JP2013123841A - 混練用セグメント - Google Patents

Abstract

【課題】伸長度合いの高い流れを増大させる混練用セグメントを提供する。
【解決手段】混練用セグメント１０Ａは、内部が空洞とされたバレル２に回転自在に収容される一対の混練スクリュのそれぞれに設けられて、当該混練スクリュとともに同方向に回転してバレル２内に供給される材料を混練するものであって、径外側に向かって突出する混練フライト１１Ａを少なくとも２条有し、バレル２の空洞の半径ｒに対する谷径ａの比を０．６以下とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、押出機や連続混練機などに用いられる混練用セグメントに関し、特に、分散混練に効果的な混練用セグメントに関する。

一般に、押出機や連続混練機などの混練設備においては、バレル内に高分子樹脂のペレットや粉状の添加物などの材料が供給される。供給された材料は、バレル内に挿通された一対の混練スクリュによって混練されながら下流側へ送られる。
混練スクリュは様々な種類のセグメントを複数備えており、各セグメントは、セグメントの中心を貫通するスプライン軸に固定されている。例えばロータセグメントやニーディングディスクセグメントなどの混練用セグメントにスクリュセグメントを組み合わせることで製品用途に合わせて様々な材料を混練できるようになっている。

ところで、近年、混練される材料の種類が多くなるとともに、混練機で製造される製品の種類も増加している。それに伴って、複数の材料がどの程度均等に混練されているかといった製品の均質性に対する要求も益々高くなっている。
特許文献１には、上述の要求を満たすための二軸押出機のスクリュが開示されている。
特許文献１に開示の同方向噛合型二軸押出機スクリュは、基部から先端にかけてフィード部、混練部、次いでポンピング部で構成される同方向噛合型二軸押出機スクリュにおいて、スクリュ谷径と相手スクリュの外径との噛合い隙間ΔＳが一定のとき、スクリュ外径ｄ_０とスクリュ谷径ｄ_ｉの比ｄ_０／ｄ_ｉが１．６５〜１．８５および１．４５〜１．６３の混練用スクリュを組み合わせたことを特徴とするものである。

特許文献１は、このような同方向噛合型二軸押出機スクリュによれば、セルフクリーニング作用が確保され、局部発熱のない適正な温度での混練押出が可能となるとしている。

特開２００４−２８４１９５号公報

一般に、混練には分散混合（分散混練）と分配混合（分配混練）とがあるとされている。分散混練はフィラの凝集塊などをつぶす混練を、分配混練は材料を均一化する混練を指す。このうち分散混練では材料のせん断流れよりも伸長流れの方が優位であるので、バレル内において、伸長流れが強い流体体積割合が高いほど効果的に分散混練を行うことができると言える。

ところで、特許文献１に開示の同方向噛合型二軸押出機スクリュは、上述の分散混練や分配混練の別を、特には意識したものではない。しかし、セグメントは、相手スクリュの付着樹脂を掻き落とすセルフクリーニング作用の能力（セルフクリーニング性）を得るために、セグメント間のクリアランス（＝軸間−（セグメント外径＋セグメント谷径））が一定となるように形成されている。

しかし、セグメント間のクリアランスを一定としなければならないのなら、バレルとセグメントとの間の空間を確保して流体体積割合を高めることは困難であり、そのため、伸長流れを効果的に促進させつつ分散混練を行うことも困難となる。
そこで本発明は、上記問題点に鑑み、伸長度合いの高い流れを増大させる混練用セグメントを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の混練用セグメントは以下の技術的手段を講じている。
本発明の混練用セグメントは、内部が空洞とされたバレルに回転自在に収容される一対の混練スクリュ（混練ロータ）のそれぞれに設けられて、当該混練スクリュとともに同方向に回転して前記バレル内に供給される材料を混練する混練用セグメントであって、径外側に向かって突出する混練フライトを少なくとも２条有し、前記バレルの空洞の半径に対する谷径の比を０．６以下とすることを特徴とする。

好ましくは、前記混練フライト間を結ぶ外表面が一方の混練フライト側から他方の混練フライト側に向かって凸面と凹面で構成され、前記凸面を回転方向に向けているとよい。
また、好ましくは、前記混練用フライトは、前記混練スクリュの軸方向に沿って連続的に螺旋状に形成されると共に、前記混練スクリュの軸垂直方向に切断したときに一定形状の断面を有するとよい。

さらに、好ましくは、前記混練スクリュの軸方向に垂直な断面において、前記混練フライト間の外表面を構成する凸面と凹面は連続しているとよい。

本発明の混練用セグメントによれば、伸長度合いの高い流れを増大させる混練用セグメントを提供することができる。

（ａ）は、本発明の第１実施形態による２軸押出機の概略図であり、（ｂ）は、２軸押出機の軸垂直方向におけるバレルの断面図である。 本発明の第１実施形態による混練用セグメントの構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態による混練用セグメントの構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態及び第２実施形態による混練用セグメントについて、バレル半径に対する谷径の比とＦＮ＞０．７体積割合との関係を表すグラフを示す図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態による混練用セグメント１０Ａ及び２軸押出機１を、図面に基づき詳しく説明する。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本発明の２軸押出機１は、内部が空洞となったバレル２と、バレル２内部の空洞に収容される混練ロータ（混練スクリュ）３とを有している。このバレル２の内部には、混練ロータ３を収容可能な円通孔４が平行に２つ並んで穿孔されて、空洞が形成されている。２つの円通孔４，４は、その内壁面の一部同士が互いに重なり合うようになっており、一方の円通孔４から他方に材料を移動可能となっている。これら２つの円通孔４，４のそれぞれには混練ロータ３が挿通されており、この押出機は混練ロータ３を合計で２軸有する２軸押出機となっている。

次に、本実施形態による２軸押出機１の構成を詳しく説明する。
なお、以下の説明において、図１（ａ）の紙面の左側を２軸押出機１を説明する際の上流側とし、紙面の右側を下流側とする。また、図１（ａ）の紙面の左右方向を、２軸押出機１を説明する際の軸方向といい、さらに、軸方向に対して垂直な方向を軸垂直方向という。

図１（ａ）に示すように、バレル２は、軸方向に沿って長い筒状に形成されており、その内部には、上述したように２つの円通孔４，４が平行に並んで上流から下流に向かって形成されている。バレル２の軸方向の上流側にはバレル２内に材料を供給するホッパ５が設けられており、またバレル２の内部には電気ヒーターや加熱した油を用いた加熱装置（図示略）が備えられている。

図１（ｂ）に示すように、円通孔４は、バレル２の内部を軸方向に向かって水平にくり抜いて得られる略円筒状の横穴であり、バレル２を軸垂直方向に切断したときの断面は、円通孔４に対応する略円形の開口を有する。円通孔４は、軸方向に水平且つ平行に並んで図１（ｂ）の紙面垂直方向に一対設けられており、その内壁面の一部が互いに重なり合っている。それ故、バレル２を軸垂直方向に切断したときの断面形状は、いわゆる「めがね孔状」となっており、両円通孔４，４の間で材料の流通（往来）が可能となっている。

よって、２つの円通孔４，４の中心軸同士の軸間距離Ｌは、円通孔４の内径ｒよりも小さくなっている。図１（ｂ）にあるように、この軸間距離Ｌが円通孔４の内径ｒよりも小さく設定されることで、円通孔４の中心軸から内壁面を見て上下に６０°程度の範囲において内壁面同士が重なり合っている。逆に言えば、上下６０°程度の範囲で内壁面同士が重なるように軸間距離Ｌが設定されている。

混練ロータ３は円通孔４のそれぞれを挿通するように、図１（ｂ）の紙面垂直方向に一対設けられている。一対の混練ロータ３，３は、軸方向に沿って配置されたスプライン軸６を内部に備えており、このスプライン軸６により串刺し状に複数のセグメントが固定された構成となっている。なお、図例の２軸押出機１は一対の混練ロータ３，３がそれぞれの円通孔４の中で互いに同じ回転方向（図１（ｂ）の例では、いずれも紙面に向かって時計回り方向）に回転する同方向回転型となっている。

図１（ａ）に示すように、混練ロータ３は、さまざまな種類のセグメントを軸方向に組み合わせて構成されており、組み合わせるセグメントの種類によって複数のパートに分かれている。図例の混練ロータ３は、軸方向に送り部８、混練部７、及び押出部９の３つのパートで構成されている。混練部７は、材料を混練するパートである。送り部８は、混練部７より上流側に配備されてこの混練部７に材料を送るパートである。押出部９は、混練部７より下流側に配備されて混練部７で混練された材料を下流側のペレタイザなどに送るパートである。

３つのパートのうち混練部７は、混練ロータ３の中央に位置するパートであり、軸方向に連続して配備された複数の混練用セグメント１０Ａで構成されている。本実施形態では、混練用セグメント１０Ａはロータセグメントであり、このロータセグメント１０Ａを軸方向に連続して、例えば６個並べて配備することで混練部７が構成されている。これらロータセグメント１０Ａの構成は後に詳しく説明するが、混練用セグメント１０Ａは、軸垂直方向に切断したときの断面が略楕円形状であり、楕円の長径に沿った両端側に２条の混練フライト１１Ａを有している。これらの混練フライト１１Ａ、１１Ａは、混練ロータ３が回転すると混練フライト１１Ａの頂面（先端）がバレル２の円通孔４の内周面をかすめるように回転し、バレル２に付着した材料を残さず掻き取って材料を混練するようになっている。

図２を参照しながら、本実施形態に係るロータセグメント１０Ａの構成について説明する。図２は、一対の混練ロータ３，３に備えられた隣り合うロータセグメント１０Ａ，１０Ａを示す断面図である。図２の断面図は、図１（ｂ）と同様に、バレル２及び隣り合うロータセグメント１０Ａ，１０Ａを軸垂直方向に切断したときの断面を示している。
図２に示すように、ロータセグメント１０Ａは、スプライン軸６に固定された状態において、軸垂直方向に切断したときの断面が略楕円形状（ラグビーボール形状）となるように形成された柱状の部材である。よってロータセグメント１０Ａの外観形状は、凸面によって構成されている。

ロータセグメント１０Ａの当該断面における中央にはスプライン軸６を挿通可能な挿通孔（図示せず）が軸方向に沿って形成されている。
図２に示す略楕円形状の断面において、略楕円形状の長軸の長さを長径としたときの長径の半分を、ロータセグメント１０Ａの外径と呼んで符号ｃで表す。また、略楕円形状の短軸の長さを短径としたときの短径の半分を、ロータセグメント１０Ａの谷径と呼んで符号ａで表す。長軸と短軸の交点は符号ｄで表されており、ロータセグメント１０Ａの軸心であると共に、スプライン軸６の軸心でもある。ロータセグメント１０Ａの谷径ａをバレル２の円通孔４の内壁面まで延長したときの距離、すなわち、谷径ａの延長線上におけるロータセグメント１０Ａの表面から円通孔４の内壁面までの距離を符号ｂで表し、バレル２の円通孔４の半径を符号ｒで表すと、半径ｒは、谷径ａと距離ｂの和（ｒ＝ａ＋ｂ）で表される。

ここで、バレル２の円通孔４の半径ｒは、ロータセグメント１０Ａの外径ｃより若干大きく、（ｒ＞ｃ）の関係が成立する。このとき、半径ｒと外径ｃの差（ｒ−ｃ）は、バレル２と混練フライト１１Ａのクリアランスである。また、２つの円通孔４，４の中心軸同士の軸間距離Ｌは、ロータセグメント１０Ａの谷径ａと外径ｃの和よりも若干大きく、（Ｌ＞ａ＋ｃ）の関係が成立する。このとき、軸間距離Ｌと、谷径ａ及び外径ｃの和（ａ＋ｃ）は、セグメント間クリアランスである。

このような形状によって、ロータセグメント１０Ａは、外径方向に沿って径外側に向かって突出する混練フライト１１Ａを少なくとも２条有することとなる。
ロータセグメント１０Ａは、上述の断面形状を有する柱状の部材であるので、軸方向に沿ったいずれの位置において軸垂直方向に切断したときの断面も、上で説明した断面と同様の形状となる。しかし、ロータセグメント１０Ａの表面には、２条の混練フライト１１Ａ，１１Ａがドリルの刃のように螺旋状に形成されている。つまり、２条の混練フライト１１Ａ，１１Ａが軸方向に沿って連続的にねじれて螺旋状に形成されているため、ロータセグメント１０Ａは、ドリルの刃のような外観形状を有している。ただし、一つのロータセグメント１０Ａの表面に形成された混練フライト１１Ａは、ドリルの刃のように、軸方向に沿って軸心ｄを中心に複数回転（例えば、３６０°や７２０°）ねじれるものではない。混練フライト１１Ａのねじれは、例えば、０°〜１８０°程度である。

本実施形態によるロータセグメント１０Ａは、上述のような断面形状において、バレル２の空洞である円通孔４の半径ｒに対する谷径ａの比（ａ／ｒ）を０．６以下（ａ／ｒ≦０．６）とすることを特徴とする。
ここで、ロータセグメント１０Ａの外径ｃは、円通孔４の半径ｒよりもバレル２と混練フライト１１Ａのクリアランス分だけ短いが、このクリアランスは、半径ｒに対して非常に小さなものである、よって、外径ｃが半径ｒにほぼ等しいとすれば、ロータセグメント１０Ａは、上述のような断面形状において、外径ｃに対する谷径ａの比（ａ／ｃ）を０．６以下（ａ／ｃ≦０．６）とすることを特徴とするともいえる。

このように、本実施形態によるロータセグメント１０Ａは、バレル２の円通孔４の半径ｒ及びロータセグメント１０Ａの外径ｃに対する谷径ａの大きさが所定値以下に規定されていることを特徴の一つとしている。半径ｒや外径ｃに対する谷径ａの割合を所定の大きさよりも小さくすることで、バレル２とロータセグメント１０Ａの谷部との間の空間と大きくとることができる。これによって、混練される材料において伸長度合いの高い流れを増大させることができる。

本実施形態では、上述のような構成のロータセグメント１０Ａを、スプライン軸６の軸方向に連続して例えば６個並べることで混練ロータ３の混練部７が構成されている。このとき、６個のロータセグメント１０Ａは、それぞれの螺旋状の混練フライト１１Ａ，１１Ａが上流側のロータセグメント１０Ａから下流側のロータセグメント１０Ａにかけて連続するように、軸心周りの取り付け角度を変えながらスプライン軸６に取り付けられている。これによって、上流側のロータセグメント１０Ａから下流側のロータセグメント１０Ａにかけて、ドリルの刃のように軸心ｄを中心に複数回転（例えば、３６０°や７２０°）ねじれた混練フライト１１Ａを形成し、混練部７を構成することができる。

この混練部７を有する一対の混練ロータ３，３を円通孔４，４のそれぞれに挿通する際には、一対の混練ロータ３，３が互いに接触しないように、送り部８、混練部７、及び押出部９を噛み合わせなくてはならない。
図２に示すように、一対の混練ロータ３，３の混練部７，７のそれぞれは、軸垂直方向に切断したときのロータセグメント１０Ａ，１０Ａのそれぞれの断面における各長径が、互いに略垂直となるように噛み合わされる。これによって、一対の混練ロータ３，３が時計回りに同じ速度で回転する限り、ロータセグメント１０Ａ，１０Ａの各長径は常に略垂直となる。

図４を参照して、本実施形態によるロータセグメント１０Ａを用いた場合の効果を説明する。図４は、バレル２の円通孔４の半径ｒに対する谷径ａの比（ａ／ｒ）に対する「ＦＮ＞０．７体積割合（％）」を表すグラフである。
ここで、「ＦＮ＞０．７体積割合（％）」は、ＦＮ（フローナンバー）が０．７を超えるような伸長流れを起こす材料の全材料中における体積割合示す値である。なお、ＦＮ（フローナンバー）は、流れ場の伸長度合いを示す指標であり、次の式（１）で定義される。
ＦＮ＝（｜相当ひずみ速度｜）／（｜相当ひずみ速度｜＋｜渦度｜）・・・（１）
式（１）の定義によって、ＦＮ＝０は純回転、ＦＮ＝１は純伸長、ＦＮ＝０．５は純せん断であることを示すことができる。よって、ＦＮ＞０．７の体積割合が高いということは、全材料中において伸長度合いの高い流れが起きていることを示しているといえる。

ここで、図４にかえり、丸印Ｍ１は、（ａ／ｒ＞０．６）となる従来型ロータセグメントを用いたときの実験データを示している。この従来型ロータセグメント（ａ／ｒ≒０．６３８）を用いたときの「ＦＮ＞０．７体積割合（％）」は、約８．００％である。また、図４は、白抜きの丸印で示すように、（ａ／ｒ≒０．６５）前後のロータセグメントでは、約８．００％程度の「ＦＮ＞０．７体積割合（％）」しか得られないことを示している。

このような従来型ロータセグメントによる「ＦＮ＞０．７体積割合（％）」（約８．００％）を基準にして、本実施形態によるラグビーボール形状のロータセグメント１０Ａの実験データを参照する。
図４には、本実施形態による（ａ／ｒ≒０．５６７）のロータセグメント１０Ａを用いたときの実験データを、白抜きの丸印Ｍ２で示している。丸印Ｍ２は、「ＦＮ＞０．７体積割合（％）」が８．５０％を超える値を示しており、従来型ロータセグメントよりも高い「ＦＮ＞０．７体積割合（％）」を得ている。よって、本実施形態による（ａ／ｒ≒０．５６７）のロータセグメント１０Ａを用いると、従来型ロータセグメントよりも伸長度合いの高い流れを起こせることが示されている。

さらに、白抜きの丸印Ｍ３は、「ＦＮ＞０．７体積割合（％）」が９．００％を超える値を示しており、本実施形態による（ａ／ｒ≒０．５３７）のロータセグメント１０Ａを用いると、さらに伸長度合いの高い流れを起こせることが示されている。
以上のように、（ａ／ｒ≦０．６）や（ａ／ｃ≦０．６）を満たす本実施形態のロータセグメント１０Ａを用いれば、従来と比べて、混練材料中に伸長度合いの高い流れを増大させることができる。

（第２実施形態）
図１、図３、及び図４を参照しつつ、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、混練用セグメント１０Ａとは異なる構成の混練用セグメント１０Ｂを用いる点で、第１実施形態とは異なる。本実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様であるので、以下には本実施形態による混練用セグメント１０Ｂの構成について説明する。

図３は、一対の混練ロータ３，３に備えられた隣り合うロータセグメント１０Ｂ，１０Ｂを示す断面図である。図３の断面図は、第１実施形態における図２と同様に、バレル２及び隣り合うロータセグメント１０Ｂ，１０Ｂを軸垂直方向に切断したときの断面を示している。
図３に示すように、ロータセグメント１０Ｂは、スプライン軸６に固定された状態において、軸垂直方向に切断したときの断面が略Ｓ字状のいわゆる勾玉形状となるように形成された柱状の部材である。図３に示すロータセグメント１０Ｂの断面は、図２に示す略楕円形状のロータセグメント１０Ａの断面の一部を切り欠いた形状を有しているため、略楕円形状における長軸及び短軸を有する形状となっている。本実施形態による混練用セグメント１０Ｂは、第１実施形態による混練用セグメント１０Ａと同様に、長軸に沿った両端側に２条の混練フライト１１Ｂ，１１Ｂを有している。

図３に示すロータセグメント１０Ｂの断面形状は、長軸に関して対称な輪郭を有していると見ることができる。つまり、当該断面形状は、長軸に関して対称に２つの同じ形状の輪郭を有しており、各輪郭は、凸部と凹部で構成されている。ロータセグメント１０Ｂは、図３の紙面に向かって時計回りに回転するものであり、回転方向側に凸部が向き、且つ反回転方向側に凹部が向くように、当該輪郭は構成されている。ここで、凸部と凹部は滑らかに連続しており、凸部から凹部への変わり目で段差などにより不連続とならないように、当該輪郭は構成される。言い換えれば、凸部を形成する凸状曲線と凹部を形成する凹状曲線とからなる当該輪郭は、変曲点を有しているといえる。

ロータセグメント１０Ｂの外観形状において、このような凸部は凸面を構成し、凹部は凹面を構成する。このことを踏まえて、図３を再び参照すると、混練フライト１１Ｂの回転方向側は凸面で構成され、反回転方向側は凹面で構成されているといえる。つまり、２条の混練フライト１１Ｂ，１１Ｂ間を結ぶ外表面が一方の混練フライト１１Ｂ側から他方の混練フライト１１Ｂ側に向かって凸面と凹面で構成されているともいえる。

なお、ロータセグメント１０Ｂの当該断面における中央にはスプライン軸６を挿通可能な挿通孔（図示せず）が軸方向に沿って形成されている。
図３に示すロータセグメント１０Ｂ断面において、長軸の長さを長径としたときの長径の半分を、ロータセグメント１０Ｂの外径と呼んで符号ｃで表す。また、短軸の長さを短径としたときの短径の半分を、ロータセグメント１０Ｂの谷径と呼んで符号ａで表す。長軸と短軸の交点は符号ｄで表されており、ロータセグメント１０Ｂの軸心であると共に、スプライン軸６の軸心でもある。ロータセグメント１０Ｂの谷径ａをバレル２の円通孔４の内壁面まで延長したときの距離、すなわち、谷径ａの延長線上におけるロータセグメント１０Ｂの表面から円通孔４の内壁面までの距離を符号ｂで表し、バレル２の円通孔４の半径を符号ｒで表すと、半径ｒは、谷径ａと距離ｂの和（ｒ＝ａ＋ｂ）で表される。

ここで、バレル２の円通孔４の半径ｒは、ロータセグメント１０Ｂの外径ｃより若干大きく、（ｒ＞ｃ）の関係が成立する。このとき、半径ｒと外径ｃの差（ｒ−ｃ）は、バレル２と混練フライト１１Ｂのクリアランスである。また、２つの円通孔４，４の中心軸同士の軸間距離Ｌは、ロータセグメント１０Ｂの谷径ａと外径ｃの和よりも若干大きく、（Ｌ＞ａ＋ｃ）の関係が成立する。このとき、軸間距離Ｌと、谷径ａ及び外径ｃの和（ａ＋ｃ）は、セグメント間クリアランスである。

このような形状によって、ロータセグメント１０Ｂは、外径方向に沿って径外側に向かって突出する混練フライト１１Ｂを少なくとも２条有することとなる。
ロータセグメント１０Ｂは、上述の断面形状を有する柱状の部材であるので、軸方向に沿ったいずれの位置において軸垂直方向に切断したときの断面も、上で説明した断面と同様の略Ｓ字状のいわゆる勾玉形状となる。しかし、ロータセグメント１０Ｂの表面には、２条の混練フライト１１Ｂ，１１Ｂがドリルの刃のように螺旋状に形成されている。つまり、２条の混練フライト１１Ｂ，１１Ｂが軸方向に沿って連続的にねじれて螺旋状に形成されているため、ロータセグメント１０Ｂは、ドリルの刃のような外観形状を有している。ただし、一つのロータセグメント１０Ｂの表面に形成された混練フライト１１Ｂは、ドリルの刃のように、軸方向に沿って軸心ｄを中心に複数回転（例えば、３６０°や７２０°）ねじれるものではない。混練フライト１１Ｂのねじれは、例えば、０°〜１８０°程度である。

本実施形態によるロータセグメント１０Ｂは、上述のような断面形状において、バレル２の空洞である円通孔４の半径ｒに対する谷径ａの比（ａ／ｒ）を０．６以下（ａ／ｒ≦０．６）とすることを特徴とする。
ここで、第１実施形態と同様に、外径ｃが半径ｒにほぼ等しいとすれば、ロータセグメント１０Ｂは、上述のような断面形状において、外径ｃに対する谷径ａの比（ａ／ｃ）を０．６以下（ａ／ｃ≦０．６）とすることを特徴とするともいえる。

このように、本実施形態によるロータセグメント１０Ｂは、バレル２の円通孔４の半径ｒ及びロータセグメント１０Ｂの外径ｃに対する谷径ａの大きさが規定されていることを特徴の一つとしている。また、この特徴に加えて、ロータセグメント１０Ｂの外径形状を
滑らかに連続する凸面と凹面と構成することで、混練フライト１１Ｂの回転方向側を凸面で構成し、反回転方向側を凹面で構成することを特徴としている。

反回転方向側を凹面で構成することによって、混練フライト１１Ｂの反回転方向側においてバレル２とロータセグメント１０Ｂとの間の空間を大きく確保することができて、多くの混練材料を当該空間に含むことができる。これに加えて、半径ｒや外径ｃに対する谷径ａを所定の大きさよりも小さくすることで、当該空間にさらに多くの混練材料を含むことができる。これによって、混練時間を増大させることができ、流体が、伸長度合いの高い部分を通る確率を増大させることができる。

図４を参照して、本実施形態によるロータセグメント１０Ｂを用いた場合の効果を説明する。図４は、第１実施形態で説明したように「ＦＮ＞０．７体積割合（％）」を表すグラフである。
図４には、本実施形態による（ａ／ｒ≒０．５６７）のロータセグメント１０Ｂを用いたときの実験データを、菱形の角印Ｍ４で３つ示している。これら３つの角印Ｍ４は、バレル２と混練フライト１１Ｂのクリアランスを３通りに変化させて実験した結果を示している。いずれも「ＦＮ＞０．７体積割合（％）」が９．００％前後となっており、従来型ロータセグメントに関して（ａ／ｒ＝０．６５０）付近に菱形の角印で示す実験データの約８．００％よりも高い「ＦＮ＞０．７体積割合（％）」を得ている。よって、本実施形態による（ａ／ｒ≒０．５６７）のロータセグメント１０Ｂを用いると、従来型ロータセグメントよりも伸長度合いの高い流れを起こせることが示されている。

さらに、図４には、本実施形態による（ａ／ｒ≒０．５３７）のロータセグメント１０Ｂを用いたときの実験データを、菱形の角印Ｍ５で３つ示している。これら３つの角印Ｍ５も、バレル２と混練フライト１１Ｂのクリアランスを３通りに変化させて実験した結果を示している。いずれも「ＦＮ＞０．７体積割合（％）」が９．００％〜９．５０％前後となっており、さらに伸長度合いの高い流れを起こせることが示されている。

以上のように、（ａ／ｒ≦０．６）や（ａ／ｃ≦０．６）を満たすと共に、凸面と凹面で構成された混練フライト１１Ｂを有する本実施形態のロータセグメント１０Ｂを用いれば、従来と比べて、混練材料中に伸長度合いの高い流れを大幅に増大させることができる。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。

例えば、第１実施形態によるロータセグメント１０Ａ及び第２実施形態ロータセグメント１０Ｂの断面形状は、上下左右に対称、又は回転対称であった。しかし、必ずしも対称形状に限定しなくてもよく、２条の混練フライトを互いに異なる形状となるように形成してもよい。特に、第２実施形態によるロータセグメント１０Ｂの２条の混練フライト１１Ｂにおける各凹面を、互いに異なる曲率となるように形成しても構わない。

また、第１実施形態及び第２実施形態において、一対のロータセグメント１０Ａ及びロータセグメント１０Ｂは、セグメント間クリアランスが一定の完全噛合となるように構成されたが、ロータセグメント１０Ａ及びロータセグメント１０Ｂの凸面の曲率や谷径を任意に変化させて、セグメント間クリアランスを所望の大きさとなるように変化させてもよい。つまり、一対のロータセグメント１０Ａ及びロータセグメント１０Ｂは、必ずしも完全噛合である必要はない。

１ ２軸押出機
２ バレル
３ 混練ロータ
４ 円通孔
５ ホッパ
６ スプライン軸
７ 混練部
８ 送り部
９ 押出部
１０Ａ，１０Ｂ 混練用セグメント
１１Ａ，１１Ｂ 混練フライト

Claims (4)

1. 内部が空洞とされたバレルに回転自在に収容される一対の混練スクリュのそれぞれに設けられて、当該混練スクリュとともに同方向に回転して前記バレル内に供給される材料を混練する混練用セグメントであって、
   径外側に向かって突出する混練フライトを少なくとも２条有し、前記バレルの空洞の半径に対する谷径の比を０．６以下とすることを特徴とする混練用セグメント。
2. 前記混練フライト間を結ぶ外表面が一方の混練フライト側から他方の混練フライト側に向かって凸面と凹面で構成され、前記凸面を回転方向に向けていることを特徴とする請求項１に記載の混練用セグメント。
3. 前記混練用フライトは、前記混練スクリュの軸方向に沿って連続的に螺旋状に形成されると共に、前記混練スクリュの軸垂直方向に切断したときに一定形状の断面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の混練用セグメント。
4. 前記混練スクリュの軸方向に垂直な断面において、前記混練フライト間の外表面を構成する凸面と凹面は連続していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の混練用セグメント。