JP3365747B2 - 連続混練機とその混練方法及び連続混練機のロータ - Google Patents
連続混練機とその混練方法及び連続混練機のロータInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチックやゴ
ム等の高分子樹脂材料を混練するための連続混練機とそ
の混練方法及び連続混練機のロータに関するものであ
る。
ム等の高分子樹脂材料を混練するための連続混練機とそ
の混練方法及び連続混練機のロータに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】上記連続混練機は、高速回転するロータ
でプラスチックやゴム材料等の被混練材料に強いせん断
作用を加えて短時間に可塑化溶融するもので、この可塑
化溶融した樹脂に各種の充填剤や添加剤を効率よく練り
込んで混合分散することで種々の品質の樹脂製品を製造
することができる。特に、ロータの軸方向両端をベアリ
ングで支持した両持ち構造の連続混練機は、ロータが先
触れしてその先端がチャンバに接触することがないので
高速度でロータを回転することができ、生産能力が高い
混練造粒設備を容易に構成できる特徴がある。
でプラスチックやゴム材料等の被混練材料に強いせん断
作用を加えて短時間に可塑化溶融するもので、この可塑
化溶融した樹脂に各種の充填剤や添加剤を効率よく練り
込んで混合分散することで種々の品質の樹脂製品を製造
することができる。特に、ロータの軸方向両端をベアリ
ングで支持した両持ち構造の連続混練機は、ロータが先
触れしてその先端がチャンバに接触することがないので
高速度でロータを回転することができ、生産能力が高い
混練造粒設備を容易に構成できる特徴がある。
【０００３】かかる両端支持タイプの連続混練機のう
ち、特にツインロータタイプの二軸連続混練機では、一
端部に材料供給口を有するチャンバ内に、被混練材料の
フィード部と混練部を外周面に有する左右一対のロータ
がその軸方向両端を支持した状態で回転自在に挿通され
ている。そして、上記ロータの混練部は、通常、被混練
材料を下流側へ送る方向に捩じれた送り翼部と、この送
り翼部の下流側に配置されかつ被混練材料を上流側へ戻
す方向に捩じれた戻し翼部とを備えている（例えば、特
公昭５８−５０５３３号公報、特公平６−４１１３５号
公報参照）。
ち、特にツインロータタイプの二軸連続混練機では、一
端部に材料供給口を有するチャンバ内に、被混練材料の
フィード部と混練部を外周面に有する左右一対のロータ
がその軸方向両端を支持した状態で回転自在に挿通され
ている。そして、上記ロータの混練部は、通常、被混練
材料を下流側へ送る方向に捩じれた送り翼部と、この送
り翼部の下流側に配置されかつ被混練材料を上流側へ戻
す方向に捩じれた戻し翼部とを備えている（例えば、特
公昭５８−５０５３３号公報、特公平６−４１１３５号
公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の連続混練機
において、時間当たりの処理量が１０（ｔ／ｈ）を超え
るような場合には、そのイニシャルコストの安さからイ
ンダクションモータと呼ばれる固定速度のモータを使用
することが多い。しかし、従来の連続混練機では、ロー
タの混練部において被混練材料をできるだけ滞留させて
十分に混練を行うべく、戻し翼部の捩じれ角度を送り翼
部の捩じれ角度とほぼ同じに設定してあるため、同じロ
ータ回転数の下では混練部における被混練材料の処理量
が低減するほど被混練材料の昇温が激しくなって温度制
御ができなくなることがある。
において、時間当たりの処理量が１０（ｔ／ｈ）を超え
るような場合には、そのイニシャルコストの安さからイ
ンダクションモータと呼ばれる固定速度のモータを使用
することが多い。しかし、従来の連続混練機では、ロー
タの混練部において被混練材料をできるだけ滞留させて
十分に混練を行うべく、戻し翼部の捩じれ角度を送り翼
部の捩じれ角度とほぼ同じに設定してあるため、同じロ
ータ回転数の下では混練部における被混練材料の処理量
が低減するほど被混練材料の昇温が激しくなって温度制
御ができなくなることがある。
【０００５】このため、従来の連続混練機では、ゲート
装置やギアポンプ等の混練度制御手段を有する場合であ
っても、当該装置に期待される最大の処理量（以下、期
待処理量という。）の７５％程度までしか被混練材料の
処理量を落とすことができないのが通常である。従っ
て、従来の連続混練機では、複数の減速比が設定された
減速機がモータに接続されているのが通常であり、期待
処理量の７５％以下となる大幅な処理量の変更に際して
は、クラッチ機構によりその減速比を切り換えてロータ
回転数を変更するようにしている。
装置やギアポンプ等の混練度制御手段を有する場合であ
っても、当該装置に期待される最大の処理量（以下、期
待処理量という。）の７５％程度までしか被混練材料の
処理量を落とすことができないのが通常である。従っ
て、従来の連続混練機では、複数の減速比が設定された
減速機がモータに接続されているのが通常であり、期待
処理量の７５％以下となる大幅な処理量の変更に際して
は、クラッチ機構によりその減速比を切り換えてロータ
回転数を変更するようにしている。
【０００６】しかるに、減速機の減速比を切り換えてロ
ータ回転数を変更するには、ロータの回転を止めてライ
ン全体を停止させる必要があり、これでは時間的ロスや
スタートロスないしスタート不良に繋がる。また、複数
の減速比を設定できる減速機は大型かつ高価であるた
め、連続混練機の設備コストが増大する原因にもなって
いる。本発明は、このような実情に鑑み、処理量の低下
に伴う被混練材料の過大な昇温をできるだけ抑えるよう
にして、同じロータ回転数の下で適切に混練できる処理
量の範囲をより広範囲にし、もって連続混練機の運転効
率を向上することを目的とする。
ータ回転数を変更するには、ロータの回転を止めてライ
ン全体を停止させる必要があり、これでは時間的ロスや
スタートロスないしスタート不良に繋がる。また、複数
の減速比を設定できる減速機は大型かつ高価であるた
め、連続混練機の設備コストが増大する原因にもなって
いる。本発明は、このような実情に鑑み、処理量の低下
に伴う被混練材料の過大な昇温をできるだけ抑えるよう
にして、同じロータ回転数の下で適切に混練できる処理
量の範囲をより広範囲にし、もって連続混練機の運転効
率を向上することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、次の技術的手段を講じた。すなわち、本
発明は、ロータの混練部において、戻し翼部のロータ径
方向に対する捩じれ角度が送り翼部のロータ径方向に対
する捩じれ角度よりも大きい値に設定されていることを
特徴としている。この場合、被混練材料がチャンバ内の
混練部で混練される際に、被混練材料が戻し翼部から受
ける戻し力の方が送り翼部から受ける送り力よりもやや
小さい状態で混練されることになるので、被混練材料が
必要以上にチャンバ内の混練部の周囲に滞留し続けるこ
とがなく、このため、被混練材料の処理量の低下に伴っ
て同材料が過度に昇温するのが有効に防止される。
成するために、次の技術的手段を講じた。すなわち、本
発明は、ロータの混練部において、戻し翼部のロータ径
方向に対する捩じれ角度が送り翼部のロータ径方向に対
する捩じれ角度よりも大きい値に設定されていることを
特徴としている。この場合、被混練材料がチャンバ内の
混練部で混練される際に、被混練材料が戻し翼部から受
ける戻し力の方が送り翼部から受ける送り力よりもやや
小さい状態で混練されることになるので、被混練材料が
必要以上にチャンバ内の混練部の周囲に滞留し続けるこ
とがなく、このため、被混練材料の処理量の低下に伴っ
て同材料が過度に昇温するのが有効に防止される。
【０００８】一方、この種の連続混練機のロータにおい
て、混練部の送り翼部のロータ径方向に対する捩じれ角
度は通常約６０度に設定されている。そこで、かかる通
常の送り翼部を有するロータについては、その下流側に
配置される戻し翼部のロータ径方向に対する捩じれ角度
を６５度よりも大きくかつ８５度よりも小さい値に設定
することにより、上記の本発明を実施することができ
る。この場合、戻し翼部の捩じれ角度を６５度よりも大
きい値に設定したのは、後述の実施例でも明らかになる
ように、戻し翼部の捩じれ角度が６５度以下の場合に
は、その捩じれ度合いが送り翼部の捩じれ度合い（６０
度）と実質的な差がなく、従来の混練部と同様に戻し翼
部による戻し力が送り翼部による送り力とほぼ同じにな
るため、処理量を低下させた場合の被混練材料の昇温を
有効に抑えることができなくなるからである。
て、混練部の送り翼部のロータ径方向に対する捩じれ角
度は通常約６０度に設定されている。そこで、かかる通
常の送り翼部を有するロータについては、その下流側に
配置される戻し翼部のロータ径方向に対する捩じれ角度
を６５度よりも大きくかつ８５度よりも小さい値に設定
することにより、上記の本発明を実施することができ
る。この場合、戻し翼部の捩じれ角度を６５度よりも大
きい値に設定したのは、後述の実施例でも明らかになる
ように、戻し翼部の捩じれ角度が６５度以下の場合に
は、その捩じれ度合いが送り翼部の捩じれ度合い（６０
度）と実質的な差がなく、従来の混練部と同様に戻し翼
部による戻し力が送り翼部による送り力とほぼ同じにな
るため、処理量を低下させた場合の被混練材料の昇温を
有効に抑えることができなくなるからである。
【０００９】また、戻し翼部の捩じれ角度を８５度より
も小さい値に設定したのは、戻し翼部の捩じれ角度が８
５度以上の場合には、戻し翼部の形状がロータ軸方向に
平行な平行翼に近くなるため、高生産領域において被混
練材料が下流側に素通りし易くなって可塑化不良が発生
し、被混練材料が未溶融になる恐れがあるとともに、ロ
ータに偏荷重が掛かって芯ぶれを起こす恐れがあるから
である。そして、より好ましくは戻し翼部の捩じれ角度
を７０度以上でかつ８０度以下に設定しておけば、後述
の実験例から明らかなように、同じロータ回転数の下で
被混練材料の処理量を期待処理量の半分以下に低下させ
ても、過昇温を招来せずに被混練材料を適切に混練する
ことができる。
も小さい値に設定したのは、戻し翼部の捩じれ角度が８
５度以上の場合には、戻し翼部の形状がロータ軸方向に
平行な平行翼に近くなるため、高生産領域において被混
練材料が下流側に素通りし易くなって可塑化不良が発生
し、被混練材料が未溶融になる恐れがあるとともに、ロ
ータに偏荷重が掛かって芯ぶれを起こす恐れがあるから
である。そして、より好ましくは戻し翼部の捩じれ角度
を７０度以上でかつ８０度以下に設定しておけば、後述
の実験例から明らかなように、同じロータ回転数の下で
被混練材料の処理量を期待処理量の半分以下に低下させ
ても、過昇温を招来せずに被混練材料を適切に混練する
ことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。図１及び図２は、本発明の第一の実
施形態を示しており、この実施形態においては、各種連
続混練機のうち、２ロータ式の二軸連続混練機に本発明
を採用している。図１に示すように、この実施形態で採
用した二軸連続混練機１は装置本体としてのチャンバ２
を備え、このチャンバ２内には、長手方向略円筒状の二
連の混練室３が断面視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。
に基づき説明する。図１及び図２は、本発明の第一の実
施形態を示しており、この実施形態においては、各種連
続混練機のうち、２ロータ式の二軸連続混練機に本発明
を採用している。図１に示すように、この実施形態で採
用した二軸連続混練機１は装置本体としてのチャンバ２
を備え、このチャンバ２内には、長手方向略円筒状の二
連の混練室３が断面視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。
【００１１】このチャンバ２の各混練室３内には、被混
練材料をチャンバ２の一端側（上流側、図１の右側）か
ら他端側（下流側、図１の左側）に向かってフィードし
かつその途中で同材料を混練溶融する左右一対のロータ
４，４が互いに平行にかつ回転自在に挿通されている。
この各ロータ４，４は、その軸心方向両端部がチャンバ
２の上下流両側に設けた軸受け（ベアリング）５，６，
７を介して回転自在に支持されていて、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。
練材料をチャンバ２の一端側（上流側、図１の右側）か
ら他端側（下流側、図１の左側）に向かってフィードし
かつその途中で同材料を混練溶融する左右一対のロータ
４，４が互いに平行にかつ回転自在に挿通されている。
この各ロータ４，４は、その軸心方向両端部がチャンバ
２の上下流両側に設けた軸受け（ベアリング）５，６，
７を介して回転自在に支持されていて、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。
【００１２】チャンバ２の上流側端には、ロータ４の駆
動装置８が接続されている。この駆動装置８は、チャン
バ２の上流側端にタンデムに接続されたケーシング９
と、このケーシング９内に挿通された各ロータ４，４の
駆動軸部１０を回転自在に支持する前後一対の前記軸受
け５，６と、その駆動軸部１０の軸方向中途部に固定し
た駆動ギア１１と、を備えている。一対のロータ４，４
のうち、一方のロータ４の駆動軸部１０は、ケーシング
９の更に上流側に突出され、その突出端部が減速機付き
のモータ１２に接続されている。各ロータ４，４の駆動
ギア１１は互いに直接噛み合っており、このため、モー
タ１２で一方のロータ４を回転駆動すると、他方のロー
タ４がそれと異なる方向に回転するようになっている。
動装置８が接続されている。この駆動装置８は、チャン
バ２の上流側端にタンデムに接続されたケーシング９
と、このケーシング９内に挿通された各ロータ４，４の
駆動軸部１０を回転自在に支持する前後一対の前記軸受
け５，６と、その駆動軸部１０の軸方向中途部に固定し
た駆動ギア１１と、を備えている。一対のロータ４，４
のうち、一方のロータ４の駆動軸部１０は、ケーシング
９の更に上流側に突出され、その突出端部が減速機付き
のモータ１２に接続されている。各ロータ４，４の駆動
ギア１１は互いに直接噛み合っており、このため、モー
タ１２で一方のロータ４を回転駆動すると、他方のロー
タ４がそれと異なる方向に回転するようになっている。
【００１３】チャンバ２の上流側端部の上面側には、ペ
レットあるいは粉末状の被混練材料を混練室３に供給す
るための供給口１３が設けられ、この供給口１３には図
外のホッパーが接続される。チャンバ２の中間部には、
供給時に巻き込まれた及び混練中に発生したガスを混練
室３内から脱気するか、または、無機質フィラー等の添
加物の後添加を行うためのベント孔１４が形成されてい
る。また、チャンバ２の下流側端部の下面側には、溶融
した混練済み材料をチャンバ２の外部に排出するための
排出口１５が設けられており、本実施形態では、この排
出口１５がロータ４の径外方向のうち下方に向かって開
口した下方排出タイプを採用している。
レットあるいは粉末状の被混練材料を混練室３に供給す
るための供給口１３が設けられ、この供給口１３には図
外のホッパーが接続される。チャンバ２の中間部には、
供給時に巻き込まれた及び混練中に発生したガスを混練
室３内から脱気するか、または、無機質フィラー等の添
加物の後添加を行うためのベント孔１４が形成されてい
る。また、チャンバ２の下流側端部の下面側には、溶融
した混練済み材料をチャンバ２の外部に排出するための
排出口１５が設けられており、本実施形態では、この排
出口１５がロータ４の径外方向のうち下方に向かって開
口した下方排出タイプを採用している。
【００１４】更に、チャンバ２の材料搬送方向中途部に
は、上下一対のゲート板１６をロータ４の外周部に径外
側から接近又は離反させることで被混練材料の流量を調
整するゲート装置１７が設けられており、チャンバ２内
の混練室３は、このゲート装置１７の上流側と下流側と
でタンデムに並ぶ二つの混練ステージ３Ａ，３Ｂに区分
されている。このうち、ゲート装置１７の上流側の第一
ステージ３Ａ内に挿通されているロータ４の外周面に
は、上流側から順に、供給口１３からのペレットあるい
は粉末状の被混練材料を前方へフィードするスクリュー
翼よりなる第一フィード部１８と、その粉末状の被混練
材料に強力なせん断力を加えて同材料を混練溶融する第
一混練部１９とが、それぞれ形成されている。
は、上下一対のゲート板１６をロータ４の外周部に径外
側から接近又は離反させることで被混練材料の流量を調
整するゲート装置１７が設けられており、チャンバ２内
の混練室３は、このゲート装置１７の上流側と下流側と
でタンデムに並ぶ二つの混練ステージ３Ａ，３Ｂに区分
されている。このうち、ゲート装置１７の上流側の第一
ステージ３Ａ内に挿通されているロータ４の外周面に
は、上流側から順に、供給口１３からのペレットあるい
は粉末状の被混練材料を前方へフィードするスクリュー
翼よりなる第一フィード部１８と、その粉末状の被混練
材料に強力なせん断力を加えて同材料を混練溶融する第
一混練部１９とが、それぞれ形成されている。
【００１５】図１及び図２に示すように、本実施形態の
第一混練部１９は、ロータ４の回転により被混練材料を
下流側へ送る方向に捩じれた送り翼部１９Ａと、同回転
により被混練材料を上流側へ戻す方向に捩じれた戻し翼
部１９Ｂと、を備えている。この戻し翼部１９Ｂは送り
翼部１９Ａの下流側に配置され、これらの翼部１９Ａ，
１９Ｂは傾斜変換点１９Ｃ（図２参照）を境にして互い
に連続するように接続されている。なお、この実施形態
では両翼部１９Ａ，１９Ｂが連続する場合を例示した
が、両翼部１９Ａ，１９Ｂは傾斜変換点１９Ｃにおいて
周方向に分断された不連続なものであってもよい。
第一混練部１９は、ロータ４の回転により被混練材料を
下流側へ送る方向に捩じれた送り翼部１９Ａと、同回転
により被混練材料を上流側へ戻す方向に捩じれた戻し翼
部１９Ｂと、を備えている。この戻し翼部１９Ｂは送り
翼部１９Ａの下流側に配置され、これらの翼部１９Ａ，
１９Ｂは傾斜変換点１９Ｃ（図２参照）を境にして互い
に連続するように接続されている。なお、この実施形態
では両翼部１９Ａ，１９Ｂが連続する場合を例示した
が、両翼部１９Ａ，１９Ｂは傾斜変換点１９Ｃにおいて
周方向に分断された不連続なものであってもよい。
【００１６】他方、ゲート装置１７の下流側の第二ステ
ージ３Ｂ内に挿通されているロータ４の外周面には、第
一混練部１９で溶融された材料を排出口１５側へ強制的
に搬送するスクリュー翼よりなる第二フィード部２０が
形成されているが、第二の混練部は設けられていない。
もっとも、本発明は、第二フィード部２０の下流側に位
置するロータ４の外周面に第二混練部を形成した二段練
りタイプの連続混練機や、第二フィード部２０を形成せ
ずに第二混練部だけを形成した連続混練機にも適用でき
る。
ージ３Ｂ内に挿通されているロータ４の外周面には、第
一混練部１９で溶融された材料を排出口１５側へ強制的
に搬送するスクリュー翼よりなる第二フィード部２０が
形成されているが、第二の混練部は設けられていない。
もっとも、本発明は、第二フィード部２０の下流側に位
置するロータ４の外周面に第二混練部を形成した二段練
りタイプの連続混練機や、第二フィード部２０を形成せ
ずに第二混練部だけを形成した連続混練機にも適用でき
る。
【００１７】なお、本実施形態のロータ４は、混練翼や
スクリュー翼が周方向に１２０度の間隔をおいて形成さ
れた三翼タイプのものが採用されている。前記排出口１
５の下側には、連結管２１を介して図外のギアポンプ
（図示せず）が接続され、このギヤポンプの排出側に
は、図外のペレタイザ（造粒装置）その他の最終加工装
置が接続される。しかして、当該二軸連続混練機１とこ
れらギアポンプ及び造粒装置とから、高分子材料の連続
混練造粒システムが構成されるようになっている。
スクリュー翼が周方向に１２０度の間隔をおいて形成さ
れた三翼タイプのものが採用されている。前記排出口１
５の下側には、連結管２１を介して図外のギアポンプ
（図示せず）が接続され、このギヤポンプの排出側に
は、図外のペレタイザ（造粒装置）その他の最終加工装
置が接続される。しかして、当該二軸連続混練機１とこ
れらギアポンプ及び造粒装置とから、高分子材料の連続
混練造粒システムが構成されるようになっている。
【００１８】図１に示すように、ロータ４の下流側端部
はビスコシール２３を介してチャンバ２を貫通して突出
されており、その突出部分は、当該チャンバ２の下流側
端面を構成する縦壁部に固定した前記下流側軸受け７に
よってチャンバ２側に回転自在に支持されている。この
ビスコシール２３は、チャンバ２の下流側端面を貫通す
るようにして設けたシール筒部と、このシール筒部内に
摺動自在に挿通されかつロータ４の下流側端部外周面に
形成した逆ねじ部とを有し、この逆ねじ部はロータ４が
回転するとそのねじ山が上流側に移動する方向に形成さ
れている。
はビスコシール２３を介してチャンバ２を貫通して突出
されており、その突出部分は、当該チャンバ２の下流側
端面を構成する縦壁部に固定した前記下流側軸受け７に
よってチャンバ２側に回転自在に支持されている。この
ビスコシール２３は、チャンバ２の下流側端面を貫通す
るようにして設けたシール筒部と、このシール筒部内に
摺動自在に挿通されかつロータ４の下流側端部外周面に
形成した逆ねじ部とを有し、この逆ねじ部はロータ４が
回転するとそのねじ山が上流側に移動する方向に形成さ
れている。
【００１９】このため、混練室３からシール筒部内に侵
入してきた混練済み材料は、当該逆ねじ部の逆フィード
作用により上流側に戻され、これによってロータ４の回
転摺動部における混練済み材料のシールが確保される。
また、図１に示すように、各ロータ４の下流端部の外周
面には、同ロータ４の前記第一混練部１９で混練溶融さ
れた混練済み材料をその径外方向に掻き出すための排出
部２７が形成されている。この排出部２７は、混練室３
における排出口１５が形成されているロータ軸方向範囲
と概ね同長に形成されている。
入してきた混練済み材料は、当該逆ねじ部の逆フィード
作用により上流側に戻され、これによってロータ４の回
転摺動部における混練済み材料のシールが確保される。
また、図１に示すように、各ロータ４の下流端部の外周
面には、同ロータ４の前記第一混練部１９で混練溶融さ
れた混練済み材料をその径外方向に掻き出すための排出
部２７が形成されている。この排出部２７は、混練室３
における排出口１５が形成されているロータ軸方向範囲
と概ね同長に形成されている。
【００２０】本実施形態のロータ４では、図２（ｃ）に
示すように、当該ロータ４の第一混練部１９を構成する
送り翼部１９Ａと戻し翼部１９Ｂのうち、送り翼部１９
Ａのロータ径方向に対する捩じれ角度αは従来の場合
（図２（ｂ）の場合）と同様に６０度に設定されている
が、戻し翼部１９Ｂのロータ軸方向に対する捩じれ角度
βは、従来の６０度よりも大きい７０度以上でかつ８０
度以下の範囲になるように設定されている。また、本実
施形態のロータ４では、送り翼部１９Ａの長さＬ１は約
１．５Ｄ（Ｄはチャンバ２の内径）に設定され、戻し翼
部１９Ｂの長さＬ２は約１．０Ｄに設定されている。も
っとも、本発明はかかる長さの混練部１９だけに適用さ
れるものではなく、送り翼部１９Ａについては０．５Ｄ
〜２．０Ｄの範囲、戻し翼部１９Ｂについても０．５Ｄ
〜２．０Ｄの範囲内であれば本発明を適用することがで
きる。
示すように、当該ロータ４の第一混練部１９を構成する
送り翼部１９Ａと戻し翼部１９Ｂのうち、送り翼部１９
Ａのロータ径方向に対する捩じれ角度αは従来の場合
（図２（ｂ）の場合）と同様に６０度に設定されている
が、戻し翼部１９Ｂのロータ軸方向に対する捩じれ角度
βは、従来の６０度よりも大きい７０度以上でかつ８０
度以下の範囲になるように設定されている。また、本実
施形態のロータ４では、送り翼部１９Ａの長さＬ１は約
１．５Ｄ（Ｄはチャンバ２の内径）に設定され、戻し翼
部１９Ｂの長さＬ２は約１．０Ｄに設定されている。も
っとも、本発明はかかる長さの混練部１９だけに適用さ
れるものではなく、送り翼部１９Ａについては０．５Ｄ
〜２．０Ｄの範囲、戻し翼部１９Ｂについても０．５Ｄ
〜２．０Ｄの範囲内であれば本発明を適用することがで
きる。
【００２１】その理由は、送り翼部１９Ａと戻し翼部１
９Ｂがともに０．５Ｄよりも小さい場合は、混練長さが
実質上短くなり過ぎて、有効な可塑化ないし混練が行え
なくなるからである。また、送り翼部１９Ａと戻し翼部
１９Ｂがともに２．０Ｄよりも大きい場合は、混練部に
おける発熱が大きくなり過ぎ、本発明の目的である低生
産量時における樹脂温度コントロールができなくなる恐
れがあり、また、戻し翼部１９Ｂの螺旋角が大きいため
その長さが長くなるとロープ４にかかる偏荷重の度合い
が大きくなり、ロープ４の破損の原因になる可能性があ
るからである。
９Ｂがともに０．５Ｄよりも小さい場合は、混練長さが
実質上短くなり過ぎて、有効な可塑化ないし混練が行え
なくなるからである。また、送り翼部１９Ａと戻し翼部
１９Ｂがともに２．０Ｄよりも大きい場合は、混練部に
おける発熱が大きくなり過ぎ、本発明の目的である低生
産量時における樹脂温度コントロールができなくなる恐
れがあり、また、戻し翼部１９Ｂの螺旋角が大きいため
その長さが長くなるとロープ４にかかる偏荷重の度合い
が大きくなり、ロープ４の破損の原因になる可能性があ
るからである。
【００２２】なお、被混練材の混練品質の観点から或い
は被混練材の粘度により、送り翼部１９Ａ及び戻し翼部
１９Ｂの長さは上記範囲内で最適な長さになるように設
定することができる。上記構成に係る二軸連続混練機１
による被混練材料の混練に際しては、まず、ペレットあ
るいは粉末状の被混練材料（無機質フィラーを含んでも
よい）を供給口１３から投入する。すると、その材料
は、第一ステージ３Ａ内において、第一フィード部１８
で下流側にフィードされるとともに混練部１９のチップ
部を通過するときに大きなせん断力を受けて自己発熱に
より溶融する。
は被混練材の粘度により、送り翼部１９Ａ及び戻し翼部
１９Ｂの長さは上記範囲内で最適な長さになるように設
定することができる。上記構成に係る二軸連続混練機１
による被混練材料の混練に際しては、まず、ペレットあ
るいは粉末状の被混練材料（無機質フィラーを含んでも
よい）を供給口１３から投入する。すると、その材料
は、第一ステージ３Ａ内において、第一フィード部１８
で下流側にフィードされるとともに混練部１９のチップ
部を通過するときに大きなせん断力を受けて自己発熱に
より溶融する。
【００２３】その後、溶融した被混練材料は、ゲート装
置１７で混練度（温度）調整されながら、第二ステージ
３Ｂの第二フィード部２０に至り、同フィード部２０の
スクリュー作用によって排出部２７に搬送される。そし
て、この排出部２７に到達した混練済み材料は、その排
出部２７によって下方に掻き出されてその下方に開口し
ている排出口１５からチャンバ２の外部に排出される。
このさい、本実施形態では、戻し翼部１９Ｂの捩じれ角
度βが送り翼部１９Ａの捩じれ角度α（６０度）よりも
大きくなっているので、チャンバ２内の第一混練部１９
において、戻し翼部１９Ｂによる戻し力の方が送り翼部
１９Ａによる送り力よりもやや小さい状態で被混練材料
が混練されることになる。
置１７で混練度（温度）調整されながら、第二ステージ
３Ｂの第二フィード部２０に至り、同フィード部２０の
スクリュー作用によって排出部２７に搬送される。そし
て、この排出部２７に到達した混練済み材料は、その排
出部２７によって下方に掻き出されてその下方に開口し
ている排出口１５からチャンバ２の外部に排出される。
このさい、本実施形態では、戻し翼部１９Ｂの捩じれ角
度βが送り翼部１９Ａの捩じれ角度α（６０度）よりも
大きくなっているので、チャンバ２内の第一混練部１９
において、戻し翼部１９Ｂによる戻し力の方が送り翼部
１９Ａによる送り力よりもやや小さい状態で被混練材料
が混練されることになる。
【００２４】従って、被混練材料が必要以上にチャンバ
２内の第一混練部１９の周囲に滞留し続けることがな
く、このため、被混練材料の処理量の低下に伴って同材
料が過度に昇温するのが有効に防止され、同じロータ回
転数の下において適切に混練できる被混練材料の処理量
の範囲が従来より広範囲になる。このため、本実施形態
の連続混練機１によれば、従来では減速比を変更する必
要があった大幅な処理量の減少に際してもその減速比を
変更せずに対応することができ、連続混練機１による作
業効率を向上することができる。
２内の第一混練部１９の周囲に滞留し続けることがな
く、このため、被混練材料の処理量の低下に伴って同材
料が過度に昇温するのが有効に防止され、同じロータ回
転数の下において適切に混練できる被混練材料の処理量
の範囲が従来より広範囲になる。このため、本実施形態
の連続混練機１によれば、従来では減速比を変更する必
要があった大幅な処理量の減少に際してもその減速比を
変更せずに対応することができ、連続混練機１による作
業効率を向上することができる。
【００２５】また、同じロータ回転数の下で適切に混練
できる被混練材料の処理量の範囲が広範囲に設定できる
ため、場合によっては複数の減速比の設定やその切り換
えのためのクラッチ機構を省略することもでき、この点
で設備コストを低減できるという利点もある。図４は、
本発明の第二の実施形態を示している。この実施形態
は、ゲート装置１７を有しないタイプの二軸連続押出機
（例えば、（株）神戸製鋼所のＫＣＭやＮＣＭシリー
ズ）に本発明を採用した場合を示している。
できる被混練材料の処理量の範囲が広範囲に設定できる
ため、場合によっては複数の減速比の設定やその切り換
えのためのクラッチ機構を省略することもでき、この点
で設備コストを低減できるという利点もある。図４は、
本発明の第二の実施形態を示している。この実施形態
は、ゲート装置１７を有しないタイプの二軸連続押出機
（例えば、（株）神戸製鋼所のＫＣＭやＮＣＭシリー
ズ）に本発明を採用した場合を示している。
【００２６】このため、第一実施形態（図１）と本実施
形態（図４）とでは、前者では混練室３がゲート装置１
７で２ステージに別れているが、後者では１ステージで
ある点で相違する。また、この実施形態では、混練度合
いの調整手段として、ギアポンプではなく、排出口１５
に枢着した蓋部材３８とこの蓋部材３８を揺動させるシ
リンダ３９とからなるフラッパーオリフィス４０を採用
している。ただし、第一の実施形態の２ステージタイプ
の二軸連続混練機１（図１）に上記フラッパーオリフィ
ス４０を採用することもでき、また、本実施形態の二軸
連続混練機（図４）にギアポンプを接続することもでき
る。
形態（図４）とでは、前者では混練室３がゲート装置１
７で２ステージに別れているが、後者では１ステージで
ある点で相違する。また、この実施形態では、混練度合
いの調整手段として、ギアポンプではなく、排出口１５
に枢着した蓋部材３８とこの蓋部材３８を揺動させるシ
リンダ３９とからなるフラッパーオリフィス４０を採用
している。ただし、第一の実施形態の２ステージタイプ
の二軸連続混練機１（図１）に上記フラッパーオリフィ
ス４０を採用することもでき、また、本実施形態の二軸
連続混練機（図４）にギアポンプを接続することもでき
る。
【００２７】なお、その他の基本的構造は第一の実施形
態とほぼ同様であるので、図面に同一符号を付して詳細
な構造説明を省略する。以上、本発明の各実施の形態を
説明したが、これらの実施の形態は例示的なものであっ
て限定的なものではない。本発明の技術的範囲は冒頭の
特許請求の範囲により決定され、その意味に入るすべて
の態様は本発明の範囲に含まれる。例えば、ロータ４の
翼数は一つ以上あれば足り、本発明は三翼タイプのロー
タ４に限定されるものではない。また、上記した各実施
形態では、すべて一対のロータ４が異方向回転する二軸
連続混練機１を例示しているが、本発明はロータ４の回
転方向や本数とは関係なく採用できる。
態とほぼ同様であるので、図面に同一符号を付して詳細
な構造説明を省略する。以上、本発明の各実施の形態を
説明したが、これらの実施の形態は例示的なものであっ
て限定的なものではない。本発明の技術的範囲は冒頭の
特許請求の範囲により決定され、その意味に入るすべて
の態様は本発明の範囲に含まれる。例えば、ロータ４の
翼数は一つ以上あれば足り、本発明は三翼タイプのロー
タ４に限定されるものではない。また、上記した各実施
形態では、すべて一対のロータ４が異方向回転する二軸
連続混練機１を例示しているが、本発明はロータ４の回
転方向や本数とは関係なく採用できる。
【００２８】すなわち、本発明は、一対のロータが同方
向に回転する二軸連続混練機や、１ロータの単軸混練押
出機及び３ロータ以上の多軸混練押出機にも採用するこ
とができる。
向に回転する二軸連続混練機や、１ロータの単軸混練押
出機及び３ロータ以上の多軸混練押出機にも採用するこ
とができる。
【００２９】
【実施例】次に、本発明の効果を実証するための実験例
について説明する。この実験は、上記した第一の実施形
態に係る二軸連続混練機１を用いて実際に被混練材料を
試験練りし、その際、排出口１５での樹脂温度を測定す
ることによって行った。なお、この試験練りの共通条件
は次の通りである。 使用混練機 ： （株）神戸製鋼所製のＬＣＭ５０（図１） 期待処理量 ： ５０ｋｇ／ｈ ロータ回転数 ： ５００ｒｐｍ 温度の測定点 ： 図１の排出口１５ 送り翼部の捩じれ角度 ： α＝６０度 送り翼部の長さ ： １．５Ｄ 戻し翼部の長さ ： １．０Ｄ 被混練材料の材質 ： ＨＤＰＥ（ＭＩ＝０．０５） 上記共通条件の下で、送り翼部の捩じれ角度βを６０度
（従来の図２（ｂ）の場合）から、６５度、７０度、７
５度、８０度と漸次変化させて行き、そのそれぞれの捩
じれ角度βの場合において、被混練材料の生産量の変化
が樹脂温度に及ぼす影響を調査した。
について説明する。この実験は、上記した第一の実施形
態に係る二軸連続混練機１を用いて実際に被混練材料を
試験練りし、その際、排出口１５での樹脂温度を測定す
ることによって行った。なお、この試験練りの共通条件
は次の通りである。 使用混練機 ： （株）神戸製鋼所製のＬＣＭ５０（図１） 期待処理量 ： ５０ｋｇ／ｈ ロータ回転数 ： ５００ｒｐｍ 温度の測定点 ： 図１の排出口１５ 送り翼部の捩じれ角度 ： α＝６０度 送り翼部の長さ ： １．５Ｄ 戻し翼部の長さ ： １．０Ｄ 被混練材料の材質 ： ＨＤＰＥ（ＭＩ＝０．０５） 上記共通条件の下で、送り翼部の捩じれ角度βを６０度
（従来の図２（ｂ）の場合）から、６５度、７０度、７
５度、８０度と漸次変化させて行き、そのそれぞれの捩
じれ角度βの場合において、被混練材料の生産量の変化
が樹脂温度に及ぼす影響を調査した。
【００３０】その結果が、図３のグラフである。なお、
このグラフにおいて、−◇−はβが６０度の場合、−△
−はβが６５度の場合、−▲−はβが７０度の場合、−
○−はβが７５度の場合、−●−はβが８０度の場合を
それぞれ示している。この図３の測定結果から明らかな
ように、戻し翼部１９Ｂの捩じれ角度βが従来の６０度
の場合（−◇−）やこれに近い６５度の場合（−△−）
には、生産量を２５ｋｇ／ｈ（期待処理量の５０％）ま
で落とすと、樹脂温度が３００°Ｃ以上になってＨＤＰ
Ｅの劣化の恐れが生じる温度域になってしまう。
このグラフにおいて、−◇−はβが６０度の場合、−△
−はβが６５度の場合、−▲−はβが７０度の場合、−
○−はβが７５度の場合、−●−はβが８０度の場合を
それぞれ示している。この図３の測定結果から明らかな
ように、戻し翼部１９Ｂの捩じれ角度βが従来の６０度
の場合（−◇−）やこれに近い６５度の場合（−△−）
には、生産量を２５ｋｇ／ｈ（期待処理量の５０％）ま
で落とすと、樹脂温度が３００°Ｃ以上になってＨＤＰ
Ｅの劣化の恐れが生じる温度域になってしまう。
【００３１】これに対して、戻し翼部１９Ｂの捩じれ角
度βが７０度の場合（−▲−）、７５度の場合（−○
−）、及び８０度の場合（−●−）には、生産量が約１
５〜７５ｋｇ／ｈ（期待処理量の３０〜１２５％）の広
範囲に渡って適正なＨＤＰＥの溶融温度で混練すること
ができる。以上から、送り翼部１９Ａの捩じれ角度αが
６０度に設定されている通常のロータ４の場合、戻し翼
部１９Ｂの捩じれ角度βを７０〜８０度に設定しておけ
ば、同じロータ回転数の下で被混練材料の処理量を期待
処理量の半分以下に低下させても、過昇温を招来せずに
被混練材料を適切に混練できるようになる。
度βが７０度の場合（−▲−）、７５度の場合（−○
−）、及び８０度の場合（−●−）には、生産量が約１
５〜７５ｋｇ／ｈ（期待処理量の３０〜１２５％）の広
範囲に渡って適正なＨＤＰＥの溶融温度で混練すること
ができる。以上から、送り翼部１９Ａの捩じれ角度αが
６０度に設定されている通常のロータ４の場合、戻し翼
部１９Ｂの捩じれ角度βを７０〜８０度に設定しておけ
ば、同じロータ回転数の下で被混練材料の処理量を期待
処理量の半分以下に低下させても、過昇温を招来せずに
被混練材料を適切に混練できるようになる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
同じロータ回転数の下で適切に混練できる被混練材料の
処理量の範囲がより広範囲になるので、比較的大幅な処
理量の変更に際してもロータ回転数を変化させる必要が
なくなり、連続混練機による作業効率を向上することが
できる。
同じロータ回転数の下で適切に混練できる被混練材料の
処理量の範囲がより広範囲になるので、比較的大幅な処
理量の変更に際してもロータ回転数を変化させる必要が
なくなり、連続混練機による作業効率を向上することが
できる。
【図１】第一の実施形態に係る二軸連続混練機の全体構
造を示す側面断面図である。
造を示す側面断面図である。
【図２】（ａ）はロータの側面図、（ｂ）は従来の混練
部の展開平面図、（ｃ）は本発明の混練部の展開平面図
である。
部の展開平面図、（ｃ）は本発明の混練部の展開平面図
である。
【図３】戻し翼部の捩じれ角度を変化させた場合におけ
る生産量と樹脂温度との関係を示すグラフである。
る生産量と樹脂温度との関係を示すグラフである。
【図４】第一の実施形態に係る二軸連続混練機の全体構
造を示す側面断面図である。
造を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１ （二軸）連続混練機
２ チャンバ
４ ロータ
１３ 供給口
１５ 排出口
１８ （第一）フィード部
１９ （第一）混練部
１９Ａ 送り翼部
１９Ｂ 戻し翼部
α 捩じれ角度
β 捩じれ角度
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 柏 ▲真▼彦
兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号
株式会社神戸製鋼所 高砂製作所内
(72)発明者 笠井 重宏
兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号
株式会社神戸製鋼所 高砂製作所内
(56)参考文献 特開 平５−8220（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−270140（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−14410（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−47734（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−160522（ＪＰ，Ａ)
実開 平４−83712（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B29B 7/00 - 17/02
B29C 47/00 - 47/96
B01F 5/00 - 15/06
Claims (7)
- 【請求項１】 上流側端部に供給口（１３）を有しかつ
下流側端部に排出口（１５）を有するチャンバ（２）内
に、被混練材料のフィード部（１８）と混練部（１９）
を外周面に有するロータ（４）が回転自在に挿通され、
この混練部（１９）が、被混練材料を下流側へ送る方向
に捩じれた送り翼部（１９Ａ）と、この送り翼部（１９
Ａ）の下流側に配置されかつ被混練材料を上流側へ戻す
方向に捩じれた戻し翼部（１９Ｂ）とを備えている連続
混練機において、 前記戻し翼部（１９Ｂ）のロータ径方向に対する捩じれ
角度（β）が前記送り翼部（１９Ａ）のロータ径方向に
対する捩じれ角度（α）よりも大きい値に設定されてい
ることを特徴とする連続混練機。 - 【請求項２】 戻し翼部（１９Ｂ）のロータ径方向に対
する捩じれ角度（β）が６５度よりも大きくかつ８５度
よりも小さい値に設定されている請求項１に記載の連続
混練機。 - 【請求項３】 戻し翼部（１９Ｂ）のロータ径方向に対
する捩じれ角度（β）が７０度以上でかつ８０度以下に
設定されている請求項２に記載の連続混練機。 - 【請求項４】 被混練材料のフィード部（１８）と混練
部（１９）を外周面に備え、その混練部（１９）が被混
練材料を下流側へ送る方向に捩じれた送り翼部（１９
Ａ）と、この送り翼部（１９Ａ）の下流側に配置されか
つ被混練材料を上流側へ戻す方向に捩じれた戻し翼部
（１９Ｂ）とを備えている連続混練機のロータにおい
て、 前記戻し翼部（１９Ｂ）のロータ径方向に対する捩じれ
角度（β）が前記送り翼部（１９Ａ）のロータ径方向に
対する捩じれ角度（α）よりも大きい値に設定されてい
ることを特徴とする連続混練機のロータ。 - 【請求項５】 戻し翼部（１９Ｂ）のロータ径方向に対
する捩じれ角度（β）が請求項２又は３に記載の範囲に
設定されている請求項４に記載の連続混練機のロータ。 - 【請求項６】 チャンバ（２）の上流側端部に設けた供
給口（１３）から供給した被混練材料を、同チャンバ
（２）内に回転自在に設けたロータ（４）のフィード部
（１８）で当該チャンバ（２）の下流側へ搬送するとと
もに、そのロータ（４）の軸方向中途部に形成されかつ
送り翼部（１９Ａ）とその下流側の戻し翼部（１９Ｂ）
とを有する混練部（１９）で前記被混練材料に剪断を加
えて混練するようにした連続混練機による混練方法にお
いて、戻し翼部（１９Ｂ）のロータ径方向に対する捩じれ角度
（β）を送り翼部（１９Ａ）のロータ径方向に対する捩
じれ角度（α）よりも大きくすることにより、混練部
（１９）における被混練材料に対する戻し力をその送り
力よりも小さくしている ことを特徴とする連続混練機に
よる混練方法。 - 【請求項７】 戻し翼部（１９Ｂ）のロータ径方向に対
する捩じれ角度（β）が請求項２又は３に記載の範囲に
設定されている請求項６に記載の連続混練機による混練
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18042099A JP3365747B2 (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | 連続混練機とその混練方法及び連続混練機のロータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18042099A JP3365747B2 (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | 連続混練機とその混練方法及び連続混練機のロータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001009830A JP2001009830A (ja) | 2001-01-16 |
| JP3365747B2 true JP3365747B2 (ja) | 2003-01-14 |
Family
ID=16082960
Family Applications (1)
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