JP7422327B2

JP7422327B2 - 混練機

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Publication number: JP7422327B2
Application number: JP2020002415A
Authority: JP
Inventors: 陵佑片岡; 靖詔棚橋; 城二榊原; 才己岩谷
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2020-01-09
Filing date: 2020-01-09
Publication date: 2024-01-26
Anticipated expiration: 2040-01-09
Also published as: JP2021109374A

Description

本開示は、一般に混練機に関し、より詳細には、バレルと、スクリューと、パドルと、調整機構とを備える混練機に関する。

特許文献１には、多軸混練機が記載されている。この多軸混練機は、２本のスクリュを備え、２本のスクリュは第１の回転軸の周りを回転可能に形成されている。また多軸混練機は、一対のゲート棒を有し、一対のゲート棒は２本のスクリュを挟んで互いに対向して設けられ、第２の回転軸の周りを回転可能に形成されている。一対のゲート棒の各々は２つの凹部を有し、互いに対向する凹部によって２本のスクリュがそれぞれ貫通する空間部が形成されている。一対のゲート棒の各々は、スクリュとの間で形成される流路の面積が最小となる最小開度位置に回転したときにスクリュに面接触する第１の接触面と、シリンダの溝に嵌合する大径部と、２つの第２の回転軸の軸間距離の半分に等しくかつ大径部より小さい曲率半径を有する小径部と、を有している。一対のゲート棒の小径部同士が互いに接している。

特開２０１６－１８５６６８号公報

特許文献１のような混練機において、混練性能を向上させるために、混練機の途中にゲートを用いて流路を調整し、混練度（充填率）を変化させる事で安定した混練を実現しようとしている。しかしながら、混練される材料に熱硬化性樹脂が含まれている場合には、ゲートに付着した材料が熱により硬化して剥がれ、製品（成果物）に混ざってしまうことにより、品質不良を発生させてしまうことがある。

本開示は、品質不良が生じにくい混練機を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る混練機は、バレルと、スクリューと、パドルと、調整機構とを備える。前記バレルは、混練される材料が入れられる。前記スクリューは、前記バレルに入れた前記材料を送る。前記パドルは、前記バレルに入れた材料を混練する。前記調整機構は、前記バレルに入れられた前記材料に生じる内部応力を調整する。前記バレルは、前記材料が入れられる供給口と、混練後の前記材料を排出する排出口と、を有する。前記調整機構は、前記材料の混練開始から混練終了までの間において、前記内部応力を調整するように構成される。また前記調整機構は、前記供給口よりも前記排出口に近い位置に配置されている。

本開示によれば、品質不良が生じにくい、という利点がある。

図１Ａは、本実施形態に係る混練機の一実施形態を示す横断面図である。図１Ｂは、本実施形態に係る混練機の一実施形態を示す縦断面図である。図２Ａは、本実施形態に係る混練機の一実施形態を示し、スクリューの一部の斜視図である。図２Ｂは、本実施形態に係る混練機の一実施形態を示し、スクリューを構成するエレメントを示す正面図である。図３は、本実施形態に係る混練機の一実施形態を示し、パドルの一部の斜視図である。図４Ａ～Ｄは、本実施形態に係る混練機の一実施形態を示し、パドルのパーツを示す正面図である。図５Ａ～Ｃは、本実施形態に係る混練機の実施形態１を示し、動作を説明する断面図である。図６Ａは、本実施形態に係る混練機の実施形態２を示す断面図である。図６Ｂは、本実施形態に係る混練機の実施形態２を示し、一部の概略図である。図７は、本実施形態に係る混練機の実施形態３を示す断面図である。図８は、本実施形態に係る混練機の実施形態４を示す断面図である。図９Ａ～Ｃは、本実施形態に係る混練機の実験例を示す断面図である。

（実施形態１）
（１）概要
本実施形態に係る混練機１は、バレル２と、スクリュー３と、調整機構４とを備える（図１Ａ及び図１Ｂ参照）。バレル２は、混練される材料Ｐが入れられる。スクリュー３は、バレル２に入れた材料Ｐを送る。パドル５は、バレル２に入れた材料Ｐを混練する。調整機構４は、バレル２に入れられた材料Ｐに生じる内部応力を調整する。バレル２は、材料Ｐが入れられる供給口２１と、混練後の前記材料を排出する排出口２２と、を有する。調整機構４は、材料Ｐの混練開始から混練終了までの間において、内部応力を調整するように構成される。また調整機構４は、供給口２１よりも排出口２２に近い位置に配置されている。

このような構成により、本実施形態に係る混練機１は、材料Ｐの混練開始から混練終了までの間で、材料Ｐがパドル５で混練されることで生じる内部応力を、調整機構４で変化させながら材料Ｐを混練することができる。したがって、混練時に材料Ｐの温度を上昇させなくても、調整機構４で材料Ｐの内部応力を大きくすることにより、混練性能を向上させることができる。よって、材料Ｐの温度上昇による硬化が進みにくくなり、製品の品質不良が生じにくくなる。

特許文献１のように、混練機の途中にゲートを用いて流路を調整し、混練度（充填率）を変化させる事で安定した混練を実現しようとしている。材料の混練の可否は、材料に対する十分に高い充填率が必要であり、上記のようなゲートを用いて流路を絞る方式は一定の効果がある。しかしながら、混練される材料に熱硬化性樹脂が含まれている場合には、ゲートによって混練機の内部に稼働式の凹凸が出来るため、そこに付着した材料が熱により硬化した後、剥がれ、製品（成果物）に混ざってしまうことにより、品質不良を発生させてしまうことがある。またバレルの温度を上げることで、材料を混練することもできるが、材料に熱硬化性樹脂が含まれている場合には、バレルの温度を上げると反応が進んでしまうため、なるべく低温度で混練したいという要望がある。

本実施形態に係る混練機１では、調整機構４により、バレル２に入れられた材料Ｐの密度を増加させて（充填率を大きくして）、材料Ｐに生じる内部応力を増加させることによって、低い温度でも材料Ｐを混練することができる。また材料Ｐの組成や形態などによっては、混練に必要な内部応力（材料密度）の設定で一律に混練した場合、バレル２から排出（吐出）されずに、バレル２内で固まって、製品が得にくい場合がある。そこで、混練開始と混練終了との間で材料密度をコントロールすることが好ましい。本実施形態では、調整機構４は、材料Ｐの混練開始から混練終了までの間において、内部応力を調整するように構成されているため、混練中における材料密度（内部応力）のコントロールが可能となる。すなわち、例えば、混練開始時は混練機１のモータートルクが上昇し（内部応力が上昇し）、混練が終了すると混練機１のモータートルクが下がる（内部応力が下降する）、というようなトルク管理が可能である。

また混練機１がパドル５を備える場合、継続的な使用により、パドルの摩耗量が増加し、従来では混練が難しくなる場合があったが、本実施形態では、調整機構４により材料密度（充填率）を上げることにより、摩耗量が大きいパドル５でも混練が可能となる。

また、材料Ｐの内部応力を大きくする調整機構４が供給口２１よりも排出口２２に近い位置に配置されているため、バレル２の内部で材料Ｐが反応して硬化した場合であっても、調整機構４で排出口２２から供給口２１に向かって、硬化した材料Ｐを押圧して排出口２２から排出されにくくすることができ、硬化した材料Ｐが製品に混入しにくくなる。

（２）詳細
（２．１）構成
本実施形態に係る混練機１は、バレル２と、スクリュー３と、パドル５と、調整機構４とを備える（図１Ａ及び図１Ｂ参照）。本実施形態に係る混練機１は、スクリュー３及びバレル５を２機備える。すなわち、混練機１は２軸混練機である。混練機１はスクリュー３及びパドル５を１機備える単軸混練機であってもよいし、スクリュー３及びパドル５を３機以上備える多軸混練機であってもよい。

バレル２は、混練される材料Ｐが入れられる容器であって、バレル２は、混練される材料Ｐが入れられる空間部２３を内部に有している。バレル２は、スクリュー３の軸方向Ｘに沿って延びている。バレル２は、供給口２１と排出口２２とを有している。供給口２１は、バレル２の空間部２３に材料Ｐを入れるための開口である。排出口２２は混練後の材料Ｐを空間部２３から排出する開口である。

供給口２１は、軸方向Ｘにおいて、バレル２の一端部の上面に設けられている。供給口２１は、空間部２３に連通するように、バレル２の上部を貫通している。バレル２は、供給口２１の周囲にホッパー２４を有している。

排出口２２は、軸方向Ｘにおいて、バレル２の他端部（供給口２１がある方の端部と反対側の端部）の下面に設けられている。排出口２２は、空間部２３に連通するように、バレル２の底部を貫通している。

スクリュー３は軸方向Ｘに沿って延びている。２機のスクリュー３はバレル２の空間部２３に配置されている。２機のスクリュー３は軸方向Ｘと交差する方向に並んでいる。２機のスクリュー３は軸方向Ｘと直交する方向に並んでいることが好ましい。スクリュー３は、一方の端部がバレル２の外部に突出している。バレル２の外部に突出しているスクリュー３の端部は、排出口２２よりも供給口２１に近い方の端部である。バレル２の外部に突出しているスクリュー３の端部は、接続部３３として駆動部４０に接続されている。駆動部４０はモータなどで構成され、軸方向Ｘを中心としてスクリュー３を回転させる。２機のスクリュー３は同じ方向に回転してもよいし、逆回転してもよい。また２機のスクリュー３は同じスピードで回転してもよし、異なるスピードで回転してもよい。

スクリュー３は、フォワード部３１を有している。さらにスクリュー３は、パドル５を有している。

フォワード部３１は、バレル２に入れた材料Ｐを供給口２１から排出口２２に向かう方向に送るように構成される。すなわち、フォワード部３１は螺旋状の羽根部３１１を有し、材料Ｐを混練しながら供給口２１から排出口２２に向かう方向に押圧して送ることができる。

リバース部３２は、バレル２に入れた材料Ｐを排出口２２から供給口２１に向かう方向に送るように構成される。すなわち、リバース部３２は螺旋状の羽根部３１１を有し、材料Ｐを混練しながら排出口２２から供給口２１に向かう方向に押圧して送ることができる。本実施形態に係る混練機１は、調整機構４としてリバース部３２を備えている。

パドル５は、混練機１の材料Ｐの混練性能を向上させるために設けられている。したがって、パドル５はフォワード部３１及びリバース部３２よりも材料Ｐに対するせん断力が大きく混練性能が高い。

フォワード部３１及びリバース部３２は、エレメント３５を備えている。フォワード部３１及びリバース部３２は、複数のエレメント３５を軸部３４に並べて取り付けて形成されている（図２Ａ参照）。軸部３４は軸方向Ｘに沿って延びている。軸部３４の後端は上記接続部３３として形成されている。エレメント３５は円筒状に形成されており、内側の空間に軸部３４が差し込まれている（図２Ａ参照）。

リバース部３２は、エレメント３６を備えている。リバース部３２は、複数のエレメント３６を軸部３４に並べて取り付けて形成されている。エレメント３６はエレメント３５と同様に円筒状に形成されており、内側の空間に軸部３４が差し込まれている。

エレメント３５は、外周面に羽根部３１１の一部が形成されている（図２Ｂ参照）。フォワード部３１を構成するエレメント３５の羽根部３１１と、リバース部３２を構成するエレメント３６の羽根部３１１とは、螺旋の回転の向きが逆向きである。したがって、フォワード部３１のエレメント３５とリバース部３２のエレメント３６とが同じ方向に回転すると、フォワード部３１の材料Ｐを送る方向と、リバース部３２の材料Ｐを送る方向とが逆になる。

エレメント３５としては、軸方向Ｘにおける長さが異なる複数種を用いることができる（図２Ｂ参照）。これにより、フォワード部３１及びリバース部３２のリードを調整することができる。ここで、リードとは、スクリュー３が１回転することにより送れる材料Ｐの量を意味する。エレメント３５は軸方向Ｘにおける長さが長いほど、リードが大きくなる。したがって、スクリュー３は、軸方向Ｘに長いエレメント３５１を備える部分が、軸方向Ｘに短いエレメント３５２を備える部分に比べて、単位時間あたりの材料Ｐの送る量が多くなる。

パドル５は、パーツ５１を備えている。パドル５は、複数のパーツ５１を軸部３４に取り付けて形成されている（図３参照）。パーツ５１は、正面視において（軸方向Ｘから見て）、略正三角形状の外周部を有し、中央部には貫通孔５２が設けられている（図４Ａ～Ｄ参照）。またパーツ５１には、貫通孔５２に連通する切欠部５３が設けられている。切欠部５３はパーツ５１毎で位置が異なる。すなわち、例えば、図４Ａのパーツ５１と図４Ｂのパーツ５１とを、外周を揃えて軸方向Ｘに重ね合わせた場合、各パーツ５１の切欠部５３は重ならず、互いに約３０°ずれて位置する。同様に、図４Ｂのパーツ５１と図４Ｃのパーツ５１、図４Ｃのパーツ５１と図４Ｄのパーツ５１、及び図４Ｄのパーツ５１と図４Ａのパーツ５１は、切欠部５３は互いに約３０°ずれている。

パーツ５１を軸部３４に取り付ける場合、軸部３４に表面に設けた突条部３４１に切欠部５３を挿入する。突条部３４１は軸方向Ｘに沿って延びるように形成されている。したがって、切欠部５３の位置が異なる複数のパーツ５１を軸部３４に取り付けると、複数のパーツ５１の切欠部５３の位置が突条部３４１により揃った状態となる。よって、複数のパーツ５１は角度が異なった状態で軸部３４に取り付けられる（図３参照）。

軸部３４には、フォワード部３１と、リバース部３２と、パドル５とが軸方向Ｘに沿って並んで取り付けられている。フォワード部３１は、第１のフォワード部３１ａと、第２のフォワード部３１ｂと、第３のフォワード部３１ｃを有している。第１のフォワード部３１ａは、第２のフォワード部３１ｂ及び第３のフォワード部３１ｃで使用されているエレメント３５２よりも長いエレメント３５１を有している。第２のフォワード部３１ｂ及び第３のフォワード部３１ｃのエレメント３５２は、第１のフォワード部３１ａで使用されているエレメント３５１よりも短い。

第１のフォワード部３１ａは、第２のフォワード部３１ｂよりもスクリュー３の後端側に位置する。第１のフォワード部３１ａは、第２のフォワード部３１ｂ、第３のフォワード部３１ｃ、パドル５及びリバース部３２の中で、軸方向Ｘに沿った寸法が最も長い。第１のフォワード部３１ａは、軸方向Ｘに沿って延びるように形成されており、供給口２１の下方の位置からバレル２の軸方向Ｘの略中央部の位置にまで連続して形成されている。第１のフォワード部３１ａの後方には接続部３３が形成されている。

第２のフォワード部３１ｂは、軸方向Ｘにおいて、第１のフォワード部３１ａよりも前方に位置し、パドル５よりも後方に位置する。第２のフォワード部３１ｂは、軸方向Ｘに沿って延びるように形成されている。

パドル５は、軸方向Ｘにおいて、第２のフォワード部３１ｂよりも前方に位置し、第３のフォワード部３１ｃよりも後方に位置する。第３のフォワード部３ｃは、軸方向Ｘに沿って延びるように形成されている。

第３のフォワード部３１ｃは、軸方向Ｘにおいて、パドル５よりも前方に位置し、リバース部３２よりも後方に位置する。第３のフォワード部３１ｃは、軸方向Ｘに沿って延びるように形成されている。

リバース部３２は、軸方向Ｘにおいて、第３のフォワード部３１ｃよりも前方に位置し、スクリュー３の前端に位置している。リバース部３２は、軸方向Ｘに沿って延びるように形成されている。

本実施形態に係る混練機１において、調整機構４は、材料Ｐの混練開始から混練終了までの間において、材料Ｐに生じる内部応力を調整するように構成されている。具体的には、調整機構４は、材料Ｐの混練開始から所定時間は材料Ｐに生じる内部応力を大きくし、材料Ｐの混練開始から所定時間経過後は材料Ｐに生じる内部応力を小さくする。ここで、「大きくする」とは、スクリュー３の回転で材料Ｐに生じる内部応力から更に内部応力を上昇させることを意味する。また「小さくする」とは、調整機構４で内部応力が大きくなっている材料Ｐの内部応力を、スクリュー３の回転で材料Ｐに生じる内部応力へと降下させることを意味する。

本実施形態に係る混練機１において、調整機構４は、リバース部３２と排出口２２との相対位置を調整することにより、材料Ｐの内部応力を調整するように構成されている。具体的には、本実施形態に係る混練機１は、スクリュー３及びパドル５を軸方向Ｘに沿って移動させるように構成している。これにより、スクリュー３及びパドル５がバレル２に対して軸方向Ｘに移動することになり、この結果、リバース部３２と排出口２２との相対位置が調整される。なお、本実施形態に係る混練機１は、スクリュー３に対してバレル２を軸方向Ｘに沿って移動させるようにして形成してもよい。

（２．２）動作
本実施形態に係る混練機１は、材料Ｐを混練する。材料Ｐは、例えば、樹脂を含んでいる。本実施形態に係る混練機１において、材料Ｐは、熱硬化性樹脂を含むことが好ましい。これにより、不良に硬化した材料Ｐが少ない製品が得やすくなる。材料Ｐは、例えば、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂などの熱硬化性樹脂を１種又は複数種含んでいることが好ましい。

本実施形態に係る混練機１において、材料Ｐは、混練開始時には粉状であり、混練終了時には粘土状であることが好ましい。すなわち、材料Ｐは、混練機１による混練で粉状から粘土状に性状が変化する。これにより、搬送しやすい粉状の材料Ｐから成形しやすい粘土状の材料Ｐが得られる。粉体の材料Ｐの粒の大きさや形状は特に限定されない。粉体の材料Ｐはバレル２の空間部２３に供給口２１から入れることができ、パドル５で混練することができれば、大きさや形状は問わない。また混練後の粘土状の材料Ｐは、粉体のような粒がほとんど見られず、粉体よりも粘度を有する溶融物であることが好ましい。

本実施形態に係る混練機１は、以下のようにして材料Ｐを混練する。

まず、図５Ａのように、初期状態の混練機１では、リバース部３２の一部が排出口２２の上方に位置している。好ましくは、リバース部３２と第３のフォワード部３１ｃとの境界部分３７が排出口２２の上方に位置している。より好ましくは、軸方向Ｘにおける排出口２２の略中央部の上方に境界部分３７が位置する。

次に、バレル２に混練される材料Ｐを投入する。混練される材料Ｐは粉状であり、供給口２１から空間部２３に入れられる。そして、駆動部４０によりスクリュー３及びパドル５を回転させて、第１のフォワード部３１ａ及び第２のフォワード部３１ｂで材料Ｐをパドル５の方に送るとともに、パドル５で材料Ｐの混練を開始する。ここで、調整機構４により、材料Ｐに生じる内部応力が大きくなるように調整される。これにより、材料Ｐの温度を上昇させなくても、混練機１の混練性能を向上させることができ、材料Ｐの温度上昇による硬化が進みにくくなり、製品の品質不良が生じにくくなる。

調整機構４により、材料Ｐに生じる内部応力が大きくなるように調整するにあたっては、図５Ｂに示すように、軸方向Ｘに沿って、リバース部３２が供給口２１に近づく方向に、スクリュー３、パドル５及び駆動部４０を移動させる。これにより、排出口２２の全体の上方にリバース部３２が位置することになる。よって、パドル５で混練された材料Ｐが排出口２２に近づいても、リバース部３２で供給口２１の方に向かって押し返されることになる。したがって、空間部２３での材料Ｐの密度が高くなって、材料Ｐに生じる内部応力が大きくなる。すなわち、材料Ｐは、第１のフォワード部３１ａ及び第２のフォワード部３１ｂで押圧される力と、リバース部３２で押圧される力とで挟まれることで、内部応力が大きくなる。

次に、材料Ｐが粘土状になるまで混練すると、図５Ｃに示すように、リバース部３２が供給口２１から遠ざかる方向に、軸方向Ｘに沿って、スクリュー３、パドル５及び駆動部４０を移動させる。これにより、初期状態と同じ状態となり、排出口２２の上方にリバース部３２の一部と第３のフォワード部３１ｃの一部とが位置することになる。そして、混練された材料Ｐがスクリュー３の回転によりフォワード部３１で押されて排出口２２から排出される。

上記のようにして得られた製品（混練された材料Ｐ）は、不良に硬化した材料Ｐの混入がほとんどなく、品質不良が生じにくい。

（３）変形例
実施形態１は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態１は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

材料Ｐは、熱硬化性樹脂を含んでいても含んでいなくてもよい。例えば、材料Ｐは熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。

材料Ｐを混練している間に、材料Ｐを加熱して温度を上昇させてもよいし、加熱しないで温度を上昇させないようにしてもよい。材料Ｐを加熱する場合であっても、それほど高い温度にまでする必要はない。

（実施形態２）
本実施形態に係る混練機１は、調整機構４の構成が実施形態１に係る混練機１と相違する。

以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。

実施形態２で説明した構成は、実施形態１で説明した構成（変形例を含む）と適宜組み合わせて適用可能である。

本実施形態に係る混練機１において、調整機構４は、リバース部３２をフォワード部３１に対して、独立して駆動させる駆動部４２を備える（図６Ａ参照）。すなわち、スクリー３の第１のフォワード部３１ａと第２のフォワード部３１ｂと第３のフォワード部３１ｃは、一方の駆動部４１で回転される。駆動部４１は軸部３４の後端に接続される。駆動部４１はもう一方の駆動部４２よりも供給口２１に近い位置に配置されている。駆動部４１は、もう一方の駆動部４２とは独立してフォワード部３１を回転する。パドル５も駆動部４１で回転される。

リバース部３２は、もう一方の駆動部４２で回転駆動される。駆動部４２は軸部３４の前端に接続される。駆動部４２はもう一方の駆動部４１よりも排出口２２に近い位置に配置されている。駆動部４２は、もう一方の駆動部４１とは独立してリバース部３２を回転する。

スクリュー３は、フォワード部３１とリバース部３２とが、各々、独立して回転可能に形成されている。例えば、フォワード部３１とリバース部３２とは、互いに、空回りするように形成されている。具体的には、図６Ｂに示すように、リバース部３２の後端（供給口２１側の端部）には挿入軸３２２が形成されている。また第３のフォワード部３１ｃには、前端（排出口２２側の端部）に開口する穴部３１２が形成されている。挿入軸３２２及び穴部３１２は、各々、軸方向Ｘに沿って延びて形成されている。そして、挿入軸３２２を穴部３１２に差し込むことにより、フォワード部３１とリバース部３２とが、接続される。

本実施形態において、初期状態の混練機１では、リバース部３２の一部が排出口２２の上方に位置している。好ましくは、リバース部３２と第３のフォワード部３１ｃとの境界部分３７が排出口２２の上方に位置している。より好ましくは、軸方向Ｘにおける排出口２２の略中央部の上方に境界部分３７が位置する。

次に、バレル２に混練される材料Ｐを投入する。混練される材料Ｐは粉状であり、供給口２１から空間部２３に入れられる。そして、駆動部４１によりスクリュー３及びパドル５を回転させて、第１のフォワード部３１ａ及び第２のフォワード部３１ｂで材料Ｐをパドル５の方に送るとともに、パドル５で材料Ｐの混練を開始する。ここで、調整機構４により、材料Ｐに生じる内部応力が大きくなるように調整される。これにより、材料Ｐの温度を上昇させなくても、混練機１の混練性能を向上させることができ、材料Ｐの温度上昇による硬化が進みにくくなり、製品の品質不良が生じにくくなる。

調整機構４により、材料Ｐに生じる内部応力が大きくなるように調整するにあたっては、リバース部３２がフォワード部３１よりも大きな出力で回転するように駆動部４１及び４２を駆動させる。これにより、リバース部３２で材料Ｐが供給口２１の方に押し戻されて排出口２２の方に搬送されにくくなる。すなわち、パドル５で混練された材料Ｐが排出口２２に近づいても、リバース部３２で供給口２１の方に向かって押し返されることになる。したがって、空間部２３での材料Ｐの密度が高くなって、材料Ｐに生じる内部応力が大きくなる。すなわち、材料Ｐは、第１のフォワード部３１ａ及び第２のフォワード部３１ｂで押圧される力と、リバース部３２で押圧される力とで挟まれることで、内部応力が大きくなる。

次に、材料Ｐが粘土状になるまで混練すると、リバース部３２がフォワード部３１よりも小さな出力で回転するように駆動部４１及び４２を駆動させる。これにより、フォワード部３１で材料Ｐが排出口２２の方に押されて排出口２２の方に搬送されやすくなる。そして、混練された材料Ｐがスクリュー３の回転によりフォワード部３１で押されて排出口２２から排出される。

上記のようにして得られた製品（混練された材料Ｐ）は、不良に硬化した材料Ｐの混入がほとんどなく、品質不良が生じにくい。また、フォワード部３１とリバース部３２の各々の出力を独立して制御して調整しやすい。

（実施形態３）
本実施形態に係る混練機１は、調整機構４の構成が実施形態１又は２に係る混練機１と相違する。

以下、実施形態１又は２と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。

実施形態３で説明した構成は、実施形態１または２で説明した構成（変形例を含む）と適宜組み合わせて適用可能である。

本実施形態に係る混練機１において、調整機構４は、排出口２２が、スクリュー３の軸方向Ｘにおいて、リバース部３２に対する位置を変える構造を更に備える。

本実施形態に係るバレル２は、図７に示すように、バレル本体２０１と、排出部材２０２とを備えている。バレル本体２０１は実施形態１及び２のバレル２とほぼ同様の構造を有するが、実施形態１及び２の排出口２２の代わりに、排出口２２のよりも軸方向Ｘの寸法が大きな調整孔２０３を備えている。調整孔２０３はバレル本体２０１の底面を貫通して形成されている。排出部材２０２は板状に形成され、スクリュー３とバレル本体２０１の底面との間に配置されている。排出部材２０２には厚み方向（上下方向）に貫通する排出口２２が形成されている。軸方向Ｘにおいて、排出口２２の寸法は調整孔２０３の寸法よりも小さい。排出部材２０２は、軸方向Ｘに沿って、移動可能に形成されているが、好ましくは、排出口２２と調整孔２０３とが上下に重なる範囲内で、排出部材２０２は、軸方向Ｘに沿って、移動可能に形成されている。

調整機構４により、材料Ｐに生じる内部応力が大きくなるように調整するにあたっては、排出口２２の全体の上方にリバース部３２が位置するように、排出部材２０２を軸方向Ｘに沿って移動させる。すなわち、排出部材２０２は、排出口２２が供給口２１から遠ざかるように、軸方向Ｘに沿って移動する。言い換えると、排出部材２０２は、排出口２２がフォワード部３１から遠ざかるように、軸方向Ｘに沿って移動する。これにより、リバース部３２で材料Ｐが供給口２１の方に押し戻されて排出口２２の方に搬送されにくくなる。すなわち、パドル５で混練された材料Ｐが排出口２２に近づいても、リバース部３２で供給口２１の方に向かって押し返されることになる。したがって、空間部２３での材料Ｐの密度が高くなって、材料Ｐに生じる内部応力が大きくなる。すなわち、材料Ｐは、第１のフォワード部３１ａ及び第２のフォワード部３１ｂで押圧される力と、リバース部３２で押圧される力とで挟まれることで、内部応力が大きくなる。

次に、材料Ｐが粘土状になるまで混練すると、排出口２２の上方に境界部分３７が位置するように、排出部材２０２を軸方向Ｘに沿って移動させる。すなわち、排出部材２０２は、排出口２２が供給口２１から近づくように、軸方向Ｘに沿って移動する。言い換えると、排出部材２０２は、排出口２２がフォワード部３１から近づくように、軸方向Ｘに沿って移動する。これにより、フォワード部３１で材料Ｐが排出口２２の方に押されて排出口２２の方に搬送されやすくなる。そして、混練された材料Ｐがスクリュー３の回転によりフォワード部３１で押されて排出口２２から排出される。

（実施形態４）
本実施形態に係る混練機１は、調整機構４の構成が実施形態１～３に係る混練機１と相違する。

以下、実施形態１～３と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。

実施形態４で説明した構成は、実施形態１～３で説明した構成（変形例を含む）と適宜組み合わせて適用可能である。

本実施形態に係る混練機１において、調整機構４は、排出口２２を開閉するシャッター４５を更に備える。バレル２は、実施形態１及び２と同様に形成されている。バレル２にはシャッター４５が設けられている。シャッター４５は排出口２２の下方に配置されている。シャッター４５は、軸方向Ｘに沿って、移動可能に形成されている。シャッター４５が移動することにより、排出口２２は開けられた状態と閉じられた状態とに変化する。

調整機構４により、材料Ｐに生じる内部応力が大きくなるように調整するにあたっては、排出口２２の全体の下方にシャッター４５が位置するように移動させる。これにより、シャッター４５で排出口２２が閉じられて、排出口２２から材料Ｐが排出されにくくなり、リバース部３２で材料Ｐが供給口２１の方に押し戻されやすくなる。したがって、空間部２３での材料Ｐの密度が高くなって、材料Ｐに生じる内部応力が大きくなる。すなわち、材料Ｐは、第１のフォワード部３１ａ及び第２のフォワード部３１ｂで押圧される力と、リバース部３２で押圧される力とで挟まれることで、内部応力が大きくなる。

次に、材料Ｐが粘土状になるまで混練すると、排出口２２の下方から外れるように、シャッター４５を軸方向Ｘに沿って移動させる。すなわち、排出口２２が開けられるように、シャッター４５が軸方向Ｘに沿って移動する。これにより、フォワード部３１で材料Ｐが排出口２２の方に押されて排出口２２の方に搬送されやすくなる。そして、混練された材料Ｐがスクリュー３の回転によりフォワード部３１で押されて排出口２２から排出される。

（実験例）
図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃに各々示す混練機１により、熱硬化性樹脂を含む材料Ｐの混練実験を行った。図９Ａは、実施形態１と同様の混練機１である。この混練機１を用いて調整機構４を作動させずに材料Ｐの混練を行った。すなわち、スクリュー３は軸方向Ｘに沿って移動させずに、境界部分３７が排出口２２の上方に位置した状態で、材料Ｐの混練をパドル５で行った。またバレル２を軸方向Ｘに沿って４等分した部分に区分し、混練に必要な各区分の温度を測定した。なお、バレル２の区分は、供給口２１から排出口２２に向かう方向において、区分２ａ、区分２ｂ、区分２ｃ、区分２ｄの順に並んでいる。
図９Ａの混練機１の場合、区分２ａ及び区分２ｂが１５℃で、区分２ｃ及び区分２ｄが６５℃で材料Ｐを混練することができた。

図９Ｂは、図９Ａの混練機１からリバース部３２を軸方向Ｘで短くして形成されている。すなわち、図９Ｂの混練機１は図９Ａの混練機１に比べて、材料Ｐに生じる内部応力が小さい。図９Ｂの混練機１の場合、区分２ａ及び区分２ｂが１５℃で、区分２ｃ及び区分２ｄが１２０℃で材料Ｐを混練することができた。

図９Ｃは、図９Ｂの混練機１に実施形態４と同様のシャッター４５を設けて形成されている。すなわち、図９Ｃの混練機１は図９Ｂの混練機１に比べて、材料Ｐに生じる内部応力が大きい。図９Ｃの混練機１の場合、区分２ａ及び区分２ｂが１５℃で、区分２ｃ及び区分２ｄが６０℃で材料Ｐを混練することができた。

１混練機
２バレル
２１供給口
２２排出口
３スクリュー
３１フォワード部
３２リバース部
４調整機構
４１駆動部
４２駆動部
４５シャッター
５パドル
Ｐ材料
Ｘ軸方向

Claims

混練される材料が入れられるバレルと、
前記バレルに入れた前記材料を送るスクリューと、
前記バレルに入れた前記材料を混練するパドルと、
前記バレルに入れられた前記材料に生じる内部応力を調整する調整機構と、
を備え、
前記バレルは、前記材料が入れられる供給口と、混練後の前記材料を排出する排出口と、を有し、
前記調整機構は、リバース部を有し、
前記リバース部は、前記バレルに入れた前記材料を前記排出口から前記供給口に向かう方向に押圧するように構成され、
前記スクリューは、フォワード部を有し、
前記フォワード部は、前記バレルに入れた前記材料を前記供給口から前記排出口に向かう方向に押圧するように構成され、
前記調整機構は、前記リバース部を前記フォワード部に対して、独立して駆動させる駆動部を備え、
前記調整機構は、前記材料の混練開始から混練終了までの間において、前記内部応力を調整するように構成され、前記供給口よりも前記排出口に近い位置に配置されている、
混練機。
混練される材料が入れられるバレルと、
前記バレルに入れた前記材料を送るスクリューと、
前記バレルに入れた前記材料を混練するパドルと、
前記バレルに入れられた前記材料に生じる内部応力を調整する調整機構と、
を備え、
前記バレルは、前記材料が入れられる供給口と、混練後の前記材料を排出する排出口と、を有し、
前記調整機構は、前記スクリューの軸部にリバース部を有し、
前記リバース部は、前記バレルに入れた前記材料を前記排出口から前記供給口に向かう方向に押圧するように構成され、
前記調整機構は、前記スクリューの軸方向に沿って、前記スクリュー、前記パドル及び前記リバース部を前記バレルに対して移動させて、前記リバース部と前記排出口との相対位置を調整することにより、前記材料の混練開始から混練終了までの間において、前記内部応力を調整するように構成され、前記供給口よりも前記排出口に近い位置に配置されている、
混練機。
前記調整機構は、前記排出口が、前記スクリューの軸方向において、前記リバース部に対する位置を変える構造を更に備える、
請求項１又は２に記載の混練機。
前記調整機構は、前記排出口を開閉するシャッターを更に備える、
請求項１～３のいずれか１項に記載の混練機。
前記スクリューを２機備える、
請求項１～４のいずれか１項に記載の混練機。
前記バレルは、前記混練開始時には粉状の前記材料が入れられ、前記混練終了時には粉状の前記材料が粘度を有する溶融物にまで混練されるように構成されている、
請求項１～５のいずれか１項に記載の混練機。
前記バレルは、熱硬化性樹脂を含む前記材料が入れられるように構成されている、
請求項１～６のいずれか１項に記載の混練機。