JP2006001252A - 押出機 - Google Patents

Abstract

【課題】押出機の脱揮部の気密性を保つことで材料の効果的な揮発が行えるようにする。
【解決手段】バレル体３と、バレル体３内に回転自在に挿通された混練スクリュー体２とを有し、この混練スクリュー体２には脱揮部２５が備えられ押出機１において、前記混練スクリュー体２の脱揮部２５の上流側及び下流側に、材料８が混練室５内に充満する充満部２３Ｂ，２８を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラスチックやゴム等の材料から効率よく揮発分を脱揮するのに適した押出機に関するものである。

一般に、プラスチックコンパウンド等の複合樹脂材料は、連続混練機のバレル体内に高分子樹脂よりなる材料や粉体状の添加物を供給し、バレル体内に挿通された混練スクリュー体によってを両者を混練しながら下流側へ押し出すことで製造される。さらに、連続混練機の下流側に設置された造粒装置等によって、前記複合樹脂材料はペレット状に成形されたりする。
前記連続混練機には、混練スクリュー体が単軸のものや２軸のものがある。
２軸連続混練機は、互いに連通する左右一対の混練室を内部に有するバレル体と、混練室内に回転自在に挿通された左右一対の混練スクリュー体と、混練室内に材料を供給すべくバレル体の上流側に接続された供給手段を備えている。

混練スクリュー体は、材料を下流側に搬送するためのスクリューセグメントや、材料に高い剪断力を付与しつつ材料を練り込むようにするロータセグメントやニーディングセグメントが軸芯方向に連なるように接続されている。
特許文献１に記載された２軸連続混練機も前述の構成を備えたものであって、成分調整の目的で材料から強制的に揮発分や水分を取り除くべく、真空吸引用の開口（真空ベント）を備えているものとなっている。真空ベントから吸気することで混練室内を負圧とし、材料の脱揮を促進すると共に真空ベントを介して強制的に揮発分を外部に導出するようになっている。

なお、２軸連続混練機自体で材料の押し出し機能を備えたものは、一般に２軸押出機と呼ばれている。
特開２００２−２１０７３１号公報（第４頁〜第７頁、図１）

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、真空ベントから吸気されることにより生じている混練室内の負圧状態は、専ら材料（被混練材）を下流側へ搬送するために設けられたスクリューセグメントの範囲に限定して生じるものとなっていたため、材料の脱揮が十分にできないといった問題が生じていた。
そこで、本発明は、材料からの効果的な脱揮が行えるようにした押出機を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明における課題解決のための技術的手段は、混練室を内部に有するバレル体と、複数のセグメントからなると共に前記混練室内に回転自在に挿通され且つ回転することで材料を混練しつつ上流側から下流側へ送る混練スクリュー体とを有する押出機において、前記混練スクリュー体には、材料を下流側に移送可能なように捩れた混練フライトを有すると共にこの混練フライトで材料を下流側に送りつつ練り混ぜて揮発分を分離する脱揮セグメント部が備えられ、前記バレル体には、当該脱揮セグメント部が挿通している混練室に通じる真空吸引用の開口が設けられ、前記脱揮セグメント部の上流側及び前記開口の下流側のそれぞれに、材料が混練室内に充満する充満部が設けられていることを特徴とする。

この技術的手段によれば、混練スクリュー体の脱揮セグメント部がその上流側および下流側にある充満部により圧力シールされるため、当該脱揮セグメント部の負圧状態が確実に維持されるようになる。ゆえに、材料から蒸発した揮発成分は、当該脱揮セグメント部が挿通している真空吸引用の開口を介して確実に外部に排出され、材料の効果的な脱揮が行える。
換言すれば、本発明は、充満部で気密性を保持された混練室内に、材料を下流側に送る方向に捩れた混練フライトを備える脱揮セグメント部を設けたものである。ゆえに、かかる脱揮セグメント部は、混練フライトで材料を下流側に送りつつ練り混ぜて、材料の表面更新を行い、さらに当該表面更新による揮発分の分離を促進するような作用効果を奏するものとなっている。

加えて、脱揮セグメント部には、戻し方向に捩れた形状のフライトが設けられていないため、脱揮セグメント部自体に材料の充満する部分がなく、混練室の広い（長い）範囲において負圧状態とすることが可能となる。したがって、表面更新により脱揮が促進される部分を真空吸引するための負圧領域として最大限に利用することができるため、効果的な脱揮を行うことができる。
好ましくは、前記充満部の下流側には、下流側へ送られる材料の流れに対して抵抗となる抵抗体が設けられ、この抵抗体により、前記充満部に材料が充満し気密性が保たれるようにするとよい。

なお、前記抵抗体は、材料を上流側へ押し戻す方向に捩れたフライトを有するセグメントからなるとよい。
こうすることで、抵抗体を構成するセグメント（スクリューセグメントやロータセグメント）のフライトは、材料を上流側に移送可能な逆ネジ状態で捩れているため、上流側から移送されてきた材料はこの部分で滞留し、当該抵抗体の上流側に材料の充満率の高い充満部が形成され、かかる充満部の前後空間（上流側空間と下流側空間）を圧力的に確実に遮断でき、隣接する脱揮セグメント部を確実にシールすることが可能となる。

前記抵抗体は、材料を外部に排出すると共に材料が流入した際に流路抵抗を発生する排出部材からなるとよい。
これにより、上流側から移送されてきた材料は、流路抵抗の大きいダイス、オリフィス、移送配管及び濾過装置などの排出部材で流路抵抗を受け、排出部材の上流側で充満部を形成する。かかる充満部は、前後空間（上流側空間と下流側空間）を圧力的に確実に遮断でき、隣接する脱揮セグメント部を確実にシールすることが可能となる。
また、本発明における課題解決のための技術的手段は、前記脱揮セグメント部は、径方向で互いに反対向きに突出する一対の混練フライトを備えた２条翼ロータセグメントからなり、前記混練室内壁への材料の薄膜形成とその掻き取りをすることで材料からの揮発分の分離を促進させるべく、前記混練フライトの先端部には、材料の薄膜形成が可能となるように混練室内壁とのチップクリアランスが大きく設定された低位チップ部と、前記薄膜を掻き取り可能なように混練室内壁とのチップクリアランスが小さく設定されている高位チップ部とが形成されていることを特徴とする。

この技術的手段によれば、２条翼ロータセグメントの低位チップ部で、材料を混練室の内面に材料の薄膜を形成すると共に、高位チップ部で前記薄膜を掻き取ることで、材料の表面更新を反復して行い脱揮をさらに効果的に促進することができる。
なお好ましくは、前記バレル体の内部には互いに連通する一対の混練室が設けられており、前記混連室のそれぞれに混練スクリュー体が同方向に回転自在であるように挿通され、両混練スクリュー体は互いに噛み合うように配置するとよい。
また、前記脱揮セグメント部は、混練スクリュー体の軸芯方向で隣り合う各セグメントが、それぞれに備えられたフライトの側面が互いに段差なく連続するように連設されてなることを特徴とする。

この技術的手段によれば、各セグメントのフライトが互いに段差なく繋がると共に、軸芯方向で隣り合うフライト間に形成された溝部も連続するようになり、脱揮部全体がなめらかなネジ状となる。脱揮部に形成された溝部は真空吸引用開口に連通するようになっているため、材料から蒸発した揮発成分はかかる溝部を流路として流れ出し、真空吸引用開口に確実に吸引されて外部に排出されるようになる。
なお、好ましくは、前記２条翼ロータセグメントのフライトの捩れ角は、混練スクリュー体の軸芯方向に対して０°より大きく６０°以下の範囲とするとよい。

これにより、脱揮部の螺旋形状はその軸芯に対して緩やかなものとなるため、溝部の全長さが短くなり、ひいては真空吸引用開口までの距離を短くすることができる。そのため溝部の流路抵抗が少なくなり揮発成分を開口まで容易に流出させることができるようになる。

本発明によれば、押出機における材料の効果的な脱揮が行える。

以下、本発明にかかる押出機の実施の形態を説明する。
図１〜図４は本発明に係る同方向回転噛み合い型の２軸押出機１を示したものである。本押出機は、左右一対の混練スクリュー体２，２と、これらの混練スクリュー体２，２を回転自在に支持するバレル体３とを有している。バレル体３は複数のバレルセグメント４を軸心方向に接続して構成されている。
なお、説明において、図１の右側を上流側又は前側と呼び、図１の左側を下流側又は後側と呼ぶ。

バレル体３の内部には、その上流側から下流側に向かって当該バレル体３を軸心方向に貫通する左右一対の混練室５，５が形成されている。各混練室５は、図２に示すように横断面がほぼ円形に形成されており、それらの側部同士をバレル体３中央部において互いに連通させることによって、めがね孔状にくり抜かれている。
バレル体３の上流側には材料供給口６が形成されており、この供給口６に接続したホッパー７を介して材料（被混練材）８を混練室５に供給する。ホッパー７の下流側にあるバレル体３には、投入された材料８を溶融するための電気ヒーターや加熱した油を用いた加熱装置（図示せず）が設けられており、高温となったバレル体３内を材料８が搬送されつつ融解するようになっている。

バレル体３の下流側には、混練室５の内部を真空引きによって減圧状態とし、材料８からの揮発成分や水分（以下、揮発分）を取り去る、すなわち脱揮するための真空吸引用の開口１０が設けられている。さらに、最下流部位には、材料８を排出するための排出部材３５が設けられている。本願発明の排出部材は、バレル体内の混練物（混練が終了した材料８）が混練室５から外部に排出されて以降の位置（排出されてほどない位置）に設けられた部材であって、ダイス、オリフィス、移送配管、濾過装置が考えられる。これらはいずれも、混練物が流れるにあたっては流路抵抗が大きいものであって、後述する第２抵抗部３５として作用するものである。

バレル体３に中途部には、様々な用途に対応するためのプラグ１１が設けられており、真空脱揮しない箇所ではこれを取り外して、混練室５の内部を大気に開放することによって脱揮を促進するオープンベントとして用いることも可能である。プラグ１１を取り外して混練室５内に添加物などを供給するための供給手段を連結するようにしてもよい。
バレル体３の混練室５には、混練スクリュー体２がそれぞれ噛み合って回転するように挿通されており、この混練スクリュー体２が同方向に回転することで材料８を混練しつつ上流側から下流側へ送るようになっている。

混練スクリュー体２は、複数のセグメントが軸芯方向に繋がるように配置されてなる。前記セグメントとしては、材料８を下流側へ搬送して押し出すための２条翼タイプのスクリューセグメント１３や、材料８を練り混ぜて混合及び分散する２条翼タイプのロータセグメント１４と、材料８を主に混合する２条翼タイプのニーディングセグメント１５（ニーディングディスクセグメント）とがある。
図１に示すように、混練スクリュー体２は、上流側から第１送り部１８、第１混練部１９、第２送り部２３、第１抵抗部２４、脱揮部２５、第２充満部２８、第２抵抗部３５となっており、第１抵抗部２４、第２抵抗部３５は、脱揮部２５の上流側及び下流側に材料８を充満させるために、材料８の下流側への流れに対して抵抗となる抵抗体である。この抵抗体によって材料の流れが妨げられることで材料８の充満部が形成され、該充満部で脱揮部２５の気密性が保たれるようになる。

詳しくは、混練スクリュー体２の最上流側は、スクリューセグメント１３を軸芯方向に連結して構成された第１送り部１８となっている。スクリューセグメント１３は回転中心Ｏを挟んで径方向で互いに反対向きに突出する一対のフライトを有し、これらのフライトは混練室５の内面３０に対するチップクリアランス（隙間）が極めて小さい状態で軸心方向に螺旋状に捩じれている。
第１送り部１８は、スリューセグメントのフライト間で形成された溝部２９で、材料８を下流側に搬送する機能を有しているが、同材料８を混練する機能はほとんど無い。

第１送り部１８に隣接する下流側は第１混練部１９となっており、ニーディングセグメント１５とロータセグメント１４が組み合わさって構成されている。
ニーディングセグメント１５は、平板状の複数枚のニーディングディスクを互いに接合することによって構成されている。ニーディングディスクのフライトは、前記スクリューセグメント１３と同じ断面を有すると共にチップクリアランス（フライト先端部と混練室内壁３０との隙間）の極めて小さい２条翼タイプで、軸芯と平行に延びるように形成されている。このため、当該ニーディングセグメント１５を通過する材料８は、チップクリアランスを通過する際に高い剪断力を受けて混練されることになる。

一方、ロータセグメント１４として、送りセグメント１４Ｆ及び戻しセグメント１４Ｂが採用されている。送りセグメント１４Ｆは、図３に示すように、材料８を下流側に搬送するようにフライト２０が軸心方向に対して螺旋状に捩じれている。
戻しセグメント１４Ｂは、前記送りセグメント１４Ｆのフライト２０をちょうど逆向きに捩じった形状に形成されており、材料８を上流側に戻しながら混練することで混練室５内の材料８の充満率を増大させて混練度合いを高めるように働く。
図３に示すように、ロータセグメント１４のフライト２０は、チップクリアランスが小さい高位チップ部２１と、チップクリアランスが大きい低位チップ部２２とを軸心方向に交互に並設することによって構成されている。混練スクリューが回転したときに、高位チップ部２１のチップクリアランスを材料８が通過することで、材料８に対して大きな剪断力を付与し、混練室５の内面３０に付着した材料８の表層を掻き落とす機能を有する。

低位チップ部２２は、高位チップ部２１に比べて大きなチップクリアランスが出現するように径方向の突出度合いが小さくなっている。このため、混練スクリュー体２が回転したとき、チップクリアランスにおける材料８により小さな剪断力を加えて材料８の通過量を増加させ、混練室５内における材料８の流動を促進して材料の混合度合いを高める。
送りセグメント１４Ｆのフライト２０の捩じれ角度は軸心方向に対して約３０度に設定され、かつ、戻しセグメント１４Ｂのフライト２０の捩じれ角度はその逆の約−３０度に設定されている。

第１混練部１９を構成するロータセグメント１４は、図１に示すように隣り合うセグメントに対して不連続に接合されてあってもよいが、段差ができないように連続的に接合してもよい。なお、第１混練部１９に中立セグメント１４Ｎを設けるようにしてもよい。
前記第１混練部１９の下流側は、第２送り部２３となっている。
第２送り部２３は、第１送り部１８と略同様にスクリューセグメント１３から構成されており、上流側部分２３Ａは、第１スクリューセグメント１３と略同様な作用を奏する。
この第２送り部２３は更に下流側部分２３Ｂを有しており、その下流側部分２３Ｂには隣接して、第１抵抗部２４が設けられている。

第１抵抗部２４は、材料８を上流側に移送可能とする１つのスクリューセグメントであって、そのフライト２０は、材料８を上流側に移送可能な逆ネジ状態で捩れている。そのため、第１抵抗部２４は材料８の流れに対する抵抗体として働く。つまり、上流側から移送されてきた材料８は、第１抵抗部２４が流れに対する抵抗となって、その上流側のスクリューセグメント２３Ｂに材料８が滞留するようになる。そして、その部分が材料８の充満部（第１充満部２３Ｂ）となる。その結果、当該第１充満部２３Ｂをもって上流側空間と下流側空間とを確実に遮断でき、後述する脱揮部２５が上流側と連通することを防止することができる。

前記第１抵抗部２４の隣接下流側は脱揮部２５となっている。
脱揮部２５は、材料８中に存在する揮発分を蒸発させ外部に放出する役目を有し、この脱揮作用により材料８の成分調整がなされる。本実施形態の脱揮部２５は、上流側の脱揮セグメント部２６とその下流側に位置する第３送り部２７とからなっている。
脱揮セグメント部２６は、径方向で互いに反対向きに突出する一対のフライト２０を備えた２条翼ロータセグメント１６群から構成されている。この２条翼ロータセグメント１６は、第１混練部１９に用いられていた送りセグメント１４Ｆと略同一形状を有するものであって、材料８を練り混ぜる機能を有しており、図４に示すように、軸芯方向で隣り合うセグメント間で段差ができないように連設されている。ゆえに、軸芯方向で隣り合うフライト２０及びフライト２０間に形成された溝部２９は連続するようになり、脱揮セグメント部２６は全体が滑らかなネジ状となっている。

この脱揮セグメント部２６は、材料８を上流側に押し戻すフライトを有しておらず、材料８を下流側に送りながら練り混ぜるフライトを備えたセグメント１６から構成されている。そのため、練り混ぜに伴った材料の表面更新による揮発分の分離が促進される一方で、材料が押し戻されて充満することがないため、脱揮セグメント部２６に対応する混練室５の広い（長い）範囲を後述する真空ベント１０による負圧領域として利用することができる。
前記フライト２０の先端には、材料８の薄膜形成とその掻き取りをすることで材料８の脱揮をさらに促進するべく、材料８の薄膜形成が可能なように混練室５とのチップクリアランスが広く設定された低位チップ部２２と、前記薄膜の掻き取りが可能なように混練室５とのチップクリアランスが狭く設定されている高位チップ部２１とが形成されている。図３に示すように、一方のフライト２０の前後両側が高位チップ部２１で且つ中央部が低位チップ部２２となっている場合、他方のフライト２０は、その前後両側が低位チップ部２２で且つ中央部が高位チップ部２１となっている。こうすることで、脱揮セグメント部２６は軸芯方向及び周方向で変化するチップ部を備えることになる。
高位チップ部２１と低位チップ部２２との形状は第１混練部１９の送りセグメント１４Ｆと略同一である。

混練スクリュー体２が回転すると、２条翼ロータセグメント１６のフライト２０は、周方向および軸方向に交互に、狭いチップクリアランス→広いチップクリアランス→狭いチップクリアランスと変化する。
２条翼ロータセグメント１６のフライト２０の捩れ角は、混練スクリュー体２の軸芯方向に対して０°より大きく６０°以下の範囲となっている。なお、捩れ角とは、軸方向に対するフライト２０頂部の傾き角であって、２条翼ロータセグメント１６の展開図において、フライト２０頂部が軸方向から傾斜した角度である。これにより、脱揮セグメント部２６の螺旋形状はその軸芯に対して緩やかなものとなると同時に溝部２９も緩やかな螺旋で、溝部２９により形成される流路の全長がスクリューセグメント１３に比して短くなり、ひいては後述する真空吸引用の開口１０までの流動抵抗が小さいものとなっている。

なお、前記捩れ角が０°に近づくと材料８の送り作用は小さくなるものの、材料８に対するして加えることのできる剪断力は大きくなる。ゆえに、上記フライト２０の捩れ角を１５°以上４５°以下とすると材料８に対する剪断力が好適なものとなり非常に好ましい。
前記脱揮セグメント部２６の隣接下流側には、脱揮部２５を構成する第３送り部２７が設けられている。この第３送り部２７は、第１送り部１８と略同一の構成を有しており、材料８を下流側に送る機能を有している。

本実施形態の場合は、この第３送り部２７の最上流側であって脱揮セグメント部２６の最下流近傍（下流側）に対応するバレルセグメント４に、真空吸引用の開口すなわち真空ベント１０が設けられている。
この真空ベント１０を介して前記脱揮部２５を減圧することで、材料８からの脱揮が行われる。前記脱揮セグメント部２６のフライト２０の側面とバレル内面３０とで形成される空間である溝部２９は、真空ベント１０に通じるようになっており、材料８から蒸発した脱揮分は、この溝部２９を流路として通じて真空ベント１０に流れ込み、外部に排出されるようになる。前述の如く、当該溝部２９はその流路長さが短い上に滑らかな流路を形成しているため、同じＬ／Ｄ（Ｌは脱揮セグメント部２６の長さ、Ｄは混練室５の直径）のスクリューセグメントに比べて揮発分の流れに対する流動抵抗が少なく、真空ベント１０からの減圧による脱揮効果が脱揮セグメント部２６全域に及ぶようになっている。

前記第３送り部２７の隣接下流側は、第２充満部２８となっている。
第２充満部２８は、下流側へゆくにしたがってフライトピッチが密になるように配置されたスクリューセグメント１３群からなっており、詳しくは、図１に示すように、上流側からフライトの配置ピッチが異なる４つのスクリューセグメント１３が連なるように配設されており、もっとも上流側のセグメントは前記第３送り部２７を構成するスクリューセグメント１３と略同一フライトピッチであり、後３つのセグメントは順にピッチ間隔が短いものとなっている。

また、同軸に連なるバレル体３群の最下流側には、排出部材であって抵抗体として作用するダイス３５が取り付けられており、その流動抵抗に抗して混練物は押し出されるため、第２充満部２８で混練物が密になり材料８の充満部となる。この第２充満部２８は、隣接する脱揮部２５と、脱揮部２５よりも下流側の領域とを確実に隔離するようになる。
以上のように、材料８の混練機能を有すると共に材料８が充満せず下流側へ移送可能に捩れたフライトを有するセグメントから構成された脱揮セグメント部２６を設けることで、材料８の表面更新工程を積極的に揮発分の分離促進工程に利用し、同時に脱揮セグメント部２６に対応する混練室５を長い範囲（全域）に亘って真空吸引するための負圧領域として利用することができる。

また、脱揮部２５の上流側に第１抵抗部２４（抵抗体）を設けると共に、下流側に第２抵抗部３５（抵抗体）を設けて、それぞれの上流側で隣接する第１充満部２３Ｂと第２充満部２８とに材料８の充満領域が形成されることで、脱揮部２５の気密性が保たれるようになり、脱揮部２５の負圧状態が確実に維持されるようになる。ゆえに、材料８からの水分など蒸発を促進することができると共に、揮発した成分は真空ベント１０を介して効果的に外部に排出されるようになる。
なお、脱揮セグメント部２６の混練フライト２０には、混練室内壁３０への材料８の薄膜形成とその掻き取りを行うように低位チップ部２２と高位チップ部２１とが設けられている。このため、通常の混練フライトを用いる場合よりも更に表面更新作用が発揮される。

脱揮セグメント部２６と第３送り部２７とで構成されている脱揮部２５の長さは、本実施形態の場合、Ｌ／Ｄ＝１６（Ｌは脱揮部２５の長さ、Ｄは混練室５の直径）と比較的長いものとなっている。
次に、本実施形態の２軸連続押出機１の作動態様について説明する。
２軸押出機１によってプラスチックコンパウンド等の複合樹脂材料を製造するには、まず、合成樹脂製のペレット等よりなる材料８をバレル体３の上流側ホッパー７に供給し、その材料８を第１送り部１８で下流側に移送しながら加熱装置９で加熱し、さらに、第１混練部１９で混練して溶融させる。

第１混練部１９のロータセグメント１４で混練が行われる際、低位チップ部２２の大きいチップクリアランスを材料８が通過することで、添加物の練り込みが促進され、その一方で、低位チップ部２２により混練室５内壁３０へ材料８が付着しても、高位チップ部２１によってその材料８が混練室５の内面３０から掻き取られるようになる。このため、添加物の練り込み効果を向上させつつ、材料８が層状に付着することによる有効径の縮小が防止される。
第１混練部１９で混練が終わった材料８は、第２送り部２３で下流側に移送され脱揮部２５へと導入される。脱揮部２５では、真空ベント１０によって混練室５内は減圧状態となっており材料８は、脱揮セグメント部２６で練り混ぜられて表面が更新されながら強制的に脱揮される（脱気・脱水される）。

加えて、脱揮セグメント部２６の低位チップ部２２のチップクリアランスを材料８が通過する際には、混練室内面３０に材料８が薄膜状に塗布され、その一方で、高位チップ部２１によって当該薄膜が内面３０から掻き取られることにより、材料８のより高レベルでの表面の更新が絶えず行われ、薄膜表面からの揮発成分や水分の蒸発が促進されることになる。
また、高位チップ部２１を材料８が通過する際には、材料８に高いせん断の加えられることになるため、内部に含まれている充填剤あるいは添加剤などの凝集体、又はポリマーゲルなどを効果的に拡散させ複合樹脂材料内に混合させることができるようになる。すなわち、当該脱揮セグメント部２６では、混練物の脱揮・乾燥と同時に充填剤、ポリマーゲルなどの分散・混合を図ることができる。

一方、脱揮セグメント部２６の溝部２９は、蒸発した揮発成分が真空ベント１０に流れ込むための流路として働き、この流路の真空ベント１０までの距離は、脱揮セグメント部２６を同じＬ／Ｄのスクリューセグメント１３で構成した場合と比較して非常に短いものとなっているため、真空状態の領域が脱揮ロータ２６の広範囲に亘って形成されると共に、流路抵抗が少なくなり揮発成分を真空ベント１０まで容易に流出させることができるようになっている。
真空ベント１０からの吸引による減圧状態は、第３送り部２７に移送された材料８に対しても及び、その部分でも脱揮が行われるようになる。

なお、脱揮部２５の上流側の第１充満部２３Ｂでは、材料８が第１抵抗部２４の逆ネジにより滞留状態となっており、下流側の第２充満部２８には、ダイス３５の流路抵抗により材料８が滞留しているため、脱揮部２５の前後両側は常に密閉状態であって、脱揮部２５の減圧状態は確実に保たれるようになっている。
脱揮が終わった材料８は、ダイス３５から押し出される。
図５は、本発明の第２実施形態に係る２軸連続押出機を示している。
本実施形態の押出機１が第１実施形態と異なる点は、複数の脱揮部３１，３２，３４と中間抵抗部３３，３３（抵抗体）を有することである。

すなわち、第１脱揮部３１の下流側に逆ネジ状のスクリューセグメント１３からなる中間抵抗部３３を設け、その隣接する下流側に第２脱揮部３２を設けている。第２脱揮部３２の隣接下流側には、さらに中間抵抗部３３が設けられ、その隣接下流側には、第３脱揮部３４が設けられている。第３脱揮部３４の下流にはフライトピッチが密なるように接続されたスクリューセグメント１３群からなる第２充満部２８が設けられている。
各脱揮部３１，３２，３４は、第１実施形態の第１脱揮部３１と略同様の構成を有しており、それぞれに設けられた真空ベント１０を介して材料８からの脱揮を行うものとなっている。各抵抗部２４，３３，３３も第１実施形態の抵抗部２４，３５と略同様の働きをしてその上流側に材料８を充満させ充満部としシール性を高めるようにしている。

前述の脱揮部２５が複数設けられていることで、材料８の混練を順次行いつつ脱揮を確実に行うことが可能となる。
なお、本実施形態の場合、第１混練部１９の長さはＬ／Ｄ＝１０（Ｌは混練部の長さ、Ｄは混練室の直径）としており、第２および第３混練部の長さはＬ／Ｄ＝４としている。第１混練部１９の長さを長くしているのは、材料８中への添加物の分散効果を高める狙いがある。脱揮を主目的とした場合には、Ｌ／Ｄ＝２〜１０程度でも十分な効果を得ることが可能である。

また、各脱揮部３１，３２，３４の上流側・下流側にそれぞれ抵抗部２４，３３，３３，２８を設けて圧力シールを施しているが、中間抵抗部３３，３３は必要に応じて省略することも可能である。これは、第１充満部２３Ｂと第２充満部２８とで、第１脱揮部３１〜第３脱揮部３４の圧力シールを行うことができるためである。
なお、本発明は前記した各実施形態に限定されるものではない。
すなわち、本発明は、３条翼や単翼タイプのセグメントを採用した押出機にも採用することができる。単軸押出機に適用してもよい。

また、事前に混練して溶融状態にある材料８を本発明にかかる押出機１に供給する場合には、第１混練部１９を設ける必要はない。
また、各抵抗部２４，３３は逆ネジのスクリューセグメント１３から構成されているが、これに限定されず材料８の下流側への流れに対する抵抗となり、且つ材料８を滞留させて充満部を作るものであればよく、逆ネジのロータセグメント１４で構成されていてもよい。第２抵抗部３５はダイスで構成されているが、オリフィス、移送配管、濾過装置など材料８の下流側への流れに対する抵抗となるものであれば何ら問題はない。

また、２条翼ロータセグメント１６のフライト２０の捩れ角は、混練スクリュー体２の軸芯方向に対して０°より大きいものとしていたが、一部又は最終部のフライト捩れ角が０°であっても何ら問題はない。

［実施例１］
第１実施形態で述べた２軸押出機１を用いて、材料８を実際に混練した例を以下述べる。
材料８はポリスチレン樹脂であって、その中に含まれるエチルベンゼンおよびスチレンモノマーを脱揮部２５で脱揮するようにしている。まず、第１混練部１９にてポリスチレンを可塑化・溶融し、脱揮部２５ではポリスチレンを前方に向かって送りながら揮発成分であるエチルベンゼン、スチレンモノマーを蒸発させ、真空ポンプを用いて真空ベント１０から吸引することで外部に排出するようにした。

混練スクリュー体２の全長はＬ／Ｄ＝５０、脱揮部２５の長さはＬ／Ｄ＝１６であり、スクリューの直径は４６ｍｍである。スクリュー回転数を４００ｒｐｍ、材料８の押出量を１００ｋｇ／ｈ、真空ベント１０部の圧力を０．５ｋＰａの条件にて、ポリスチレンの脱揮を行った。
当該押出機１から排出されたポリスチレンをストランドカット方式にて造粒し、エチルベンゼンおよびスチレンモノマーの含有率を測定したところ、エチルベンゼン含有率は０．０５４％、スチレンモノマー含有率は、０．００１２％となっていた。原料ポリスチレン中に含まれるエチルベンゼンおよびスチレンモノマーの含有率は、０．９８％および０．０４２％であり、効果的な脱揮が行われたことが判明した。
［実施例２］
材料８はポリスチレン樹脂であって、カーボンブラックを混合したコンパウンドを製造した例を示す。押出機１としては第２実施形態で説明したものを用い、混練スクリュー体２の直径は４６ｍｍ、全長はＬ／Ｄ＝５４である。

第１混練部１９は、ロータセグメント１４およびニーディングセグメント１５（３枚のニーディングディスクを各々４５°づつ位相をずらしたもの）で構成され、ポリスチレンへのカーボンブラックの練り込みおよび分散・混合を行うようにしている。
材料押し出し量１５０ｋｇ／ｈ、スクリュー回転数４００ｒｐｍ、混練物の温度２２８℃の条件下での混練作業の結果として、スチレンモノマー含有率０．００１％以下の揮発性物質の含有率が少なく且つカーボン分散度の優れたコンパウンドが製造できた。

本発明にかかる２軸押出機の概略構成図である。 図１の脱揮部の横断面図である。 （ａ）はロータセグメントの正面図、（ｂ）は右側面図である。 図１の脱揮部の正面断面図である。 第２実施形態の概略構成図である。

符号の説明

１ 押出機
２ 混練スクリュー体
３ バレル体
５ 混練室
８ 材料
１０ 真空吸引用の開口（真空ベント）
１３ スクリューセグメント
１６ ２条翼ロータセグメント
２０ （ロータセグメントの）フライト
２１ 高位チップ部
２２ 低位チップ部
２３Ｂ 第１充満部
２４ 第１抵抗部
２５ 脱揮部
２８ 第２充満部
３５ 第２抵抗部（排出部材）

Claims (8)

1. 混練室（５）を内部に有するバレル体（３）と、複数のセグメント（１３）（１４）（１５）（１６）からなると共に前記混練室（５）内に回転自在に挿通され且つ回転することで材料（８）を混練しつつ上流側から下流側へ送る混練スクリュー体（２）とを有する押出機において、
   前記混練スクリュー体（２）には、材料（８）を下流側に移送可能なように捩れた混練フライト（２０）を有すると共にこの混練フライト（２０）で材料（８）を下流側に送りつつ練り混ぜて揮発分を分離する脱揮セグメント部（２６）が備えられ、
   前記バレル体（３）には、当該脱揮セグメント部（２６）が挿通している混練室（５）に通じる真空吸引用の開口（１０）が設けられ、
   前記脱揮セグメント部（２６）の上流側及び前記開口（１０）の下流側のそれぞれに、材料（８）が混練室（５）内に充満する充満部（２３Ｂ）（２８）が設けられていることを特徴とする押出機。
2. 前記充満部（２３Ｂ）（２８）の下流側には、下流側へ送られる材料（８）の流れに対して抵抗となる抵抗体が設けられ、この抵抗体により、前記充満部（２３Ｂ）（２８）に材料（８）が充満し気密性が保たれることを特徴とする請求項１に記載の押出機。
3. 前記抵抗体は、材料（８）を上流側へ押し戻す方向に捩れたフライト（２０）を有するセグメント（２４）からなることを特徴とする請求項２に記載の押出機。
4. 前記抵抗体は、材料（８）を外部に排出すると共に材料（８）が流入した際に流路抵抗を発生する排出部材（３５）からなることを特徴とする請求項２に記載の押出機。
5. 前記脱揮セグメント部（２６）は、径方向で互いに反対向きに突出する一対の混練フライト（２０）（２０）を備えた２条翼ロータセグメント（１６）からなり、
   前記混練室内壁（３０）への材料（８）の薄膜形成とその掻き取りをすることで材料（８）からの揮発分の分離を促進させるべく、前記混練フライト（２０）の先端部には、材料（８）の薄膜形成が可能となるように混練室内壁（３０）とのチップクリアランスが大きく設定された低位チップ部（２２）と、前記薄膜を掻き取り可能なように混練室内壁（３０）とのチップクリアランスが小さく設定されている高位チップ部（２１）とが形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の押出機。
6. 前記バレル体（３）の内部には互いに連通する一対の混練室（５）（５）が設けられており、前記混連室（５）（５）のそれぞれに混練スクリュー体（２）（２）が同方向に回転自在であるように挿通され、両混練スクリュー体（２）（２）は互いに噛み合うように配置されていることを特徴とする請求項５に記載の押出機。
7. 前記脱揮セグメント部（２６）は、混練スクリュー体（２）の軸芯方向で隣り合う各セグメント（１６）（１３）が、それぞれに備えられたフライトの側面が互いに段差なく連続するように連設されてなることを特徴とする請求項５又は６に記載の押出機。
8. 前記２条翼ロータセグメント（１６）のフライト（２０）の捩れ角は、混練スクリュー体（２）の軸芯方向に対して０°より大きく６０°以下の範囲となっていることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の押出機。

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