JPH0523563A - 高粘度材料の混練装置システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ニーダの対象となる超高粘度材料と、ミキサ
の対象となる中及び低粘度材料との中間の高粘度材料を
効果的に、かつ均質に混練りする。 【構成】 竪型同心２軸ミキサ２はその円筒状容器４内
の下部で垂直軸のまわりに回転する主翼６と、主翼６よ
り上部で垂直軸のまわりに回転する副翼８を備えてい
る。ミキサ２の底部の開口部１０に横型円筒状ルーダ１
６の一端の開口部が連結されている。ルーダ１６はその
内部に２軸アジテータースクリュー１８を備えている。
ルーダ１６の他端とミキサの容器４の上部とが循環用パ
イプ２２により連結されている。この混練装置システム
はミキサ２、ルーダ１６及びパイプ２２の間で高粘度材
料を連続的又は間欠的に循環させながら混練りする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液状、粉末状又は固形状
の材料を２種以上含んだ高粘度材料を効果的に均質に混
合し、撹拌し、分散させる混練装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】混練装置では混練りしようとする材料の
粘度によって最も有効な形式の装置が使用される。塗料
のように粘度が例えば数万ｃｐｓ以下程度の中及び低粘
度の材料ではミキサが使用される。ミキサの一例は、プ
ラネタリ運動をするブレードを備えたプラネタリミキサ
である。プタネタリミキサは中及び低粘度の材料の混練
りには適するが、高粘度の材料の混練りには適さない。
一方、ゴムペーストのように粘度が例えば百万ｃｐｓ以
上というような超高粘度材料では、２つのブレードを組
み合わせて回転させる２軸横型ニーダなど一般にニーダ
と称される混練装置が使用される。横型ニーダはゴムペ
ーストのような超高粘度材料の混練りには適するが、低
い粘度の材料では効果的に均質な撹拌を行なうことがで
きない。塗料の分野では塗料タンクと塗料ガンの間で塗
料ポンプによって塗料を循環させ、その戻り力を塗料タ
ンク内での塗料の撹拌に利用することが行なわれている
（特開平２−３０３５２９号公報参照）。しかし、塗料
の分野で扱われる材料は粘度が１０００〜３０００ｃｐ
ｓ程度であり、本発明の対象とする高粘度材料とは流体
としての特性が異なるため、一方の技術を他方に転用す
ることはできない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、高粘度型接着
剤、例えば粘度が５０万±３０万ｃｐｓ程度の高粘度材
料を効果的に、かつ均質に混練りする装置システムに対
する強い要望がある。この範囲の高粘度材料は、ミキサ
を利用するには粘度が高過ぎ、ニーダを利用するには粘
度が低過ぎるといった中間領域の粘度をもつ。そこで、
本発明は従来のニーダの対象となる超高粘度材料と、ミ
キサの対象となる中粘度以下の材料との中間領域の粘度
をもつ高粘度材料を効果的に、かつ均質に混練りできる
装置システムを提供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】図１により本発明を説明
する。２は竪型同心２軸ミキサであり、竪型円筒状容器
４内の下部で垂直軸のまわりに回転する主翼６及び、主
翼６より上部で垂直軸のまわりに回転する副翼８を備え
ている。１２は主翼６を回転させるモータ、１４は副翼
８を回転させるモータである。ミキサ２の底部には開口
部１０が設けられており、その開口部１０に横型円筒状
ルーダ１６の一端の開口部が連結されている。ルーダ１
６はその内部に２軸アジテータースクリュー１８を備え
ている。２０はルーダのアジテータースクリュー１８を
回転させるモータである。ルーダ１６の他端とミキサの
容器４の上部とを連結して循環流路を形成するために循
環用パイプ２２が設けられている。この混練装置システ
ムはミキサ２、ルーダ１６及び循環用パイプ２２の間で
高粘度材料を連続的又は間欠的に循環させながら混練り
する。このとき、ルーダ１６は本システムの中で混練り
のための補助的役割を果たす。

【０００５】循環流路で高粘度材料の撹拌と搬送を実行
させるためには、ルーダ１６の２つのアジテータースク
リュー１８は互いにわずかな遊びを残した状態で噛み合
っていることが望ましい。材料の撹拌と循環をより効果
的にするためには、ミキサの容器４の底部を漏斗状にし
てその中央に開口部１０がくるようにし、主翼６は回転
方向の面の法線が下方を向く方向に傾斜した枠型ブレー
ドを有し、副翼８は垂直方向に延び、かつ、ねじれた形
状の板状ブレードを有することが好ましい。材料の粘度
に応じて主翼６と副翼８を最適なものとするために、主
翼６と副翼８を着脱可能に取付けるとともに、形状の異
なる複数の主翼と副翼を用意しておくことが好ましい。

【０００６】混練りされた材料を取り出しやすくするた
めには、ルーダ１６の他端と循環用パイプ２２との間に
ルーダ１６との連結を循環用パイプ２２と排出口２６の
いずれかに切り換える切換え弁２４を設けていることが
好ましい。空気中の湿気や酸素との反応性材料も扱うこ
とができるようにするためには、この混練装置システム
全体を密閉構造とし、かつ、容器４には排気装置又はガ
ス置換装置を備えておくことが好ましい。

【０００７】

【作用】ミキサの容器４内に高粘度材料を投入し、主翼
６と副翼８をそれぞれモータ１２と１４により回転させ
ると、材料は主翼６によって上方向と下方向に吐出され
る。高粘度材料は液流動性が小さいために、主翼６の高
速回転によって上方向に吐出された材料は上部に留まる
傾向があるが、副翼８の回転により撹拌されて下方向へ
の移動が促進される。主翼６の回転により下方向に吐出
された材料は開口部１０からルーダ１６に押し込まれ
る。ルーダ１６ではモータ２０により２軸アジテーター
スクリュー１８が回転して材料を撹拌しながら循環用パ
イプ２２へと送り出す。ルーダ１８で送り出された材料
はパイプ２２を通って容器４の上部から再び容器４内に
戻される。

【０００８】ミキサ２を竪型にしているのは、対象とな
る材料が従来の横型ニーダで扱われる材料ほど粘度が高
くないためである。ミキサ２を竪型にすることにより比
較的に低い粘度のものであっても撹拌することができる
ようになる。また、主翼６及び副翼８は撹拌頭に取りつ
けられ、容器４と無関係になるように切り離すことがで
きるので、材料の切り換え、容器の洗浄等の作業性がよ
くなる。容器２の底部を漏斗状にすれば材料をルーダ１
６に導きやすくなる。主翼６の回転方向の面の法線を下
方向に向けることにより、主翼６から材料に対して下方
向へ吐出する力が働き、材料をルーダ１６へ効率的に導
くことができる。副翼８がねじれている場合には副翼８
によって材料の塊を切断して下方向に落とす作用が強く
なる。

【０００９】主翼６や副翼８を着脱可能にして、扱う材
料に最も適した形状のものを選択できるようにすれば、
混練り効率を高めることができる。ルーダ１６の他端と
循環用パイプ２２の間に切換え弁２４を設け、ルーダ１
６で撹拌されながら搬送されてきた材料を排出口２６か
ら連続して取り出すこともできるようにすれば、混練装
置の操作性が向上する。扱う材料が空気中の湿気や酸素
との反応性をもつものである場合には、この混練装置シ
ステム全体をガス置換装置により窒素などの不活性ガス
で置換したり、排気装置により減圧状態にするのが好ま
しい。ルーダ１６によって材料をミキサ２へ戻す循環動
作は、混練り動作中連続して行なわせてもよく、定期的
若しくは不定期的に間欠的に行なわせてもよい。

【００１０】

【実施例】図２から図６により一実施例を説明する。図
２は全体を示す正面図、図３はその側面図である。ただ
し、本発明は以下に説明することに限定されるものでは
ない。図２と図３において、竪型ミキサ２の円筒状容器
４は油圧シリンダ３０の容器を兼ねる支持台に固定され
ている。容器４の上部開口を閉じる蓋３２は油圧シリン
ダ３０のシリンダ軸に取りつけられて、上下方向に移動
することができる。蓋３２上には主翼６を回転させるモ
ータ１２と副翼８を回転させるモータ１４とが取りつけ
られており、また蓋３２の下面には容器４内に入る主翼
６と副翼８が取りつけられており、主翼６と副翼８は蓋
３２とともに上下方向に移動することができる。また、
ミキサの容器４に投入口を設けて材料を密封状態で投入
することができるようにしてもよい。

【００１１】ミキサの容器４の下部には内部に２軸アジ
テータースクリュー１８をもつ横型円筒状ルーダ１６が
接続されており、容器４の底部の開口とルーダ１６の一
端部の開口が直接連結されている。ルーダ１６の一端側
にはルーダ内の２個のアジテータースクリューを回転さ
せるモータ２０が取りつけられている。ルーダ１６の他
端には三方弁２４を介して循環用パイプ２２と排出口２
６が接続されており、パイプ２２の上端はミキサの容器
４の上部に連結されている。容器４の下部の外側を囲む
ように加熱と冷却を行なう加熱・冷却装置２７が設けら
れており、容器４には内部の材料の温度を測定する温度
計４０が取りつけられている。加熱・冷却装置２７は、
例えば最高で１２０℃程度まで加熱でき、最低で５℃程
度まで冷却できるものである。容器側部には容器４内を
減圧状態にするために真空排気系に接続される排気口２
８が開閉弁２８ａを介して設けられており、さらに窒素
などの不活性ガスを容器４へ供給するガス置換口２９も
開閉弁２９ａを介して設けられている。

【００１２】この実施例のさらに詳しい構造を図４から
図６に示す。２枚の主翼６を取りつけている回転軸３４
と副翼８を取りつけている部材３６とはベアリングを介
して互いに独立して回転できるようになっている。主翼
の回転軸３４は主翼用モータ１２によって２４〜９６ｒ
ｐｍの範囲の任意の回転速度に設定することができ、副
翼８は副翼用モータ１４により１５〜３０ｒｐｍの範囲
の任意の回転速度に設定することができる。主翼６と副
翼８は互いに逆方向に回転する。主翼６はその上面図が
図６に示されているように枠型ブレードである。主翼６
はその回転方向の面の法線が下方向を向くように、例え
ば４５度傾斜した状態で回転軸３４に取りつけられてい
る。より効率的な撹拌を行なわせるために、主翼６の先
端には上方向に延びたポール３８が取りつけられてい
る。副翼８は、垂直方向に延びる長方形の板状ブレード
がねじれた形状をしている。

【００１３】ミキサの容器４の底部は漏斗状になり、そ
の中央に開口部１０をもち、その開口部１０でルーダ１
６の一端部と接続されている。ルーダ１６内の２軸アジ
テータースクリュー１８は互いにわずかな遊びを残した
状態で噛み合い、モータ２０によって互いに逆方向に回
転する。ミキサ２から送られた材料を循環用パイプ２２
に送り込むときは、アジテータースクリュー１８が材料
をパイプ２２の方向へ搬送する方向に回転させられ、ま
た回転方向を逆転することによって材料をミキサの容器
４の方向に搬送することができる。２つのアジテーター
スクリュー１８は互いにわずかな遊びを残した状態で噛
み合っているので、材料がルーダ１６内にあるときはミ
キサ２内を減圧状態にしても気密状態を維持することが
できる。また、ルーダ１６中を材料が搬送されるときに
両アジテータースクリュー１８によって撹拌もなされ
る。

【００１４】循環用パイプ２２の上端は容器４の上部に
突出し、その上端出口は下方向を向くように折り曲げら
れている。主翼６は着脱可能な部材３５を介して回転軸
３４に取りつけられており、副翼８は着脱可能な部材３
７を介して部材３６に取りつけられている。主翼６と副
翼８は大きさや傾きなど形状の異なるものが複数個用意
されており、扱う材料の粘度などにより適当なものと交
換することができる。三方弁２４をルーダ１６と循環用
パイプ２２とを接続するように設定すれば、ルーダ１６
によって材料がミキサの容器４へ混練りされながら戻さ
れる循環系を構成し、三方弁２４をルーダ１６と排出口
２４とを接続するように設定すれば、ミキサ２で材料を
混練りしながらルーダ１６から排出口２６へ材料を取り
出すことができる。

【００１５】次に、この実施例の動作について説明す
る。油圧シリンダによって蓋３２を上方向に押し上げ、
ミキサの容器４内に材料として液状樹脂と複数のフィラ
ー粉末を一括して投入し、蓋３２を下降させて容器４を
全閉する。ミキサの容器４に材料投入口が設けられてい
るときは、材料を密封状態で投入することもできる。三
方弁２４はルーダ１６と循環用パイプ２２とを接続する
ように設定しておく。主翼６を４０ｒｐｍで回転させ、
副翼８を２０ｒｐｍで回転させ、ルーダのアジテーター
スクリュー１８を３０ｒｐｍで回転させる。アジテータ
ースクリュー１８は材料を循環用パイプ２２側から戻す
方向に、つまり逆回転させる。この状態で約５分間混練
りする。

【００１６】混練りを停止させ、蓋３２を押し上げて容
器４に安定剤や触媒などの少量原料をすばやく添加した
後、再び蓋３２を下降させて容器３４を全閉する。その
後、上記と同じ条件で約３分間混練りする。その後、容
器４内を７０ｃｍＨｇ以上の高真空に減圧した後、主翼
６を６０ｒｐｍ、副翼８を１５ｒｐｍ、ルーダのアジテ
ータースクリュー１８を４０ｒｐｍで回転させる。この
ときは、アジテータースクリュー１８は材料を循環用パ
イプ２２側へ送る方向に、つまり正回転させ、材料をミ
キサ２、ルーダ１６及び流路パイプ２２の間で循環させ
ながら約２０分間混練りする。

【００１７】容器４内を７０ｃｍＨｇ以上の高真空に維
持したままで、主翼６を３１ｒｐｍ、副翼８を１５ｒｐ
ｍ、アジテータースクリュー１８を３０ｒｐｍで正回転
させながら、三方弁２４を排出口２６側に切り換え、材
料を収容容器に取り出す。材料が空気中の湿気や酸素と
反応性をもつものである場合にはこの混練装置システム
全体を窒素ガスで置換して不活性化すればよい。加熱や
冷却は混練りする材料の種類に応じて任意に選択すれば
よい。

【００１８】

【発明の効果】本発明では竪型ミキサでの混練りと横型
ルーダでの混練り及び搬送を組み合わせ、しかも循環用
パイプにより材料をルーダからミキサに戻すことによ
り、材料を循環させながら混練りを行なうようにしたの
で、従来のミキサで扱うには粘度が高く、従来のニーダ
で扱うには粘度が低い範囲にある高粘度材料を効果的
に、しかも均質に混練りすることができる。ミキサ容器
の底部を漏斗状にし、主翼６の回転方向の面の法線を下
方向に向ければ、材料をルーダへ効率的に導くことがで
きる。副翼がねじれている場合には副翼によって材料の
塊を切断して下方向に落としやすくなる。主翼や副翼を
着脱可能にして、扱う材料に最も適した形状のものを選
択できるようにすれば、混練り効率を高めることができ
る。ルーダと循環用パイプとの間に切換え弁を設けて排
出口へ切り換えることができるようにすれば、ルーダで
送り出されてきた材料を容易に取り出すことができるよ
うになり、混練装置の操作性が向上する。扱う材料が空
気中の湿気や酸素と反応性をもつものである場合には、
この混練装置システム全体をガス置換装置により窒素な
どの不活性ガスで置換したり、排気装置により減圧状態
にすれば、扱う材料の範囲が広くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示す概略構成図である。

【図２】一実施例を示す正面図である。

【図３】同実施例を示す側面図である。

【図４】同実施例の要部を詳細に示す正面断面図であ
る。

【図５】同実施例の要部を詳細に示す側面断面図であ
る。

【図６】図４のＸ−Ｙ線位置での切断状態を示す断面図
である。

【符号の説明】

２ 竪型同心２軸ミキサ ４ ミキサの容器 ６ 主翼 ８ 副翼 １０ 開口部 １６ 横型円筒状ルーダ １８ ルーダの２軸アジテータースクリュー ２２ 循環用パイプ ２７ 加熱冷却装置 ２８ 排気口 ２９ ガス置換口

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 竪型円筒状容器内の下部で垂直軸のまわ
   りに回転する主翼及びこの主翼より上部で垂直軸のまわ
   りに回転する副翼をもつ竪型同心２軸ミキサと、このミ
   キサの底部開口部に一端の開口部が連結され、内部に２
   軸アジテータースクリューをもつ横型円筒状ルーダと、
   このルーダの他端と前記ミキサの容器の上部とを連結す
   る循環用パイプとを備え、前記ミキサ、ルーダ及び循環
   用パイプの間で高粘度材料を連続的又は間欠的に循環さ
   せながら混練する混練装置システム。
2. 【請求項２】 前記ルーダの２つのアジテータースクリ
   ューは互いにわずかな遊びを残した状態で噛み合い、高
   粘度材料の撹拌及び搬送を行なうものである請求項１に
   記載の混練装置システム。
3. 【請求項３】 前記ミキサの底部は漏斗状をなしてその
   中央に前記開口部を有し、前記主翼は回転方向の面の法
   線が下方を向く方向に傾斜した枠型ブレードを有し、前
   記副翼は垂直方向に延び、かつ、ねじれた形状の板状ブ
   レードを有している請求項１に記載の混練装置システ
   ム。
4. 【請求項４】 前記主翼及び副翼は着脱可能に取付けら
   れているとともに、形状の異なる複数のものが用意され
   ている請求項１に記載の混練装置システム。
5. 【請求項５】 前記ルーダの他端と前記循環用パイプと
   の間にはルーダとの連結を前記循環用パイプと排出口の
   いずれかに切り換える切換え弁が設けられている請求項
   １に記載の混練装置システム。
6. 【請求項６】 前記混練装置システムは密閉構造であ
   り、排気装置又はガス置換装置を備えている請求項１に
   記載の混練装置システム。