JP2005066946A

JP2005066946A - 押出機用スクリュー、スクリュー式押出機、及びこれを用いた混練押出装置

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Publication number: JP2005066946A
Application number: JP2003297544A
Authority: JP
Inventors: Shinzo Hayashi; 伸三林
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2005-03-17
Also published as: US20050073906A1; CN1583386A; CN1326681C

Abstract

【課題】得られる圧縮物の各部分における特性が不均一となり、その分布にバラツキを生じてしまったり、或いは、得られる圧縮物の内部に不連続な部分（スクリュー痕）が形成されてしまうという事態を有効に防止することができる押出機用スクリューを提供する。【解決手段】駆動軸２５と、駆動軸２５に配置された撹拌羽根２７とを有する押出機用のスクリュー２９であって、撹拌羽根２７のうち駆動軸２５の先端からの少なくとも一部分に配置されたものが、羽根の連続面が駆動軸２５を中心として１周未満である撹拌羽根（断続羽根２７ｃ）である押出機用のスクリュー２９。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、セラミック坏土の製造等に好適に用いられるスクリュー式押出機や混練押出装置に関するものであり、詳しくは、押出機用スクリューの構造に関するものである。

従来、例えば、図１に示すような、駆動軸５と、駆動軸５に配置された撹拌羽根７とを有するスクリュー９が、中空筒状の胴部３の内部に配置されたスクリュー式押出機１が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。

図１に示すスクリュー式押出機１は、撹拌羽根７として、駆動軸５の表面を巻回するように連続的に配置された螺旋状の撹拌羽根７ａと、複数の扇形の撹拌羽根７ｂとを有するスクリュー９を備えており、混練機（土練機）と称されることもあるが、十分な混練機能を有しているものは少なく、その本質的な機能は、粉体を含む被処理物をスクリュー９によって圧縮し、高密度の圧縮物として吐出することにある。

図１に示すスクリュー式押出機の場合には、駆動軸５が駆動手段（例えば、電動モータ等。図示せず）から伝達される駆動力によって回転駆動させられると、投入口（図示せず）から胴部３内に投入された、粉体を含む被処理物がスクリュー９の撹拌羽根７ｂ，７ａによって圧縮されつつ、前方に押し出され、吐出口１１から高密度の圧縮物が筒状体の形で連続的に吐出される。

上記のようなスクリュー式押出機は、例えば、セラミック粉末、分散媒、バインダ等の混合物を被処理物としたセラミック坏土の製造、特に、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等の多孔質ハニカムフィルタを製造するための押出成形用原料の製造に好適に用いられている。
特開平９−９４８１８号公報特開平１０−１００１３１号公報

しかしながら、上記のようなスクリュー式押出機においては、得られる圧縮物の各部分における特性（例えば、密度、成分組成、粉体の粒度、水分量等）が不均一となり、その分布にバラツキを生じてしまったり、或いは、図２（ｂ）に示すように、得られる圧縮物１３の内部に不連続な部分（スクリュー痕１３ａ）が多数形成されてしまうという問題があった。

この問題は、上記のスクリュー式押出機により得られたセラミック坏土を多孔質ハニカムフィルタの押出成形用原料として用いた場合に、特に顕著な不具合となって現れる。具体的には、密度が不均一で、その分布にバラツキがあるセラミック坏土を押出成形用原料として用いた場合、最終製品である多孔質ハニカムフィルタの気孔率が不均一となり、その分布にバラツキを生じてしまう。即ち、多孔質ハニカムフィルタの性能（機械的強度や濾過性能等）に悪影響を及ぼすという不具合があった。

また、内部に不連続な部分（スクリュー痕）が多数形成されたセラミック坏土を押出成形用原料として用いた場合には、スクリュー痕の部分が脆弱であるために（他の部分に比して密度が低い等の理由による）、成形体、或いは最終製品である多孔質ハニカムフィルタにおける「切れ」や粗大な「孔」等の不良の原因となる。従って、最終製品である多孔質ハニカムフィルタが破損し易くなる他、所望の濾過性能を果たさなくなるという不具合がある。

本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、得られる圧縮物の各部分における特性が不均一となり、その分布にバラツキを生じてしまったり、或いは、得られる圧縮物の内部に不連続な部分（スクリュー痕）が形成されてしまうという事態を有効に防止することができる押出機用スクリュー、スクリュー式押出機、及び混練押出装置を提供することにある。

本発明者は、上述の課題を解決するべく鋭意研究した結果、押出機用スクリューにおいて、その撹拌羽根のうち駆動軸の先端からの少なくとも一部分に配置するものを、羽根の連続面が駆動軸を中心として１周未満である撹拌羽根（断続羽根）とすることによって、上記課題を解決可能であることに想到し、本発明を完成させた。即ち、本発明は、以下の押出機用スクリュー、スクリュー式押出機、及び混練押出装置を提供するものである。

［１］駆動軸と、前記駆動軸に配置された撹拌羽根とを有する押出機用スクリューであって、前記撹拌羽根のうち前記駆動軸の先端からの少なくとも一部分に配置されたものが、羽根の連続面が前記駆動軸を中心として１周未満である撹拌羽根（断続羽根）である押出機用スクリュー。

［２］前記断続羽根が、前記駆動軸の先端から少なくとも５％の長さ部分に配置された上記［１］に記載の押出機用スクリュー。

［３］前記撹拌羽根のうち、前記駆動軸の先端からの少なくとも一部分に配置されたものが断続羽根であり、かつ、その後段の部分に配置されたものが、羽根の連続面が駆動軸を中心として１周以上である螺旋状の撹拌羽根（連続羽根）である上記［１］又は［２］に記載の押出機用スクリュー。

［４］前記断続羽根が、単羽根である上記［１］〜［３］のいずれかに記載の押出機用スクリュー。

［５］前記断続羽根が、前記連続羽根に断続的に破断部を形成した残部の非破断部である上記［１］〜［３］のいずれかに記載の押出機用スクリュー。

［６］粉体を含む被処理物が投入される投入口と、投入された前記被処理物を圧縮し送出するためのスクリューと、前記スクリューが内部に配置される中空筒状の胴部と、前記スクリューを回転駆動させる駆動手段と、前記スクリューによって圧縮された前記被処理物の圧縮物が吐出される吐出口とを備えたスクリュー式押出機であって、前記スクリューが、上記［１］〜［５］のいずれか一項に記載の押出機用スクリューであるスクリュー式押出機。

［７］前記投入口と前記胴部との間に、真空減圧装置が接続された、前記被処理物に含まれるエアを脱気させるための真空室を更に備えた上記［６］に記載のスクリュー式押出機。

［８］非スクリュー式の混練機と、上記［６］又は［７］に記載のスクリュー式押出機とを備えた混練押出装置であって、前記非スクリュー式の混練機の後段に、前記スクリュー式押出機が連結され、前記非スクリュー式の混練機によって混練された混練物が、前記被処理物として、前記スクリュー式押出機の前記投入口に投入されるように構成されており、前記非スクリュー式の混練機による混練と、前記スクリュー式押出機による押し出しとが連続的に行われる混練押出装置。

本発明の押出機用スクリュー、スクリュー式押出機、及び混練押出装置によれば、得られる圧縮物の各部分における特性が不均一となり、その分布にバラツキを生じてしまったり、或いは、得られる圧縮物の内部に不連続な部分（スクリュー痕）が形成されてしまうといった事態を有効に防止することが可能となる。

本発明者は、本発明の押出機用スクリュー、スクリュー式押出機、及び混練押出装置を開発するに際し、まず、従来のスクリュー式押出機において、得られる圧縮物の各部分における特性が不均一となり、その分布にバラツキを生じたり、或いは、得られる圧縮物の内部に不連続な部分（スクリュー痕）が形成されてしまう原因について検討した。

その結果、図１に示すような、従来のスクリュー式押出機１は、スクリュー９の撹拌羽根７として用いられている螺旋状の撹拌羽根７ａが、（i）その構造上、被処理物に対して均一に力（剪断力）を加えることができない、（ii）撹拌羽根７ａの形状に沿って、螺旋状に積層・圧縮された圧縮物が吐出されてしまう、といった特性を有していることに加え、その螺旋状の撹拌羽根７ａがスクリュー９の先端側に配置されている点に問題があることが判明した。

具体的に説明すると、図１に示すような、従来のスクリュー式押出機１の場合、投入口（図示せず）から胴部３内部に投入された被処理物は、スクリュー９の先端側に配置された螺旋状の撹拌羽根７ａの部分においては、螺旋状の撹拌羽根７ａのエッジ近傍においてのみ力（剪断力）が加わり、その他の部分においては殆ど力（剪断力）が加わらない。即ち、被処理物に対して均一に力（剪断力）を加えることができないため、得られる圧縮物の各部分における特性が不均一となり、その分布にバラツキを生じてしまう。

また、投入口（図示せず）から胴部３内部に投入された被処理物は、スクリュー９の先端側に配置された螺旋状の撹拌羽根７ａの部分においては、螺旋状の撹拌羽根７ａの形状に沿って、ほぼ層流に近い状態で前方に押し出される。即ち、被処理物は撹拌羽根７ａの形状に沿って、螺旋状に積層・圧縮された圧縮物として吐出口１１から吐出されるため、得られる圧縮物の内部に不連続な部分（スクリュー痕）が形成されてしまう。

そこで、本発明の押出機用スクリューにおいては、その撹拌羽根のうち駆動軸の先端からの少なくとも一部分に配置するものを、羽根の連続面が駆動軸を中心として１周未満である撹拌羽根（断続羽根）とすることとした。

駆動軸の先端側に配置する撹拌羽根を断続羽根とすることによって、押し出されつつある被処理物の流れを層流に近い状態から乱流状態に変化させることができるため、押出機の吐出口近傍で、被処理物を混練する効果（ミキシング効果）を得ることができる。従って、得られる圧縮物の各部分における特性が不均一となり、その分布にバラツキを生じてしまったり、或いは、得られる圧縮物の内部に不連続な部分（スクリュー痕）が形成されてしまうという事態を有効に防止することができる。

以下、本発明の押出機用スクリュー、スクリュー式押出機、及び混練押出装置の実施形態を図面を用いて具体的に説明するが、本発明の押出機用スクリュー、スクリュー式押出機、及び混練押出装置はこれらの実施形態に限定されるものではない。

（１）押出機用スクリュー
一般に、押出機用スクリューは、駆動軸と、駆動軸から突出するように配置された撹拌羽根とを有するものであるが、本発明の押出機用スクリューは、例えば、図３に示すスクリュー式押出機２１のスクリュー２９のように、撹拌羽根２７のうち駆動軸２５の先端からの少なくとも一部分に配置されたものを、羽根の連続面が駆動軸２５を中心として１周未満である撹拌羽根（断続羽根２７ｃ）としたものである。

本明細書にいう「断続羽根」とは、羽根の連続面が駆動軸を中心として１周未満（即ち、３６０°未満）である撹拌羽根を意味するが、このような断続羽根は、羽根の断続部分（間隙部）において、押し出されつつある被処理物の流れを層流に近い状態から乱流状態に変化させることができるため、押出機の吐出口近傍で、被処理物を混練する効果（ミキシング効果）を得ることができる。

上記の断続羽根は、駆動軸の先端からの少なくとも一部分に配置する必要がある。換言すれば、少なくとも駆動軸の先端部近傍に配置される撹拌羽根は、断続羽根でなければならない。本発明の押出機用スクリューでは、その先端部近傍において被処理物を混練する効果（ミキシング効果）を付与することが重要であり、これにより螺旋状の撹拌羽根に起因する種々の不具合を解消することができる。

上述の如く、本発明の押出機用スクリューにおいては、断続羽根を駆動軸の先端からの少なくとも一部分に配置することが必要であるが、より具体的には、駆動軸の先端から少なくとも５％の長さ部分に断続羽根を配置することが好ましく、少なくとも１０％の長さ部分に断続羽根を配置することが更に好ましく、少なくとも２０％の長さ部分に断続羽根を配置することが特に好ましい。上記範囲未満の場合には、断続羽根による被処理物を混練する効果（ミキシング効果）を得られない場合がある点において好ましくない。

更に、本発明の押出機用スクリューにおいては、駆動軸の先端からの少なくとも一部分に配置する撹拌羽根を断続羽根とし、かつ、その後段の部分に、羽根の連続面が駆動軸を中心として１周以上である螺旋状の撹拌羽根（連続羽根）を配置したものが好ましい。

本明細書にいう「連続羽根」とは、羽根の連続面が駆動軸を中心として１周以上（即ち、３６０°以上）である撹拌羽根を意味するが、このような連続羽根は、被処理物を押し出す効果（押出効果）に優れる。

本発明の押出機用スクリューにおける撹拌羽根は、駆動軸の先端から少なくとも一部分に配置される撹拌羽根が断続羽根である限り、他の部分の撹拌羽根の態様については特に制限はないので、駆動軸の先端から１００％の長さ部分、即ち、撹拌羽根の全てを断続羽根としてもよいことになる。但し、断続羽根は被処理物を混練する効果（ミキシング効果）には優れるものの、その形状や配置によっては被処理物を押し出す推力が得られない場合がある。従って、駆動軸の先端部近傍には断続羽根を、その後段の部分には被処理物を押し出す効果（押出効果）に優れる連続羽根を配置することが好ましい。

このような観点からは、駆動軸の先端から７０％以下の長さ部分に断続羽根を配置し、その後段に連続羽根のみを配置することが好ましく、５０％以下の長さ部分に断続羽根を配置し、その後段に連続羽根のみを配置することが更に好ましい。上記範囲を超える場合には、連続羽根による被処理物を押し出す効果（押出効果）を得られず、押し出しの推力が減殺される場合がある点において好ましくない。

なお、既述の如く、本発明の押出機用スクリューにおける撹拌羽根は、駆動軸の先端から少なくとも一部分に配置される撹拌羽根が断続羽根である限り、他の部分の撹拌羽根の態様については特に制限はないので、断続羽根の後段に配置される撹拌羽根を全て連続羽根とする必要はない。

即ち、本発明の押出機用スクリューには、例えば、図３に示すスクリュー２９や、図４に示すスクリュー４９のように、駆動軸２５の先端からの少なくとも一部分に配置された断続羽根２７ｃ，４７ｃ以外の撹拌羽根２７，４７を全て連続羽根２７ａ，４７ａとしたものの他、駆動軸の先端からの少なくとも一部分に配置された断続羽根の後段に連続羽根を配置し、更にその連続羽根の後段に断続羽根を配置したようなものも含まれる（図示せず）。

上記断続羽根の態様については、羽根の連続面が駆動軸を中心として１周未満という条件を満たす限り特に限定されないが、例えば、図３に示す断続羽根２７ｃのような単羽根２７ｂとすることが好ましい。

単羽根の形状についても特に制限はないが、例えば、図３に示す単羽根２７ｂのような扇形の他、三角形、四角形（長方形等）をはじめとする種々の形状を採用することができる。なお、これらの形状の一部が駆動軸に内包されているものであってもよい。

単羽根２７ｂの配置方法については特に限定されないが、図３に示す単羽根２７ｂのように、駆動軸２５と直交する平面に対して、その羽根面が所定の角度だけ傾斜するように配置されていることが好ましく、駆動軸２５を中心として対象位置に２枚の単羽根２７ｂを配置し、その２枚の単羽根２７ｂの羽根面を含む平面が交差するように（即ち、２枚の単羽根２７ｂが逆方向に傾斜するように）配置されていることがより好ましい。

上記のような配置方法は、単羽根２７ｂの羽根面が駆動軸５と直交する平面上に位置するように配置されている場合、或いは２枚の単羽根２７ｂが同方向に傾斜するように配置されている場合と比較して、連続羽根を配置した場合と同様の押出効果を得ることができるという利点がある。

単羽根２７ｂの配置数（枚数）については、１〜１０枚程度を配置することが好ましく、２〜６枚程度を配置することがより好ましく、２〜４枚程度を配置することが特に好ましい。上記範囲未満の場合には、断続羽根（この場合は単羽根）の有する被処理物を混練する効果（ミキシング効果）を得られなくなるおそれがある点において好ましくなく、上記範囲を超える場合には、連続羽根を配置し得る部分が減少するため、被処理物を押し出す効果（押出効果）が得られず、押し出しの推力を維持できなくなる場合がある点において好ましくない。

また、上記断続羽根の態様としては、図４に示すスクリュー式押出機４１のスクリュー４９における断続羽根４７ｃのように、連続羽根に断続的に破断部５３を形成した残部の非破断部５５も好適に用いることができる。

断続羽根４７ｃは、連続羽根の一部を切除して破断部５３を形成する等の方法で作製することができる。破断部５３の形状については特に制限はないが、例えば、図４に示す断続羽根４７ｃのような扇形が挙げられる。

断続羽根４７ｃにおける非破断部５５と破断部５３との面積比については、９５：５〜２０：８０の範囲内にあることが好ましく、９０：１０〜４０：６０の範囲内にあることがより好ましく、８０：２０〜５０：５０の範囲内にあることが特に好ましい。上記範囲を外れると、被処理物を混練する効果（ミキシング効果）が得られない場合があり、螺旋状の撹拌羽根に起因する種々の不具合を解消することができなくなるおそれがある。

（２）スクリュー式押出機
本発明のスクリュー式押出機は、投入された被処理物を圧縮し送出するためのスクリューを、上記（１）で説明した本発明の押出機用スクリューとしたものである。このようなスクリュー式押出機は、押出機の吐出口近傍で、被処理物を混練する効果（ミキシング効果）を得ることができる。従って、得られる圧縮物の各部分における特性が不均一となり、その分布にバラツキを生じてしまったり、或いは、得られる圧縮物の内部に不連続な部分（スクリュー痕）が形成されてしまうという事態を有効に防止することができる。

本発明のスクリュー式押出機は、投入された被処理物を圧縮し送出するためのスクリューを、上記（１）で説明した本発明の押出機用スクリューとすることを除いては、従来公知のスクリュー式押出機と同様に構成することができる。

具体的には、粉体を含む被処理物が投入される投入口と、投入された被処理物を圧縮し送出するためのスクリューと、スクリューが内部に配置される中空筒状の胴部と、スクリューを回転駆動させる駆動手段と、スクリューによって圧縮された被処理物の圧縮物が吐出される吐出口とを備えていれば足りる。このようなスクリュー式押出機によれば、投入口から投入された被処理物が、胴部内部において、駆動手段によって回転駆動されるスクリューによって圧縮・送出され、吐出口から高密度の圧縮物として吐出される。

上記のスクリュー式押出機の各構成要素については、その機能を担保できる限りにおいて、特にその形状・構造・材質等は特に限定されるものではないが、駆動手段としては、電動モータ等を用いることが一般的である。

また、本発明のスクリュー式押出機は、投入口と胴部との間に、真空減圧装置が接続された、被処理物に含まれるエアを脱気させるための真空室を更に備えたものであることが好ましい。このような構造とすることにより、十分に脱気された被処理物が胴部に供給されるため、欠陥が少なく、成形性の良好な圧縮物を得ることができる。なお、真空減圧装置としては、例えば、真空ポンプ等を好適に用いることができる。

（３）混練押出装置
本発明の混練押出装置は、非スクリュー式の混練機と、上記（２）に記載のスクリュー式押出機とを備えた混練押出装置であり、非スクリュー式の混練機の後段に、上記（２）に記載のスクリュー式押出機が連結され、非スクリュー式の混練機によって混練された混練物が、被処理物として、上記（２）に記載のスクリュー式押出機の投入口に投入されるように構成されており、非スクリュー式の混練機による混練と、上記（２）に記載のスクリュー式押出機による押し出しとが連続的に行われるものである。

本発明のスクリュー式押出機は、駆動軸先端部に断続羽根を配置したことにより、被処理物を混練する効果（ミキシング効果）を有しているので、得られる圧縮物の各部分における特性が不均一となり、その分布にバラツキを生じてしまったり、或いは、得られる圧縮物の内部に不連続な部分（スクリュー痕）が形成されてしまうという事態を有効に防止することができるものである。しかしながら、材料の厳密な均質性が要求される高機能セラミック製品の押出成形用原料を製造する場合には、混練効果の高い非スクリュー式の混練機によって予め混練された混練物を、被処理物として本発明のスクリュー式押出機に投入することがより好ましい。こうすることにより、得られる圧縮物の各部分における特性をより一層均一なものとすることが可能となる。

そこで、本発明の混練押出装置においては、非スクリュー式の混練機の後段に、上記（２）に記載のスクリュー式押出機を連結させた構成としている。このような構成によれば、混練効果の高い非スクリュー式の混練機による混練と、上記（２）に記載のスクリュー式押出機による押し出しとを連続的に行うことが可能となる。

なお、本発明の混練押出装置に用いられる「非スクリュー式の混練機」としては、例えば、ニーダー、ワーナー型ミキサー、混練ロール、バンバリーミキサー等の従来公知の混練機を好適に用いることができる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。なお、以下に示す実施例、及び比較例における骨材粒子原料の平均粒子径については、ストークスの液相沈降法を測定原理とし、Ｘ線透過法により検出を行う、Ｘ線透過式粒度分布測定装置（例えば、島津製作所製セディグラフ５０００−０２型等）により測定した５０％粒子径の値を使用した。

（比較例１、実施例１）
骨材粒子原料として、タルク（平均粒子径２０μｍ）４１．６質量％、カオリン（平均粒子径１０μｍ）１０．１質量％、アルミナ（平均粒子径１μｍ）１０．１質量％、水酸化アルミニウム（平均粒子径１μｍ）２４．５質量％、シリカ（平均粒子径２０μｍ）１３．７質量％の割合で混合してコージェライト化原料を調製した。

そして、この骨材粒子原料１００質量部に対して、有機バインダとして、メチルセルロース５質量部を、分散剤（界面活性剤）として、ラウリン酸カリウム０．１質量部を、分散媒として、水２０質量部を添加した。更に、骨材粒子原料１００容量部に対し、造孔材として、３０容量部の発泡樹脂からなるマイクロカプセル（アクリル樹脂系マイクロカプセル）を添加して、被処理物を調製した。

［比較例１］
上記の被処理物を、図５に示すスクリュー式押出機６１により圧縮処理を行った。このスクリュー式押出機６１は、撹拌羽根６７として、駆動軸６５の表面を巻回するように連続的に配置された螺旋状の撹拌羽根６７ａ，６７ｃと、複数の扇形の撹拌羽根６７ｂとを有するスクリュー６９を備えたものとした。

駆動軸６５の先端側には、螺旋状の撹拌羽根６７ａを配置した。この撹拌羽根６７ａの羽根の連続面は駆動軸６５を中心として２．５周とし、その螺旋角度は、駆動軸６５と直交する平面に対して、その羽根面が１６°となるように傾斜させた。また、撹拌羽根６７ａは、駆動軸６５のうち、先端から２０％の長さ部分に配置し、駆動軸６５表面からの羽根の高さを４０ｍｍとした。

螺旋状の撹拌羽根６７ａの後段には、図５に示すように、断続羽根として、複数の扇形の撹拌羽根６７ｂを配置した。撹拌羽根６７ｂの形状は、その中心角が４０°の扇形とし、駆動軸６５表面からの羽根の高さを４０ｍｍとした。その配置方法としては、駆動軸６５を中心として対象位置に２枚の撹拌羽根６７ｂを配置し、その２枚の撹拌羽根６７ｂの羽根面を含む平面が交差するように（即ち、２枚の撹拌羽根６７ｂの羽根面が、駆動軸６５と直交する平面に対して、逆方向に１６°ずつ傾斜するように）配置することとした。撹拌羽根６７ｂの配置数（枚数）は４枚とした。

更に、撹拌羽根６７ｂの後段には、螺旋状の撹拌羽根６７ｃを配置した。撹拌羽根６７ｃの螺旋角度については、撹拌羽根６７ａと同様に、駆動軸６５と直交する平面に対して、その羽根面が１６°となるように傾斜させた。

比較例１のスクリュー式押出機６１は、粉体を含む被処理物が投入される投入口（図示せず）と、投入された被処理物を圧縮し送出するためのスクリュー６９（上述のもの）と、スクリュー６９が内部に配置される中空筒状の胴部６３と、スクリュー６９を回転駆動させる駆動手段（図示せず）と、スクリュー６９によって圧縮された被処理物の圧縮物が吐出される吐出口１１とを備えたものとした。胴部６３の形状は、内径２００ｍｍφ、長さ６００ｍｍの円筒状とし、駆動手段としては、電動モータを用いた。

また、比較例１のスクリュー式押出機６１は、投入口（図示せず）と胴部６３との間に、真空減圧装置が接続された、被処理物に含まれるエアを脱気させるための真空室を更に備えたものとした。真空減圧装置としては、真空ポンプを用いた。

上記のスクリュー式押出機６１を用い、真空室の減圧度を１ｋＰａ、駆動軸の回転数を５ｒｐｍの条件で、圧縮処理を行い、外径２００ｍｍφの円形、長さが５００ｍｍの円筒状の圧縮物（セラミック坏土）を得た。この圧縮物をその中心軸を含む面で切断し、その切断面を観察した。また、圧縮物の一の外周部−中心部−他の外周部の順で１０箇所から測定試料を採取し、その密度を測定した。その結果を図６に示す。

［実施例１］
上記の被処理物を、図３に示すスクリュー式押出機２１により圧縮処理を行った。このスクリュー式押出機２１のスクリュー２９は、撹拌羽根２７として、断続羽根２７ｃと、連続羽根２７ａとを有するスクリュー２９を備えたものとした。断続羽根２７ｃは、駆動軸２５のうち、先端から２０％の長さ部分に形成した。

駆動軸２５の先端側には、断続羽根２７ｃとして、扇形の単羽根２７ｂを配置した。単羽根２７ｂの形状は、その中心角が４０°の扇形とし、駆動軸２５表面からの羽根の高さを４０ｍｍとした。単羽根２７ｂの配置方法としては、駆動軸２５を中心として対象位置に２枚の単羽根２７ｂを配置し、その２枚の単羽根２７ｂの羽根面を含む平面が交差するように（即ち、２枚の単羽根２７ｂの羽根面が、駆動軸２５と直交する平面に対して、逆方向に１６°ずつ傾斜するように）配置することとした。単羽根２７ｂの配置数（枚数）は４枚とした。

断続羽根２７ｃの後段には、螺旋状の連続羽根２７ａを配置した。羽根の連続面は駆動軸を中心として４．５周とし、その螺旋角度は、駆動軸２５と直交する平面に対して、その羽根面が１６°となるように傾斜させた。また、駆動軸２５表面からの羽根の高さは４０ｍｍとした。なお、実施例１では、駆動軸２５の先端部に形成された断続羽根２７ｃ以外の撹拌羽根２７を全て連続羽根２７ａとした。

実施例１のスクリュー式押出機２１は、投入された被処理物を圧縮し送出するためのスクリュー２９として、上述のものを用いることを除いては、従来公知のスクリュー式押出機と同様に構成した。

即ち、粉体を含む被処理物が投入される投入口（図示せず）と、投入された被処理物を圧縮し送出するためのスクリュー２９（上述のもの）と、スクリュー２９が内部に配置される中空筒状の胴部３と、スクリュー２９を回転駆動させる駆動手段（図示せず）と、スクリュー２９によって圧縮された被処理物の圧縮物が吐出される吐出口１１とを備えたものとした。胴部３の形状は、内径２００ｍｍφ、長さ６００ｍｍの円筒状とし、駆動手段としては、電動モータを用いた。

また、実施例１のスクリュー式押出機２１は、投入口（図示せず）と胴部３との間に、真空減圧装置が接続された、被処理物に含まれるエアを脱気させるための真空室を更に備えたものとした。真空減圧装置としては、真空ポンプを用いた。

上記のスクリュー式押出機２１を用い、真空室の減圧度を１ｋＰａ、駆動軸２５の回転数を５ｒｐｍの条件で、圧縮処理を行い、、外径２００ｍｍφの円形、長さが５００ｍｍの円筒状の圧縮物（セラミック坏土）を得た。この圧縮物をその中心軸を含む面で切断し、その切断面を観察した。また、圧縮物の一の外周部−中心部−他の外周部の順で１０箇所から測定試料を採取し、その密度を測定した。その結果を図６に示す。

［評価結果］
図６のグラフから明らかなように、比較例１のスクリュー式押出機６１により得られた圧縮物（セラミック坏土）は、密度が不均一で、密度分布にバラツキがあるものであった。従って、多孔質ハニカムフィルタを製造する際の押出成形用原料として用いた場合には、最終的に得られる多孔質ハニカムフィルタの気孔率が不均一となり、その分布にバラツキを生じてしまうことが予想された。

また、この圧縮物の切断面を観察すると、図２（ｂ）に示すように、あばら状に多数のスクリュー痕１３ａが形成されていることが認められた。このように、内部にスクリュー痕１３ａが形成された圧縮物１３は、そのスクリュー痕１３ａの部分が脆弱であり、容易に剥離してしまうものであった。従って、多孔質ハニカムフィルタを製造する際の押出成形用原料として用いた場合には、成形体、或いは最終製品である多孔質ハニカムフィルタにおいて「切れ」や粗大な「孔」等の不良が発生し、最終製品である多孔質ハニカムフィルタが破損し易くなる他、所望の濾過性能を果たさなくなることが予想された。

一方、実施例１のスクリュー式押出機２１により得られた圧縮物（セラミック坏土）は、密度が均一で、密度分布のバラツキが少ないものであった。具体的には、最大密度と最小密度との差（Δρ）が、比較例１のスクリュー式押出機により得られた圧縮物（セラミック坏土）の１／２となった。従って、多孔質ハニカムフィルタを製造する際の押出成形用原料として用いた場合でも、気孔率が均一で、その分布にバラツキが少ない多孔質ハニカムフィルタを得られることが予想された。

また、この圧縮物の切断面を観察すると、図２（ａ）に示すように、スクリュー痕は全く認められなかった。即ち、このような圧縮物１３は、スクリュー痕という脆弱部を有していないため、多孔質ハニカムフィルタを製造する際の押出成形用原料として用いた場合でも、成形体、或いは最終製品である多孔質ハニカムフィルタにおいて「切れ」や粗大な「孔」等の不良が発生することは少なく、最終製品である多孔質ハニカムフィルタが破損し易くなったり、或いは所望の濾過性能を果たさなくなることはないものと予想された。

以上説明したように、本発明の押出機用スクリュー、スクリュー式押出機、及び混練押出装置によれば、得られる圧縮物の各部分における特性が不均一となり、その分布にバラツキを生じてしまったり、或いは、得られる圧縮物の内部に不連続な部分（スクリュー痕）が形成されてしまうといった事態を有効に防止することが可能となる。従って、セラミック粉末、分散媒、バインダ等の混合物を被処理物としたセラミック坏土の製造、特に、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等の多孔質ハニカムフィルタを製造するための押出成形用原料の製造に好適に用いられる。

従来のスクリュー式押出機の一の実施形態を示す説明図である。スクリュー式押出機により得られた圧縮物の切断面を示す説明図であって、図２（ａ）は本発明のスクリュー式押出機により得られた圧縮物の切断面を示す説明図、図２（ｂ）は従来のスクリュー式押出機により得られた圧縮物の切断面を示す説明図である。本発明のスクリュー式押出機の一の実施形態を示す説明図である。本発明のスクリュー式押出機の別の実施形態を示す説明図である。比較例１のスクリュー式押出機の一の実施形態を示す説明図である。スクリュー式押出機により得られたセラミック坏土の各部における密度ρの分布を示すグラフである。

符号の説明

１，２１，４１，６１…スクリュー式押出機、３…胴部、５，２５，４５，６５…駆動軸、７，７ａ，７ｂ，２７，４７，６７，６７ａ，６７ｂ，６７ｃ…撹拌羽根、２７ａ，４７ａ…連続羽根、２７ｂ…単羽根、９，２９，４９，６９…スクリュー、１１…吐出口、１３…圧縮物、１３ａ…スクリュー痕、２７ｃ，４７ｃ…断続羽根、５３…破断部、５５…非破断部。

Claims

駆動軸と、前記駆動軸に配置された撹拌羽根とを有する押出機用スクリューであって、前記撹拌羽根のうち前記駆動軸の先端からの少なくとも一部分に配置されたものが、羽根の連続面が前記駆動軸を中心として１周未満である撹拌羽根（断続羽根）である押出機用スクリュー。
前記断続羽根が、前記駆動軸の先端から少なくとも５％の長さ部分に配置された請求項１に記載の押出機用スクリュー。
前記撹拌羽根のうち、前記駆動軸の先端からの少なくとも一部分に配置されたものが断続羽根であり、かつ、その後段の部分に配置されたものが、羽根の連続面が駆動軸を中心として１周以上である螺旋状の撹拌羽根（連続羽根）である請求項１又は２に記載の押出機用スクリュー。
前記断続羽根が、単羽根である請求項１〜３のいずれか一項に記載の押出機用スクリュー。
前記断続羽根が、前記連続羽根に断続的に破断部を形成した残部の非破断部である請求項１〜３のいずれか一項に記載の押出機用スクリュー。
粉体を含む被処理物が投入される投入口と、投入された前記被処理物を圧縮し送出するためのスクリューと、前記スクリューが内部に配置される中空筒状の胴部と、前記スクリューを回転駆動させる駆動手段と、前記スクリューによって圧縮された前記被処理物の圧縮物が吐出される吐出口とを備えたスクリュー式押出機であって、
前記スクリューが、請求項１〜５のいずれか一項に記載の押出機用スクリューであるスクリュー式押出機。
前記投入口と前記胴部との間に、真空減圧装置が接続された、前記被処理物に含まれるエアを脱気させるための真空室を更に備えた請求項６に記載のスクリュー式押出機。
非スクリュー式の混練機と、請求項６又は７に記載のスクリュー式押出機とを備えた混練押出装置であって、
前記非スクリュー式の混練機の後段に、前記スクリュー式押出機が連結され、前記非スクリュー式の混練機によって混練された混練物が、前記被処理物として、前記スクリュー式押出機の前記投入口に投入されるように構成されており、前記非スクリュー式の混練機による混練と、前記スクリュー式押出機による押し出しとが連続的に行われる混練押出装置。