JPH0732354A

JPH0732354A - 混練装置

Info

Publication number: JPH0732354A
Application number: JP20009693A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Kamiwano; 満雄上和野; Yasuo Shiraiwa; 康雄白岩
Original assignee: Tatsuno Corp
Current assignee: Tatsuno Corp
Priority date: 1993-07-19
Filing date: 1993-07-19
Publication date: 1995-02-03

Abstract

(57)【要約】【目的】原料を連続的にかつ効率よく攪拌混合するこ
と。【構成】断面まゆ型のケーシング１内に非接触状態で
配設した一対の多葉ヘリカルロータ１０、１０により軸
方向一端の流入口４から投入した原料を他端の流出口６
へ向けて移送する過程で、ロータ１０とケーシング内壁
面２の間及びロータ１０、１０相互の間で原料に剪断作
用と圧縮、膨張作用を生じさせて、これを連続的に効率
よく攪拌、混合するようにしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は混練装置に関し、より詳
しくは２軸式の混練装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】化学プロセスの過程で行われる混練処理
は、混練すべき原料を強制的に接触させ、混合させるも
のであって、均一化、物理移動あるいは反応、熱移動と
いった目的の１つもしくは２つ以上を同時に達成するこ
とが要求されている。

【０００３】このような要請に応えるべく米国特許第４
０８４２６３号明細書に開示された二軸の混練装置や、
化学工学会平成３年度ミキシング技術特別研究会夏期セ
ミナーの４６頁より５５頁に示された２軸の混練装置
は、流出口を閉塞した状態で原料を攪拌混合するバッチ
式のもので、この種のものは混練処理を効果的に行う上
で有利ではあるが、反面において混練に伴う大きな圧力
と摩擦熱により原料を変質させる虞れがあり、特に後者
のものは、翼同士を突合せるようにして両ロータを回転
させる構成を採っているため、ロータの回転角度により
翼の先端部分と根元部分での循環時間に差が出る結果、
ケーシング内に多量の原料を入れて混合しようとする
と、翼による混練作用が不均一になって、軸方向にショ
ートパスを起こし易いといった問題が生じる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、
ショートパスの発生を可及的に抑えつつ、圧縮、膨張、
剪断の各作用をもって原料を連続的かつ効率的に攪拌、
混合することのできる新たな混練装置を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明はこのよ
うな課題を達成するための混練装置として、軸方向一端
部に流入口を、他端部に流出口を設けた断面まゆ型のケ
ーシング内に、捩れを付与した一対の多葉ロータを、ロ
ータ相互の間及びロータとケーシングの間に若干の間隙
を設けて互いに平行にかつ同期して回転するように配設
し、原料を軸方向一端から他端へ移送しつつ、ロータ相
互の間及びロータとケーシングとの間で圧縮、剪断、膨
張の各作用をもって連続的に攪拌混合するようにしたも
のである。

【０００６】

【実施例】そこで以下に図示した実施例について説明す
る。図１、図２は本発明の一実施例をなす装置とその全
容を示した図である。

【０００７】図において符号１は、内部に２本のロータ
１０、１０を平行に配設することのできる断面まゆ型の
ケーシングで、このケーシング１は、内面に耐摩耗性処
理としてのニッケル無電解メッキを施した銅、アルミニ
ウムまたはこれらの合金よりなる熱伝導性の良好な金
属、もしくはステンレス鋼のような化学反応を起こしに
くい金属により上下に分割できるように形成されてい
る。

【０００８】このケーシング１は軸方向に長く形成され
ていて、その一端にはホッパ３に連通する流入口４が、
他端には流出量を抑える調整弁５に連通する流出口６が
設けられ、さらにこのケーシング１本体には、恒温槽７
に連通するジャケット８が設けられていて、ほぼ一定の
温度で攪拌混合処理が行えるように構成されている。

【０００９】これに対して図中符号１０、１０は、ケー
シング１の内部に回転自在に配設された一対のロータ
で、これらロータ１０、１０は軸方向に捩られた３枚ま
たは４枚の修正サインカーブ型の翼１１を持つヘリカル
型のロータとして形成されている。これらのロータ１
０、１０は、翼１１の先端とケーシング１の内壁面２と
の間に若干の間隙が形成されるように、かつ一方の翼１
１と他方の谷部１２とが互いに噛合うように、かつ相互
の間に若干の間隙を有するように非接触状態に組込まれ
ている。

【００１０】これらのロータ１０、１０は、軸１３、１
３に固定したタイミングギヤ１４、１４もしくは、共通
のタイミングベルトを張架したプーリーを介して同期回
転するように、かつこれらと結合する駆動モータ１６に
駆動されて回転するように構成されている。なお図中符
号１５は、ロータ１０を冷却すべく軸１３の中心に挿通
したヒートパイプを示している。

【００１１】つぎにこのように構成された装置の混練操
作を図３をもとに説明する。ホッパー３から混練すべき
原料Ｗがケーシング１内に投入されると、翼１１と谷部
１２との間、翼とケーシング内壁面２との間に狭い間隙
をおいて非接触状態で組み付けられてた一対のロータ１
０、１０は、タイミングギヤ１４、１４を介して互いに
矢印方向に等しい速度で回転しつつ、ケーシング１内の
全ての位置で原料Ｗを滞留させたり、部分的な遅速を生
じさせたり、あるいは軸方向のショートパスを生じさせ
たりすることなく、自らは完全に近いセルフクリーニン
グ作用をもたらしながら、原料Ｗをプラグフローに近い
状態で流入口４から流出口６へと移送する。そしてこの
間に、翼１１の先端とケーシング内壁面２との間で原料
Ｗに剪断作用を加えつつ噛合い位置へ運び込むと（図３
（ａ））、両ローラ１０、１０は、ここで一方の翼１１
と他方の谷部１２との間でさらに原料Ｗに圧縮作用と剪
断作用を加え（図３（ｂ））、ついで図３（ｃ）に示し
たように、ここから回転方向下手側の空間へ放出するよ
うにして原料Ｗに膨張作用を加えつつこれを効率よく攪
拌する。

【００１２】ところで、この間の剪断作用は、ロータ１
０の回転をコントロールすることにより行われ、その際
の剪断作用φは、ロータ１０（回転体）とケーシング内
壁面２（静止体）との間の相対速度をＶ、翼１１と谷部
１２との間隙、翼１１端とケーシング内壁面２との間隙
をΔｒとすると、 φ＝Ｖ／Δｒで表すことができ、たとえば、Ｖを１ｍ／ｓｅｃ、Δｒ
を１ｍｍとした場合、には、単位時間に単位量の原料Ｗ
を１０００倍に変形させることができることになる。

【００１３】一方、以上の操作は調整弁５を絞って流入
速度より流出速度を小さくすることにより行われるが、
原料Ｗの移送速度を抑えて混練の機会をさらに大きくす
る手段としては、軸方向に対する翼１１の捩り角θを３
０°前後の大きな角度にすることも可能であるが、この
捩り角θを４５°以上にすると軸方向のショートパス量
が大きくなって混練効果が害なわれる。

【００１４】図４、図６は混練すべき原料Ｗの種類や処
理の目的により、その軸方向移送速度や、混合攪拌に要
する時間、もしくは攪拌混合の機会を変え得るようにし
たロータに関する本発明の他の実施例を示したものであ
る。

【００１５】これらの実施例のうち図４は、捩り角θを
順方向にした実施例に関するもので、同図（ａ）は、高
粘性もしくは高密度の原料を対象とし移送速度を一定と
なした継ぎ目なしの連続型ロータ２０、２０として構成
したものである。

【００１６】これに対して同図（ｂ）に示したものは、
ロータ２０、２０を軸方向に幾つかのセクションに分割
し、隣接する各セクション部分２０ａ、２０ｂ、２０ｃ
の翼２１を図５に示したように不連続となし、これらの
境界部分で原料の軸方向流れに抵抗を加えるようにして
移送速度を抑えるようにしたものであり、同図（ｃ）
は、さらにこれらのセクション部分２０ａ、２０ｂ、２
０ｃの各翼２１ａ、２１ｂ、２１ｃの捩り角を異ならし
めたもので、これらは主に低粘性もしくは低密度の原料
に適用される。

【００１７】これに対して図６に示した実施例は、流入
口から流出口への原料の移送作用を確保しつつ、ロータ
３０の軸方向一部の捩り角を逆にして、原料の滞留時間
をより長くするようにしたものである。

【００１８】すなわち、同図（ａ）に示したものは、軸
方向に分割した２つのセクション部分３０ａ、３０ｂの
翼３１ａ、３１ｂを互いに逆向きに捩り、かつ原料移送
機能を持たせたセクション部分３０ａの翼３１ａの捩り
角を逆向きセクション部分３０ｂの翼３１ｂの捩り角よ
りも小さくして、原料を図中矢印方向に移送しつつその
滞留時間を長くするようにしたものである。

【００１９】また同図（ｂ）（ｃ）に示したものは、ロ
ータ３０を軸方向に３分割し、中央のセクション部分３
０ｂの翼３１ｂには逆の捩り角を付与する一方両端のセ
クション部分３０ａ、３０ｃの翼３１ｃ、３１ｃには順
方向の捩り角を付与して、軸方向中間部分で逆方向の搬
送力を持たすことにより、原料の滞留時間を長くする一
方、両端の順方向捩り翼３１により原料全体を流出口方
向（図中矢印方向）へ搬送できるようにしたものであ
り、同図（ｃ）は、中央のロータ部分３０ｂの捩り角を
小さくして、この部分での攪拌作用をさらに強めるよう
にしたものである。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、まゆ
型ケーシング内に捩れを付与した一対のヘリカルロータ
を非接触状態で回転するように配設したので、ロータの
捩れによって原料を軸方向へ移送しつつ、ロータ相互の
間及びロータとケーシングとの間で原料に圧縮と剪断作
用を生じさせ、かつ噛合い位置から回転方向下手側へ放
出させる過程で原料に膨張作用を生じさせながら、これ
を効率よく攪拌混合することができ、また、ヘリカルロ
ータとして成形したことにより原料の軸方向ショートパ
スを可能な限り抑えながら、原料を連続的に混練処理す
ることができ、さらには、低粘度から高粘度の処理液ま
で幅広く、効率よく利用でき、かつ微粒子または超微粒
子の分散、乳化物（エマルジョン）にも利用することの
できる精密混合機として構成することができる。

【００２１】しかも、流出口側に調整弁を設けるか、あ
るいはロータの一部に逆搬送方向の捩れを与えるように
して原料の移動速度を小さく、滞留時間を長くするよう
に構成したので、特に低粘性、低密度の原料に対する攪
拌、混合の機会を多くして、より確実な混練処理を発揮
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）（ｂ）は本発明の一実施例をなす装置を
断面で示した上面図と正面図である。

【図２】上記装置の全容を示した構成図である。

【図３】（ａ）乃至（ｄ）は各混練動作を示した図であ
る。

【図４】（ａ）乃至（ｃ）はロータに関する他の実施例
を示した図である。

【図５】（ａ）（ｂ）は同上ロータの正面図である。

【図６】（ａ）乃至（ｃ）はロータに関するさらに別の
実施例を示した図である。

【符号の説明】

１ケーシング２内壁面４流入口５調整弁６流出口１０、２０、３０ロータ１１翼１２谷部分１４タイミングギヤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸方向一端部に流入口を、他端部に流出
口を設けた断面まゆ型のケーシング内に、捩れを付与し
た一対の多葉ロータを、該ロータ相互の間及び該ロータ
と上記ケーシングの間に若干の間隙を設けて互いに平行
にかつ同期して回転するように配設したことを特徴とす
る混練装置。
【請求項２】上記ケーシングの流出口側に、流出量を
規制する調整弁を配設したことを特徴とする請求項１記
載の混練装置。
【請求項３】上記ロータに、全体として流出口方向へ
の搬送力を付与しつつ軸方向一部に逆搬送方向の捩れ部
分を設けたことを特徴とする請求項１記載の混練装置。
【請求項４】上記両ロータを、駆動モータに駆動され
かつ互いに噛合い関係にあるタイミングギヤを介して結
合したことを特徴とする請求項１または３記載の混練装
置。