JP5926972B2

JP5926972B2 - 溶融混練装置およびブレンド材料の製造方法

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Inventors: 武志木田; 康平小国; 直之大迫
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Description

本発明は、ブレンド原料を溶融混練してブレンド材料を生成する溶融混練装置およびブレンド材料の製造方法に関する。

射出成形機等に取り付けられ、樹脂を可塑化して混練する溶融混練装置は、ペレット状の樹脂材料を可塑化した後、シリンダ内でスクリューにより混練し、シリンダから押し出して排出する（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００６−２４０２４０号公報

このようなスクリュー押出式の溶融混練装置において、常に課題とされているのは、樹脂の高い分散性を確保しながら、樹脂生産効率を向上させるのが困難なことである。
すなわち、生産量を増加させるためにスクリュー回転数を上げると、樹脂の搬送速度が速くなり、可塑化が不充分のままシリンダへ樹脂が搬送されてしまう。また、樹脂がシリンダ内を短時間で通過してしまうことから、シリンダにおいて樹脂を混練する時間が充分確保できず、樹脂の高い分散性を確保することが困難となる。

したがって、分散性の高いブレンド材料（混練された樹脂材料）を効率よく生産することは容易ではなく、その結果、生産コストの上昇につながる。
そこでなされた本発明の目的は、分散性の高いブレンド材料を効率よく生産し、生産コストを低減することのできる溶融混練装置およびブレンド材料の製造方法を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明は、ブレンド原料を溶融混練してブレンド材料を生成する溶融混練装置であって、可塑化シリンダと、前記可塑化シリンダ内で回転駆動される可塑化スクリューとを有し、投入された前記ブレンド原料を可塑化する可塑化ユニット部と、ブレンドシリンダと、前記ブレンドシリンダ内で回転駆動されるブレンドスクリューとを有し、前記可塑化ユニット部から供給された前記ブレンド原料を混練するブレンドユニット部と、前記ブレンドユニット部に設けられ、前記ブレンドユニット部からの前記ブレンド材料の排出量が、前記可塑化ユニット部から前記ブレンドユニット部へ供給される前記ブレンド原料の供給量と略等しくなるように調節する排出量調整部とを備えることを特徴とする。

前記排出量調整部は、前記ブレンドシリンダに交換可能に取り付けられ、前記ブレンドシリンダの排出口および排出管路の径を所定の値とする複数の管路部材で構成されてもよい。

前記排出量調整部は、前記ブレンドシリンダの排出口に設けられたギヤポンプであり、前記ギヤポンプの回転数を制御することにより、前記ブレンド材料の排出量が前記ブレンド原料の供給量と略等しくなるように調整されてもよい。

本発明の第二の態様は、投入された前記ブレンド原料を可塑化する可塑化ユニット部と、前記可塑化ユニット部から供給された前記ブレンド原料を混練するブレンドユニット部とを備える溶融混練装置を用いたブレンド材料の製造方法であって、前記ブレンドユニット部からの前記ブレンド材料の排出量と、前記可塑化ユニット部から前記ブレンドユニット部へ供給される前記ブレンド原料の供給量とが略等しくなるように調節することを特徴とする。

前記ブレンドユニット部はブレンドシリンダを有し、前記ブレンドシリンダの排出口および排出管路の径を変化させることで、前記ブレンド材料の排出量が前記ブレンド原料の供給量と略等しくなるように調節してもよい。

前記ブレンドユニット部はブレンドシリンダと、前記ブレンドシリンダの排出口または排出管路に設けられたギヤポンプとを有し、前記ギヤポンプの回転数を変化させることで、前記ブレンド材料の排出量が前記ブレンド原料の供給量と略等しくなるように調節してもよい。

本発明の溶融混練装置およびブレンド材料の製造方法によれば、分散性の高いブレンド材料を効率よく生産し、生産コストを低減することができる。

第一の実施形態に係る溶融混練装置の構成を示す斜視図および平断面図である。第二の実施形態に係る溶融混練装置の構成を示す斜視図および平断面図である。可塑化ユニット部の動作条件と各条件におけるブレンド原料の排出量を示す表である。各条件におけるブレンド原料の排出量を示すグラフである。排出管路の開口径がφ３ｍｍのときの、ブレンドユニット部の動作条件と各条件におけるブレンド材料の排出量を示す表である。図５の条件におけるブレンド材料の排出量を示すグラフである。排出管路の開口径がφ２ｍｍのときの、ブレンドユニット部の動作条件と各条件におけるブレンド材料の排出量を示す表である。図７の条件におけるブレンド材料の排出量を示すグラフである。排出管路の開口径がφ１ｍｍのときの、ブレンドユニット部の動作条件と各条件におけるブレンド材料の排出量を示す表である。図９の条件におけるブレンド材料の排出量を示すグラフである。排出管路の開口径がφ６ｍｍのときの、ブレンドユニット部の動作条件と各条件におけるブレンド材料の排出量を示す表である。図１１の条件におけるブレンド材料の排出量を示すグラフである。排出管路の開口径がφ４ｍｍのときの、ブレンドユニット部の動作条件と各条件におけるブレンド材料の排出量を示す表である。図１３の条件におけるブレンド材料の排出量を示すグラフである。排出管路の開口径がφ２ｍｍのときの、ブレンドユニット部の動作条件と各条件におけるブレンド材料の排出量を示す表である。図１５の条件におけるブレンド材料の排出量を示すグラフである。ギヤポンプの回転数が１５ｒｐｍのときの、ブレンドユニット部の動作条件と各条件におけるブレンド材料の排出量を示す表である。図１７の条件におけるブレンド材料の排出量を示すグラフである。ギヤポンプの回転数が３０ｒｐｍのときの、ブレンドユニット部の動作条件と各条件におけるブレンド材料の排出量を示す表である。図１９の条件におけるブレンド材料の排出量を示すグラフである。ギヤポンプの回転数が４５ｒｐｍのときの、ブレンドユニット部の動作条件と各条件におけるブレンド材料の排出量を示す表である。図２１の条件におけるブレンド材料の排出量を示すグラフである。ギヤポンプの回転数が３０ｒｐｍのときの、ブレンドユニット部の動作条件と各条件におけるブレンド材料の排出量を示す表である。図２３の条件におけるブレンド材料の排出量を示すグラフである。ギヤポンプの回転数が６０ｒｐｍのときの、ブレンドユニット部の動作条件と各条件におけるブレンド材料の排出量を示す表である。図２５の条件におけるブレンド材料の排出量を示すグラフである。ギヤポンプの回転数が９０ｒｐｍのときの、ブレンドユニット部の動作条件と各条件におけるブレンド材料の排出量を示す表である。図２７の条件におけるブレンド材料の排出量を示すグラフである。

以下、添付図面を参照して、本発明による溶融混練装置の実施形態について説明する。しかし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

（第一実施形態）
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、溶融混練装置１０Ａは、ブレンド材料の原料となる樹脂ペレットや無機粉末等（以下、「ブレンド原料」と称する。）が溶融混練されたブレンド材料を射出成形機等に供給するものであり、ブレンド原料を加熱して可塑化する可塑化ユニット部２０と、可塑化ユニット部２０から供給されたブレンド原料を混練してブレンド材料を生成するブレンドユニット部３０とを備える。

可塑化ユニット部２０は、筒状の可塑化シリンダ２１と、可塑化シリンダ２１内で自身の軸線周りに回転可能に設けられた可塑化スクリュー２２と、可塑化スクリュー２２を軸線周りに回転駆動させる駆動部２３とを備える。
可塑化シリンダ２１の後端側には、ブレンド原料の投入口となるホッパー部２４と、ホッパー部２４より可塑化シリンダ２１内に投入されたブレンド原料を可塑化するためのヒータ２５とが設けられている。

ブレンドユニット部３０は、筒状のブレンドシリンダ３１と、ブレンドシリンダ３１内で自身の軸線周りに回転可能に設けられたブレンドスクリュー３２と、ブレンドスクリュー３２を軸線周りに回転駆動させる駆動部３３とを備える。
ブレンドシリンダ３１には、可塑化ユニット部２０から押し出される可塑化した樹脂材料をブレンドシリンダ３１の内腔へ搬送する管路３１ａと、ブレンドシリンダ３１内の温度を調節するヒータ３５とが配設されている。

ブレンドシリンダ３１の先端側に設けられたブレンド材料の排出口３１ｂ付近には、ブレンドシリンダ３１からのブレンド材料の排出量を調整する排出量調整部３４Ａが設けられている。本実施形態の排出量調整部３４Ａは、ブレンドシリンダ３１に交換可能に接続されて排出口３１ｂおよび排出管路３６の径を所定の値とする複数の管路部材（後述）を備えている。

上記のように構成された溶融混練装置１０Ａでは、可塑化ユニット部２０の可塑化スクリュー２２が駆動部２３からの動力により回転する。ホッパー部２４から投入された樹脂ペレットや無機粉末などのブレンド原料は、可塑化スクリュー２２の回転により可塑化シリンダ２１内を先端側に向かって移動し、搬送される。可塑化スクリュー２２の先端側へ搬送されたブレンド原料は、ヒータ２５から供給される熱により溶融され、可塑化した状態で管路３１ａを通ってブレンドユニット部３０へ搬送される。

ブレンドユニット部３０では、駆動部３３からの動力によりブレンドスクリュー３２が回転する。管路３１ａからブレンドシリンダ３１内に送り込まれた可塑化されたブレンド原料は、ブレンドスクリュー３２の回転によりブレンドシリンダ３１内を先端側に向かって移動しながらブレンドスクリュー３２により生じるせん断力が作用して分散され、ブレンド材料となる。ブレンドシリンダ３１の先端側へ搬送されたブレンド材料は、排出管路３６から外部に押し出される。

ブレンドユニット部３０へのブレンド原料の供給量は、可塑化スクリュー２２の回転態様により以下のように変化する。
可塑化スクリュー２２の回転速度を上げると、可塑化シリンダ２１内で可塑化していない固体状態のブレンド原料が可塑化スクリュー２２によって先端側に押し出される推進力が大きくなるため、ブレンドユニット部３０へのブレンド原料の供給量が多くなる。一方、可塑化スクリュー２２の回転数を下げると、可塑化シリンダ２１内で可塑化していない固体状態のブレンド原料が可塑化スクリュー２２前方に押し出される推進力が小さくなるため、ブレンドユニット部３０へのブレンド原料の供給量が少なくなる。

ブレンドユニット部３０においては、ブレンドスクリュー３２の回転数を高くすると、可塑化した樹脂材料に強いせん断力が作用し、分散しにくいブレンド原料であっても好適に分散させることができる。分散しやすいブレンド原料の場合は、ブレンドスクリュー３２の回転数が低くても、弱いせん断力で良好に分散させることができる。

また、ブレンドスクリュー３２の回転数を高くすると、ブレンドユニット部３０に供給されるブレンド原料は、ブレンドスクリュー３２から強い推進力を受けるため、排出口３１ｂからのブレンド材料の排出量が多くなる。しかし、可塑化ユニット部２０から供給される可塑化した樹脂材料の供給量が一定であるので、可塑化ユニット部２０からの供給量が不足してブレンドユニット部３０からの排出量が少なくなり、その後再び多くなるような脈動を繰り返すようになる。このため、射出成形機等へのブレンド材料の供給が不安定になる。

そこで、本発明では、ブレンドシリンダ３１に排出量調整部３４Ａを設け、排出量調整部３４Ａによって可塑化ユニット部２０からのブレンド原料の供給量とブレンドユニット部３０からのブレンド材料の排出量とが略等しくなるようにブレンド材料の排出を制御することで上述の脈動を抑える。本実施形態では、排出口３１ｂおよび排出管路３６を有し、ブレンドシリンダ３１に交換可能に取り付けられた複数の管路部材により排出量調整部３４Ａが構成されており、ブレンドシリンダ３１に取り付けられた管路部材４１の排出口３１ｂおよび排出管路３６の径によってブレンドシリンダ３１からのブレンド材料の排出されやすさが変化する。
管路部材４１がブレンドシリンダ３１に対して交換可能であるため、可塑化ユニット部２０からの供給量を考慮して所定の径の排出口および排出管路を有する管路部材を選択してブレンドシリンダ３１に取り付けることで、ブレンド原料やブレンド条件等に応じてブレンドシリンダ３１からのブレンド材料の排出されやすさを適切な状態に調整し、可塑化ユニット部２０からの供給量とブレンドユニット部３０からの排出量とが略等しくなるよう調整することができる。
調整にあたっては、予め可塑化ユニット部２０からの供給量の設定値等に応じた予備検討等を行って排出口および排出管路の径の最適値を把握しておき、条件を満たす所定の管路部材をブレンドシリンダ３１に取り付けるのが好ましい。

ブレンドスクリュー３２の回転数が高回転であると、ブレンドユニット部３０からのブレンド材料の排出態様が上述の脈動を繰り返すようになることはすでに説明したが、ブレンドシリンダ３１の先端部に所定の管路部材を取り付けて排出口および排出管路の径を小さくすると、ブレンドユニット部３０からブレンド材料が排出されにくくなる。その結果、ブレンドスクリュー３２を高回転にしてもそれに対応してブレンド材料の排出が急速に増加することが抑制される。したがって、可塑化ユニット部２０からのブレンド原料の供給が追いつかなくなることがなくなって、ブレンドシリンダ３１からのブレンド材料排出における脈動がなくなり、可塑化ユニット部２０から供給されたブレンド原料とほぼ同一量のブレンド材料がブレンドユニット部３０から安定的に排出されるようになる。

一方、ブレンドスクリュー３２の回転数が低回転である場合、ブレンドユニット部３０に供給されるブレンド原料がブレンドスクリュー３２から受ける推進力は小さい。そのため、排出口および排出管路の径が小さすぎると、ブレンドユニット部３０からブレンド材料が充分排出されず可塑化ユニット部２０からのブレンド原料の供給量を下回る結果、ブレンド原料やブレンド材料の一部がブレンドスクリュー３２の後端側から漏れだすことがある。
このような場合は、例えば図１（ｂ）に示すように、管路部材４１より径のより大きい排出口３１ｂおよび排出管路３６を有する管路部材４２を、管路部材４１に代えてブレンドシリンダ３１に取り付けると、ブレンドユニット部３０からブレンド材料が排出されやすくなり、ブレンド原料の供給量と略一致する結果、ブレンドスクリュー３２の後端側からの漏れがなくなる。

上述した傾向に基づき、本実施形態の溶融混練装置１０Ａにおいては、可塑化ユニット部２０からのブレンド原料の供給量に応じて、適切な径の排出口および排出管路を有する管路部材を選択してブレンドシリンダ３１に取り付け、可塑化ユニット部２０からのブレンド原料の供給量とブレンドユニット部３０からのブレンド材料の排出量とが略等しくなる（両者の差がブレンド原料の供給量のプラスマイナス３％程度に収まる）ようにする。

以上説明したように、本実施形態の溶融混練装置１０Ａによれば、可塑化ユニット部２０からブレンドユニット部３０へのブレンド原料の供給量に応じて、排出量調整部３４Ａにおいて複数の管路部材を適宜交換する。その結果、ブレンド原料の供給量とブレンドユニット部３０からのブレンド材料の排出量とが略等しくなるため、ブレンド材料の排出における脈動を防ぎ、ブレンド材料を安定的に次工程に送り出すことができる。

また、一般にブレンドスクリューの回転数を上げると、ブレンド原料およびブレンド材料がブレンドシリンダ内を移動する速度が増加するため、混練時間が短くなりやすいが、排出量調整部３４Ａによってブレンドシリンダからのブレンド材料の排出を制御することで、混練時間をより長くすることができる。その結果、ブレンド原料を好適に分散できる程度のせん断力を生じる程度にブレンドスクリューの回転数を上げつつ、適正な混練時間を確保することで、分散性の高いブレンド材料を効率よく生産することができる。その結果、ブレンド材料の製造コストの低減も可能となる。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態の溶融混練装置について、図２を参照して説明する。本実施形態の溶融混練装置１０Ｂは、第一実施形態の溶融混練装置１０Ａに対し、排出量調整部の構成のみ異なるため、以下の説明においては、第一実施形態と異なる点を中心に説明を行い、第一実施形態と共通する構成については同一の符号を付して共通する説明を省略する。

図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、溶融混練装置１０Ｂは、可塑化ユニット部２０と、ブレンドユニット部３０とを備えており、基本的な構造は溶融混練装置１０Ａと共通している。
ブレンドユニット部３０のブレンドシリンダ３１の排出口３１ｂには、ブレンドシリンダ３１からのブレンド材料の排出量を調整する排出量調整部３４Ｂが設けられている。排出量調整部３４Ｂは、排出口３１ｂと連通する排出管路にギヤポンプ３８が設けられた構成となっており、ブレンドスクリュー３２先端からブレンドシリンダ３１の外部へブレンド材料を搬送する。ギヤポンプ３８は駆動部３８ｇに接続されており、駆動部３８ｇは、図示しないコントローラによってその動作が制御されている。

排出量調整部３４Ｂは、図示しないコントローラの指令を受けて、ギヤポンプ３８を所定の回転数で回転させ、可塑化ユニット部２０からのブレンド原料の供給量とブレンドユニット部３０からのブレンド材料の排出量とが略等しくなるように調整する。コントローラの指令は、使用者が直接入力してもよいし、使用者が入力したブレンド原料の供給量等に基づいて、予め記憶されたテーブル等から指令内容を参照するようにしてもよい。

排出量調整部３４Ｂにおいては、排出口３１ｂおよび排出管路３６の径を変化させるのに代えて、ギヤポンプ３８の回転数を変化させることにより、ブレンド材料のブレンドシリンダ３１からの排出されやすさを調節する。すなわち、ギヤポンプ３８の回転数が増加すると、ブレンド材料が排出されやすくなり、低下すると、ブレンド材料が排出されにくくなる。これにより、第一実施形態の溶融混練装置と同様に、ブレンド材料の排出における脈動を防ぐとともに、分散性の高いブレンド材料を効率よく生産することができる。

また、ギヤポンプ３８の回転数を変更するだけで、ブレンド材料の排出されやすさを調節することができるため、第一実施形態のように、部材の交換が必要なく、容易かつ効率的に調節を行うことができる。

本実施形態の溶融混練装置について、実施例を用いてさらに説明する。
まず、可塑化ユニット部２０における可塑化スクリュー２２の回転数および可塑化シリンダ２１の温度を、図３に示す条件１〜条件５の通りに設定し、可塑化ユニット部２０から排出（すなわちブレンドユニット部に供給）されるブレンド原料の量を計測した。ブレンド原料として、汎用のポリカーボネートのペレット（三菱エンジニアリングプラスチックス社製Ｈ４０００）とポリエチレン（日本ポリエチレン社製ＨＹ４２０）のペレットを１：１の配合でドライブレンドしたものを用い、排出量は１分おきに重量計測した。
結果は図３および図４に示す通りであり、可塑化スクリュー２２の回転数を上げると、それに伴い排出量が増加することが確認された。いずれの条件においても１分ごとの排出量におけるばらつきは少なく、可塑化ユニット部からはブレンドユニット部に安定的にブレンド原料が供給されることが推測された。

（実施例１排出口の径の調節による制御）
可塑化ユニット部における動作条件を上記の条件３とし、ブレンドユニット部３０におけるブレンドスクリュー３２の回転数およびブレンドシリンダ３１の温度を図５に示す条件ＡないしＤの４パターン設定して、ブレンドユニット部３０から排出されるブレンド材料の量およびその挙動を検討した。管路部材の交換により調節する排出口および排出管路の径はφ３、２、および１ｍｍの３パターン検討した。

図５および図６に、排出口および排出管路の径をφ３ｍｍとしたときの結果を示す。条件ＡおよびＢでは、ブレンド材料の排出量がブレンド原料の供給量と略同一となり、１分ごとに計測した排出量の値も安定していた。一方、条件ＣおよびＤでは、ブレンド材料の排出量が１分ごとに大きく変動しており、排出の脈動が見られた。
以上より、排出口および排出管路の径をφ３ｍｍとすることで、可塑化ユニット部の条件３、かつブレンドユニット部の条件ＡおよびＢの生産条件下において、脈動を防ぎ、安定してブレンド材料を排出することができた。

図７および図８に、排出口および排出管路の径をφ２ｍｍとしたときの結果を示す。条件ＡないしＤのいずれにおいても、ブレンド材料の排出量がブレンド原料の供給量と略同一となり、１分ごとに計測した排出量の値も安定していた。
以上より、排出口および排出管路の径をφ２ｍｍとすることで、可塑化ユニット部の条件３、かつブレンドユニット部の条件ＡないしＤの生産条件下において、安定してブレンド材料を排出することができた。

図９および図１０に、排出口および排出管路の径をφ１ｍｍとしたときの結果を示す。条件ＣおよびＤでは、ブレンド材料の排出量がブレンド原料の供給量と略同一となり、１分ごとに計測した排出量の値も安定していた。一方、条件ＡおよびＢでは、ブレンド材料の排出がブレンド原料の供給に追いつかず、ブレンドシリンダの後端側からブレンド原料が漏れ出した。
以上より、排出口および排出管路の径をφ１ｍｍとすることで、可塑化ユニット部の条件３、かつブレンドユニット部の条件ＣおよびＤの生産条件下において、ブレンド原料の漏れ出しを防ぎ、安定してブレンド材料を排出することができた。

次に、可塑化ユニット部における動作条件を上記の条件５としてブレンド原料の供給用を増加させ、ブレンドユニット部における動作条件を条件ＡないしＤの４パターン設定して、ブレンドユニット部３０から排出されるブレンド材料の量およびその挙動を検討した。排出口および排出管路の径はφ６、４、および２ｍｍの３パターン検討した。

図１１および図１２に、排出口および排出管路の径をφ６ｍｍとしたときの結果を示す。条件Ｂでは、ブレンド材料の排出量がブレンド原料の供給量と略同一となり、１分ごとに計測した排出量の値も安定していた。
一方、条件ＣおよびＤでは、ブレンド材料の排出量が１分ごとに大きく変動しており、排出の脈動が見られた。さらに、条件Ａでは、ブレンド材料の排出がブレンド原料の供給に追いつかず、ブレンドシリンダの後端側からブレンド原料が漏れ出した。
以上より、排出口および排出管路の径をφ６ｍｍとすることで、可塑化ユニット部の条件５、かつブレンドユニット部の条件Ｂの生産条件下において、脈動および樹脂の漏れ出しを防ぎ、安定してブレンド材料を排出することができた。

図１３および図１４に、排出口および排出管路の径をφ４ｍｍとしたときの結果を示す。条件ＡないしＤのいずれにおいても、ブレンド材料の排出量がブレンド原料の供給量と略同一となり、１分ごとに計測した排出量の値も安定していた。脈動や樹脂の漏れ出しは見られなかった。
以上より、排出口および排出管路の径をφ４ｍｍとすることで、可塑化ユニット部の条件５、かつブレンドユニット部の条件ＡないしＤの生産条件下において、安定してブレンド材料を排出することができた。

図１５および図１６に、排出口および排出管路の径をφ２ｍｍとしたときの結果を示す。条件ＣおよびＤでは、ブレンド材料の排出量がブレンド原料の供給量と略同一となり、１分ごとに計測した排出量の値も安定していた。一方、条件ＡおよびＢでは、ブレンド材料の排出がブレンド原料の供給に追いつかず、ブレンドシリンダの後端側からブレンド原料が漏れ出した。
以上より、排出口および排出管路の径をφ２ｍｍとすることで、可塑化ユニット部の条件５、かつブレンドユニット部の条件ＣおよびＤの生産条件下において、ブレンド原料の漏れ出しを防ぎ、安定してブレンド材料を排出することができた。

以上説明したように、可塑化ユニット部およびブレンドユニット部の動作条件に応じて管路部材の交換により排出口および排出管路の径を適切な値にすることで、ブレンド材料の排出を好適に制御することができることが示された。

（実施例２ギヤポンプ回転数の調節による制御）
可塑化ユニット部における動作条件を上記の条件３とし、ブレンドユニット部３０におけるブレンドスクリュー３２の回転数およびブレンドシリンダ３１の温度を条件ＡないしＤの４パターン設定して、ブレンドユニット部３０から排出されるブレンド材料の量およびその挙動を検討した。排出口および排出管路の径は２ｍｍで固定し、ギヤポンプ３８の回転数は１５、３０、および４５ｒｐｍの３パターン検討した。

図１７および図１８に、ギヤポンプ３８の回転数を１５ｒｐｍとしたときの結果を示す。条件ＢないしＤでは、ブレンド材料の排出量がブレンド原料の供給量と略同一となり、１分ごとに計測した排出量の値も安定していた。一方、条件Ａでは、ブレンド材料の排出がブレンド原料の供給に追いつかず、ブレンドシリンダの後端側からブレンド原料が漏れ出した。
以上より、ギヤポンプ３８の回転数を１５ｒｐｍとすることで、可塑化ユニット部の条件３、かつブレンドユニット部の条件ＢないしＤの生産条件下において、ブレンド原料の漏れ出しを防ぎ、安定してブレンド材料を排出することができた。

図１９および図２０に、ギヤポンプ３８の回転数を３０ｒｐｍとしたときの結果を示す。条件ＡないしＤのいずれにおいても、ブレンド材料の排出量がブレンド原料の供給量と略同一となり、１分ごとに計測した排出量の値も安定していた。
以上より、ギヤポンプ３８の回転数を３０ｒｐｍとすることで、可塑化ユニット部の条件３、かつブレンドユニット部の条件ＡないしＤの生産条件下において、安定してブレンド材料を排出することができた。

図２１および図２２に、ギヤポンプ３８の回転数を４５ｒｐｍとしたときの結果を示す。条件ＡおよびＢでは、ブレンド材料の排出量がブレンド原料の供給量と略同一となり、１分ごとに計測した排出量の値も安定していた。一方、条件ＣおよびＤでは、ブレンド材料の排出量が１分ごとに大きく変動しており、排出の脈動が見られた。
以上より、ギヤポンプ３８の回転数を４５ｒｐｍとすることで、可塑化ユニット部の条件３、かつブレンドユニット部の条件ＡおよびＢの生産条件下において、脈動を防ぎ、安定してブレンド材料を排出することができた。

次に、可塑化ユニット部における動作条件を上記の条件５としてブレンド原料の供給用を増加させ、ブレンドユニット部における動作条件を条件ＡないしＤの４パターン設定して、ブレンドユニット部３０から排出されるブレンド材料の量およびその挙動を検討した。ギヤポンプ３８の回転数は３０、６０、および９０ｒｐｍの３パターン検討した。

図２３および図２４に、ギヤポンプ３８の回転数を３０ｒｐｍとしたときの結果を示す。条件ＢないしＤでは、ブレンド材料の排出量がブレンド原料の供給量と略同一となり、１分ごとに計測した排出量の値も安定していた。一方、条件Ａでは、ブレンド材料の排出がブレンド原料の供給に追いつかず、ブレンドシリンダの後端側からブレンド原料が漏れ出した。
以上より、ギヤポンプ３８の回転数を３０ｒｐｍとすることで、可塑化ユニット部の条件５、かつブレンドユニット部の条件ＢないしＤの生産条件下において、ブレンド原料の漏れ出しを防ぎ、安定してブレンド材料を排出することができた。

図２５および図２６に、ギヤポンプ３８の回転数を６０ｒｐｍとしたときの結果を示す。条件ＡないしＤのいずれにおいても、ブレンド材料の排出量がブレンド原料の供給量と略同一となり、１分ごとに計測した排出量の値も安定していた。
以上より、ギヤポンプ３８の回転数を６０ｒｐｍとすることで、可塑化ユニット部の条件５、かつブレンドユニット部の条件ＡないしＤの生産条件下において、安定してブレンド材料を排出することができた。

図２７および図２８に、ギヤポンプ３８の回転数を９０ｒｐｍとしたときの結果を示す。条件ＡおよびＢでは、ブレンド材料の排出量がブレンド原料の供給量と略同一となり、１分ごとに計測した排出量の値も安定していた。一方、条件ＣおよびＤでは、ブレンド材料の排出量が１分ごとに大きく変動しており、排出の脈動が見られた。
以上より、ギヤポンプ３８の回転数を９０ｒｐｍとすることで、可塑化ユニット部の条件５、かつブレンドユニット部の条件ＡおよびＢの生産条件下において、脈動を防ぎ、安定してブレンド材料を排出することができた。

以上説明したように、可塑化ユニット部およびブレンドユニット部の動作条件に応じてギヤポンプの回転数を適切な値にすることで、ブレンド材料の排出を好適に制御することができることが示された。

以上、本発明の各実施形態および各実施例について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成要素の組み合わせを変えたり、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。
例えば、排出量調整部については、ブレンド材料のブレンドシリンダからの排出しやすさを調節することができるものであれば、上述した以外のいかなる構成が用いられてもよい。

また、上記実施形態では、排出口および排出管路の径や、ギヤポンプの回転数について具体的な数値を挙げているが、これは溶融混練装置１０Ａ、１０Ｂの各部の寸法や条件に応じて最適値が異なる可能性があるため、あくまで一例に過ぎない。
したがって、本発明の実施時には、実際の溶融混練装置の構成に基づき、最適な排出口および排出管路の径やギヤポンプの回転数を予備実験等により把握して設定するのが好ましい。

これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

１０Ａ、１０Ｂ溶融混練装置
２０可塑化ユニット部
２１可塑化シリンダ
２２可塑化スクリュー
２３駆動部
２４ホッパー部
２５ヒータ
３０ブレンドユニット部
３１ブレンドシリンダ
３１ａ管路
３１ｂ排出口
３２ブレンドスクリュー
３３駆動部
３４Ａ、３４Ｂ排出量調整部
３５ヒータ
３６排出管路
３８ギヤポンプ
３８ｇ駆動部
４１、４２管路部材

Claims

ブレンド原料を溶融混練してブレンド材料を生成する溶融混練装置であって、
可塑化シリンダと、前記可塑化シリンダ内で回転駆動される可塑化スクリューとを有し、投入された前記ブレンド原料を可塑化する可塑化ユニット部と、
ブレンドシリンダと、前記ブレンドシリンダ内で回転駆動されるブレンドスクリューとを有し、前記可塑化ユニット部から供給された前記ブレンド原料を混練するブレンドユニット部と、
前記ブレンドユニット部に設けられ、前記ブレンドユニット部からの前記ブレンド材料の排出量が、前記可塑化ユニット部から前記ブレンドユニット部へ供給される前記ブレンド原料の供給量と略等しくなるように調節する排出量調整部と、
を備えることを特徴とする溶融混練装置。
前記排出量調整部は、前記ブレンドシリンダに交換可能に取り付けられ、前記ブレンドシリンダの排出口および排出管路の径を所定の値とする複数の管路部材で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の溶融混練装置。
前記排出量調整部は、前記ブレンドシリンダの排出口に設けられたギヤポンプであり、前記ギヤポンプの回転数を制御することにより、前記ブレンド材料の排出量が前記ブレンド原料の供給量と略等しくなるように調整されることを特徴とする請求項１に記載の溶融混練装置。
投入された前記ブレンド原料を可塑化する可塑化ユニット部と、前記可塑化ユニット部から供給された前記ブレンド原料を混練するブレンドユニット部とを備える溶融混練装置を用いたブレンド材料の製造方法であって、
前記ブレンドユニット部からの前記ブレンド材料の排出量と、前記可塑化ユニット部から前記ブレンドユニット部へ供給される前記ブレンド原料の供給量とが略等しくなるように調節することを特徴とするブレンド材料の製造方法。
前記ブレンドユニット部はブレンドシリンダを有し、前記ブレンドシリンダの排出口および排出管路の径を変化させることで、前記ブレンド材料の排出量が前記ブレンド原料の供給量と略等しくなるように調節することを特徴とする請求項４に記載のブレンド材料の製造方法。
前記ブレンドユニット部はブレンドシリンダと、前記ブレンドシリンダの排出口または排出管路に設けられたギヤポンプとを有し、前記ギヤポンプの回転数を変化させることで、前記ブレンド材料の排出量が前記ブレンド原料の供給量と略等しくなるように調節することを特徴とする請求項４に記載のブレンド材料の製造方法。