叶片以及平行于所述轴向延伸的混炼叶片之中的至少一种，
在所述轴向上彼此相邻的所述混炼用转子区段以下述配置组装在所述混炼螺杆上：彼此相邻的混炼用转子区段各自的端部处的所述混炼叶片的叶片顶部的相位彼此错开，而且，与彼此相邻的混炼用转子区段各自的端部处的所述混炼叶片的叶片顶部的相位相同地配置的场合相比，该相邻混炼用转子区段各自的轴向中心位置处的所述混炼叶片的叶片顶部的相位彼此错开更大。
2.如权利要求1所述的混炼螺杆，其特征是，
所述混炼螺杆具有用来对所述混炼对象物进行混炼的多个混炼部，
所述混炼用转子区段集合体配置在所述多个混炼部之中距将所述混炼对象物向所述双轴挤出机进行供给的一侧最近的混炼部。
3.如权利要求1所述的混炼螺杆，其特征是，
所述混炼用转子区段集合体的各混炼用转子区段具有两条所述螺旋状混炼叶片并且在轴向上具有该各混炼用转子区段的外径以下的长度，而且，以下述配置组装在所述混炼螺杆上：所述相邻混炼用转子区段各自的轴向中心位置处的所述混炼叶片的叶片顶部的相位以48°～147°的相位差彼此错开。
4.如权利要求3所述的混炼螺杆，其特征是，
所述各混炼用转子区段以下述配置组装在所述混炼螺杆上：所述相邻混炼用转子区段各自的轴向中心位置处的所述混炼叶片的叶片顶部的相位以78°～115°的相位差彼此错开。
5.如权利要求1～4之任一权利要求所述的混炼螺杆，其特征是，
所述混炼用转子区段集合体的各混炼用转子区段具有所述螺旋状混炼叶片，而且在轴向上具有该各混炼用转子区段的外径的1/2以下的长度。
6.如权利要求1～4之任一权利要求所述的混炼螺杆，其特征是，
所述混炼用转子区段集合体所包含的所述各混炼用转子区段成一体形成。
7.一种双轴挤出机，具备权利要求1～4之任一权利要求所述的混炼螺杆，
该一对混炼螺杆设置成相互啮合且向同方向旋转。
8.一种混炼螺杆的组装方法，该混炼螺杆是双轴挤出机的混炼螺杆，该双轴挤出机使混炼对象物流动并对该混炼对象物施加剪切力而使混炼对象物成为达到期望混炼状态的混炼对象物，
该混炼螺杆的组装方法具有下述工序：将各自具有两条混炼叶片的至少两个混炼用转子区段以在所述混炼螺杆的轴向上彼此相邻的方式组装在该混炼螺杆上，
该将各混炼用转子区段组装在所述混炼螺杆上的工序包括将在所述轴向上彼此相邻的所述混炼用转子区段以下述配置组装在所述混炼螺杆上的工序：彼此相邻的混炼用转子区段各自的端部处的所述混炼叶片的叶片顶部的相位彼此错开，而且，与彼此相邻的混炼用转子区段各自的端部处的所述混炼叶片的叶片顶部的相位相同地配置的场合相比，该相邻混炼用转子区段各自的轴向中心位置处的所述混炼叶片的叶片顶部的相位之间错开更大。
9.如权利要求8所述的混炼螺杆的组装方法，其特征是，
在将所述各混炼用转子区段组装在所述混炼螺杆上的工序中，以下述配置将所述各混炼用转子区段组装在所述混炼螺杆上：使所述相邻的混炼用转子区段各自的轴向中心位置处的所述混炼叶片的叶片顶部的相位之间以48°～147°的相位差彼此错开。
10.如权利要求9所述的混炼螺杆的组装方法，其特征是，
在将所述各混炼用转子区段组装在所述混炼螺杆上的工序中，以下述配置将所述各混炼用转子区段组装在所述混炼螺杆上：所述相邻的混炼用转子区段各自的轴向中心位置处的所述混炼叶片的叶片顶部的相位之间以78°～115°的相位差彼此错开。
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