JPH0330822A - 混合混練装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、２種類あるいはそれ以上の流体を機械的且つ
連続的に混合及び／又は混練するコンパクトな装置に関
する。

〈従来の技術〉 混合機、混練機は合成繊維、ゴム、石油化学。

薬品１食品、油脂、プラスチック業などのあらゆる分野
における原料の配合や製品の均質化、改質化のためには
なくてはならない装置である。中でも２種類以、上の流
体を連続的に混合及び又は混練する装置は、コスト、品
質安定性２品質改善等の面から近年重要となってきてお
り、使用目的にかなった種々の装置が製作されつつある
。従来の連続混合混練装置は、機械的動力のを無により
大きく分けて、■機械的に回転駆動される装置（例えば
、日本粉体工業協会編「混合混練技術」による分類を用
いると、容器固定型で水平軸の周りを撹拌羽根が回転す
る場合には、混合機としては車軸ロータ型、スクリュー
型等、他方混練機としてはＪボン型、ピンミキサー型、
コニーダ型、セルフクリーニング型等）、■機械的可動
部分のない静止型混合Ｒ（モーションレスミキサ）（例
えば、ケエックス社製の「スタティックミキサー」、東
しエンジニアリング社製の「ハイミキサ」等）の２ｉｌ
りが挙げられる 〈発明が解決しようとする問題点） このうち、静止型混合器は省力化、省エネルギ、装置の
小型化等の利点はあげられるものの、流体間の反応を伴
い系の粘度が上昇する場合には混合器内の閉塞あるいは
圧力損失の増大を伴い運転の続行が不可能という問題点
がある。又、流体間の粘度比率、　ｉＪｔ盪比率等の条
件を広くとることができず、場合によっては混合状態の
不均一な製品しかできないことも生ずる。更に混合素子
エレメント数の多い場合には混合機内の洗浄が不充分と
なり易いし、経時的に、混合機内にスケールがたまり易
く、使用不能となる場合もある。

一方、機械的に混合混練する装置は一般的に強力な混合
、混練効果を有し、又処理能力も大きい等の利点を有す
るものの、大型であり故障した場合の修理あるいは装置
内の掃除が面倒、所要動力が大きく省エネルギー化につ
ながらない、混合混練すべき流体の数が多くとることが
難しい等の問題点がある。

本発明は、上記従来技術の欠点を除去することを目的と
するもので、機械的な回転駆動による混合、混練装置で
あり、小型でメインテナンス容易。

適用流体数が多く選べ、高温・高圧に耐え且つ安定した
長時間運転が可能な混合混練装置を提供するものである
。

（問題点を解決するための手段及び作用〉上記目的を達
成するための本発明は、流体を機械的且つ連続的に混合
及び／又は混練する装置において、８）流体が流入する
孔（１）及び流出する孔（２）と、（ロ）回転駆動軸受
用の孔（３）を有するプレート（４）　　と、（ハ）流
入した流体に対し混合及び又は混練機能を存する素子（
５）が該素子を回転駆動させる回転駆動軸り６）上に配
設され、且つ該素子と該回転駆動軸とはキーにより締結
されてなる又は一体化されてなる回転部（７）と、該回
転部をおさめ、そして必要により流体流路を備えイ１す
るケーシング（８）と、（ホ）回転駆動軸受用の孔（９
）を有し、且つ少なくとも１本の回転駆動軸（６）を有
し、そして必要により流体通路を存するプレート（ｌＯ
）とを具備する装置で、且つ駆動軸（６）を除（装置の
一辺の大きさが３５０ｍｍ以下であることを特徴とする
混合混練装置である。

以下、本発明を図面により説明する。

第１図は、回転駆動軸が１ケの場合の本発明例である。

第１図においてＡ、８２種類の流体は、プレート（４）
に穿設された流入孔（１，１’）を介し、ケーシング（
８）中に設けられた流体通路（１３）から混合素子（５
）が駆動軸（６）上に配設された回転部（７）の混合ゾ
ーンに入り混合作用をうけ、ケーシング（８）中の流体
通路（１４）を経て流出孔（２）より排出される。尚、
Ｂの流入孔（１′）必ずしもプレート（４）中にある必
要はな（、例えばケーシング（８）とか、プレート（１
０）に適宜設けることができる。又、予め２つ以上の流
体が混合されたものを更に混合する時には流入孔は１つ
で良い。この混合物に更に他流体を追加する場合とか２
つ以上の流体を混合する場合には、流体の数に応じて流
入孔を適宜配設する。

混合素子（５）を有する駆動軸（６）は、外部動力（例
えばモーター等）　（２０）により回転される。駆動軸
（６）はプレート（１０）中にある軸受用の孔（９）及
びプレート（４）中の軸受用孔（３）とで保持される。

軸受用孔（３）は、充分なる軸受の役目ができるならプ
レート（４）を図２Ａの如く短くすることもできる。上
記駆動軸（６）と軸受用孔（９）　、　（３）　　とは
圧力下、及び回転中でも流体の洩れをできるだけ少なく
するために、少なくとも軸（６）と駆動軸受用孔（９）
　、　（３）　　とがハメ合記号Ｈ（ｈ）で７以上であ
ることが好ましい、又、プレート（４）、ケーシング（
８）、プレート（１０）の互いに接触する面は、流体の
洩れを防ぐ意味から仕上げ記号（△）で３ケ以上が良い
、このようにすれば高温（例えば３００℃）、高圧（例
えば２００Ｋｇ／ａｍ”）下でも、バッキンを用いるこ
となく流体の洩れを防ぐことが可能となる。なお高温、
高圧下での各プレート、回転駆動軸等の材質は適宜使用
条件により選択すれば良い。例えばプレートなら工具鋼
等が好ましい。一方、混合素子（５）であるが、これの
駆動軸（６）上への配列の仕方、数、素子形状は目的に
応じて最適となるよう選定する０例えば、混合素子の形
状はよく知られている混合ピン等とし、駆動軸（６）上
にらせん状に、又基盤目状に配列し得るし、素子数も装
置全体の大きさ、混合度等を考慮して決めることができ
る。混合素子（５）の形状としては、円柱状、四面棒状
等目的に応じて選定し得るし、又、該素子高さも装置全
体の大きさ、混合流体の粘度、混合度等により決めれば
良い。なお、混練を目的とする場合には、よく知られて
いるトーピード型等を適宜用いることが可能である。

また回転部（７）の回転数は通常ＩＱＱｒｐｍ以下であ
り、好ましくは５〜５Ｑｒｐｍである。該素子（５）と
ケーシング（８）　との隙間は、各流体の性質（例えば
高温に弱く分解するとか）、滞留時間等により決定され
、隙間の最小部は５ｍｍ以下が好ましい、一方、トーピ
ード型等による混練を目的とする場合は、２ｍｍ以下が
好ましい。隙間が大きいと流体のショートバスやデッド
スペース、混合むら、混練むら等を生じ易いので好まし
くない、該混合素子（５）と駆動軸（６）とはキーによ
る締結成いは一体化のいずれでもよい。′本発明装置を
構成する必要部品数を減少させる場合には、第２Ｂ図の
如くプレート（４）とケーシング（８）とを、又は第２
ｃ図の如くケーシング（８）とブレ、−ト（１０）とを
一体成型化すればよい。

本発明装置は消費電力、メンテナンス、小型性の観点か
ら駆動軸（６）を除く装置全体の一辺の大きさが３５０
ｍｍ以下であることが好ましい。又、本装置の形状とし
ては角型でも丸型でもいずれでも良い、第３Ａ図は、回
転駆動軸が２ケの場合の本発明例であり、第３Ｂ図はケ
ーシング（８）の断面図である。２種類の流体は、プレ
ート（４）中の流入孔（１，１’　”）を介して、ケー
シング（８）中の回転部（７，７’　”）と回転部をお
さめるケーシング（８）との隙間に入って混合／混練作
用をうけた後、プレート（１０）中の流体通路（１５）
とケーシング（８）中にある流体通路（１４）　（第３
図には記入していない）を経て流出孔（２）より排出さ
れる。混合／混練素子（１１，１１’　）は各々の駆動
軸（６，６’）上でキーにより締結されている。該駆動
軸（６）は外部動力（２０）により回転される。他方の
駆動軸（６′）はプレート（１０）上の駆動伝達機能を
有するＩＭｉのギヤ（２１，２１”Ｉにより駆動軸（６
）の回転方向と逆に回る。ギヤが外部にでては不都合な
場合には、第４Ａ図の如くプレート（１０）中におさめ
ることも可能である。

駆動軸（６，６’　）はプレート（１０）中の軸受用孔
（９，９’　）と、プレート（４）中にある軸受用孔（
３，３’　）　　とでそれぞれ支持される。この際、軸
受用孔（３′）は、充分なる軸受の役目ができるなら、
プレート（４）中を貫通する必要はない、上記駆動軸（
６）、（６”）と対応する軸受用孔（３，９）、（３’
　、９’　）とが接触する部分では、圧力下、及び回転
中でも流体の洩れをできるだけ少なくするために、ハメ
合記号でＨ（ｈ）７以上であることが好ましい。又、プ
レート（４）、ケーシング（８）、フルー）　（１０）
の互いに接触する面は、流体の洩れを防ぐため又、パツ
キン等を使用しなくてもよいために、各接触面は仕上げ
記号（Δ）で３ケ以上が好ましい。本装置をインライン
化する場合の主装置即ち本体へ締結する方法としては、
通常使われているようにボルトを用いればよい。このよ
うにすれば高温（例えば３００℃）、高圧（例えば２５
０Ｋｇ／ｃｍ”）下でも、流体の洩れを防ぐことが可能
となる。なお、高温１．高圧下での各プレート、回転軸
等の材質は適宜使用条件、目的により！！訳すれば良い
。

混合／混練素子（１１，１１’　）は、混合を主とする
か、混練を主とするか、同時にどちらも必要かにより素
子形状を適宜選択することができる。例えば、通常２軸
押出機、混練機に用いられている混合／混練素子の形状
が好ましい。（フラット型。

ヘリカル型等、断面は凸レンズ形、［三角形等）素子数
は、混合／混練度合、滞留時間、装置大きさ等により決
められるが、３〜１０個程度が好ましい、素子（１１，
１１’　）間の噛合部の隙間は強力な剪断を流体に与え
て混練しなければいけない際には、この隙間を小さく、
例えば０．５　ｍ　ｍにすれば良い。又、素子（１１，
１１’　）の配列方法も、目的の混合／混練度合にする
ため、素子の回転軸上への組込み位置、組込み角度等を
適宜組み合わせることができる。なお、素子（１１，１
１”）とケーシング（８）との隙間は、流体が該ケーシ
ング部内に付着しないよう小さくすることが好ましい。

２つの駆動軸（６，６’　）の回転方向は、第４Ａ図で
は逆方向であるが、目的に応じて同方向とすること−も
可能である０例えば第４Ｂの如く、ギヤ（２２）を入れ
ることにより同方向とすることができる。駆動軸の回転
数は、目的の混合／混練の度合により適宜決定できるが
、電力、メンテナンス等を考えると５〜５Ｑｒｐｍが好
ましい。

流体を本発明装置に移液する手段としては、例えばスク
リュー型ポンプ、容積型ギアポンプ等公知のものを適宜
使用することができる。即ち、流体の１つが熱可塑性ポ
リマーの融液の場合には単軸、二軸等の溶融押出機によ
り、他の流体が添加剤の場合には例えば容積型ギヤポン
プ、プランジャー型ポンプ等により圧入することが好ま
しい。

ゝポリマーとしては、ポリアミド、ポリエステル。

ポリウレタン、ポリエチン、ポリプロピレン等公知の熱
可塑性ポリマーを用いることができる。他の流体として
は、上記ポリマーの機能の向上、改質等のために、溶融
液状物例えば染顔料、抗菌剤。

導電剤、制電剤、架橋剤、遠赤外線放射性粒子シリコン
系平滑剤等の液状物、又はこれらを混合した液状物９等
が挙げられるｍ２ｉｔ体の粘度としては、少なくとも１
つは温度をかけて熔融され、押出機により圧送され得る
粘度範囲例えば低粘度押出機等を用いれば数１０ポイズ
等も可であり、通常の押出機では数万ボイズ程度以下で
あれば良い。添加剤の粘度としてはプランジャー型ポン
プにより水のような低粘度のものから、容積型ギヤポン
プを用いればより高粘度（例えば数ボイズ−数万ポイズ
）のものも用いることが可能である。ポリマー融液の流
量は通常２００　ｇ／分以下好ましくは１００ｇ／分以
下であり、他の流体の流量についても同様である。ポリ
マー融液量（例えば数Ｋｇ／　Ｈｒ　）と他の流体との
流量比率は特に限定されないが、本発明装置では１００
０：１から１：ｌ（容積比）が好適である。

本発明装置の構成部品は、目的に応じて各プレート、ハ
ウジングを交換することができる０例えば第３Ａ図では
他流体の流入孔（１′）が（４）についているが、これ
をハウジング（８）中につける場合は、これに適宜流体
通路を設けたハウジングに変更すれば良い。この際、プ
レート（４）は勿論別のプレートに交換すれば良い、又
、プレート（４）とケーシング（８）とを一体化するか
、又は及びケーシング（８）とプレート（１０）とを一
体成形して構成部品数を減少させることもできる。

以下、本発明の装置の好適な実施Ｌｉ様を整理しておく
。

（イ）ｔｌ、体の流入孔（１）と流出孔（２）がプレー
ト（４）に穿設されている特許請求の範囲記載の装置。

（ロ）回転部（７）がケーシング（８）中に複数配設さ
れている特許請求の範囲記載の装置。

（ハ）素子（５）が混合機能を有する部分と混練機能を
有する部分とからなる特許請求の範囲記載の装置。

（ニ）プレート（４）、ケーシング（８）、プレート（
１０）とが互いに面と面で接触し、且つ該接触表面のあ
らさが仕上げ記号（△）で３ヶ以上である特許請求の範
囲記載の装置。

（ホ）回転駆動軸（６）と駆動軸受用孔（９）及び（３
）とがハ、メ合記号Ｈ（ｈ）で７以上である特許請求の
範囲記載の装置。

（へ）混合／混練機能を有する素子と素子をおさめるケ
ーシング内壁との隙間の最小部位が５、　Ｑ　ｍ　ｍ以
下である特許請求の範囲記載の装置。

（ト）流体のうち少なくとも１つがポリマー融液である
特許請求の範囲記載の装置。

（チ）プレート（４）とケーシング（８）、又はプレー
　ト（１０）とケーシング（８）とが一体化されている
特許請求の範囲記載の装置。

〈発明の効果〉 以上の如く本装置は、 （１）連続混合／混練が可能（インライン化可能）（２
）高温、高圧下でも使用可能、 （３）混合／混練する流体の粘度差、流量比率等の条件
を広くとることが可能、 （４）複数流体の混合／混練が可能、 （５）コンパクトでメンテナンスが容易、（６）種々の
使用目的に応じた対応が、プレート。

ハウジングあるいは混合／混練素子を変更するだけで可
能 等の特徴を持っている。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２Ａ〜２０図は回転駆動軸が１ケの場合の
本発明装置例、第３Ａ、３Ｂ図及び第４Ａ、Ｂ図は回転
駆動軸が２ケの場合の本発明装置例の断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 流体を機械的且つ連続的に混合及び／又は混練する装置
   において、（イ）流体が流入する孔（１）及び流出する
   孔（２）と、（ロ）回転駆動軸受用の孔（３）を有する
   プレート（４）と、（ハ）流入した流体に対し混合及び
   ／又は混練機能を有する素子（５）が該素子を回転駆動
   させる回転駆動軸（６）上に配設され、且つ素子と該回
   転駆動軸とはキーにより締結されてなる又は一体化され
   てなる回転部（７）と、該回転部をおさめ、そして必要
   により流体流路を備え有するケーシング（８）と、（ホ
   ）回転駆動軸受用の孔（９）を有し、且つ少なくとも１
   本の回転駆動軸（６）を有し、そして必要により流体通
   路を有するプレート（１０）とを具備する装置で、且つ
   駆動軸（６）を除く装置の一辺の大きさが３５０ｍｍ以
   下であることを特徴とする混合混練装置。