CN106457612A - 挤出机用螺杆、挤出机以及挤出方法 - Google Patents

Abstract

提供一种使连续供给来的原料不会滞留、通过使该原料进行剪切流动和拉伸流动而能连续地生成混炼物且生产率优异的技术。对原料一边进行混炼一边进行搬运的挤出机用螺杆(20)具备螺杆主体(20p)、搬运部(42a、42b、42c)、屏障部(43)、通路(64)。螺杆主体以轴线(41)为中心进行旋转。搬运部将原料沿着螺杆主体的在周向上连续的外周面在轴向上搬运。屏障部限制原料的搬运。通路具有入口(65)和出口(67)。搬运被屏障部限制的原料流入入口。从入口流入的原料朝向与搬运部的搬运方向相反的方向在通路中流通。出口在开设有入口的搬运部的搬运方向上游侧的位置处在螺杆主体的外周面(36s)上开口。

Description

挤出机用螺杆、挤出机以及挤出方法

技术领域

本发明涉及用于通过对连续地供给的原料进行混炼来生成混炼物、并将该混炼物连续地挤出的挤出机用螺杆以及挤出机和挤出方法。

背景技术

作为对原料进行混炼的技术，专利文献1揭示了一种分批式混炼装置，该分批式混炼装置不使用添加剂等，就能将原料分散为纳米级别而进行混炼。分批式混炼装置具备回馈型螺杆和缸，上述螺杆以能旋转的方式插入上述缸。在该混炼装置中反复进行循环处理，也就是将供给至缸内的原料从螺杆的后端送至前端的间隙后，再从该间隙返回至螺杆的后端。

在循环处理中，对原料施加“剪切作用”，并对原料施加“拉伸作用”，其中，上述“剪切作用”是在将原料从螺杆的后端送至前端的期间由旋转的螺杆与缸内表面之间的速度差而产生的，上述“拉伸作用”是在将原料从螺杆前端的间隙沿着螺杆的孔搬运的期间在从宽的部位通过窄的部位时产生的。

此时，在缸内，原料处于反复进行剪切流动和拉伸流动的状态。而且，根据反复进行剪切流动和拉伸流动的时间、即循环时间，来生产规定的混炼物。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2010/061872号文本

发明内容

发明所要解决的技术问题

可是，在专利文献1的装置中，如果不是在使恒定量的原料在缸内循环混炼，再将该混炼物从缸全部排出后，就无法进行接下来的混炼。换言之，在使原料在缸内的密闭的空间内循环的期间，无法将混炼物从该缸中连续地排出。因此，在提高混炼物的生产率方面，存在一定的局限性。

在这种情况下，通过准备多台专利文献1的装置，将进行循环处理的时刻错开，在表观上能获得与连续地生产混炼物时等量的混炼物。但是，这另外需要多台混炼装置的设备投资和确保设置空间所需的成本，结果是无法维持、提高混炼物的生产率。

于是，本发明的目的在于提供一种挤出技术，其能使混炼物从缸连续地排出，从而大幅地提高混炼物的生产率。

此外，为了获得分散至纳米级别的混炼物，还需要提高原料的混炼程度。为了实现该要求，只要增加对原料施加的剪切作用和拉伸作用的次数即可。为了增加该次数，例如只要沿着螺杆的轴向设置多个施加剪切作用的部分、多个施加拉伸作用的部分即可。但是，采用这样的结构会导致螺杆变长。

此外，原料的混炼程度能根据上述的施加次数进行预先设定。但是，在专利文献1的装置中，无法计测原料在缸内循环的次数，所以无法预先设定上述的施加次数。

于是，本发明的另一目的在于提供一种挤出技术，其能预先设定对原料施加的剪切作用和拉伸作用的次数，从而在不使螺杆变长的前提下大幅地提高原料的混炼程度。

解决技术问题所采用的技术方案

为了实现上述目的，本发明的挤出机用螺杆对原料一边进行混炼一边进行搬运，其具备：螺杆主体，该螺杆主体具有沿着原料的搬运方向的直线状的轴线，且以该轴线为中心进行旋转；多个搬运部，该多个搬运部沿着上述螺杆主体的轴向设置，且伴随着上述螺杆主体的旋转将原料沿着上述螺杆主体的在周向上连续的外周面在轴向上搬运；多个屏障部，该多个屏障部设于上述螺杆主体，且在与上述搬运部相邻的位置处限制原料的搬运；以及多个通路，该多个通路设于上述螺杆主体的内部，且具有入口和出口，上述入口在上述搬运部中的上述螺杆主体的外周面上开口，以使得因搬运被上述屏障部限制而压力升高的原料流入上述入口，从上述入口流入的原料朝着上述出口朝向与上述搬运部的搬运方向相反的方向在各上述通路中流通，并且，上述出口在开设有上述入口的上述搬运部的搬运方向上游侧的位置处在上述螺杆主体的外周面上开口。

本发明的挤出机具备上述挤出机用螺杆，利用该螺杆对原料进行混炼，并将混炼物在连续生成后挤出，其具备：料筒，该料筒具有以能旋转的方式插入有上述螺杆的缸；供给口，该供给口设于上述料筒，且向上述缸内供给原料；以及排出口，该排出口设于上述料筒，且供混炼物挤出。

本发明的一种挤出方法使用上述挤出机用螺杆对原料进行混炼，并将混炼物在连续生成后挤出，其中，利用上述螺杆主体的上述搬运部在轴向上搬运原料；通过利用上述螺杆主体的上述屏障部来限制原料的搬运，从而提高对原料施加的压力；上述压力升高的原料流入设置在上述螺杆主体的内部的上述通路，并且上述原料在该通路内朝向与上述搬运部的搬运方向相反的方向流通；使通过上述通路后的原料在开设有上述入口的上述搬运部的搬运方向上游侧的位置处返回至上述螺杆主体的外周面。

发明效果

根据本发明，能使混炼物从缸中连续地排出，从而能大幅地提高混炼物的生产率。

根据本发明，能预先设定对原料施加剪切作用和拉伸作用的次数，从而能在不使螺杆变长的前提下大幅地提高原料的混炼程度。

根据本发明，实现了以下结构：通过利用屏障部使由搬运部搬运来的原料流通至通路，使该原料从搬运部经由通路进行循环。藉此，通过沿着螺杆的轴向配置及构成上述循环结构，能使原料在螺杆的轴向的任意位置及范围中循环，并能对该原料交替地施加剪切作用和拉伸作用。

此外，由上述循环结构循环的一部分原料越过屏障部而被挤出，不会逆流。因此，能连续地生成混炼物。此外，根据上述循环结构，无需使挤出机用螺杆变长，就能增加对原料施加剪切作用和拉伸作用的次数和时间。

附图说明

图1是简略地表示本发明一实施方式的连续式高剪切加工装置的整体结构的立体图。

图2是第一挤出机的纵剖图。

图3是简略地表示第一挤出机中所组装的两根螺杆的结构的立体图。

图4是第三挤出机的横剖图。

图5是示出了挤出机用螺杆的外部结构的第二挤出机的横剖图。

图6是示出了挤出机用螺杆的内部结构的第二挤出机的横剖图。

图7是沿图6的F7-F7线的剖视图。

图8是表示挤出机用螺杆的螺杆元件的结构例的立体图。

图9是对横跨两个筒体而形成的通路的结构进行局部放大表示的剖视图。

图10是表示挤出机用螺杆的螺杆元件的另一结构例的立体图。

图11示意表示通过挤出机用螺杆产生的原料的流动状态的图。

图12是对第二挤出机的缸内的原料的流动状态进行局部放大表示的剖视图。

图13是简略地表示本发明变形例的第二挤出机的结构的剖视图。

图14是表示本发明变形例的挤出机用螺杆的外部结构的剖视图。

图15是对图14所示的屏障用圆环状体进行局部放大表示的立体图。

图16是简略地表示本发明的变形例中沿着筒体的内周面设置有通路的挤出机用螺杆的结构的纵剖图。

图17是简略地表示本发明的变形例中沿着旋转轴的外周面设置有通路的挤出机用螺杆的结构的纵剖图。

图18是简略地表示本发明的变形例中沿着键的表面设置有通路的挤出机用螺杆的结构的纵剖图。

图19是简略地表示本发明的变形例中螺杆主体由一根轴状构件形成的挤出机用螺杆的结构的纵剖图。

图20(A)是将本发明的变形例中通路的入口部分的结构放大表示的剖视图，图20(B)是沿图20(A)的F20B－F20B线的剖视图。

图21(A)是将本发明的变形例中通路的出口部分的结构放大表示的剖视图，图21(B)是沿图21(A)的F21B－F21B线的剖视图。

图22(A)是将本发明的变形例中通路的入口部分的结构放大表示的剖视图，图22(B)是沿图22(A)的F22B-F22B线的剖视图。

图23(A)是将本发明的变形例中通路的出口部分的结构放大表示的剖视图，图23(B)是沿图23(A)的F23B－F23B线的剖视图。

图24(A)是将本发明的变形例中通路的入口部分的结构放大表示的剖视图，图24(B)是沿图24(A)的F24B-F24B线的剖视图。

图25(A)是将本发明的变形例中通路的出口部分的结构放大表示的剖视图，图25(B)是沿图25(A)的F25B-F25B线的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一实施方式进行说明。

图1中示出了本实施方式的连续式高剪切加工装置1的结构。高剪切加工装置1通过将第一挤出机2、第二挤出机3和第三挤出机4串联连接而构成。另外，第三挤出机4未必是必需的装置，其可根据用途而组装在连续式高剪切加工装置1中。

第一挤出机2通过对材料5进行预混炼而使其熔融，将此时生成的熔融状态的材料5作为原料连续供给至第二挤出机3。第二挤出机3对从第一挤出机2连续供给来的原料施加剪切作用和拉伸作用，再将该混炼物连续地挤出。第三挤出机4将从第二挤出机3挤出后的混炼物中所含的气体成分吸引、除去，并将吸引、除去该气体成分后的混炼物排出到挤出机外。

另外，作为由第二挤出机3进行混炼的原料，不限定于聚碳酸酯树脂(PC)和聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)的熔融混合原料，也可采用在熔融状态的热塑性树脂中包含碳纤维的原料等各种原料。

[关于第一挤出机2]

如图2所示，第一挤出机2作为同向旋转型的双轴混炼机而构成，其具备彼此啮合的两根螺杆6a、6b和以能旋转的方式收纳该两根螺杆6a、6b的料筒7。两根螺杆6a、6b以平行且笔直地延伸的方式构成，能以彼此啮合的状态同向地旋转。料筒7具备：收纳部8，该收纳部8将彼此处于啮合状态的两根螺杆6a、6b以能旋转的方式收纳；和加热器(未图示)，该加热器用于对从投入部9(参照图1)投入到收纳部8中的材料5加热而使其熔融。

如图3所示，通过使两根螺杆6a、6b以彼此啮合的状态进行同向旋转，能一边对投入后的材料5(参照图1)进行搬运，一边对该材料5进行预混炼。彼此处于啮合状态的两根螺杆6a、6b由进料部10、混炼部11和抽吸部12构成。

进料部10、混炼部11和抽吸部12在各自的中央部形成有花键孔13。花键孔13中插入有花键轴14，该花键轴14与例如电动机等旋转装置(未图示)连接。通过使花键轴14旋转，能使进料部10、混炼部11和抽吸部12旋转。图2中，作为花键孔13的一例，示出了在两根螺杆6a、6b中的混炼部11的盘片19上形成的花键孔13。

根据这样的结构，通过使两根螺杆6a、6b同向地旋转，从投入部9投入到收纳部8中的材料5被进料部10搬运，在混炼部11中混炼后，被抽吸部12搬运，再连续供给至第二挤出机3。

进料部10中，在两根螺杆6a、6b上分别设置有螺棱15，该螺棱15朝着材料5的搬运方向且在与该螺杆6a、6b的旋转方向相反的方向上呈螺旋状扭转。双方的螺棱15以错开90°相位的状态彼此啮合，通过在该状态下使两根螺杆6a、6b旋转，能将投入后的材料5搬运至混炼部11。

抽吸部12中，在两根螺杆6a、6b上分别设置有螺棱16，该螺棱16朝着材料5的搬运方向且在与该螺杆6a、6b的旋转方向相反的方向上呈螺旋状扭转。双方的螺棱16以错开90°相位的状态彼此啮合，通过在该状态下使两根螺杆6a、6b旋转，能将由混炼部11混炼后的材料5搬运。

混炼部11中，在两根螺杆6a、6b上分别具备第一盘片区域11a、第二盘片区域11b和第三盘片区域11c。在第一盘片区域11a中具备多个盘片17，这些盘片17构造成与进料部10的螺棱15的螺旋方向一致，且对相邻的盘片17之间赋予相位差。同样地，在第三盘片区域11c中具备多个盘片18，这些盘片18构造成与抽吸部12的螺棱16的螺旋方向一致，且对相邻的盘片18之间赋予相位差。相对于此，第二盘片区域11b具备多个盘片19，这些盘片19以使相邻的盘片19正交的方式构成。

根据这样的第一挤出机2，通过对从投入部9投入收纳部8中的材料5一边通过加热使其熔融一边使其混合，能作为具有适合于第二挤出机3中的混炼的流动性的原料而生成。被熔融混合后的原料从该第一挤出机2被连续地挤出。

[关于第二挤出机3]

如图1所示，第二挤出机3作为单轴挤出机而构成，其具备一根挤出机用螺杆20和具有缸21a(参照图5、图6)的料筒21，其中，上述缸21a中以能旋转的方式插入有上述螺杆20。从第一挤出机2被连续挤出的原料经由通路部22被连续供给至第二挤出机3。第二挤出机3中，通过对原料施加剪切作用和拉伸作用，可连续生成混炼物。生成的混炼物经由通路部23被连续地供给至第三挤出机4。另外，具备该螺杆20的第二挤出机3的具体结构会在后面进行说明。

[关于第三挤出机4]

如图4所示，第三挤出机4作为单轴挤出机而构成，其具备：笔直地延伸的一根排气螺杆24；具有收纳部25a的料筒25，上述收纳部25a以能旋转的方式收纳上述排气螺杆24；以及真空泵26，该真空泵26用于将收纳部25a内部抽吸成负压。

在排气螺杆24上以螺旋状设置有螺棱27，该螺棱27用于将从第二挤出机3供给来的混炼物沿着收纳部25a搬运。螺棱27从排气螺杆24的基端朝向前端朝着与该排气螺杆24的旋转方向相反的方向扭转。排气螺杆24与例如电动机等旋转装置(未图示)连接。藉此，从第二挤出机3供给来的混炼物通过排气螺杆24的旋转而在收纳部25a中被连续搬运。

此外，在料筒25上设置有与真空泵26连接的排气口(vent-port)28，排气口28与连通孔25h连接，该连通孔25h贯穿该料筒25且与收纳部25a连通。此外，在料筒25上，在与排气螺杆24的前端相对的位置处设置有堵塞收纳部25a的头部29，头部29具有排出口29a，该排出口29a用于将脱泡后的混炼物排出。

根据这样的第三挤出机4，从第二挤出机3供给来的混炼物在通过排气螺杆24在收纳部25a内朝向头部29进行搬运的期间，在与排气口28相对的位置处受到真空泵26的真空压。藉此，可吸引、除去该混炼物中所含的气体状物质及其它挥发成分等。实施了脱气后的混炼物在从头部29的排出口29a被排出后，可加工成与用途相应的制品。

接着，对本实施方式的第二挤出机3的具体结构进行说明。

[第二挤出机3的概况]

如图5和图6所示，在第二挤出机3中，料筒21被分割成多个料筒元件30。各料筒元件30具有圆筒状的通孔30h，挤出机用螺杆20以能旋转的方式插入上述通孔30h。在这种情况下，通过以各通孔30h呈同轴状连续的方式使多个料筒元件30一体地结合，来构成具有一连串的缸21a的料筒21。另外，在附图中，作为一例，示出了使相邻的料筒元件30通过螺栓31相互结合而成的料筒21。

在位于料筒21的一端的料筒元件30上设置有供给口32。供给口32贯穿该料筒元件30而与缸21a连通。从第一挤出机2经由通路部22连续供给来的原料经由供给口32而被连续地供给至缸21a。

此外，在位于料筒21的另一端的料筒元件30上设置有排出口33。排出口33构成在以覆盖该另一端的料筒元件30的开口端的方式结合的盖体34上。藉此，在缸21a内混炼后的混炼物经由排出口33被连续地挤出。

此外，在各料筒元件30上还设置有供冷却水流动的冷却水通路35、未图示的加热器和温度传感器等。在这种情况下，通过控制加热器的打开/关闭，对料筒21进行加热，并将料筒21控制在预先设定的温度，能对缸21a内的原料进行加热。此时，在料筒21超过设定温度的情况下，通过使冷却水在冷却水通路35中流动而对料筒21进行冷却，将料筒21调整至预先设定的温度，能对缸21a内的原料进行冷却。

[关于挤出机用螺杆20]

如图5至图8所示，挤出机螺杆20具备螺杆主体20p。螺杆主体20p由多个圆筒状的筒体36和支承这些筒体36的一根旋转轴37构成。另外，本说明书中，螺杆主体20p(筒体36)的外周面36s是指该螺杆主体20p(筒体36)的不包含长轴方向的两端面的沿着周向的外周面。

旋转轴37从其基端至前端笔直地延伸。另外，在使挤出机用螺杆20以能旋转的方式插入料筒21的缸21a中的状态下，旋转轴37的基端被定位于设置有供给口32的料筒21的一端侧，旋转轴37的前端被定位于设置有排出口33的料筒21的另一端侧。

换个角度说，在使挤出机用螺杆20以能旋转的方式插入料筒21的缸21a中的状态下，该挤出机用螺杆20的基端被定位于设置有供给口32的料筒21的一端侧，挤出机用螺杆20的前端被定位于设置有排出口33的料筒21的另一端侧。

在旋转轴37的基端，以彼此呈同轴状的方式设置有连接部38和限位部40。连接部38构造成通过未图示的联接器能与例如电动机等旋转装置连接。限位部40构造成具有比连接部38的外形轮廓大的外形轮廓。

在从旋转轴37的前端到限位部40的端面的区域内设置有呈圆柱形状的支承部39(参照图6)。支承部39构造成具有比限位部40的外形轮廓小的外形轮廓。支承部39自限位部40的端面起以同轴状延伸，其全长具有与料筒21的缸21a的全长对应的长度。在来自未图示的旋转装置的旋转力传递至连接部38时，上述旋转轴37以从基端至前端的直线状的轴线41为中心进行旋转。

此外，多个圆筒状的筒体36以分别被旋转轴37的支承部39支承的方式构成。作为该支承结构的一例，在支承部39的外周面上设置有一对键51。各键51嵌入一对槽部50，上述一对槽部50形成于沿着支承部39的外周面在周向上错开180°的位置。各槽部50是将支承部39的外周面沿轴向局部切除而形成的。

此外，各筒体36构成为沿筒体36的内周面能使旋转轴39呈同轴状贯穿的结构。在各筒体36的内周面的沿周向错开180°的位置上形成有键槽53。上述一对键槽53是将该筒体36的内周面沿轴向局部切除而形成的。

在这种情况下，一边使各键51与各键槽53位置对齐，一边使旋转轴37的支承部39贯穿所有的筒体36的内周面。然后，在支承部39的前端经由套环54拧入固定螺钉55。此时，所有的筒体36被夹持在前端套环54与限位部40的基端套环56之间，通过该夹持力保持互相无缝隙地紧贴的状态。

根据上述的支承结构，通过使所有的筒体36在支承部39上呈同轴状地结合，该各筒体36与旋转轴37一体地被组装。通过将各筒体36与旋转轴37一体地组装，可作为从基端到前端沿轴向(长轴方向)延伸的棒状构件而构成螺杆主体20p。

此时，能使各筒体36与旋转轴37一起以轴线41为中心进行旋转，即能使螺杆主体20p以轴线41为中心进行旋转。此外，螺杆主体20p的基端与旋转轴37的基端一致，并且螺杆主体20p的前端与旋转轴37的前端一致。

在该状态下，各筒体36成为限定螺杆主体20p的外径D1(参照图7)的结构要素。即，沿着支承部39呈同轴状地结合的各筒体36被设定为外径D1彼此相同。螺杆主体20p(各筒体36)的外径D1是通过作为旋转轴37的旋转中心的轴线41而限定的直径。

藉此，构成螺杆主体20p(各筒体36)的外径D1是恒定值的分段式的螺杆20。分段式的螺杆20中，沿旋转轴37(即支承部39)能将多个螺杆元件以自由的顺序和组合保持。作为螺杆元件，例如能将至少形成有后述的螺棱45a、45b、45c、46、48的一部分的筒体36规定为一个螺杆元件。

由此，通过将螺杆20分段化，例如能大幅提高该螺杆20的规格的变更、调整或者维修、维护时的方便性。

另外，在本实施方式中，作为将多个筒体36和旋转轴37止转固定的结构，不限定于上述的键51与键槽53的组合，作为其替代，也可使用例如如图2所示的花键结构。

此外，分段式的螺杆20以同轴状收纳于料筒21的缸21a。具体而言，沿旋转轴37(支承部39)保持有多个螺杆元件的螺杆主体20p以能旋转的方式收纳于缸21a。在该状态下，在螺杆主体20p的外周面36s与缸21a的内表面21s之间形成有用于搬运原料的搬运路63。搬运路63的沿缸21a的径向的截面形状为圆环形，并且搬运路63沿着缸21a在轴向上延伸。

在本实施方式中，螺杆主体20p具有：搬运原料的第一至第三搬运部42a、42b、42c；以及对原料的流动进行限制的多个屏障部43。这些搬运部42a、42b、42c和屏障部43沿着螺杆主体20p的轴向(长轴方向)以交替排列的方式配置。

在螺杆主体20p的与料筒21的一端相对应的基端配置有第一搬运部42a。第二搬运部42b和第三搬运部42c从第一搬运部42a朝螺杆主体20p的前端相邻排列。此处，当将第一至第三搬运部42a、42b、42c设为一个组时，该组和屏障部43沿着螺杆主体20p的轴向(长轴方向)交替地排列。

在一个组中，第一至第三搬运部42a、42b、42c彼此相邻排列。第一搬运部42a、第二搬运部42b及第三搬运部42c依次从螺杆主体20p的基端朝前端排列。第三搬运部42c与屏障部43相邻。

此外，在螺杆主体20p的与料筒21的另一端对应的前端配置有排出用搬运部44。排出用搬运部44构造成将在缸21a内混炼后的混炼物朝着与其它搬运部42a、42b、42c的搬运方向相同的方向搬运。

[从挤出机用螺杆20的基端朝着前端将混炼物挤出的结构]

以下的说明中，螺杆主体20p的旋转方向(左旋转、右旋转)是指从该螺杆主体20p的基端侧进行观察时的旋转方向(左旋转、右旋转)。此外，螺棱45a、45b、45c、46、48的扭转方向(顺时针、逆时针)是指从螺杆主体20p的基端侧进行观察时的该螺棱45a、45b、45c、46、48的扭转方向(顺时针、逆时针)。

在第一至第三搬运部42a、42b、42c处设有呈螺旋状扭转的第一至第三螺棱45a、45b、45c。第一至第三螺棱45a、45b、45c从筒体36的沿着周向的外周面朝搬运路63伸出。上述螺棱45a、45b、45c从螺杆主体20p的基端朝前端向着与螺杆主体20p的旋转方向相反的方向扭转。在这种情况下，第二螺棱45b的扭转间距被设定成与第一及第三螺棱45a、45c的扭转间距相同或比该扭转间距小。此外，在排出用搬运部44处设有朝与螺杆主体20p的旋转方向相反的方向扭转的螺棱46。

另外，在使第二搬运部42b具有作为后述逆流防止部的功能、即防止原料逆流的功能的情况下，优选将该第二搬运部42b中的第二螺棱45b的扭转间距设定成比第三搬运路42c中的第三螺棱45c的扭转间距小。

在此，在使螺杆主体20p向左旋转来对原料进行混炼的情况下，各搬运部42a、42b、42c的螺棱45a、45b、45c以将原料从螺杆主体20p的基端朝着前端搬运的方式扭转。即，各螺棱45a、45b、45c的扭转方向与右旋螺纹相同地设定为顺时针。

此外，在使螺杆主体20p向左旋转来对原料进行混炼的情况下，排出用搬运部44的螺棱46以将原料从螺杆主体20p的基端朝着前端搬运的方式扭转。即，螺棱46的扭转方向与右旋螺纹相同地设定为顺时针。

相对于此，在使螺杆主体20p向右旋转来对原料进行混炼的情况下，各搬运部42a、42b、42c的螺棱45a、45b、45c以将原料从螺杆主体20p的基端朝着前端搬运的方式扭转。即，螺棱45a、45b、45c的扭转方向与左旋螺纹相同地设定为逆时针。

此外，在使螺杆主体20p向右旋转来对原料进行混炼的情况下，排出用搬运部44的螺棱46以将原料从螺杆主体20p的基端朝着前端搬运的方式扭转。即，螺棱46的扭转方向与左旋螺纹相同地设定为逆时针。

各屏障部43具有呈螺旋状扭转的螺棱48。螺棱48从筒体36的沿周向的外周面36s朝向搬运路63伸出。螺棱48朝着与螺杆主体20p的旋转方向相同的方向扭转。

在此，在使螺杆主体20p向左旋转来对原料进行混炼的情况下，各屏障部43的螺棱48以将原料从螺杆主体20p的前端朝着基端搬运的方式扭转。即，螺棱48的扭转方向与左旋螺纹相同地设定为逆时针。

相对于此，在使螺杆主体20p向右旋转来对原料进行混炼的情况下，各屏障部43的螺棱48以将原料从螺杆主体20p的前端朝着基端搬运的方式扭转。即，螺棱48的扭转方向与右旋螺纹相同地设定为顺时针。

在各屏障部43中，螺棱48的扭转间距被设定成与上述各搬运部42a、42b、42c、44中的螺棱45a、45b、45c、46的扭转间距相等或比它要小。此外，在螺棱45a、45b、45c、46、48的顶部与料筒21的缸21a的内表面21s之间确保有微小的间隙。

本实施方式的各屏障部43被设计成原料能越过该各屏障部43进行流动。换言之，本实施方式的各屏障部43被设计成在使挤出机用螺杆20以能旋转的方式插通料筒21的缸21a的状态下能供原料通过各屏障部43与缸21a之间。在这种情况下，各屏障部43的外径部43s与缸21a的内表面21s之间的间隙47(参照图12)优选设定在0.1mm以上且3mm以下的范围内。此外，更优选将间隙47设定在0.1mm以上且1.5mm以下的范围内。

另外，在各屏障部43中，作为设置螺棱48的替代，也可沿着螺杆主体20p的外周面36s设置在周向上连续的屏障用圆环状体57(参照图14、图15)。屏障用圆环状体57具有圆筒面57s，该圆筒面57s以轴线41为中心沿周向呈同心圆状地连续。圆筒面57s从筒体36的沿周向的外周面36s朝向搬运路63伸出。圆筒面57s与缸21a的内表面21s之间的间隔设定在上述间隙47的范围内。

此外，螺杆主体20p的沿轴向的搬运部42a、42b、42c、44的长度可根据例如原料的种类、原料的混炼程度、单位时间内的混炼物的生产量等进行适当设定。搬运部42a、42b、42c、44是在至少筒体36的外周面36s形成有螺棱45a、45b、45c、46的区域，但并不限定于螺棱45a、45b、45c、46的起点与终点之间的区域。

即，筒体36的外周面36s中的螺棱45a、45b、45c、46以外的区域有时也被视为搬运部42a、42b、42c、44。例如，在与具有螺棱45a、45b、45c、46的筒体36相邻的位置上配置有圆筒状的隔板或圆筒状的套环的情况下，该隔板或套环也可包含在搬运部42a、42b、42c、44内。

此外，螺杆主体20p的沿轴向的屏障部43的长度可根据例如原料的种类、原料的混炼程度、单位时间内的混炼物的生产量等进行适当设定。屏障部43起到阻止由搬运部42a、42b、42c送来的原料流动的功能。即，屏障部43构造成在原料的搬运方向的下游侧与第三搬运部42c相邻，并且妨碍由搬运部42a、42b、42c送来的原料通过螺棱48的顶部(外径部43s)与缸21a的内表面21s之间的间隙47。

上述的螺杆20中，各螺棱45a、45b、45c、46、48从彼此具有相同的外径D1的多个筒体36的外周面36s朝向搬运路63伸出。因此，各筒体36的沿周向的外周面36s对该螺杆20的小径进行限定。螺杆20的小径在螺杆20的全长范围内保持为恒定值。

如图5至图8所示，螺杆主体20p在其内部具有在轴向上延伸的多个通路64。多个通路64既可以沿着螺杆主体20p的周向彼此隔着间隔地排列，或者，也可以沿着该螺杆主体20p的轴向彼此隔着间隔地排列。在图中，作为一例，示出了将多个通路64沿着螺杆主体20p的轴向等间隔地排列的结构。

通路64设置在相对于螺杆20的旋转中心即轴线41偏心的位置。即，通路64从轴线41偏离。因此，通路64随着螺杆主体20p的旋转而绕着轴线41公转。

关于通路64的形状，只要是原料能流通，则其截面形状能设定为例如圆形、矩形、椭圆形等。在附图中，作为一例，示出了截面为圆形的孔即通路64。在这种情况下，该孔的内径(口径)优选设定为1mm以上且小于6mm。更优选将该孔的内径(口径)设定为1mm以上且小于5mm。

以下，对上述通路64的具体结构进行描述。

如图6、图8及图9所示，本实施方式的挤出机用螺杆20中，上述多个组(第一至第三搬运部42a、42b、42c)和多个屏障部43沿着轴向(长轴方向)交替排列而形成螺杆主体20p，在该螺杆主体20p的内部以沿轴向(长轴方向)彼此间存在间隔的方式设置有多个通路64。通过上述螺杆结构可实现具有螺杆主体20p的螺杆20，上述螺杆主体20p具有对原料连续施加剪切作用和拉伸作用的功能。

在本实施方式中，通路64构成于上述组中的第三搬运部42c的筒体36。即，在螺杆主体20p的内部，第三搬运部42c的筒体36具有筒状的壁面52，该壁面52限定孔即通路64。在这种情况下，通路64是仅由中空的空间形成的孔。壁面52将中空的通路64在周向上连续地包围。藉此，通路64构成为仅允许原料流通的中空的空间。换言之，在通路64的内部完全不存在构成螺杆主体20p的其它要素。在这种情况下，当螺杆主体20p旋转时，壁面52不以轴线41为中心进行自转而是绕着轴线41进行公转。

根据这样的通路64，由各搬运部42a、42b、42c在搬运路63中搬运的原料在该通路64中流动时，对该原料能有效地发挥从宽的部位(搬运路63)通过窄的部位(通路64)时产生的“拉伸作用”。

此处，在上述螺杆结构中，当着眼于形成有通路64的第三搬运部42c和在该第三搬运部42c的两侧与该第三搬运部42c相邻的第二搬运路42b及屏障部43时，能将上述结构看作在结构上一体化的一个单元。一个单元具有作为使原料在轴向上循环的轴向循环部的结构。

本实施方式的螺杆主体20p是将该单元沿轴向(长轴方向)排列多个、并使第一搬运部42a在它们之间与它们相邻而构成的。藉此，可实现上述轴向循环部设于多个部位的螺杆结构。

换言之，上述一个单元能看作在功能上一体化的一个模块。作为一个模块的功能，除了使原料在轴向上循环的功能之外，还例如可想到以下功能：对原料施加剪切作用的功能，对原料施加拉伸作用的功能，通过屏障部43阻止原料搬运的功能，将因屏障部43而压力升高的原料导向通路64的功能，在屏障部43的跟前形成原料填充率为100％的原料池R的功能等。

此外，在上述螺杆结构中，通路64还具有入口65、出口67以及将入口65与出口67之间连通的通路主体66。入口65及出口67在上述一个单元(轴向循环部)中设于一个第三搬运部42c的范围内。在第三搬运部42c的范围内，入口65设于通路主体66的一侧(靠螺杆主体20p的前端的部分)，并且出口67设于通路主体66的另一侧(靠螺杆主体20p的基端的部分)。

入口65和出口67的形成位置能在第三搬运部42c的范围内自由地进行设定。例如，在增大第三搬运部42c的循环周期的情况下，使入口65靠近屏障部43，并使出口67靠近第二搬运部42b。在减小第三搬运部42c的循环周期的情况下，使入口65远离屏障部43，并使出口67远离第二搬运部42b。在图中，作为一例，示出了增大循环周期的结构。

入口65是在第三搬运部42c的范围内从筒体36(螺杆主体20p)的外周面36s沿径向开凿的孔。入口65能通过例如使用钻头的机械加工而形成。其结果是，入口65的底部65a形成为被钻头的前端削成圆锥状的倾斜面。换言之，圆锥状的底部65a形成为朝着螺杆主体20p的外周面36s呈末端扩大形状的倾斜面。

出口67是在第三搬运部42c的范围内从筒体36(螺杆主体20p)的外周面36s沿径向开凿的孔。出口67能通过例如使用钻头的机械加工而形成。其结果是，出口67的底部67a形成为被钻头的前端削成圆锥状的倾斜面。换言之，圆锥状的底部67a形成为朝着螺杆主体20p的外周面36s呈末端扩大形状的倾斜面。

在本实施方式中，第三搬运部42c是沿着两个筒体36的外周面36s而构成的，这两个筒体36是沿着轴向彼此相邻的。通路主体66是横跨两个筒体36的内部而形成的。通路主体66由第一部分66a和第二部分66b构成。第一部分66a形成于一方筒体36的内部。第二部分66b形成于另一方筒体36的内部。

在一方筒体36中，第一部分66a沿轴线41平行地延伸。第一部分66a的一端在该筒体36的端面36a上开口。第一部分66a的另一端被该筒体36的端壁36b堵塞。此外，第一部分66a的另一端与上述入口65以连通的方式连接。

第二部分66b沿轴线41平行地延伸。第二部分66b的一端在该筒体36的端面36a上开口。另一方面，第二部分66b的另一端被该筒体36的端壁36b堵塞。此外，第二部分66b的另一端与上述出口67以连通的方式连接。

通路主体66能通过将形成有第一部分66a的筒体36和形成有第二部分66b的筒体36沿轴向紧固、使上述筒体36的端面36a彼此相互紧贴而形成。在该状态下，通路主体66沿着螺杆主体20p的轴向在中途不分岔地以一直线状连续并延伸。此外，该通路主体66的两侧以与上述入口65及出口67连通的方式连接。

在这种情况下，通路主体66的口径可设定得比入口65和出口67的口径小，也可设定为相同口径。无论在哪种情况下，由该通路主体66的口径限定的通路截面面积都设定得远小于上述圆环形的搬运路63的沿径向的圆环截面面积。

在本实施方式中，形成有螺棱45a、45b、45c、46、48中的至少一部分的各筒体36能看作与各搬运部42a、42b、42c、44及屏障部43对应的螺杆元件。在图8中，作为螺杆元件的一例，示出了设有上述通路64(入口65、通路主体66、出口67)的第三搬运部42c的筒体36。在该第三搬运部42c中，入口65及出口67形成于筒体36的外周面36s。

另外，作为通路64的另一结构，例如如图10所示，也可沿着轴向贯穿筒体36而形成通路主体66。在这种情况下，入口65及出口67是将筒体36的轴向的两端面局部切成凹状而形成的。根据上述结构，仅通过使横孔贯穿筒体36，就能构成一系列的通路主体66。

根据上述元件结构，能沿着旋转轴37(即支承部39)以自由的顺序和组合对多个螺杆元件进行保持。因此，根据例如原料的混炼程度，能实现各搬运部42a、42b、42c、44及屏障部43的更换和重组，并且能容易地进行更换和重组时的作业。

因此，在螺杆主体20p中形成通路64时，只要对与螺杆主体20p的全长相比长度短很多的各筒体36、即第三搬运部42c的两个筒体36分别实施用于设置通路64的加工即可。因此，形成通路64时的加工和处理变得容易。

此外，根据该元件结构，上述轴向循环部能以在轴向上排列多个的方式构成于螺杆主体20p。在各轴向循环部中，由第三搬运部42c沿轴向搬运来的原料因屏障部43限制了搬运而导致压力升高。此时，压力上升后的一部分原料在流入入口65之后，在通路主体66内朝出口67流动。然后，从出口67流出的原料被第二搬运部42b引导至第三搬运部42c的周向上的外周面36s。被引导至外周面36s的原料被第三搬运部42c沿轴向搬运，之后，反复进行上述相同的动作。

根据轴向循环部，对由第三搬运部42c沿轴向搬运来的原料施加“剪切作用”，并施加伴随螺旋状的螺棱45c自身的旋转而产生的搅拌作用，其中，上述“剪切作用”是因沿着搬运路63进行旋转的第三搬运部42c的第三螺棱45c与缸21a的内表面21s之间的速度差而产生的。此外，还对从入口65朝出口67在通路主体66中流动的原料施加上述“拉伸作用”。藉此，对该原料的纳米分散化得到促进。

由此，通过将多个轴向循环部设成沿着螺杆主体20p的轴向彼此间存在间隔(例如等间隔)，从而能实现剪切作用区域和拉伸作用区域在轴向上交替地连续的螺杆结构。在图中，作为一例，示出了具有多个轴向循环部和多个第一搬运部42a沿着轴向交替配置的螺杆结构的挤出机用螺杆20。

此外，在该轴向循环部中，通过将第二搬运部42b的第二螺棱45b的扭转间距设定成比第三搬运部42c的第三螺棱45c的扭转间距小，能使第二搬运部42b具有作为逆流防止部的功能。在这种情况下，第二搬运部42b的第二螺棱45b的沿搬运方向搬运原料的搬运力提高了与扭转间距的减小量相应的程度。换言之，该第二搬运部42b的第二螺棱45b的抑制原料朝与搬运方向相反的方向流动的抑制力提高与扭转间距的减小量相应的程度。

藉此，可利用第二搬运部42b防止从第三搬运部42c的出口67流出的原料朝与搬运方向相反的方向流动。同时，可利用第二搬运部42b促进从出口67流出的原料朝搬运方向流动。其结果是，能无遗漏且有效地使原料遍及第三搬运部42c的整个周向。

接下来，对利用具有上述结构的挤出机用螺杆20混炼原料的动作进行说明。在该动作说明中，假定一边使挤出机用螺杆20沿逆时针向左旋转，一边将混炼物从螺杆主体20p的基端朝着前端挤出的情况。在这种情况下，从第一挤出机2向具备挤出机用螺杆20的第二挤出机3连续地供给原料。该原料是在第一挤出机2中通过对多种材料进行预混炼而生成的熔融状态的原料。

如图11和图12所示，供给至第二挤出机3的原料从料筒21的供给口32(参照图5和图6)被连续地供给至螺杆主体20p的外周面36s。供给来的原料被第一至第三搬运部42a、42b、42c的第一至第三螺棱45a、45b、45c从螺杆主体20p的基端朝前端沿S1方向搬运。

在沿S1方向被搬运的期间，原料被施加“剪切作用”，并被施加伴随螺旋状的螺棱45a、45b、45c自身的旋转而产生的搅拌作用，其中，上述“剪切作用”是因沿着搬运路63进行旋转的各搬运部42a、42b、42c的螺棱45a、45b、45c与缸21a的内表面21s之间的速度差而产生的。藉此，对该原料的纳米分散化得到促进。

在S1方向上被搬运的原料的搬运受到屏障部43的限制。即，屏障部43的螺棱48起到将原料朝向与S1方向相反的方向从螺杆主体20p的前端朝向基端搬运的作用。其结果是，该原料的流动被屏障部43限制。

由于原料的流动被限制，因而施加于该原料的压力提高。具体而言，在图12中，以渐变色表示搬运路63中的与螺杆主体20p的第三搬运部42c对应的部位的原料的填充率。即，在该搬运路63中，色调越浓则原料的填充率越高。从图12可知，在与第三搬运部42c对应的搬运路63中，随着靠近屏障部43，原料的填充率变高。在屏障部43的跟前，原料的填充率为100％。

因此，在屏障部43的跟前可形成原料的填充率为100％的“原料池R”。在原料池R中，因原料的流动被限制而导致该原料的压力上升。压力上升的原料从在第三搬运部42c(筒体36)的外周面36s上开口的入口65连续地流入通路主体66，且在该通路主体66内朝向与S1方向相反的方向从螺杆主体20p的前端朝着基端在S2方向上流通。

如上所述，由通路主体66的口径限定的通路截面面积远小于沿缸21a的径向的搬运路63的圆环截面面积。换个角度说，由通路主体66的口径确定的扩展区域远小于圆环形状的搬运路63的扩展区域。因此，从入口65流入通路主体66时，原料被急剧节流，从而对该原料施加“拉伸作用”。

此外，因为通路截面面积比圆环截面面积小很多，所以积存于原料池R的原料不会消失。即，积存于原料池R的原料的一部分连续地流入入口65。在此期间，新原料被第三搬运部42c的第三螺棱45c朝向屏障部43送入。其结果是，原料池R的在屏障部43跟前的填充率可始终维持在100％。此时，即便由第三螺棱45c搬运的原料的搬运量发生稍许变动，该变动状态也会被残留在原料池R中的原料吸收。藉此，能将原料连续且稳定地供给至通路主体66。因此，在该通路主体66中，对原料能不间断地连续施加拉伸作用。

通过通路主体66后的原料从出口67向螺杆主体20p的外周面36s流出。从出口67流出的原料被第二搬运部42b引导至第三搬运部42c的周向上的外周面36s，该第二搬运部42b具有作为上述逆流防止部的功能。

引导至外周面36s的原料被第三搬运部42c朝S1方向搬运。朝S1方向搬运的原料因其搬运被屏障部43限制而流入入口65，然后，反复进行上述相同的动作。

在反复进行上述动作的期间，由屏障部43限制了流动的一部分原料通过屏障部43的外径部43s与缸21a的内表面21s的间隙47而被供给至在该屏障部43的下游侧与该该屏障部43相邻的第一搬运部42a。

上述搬运部42a、42b、42c和屏障部43在轴向上交替地排列于螺杆主体20p。换言之，上述轴向循环部和第一搬运部42a在轴向上交替地排列。因此，反复进行上述一系列的剪切动作和拉伸动作。藉此，缸21a内的原料在反复进行剪切流动和拉伸流动的状态下从螺杆主体20p的基端朝前端连续地进行搬运。其结果是，原料的混炼程度得到强化。

朝螺杆主体20p的前端搬运被混炼至纳米级别的混炼物。搬运来的混炼物被排出用搬运部44的螺棱46向S1方向搬运后，从排出口33(参照图5和图6)被连续地挤出。

对于从第二挤出机3的排出口33挤出的混炼物，在第三挤出机4中吸引、除去该混炼物中所含的气体成分后，将该混炼物排出到挤出机外。将排出后的混炼物浸渍在例如水槽内蓄积的冷却水中，将其强制冷却。如此，得到所需的树脂成型品。

在此，对在通过上述的剪切动作和拉伸动作来混炼原料的情况下其混炼物的高分散确认试验的结果进行说明。

在试验时，将聚碳酸酯树脂(PC)和聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)这两种材料5供给至第一挤出机2，通过进行预混炼，生成了熔融状态的材料5。接着，将该熔融状态的材料5作为第二挤出机3的原料从第一挤出机2连续地供给至第二挤出机3。

在该试验中，以将上述轴向循环部沿着轴向配置于三个部位、并使原料通过各通路64的方式构成挤出机用螺杆20。此外，以下述的方式设定挤出机用螺杆20的规格。即，将螺杆直径设定为36mm，将螺杆有效长度(L/D)设定为16.7，将螺杆转速设定为2500rpm，将原料供给量设定为10.0kg/h，将料筒设定温度设定为240℃。

根据该试验，能连续地获得作为目标的透明的混炼物。

以上，根据本实施方式，通过使剪切作用区域和拉伸作用区域在轴向上交替连续，能一边对原料施加剪切作用和拉伸作用，一边连续地生成混炼物。在这种情况下，能将原料从第一挤出机2连续供给至第二挤出机3，而不会使原料滞留。藉此，不是表观上的连续生产，而是能实现混炼物的完全连续生产。

其结果是，能一边使第一挤出机2和第二挤出机3的运转条件相互关联，一边将各挤出机设定为最佳的运转条件。例如，在用第一挤出机2对树脂进行预混炼的情况下，能与以往同样地将螺杆转速设定为100rpm至300rpm。因此，能实现树脂的充分的加热和熔融以及预混炼。此时，在第二挤出机3中，能使螺杆20以600rpm至3000rpm的高速进行旋转。因此，对树脂能交替且高效地施加剪切作用和拉伸作用。

此外，根据本实施方式，仅沿着轴向排列轴向循环部，就能准确地设定对原料施加的剪切作用及拉伸作用的次数。藉此，能始终生成最佳混炼程度的混炼物。在这种情况下，在各轴向循环部中，循环的一部分原料越过屏障部43而被连续地搬运，因此，不会对混炼物的完全连续生产产生阻碍。

此外，根据本实施方式，在各轴向循环部中，能使原料在一个通路64中流通多次。因此，无需增大螺杆20的全长或新增设对原料施加拉伸作用的机构，能增加拉伸作用的施加次数。藉此，能实现挤出机用螺杆20的小型化，并能提高混炼的程度。

此外，根据本实施方式，通过将螺杆主体20p(各筒体36)的外径D1设定为恒定值，换言之，通过将螺杆20的小径在该螺杆20的全长范围内设定为恒定值，能实现可将多个螺杆元件按照自由的顺序和组合加以保持的分段式螺杆20。通过将螺杆20分段化，例如能大幅提高该螺杆20的规格的变更、调整或者维修、维护时的方便性。

此外，通过将螺杆20的小径在该螺杆20的全长范围内设定为恒定值，用于搬运原料的搬运路63在螺杆20的全长范围内为同样的圆环形的截面形状，在对原料交替施加剪切作用和拉伸作用时，能依次均匀地施加，并能进行均匀的混炼。

此外，根据本实施方式，通过将通路64(通路主体66)的截面面积设定得远小于用于搬运原料的搬运路63的截面面积，能均匀、稳定且高效地对通过该通路64(通路主体66)的原料施加拉伸作用。

此外，因为不具有以往的单轴挤出机的螺杆所具备的可塑化区域，而是制成将搬运部42a、42b、42c、屏障部43和通路64组合配置的螺杆20，所以能容易地操作第二挤出机3。

以上，对本发明的一实施方式进行了说明，但本发明不限定于该实施方式，像以下这样的变形例也包含于本发明的技术范围。

[从挤出机用螺杆20的前端朝着基端将混炼物挤出的结构]

以下的说明中，螺杆主体20p的旋转方向(左旋转、右旋转)是指从该螺杆主体20p的基端侧进行观察时的旋转方向(左旋转、右旋转)。此外，螺棱60a、60b、60c、61a、61b、61c的扭转方向(顺时针、逆时针)是指从螺杆主体20p的基端侧进行观察时的该螺棱60a、60b、60c、61a、61b、61c的扭转方向(顺时针、逆时针)。

图13中示出了本发明变形例的第二挤出机3以及应用于该第二挤出机3的本发明变形例的挤出机用螺杆20的结构。

在本变形例的第二挤出机3中，供给口32设置在料筒21的另一端侧，排出口33设置在料筒21的一端侧。另外，挤出机用螺杆20是通过使第一至第三搬运部58a、58b、58c和多个屏障部59a、59b、59c从螺杆主体20p的前端朝基端交替地配置而构成的。

另外，在将本变形例的挤出机用螺杆20以能旋转的方式插入料筒21的缸21a的状态下，挤出机用螺杆20和螺杆主体20p的基端定位于设有排出口33的料筒21的一端侧，挤出机用螺杆20和螺杆主体20p的前端定位于设有供给口32的料筒21的另一端侧。

在这种情况下，各搬运部58a、58b、58c构造成将从供给口32供给来的原料朝排出口33沿S1方向搬运。配置于前端屏障部59b与基端屏障部59c之间的各屏障部59a构造成对各搬运部58a、58b、58c搬运原料进行限制。另外，基端屏障部59c设于螺杆主体20p的基端，并以使由与该基端屏障部59c相邻的第一搬运部58a搬运来的混炼物朝向排出口33的方式进行限制。另一方面，前端屏障部59b设于螺杆主体20p的前端，并以使从供给口32供给来的原料朝向搬运方向S1的方式进行限制。

在各搬运部58a、58b、58c上设置有沿着螺杆主体20p的外周面36s呈螺旋状扭转的第一至第三螺棱60a、60b、60c，该各螺棱60a、60b、60c从螺杆主体20p的基端朝着前端朝向与该螺杆主体20p的旋转方向相同的方向扭转。

图13中示出了使螺杆主体20p向左旋转以对原料进行混炼时的结构。在这种情况下，各螺棱60a、60b、60c的扭转方向以将原料从螺杆主体20p的前端朝向基端搬运的方式与左旋螺纹同样地设定为逆时针。另外，在使螺杆主体20p向右旋转来对原料进行混炼的情况下，只要将各螺棱60a、60b、60c的扭转方向设定为与上述向左旋转的情况相反即可。

此外，通过将第二搬运部58b的第二螺棱60b的扭转间距设定成比第三搬运部58c的第三螺棱60c的扭转间距小，能使第二搬运部58b具有作为逆流防止部的功能。在这种情况下，第二搬运部58b的第二螺棱60b的沿搬运方向搬运原料的搬运力提高与扭转间距的减小量相应的程度。换言之，该第二搬运部58b的第二螺棱60b的抑制原料朝与搬运方向相反的方向流动的抑制力提高与扭转间距的减小量相应的程度。

藉此，可利用第二搬运部58b防止从第三搬运部58c的出口67流出的原料朝与搬运方向相反的方向流动。同时，可利用第二搬运部58b促进从出口67流出的原料朝搬运方向流动。其结果是，能无遗漏且有效地使原料遍及第三搬运部58c的整个周向。

此外，在各屏障部59a、59b、59c中，既可设置沿着螺杆主体20p的外周面36s在周向上连续的屏障用圆环状体57(参照图14和图15)，也可设置沿着螺杆主体20p的外周面36s呈螺旋状扭转的屏障用螺棱61a、61b、61c(参照图13)。

在设置屏障用螺棱61a、61b、61c的情况下，在配置于螺杆主体20p的基端的基端屏障部59c处设置有屏障用螺棱61c，该屏障用螺棱61c从螺杆主体20p的基端朝向前端朝着与该螺杆主体20p的旋转方向相反的方向扭转。另一方面，在配置于螺杆主体20p的前端的前端屏障部59b处设置有屏障用螺棱61c，该屏障用螺棱61c从螺杆主体20p的基端朝向前端朝着与该螺杆主体20p的旋转方向相同的方向扭转。此外，在设于上述两个屏障部59b、59c之间的各屏障部59a处设有屏障用螺棱61a，该屏障用螺棱61a从螺杆主体20p的基端朝向前端朝着与该螺杆主体20p的旋转方向相反的方向扭转。

在此，在使螺杆主体20p向左旋转来对原料进行混炼的情况下，前端屏障部59b中的屏障用螺棱61b的扭转方向从螺杆主体20p的基端朝向前端以与左旋螺纹同样的方式设定为逆时针。另一方面，除此以外的各屏障部59a、59c的屏障用螺棱61a、61c的扭转方向从螺杆主体20p的基端朝向前端以与右旋螺纹相同的方式设定为顺时针。另外，在使螺杆主体20p向右旋转来对原料进行混炼的情况下，只要将各屏障用螺棱61a、61b、61c的扭转方向设定为与上述向左旋转的情况相反即可。

此外，除此以外的结构(例如形成于第三搬运部58c的筒体36的通路64的结构)能根据上述的“从挤出机用螺杆20的基端朝着前端将混炼物挤出的结构”进行设定，所以省略其说明。

接下来，对利用具有上述结构的挤出机用螺杆20混炼原料的动作进行说明。在该动作说明中，假定一边使挤出机用螺杆20沿逆时针向左旋转，一边将混炼物从螺杆主体20p的前端朝着基端挤出的情况。

如图13所示，从料筒21的供给口32连续地供给至螺杆主体20p的外周面36s的原料被第一至第三搬运部58a、58b、58c的螺棱60a、60b、60c从螺杆主体20p的前端朝着基端在S1方向上搬运。

在沿S1方向被搬运期间，原料被施加“剪切作用”，并被施加伴随螺旋状的各螺棱60a、60b、60c自身的旋转而产生的搅拌作用，其中，上述“剪切作用”是因沿着搬运路63进行旋转的各搬运部58a、58b、58c的螺棱60a、60b、60c与缸21a的内表面21s之间的速度差而产生的。藉此，对该原料的纳米分散化得到促进。

沿着搬运路63在S1方向上被搬运的原料的搬运受到屏障部59a的限制。即，屏障部59a的螺棱61a以将原料朝向与S1方向相反的方向从螺杆主体20p的基端朝向前端搬运的方式扭转。其结果是，该原料的流动被屏障部59a限制。

由于原料的流动被阻止，因而施加于该原料的压力升高。虽然没有特别图示，但本变形例也与上述的实施方式同样，在屏障部59a的跟前，原料的填充率为100％，该原料的压力升高。压力升高了的一部分原料从入口65连续流入通路主体66，上述原料在该通路主体66内朝向与S1方向相反的方向从螺杆主体20p的基端朝向前端在S2方向上流通。在S2方向上流通期间，对原料施加上述的“拉伸作用”。

通过通路主体66后的原料从出口67向螺杆主体20p的外周面36s流出。从出口67流出的原料被第二搬运部58b引导至第三搬运部58c的周向上的外周面36s，该第二搬运部58b具有作为上述逆流防止部的功能。

引导至外周面36s的原料被第三搬运部58c朝S1方向搬运。朝S1方向搬运的原料因其搬运被屏障部59a限制而流入入口65，然后，反复进行上述相同的动作。

在反复进行上述动作的期间，由屏障部59a限制了流动的一部分原料通过屏障部59a的外径部与缸21a的内表面21s的间隙47而被供给至在该屏障部59a的下游侧与该屏障部59a相邻的第一搬运部58a。

在螺杆主体20p中，上述的搬运部58a、58b、58c和屏障部59a在轴向上交替排列，因此，可反复进行上述的一系列的剪切动作和拉伸动作，籍此，缸21a内的原料在反复进行剪切流动和拉伸流动的状态下，从螺杆主体20p的前端朝向基端被连续地搬运。藉此，原料的混炼程度得到强化。

此外，朝螺杆主体20p的基端搬运被混炼至纳米级别的混炼物。搬运来的混炼物在由与基端屏障部59c相邻的第一搬运部58a朝S1方向搬运之后，其搬运一边被基端屏障部59c限制，一边从排出口33连续地挤出。

另外，本变形例的第二挤出机3以及挤出机用螺杆20的效果与上述的一实施方式同样，所以省略其说明。

[其它的变形例]

在上述的一实施方式中，假定了将通路64(具体是通路主体66)形成于螺杆主体20p(筒体36)的内部的情况，作为其替代，也可在使旋转轴37的支承部39沿着构成螺杆主体20p的各筒体36的内周面贯穿时，在各筒体36与旋转轴37间的边界部分构成通路64(通路主体66)。另外，作为本变形例的结构，在图16至图19中示出了与图7对应的部分的结构。

图16所示的通路64由壁面52a构成，该壁面52a是使筒体36的内周面的一部分沿轴向凹陷成凹状而形成的。在这种情况下，通过使旋转轴37(支承部39)贯穿于筒体36的内周面，能限定由壁面52a和支承部39的外周面围成的通路64。

图17所示的通路64由壁面52b构成，该壁面52b是使旋转轴37(支承部39)的外周面的一部分沿轴向凹陷成凹状而形成的。在这种情况下，通过使旋转轴37(支承部39)贯穿于筒体36的内周面，能限定由壁面52b和筒体36的内周面围成的通路64。

图18所示的通路64由壁面52c构成，该壁面52c是使键51的外周面的一部分沿轴向凹陷成凹状而形成的。在这种情况下，通过使旋转轴37(支承部39)贯穿于筒体36的内周面，能限定由壁面52c和键槽53的槽底面围成的通路64。

在任一通路64中，只要将露出于外部的部分加工成凹状，就能形成壁面52a、52b、52c，因此，能容易地进行形成作业。在这种情况下，作为凹状的壁面52a、52b、52c的形状，例如能采用半圆形、三角形、椭圆形、矩形等各种形状。

此外，在上述的一实施方式中，由多个筒体36和旋转轴37构成了螺杆主体20p，作为其替代，也可如图19所示，由笔直的一根轴状构件20t来构成螺杆主体20p。在这种情况下，在该坚实的螺杆主体20p的外周面上设置上述的搬运部及屏障部，且在该螺杆主体20p的内部设置上述的通路64。另外，在附图中，作为一例，示出了设置在相对于轴线41偏心的位置且由筒状的壁面52d限定的一对通路64，但是各通路64的配置并不因此而受到限定。

此外，在上述的一实施方式中，假定了两端被完全堵塞的通路64，作为其替代，也可采用两端能开放的通路64。该通路64能应用如下的形成方法。即，预先形成通路构成部，该通路构成部在轴向上贯穿螺杆主体20p。接着，沿着该一系列的通路构成部，将多个堵塞体以彼此间存有间隔且能拔出的方式插入。藉此，通过相邻的堵塞体来形成两端能开放的通路构成部。接着，通过使通路构成部的两侧在螺杆主体20p的外周面36s上开口，能形成本变形例的通路64。

在上述的一实施方式中，作为第二挤出机3，假定了装载有一根挤出机用螺杆20的单轴挤出机，作为其替代，也可将第二挤出机3构造成装载有两根挤出机用螺杆20的双轴挤出机。

另外，在上述的一实施方式中，在图6及图9中示出了通路主体66的两侧在偏离入口65和出口67的底部65a、67a的位置处与该入口65和出口67连接的通路64。但是，通路主体66与入口65及出口67之间的连接关系不限定于上述的一实施方式，如下所述的连接关系也包含在本发明的技术范围内。

在图20至图25中，作为一例，示出了通路主体66的两侧与入口65及出口67的底部65a、67a连接的通路64。具体而言，通路主体66的一侧即上述第一部分66a的另一端与入口65的底部65a连接。此外，通路主体66的另一侧即上述第三部分66c的另一端与出口67的底部67a连接。

在图20(A)、图20(B)和图21(A)、图21(B)中示出了第一变形例的通路64。在该通路64中，入口65的底部65a与通路主体66的一侧(第一部分66a的另一端)的端面连接。在底部65a形成有与通路主体66(第一部分66a)连通的一个开口65b。另一方面，出口67的底部67a与通路主体66的另一侧(第二部分66b的另一端)的端面连接。在底部67a形成有与通路主体66(第二部分66b)连通的一个开口67b。

入口65的一个开口65b形成于与底部65a相向的区域，上述底部65a形成为朝着螺杆主体20p的外周面36s呈末端扩大的形状。另一方面，出口67的一个开口67b形成于与底部67a相向的区域，上述底部67a形成为朝着螺杆主体20p的外周面36s呈末端扩大的形状。

在这种情况下，流入入口65的原料沿底部65a的斜坡被导向开口65b。其结果是，原料不会在该入口65内滞留，而是所有原料连续且顺畅地流入通路主体66。通过通路主体66后的原料接着流入出口67。流入出口67的原料沿底部67a的斜坡被导向螺杆主体20p的外周面36s。其结果是，原料不会在该出口67内滞留，而是所有原料连续且顺畅地流向螺杆主体20p的外周面36s。

藉此，能避免在通路64内原料滞留在局部，同时还能无遗漏且均匀连续地对通过该通路64的原料施加拉伸作用。

在图22(A)、图22(B)和图23(A)、图23(B)中，示出了第二变形例的通路64。在该通路64中，入口65的底部65a与通路主体66的一侧(第一部分66a的另一端)的靠近端面66s的部分、即端面66s跟前的部分连接。在底部65a形成有与通路主体66(第一部分66a)连通的两个开口65b。另一方面，出口67的底部67a与通路主体66的另一侧(第二部分66b的另一端)的靠近端面66的部分、即端面66s跟前的部分连接。在底部67a形成有与通路主体66(第二部分66b)连通的两个开口67b。

入口65的两个开口65b形成于与底部65a相向的区域，上述底部65a形成为朝着螺杆主体20p的外周面36s呈末端扩大的形状。另一方面，出口67的两个开口67b形成于与底部67a相向的区域，上述底部67a形成为朝着螺杆主体20p的外周面36s呈末端扩大的形状。另外，因为第二变形例的通路64的作用及效果与上述第一变形例的通路64相同，所以在此省略其说明。

在上述一实施方式和变形例中，入口65和出口67的开口方向假定为与轴线41正交的方向，但并不限定于此。例如，如图24(A)、图24(B)和图25(A)、图25(B)所示，也可将入口65和出口67的开口方向设定为与轴线41交叉的方向(以虚线表示的方向)。在这种情况下，从通路主体的两侧朝多个方向开口，藉此，也可设置多个入口65、65-1和多个出口67、67-1。

此外，优选将入口65构造成相对于螺杆主体20p的外周面36s凹陷。藉此，能使原料更容易流入入口65。

此外，在上述实施方式及变形例中，假设了具备与轴线41平行的通路主体66的通路64，但并不限定于此，具备与轴线41交叉的通路主体66的通路64也包含在本发明的技术范围内。例如，通过去除出口67，使一侧与入口65连接的通路本体66的另一侧直接在螺杆主体20p(筒体36)的外周面36s上开口。在这种情况下，构成了从一侧朝另一侧向上倾斜的通路主体66。

根据上述结构，从入口65流入通路主体66的原料受到螺杆主体20p旋转时的离心作用，从而可进一步顺利地在通路主体66中流通，并流出至螺杆主体20p(筒体36)的外周面36s。此时，拉伸作用进一步高效且连续地施加于原料。其结果是，能进一步使原料的混炼程度强化。

符号说明

20 挤出机用螺杆

20p 螺杆主体

36 筒体

37 旋转轴

38 连接部

39 支承部

40 限位部

41 轴线

42a、42b、42c 搬运部

43 屏障部

44 排出用搬运部

45a、45b、45c、46 螺棱

47 间隙

48 屏障用螺棱

64 通路

65 入口

66 通路主体

67 出口。

Claims (12)

1.一种挤出机用螺杆，对原料一边进行混炼一边进行搬运，其特征在于，具备：

螺杆主体，该螺杆主体具有沿着原料的搬运方向的直线状的轴线，且以该轴线为中心进行旋转；

多个搬运部，该多个搬运部沿着所述螺杆主体的轴向设置，且伴随着所述螺杆主体的旋转将原料沿着所述螺杆主体的在周向上连续的外周面在轴向上搬运；

多个屏障部，该多个屏障部设于所述螺杆主体，且在与所述搬运部相邻的位置处限制原料的搬运；以及

多个通路，该多个通路设于所述螺杆主体的内部，且具有入口和出口，

所述入口在所述搬运部中的所述螺杆主体的外周面上开口，以使得因搬运被所述屏障部限制而压力升高的原料流入所述入口，

从所述入口流入的原料朝着所述出口朝向与所述搬运部的搬运方向相反的方向在各所述通路中流通，

所述出口在开设有所述入口的所述搬运部的搬运方向上游侧的位置处在所述螺杆主体的外周面上开口。

2.如权利要求1所述的挤出机用螺杆，其特征在于，

各所述通路的口径设定得小于或等于该各通路的所述入口的口径。

3.如权利要求1所述的挤出机用螺杆，其特征在于，

各所述通路的口径设定为1mm以上且小于6mm。

4.如权利要求1至3中任一项所述的挤出机用螺杆，其特征在于，

所述螺杆主体在从与旋转装置连接的基端到前端的范围内沿轴向延伸，

在所述搬运部设置有沿着所述螺杆主体的外周面呈螺旋状扭转的螺棱，

所述螺棱从所述螺杆主体的基端朝向前端朝着与从所述基端侧进行观察时的该螺杆主体的旋转方向相反的方向扭转。

5.如权利要求1至3中任一项所述的挤出机用螺杆，其特征在于，

所述螺杆主体在从与旋转装置连接的基端到前端的范围内沿轴向延伸，

在所述搬运部设置有沿着所述螺杆主体的外周面呈螺旋状扭转的螺棱，

所述螺棱从所述螺杆主体的基端朝向前端朝着与从所述基端侧进行观察时的该螺杆主体的旋转方向相同的方向扭转。

6.如权利要求4所述的挤出机用螺杆，其特征在于，

在各所述屏障部设置有沿着所述螺杆主体的外周面在周向上连续的屏障用圆环状体，

所述屏障用圆环状体构造成具有圆筒面，该圆筒面以轴线为中心沿周向呈同心圆状连续。

7.如权利要求4所述的挤出机用螺杆，其特征在于，

在各所述屏障部设置有沿着所述螺杆主体的外周面呈螺旋状扭转的屏障用螺棱，

所述屏障用螺棱从所述螺杆主体的基端朝向前端朝着与从所述基端侧进行观察时的该螺杆主体的旋转方向相同的方向扭转。

8.如权利要求5所述的挤出机用螺杆，其特征在于，

在各所述屏障部设置有沿着所述螺杆主体的外周面在周向上连续的屏障用圆环状体，

所述屏障用圆环状体构造成具有圆筒面，该圆筒面以轴线为中心沿周向呈同心圆状连续。

9.如权利要求5所述的挤出机用螺杆，其特征在于，

在各所述屏障部设置有沿着所述螺杆主体的外周面呈螺旋状扭转的屏障用螺棱，

所述屏障用螺棱从所述螺杆主体的基端朝向前端朝着与从所述基端侧进行观察时的该螺杆主体的旋转方向相反的方向扭转。

10.一种挤出机，具备权利要求1至9中任一项所述的挤出机用螺杆，利用该螺杆对原料进行混炼，并将混炼物在连续生成后挤出，其特征在于，具备：

料筒，该料筒具有以能旋转的方式插入有所述螺杆的缸；

供给口，该供给口设于所述料筒，且向所述缸内供给原料；以及

排出口，该排出口设于所述料筒，且供混炼物挤出。

11.一种挤出方法，使用权利要求1至9中任一项所述的挤出机用螺杆对原料进行混炼，并将混炼物在连续生成后挤出，其特征在于，

利用所述螺杆主体的所述搬运部在轴向上搬运原料；

通过利用所述螺杆主体的所述屏障部来限制原料的搬运，从而提高对原料施加的压力；

所述压力升高的原料流入设置在所述螺杆主体的内部的所述通路，并且在该通路内朝向与所述搬运部的搬运方向相反的方向流通；

使通过所述通路后的原料在开设有所述入口的所述搬运部的搬运方向上游侧的位置处返回至所述螺杆主体的外周面。

12.一种挤出机用螺杆，对原料一边进行混炼一边进行搬运，其特征在于，所述挤出机用螺杆具有螺杆主体，该螺杆主体具有沿着原料的搬运方向的直线状的轴线，且以该轴线为中心进行旋转，

在所述螺杆主体的多个部位设置有用于搬运原料的搬运部、用于限制原料的搬运的屏障部和供原料流通的通路，

在其中至少一个部位中，

所述通路设于所述螺杆主体的内部，且具有入口和出口，

所述入口在所述搬运部中的所述螺杆主体的外周面上开口，以使得因搬运被所述屏障部限制而压力升高的原料流入所述入口，

所述通路以使从所述入口流入的原料朝着所述出口朝向与所述搬运部的搬运方向相反的方向流通的方式构成，

所述出口在开设有所述入口的所述搬运部的搬运方向上游侧的位置处在所述螺杆主体的外周面上开口。