JP2005007658A - 連続混練装置およびその運転方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】緊急停止によりバレルの混練室内に多量の残留物が残留しても、この残留物を容易に排出することができる連続混練装置を提供する。
【解決手段】一端側に被混練原料を供給するための供給口１２を備え、他端側に混練物を排出するための排出口１４を備えたバレル２内に形成されたチャンバ３に、駆動装置７により回転され、前記供給口１２から供給された被混練原料を搬送するフィード部１８と被混練原料を混練する混練部１９を有する一対のスクリュー４が収容されてなる連続混練装置１において、前記バレル２に、前記チャンバ３内の前記フィード部１８に対応する位置とバレル３外部とを連通させる原料排出口２１を設けると共に、この原料排出口２１を自在に開閉する開閉蓋２２を設け、前記スクリュー４を可逆回転させる構成とする。
【選択図】 図 １
【解決手段】一端側に被混練原料を供給するための供給口１２を備え、他端側に混練物を排出するための排出口１４を備えたバレル２内に形成されたチャンバ３に、駆動装置７により回転され、前記供給口１２から供給された被混練原料を搬送するフィード部１８と被混練原料を混練する混練部１９を有する一対のスクリュー４が収容されてなる連続混練装置１において、前記バレル２に、前記チャンバ３内の前記フィード部１８に対応する位置とバレル３外部とを連通させる原料排出口２１を設けると共に、この原料排出口２１を自在に開閉する開閉蓋２２を設け、前記スクリュー４を可逆回転させる構成とする。
【選択図】 図 １
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続混練装置およびその運転方法の改善に係り、より詳しくは、緊急停止後の連続混練装置の再運転前に、バレル内の被混練原料を排出することにより、メインモータによる連続混練装置の再運転を容易ならしめるようにした連続混練装置およびその運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フィーダからホッパ、供給口を介してフィードゾーンに供給されたパウダー状、ペレット状、またはグラニュー状の樹脂等の被混練原料を混練する連続混練装置としては、例えば後述する構成になるものが知られている。以下、この連続混練装置の一例として二軸連続混練機を、全体構造を示すその側面断面図の図６を参照しながら説明する。
【０００３】
図６に示す符号５１は二軸連続混練機であって、この連続混練機５１はチャンバ（以下、バレルという。）５２を備えており、このバレル５２内には長手方向略円筒状の二連のチャンバ５３が断面示ほぼめがね孔形状をなすように連通して形成されている。チャンバ５３内には、被混練原料をバレル５２の一端側（上流側、図６の右側）から他端側（下流側、図６の左側）に向かってフィードし、かつその途中で混練溶融する左右一対のロータ（以下、スクリューという。）５４が互いに平行にかつ回転自在に挿通されている。これら各スクリュー５４は、その軸心方向端部がバレル５２の上下流側に設けた軸受５５，５６，５７を介して回転自在に支持されており、相対向する内側が上方から下方へ移動するよう互いに異なる方向に回転駆動されるように構成されている。
【０００４】
前記バレル５２の上流側端には、スクリュー５４の駆動装置５８が接続されている。この駆動装置５８は、バレル５２の上流側端にタンデムに接続されたケーシング５９と、このケーシング５９内に挿通された一対のスクリュー５４，５４の駆動軸部６０を回転自在に支持する前後一対の軸受５５，５６と、その駆動軸部６０の軸方向中途部に固定された駆動ギヤ６１とを備えている。これら一対のスクリュー５４，５４のうち、一方のスクリュー５４の駆動軸部６０は、ケーシング５９のさらに上流側に突設され、その突出端部が減速機付きのモータ６２に接続されている。そして、それぞれのスクリュー５４，５４の駆動ギヤ６１は互いに直接噛み合っており、モータ６２によって一方のスクリュー５４を回転駆動させると、他方のスクリュー５４がそれと異なる方向に回転されるように構成されている。
【０００５】
バレル５２の上流側端部の上面側には、被混練原料を混練室５３に供給するための供給口６３が設けられており、この供給口６３には図示しないホッパが接続されている。バレル５２の中間部には原料供給時に巻き込まれたガスおよび混練中に発生したガスをチャンバ５３内から脱気するためのベント孔６４が形成されている。また、バレル５２の下流側端部の下面側には、溶融した混練物をバレル５２の外部に排出するための排出口６５が下向きに設けられている。さらに、バレル５２の原料搬送方向中途部には、上下一対のゲート板６６をスクリュー５４の外周部に径外側から接近または離反させることにより被混練原料の流量を調整するゲート装置６７が設けられており、これによりバレル５２内のチャンバ５３は、前記ゲート装置６７の上流側と下流側とでタンデムに並ぶ二つの混練ゾーン５３ａ，５３ｂに区分されている。
【０００６】
これら混練ゾーン５３ａ，５３ｂのうち、ゲート装置６７の上流側の第一混練ゾーン５３ａ内に挿通されているスクリュー５４の外周面には、上流側から順に、供給口６３から供給された被混練原料を前方へフィードするための第一フィード部６８と、被混練原料に強力な剪断力を加えてこの被混練原料を混練溶融する第一混練部６９とが形成されている。他方、ゲート装置６７の下流側の第二混練ゾーン５３ｂ内に挿通されているスクリュー５４の外周面には、第一混練部６９で溶融された混練物を排出口６５側へ強制的に搬送する第二フィード部７０が形成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−９８３０号公報（第３−４頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例に係る連続混練機によれば、フィーダから切り出されたパウダー状、ペレット状、またはグラニュール状の樹脂からなる被混練原料が供給口を介して第一フィード部に供給される。この第一フィード部に供給された被混練原料は、正回転しているスクリューによって下流側の第一混練ゾーンの第一混練部に送られ、ここにおいて混練溶融されると共に、ゲート装置の下流側の第二混練ゾーンに送られる。この第二混練ゾーンに送られた、混練溶融された混練物は、スクリューの第二フィード部により強制的に排出口側へ搬送されると共に、この排出口から機外に排出される。
【０００９】
連続混練機のスクリューは、上記のとおり、減速機付きメインモータで回転駆動されるように構成されているが、連続混練機の運転開始前にバレル内の残留物を排出口から排出した後に、前記メインモータを低起動トルクで起動している。そのため、連続混練機には、メインモータ以外にスクリューを低速で回転させて、運転開始前に残留物を排出するための低容量のバーリングモータが設けられている。ところで、何らかの原因により連続混練機が緊急停止した場合には、上流側のフィーダの停止タイミングによっては、バレルのチャンバ内に被混練原料や混練物からなる多量の残留物が滞留するという事態が生じる。
【００１０】
このような多量のチャンバ内の残留物をバーリングモータによるスクリューの回転によって排出口から機外へ排出しようとしても、第一フィード部に残存する溶融前の被混練物からなる残留物が押し固められてしまうために、チャンバ内の残留物を排出口から完全に排出することができず、連続混練機の再起動運転が困難になる場合がある。なお、メインモータを低起動トルクで起動することにより、連続混練機の運転を開始するのは、下記の理由による。即ち、モータ自体の設計上、立ち上げ時から１００％のトルクを出せるモータは高価で枠番も大きくなる。何千ＫＷもあるメインモータの起動の際にはプラントの電源設備によっては起動時の電流制限もあり、モータの設計も一般的に起動トルクを抑えたものにするのが普通であるからである。例えば、メインモータでは４０％の起動トルクとなっており、これを駆動する前にバーリングモータ（６０％位の容量のもの）で４０％以下のトルクで駆動できるか確認するものである。
【００１１】
従って、本発明の目的は、緊急停止によりバレル内のチャンバに多量の被混練原料が残留しても、この被混練原料を容易に排出することができる連続混練装置およびその運転方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、従って上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る連続混練装置が採用した手段は、一端側に被混練原料を供給するための供給口を備え、他端側に混練物を排出するための排出口を備えたバレル内に形成されたチャンバに、駆動装置により回転され、前記供給口から供給された被混練原料を搬送するフィード部と被混練原料を混練する混練部を有する一対のスクリューが収容された連続混練装置において、前記バレルに、前記チャンバ内の前記フィード部に対応する位置とバレル外部とを連通させる原料排出口を設けると共に、この原料排出口を自在に開閉する開閉手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項２に係る連続混練装置が採用した手段は、請求項１に記載の連続混練装置において、前記開閉手段は、遠隔操作で制御される開閉駆動手段により前記原料排出口を開閉するように構成されてなることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項３に係る連続混練装置が採用した手段は、請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載の連続混練装置において、前記駆動装置に、前記スクリューを可逆回転させる機能を付加したことを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項４に係る連続混練装置の運転方法が採用した手段は、一端側に被混練原料を供給するための供給口を備え、他端側に混練物を排出するための排出口を備えたバレル内に形成されたチャンバに、駆動装置により回転され、前記供給口から供給された被混練原料を搬送するフィード部と被混練原料を混練する混練部を有する一対のスクリューが収容された連続混練装置の運転方法であって、運転中の連続混練装置が緊急停止した後の再運転に先立ち、前記スクリューを少なくとも逆回転させて前記チャンバ内の被混練原料を前記原料排出口から排出することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態１に係る連続混練装置を、連続混練装置が二軸連続混練機である場合を例として、添付図面を参照しながら説明する。図１は全体構造を示す二軸連続混練機の側面断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は他の例に係る図１のＡ−Ａ線断面図に相当する断面図である。
【００１７】
図１に示す符号１は、本実施の形態１に係る二軸連続混練機（以下、混練機という。）である。この混練機１はバレル２を備えており、このバレル２の内部には長手方向に略円筒状の空間が二連に形成されることにより断面示ほぼめがね孔形状をなすように連通したチャンバ３が形成されている。このチャンバ３内には、パウダー状、ペレット状、またはグラニュー状の樹脂等の被混練原料をバレル２の一端側（上流側、図１の左側）から他端側（下流側、図１の右側）に向かってフィードしかつその途中で混練溶融する左右一対のスクリュー（図１では１つだけ示されている。）４が互いに平行にかつ回転自在に挿通されている。これら一対のスクリュー４は、その軸心方向端部がバレル２の上下流側に設けられた軸受５ａ，５ｂ，６を介して回転自在に支持され、相対向する内側が上方から下方へ移動するよう互いに異なる方向に回転駆動されるように構成されている。
【００１８】
前記バレル２の上流側端には、スクリュー４を回転駆動させる駆動装置７が接続されている。この駆動装置７は、スクリュー４，４の駆動軸部８を回転自在に支持する一対の前記軸受５ａ，５ｂと、その駆動軸部８の軸方向、かつ前記軸受５ａ，５ｂの前側に固定された駆動ギヤ９を備えている。一対のスクリュー４，４のうち、一方のスクリュー４の駆動軸部８の駆動ギヤ９からの突設端は、減速機付きのメインモータ１０に接続されている。各スクリュー４，４の駆動ギヤ９は互いに直接噛合しており、メインモータ１０で一方のスクリュー４を回転駆動させると、他方のスクリュー４がそれと異なる方向に回転されるように構成されている。なお、混練機１には、図示省略しているが、可逆回転機能を備えた低容量のバーリングモータが設けられており、このバーリングモータによりスクリュー４は可逆回転されるように構成されている。
【００１９】
バレル２の上流側端部の上面側には、被混練原料をチャンバ３に供給するための供給口１２が設けられており、この供給口１２の上部開口にはホッパ１１が接続されている。バレル２の中間部には被混練原料の供給時に巻き込まれたガスおよび混練中に発生したガスをチャンバ３内から脱気等を行うためのベント孔１３が形成されている。また、バレル２の下流側端部の下面側には、溶融した混練物をバレル２の外部に排出するための排出口１４が横向きに設けられると共に、残留物を排出するための残留物排出口１５が下向きに設けられている。さらに、バレル２の原料搬送方向中途部には、上下一対のゲート板１７をスクリュー４の外周部に径外側から接近または離反されることで被混練原料の流量を調整するゲート装置１６が設けられており、これによりバレル２内のチャンバ３は、前記ゲート装置１６の上流側の供給・混練ゾーン３ａと下流側の脱気・排出ゾーン３ｂに区分されている。
【００２０】
これらのうち、ゲート装置１６の上流側の供給・混練ゾーン３ａ内に挿通されているスクリュー４の外周面には、上流側から順に、供給口１２からの被混練原料を前方へフィードする第一フィード部１８と、被混練原料に強力な剪断力を加えてこの被混練原料を混練溶融する混練部１９とが形成されている。他方、ゲート装置１６の下流側の脱気・排出ゾーン３ｂ内に挿通されているスクリュー４の外周面には、混練部１９で溶融された混練物を排出口側へ強制的に搬送する第二フィード部２０が形成されている。
【００２１】
以上の説明から良く理解されるように、この混練機１は、上記従来例に係る混練機とほぼ同構成になるものである。本実施の形態１に係る混練機１の場合にあっては、図２に示すように、バレル２に、供給口１２に面する被混練原料の第一フィード部１８に連通する、下方に開口する原料排出口２１，２１が設けられている。そして、これら原料排出口２１の開口部は何れも、開閉手段である開閉蓋２２によって閉蓋されている。この開閉蓋２２は、先端面がチャンバ３の内壁の一部を構成する円弧状曲面を有し、原料排出口２１に嵌挿される嵌挿部とフランジ部とから構成されており、フランジ部が着脱自在なボルト２３の着脱によって、原料排出口２１が自在に開閉されるように構成されている。
【００２２】
ところで、本実施の形態１に係る混練機１においては、上記のとおり、原料排出口２１はチャンバ３のめがね孔のそれぞれ（合計２個所）に下向きに設けられている。しかしながら、これに限らず、例えば図３に示すように、原料排出口２１はバレル２の左右方向に開口する構成であっても良い。また、原料排出口２１は斜め下向きに設けられていても良い。さらに、本実施の形態１に係る混練機１においては、原料排出口２１が二つ設けられているが、図２において破線で示すように、二つの原料排出口２１の間（チャンバの中央）に下向きに一つ設けられていても良い。
【００２３】
以下、上記実施の形態１に係る混練機１の作用態様を説明すると、通常の運転に際しては、原料排出口２１，２１の開口は開閉蓋２２により閉蓋されている。このような状態において、メインモータ１０の起動によって混練機１が駆動され、また図示しないフィーダが駆動される。すると、フィーダから切り出されたパウダー状、ペレット状、またはグラニュール状の樹脂からなる被混練原料がホッパ１１に供給され、そしてホッパ１１から供給口１２を介して第一フィード部１８に供給される。この第一フィード部１８に供給された被混練原料は、正回転しているスクリュー４により下流側の供給・混練ゾーン３ａの混練部１９に送られ、ここにおいて混練、溶融されると共に、ゲート装置１６の下流側の脱気・排出ゾーン３ｂに送られる。この脱気・排出ゾーン３ｂに送られた、溶融された混練物は、必要に応じてベント孔１３から脱気されながら、第二フィード部２０により強制的に排出口１４側へ搬送されると共に、この排出口１４から機外に排出される。
【００２４】
混練機１の上記のような運転中において、何らかのトラブルが発生すると、この混練機１が緊急停止してしまうことになるが、緊急停止した混練機１の再運転に際しては、ボルト２３の取外しにより開閉蓋２２が原料排出口２１から外される。次いで、低容量のバーリングモータによりスクリュー４を可逆回転させると、バレル２のチャンバ３内の残留物が機外へ排出される。より詳しくは、第一フィード部１８に残存する溶融前の被混練物からなる残留物は、スクリュー４を少なくとも逆回転させることで解されて原料排出口２１から排出される。一方、溶融された混練物からなる残留物が混練物は、スクリュー４を正回転させることで混練物を排出する排出口１４のやや上流側に設けられている残留物排出口１５から排出される。
【００２５】
即ち、本実施の形態１に係る混練機１によれば、上記のとおり、第一フィード部１８に残存する溶融前の被混練物からなる残留物は解されて原料排出口２１から排出されるのであるから、チャンバ内の残留物の全てを下流側の排出口から排出する必要がある従来例に係る混練機のように、第一フィード部１８に残存する溶融前の被混練物からなる残留物が押し固められるようなことがない。また、溶融された混練物からなる残留物は残留物排出口１５から排出することができる。従って、チャンバ３内の全体にわたる残留物を容易に機外へ排出することができるから、メインモータ１０により容易に混練機１の再運転を開始することができるという効果がある。なお、本実施の形態では、混練物を排出する排出口１４よりやや上流側に設けられた残留物排出口１５から、混練物からなる残留物を排出するものであるが、これに限らず、排出口１４のやや下流側にダイバータバルブを設けて、このダイバータバルブから排出するようにしても良い。また、原料排出口２１の開口面積を大きくとることができる場合は、スクリューを逆回転させることなしに、原料排出口２１から被混練原料を排出するようにしても良い。
【００２６】
本発明の実施の形態２に係る混練機を、混練機の第一フィード部の横断面図の図４を参照しながら説明する。但し、本実施の形態２に係る混練機が上記実施の形態１に係る混練機と相違するところは、原料排出口の開閉手段と、その開閉方法が相違するだけであり、混練機自体の基本的な構成と作用は同じであるから、同一のものには同一符号を付して、その相違する点について説明する。
【００２７】
バレル２の左右側から、下向きに開口する原料排出口２１と直交する向きの蓋嵌合穴２４，２４が設けられている。これら蓋嵌合穴２４，２４のそれぞれに、先端面がチャンバ３の内壁の一部を構成する円弧状曲面を有し、押込みにより原料排出口２１を閉め、かつ引き出しにより原料排出口２１を開く開閉蓋２２が摺動可能に嵌合されている。そして、これら開閉蓋２２のバレル２からの突出端に、図示しない油圧配管からの圧油の給排により作動する、開閉駆動手段である油圧シリンダ２５の伸縮ロッドの先端が接続されている。この油圧配管には、切換スイッチの操作による切換えにより圧油の流れる方向を切換える電磁弁が介装されている。つまり、電磁弁の切換えによる油圧シリンダ２５の伸縮ロッドの伸縮動作により開閉蓋２２が押し引きされ、原料排出口２１が開閉されるように構成されている。
【００２８】
なお、本実施の形態２に係る混練機おいては、開閉蓋２２を開閉操作する開閉駆動手段として油圧シリンダ２５を採用した。しかしながら、この油圧シリンダ２５の代わりに、例えばエアシリンダ、電動シリンダ、油圧モータとボールネジ（または角ネジ）とからなる開閉駆動手段、または電動モータとボールネジ（または角ネジ）とからなる開閉駆動手段を採用することができる。従って、開閉駆動手段は油圧シリンダに限定されるものではない。
【００２９】
本実施の形態２に係る混練機によれば、切換スイッチの操作による油圧シリンダ２５の伸縮ロッドの伸縮により開閉蓋２２が押し引きされ、原料排出口２１が開閉される。従って、スクリュー４の可逆回転により、第一フィード部に残存する溶融前の被混練物からなる残留物を原料排出口２１から排出させる一方、溶融された混練物からなる残留物を残留物排出口から排出させることができるから、本実施の形態２に係る混練機には、上記実施の形態１に係る混練機と同等の効果がある。なお、本実施の形態２の場合には、油圧シリンダ２５により開閉蓋２２を開閉するのであるから、ボルトの着脱により開閉蓋を開閉する上記実施の形態１に比較して、緊急停止から再運転開始までの所要時間が短縮されるという点で上記実施の形態１よりも優れている。なお、本実施の形態２では、チャンバ３の２個所に原料排出口２１を設けた例を説明したが、チャンバ３の中央に、１つの下向きの原料排出口を設け、本実施の形態２と同様の形態の手段により開閉蓋を開閉する構成にしても良い。
【００３０】
本発明の実施の形態３に係る混練機を、混練機の第一フィード部の横断面図の図５を参照しながら説明する。但し、本実施の形態３に係る混練機が上記実施の形態１に係る混練機と相違するところは、原料排出口の開閉手段と、その開閉動作が相違するだけであり、混練機自体の基本的な構成と作用は同じであるから、同一のものには同一符号を付して、その相違する点について説明する。
【００３１】
即ち、バレル２の左右に、横向きに開口する原料排出口２１，２１が設けられており、これら原料排出口２１，２１のそれぞれに、先端面がチャンバ３の内壁の一部を構成する円弧状曲面を有し、押込みにより原料排出口２１を閉め、かつそして、これら開閉蓋２２の外端面に、図示しない油圧配管からの圧油の給排により作動する、開閉駆動手段である油圧シリンダ２５の伸縮ロッドの先端が接続されている。
【００３２】
油圧配管には、上記実施の形態２における油圧配管の場合と同様に、切換スイッチの操作による切換えにより圧油の流れを切換える電磁弁が介装されている。つまり、電磁弁の切換えによる油圧シリンダ２５の伸縮ロッドの伸縮により開閉蓋２２が押し引きされ、原料排出口２１が開閉されるように構成されている。勿論、この実施の形態３においても、上記実施の形態２の場合と同様に、油圧シリンダ２５に代えて、エアシリンダ、電動シリンダ、油圧モータとボールネジ（または角ネジ）とからなる開閉手段、または電動モータとボールネジ（または角ネジ）とからなる開閉駆動手段を採用することができる。
【００３３】
本実施の形態３に係る混練機によれば、切換スイッチの操作による油圧シリンダ２５の伸縮ロッドの伸縮で開閉蓋２２が、図５において実線と一点鎖線で示すように、原料排出口２１から出没することにより原料排出口２１が開閉される。従って、スクリュー４の可逆回転により、第一フィード部に残存する溶融前の被混練物からなる残留物を原料排出口２１から排出させる一方、溶融された混練物からなる残留物を残留物排出口から排出させることができるから、本実施の形態３に係る混練機によれば、上記実施の形態１または２に係る混練機と同等の効果を得ることができる。
【００３４】
なお、以上の実施の形態１乃至３においては、連続混練装置として、何れも異方向に回転する両持ちスクリューを備えてなる二軸連続混練機を例として説明した。しかしながら、本発明に係る技術的思想を、同方向に回転する両持ちスクリューを備えてなる二軸連続混練機に対しても適用することができる。また、本発明に係る技術的思想を、連続混練装置のさらに別の例として、駆動装置側でスクリューが片持ち支持されてなる二軸押出機に対しても同様に適用することが可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１乃至３に係る混練装置、または請求項４に係る混練装置の運転方法によれば、バレル内のチャンバに残存する溶融前の被混練原料からなる残留物を原料排出口から排出させることができる。そのため、チャンバ内の残留物の全てを下流側の排出口から排出する必要がある従来例に係る混練機のように、溶融前の被混練原料からなる残留物が押し固められるようなことがない。従って、容易に混練装置の再運転を開始することができるという優れた効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係り、全体構造を示す混練機の側面断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係り、他の例に係る図１のＡ−Ａ線断面図に相当する断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係り、混練機の第一フィード部の横断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係り、混練機の第一フィード部の横断面図である。
【図６】従来例に係り、全体構造を示す混練機の側面断面図である。
【符号の説明】
１…混練機、２…バレル、３…チャンバ，３ａ…供給・混練ゾーン，３ｂ…脱気・排出ゾーン、４…スクリュー、５ａ，５ｂ，６…軸受、７…駆動装置、８…駆動軸部、９…駆動ギヤ、１０…メインモータ、１１…ホッパ、１２…供給口、１３…ベント孔、１４…排出口、１５…残留物排出口、１６…ゲート装置、１７…ゲート板、１８…第一フィード部、１９…混練部、２０…第二フィード部、２１…原料排出口、２２…開閉蓋、２３…ボルト、２４…蓋嵌合穴、２５…油圧シリンダ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続混練装置およびその運転方法の改善に係り、より詳しくは、緊急停止後の連続混練装置の再運転前に、バレル内の被混練原料を排出することにより、メインモータによる連続混練装置の再運転を容易ならしめるようにした連続混練装置およびその運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フィーダからホッパ、供給口を介してフィードゾーンに供給されたパウダー状、ペレット状、またはグラニュー状の樹脂等の被混練原料を混練する連続混練装置としては、例えば後述する構成になるものが知られている。以下、この連続混練装置の一例として二軸連続混練機を、全体構造を示すその側面断面図の図６を参照しながら説明する。
【０００３】
図６に示す符号５１は二軸連続混練機であって、この連続混練機５１はチャンバ（以下、バレルという。）５２を備えており、このバレル５２内には長手方向略円筒状の二連のチャンバ５３が断面示ほぼめがね孔形状をなすように連通して形成されている。チャンバ５３内には、被混練原料をバレル５２の一端側（上流側、図６の右側）から他端側（下流側、図６の左側）に向かってフィードし、かつその途中で混練溶融する左右一対のロータ（以下、スクリューという。）５４が互いに平行にかつ回転自在に挿通されている。これら各スクリュー５４は、その軸心方向端部がバレル５２の上下流側に設けた軸受５５，５６，５７を介して回転自在に支持されており、相対向する内側が上方から下方へ移動するよう互いに異なる方向に回転駆動されるように構成されている。
【０００４】
前記バレル５２の上流側端には、スクリュー５４の駆動装置５８が接続されている。この駆動装置５８は、バレル５２の上流側端にタンデムに接続されたケーシング５９と、このケーシング５９内に挿通された一対のスクリュー５４，５４の駆動軸部６０を回転自在に支持する前後一対の軸受５５，５６と、その駆動軸部６０の軸方向中途部に固定された駆動ギヤ６１とを備えている。これら一対のスクリュー５４，５４のうち、一方のスクリュー５４の駆動軸部６０は、ケーシング５９のさらに上流側に突設され、その突出端部が減速機付きのモータ６２に接続されている。そして、それぞれのスクリュー５４，５４の駆動ギヤ６１は互いに直接噛み合っており、モータ６２によって一方のスクリュー５４を回転駆動させると、他方のスクリュー５４がそれと異なる方向に回転されるように構成されている。
【０００５】
バレル５２の上流側端部の上面側には、被混練原料を混練室５３に供給するための供給口６３が設けられており、この供給口６３には図示しないホッパが接続されている。バレル５２の中間部には原料供給時に巻き込まれたガスおよび混練中に発生したガスをチャンバ５３内から脱気するためのベント孔６４が形成されている。また、バレル５２の下流側端部の下面側には、溶融した混練物をバレル５２の外部に排出するための排出口６５が下向きに設けられている。さらに、バレル５２の原料搬送方向中途部には、上下一対のゲート板６６をスクリュー５４の外周部に径外側から接近または離反させることにより被混練原料の流量を調整するゲート装置６７が設けられており、これによりバレル５２内のチャンバ５３は、前記ゲート装置６７の上流側と下流側とでタンデムに並ぶ二つの混練ゾーン５３ａ，５３ｂに区分されている。
【０００６】
これら混練ゾーン５３ａ，５３ｂのうち、ゲート装置６７の上流側の第一混練ゾーン５３ａ内に挿通されているスクリュー５４の外周面には、上流側から順に、供給口６３から供給された被混練原料を前方へフィードするための第一フィード部６８と、被混練原料に強力な剪断力を加えてこの被混練原料を混練溶融する第一混練部６９とが形成されている。他方、ゲート装置６７の下流側の第二混練ゾーン５３ｂ内に挿通されているスクリュー５４の外周面には、第一混練部６９で溶融された混練物を排出口６５側へ強制的に搬送する第二フィード部７０が形成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−９８３０号公報（第３−４頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例に係る連続混練機によれば、フィーダから切り出されたパウダー状、ペレット状、またはグラニュール状の樹脂からなる被混練原料が供給口を介して第一フィード部に供給される。この第一フィード部に供給された被混練原料は、正回転しているスクリューによって下流側の第一混練ゾーンの第一混練部に送られ、ここにおいて混練溶融されると共に、ゲート装置の下流側の第二混練ゾーンに送られる。この第二混練ゾーンに送られた、混練溶融された混練物は、スクリューの第二フィード部により強制的に排出口側へ搬送されると共に、この排出口から機外に排出される。
【０００９】
連続混練機のスクリューは、上記のとおり、減速機付きメインモータで回転駆動されるように構成されているが、連続混練機の運転開始前にバレル内の残留物を排出口から排出した後に、前記メインモータを低起動トルクで起動している。そのため、連続混練機には、メインモータ以外にスクリューを低速で回転させて、運転開始前に残留物を排出するための低容量のバーリングモータが設けられている。ところで、何らかの原因により連続混練機が緊急停止した場合には、上流側のフィーダの停止タイミングによっては、バレルのチャンバ内に被混練原料や混練物からなる多量の残留物が滞留するという事態が生じる。
【００１０】
このような多量のチャンバ内の残留物をバーリングモータによるスクリューの回転によって排出口から機外へ排出しようとしても、第一フィード部に残存する溶融前の被混練物からなる残留物が押し固められてしまうために、チャンバ内の残留物を排出口から完全に排出することができず、連続混練機の再起動運転が困難になる場合がある。なお、メインモータを低起動トルクで起動することにより、連続混練機の運転を開始するのは、下記の理由による。即ち、モータ自体の設計上、立ち上げ時から１００％のトルクを出せるモータは高価で枠番も大きくなる。何千ＫＷもあるメインモータの起動の際にはプラントの電源設備によっては起動時の電流制限もあり、モータの設計も一般的に起動トルクを抑えたものにするのが普通であるからである。例えば、メインモータでは４０％の起動トルクとなっており、これを駆動する前にバーリングモータ（６０％位の容量のもの）で４０％以下のトルクで駆動できるか確認するものである。
【００１１】
従って、本発明の目的は、緊急停止によりバレル内のチャンバに多量の被混練原料が残留しても、この被混練原料を容易に排出することができる連続混練装置およびその運転方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、従って上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る連続混練装置が採用した手段は、一端側に被混練原料を供給するための供給口を備え、他端側に混練物を排出するための排出口を備えたバレル内に形成されたチャンバに、駆動装置により回転され、前記供給口から供給された被混練原料を搬送するフィード部と被混練原料を混練する混練部を有する一対のスクリューが収容された連続混練装置において、前記バレルに、前記チャンバ内の前記フィード部に対応する位置とバレル外部とを連通させる原料排出口を設けると共に、この原料排出口を自在に開閉する開閉手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項２に係る連続混練装置が採用した手段は、請求項１に記載の連続混練装置において、前記開閉手段は、遠隔操作で制御される開閉駆動手段により前記原料排出口を開閉するように構成されてなることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項３に係る連続混練装置が採用した手段は、請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載の連続混練装置において、前記駆動装置に、前記スクリューを可逆回転させる機能を付加したことを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項４に係る連続混練装置の運転方法が採用した手段は、一端側に被混練原料を供給するための供給口を備え、他端側に混練物を排出するための排出口を備えたバレル内に形成されたチャンバに、駆動装置により回転され、前記供給口から供給された被混練原料を搬送するフィード部と被混練原料を混練する混練部を有する一対のスクリューが収容された連続混練装置の運転方法であって、運転中の連続混練装置が緊急停止した後の再運転に先立ち、前記スクリューを少なくとも逆回転させて前記チャンバ内の被混練原料を前記原料排出口から排出することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態１に係る連続混練装置を、連続混練装置が二軸連続混練機である場合を例として、添付図面を参照しながら説明する。図１は全体構造を示す二軸連続混練機の側面断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は他の例に係る図１のＡ−Ａ線断面図に相当する断面図である。
【００１７】
図１に示す符号１は、本実施の形態１に係る二軸連続混練機（以下、混練機という。）である。この混練機１はバレル２を備えており、このバレル２の内部には長手方向に略円筒状の空間が二連に形成されることにより断面示ほぼめがね孔形状をなすように連通したチャンバ３が形成されている。このチャンバ３内には、パウダー状、ペレット状、またはグラニュー状の樹脂等の被混練原料をバレル２の一端側（上流側、図１の左側）から他端側（下流側、図１の右側）に向かってフィードしかつその途中で混練溶融する左右一対のスクリュー（図１では１つだけ示されている。）４が互いに平行にかつ回転自在に挿通されている。これら一対のスクリュー４は、その軸心方向端部がバレル２の上下流側に設けられた軸受５ａ，５ｂ，６を介して回転自在に支持され、相対向する内側が上方から下方へ移動するよう互いに異なる方向に回転駆動されるように構成されている。
【００１８】
前記バレル２の上流側端には、スクリュー４を回転駆動させる駆動装置７が接続されている。この駆動装置７は、スクリュー４，４の駆動軸部８を回転自在に支持する一対の前記軸受５ａ，５ｂと、その駆動軸部８の軸方向、かつ前記軸受５ａ，５ｂの前側に固定された駆動ギヤ９を備えている。一対のスクリュー４，４のうち、一方のスクリュー４の駆動軸部８の駆動ギヤ９からの突設端は、減速機付きのメインモータ１０に接続されている。各スクリュー４，４の駆動ギヤ９は互いに直接噛合しており、メインモータ１０で一方のスクリュー４を回転駆動させると、他方のスクリュー４がそれと異なる方向に回転されるように構成されている。なお、混練機１には、図示省略しているが、可逆回転機能を備えた低容量のバーリングモータが設けられており、このバーリングモータによりスクリュー４は可逆回転されるように構成されている。
【００１９】
バレル２の上流側端部の上面側には、被混練原料をチャンバ３に供給するための供給口１２が設けられており、この供給口１２の上部開口にはホッパ１１が接続されている。バレル２の中間部には被混練原料の供給時に巻き込まれたガスおよび混練中に発生したガスをチャンバ３内から脱気等を行うためのベント孔１３が形成されている。また、バレル２の下流側端部の下面側には、溶融した混練物をバレル２の外部に排出するための排出口１４が横向きに設けられると共に、残留物を排出するための残留物排出口１５が下向きに設けられている。さらに、バレル２の原料搬送方向中途部には、上下一対のゲート板１７をスクリュー４の外周部に径外側から接近または離反されることで被混練原料の流量を調整するゲート装置１６が設けられており、これによりバレル２内のチャンバ３は、前記ゲート装置１６の上流側の供給・混練ゾーン３ａと下流側の脱気・排出ゾーン３ｂに区分されている。
【００２０】
これらのうち、ゲート装置１６の上流側の供給・混練ゾーン３ａ内に挿通されているスクリュー４の外周面には、上流側から順に、供給口１２からの被混練原料を前方へフィードする第一フィード部１８と、被混練原料に強力な剪断力を加えてこの被混練原料を混練溶融する混練部１９とが形成されている。他方、ゲート装置１６の下流側の脱気・排出ゾーン３ｂ内に挿通されているスクリュー４の外周面には、混練部１９で溶融された混練物を排出口側へ強制的に搬送する第二フィード部２０が形成されている。
【００２１】
以上の説明から良く理解されるように、この混練機１は、上記従来例に係る混練機とほぼ同構成になるものである。本実施の形態１に係る混練機１の場合にあっては、図２に示すように、バレル２に、供給口１２に面する被混練原料の第一フィード部１８に連通する、下方に開口する原料排出口２１，２１が設けられている。そして、これら原料排出口２１の開口部は何れも、開閉手段である開閉蓋２２によって閉蓋されている。この開閉蓋２２は、先端面がチャンバ３の内壁の一部を構成する円弧状曲面を有し、原料排出口２１に嵌挿される嵌挿部とフランジ部とから構成されており、フランジ部が着脱自在なボルト２３の着脱によって、原料排出口２１が自在に開閉されるように構成されている。
【００２２】
ところで、本実施の形態１に係る混練機１においては、上記のとおり、原料排出口２１はチャンバ３のめがね孔のそれぞれ（合計２個所）に下向きに設けられている。しかしながら、これに限らず、例えば図３に示すように、原料排出口２１はバレル２の左右方向に開口する構成であっても良い。また、原料排出口２１は斜め下向きに設けられていても良い。さらに、本実施の形態１に係る混練機１においては、原料排出口２１が二つ設けられているが、図２において破線で示すように、二つの原料排出口２１の間（チャンバの中央）に下向きに一つ設けられていても良い。
【００２３】
以下、上記実施の形態１に係る混練機１の作用態様を説明すると、通常の運転に際しては、原料排出口２１，２１の開口は開閉蓋２２により閉蓋されている。このような状態において、メインモータ１０の起動によって混練機１が駆動され、また図示しないフィーダが駆動される。すると、フィーダから切り出されたパウダー状、ペレット状、またはグラニュール状の樹脂からなる被混練原料がホッパ１１に供給され、そしてホッパ１１から供給口１２を介して第一フィード部１８に供給される。この第一フィード部１８に供給された被混練原料は、正回転しているスクリュー４により下流側の供給・混練ゾーン３ａの混練部１９に送られ、ここにおいて混練、溶融されると共に、ゲート装置１６の下流側の脱気・排出ゾーン３ｂに送られる。この脱気・排出ゾーン３ｂに送られた、溶融された混練物は、必要に応じてベント孔１３から脱気されながら、第二フィード部２０により強制的に排出口１４側へ搬送されると共に、この排出口１４から機外に排出される。
【００２４】
混練機１の上記のような運転中において、何らかのトラブルが発生すると、この混練機１が緊急停止してしまうことになるが、緊急停止した混練機１の再運転に際しては、ボルト２３の取外しにより開閉蓋２２が原料排出口２１から外される。次いで、低容量のバーリングモータによりスクリュー４を可逆回転させると、バレル２のチャンバ３内の残留物が機外へ排出される。より詳しくは、第一フィード部１８に残存する溶融前の被混練物からなる残留物は、スクリュー４を少なくとも逆回転させることで解されて原料排出口２１から排出される。一方、溶融された混練物からなる残留物が混練物は、スクリュー４を正回転させることで混練物を排出する排出口１４のやや上流側に設けられている残留物排出口１５から排出される。
【００２５】
即ち、本実施の形態１に係る混練機１によれば、上記のとおり、第一フィード部１８に残存する溶融前の被混練物からなる残留物は解されて原料排出口２１から排出されるのであるから、チャンバ内の残留物の全てを下流側の排出口から排出する必要がある従来例に係る混練機のように、第一フィード部１８に残存する溶融前の被混練物からなる残留物が押し固められるようなことがない。また、溶融された混練物からなる残留物は残留物排出口１５から排出することができる。従って、チャンバ３内の全体にわたる残留物を容易に機外へ排出することができるから、メインモータ１０により容易に混練機１の再運転を開始することができるという効果がある。なお、本実施の形態では、混練物を排出する排出口１４よりやや上流側に設けられた残留物排出口１５から、混練物からなる残留物を排出するものであるが、これに限らず、排出口１４のやや下流側にダイバータバルブを設けて、このダイバータバルブから排出するようにしても良い。また、原料排出口２１の開口面積を大きくとることができる場合は、スクリューを逆回転させることなしに、原料排出口２１から被混練原料を排出するようにしても良い。
【００２６】
本発明の実施の形態２に係る混練機を、混練機の第一フィード部の横断面図の図４を参照しながら説明する。但し、本実施の形態２に係る混練機が上記実施の形態１に係る混練機と相違するところは、原料排出口の開閉手段と、その開閉方法が相違するだけであり、混練機自体の基本的な構成と作用は同じであるから、同一のものには同一符号を付して、その相違する点について説明する。
【００２７】
バレル２の左右側から、下向きに開口する原料排出口２１と直交する向きの蓋嵌合穴２４，２４が設けられている。これら蓋嵌合穴２４，２４のそれぞれに、先端面がチャンバ３の内壁の一部を構成する円弧状曲面を有し、押込みにより原料排出口２１を閉め、かつ引き出しにより原料排出口２１を開く開閉蓋２２が摺動可能に嵌合されている。そして、これら開閉蓋２２のバレル２からの突出端に、図示しない油圧配管からの圧油の給排により作動する、開閉駆動手段である油圧シリンダ２５の伸縮ロッドの先端が接続されている。この油圧配管には、切換スイッチの操作による切換えにより圧油の流れる方向を切換える電磁弁が介装されている。つまり、電磁弁の切換えによる油圧シリンダ２５の伸縮ロッドの伸縮動作により開閉蓋２２が押し引きされ、原料排出口２１が開閉されるように構成されている。
【００２８】
なお、本実施の形態２に係る混練機おいては、開閉蓋２２を開閉操作する開閉駆動手段として油圧シリンダ２５を採用した。しかしながら、この油圧シリンダ２５の代わりに、例えばエアシリンダ、電動シリンダ、油圧モータとボールネジ（または角ネジ）とからなる開閉駆動手段、または電動モータとボールネジ（または角ネジ）とからなる開閉駆動手段を採用することができる。従って、開閉駆動手段は油圧シリンダに限定されるものではない。
【００２９】
本実施の形態２に係る混練機によれば、切換スイッチの操作による油圧シリンダ２５の伸縮ロッドの伸縮により開閉蓋２２が押し引きされ、原料排出口２１が開閉される。従って、スクリュー４の可逆回転により、第一フィード部に残存する溶融前の被混練物からなる残留物を原料排出口２１から排出させる一方、溶融された混練物からなる残留物を残留物排出口から排出させることができるから、本実施の形態２に係る混練機には、上記実施の形態１に係る混練機と同等の効果がある。なお、本実施の形態２の場合には、油圧シリンダ２５により開閉蓋２２を開閉するのであるから、ボルトの着脱により開閉蓋を開閉する上記実施の形態１に比較して、緊急停止から再運転開始までの所要時間が短縮されるという点で上記実施の形態１よりも優れている。なお、本実施の形態２では、チャンバ３の２個所に原料排出口２１を設けた例を説明したが、チャンバ３の中央に、１つの下向きの原料排出口を設け、本実施の形態２と同様の形態の手段により開閉蓋を開閉する構成にしても良い。
【００３０】
本発明の実施の形態３に係る混練機を、混練機の第一フィード部の横断面図の図５を参照しながら説明する。但し、本実施の形態３に係る混練機が上記実施の形態１に係る混練機と相違するところは、原料排出口の開閉手段と、その開閉動作が相違するだけであり、混練機自体の基本的な構成と作用は同じであるから、同一のものには同一符号を付して、その相違する点について説明する。
【００３１】
即ち、バレル２の左右に、横向きに開口する原料排出口２１，２１が設けられており、これら原料排出口２１，２１のそれぞれに、先端面がチャンバ３の内壁の一部を構成する円弧状曲面を有し、押込みにより原料排出口２１を閉め、かつそして、これら開閉蓋２２の外端面に、図示しない油圧配管からの圧油の給排により作動する、開閉駆動手段である油圧シリンダ２５の伸縮ロッドの先端が接続されている。
【００３２】
油圧配管には、上記実施の形態２における油圧配管の場合と同様に、切換スイッチの操作による切換えにより圧油の流れを切換える電磁弁が介装されている。つまり、電磁弁の切換えによる油圧シリンダ２５の伸縮ロッドの伸縮により開閉蓋２２が押し引きされ、原料排出口２１が開閉されるように構成されている。勿論、この実施の形態３においても、上記実施の形態２の場合と同様に、油圧シリンダ２５に代えて、エアシリンダ、電動シリンダ、油圧モータとボールネジ（または角ネジ）とからなる開閉手段、または電動モータとボールネジ（または角ネジ）とからなる開閉駆動手段を採用することができる。
【００３３】
本実施の形態３に係る混練機によれば、切換スイッチの操作による油圧シリンダ２５の伸縮ロッドの伸縮で開閉蓋２２が、図５において実線と一点鎖線で示すように、原料排出口２１から出没することにより原料排出口２１が開閉される。従って、スクリュー４の可逆回転により、第一フィード部に残存する溶融前の被混練物からなる残留物を原料排出口２１から排出させる一方、溶融された混練物からなる残留物を残留物排出口から排出させることができるから、本実施の形態３に係る混練機によれば、上記実施の形態１または２に係る混練機と同等の効果を得ることができる。
【００３４】
なお、以上の実施の形態１乃至３においては、連続混練装置として、何れも異方向に回転する両持ちスクリューを備えてなる二軸連続混練機を例として説明した。しかしながら、本発明に係る技術的思想を、同方向に回転する両持ちスクリューを備えてなる二軸連続混練機に対しても適用することができる。また、本発明に係る技術的思想を、連続混練装置のさらに別の例として、駆動装置側でスクリューが片持ち支持されてなる二軸押出機に対しても同様に適用することが可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１乃至３に係る混練装置、または請求項４に係る混練装置の運転方法によれば、バレル内のチャンバに残存する溶融前の被混練原料からなる残留物を原料排出口から排出させることができる。そのため、チャンバ内の残留物の全てを下流側の排出口から排出する必要がある従来例に係る混練機のように、溶融前の被混練原料からなる残留物が押し固められるようなことがない。従って、容易に混練装置の再運転を開始することができるという優れた効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係り、全体構造を示す混練機の側面断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係り、他の例に係る図１のＡ−Ａ線断面図に相当する断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係り、混練機の第一フィード部の横断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係り、混練機の第一フィード部の横断面図である。
【図６】従来例に係り、全体構造を示す混練機の側面断面図である。
【符号の説明】
１…混練機、２…バレル、３…チャンバ，３ａ…供給・混練ゾーン，３ｂ…脱気・排出ゾーン、４…スクリュー、５ａ，５ｂ，６…軸受、７…駆動装置、８…駆動軸部、９…駆動ギヤ、１０…メインモータ、１１…ホッパ、１２…供給口、１３…ベント孔、１４…排出口、１５…残留物排出口、１６…ゲート装置、１７…ゲート板、１８…第一フィード部、１９…混練部、２０…第二フィード部、２１…原料排出口、２２…開閉蓋、２３…ボルト、２４…蓋嵌合穴、２５…油圧シリンダ。
Claims (4)
- 一端側に被混練原料を供給するための供給口を備え、他端側に混練物を排出するための排出口を備えたバレル内に形成されたチャンバに、駆動装置により回転され、前記供給口から供給された被混練原料を搬送するフィード部と被混練原料を混練する混練部を有する一対のスクリューが収容された連続混練装置において、前記バレルに、前記チャンバ内の前記フィード部に対応する位置とバレル外部とを連通させる原料排出口を設けると共に、この原料排出口を自在に開閉する開閉手段を設けたことを特徴とする連続混練装置。
- 前記開閉手段は、遠隔操作で制御される開閉駆動手段により前記原料排出口を開閉するように構成されてなることを特徴とする請求項１に記載の連続混練装置。
- 前記駆動装置に、前記スクリューを可逆回転させる機能を付加したことを特徴とする請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載の連続混練装置。
- 一端側に被混練原料を供給するための供給口を備え、他端側に混練物を排出するための排出口を備えたバレル内に形成されたチャンバに、駆動装置により回転され、前記供給口から供給された被混練原料を搬送するフィード部と被混練原料を混練する混練部を有する一対のスクリューが収容された連続混練装置の運転方法であって、運転中の連続混練装置が緊急停止した後の再運転に先立ち、前記スクリューを少なくとも逆回転させて前記チャンバ内の被混練原料を前記原料排出口から排出することを特徴とする連続混練装置の運転方法。
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