JP2002347020A - Method and apparatus for kneading ultra-fine powder and resin - Google Patents

Method and apparatus for kneading ultra-fine powder and resin

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JP2002347020A JP2001161183A JP2001161183A JP2002347020A JP 2002347020 A JP2002347020 A JP 2002347020A JP 2001161183 A JP2001161183 A JP 2001161183A JP 2001161183 A JP2001161183 A JP 2001161183A JP 2002347020 A JP2002347020 A JP 2002347020A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable primary particles to be uniformly dispersed in a raw material resin by easily crushing secondary particles of ultra-fine powder of a nanometer order to the primary particles. SOLUTION: An apparatus 10 for kneading the ultra-fine powder and the resin comprises a screw feeder 22 concentrically mounted in a cylinder 21, a plurality of rotary discs 23 concentrically, integrally rotatably mounted at the feeder 22, and a plurality of fixed discs 24 concentrically mounted at the cylinder 21 so as to be opposed to side faces of the discs 23. A method for kneading the ultra-fine powder and the resin comprises the steps of forming a plurality of kneading zones K1 to K5 with a melting temperature of the raw material resin G in the cylinder 21 as a reference temperature on the premise of use of the apparatus 10 so that the zones K1 to K5 sequentially become high or low near the reference temperature, sequentially passing the powder U and the resin G through the plurality of the zones K1 to K5 by a drive rotation of the feeder 22, and thereby repeating the resin G in a semi-solid state and a soft state.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、粒径がナノメータ
ーオーダーの超微粉体を樹脂内に均一に分散させるよう
に混練処理する超微粉体と樹脂との混練方法および混練
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for kneading ultrafine powder having a particle size of nanometer order and a resin, which are kneaded so as to be uniformly dispersed in the resin. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、樹脂に着色したり、磁性、導電
性、防菌性、摺動性、難燃性、紫外線防止、機械剛性向
上等の機能を付与する目的から、顔料、フェライト、カ
ーボン、各種金属粉、タルク、マイカー、酸化チタン、
酸化バリウム、ガラス繊維、カーボン繊維等の機能フィ
ラーを樹脂に加えて混練・分散させた機能性樹脂が知ら
れている。上記のような機能フィラーは、粒子径が0.
1〜10.0μmで比表面積が5〜50m2/g(樹脂
着色用カーボンの場合、比表面積は240m2/gで一
次粒子径は14nmであるが、実用的には二次粒子径が
0.1μm程度である)程度のものであるが、かかる機
能フィラーが樹脂の中に分散されて機能性樹脂とされて
いる。このような機能性樹脂は、ミクロコンポジットと
称される。
2. Description of the Related Art Conventionally, pigments, ferrites, carbons, and the like have been used for the purpose of imparting functions such as coloring, resin, magnetism, conductivity, antibacterial properties, slidability, flame retardancy, ultraviolet rays prevention, and mechanical rigidity improvement. , Various metal powders, talc, car, titanium oxide,
There is known a functional resin in which a functional filler such as barium oxide, glass fiber, or carbon fiber is added to a resin and kneaded and dispersed. The functional filler as described above has a particle size of 0.1.
1 to 10.0 μm and a specific surface area of 5 to 50 m 2 / g (in the case of carbon for resin coloring, the specific surface area is 240 m 2 / g and the primary particle diameter is 14 nm, but in practice, the secondary particle diameter is 0 However, such a functional filler is dispersed in a resin to form a functional resin. Such a functional resin is called a microcomposite.

【0003】かかる機能性微粉体を樹脂内に均一に分散
させる方法としては、所定の連続式混練押出機に樹脂を
装填して加熱溶融し、この溶融状態の粘度の低い樹脂に
機能性微粉体を混入して混練捏和することが行われる。
こうすることによって、互いに凝集していた機能性微粉
体が力を受けて解砕し、樹脂の中に均一に分散していく
ことになる。
[0003] As a method of uniformly dispersing the functional fine powder in a resin, a resin is charged into a predetermined continuous kneading extruder and heated and melted. Is mixed and kneaded and kneaded.
By doing so, the functional fine powders that have been aggregated with each other are disintegrated by receiving a force, and are uniformly dispersed in the resin.

【0004】このような目的に使用される混練押出機と
しては、同一方向に回転している平行に配設された2本
のスクリュー軸間に原料である樹脂および機能性微粉体
を供給して混練捏和する二軸スクリュー式のものや、円
盤を同心で多段に配設して円盤の表裏面で供給された原
料を混練捏和する石臼式のものを採用するのが一般的で
ある。
In a kneading extruder used for such a purpose, a resin as a raw material and a functional fine powder are supplied between two parallel screw shafts rotating in the same direction. It is common to employ a twin screw type for kneading and kneading and a stone mill type for kneading and kneading the raw materials supplied on the front and back surfaces of the disk by disposing the disks concentrically in multiple stages.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで近年、樹脂の
機械剛性を高めるための強化材料として、一次粒子径が
ナノ単位の粘土質鉱物であるモンモリロナイトが注目さ
れている。というのは、モンモリロナイトは、少量を樹
脂に添加することによって樹脂の強度を大幅に向上させ
ることができるとともに、樹脂のガスの透過を防止する
ことができるからである。因みに、ナノ単位の超微粉体
を樹脂に分散させたものはナノコンポジットと称され
る。今後、機能性樹脂は、ミクロコンポジットからナノ
コンポジットに移行するものと予測される。
Recently, montmorillonite, which is a clay mineral having a primary particle size of nano unit, has attracted attention as a reinforcing material for increasing the mechanical rigidity of a resin. This is because, by adding a small amount of montmorillonite to the resin, the strength of the resin can be greatly improved, and gas permeation of the resin can be prevented. Incidentally, a material in which nano-unit ultrafine powder is dispersed in a resin is called a nanocomposite. In the future, functional resins are expected to shift from microcomposites to nanocomposites.

【0006】ところで、上記モンモリロナイトは、その
厚み寸法が略1nmであり、長さ寸法および幅寸法がそ
れぞれ100〜200nmと非常に小さく、かつ750
2/gの大きさの比表面積を有している。
The montmorillonite has a thickness of about 1 nm, a length and a width of 100 to 200 nm, each of which is very small.
It has a specific surface area of the order of m 2 / g.

【0007】かかるモンモリロナイトは、一次粒子の略
109個が凝集して二次粒子が形成されており、しかも
このような二次粒子は、隣接した一次粒子の重心間の距
離が略2nmと極めて短いため、距離の3乗に逆比例す
るとともに、粒子径に正比例する超微粉体の凝集力(フ
ァン・デル・ワールス力)は、粒子径が1μmオーダー
の機能性微粉体に比べて10,000倍にもなる。
[0007] In such montmorillonite, approximately 10 9 primary particles are aggregated to form secondary particles, and the distance between the centers of gravity of adjacent primary particles is extremely small, approximately 2 nm. Because of its short length, the cohesive force (Van der Waals force) of the ultrafine powder, which is inversely proportional to the cube of the distance and directly proportional to the particle diameter, is 10,10 compared to that of the functional fine powder having a particle diameter of the order of 1 μm. 000 times.

【0008】従って、このような大きな力で凝集してい
るモンモリロナイトの二次粒子を一つ一つの微粒子(一
次粒子)に解砕するためには、粒子径が1μmの粒子の
集合体を解砕する場合に比較して10,000倍の力が
必要になる。
Therefore, in order to crush the secondary particles of montmorillonite aggregated by such a large force into individual fine particles (primary particles), an aggregate of particles having a particle diameter of 1 μm is crushed. 10,000 times more force than required.

【0009】このような大きな力が要求される二次粒子
の解砕を、従来の二軸スクリュー式の混練押出機を用い
て行おうとすれば、スクリューの従来の回転数(通常、
略600rpm)を10,000倍の6,000,00
0rpmにしなければならず、実現不可能である。実際
には、せいぜい2,000〜2,500rpmの回転数
で試行されているが、この程度の回転数ではモンモリロ
ナイトの二次粒子を一次粒子に解砕することはできな
い。なお、石臼式の混練押出機においても事情は同じで
ある。
If the secondary particles requiring such a large force are to be crushed using a conventional twin-screw kneading extruder, the conventional rotation speed of the screw (usually,
Approximately 600 rpm) is increased 10,000 times to 6,000,000.
It must be 0 rpm, which is not feasible. Actually, trials have been made at a rotational speed of at most 2,000 to 2,500 rpm, but at such a rotational speed, secondary particles of montmorillonite cannot be broken into primary particles. The situation is the same in a stone mill type kneading extruder.

【0010】そこで、近年、モンモリロナイトと樹脂と
を所定の化学反応で樹脂内に分散させるようにした重合
法を採用することが実用化されているが、かかる重合法
を採用しようとすれば、設備コストが莫大になるばかり
か、重合反応に長時間を要して処理効率が劣り、運転コ
ストが嵩むという問題点を有している。
Therefore, in recent years, it has been put to practical use to employ a polymerization method in which montmorillonite and a resin are dispersed in the resin by a predetermined chemical reaction. In addition to the enormous cost, there is a problem that the polymerization reaction requires a long time, the treatment efficiency is inferior, and the operating cost increases.

【0011】本発明は、上記のような状況に鑑みなされ
たものであり、廉価な設備投資および運転コストでナノ
メーターオーダーの超微粉体の二次粒子を容易に解砕し
て一次粒子とし、この一次粒子を原料樹脂内に均一に分
散することができる超微粉体と樹脂との混練方法および
混練装置を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above situation, and easily crushes secondary particles of nanometer order ultrafine powder into primary particles at a low capital investment and operating cost. It is another object of the present invention to provide a kneading method and a kneading apparatus of an ultrafine powder and a resin capable of uniformly dispersing the primary particles in a raw resin.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
超微粉体と樹脂とを含む原料を下流側に移動させながら
超微粉体と樹脂とを混練する混練方法であって、樹脂が
固体状態を保つ樹脂熱変形温度近辺の温度に設定した樹
脂固化ゾーンにおいて原料に剪断力を加えることにより
原料中の超微粉体を解砕する解砕処理工程と、樹脂がゴ
ム粘弾性状態または溶融状態となる樹脂溶融温度近辺の
温度に設定した樹脂分散ゾーンにおいて原料に剪断力を
加えることにより原料中に超微粉体を分散させる分散処
理工程とを含み、解砕処理工程の後に少なくとも1回の
分散処理工程を行うことを特徴とするものである。
According to the first aspect of the present invention,
A kneading method for kneading an ultrafine powder and a resin while moving a raw material containing the ultrafine powder and a resin to a downstream side, wherein the resin is set to a temperature near a resin heat deformation temperature at which the resin maintains a solid state. A crushing process in which a superfine powder in the raw material is crushed by applying a shearing force to the raw material in the solidification zone, and a resin dispersion set at a temperature around a resin melting temperature at which the resin becomes a rubber viscoelastic state or a molten state. Dispersing the ultrafine powder in the raw material by applying a shearing force to the raw material in the zone, and performing at least one dispersion processing step after the crushing processing step. .

【0013】この発明において樹脂とは、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリビニルクロライド、ポリアミ
ド、スチレンアクリル共重合体等の熱可塑性合成樹脂の
ことである。
In the present invention, the term "resin" refers to a thermoplastic synthetic resin such as polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyamide, and styrene-acryl copolymer.

【0014】この発明において樹脂固体ゾーンの設定温
度は、樹脂がいわゆる通常の概念における固体の状態に
なる温度はもちろんのこと、樹脂が樹脂熱変形温度近辺
の温度に設定されることにより固体の性質を有しながら
も、若干塑性変形し得る状態の温度である。
In the present invention, the set temperature of the resin solid zone is determined not only by the temperature at which the resin becomes a solid state in the so-called ordinary concept, but also by the fact that the resin is set at a temperature near the heat deformation temperature of the resin. Is a temperature at which plastic deformation can occur slightly while having the temperature.

【0015】この発明において樹脂分散ゾーンの設定温
度は、樹脂が溶融温度より低めの温度に設定されること
により、樹脂が生ゴム状のゴム粘弾性状態になる温度で
ある。なお、樹脂のゴム粘弾性状態のことを後の実施形
態の欄では軟化状態と表現している。
In the present invention, the set temperature of the resin dispersion zone is a temperature at which the resin is set to a temperature lower than the melting temperature so that the resin becomes a rubber-like rubber viscoelastic state. Note that the rubber viscoelastic state of the resin is referred to as a softened state in the section of the embodiment below.

【0016】この発明において樹脂の溶融状態とは、樹
脂が溶融温度以上に温度設定され、これによって樹脂が
流体になっている状態のことである。
In the present invention, the molten state of the resin is a state in which the temperature of the resin is set to a temperature equal to or higher than the melting temperature, whereby the resin is in a fluid state.

【0017】この発明によれば、樹脂固化ゾーンにおい
てはファン・デル・ワールス力で凝集して形成された超
微粉体の二次粒子が樹脂熱変形温度近辺の温度で固体状
態になった原料樹脂内に閉じ込められた状態になってお
り、かかる閉じ込められて移動が規制された状態の二次
粒子は、固体状態の原料樹脂が剪断力を受けて分断され
たときに同時に解砕される。ついで、その後の樹脂分散
ゾーンにおいては、解砕された二次粒子は溶融状態また
はゴム粘弾性状態の原料樹脂中に分散していくことにな
る。
According to the present invention, in the resin solidification zone, the raw material in which the secondary particles of the ultrafine powder formed by agglomeration by Van der Waals force become solid at a temperature near the resin thermal deformation temperature The secondary particles in a state of being confined in the resin and in which the movement is restricted are restricted when the raw material resin in a solid state is cut by receiving a shearing force. Next, in the subsequent resin dispersion zone, the crushed secondary particles are dispersed in the raw material resin in a molten state or a rubber viscoelastic state.

【0018】従って、超微粉体および原料樹脂が、樹脂
固化ゾーンと樹脂分散ゾーンとを経ることにより、二次
粒子の確実な解砕とその後の分散とが行われ、超微粉体
の各単位粒子(一次粒子)が均一に原料樹脂中に均一に
分散された機能性樹脂(ナノコンポジット)が形成され
る。
Accordingly, the ultrafine powder and the raw material resin pass through the resin solidification zone and the resin dispersion zone, so that the secondary particles are reliably crushed and then dispersed, and each of the ultrafine powders is dispersed. A functional resin (nanocomposite) in which unit particles (primary particles) are uniformly dispersed in the raw material resin is formed.

【0019】そして、従来行われていたように、原料樹
脂を溶融温度より高温に加熱することによって完全な液
状とし、この液状の原料樹脂の中に超微粉体を混入して
単純に攪拌するような混練方法にあっては、ファン・デ
ル・ワールス力で強固に凝集した超微粉体の二次粒子を
解砕することが困難であり、超微粉体を一粒一粒の粒子
単位で(一次粒子の状態で)原料樹脂中に分散させるこ
とができず、従って、従来法では高品質の機能性樹脂を
製造することができなかったが、請求項1の発明では、
従来のこのような不都合が解消され、粒径が0.3μm
より小さな超微粉体であってもそれを粒子単位で原料樹
脂中に容易にかつ均一に分散させることが可能になり、
高品質のナノコンポジットが製造されることになる。
Then, as conventionally performed, the raw material resin is heated to a temperature higher than the melting temperature to make it completely liquid, and the ultrafine powder is mixed into this liquid raw material resin and simply stirred. In such a kneading method, it is difficult to disintegrate the secondary particles of the ultrafine powder that has been strongly agglomerated by Van der Waals force. (In the state of primary particles) cannot be dispersed in the raw material resin, so that a high-quality functional resin could not be produced by the conventional method.
The conventional inconvenience is solved and the particle size is 0.3 μm
Even smaller ultrafine powders can be easily and uniformly dispersed in the raw resin in particle units,
High quality nanocomposites will be produced.

【0020】また、原料樹脂の温度管理で超微粉体を解
砕して原料樹脂中に均等に分散させるようにしているた
め、設備規模を小さく抑えた上で超微粉体の原料樹脂内
への均一な分散を実現することが可能になり、設備コス
トの低減化に貢献する。
Further, since the ultrafine powder is pulverized by controlling the temperature of the raw resin and uniformly dispersed in the raw resin, the equipment scale is kept small and the internal This makes it possible to achieve uniform distribution to the equipment, contributing to a reduction in equipment costs.

【0021】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、解砕処理工程と分散処理工程とを複数回繰
り返すことを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the crushing step and the dispersion step are repeated a plurality of times.

【0022】この発明によれば、超微粉体および原料樹
脂は解砕処理と分散処理とが繰り返されることにより、
二次粒子の解砕および分散がより確実に行われる。
According to the present invention, the ultrafine powder and the raw resin are repeatedly subjected to the crushing process and the dispersing process,
Disintegration and dispersion of the secondary particles are performed more reliably.

【0023】請求項3記載の発明は、請求項2記載の発
明において、複数回の解砕処理工程の間で行われる分散
処理工程の樹脂分散ゾーンの温度は樹脂溶融温度以下に
設定することを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the temperature of the resin dispersing zone in the dispersing step performed between the plurality of crushing steps is set to a resin melting temperature or lower. It is a feature.

【0024】この発明によれば、原料樹脂は、複数回の
解砕処理工程の間で行われる分散処理工程での温度が樹
脂溶融温度以下の温度に設定されてゴム粘弾性状態にな
っているため、分散処理工程と解砕処理工程との間の温
度差を大きくしないで熱損失を抑えた上で、均一かつ効
率的な混練処理が実現する。
According to the present invention, the temperature of the raw resin is set to a temperature equal to or lower than the melting temperature of the resin in a dispersion treatment step performed between a plurality of crushing treatment steps, so that the raw resin is in a rubber viscoelastic state. Therefore, a uniform and efficient kneading process is realized while suppressing heat loss without increasing the temperature difference between the dispersion process and the crushing process.

【0025】請求項4記載の発明は、請求項1乃至3の
いずれかに記載の発明において、最初の解砕処理工程の
前にも分散処理工程を行うことを特徴とするものであ
る。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a dispersion treatment step is performed before the first crushing treatment step.

【0026】この発明によれば、超微粉体の二次粒子
は、最初の解砕処理工程の前に分散処理工程で分散され
るため、つぎの解砕処理工程で二次粒子の解砕が均一に
行われる。
According to the present invention, since the secondary particles of the ultrafine powder are dispersed in the dispersing step before the first disintegrating step, the secondary particles are disintegrated in the next disintegrating step. Is performed uniformly.

【0027】請求項5記載の発明は、請求項1乃至4の
いずれかに記載の発明において、最初の解砕処理工程の
前に行う分散処理工程の樹脂分散ゾーンの温度は樹脂溶
融温度以上に設定することを特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the temperature of the resin dispersion zone in the dispersion treatment step performed before the first crushing treatment step is higher than the resin melting temperature. It is characterized by setting.

【0028】この発明によれば、超微粉体の二次粒子
は、最初の解砕処理工程の前に完全溶融した原料樹脂に
均一に分散されるため、つぎの解砕処理工程で二次粒子
の解砕が均一に行われ、結果としてより均質なナノコン
ポジットが得られる。
According to the present invention, the secondary particles of the ultrafine powder are uniformly dispersed in the completely melted raw material resin before the first crushing process, so that the secondary Disintegration of the particles is performed uniformly, resulting in a more homogeneous nanocomposite.

【0029】請求項6記載の発明は、請求項1乃至5の
いずれかに記載の発明において、最後の分散処理工程の
樹脂分散ゾーンの温度は樹脂溶融温度以上に設定するこ
とを特徴とするものである。
The invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the temperature of the resin dispersion zone in the last dispersion treatment step is set to be equal to or higher than the resin melting temperature. It is.

【0030】この発明によれば、最後の分散処理工程で
超微粉体の樹脂への分散処理の最終的な仕上げが行わ
れ、製品としての機能性樹脂を流動状態で系外に排出す
ることができる。
According to the present invention, the final finishing of the dispersion treatment of the ultrafine powder into the resin is performed in the last dispersion treatment step, and the functional resin as a product is discharged out of the system in a fluidized state. Can be.

【0031】請求項7記載の発明は、超微粉体と樹脂と
を含む原料を下流側に移動させながら超微粉体と樹脂と
を混練する混練装置であって、超微粉体と原料樹脂とが
装填されるシリンダと、このシリンダに同心で内装され
るスクリューフィーダと、このスクリューフィーダに同
心で一体回転可能に取り付けられる複数の回転円盤と、
この回転円盤の側面に対向するように同心でシリンダに
装着される複数の固定円盤とが備えられ、シリンダ内に
樹脂が固体状態を保つ樹脂熱変形温度近辺の温度に設定
する樹脂固化ゾーンと、樹脂がゴム粘弾性状態または溶
融状態となる樹脂溶融温度近辺の温度に設定する樹脂分
散ゾーンとを形成するとともに、各ゾーンにおける原料
樹脂の温度を調節する温度調節手段が設けられているこ
とを特徴とするものである。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a kneading apparatus for kneading an ultrafine powder and a resin while moving a raw material containing the ultrafine powder and a resin downstream. A cylinder loaded with resin, a screw feeder concentrically mounted in the cylinder, and a plurality of rotating disks concentrically and integrally rotatably mounted on the screw feeder,
A plurality of fixed disks that are concentrically mounted on the cylinder so as to face the side surfaces of the rotating disk are provided, and a resin solidification zone that is set at a temperature around a resin heat deformation temperature at which the resin maintains a solid state in the cylinder, A resin dispersion zone is set at a temperature near the resin melting temperature at which the resin is in a rubber viscoelastic state or a molten state, and a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the raw material resin in each zone is provided. It is assumed that.

【0032】この発明によれば、超微粉体と原料樹脂と
の混合物は、スクリューフィーダの駆動により回転して
いる回転円盤の表面とシリンダの内周面および固定円盤
の表面との間を下流側に向かって移動しながら、これら
の間で混合物に作用する剪断力により混練・捏和され、
請求項1の発明と同様の作用効果が得られる。
According to the present invention, the mixture of the ultrafine powder and the raw resin flows downstream between the surface of the rotating disk rotating by the drive of the screw feeder, the inner peripheral surface of the cylinder and the surface of the fixed disk. While moving toward the side, they are kneaded and kneaded by the shear force acting on the mixture between them,
The same operation and effect as those of the first aspect can be obtained.

【0033】そして、特に原料樹脂は、回転円盤と固定
円盤と挟持された状態でずり剪断作用による石臼効果に
よって混練されるため、二軸方式の混練装置に比べて原
料樹脂内に分散している二次粒子はより効率的に解砕さ
れる。
In particular, since the raw material resin is kneaded by a stone mill effect due to shearing action while being sandwiched between the rotating disk and the fixed disk, the raw material resin is dispersed in the raw material resin as compared with the twin-screw kneading apparatus. Secondary particles are more efficiently disintegrated.

【0034】請求項8記載の発明は、請求項7記載の発
明において、上記温度調節手段は、加熱手段と冷却手段
とを備えるものであることを特徴とするものである。
According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect of the invention, the temperature adjusting means includes a heating means and a cooling means.

【0035】この発明によれば、各ゾーンにおける樹脂
の温度が加熱手段と冷却手段とを備えた温度調節手段に
よって調節されるため、例えば樹脂が目標温度より高温
になっているときには冷却手段によって冷却する一方、
同低温になっているときには加熱手段によって加熱する
ことで樹脂を迅速に目標温度に戻すことができ、加熱手
段および冷却手段のいずれか一方による温度調節に比べ
て、温度調節の自由度が大きくなるとともに、迅速かつ
正確な温度調節が実現する。
According to the present invention, since the temperature of the resin in each zone is adjusted by the temperature adjusting means having the heating means and the cooling means, for example, when the temperature of the resin is higher than the target temperature, the cooling means cools the resin. While
When the temperature is low, the resin can be quickly returned to the target temperature by heating by the heating means, and the degree of freedom of temperature adjustment is increased as compared with the temperature adjustment by one of the heating means and the cooling means. In addition, quick and accurate temperature control is realized.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】図1は、本発明方法に用いられる
超微粉体と樹脂との混練装置(すなわち本発明装置)の
一実施形態を説明するための側面視の断面図である。混
練装置10は、粒径が0.1μmより小さな超微粉体U
と粒状に調製された原料樹脂Gとを混練して超微粉体U
を原料樹脂G中に均等に分散させるものであり、装置本
体20と、この装置本体20に超微粉体Uおよび原料樹
脂Gを供給する原料供給部30と、装置本体20からの
製品である混練物(機能性樹脂G1)を系外に導出する
ための製品排出部40と、装置本体20内の温度を調節
する温度調節構造(後述するシリンダ21の第一熱媒体
流通路27、固定円盤24の第二熱媒体流通路28、冷
媒供給装置60、電熱ジャケット90、電源装置99等
から構成されている)とからなる基本構成を有してい
る。
FIG. 1 is a cross-sectional side view for explaining an embodiment of a kneading apparatus (that is, an apparatus of the present invention) for mixing an ultrafine powder and a resin used in the method of the present invention. The kneading device 10 includes an ultrafine powder U having a particle size smaller than 0.1 μm.
And the raw material resin G prepared in the form of granules are kneaded to form an ultrafine powder U.
Are uniformly dispersed in the raw material resin G, and are a product from the device main body 20, a raw material supply section 30 for supplying the ultrafine powder U and the raw material resin G to the main body 20, and a product from the main body 20. A product discharge portion 40 for leading the kneaded material (functional resin G1) out of the system, and a temperature control structure for controlling the temperature inside the apparatus main body 20 (a first heat medium flow passage 27 of the cylinder 21 described later, a fixed disk) 24, a second heat medium flow passage 28, a refrigerant supply device 60, an electric heating jacket 90, a power supply device 99, and the like.

【0037】上記装置本体20は、複数個のシリンダ2
1と、このシリンダ21に同心で内装されるスクリュー
フィーダ22と、このスクリューフィーダ22に同心で
共回り可能に取り付けられる複数の回転円盤23と、こ
の回転円盤23の側面に対向するように同心でシリンダ
21に装着される複数の固定円盤24と、最上流側(図
1の右方)のシリンダ21に同心で連結された筒状のケ
ーシング25とからなっている。
The apparatus main body 20 includes a plurality of cylinders 2.
1, a screw feeder 22 provided concentrically inside the cylinder 21, a plurality of rotating disks 23 mounted concentrically and corotatably on the screw feeder 22, and concentrically opposed to the side surfaces of the rotating disk 23. It comprises a plurality of fixed disks 24 mounted on the cylinder 21 and a cylindrical casing 25 concentrically connected to the cylinder 21 on the most upstream side (right side in FIG. 1).

【0038】これら複数のシリンダ21、上記スクリュ
ーフィーダ22に共回り可能に外嵌された複数の回転円
盤23、および複数の固定円盤24が同心で交互に重ね
合わされた状態でこれらの基端側にケーシング25が同
心で接合され、さらに最下流側のシリンダ21に製品排
出部40を構成する後述の製品排出筒41が同心で接続
され、これらにタイロッド29が貫通されて締結される
ことにより装置本体20がケーシング25と製品排出筒
41との間に形成されるようにしている。
The plurality of cylinders 21, the plurality of rotating disks 23 and the plurality of fixed disks 24, which are fitted around the screw feeder 22 so as to be rotatable around the screw feeder 22, are concentrically and alternately overlapped on the base end side thereof. A casing 25 is concentrically joined, and a product discharge cylinder 41, which will be described later, forming a product discharge section 40 is concentrically connected to the cylinder 21 on the most downstream side, and a tie rod 29 is penetrated and fastened to these. 20 is formed between the casing 25 and the product discharge cylinder 41.

【0039】そして、かかる装置本体20のケーシング
25の図1における右端部に駆動装置26が設けられ、
この駆動装置26の駆動によってスクリューフィーダ2
2が自軸心回りに回転するようになっている。
A driving device 26 is provided at the right end of the casing 25 of the device main body 20 in FIG.
The screw feeder 2 is driven by the driving device 26.
2 rotates around its own axis.

【0040】スクリューフィーダ22の外周面には、螺
条22aが設けられ、原料供給部30からケーシング2
5内に導入された超微粉体Uおよび原料樹脂Gは、スク
リューフィーダ22の軸心回りの回転による螺条22a
の回転に誘導されてシリンダ21内を下流側に向かって
移動し、各シリンダ21の内周面と各回転円盤23の外
周面との隙間、および各固定円盤24の側面と各回転円
盤23の側面との隙間を通過しながら混練・捏和され、
機能性樹脂G1となって製品排出筒41から系外に排出
されるようになっている。
A screw 22 a is provided on the outer peripheral surface of the screw feeder 22.
The super fine powder U and the raw material resin G introduced into the screw 5 are rotated by the screw 22 a by the rotation of the screw feeder 22 around the axis.
, And moves toward the downstream side in the cylinder 21, the gap between the inner peripheral surface of each cylinder 21 and the outer peripheral surface of each rotating disk 23, and the side surface of each fixed disk 24 and each rotating disk 23. Kneading and kneading while passing through the gap with the side,
It becomes the functional resin G1 and is discharged from the product discharge cylinder 41 to the outside of the system.

【0041】上記原料供給部30は、超微粉体Uを貯留
する超微粉体ホッパー31と、この超微粉体ホッパー3
1内の超微粉体Uを切り出す超微粉体切出しコンベヤ3
2と、原料樹脂Gを貯留する原料樹脂ホッパー33と、
この原料樹脂ホッパー33内の原料樹脂Gを切り出す原
料樹脂切出しコンベヤ34と、各切出しコンベヤ32,
34からの超微粉体Uおよび原料樹脂Gを受け入れる上
下方向に延びた中継筒35と、この中継筒35の下端部
に接続された原料投入ホッパー36とからなっている。
The raw material supply section 30 includes an ultrafine powder hopper 31 for storing the ultrafine powder U,
Ultra-fine powder cutting conveyor 3 for cutting out ultra-fine powder U in 1
2, a raw resin hopper 33 for storing the raw resin G,
A raw resin cutting conveyor 34 for cutting the raw resin G in the raw resin hopper 33;
It comprises a vertically extending relay cylinder 35 for receiving the ultrafine powder U and the raw resin G from 34, and a raw material charging hopper 36 connected to the lower end of the relay cylinder 35.

【0042】超微粉体切出しコンベヤ32は、その駆動
プーリに付設された超微粉体側駆動モータ32aを有し
ているとともに、原料樹脂切出しコンベヤ34は、その
駆動プーリに付設された原料樹脂側駆動モータ34aを
有しており、これら駆動モータ32a,34aの駆動に
よる各コンベヤ32,34のプーリ間での周回によって
超微粉体ホッパー31内の超微粉体Uが切出されるとと
もに、原料樹脂ホッパー33内の原料樹脂Gが切り出さ
れるようになっている。
The ultrafine powder cutting conveyor 32 has an ultrafine powder side driving motor 32a attached to its driving pulley, and the raw resin cutting conveyor 34 has a raw resin cutting motor attached to its driving pulley. A side drive motor 34a is provided, and the ultrafine powder U in the ultrafine powder hopper 31 is cut out by the rotation between the pulleys of the conveyors 32 and 34 driven by the drive motors 32a and 34a. The raw resin G in the raw resin hopper 33 is cut out.

【0043】上記原料投入ホッパー36は、その下端部
がケーシング25の周面上部に固定されている一方、ケ
ーシング25には原料投入ホッパー36の下部開口に対
向した位置に原料装入孔25aが設けられている。従っ
て、各切出しコンベヤ32,34の駆動で各ホッパー3
1,33から切り出された超微粉体Uおよび原料樹脂G
は、中継筒35を介して原料投入ホッパー36内に一旦
貯留され、スクリューフィーダ22の駆動回転による推
進力によって原料装入孔25aを介してケーシング25
内に導入されるようになっている。
The lower end of the raw material charging hopper 36 is fixed to the upper part of the peripheral surface of the casing 25, while the casing 25 is provided with a raw material charging hole 25 a at a position facing the lower opening of the raw material charging hopper 36. Have been. Accordingly, each hopper 3 is driven by the driving of each of the cutting conveyors 32 and 34.
Ultrafine powder U and raw material resin G cut out from 1,33
Is temporarily stored in the raw material charging hopper 36 via the relay cylinder 35, and is propelled by the driving rotation of the screw feeder 22, and the casing 25 is moved through the raw material charging hole 25a.
It is being introduced into.

【0044】また、超微粉体切出しコンベヤ32には、
切り出されつつある超微粉体Uの流量を検出するための
超微粉体秤量器37が付設されているとともに、原料樹
脂切出しコンベヤ34には切り出されつつある原料樹脂
Gの流量を検出するための原料樹脂秤量器38が設けら
れている。
Further, the ultra fine powder cutting conveyor 32 includes:
An ultrafine powder weighing device 37 for detecting the flow rate of the ultrafine powder U being cut out is attached, and the raw resin cutting conveyor 34 is for detecting the flow rate of the raw resin G being cut out. The raw material resin weigher 38 is provided.

【0045】これらの秤量器37,38は、本実施形態
においてはいわゆる天秤方式のものが採用され、支点3
7a,38aに正逆回動し得るように支持された天秤棒
37b,38bと、この天秤棒37b,38bの一端に
装置された秤量センサ37c,38c(超微粉体側秤量
センサ37cおよび原料樹脂側秤量センサ38c)とを
備えて構成されている。
In the present embodiment, these weighing devices 37 and 38 are of a so-called balance type, and the fulcrum 3 is used.
The balance rods 37b and 38b supported so as to be capable of rotating forward and backward by the reference numerals 7a and 38a, and the weighing sensors 37c and 38c provided at one end of the balance rods 37b and 38b (the ultrafine powder side weighing sensor 37c and the raw resin side). Weighing sensor 38c).

【0046】各天秤棒37b,38bの他端は超微粉体
切出しコンベヤ32および原料樹脂切出しコンベヤ34
をそれぞれ支持するようになっており、これら各コンベ
ヤ32,34によって搬送されつつある超微粉体Uおよ
び原料樹脂Gの重量の変動が天秤棒37b,38bの支
点37a,38a回りの揺動を介して秤量センサ37
c,38cによって検出され、これによって超微粉体U
および原料樹脂Gの切出し流量が逐一把握されるように
なっている。そして、それぞれの切出し流量を逐一検出
することによって、超微粉体Uおよび原料樹脂Gが予め
設定された混合比率になっているか否かがチェックされ
る。
The other ends of the respective balance rods 37b and 38b are connected to the ultrafine powder cutting conveyor 32 and the raw resin cutting conveyor 34, respectively.
The weight fluctuations of the ultrafine powder U and the raw resin G being conveyed by the respective conveyors 32 and 34 are caused by swinging of the balance rods 37b and 38b around the fulcrums 37a and 38a. Weighing sensor 37
c, 38c, thereby detecting the ultrafine powder U
And the cutout flow rate of the raw material resin G is grasped one by one. Then, by detecting each cutting flow rate one by one, it is checked whether or not the ultrafine powder U and the raw material resin G have a preset mixing ratio.

【0047】上記製品排出部40は、装置本体20の下
流端に同心で接続された製品排出筒41と、この製品排
出筒41の下流端に同心で接続されたダイ部材42と、
製品排出筒41に同心で内装された、スクリューフィー
ダ22と共回りする製品押出し軸43とからなってい
る。
The product discharge section 40 includes a product discharge cylinder 41 concentrically connected to the downstream end of the apparatus main body 20, a die member 42 concentrically connected to the downstream end of the product discharge cylinder 41,
It comprises a product pushing shaft 43 coaxially rotating with the screw feeder 22 which is provided concentrically inside the product discharge cylinder 41.

【0048】製品排出筒41は、上流端および下流端に
フランジ41aを有し、上流側のフランジ41aが最下
流のシリンダ21に当接された状態でこのフランジ41
a、各シリンダ21、固定円盤24およびケーシング2
5にタイロッド29が差し通されて締結されることによ
り、装置本体20、ケーシング25および製品排出部4
0が一体化されるようになっている。かかるタイロッド
29は、図3に示すように装置本体20の周方向に等ピ
ッチで複数本(図3に示す例では5本)が用いられ、こ
れによって装置本体20、ケーシング25および製品排
出筒41の連結状態が確実になるようにしている。
The product discharge cylinder 41 has a flange 41a at an upstream end and a downstream end, and the flange 41a on the upstream side is in contact with the cylinder 21 on the most downstream side.
a, each cylinder 21, fixed disk 24 and casing 2
5, the tie rod 29 is inserted and fastened, so that the apparatus body 20, the casing 25, and the product discharge section 4
0 are integrated. As shown in FIG. 3, a plurality of tie rods 29 (five in the example shown in FIG. 3) are used at equal pitches in the circumferential direction of the apparatus main body 20, whereby the apparatus main body 20, the casing 25 and the product discharge cylinder 41 are used. To ensure the connection state.

【0049】上記ダイ部材42は、製品排出筒41内で
製品押出し軸43により押圧された機能性樹脂G1を排
出するための口金であり、中心位置に環状排出孔42a
を有し、製品排出筒41から押し出された機能性樹脂G
1は、ダイ部材42の環状排出孔42aを通って筒状に
なりながら系外に排出されることになる。
The die member 42 is a base for discharging the functional resin G1 pressed by the product pushing shaft 43 in the product discharge cylinder 41, and has an annular discharge hole 42a at the center position.
And the functional resin G extruded from the product discharge cylinder 41
1 is discharged to the outside of the system while passing through the annular discharge hole 42a of the die member 42 and becoming cylindrical.

【0050】図2は、装置本体20の一部を示す部分図
であり、図3は、そのA−A線断面図である。これらの
図に示すように、スクリューフィーダ22は、駆動装置
26(図1)から突設されたスプライン軸26aに同心
で一体回転可能に外嵌されている。因みに、図2におい
ては、隣設された回転円盤23間のスプライン軸26a
に一部のスクリューフィーダ22が外嵌された状態を示
しているため、各回転円盤23の外側ではスプライン軸
26aが外部に露出された状態になっている。
FIG. 2 is a partial view showing a part of the apparatus main body 20, and FIG. 3 is a sectional view taken along line AA. As shown in these figures, the screw feeder 22 is fitted externally so as to be integrally rotatable concentrically with a spline shaft 26a projecting from a driving device 26 (FIG. 1). Incidentally, in FIG. 2, the spline shaft 26a between the adjacent rotating discs 23 is shown.
3 shows a state in which some of the screw feeders 22 are externally fitted, so that the spline shaft 26a is exposed outside the rotary disks 23 outside.

【0051】スプライン軸26aは、その外周面に周方
向等ピッチで突設された長手方向に延びるスプライン条
26bを有している一方、スクリューフィーダ22およ
び回転円盤23の内周面には上記スプライン条26bに
対応した凹溝がそれぞれ凹設されており、これらの凹溝
がスプライン条26bに嵌め込まれることにより、スク
リューフィーダ22および回転円盤23がスプライン軸
26aと一体回転し得るようになっている。
The spline shaft 26a has a longitudinally extending spline strip 26b projecting from the outer peripheral surface thereof at a constant pitch in the circumferential direction, while the spline shaft 26a is provided on the inner peripheral surfaces of the screw feeder 22 and the rotating disk 23. Grooves corresponding to the ridges 26b are respectively provided, and these screw grooves are fitted into the spline ridges 26b, so that the screw feeder 22 and the rotating disk 23 can rotate integrally with the spline shaft 26a. .

【0052】また、スクリューフィーダ22の外周面に
は周方向で等ピッチに複数の螺条22aが設けられてい
るとともに、回転円盤23の外周面には周方向で等ピッ
チに複数個の鋸歯状突起23aが設けられている。これ
ら螺条22aおよび鋸歯状突起23aは、いずれも図2
において水平方向に対して左上がりに傾斜するように角
度設定され、スクリューフィーダ22および回転円盤2
3の外周面に位置した超微粉体U(図1)と原料樹脂G
との混合物は、図3におけるスクリューフィーダ22お
よび回転円盤23のスプライン軸26a回りの反時計方
向に向かう回転によって螺条22aおよび鋸歯状突起2
3aに誘導されつつ下流側(図2の左方)に向かって順
次移動させられるようになっている。
A plurality of threads 22a are provided on the outer peripheral surface of the screw feeder 22 at a constant pitch in the circumferential direction, and a plurality of sawtooth-like patterns are provided on the outer peripheral surface of the rotating disk 23 at the same pitch in the circumferential direction. A projection 23a is provided. Both the thread 22a and the serrated protrusion 23a are shown in FIG.
, The angle is set so as to incline leftward with respect to the horizontal direction, and the screw feeder 22 and the rotating disk 2
Ultrafine powder U (FIG. 1) and raw resin G
Is rotated counterclockwise about the spline shaft 26a of the screw feeder 22 and the rotating disk 23 in FIG.
While being guided by 3a, it is sequentially moved toward the downstream side (left side in FIG. 2).

【0053】また、回転円盤23の表裏面には、周方向
に等ピッチで径方向に向けて膨出した山状突起23bが
設けられているとともに、隣設された山状突起23b間
に谷状凹部23cが設けられ、これらの径方向の角度設
定を適切に行うことによって回転円盤23の表面(図2
の右方)に位置した超微粉体Uおよび原料樹脂Gの混合
物は回転円盤23の径方向の外方に向かって移動する一
方、同裏面側に位置した混合物は回転円盤23の中心方
向に向かって移動するようになされている。
On the front and back surfaces of the rotating disk 23, there are provided ridges 23b bulging radially at equal pitches in the circumferential direction, and valleys between adjacent ridges 23b. The concave portion 23c is provided, and by appropriately setting the angle in the radial direction, the surface of the rotating disk 23 (FIG.
The mixture of the ultrafine powder U and the raw material resin G located on the right side of the rotating disk 23 moves outward in the radial direction of the rotating disk 23, while the mixture located on the back side thereof moves toward the center of the rotating disk 23. It is made to move toward.

【0054】上記固定円盤24は、図2に示すように、
隣り合ったシリンダ21間に挟持された状態で両者を貫
通した複数本(図3)のタイロッド29によって締結さ
れている。かかる固定円盤24は、中心位置に同心で設
けられた肉厚部24aと、この肉厚部24aの周面から
径方向外方に向けて全周に亘って同心で延設された、上
記肉厚部24aより薄い肉薄部24bとからなってい
る。肉厚部24aおよび肉薄部24bは図2に示す断面
視で左右対称になっている。
The fixed disk 24 is, as shown in FIG.
It is fastened by a plurality (FIG. 3) of tie rods 29 penetrating both while being sandwiched between adjacent cylinders 21. The fixed disk 24 includes a thick portion 24a provided concentrically at the center position and the above-mentioned wall extending concentrically from the peripheral surface of the thick portion 24a radially outward over the entire circumference. The thin portion 24b is thinner than the thick portion 24a. The thick portion 24a and the thin portion 24b are symmetrical in the cross-sectional view shown in FIG.

【0055】肉厚部24aは、厚み寸法が隣設した回転
円盤23間の間隙寸法より若干薄めに寸法設定され(す
なわち、回転円盤23間のスクリューフィーダ22の長
さ寸法が肉厚部24aの厚み寸法より若干長めに寸法設
定され)ている。かかる肉厚部24aは、その中心位置
にスクリューフィーダ22の外径寸法より若干大きい内
径寸法を備えた貫通孔24cが穿設されているととも
に、外径寸法が回転円盤23のそれより若干大きく寸法
設定されている。こうすることによって超微粉体Uおよ
び原料樹脂Gの混合物が肉厚部24aと回転円盤23の
表裏面に形成された隙間、並びに肉厚部24aの内周面
とスクリューフィーダ22の外周面との間に形成された
隙間を通過し得るようにしている。
The thickness of the thick portion 24a is set slightly smaller than the gap between the adjacent rotating disks 23 (that is, the length of the screw feeder 22 between the rotating disks 23 is smaller than that of the thick portion 24a). The dimension is set slightly longer than the thickness dimension). The thick portion 24a has a through hole 24c having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the screw feeder 22 at the center thereof, and an outer diameter slightly larger than that of the rotating disk 23. Is set. By doing so, the mixture of the ultrafine powder U and the raw material resin G is formed between the thick portion 24a and the front and back surfaces of the rotating disk 23, the inner peripheral surface of the thick portion 24a and the outer peripheral surface of the screw feeder 22. It is possible to pass through the gap formed between them.

【0056】上記シリンダ21は、図2に示すように、
中心位置に同心で設けられた肉薄部21aと、この肉薄
部21aの周面から径方向の外方に向けて全周に亘って
同心で延設された、上記肉薄部21aより厚い肉厚部2
1bとからなっている。肉薄部21aおよび肉厚部21
bは、図2に示す断面視で左右対称に形成されている。
そして、肉薄部21aと肉厚部21bとの厚み差は、上
記固定円盤24の肉厚部24aと肉薄部24bとの厚み
さと同様に設定されている。
The cylinder 21 is, as shown in FIG.
A thin portion 21a concentrically provided at a center position, and a thick portion thicker than the thin portion 21a, which is concentrically extended from the peripheral surface of the thin portion 21a radially outward over the entire circumference. 2
1b. Thin part 21a and thick part 21
b is formed bilaterally symmetrically in the sectional view shown in FIG.
The thickness difference between the thin portion 21a and the thick portion 21b is set in the same manner as the thickness of the thick portion 24a and the thin portion 24b of the fixed disk 24.

【0057】かかるケーシング25の肉薄部21aは、
厚み寸法が回転円盤23の厚み寸法より若干厚めに寸法
設定されているとともに、その中心位置に回転円盤23
の外径寸法より若干大きい内径寸法を備えた、回転円盤
23を装着するための装着孔21cが設けられている。
The thin portion 21a of the casing 25 is
The thickness is set slightly thicker than the thickness of the rotating disk 23, and the rotating disk 23 is positioned at the center thereof.
A mounting hole 21c for mounting the rotating disk 23 having an inner diameter slightly larger than the outer diameter is provided.

【0058】従って、スプライン軸26aに回転円盤2
3を嵌挿した状態でこの回転円盤23にケーシング25
を外嵌し、引き続きスプライン軸26aにスクリューフ
ィーダ22を外嵌し、ついでこのスクリューフィーダ2
2に固定円盤24を外嵌する組み付け操作を順番に繰り
返していくことにより、図1に示すように装置本体20
が完成する。
Therefore, the rotating disk 2 is attached to the spline shaft 26a.
3 with the casing 25
And then the screw feeder 22 is externally fitted to the spline shaft 26a.
By repeating the assembling operation of fitting the fixed disk 24 to the outside of the device body 2 in order, as shown in FIG.
Is completed.

【0059】上記ケーシング25の肉薄部21aには、
その内周面に全周に亘って上記回転円盤23の鋸歯状突
起23aに対向して形成された鋸歯状突起21dが設け
られている。この鋸歯状突起21dは、回転円盤23の
鋸歯状突起23aとは目立ての方向が逆になるように形
成されている。従って、各鋸歯状突起23a,25d間
に導入された超微粉体Uおよび原料樹脂Gの混合物は、
回転円盤23の回転によって大きな剪断力を受け、これ
による微細粒子の分断によって超微粉体Uのさらなる微
粉化が促進されるとともに、超微粉体Uと原料樹脂Gと
の混合が良好に行われるようになっている。
In the thin portion 21a of the casing 25,
A saw-tooth projection 21d is formed on the inner peripheral surface of the rotating disk 23 so as to face the saw-tooth projection 23a over the entire circumference. The saw-tooth projection 21d is formed so that the direction of sharpening is opposite to that of the saw-tooth projection 23a of the rotating disk 23. Therefore, the mixture of the ultrafine powder U and the raw material resin G introduced between the serrated protrusions 23a and 25d is:
A large shearing force is applied by the rotation of the rotary disk 23, and the fine particles are separated to promote further pulverization of the ultrafine powder U, and the mixing of the ultrafine powder U and the raw material resin G is performed well. It has become.

【0060】図4は、図2の一点鎖線で囲んだ部分の拡
大断面図であり、図5は、ケーシング25の鋸歯状突起
21dの断面斜視図である。これらの図に示すように、
鋸歯状突起21dは、ケーシング25の肉薄部21aの
内周面が、孔心に直交する平面内において径方向の外方
に向かって円弧状に凹設された円弧凹部21eと、この
円弧凹部21eの底部から弦の位置にまで突設された弦
部21fと、一の円弧凹部21eから隣の弦部21fに
まで延びた傾斜部21gとからなっている。
FIG. 4 is an enlarged sectional view of a portion surrounded by a dashed line in FIG. 2, and FIG. 5 is a sectional perspective view of a saw-tooth projection 21d of the casing 25. As shown in these figures,
The serrated protrusion 21d includes an arc-shaped concave portion 21e in which the inner peripheral surface of the thin portion 21a of the casing 25 is formed to be radially outwardly curved in a plane perpendicular to the hole center, and an arc-shaped concave portion 21e. A chord portion 21f protruding from the bottom of the to the chord position and an inclined portion 21g extending from one arcuate concave portion 21e to the adjacent chord portion 21f.

【0061】傾斜部21gは、円弧凹部21eから隣の
弦部21fに向かうに従って円弧の曲率半径が漸増する
ようになっており、弦部21fに到達することによって
曲率半径が無限大(すなわち直線状)になるようにして
いる。
In the inclined portion 21g, the radius of curvature of the arc gradually increases from the arcuate concave portion 21e toward the adjacent chord portion 21f, and reaches the chord portion 21f so that the radius of curvature is infinite (that is, linear). ).

【0062】鋸歯状突起21dをこのように構成するこ
とにより、ケーシング25の肉薄部21aと、固定円盤
24の肉厚部24aとが当接することにより形成された
ケーシング25内の隅部21hがなだらかになり(具体
的には、傾斜部21gと固定円盤24の肉厚部24aと
の間に形成される角度が鈍角になり)、これによって隅
部21h(従来は隅部が全体的に直角であった)に混合
物が滞留する従来の不都合が解消される。
By forming the serrated projection 21d in this manner, the corner 21h in the casing 25 formed by the contact between the thin portion 21a of the casing 25 and the thick portion 24a of the fixed disk 24 is gentle. (Specifically, the angle formed between the inclined portion 21g and the thick portion 24a of the fixed disk 24 becomes an obtuse angle), and as a result, the corner 21h (conventionally, the corner is generally a right angle) The disadvantage of the prior art, in which the mixture stays, is eliminated.

【0063】因みに、上記隅部21hに混合物が長期間
に亘って滞留すると、滞留物が固化するとともに、混練
装置10の駆動による振動で固化物が剥落することがあ
り、これによって超微粉体Uと原料樹脂Gとの混合物の
均質性が損なわれ、不良品発生の原因になるが、本実施
形態においては隅部21hを鈍角にしたことにより固化
物の形成が抑止されて不良品の発生が減少する。
Incidentally, if the mixture stays in the corner 21h for a long period of time, the staying material may be solidified, and the solidified material may fall off due to the vibration caused by the driving of the kneading device 10, thereby causing the ultrafine powder. The homogeneity of the mixture of U and the raw material resin G is impaired, which causes defective products. However, in the present embodiment, the obtuse angle of the corner 21h suppresses the formation of solidified products and the generation of defective products. Decrease.

【0064】また、ケーシング25の中実部分には、図
2〜図4に示すように、孔心と同心で形成された環状の
第一冷熱媒体流通路27が設けられているとともに、固
定円盤24には、図2および図4に示すように、孔心と
同心で形成された環状の第二冷熱媒体流通路28が設け
られている。これらの冷熱媒体流通路27,28は、後
に詳述する電熱ジャケット90との協働で装置本体20
内の原料樹脂Gの温度を制御するためのものであり、こ
の温度制御を精密に行うことにより、超微粉体Uの集合
体である二次粒子を解砕して原料樹脂G内に均等に分散
させることができる。
As shown in FIGS. 2 to 4, the solid portion of the casing 25 is provided with an annular first cooling / heating medium flow passage 27 formed concentrically with the hole center. As shown in FIGS. 2 and 4, an annular second cooling medium flow passage 28 formed concentrically with the hole center is provided in 24. The cooling medium flow passages 27 and 28 are cooperated with an electric heating jacket 90 which will be described later in detail, and
This is for controlling the temperature of the raw material resin G in the inside, and by precisely performing this temperature control, the secondary particles, which are aggregates of the ultrafine powder U, are crushed and evenly distributed in the raw material resin G. Can be dispersed.

【0065】以下、装置本体20の温度制御について説
明する。この温度制御を適切に実行するために、本実施
形態においては、図1に示すように、上記シリンダ21
は、最上流側(図1の右方)の第一シリンダ211から
最下流側の第十シリンダ2110までの10基が採用さ
れている。また、上記回転円盤23は、最上流側の第一
回転円盤231から最下流側の第十回転円盤2310ま
での10基が採用されている。また、上記固定円盤24
は、最上流側の第一固定円盤241から第十固定円盤2
49までの9基が採用されている。
Hereinafter, the temperature control of the apparatus main body 20 will be described. In order to appropriately execute this temperature control, in the present embodiment, as shown in FIG.
Employs 10 units from the first cylinder 211 on the most upstream side (right side in FIG. 1) to the tenth cylinder 2110 on the most downstream side. Further, as the rotating disks 23, ten units from a first rotating disk 231 on the most upstream side to a tenth rotating disk 2310 on the most downstream side are employed. The fixed disk 24
From the first fixed disk 241 on the most upstream side to the tenth fixed disk 2
Nine up to 49 units have been employed.

【0066】そして、ケーシング25の下流側の半分
と、第一シリンダ211および第二シリンダ212と、
第一回転円盤231および第二回転円盤232と、第一
固定円盤241と、スクリューフィーダ22とに囲まれ
た空間に第一混練ゾーンK1が形成されている。第一混
練ゾーンK1においては、装置本体20内は第一温度T
1に制御される。
The downstream half of the casing 25, the first cylinder 211 and the second cylinder 212,
A first kneading zone K1 is formed in a space surrounded by the first rotating disk 231 and the second rotating disk 232, the first fixed disk 241, and the screw feeder 22. In the first kneading zone K1, the first temperature T
Controlled to 1.

【0067】また、第三シリンダ213および第四シリ
ンダ214と、第三回転円盤233および第四回転円盤
234と、第二固定円盤242および第三固定円盤24
3と、スクリューフィーダ22とに囲まれた空間に第二
混練ゾーンK2が形成されている。第二混練ゾーンK2
においては、装置本体20内は第二温度T2に制御され
る。
The third cylinder 213 and the fourth cylinder 214, the third rotating disk 233 and the fourth rotating disk 234, the second fixed disk 242 and the third fixed disk 24
A second kneading zone K2 is formed in a space surrounded by the third kneader 3 and the screw feeder 22. Second kneading zone K2
In, the inside of the apparatus main body 20 is controlled to the second temperature T2.

【0068】また、第五シリンダ215および第六シリ
ンダ216と、第五回転円盤235および第六回転円盤
236と、第四固定円盤244および第五固定円盤24
5と、スクリューフィーダ22とに囲まれた空間に第三
混練ゾーンK3が形成されている。第三混練ゾーンK3
においては、装置本体20内は第三温度T3に制御され
る。
The fifth cylinder 215 and the sixth cylinder 216, the fifth rotating disk 235 and the sixth rotating disk 236, the fourth fixed disk 244 and the fifth fixed disk 24
The third kneading zone K3 is formed in a space surrounded by the screw feeder 5 and the screw feeder 22. Third kneading zone K3
In, the inside of the apparatus body 20 is controlled to the third temperature T3.

【0069】また、第七シリンダ217および第八シリ
ンダ218と、第七回転円盤237および第八回転円盤
238と、第六固定円盤246および第七固定円盤24
7と、スクリューフィーダ22とに囲まれた空間に第四
混練ゾーンK4が形成されている。第四混練ゾーンK4
においては、装置本体20内は第四温度T4に制御され
る。
The seventh cylinder 217 and the eighth cylinder 218, the seventh rotating disk 237 and the eighth rotating disk 238, the sixth fixed disk 246 and the seventh fixed disk 24
The fourth kneading zone K4 is formed in a space surrounded by the screw feeder 7 and the screw feeder 22. Fourth kneading zone K4
In, the inside of the apparatus main body 20 is controlled to the fourth temperature T4.

【0070】また、第九シリンダ219および第十シリ
ンダ2110と、第九回転円盤239および第十回転円
盤2310と、第八固定円盤248および第九固定円盤
249と、スクリューフィーダ22とに囲まれた空間に
第五混練ゾーンK5が形成されている。第五混練ゾーン
K5においては、装置本体20内は第五温度T5に制御
される。
The ninth cylinder 219 and the tenth cylinder 2110, the ninth rotating disk 239 and the tenth rotating disk 2310, the eighth fixed disk 248 and the ninth fixed disk 249, and the screw feeder 22. A fifth kneading zone K5 is formed in the space. In the fifth kneading zone K5, the inside of the apparatus main body 20 is controlled to the fifth temperature T5.

【0071】また、製品排出筒41の内周面と製品押出
し軸43の外周面とに囲繞された空間に押出しゾーンP
が形成されている。この押出しゾーンP内は、第六温度
T6に制御される。そして、最下流側のダイ部材42内
には、製品としての機能性樹脂G1を系外に排出するた
めの製品排出ゾーンVが形成されている。この製品排出
ゾーンVは、第七温度T7に制御される。
The extrusion zone P is formed in a space surrounded by the inner peripheral surface of the product discharge cylinder 41 and the outer peripheral surface of the product extrusion shaft 43.
Are formed. The inside of the extrusion zone P is controlled to the sixth temperature T6. A product discharge zone V for discharging the functional resin G1 as a product out of the system is formed in the die member 42 on the most downstream side. This product discharge zone V is controlled to the seventh temperature T7.

【0072】そして、本実施形態においては、第一〜第
五混練ゾーンK1〜K5によって超微粉体Uの二次粒子
を解砕して原料樹脂G内に均一に分散させる混練分散工
程(図6)が形成されているとともに、押出しゾーンP
および製品排出ゾーンVによって混練分散工程で得られ
た機能性樹脂G1を系外に押し出す押出工程(図6)が
形成されている。
In the present embodiment, the kneading and dispersing step (see FIG. 1) in which the secondary particles of the ultrafine powder U are crushed by the first to fifth kneading zones K1 to K5 and uniformly dispersed in the raw material resin G 6) is formed and the extrusion zone P
An extruding step (FIG. 6) for extruding the functional resin G1 obtained in the kneading and dispersing step out of the system by the product discharge zone V is formed.

【0073】また、本実施形態においては、第二混練ゾ
ーンK2および第四混練ゾーンK4によって本発明に係
る解砕処理工程が形成されているとともに、第一混練ゾ
ーンK1、第三混練ゾーンK3および第五混練ゾーンK
5によって本発明に係る分散処理工程が形成されてい
る。
In this embodiment, the second kneading zone K2 and the fourth kneading zone K4 form the crushing process according to the present invention, and the first kneading zone K1, the third kneading zone K3, Fifth kneading zone K
5, the dispersion processing step according to the present invention is formed.

【0074】そして、装置本体20内の原料樹脂Gの温
度制御のために、本発明においては、上記温度調節構造
が設けられている。温度調節構造は、図7(なお図7は
後に詳述する混練装置10の運転制御を説明するための
ものである)に示すように、各混練ゾーンK1〜K5お
よび製品排出ゾーンVにおいて装置本体20および製品
排出部40(図1)の外周面にそれぞれ設けられた電熱
ジャケット90と、各混練ゾーンK1〜K5および製品
排出ゾーンV内を冷却する冷媒供給装置60とを備えて
構成されている。
In order to control the temperature of the raw material resin G in the apparatus main body 20, the above-mentioned temperature control structure is provided in the present invention. As shown in FIG. 7 (note that FIG. 7 is for describing the operation control of the kneading apparatus 10 described later in detail), the temperature control structure is provided in each kneading zone K1 to K5 and the product discharge zone V. 20 and an electric heating jacket 90 provided on the outer peripheral surface of the product discharge section 40 (FIG. 1), respectively, and a refrigerant supply device 60 for cooling the respective kneading zones K1 to K5 and the product discharge zone V. .

【0075】上記電熱ジャケット90は、内部にニクロ
ム線や炭化珪素等の通電発熱体が内装された環状のケー
シングを備えて構成されている。かかるケーシングが装
置本体20に外嵌されることにより、通電発熱体の発熱
で装置本体20内および製品排出部40内が加熱される
ようになっている。
The electric heating jacket 90 is provided with an annular casing in which an electric heating element such as a nichrome wire or silicon carbide is provided. When the casing is externally fitted to the apparatus main body 20, the inside of the apparatus main body 20 and the inside of the product discharge section 40 are heated by the heat generated by the current-carrying heating element.

【0076】このような電熱ジャケット90としては、
第一混練ゾーンK1に設けられた第一ジャケット91
と、第二混練ゾーンK2に設けられた第二ジャケット9
2と、第三混練ゾーンK3に設けられた第三ジャケット
93と、第四混練ゾーンK4に設けられた第四ジャケッ
ト94と、第五混練ゾーンK5に設けられた第五ジャケ
ット95と、押出しゾーンPに設けられた第六ジャケッ
ト96と、製品排出ゾーンVに設けられた第七ジャケッ
ト97との7基が採用されている。
As such an electric heating jacket 90,
First jacket 91 provided in first kneading zone K1
And a second jacket 9 provided in the second kneading zone K2.
2, a third jacket 93 provided in the third kneading zone K3, a fourth jacket 94 provided in the fourth kneading zone K4, a fifth jacket 95 provided in the fifth kneading zone K5, and an extrusion zone. Seven units, a sixth jacket 96 provided in P and a seventh jacket 97 provided in the product discharge zone V, are employed.

【0077】かかる各電熱ジャケット91〜97には、
電源装置99から所定量の電力が供給され、これによる
通電発熱体の発熱によって各混練ゾーンK1〜K5、押
出しゾーンPおよび製品排出ゾーンVがそれぞれ別個に
所定の温度に加熱されるようになっている。
In each of the electric heating jackets 91 to 97,
A predetermined amount of electric power is supplied from the power supply device 99, and the kneading zones K1 to K5, the extrusion zone P, and the product discharge zone V are separately heated to predetermined temperatures by the heat generated by the energizing heating elements. I have.

【0078】なお、上記各ゾーンの内、混練ゾーンK1
〜K5については、精密な温度管理が必要であることか
ら、つぎに詳述する冷媒供給装置60との協働によって
各混練ゾーンK1〜K5が上記第一〜第五温度T1〜T
5になるように制御される。これに対し、押出しゾーン
Pおよび製品排出ゾーンVの温度については、機能性樹
脂G1が樹脂樹脂溶融温度Tm(図6)より高温でさえ
あればよく、従って、本実施形態においては、冷媒供給
装置60を利用した精密な温度制御は行われない。
The kneading zone K1 of the above zones is used.
As for K5 to K5, precise temperature control is necessary, so that each of the kneading zones K1 to K5 is operated in cooperation with the refrigerant supply device 60 described in detail below.
5 is controlled. On the other hand, as for the temperatures of the extrusion zone P and the product discharge zone V, it is sufficient that the functional resin G1 is higher than the resin resin melting temperature Tm (FIG. 6). Precise temperature control using 60 is not performed.

【0079】そして、このような電熱ジャケット90に
は、混練装置10の近傍に設けられた電源装置99から
の電力が供給されるようになっている。本実施形態にお
いては、第一〜第五ジャケット91〜95にはそれぞれ
固有の電力が供給されている。各混練ゾーンK1〜K5
の温度制御は第一〜第五ジャケット91〜95への電力
供給量の制御と、冷媒供給装置60からの熱媒体流通路
27,28への冷媒供給量の制御とによって行うように
なされているのに対し、押出しゾーンPおよび製品排出
ゾーンVの温度制御については第六および第七ジャケッ
ト96,97に対する電力供給量の制御のみで行うよう
になされている。
The electric heating jacket 90 is supplied with electric power from a power supply device 99 provided near the kneading device 10. In the present embodiment, unique electric power is supplied to the first to fifth jackets 91 to 95, respectively. Each kneading zone K1 to K5
Is controlled by controlling the amount of electric power supplied to the first to fifth jackets 91 to 95 and controlling the amount of refrigerant supplied from the refrigerant supply device 60 to the heat medium passages 27 and 28. On the other hand, the temperature control of the extrusion zone P and the product discharge zone V is performed only by controlling the power supply to the sixth and seventh jackets 96 and 97.

【0080】上記冷媒供給装置60は、内部に冷凍機等
からなる冷熱源と、この冷熱源によって冷却された水や
冷却オイル等の冷媒を送出する複数基の冷媒送出ポンプ
とを有している。
The refrigerant supply device 60 has therein a cold heat source such as a refrigerator or the like, and a plurality of refrigerant delivery pumps for delivering a coolant such as water or cooling oil cooled by the cold heat source. .

【0081】そして、第一混練ゾーンK1に対応した冷
媒送出ポンプと第一混練ゾーンK1の冷熱媒体流通路2
7,28との間には第一往管路61が設けられ、第二混
練ゾーンK2に対応した冷媒送出ポンプと第二混練ゾー
ンK2の冷熱媒体流通路27,28との間には第二往管
路62が設けられ、第三混練ゾーンK3に対応した冷媒
送出ポンプと第三混練ゾーンK3の冷熱媒体流通路2
7,28との間には第三往管路63が設けられ、第四混
練ゾーンK4に対応した冷媒送出ポンプと第四混練ゾー
ンK4の冷熱媒体流通路27,28との間には第四往管
路64が設けられ、第五混練ゾーンK5に対応した冷媒
送出ポンプと第五混練ゾーンK5の冷熱媒体流通路2
7,28との間には第五往管路65が設けられている。
Then, the refrigerant delivery pump corresponding to the first kneading zone K1 and the cooling medium flow passage 2 of the first kneading zone K1
7 and 28, a first outward pipe 61 is provided, and a second outgoing line 61 is provided between the refrigerant delivery pump corresponding to the second kneading zone K2 and the cooling medium flow passages 27 and 28 of the second kneading zone K2. An outgoing line 62 is provided, and a refrigerant delivery pump corresponding to the third kneading zone K3 and the cooling medium flow passage 2 of the third kneading zone K3
A third outward pipe 63 is provided between the fourth kneading zone K4 and the cooling medium flow passages 27 and 28 of the fourth kneading zone K4. An outgoing line 64 is provided, and a refrigerant delivery pump corresponding to the fifth kneading zone K5 and the cooling medium flow passage 2 of the fifth kneading zone K5.
A fifth outgoing line 65 is provided between the first and second lines 7 and 28.

【0082】また、混練ゾーンK1〜K5で装置本体2
0内の超微粉体Uと原料樹脂Gとの混合物の温度調節用
に使用された後の冷媒は、1本の復管路66に集められ
て冷媒供給装置60に戻され、循環使用されるようにな
っている。かかる復管路66には、外気との熱交換で冷
媒を冷却する熱交換器67が設けられ、装置本体20内
で加熱された冷媒は、ここで一旦常温より若干高めの温
度にまで冷却された後に冷媒供給装置60に戻されるよ
うになっている。
In the kneading zones K1 to K5, the main unit 2
The refrigerant that has been used for adjusting the temperature of the mixture of the ultrafine powder U and the raw material resin G in 0 is collected in one return line 66, returned to the refrigerant supply device 60, and used for circulation. It has become so. The return pipe 66 is provided with a heat exchanger 67 for cooling the refrigerant by heat exchange with the outside air, and the refrigerant heated in the apparatus main body 20 is once cooled to a temperature slightly higher than normal temperature. After that, it is returned to the refrigerant supply device 60.

【0083】そして、冷媒供給装置60に戻された冷媒
は、冷熱源で所定の温度にまで冷却された後に後述の各
制御弁61a〜65aを介して往管路61〜65を通っ
て再度各混練ゾーンK1〜K5に向けて送り出されて循
環使用される。
Then, the refrigerant returned to the refrigerant supply device 60 is cooled to a predetermined temperature by a cold heat source, and then passes through control pipes 61a to 65a, which will be described later, and passes through outgoing pipes 61 to 65 again to return to each other. The mixture is sent out to the kneading zones K1 to K5 and is circulated.

【0084】上記第一往管路61には第一制御弁61a
が、第二往管路62には第二制御弁62aが、第三往管
路63には第三制御弁63aが、第四往管路64には第
四制御弁64aが、第五往管路65には第五制御弁65
aがそれぞれ設けられ、これらの制御弁61a〜65a
の開閉操作による冷媒の流量調整と、熱媒体流通路2
7,28への電力供給量の制御とで各混練ゾーンK1〜
K5の温度が制御されるようになっている。
The first outgoing line 61 has a first control valve 61a.
However, the second control valve 62a is provided in the second outgoing line 62, the third control valve 63a is provided in the third outgoing line 63, the fourth control valve 64a is provided in the fourth outgoing line 64, and the fifth outgoing line is provided. A fifth control valve 65 is provided in the line 65.
a are provided respectively, and these control valves 61a to 65a
Adjustment of the refrigerant flow rate by opening and closing operations of the heat medium flow passage 2
The control of the amount of power supply to each of the kneading zones K1 to K7
The temperature of K5 is controlled.

【0085】図6は、各混練ゾーンK1〜K5、押出し
ゾーンPおよび製品排出ゾーンVの温度推移を示すグラ
フであり、横軸に第一混練ゾーンK1の始点からの距離
を設定しているとともに、縦軸に温度を設定している。
このグラフにおける温度推移の曲線は、高めで推移する
ものと、低めで推移するものと存在し、これら両推移曲
線間の点描されている範囲内の温度推移で混練装置10
が運転される。どのような温度推移を採用するかは、原
料樹脂Gの種類によって決められる。
FIG. 6 is a graph showing the temperature transition of each of the kneading zones K1 to K5, the extrusion zone P and the product discharge zone V. The horizontal axis indicates the distance from the starting point of the first kneading zone K1. The temperature is set on the vertical axis.
The curves of the temperature transition in this graph include those that change at a high rate and those that change at a low rate.
Is driven. Which temperature transition is adopted is determined by the type of the raw material resin G.

【0086】このような温度制御が行われるのは、以下
の理由による。すなわち、超微粉体Uは、一つ一つは径
寸法がナノオーダーの非常に細かいものではあるが、こ
れらの多数がファン・デル・ワールス力によって凝集し
て、いわゆる二次粒子が形成され、この二次粒子があた
かも一つの粒子であるが如き挙動を示すため、かかる二
次粒子の集合体である超微粉体Uを単に溶融状態の原料
樹脂Gに供給して混練しても、二次粒子が原料樹脂G内
に分散するだけであり、二次粒子が解砕して一つ一つの
微粒子(一次粒子)が原料樹脂G内に均一に分散するよ
うなことは起こらない。
Such temperature control is performed for the following reason. In other words, each of the ultrafine powders U has a very small diameter of nano-order, but many of them are aggregated by van der Waals force to form so-called secondary particles. However, since the secondary particles behave as if they were one particle, even if the ultrafine powder U, which is an aggregate of such secondary particles, is simply supplied to the raw material resin G in a molten state and kneaded, Only the secondary particles are dispersed in the raw material resin G, and the secondary particles are not disintegrated and individual fine particles (primary particles) are not uniformly dispersed in the raw material resin G.

【0087】そこで、本実施形態においては、原料樹脂
Gを加熱溶融して液状とし、一旦この液状の原料樹脂G
内に二次粒子を均等に分散させ、その後、温度を精密に
制御して原料樹脂Gを軟化状態と、半固体状態との間で
複数回状態変化させ、半固体状態のときに回転している
回転円盤23とシリンダ21および固定円盤24との間
で生じる剪断力によって原料樹脂G内に分散している二
次粒子を破断して解砕し、半溶融状のときに回転円盤2
3の回転によって解砕された二次粒子を原料樹脂G内に
均一に分散させ、この二次粒子の剪断処理および分散処
理を繰り返すことによって超微粉体Uの粒子の一つ一つ
(すなわち一次粒子)を原料樹脂G内に均一に分散させ
るようにしており、そのために(すなわち原料樹脂Gを
順番に半溶融状と半固化状とに状態設定するために)装
置本体20内の混練ゾーン毎の精密な温度制御が必要に
なるのである。
Therefore, in the present embodiment, the raw material resin G is heated and melted to a liquid state, and once the liquid raw material resin G
The secondary particles are evenly dispersed in the resin resin G, and thereafter, the temperature is precisely controlled to change the state of the raw material resin G between the softened state and the semi-solid state a plurality of times. The secondary particles dispersed in the raw material resin G are broken and broken by the shearing force generated between the rotating disk 23 and the cylinder 21 and the fixed disk 24, and the rotary disk 2 is in a semi-molten state.
The secondary particles pulverized by the rotation of No. 3 are uniformly dispersed in the raw material resin G, and by repeating the shearing treatment and the dispersion treatment of the secondary particles, each of the particles of the ultrafine powder U (ie, The primary particles) are uniformly dispersed in the raw material resin G. For this purpose (ie, in order to set the raw material resin G into a semi-molten state and a semi-solidified state in order), a kneading zone in the apparatus main body 20 is used. Precise temperature control is required every time.

【0088】この温度制御は、電熱ジャケット90の通
電発熱体に供給される電源装置99からの電力と、ケー
シング25の第一冷熱媒体流通路27(図2)および固
定円盤24の第二冷熱媒体流通路28に供給される冷媒
の流量を制御することにより行われる。
The temperature control is performed by controlling the power from the power supply 99 supplied to the energizing heating element of the electric heating jacket 90, the first cooling medium flow passage 27 (FIG. 2) of the casing 25 and the second cooling medium of the fixed disk 24. This is performed by controlling the flow rate of the refrigerant supplied to the flow passage 28.

【0089】そして、本実施形態においては、原料樹脂
Gの融点である樹脂溶融温度Tmを基準とし、超微粉体
Uを原料樹脂G内に分散させるときには原料樹脂Gの温
度が樹脂溶融温度Tmの近辺の温度になるように温度制
御する一方、原料樹脂Gを半固化状にして剪断すること
により半固化状の原料樹脂G内に固定されている二次粒
子を解砕するときには原料樹脂Gの温度が樹脂溶融温度
Tmより低温の樹脂熱変形温度Tm′の近辺の温度にな
るように温度制御している。樹脂溶融温度Tmは、原料
樹脂Gを加熱していった場合に完全に溶融して液状にな
る温度であり、樹脂熱変形温度Tm′は、原料樹脂が熱
変形を起して半固体状態になる温度である。樹脂溶融温
度Tmより高い温度領域で、図6に示すように、溶融液
相剪断領域が設定される。
In the present embodiment, based on the resin melting temperature Tm, which is the melting point of the raw resin G, when the ultrafine powder U is dispersed in the raw resin G, the temperature of the raw resin G is set to the resin melting temperature Tm. The temperature of the raw resin G is controlled so as to be in the vicinity of, while the secondary resin fixed in the semi-solid raw resin G by crushing the raw resin G into a semi-solid state is sheared. Is controlled so that the temperature of the resin becomes a temperature near the resin heat deformation temperature Tm ′ lower than the resin melting temperature Tm. The resin melting temperature Tm is a temperature at which the raw resin G is completely melted and becomes liquid when the raw resin G is heated, and the resin thermal deformation temperature Tm 'is a semi-solid state in which the raw resin is thermally deformed. Temperature. In a temperature range higher than the resin melting temperature Tm, a melt phase shearing range is set as shown in FIG.

【0090】上記樹脂熱変形温度Tm′についてさらに
詳しく説明する。樹脂熱変形温度Tm′は、ASTM
(American Society of Test
ingMaterisl:米国規格協会)の試験法D−
647による試験で得られた、18.6kg/cm2
負荷が与えられた状態で樹脂が熱変形を開始する温度で
ある。この温度の近辺においては、原料樹脂Gは力が加
えられると容易に塑性変形するが流動性をほとんど示さ
ない、いわゆる半固体状態になるため、この樹脂熱変形
温度Tm′を目安にして原料樹脂G内の二次粒子を解砕
させる温度領域である冷却固相剪断領域が設定される。
The resin thermal deformation temperature Tm 'will be described in more detail. Resin thermal deformation temperature Tm 'is ASTM
(American Society of Test
ingMaterisl: American National Standards Institute) Test Method D-
This is the temperature at which the resin begins to thermally deform under a load of 18.6 kg / cm 2 , obtained in the test according to 647. In the vicinity of this temperature, the raw material resin G easily undergoes plastic deformation when a force is applied, but becomes a so-called semi-solid state showing almost no fluidity. A cooling solid-phase shearing region, which is a temperature region where the secondary particles in G are crushed, is set.

【0091】因みに、樹脂熱変形温度Tm′は、樹脂の
種類によって異なり、例えばメタクリル樹脂は60℃〜
80℃、ポリエチレンは、高密度のもので43℃〜52
℃、中密度のもので32℃〜41℃、低密度のもので2
4℃〜32℃である。
Incidentally, the resin thermal deformation temperature Tm 'differs depending on the type of the resin.
80 ° C., polyethylene is 43 ° C. to 52
32 ° C to 41 ° C for medium density, 2 for low density
4 ° C to 32 ° C.

【0092】そして、本実施形態における第一混練ゾー
ンK1〜第五混練ゾーンK5の温度である第一〜第五温
度T1〜T5、押出しゾーンPの温度である第六温度T
6および製品排出ゾーンVの温度である第七温度T7
は、原料樹脂Gの樹脂溶融温度Tmおよび樹脂熱変形温
度Tm′を基準にして以下のように設定されている(図
7参照)。 ・第一混練ゾーンK1 T1=Tm〜(Tm+α)℃ ・第二混練ゾーンK2 T2=(Tm′−20)〜(T
m′+β)℃ ・第三混練ゾーンK3 T3=(Tm′+γ)〜Tm℃ ・第四混練ゾーンK4 T4=(Tm′−20)〜(T
m′+β)℃ ・第五混練ゾーンK5 T5=Tm〜(Tm+δ)℃ ・押出しゾーンP T6=Tm〜(Tm+α)℃ ・製品排出ゾーンV T7=Tm〜(Tm+ε)℃。
The first to fifth temperatures T1 to T5, which are the temperatures of the first to fifth kneading zones K1 to K5, and the sixth temperature T, which is the temperature of the extrusion zone P in the present embodiment.
6 and a seventh temperature T7 which is the temperature of the product discharge zone V
Is set as follows based on the resin melting temperature Tm and the resin thermal deformation temperature Tm ′ of the raw material resin G (see FIG. 7). First kneading zone K1 T1 = Tm to (Tm + α) ° C. Second kneading zone K2 T2 = (Tm′−20) to (T
m ′ + β) ° C. Third kneading zone K3 T3 = (Tm ′ + γ) to Tm ° C. Fourth kneading zone K4 T4 = (Tm′−20) to (T
m ′ + β) ° C. Fifth kneading zone K5 T5 = Tm to (Tm + δ) ° C. Extrusion zone PT6 = Tm to (Tm + α) ° C. Product discharge zone V T7 = Tm to (Tm + ε) ° C.

【0093】本実施形態においては、上記「α」として
略35℃が、上記「β」として略25℃が、上記「γ」
として略20℃が、上記「δ」として略22℃が、上記
「ε」として略40℃が採用されている。このような
「α」〜「ε」の値は、多くの試験を積み重ねることに
よって得られた経験的な値である。
In the present embodiment, the above “α” is approximately 35 ° C., and the above “β” is approximately 25 ° C., and the above “γ”
About 20 ° C., about 22 ° C. as “δ”, and about 40 ° C. as “ε”. Such values of “α” to “ε” are empirical values obtained by accumulating many tests.

【0094】また、特に第二混練ゾーンK2および第四
混練ゾーンK4の温度を樹脂熱変形温度Tm′より20
℃低い温度を下限値としているのは、第二および第四混
練ゾーンK2,K4の温度(第二および第四温度T2,
T4)をこの下限値より低く設定すると、原料樹脂Gが
完全に固化してしまい、原料樹脂Gを分断するのに非常
に多くのエネルギーが消費され、エネルギー効率が低下
してしまうからであり、かかる不都合を回避するために
第二および第四温度T2,T4の設定下限値を樹脂熱変
形温度Tm′より20℃だけ低い温度にしている。
Further, in particular, the temperature of the second kneading zone K2 and the fourth kneading zone K4 is set at 20 degrees from the resin thermal deformation temperature Tm '.
The lower temperature is defined as the temperature of the second and fourth kneading zones K2 and K4 (the second and fourth temperatures T2 and K4).
If T4) is set to be lower than this lower limit, the raw material resin G is completely solidified, very much energy is consumed to divide the raw material resin G, and the energy efficiency is reduced. In order to avoid such inconvenience, the set lower limit of the second and fourth temperatures T2 and T4 is set to a temperature lower by 20 ° C. than the resin heat deformation temperature Tm ′.

【0095】そして、超微粉体ホッパー31(図1)お
よび原料樹脂ホッパー33から装置本体20の第一混練
ゾーンK1に導入された超微粉体Uおよび原料樹脂G
は、ここで第一ジャケット91の発熱と第一冷熱媒体流
通路27および第二冷熱媒体流通路28を流通している
冷媒からの冷熱とで調整された第一温度T1に加熱さ
れ、これによって原料樹脂Gは溶融状態になる。そし
て、溶融した原料樹脂Gは、スクリューフィーダ22の
回転による下流側に向けた推進力を得て下流側に移動し
ながら回転円盤23(第一回転円盤231および第二回
転円盤232)の回転によって超微粉体Uと混練され、
これによって超微粉体Uの二次粒子が均一に原料樹脂G
内に分散した二次粒子分散混練物が得られる。
Then, the ultrafine powder U and the raw resin G introduced from the ultrafine powder hopper 31 (FIG. 1) and the raw resin hopper 33 into the first kneading zone K1 of the apparatus main body 20.
Is heated to a first temperature T1 adjusted by the heat generated by the first jacket 91 and the cold heat from the refrigerant flowing through the first cooling medium passage 27 and the second cooling medium passage 28. The raw resin G is in a molten state. Then, the molten raw material resin G is obtained by the rotation of the rotary disk 23 (the first rotary disk 231 and the second rotary disk 232) while moving to the downstream side by obtaining the propulsive force directed downstream by the rotation of the screw feeder 22. Kneaded with ultra fine powder U,
As a result, the secondary particles of the ultrafine powder U are uniformly dispersed in the raw material resin G.
A kneaded product of secondary particles dispersed therein is obtained.

【0096】この二次粒子分散混練物は、第二混練ゾー
ンK2において第二温度T2で処理される。この第二温
度T2によって、今まで溶融状態であった原料樹脂G
は、半固体状態になる。この半固体状態の原料樹脂G中
には、先の第一混練ゾーンK1における分散処理によっ
て超微粉体Uの二次粒子が均一に分散された状態になっ
ている。そして、この半固体状態の原料樹脂Gが、回転
円盤23(第三回転円盤233および第四回転円盤23
4)の回転によって山状突起23bおよび鋸歯状突起2
1d(図3)により薄く削り取られるため、原料樹脂G
中の超微粉体Uの二次粒子が分断され、これが繰り返さ
れることにより二次粒子は効果的に解砕する。
This secondary particle dispersion kneaded material is treated at the second temperature T2 in the second kneading zone K2. By the second temperature T2, the raw material resin G which has been in a molten state until now is
Becomes a semi-solid state. The secondary particles of the ultrafine powder U are uniformly dispersed in the raw resin G in the semi-solid state by the dispersion treatment in the first kneading zone K1. Then, the raw resin G in the semi-solid state is supplied to the rotating disk 23 (the third rotating disk 233 and the fourth rotating disk 23).
By the rotation of 4), the ridge 23b and the saw-tooth protrusion 2 are formed.
1d (FIG. 3), the raw resin G
The secondary particles of the ultrafine powder U in the inside are divided, and by repeating this, the secondary particles are effectively broken.

【0097】この二次粒子が解砕した超微粉体Uと原料
樹脂Gとの混合物は、つぎの第三混練ゾーンK3におい
て第三温度T3にまで加熱され、これによって原料樹脂
Gは軟化状態とされる。この状態で、上記混合物は、回
転円盤23(第五回転円盤235および第六回転円盤2
36)の回転により混練されるため、第二混練ゾーンK
2で解砕されて小さくなった超微粉体Uの二次粒子が原
料樹脂G内に分散されることになる。
The mixture of the ultrafine powder U in which the secondary particles are crushed and the raw material resin G is heated to the third temperature T3 in the next third kneading zone K3, whereby the raw material resin G is in a softened state. It is said. In this state, the mixture is supplied to the rotating disk 23 (the fifth rotating disk 235 and the sixth rotating disk 2).
36), the second kneading zone K
The secondary particles of the ultrafine powder U that has been crushed and reduced in Step 2 are dispersed in the raw material resin G.

【0098】ついで、第四混練ゾーンK4においては、
原料樹脂Gは第四温度T4の環境で上記第二混練ゾーン
K2におけるのと同一の二次粒子の解砕処理が行われ、
二次粒子がほとんど存在しない状態とされる。そして、
二次粒子の解砕が略完了した混合物は、第五温度T5に
設定された第五混練ゾーンK5に導入され、これによっ
て原料樹脂Gは完全な液状となる。この液状の原料樹脂
Gが回転円盤23(第九回転円盤239および第十回転
円盤2310)の回転によって攪拌されることにより、
超微粉体Uの微細な一粒ずつが原料樹脂G内に均等に分
散されて溶融状態の機能性樹脂G1となる。
Next, in the fourth kneading zone K4,
In the environment of the fourth temperature T4, the raw material resin G is subjected to the same secondary particle crushing treatment as in the second kneading zone K2,
It is assumed that there are almost no secondary particles. And
The mixture in which the disintegration of the secondary particles has been substantially completed is introduced into the fifth kneading zone K5 set at the fifth temperature T5, whereby the raw material resin G becomes completely liquid. The liquid raw material resin G is stirred by the rotation of the rotating disk 23 (the ninth rotating disk 239 and the tenth rotating disk 2310),
Each fine particle of the ultrafine powder U is evenly dispersed in the raw resin G to become the functional resin G1 in a molten state.

【0099】このようにして得られた機能性樹脂G1
は、第十シリンダ2110から製品排出筒41内の押出
しゾーンPに向けて排出され、さらにダイ部材42にお
いて第七ジャケット97により第六温度T6よりさらに
高温の第七温度T7にまで加熱されたのち系外に排出さ
れる。このようにされるのは、ダイ部材42の口金部に
での機能性樹脂G1の押出し抵抗を低下させるためと、
機能性樹脂G1が外部に排出された後に外気に曝され急
激に温度降下して固化するのを防止するためである。
The functional resin G1 thus obtained
Is discharged from the tenth cylinder 2110 toward the extrusion zone P in the product discharge cylinder 41, and further heated by the seventh jacket 97 at the die member 42 to the seventh temperature T7 which is higher than the sixth temperature T6. It is discharged out of the system. The reason for this is to reduce the extrusion resistance of the functional resin G1 at the base of the die member 42,
This is for preventing the functional resin G1 from being exposed to the outside air after being discharged to the outside and suddenly dropping in temperature to be solidified.

【0100】図7は、混練装置10の運転制御の一実施
形態を示すブロック図である。この図に示すように、混
練装置10の運転制御のために混練装置10の近傍に制
御装置70が設けられている。この制御装置70は、中
央演算処理装置であるCPU(central pro
cessing unit)71と、このCPU71に
付設された入出力装置72と、必要データを一時的に記
憶するRAM(random access memo
ry)73と、制御プログラムを記憶したROM(re
ad only memory)74とを備えて構成さ
れている。
FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of the operation control of the kneading apparatus 10. As shown in FIG. As shown in this figure, a control device 70 is provided near the kneading device 10 for controlling the operation of the kneading device 10. The control device 70 includes a central processing unit (CPU) (central pro
sessing unit) 71, an input / output device 72 attached to the CPU 71, and a RAM (random access memory) for temporarily storing necessary data.
ry) 73 and a ROM (re
ad only memory) 74.

【0101】上記入出力装置72は、混練装置10の運
転に必要な各種の運転条件などのデータをCPU71へ
入力するとともに、CPU71が行う所定の演算の演算
結果や、現に実施されている混練装置10の運転状況や
時には警報などを出力するものであり、キーボードやマ
ウス等からなる入力装置と、各種の情報を画面表示する
ディスプレー装置や各種の情報を印字出力するプリンタ
等を備えている。
The input / output device 72 inputs data such as various operating conditions necessary for the operation of the kneading apparatus 10 to the CPU 71, and also calculates the results of predetermined calculations performed by the CPU 71 and the kneading apparatus currently being implemented. The device 10 outputs an operation status and sometimes an alarm, and includes an input device such as a keyboard and a mouse, a display device for displaying various information on a screen, a printer for printing and outputting various information, and the like.

【0102】一方、第一混練ゾーンK1の適所には第一
温度センサ81が、第二混練ゾーンK2の適所には第二
温度センサ82が、第三混練ゾーンK3の適所には第三
温度センサ83が、第四混練ゾーンK4の適所には第四
温度センサ84が、第五混練ゾーンK5の適所には第五
温度センサ85が、押出しゾーンPの適所には第六温度
センサ86が、製品排出ゾーンVの適所には第七温度セ
ンサ87がそれぞれ設けられ、これらの温度センサ81
〜87からの温度検出信号は、逐一CPU71に入力さ
れ、これに基く制御信号が各制御弁61a〜65aへ出
力され、制御弁61a〜65aの開度がフィードバック
制御で調節されることによる冷媒の流量調節で電熱ジャ
ケット90によって加熱されている各混練ゾーンK1〜
K5の温度が精密に制御されるようになっている。
On the other hand, a first temperature sensor 81 is located at an appropriate location in the first kneading zone K1, a second temperature sensor 82 is located at an appropriate location in the second kneading zone K2, and a third temperature sensor is located at an appropriate location in the third kneading zone K3. 83, a fourth temperature sensor 84 in an appropriate place in the fourth kneading zone K4, a fifth temperature sensor 85 in an appropriate place in the fifth kneading zone K5, a sixth temperature sensor 86 in an appropriate place in the extrusion zone P, Seventh temperature sensors 87 are provided at appropriate places in the discharge zone V, and these temperature sensors 81
The temperature detection signals from 〜87 to 8787 are input to the CPU 71 one by one, and a control signal based on this is output to each of the control valves 61a to 65a, and the opening degree of the control valves 61a to 65a is adjusted by the feedback control. Each of the kneading zones K1 to K1 heated by the electric heating jacket 90 by adjusting the flow rate.
The temperature of K5 is precisely controlled.

【0103】また、上記超微粉体側秤量センサ37cお
よび原料樹脂側秤量センサ38cによる超微粉体Uおよ
び原料樹脂Gの切出し流量の検出信号も逐一CPU71
に入力され、これに基く制御信号が超微粉体側駆動モー
タ32aおよび原料樹脂側駆動モータ34aへ出力さ
れ、各駆動モータ32a,34aの回転数がフィードバ
ック制御で調節されることにより、超微粉体Uおよび原
料樹脂Gの切出し流量が制御されるようになっている。
The detection signals of the cut-out flow rates of the ultrafine powder U and the raw material resin G by the ultrafine powder side weighing sensor 37c and the raw resin side weighing sensor 38c are also sequentially transmitted to the CPU 71.
And a control signal based on this is output to the ultrafine powder side drive motor 32a and the raw material resin side drive motor 34a, and the number of revolutions of each drive motor 32a, 34a is adjusted by feedback control, whereby the ultrafine powder is adjusted. The cutting flow rate of the powder U and the raw material resin G is controlled.

【0104】以下、このような制御装置70による混練
装置10の運転制御についてさらに詳細に説明する。混
練装置10の運転に当たっては、予めCPU71からの
制御信号によって電源装置99を介して電力が各電熱ジ
ャケット91〜97の通電発熱体に供給され、これによ
って各混練ゾーンK1〜K5、押出しゾーンPおよび製
品排出ゾーンVが所定の温度にまで加熱された状態とさ
れる。また、超微粉体ホッパー31および原料樹脂ホッ
パー33には予め所定量の超微粉体Uおよび原料樹脂G
がそれぞれ装填されている。
Hereinafter, the operation control of the kneading device 10 by the control device 70 will be described in more detail. In the operation of the kneading apparatus 10, electric power is supplied to the energizing heating elements of each of the electric heating jackets 91 to 97 in advance by a control signal from the CPU 71 via the power supply device 99, whereby each of the kneading zones K1 to K5, the extrusion zone P and The product discharge zone V is heated to a predetermined temperature. Also, a predetermined amount of the ultrafine powder U and the raw resin G are previously stored in the ultrafine powder hopper 31 and the raw resin hopper 33, respectively.
Are loaded respectively.

【0105】この状態で入出力装置72にその運転に係
る超微粉体Uおよび原料樹脂Gの設定切出し量、および
混練ゾーンK1〜K5および製品排出ゾーンVの設定温
度が入力される。ついでCPU71から駆動装置26お
よび各駆動モータ32a,34aに向けて駆動信号が出
力されることにより、スクリューフィーダ22が回転す
るとともに、各コンベヤ32,34も周回して各ホッパ
ー31,33から超微粉体Uおよび原料樹脂Gが切り出
される。
In this state, the set cut-out amount of the ultrafine powder U and the raw material resin G and the set temperatures of the kneading zones K1 to K5 and the product discharge zone V are input to the input / output device 72 in this state. Then, when a drive signal is output from the CPU 71 to the drive unit 26 and each of the drive motors 32a and 34a, the screw feeder 22 is rotated, and the conveyors 32 and 34 are also rotated so that the hoppers 31 and 33 transmit ultra-fine signals. Powder U and raw resin G are cut out.

【0106】このとき、各秤量センサ37c,38cか
らの検出信号が逐一CPU71に入力され、この検出信
号の値が予め入力されている設定切出し流量の値と比較
され、検出信号の値の方が小さいときは駆動モータ32
a,34aの回転数をアップさせる信号がCPU71か
ら出力される一方、逆のときは駆動モータ32a,34
aの回転数をダウンさせる信号がCPU71から出力さ
れ、これによって各ホッパー31,33からは各コンベ
ヤ32,34により常に適量の超微粉体Uおよび原料樹
脂Gが切り出されることになる。
At this time, the detection signals from the respective weighing sensors 37c and 38c are input one by one to the CPU 71, and the value of the detection signal is compared with the value of the preset cut-out flow rate which is input in advance. Drive motor 32 when small
A signal for increasing the number of rotations of the drive motors 32a and 34a is output from the CPU 71.
The CPU 71 outputs a signal for reducing the number of rotations of a, whereby appropriate amounts of the ultrafine powder U and the raw material resin G are always cut out from the hoppers 31 and 33 by the respective conveyors 32 and 34.

【0107】そして、各コンベヤ32,34によって切
り出された超微粉体Uおよび原料樹脂Gは、中継筒35
および原料投入ホッパー36を介して装置本体20の第
一混練ゾーンK1に導入され、ここで原料樹脂Gが溶融
された状態の両者の混合物は、スクリューフィーダ22
の駆動回転により下流側に向けて移動し、各混練ゾーン
K1〜K5において、先に詳述したように、回転円盤2
3の回転により混合物中の超微粉体Uの二次粒子の解砕
および拡散が繰り返されて機能性樹脂G1になる。
The ultrafine powder U and the raw material resin G cut out by the respective conveyors 32 and 34 are connected to the relay cylinder 35.
And the raw material resin G is introduced into the first kneading zone K1 of the apparatus main body 20 via the raw material charging hopper 36, and the mixture of the raw material resin G and the melted resin is fed to the screw feeder 22.
Is moved toward the downstream side by the driving rotation of the rotating disk 2 in each of the kneading zones K1 to K5, as described in detail above.
By the rotation of 3, the disintegration and diffusion of the secondary particles of the ultrafine powder U in the mixture are repeated to form the functional resin G1.

【0108】かかる混練ゾーンK1〜K5における装置
本体20内の温度制御について、第一混練ゾーンK1を
例に挙げて説明する。上記CPU71は、第一温度セン
サ81からの検出信号が入力されると、この検出信号の
値と、予め入力されている設定温度の値(第一温度T
1)とを比較し、検出信号の値の方が設定温度より高い
場合には、第一制御弁61aに向けて弁の開度を大きく
する信号を出力する。これによる冷媒の流量の増加によ
って第一混練ゾーンK1における冷熱媒体流通路27,
28を介した混合物への冷媒の伝熱量が増大し、第一混
練ゾーンK1の温度は第一温度T1に向けて低下するこ
とになる。
The temperature control in the apparatus main body 20 in the kneading zones K1 to K5 will be described by taking the first kneading zone K1 as an example. When the detection signal from the first temperature sensor 81 is input, the CPU 71 determines the value of the detection signal and the value of the preset temperature (first temperature T).
If the value of the detection signal is higher than the set temperature, a signal for increasing the opening of the valve is output to the first control valve 61a. As a result, the flow rate of the cooling medium in the first kneading zone K1,
The amount of heat transfer of the refrigerant to the mixture via 28 increases, and the temperature of the first kneading zone K1 decreases toward the first temperature T1.

【0109】逆に第一温度センサ81の検出信号の値が
第一温度T1より低いときには、CPU71から第一制
御弁61aに向けて弁の開度を小さくする制御信号が出
力され、これによる冷媒の流量の減少で第一混練ゾーン
K1内の混合物に対する冷熱の供給量が減少し、第一混
練ゾーンK1の温度は第一温度T1に向けて上昇するこ
とになる。
On the other hand, when the value of the detection signal of the first temperature sensor 81 is lower than the first temperature T1, the CPU 71 outputs a control signal to the first control valve 61a to decrease the opening of the valve, thereby causing the refrigerant to flow. With the decrease in the flow rate, the supply of cold heat to the mixture in the first kneading zone K1 decreases, and the temperature of the first kneading zone K1 increases toward the first temperature T1.

【0110】このようなフィードバック制御が各混練ゾ
ーンK1〜K5で実行されることにより、各混練ゾーン
K1〜K5は、予め設定された設定温度が所定の許容温
度範囲で精密に維持されることになり、これによって原
料樹脂Gの所定温度での半固体状態および軟化状態を現
出させることが可能になり、先に説明したように超微粉
体Uの二次粒子の解砕および分散が適切に行われ、超微
粉体Uの単位粒子が均一に原料樹脂G内に分散した優れ
た機能性樹脂G1を得ることができる。
By performing such feedback control in each of the kneading zones K1 to K5, each of the kneading zones K1 to K5 can precisely maintain a preset temperature within a predetermined allowable temperature range. Thus, the semi-solid state and the softened state at a predetermined temperature of the raw material resin G can be exhibited, and the crushing and dispersion of the secondary particles of the ultrafine powder U are appropriately performed as described above. The functional resin G1 in which the unit particles of the ultrafine powder U are uniformly dispersed in the raw resin G can be obtained.

【0111】そして、押出しゾーンPおよび製品排出ゾ
ーンVにおいては、第六温度センサ86および第七温度
センサ87の検出信号に基いてCPU71から電源装置
99に向けて制御信号が出力され、電源装置99からの
第六ジャケット96および第七ジャケット97に対する
電力供給のオン・オフよって押出しゾーンPおよび製品
排出ゾーンV内が常に所定の許容温度範囲で設定温度
(第六温度T6および第七温度T7)になるように制御
される。
In the extrusion zone P and the product discharge zone V, a control signal is output from the CPU 71 to the power supply 99 based on the detection signals of the sixth temperature sensor 86 and the seventh temperature sensor 87, and the power supply 99 The inside of the extrusion zone P and the product discharge zone V are always set to the set temperatures (the sixth temperature T6 and the seventh temperature T7) within a predetermined allowable temperature range by turning on / off the power supply to the sixth jacket 96 and the seventh jacket 97 from the apparatus. Is controlled so that

【0112】以上詳述したように、本実施形態の混練装
置10は、シリンダ21内に同心で装着されたスクリュ
ーフィーダ22と、このスクリューフィーダ22に同心
で一体回転可能に取り付けられた複数の回転円盤23
と、この回転円盤23の側面に対向するように同心でシ
リンダ21に装着された複数の固定円盤24とを有する
混練装置10の使用を前提とし、シリンダ21内に原料
樹脂Gの溶融温度を基準温度とした複数の混練ゾーンK
1〜K5を形成するとともに、各混練ゾーンK1〜K5
は、基準温度付近で順番に高低となるようにし、スクリ
ューフィーダ22の駆動回転で超微粉体Uおよび原料樹
脂Gを複数の混練ゾーンK1〜K5に順次通すことによ
り原料樹脂Gに半固体状態と軟化状態とを繰り返させる
ようにしているため、超微粉体Uと原料樹脂Gとの混合
物は、スクリューフィーダ22の駆動により回転してい
る回転円盤23の表面とシリンダ21の内周面および固
定円盤24の表面との間を下流側に向かって移動しなが
ら、これらの間で混合物に作用する剪断力により混練・
捏和される。
As described in detail above, the kneading apparatus 10 of the present embodiment comprises a screw feeder 22 mounted concentrically in a cylinder 21 and a plurality of rotary feeders concentrically mounted on the screw feeder 22 so as to be integrally rotatable. Disk 23
It is assumed that a kneading apparatus 10 having a plurality of fixed disks 24 concentrically mounted on a cylinder 21 so as to face the side surface of the rotating disk 23 is used. Multiple kneading zones K with temperature
1 to K5, and each kneading zone K1 to K5
In the semi-solid state, the ultrafine powder U and the raw resin G are sequentially passed through a plurality of kneading zones K1 to K5 by driving the screw feeder 22 so that the height becomes higher and lower in the vicinity of the reference temperature. And the softened state are repeated, the mixture of the ultrafine powder U and the raw material resin G contains the surface of the rotating disk 23 rotating by the drive of the screw feeder 22, the inner peripheral surface of the cylinder 21, and While moving between the surface of the fixed disk 24 and the downstream side, the kneading / shearing is performed by the shear force acting on the mixture between them.
It is kneaded.

【0113】そして、装置本体20内には、基準温度の
近辺で順番に高低となるように形成された複数の混練ゾ
ーンK1〜K5が設けられ、第一混練ゾーンK1では原
料樹脂Gは溶融状態になり、第二混練ゾーンK2および
第四混練ゾーンK4では原料樹脂Gが半固体状態になる
一方、第三混練ゾーンK3および第五混練ゾーンK5で
は原料樹脂Gが軟化状態になるように温度設定されてい
るため、第二混練ゾーンK2および第四混練ゾーンK4
においては超微粉体Uがファン・デル・ワールス力で凝
集して形成された二次粒子が半固化した原料樹脂G内に
閉じ込められた状態になっており、かかる閉じ込められ
た状態の二次粒子は、半固化した周りの原料樹脂Gが回
転円盤23の回転で剪断力を受けて分断されたときに同
時に解砕され、第二混練ゾーンK2の下流側の第三混練
ゾーンK3においては、解砕された二次粒子は軟化状態
の原料樹脂G中に分散していき、第四混練ゾーンK4で
原料樹脂Gは再度半固体状態とされ、剪断力で二次粒子
が解砕される。
A plurality of kneading zones K1 to K5 are formed in the apparatus main body 20 so as to sequentially rise and fall near a reference temperature. In the first kneading zone K1, the raw material resin G is in a molten state. In the second kneading zone K2 and the fourth kneading zone K4, the temperature is set so that the raw material resin G is in a semi-solid state, while in the third kneading zone K3 and the fifth kneading zone K5, the raw material resin G is in a softened state. Therefore, the second kneading zone K2 and the fourth kneading zone K4
In this case, the secondary particles formed by agglomeration of the ultrafine powder U by the van der Waals force are in a state of being confined in the semi-solidified raw material resin G. The particles are simultaneously disintegrated when the semi-solidified raw material resin G is cut by receiving the shearing force by the rotation of the rotating disk 23, and in the third kneading zone K3 downstream of the second kneading zone K2, The crushed secondary particles are dispersed in the softened raw material resin G, and the raw material resin G is again brought into a semi-solid state in the fourth kneading zone K4, and the secondary particles are crushed by shearing force.

【0114】従って、超微粉体Uおよび原料樹脂Gが、
複数形成された高温と低温とからなる各混練ゾーンK1
〜K5を順次通過していくことにより、二次粒子の確実
な解砕とその後の分散とが繰り返され、最終的には超微
粉体Uの単位粒子が均一に原料樹脂G中に均一に分散さ
れた機能性樹脂が形成されることになる。
Therefore, the ultrafine powder U and the raw material resin G are
Each kneading zone K1 composed of a plurality of formed high and low temperatures
Through K5, the crushing of the secondary particles and the subsequent dispersion are repeated, and finally the unit particles of the ultrafine powder U are evenly distributed in the raw material resin G. A dispersed functional resin will be formed.

【0115】これによって、従来行われていたように、
原料樹脂Gを溶融温度より高温に加熱することによって
完全な液状とし、この液状の原料樹脂Gの中に超微粉体
Uを混入して単純に攪拌するような混練方法にあって
は、ファン・デル・ワールス力で強固に凝集した超微粉
体Uの二次粒子を解砕することが困難であり、超微粉体
Uを一次粒子の状態で原料樹脂G中に分散させることが
できず、従って、高品質の機能性樹脂を製造することが
できなかったが、本発明においては、従来のこのような
不都合が解消され、超微粉体Uを粒子単位で原料樹脂G
中に容易にかつ均一に分散させることが可能になり、高
品質の機能性樹脂を安価にかつ容易に製造することがで
きる。
As a result, as conventionally performed,
In a kneading method in which the raw resin G is heated to a temperature higher than the melting temperature to make it completely liquid, and the ultrafine powder U is mixed into the liquid raw resin G and the mixture is simply stirred, a fan is used. -It is difficult to disintegrate the secondary particles of the ultrafine powder U that has been strongly agglomerated by the Del Waals force, and the ultrafine powder U can be dispersed in the raw resin G in the form of primary particles. Therefore, a high-quality functional resin could not be produced. However, in the present invention, such inconvenience is conventionally solved, and the ultrafine powder U is converted into the raw material resin G in units of particles.
It is possible to easily and uniformly disperse the resin therein, and a high-quality functional resin can be easily manufactured at low cost.

【0116】本発明は、上記の実施形態に限定されるも
のではなく、以下の内容をも包含するものである。
The present invention is not limited to the above embodiment, but includes the following contents.

【0117】(1)上記の実施形態においては、各混練
ゾーンK1〜K5は、それぞれ二つの回転円盤23と、
これらに対応した固定円盤24およびシリンダ21とを
備えているが、本発明は、混練ゾーンK1〜K5がそれ
ぞれ二つの回転円盤23によって構成されることに限定
されるものではなく、一つであってもよいし、三つ以上
であってもよい。
(1) In the above embodiment, each of the kneading zones K1 to K5 has two rotating disks 23,
Although a fixed disk 24 and a cylinder 21 corresponding to these are provided, the present invention is not limited to the kneading zones K1 to K5 each being constituted by two rotating disks 23, but one. Or three or more.

【0118】(2)上記の実施形態においては、混練ゾ
ーンとして第一混練ゾーンK1〜第五混練ゾーンK5の
五つのゾーンが形成されているが、本発明は、混練ゾー
ンが五つであることに限定されるものではなく、四つ以
下であってもよいし、六つ以上であってもよい。
(2) In the above embodiment, five kneading zones, that is, the first kneading zone K1 to the fifth kneading zone K5 are formed as kneading zones. However, in the present invention, there are five kneading zones. However, the number is not limited to four, and may be four or less, or six or more.

【0119】(3)上記の実施形態においては、混練装
置10に超微粉体Uおよび原料樹脂Gを貯留する超微粉
体ホッパー31および原料樹脂ホッパー33が設けら
れ、これら超微粉体ホッパー31および原料樹脂ホッパ
ー33から超微粉体Uおよび原料樹脂Gが装置本体20
に向けて同時に切り出されることにより装置本体20内
で始めて両者が混合されるようになされているが、本発
明は、超微粉体Uと原料樹脂Gとを装置本体20内で混
合することに限定されるものではなく、混練装置10と
は独立した別の装置で予め超微粉体Uと原料樹脂Gとの
混合物を調製して両者が混ざり合って二次粒子が分散し
た、例えば粒状物をつくっておき、この粒状物を装置本
体20に供給するようにしてもよい。この場合には、上
記実施形態の混練装置10において、第一混練ゾーンK
1を省略して第二混練ゾーンK2から混練処理を開始す
ることが可能になるため、第一混練ゾーンK1を省略し
得る分装置の小型化を図ることが可能になり、設備コス
トおよび運転コストの低減化に貢献することができる。
(3) In the above embodiment, the kneading device 10 is provided with the ultrafine powder hopper 31 and the raw resin hopper 33 for storing the ultrafine powder U and the raw resin G, respectively. The ultrafine powder U and the raw resin G are supplied from the apparatus
The two are mixed together for the first time in the apparatus main body 20 by being cut out toward the same. However, the present invention relates to mixing the ultrafine powder U and the raw material resin G in the apparatus main body 20. The present invention is not limited to this. A mixture of the ultrafine powder U and the raw material resin G is prepared in advance in another device independent of the kneading device 10, and the two are mixed to disperse the secondary particles. And the granular material may be supplied to the apparatus main body 20. In this case, in the kneading apparatus 10 of the above embodiment, the first kneading zone K
1 can be omitted and the kneading process can be started from the second kneading zone K2, so that the size of the apparatus can be reduced because the first kneading zone K1 can be omitted, and equipment costs and operation costs can be reduced. Can be reduced.

【0120】(4)上記の実施形態においては、各混練
ゾーンK1〜K5の温度調節用に使用される冷媒は、冷
媒供給装置60内の冷凍機等の冷熱源によって冷却され
たものを循環使用するようになされているが、本発明
は、冷媒を循環使用することに限定されるものではな
く、例えば冷媒として上水や工業用水を採用し、使い捨
てで使用するようにしてもよい。
(4) In the above embodiment, the refrigerant used for adjusting the temperature of each of the kneading zones K1 to K5 is a refrigerant cooled by a cold source such as a refrigerator in the refrigerant supply device 60 and is circulated. However, the present invention is not limited to the circulating use of the refrigerant. For example, tap water or industrial water may be used as the refrigerant, and the refrigerant may be used disposably.

【0121】(5)上記の実施形態においては、各混練
ゾーンK1〜K5、押出しゾーンPおよび製品排出ゾー
ンVを加熱するために電熱ジャケット90が用いられて
いるが、本発明は、上記各ゾーンK1〜K5、P、Vの
加熱に電熱ジャケット90を採用することに限定される
ものではなく、加熱蒸気を通すスチームジャケットや、
加熱オイルを通すオイルジャケット等の加熱媒体を熱源
として利用するものを採用してもよい。
(5) In the above embodiment, the electric heating jacket 90 is used to heat each of the kneading zones K1 to K5, the extrusion zone P, and the product discharge zone V. It is not limited to adopting the electric heating jacket 90 for heating of K1 to K5, P, V, a steam jacket for passing heated steam,
A device using a heating medium such as an oil jacket through which heating oil passes as a heat source may be employed.

【0122】(6)上記の実施形態においては、押出し
ゾーンPおよび製品排出ゾーンVは第六ジャケット96
および第七ジャケット97のみによる加熱で温度制御さ
れているが、こうする代わりに押出しゾーンPおよび製
品排出ゾーンVについても混練ゾーンK1〜K5と同様
に冷媒供給装置60からの冷媒を供給するようにし、こ
の冷媒と第六および第七ジャケット96,97との協働
で押出しゾーンPおよび製品排出ゾーンVの温度制御を
行うようにしてもよい。
(6) In the above embodiment, the extrusion zone P and the product discharge zone V are the sixth jacket 96
The temperature is controlled by heating only the seventh jacket 97, but instead of this, the refrigerant from the refrigerant supply device 60 is also supplied to the extrusion zone P and the product discharge zone V as in the kneading zones K1 to K5. The temperature of the extrusion zone P and the product discharge zone V may be controlled in cooperation with the refrigerant and the sixth and seventh jackets 96 and 97.

【0123】(7)上記の実施形態においては、混練分
散工程が第一〜第五混練ゾーンK1〜K5よって形成さ
れているが、本発明は、混練分散工程を第一〜第五混練
ゾーンK1〜K5によって形成することに限定されるも
のではなく、各ゾーンの各種の組み合わせが可能であ
る。
(7) In the above embodiment, the kneading and dispersing step is formed by the first to fifth kneading zones K1 to K5. However, according to the present invention, the kneading and dispersing step is performed by the first to fifth kneading zones K1 to K5. It is not limited to the formation by K5, and various combinations of each zone are possible.

【0124】すなわち、最低限の組み合わせとして原料
樹脂Gを樹脂溶融温度Tmの近辺の温度に設定する第二
混練ゾーンK2と、原料樹脂Gを樹脂溶融温度を越える
温度に設定する第五混練ゾーンK5とからなる組み合わ
せ、および第二混練ゾーンK2と、原料樹脂Gの温度を
樹脂溶融温度未満の温度に設定する第三混練ゾーンK3
とからなる組み合わせのいずれかを挙げることができ
る。
That is, as a minimum combination, a second kneading zone K2 for setting the raw material resin G to a temperature near the resin melting temperature Tm and a fifth kneading zone K5 for setting the raw material resin G to a temperature exceeding the resin melting temperature. And a third kneading zone K3 for setting the temperature of the raw material resin G to a temperature lower than the resin melting temperature.
Any of the combinations consisting of

【0125】混練ゾーンK2,K5を採用した場合に
は、原料樹脂G内に含まれた超微粉体Uの二次粒子がま
ず第二混練ゾーンK2において剪断力で解砕され、つぎ
の第五混練ゾーンK5において解砕された超微粉体Uが
流動状態の原料樹脂G中に均一に分散されるため、均質
な機能性樹脂G1を得ることができる。
When the kneading zones K2 and K5 are employed, the secondary particles of the ultrafine powder U contained in the raw material resin G are first crushed in the second kneading zone K2 by a shearing force, and Since the ultrafine powder U crushed in the five kneading zone K5 is uniformly dispersed in the raw material resin G in a fluidized state, a uniform functional resin G1 can be obtained.

【0126】また、混練ゾーンK2,K3を採用した場
合には、原料樹脂Gは、第三混練ゾーンK3で第五混練
ゾーンK5におけるより大きな剪断力を受けるため、超
微粉体Uの二次粒子の分散・解砕がより良好に行われ
る。
When the kneading zones K2 and K3 are employed, the raw material resin G is subjected to a larger shearing force in the fifth kneading zone K5 in the third kneading zone K3, so that the secondary resin Dispersion and disintegration of particles are performed more favorably.

【0127】また、上記の組み合わせにおいて、第二混
練ゾーンK2と第五混練ゾーンK5との間に第三混練ゾ
ーンK3を介設する組み合わせを採用してもよい。かか
る三つの混練ゾーンK2,K3,K5を採用することに
より、超微粉体Uと原料樹脂Gとの混合物が第二混練ゾ
ーンK2から第五混練ゾーンK5に移行する途中に第三
混練ゾーンK3で第五混練ゾーンK5におけるよりは大
きな剪断力を受け、最後の第五混練ゾーンK5で解砕し
た超微粉体Uが良好に原料樹脂G内に分散されるため、
より均質な機能性樹脂G1を得ることができる。
In the above combination, a combination in which a third kneading zone K3 is interposed between the second kneading zone K2 and the fifth kneading zone K5 may be adopted. By employing the three kneading zones K2, K3, and K5, the third kneading zone K3 is in the middle of the transition of the mixture of the ultrafine powder U and the raw material resin G from the second kneading zone K2 to the fifth kneading zone K5. In the fifth kneading zone K5, a larger shear force is applied, and the ultrafine powder U crushed in the last fifth kneading zone K5 is dispersed well in the raw material resin G.
A more homogeneous functional resin G1 can be obtained.

【0128】これらの組み合わせ、およびこれ以外の組
み合わせの例について一覧し得るように下記する。な
お、下記では、簡単な記述とするために、各ゾーンを示
すものとしてK1、K2等の記号のみを用いる。また、
第二混練ゾーンK2と第四混練ゾーンK4とは全く同一
の温度条件であるため、K4は用いずにK2のみを用い
ることとする。 K2+K5 K2+K3 K2+K3+K5 K2+K3+K2+K5 K2+K3+K2+K3+K2+K5 K1+K2+K5 K1+K2+K3 K1+K2+K3+K5 K1+K2+K3+K2+K3+K2+K5 なお、〜は、上記の実施形態と同様に、第二混練ゾ
ーンK2の前に原料樹脂Gの温度を樹脂溶融温度よりも
高温に加熱する工程を付加したものである。こうするこ
とによって超微粉体Uの二次粒子が予め原料樹脂G内へ
良好に分散されるため、第二混練ゾーンK2でより均一
な二次粒子の解砕処理が実現する。各混練ゾーンの組み
合わせについては、超微粉体Uや原料樹脂Gの種類、さ
らには要求される機能性樹脂G1の品質に応じて適宜選
択される。
The following is a list of examples of these combinations and other combinations. In the following, only symbols such as K1 and K2 are used to indicate each zone for a simple description. Also,
Since the second kneading zone K2 and the fourth kneading zone K4 have exactly the same temperature conditions, only K2 is used without using K4. K2 + K5 K2 + K3 K2 + K3 + K5 K2 + K3 K1 + K2 + K2 + K2 + K2 + K2 + K2 + K2 + K2 + K2 + K2 It is. By doing so, the secondary particles of the ultrafine powder U are satisfactorily dispersed in the raw resin G in advance, so that a more uniform secondary particle crushing process is realized in the second kneading zone K2. The combination of the kneading zones is appropriately selected according to the type of the ultrafine powder U and the raw resin G, and further, the required quality of the functional resin G1.

【0129】(8)上記の実施形態においては、混練装
置10として一軸式でシリンダ21にスクリューフィー
ダ22、回転円盤23および固定円盤24が設けられ
た、いわゆる石臼式のものが採用されているが、本発明
の混練方法は、混練装置として一軸式のものを採用する
ことに限定されるものではなく、外周面にスパイラルの
混練羽根を設けた二本の混練軸を、回転羽根が互いに当
接するように並設された、いわゆる二軸式の混練装置を
採用してもよい。
(8) In the above embodiment, a so-called stone-mill type kneading device 10 is used, in which a screw feeder 22, a rotating disk 23 and a fixed disk 24 are provided on a cylinder 21 as a single-shaft kneading device. However, the kneading method of the present invention is not limited to adopting a uniaxial type as a kneading device, but two kneading shafts provided with spiral kneading blades on the outer peripheral surface, the rotating blades contact each other. A so-called twin-screw kneading device may be employed.

【0130】(9)上記の実施形態においては、超微粉
体Uとして一種類のものを採用しているが、本発明は、
原料樹脂Gに混合される超微粉体Uが一種類であること
に限定されるものではなく、複数種類であってもよい。
(9) In the above embodiment, one kind of the ultrafine powder U is employed.
The type of the ultrafine powder U to be mixed with the raw material resin G is not limited to one type, but may be plural types.

【0131】[0131]

【実施例】(第一実施例)原料樹脂Gとしてポリビニル
クロライドを使用する一方、超微粉体Uとして赤色また
は青色の着色剤である粒子径が0.02〜0.05μm
のキナクリドンレッドまたはフタロシアニンブルーを用
い、60重量%の原料樹脂Gに40重量%の超微粉体U
(若干の安定剤、潤滑剤および可塑剤が添加されたも
の)を添加した混合物を170℃に加熱して一旦溶融状
態とした後、冷却ミキサーで60℃にまで冷却しながら
粒状に造粒したものをまず製造した。
EXAMPLES (First Example) Polyvinyl chloride is used as the raw material resin G, and the ultrafine powder U has a particle size of 0.02 to 0.05 μm, which is a red or blue colorant.
Of quinacridone red or phthalocyanine blue, and 40% by weight of ultrafine powder U
The mixture to which (some stabilizers, lubricants and plasticizers were added) was heated to 170 ° C. to be once in a molten state, and then granulated while cooling to 60 ° C. with a cooling mixer. Things were manufactured first.

【0132】ついで、この造粒物を、上記実施形態の装
置本体20に所定の切り出し量で順次装填して機能性樹
脂G1である着色樹脂を試作した。この試作において、
第一混練ゾーンK1の温度(第一温度T1)をポリビニ
ルクロライドの融点(150℃)より10℃高いの16
0℃に、第二混練ゾーンK2および第四混練ゾーンK4
の温度(第二温度T2および第四温度T4)を同60℃
低い90℃に、第三混練ゾーンK3の温度(第三温度T
3)を同40℃低い110℃に、第五混練ゾーンK5の
温度(第五温度T5)を165℃にそれぞれ設定した。
Next, the granulated material was sequentially loaded into the apparatus main body 20 of the above embodiment in a predetermined cut-out amount, and a colored resin as the functional resin G1 was prototyped. In this prototype,
The temperature of the first kneading zone K1 (first temperature T1) is raised by 16 ° C. higher than the melting point (150 ° C.) of polyvinyl chloride.
At 0 ° C., the second kneading zone K2 and the fourth kneading zone K4
(The second temperature T2 and the fourth temperature T4) at 60 ° C.
The temperature of the third kneading zone K3 (third temperature T
3) was set to 110 ° C. lower by 40 ° C., and the temperature of the fifth kneading zone K5 (fifth temperature T5) was set to 165 ° C.

【0133】因みに、上記試作に使用した混練装置10
としては、ケーシング25内のスクリューフィーダ22
の外径寸法が150mm、混練ゾーンK1〜K5内のス
クリューフィーダ22の外径寸法が140mm、回転円
盤23の外径寸法が180mm、製品押出し軸43の外
径寸法が100mm、ダイ部材42の環状排出孔42a
の孔径が1.8mmであり、駆動装置26のスクリュー
フィーダ22を回転駆動する出力が75kwのものを採
用した。
Incidentally, the kneading device 10 used in the above-mentioned trial production was used.
The screw feeder 22 in the casing 25
Has an outer diameter of 150 mm, an outer diameter of the screw feeder 22 in the kneading zones K1 to K5 is 140 mm, an outer diameter of the rotary disk 23 is 180 mm, an outer diameter of the product pushing shaft 43 is 100 mm, and an annular shape of the die member 42. Discharge hole 42a
Has a hole diameter of 1.8 mm and an output of driving the screw feeder 22 of the driving device 26 to rotate is 75 kW.

【0134】かかる混練装置10を運転することによっ
て、機能性樹脂G1である溶融状態の着色樹脂を1時間
当り150kgの割合で試作することができた。この着
色樹脂をホットカッターでカッティング処理することに
より造粒ペレットマスターバッチ顔料を得ることができ
た。
By operating the kneading apparatus 10, a trial production of the colored resin in the molten state as the functional resin G1 was made at a rate of 150 kg per hour. By subjecting this colored resin to cutting treatment with a hot cutter, a granulated pellet master batch pigment could be obtained.

【0135】得られた造粒ペレットマスターバッチ顔料
は、ポリビニルクロライドの中にキナクリドンレッドま
たはフタロシアニンブルーの超微粉体が、二次粒子が解
砕された状態で均一に分散され、顔料として優れたもの
であることを確認することができた。 (第二実施例)原料樹脂Gとしてスチレンアクリル共重
合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等からなるバイ
ンダーポリマーを使用する一方、超微粉体Uとして黒色
の着色剤である粒子径が16nm〜25nmのカーボン
ブラックを用い、40〜95重量%の原料樹脂Gに、3
〜15重量%と、帯電抑制剤および離型剤とを添加した
混合物を加熱して一旦溶融状態とした後、冷却ミキサー
で60℃にまで冷却しながら粒状に造粒したものをまず
製造した。
In the obtained granulated pellet master batch pigment, an ultrafine powder of quinacridone red or phthalocyanine blue was uniformly dispersed in polyvinyl chloride in a state where secondary particles were crushed, and the pigment was excellent. Was confirmed. (Second Example) While a binder polymer composed of a styrene-acryl copolymer, a polyester resin, an epoxy resin or the like is used as the raw material resin G, a black colorant having a particle size of 16 nm to 25 nm is used as the ultrafine powder U. Using carbon black, 40 to 95% by weight of raw resin G, 3
A mixture obtained by heating a mixture containing 1515% by weight, an antistatic agent and a release agent into a molten state once, and then cooling the mixture to 60 ° C. with a cooling mixer to produce granules first.

【0136】ついで、この造粒物を、上記実施形態の装
置本体20に所定の切り出し量で順次装填して機能性樹
脂G1である、電子写真用の黒色トナーを試作した。こ
の試作において、第一混練ゾーンK1の温度(第一温度
T1)を120℃に、第二混練ゾーンK2および第四混
練ゾーンK4の温度(第二温度T2および第四温度T
4)を65℃に、第三混練ゾーンK3の温度(第三温度
T3)を80℃に、第五混練ゾーンK5の温度(第五温
度T5)を110℃にそれぞれ設定した。
Then, the granules were sequentially loaded into the apparatus main body 20 of the above embodiment in a predetermined cut-out amount, and a black toner for electrophotography, which is the functional resin G1, was prototyped. In this prototype, the temperature of the first kneading zone K1 (first temperature T1) was set to 120 ° C., and the temperatures of the second kneading zone K2 and the fourth kneading zone K4 (second temperature T2 and fourth temperature T1) were set.
4) was set to 65 ° C, the temperature of the third kneading zone K3 (third temperature T3) was set to 80 ° C, and the temperature of the fifth kneading zone K5 (fifth temperature T5) was set to 110 ° C.

【0137】因みに、上記試作に使用した混練装置10
としては、第一実施例で使用したものと同一のものを用
いた。なお、駆動装置26のスクリューフィーダ22を
回転駆動する出力は、90kwに設定した。また、回転
円盤23の回転数は75rpmに設定した。
Incidentally, the kneading device 10 used in the above-mentioned trial production was used.
The same one as used in the first example was used. The output of the driving device 26 for rotating the screw feeder 22 was set to 90 kw. The rotation speed of the rotating disk 23 was set to 75 rpm.

【0138】このような条件での混練装置10の運転に
よって、機能性樹脂G1である溶融状態の黒色樹脂を1
時間当り110kgの割合で試作することができた。
By operating the kneading apparatus 10 under such conditions, the black resin in the molten state, which is the functional resin G1, is reduced by one.
A prototype could be produced at a rate of 110 kg per hour.

【0139】得られた黒色トナーは、バインダーポリマ
ーの中に超微粉体であるカーボンブラックが、二次粒子
が解砕された状態で均一に分散され、黒色トナーとして
優れたものであることを確認することができた。また、
黒色トナーの収率は85%〜92%となり、従来の収率
が60%〜65%であったことを勘案すると、本発明方
法によれば顕著な収率の向上を果し得ることを確認する
ことができた。
The obtained black toner shows that carbon black, which is an ultrafine powder, is uniformly dispersed in a binder polymer in a state where secondary particles are crushed, and is excellent as a black toner. I was able to confirm. Also,
The yield of the black toner was 85% to 92%, and considering that the conventional yield was 60% to 65%, it was confirmed that the yield of the present invention can be significantly improved by the method of the present invention. We were able to.

【0140】[0140]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、樹脂が固
体状態を保つ樹脂熱変形温度近辺の温度に設定した樹脂
固化ゾーンにおいて原料に剪断力を加えることにより原
料中の超微粉体を解砕する解砕処理工程と、樹脂がゴム
粘弾性状態または溶融状態となる樹脂溶融温度近辺の温
度に設定した樹脂分散ゾーンにおいて原料に剪断力を加
えることにより原料中に超微粉体を分散させる分散処理
工程とを含み、解砕処理工程の後に少なくとも1回の分
散処理工程を行うようにしているため、樹脂固化ゾーン
においては超微粉体がファン・デル・ワールス力で凝集
して形成された二次粒子が半固化した原料樹脂内に閉じ
込められた状態になっており、かかる閉じ込められた状
態の二次粒子は、固体状態の周りの原料樹脂が高い剪断
力を受けて分断されたときに同時に解砕されるととも
に、その下流側の樹脂分散ゾーンにおいて解砕された二
次粒子を原料樹脂中に分散させることができる。
According to the first aspect of the present invention, the ultrafine powder in the raw material is applied by applying a shearing force to the raw material in the resin solidification zone set at a temperature near the resin thermal deformation temperature at which the resin maintains a solid state. A crushing treatment step of crushing the resin, and applying a shearing force to the raw material in a resin dispersion zone set at a temperature near a resin melting temperature at which the resin becomes a rubber viscoelastic state or a molten state, thereby forming an ultrafine powder in the raw material. And a dispersion treatment step of dispersing, and at least one dispersion treatment step is performed after the crushing treatment step, so that the ultrafine powder is aggregated by van der Waals force in the resin solidification zone. The formed secondary particles are in a state of being confined in the semi-solidified raw material resin, and the secondary particles in the confined state are separated by the raw resin around the solid state being subjected to high shearing force. While being disintegrated at the same time were, secondary particles disintegrated in the resin dispersion zone on the downstream side can be dispersed in the raw material resin.

【0141】従って、超微粉体および原料樹脂を、樹脂
固化ゾーンと樹脂分散ゾーンとに通過させることによ
り、二次粒子の確実な解砕とその後の分散とにより最終
的には超微粉体の単位粒子が均一に原料樹脂中に均一に
分散された機能性樹脂を容易に形成することができ、超
微粉体を粒子単位で原料樹脂中に容易にかつ均一に分散
させることで高品質の機能性樹脂を連続的に大量にかつ
安価に製造することができる。
Therefore, by passing the ultrafine powder and the raw material resin through the resin solidification zone and the resin dispersion zone, the secondary particles are surely crushed and then dispersed to finally form the ultrafine powder. Functional resin in which the unit particles are uniformly dispersed in the raw material resin, and high quality by easily and uniformly dispersing the ultrafine powder in the raw resin in particle units Can be continuously produced in large quantities at low cost.

【0142】請求項2記載の発明によれば、解砕処理工
程と分散処理工程とを複数回繰り返すようにしているた
め、繰り返し処理で二次粒子の解砕および分散をより確
実に行うことができる。
According to the second aspect of the present invention, since the crushing process and the dispersion process are repeated a plurality of times, the crushing and dispersion of the secondary particles can be more reliably performed by the repetition process. it can.

【0143】請求項3記載の発明によれば、複数回の解
砕処理工程の間で行われる分散処理工程の樹脂分散ゾー
ンの温度は樹脂溶融温度以下に設定しているため、原料
樹脂は、複数回の解砕処理工程の間で行われる分散処理
工程での温度が樹脂溶融温度以下の温度に設定されてゴ
ム粘弾性状態になり、分散処理工程と解砕処理工程との
間の温度差を大きくしないで熱損失を抑えた上で、均一
かつ効率的な混練処理が実現することができる。
According to the third aspect of the present invention, since the temperature of the resin dispersion zone in the dispersion treatment step performed during a plurality of crushing treatment steps is set to be equal to or lower than the resin melting temperature, The temperature in the dispersion treatment step performed between the multiple crushing treatment steps is set to a temperature equal to or lower than the resin melting temperature to be in a rubber viscoelastic state, and the temperature difference between the dispersion treatment step and the crushing treatment step The heat loss is suppressed without increasing the size, and a uniform and efficient kneading process can be realized.

【0144】請求項4記載の発明によれば、最初の解砕
処理工程の前にも分散処理工程を行うようにしているた
め、超微粉体の二次粒子は、最初の解砕処理工程の前に
分散処理工程で分散され、つぎの解砕処理工程で二次粒
子の解砕を均一かつ効果的に行うことができる。
According to the fourth aspect of the present invention, since the dispersion treatment step is carried out even before the first crushing treatment step, the secondary particles of the ultrafine powder are removed from the first crushing treatment step. The secondary particles are dispersed in the dispersion treatment step before the crushing, and the secondary particles can be uniformly and effectively crushed in the next crushing treatment step.

【0145】請求項5記載の発明によれば、最初の解砕
処理工程の前に行う分散処理工程の樹脂分散ゾーンの温
度は樹脂溶融温度以上に設定しているため、混練装置か
らの混練物の排出が容易に行われ、生産効率が向上する
とともに、混練装置をそのまま射出成形装置として利用
することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the temperature of the resin dispersion zone in the dispersion treatment step performed before the first crushing treatment step is set to a temperature equal to or higher than the resin melting temperature. Can be easily discharged, the production efficiency can be improved, and the kneading device can be used as it is as an injection molding device.

【0146】請求項6記載の発明によれば、最後の分散
処理工程の樹脂分散ゾーンの温度を樹脂溶融温度以上に
設定しているため、最後の分散処理工程で超微粉体の樹
脂への分散処理の最終的な仕上げが行われ、製品として
の機能性樹脂を流動状態で系外に排出することができ
る。
According to the sixth aspect of the present invention, since the temperature of the resin dispersion zone in the last dispersion treatment step is set to be equal to or higher than the resin melting temperature, the ultrafine powder is added to the resin in the last dispersion treatment step. The final finishing of the dispersion treatment is performed, and the functional resin as a product can be discharged out of the system in a fluidized state.

【0147】請求項7記載の発明によれば、超微粉体と
原料樹脂との混合物は、スクリューフィーダの駆動によ
り回転している回転円盤の表面とシリンダの内周面およ
び固定円盤の表面との間を下流側に向かって移動しなが
ら、これらの間で混合物に作用する剪断力により混練・
捏和され、請求項1の発明と同様の作用を得ることがで
きる。
According to the seventh aspect of the present invention, the mixture of the ultrafine powder and the raw material resin is mixed with the surface of the rotating disk rotating by driving the screw feeder, the inner peripheral surface of the cylinder and the surface of the fixed disk. While moving toward the downstream side, the kneading and shearing force acts on the mixture between them.
By kneading, the same operation as the first aspect of the invention can be obtained.

【0148】そして、特に原料樹脂は、回転円盤と固定
円盤と挟持された状態でずり剪断作用による石臼効果に
よって混練されるため、二軸方式の混練装置に比べて原
料樹脂内に分散している二次粒子をより効率的に解砕す
ることができる。
In particular, since the raw material resin is kneaded by a stone mill effect by shearing action while being held between the rotating disk and the fixed disk, the raw material resin is dispersed in the raw material resin as compared with the twin-screw kneading apparatus. Secondary particles can be more efficiently disintegrated.

【0149】請求項8記載の発明によれば、各ゾーンに
おける樹脂の温度が加熱手段と冷却手段とを備えた温度
調節手段によって調節することができるため、例えば樹
脂が目標温度より高温になっているときには冷却手段に
よって冷却する一方、樹脂が目標温度より低温になって
いるときには加熱手段によって加熱することで樹脂を迅
速に目標温度に戻すことができ、加熱手段および冷却手
段のいずれか一方による温度調節に比べて、温度調節の
自由度を大きくした上で迅速かつ正確な温度調節を実現
することができる。
According to the eighth aspect of the present invention, the temperature of the resin in each zone can be adjusted by the temperature adjusting means provided with the heating means and the cooling means. When the resin is cooled by the cooling means when the temperature is lower than the target temperature, the resin can be quickly returned to the target temperature by heating by the heating means, and the temperature by one of the heating means and the cooling means. As compared with the adjustment, it is possible to realize quick and accurate temperature adjustment while increasing the degree of freedom of the temperature adjustment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にかかる混練装置の一実施形態を示す側
面断面視の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view of a side sectional view showing an embodiment of a kneading apparatus according to the present invention.

【図2】装置本体の一部を示す部分断面図である。FIG. 2 is a partial sectional view showing a part of the apparatus main body.

【図3】図2のA−A線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;

【図4】図2の一点鎖線で囲んだ部分の拡大断面図であ
る。
FIG. 4 is an enlarged sectional view of a portion surrounded by a dashed line in FIG. 2;

【図5】ケーシングの鋸歯状突起の一部断面斜視図であ
る。
FIG. 5 is a partial cross-sectional perspective view of a serrated projection of a casing.

【図6】各混練ゾーン、押出しゾーンおよび製品排出ゾ
ーンの温度推移を示すグラフであり、横軸に第一混練ゾ
ーンの始点からの距離を設定しているとともに、縦軸に
温度を設定している。
FIG. 6 is a graph showing the temperature transition of each kneading zone, extrusion zone and product discharge zone, in which the horizontal axis indicates the distance from the starting point of the first kneading zone, and the vertical axis indicates the temperature. I have.

【図7】混練装置の運転制御の一実施形態を示すブロッ
ク図である。
FIG. 7 is a block diagram showing one embodiment of operation control of the kneading apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

U 超微粉体 G 原料樹脂 G1 機能性樹脂 K1〜K5 第一〜第五混練ゾーン P 押出しゾーン V 製品排出ゾーン 10 混練装置 20 装置本体 21 シリンダ 211〜219 第一〜第九シリンダ 21a 肉薄部 21b 肉厚部 21c 装着孔 21d 鋸歯状突起 21e 円弧凹部 21f 弦部 21g 傾斜部 21h 隅部 22 スクリューフィーダ 22a 螺条 23 回転円盤 231〜2310 第一〜第十回転円盤 23a 鋸歯状突起 23b 山状突起 23c 谷状凹部 24 固定円盤 241〜2410 第一〜第十固定円盤 24a 肉厚部 24b 肉薄部 24c 貫通孔 25 ケーシング 25a 原料装入孔 26 駆動装置 26a スプライン軸 26b スプライン条 27 第一冷熱媒体流通路 28 第二冷熱媒体流通路 29 タイロッド 30 原料供給部 31 超微粉体ホッパー 32 コンベヤ 32a 超微粉体側駆動モータ 33 原料樹脂ホッパー 34 コンベヤ 34a 原料樹脂側駆動モータ 35 中継筒 36 原料投入ホッパー 37 超微粉体秤量器 38 原料樹脂秤量器 37a,38a 支点 37b,38b 天秤棒 37c 超微粉体側秤量センサ 38c 原料樹脂側秤量センサ 40 製品排出部 41 製品排出筒 41a フランジ 42 ダイ部材 42a 環状排出孔 43 製品押出し軸 23a,25d 鋸歯状突起 27,28 冷熱媒体流通路 60 冷媒供給装置 61 往管路 61a 制御弁 61〜65 第一〜第五往管路 61a〜65a 第一〜第五制御弁 66 復管路 67 熱交換器 70 制御装置 71 CPU 72 入出力装置 73 RAM 74 ROM 81〜86 第一〜第六温度センサ 90 電熱ジャケット 91〜97 第一〜第七ジャケット 99 電源装置 U Ultrafine powder G Raw material resin G1 Functional resin K1 to K5 First to fifth kneading zone P Extrusion zone V Product discharge zone 10 Kneading device 20 Main unit 21 Cylinder 211 to 219 First to ninth cylinder 21a Thin portion 21b Thick portion 21c Mounting hole 21d Serrated protrusion 21e Arc concave portion 21f Chord portion 21g Inclined portion 21h Corner 22 Screw feeder 22a Screw 23 Rotating disk 231 to 2310 First to tenth rotating disk 23a Serrated protrusion 23b Mountain-shaped protrusion 23c Valley-shaped concave portion 24 Fixed disk 241 to 2410 First to tenth fixed disk 24a Thick portion 24b Thin portion 24c Through hole 25 Casing 25a Raw material charging hole 26 Drive unit 26a Spline shaft 26b Spline strip 27 First cooling medium passage 28 Second cooling medium flow passage 29 Tie rod 30 Raw material supply unit DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrafine powder hopper 32 Conveyor 32a Ultrafine powder side drive motor 33 Raw material resin hopper 34 Conveyor 34a Raw material resin side drive motor 35 Relay tube 36 Raw material input hopper 37 Ultrafine powder weigher 38 Raw material resin weigher 37a, 38a Support points 37b, 38b Balance rod 37c Ultrafine powder side weighing sensor 38c Raw material resin side weighing sensor 40 Product discharge part 41 Product discharge cylinder 41a Flange 42 Die member 42a Annular discharge hole 43 Product extrusion shaft 23a, 25d Serrated protrusion 27, 28 Medium flow passage 60 Refrigerant supply device 61 Outgoing line 61a Control valve 61-65 First to fifth outgoing line 61a-65a First to fifth control valve 66 Return line 67 Heat exchanger 70 Control device 71 CPU 72 Output device 73 RAM 74 ROM 81 to 86 First to sixth temperature sensors 90 Electric heating jaws Kette 91-97 First-seventh jacket 99 Power supply

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超微粉体と樹脂とを含む原料を下流側に
移動させながら超微粉体と樹脂とを混練する混練方法で
あって、 樹脂が固体状態を保つ樹脂熱変形温度近辺の温度に設定
した樹脂固化ゾーンにおいて原料に剪断力を加えること
により原料中の超微粉体を解砕する解砕処理工程と、 樹脂がゴム粘弾性状態または溶融状態となる樹脂溶融温
度近辺の温度に設定した樹脂分散ゾーンにおいて原料に
剪断力を加えることにより原料中に超微粉体を分散させ
る分散処理工程とを含み、 解砕処理工程の後に少なくとも1回の分散処理工程を行
うことを特徴とする超微粉体と樹脂との混練方法。
1. A kneading method for kneading an ultrafine powder and a resin while moving a raw material containing the ultrafine powder and a resin to a downstream side, the method comprising: A crushing step of crushing the ultrafine powder in the raw material by applying a shearing force to the raw material in a resin solidification zone set at a temperature; and a temperature near a resin melting temperature at which the resin is in a rubber viscoelastic state or a molten state. A dispersing step of dispersing the ultrafine powder in the raw material by applying a shearing force to the raw material in the resin dispersion zone set in the above, wherein at least one dispersion processing step is performed after the crushing processing step. A method of kneading an ultrafine powder and a resin.
【請求項2】 解砕処理工程と分散処理工程とを複数回
繰り返すことを特徴とする請求項1記載の超微粉体と樹
脂との混練方法。
2. The method according to claim 1, wherein the crushing step and the dispersion step are repeated a plurality of times.
【請求項3】 複数回の解砕処理工程の間で行われる分
散処理工程の樹脂分散ゾーンの温度は樹脂溶融温度以下
に設定することを特徴とする請求項2記載の超微粉体と
樹脂との混練方法。
3. The ultrafine powder and resin according to claim 2, wherein the temperature of the resin dispersion zone in the dispersion treatment step performed between the plurality of crushing treatment steps is set to a resin melting temperature or lower. And kneading method.
【請求項4】 最初の解砕処理工程の前にも分散処理工
程を行うことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに
記載の超微粉体と樹脂との混練方法。
4. The method for kneading ultrafine powder and resin according to claim 1, wherein a dispersion treatment step is performed before the first crushing treatment step.
【請求項5】 最初の解砕処理工程の前に行う分散処理
工程の樹脂分散ゾーンの温度は樹脂溶融温度以上に設定
することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載
の超微粉体と樹脂との混練方法。
5. The ultrafine particle according to claim 1, wherein the temperature of the resin dispersion zone in the dispersion treatment step performed before the first crushing treatment step is set to be equal to or higher than the resin melting temperature. Kneading method of powder and resin.
【請求項6】 最後の分散処理工程の樹脂分散ゾーンの
温度は樹脂溶融温度以上に設定することを特徴とする請
求項1乃至5のいずれかに記載の超微粉体と樹脂との混
練方法。
6. The method for kneading ultrafine powder and resin according to claim 1, wherein the temperature of the resin dispersion zone in the last dispersion treatment step is set to a temperature equal to or higher than the resin melting temperature. .
【請求項7】 超微粉体と樹脂とを含む原料を下流側に
移動させながら超微粉体と樹脂とを混練する混練装置で
あって、超微粉体と原料樹脂とが装填されるシリンダ
と、このシリンダに同心で内装されるスクリューフィー
ダと、このスクリューフィーダに同心で一体回転可能に
取り付けられる複数の回転円盤と、この回転円盤の側面
に対向するように同心でシリンダに装着される複数の固
定円盤とが備えられ、シリンダ内に樹脂が固体状態を保
つ樹脂熱変形温度近辺の温度に設定する樹脂固化ゾーン
と、樹脂がゴム粘弾性状態または溶融状態となる樹脂溶
融温度近辺の温度に設定する樹脂分散ゾーンとを形成す
るとともに、各ゾーンにおける原料樹脂の温度を調節す
る温度調節手段が設けられていることを特徴とする超微
粉体と樹脂との混練装置。
7. A kneading apparatus for kneading an ultrafine powder and a resin while moving a raw material containing the ultrafine powder and a resin to a downstream side, wherein the ultrafine powder and the raw material resin are loaded. A cylinder, a screw feeder concentrically housed in the cylinder, a plurality of rotating disks concentrically and integrally rotatably mounted on the screw feeder, and concentrically mounted on the cylinder so as to face a side surface of the rotating disk. A plurality of fixed disks are provided, and a resin solidification zone is set at a temperature near a resin heat deformation temperature at which the resin maintains a solid state in a cylinder, and a temperature around a resin melting temperature at which the resin is in a rubber viscoelastic state or a molten state. A resin dispersion zone to be set in each zone, and a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the raw material resin in each zone is provided. Place.
【請求項8】 上記温度調節手段は、加熱手段と冷却手
段とを備えるものであることを特徴とする請求項7記載
の超微粉体と樹脂との混練装置。
8. The kneading apparatus according to claim 7, wherein said temperature adjusting means includes a heating means and a cooling means.
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