JP2001129823A - 二軸連続混練機 - Google Patents

二軸連続混練機

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JP2001129823A JP31712999A JP31712999A JP2001129823A JP 2001129823 A JP2001129823 A JP 2001129823A JP 31712999 A JP31712999 A JP 31712999A JP 31712999 A JP31712999 A JP 31712999A JP 2001129823 A JP2001129823 A JP 2001129823A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 二段練りタイプの二軸連続混練機において、
第二混練部に対する被混練材料の後添加を確実に行える
ようにして、被混練材料の充満度の調整や最終製品のブ
レンド調整を容易に行えるようにする。 【解決手段】 被混練材料の供給口１３と排出口１４を
軸方向両端部にそれぞれ有するチャンバ２内に左右一対
のロータ４が回転自在に挿通され、チャンバ２の軸方向
中途部に被混練材料の通過抵抗を調節するゲート装置１
７が設けられ、このゲート装置１７よりも上流側と下流
側に位置するロータ４の部分にそれぞれ第一及び第二混
練部１９，２１が形成されている二軸連続混練機におい
て、チャンバ２におけるゲート装置１７よりも下流側で
かつ排出口１５よりも上流側の部分に被混練材料を強制
的に後添加するための強制フィード手段２３を接続す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチックやゴ
ム等の高分子樹脂材料を混練するための二軸連続混練機
とこれによる被混練材料の混練方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】上記連続混練機は、通常は異方向に高速
回転するロータでプラスチックやゴム材料等の被混練材
料に強いせん断作用を加えて短時間に可塑化溶融するも
ので、この可塑化溶融した樹脂に各種の充填剤や添加剤
を効率よく練り込んで混合分散することで種々の品質の
樹脂製品を製造することができる。特に、ロータの軸方
向両端をベアリングで支持した両持ち構造の連続混練機
は、ロータが先触れしてその先端がチャンバに接触する
ことがないので高速度でロータを回転することができ、
生産能力が高い混練造粒設備を容易に構成できる特徴が
ある。
【０００３】かかる両端支持タイプの連続混練機のう
ち、特に強練りに適したものとして、ツインロータでか
つ二段混練タイプの二軸連続混練機があり、この混練機
は、被混練材料の供給口と排出口を軸方向両端部に有す
るチャンバ内に軸方向両端を支持した状態で回転自在に
挿通された左右一対のロータを備えている。この二段混
練タイプの混練機のロータには、供給口からの被混練材
料を下流側に搬送する第一フィード部と、この第一フィ
ード部で下流側に搬送された被混練材料を混練する第一
混練部と、この第一混練部で混練された被混練材料を下
流側へ搬送する第二フィード部と、この第二フィード部
で下流側に搬送された被混練材料を更に混練する第二混
練部とが形成されており、チャンバの軸方向中途部に
は、被混練材料の通過抵抗を調節するゲート装置が設け
られている（例えば、特公昭５８−５０５３３号公報及
び特開平１−９５３０８号公報参照）。
【０００４】そして、かかる二段練り連続混練機によれ
ば、チャンバの軸方向中途部に設けたゲート装置で被混
練材料の通過抵抗を調節できるので、第一及び第二混練
部における被混練材料の混練度を平均化でき、これによ
って被混練材料を過昇温させずに十分な混練時間を確保
できるという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】また、上記従来の二段
練り連続混練機によれば、ゲート装置の直ぐ下流側に設
けたベント口から混練に伴う揮発ガスを排気することに
より、製品品質の低下を防止できるとともに、同ベント
口から充填材等の被混練材料を後添加することによっ
て、その充満度の調整や最終製品のブレンド調整を行う
こともできるとされている。しかるに、従来の二段練り
連続混練機では、ベント口が主として揮発ガスの排気口
としての機能を有する関係で、同ベント口からの被混練
材料の後添加を専ら材料の自然落下によってしか行えな
いため、同被混練材料の確実な後添加を行い難いという
問題があった。
【０００６】すなわち、この種の混練機では、被混練材
料とともに同材料に含まれているガスも最初の供給口か
らチャンバ内に導入され、この最初に巻き込んだガスが
前記ベント口からチャンバの外部に吹き戻されるため、
当該ベント口から別の被混練材料を均一かつ十分に後添
加するのは極めて困難であった。更に、チャンバ内に最
初に導入されるガスの量はロータ径の３乗に比例して大
きくなるため、特に近年の高吐出のニーズに対応した大
型の混練機の場合にはベント口からの吹き戻しが激し
く、嵩密度の小さな充填材についてはベント口からの後
添加が殆ど行えないという問題が顕在化してきた。
【０００７】本発明は、このような実情に鑑み、二段練
りタイプの二軸連続混練機において、第二混練部に対す
る被混練材料の後添加を確実に行えるようにして、被混
練材料の充満度の調整や最終製品のブレンド調整を容易
に行えるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明は次の技術的手段を講じた。すなわち、本発明
は、ゲート装置よりも上流側と下流側に位置するロータ
の部分にそれぞれ第一及び第二混練部が形成されている
二段練りタイプの二軸連続混練において、チャンバにお
ける前記ゲート装置よりも下流側でかつ排出口よりも上
流側の部分に被混練材料を強制的に後添加するための強
制フィード手段を接続したものである。
【０００９】上記の本発明によれば、強制フィード手段
によってチャンバにおけるゲート装置よりも下流側でか
つ排出口よりも上流側の部分に被混練材料を強制的に後
添加できるので、第二混練部に対する被混練材料の後添
加を均一かつ十分に行うことができ、被混練材料の充満
度の調整や最終製品のブレンド調整を容易に行えるよう
になる。なお、この強制フィード手段としては、チャン
バに対して垂直に接続された搬送シリンダと、このシリ
ンダ内に回転自在に挿通したフィードスクリューとを備
えたスクリューフィーダを採用することができる。
【００１０】また、本発明において、上記強制フィード
手段とは別に、チャンバにおけるゲート装置よりも下流
側でかつ排出口よりも上流側の部分にベント口を設けて
おけば、混練に伴う揮発ガスをベント口から排気しなが
ら被混練材料の後添加が可能になり、製品品質の低下を
防止しつつ被混練材料の充満度の調整や最終製品のブレ
ンド調整を容易に行える。更に、本発明において、第二
混練部による被混練材料の混練度を調節するための混練
度調節手段をチャンバの排出口に設けた場合、強制フィ
ード手段からの後添加が行われた後の被混練材料の混練
度についても当該混練度調節手段によって適切に調節で
きるようになる。
【００１１】なお、この混練度調節手段としては、前記
したゲート装置、開閉オリフィス又はギアポンプ等を採
用することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。図１及び図２は、本発明を採用した
二軸二段練り連続混練機１の第一の実施形態を示してい
る。同図に示すように、この実施形態の二軸連続混練機
１は、装置本体としてのチャンバ２を備え、このチャン
バ２内には、長手方向略円筒状の二連の混練室３が断面
視ほぼめがね孔形状をなすように連通して形成されてい
る。
【００１３】このチャンバ２の各混練室３内には、被混
練材料をチャンバ２の一端側（上流側、図１の右側）か
ら他端側（下流側、図１の左側）に向かってフィードし
かつその途中で同材料を混練溶融する左右一対のロータ
４，４が互いに平行にかつ回転自在に挿通されている。
この各ロータ４，４は、その軸心方向両端部がチャンバ
２の上下流両側に配置した軸受け（ベアリング）５，
６，７を介して回転自在に支持されていて、相対向する
内側が上方から下方へ移動するように互いに異なる方向
に回転駆動されるようになっている。
【００１４】チャンバ２の上流側端には、ロータ４，４
の駆動装置が接続されている。この駆動装置８は、チャ
ンバ２の上流側端にタンデムに接続されたハウジング９
と、このハウジング９内に挿通された各ロータ４，４の
延長部１０を回転自在に支持する前後一対の前記軸受け
５，６と、その延長部１０の軸方向中途部に固定した駆
動ギア１１と、を備えている。一対のロータ４，４のう
ち、一方のロータ４の延長部１０は、ハウジング９の更
に上流側に突出され、その突出端部が減速機付きのモー
タ（図示せず）に接続されている。各ロータ４，４の駆
動ギア１１は互いに直接噛み合っており、このため、モ
ータで一方のロータ４を回転駆動すると、他方のロータ
４がそれと異なる方向に回転するようになっている。
【００１５】チャンバ２の上流側端部の上面側には、粉
末ないしペレット状の被混練材料を混練室３に供給する
ための供給口１３が設けられており、この供給口１３に
は図外のホッパーが接続される。チャンバ２の中間部の
上面側には、材料供給時に巻き込んだガスや混練中に発
生した揮発ガスを混練室３内から脱気するためのベント
口１４が形成されている。また、チャンバ２の下流側端
部には、溶融した混練済み材料をチャンバ２の外部に排
出するための排出口１５が設けられている。更に、チャ
ンバ２の材料搬送方向中途部には、ロータ４の外周部に
対して径外側から接近又は離反する上下一対のゲート板
１６を有する中間ゲート装置１７が設けられている。こ
のゲート装置１７は、そのゲート板１６のロータ４に対
する隙間を変更することで被混練材料の通過抵抗を調節
するもので、チャンバ２内の混練室３は、このゲート装
置１７の上流側と下流側とでタンデムに並ぶ二つの混練
ステージ３Ａ，３Ｂに区分されている。
【００１６】図１及び図２に示すように、中間ゲート装
置１７の上流側の第一ステージ３Ａ内に挿通されている
ロータ４の外周面には、上流側から順に、供給口１３か
らのペレットあるいは粉末状の被混練材料を前方へフィ
ードするスクリュー翼を有する第一フィード部１８と、
そのペレットあるいは粉末状の被混練材料に強力なせん
断力を加えて同材料を混練溶融する第一混練部１９と
が、それぞれ形成されている。なお、本実施形態では、
上記第一混練部１９は、ロータ４の回転により被混練材
料を下流側へ押し出す方向に捩じれた送り翼部１９Ａ
と、同回転により被混練材料を上流側へ押し戻す方向に
捩じれた戻し翼部１９Ｂとを備えている。また、本実施
形態のロータ４は、混練翼やスクリュー翼は周方向に１
２０度の間隔をおいて形成された三翼タイプのものが採
用されている。
【００１７】他方、中間ゲート装置１７の下流側の第二
ステージ３Ｂ内に挿通されているロータ４の外周面に
は、上流側から順に、第一混練部１９で溶融された材料
を排出口１５側へ強制的に搬送するスクリュー翼を有す
る第二フィード部２０と、被混練材料に更にせん断力を
加えて同材料を混練溶融する第二混練部２１とが、それ
ぞれ形成されている。なお、本実施形態では、上記第二
混練部２１も、ロータ４の回転により被混練材料を下流
側へ押し出す方向に捩じれた送り翼部２１Ａと、同回転
により被混練材料を上流側へ押し戻す方向に捩じれた戻
し翼部２１Ｂとを備えている。
【００１８】図１に示すように、本実施形態の二軸連続
混練機１では、チャンバ２における第一フィード部１８
に対応する部分の側面に、前記ベント口１４とは別に横
向きに開口する中間供給口２２が形成されており、この
中間供給口２２に、被混練材料を強制的に後添加するた
めの強制フィード手段２３が接続されている。図２に示
すように、この強制フィード手段２３は、チャンバ２に
対して垂直でかつ水平に配置されかつ先端開口が上記横
向きの中間供給口２２に直結された搬送シリンダ２４
と、このシリンダ２４内に回転自在に挿通された左右一
対のフィードスクリュー２５と、このスクリュー２５を
回転駆動させるための減速機付きモータ２６と、搬送シ
リンダ２４の上部開口に接続されたホッパー２７と、を
備えたスクリューフィーダよりなる。
【００１９】また、本実施形態の二軸連続混練機１で
は、チャンバ２の下流側端部の排出口１３に、ロータ４
の外周部に対して径外側から接近又は離反する上下一対
のゲート板２８を有する下流ゲート装置２９が設けられ
ている。この下流ゲート装置２９は、前記中間ゲート装
置１７と同様に、そのゲート板２８のロータ４に対する
隙間を変更することで被混練材料の通過抵抗を調節する
ものである。従って、本実施形態の場合、ロータ４の第
一混練部１９による被混練材料の混練度は前記中間ゲー
ト装置１７によって調節され、強制フィード手段２３に
よる後添加がなされたあとの第二混練部２１による被混
練材料の混練度は当該下流ゲート装置２９によって調節
できるようになっている。
【００２０】上記構成に係る二軸連続混練機１による被
混練材料の混練に際しては、まず、粉末状の被混練材料
（無機質フィラーを含んでもよい）を供給口１３から投
入する。すると、その材料は、第一ステージ３Ａ内にお
いて、第一フィード部１８で下流側にフィードされると
ともに第一混練部１９のチップ部を通過するときに大き
なせん断力を受けて自己発熱により溶融する。その後、
溶融した被混練材料は、中間ゲート装置１７で混練度調
整されながら、第二ステージ３Ｂの第二フィード部２０
に至り、同フィード部２０のスクリュー作用によって第
二混練部２１に搬送され、下流ゲート装置２９で混練度
調整されながら更に混練される。
【００２１】そして、この第二混練部２１で再混練され
た混練済み材料は、下流ゲート装置２９を通過して排出
口１５からチャンバ２の外部に排出され、図示しない後
処理装置（ペレタイザ等）へ材料を送るための一軸押出
機に送られる。そして、本実施形態では、チャンバ２に
おける中間ゲート装置１７の直ぐ下流側に強制フィード
手段２３が接続されているので、第一混練部１９で既に
混練された溶融材料に対して別の被混練材料や充填材を
均一かつ確実に後添加することができ、第二混練部２１
における被混練材料の充満度の調整や最終製品のブレン
ド調整を簡単に行うことができる。
【００２２】また、本実施形態では、強制フィード手段
２３とは別にベント口１４を形成してあるので、混練に
伴う揮発ガスをベント口１４から排気しながら被混練材
料の後添加することも可能であり、製品品質の低下を防
止しつつ被混練材料の充満度の調整や最終製品のブレン
ド調整を行うこともできる。更に、第二混練部による被
混練材料の混練度を調節する下流ゲート装置２９が排出
口１５に設けられているので、充填材等を後添加したあ
との被混練材料の混練度も適切に調節することができ
る。
【００２３】図３は本発明の第二実施形態に係る二軸連
続混練機１を示している。この実施形態では、第二混練
部２１による混練度の調節手段として、前記下流ゲート
装置２９の代わりに、開度調整可能となるように排出口
１５に枢着された開閉オリフィス３０を採用している。
なお、その他の構成は第一実施形態の場合と同様である
ので、図面に同一符号を付してその詳細説明は省略す
る。また、図４は本発明の第三実施形態に係る二軸連続
混練機１を示している。この混練機１では、排出口１５
の下側に連結管３２を介してギアポンプ３３が接続さ
れ、このギヤポンプ３３の排出側にペレタイザ（造粒装
置）その他の後処理装置３４が接続されている。
【００２４】このギアポンプ３３は、その回転数を制御
することによって後処理装置３４への材料供給量を変更
する機能を有するだけなく、第二ステージ３Ｂ内の樹脂
の充満度を変更して第二混練部２１による混練度を調節
するものであり、このため、第二混練部２１による被混
練材料の混練度を調節する混練度調節手段としての機能
も有している。以上、本発明の各実施の形態を説明した
が、これらの実施の形態は例示的なものであって限定的
なものではない。本発明の技術的範囲は冒頭の特許請求
の範囲により決定され、その意味に入るすべての態様は
本発明の範囲に含まれる。
【００２５】例えば、本発明は、図５に示すようなチャ
ンバ２の横断面が傾斜したタイプの連続混練機１にも採
用することができ、この場合、スクリューフィーダ２３
はチャンバ２の上面に設けた中間供給口２２に直結する
ようにしている。また、上記各実施形態において、ベン
ト口１４を設けないで、チャンバ２の上面側に設けた供
給口２２にスクリューフィーダ２３を直結することにし
てもよい。更に、中間供給口２２は、中間ゲート装置１
７の下流側でかつ排出口１５の上流側に配置すればよい
が、後添加された被混練材料を第二混練部２１に確実に
送り込んで十分な混練作用を付与するためには、チャン
バ２における第二フィード部２０に対応する部分に設け
ることが好ましい。
【００２６】
【実施例】次に、本発明の効果を実証するための実施例
（実験例）について説明する。この実験は、図３に示す
二軸二段練り連続混練機１を使用して、実際に被混練材
料を試験練りしたもので、コンパウンドは次のＡ材〜Ｃ
材を、Ａ：Ｂ：Ｃ＝５０ｗｔ％：５０ｗｔ％：６部の最
終比率で配合するものとした。 Ａ 高粘度高密度ポリエチレン（ＨＬＭＩ＝０．５） Ｂ 低粘度高密度ポリエチレン（ＭＩ＝５０．０） Ｃ カーボンマスターバッチペレット（カーボン濃度４
０％） 上記のＡ材及びＢ材のうち、Ｂ材はＡ材に比べて若干密
度が小さいので、Ａ材及びＢ材の混合物を混練溶融する
と、Ｂ材（低粘度ポリエチレン）が樹脂のマトリックス
相（海相）を形成し、Ａ材（高粘度ポリエチレン）が樹
脂のドメイン相（島相）を形成する。そして、通常、マ
トリックス相の粘度がドメイン相の粘度に比べて低い場
合には混練は著しく難しくなる。
【００２７】そこで、本発明の図３の混練機を用いて、
まず、Ａ：Ｂ：Ｃ＝５０ｗｔ％：２５ｗｔ％：６部の比
率にした被混練材料を最初の供給口に投入し、残りのＢ
材（２５ｗｔ％分）を第二ステージに接続されている強
制フィード手段から後添加することにした。この場合、
当初の配合においてはより粘度の高いＡ材の方が粘度の
低いＢ材よりも大きい比率になっているので、第一ステ
ージにおける混練では適切な分散混合を行うことができ
た。また、強制フィード手段から後添加されるＢ材と第
一ステージにおいて既に混練されたコンパウンドとを比
べると、後者の方が粘度が高くなっているので、第二ス
テージにおける混練においても、適切な分散混合を行う
ことができた。
【００２８】しかして、粘度が大きく相違するため一緒
に混練するのが極めて困難であった配合のコンパウンド
でも、本発明の混練機を用いてその配合の一部の被混練
材料を強制フィード手段で後添加することにより、非常
に分散性の優れたコンパウンドを製造することができ
た。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
二段練りタイプの二軸連続混練機において、第二混練部
に対する被混練材料の後添加を確実に行えるので、被混
練材料の充満度の調整や最終製品のブレンド調整を容易
にすることができ、混練処理能力を向上することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係る二軸連続混練機の
側面断面図である。
【図２】同混練機をゲート装置の直ぐ下流側で切断した
場合の横断面図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る二軸連続混練機の
側面断面図である。
【図４】本発明の第三実施形態に係る二軸連続混練機の
側面断面図である。
【図５】スクリューフィーダの接続構造の変形例を示す
横断面図である。
【符号の説明】
１ 二軸連続混練機 ２ チャンバ ４ ロータ １３ 供給口 １４ ベント口 １５ 排出口 １７ 中間ゲート装置 １９ 第一混練部 ２１ 第二混練部 ２３ 強制フィード手段 ２９ 下流ゲート装置 ３０ 開閉オリフィス ３３ ギアポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柏 眞彦 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 安田 章二 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 宝谷 晋 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 田中 義光 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 Ｆターム(参考） 4F201 AA45 AB11 AL09 BA01 BC02 BK02 BK14 BK31 BK36 BK75 BQ04 BQ50 4G078 AA02 AB06 AB07 BA01 BA07 DA09

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被混練材料の供給口（１３）と排出口
    （１４）を軸方向両端部にそれぞれ有するチャンバ
    （２）内に左右一対のロータ（４）が回転自在に挿通さ
    れ、前記チャンバ（２）の軸方向中途部に被混練材料の
    通過抵抗を調節するゲート装置（１７）が設けられ、こ
    のゲート装置（１７）よりも上流側と下流側に位置する
    前記ロータ（４）の部分にそれぞれ第一及び第二混練部
    （１９，２１）が形成されている二軸連続混練機におい
    て、 前記チャンバ（２）における前記ゲート装置（１７）よ
    りも下流側でかつ前記排出口（１５）よりも上流側の部
    分に被混練材料を強制的に後添加するための強制フィー
    ド手段（２３）が接続されていることを特徴とする二軸
    連続混練機。
  2. 【請求項２】 チャンバ（２）におけるゲート装置（１
    ７）よりも下流側でかつ排出口（１５）よりも上流側の
    部分にベント口（１４）が設けられている請求項１に記
    載の二軸連続混練機。
  3. 【請求項３】 第二混練部（２１）による被混練材料の
    混練度を調節するための混練度調節手段（２９，３０，
    ３３）がチャンバ（２）の排出口（１５）に設けられて
    いる請求項１又は２に記載の二軸連続混練機。
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