JP3675992B2

JP3675992B2 - 二軸混練機

Info

Publication number: JP3675992B2
Application number: JP28851896A
Authority: JP
Inventors: 浩司上田; 章二安田; 晋宝谷
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1996-10-30
Filing date: 1996-10-30
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2016-10-30
Also published as: JPH10128740A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂材料等を溶融し混練する二軸混練機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂材料等を溶融し混練するための二軸混練機（例えば特公平６−４１１３５号公報等参照）は、図８に示すように材料投入口８１及び材料取出口８２を有する装置本体８３のチャンバ８４内に、上記各口８１，８２間をわたってロータ８６が回転自在に設けられ、このロータ８６の軸方向にそれぞれフィード翼部８８及び混練翼部８９が設けられたものである。ロータ８６は、互いに平行する状態で２本あり、装置本体８３のチャンバ８４も各ロータ８６まわりを均等隙間で囲むように断面瓢箪型の開口形状を有している。
【０００３】
従って、この二軸混練機において両ロータ８６を回転させつつ、装置本体８３の材料投入口８１から樹脂材料等を供給させると、混練翼部８９の外周端とチャンバ８４の内面との間で混練物が大きなせん断力を受けると共に溶融されて、混練され、その後、装置本体８３の材料取出口８２から取り出されるようになる。この種、二軸混練機では、ロータ８６に対して、混練翼部８９の下流端に回転軸中心とする円形断面部９１が設けられ、装置本体８３には、この円形断面部９１まわりに対して堰片９２を近接・離反可能にしたゲート装置９３が設けられたものがある。このゲート装置９３は、堰片９２をロータ８６の円形断面部９１へ近接させることで堰片９２の上流側、即ち、ロータ８６の混練翼部８９に対応させた部分で混練物を滞留させ、これにより混練物が混練される度合を調整できるようにしたものである。
【０００４】
また一般に、装置本体８３には、ロータ８６の混練翼部８９より下流側となる位置にベント口９４が設けられており、チャンバ８４内を真空引き可能な脱泡手段９５によってこのベント口９４から混練物中の空気や揮発ガス等を脱泡除去できるようになっている。
そして、このようにゲート装置９３及び脱泡手段９５の双方を備える二軸混練機では、脱泡手段９５による脱泡を行うに際してゲート装置９３をも作動させ、堰片９２をロータ８６の円形断面部９１へ近接させるようにしていた。これは、堰片９２と円形断面部９１との周間にできる隙間を小さくし、この周隙間を混練物で満たすようにし、もって、真空引き作用が材料投入口８１まで及ばないようにする、即ち、材料投入口８１からの空気の取り込みを阻止させるためである。なぜなら、もし、材料投入口８１から空気が取り込まれると、空気中の酸素が混練物中に巻き込まれ、混練物の酸化劣化等に繋がることになるので、これを防止する必要があったからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
脱泡手段９５による脱泡を行うに際してゲート装置９３を作動させた場合、混練物はロータ８６の混練翼部８９によって混練される時間が必然的に長くなる。そのため、混練物の混練度が高くなり、混練物の材質によっては、高温化しすぎや過度剪断等によって品質低下を招来するおそれがあった。
【０００６】
また、このことを換言すると、脱泡手段９５による脱泡を行う場合には、ゲート装置９３を閉じ方向へ作動せざるを得ず、且つこの状態を保持させる必要があるため、結果として混練度の調整はできなくなるということになる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、混練物の混練度を必要以上に高めることなく、脱泡手段による脱泡ができるようにした二軸混練機を提供することを目的とする。
【０００７】
また本発明は、脱泡手段による脱泡を行う場合でも、ゲート装置による混練度の調整を可能にした二軸混練機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、次の技術的手段を講じた。
即ち、本発明において、装置本体のチャンバ内に設けられるロータは、その軸方向に沿って材料投入口側のフィーダ翼部と、混練翼部と、材料吐出口側の吐出側フィード翼部とを有している。
【０００９】
これに対し、装置本体には、ロータの吐出側フィード翼部における中途部分又は下流側端部に対応して絞り部が設けられ、この絞り部よりも更に下流側に対して脱泡手段が設けられている。
上記絞り部は、文字通り、チャンバ内を絞った部分であり、これにより絞り部とロータとの周間にできる隙間を小さくして、この隙間に、吐出側フィード翼部によって送られる混練物が満たされ易くし、もってこの絞り部の上流部分（この上流部分は吐出側フィード翼部まわりに相当している）で混練物の滞留を生じさせるようになっている。
【００１０】
このようなことから明らかなように、ロータの吐出側フィード翼部は、混練翼部の下流端から絞り部が設けられる対応部分までの軸方向距離を所定だけ離す役割を成しており、この部分で、幾らかの混練物の滞留を吸収できるようになっている。すなわち、絞り部の上流側で混練物を滞留させても、この混練物は、吐出側フィード翼部による送り作用は受けるものの混練翼部による混練は受けないから、その混練度が意に反して高められてしまうということはない。
【００１１】
なお、絞り部の上流側で混練物が滞留を生じれば、装置本体のチャンバ内では脱泡手段の配置部分と材料供給口側との間の空気流が遮断されることになるため、脱泡手段による脱泡時に、材料供給口からチャンバ内へ空気が取り込まれるということはない。
絞り部は、ロータに対し、その回転軸を中心とする円形断面部を設け、この円形断面部まわりに対してチャンバ内面から突出させた堰壁を近接させる構造にする。
【００１２】
なお、ロータの混練翼部から装置本体の絞り部までに至る吐出側フィード翼部とチャンバ内周面との周間には、絞り部で滞留する混練物量を収容可能な容積を確保しておくのが好適であることは言うまでもない。
ロータには、混練翼部と吐出側フィード翼部との間の接続境界部に対して、回転軸中心とする円形断面部を設け、装置本体には、この円形断面部まわりに対して堰片を近接・離反可能なゲート装置を設けることができる。このゲート装置は混練度調整用のもので、上記した絞り部とは別に設けるものである。
【００１３】
このような構成であれば、脱泡手段による脱泡を行っている時でも、これと並行して混練度調整用のゲート装置を作動させることにより、混練度の調整をも行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１乃至図４は、本発明の第１実施形態に係る二軸混練機１を示しており、この二軸混練機１は、材料投入口２及び材料取出口３を有する装置本体５のチャンバ６内に対して、上記各口２，３間をわたるように、互いに平行して二本のロータ７が回転自在に設けられたものである。
【００１５】
各ロータ７の軸方向には、材料投入口２寄りにスクリュウ形状を有したフィード翼部１０（図２参照）が設けられ、続いて三角形状に近い断面形状を有した混練翼部１１（図３参照）が設けられ、次にこの混練翼部１１の下流端から材料取出口３に至るまでに吐出側フィード翼部１２が設けられている。この吐出側フィード翼部１２も、上記フィード翼部１０と同様にスクリュウ形状を有している。
【００１６】
装置本体５のチャンバ６は、各ロータ７まわりを均等隙間で囲むように断面瓢箪型の開口形状を有している。なお、ロータ７の両端部を支持する軸受部１４，１５は、混練物等の漏れだしを防止できることは勿論であるが、気密性をも備えた軸封構造が採れている。そして、この装置本体５には、ロータ７の吐出側フィード翼部１２における中途部に対応して、ベント口１８が設けられており、このベント口１８には、チャンパ６内を真空引き可能にする脱泡手段１９が設けられている。
【００１７】
なお、上記ベント口１８は、チャンバ６内の混練物に対して適宜充填材や添加剤等を混入するときにも使用可能である。
また、装置本体５には、上記ベント口１８（脱泡手段１９の配置部）よりもやや上流側であって、且つロータ７の吐出側フィード翼部１２における中途部に対応して、絞り部２１が設けられている。この絞り部２１は、図４に示すようにロータ７に設けられた円形断面部２３と、この円形断面部２３を挟んだ上下位置に設けられた上下一対の堰片２４を有するゲート装置２５とによって形成されている。
【００１８】
ロータ７の円形断面部２３は、吐出側フィード翼部１２のフィード翼リードを寸断させるようなかたちで設けられている。この円形断面部２３の直径は、特に限定されるものではないが、図例のものでは、隣接するロータ７相互間において、円形断面部２３同士が接触しない範囲で、可及的に径大となるように形成されている。
【００１９】
これに対し、ゲート装置２５における上下の各堰片２４は、各円形断面部２３の上半部又は下半部の外周に対応した半月状切欠部２７を横並び状に有したもので、幅方向の両側部では、上下の堰片２４が凹凸嵌合、又は当接して、チャンバ６内を確実に区画できるようになっている。
これら堰片２４は、油圧又はモータ駆動による昇降駆動装置２８により、上下同期的に相互近接又は相互離反される。そして、最も相互近接した状態では、各堰片２４の切欠部２７とロータ７の円形断面部２３との周間に、小さな隙間が保持されるようになっている。この隙間は、吐出側フィード翼部１２によって送られる混練物が、直ぐに充満して塞いでしまう程度のものである。
【００２０】
なお、吐出側フィード翼部１２において、混練翼部１１の下流端から絞り部２１が設けられる対応位置までの軸方向距離は、次のようにして決めることができる。すなわち、絞り部２１においてゲート装置２５を閉じ方向へ作動させると共に、脱泡手段１９を作動させたときに、この脱泡手段１９の１回の脱泡処理時間中に絞り部２１の上流側で滞留する混練物の量に対し、これを収納可能とする容積を、絞り部２１の上流側における吐出側フィード翼部１２まわりとチャンバ６の内周面との周間に形成させる、というものである。
【００２１】
これであれば、脱泡手段１９による脱泡中に絞り部２１の上流側で滞留する混練物が、混練翼部１１側へはみ出すようになることを防止できる。従って、混練物に対して必要以上の混練が行われるおそれはない。
なお、上記した滞留混練物量は、ロータ７の回転速度や材料投入量等によって異なるものであるので、上記した吐出側フィード翼部１２の軸方向距離は、多少、大きめに形成させておくのが好適である。
【００２２】
但し、吐出側フィード翼部１２の長さの決め方は、上記の方法に限定されるものではなく、例えば、混練翼部１１の下流端から絞り部２１の対応位置までの軸方向距離と、この絞り部２１からベント口１８（脱泡手段１９）の対応位置までの軸方向距離とを、互いのリード角を一定とする条件のもとで互いに等しくさせるという決め方がある。この決め方によれば、所定時間中に、混練翼部１１の下流端を始点として絞り部２１へ到達する混練物の量と、絞り部２１を始点としてベント口１８を通過する混練物の量とが同じ量になるので、絞り部２１の上流側で滞留する混練物が混練翼部１１側へはみ出さないことを条件として、脱泡手段１９による脱泡時間を決めるようにすればよいことになる。
【００２３】
次に、上記構成の二軸混練機１において、その稼働状況を説明する。
いま、絞り部２１においてゲート装置２５を閉じ方向へ作動させた（堰片２４を相互近接させた）状態にしておき、ロータ７を回転させ、材料投入口２から粉末状乃至顆粒状の樹脂材料等を供給したとする。
ロータ７のフィード翼部１０によって混練翼部１１へ送られた混練物は、この混練翼部１１の外周端とチャンバ６の内面との間で大きなせん断力を受けると共に溶融され、混練される。そして、この混練物は、吐出側フィード翼部１１により絞り部２１へ向けて送られる。
【００２４】
この絞り部２１では、堰片２４と各ロータ７の円形断面部２３との間の小さな隙間から、微量の混練物が押し出されるようになるが、混練物の大半は、絞り部２１の上流側で滞留する。そこで、この滞留状態がある程度の充満度に達したときに、ゲート装置２５を開ける。従って混練物は、吐出側フィード翼部１２によって材料取出口３へ向けて送られる。そしてこの所定時間後、再びゲート装置２５を閉じ方向へ作動させる。
【００２５】
この時点から脱泡手段１９を作動させ、ベント口１８からチャンバ６内を真空引きさせる。従って、絞り部２１より下流側の混練物に対して脱泡が行われる。このとき絞り部２１では、上記したように堰片２４と各ロータ７の円形断面部２３との小さな隙間が混練物で満たされ、この絞り部２１の上流側に混練物の滞留が生じている。そのため、脱泡手段１９による真空引きの作用が材料投入口２側へ及ぶことはなく、従って当然に、この材料投入口２から空気がチャンバ６内に取り込まれることはない。これにより、混練物に空気が巻き込まれず、酸化劣化が生じ難くなる。
【００２６】
この後は、絞り部２１の上流側で滞留する混練物がロータ７の混練翼部１１へはみ出す前の適当な時期に、絞り部２１においてゲート装置２５を開き、吐出側フィード翼部１２による混練物の送りを再開させる。
図５は、本発明の第２実施形態に係る二軸混練機１を示したもので、この第２実施形態が、第１実施形態と異なるところは、絞り部２１が、ロータ７に設けられた円形断面部２３と、チャンバ６の内面からこの円形断面部２３のまわりに対して突出された堰壁３０とによって形成されている点にある。
【００２７】
すなわち、第１実施形態の絞り部２１がゲート装置２５による可動堰であるのに対し、この第２実施形態の絞り部２１は、堰壁３０による固定堰である点で異なるものである。その他の構成は同一であるので、同一作用を奏するものに同一符号を用いることで、ここでの詳説は省略する。
この第２実施形態では、絞り部２１において可動部分が全くないので、構造的に極めて簡潔で、また制御も全く不要であるという利点がある。
【００２８】
図６は、本発明の第３実施形態に係る二軸混練機１を示したもので、この第３実施形態では、第１実施形態の二軸混練機１（図１参照）に対して、更に、ロータ７に第２の円形断面部３３が設けられている点と、この円形断面部３３に対応する混練度調整用のゲート装置３４が設けられている点とにおいて相違する。
混練度調整用のゲート装置３４は、絞り部２１に備えられたゲート装置２５と同じ構造を有したもので、上下一対の堰片３５を、油圧又はモータ駆動による昇降駆動装置３６により、上下同期的に相互近接又は相互離反させるようになっている。
【００２９】
また、ロータ７に設けられる第２の円形断面部３３は、混練翼部１１と吐出側フィード翼部１２との間の接続境界部、即ち、混練翼部１１の下流端に設けられている。
そのため、脱泡手段１９を作動させて脱泡を行う場合には、絞り部２１による混練物のせき止めを行い、混練度には全く影響の出ない状態にし、また混練度を調整する場合には、これ専用となるゲート装置３４を作動させることができるということになる。従って、この構成であれば、脱泡手段１９による脱泡と、ゲート装置３４による混練度の調整との方法を同時に行うことができるものである。
【００３０】
図７は、本発明の第４実施形態に係る二軸混練機１を示したもので、この第４実施形態では、第１実施形態で示した二軸混練機１（図１参照）に対して、更に、吐出側フィード翼部１２の下流側に第２の混練翼部４０が設けられている点で相違する。
このような構成であるため、混練物に対して強混練を高能率で行える利点がある。また、ベント口１８からチャンバ６内へ充填材や添加剤を加えるようにした場合に、これらと混練物とを更によく混合させることができるようになる。
【００３１】
ところで、本発明は、上記各実施形態以外にも各種の改良等が可能となる。
例えば、ロータ７は、フィード翼部や混練翼部が更に何重にも連接されることがあるが、このような場合でも、各混練翼部の下流側において本発明の構成を適用できるものである。
装置本体５の材料投入口２より上流側、及び材料取出口３より下流側において接続される装置等は、何ら限定されるものではない。
【００３２】
混練物は樹脂材料に限定されるものではなく、ゴム材料や、その他各種の混練必要材に適用できる。
絞り部２１において、ロータ７の対応部分に円形断面部２３を設けることは限定されるものではない。
ゲート装置２５，３４等において、堰片２４，３５は、上下いずれか一方のみを可動式とし、同他方を固定式とする構造でもよい。
【００３３】
従来、混練度を調整する構造の一つとして、スロット構造（ニードル弁の原理を利用して、ロータまわりとチャンバ内周面との周間隙間を調節する構造）を採用したものが知られている（特開昭６１−２３３５０８号公報参照）が、このスロット構造を、本発明の絞り部２１として採用することも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、ロータに対し、混練翼部の下流側に吐出側フィード翼部を設けると共に、装置本体に対してはこの吐出側フィード翼部の中途部又は下流端側に対応する部分に絞り部を設け、更にこの絞り部より下流側に脱泡手段を設ける構成としているので、混練物の混練度が意に反して高くなるといったことを防止しつつ、脱泡手段による脱泡ができるようになった。
【００３５】
また本発明において、絞り部とは別に混練度調整用のゲート装置を設ける構成とした場合には、このゲート装置を作動させることにより、脱泡手段による脱泡を行う場合でも、並行して混練度の調整を行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る二軸混練機の第１実施形態を示す側断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線拡大断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ線拡大断面図である。
【図５】本発明に係る二軸混練機の第２実施形態を示す側断面図である。
【図６】本発明に係る二軸混練機の第３実施形態を示す側断面図である。
【図７】本発明に係る二軸混練機の第４実施形態を示す側断面図である。
【図８】従来の二軸混練機を示す側断面図である。
【符号の説明】
１二軸混練機
２材料投入口
３材料取出口
５装置本体
６チャンバ
７ロータ
１０フィード翼部
１１混練翼部
１２吐出側フィード翼部
１９脱泡手段
２１絞り部
２３円形断面部
２４堰片
２５ゲート装置
３０堰壁
３３円形断面部（混練度調整用）
３４ゲート装置（混練度調整用）
３５堰片（混練度調整用）
４０第２の混練翼部

Claims

材料投入口（２）及び材料取出口（３）を有する装置本体（５）のチャンバ（６）内に上記各口（２，３）間をわたって二本のロータ（７）が互いに平行して回転自在に設けられ、各ロータ（７）の軸方向にそれぞれフィード翼部（１０）及び混練翼部（１１）が設けられた二軸混練機において、
前記ロータ（７）には混練翼部（１１）の下流側に吐出側フィード翼部（１２）が設けられており、前記装置本体（５）には上記吐出側フィード翼部（１２）によって送られる混練物をチャンバ（６）内を絞ることで滞留させる絞り部（２１）が設けられていると共に、該絞り部（２１）より下流側でチャンバ（６）内を吸引可能とする脱泡手段（１９）が設けられ、
前記絞り部（２１）は、ロータ（７）に設けられる回転軸中心とする円形断面部（２３）まわりに対してチャンバ（６）内面から突出状態で近接される堰壁（３０）によって形成されていることを特徴とする二軸混練機。
ロータ（７）の混練翼部（１１）から装置本体（５）の絞り部（２１）までに至る吐出側フィード翼部（１２）とチャンバ（６）内周面との周間には、絞り部（２１）で滞留する混練物量を収容可能な容積が確保されていることを特徴とする請求項１に記載の二軸混練機。
ロータ（７）には、混練翼部（１１）と吐出側フィード翼部（１２）との間の接続境界部に回転軸中心とする円形断面部（３３）が設けられ、装置本体（５）には該円形断面部（３３）まわりに対して堰片（３５）を近接・離反可能な混練度調整用のゲート装置（３４）が前記絞り部（２１）とは別に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の二軸混練機。