JP3831261B2 - 連続混練押出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム組成物等の混練材料を連続的に混練する連続混練押出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ゴム組成物等の混練材料の混練から押出までの処理を連続的に行う装置として、押込機から押出機に対して混練材料を定量供給するように構成された連続混練押出装置が提案されている。例えば特開平１１−２６２９４５には、図４に示すように、２軸のスクリュー５５・５５を備えた連続押出機５３の上流側にゴム塊供給用押出機５１と副原料供給装置５２とを連接し、副原料供給装置５２により副原料を押込みながら、ゴム塊供給用押出機５１により１０ｋｇｆ/ｃｍ2以上の圧力で混練材料を押込むことによって、連続押出機５３内に混練材料を高精度に供給可能にした連続混練押出装置が提案されている。また、特開平１２−０４３０３２号公報には、連続押出機５３とゴム塊供給用押出機５１とを図示しないギヤーポンプを介して連接し、ギヤーポンプにより混練材料を所定の圧力で連続押出機５３に定量的に供給可能にした連続混練押出装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のように、連続押出機５３に混練材料を高精度に供給するだけの構成では、大量の混練材料が連続押出機５３に供給されたときに、混練材料がスクリュー翼５５ａの端面に大きな押圧力を付与する結果、スクリュー５５の振れが大きくなり、スクリュー５５・５５同士が干渉したり、スクリュー５５とハウジング５６とが干渉するという問題が発生する。そして、この問題は、硬質の混練材料を用いる場合に顕著になるため、従来においては、適用できる混練材料を軟質の品種に限定すると共に、生産量が低下することになっても、混練材料の連続押出機５３への供給量を低量に制限するという対策を採ることが必要になっている。
【０００４】
従って、本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、混練材料の種類に限定されることなく、大量の混練材料を連続押出機に供給して混練することができる連続混練押出装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１の発明の連続混練押出装置は、押込装置から押出機のハウジング内に向けて開口する供給口を介して該ハウジング内に強制的に供給された混練材料を、該ハウジング内のスクリューを回転させることにより混練しながら送出する連続混練押出装置において、前記供給口は、前記スクリューのスクリュー翼に近接して開口するように複数個形成されていることを特徴としている。
【０００６】
上記の構成によれば、混練材料が複数の供給口からハウジング内にそれぞれ供給される際に、各供給口から供給される混練材料が供給口の面積に対応した断面積となるため、全供給口により全体として大量の混練材料が一度にハウジング内に供給されたり、混練材料が硬質の品種であっても、個々の混練材料は、スクリュー翼の端面に大きな押圧力を付与することなく、スクリュー翼により切り取られることになる。この結果、スクリューが大きな押圧力で撓むことがないため、例えばスクリュー翼がハウジングの内壁面に擦れる等の不具合を起こすことがない。これにより、混練材料の種類に限定されることなく、大量の混練材料を供給して混練することができる。
【０００７】
尚、押込装置は、ハウジングに直結されていても良いし、材料流路を介して間接的に連結されていても良い。また、ハウジングに供給穴が形成されていても良い。また、押出機は一軸式および二軸式の何れであっても良い。
【０００８】
第２の発明の連続混練押出装置は、押込装置から押出機のハウジング内に向けて開口する供給口を介して該ハウジング内に強制的に供給された混練材料を、該ハウジング内のスクリューを回転させることにより混練しながら送出する連続混練押出装置において、前記押込装置と前記ハウジングとを連結させる連結機構を着脱可能に備えており、前記連結機構は、前記スクリューのスクリュー翼に近接して開口するように形成された複数の供給口を備えた供給口部材を一体的あるいは分離可能に有していることを特徴としている。
【０００９】
上記の構成によれば、混練材料が供給口部材の複数の供給口からハウジング内にそれぞれ供給される際に、各混練材料をスクリュー翼により切り取ることができるため、混練材料がスクリュー翼の端面に大きな押圧力を付与することを防止することができる。これにより、スクリューが大きな押圧力で撓むことがないため、例えばスクリュー翼がハウジングの内壁面に擦れる等の不具合を起こすことがない。これにより、混練材料の種類に限定されることなく、大量の混練材料を供給して混練することができる。
【００１０】
また、供給口部材を分離可能にしておけば、供給口部材および供給路部材の取替えにより供給口のサイズや形状、配置等のように、供給された混練材料をスクリュー翼で良好に切り取るためのパラメータを変更することができるため、混練材料の物性や製造条件に良好に対応した供給口をハウジングに備えさせることができる。さらに、混練材料に合わせた供給口を選択できることに加えて、供給穴に残った材料を掃除・除去する事なく、供給口部材を交換するだけで、異種材料混入の恐れなく、容易に材料段替えが可能となる。
【００１１】
第３の発明の連続混練押出装置は、第２の発明において、前記連結機構は、前記供給口部材を分離可能に有しており、この供給口部材と前記押込装置との間に介装され、混練材料の流動方向に対して平行に複数分割可能にされた供給路部材を備えていることを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、押込装置とハウジングとの間隔を拡大しなくても、供給路部材を分割して取り除くことができるため、この供給路部材を取り除いた空間を利用して供給口部材をハウジングに対して着脱する作業を行うことができる。
【００１３】
第４の発明の連続混練押出装置は、第２又は３の発明において、前記供給口部材のハウジング側端面がハウジング内面から外側であって０．３ｍｍ以内の範囲にあることを特徴としている。
【００１４】
上記の構成によれば、供給口から押出機に供給されるときの混練材料の定量送り不良および滞留による混練材料の焼け等を発生させることなくスクリュー翼のハウジングへの擦れ等の不具合を充分に防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図３に基づいて以下に説明する。
本実施の形態にかかる連続混練押出装置は、軟質および硬質の混練材料に対する混練から押出までの処理を連続的に行うように構成されている。ここで、軟質の混練材料としては、温度が１００℃のときに、約５０以下のムーニ粘度を示すゴム組成物の他、軟質塩化ビニル樹脂等のエラストマーを挙げることができる。また、硬質の混練材料としては、温度が１００℃のときに、約８０以上のムーニ粘度を示すゴム組成物材料の他、硬質塩化ビニル樹脂等のエラストマーを挙げることができる。
【００１６】
本実施形態の連続混練押出装置を具体的に説明すると、図１に示すように、連続混練押出装置１０１は、混練材料４１を混練しながら上流側から下流側に流動させて押し出す押出機１と、押出機１に混練材料４１を供給する押込装置２と、押出機１と押込装置２とを連結し、混練材料４１を矢符方向Ａに流動させる連結機構３と、押込装置２に混練材料４１を投入するコンベア装置４２を備えた混練材料供給装置４とを有している。
【００１７】
押出機１は、混練材料４１を収容する外壁として機能するハウジング１３を有している。ハウジング１３内には、図２に示すように、断面円形状の収容室１３ａ・１３ａが左右対称に形成されている。これらの収容室１３ａ・１３ａは、ハウジング１３の長手方向（混練材料４１の流動方向）の両端にかけて形成されていると共に、混練材料４１を両収容室１３ａ・１３ａ間で往来させるように、ハウジング１３の幅方向において一部が連通状態にされている。
【００１８】
上記の各収容室１３ａ・１３ａには、混練材料４１を流動させるスクリュー１１・１１が設けられている。各スクリュー１１は、図１に示すように、流動方向Ａに軸芯が一致するように配設された回転軸１２と、回転軸１２の外周面に螺旋状に巻回されたスクリュー翼１１ａとを有している。スクリュー翼１１ａと収容室１３ａの内壁面とは、混練材料４１に剪断力を付与する程度のクリアランスを有するように設定されている。また、回転軸１２における流動方向Ａの上流端には、スクリュー駆動装置１４が連結されている。スクリュー駆動装置１４は、図示しない減速機やモータで回転軸１２（スクリュー１１）を任意の回転速度で回転駆動可能になっていると共に、ハウジング１３の収容室１３ａ・１３ａの上流端を液密状態に閉栓している。
【００１９】
また、ハウジング１３の外壁面には、調温機構１５が設けられている。調温機構１５は、流動方向Ａの中部から下流端にかけてハウジング１３全体を覆っている。調温機構１５は、図示しない熱媒体供給装置に接続された熱媒体通路１５ａを備えている。そして、調温機構１５は、熱媒体供給装置から所定温度の熱媒体が供給されることによって、ハウジング１３を所定の温度に温度調節することが可能になっている。混練押出機に求められる材料処理種類と処理量によっては、ハウジング全長を上流端から下流端にかけて覆うようにしても良い。
【００２０】
尚、押出機１に設けられる調温機構１５については、混練材料４１の混練状況に応じて、適宜熱媒体の温度を設定し、加熱・冷却、或いはそれらを組み合わせた行為を行うとよい。例えば、塩化ビニル樹脂にまで適用範囲を広げて考えると、押出機１も加熱される必要があり、その場合は高温の熱媒体を熱媒体通路１５ａに供給すればよい。また、本実形態においては、スクリュー１１を左右一対に備えた二軸式の押出機１を例示して説明しているが、スクリューが１本の一軸式の押出機であってもよい。また、大きな熱量による加熱が必要な時は、電気ヒータを使用することが望ましい。
【００２１】
上記のように構成された押出機１に混練材料４１を供給する押込装置２は、ハウジング２３と、ハウジング２３の一端（上流端）に設けられたスクリュー駆動装置２４と、ハウジング２３内に収容された回転軸２２を中心に回転するスクリュー２１と、押込装置２の上面に設けられたホッパー２６を備えている。
【００２２】
ハウジング２３の内部には、断面円形状の収容室２３ａが形成されている。収容室２３ａの一端側の上面には、開口部２３ｂが形成されており、開口部２３ｂには、ホッパー２６が設けられている。ホッパー２６は、上方に向かってテーパー面をなして開口している。尚、ホッパー２６の上方には、コンベア装置４２が設けられており、コンベア装置４２は、混練材料４１を任意の供給量でホッパー２６に投入可能になっている。
【００２３】
一方、図２に示すように、ハウジング２３の他端（下流端）には、収容室２３ａを開口した排出口２３ｃが中心部に形成されていると共に、フランジ部２３ｄが周囲に形成されている。収容室２３ａには、スクリュー２１が収容されている。スクリュー２１は、回転軸２２と、回転軸２２の周囲に螺旋状に設けられたスクリュー翼２１ａとを有している。回転軸２２の一端には、図１に示すように、スクリュー駆動装置２４が連結されている。スクリュー駆動装置２４は、混練材料４１を排出口２３ｃ方向に送給するように、スクリュー２１を回転駆動する。尚、スクリュー２１の回転速度は、平均３０ｍｍ/ｓ以上の送給速度で混練材料４１を送給するものであることが好ましい。
【００２４】
上記のフランジ部２３ｄの端面には、連結機構３が連結されている。連結機構３は、図２に示すように、押出機１の開口部１３ｂに設けられた供給口部材３１と押込装置２との間に介装されている。連結機構３は、供給路部材３６と、供給路部材３６の外周に設けられた外枠構造部材３４・３５とを備えている。
【００２５】
供給路部材３６は、図３に示すように、一対の筒状部材３２・３３により形成されている。筒状部材３２・３３は、上下方向（半径方向）に二分割可能に接合されており、内部に供給路３７を形成している。供給路３７は、上述の押込装置２における収容室２３ａの排出口２３ｃと略同じ断面形状に形成されている。そして、供給路部材３６は、図２に示すように、一端が押込装置２に連通され、他端が押出機１の開口部１３ｂに設けられた供給口部材３１に連通されることによって、混練材料４１を押込装置２から押出機１に案内するようになっている。
【００２６】
上記の供給路部材３６は、筒状部材３２・３３同士が接合された筒形状の形態を維持するように、外枠構造部材３４・３５により固定されている。外枠構造部材３４・３５は、図３に示すように、供給路部材３６を上下方向（半径方向）から嵌め込むことができるように形成されている。外枠構造部材３４・３５は、上下方向（半径方向）に二分割可能に接合されている。外枠構造部材３４・３５の両端部には、フランジ部３４ａ・３５ａが設けられており、これらのフランジ部３４ａ・３４ｂには、複数の挿通穴３４ｂ・３５ｂが形成されている。そして、外枠構造部材３４・３５は、図２に示すように、挿通穴３４ｂ・３５ｂに図示しないボルトが挿通され、これらのボルトにより押出機１のハウジング１３と押込装置２のハウジング２３とに締結されている。尚、外枠構造部材３４・３５を押出機１および押込装置２間で固定する方法は、ボルトやピン、クランプ等の公知の手法を用いることができる。
【００２７】
上記の外枠構造部材３４・３５で固定された供給路部材３６には、上述の供給口部材３１の端面が当接されている。供給口部材３１は、ハウジング１３の側面壁に形成された開口部１３ｂに着脱自在に嵌合されている。供給口部材３１は、図３にも示すように、複数の供給穴３７ｂを備えている。供給穴３７ｂは、一端が供給路部材３６内の供給路３７ａに開口し、他端が押出機１の収容室１３ａに開口する供給口３１ａを有している。供給穴３７ｂにおける供給路３７ａ側の端部は、供給路３７ａに向かって拡がるテーパー面をなしている。尚、供給口３１ａは、穴径がφ１０ｍｍ以下であることが望ましい。また、供給口３１ａの断面積の合計は、供給路３７ａの断面積の１/４以下であることが望ましい。また、供給口部材３１は、供給穴３７ｂの穴径・数・配列等を混練材料４１の種類により最適な状態に容易に調節することができるように、混練材料４１の種類に応じたものが予め準備されていることが望ましい。そして、このように構成された供給口部材３１は、連結機構３を押出機１および押込装置２間から取り除くことによって、押出機１および押込装置２間を拡大しなくても開口部１３ｂに対して着脱することが可能になっている。
【００２８】
また、本実施形態においては、ハウジング２３及び連結機構３の外周面に、それぞれヒーター２５ａ・２５ｂが設けられている。ヒーター２５ａは、フランジ部２３ｄから他端側にかけてハウジング２３全体を覆っている。また、ヒーター２５ｂは、連結機構３の分割数に応じて分割されており、連結機構３の外周面を略覆っている。ヒーター２５ａ・２５ｂは、図示しない電源装置に連結されており、この電源装置から電力が供給されることで発熱し、ハウジング２３および連結機構３を所定温度に加熱するようになっている。尚、押込装置２あるいは連結機構３を加熱する形態は、ヒーターに限定されるものではなく、加熱流体を内部で流動することが可能なジャケット等であってもよい。尚、本実施の形態では、コンベヤ装置で供給機のホッパに投入したが、それ以外の既知の手法、例えばスクリュー連続フィーダ、振動フィーダ等を使用することができる。また、押込装置２は、一軸式のものについて示しているが、例えば、ギアポンプ式、二軸一軸押出機、二軸テーパー式押出機等であってもよい。
【００２９】
上記の構成において、連続混練押出装置１０１の動作を説明する。
【００３０】
準備として、混練材料４１に好適な供給口３１ａを有する供給口部材３１を選択し、選択した供給口部材３１を押出機１におけるハウジング１３の開口部１３ｂに嵌合する。この際、押出機１および押込装置２間には、連結機構３が存在しないため、この連結機構３が設けられるスペースを利用して供給口部材３１の取り付け作業を行うことができる。
【００３１】
準備作業を具体的に説明すると、先ず、押出機１と押込装置２と下側の外枠構造部材３５とが連接された後、供給口部材３１がハウジング１３の開口部１３ｂに嵌め込まれる。この作業が完了すると、上側および下側の筒状部材３２・３３が分離自在に当接されることにより供給路部材３６が形成される。そして、この供給路部材３６が供給部材３１と押込機２との間に挿入され、上述の下側の外枠構造部材３５上に載置される。この後、上側の外枠構造部材３４が供給路部材３６の外周面（上・側面）を覆うように取り付けられた後、この取り付け状態を維持するように各ボルトで締結される。
【００３２】
上記のように、供給路部材３６が上下分割構造とされることによって、上側の外枠構造部材３５を外したときに、上側の筒状部材３２が固定されていないため容易に取り外すことができ、その後、供給路部材３６中の残材料の除去を容易に行うことができる。さらに、その後、下側の筒状部材３３を容易に取り外すことができ、このようにする事により供給口部材３１が押込装置２を移動させることなく交換可能となる。供給路部材３６が上下分割されていなければ、供給路部材３６中の混練材料４１と供給口部材３１中に残った混練材料４１とが固着しているため、供給路部材３６を取り出す為には、供給路部材３６と供給口部材３１との間で残材料を剪断切断する必要があるため、非常に多大な力が必要となってしまう。尚、押込機２を移動させて良い構成であれば、供給路部材３６を分割構造にする必要はなく、押込装置２と連結機構３全体を移動させた後、供給口部材３１を取り外すことができるため、この供給口部材３１の交換および清掃を容易に行うことができる。
【００３３】
供給口部材３１の取り付け（嵌合）作業が完了すると、次いで、供給路部材３６を供給口部材３１の端面と押込装置２のハウジング２３の端面との間に挿入する。この際、二分割された筒状部材３２・３３を個別に挿入し、両筒状部材３２・３３同士を接合して一体化することにより供給口部材３１とすることができるため、容易に供給口部材３１をセットすることができる。この後、外枠構造部材３４・３５を供給路部材３６の外周面を覆うように取り付け、押出機１のハウジング１３と押込装置２のハウジング２３とに図示しないボルトで締結する。これにより、連結機構３が押出機１および押込装置２間に介装されると共に、連結機構３により供給口部材３１が押出機１のハウジング１３に確実に固定される。尚、供給口部材３１を別の仕様に切り替えるときは、上記の一連の動作とは逆の動作により連結機構３および供給口部材３１をこの順に取り外すことによって、押出機１および押込装置２を移動することなく容易かつ迅速に別の供給口部材３１に切り替えることができる。
【００３４】
次に、図１に示すように、押込装置２におけるスクリュー駆動装置２４に電力を供給し、回転軸２２を回転させてスクリュー２１を回転させる。それと共に、押出機１におけるスクリュー駆動装置１４に電力を供給し、回転軸１２・１２を回転させてスクリュー１１・１１を回転させる。この時、スクリュー１１・１１およびスクリュー２１の回転速度は、所定の速さに設定しておく。また、ヒーター２５ａ・２５ｂに電力を供給することによりハウジング２３および連結機構３を所定の温度に昇温させておくと共に、調温機構１５の熱媒体通路１５ａに冷却媒体を供給することによりハウジング１３を所定の温度に冷却しておく。
【００３５】
全スクリュー２１・１１・１１の回転が定常状態となると、混練材料供給装置４のコンベア装置４２を駆動させ、混練材料４１を搬送する。混練材料供給装置４から搬送された混練材料４１は、搬送端部から下方に落下し、ホッパー２６の開口部に投入される。
【００３６】
ホッパー２６に投入された混練材料４１は、開口部２３ｂから収容室２３ａ内に進入し、回転しているスクリュー２１により練られながら排出口２３ｃ方向へと送出される。この時、ハウジング２３がヒーター２５により昇温されているため、混練材料４１は、混練時の摩擦熱に加えてハウジング２３からの熱によっても積極的に加熱されて軟化される。この混練材料４１は、図２に示すように、スクリュー２１により排出口２３ｃから順次押し出されることによって、供給路３７ａへと進入し、ヒーター２５ｂにより加熱されながら各供給穴３７ｂに流入して供給口３１ａから押出機１の収容室１３ａに連続的に押し出されることになる。
【００３７】
上記のようにして軟化された混練材料４１が各供給口３１ａから収容室１３ａに流入すると、スクリュー翼１１ａが供給口部材３１の端面に沿って所定のクリアランスで近接して旋回しているため、混練材料４１がスクリュー翼１１ａにより切断される。この際、各混練材料４１は、供給口３１ａの開口面積に一致した小さな断面積であるため、混練材料４１が開口部１３ｂの開口面積に一致した大きな断面積である場合よりも、スクリュー翼１１ａによる切断が容易に行われる。従って、複数の供給口３１ａを介して全体として多量の混練材料４１が収容室１３ａに流入することになっても、スクリュー翼１１ａに作用する圧力が過剰に高くなることはない。これにより、スクリュー１１の撓みが最小限に抑制される結果、スクリュー翼１１ａのハウジング１３（収容室１３ａ）の内壁面への擦れ等を防止することができる。
【００３８】
この後、収容室１３ａ内に流入した混練材料４１は、スクリュー１１・１１により混練されながら下流側に送出されていく。この時、ハウジング１３は、調温機構１５にて、軟化した混練材料４１が熱劣化しない程度の温度に調整されている。混練材料４１は、押出機１において、混練・反応・脱気等の所望の仕事をされた上で押出されることになる。
【００３９】
以上示したように、本実施形態の連続混練押出機１は、押込装置２から押出機１のハウジング１３内に向けて開口する供給口３１ａを介してハウジング１３内に強制的に供給された混練材料４１を、該ハウジング１３内のスクリュー１１を回転させることにより混練しながら送出するものであり、供給口３１は、スクリュー１１のスクリュー翼１１ａに近接して開口するように複数個形成されている。これにより、混練材料４１が複数の供給口３１ａからハウジング１３内にそれぞれ供給される際に、各混練材料４１をスクリュー翼１１ａにより切り取ることができるため、混練材料４１がスクリュー翼１１ａの端面に大きな押圧力を付与することを防止することができる。これにより、スクリュー１１が大きな押圧力で撓むことがないため、例えばスクリュー翼１１ａがハウジング１３の内壁面に擦れる等の不具合を防止することが可能になっている。
【００４０】
尚、本実施形態においては、連続混練押出機１と押込装置２とが連結機構３にて連結されている場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、押込装置２は、ハウジング１３に直結され、ハウジング１３の側壁に形成された複数の供給口を介して混練材料４１が供給されるようになっていても良い。
【００４１】
また、本実施形態の連続混練押出機１は、押込装置２から押出機１のハウジング１３内に向けて開口する供給口３１ａを介して該ハウジング１３内に強制的に供給された混練材料４１を、該ハウジング１３内のスクリュー１１を回転させることにより混練しながら送出する連続混練押出装置１において、押込装置２とハウジング１３とを連結させる連結機構３を着脱可能に備えており、連結機構３は、スクリュー１１のスクリュー翼１１ａに近接して開口するように形成された複数の供給口３１ａを備えた供給口部材３１を分離可能に有した構成にされている。
【００４２】
これにより、混練材料４１が供給口部材３１の複数の供給口３１ａからハウジング１３内にそれぞれ供給される際に、各混練材料４１をスクリュー翼１１ａにより切り取ることができるため、混練材料４１がスクリュー翼１１ａの端面に大きな押圧力を付与することを防止することができる。これにより、スクリュー１１が大きな押圧力で撓むことがないため、スクリュー翼１１ａがハウジング１３の内壁面に擦れる等の不具合を防止することが可能になっている。
【００４３】
また、供給口部材３１の取替えにより供給口３１ａのサイズや形状、配置等のように、供給された混練材料４１をスクリュー翼１１ａで良好に切り取るためのパラメータを変更することができるため、混練材料４１の物性や製造条件に良好に対応した供給口３１ａからなる供給口部材３１をハウジング１３に備えさせることができる。
【００４４】
尚、本実施形態においては、供給路部材３６が外枠構造部材３４・３５により固定される場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、供給口を有する部材をハウジング１３から着脱可能とするものであり、筒状部材３２と外枠構造部材３４、及び筒状部材３３と外枠構造部材３５とが一体化されたものであってもよい。または、供給路部材３６と外枠構造部材３４・３５とが一体的に形成された筒状体であり、両端が押出機及び押込装置に任意の方法で固定可能なものであってもよい。
【００４５】
また、本実施形態における連結機構３は、供給口部材３１と押込装置２との間に介装され、混練材料４１の流動方向に対して平行に複数分割可能にされた供給路部材３６を備えている。これにより、押込装置２とハウジング１３との間隔を拡大しなくても、供給路部材３６を分割して取り除くことができるため、この供給路部材３６を取り除いた空間を利用して供給口部材３１をハウジング１３に対して着脱する作業を行うことができる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、押込装置或いは押出機の少なくとも一方を移動可能な場合であれば、供給口部材３１を連結機構に一体的に設けてもよい。
【００４６】
尚、本実施形態においては、供給路部材３６は、上下方向に２分割が可能である場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、材料４１の流動方向に対して平行に、３分割、又はそれ以上に分割されるものであってもよい。
【００４７】
また、本実施形態の連続混練押出機１は、供給口３１ａの穴径が６ｍｍ以上１０ｍｍ以下、供給口部材３１のハウジング１３側端面とハウジング１３内面との段差がハウジング外側方向に０．３ｍｍ以下、供給口３１ａを通過する混練材料４１の供給速度が３０ｍｍ/秒以上である。これにより、スクリュー翼１１ａのハウジング１３への擦れ等の不具合を充分に防止することができる。
【００４８】
次に、本実施形態の供給口部材３１を連続混練押出装置１０１に装着しての運転（N0.１及びNo.３）と、比較のため、本実施形態の供給口部材３１を装着していない連続混練押出装置１０１での運転（No.２）を行い、動作および効果を確認した結果を表１に示す。なお、N0.１及びNo.３においては、本実施形態の供給口部材３１を押出機１のハウジング１３に装着した際に、供給口部材３１の供給口側の端面は、ハウジング１３の内壁位置から外側に向かって０.３ｍｍの位置とした。
【００４９】
【表１】
【００５０】
N0.１及びNo.２から、それぞれの混練材料の供給温度、押込み装置の供給量と設定温度、連結装置の設定温度、供給口部材３１から押出機１への流出流量、および押出機１の回転速度と混練材料の吐出温度を同じくして、ムーニ粘度ML1+4（100℃）≒100の硬質なゴム系組成物の処理を行った場合、混練材料を単一の供給口から押出機１ハウジング１３内へ供給した場合（N0.２）に、押出機１からスクリュー干渉音があったが、複数の供給口３１ａから供給した場合（N0.１）には干渉音は確認されなかった。このことから、本実施形態の連続混練押出装置１０１のように混練材料の押出機１への供給口３１ａを複数設けることにより、スクリュー１３が混練材料の大きな押圧力により撓むことを抑制する働きがあることが確認された。
【００５１】
また、ムーニ粘度ML1+4（100℃）≒60のゴム系組成物の処理を行った以外N0.１と同様の運転を行ったが干渉音は確認されなかった。このことから、本実施形態の連続混練押出装置１０１が広範囲の粘度の混練材料に対して適用できることが確認された。
【００５２】
また、N0.１およびNo.３の何れの場合も、押出機１の吐出量にばらつきは見られなかった。このことから、本実施形態の供給口部材３１を押出機１ハウジング１３に装着した際に、供給口部材３１の供給口３１ａ側端面の位置がハウジング１３の内壁位置から外側に向かって少なくとも０.３ｍｍ以内の範囲内であれば、その段差により形成される凹部に混練材料が滞留することがなく、凹部が押出機１に供給される混練材料を一時滞留させるバッファーとして働かないため、押出機１への混練材料の供給量の安定が保て、混練材料の押出機１での定量送り不良を抑制できることが確認された。なお、押出機１の回転速度を100rpmとした以外は条件を同じくして、N0.１〜No.３と同様の運転を行ったところ、回転速度が300 rpmの場合と同様の結果が得られた。
【００５３】
【発明の効果】
第１の発明によると、混練材料が複数の供給口からハウジング内にそれぞれ供給される際に、各混練材料をスクリュー翼により切り取ることができるため、混練材料がスクリュー翼の端面に大きな押圧力を付与することを防止することができる。これにより、スクリューが大きな押圧力で撓むことがないため、例えばスクリュー翼がハウジングの内壁面に擦れる等の不具合を防止することが可能になっている。
【００５４】
第２の発明によると、混練材料が供給口部材の複数の供給口からハウジング内にそれぞれ供給される際に、各混練材料をスクリュー翼により切り取ることができるため、混練材料がスクリュー翼の端面に大きな押圧力を付与することを防止することができる。これにより、スクリューが大きな押圧力で撓むことがないため、スクリュー翼がハウジングの内壁面に擦れる等の不具合を防止することが可能になっている。
【００５５】
また、供給口部材を分離可能にしておけば、供給口部材および供給路部材の取替えにより供給口のサイズや形状、配置等のように、供給された混練材料をスクリュー翼で良好に切り取るためのパラメータを変更することができるため、混練材料の物性や製造条件に良好に対応した供給口をハウジングに備えさせることができる。さらに、混練材料に合わせた供給口を選択できることに加えて、供給穴に残った材料を掃除・除去する事なく、供給穴部材を交換するだけで、異種材料混入の恐れなく、容易に材料段替えが可能となる。
【００５６】
第３の発明によると、押込装置とハウジングとの間隔を拡大しなくても、供給路部材を分割して取り除くことができるため、この供給路部材を取り除いた空間を利用して供給口部材をハウジングに対して着脱する作業を行うことができる。
【００５７】
第４の発明によると、供給口から押出機に供給されるときの混練材料の定量送り不良および滞留による混練材料の焼け等を発生させることなくスクリュー翼のハウジングへの擦れ等の不具合を充分に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】連続混練押出機の概略構成図である。
【図２】連続混練押出機の要部概略構成図である。
【図３】図２におけるＡ―Ａ線矢視断面図である。
【図４】従来の連続混練押出機の概略構成図である。
【符号の説明】
１ 押出機
２ 押込装置
３ 連結機構
４ 材料供給装置
１１ スクリュー
１２ 回転軸
１３ ハウジング
１３ａ 収容室
１３ｂ 開口部
１４ スクリュー駆動装置
１５ 調温装置
１５ａ 熱媒体通路
２１ スクリュー
２２ 回転軸
２３ ハウジング
２３ａ 収容室
２４ スクリュー駆動装置
２５ ヒーター
２６ ホッパー
３１ 供給口部材
３１ａ 供給口
３２ 筒状部材
３３ 筒状部材
３４ 外枠構造部材
３５ 外枠構造部材
３６ 供給路部材
３７ 供給路
４１ 混練材料
４２ コンベア装置
１０１ 連続混練押出装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム組成物等の混練材料を連続的に混練する連続混練押出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ゴム組成物等の混練材料の混練から押出までの処理を連続的に行う装置として、押込機から押出機に対して混練材料を定量供給するように構成された連続混練押出装置が提案されている。例えば特開平１１−２６２９４５には、図４に示すように、２軸のスクリュー５５・５５を備えた連続押出機５３の上流側にゴム塊供給用押出機５１と副原料供給装置５２とを連接し、副原料供給装置５２により副原料を押込みながら、ゴム塊供給用押出機５１により１０ｋｇｆ/ｃｍ2以上の圧力で混練材料を押込むことによって、連続押出機５３内に混練材料を高精度に供給可能にした連続混練押出装置が提案されている。また、特開平１２−０４３０３２号公報には、連続押出機５３とゴム塊供給用押出機５１とを図示しないギヤーポンプを介して連接し、ギヤーポンプにより混練材料を所定の圧力で連続押出機５３に定量的に供給可能にした連続混練押出装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のように、連続押出機５３に混練材料を高精度に供給するだけの構成では、大量の混練材料が連続押出機５３に供給されたときに、混練材料がスクリュー翼５５ａの端面に大きな押圧力を付与する結果、スクリュー５５の振れが大きくなり、スクリュー５５・５５同士が干渉したり、スクリュー５５とハウジング５６とが干渉するという問題が発生する。そして、この問題は、硬質の混練材料を用いる場合に顕著になるため、従来においては、適用できる混練材料を軟質の品種に限定すると共に、生産量が低下することになっても、混練材料の連続押出機５３への供給量を低量に制限するという対策を採ることが必要になっている。
【０００４】
従って、本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、混練材料の種類に限定されることなく、大量の混練材料を連続押出機に供給して混練することができる連続混練押出装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１の発明の連続混練押出装置は、押込装置から押出機のハウジング内に向けて開口する供給口を介して該ハウジング内に強制的に供給された混練材料を、該ハウジング内のスクリューを回転させることにより混練しながら送出する連続混練押出装置において、前記供給口は、前記スクリューのスクリュー翼に近接して開口するように複数個形成されていることを特徴としている。
【０００６】
上記の構成によれば、混練材料が複数の供給口からハウジング内にそれぞれ供給される際に、各供給口から供給される混練材料が供給口の面積に対応した断面積となるため、全供給口により全体として大量の混練材料が一度にハウジング内に供給されたり、混練材料が硬質の品種であっても、個々の混練材料は、スクリュー翼の端面に大きな押圧力を付与することなく、スクリュー翼により切り取られることになる。この結果、スクリューが大きな押圧力で撓むことがないため、例えばスクリュー翼がハウジングの内壁面に擦れる等の不具合を起こすことがない。これにより、混練材料の種類に限定されることなく、大量の混練材料を供給して混練することができる。
【０００７】
尚、押込装置は、ハウジングに直結されていても良いし、材料流路を介して間接的に連結されていても良い。また、ハウジングに供給穴が形成されていても良い。また、押出機は一軸式および二軸式の何れであっても良い。
【０００８】
第２の発明の連続混練押出装置は、押込装置から押出機のハウジング内に向けて開口する供給口を介して該ハウジング内に強制的に供給された混練材料を、該ハウジング内のスクリューを回転させることにより混練しながら送出する連続混練押出装置において、前記押込装置と前記ハウジングとを連結させる連結機構を着脱可能に備えており、前記連結機構は、前記スクリューのスクリュー翼に近接して開口するように形成された複数の供給口を備えた供給口部材を一体的あるいは分離可能に有していることを特徴としている。
【０００９】
上記の構成によれば、混練材料が供給口部材の複数の供給口からハウジング内にそれぞれ供給される際に、各混練材料をスクリュー翼により切り取ることができるため、混練材料がスクリュー翼の端面に大きな押圧力を付与することを防止することができる。これにより、スクリューが大きな押圧力で撓むことがないため、例えばスクリュー翼がハウジングの内壁面に擦れる等の不具合を起こすことがない。これにより、混練材料の種類に限定されることなく、大量の混練材料を供給して混練することができる。
【００１０】
また、供給口部材を分離可能にしておけば、供給口部材および供給路部材の取替えにより供給口のサイズや形状、配置等のように、供給された混練材料をスクリュー翼で良好に切り取るためのパラメータを変更することができるため、混練材料の物性や製造条件に良好に対応した供給口をハウジングに備えさせることができる。さらに、混練材料に合わせた供給口を選択できることに加えて、供給穴に残った材料を掃除・除去する事なく、供給口部材を交換するだけで、異種材料混入の恐れなく、容易に材料段替えが可能となる。
【００１１】
第３の発明の連続混練押出装置は、第２の発明において、前記連結機構は、前記供給口部材を分離可能に有しており、この供給口部材と前記押込装置との間に介装され、混練材料の流動方向に対して平行に複数分割可能にされた供給路部材を備えていることを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、押込装置とハウジングとの間隔を拡大しなくても、供給路部材を分割して取り除くことができるため、この供給路部材を取り除いた空間を利用して供給口部材をハウジングに対して着脱する作業を行うことができる。
【００１３】
第４の発明の連続混練押出装置は、第２又は３の発明において、前記供給口部材のハウジング側端面がハウジング内面から外側であって０．３ｍｍ以内の範囲にあることを特徴としている。
【００１４】
上記の構成によれば、供給口から押出機に供給されるときの混練材料の定量送り不良および滞留による混練材料の焼け等を発生させることなくスクリュー翼のハウジングへの擦れ等の不具合を充分に防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図３に基づいて以下に説明する。
本実施の形態にかかる連続混練押出装置は、軟質および硬質の混練材料に対する混練から押出までの処理を連続的に行うように構成されている。ここで、軟質の混練材料としては、温度が１００℃のときに、約５０以下のムーニ粘度を示すゴム組成物の他、軟質塩化ビニル樹脂等のエラストマーを挙げることができる。また、硬質の混練材料としては、温度が１００℃のときに、約８０以上のムーニ粘度を示すゴム組成物材料の他、硬質塩化ビニル樹脂等のエラストマーを挙げることができる。
【００１６】
本実施形態の連続混練押出装置を具体的に説明すると、図１に示すように、連続混練押出装置１０１は、混練材料４１を混練しながら上流側から下流側に流動させて押し出す押出機１と、押出機１に混練材料４１を供給する押込装置２と、押出機１と押込装置２とを連結し、混練材料４１を矢符方向Ａに流動させる連結機構３と、押込装置２に混練材料４１を投入するコンベア装置４２を備えた混練材料供給装置４とを有している。
【００１７】
押出機１は、混練材料４１を収容する外壁として機能するハウジング１３を有している。ハウジング１３内には、図２に示すように、断面円形状の収容室１３ａ・１３ａが左右対称に形成されている。これらの収容室１３ａ・１３ａは、ハウジング１３の長手方向（混練材料４１の流動方向）の両端にかけて形成されていると共に、混練材料４１を両収容室１３ａ・１３ａ間で往来させるように、ハウジング１３の幅方向において一部が連通状態にされている。
【００１８】
上記の各収容室１３ａ・１３ａには、混練材料４１を流動させるスクリュー１１・１１が設けられている。各スクリュー１１は、図１に示すように、流動方向Ａに軸芯が一致するように配設された回転軸１２と、回転軸１２の外周面に螺旋状に巻回されたスクリュー翼１１ａとを有している。スクリュー翼１１ａと収容室１３ａの内壁面とは、混練材料４１に剪断力を付与する程度のクリアランスを有するように設定されている。また、回転軸１２における流動方向Ａの上流端には、スクリュー駆動装置１４が連結されている。スクリュー駆動装置１４は、図示しない減速機やモータで回転軸１２（スクリュー１１）を任意の回転速度で回転駆動可能になっていると共に、ハウジング１３の収容室１３ａ・１３ａの上流端を液密状態に閉栓している。
【００１９】
また、ハウジング１３の外壁面には、調温機構１５が設けられている。調温機構１５は、流動方向Ａの中部から下流端にかけてハウジング１３全体を覆っている。調温機構１５は、図示しない熱媒体供給装置に接続された熱媒体通路１５ａを備えている。そして、調温機構１５は、熱媒体供給装置から所定温度の熱媒体が供給されることによって、ハウジング１３を所定の温度に温度調節することが可能になっている。混練押出機に求められる材料処理種類と処理量によっては、ハウジング全長を上流端から下流端にかけて覆うようにしても良い。
【００２０】
尚、押出機１に設けられる調温機構１５については、混練材料４１の混練状況に応じて、適宜熱媒体の温度を設定し、加熱・冷却、或いはそれらを組み合わせた行為を行うとよい。例えば、塩化ビニル樹脂にまで適用範囲を広げて考えると、押出機１も加熱される必要があり、その場合は高温の熱媒体を熱媒体通路１５ａに供給すればよい。また、本実形態においては、スクリュー１１を左右一対に備えた二軸式の押出機１を例示して説明しているが、スクリューが１本の一軸式の押出機であってもよい。また、大きな熱量による加熱が必要な時は、電気ヒータを使用することが望ましい。
【００２１】
上記のように構成された押出機１に混練材料４１を供給する押込装置２は、ハウジング２３と、ハウジング２３の一端（上流端）に設けられたスクリュー駆動装置２４と、ハウジング２３内に収容された回転軸２２を中心に回転するスクリュー２１と、押込装置２の上面に設けられたホッパー２６を備えている。
【００２２】
ハウジング２３の内部には、断面円形状の収容室２３ａが形成されている。収容室２３ａの一端側の上面には、開口部２３ｂが形成されており、開口部２３ｂには、ホッパー２６が設けられている。ホッパー２６は、上方に向かってテーパー面をなして開口している。尚、ホッパー２６の上方には、コンベア装置４２が設けられており、コンベア装置４２は、混練材料４１を任意の供給量でホッパー２６に投入可能になっている。
【００２３】
一方、図２に示すように、ハウジング２３の他端（下流端）には、収容室２３ａを開口した排出口２３ｃが中心部に形成されていると共に、フランジ部２３ｄが周囲に形成されている。収容室２３ａには、スクリュー２１が収容されている。スクリュー２１は、回転軸２２と、回転軸２２の周囲に螺旋状に設けられたスクリュー翼２１ａとを有している。回転軸２２の一端には、図１に示すように、スクリュー駆動装置２４が連結されている。スクリュー駆動装置２４は、混練材料４１を排出口２３ｃ方向に送給するように、スクリュー２１を回転駆動する。尚、スクリュー２１の回転速度は、平均３０ｍｍ/ｓ以上の送給速度で混練材料４１を送給するものであることが好ましい。
【００２４】
上記のフランジ部２３ｄの端面には、連結機構３が連結されている。連結機構３は、図２に示すように、押出機１の開口部１３ｂに設けられた供給口部材３１と押込装置２との間に介装されている。連結機構３は、供給路部材３６と、供給路部材３６の外周に設けられた外枠構造部材３４・３５とを備えている。
【００２５】
供給路部材３６は、図３に示すように、一対の筒状部材３２・３３により形成されている。筒状部材３２・３３は、上下方向（半径方向）に二分割可能に接合されており、内部に供給路３７を形成している。供給路３７は、上述の押込装置２における収容室２３ａの排出口２３ｃと略同じ断面形状に形成されている。そして、供給路部材３６は、図２に示すように、一端が押込装置２に連通され、他端が押出機１の開口部１３ｂに設けられた供給口部材３１に連通されることによって、混練材料４１を押込装置２から押出機１に案内するようになっている。
【００２６】
上記の供給路部材３６は、筒状部材３２・３３同士が接合された筒形状の形態を維持するように、外枠構造部材３４・３５により固定されている。外枠構造部材３４・３５は、図３に示すように、供給路部材３６を上下方向（半径方向）から嵌め込むことができるように形成されている。外枠構造部材３４・３５は、上下方向（半径方向）に二分割可能に接合されている。外枠構造部材３４・３５の両端部には、フランジ部３４ａ・３５ａが設けられており、これらのフランジ部３４ａ・３４ｂには、複数の挿通穴３４ｂ・３５ｂが形成されている。そして、外枠構造部材３４・３５は、図２に示すように、挿通穴３４ｂ・３５ｂに図示しないボルトが挿通され、これらのボルトにより押出機１のハウジング１３と押込装置２のハウジング２３とに締結されている。尚、外枠構造部材３４・３５を押出機１および押込装置２間で固定する方法は、ボルトやピン、クランプ等の公知の手法を用いることができる。
【００２７】
上記の外枠構造部材３４・３５で固定された供給路部材３６には、上述の供給口部材３１の端面が当接されている。供給口部材３１は、ハウジング１３の側面壁に形成された開口部１３ｂに着脱自在に嵌合されている。供給口部材３１は、図３にも示すように、複数の供給穴３７ｂを備えている。供給穴３７ｂは、一端が供給路部材３６内の供給路３７ａに開口し、他端が押出機１の収容室１３ａに開口する供給口３１ａを有している。供給穴３７ｂにおける供給路３７ａ側の端部は、供給路３７ａに向かって拡がるテーパー面をなしている。尚、供給口３１ａは、穴径がφ１０ｍｍ以下であることが望ましい。また、供給口３１ａの断面積の合計は、供給路３７ａの断面積の１/４以下であることが望ましい。また、供給口部材３１は、供給穴３７ｂの穴径・数・配列等を混練材料４１の種類により最適な状態に容易に調節することができるように、混練材料４１の種類に応じたものが予め準備されていることが望ましい。そして、このように構成された供給口部材３１は、連結機構３を押出機１および押込装置２間から取り除くことによって、押出機１および押込装置２間を拡大しなくても開口部１３ｂに対して着脱することが可能になっている。
【００２８】
また、本実施形態においては、ハウジング２３及び連結機構３の外周面に、それぞれヒーター２５ａ・２５ｂが設けられている。ヒーター２５ａは、フランジ部２３ｄから他端側にかけてハウジング２３全体を覆っている。また、ヒーター２５ｂは、連結機構３の分割数に応じて分割されており、連結機構３の外周面を略覆っている。ヒーター２５ａ・２５ｂは、図示しない電源装置に連結されており、この電源装置から電力が供給されることで発熱し、ハウジング２３および連結機構３を所定温度に加熱するようになっている。尚、押込装置２あるいは連結機構３を加熱する形態は、ヒーターに限定されるものではなく、加熱流体を内部で流動することが可能なジャケット等であってもよい。尚、本実施の形態では、コンベヤ装置で供給機のホッパに投入したが、それ以外の既知の手法、例えばスクリュー連続フィーダ、振動フィーダ等を使用することができる。また、押込装置２は、一軸式のものについて示しているが、例えば、ギアポンプ式、二軸一軸押出機、二軸テーパー式押出機等であってもよい。
【００２９】
上記の構成において、連続混練押出装置１０１の動作を説明する。
【００３０】
準備として、混練材料４１に好適な供給口３１ａを有する供給口部材３１を選択し、選択した供給口部材３１を押出機１におけるハウジング１３の開口部１３ｂに嵌合する。この際、押出機１および押込装置２間には、連結機構３が存在しないため、この連結機構３が設けられるスペースを利用して供給口部材３１の取り付け作業を行うことができる。
【００３１】
準備作業を具体的に説明すると、先ず、押出機１と押込装置２と下側の外枠構造部材３５とが連接された後、供給口部材３１がハウジング１３の開口部１３ｂに嵌め込まれる。この作業が完了すると、上側および下側の筒状部材３２・３３が分離自在に当接されることにより供給路部材３６が形成される。そして、この供給路部材３６が供給部材３１と押込機２との間に挿入され、上述の下側の外枠構造部材３５上に載置される。この後、上側の外枠構造部材３４が供給路部材３６の外周面（上・側面）を覆うように取り付けられた後、この取り付け状態を維持するように各ボルトで締結される。
【００３２】
上記のように、供給路部材３６が上下分割構造とされることによって、上側の外枠構造部材３５を外したときに、上側の筒状部材３２が固定されていないため容易に取り外すことができ、その後、供給路部材３６中の残材料の除去を容易に行うことができる。さらに、その後、下側の筒状部材３３を容易に取り外すことができ、このようにする事により供給口部材３１が押込装置２を移動させることなく交換可能となる。供給路部材３６が上下分割されていなければ、供給路部材３６中の混練材料４１と供給口部材３１中に残った混練材料４１とが固着しているため、供給路部材３６を取り出す為には、供給路部材３６と供給口部材３１との間で残材料を剪断切断する必要があるため、非常に多大な力が必要となってしまう。尚、押込機２を移動させて良い構成であれば、供給路部材３６を分割構造にする必要はなく、押込装置２と連結機構３全体を移動させた後、供給口部材３１を取り外すことができるため、この供給口部材３１の交換および清掃を容易に行うことができる。
【００３３】
供給口部材３１の取り付け（嵌合）作業が完了すると、次いで、供給路部材３６を供給口部材３１の端面と押込装置２のハウジング２３の端面との間に挿入する。この際、二分割された筒状部材３２・３３を個別に挿入し、両筒状部材３２・３３同士を接合して一体化することにより供給口部材３１とすることができるため、容易に供給口部材３１をセットすることができる。この後、外枠構造部材３４・３５を供給路部材３６の外周面を覆うように取り付け、押出機１のハウジング１３と押込装置２のハウジング２３とに図示しないボルトで締結する。これにより、連結機構３が押出機１および押込装置２間に介装されると共に、連結機構３により供給口部材３１が押出機１のハウジング１３に確実に固定される。尚、供給口部材３１を別の仕様に切り替えるときは、上記の一連の動作とは逆の動作により連結機構３および供給口部材３１をこの順に取り外すことによって、押出機１および押込装置２を移動することなく容易かつ迅速に別の供給口部材３１に切り替えることができる。
【００３４】
次に、図１に示すように、押込装置２におけるスクリュー駆動装置２４に電力を供給し、回転軸２２を回転させてスクリュー２１を回転させる。それと共に、押出機１におけるスクリュー駆動装置１４に電力を供給し、回転軸１２・１２を回転させてスクリュー１１・１１を回転させる。この時、スクリュー１１・１１およびスクリュー２１の回転速度は、所定の速さに設定しておく。また、ヒーター２５ａ・２５ｂに電力を供給することによりハウジング２３および連結機構３を所定の温度に昇温させておくと共に、調温機構１５の熱媒体通路１５ａに冷却媒体を供給することによりハウジング１３を所定の温度に冷却しておく。
【００３５】
全スクリュー２１・１１・１１の回転が定常状態となると、混練材料供給装置４のコンベア装置４２を駆動させ、混練材料４１を搬送する。混練材料供給装置４から搬送された混練材料４１は、搬送端部から下方に落下し、ホッパー２６の開口部に投入される。
【００３６】
ホッパー２６に投入された混練材料４１は、開口部２３ｂから収容室２３ａ内に進入し、回転しているスクリュー２１により練られながら排出口２３ｃ方向へと送出される。この時、ハウジング２３がヒーター２５により昇温されているため、混練材料４１は、混練時の摩擦熱に加えてハウジング２３からの熱によっても積極的に加熱されて軟化される。この混練材料４１は、図２に示すように、スクリュー２１により排出口２３ｃから順次押し出されることによって、供給路３７ａへと進入し、ヒーター２５ｂにより加熱されながら各供給穴３７ｂに流入して供給口３１ａから押出機１の収容室１３ａに連続的に押し出されることになる。
【００３７】
上記のようにして軟化された混練材料４１が各供給口３１ａから収容室１３ａに流入すると、スクリュー翼１１ａが供給口部材３１の端面に沿って所定のクリアランスで近接して旋回しているため、混練材料４１がスクリュー翼１１ａにより切断される。この際、各混練材料４１は、供給口３１ａの開口面積に一致した小さな断面積であるため、混練材料４１が開口部１３ｂの開口面積に一致した大きな断面積である場合よりも、スクリュー翼１１ａによる切断が容易に行われる。従って、複数の供給口３１ａを介して全体として多量の混練材料４１が収容室１３ａに流入することになっても、スクリュー翼１１ａに作用する圧力が過剰に高くなることはない。これにより、スクリュー１１の撓みが最小限に抑制される結果、スクリュー翼１１ａのハウジング１３（収容室１３ａ）の内壁面への擦れ等を防止することができる。
【００３８】
この後、収容室１３ａ内に流入した混練材料４１は、スクリュー１１・１１により混練されながら下流側に送出されていく。この時、ハウジング１３は、調温機構１５にて、軟化した混練材料４１が熱劣化しない程度の温度に調整されている。混練材料４１は、押出機１において、混練・反応・脱気等の所望の仕事をされた上で押出されることになる。
【００３９】
以上示したように、本実施形態の連続混練押出機１は、押込装置２から押出機１のハウジング１３内に向けて開口する供給口３１ａを介してハウジング１３内に強制的に供給された混練材料４１を、該ハウジング１３内のスクリュー１１を回転させることにより混練しながら送出するものであり、供給口３１は、スクリュー１１のスクリュー翼１１ａに近接して開口するように複数個形成されている。これにより、混練材料４１が複数の供給口３１ａからハウジング１３内にそれぞれ供給される際に、各混練材料４１をスクリュー翼１１ａにより切り取ることができるため、混練材料４１がスクリュー翼１１ａの端面に大きな押圧力を付与することを防止することができる。これにより、スクリュー１１が大きな押圧力で撓むことがないため、例えばスクリュー翼１１ａがハウジング１３の内壁面に擦れる等の不具合を防止することが可能になっている。
【００４０】
尚、本実施形態においては、連続混練押出機１と押込装置２とが連結機構３にて連結されている場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、押込装置２は、ハウジング１３に直結され、ハウジング１３の側壁に形成された複数の供給口を介して混練材料４１が供給されるようになっていても良い。
【００４１】
また、本実施形態の連続混練押出機１は、押込装置２から押出機１のハウジング１３内に向けて開口する供給口３１ａを介して該ハウジング１３内に強制的に供給された混練材料４１を、該ハウジング１３内のスクリュー１１を回転させることにより混練しながら送出する連続混練押出装置１において、押込装置２とハウジング１３とを連結させる連結機構３を着脱可能に備えており、連結機構３は、スクリュー１１のスクリュー翼１１ａに近接して開口するように形成された複数の供給口３１ａを備えた供給口部材３１を分離可能に有した構成にされている。
【００４２】
これにより、混練材料４１が供給口部材３１の複数の供給口３１ａからハウジング１３内にそれぞれ供給される際に、各混練材料４１をスクリュー翼１１ａにより切り取ることができるため、混練材料４１がスクリュー翼１１ａの端面に大きな押圧力を付与することを防止することができる。これにより、スクリュー１１が大きな押圧力で撓むことがないため、スクリュー翼１１ａがハウジング１３の内壁面に擦れる等の不具合を防止することが可能になっている。
【００４３】
また、供給口部材３１の取替えにより供給口３１ａのサイズや形状、配置等のように、供給された混練材料４１をスクリュー翼１１ａで良好に切り取るためのパラメータを変更することができるため、混練材料４１の物性や製造条件に良好に対応した供給口３１ａからなる供給口部材３１をハウジング１３に備えさせることができる。
【００４４】
尚、本実施形態においては、供給路部材３６が外枠構造部材３４・３５により固定される場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、供給口を有する部材をハウジング１３から着脱可能とするものであり、筒状部材３２と外枠構造部材３４、及び筒状部材３３と外枠構造部材３５とが一体化されたものであってもよい。または、供給路部材３６と外枠構造部材３４・３５とが一体的に形成された筒状体であり、両端が押出機及び押込装置に任意の方法で固定可能なものであってもよい。
【００４５】
また、本実施形態における連結機構３は、供給口部材３１と押込装置２との間に介装され、混練材料４１の流動方向に対して平行に複数分割可能にされた供給路部材３６を備えている。これにより、押込装置２とハウジング１３との間隔を拡大しなくても、供給路部材３６を分割して取り除くことができるため、この供給路部材３６を取り除いた空間を利用して供給口部材３１をハウジング１３に対して着脱する作業を行うことができる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、押込装置或いは押出機の少なくとも一方を移動可能な場合であれば、供給口部材３１を連結機構に一体的に設けてもよい。
【００４６】
尚、本実施形態においては、供給路部材３６は、上下方向に２分割が可能である場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、材料４１の流動方向に対して平行に、３分割、又はそれ以上に分割されるものであってもよい。
【００４７】
また、本実施形態の連続混練押出機１は、供給口３１ａの穴径が６ｍｍ以上１０ｍｍ以下、供給口部材３１のハウジング１３側端面とハウジング１３内面との段差がハウジング外側方向に０．３ｍｍ以下、供給口３１ａを通過する混練材料４１の供給速度が３０ｍｍ/秒以上である。これにより、スクリュー翼１１ａのハウジング１３への擦れ等の不具合を充分に防止することができる。
【００４８】
次に、本実施形態の供給口部材３１を連続混練押出装置１０１に装着しての運転（N0.１及びNo.３）と、比較のため、本実施形態の供給口部材３１を装着していない連続混練押出装置１０１での運転（No.２）を行い、動作および効果を確認した結果を表１に示す。なお、N0.１及びNo.３においては、本実施形態の供給口部材３１を押出機１のハウジング１３に装着した際に、供給口部材３１の供給口側の端面は、ハウジング１３の内壁位置から外側に向かって０.３ｍｍの位置とした。
【００４９】
【表１】
N0.１及びNo.２から、それぞれの混練材料の供給温度、押込み装置の供給量と設定温度、連結装置の設定温度、供給口部材３１から押出機１への流出流量、および押出機１の回転速度と混練材料の吐出温度を同じくして、ムーニ粘度ML1+4（100℃）≒100の硬質なゴム系組成物の処理を行った場合、混練材料を単一の供給口から押出機１ハウジング１３内へ供給した場合（N0.２）に、押出機１からスクリュー干渉音があったが、複数の供給口３１ａから供給した場合（N0.１）には干渉音は確認されなかった。このことから、本実施形態の連続混練押出装置１０１のように混練材料の押出機１への供給口３１ａを複数設けることにより、スクリュー１３が混練材料の大きな押圧力により撓むことを抑制する働きがあることが確認された。
【００５１】
また、ムーニ粘度ML1+4（100℃）≒60のゴム系組成物の処理を行った以外N0.１と同様の運転を行ったが干渉音は確認されなかった。このことから、本実施形態の連続混練押出装置１０１が広範囲の粘度の混練材料に対して適用できることが確認された。
【００５２】
また、N0.１およびNo.３の何れの場合も、押出機１の吐出量にばらつきは見られなかった。このことから、本実施形態の供給口部材３１を押出機１ハウジング１３に装着した際に、供給口部材３１の供給口３１ａ側端面の位置がハウジング１３の内壁位置から外側に向かって少なくとも０.３ｍｍ以内の範囲内であれば、その段差により形成される凹部に混練材料が滞留することがなく、凹部が押出機１に供給される混練材料を一時滞留させるバッファーとして働かないため、押出機１への混練材料の供給量の安定が保て、混練材料の押出機１での定量送り不良を抑制できることが確認された。なお、押出機１の回転速度を100rpmとした以外は条件を同じくして、N0.１〜No.３と同様の運転を行ったところ、回転速度が300 rpmの場合と同様の結果が得られた。
【００５３】
【発明の効果】
第１の発明によると、混練材料が複数の供給口からハウジング内にそれぞれ供給される際に、各混練材料をスクリュー翼により切り取ることができるため、混練材料がスクリュー翼の端面に大きな押圧力を付与することを防止することができる。これにより、スクリューが大きな押圧力で撓むことがないため、例えばスクリュー翼がハウジングの内壁面に擦れる等の不具合を防止することが可能になっている。
【００５４】
第２の発明によると、混練材料が供給口部材の複数の供給口からハウジング内にそれぞれ供給される際に、各混練材料をスクリュー翼により切り取ることができるため、混練材料がスクリュー翼の端面に大きな押圧力を付与することを防止することができる。これにより、スクリューが大きな押圧力で撓むことがないため、スクリュー翼がハウジングの内壁面に擦れる等の不具合を防止することが可能になっている。
【００５５】
また、供給口部材を分離可能にしておけば、供給口部材および供給路部材の取替えにより供給口のサイズや形状、配置等のように、供給された混練材料をスクリュー翼で良好に切り取るためのパラメータを変更することができるため、混練材料の物性や製造条件に良好に対応した供給口をハウジングに備えさせることができる。さらに、混練材料に合わせた供給口を選択できることに加えて、供給穴に残った材料を掃除・除去する事なく、供給穴部材を交換するだけで、異種材料混入の恐れなく、容易に材料段替えが可能となる。
【００５６】
第３の発明によると、押込装置とハウジングとの間隔を拡大しなくても、供給路部材を分割して取り除くことができるため、この供給路部材を取り除いた空間を利用して供給口部材をハウジングに対して着脱する作業を行うことができる。
【００５７】
第４の発明によると、供給口から押出機に供給されるときの混練材料の定量送り不良および滞留による混練材料の焼け等を発生させることなくスクリュー翼のハウジングへの擦れ等の不具合を充分に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】連続混練押出機の概略構成図である。
【図２】連続混練押出機の要部概略構成図である。
【図３】図２におけるＡ―Ａ線矢視断面図である。
【図４】従来の連続混練押出機の概略構成図である。
【符号の説明】
１ 押出機
２ 押込装置
３ 連結機構
４ 材料供給装置
１１ スクリュー
１２ 回転軸
１３ ハウジング
１３ａ 収容室
１３ｂ 開口部
１４ スクリュー駆動装置
１５ 調温装置
１５ａ 熱媒体通路
２１ スクリュー
２２ 回転軸
２３ ハウジング
２３ａ 収容室
２４ スクリュー駆動装置
２５ ヒーター
２６ ホッパー
３１ 供給口部材
３１ａ 供給口
３２ 筒状部材
３３ 筒状部材
３４ 外枠構造部材
３５ 外枠構造部材
３６ 供給路部材
３７ 供給路
４１ 混練材料
４２ コンベア装置
１０１ 連続混練押出装置
Claims (4)
- 押込装置から押出機のハウジング内に向けて開口する供給口を介して該ハウジング内に強制的に供給された混練材料を、該ハウジング内のスクリューを回転させることにより混練しながら送出する連続混練押出装置において、
前記押出機のハウジングの側面壁に形成された開口部に着脱自在に嵌合され、前記スクリューのスクリュー翼に近接して開口するように形成された複数の供給口を備えた供給口部材と、
前記押込装置と前記押出機のハウジングとを連結させると共に、当該押込装置と当該押出機との間を拡大することなく着脱可能な連結機構と、を備えており、
前記供給口部材は、前記連結機構を前記押出機及び前記押込装置から取り除くことにより前記開口部に対して着脱可能に構成されていることを特徴とする連続混練押出装置。 - 前記連結機構は、前記供給口部材を分離可能に有しており、この供給口部材と前記押込装置との間に介装され、混練材料の流動方向に対して平行に複数分割可能にされた供給路部材を備えていることを特徴とする請求項１に記載の連続混練押出装置。
- 前記連結機構は、前記供給路部材を固定する外枠構造部材を更に備え、
前記供給路部材は、筒状部材同士が接合された筒形状に形成され、
前記外枠構造部材は、分割可能で、前記筒形状の形態を維持するように接合されて前記供給路部材を固定することを特徴とする請求項２に記載の連続混練押出装置。 - 前記供給口部材の前記押出機のハウジング内に向かう端面が、当該押出機のハウジングの内面に対して段差により凹部を形成する側の方向であって当該押出機のハウジング内面から０．３ｍｍ以内の範囲にあることを特徴とする請求項１乃至請求項３の少なくともいずれか１項に記載の連続混練押出装置。
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2002
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