JP3138790U - 混練装置 - Google Patents

Abstract

【課題】混練する原料から持ち込まれる酸素や水分がニーディング部に入り込むことを防止し、目ヤニ等による不具合を防止することができる混練装置を提供する。
【解決手段】原料投入部と、シリンダー２０内にスクリュー部４２とスクリュー部に続くニーディング部４３と、排出部２５とを有する押し出し型の混練装置であって、原料搬送方向に対しニーディング部より上流側に位置するスクリュー部に不活性ガスを供給するガス供給手段３０を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本考案は、混練する原料を連続的に混練する混練装置に関する。

熱可塑性樹脂等に無機粒子を混練する装置として、原料を連続搬送しながら混練する押し出し型の混練装置が知られている。前記混練装置は連続生産が可能なこと等により広く用いられている。

前記混練装置は、原料投入部と、中空のシリンダーと、前記シリンダー内に駆動軸に設けられたスクリュー部と原料搬送方向下流側に前記スクリュー部に続くニーディング部と、排出部を有する。前記スクリュー部とニーディング部は、同一の駆動軸にそれぞれ１つ以上設けられ、また、前記駆動軸は、シリンダー内に１つ以上設けられる。例えば、駆動軸の数により、単軸型、２軸型、３軸型等がある。シリンダーの外周にはバンドヒーター等の加熱装置が設けられ、原料を加熱し溶融する。

前記混練装置は、原料投入部から投入された原料を中空のシリンダー内に配置されたスクリュー部で搬送、溶融し、ニーディング部で溶融、混練し、排出部より排出する。

前記溶融、混練時に酸素が混入すると原料の酸化、分解または炭化を生じ、微量の固形物、所謂目ヤニが生成され品質低下の要因となる。また、前記目ヤニが生じると混練装置の清掃をすることが必要となり、稼働率低下の大きな要因となる。

この対策として、原料ホッパーの出口付近に不活性ガス供給手段を設け、不活性ガスを連続的に供給することが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１８２７９号公報

特許文献１は、スクリュー部において加熱、混練を受ける前に原料の周辺に存在する酸素を排除するものである。しかし、材料の樹脂ペレットや微細な無機粒子の表面に付着した酸素や水分を十分に排除することは困難であり、またスクリュー部に入り込んだ酸素や水分を排除することはできなかった。

本考案は、上記状況に鑑みなされたもので、ニーディング部に酸素や水分が入り込むことを防止し、目ヤニ等による不具合を防止することができる混練装置を提供することを目的とする。

上記目的は、下記の構成により達成される。
１．原料投入部と、シリンダー内にスクリュー部と該スクリュー部に続くニーディング部と、排出部と、を有する押し出し型の混練装置であって、原料搬送方向に対し前記ニーディング部より上流側に位置する前記スクリュー部に不活性ガスを供給するガス供給手段を有することを特徴とする混練装置。
２．前記不活性ガスを、加熱手段により昇温して前記スクリュー部に供給することを特徴とする１に記載の混練装置。
３．前記不活性ガスは、窒素、二酸化炭素、アルゴン、またはヘリウムであることを特徴とする１または２に記載の混練装置。
４．混練する材料は、熱可塑性樹脂と無機粒子であることを特徴とする１乃至３の何れか１項に記載の混練装置。

上記のように、スクリュー部に不活性ガスを供給することにより、少なくともニーディング部に酸素や水分が入り込むことを防止することができ、シリンダー内で目ヤニが生じることを防止できる。これにより、品質低下を起こさず、長時間連続運転できる混練装置が可能となる。

以下に図を参照しながら本考案の実施の形態を説明するが、本考案はこれに限定されるものではない。

図１は、本考案に係る混練装置の概略断面図である。混練装置１は、原料投入部であるホッパー１０、シリンダー２０、スクリュー部４２、ニーディング部４３、排出口２５を有する。

スクリュー部４２のスクリュー部材４２１、ニーディング部４３のニーディング部材４３１は駆動軸４１を介し駆動部５０に接続され、駆動される。駆動部５０は、例えば電気駆動モーターが使用できる。本実施の形態ではニーディング部４３は２つ設けている。

シリンダー２０は、排出部である排出口２５、ベント口２２を有する。また、不活性ガスを供給するガス供給手段３０が接続される。ガス供給手段３０は、ガス供給源、例えば不活性ガスを充填したガスボンベ３１から減圧弁３２、配管３３を介して、シリンダーに設けられた吐出ノズル２１から不活性ガスをシリンダー２０内に吐出、充満する。前記不活性ガスとしては、窒素、二酸化炭素、アルゴン、またはヘリウム等を用いることができる。本実施の形態では、窒素を用いている。

吐出ノズル２１は、原料搬送方向に対し、一番目のニーディング部４３の上流側の一番目のスクリュー部４２に不活性ガスを吐出するように設けられている。

前記不活性ガスは、シリンダー２０内の温度、即ち混練温度と略同等に昇温して供給することが好ましい。これにより、不活性ガス供給による混練温度の変化を防ぐことができる。図２は、吐出ノズル２１と減圧弁３２の間に加熱手段５１を設けた例である。加熱手段５１は、一般的に知られている加熱方法、例えば電気ヒーター、熱交換機等を用いることができる。

また、シリンダー外周にはバンドヒーター等の加熱装置（不図示）が設けられている。

混練する熱可塑性樹脂はペレット状或いは粉体状で供給され、無機粒子は微粒子状でホッパー１０に供給される。前記無機粒子としては、例えばシリカ、チタン、カーボン等がある。

また、別の供給方法として、前記熱可塑性樹脂と無機粒子は、所定量を予め混合した後ホッパー１０に原料として投入してもよい。前記混合に際し、前記熱可塑性樹脂と前記無機粒子を、回転分散機を用い溶媒中に分散させ、その後真空乾燥させ粉体状とすることが好ましい。これにより、原料をホッパー１０に投入した時の無機粒子の飛散を防止することができる。

更に、前記混合物と前記熱可塑性樹脂、または前記微粒子をホッパー１０に投入してもよい。

ホッパー１０の原料と接触する壁面を、原料が変化しない程度に加熱してもよい。これにより、前記壁面に原料の粒子が付着することを防止できる。

ホッパー１０から投入された原料は、重力及びスクリューの搬送作用によりシリンダー２０内に搬送される。前記原料は、シリンダー２０内を搬送される過程で前記加熱装置により加熱され、可溶成分が溶融し、ニーディング部で溶融と混練が行われ、排出口２５より排出される。

ホッパー１０に投入された原料がシリンダー２０内を搬送され、溶融される過程で、前記原料の隙間に存在した気体の大部分は熱膨張によりホッパー１０に押し出される。しかしながら、溶融した原料（以下、溶融原料ともいう）に混入した気体はそのまま搬送され加熱を受ける。前記気体に酸素が含まれていると前述の目ヤニの原因となる微小の個体が生じる。

これに対し、本考案においては、前述のように原料搬送方向に対し、一番目のニーディング部４３の上流側の一番目のスクリュー部４２に不活性ガスを吐出する。スクリュー部４２に吐出された不活性ガスの大部分は、ホッパー１０へと押し出され、一部は溶融原料とともに搬送される。これにより、前記原料の隙間に存在した酸素を含む前記気体がシリンダー内に入り込むことを防止することができ、目ヤニが生じることを防止できる。また、溶融原料に混入した不活性ガスは、酸素を含まないため目ヤニを生じさせることはない。

また、シリンダー２０の、吐出ノズル２１と最終のニーディング部４３の間の何れかの部分（本実施の形態では、２つのニーディング部の間）にベント口２２を設け脱揮することが好ましい。これにより、溶融原料に混入した不活性ガスを除去することができるとともに前記熱可塑性樹脂中の揮発成分を除去することができ、混練物の密度が高まり、混練物の品質を向上させることができる。

本考案に係る混練装置の概略断面図である。 吐出ノズルと減圧弁の間に加熱手段を設けた図である。

符号の説明

１０ ホッパー
２０ シリンダー
２１ 吐出ノズル
２２ ベント口
２５ 排出口
３０ ガス供給手段
３１ ガスボンベ
３２ 減圧弁
３３ 配管
４２ スクリュー部
４３ ニーディング部
４２１ スクリュー部材
４３１ ニーディング部材
５１ 加熱手段

Claims (4)

1. 原料投入部と、シリンダー内にスクリュー部と該スクリュー部に続くニーディング部と、排出部と、を有する押し出し型の混練装置であって、
   原料搬送方向に対し前記ニーディング部より上流側に位置する前記スクリュー部に不活性ガスを供給するガス供給手段を有することを特徴とする混練装置。
2. 前記不活性ガスを、加熱手段により昇温して前記スクリュー部に供給することを特徴とする請求項１に記載の混練装置。
3. 前記不活性ガスは、窒素、二酸化炭素、アルゴン、またはヘリウムであることを特徴とする請求項１または２に記載の混練装置。
4. 混練する材料は、熱可塑性樹脂と無機粒子であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の混練装置。

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