CN110480863B - 导电性复合材料的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种导电性复合材料的制造方法，其使用可连续地生产固定品质的混炼物的混炼装置，制造含有导电性填料与热塑性弹性体的导电性复合材料。所述导电性复合材料的制造方法是：在连续地吐出通过利用螺杆(21)对原料进行混炼所生成的混炼物的挤出机(3)中，螺杆(21)具有螺杆本体(37)，沿着螺杆本体(37)的外周面被搬送的原料通过障壁部(82)来提高在搬送部(81)中的压力并从入口(91)导入通道(88)中，在连续地吐出混炼物的期间内，在挤出机(3)中，沿着螺杆本体(37)的外周面被搬送的原料在通道(88)中流通后，经由设置在螺杆本体(37)中的出口而导入搬送部(81)中，原料含有导电性填料与热塑性弹性体。

Description

导电性复合材料的制造方法

技术领域

本发明涉及一种导电性复合材料的制造方法，其使用包括一边对原料赋予剪切作用及伸长作用一边进行混炼的挤出机的混炼装置，制造将导电性填料及热塑性弹性体作为原料的导电性复合材料。

背景技术

近年来，为了对树脂赋予导电性，而使用金属系、金属氧化物系、碳系等各种导电性填料。碳系的导电性填料之中，碳纳米管(以下，也适宜称为“CNT(Carbon Nanotube)”)具备独特的特性而受到关注。例如，在专利文献1中记载有一种包含膨胀石墨、CNT、及高分子化合物的导电性组合物。在此文献中，作为导电性组合物的制造方法，记载有使碳纳米管分散在溶解有高分子化合物的溶剂中，与膨胀化石墨进行混合后去除溶剂的方法，但此制造方法的生产性低。

在专利文献2中，记载有一种通过创造高剪切流动状态，而使CNT以纳米级均匀地分散在热塑性树脂中的熔融混炼方法。此文献中记载的方法虽然生产性比专利文献1的制造方法高，但不适合于树脂组合物的连续生产。

在专利文献3中，记载有一种在将熔融材料作为原料的混炼处理中，通过连续地搬送处理对象物，而可进行固定品质的混炼物的连续生产的混炼装置及混炼方法。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2017-133042号公报

[专利文献2]日本专利特开2008-266577号公报

[专利文献3]日本专利特开2015-227052号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

根据专利文献3中记载的混炼装置及混炼方法，可连续地生产树脂组合物。但是，此文献中记载的是对包含聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)树脂与聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate，PMMA)树脂这两种树脂材料的熔融材料进行混炼来获得透明的混炼物，未记载对导电性填料与热塑性弹性体进行混炼来制成导电性复合材料的制造方法。

本发明的目的在于提供一种导电性复合材料的制造方法，其使用可连续地生产固定品质的混炼物的混炼装置，制造含有导电性填料与热塑性弹性体的导电性复合材料。

[解决问题的技术手段]

本发明是一种导电性复合材料的制造方法，其是在挤出机中连续地吐出通过利用螺杆对原料进行混炼所生成的混炼物，所述螺杆具有以沿着原料的搬送方向的直线状的轴线为中心进行旋转的螺杆本体，在所述螺杆本体的内部，设置有从在所述螺杆本体的外周面上开口的入口流入的所述原料进行流通的通道，沿着所述螺杆本体的外周面被搬送的所述原料通过设置在所述螺杆本体中的限制所述原料的搬送的障壁部来限制在搬送所述原料的搬送部中的搬送，由此提高压力，使所述压力提高的所述搬送部的原料从所述入口导入所述通道中，在连续地吐出所述混炼物的期间内，在所述挤出机中，沿着所述螺杆本体的外周面被搬送的所述原料在所述通道中流通后，经由设置在所述螺杆本体的外周面上的出口而导入所述搬送部中，在所述导电性复合材料的制造方法中，所述原料含有导电性填料与热塑性弹性体。

[发明的效果]

根据本发明，在利用螺杆对原料进行混炼的混炼处理中，可不使所述处理对象物停滞而连续地搬送，从而连续地制造含有导电性填料与热塑性弹性体的导电性高的导电性复合材料。

附图说明

图1是概略性地表示第一实施方式的连续式高剪切加工装置(混炼装置)的立体图。

图2是第一实施方式中所使用的第一挤出机的截面图。

图3是表示在第一实施方式中，第一挤出机的两根螺杆相互咬合的状态的立体图。

图4是第一实施方式中所使用的第三挤出机的截面图。

图5是第一实施方式中所使用的第二挤出机的截面图。

图6是在第一实施方式中，均以截面表示滚筒及螺杆的第二挤出机的截面图。

图7是第一实施方式中所使用的螺杆的侧面图。

图8是沿着图6的F8-F8线的截面图。

图9是沿着图6的F9-F9线的截面图。

图10是表示在第一实施方式中，相对于螺杆的原料的流动方向的侧面图。

图11是概略性地表示在第一实施方式中，螺杆进行了旋转时的原料的流动方向的第二挤出机的截面图。

图12是第二实施方式中所使用的第二挤出机的截面图。

图13是第三实施方式中所使用的第二挤出机的截面图。

图14是在第三实施方式中，均以截面表示滚筒及螺杆的第二挤出机的截面图。

图15是沿着图14的F15-F15线的截面图。

图16是第三实施方式中所使用的筒体的立体图。

图17是表示在第三实施方式中，相对于螺杆的原料的流动方向的侧面图。

图18是概略性地表示在第三实施方式中，螺杆进行了旋转时的原料的流动方向的第二挤出机的截面图。

图19是第四实施方式中所使用的第二挤出机的截面图。

图20是在第四实施方式中，均以截面表示滚筒及螺杆的第二挤出机的截面图。

图21是第四实施方式中所使用的螺杆的侧面图。

图22是沿着图20的F22-F22线的截面图。

图23是第四实施方式中所使用的筒体的立体图。

图24是图23中所示的筒体的横截面图。

图25是表示第四实施方式中所使用的筒体的另一结构例的立体图。

图26是表示在第四实施方式中，相对于螺杆的原料的流动方向的侧面图。

图27是概略性地表示在第四实施方式中，螺杆进行了旋转时的原料的流动方向的第二挤出机的截面图。

图28是第五实施方式的第一挤出机的截面图。

图29是表示螺杆的转速及通道的通过次数对导电性复合材料的导电性带来的影响的图表。

图30是表示通道的通过次数与导电性复合材料的导电率的关系的图表。

图31是表示CNT添加量与导电性复合材料的导电率的关系的图表。

图32是表示通道的通过次数与导电性复合材料的拉伸强度的关系的图表。

图33是表示连续式的混炼装置中的通道的结构的不同对导电性复合材料的导电性带来的影响的图表。

图34是表示连续式的混炼装置中的通道截面的圆的直径对导电性复合材料的导电性带来的影响的图表。

图35是表示混炼装置的不同对导电性复合材料的导电性带来的影响的图表。

[符号的说明]

1：连续式高剪切加工装置(混炼装置)

2：第一挤出机(处理机)

3：第二挤出机

4：第三挤出机(脱泡机)

6、20、22：滚筒

7、7a、7b、21：螺杆

7-P1、7-P2、7-P3：外周面

8、24、33：筒部

9：供给口

11：进料部

12：混炼部

13：抽吸部

14、16、29、56、57、58、84、86、105、107、122：螺纹

15：圆盘

23：通风螺杆

25：通风口

26：真空泵

27、36：头部

28、36a：吐出口

31：滚筒元件

32：贯穿孔

34：供给口

35、71：冷媒通道

37：螺杆本体

38：旋转轴

39：筒体

40：第一轴部

41：第二轴部

42：接头部

43：止动部

44：第一轴环

45a、45b：键

49a、49b：键槽

51：第二轴环

52：固定螺钉

53：搬送通道

54、59、81、101：搬送部

55、82、102：障壁部

60、88、115：通道

61、89、116：壁面

62、91、117：入口

63、92、118：出口

64、93、119：通道本体

72：旋转接头

73：出口配管

74：冷媒导入管

75：入口配管

103：循环部

110：螺纹(第一螺纹)

111：螺纹(第二螺纹)

112：螺纹(第三螺纹)

B、C、D：箭头

D1：外径

F8-F8、F9-F9、F15-F15、F22-F22：线

L1：障壁部的长度

L2：通道的长度

O1、O2：轴线

P1：供给部

P2：压缩部

P3：搬送部

R：原料积存处

具体实施方式

一边参照本发明的制造方法所使用的混炼装置，一边对本发明的实施方式进行说明。

[第一实施方式]

以下，参照图1至图11对第一实施方式进行说明。

图1中概略性地表示第一实施方式的连续式高剪切加工装置(混炼装置)1的结构。高剪切加工装置1包括第一挤出机(处理机)2、第二挤出机3及第三挤出机(脱泡机)4。第一挤出机2、第二挤出机3及第三挤出机4相互串联连接。

第一挤出机2是用于对例如两种非相溶性的材料预先进行混炼、熔融的处理机。此处，作为两种材料，应用导电性填料与热塑性弹性体。这些材料例如以颗粒或粉末等的状态被供给至第一挤出机2中。

作为本发明中所使用的导电性填料，可列举：碳黑、石墨、CNT等碳系的导电性填料。另外，作为热塑性弹性体(Thermoplastic Elastomers，TPE)，可列举：苯乙烯·丁二烯系(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(Styrene-Butadiene-Styrene，SBS))、氢化苯乙烯·丁二烯系(苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(Styrene-Ethylene-Butadiene-Styrene，SEBS)、苯乙烯-丁烯-丁二烯-苯乙烯(Styrene-Butylene-Butadiene-Styrene，SBBS))等苯乙烯系TPE，氨基甲酸酯系TPE等。

在本实施方式中，为了强化导电性填料(以下，也适宜称为“填料”)与热塑性弹性体(以下，也适宜称为“树脂”)的混炼·熔融的程度，将同方向旋转型的双轴混炼机用作第一挤出机2。图2及图3公开了双轴混炼机的一例。双轴混炼机包括滚筒6，及被收容在滚筒6的内部的两根螺杆7a、螺杆7b。滚筒6包含具有将两个圆筒加以组合的形状的筒部8。所述树脂被从设置在滚筒6的一端部上的供给口9连续地供给至筒部8中。进而，滚筒6内置有用于对树脂进行熔融的加热器。

螺杆7a、螺杆7b以相互咬合的状态被收容在筒部8中。螺杆7a、螺杆7b接受从未图示的马达传达的扭矩而相互朝同一方向旋转。如图3所示，螺杆7a、螺杆7b分别包括进料部11、混炼部12及抽吸(pumping)部13。进料部11、混炼部12及抽吸部13沿着螺杆7a、螺杆7b的轴方向排成一列。

进料部11具有扭转成螺旋状的螺纹14。螺杆7a、螺杆7b的螺纹14以相互咬合的状态进行旋转，并且朝混炼部12搬送从供给口9供给的包含填料与树脂的材料。

混炼部12具有排列在螺杆7a、螺杆7b的轴方向上的多个圆盘15。螺杆7a、螺杆7b的圆盘15以相互面对的状态进行旋转，并且对从进料部11输送的包含填料与树脂的材料预先进行混炼。经混炼的材料通过螺杆7a、螺杆7b的旋转而被送入抽吸部13中。

抽吸部13具有扭转成螺旋状的螺纹16。螺杆7a、螺杆7b的螺纹16以相互咬合的状态进行旋转，并且从滚筒6的吐出端挤出预先得到混炼的材料。

根据此种双轴混炼机，被供给至螺杆7a、螺杆7b的进料部11中的材料中的树脂受到伴随螺杆7a、螺杆7b的旋转的剪切发热及加热器的热而熔融。通过双轴混炼机中的预先的混炼而熔融的树脂与填料构成经混合的原料。原料如图1中由箭头A所示，被从滚筒6的吐出端连续地供给至第二挤出机3中。

进而，通过将第一挤出机2作为双轴混炼机来构成，不仅可使树脂熔融，而且可对所述树脂及填料赋予剪切作用。因此，在原料被供给至第二挤出机3中的时间点，所述原料通过第一挤出机2中的预先的混炼而熔融并保持成最合适的粘度。另外，通过将第一挤出机2作为双轴混炼机来构成，当将原料连续地供给至第二挤出机3中时，可在每单位时间内稳定地供给规定量的原料。因此，可减轻对原料正式地进行混炼的第二挤出机3的负担。

第二挤出机3是用于生成填料成分高度分散在原料的树脂成分中的混炼物的构件。在本实施方式中，将单轴挤出机用作第二挤出机3。单轴挤出机包括滚筒20与一根螺杆21。螺杆21具有对经熔融的原料反复赋予剪切作用及伸长作用的功能。关于包含螺杆21的第二挤出机3的结构，其后进行详细说明。

第三挤出机4是用于抽吸·去除被从第二挤出机3中吐出的混炼物中所含有的气体成分的构件。在本实施方式中，将单轴挤出机用作第三挤出机4。如图4所示，单轴挤出机包括滚筒22、及被收容在滚筒22中的一根通风螺杆23。滚筒22包含笔直的圆筒状的筒部24。从第二挤出机3中挤出的混炼物从筒部24的沿着轴方向的一端部连续地供给至筒部24中。

滚筒22具有通风口25。通风口25在筒部24的沿着轴方向的中间部上开口，并且与真空泵26连接。进而，滚筒22的筒部24的另一端部由头部27堵塞。头部27具有使混炼物吐出的吐出口28。

通风螺杆23被收容在筒部24中。通风螺杆23接受从未图示的马达传达的扭矩而朝一方向旋转。通风螺杆23具有扭转成螺旋状的螺纹29。螺纹29与通风螺杆23一体地进行旋转，并且朝头部27连续地搬送被供给至筒部24中的混炼物。混炼物在被搬送至对应于通风口25的位置上时，受到真空泵26的真空压力。即，通过真空泵来将筒部24内抽成负压，由此从混炼物中连续地抽吸·去除混炼物中所含有的气体状物质或其他挥发成分。气体状物质或其他挥发成分已被去除的混炼物作为导电性复合材料而被从头部27的吐出口28朝高剪切加工装置1外连续地吐出。

继而，对第二挤出机3进行详细说明。

如图5及图6所示，第二挤出机3的滚筒20为笔直的筒状，且水平地配置。滚筒20被分割成多个滚筒元件31。

各滚筒元件31具有圆筒状的贯穿孔32。滚筒元件31以各自的贯穿孔32呈同轴状地连续的方式，通过螺栓紧固而一体地结合。滚筒元件31的贯穿孔32相互协动而在滚筒20的内部规定圆筒状的筒部33。筒部33在滚筒20的轴方向上延长。

在滚筒20的沿着轴方向的一端部形成有供给口34。供给口34与筒部33连通，并且已由第一挤出机2混合的原料被连续地供给至所述供给口34中。

滚筒20包括未图示的加热器。加热器以滚筒20的温度变成最适合于原料的混炼的值的方式调整滚筒20的温度。进而，滚筒20包括例如水或油那样的冷媒流动的冷媒通道35。冷媒通道35以包围筒部33的方式配置。冷媒在滚筒20的温度已超过事先决定的上限值时沿着冷媒通道35流动，强制地对滚筒20进行冷却。

滚筒20的沿着轴方向的另一端部由头部36堵塞。头部36具有吐出口36a。吐出口36a相对于供给口34位于滚筒20的沿着轴方向的相反侧，并且与第三挤出机4连接。

如图5至图7所示，螺杆21包括螺杆本体37。本实施方式的螺杆本体37包含一根旋转轴38、及多个圆筒状的筒体39。

旋转轴38包括第一轴部40及第二轴部41。第一轴部40位于作为滚筒20的一端部侧的旋转轴38的基端上。第一轴部40包含接头部42及止动部43。接头部42经由未图示的联轴器而与如马达那样的驱动源连结。止动部43呈同轴状地设置在接头部42上。止动部43的直径比接头部42的直径大。

第二轴部41从第一轴部40的止动部43的端面呈同轴状地延长。第二轴部41具有横跨滚筒20的大致全长的长度，并且具有与头部36相向的前端。将第一轴部40及第二轴部41呈同轴状地贯穿的笔直的轴线O1在旋转轴38的轴方向上水平地延长。

第二轴部41是直径比止动部43的直径小的实心的圆柱状。如图8及图9所示，在第二轴部41的外周面上安装有一对键45a、键45b。键45a、键45b在于第二轴部41的圆周方向上错开180°的位置上，在第二轴部41的轴方向上延长。

如图6至图9所示，各筒体39以第二轴部41呈同轴状地贯穿的方式构成。在筒体39的内周面上形成有一对键槽49a、键槽49b。键槽49a、键槽49b在于筒体39的圆周方向上错开180°的位置上，在筒体39的轴方向上延长。

筒体39在使键槽49a、键槽49b与第二轴部41的键45a、键45b结合的状态下，从第二轴部41的前端的方向朝第二轴部41上插入。在本实施方式中，第一轴环44介于最初插入第二轴部41上的筒体39与第一轴部40的止动部43的端面之间。进而，在将所有筒体39插入第二轴部41上后，经由第二轴环51而将固定螺钉52拧入第二轴部41的前端面中。

通过所述拧入，而在第二轴部41的轴方向上将所有筒体39紧固在第一轴环44与第二轴环51之间，相邻的筒体39的端面无间隙地密接。

此时，所有筒体39在第二轴部41上呈同轴状地结合，由此变成已将所述各筒体39与旋转轴38一体地组装的状态。由此，可使各筒体39与旋转轴38一同以轴线O1为中心进行旋转，即，使螺杆本体37以轴线O1为中心进行旋转。

在此状态下，各筒体39成为规定螺杆本体37的外径D1(参照图8)的构成构件。即，将沿着第二轴部41呈同轴状地结合的各筒体39的外径D1相互设定成相同。螺杆本体37(各筒体39)的外径D1是通过作为旋转轴38的旋转中心的轴线O1来规定的直径。

由此，构成螺杆本体37(各筒体39)的外径D1为固定值的分段式的螺杆21。分段式的螺杆21可沿着旋转轴38(即，第二轴部41)，以自由的顺序及组合保持多个螺杆元件。作为螺杆元件，例如可将至少形成有后述的螺纹56、螺纹57、螺纹58的一部分的筒体39作为一个螺杆元件来规定。

如此，通过将螺杆21加以分段化，例如可格外地提升所述螺杆21的规格的变更或调整、或者保养或维护的便利性。

另外，在本实施方式中，圆筒状的筒体39并不限定于通过键45a、键45b而固定在旋转轴38上。例如，也可以使用如图2所示的花键来代替键45a、键45b将筒体39固定在旋转轴38上。

进而，将分段式的螺杆21呈同轴状地收容在滚筒20的筒部33中。具体而言，将沿着旋转轴38(第二轴部41)保持有多个螺杆元件的螺杆本体37可旋转地收容在筒部33中。在此状态下，旋转轴38的第一轴部40(接头部42、止动部43)从滚筒20的一端部朝滚筒20外突出。

进而，在此状态下，在螺杆本体37的沿着圆周方向的外周面与筒部33的内周面之间，形成有用于搬送原料的搬送通道53。搬送通道53的沿着筒部33的径向的截面形状为圆环形，且搬送通道53沿着筒部33在轴方向上延长。

在本实施方式中，若接受来自驱动源的扭矩，则如图5中由箭头所示，螺杆21从所述螺杆21的基端侧来看逆时针地左转。为了制造导电性高的导电性复合材料而适宜的螺杆21的转速根据螺杆21的外径而不同。通常，存在随着螺杆21的外径变小，适宜的转速变大的倾向。当使用外径为30mm以上、50mm以下的螺杆21时，螺杆21的转速优选100rpm～1000rpm，更优选200rpm～600rpm，进而更优选300rpm～500rpm。

如图5至图7所示，螺杆本体37具有用于搬送原料的多个搬送部54、搬送部59，及用于限制原料的流动的多个障壁部55。即，在与滚筒20的一端部对应的螺杆本体37的基端配置有障壁部55，在与滚筒20的另一端部对应的螺杆本体37的前端配置有吐出用的搬送部59。进而，在障壁部55与搬送部59之间，搬送部54与障壁部55从螺杆本体37的基端朝向前端，在轴方向上交替地并列配置。

另外，滚筒20的供给口34朝配置在螺杆本体37的基端侧的搬送部54开口。

各搬送部54具有扭转成螺旋状的螺纹56。螺纹56从筒体39的沿着圆周方向的外周面朝搬送通道53突出。当螺杆21进行了左转时，螺纹56以从螺杆本体37的前端朝基端搬送原料的方式扭转。即，螺纹56以螺纹56的扭转方向与左螺钉相同的方式朝左扭转。

进而，吐出用的搬送部59具有扭转成螺旋状的螺纹58。螺纹58从筒体39的沿着圆周方向的外周面朝搬送通道53突出。当螺杆21进行了左转时，螺纹58以从螺杆本体37的基端朝前端搬送原料的方式扭转。即，螺纹58以所述螺纹58的扭转方向与右螺钉相同的方式朝右扭转。

各障壁部55具有扭转成螺旋状的螺纹57。螺纹57从筒体39的沿着圆周方向的外周面朝搬送通道53突出。当螺杆21进行了左转时，螺纹57以从螺杆本体37的基端朝前端搬送原料的方式扭转。即，螺纹57以螺纹57的扭转方向与右螺钉相同的方式朝右扭转。

将各障壁部55的螺纹57的扭矩(twist pitch)设定成等于或小于搬送部54、搬送部59的螺纹56、螺纹58的扭矩。进而，在螺纹56、螺纹57、螺纹58的顶部与滚筒20的筒部33的内周面之间确保有微小的间隙。

在此情况下，优选将障壁部55的外径部(螺纹57的顶部)与筒部33的内周面之间的间隙设定成0.1mm以上、且2mm以下的范围。更优选将所述间隙设定成0.1mm以上、且0.7mm以下的范围。由此，可确实地限制通过所述间隙来搬送原料。

另外，螺杆本体37的轴方向可另称为螺杆本体37的长边方向，换言之，可另称为螺杆21的长边方向。

此处，沿着螺杆本体37的轴方向的搬送部54、搬送部59的长度例如对应于原料的种类、原料的混炼程度、每单位时间的混炼物的生产量等而适宜设定。所谓搬送部54、搬送部59，是指至少在筒体39的外周面上形成有螺纹56、螺纹58的区域，但并不特别指定成螺纹56、螺纹58的起点与终点之间的区域。

即，有时将筒体39的外周面中的偏离螺纹56、螺纹58的区域也看作搬送部54、搬送部59。例如，当在与具有螺纹56、螺纹58的筒体39相邻的位置上配置有圆筒状的间隔件或圆筒状的轴环时，所述间隔件或轴环也可能包含在搬送部54、搬送部59中。

进而，沿着螺杆本体37的轴方向的障壁部55的长度例如对应于原料的种类、原料的混炼程度、每单位时间的混炼物的生产量等而适宜设定。障壁部55以拦截由搬送部54所搬送的原料的流动的方式发挥功能。即，障壁部55以在原料的搬送方向的下游侧与搬送部54相邻，并且阻碍由搬送部54所搬送的原料通过螺纹57的顶部与筒部33的内周面之间的间隙的方式构成。

进而，在所述螺杆21中，各螺纹56、螺纹57、螺纹58从相互具有相同的外径D1的多个筒体39的外周面朝搬送通道53突出。因此，各筒体39的沿着圆周方向的外周面规定所述螺杆21的底径(root diameter)。螺杆21的底径横跨螺杆21的全长保持成固定值。

如图5至图7、图10所示，螺杆本体37在螺杆本体37的内部具有在轴方向上延长的多个通道60。若将一个障壁部55与夹持所述障壁部55的两个搬送部54设为一个单元，则通道60在所述一组的搬送部54的筒体39中横跨各单元的障壁部55来形成。

在此情况下，通道60沿着螺杆本体37的轴方向，以规定的间隔(例如等间隔)排列。而且，在螺杆本体37的沿着轴方向的中间部分，在螺杆本体37的轴方向上延长的四个通道60在螺杆本体37的圆周方向上存在90°的间隔来排列。

进而，通道60在筒体39的内部，设置在已从旋转轴38的轴线O1偏心的位置上。换言之，通道60偏离轴线O1，当螺杆本体37进行了旋转时，环绕轴线O1进行公转。

如图8及图9所示，通道60例如为具有圆形的截面形状的孔。就使含有填料与树脂的原料顺利地流通的观点而言，将所述孔的内径例如设定成2mm以上、且未满8mm，优选3mm以上、且未满5mm。进而，搬送部54及障壁部55的筒体39具有规定孔的筒状的壁面61。即，通道60是仅包含中空的空间的孔，壁面61在圆周方向上连续地包围中空的通道60。由此，通道60作为仅容许原料的流通的中空的空间来构成。换言之，在通道60的内部，不存在任何构成螺杆本体37的其他构件。进而，当螺杆本体37进行了旋转时，壁面61不以轴线O1为中心进行自转，而环绕轴线O1进行公转。

如图5、图6、图11所示，各通道60具有入口62、出口63、将入口62与出口63之间连通的通道本体64。入口62及出口63从一个障壁部55的两侧起分离来设置。具体而言，在从螺杆本体37的基端侧与所述障壁部55邻接的搬送部54中，入口62在所述搬送部54的下游端的附近的外周面上开口。另外，在从螺杆本体37的前端侧与所述障壁部55邻接的搬送部54中，出口63在所述搬送部54的上游端的附近的外周面上开口。

通道本体64沿着螺杆本体37的轴方向，不在中途分岔而呈一直线状地延长。作为一例，在附图中，表示通道本体64与轴线O1平行地延长的状态。通道本体64的两侧在轴方向上被堵塞。

入口62设置在通道本体64的一侧，即偏向螺杆本体37的基端的部分上。在此情况下，可以使入口62从通道本体64的一侧的端面在螺杆本体37的外周面上开口，或者也可以使入口62从通道本体64的偏向一侧的端面的部分，即端面的跟前的部分在螺杆本体37的外周面上开口。另外，入口62的开口方向并不限定于与轴线O1正交的方向，也可以是与轴线O1交叉的方向。在此情况下，也可以从通道本体64的一侧朝多个方向开口，由此设置多个入口62。

若从另一角度来看，则入口62在所述一个单元的各个中，在比障壁部55更朝螺杆本体37的基端的方向分离的搬送部54的外周面上开口。入口62理想的是在构成搬送部54的筒体39的外周面上，设置在最朝螺杆本体37的基端的方向远离的位置上。由此，入口62位于在螺杆本体37的基端的方向上与所述入口62已开口的搬送部54相邻的障壁部55的正前方。

出口63设置在通道本体64的另一侧(与一侧相反之侧)，即偏向螺杆本体37的前端的部分上。在此情况下，可以使出口63从通道本体64的另一侧的端面在螺杆本体37的外周面上开口，或者也可以使出口63从通道本体64的偏向另一侧的端面的部分，即端面的跟前的部分在螺杆本体37的外周面上开口。另外，出口63的开口方向并不限定于与轴线O1正交的方向，也可以是与轴线O1交叉的方向。在此情况下，可以从通道本体64的另一侧朝多个方向开口，由此设置多个出口63。

若从另一角度来看，则出口63在所述一个单元的各个中，在比所述障壁部55更朝螺杆本体37的前端的方向分离的搬送部54的外周面上开口。出口63理想的是在构成搬送部54的筒体39的外周面上，设置在最朝螺杆本体37的前端的方向远离的位置上。由此，出口63位于在螺杆本体37的前端的方向上与所述出口63已开口的搬送部54相邻的障壁部55的正前方。

将所述入口62与出口63之间连结的通道本体64在所述一个单元的各个中横穿障壁部55，并且具有横跨夹持所述障壁部55的两个搬送部54之间的长度。在此情况下，可以将通道本体64的口径设定成比入口62及出口63的口径小，也可以设定成相同的口径。在任一种情况下，均将由所述通道本体64的口径所规定的通道截面积设定成远小于所述圆环形的搬送通道53的沿着径向的圆环截面积。

根据此种结构的连续式的高剪切加工装置1，第一挤出机2对填料与树脂预先进行混炼。已通过所述混炼而熔融的填料与树脂变成具有流动性的原料，被从所述第一挤出机2经由第二挤出机3的供给口34而连续地供给至搬送通道53中。

供给至第二挤出机3中的原料如由图10的箭头B所示，被投入位于螺杆本体37的基端侧的搬送部54的外周面上。此时，若从螺杆本体37的基端来看螺杆21逆时针地左转，则如由图10的实线的箭头所示，搬送部54的螺纹56朝与螺杆本体37的基端相邻的障壁部55连续地搬送所述原料。

此时，对原料赋予因沿着搬送通道53进行回转的螺纹56与筒部33的内周面之间的速度差而产生的剪切作用，并且通过螺纹56的微妙的扭转状态来对原料进行搅拌。其结果，对原料正式地进行混炼，作为原料的高分子成分的树脂中的填料的分散化进行。

已受到剪切作用的原料沿着搬送通道53到达搬送部54与障壁部55之间的边界。当螺杆21进行了左转时，障壁部55的螺纹57以从螺杆本体37的基端朝前端搬送原料的方式朝右方向扭转。其结果，原料的搬送被所述螺纹57拦截。换言之，当螺杆21进行了左转时，障壁部55的螺纹57限制由螺纹56所搬送的原料的流动，由此阻碍原料通过障壁部55与筒部33的内周面之间的间隙。

此时，在搬送部54与障壁部55的边界，原料的压力提高。若具体地进行说明，则在图11中，搬送通道53之中对应于螺杆本体37的搬送部54的部位的原料的充满率由灰度表示。即，在所述搬送通道53中，色调变得越浓，原料的充满率变得越高。如根据图11而明确，在对应于搬送部54的搬送通道53中，随着接近障壁部55，原料的充满率提高，在障壁部55的正前方，原料的充满率变成100％。

因此，在障壁部55的正前方，形成原料的充满率变成100％的“原料积存处R”。在原料积存处R中，原料的流动已被拦截，由此所述原料的压力上升。压力已上升的原料如图10及图11中由虚线的箭头所示，从已在搬送部54的外周面上开口的入口62连续地流入通道本体64中，在所述通道本体64内，从螺杆本体37的基端朝前端连续地流通。

如上所述，由通道本体64的口径所规定的通道截面积远小于沿着筒部33的径向的搬送通道53的圆环截面积。若从另一角度来看，则基于通道本体64的口径的扩展区域远小于圆环形状的搬送通道53的扩展区域。因此，当从入口62流入通道本体64中时，原料被急剧地挤压，由此对所述原料赋予伸长作用。

进而，由于通道截面积远小于圆环截面积，因此已积存在原料积存处R中的原料不会消失。即，已积存在原料积存处R中的原料的一部分连续地流入入口62中。在此期间内，通过螺纹56而朝障壁部55送入新的原料。其结果，将原料积存处R中的障壁部55的正前方的充满率始终维持成100％。此时，即便在由螺纹56所搬送的原料的搬送量中产生了些许的变动，其变动状态也由残存在原料积存处R中的原料吸收。由此，可将原料连续且稳定地供给至通道60中。因此，在所述通道60中，可不中断地对原料连续地赋予伸长作用。

已通过通道本体64的原料如图11中由实线的箭头所示，从出口63中流出。由此，所述原料被连续地导入在螺杆本体37的前端的方向上与障壁部55相邻的另一搬送部54上。经导入的原料由搬送部54的螺纹56朝螺杆本体37的基端的方向连续地搬送，在此搬送的过程中再次受到剪切作用。已受到剪切作用的原料从入口62连续地流入通道本体64中，并且在于所述通道本体64中流通的过程中再次受到伸长作用。

在本实施方式中，多个搬送部54及多个障壁部55在螺杆本体37的轴方向上交替地排列，并且多个通道60在螺杆本体37的轴方向上存在间隔来排列。因此，从供给口34投入螺杆本体37中的原料如图10及图11中由箭头所示，一边交替地反复受到剪切作用及伸长作用，一边被从螺杆本体37的基端朝前端的方向连续地搬送。因此，原料的混炼的程度得到强化，原料的树脂中的填料的分散化得到促进。

已到达螺杆本体37的前端的原料变成经充分地混炼的混炼物后从通道60的出口63中流出。已流出的混炼物由吐出用的搬送部59的螺纹58连续地搬送至筒部33与头部36之间的间隙中后，从吐出口36a连续地被供给至第三挤出机4中。

在第三挤出机4中，如已述的那样，从混炼物中连续地去除混炼物中所含有的气体状物质或其他挥发成分。气体状物质或其他挥发成分已被去除的混炼物被从头部27的吐出口28朝高剪切加工装置1外连续地吐出。将被吐出的混炼物浸渍在水槽内所蓄积的冷却水中。由此，强制地对混炼物进行冷却，而可获得所期望的导电性复合材料的树脂成形品。

以上，根据第一实施方式，在第二挤出机3中，将已从第一挤出机2供给的原料在螺杆本体37的轴方向上多次一边反复反转一边搬送，在所述搬送的过程中对原料反复赋予剪切作用及伸长作用。换言之，原料不会在螺杆本体37的外周面上的同一个部位上不断地循环，因此可将原料不间断地从第二挤出机3供给至第三挤出机4中。

由此，可使经充分地混炼的混炼物连续地成形，在与批次式的挤出机的比较中，可飞跃性地提高混炼物的生产效率。

与此同时，在本实施方式中，将由第一挤出机2预先进行了混炼的树脂不中断地连续供给至第二挤出机3中。因此，在第一挤出机2的内部，树脂的流动不会暂时停滞。由此，可防止因经混炼的树脂在第一挤出机2的内部停滞而产生的树脂的温度变化、粘度变化或相变。其结果，可始终从第一挤出机2朝第二挤出机3中供给品质一致的原料。

进而，根据第一实施方式，可实现混炼物的完全连续生产，而非表面上的连续生产。即，可一边将原料不断地从第一挤出机2连续地搬送至第二挤出机3及第三挤出机4中，一边在第二挤出机3中对原料交替地赋予剪切作用与伸长作用。根据所述结构，将熔融状态的原料从第一挤出机2稳定地供给至第二挤出机3中。

进而，根据第一实施方式，在进行完全连续生产方面，可一边将第一挤出机2与第二挤出机3的运转条件相互建立关联，一边将各运转条件设定成最合适的运转条件。例如，当在第一挤出机2中对树脂预先进行混炼时，可使螺杆以之前的100rpm～300rpm运转。因此，可进行树脂的充分的加热与熔融、以及预先的混炼。另一方面，第二挤出机3可使螺杆21以100rpm～1000rpm进行旋转。因此，可有效地对填料与树脂交替地赋予剪切作用与伸长作用。

伴随于此，第一挤出机2及第二挤出机3只要包括对应于各自的作用或功能的螺杆即可。即，在第一挤出机2的情况下，只要包括对应于对已被供给的材料预先进行混炼作用或功能的螺杆7a、螺杆7b即可。另一方面，在第二挤出机3的情况下，只要包括对应于对已从第一挤出机2供给的熔融状态的原料赋予剪切作用与伸长作用的作用或功能的螺杆21即可。由此，可防止第一挤出机2及第二挤出机3的长尺寸化。

另外，由于不具有之前的单轴挤出机的螺杆所包括的塑化区域，而设为将搬送部54与障壁部55与通道60组合配置的螺杆21，因此可容易地操作第二挤出机3。

而且，将螺杆21的底径横跨所述螺杆21的全长设定成固定值，由此用于搬送原料的搬送通道53横跨螺杆21的全长变成一样的圆环形的截面形状，当对原料交替地赋予剪切作用与伸长作用时，可依次顺利地赋予，而可进行均匀的混炼。

根据第一实施方式，对原料赋予伸长作用的通道60在已相对于成为螺杆本体37的旋转中心的轴线O1偏心的位置上，在螺杆本体37的轴方向上延长，因此通道60环绕轴线O1进行公转。换言之，规定通道60的筒状的壁面61不以轴线O1为中心进行自转，而环绕轴线O1进行公转。

因此，当原料通过通道60时，原料虽然受到离心力，但所述原料在通道60的内部不会被剧烈地搅拌。因此，通过通道60的原料难以受到剪切作用，通过通道60后返回至搬送部54的外周面上的原料主要受到伸长作用。

因此，根据第一实施方式的螺杆21，可明确地规定对原料赋予剪切作用的部位及对原料赋予伸长作用的部位。因此，变成在辨别原料的混炼的程度方面有利的结构，并且可高精度地控制混炼的程度。其结果，可生成具有填料在原料的树脂中已高度地分散化的微观的分散结构的混炼物。

此外，由于多个通道60全部相对于轴线O1偏心，因此可对通过多个通道60的原料均等地赋予伸长作用。即，可消除多个通道60之间的混炼的条件的偏差，而可进行均匀的混炼。

[第二实施方式]

图12公开了第二实施方式。第二实施方式的与旋转轴38相关的事项与第一实施方式不同。除此以外的螺杆21的结构基本上与第一实施方式相同。因此，在第二实施方式中，对与第一实施方式相同的结构部分标注相同的参照符号，并省略其说明。

如图12所示，冷媒通道71形成在旋转轴38的内部。冷媒通道71沿着旋转轴38的轴线O1呈同轴状地延长。冷媒通道71的一端在接头部42的部位上经由旋转接头72而与出口配管73连接。冷媒通道71的另一端由旋转轴38的前端液密地堵塞。

冷媒导入管74呈同轴状地插入冷媒通道71的内部。冷媒导入管74的一端经由旋转接头72而与入口配管75连接。冷媒导入管74的另一端在冷媒通道71的另一端附近朝冷媒通道71内开口。

在第二实施方式中，将水或油等冷媒从入口配管75经由旋转接头72及冷媒导入管74而送入冷媒通道71中。已被送入冷媒通道71中的冷媒通过冷媒通道71的内周面与冷媒导入管74的外周面之间的间隙后返回至旋转轴38的接头部42中，并且经由旋转接头72而回到出口配管73中。

根据第二实施方式，冷媒沿着旋转轴38的轴方向进行循环，因此可利用所述冷媒对螺杆本体37进行冷却。因此，可适当地调节接触原料的螺杆本体37的温度，可将基于原料的温度上升的树脂的劣化及粘度的变化等防患于未然。

[第三实施方式]

图13至图18公开了第三实施方式。第三实施方式的与螺杆本体37相关的事项与第一实施方式不同。除此以外的螺杆21的结构基本上与第一实施方式相同。因此，在第三实施方式中，对与第一实施方式相同的结构部分标注相同的参照符号，并省略其说明。

如图13至图16所示，螺杆本体37具有用于搬送原料的多个搬送部81、及用于限制原料的流动的多个障壁部82。即，在与滚筒20的一端部对应的螺杆本体37的基端配置有多个搬送部81，在与滚筒20的另一端部对应的螺杆本体37的前端配置有多个搬送部81。进而，在这些搬送部81之间，搬送部81与障壁部82从螺杆本体37的基端朝向前端，在轴方向上交替地并列配置。

另外，滚筒20的供给口34朝配置在螺杆本体37的基端侧的搬送部81开口。

各搬送部81具有扭转成螺旋状的螺纹84。螺纹84从筒体39的沿着圆周方向的外周面朝搬送通道53突出。当从所述螺杆本体37的基端来看螺杆21已逆时针地左转时，螺纹84以从所述螺杆本体37的基端朝前端搬送原料的方式扭转。即，螺纹84以所述螺纹84的扭转方向与右螺钉相同的方式朝右扭转。

各障壁部82具有扭转成螺旋状的螺纹86。螺纹86从筒体39的沿着圆周方向的外周面朝搬送通道53突出。当从所述螺杆本体37的基端来看螺杆21已逆时针地左转时，螺纹86以从螺杆本体37的前端朝基端搬送原料的方式扭转。即，螺纹86以所述螺纹86的扭转方向与左螺钉相同的方式朝左扭转。

将各障壁部82的螺纹86的扭矩设定成等于或小于搬送部81的螺纹84的扭矩。进而，在螺纹84、螺纹86的顶部与滚筒20的筒部33的内周面之间确保有微小的间隙。

如图13、图14、图17所示，螺杆本体37具有在螺杆本体37的轴方向上延长的多个通道88。若将一个障壁部82与夹持所述障壁部82的两个搬送部81设为一个单元，则通道88在两个搬送部81的筒体39中横跨各单元的障壁部82来形成。在此情况下，通道88在沿着螺杆本体37的轴方向的同一条直线上，以规定的间隔(例如等间隔)排列成一列。

进而，通道88在筒体39的内部，设置在已从旋转轴38的轴线O1偏心的位置上。换言之，通道88偏离轴线O1，当螺杆本体37进行了旋转时，环绕轴线O1进行公转。

如图15所示，通道88例如为具有圆形的截面形状的孔。通道88作为仅容许原料的流通的中空的空间来构成。当螺杆本体37进行了旋转时，通道88的壁面89不以轴线O1为中心进行自转，而环绕轴线O1进行公转。

如图13、图14、图18所示，各通道88具有入口91、出口92、将入口91与出口92之间连通的通道本体93。入口91及出口92接近一个障壁部82的两侧来设置。若从另一角度来看，则在相邻的两个障壁部82之间邻接的一个搬送部81中，入口91在所述搬送部81的下游端的附近的外周面上开口，并且出口92在所述搬送部81的上游端的附近的外周面上开口。在一个搬送部81的外周面上开口的入口91与出口92未由通道本体93连通。入口91经由障壁部82而与相邻的下游侧的搬送部81的出口92连通，出口92经由障壁部82而与相邻的上游侧的搬送部81的入口91连通。

已被供给至第二挤出机3中的原料如图17中由箭头C所示，被投入位于螺杆本体37的基端侧的搬送部81的外周面上。此时，若从螺杆本体37的基端来看螺杆21逆时针地左转，则如图17中由实线的箭头所示，搬送部81的螺纹84朝螺杆本体37的前端连续地搬送所述原料。

在本实施方式中，多个搬送部81及多个障壁部82在螺杆本体37的轴方向上交替地排列，并且多个通道88在螺杆本体37的轴方向上存在间隔来排列。因此，已从供给口34投入螺杆本体37中的原料如图17及图18中由箭头所示，一边交替地反复受到剪切作用及伸长作用，一边被从螺杆本体37的基端朝前端的方向连续地搬送。因此，原料的混炼的程度得到强化，在原料的热塑性弹性体中促进填料的分散化。

在本实施方式中，如图17所示，由实线的箭头所示的搬送部81中的原料的搬送方向与由虚线的箭头所示的通道88内的原料的流通方向相同。另外，通道88的入口91设置在搬送部81中的下游侧(前端侧，朝图17为左侧)的端部附近，出口92设置在经由障壁部82而相邻的下游侧的搬送部81的上游侧的端部附近。如此，将横跨障壁部82的通道88的长度L2构成得短，因此原料通过通道88时的流动阻力变低。因此，本实施方式适合于使用粘度高的原料制造树脂的方法。通常当原料含有填料时，与仅包含树脂的原料相比，存在加热熔融状态下的粘度提高的倾向。因此，本实施方式适合于使用含有导电性填料与热塑性弹性体的原料的导电性复合材料的制造方法。

通道88的长度L2必须比所述通道88所横跨的障壁部82的长度L1大，但就降低原料通过通道88时的流动阻力的观点而言，优选所述通道88所横跨的障壁部82的长度L1的2倍以下，更优选1.5倍以下，进而更优选1.3倍以下。

而且，已到达螺杆本体37的前端的原料变成经充分地混炼的混炼物，并被从吐出口36a连续地供给至第三挤出机4中，所述混炼物中所含有的气体状物质或其他挥发成分被从混炼物中连续地去除。

[第四实施方式]

图19至图27公开了第四实施方式。第四实施方式的与螺杆本体37相关的事项与第一实施方式不同。除此以外的螺杆21的结构基本上与第一实施方式相同。因此，在第四实施方式中，对与第一实施方式相同的结构部分标注相同的参照符号，并省略其说明。

如图19至图21所示，螺杆本体37具有用于搬送原料的多个搬送部101、用于限制原料的流动的多个障壁部102、及使原料暂时地循环的多个循环部103。即，在与滚筒20的一端部对应的螺杆本体37的基端配置有多个搬送部101，在与滚筒20的另一端部对应的螺杆本体37的前端配置有多个搬送部101。进而，在这些搬送部101之间，循环部103与障壁部102从螺杆本体37的基端朝向前端，在轴方向上交替地并列配置。

另外，滚筒20的供给口34朝配置在螺杆本体37的基端侧的搬送部101开口。

各搬送部101具有扭转成螺旋状的螺纹105。螺纹105从筒体39的沿着圆周方向的外周面朝搬送通道53突出。当从螺杆本体37的基端来看螺杆21已逆时针地左转时，螺纹105以从所述螺杆本体37的基端朝前端搬送原料的方式扭转。即，螺纹105以所述螺纹105的扭转方向与右螺钉相同的方式朝右扭转。

各障壁部102具有扭转成螺旋状的螺纹107。螺纹107从筒体39的沿着圆周方向的外周面朝搬送通道53突出。当从螺杆本体37的基端来看螺杆21已逆时针地左转时，螺纹107以从螺杆本体37的前端朝基端搬送原料的方式扭转。即，螺纹107以所述螺纹107的扭转方向与左螺钉相同的方式朝左扭转。

循环部103从旋转轴38的基端侧与障壁部102邻接。各循环部103具有扭转成螺旋状的第一螺纹110、第二螺纹111、第三螺纹112。第一螺纹110、第二螺纹111、第三螺纹112分别从筒体39的沿着圆周方向的外周面朝搬送通道53突出。

第一螺纹110、第二螺纹111、第三螺纹112沿着螺杆本体37的轴方向相互邻接地配置。当从螺杆本体37的基端来看螺杆21已逆时针地左转时，第一螺纹110、第二螺纹111、第三螺纹112以从螺杆本体37的基端朝前端搬送原料的方式扭转。即，第一螺纹110、第二螺纹111、第三螺纹112以所述第一螺纹至第三螺纹的扭转方向与右螺钉相同的方式朝右扭转。

在此情况下，将各障壁部102的螺纹107的扭矩设定成等于或小于搬送部101的螺纹105及循环部103的螺纹110、螺纹111、螺纹112的扭矩。进而，将第二螺纹111的扭矩设定成小于第一螺纹110及第三螺纹112的扭矩。进而，在螺纹105、螺纹107、螺纹110、螺纹111、螺纹112的顶部与滚筒20的筒部33的内周面之间确保有微小的间隙。

进而，在第一螺纹110、第二螺纹111、第三螺纹112中，第三螺纹112配置在搬送方向的上游侧，第一螺纹110配置在搬送方向的下游侧。第二螺纹111配置在第三螺纹112与第一螺纹110之间。

在本实施方式中，各障壁部102以原料可越过所述各障壁部102流动的方式设计。具体而言，各障壁部102以在已使螺杆21可旋转地插通在滚筒20的筒部33中的状态下，原料可在所述各障壁部102与筒部33之间通过的方式设计。在此情况下，优选将各障壁部102的外径部(螺纹107的顶部)与筒部33的内周面的间隙设定成0.1mm以上、且3mm以下的范围。更优选将所述间隙设定成0.1mm以上、且1.5mm以下的范围。

如图19、图20、图27所示，各通道115具有入口117、出口118、将入口117与出口118之间连通的通道本体119。入口117及出口118在构成循环部103的筒体39的外周面上开口。在附图中表示通道115的一例。在所述通道115中，通道本体119设置在形成有第一螺纹110的筒体39上，入口117及出口118在所述筒体39的外周面上开口。入口117及出口118的开口位置可在所述筒体39的外周面的范围内自由地设定。

通道本体119沿着螺杆本体37的轴方向，不在中途分岔而呈一直线状地延长。作为一例，在附图中，表示通道本体119与轴线O1平行地延长的状态。通道本体119的两侧在轴方向上被堵塞。

入口117设置在通道本体119的一侧，即偏向螺杆本体37的前端的部分上。

出口118设置在通道本体119的另一侧(与一侧相反之侧)，即偏向螺杆本体37的基端的部分上。

如图22所示，通道115例如为具有圆形的截面形状的孔。通道115作为仅容许原料的流通的中空的空间来构成。当螺杆本体37进行了旋转时，通道115的壁面116不以轴线O1为中心进行自转，而环绕轴线O1进行公转。

已被供给至第二挤出机3中的原料如图26中由箭头D所示，被投入位于螺杆本体37的基端侧的搬送部101的外周面上。此时，若从螺杆本体37的基端来看螺杆21逆时针地左转，则如由图26的实线的箭头所示，搬送部101的螺纹105朝螺杆本体37的前端连续地搬送所述原料。

在本实施方式中，已被朝障壁部102搬送的原料的一部分被再次从入口117连续地导入通道115中，在循环部103的部位中暂时地反复循环。已被朝障壁部102搬送的剩余的原料通过障壁部102的螺纹107的顶部与筒部33的内周面之间的间隙，连续地流入相邻的循环部103中。

[第五实施方式]

图28公开了第五实施方式。在所述第一实施方式中，对将第一挤出机(处理机)2作为双轴混炼机来构成的情况进行了说明，但作为替代，在第五实施方式中，设想将第一挤出机2作为单轴挤出机来构成的情况。

如图28所示，在第五实施方式的第一挤出机2中，滚筒6包括可旋转地收容单轴的螺杆7的筒部8。在滚筒6中，与所述第一实施方式同样地设置有：可将例如经颗粒化的材料供给至筒部8内的供给口9、用于对所述树脂进行熔融的加热器(未图示)、及可吐出已熔融的树脂的吐出口6a。

螺杆7能够以轴线O2为中心进行旋转，在其外周面上形成有扭转成螺旋状的螺纹122。螺纹122以朝吐出口6a连续地搬送已从供给口9供给的树脂的方式构成。因此，螺纹122扭转成与从供给口9侧来看时的螺杆7的旋转方向相反的方向。在附图中，作为一例，表示使螺杆7左转来搬送树脂时的螺纹122。在此情况下，将螺纹122的扭转方向以与右螺钉相同的方式设定成顺时针。

进而，在螺杆7的外周面上，从供给口9侧朝吐出口6a依次连续地构成供给部P1、压缩部P2、搬送部P3。供给部P1具有圆柱形状，其外周面7-P1与筒部8的间隙被设定得宽。搬送部P3具有圆柱形状，其外周面7-P3与筒部8的间隙被设定得窄。换言之，在搬送部P3中，使外周面7-P3与筒部8的间隙变窄，由此将螺纹122的高度设定得低。由此，可谋求吐出口6a中的吐出稳定性的提升。压缩部P2具有从供给部P1朝搬送部P3逐渐扩展的形状，其外周面7-P2与筒部8的间隙以从供给部P1朝搬送部P3连续地变窄的方式设定。

此处，在已使螺杆7左转的状态下，已被从供给口9供给至筒部8中的颗粒状的树脂由螺纹122从供给部P1依次朝压缩部P2、搬送部P3搬送后，被从吐出口6a中吐出。在供给部P1中，树脂的温度低而为固体的状态。在压缩部P2中，树脂主要由加热器进行加热，并受到来自连续地变窄的间隙的压缩。在搬送部P3中，树脂构成经熔融并混合的原料。而且，已从滚筒6的吐出口6a中吐出的原料如图1中由箭头A所示，被连续地供给至第二挤出机3中。

以上，根据第五实施方式，即便在将第一挤出机2设为单轴挤出机的情况下，也可以与所述第一实施方式的双轴混炼机的情况同样地，生成最合适于利用第二挤出机3的混炼处理的粘度的原料。由此，可减轻第二挤出机3的负担。

例如，若设想对将填料(添加物)掺入已进行了预先的混炼的材料，即树脂中并进行颗粒化而成的材料，交替地赋予剪切作用与伸长作用的情况，则通过使用单轴挤出机，可不产生添加物的物性劣化或纤维的切断，而对所述材料进行混炼。

另外，当将添加剂添加至原料中时，若将所述添加剂投入第一挤出机2或第二挤出机3中，则存在因第二挤出机3中的高速旋转，而产生添加剂的物性劣化或分解的可能性。在此情况下，通过将第三挤出机4设为双轴挤出机，不仅可进行脱气，也可以进行添加剂朝原料中的掺入(混炼)。

[实施例]

[实施例1]

第一实施方式的混炼装置中，搬送部中的原料的搬送方向与通道内的原料的流通方向相反，横跨障壁部的通道的入口及出口以此顺序设置在搬送部的基端侧及邻接的搬送部的前端侧。因此，通道的长度变长，原料通过时的流动阻力提高，因此在高粘度的原料的情况下，难以一边顺利地通过通道一边进行混炼。

因此，在本实施例中，使用搬送部中的原料的搬送方向与通道内的原料的流通方向相同，横跨障壁部的通道的入口及出口以此顺序设置在搬送部的前端侧及邻接的搬送部的基端侧的第三实施方式的混炼装置。此混炼装置由于通道短且流动阻力低，因此适合于高粘度的原料的混炼。

使用第三实施方式的混炼装置，交替地赋予剪切作用与伸长作用来对包含导电性填料与热塑性弹性体的原料进行混炼而制造导电性复合材料。

在导电性复合材料的制造中，朝将相对于螺杆有效长度(L/D)48的混炼部12的有效长度(L/D)设定成8的第一挤出机2中，供给作为导电性填料的多层碳纳米管(CNT)、及作为热塑性弹性体的氢化苯乙烯系热塑性弹性体(SEBS)这两种材料，并预先进行混炼，由此生成熔融状态的材料。然后，将所述熔融状态的材料作为第二挤出机3的原料，从第一挤出机2连续地供给至第二挤出机3中来制造导电性复合材料。

将所述第二挤出机3所包括的螺杆21等的规格设定为如下。

螺杆直径(外径)：48mm

螺杆有效长度(L/D)：6.25～18.75

螺杆转速：200rpm、300rpm、400rpm、500rpm、600rpm或1000rpm

原料供给量：10kg/小时

滚筒设定温度：250℃

入口、出口及通道本体的截面形状：直径4mm的圆形

通道的通过次数(重复次数)：2次、6次或12次

原料中的CNT浓度：1wt％(重量百分比)

使用所述混炼装置制造导电性复合材料，并依据日本工业标准(JapaneseIndustrial Standards，JIS)K 7194测定所获得的导电性复合材料的导电率。将结果示于表1中。

使用热压装置，在以下的条件下制作导电率测定用的三个试验片。使用低电阻的电阻率计，对各试验片测定五处的导电率。由于从一个试验片算出五个电阻率，因此算出十五个电阻率。将对所述十五个电阻率进行平均所得的值设为导电率。

制作条件：温度260℃、按压压力49MPa

试验片：长度80mm、宽度50mm、厚度0.5mm

[表1]

如表1及图29的图表所示，不论螺杆的转速，均可制造导电率(导电性)高的导电性复合材料。另外，当将螺杆的转速设为1000rpm(旋转/分钟)时，不论原料通过通道的通过次数，均可获得导电率高的导电性复合材料。因此，可以说在制造具有高的导电率(导电性)的导电性复合材料时，优选将螺杆的转速设为1000rpm左右。但是，若将对包含1wt％的CNT与99wt％的SEBS的原料进行混炼的螺杆的转速设为1000rpm，则在混炼处理时原料温度变得过高，成为导致导电性复合材料的强度的下降等的原因。因此，当将CNT与SEBS用作原料时，优选将对原料进行混炼的螺杆的转速设为600rpm以下。

如上所述，导电性复合材料的导电率不受螺杆的转速影响，因此即便将螺杆的转速设为600rpm以下，也可以获得具有高的导电率的导电性复合材料。但是，若将螺杆的转速设为200rpm～600rpm左右，则如图29所示，已明确所获得的导电性复合材料的导电率根据原料通过通道的次数而不同。即，已知若将螺杆的转速设为200rpm～600rpm左右，则导电性复合材料的导电率受到通道的通过次数影响。

本实施例中所使用的通道的入口、出口及通道本体为具有圆形的截面形状的孔，且形成为内径为直径4mm的圆形的混炼装置可使熔融状态的原料顺利地通过通道。但是，通道的入口、出口及通道本体的孔形成为内径为直径2mm的圆形的混炼装置无法使原料顺利地通过通道。因此，当通道的入口、出口及通道本体将截面形状设为圆形时，优选直径为2mm以上，更优选直径为3mm以上，进而更优选直径为4mm以上。

[实施例2]

使用与实施例1相同的混炼装置，将螺杆转速固定成400rpm，将通道的通过次数设为4次、8次及10次来制造导电性复合材料，并以与实施例1相同的方式测定所获得的导电性复合材料的导电率。

[表2]

在表2及图30的图表中，一并表示实施例1与实施例2中所获得的导电性复合材料的导电率的测定结果。通过将通道的通过次数从2次增加至4次，所获得的导电性复合材料的导电率急剧地提高。可认为其原因在于：通过增加通道的通过次数，SEBS中的CNT的分散性提高。根据此结果，可以说为了获得具有高的导电率的导电性复合材料，通道的通过次数优选2次以上，更优选3次以上，进而更优选4次以上。

另外，通过将通道的通过次数从10次增加至12次，所获得的导电性复合材料的导电性下降。可认为其原因在于：增加通道的通过次数会导致已分散在SEBS中的CNT的作为导电性填料的功能下降。根据此结果，可以说为了获得导电率高的导电性复合材料，优选将通道的通过次数设为16次以下，更优选设为11次以下，进而更优选设为10次以下。

如上所述，已知本发明的制造方法中，原料通过通道的次数会对CNT的分散性及导电性填料的导电功能造成影响。可以说为了在维持CNT的作为导电性填料的功能的状态下使CNT高度分散在SEBS中，而制造导电率高的导电性复合材料，通道的通过次数优选3次以上、11次以下，更优选4次以上、10次以下。

[实施例3]

将与实施例1相同的混炼装置的螺杆转速固定成400rpm，使通道的通过次数及材料中的CNT浓度如以下那样变化来制造导电性复合材料，并测定导电率。将结果示于表3中。

通道的通过次数：4次、6次、8次、10次、12次

材料中的CNT浓度：0.50wt％、0.75wt％、1.0wt％、1.25wt％、1.5wt％、2.0wt％、3.0wt％

[表3]

如表3及图31的图表所示，当将材料中的CNT浓度设为0.75wt％以上时，通过将通道的通过次数设为4次以上，可获得导电率高的导电性复合材料。但是，当将材料中的CNT浓度设为0.50wt％时，通道的通过次数为4次的导电性复合材料与通道的通过次数为6次的导电性复合材料相比，导电率显著地降低。根据此结果，就使用CNT浓度低的材料稳定地制造导电率高的导电性复合材料的观点而言，可以说通道的通过次数优选5次以上，更优选6次以上。

[实施例4]

将实施例1及实施例2的混炼装置的螺杆转速固定成400rpm，将通道的通过次数设为2次、4次、6次、8次、10次及12次，并依据JIS K 6251测定所获得的导电性复合材料的拉伸强度。将结果示于表4中。

利用作为与导电率试验片相同的方法的使用热压装置的方法，制作裁剪成试验片形状的片材。将形状设为哑铃状3号形。拉伸试验是使用万能试验机(岛津制作所(股份)制造的精密万能试验机(Autograph)AG-50kN型)，将十字头速度(crosshead speed)设为100mm/min，施加负荷直至试验片断裂为止。根据以下的计算式来算出拉伸强度。

F＝P/W×D

F：强度(MPa)

P：破坏负荷(MPa)

W：试验片的宽度(mm)

D：试验片的厚度(mm)

[表4]

如表4及图32所示，通道的通过次数为6次、8次及10次的导电性复合材料的拉伸强度为大致相同的程度，在通道的通过次数为12次的导电性复合材料中拉伸强度下降。根据此结果，就提高导电性复合材料的拉伸强度的观点而言，可以说通道的通过次数优选11次以下，更优选10次以下。

[实施例5]

使用第四实施方式的混炼装置代替第三实施方式的混炼装置对原料进行混炼来制造导电性复合材料，并测定所获得的导电性复合材料的导电率。将使用第四实施方式的混炼装置的实施例5的结果与使用第三实施方式的混炼装置的实施例1的结果示于表5中。

将第二挤出机3所包括的螺杆21等的规格设定为如下。

螺杆直径(外径)：36mm

螺杆有效长度(L/D)：12.5

螺杆转速：400rpm、500rpm、600rpm

原料供给量：10kg/小时

滚筒设定温度：250℃

入口及出口的形状：直径4mm的圆形

通道的通过次数(重复次数)：6次

原料中的CNT浓度：1wt％

[表5]

图33中表示通过实施例1及实施例5的制造方法所获得的导电性复合材料的导电率。如此图及表5所示，通过使用第三实施方式的混炼装置，与第四实施方式的混炼装置相比，可获得导电率更高的导电性复合材料。根据此结果，就制造具备高的导电性的导电性复合材料的观点而言，可以说优选使用包括第三实施方式的混炼装置的结构，即，在经由障壁部而邻接的搬送部中的基端侧的搬送部中设置有入口，在前端侧的搬送部中设置有出口，将入口与出口连通的通道横跨障壁部来设置，原料在搬送部中被从螺杆本体的基端朝前端搬送，在通道内从螺杆本体的基端朝前端流通的结构的混炼装置。

[实施例6]

仅在将第二挤出机3所包括的螺杆21等的规格中的入口、出口及通道本体的截面形状设为直径(内径)2mm的圆形的结构中，使用与实施例1中所使用的混炼装置不同的混炼装置，将重复次数设为6次来制造导电性复合材料，并依据JIS K 7194测定所获得的导电性复合材料的导电率。在表6中，一并表示将通道的截面形状设为直径2mm的圆形的实施例6的结果、及将通道的截面形状设为直径4mm的圆形的实施例1的重复次数6次的结果。

[表6]

如表6及图34所示，实施例6与实施例5同样地获得了导电率比通过实施例1所获得的导电性复合材料略低的导电性复合材料。可认为此结果的原因在于：在螺杆直径为48mm的混炼装置中，若将通道截面的内径设为2mm，则相对于螺杆直径的内径狭小，因此树脂变得难以进入通道内，而且在障壁部前积存许多树脂，压力上升且为熔融状态的树脂原料越过障壁部。根据此结果，可以说在螺杆直径为30mm～50mm左右的混炼装置中，通道的入口、出口及通道本体的内径(截面圆形的直径)优选3mm以上、5mm以下左右。

根据实施例5及实施例6的结果，通道的入口与出口设置在相同的搬送部中的第四实施方式的混炼装置与通道的入口与出口设置在经由障壁部而邻接的不同的搬送部中的第三实施方式的混炼装置相比，所制造的导电性复合材料的导电率欠佳。可认为其原因在于：对以越过障壁部的形态侵入障壁部与筒部壁面的间隙中的导电性填料施加过度的剪切力，导电性填料无法维持呈纤维状地长长地连接的状态，而无法显现导电性。另外，若原料浸入障壁部与筒部壁面的间隙中，则也存在对原料中的树脂(热塑性弹性体)施加过度的剪切力而导致剪切发热，树脂自身劣化的可能性。因此，就制造拉伸强度及导电率良好的导电性复合材料的观点而言，优选使用原料通过通道后在搬送部间移动的第三实施方式的混炼装置。

[比较例1]

使用专利文献2(日本专利特开2008-266577号公报)中记载的批次式的混炼装置，由包含CNT浓度为1.25wt％、2.5wt％及5.0wt％的CNT与SEBS的材料制造导电性复合材料，并测定导电率。将其测定结果与实施例3的重复次数6次的结果一并示于表7中。

[表7]

如表7及图35所示，比较例1的导电性复合材料与CNT浓度为相同程度的实施例3的导电性复合材料相比，导电率低。根据本发明的制造方法，可降低为了制成导电率高的导电性复合材料而需要的CNT的调配量。

另外，根据图33及图35的图表，使用螺杆直径为36mm的混炼装置所制造的实施例5的导电性复合材料虽然导电率比使用螺杆直径为48mm的混炼装置所制造的实施例3的导电性复合材料略低，但在与比较例1的批次式的混炼装置的比较中具备足够高的导电率。根据此结果，可以说若混炼装置的螺杆直径(外径)为30mm以上、50mm以下的范围，则可获得具备同等的导电率的导电性复合材料。

Claims (3)

1.一种导电性复合材料的制造方法，其特征在于，在挤出机中连续地吐出通过利用螺杆对原料进行混炼所生成的混炼物，

所述螺杆具有以沿着原料的搬送方向的直线状的轴线为中心进行旋转的螺杆本体，

在所述螺杆本体的内部，设置有从在所述螺杆本体的外周面上开口的入口流入的所述原料进行流通的通道，

沿着所述螺杆本体的外周面被搬送的所述原料通过设置在所述螺杆本体中的限制所述原料的搬送的障壁部来限制在搬送所述原料的搬送部中的搬送，由此提高压力，使所述压力提高的所述搬送部的原料从所述入口导入所述通道中，

所述搬送部与所述障壁部从所述螺杆本体的基端朝向前端，在轴方向上交替地并列配置，

在经由所述障壁部而邻接的所述搬送部中的基端侧的搬送部中设置有所述入口，在前端侧的搬送部中设置有出口，将所述入口与所述出口连通的所述通道横跨所述障壁部来设置，

所述原料在所述搬送部中被从所述螺杆本体的基端朝前端搬送，在通道内从所述螺杆本体的基端朝前端流通，

在连续地吐出所述混炼物的期间内，在所述挤出机中，沿着所述螺杆本体的外周面被搬送的所述原料在所述通道中流通后，经由设置在所述螺杆本体的外周面上的出口而导入所述搬送部中，

在所述导电性复合材料的制造方法中，所述原料含有导电性填料与热塑性弹性体，

所述螺杆本体的转速是每一分钟200次以上、500次以下，且

所述原料在作为所述混炼物而被吐出之前，在所述通道内通过的次数为4次以上、10次以下，

所述导电性填料含有碳纳米管，

所述导电性复合材料中的所述碳纳米管的含量为0.75 wt%～3 wt%。

2.根据权利要求1所述的导电性复合材料的制造方法，其特征在于，

所述入口、所述出口及所述通道是具有圆形的截面形状的孔，内径为2 mm以上、且未满8 mm。

3.根据权利要求1所述的导电性复合材料的制造方法，其特征在于，

所述热塑性弹性体是氢化苯乙烯・丁二烯系热塑性弹性体。