JP2001205625A - 混練用ロータ - Google Patents

混練用ロータ

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JP2001205625A JP2000017982A JP2000017982A JP2001205625A JP 2001205625 A JP2001205625 A JP 2001205625A JP 2000017982 A JP2000017982 A JP 2000017982A JP 2000017982 A JP2000017982 A JP 2000017982A JP 2001205625 A JP2001205625 A JP 2001205625A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 混練対象物が滞留することによる混練物の品
質低下を十分に防止する。また、ロータセグメントに加
わる偏荷重を軽減し、ロータセグメントを組み込んだス
クリューの破損を防止する。 【解決手段】 混練対象物を混合および分散させて所望
の混練状態の混練物とする２軸押出機のスクリューセッ
ト１のロータセグメント１２として組み込まれるもので
ある。少なくとも周方向に異なる複数のチップクリアラ
ンスを出現させる２翼の混練翼１４ａ〜１６ａを備え、
これら混練翼１４ａ〜１６ａの頂部を除いてスクリュー
セット１の他のスクリューセグメント１１、ニーディン
グディスクセグメント１３として組み込まれるスクリュ
ー１１ａ、ニーディングディスク１３ａと同一の断面形
状を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゴムやプラスチッ
ク等の混練材料を混練する２軸押出機に使用される混練
用ロータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、２軸押出機は、一方側から他方
側に連通されたバレル内に混練用ロータやニーディング
ディスクからなる混練セグメントとスクリューセグメン
トとを組み合わせた一対のスクリューセットを備えた構
成にされている。そして、一方側の投入口からゴムやプ
ラスチック等の混練材料を投入してスクリューセットの
回転により他方側に搬送しながら混練セグメントにおい
て混練することによって、所望の混練状態の混練物を形
成し、押出機の先端から外部に押し出すという一連の動
作により連続的に混練物を製造するようになっている
（図１（ａ）・（ｂ）参照）。
【０００３】従来、上記の混練用ロータは、ニーディン
グディスクよりもチップクリアランスが大きいため、混
練材料や混練物等の混練対象物を低温で混練することが
できるという長所を有しているが、大きなチップクリア
ランスにより混練対象物がバレルの内壁面に付着するこ
とによって、混練対象物の滞留による劣化や混練用ロー
タへの偏荷重によるスクリューセットの破損等を発生さ
せ易いという欠点がある。
【０００４】そこで、近年においては、図１１に示すよ
うに、特定の混練翼５１ａで形成されるチップクリアラ
ンスを小さくすると共に、スクリューセットを左右一対
に配置したときに、混練用ロータ５１・５１同士を完全
に噛合させる壁面形状となるように各混練翼５１ａ・５
１ｂを形成した構成が提案されている（特開平１０−２
６４１４８号公報）。そして、この構成によれば、噛合
状態にされた混練用ロータ５１・５１同士が互いに混練
対象物の付着を防止すると共に、大きなチップクリアラ
ンスの混練翼５１ａで混練対象物を良好に混練および分
散して過剰な温度上昇を防止するという長所を維持しな
がら、小さなチップクリアランスの混練翼５１ａでバレ
ル５２の内壁面に付着した混練対象物を掻き落とすこと
が可能になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、混練用ロータ５１・５１同士を完全に噛
合させるように混練翼５１ａ・５１ｂを形成しているた
め、混練用ロータ５１の断面形状がニーディングディス
クやスクリューの断面形状と一致していない。従って、
混練用ロータ５１を連続して組み合わせたり、混練用ロ
ータ５１にニーディングディスクやスクリューを接続し
て各セグメントからなるスクリューセットを組み上げる
場合には、隣接するセグメント間の干渉等を防止するた
め、接続部にスペーサを挿入する必要がある。この結
果、セグメント間にスペーサによる隙間が発生し、この
隙間に混練対象物が滞留して劣化するため、混練対象物
の劣化による混練物の品質低下を十分に防止することが
できないという問題がある。また、ロータセグメントに
加わる偏荷重を軽減するために、ロータセグメントのチ
ップクリアランスを軸方向に狭い間隔で変化させる場合
には、軸方向長さが小さなロータセグメントを準備する
必要があり、セグメントの製作費が嵩み且つ組み込みの
手間がかかるという問題もある。
【０００６】従って、本発明は、混練対象物が滞留する
ことによる混練物の品質低下を十分に防止し、且つロー
タセグメントの軸方向におけるチップクリアランスを容
易に変化させ、ロータセグメントに加わる偏荷重を軽減
してロータセグメントの破損を防止できる混練用ロータ
を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、混練
対象物を混合および分散させて所望の混練状態の混練物
とする２軸押出機のスクリューセットのロータセグメン
トとして組み込まれる混練用ロータにおいて、少なくと
も周方向に異なる複数のチップクリアランスを出現させ
る複数の混練翼を備え、これら混練翼の頂部を除いて前
記スクリューセットの他のセグメントとして組み込まれ
るセグメント部材と同一の断面形状を有することを特徴
としている。上記の構成によれば、スクリューセットに
組み込まれるセグメント部材と混練用ロータとが混練翼
の頂部を除いて同一の断面形状にされているため、スク
リューセットを左右一対に配置し、混練用ロータとセグ
メント部材とを直結した状態で十分に噛合させた場合で
あっても、隣接するセグメント部材同士等で干渉し合う
ことがない。これにより、混練用ロータとセグメント部
材との間にスペーサ等による隙間が発生しないため、こ
の隙間に混練対象物が入り込んで滞留することによる混
練物の変質や焼け等の品質低下を十分に防止することが
できる。
【０００８】請求項２の発明は、請求項１記載の混練用
ロータであって、前記ロータセグメントとして組み込ま
れたときに、該ロータセグメントの軸方向に異なる複数
のチップクリアランスを出現させることを特徴としてい
る。上記の構成によれば、ロータセグメントの軸方向に
複数のチップクリアランスが出現するため、ロータセグ
メントに作用する偏荷重を軽減させることができると共
に、混練対象物の分散および混合をより促進することが
できる。また、ロータセグメントの断面形状がチップ部
を除いて一定のため、１個のロータセグメントの中で軸
方向におけるチップクリアランスを自由に変化させるこ
とができ、ロータセグメントに加わる偏荷重を容易に軽
減できるという効果がある。
【０００９】請求項３の発明は、請求項１または２記載
の混練用ロータであって、前記混練翼が軸方向に対して
螺旋状に右回りに捩じられた前進型と、前記混練翼が軸
方向に対して平行な中立型と、前記混練翼が軸方向に対
して螺旋状に左回りに捩じられた後退型との３種類から
なり、これら３種類のうちの少なくとも１種を組み合わ
せることにより前記ロータセグメントとすることを特徴
としている。上記の構成によれば、混練翼の捻じり方向
により混練対象物の流動状態を変化させることができる
ため、これら捻じり方向の異なる３種類の混練用ロータ
を用いてロータセグメントを形成すれば、ロータセグメ
ントにおける混練対象物の充填状態を任意の状態に設定
することができる。これにより、混練対象物の内容に最
適な混合性能および分散性能あるいは混練する材料の輸
送性能を有するようにロータセグメントを形成すること
ができる。
【００１０】請求項４の発明は、請求項１ないし３の何
れか１項に記載の混練用ロータであって、前記混練翼の
翼数が２翼であることを特徴としている。上記の構成に
よれば、混練対象物の流路断面積が拡大するため、生産
能力を高めることができる。また、２条ネジを基本とす
るスクリューやニーディングディスクとの組み合わせが
可能になるため、多様なスクリューセットを得ることが
できる。
【００１１】請求項５の発明は、請求項１ないし３の何
れか１項に記載の混練用ロータであって、前記混練翼の
翼数が３翼であることを特徴としている。上記の構成に
よれば、ロータセグメントに加わる偏荷重を３方向に分
散することにより軽減することができる。また、チップ
クリアランスを通過する量が増加するため、高い分散性
能を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の実施例の形態を図１ない
し図１０に基づいて以下に説明する。本実施の形態に係
る２軸押出機は、図１（ａ）・（ｂ）に示すように、一
対のスクリューセット１・１と、これらのスクリューセ
ット１・１を回転自在に支持するバレル３とを有してい
る。バレル３の外面壁には、バレル３を介して混練物を
冷却するように図示しない冷却配管が接合されている。
一方、バレル３の内部には、一方側（図中左側）から他
方側（図中右側）にかけて連通されたチャンバ４が形成
されている。そして、バレル３の一方側には、ゴムやプ
ラスチック等の混練材料をチャンバ４に供給するよう
に、チャンバ４に連通された投入口３ａが形成されてい
る。
【００１３】上記のチャンバ４は、図２に示すように、
縦断面がまゆ型形状に形成されており、一対の第１混練
室４ａおよび第２混練室４ｂと、これらの混練室４ａ・
４ｂを連通させる連通部４ｃとからなっている。第１お
よび第２混練室４ａ・４ｂには、図１（ａ）・（ｂ）に
示すように、上述のスクリューセット１・１がそれぞれ
貫挿されている。
【００１４】両スクリューセット１・１は、軸心同士が
平行となるように配置されており、バレル３の外部にお
いて図示しない駆動機構に連結され、この駆動機構によ
り同方向に回転駆動される。駆動機構による両スクリュ
ーセット１・１の回転中心Ｏ（軸心）は、バレル３のチ
ャンバ中心に一致されている。尚、チャンバ中心とは、
図２に示すように、チャンバ４の混練室４ａ・４ｂにそ
れぞれ存在しており、断面円弧形状の各混練室４ａ・４
ｂの壁面から等距離に位置した中心点のことである。
【００１５】また、図１（ａ）に示すように、各スクリ
ューセット１・１は、混練材料を他方側へ押し出す２翼
型のスクリューセグメント１１と、混練材料を混合およ
び分散する２翼型のロータセグメント１２と、混練材料
を主に混合する２翼型のニーディングディスクセグメン
ト１３とを有している。スクリューセグメント１１は、
スクリューセット１の上流位置と中流位置と下流位置と
に配置されており、上流および中流のスクリューセット
１・１間には、第１段目のロータセグメント１２が配置
されていると共に、ロータセグメント１２を挟んでニー
ディングディスクセグメント１３・１３が配置されてい
る。また、中流および下流のスクリューセグメント１１
・１１間には、第２段目のロータセグメント１２が配置
されていると共に、このスクリューセグメント１１の下
流側にスクリュー１１ａとニーディングディスクセグメ
ント１３とがこの順に配置されている。
【００１６】上記のスクリューセグメント１１は、複数
のスクリュー１１ａからなっている。各スクリュー１１
ａは、翼部が回転中心Ｏを挟んで１８０°対立するよう
に配置された断面形状を有し、これらの翼部が軸方向に
螺旋状に捩じられた外壁面を有するように形成されてい
る。そして、各スクリュー１１ａは、翼部同士が一致す
るように連結されることによって、翼部間の溝部で混練
物を送出するスクリューセグメント１１を構成してい
る。
【００１７】また、ニーディングディスクセグメント１
３は、平板状の複数のニーディングディスク１３ａから
なっている。各ニーディングディスク１３ａは、翼部が
回転中心Ｏを挟んで１８０°対立するように配置された
上述のスクリュー１１ａと同一の断面形状を有してい
る。そして、ニーディングディスク１３ａは、隣接する
ディスク１３ａ・１３ａの翼部同士が６０°ずれた位相
となるように連結されることによって、各翼頂部とチャ
ンバ４の内壁面とのチップクリアランスで混練物を混練
するニーディングディスクセグメント１３を構成してい
る。
【００１８】また、ロータセグメント１２は、前進型お
よび後退型の混練用ロータ１４・１６の組み合わせから
なっている。尚、ロータセグメント１２は、図３（ｂ）
の中立型の混練用ロータ１５が組み合わされていても良
い。これらの混練用ロータ１４〜１６は、図２に示すよ
うに、混練翼１４ａ〜１６ａが回転中心Ｏを挟んで１８
０°対立するように配置されており、混練翼１４ａ〜１
６ａの頂部を除いて上述のスクリュー１１ａやニーディ
ングディスク１３ａと同一の断面形状を有している。
【００１９】前進型の混練用ロータ１４は、図３（ａ）
に示すように、混練物を流動方向に対して前進させるよ
うに、混練翼１４ａが軸方向に対して螺旋状に右回りに
捩じられており、混練物を前進させて生産能力を高める
ように機能する。また、図３（ｂ）に示すように、中立
型の混練用ロータ１５は、混練物の前進および後退の何
れも促進させないように、混練翼１５ａが軸方向に対し
て平行にされており、ロータセグメント１２における混
練物の充填度および混練度を増加するように機能する。
また、図３（ｃ）に示すように、後退型の混練用ロータ
１６は、混練物を流動方向に対して後退させるように、
混練翼１６ａが軸方向に対して螺旋状に左回りに捩じら
れており、混練物を後退させてロータセグメント１２に
おける混練物の充填度および混練度を高めるように機能
する。
【００２０】さらに、各混練用ロータ１４〜１６は、混
練翼１４ａ〜１６ａの頂部が高位チップ部１４ｂ〜１６
ｂと低位チップ部１４ｃ〜１６ｃとに軸方向に区分され
ている。また、高位チップ部１４ｂ〜１６ｂと低位チッ
プ部１４ｃ〜１６ｃとは、混練用ロータ１４〜１６の周
方向に両チップ部１４ｂ〜１６ｂ・１４ｃ〜１６ｃが存
在するように、回転中心Ｏ（軸心）を挟んで１８０°対
立して配置されている。
【００２１】上記の高位チップ部１４ｂ〜１６ｂは、図
２に示すように、混練用ロータ１４がバレル３に装着さ
れたときに、バレル３内におけるチャンバ４の内壁面と
の間に小さなチップクリアランスを出現させるように形
成されている。そして、高位チップ部１４ｂ〜１６ｂ
は、混練用ロータ１４〜１６が回転したときに、一部の
混練対象物を通過させて大きな剪断力をその混練対象物
に付与すると共に、チャンバ４の内壁面に付着した混練
対象物の表層を掻き落として冷却効率を向上させるよう
に機能する。さらに、この高位チップ部７ａは、前進側
に位置する混練対象物の大部分を軸方向に流動させるこ
とにより軸方向の流動を促進すると共に、第１混練室４
ａおよび第２混練室４ｂ間における流動も促進させるこ
とによって、混練効率および分散効率を向上させるよう
に機能する。尚、高位チップ部１４ｂ〜１６ｂのチップ
クリアランスは、ニーディングディスクあるいはスクリ
ューセグメントのチップクリアランスと等しくするか広
くすることができる。
【００２２】一方、低位チップ部１４ｃ〜１６ｃは、チ
ャンバ４の内壁面との間に高位チップ部１４ｂ〜１６ｂ
と比べて大きなチップクリアランスを出現させるように
形成されている。そして、低位チップ部１４ｃ〜１６ｃ
は、混練用ロータ１４〜１６が回転したときに、チップ
クリアランスにおける混練対象物に小さな剪断力を加え
て混練対象物の通過量を増加させ、同一混練室４ａ・４
ｂにおける混練対象物の流動を促進すると共に、局部的
な大きな剪断力の付与を防止して混練対象物の過剰な昇
温を抑制するように機能する。
【００２３】尚、上記の混練用ロータ１４〜１６は、一
般に低粘度の材料や微細なフィラー、顔料等の混練対象
物を分散して混練物とする場合、各混練翼１４ａ〜１６
ａが全体的に小さなチップクリアランスを出現させるよ
うに設定されることが望ましく、高粘度の混練対象物を
分散して混練物とする場合には、各混練翼１４ａ〜１６
ａが全体的に大きなチップクリアランスを出現させるよ
うに設定されることが望ましい。
【００２４】上記の構成において、２軸押出機の動作に
ついて説明する。先ず、スクリュー１１ａおよびニーデ
ィングディスク１３ａと同一の２翼型の断面形状を有し
た混練用ロータ１４〜１６を作成する。そして、混練翼
１４ａ〜１６ａの頂部を凸湾曲状または水平に切削する
ことによって、高位チップ部１４ｂ〜１６ｂと低位チッ
プ部１４ｃ〜１６ｃとを形成する。
【００２５】この後、図３（ａ）・（ｂ）に示すよう
に、各型の混練用ロータ１４・１６を組み合わせてロー
タセグメント１２を形成した後、図１（ａ）に示すよう
に、このロータセグメント１２とスクリューセグメント
１１とニーディングディスクセグメント１３とを連結す
ることによりスクリューセット１を組み立てる。そし
て、組み立てた２本のスクリューセット１・１をバレル
３に装着して十分に噛合させる。この際、各セグメント
１１〜１３がロータセグメント１２の頂部を除いて同一
の断面形状に形成されているため、全セグメント１１〜
１３をスペーサを介さずに直結した場合でも、隣接する
セグメント１１〜１３間で干渉し合うことはない。
【００２６】次に、スクリューセット１・１を同方向に
回転させながら、ゴムやプラスチック、充填剤等の混練
材料を投入口３ａからチャンバ４内に連続的に供給す
る。また、この供給に前後してバレル３の外壁面に接合
された冷却配管に冷却水等の冷却媒体を流動させ、バレ
ル３を介してチャンバ４内の混練材料を冷却する。尚、
フィラー入りの場合のように混練材料の構成や種類によ
っては、混練材料を加熱させるため、冷却配管に熱水や
蒸気等の熱媒体を流動させる場合あるいは電気ヒータに
て加熱する場合もある。
【００２７】チャンバ４内に投入された混練材料は、ス
クリューセグメント１１の回転に伴って下流側のニーデ
ィングディスク１３方向に進行する。そして、ニーディ
ングディスク１３で混練された後、第１段目のロータセ
グメント１２に到達すると、図２に示すように、ロータ
セグメント１２における各混練用ロータ１４・１６の混
練翼１４ａ・１６ａにより混練が開始される。
【００２８】即ち、図４（ａ）・（ｃ）に示すように、
各型の混練用ロータ１４・１６の高位チップ部１４ｂ・
１６ｂにおいては、小さなチップクリアランスであるた
め、混練材料および混練物からなる混練対象物のチップ
クリアランスの通過量が小さなものになっている。従っ
て、高位チップ部１４ｂ〜１６ｂの回転方向前側に存在
する混練対象物は、軸方向に大量に流動することによっ
て、大部分が軸方向に隣接する低位チップ部１４ｃ・１
６ｃに移動し、一部がチップクリアランスを通過する。
そして、この一部の混練対象物は、小さなチップクリア
ランスによる大きな剪断力が付与されて分散される。こ
の際、大きな剪断力が付与された混練対象物は、分散と
同時に急激に昇温することになるが、大部分の混練対象
物が軸方向に流動するため、混練対象物の全体としては
昇温が抑制されたものになる。従って、混練対象物の許
容温度が低くても、大きな剪断力による分散を継続する
ことができる。
【００２９】また、高位チップ部１４ｂ・１６ｂは、チ
ャンバ４の内壁面に近接した位置で移動するため、チャ
ンバ４の内壁面に付着した混練対象物の表層を掻き落と
すことになる。これにより、チャンバ４の内壁面に混練
対象物が付着することによる混練物の劣化やロータセグ
メント１２への偏荷重によるスクリューの振れを防止す
ることができると共に、冷却配管による混練対象物の冷
却効率が向上し、混練対象物の高温化を一層抑制するこ
とができる。さらに、高位チップ部１４ｂ・１６ｂが連
通部４ｃを移動するとき、混練対象物を一方の第１また
は第２混練室４ａ・４ｂから他方の第２または第１混練
室４ｂ・４ａに大きな押圧力で押し出すため、第１およ
び第２混練室４ａ・４ｂ間における混練対象物の流動も
促進することができる。
【００３０】一方、低位チップ部１４ｃ・１６ｃにおい
ては、大きなチップクリアランスであるため、混練対象
物のチップクリアランスの通過量が大きなものになって
いる。従って、低位チップ部１４ｃ・１６ｃの回転方向
前側に存在する混練対象物は、大部分がチップクリアラ
ンスを通過して周方向に隣接する高位チップ部１４ｂ・
１６ｂに移動し、一部が軸方向に流動する。また、混練
対象物を押し出す押圧力が小さなものであるため、連通
部４ｃを移動する際の他方側の第１および第２混練室４
ａ・４ｂへの流動を抑制する。従って、低位チップ部１
４ｃ・１６ｃにおいては、同一混練室４ａ・４ｂにおけ
る混練対象物の流動を促進していると共に、この流動時
に大きなチップクリアランスが混練対象物への剪断力を
低減しているため、混練対象物の過剰な昇温を抑制する
ことができる。
【００３１】尚、図４（ｂ）に示すように、一方の混練
用ロータ１４・１６の低位チップ部１４ｃ・１６ｃが他
方の混練用ロータ１４・１６の表面近傍を通過する際に
は、図４（ａ）の高位チップ部１４ｂ・１６ｂが通過す
る場合よりも大きな隙間が生じることによって、混練用
ロータ１４・１６同士の噛合状態が若干弛んだ状態にな
る。しかしながら、この隙間においては、両混練用ロー
タ１４・１６の表面が互いに逆方向に移動し、混練対象
物を隙間から弾き出すように作用するため、混練対象物
の隙間を通過する量が少ないものになる。この結果、隙
間を形成する表面に対する混練対象物の付着性が低いた
め、混練用ロータ１４・１６同士の噛合状態が若干弛ん
だ状態になっても、確実に混練対象物を掻き落とすこと
ができる。これにより、混練物の滞留による劣化を防ぐ
ことができ、また、混練物の一部がロータ間の隙間を通
過して漏れる場合には、混練物の混合度が改善される。
【００３２】さらに、図１（ａ）に示すように、第１段
目のロータセグメント１２の入口側においては、前進型
の混練用ロータ１４が混練対象物を流動方向に対して前
進させるように機能している一方、後退型の混練用ロー
タ１６が混練対象物を流動方向に対して後退させるよう
に機能している。これにより、ロータセグメント１２
は、混練対象物を所定の充填状態で流動させることによ
り所定の混合状態および分散状態にした混練物として後
段に送り出す。そして、ロータセグメント１２から流動
した混練物は、ロータセグメント１２に対して後段のニ
ーディングディスクセグメント１３がスペーサを介さず
に直結されているため、全量がこのセグメント１３に流
動され、このセグメント１３でさらに十分に分散された
後、中流位置のスクリューセグメント１１に送り出され
る。この後、スクリューセグメント１１により第２段目
のロータセグメント１２に流動され、このセグメント１
２において上述と同様の動作によりさらに分散された
後、下流位置のスクリューセグメント１１を介して外部
に排出される。
【００３３】次に、本実施形態の混練用ロータ１４〜１
６を備えたスクリューセット１により実際に混練物を作
成したときの混練物の状態を調査した。
【００３４】即ち、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、
径を５８ｍｍ、高位チップ部１４ｂ〜１６ｂによる小さ
なチップクリアランスを０．５ｍｍ、低位チップ部１４
ｃ〜１６ｃによる大きなチップクリアランスを３．０ｍ
ｍに設定した混練用ロータ１４〜１６を準備した。尚、
各混練用ロータ１４〜１６の混練翼１４ａ〜１６ａの旋
回角度は、前進型が軸方向に対して３０°、中立型が軸
方向に対して０°、後退型が軸方向に対して−３０°に
設定した。そして、図５に示すように、前進型、中立
型、前進型、中立型および後退型の混練用ロータ１４〜
１６を流動方向に対してこの順に配置することによっ
て、セグメント長が５０ｍｍのロータセグメント１２を
作成した。
【００３５】この後、ロータセグメント１２と同一のセ
グメント長（５０ｍｍ）を有したニーディングディスク
セグメント１３を作成し、各セグメント１１〜１３を連
結することによりスクリューセット１を完成した。そし
て、スクリューセット１を押出機にセットし、所定の回
転速度で回転させながらＡＢＳ難燃コンパウンドを混練
したときの状態を調査した。
【００３６】この結果、スクリューセット１を５２０
（ｍｉｎ-1）の回転速度で回転させながらＡＢＳ難燃コ
ンパウンドを混練した場合には、１時間当たりの生産量
が７００ｋｇ／ｈであり、熱劣化を生じさせる品質保証
温度（２４０℃）未満の低温度（２３０℃以下）で生産
できることが確認された。また、生産された混練物に変
色が見られなかったため、チャンバ４の内壁面等にＡＢ
Ｓ難燃コンパウンドが付着することによる滞留が生じて
いないことも間接的に確認された。
【００３７】次に、上記の調査結果を比較するため、ス
クリューセット１のロータセグメント１２を、このロー
タセグメント１２と同じ長さで且つ前進型、中立型、後
退型としたニーディングディスクセグメントに置き換え
たスクリューセットでＡＢＳ難燃コンパウンドを混練し
たときの混練物の状態を調査した。この場合には、混練
物を品質保証温度（２４０℃）未満の温度で生産しよう
とすると、スクリューセットの回転速度を４００（ｍｉ
ｎ-1）の回転速度以下で回転させることが必要となり、
１時間当たりの生産量が４００ｋｇ／ｈに減少すること
が確認された。
【００３８】以上のように、本実施形態の混練用ロータ
１４〜１６は、図１（ａ）に示すように、混練対象物を
混合および分散させて所望の混練状態の混練物とする２
軸押出機のスクリューセット１のロータセグメント１２
として組み込まれるものであり、少なくとも周方向に異
なる複数のチップクリアランスを出現させる２翼（複
数）の混練翼１４ａ〜１６ａを備え、これら混練翼１４
ａ〜１６ａの頂部を除いてスクリューセット１の他のセ
グメント（スクリューセグメント１１、ニーディングデ
ィスクセグメント１３）として組み込まれるセグメント
部材（スクリュー１１ａ、ニーディングディスク１３
ａ）と同一の断面形状を有した構成にされている。
【００３９】尚、本実施形態においては、セグメント部
材がスクリュー１１ａおよびニーディングディスク１３
ａである場合について説明しているが、これに限定され
るものではない。即ち、セグメント部材は、スクリュー
１１ａおよびニーディングディスク１３ａの何れか一方
であっても良いし、これらスクリュー１１ａおよびニー
ディングディスク１３ａ以外の部材であっても良い。
【００４０】また、本実施形態においては、図２に示す
ように、混練翼１４ａ〜１６ａの翼数が２翼である場合
について説明しているが、混練翼１４ａ〜１６ａの翼数
が３翼、或いはそれ以上であっても良い。但し、混練翼
１４ａ〜１６ａの翼数が２翼の場合には、チャンバ４内
に形成される混練対象物の流路断面積が拡大するため、
生産能力を高めることができると共に、２条ネジを基本
とするスクリュー１１ａやニーディングディスク１３ａ
との組み合わせが可能になるため、多様なスクリューセ
ット１を容易に得ることができる。
【００４１】一方、混練翼１４ａ〜１６ａの翼数が３翼
である場合には、流路断面積が減少することになるが、
ロータセグメント１２に加わる偏荷重を３方向に分散し
て軽減することができると共に、チップクリアランスを
通過する量が増加するため、高い分散性能を得ることが
できる。さらに、周方向や軸方向のチップクリアランス
を大、中、小の３種類の中から任意に選択することがで
きるため、ロータセグメント１２の分散性能および混合
性能を極めて細かく設定することができる。
【００４２】上記の構成によれば、スクリューセット１
に組み込まれるセグメント部材と混練用ロータ１４〜１
６とが混練翼１４ａ〜１６ａの頂部を除いて同一の断面
形状にされているため、スクリューセット１を左右一対
に配置し、混練用ロータ１４〜１６とセグメント部材と
を直結した状態で十分に噛合させた場合であっても、隣
接するセグメント部材同士等で干渉し合うことがない。
これにより、混練用ロータ１４〜１６とセグメント部材
との間にスペーサ等による隙間が発生しないため、この
隙間に混練対象物が入り込んで滞留することによる混練
物の変質や焼け等の品質低下を十分に防止することがで
きる。
【００４３】さらに、混練用ロータ１４〜１６同士や混
練用ロータ１４〜１６とセグメント部材との端面同士を
直結することができるため、様々なセグメントからなる
スクリューセット１を形成することが可能になる。例え
ば図５に示すように、ロータセグメント１２とニーディ
ングディスクセグメント１３とをスクリューセグメント
１１を介して連結した構成のスクリューセット１とした
り、例えば図６に示すように、スクリューセグメント１
１とロータセグメント１２とを交互に配置した構成のス
クリューセット１とすることができる。また、例えば図
７に示すように、３つのロータセグメント１２を混練用
ロータ１４・１４・１６でそれぞれ形成し、各ロータセ
グメント１２間にニーディングディスクセグメント１３
を介在させた構成のスクリューセット１とすることがで
きる。
【００４４】また、本願実施形態において、混練用ロー
タ１４〜１６は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、ロ
ータセグメント１２として組み込まれたときに、ロータ
セグメント１２の軸方向に異なる複数のチップクリアラ
ンスを出現させるように構成されている。尚、軸方向に
異なるチップクリアランスは、図８に示すように、高位
チップ部１５ｂ’と低位チップ部１５ｃ’とが軸方向に
一体的に形成された一つの混練用ロータ１５’により形
成されていても良いし、図９に示すように、高位チップ
部１５ｂ''と低位チップ部１５ｃ''とが軸方向に１個づ
つ形成された複数の混練用ロータ１５''を組み合わせる
ことにより形成されていても良い。
【００４５】そして、この構成によれば、ロータセグメ
ント１２の軸方向に複数のチップクリアランスが出現す
るため、ロータセグメント１２に作用する偏荷重を軽減
させることができると共に、混練対象物の分散および混
合をより促進することができる。
【００４６】また、本実施形態においては、図３（ａ）
〜（ｃ）に示すように、混練翼１４ａ〜１６ａが軸方向
に対して螺旋状に右回りに捩じられた前進型と、混練翼
１４ａ〜１６ａが軸方向に対して平行な中立型と、混練
翼１４ａ〜１６ａが軸方向に対して螺旋状に左回りに捩
じられた後退型との３種類からなり、これら３種類のう
ちの少なくとも１種を組み合わせることによりロータセ
グメント１２とする構成にされている。これにより、ロ
ータセグメント１２における混練対象物の充填状態を組
み合わせの変更により任意に設定することができるた
め、混練対象物の内容に最適な混合性能および分散性能
を有したロータセグメント１２を容易に得ることができ
る。
【００４７】尚、本実施形態においては、図１（ａ）に
示すように、前進型および後退型の混練用ロータ１４・
１６が混練物の流動方向に対してこの順に配置された組
み合わせでロータセグメント１２を構成しているが、こ
の組み合わせに限定されるものではない。即ち、ロータ
セグメント１２は、図５に示すように、前進型、中立
型、前進型、中立型および後退型の混練用ロータ１４〜
１６が混練物の流動方向に対してこの順に配置された組
み合わせであっても良いし、図６に示すように、前進
型、前進型、中立型および後退型の混練用ロータ１４〜
１６が混練物の流動方向に対してこの順に配置された組
み合わせであっても良い。
【００４８】さらに、ロータセグメント１２は、図１０
に示すように、前進型の混練用ロータ１４を連続させた
組み合わせで形成されていても良く、この組み合わせあ
れば、特にスクリューセット１の回転速度が１０００
（ｍｉｎ-1）以上の高速化された２軸押出機に好適に使
用することができる。尚、このような組み合わせのロー
タセグメント１２であっても混練物を作成できる理由
は、低位チップ部１４ｃのチップクリアランスが大きい
ため、混練物の通過量が多く、チップクリアランスを通
過する際に受ける剪断仕事によって、ポリマーの可塑化
および溶融が進み易く、混練材料がバレル３の内壁面で
スリップすることを防止できるからである。
【００４９】さらに、上記の混練用ロータ１４〜１６の
組み合わせの他、各ロータ１４〜１６のチップクリアラ
ンスの組み合わせを変更しても良い。即ち、ロータセグ
メント１２の高位チップ部１４ｂ〜１６ｂによる小さな
チップクリアランスと、低位チップ部１４ｃ〜１６ｃに
よる大きなチップクリアランスとがスクリューセット１
の全体にわたって一定の値にされていても良いし、ロー
タセグメント１２毎に異なる値にされていても良い。さ
らには、高位チップ部１４ｂ〜１６ｂおよび低位チップ
部１４ｃ〜１６ｃの何れか一方のチップ部によるチップ
クリアランスがスクリューセット１の全体にわたって一
定の値とされ、他方のチッブ部によるチップクリアラン
スがロータセグメント１２毎に異なる値にされていても
良い。
【００５０】具体的には、例えば図１（ａ）に示すよう
に、スクリュー径が５９ｍｍのスクリューセット１にお
いて、第１段目のスクリューセグメント１１の高位チッ
プ部１４ｂ〜１６ｂおよび低位チップ部１４ｃ〜１６ｃ
のチップクリアランスが０．５ｍｍおよび３．０ｍｍに
それぞれ設定され、第２段目のスクリューセグメント１
１の高位チップ部１４ｂ〜１６ｂおよび低位チップ部１
４ｃ〜１６ｃのチップクリアランスが０．２ｍｍおよび
１．０ｍｍにそれぞれ設定されていても良い。そして、
この場合には、フィラーやポリマーゲルの分散効果を高
めることができる。
【００５１】また、本願実施形態の混練用ロータ１４〜
１６は、低位チップ部１４ｃ〜１６ｃによるチップクリ
アランスを拡大することによって、スクリューセット１
の回転速度が１０００（ｍｉｎ-1）以上の高速化された
２軸押出機にとって極めて好適なものにすることができ
る。
【００５２】これは、周方向に同一のチップクリアラン
スを有した通常の混練用ロータが組み込まれたスクリュ
ーセット１を高速回転させて生産性を高めようとする
と、混練物が過剰に発熱しないように、周方向の全ての
チップクリアランスを拡大する必要があったが、この場
合には、バレル３の内壁面に混練物が付着して滞留する
という不具合が発生する。これに対し、本実施形態の混
練用ロータ１４〜１６において、低位チップ部１４ｃ〜
１６ｃによるチップクリアランスを拡大すると、低位チ
ップ部１４ｃ〜１６ｃの大きなチップクリアランスによ
り発熱を抑制しながら混練することができる一方、バレ
ル３の内壁面に付着した混練物を高位チップ部１４ｂ〜
１６ｂで掻き落とすことができるからである。即ち、低
位チップ部１４ｃ〜１６ｃによるチップクリアランスを
拡大すると、低位チップ部１４ｃ〜１６ｃを有した混練
翼１４ａ〜１６ａによる発熱作用が減少し、２翼型であ
れば１翼や１．５翼、３翼型であれば２翼や２．５翼等
のロータで混練した場合の発熱温度に抑制しながら、バ
レル３の内壁面に付着した混練物を高位チップ部１４ｂ
〜１６ｂで掻き落とすことができるからである。
【００５３】尚、周方向に異なるチップクリアランスを
有した混練用ロータ１４〜１６を高速回転させると、振
動が生じ易いものになるが、ロータセグメント１２全体
として見た場合には、チップクリアランスが周方向と軸
方向とに変化されているため、隣接するチップ部同士が
互いに振動を打ち消し合うことによって、破損を引き起
こすような過大な振動にはいたらない。
【００５４】
【発明の効果】請求項１の発明は、混練対象物を混合お
よび分散させて所望の混練状態の混練物とする２軸押出
機のスクリューセットのロータセグメントとして組み込
まれる混練用ロータにおいて、少なくとも周方向に異な
る複数のチップクリアランスを出現させる複数の混練翼
を備え、これら混練翼の頂部を除いて前記スクリューセ
ットの他のセグメントとして組み込まれるセグメント部
材と同一の断面形状を有する構成である。上記の構成に
よれば、スクリューセットに組み込まれるセグメント部
材と混練用ロータとが混練翼の頂部を除いて同一の断面
形状にされているため、スクリューセットを左右一対に
配置し、混練用ロータとセグメント部材とを直結した状
態で十分に噛合させた場合であっても、隣接するセグメ
ント部材同士等で干渉し合うことがない。これにより、
混練用ロータとセグメント部材との間にスペーサ等によ
る隙間が発生しないため、この隙間に混練対象物が入り
込んで滞留することによる混練物の変質や焼け等の品質
低下を十分に防止することができる。
【００５５】請求項２の発明は、請求項１記載の混練用
ロータであって、前記ロータセグメントとして組み込ま
れたときに、該ロータセグメントの軸方向に異なる複数
のチップクリアランスを出現させる構成である。上記の
構成によれば、ロータセグメントの軸方向に複数のチッ
プクリアランスが出現するため、ロータセグメントに作
用する偏荷重を軽減させることができると共に、混練対
象物の分散および混合をより促進することができる。
【００５６】請求項３の発明は、請求項１または２記載
の混練用ロータであって、前記混練翼が軸方向に対して
螺旋状に右回りに捩じられた前進型と、前記混練翼が軸
方向に対して平行な中立型と、前記混練翼が軸方向に対
して螺旋状に左回りに捩じられた後退型との３種類から
なり、これら３種類のうちの少なくとも１種を組み合わ
せることにより前記ロータセグメントとする構成であ
る。上記の構成によれば、混練翼の捻じり方向により混
練対象物の流動状態を変化させることができるため、こ
れら捻じり方向の異なる３種類の混練用ロータを用いて
ロータセグメントを形成すれば、ロータセグメントにお
ける混練対象物の充填状態を任意の状態に設定すること
ができる。これにより、混練対象物の内容に最適な混合
性能および分散性能を有するようにロータセグメントを
形成することができる。
【００５７】請求項４の発明は、請求項１ないし３の何
れか１項に記載の混練用ロータであって、前記混練翼の
翼数が２翼である構成である。上記の構成によれば、混
練対象物の流路断面積が拡大するため、生産能力を高め
ることができる。また、２条ネジを基本とするスクリュ
ーやニーディングディスクと組み合わせることができる
ため、多様なスクリューセットを得ることができる。
【００５８】請求項５の発明は、請求項１ないし３の何
れか１項に記載の混練用ロータであって、前記混練翼の
翼数が３翼である構成である。上記の構成によれば、ロ
ータセグメントに加わる偏荷重を軽減することができ
る。また、チップクリアランスを通過する量が増加する
ため、高い分散性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】２軸押出機の概略構成を示す説明図であり、
（ａ）は正面視した状態、（ｂ）はＡ−Ａ’線矢視断面
の状態である。
【図２】混練用ロータのチャンバ内における状態を示す
説明図である。
【図３】混練用ロータの斜視図であり、（ａ）は前進型
の混練用ロータ、（ｂ）は中立型の混練用ロータ、
（ｃ）は後退型の混練用ロータである。
【図４】混練用ロータと混練対象物とのチャンバ内にお
ける状態を示す説明図であり、（ａ）は高位チップ部と
混練用ロータの壁面との関係、（ｂ）は低位チップ部と
混練用ロータの壁面との関係、（ｃ）は低位チップ部が
混練用ロータから離隔する状態を示す。
【図５】スクリューセットの各セグメントの組み合わせ
の状態を示す説明図である。
【図６】スクリューセットの各セグメントの組み合わせ
の状態を示す説明図である。
【図７】スクリューセットの各セグメントの組み合わせ
の状態を示す説明図である。
【図８】混練用ロータの斜視図である。
【図９】混練用ロータの斜視図である。
【図１０】スクリューセットの各セグメントの組み合わ
せの状態を示す説明図である。
【図１１】従来の混練用ロータの状態を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
１ スクリューセット ２ 排出部材 ３ バレル ４ チャンバ １１ スクリューセグメント １１ａ スクリュー １２ ロータセグメント １３ ニーディングディスクセグメント １３ａ ニーディングディスク １４〜１６ 混練用ロータ １４ａ〜１６ａ 混練翼 １４ｂ〜１６ｂ 高位チップ部 １４ｃ〜１６ｃ 低位チップ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F201 AA45 BA01 BC02 BC37 BD05 BK02 BK13 BK14 BK26 BK40 BK52 4G078 AA03 AB06 AB07 BA01 BA07 DA17

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 混練対象物を混合および分散させて所望
    の混練状態の混練物とする２軸押出機のスクリューセッ
    トのロータセグメントとして組み込まれる混練用ロータ
    において、 少なくとも周方向に異なる複数のチップクリアランスを
    出現させる複数の混練翼を備え、これら混練翼の頂部を
    除いて前記スクリューセットの他のセグメントとして組
    み込まれるセグメント部材と同一の断面形状を有するこ
    とを特徴とする混練用ロータ。
  2. 【請求項２】 前記ロータセグメントとして組み込まれ
    たときに、該ロータセグメントの軸方向に異なる複数の
    チップクリアランスを出現させることを特徴とする請求
    項１記載の混練用ロータ。
  3. 【請求項３】 前記混練翼が軸方向に対して螺旋状に右
    回りに捩じられた前進型と、前記混練翼が軸方向に対し
    て平行な中立型と、前記混練翼が軸方向に対して螺旋状
    に左回りに捩じられた後退型との３種類からなり、これ
    ら３種類のうちの少なくとも１種を組み合わせることに
    より前記ロータセグメントとすることを特徴とする請求
    項１または２記載の混練用ロータ。
  4. 【請求項４】 前記混練翼の翼数が２翼であることを特
    徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の混練用
    ロータ。
  5. 【請求項５】 前記混練翼の翼数が３翼であることを特
    徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の混練用
    ロータ。
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