JPH0732355A

JPH0732355A - 高粘性物質の連続処理装置

Info

Publication number: JPH0732355A
Application number: JP6020844A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Nakamoto; 英和中元; Chikao Oda; 親生小田; Nobuo Kimura; 信夫木村; Takatoshi Kinoshita; 高年木下; Katsuhisa Yamanaka; 克久山中; Hisashi Yoshikawa; 尚志吉川; Kazuo Ihara; 一夫井原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-02-19
Filing date: 1994-02-18
Publication date: 1995-02-03

Abstract

(57)【要約】【目的】高粘性の被処理物質の広い範囲に強い剪断を与
える撹拌作用を得るとともにその撹拌による発熱による
温度上昇を制御する。【構成】水平状態に設置される概略円筒状の本体容器１
と、該容器の長手方向に平行に設置された２本の回転軸
２ａ，２ｂと該回転軸に設ける撹拌翼を回転方向に所定
の角度ずらせて該回転軸に多段に配置し、その回転によ
って他方の回転軸のものと軸方向に微小間隙を介してす
れ違い、その外周端が前記容器の内壁に微小間隙を介し
て対向して回動する撹拌翼部材で構成する。この時、撹
拌翼部材の組合せを調整することにより処理液に強い剪
断作用や滞留時間の調整及び撹拌熱量の調整を行うこと
が出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高粘性の流体、スラリ
ー状物質、粉体と液体等の各種状態の物質を撹拌する高
粘性物質の連続処理装置に関するもので重縮合反応系の
重合反応プロセスに最適な装置である。特に数種類の樹
脂を混合し、新しい樹脂を製造する操作に適している。

【０００２】

【従来の技術】ポリマーの改質や合成は、通常スクリュ
ー状の回転体を内部に有する押出機を使用して行ってい
る。この押出し機は高粘性物質の撹拌処理に適している
が、一般の押出機はスクリューの溝内の被処理物質を保
持して押し出しながら撹拌する構成であるので、被処理
物質を該機内に滞留させる時間が短く、長い反応時間を
要するポリマーの合成では必要な重合反応時間を得るこ
とが困難である。また、複数種類のポリマーを混合して
新しいポリマーを製造するときの反応にともなって発生
するガス等の副成物を排出する機能にも問題がある。

【０００３】被処理物質を押出機内に長時間滞留させる
ためには該押出機の軸方向寸法を長くすることが考えら
れるが、装置構成上の制約から、十分な反応を保証する
滞留時間を確保できる寸法にすることは困難である。ま
た、複数の押出機を直列に連結することにより、反応に
必要な滞留時間を確保するようにすることも考えられる
が、装置が大型化して大きな設置スペースが必要になる
と共に装置が高価になる問題がある。しかも、押出機は
十分な撹拌及び脱気性能を得にくいという問題もある。

【０００４】また、特開平２−１５０４２１号公報に
は、水平状態に設置される概略円筒状容器と、該容器の
長手方向に平行に設置された２本の回転軸と、その外周
端が前記容器の内壁及びお互いに他方の回転軸のものと
径方向に対向して回動するように各回転軸に多段に設け
られた凸レンズ型の撹拌翼部材群とを備えた押出機型混
練装置が記載されている。そしてこの混練装置は、対向
する撹拌翼部材の側面及び該撹拌翼部材と容器内壁面の
間で被処理物質を混練するように機能する。

【０００５】しかしながら、この種の混練装置は、対向
する２本の回転軸の撹拌翼部材群が径方向にはなれて回
動しているので、高粘性の被処理物質の広い範囲に強い
撹拌力を作用させることが困難であった。

【０００６】さらに、この種の装置では処理液量と装置
の除熱面積の不釣合から除熱性能が不十分となり、撹拌
作用によって処理液の温度が上昇し、所定の温度に制御
することが困難であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
被処理物質を撹拌処理する装置は、高粘性の被処理物質
の広い範囲に強い撹拌力を作用させることが困難であっ
た。さらに、撹拌作用による発熱量を制御することも困
難であった。

【０００８】従って本発明の目的は、高粘性の被処理物
質の広い範囲に強い撹拌力を作用させることができる処
理装置を提供すると共に撹拌中の処理液の発熱量を制御
できる処理装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、水平状態に設
置される概略円筒状容器と、該容器の長手方向に平行に
設置された２本の回転軸と、その外周端が前記容器の内
壁に微小間隙を介して対向して回動するように前記各回
転軸に多段に設けられた撹拌翼構成部材とを備えた高粘
性物質の連続処理装置において、前記各回転軸に設ける
撹拌翼構成部材は偏心板で形成した概略半円形状と複数
個の雫形状のものを該回転軸に多段に配置し、その回動
によって他方の回転軸に配置された偏心板とで微小間隙
を介してすれ違うように構成したことを特徴とする。

【００１０】さらに、本発明は水平状態に設置される概
略円筒状容器と、該容器の長手方向に平行に設置された
２本の回転軸と、その外周端が前記容器の内壁に微小間
隙を介して対向して回動するように前記各回転軸に多段
に設けられた撹拌翼構成部材とを備えた高粘性物質の連
続処理装置において、前記各回転軸に設ける撹拌翼構成
部材は概略雫形状の偏心板で形成したものを該回転軸に
複数個配置し一段の撹拌翼構成要素を形成し、さらに回
転方向に位相差を設けて撹拌翼構成要素を多段に配置
し、その回動によって他方の回転軸に同様に配置された
偏心板とで微小間隙を介してすれ違うように構成したこ
とを特徴とする。

【００１１】さらに、水平状態に設置される概略円筒状
容器と、該容器の長手方向に平行に設置された２本の回
転軸と、その外周端が前記容器の内壁に微小間隙を介し
て対向して回動するように前記各回転軸に多段に設けら
れた撹拌翼構成部材とを備えた高粘性物質の連続処理装
置において、前記各回転軸に設ける撹拌翼構成部材は概
略雫形状の厚板で形成したものを１８０度の取付け角度
で該回転軸に複数個配置し一つの撹拌ブロックを形成
し、さらに回転方向に９０度の位相差を設けて撹拌ブロ
ックを多段に配置し、その回動によって他方の回転軸に
同様に配置された撹拌翼構成部材とで微小間隙を介して
すれ違うように構成したことを特徴とする。また、撹拌
翼構成部材の表面に形成した凹凸や溝の効果あるいは撹
拌ブロック間の隙間調整により処理液の発熱量を制御す
ることを特徴とする。

【００１２】

【作用】撹拌翼を構成する偏心板は、容器内で軸方向に
微小間隙を介してすれ違うときに被処理物質に広い範囲
に亘って大きな剪断力を与えることができ、該被処理物
質に強い撹拌力を作用させることができる。

【００１３】また偏心板に設けた凹凸や溝により剪断作
用時間の調整あるいは撹拌ブロック間の隙間調整により
処理液が受ける剪断作用時間を短くできるので処理液の
発熱量を制御することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１、図２及び図３は本発明の実施例を示してお
り、図１は要部横断平面図、図２はそのＩ−Ｉ断面図、
図３はそのII−II断面図である。

【００１５】図１において、１は水平状態に設置される
横長で概略円筒状の本体容器で、その外周は熱媒ジャケ
ット等の加熱手段（図示せず）で覆われ、その内部には
長手方向に２本の回転軸２ａ，２ｂが平行に貫通して同
一方向に回転するように設置される。回転軸２ａには半
円板形状の撹拌翼部材３ａと雫形板材の撹拌翼部材４
ａ，５ａ，６ａ，７ａ，８ａ，９ａの頭部を貫通してこ
れらを偏心状態に複数個積み重ね、さらに半円板形状の
撹拌翼部材１０ａと複数個の雫形板材の撹拌翼部材との
組合せを繰り返し構成している。また、回転軸２ｂにも
同様の組合せで半円板形状の撹拌翼部材３ｂと複数個の
雫形板材の撹拌翼部材４ｂ，５ｂ，６ｂ，７ｂ，８ｂ，
９ｂとで構成され、この組合せの繰り返しで撹拌翼を構
成している。本体容器１の回転軸方向一端部分の底壁に
は被処理物質入口ノズル１ａが開口し、他端部分の底壁
には抜き出しスクリュー（図示せず）を内装する被処理
物質出口ノズル１ｂが開口し、中央部分の上壁には副成
物排出ノズル１ｃ（図２、図３に記載）が開口する。

【００１６】図２は本体容器１内での回転軸２ａ，２ｂ
と各撹拌翼部材３ａ，４ａ，５ａ及び３ｂ，４ｂ，５ｂ
の関係を詳細に示している。図３は回転軸２ｂ上に設置
された撹拌翼部材の並びを詳細に示している。半円板形
状の撹拌翼部材３ａ，３ｂは回転軸２ａ，２ｂ上におい
て同一の軸方向位置にあり、半円板形状の撹拌翼部材３
ａと３ｂは裏と表を逆にし、さらに回転方向の位相角が
１８０度ずれて取り付けられている。次の撹拌翼部材の
４ａと４ｂ，５ａと５ｂはそれぞれ同一の軸方向位置で
同一の回転方向位相角にあり、４ａと５ａおよび４ｂと
５ｂは回転方向に１８０度の位相角差をもっている。

【００１７】そして各撹拌翼部材３ａ，４ａ，５ａ…，
３ｂ，４ｂ，５ｂ…は、回転軸２ａ，２ｂの回転に伴っ
て回動する場合、平行する２本の該回転軸２ａ，２ｂの
並びの外側領域を回動するときはその先端が本体容器１
の内壁に対向して回動するが、内側領域を回動するとき
はその側面が他方の回転軸上の前後段の撹拌翼部材と軸
方向に微小間隙を介して撹拌翼部材の広い範囲ですれ違
うように回動する。即ち、半円板形状の撹拌翼部材３ａ
は入口側の側面を他方の軸上に設置した半円板形状の撹
拌翼部材３ｂの側面と軸方向に微小間隙を介してすれ違
い、撹拌翼部材３ａの出口側の側面は他方の軸上に設置
した雫形の撹拌翼部材４ｂと微小間隙を回してすれ違
い、さらに雫形の撹拌翼部材４ｂは一方の軸に設置した
雫形の撹拌翼部材５ａと微小間隙を介してすれ違う。以
下の撹拌部材も同様にして微小間隙を回してすれ違う。

【００１８】この処理装置において、被処理物質（原材
料）は被処理物質入口ノズル１ａから本体容器１内に供
給され、撹拌翼部材３ａ，４ａ，５ａ…，３ｂ，４ｂ，
５ｂ…の回動によって撹拌された後に被処理物質出口ノ
ズル１ｂから取り出される。この撹拌において、各撹拌
翼部材３ａ…，３ｂ…は軸方向に微小間隙を介してすれ
違うときに被処理物質に広い範囲で大きな剪断力を作用
させるので、該被処理物質に広範囲に亘って大きな撹拌
力を与えることができる。従来の押出機型の装置では翼
の半径方向の微小隙間ですれ違う長さが短いので剪断力
が作用する範囲が少なくなっている。そしてこの撹拌に
よる反応で生成されるガス等の副成物は副成物排出ノズ
ル１ｃから本体容器１外に排出される。該処理装置でポ
リマーアロイやポリマーブレンド物質を製造する場合に
は、複数種類のポリマー、添加剤及び相溶可剤等の物質
が被処理物入口ノズル１ａから本体容器１内に供給さ
れ、高速回動する撹拌翼部材３ａ…，３ｂ…相互間及び
本体容器１との間で撹拌される。この時被処理物質は、
広範囲に亘って軸方向に微小間隙を介してすれ違う撹拌
翼部材３ａ…，３ｂ…はその先端部分で本体容器１の内
壁や他の側の回転軸２ａ，２ｂの周りの被処理物質を掻
き取るように作用するので、セルフクリーニング作用も
得られ、撹拌の死角がなくなる。

【００１９】さらに軸長手方向に設置される撹拌翼部材
は半円板形状の部材３ｂと１０ｂの間に雫形形状の部材
４ｂ，５ｂ，６ｂ，７ｂ，８ｂ，９ｂが取り付けられて
いる。この組合せで軸長手方向に繰り返し設置されてい
る。非処理液が入口から出口へ流れるときの液抵抗は半
円板形状の撹拌翼部材３ｂと１０ｂのある断面では被処
理液が流れる面積が小さいので大きく、雫形形状の撹拌
翼部材４ｂ，５ｂ，６ｂ，７ｂ，８ｂ，９ｂのある断面
では被処理液が流れる面積が大きいので液抵抗は小さい
ことが分かる。このことは軸の長手方向に見かけ上、堰
を作り被処理液の流れを妨げて、装置内に滞留する時間
を長くする効果がある。このことは樹脂の反応に必要な
反応時間とその間の表面更新作用の時間を十分に得るこ
とができる。また、被処理物質の反応により発生する副
成物は副成物発生ノズル１ｃから排出される。従って、
ポリマーアロイやポリマーブレンド物質を得るのに十分
な反応時間と撹拌力を与えることができ、副成物を排出
するので良質の製造物を得ることができる。

【００２０】次に本発明の他の実施例について図４によ
り説明する。本実施例の目的は装置内に滞留する処理液
の分布量を制御し、樹脂の製造に最適な条件を作り出そ
うとするものである。図４は他の実施例の要部横断平面
図である。本実施例では概略半円板形状の撹拌翼部材１
１ａと１２ａ、１２ａと１３ａの間に設置される雫型の
撹拌翼部材の個数を装置の入口側と出口側とで変化させ
たもので、本実施例では入口側を少なく出口側を多くし
たものである。その他の構成及び作用は図１、図２、図
３の実施例で説明したものと同様の働きをする。本実施
例のように構成すると被処理液は装置の入口側でホール
ドアップが小さく、出口側で大きくなる。そのために、
被処理液が受ける撹拌作用の強さは入口側で大きく出口
側で小さくなる。このことはポリマーアロイを製造する
際に、反応の初期には強い剪断作用を必要とし、中期か
ら最終段階ではそれほど強い剪断作用を必要としないよ
うな反応の場合に最適である。また状況に応じて、雫型
の撹拌翼部材の個数を調整することにより、目的の反応
条件を容易に設定できる。

【００２１】次に本発明の他の実施例について図５、図
６及び図７により説明する。本発明の目的は同一形状の
撹拌翼部材より形成される撹拌翼構成要素の取付け位相
角度を規則的に変化させて処理液の滞留時間を制御する
ものである。本実施例では軸の長手方向に２段に構成し
た例を示す。図５は要部横断平面図、図６はそのIII−I
II断面図、図７はそのIV−IV断面図である。図５におい
て、１は水平状態に設置される横長で概略円筒状の本体
容器で、その外周は熱媒ジャケット等の加熱手段（図示
せず）で覆われ、その内部には長手方向に２本の回転軸
２ａ，２ｂが平行に貫通して同一方向に回転するように
設置される。回転軸２ａには雫形板材の撹拌翼部材１４
ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ等の頭部を貫通してこれら
を偏心状態に複数個積み重ねている。この時１４ａと１
５ａ，１５ａと１６ａ，１６ａと１７ａはそれぞれ１８
０度の位相角を持って取り付けられている。さらに別の
複数個の雫形板材の撹拌翼部材１８ａ，１９ａ，２０
ａ，２１ａ，２２ａ等の頭部を貫通して同様に偏心状態
に複数個積み重ねている。この時１８ａは１７ａの位相
より回転方向に９０度進んだ位置に取り付けられてい
る。さらに、１８ａと１９ａ，１９ａと２０ａ，２０ａ
と２１ａ，２１ａと２２ａはそれぞれ１８０度の位相角
を持って取り付けられている。従って撹拌軸２ａには０
度と１８０度の組合せの撹拌翼部材と９０度と２７０度
の組合せの撹拌翼部材の２段で構成されている。また、
回転軸２ｂにも同様の組合せで複数個の雫形板材の撹拌
翼部材１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ及び、１８ｂ，
１９ｂ，２０ｂ，２１ｂ，２２ｂとで構成されている。
本体容器１の回転軸方向一端部分の底壁には被処理物質
入口ノズル１ａが開口し、他端部分の底壁には抜き出し
スクリュー（図示せず）を内装する被処理物質出口ノズ
ル１ｂが開口し、中央部分の上壁には副成物排出ノズル
（図示せず）が開口する。

【００２２】図６は本体容器１内での回転軸２ａと撹拌
翼部材１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ及び１８ａ，１
９ａ，２０ａ，２１ａ，２２ａの関係を詳細に示してい
る。図７は回転軸２ａ，２ｂ上に設置された撹拌翼部材
の取付け位相角の関係を詳細に示している。各撹拌翼部
材１４ａ，１５ａ…，１４ｂ，１５ｂ…は、回転軸２
ａ，２ｂの回転に伴って回動する場合、平行する２本の
該回転軸２ａ，２ｂの並びの外側領域を回動するときは
その先端が本体容器１の内壁に対向して回動するが、内
側領域を回動するときはその側面が他方の回転軸上の前
後段の撹拌翼部材と軸方向に微小間隙を介して撹拌翼部
材の広い範囲ですれ違うように回動する。即ち、撹拌翼
部材１４ａは入口側の側面を他方の軸上に設置した撹拌
翼部材１５ｂの側面と軸方向に微小間隙を介してすれ違
い、撹拌翼部材１４ａの出口側の側面は他方の軸上に設
置した撹拌翼部材の側面と微小間隙を介してすれ違う。
さらに次の撹拌翼部材１５ａは他方の軸に設置した撹拌
翼部材１４ｂと１６ｂの側面で微小間隙を介してすれ違
う。以下の撹拌部材も同様にして微小間隙を介してすれ
違う。

【００２３】この処理装置において、被処理物質（原材
料）は被処理物質入口ノズル１ａから本体容器１内に供
給され、撹拌翼部材１４ａ，１５ａ…，１４ｂ，１５ｂ
…の回動によって撹拌された後に被処理物質出口ノズル
１ｂから取り出される。この撹拌において、各撹拌翼部
材１４ａ…，１４ｂ…は軸方向に微小間隙を介してすれ
違うときに被処理物質に広い範囲で大きな剪断力を作用
させるので、該被処理物質に広範囲に亘って大きな撹拌
力を与えることができる。従来の押出機型の装置では翼
の半径方向の微小隙間ですれ違う長さが短いので剪断力
が作用する範囲が少なくなっている。そしてこの撹拌に
よる反応で生成されるガス等の副成物は副成物排出ノズ
ルから本体容器１外に排出される。該処理装置にポリマ
ーアロイやポリマーブレンド物質を得る場合には、複数
種類のポリマー、添加剤及び相溶可剤等の物質が被処理
物入口ノズル１ａから本体容器１内に供給され、高速回
動する撹拌翼部材１４ａ…，１４ｂ…相互間及び本体容
器１との間で撹拌される。この時被処理物質は、広範囲
に亘って軸方向に微小間隙を介してすれ違う撹拌翼部材
１４ａ…，１４ｂ…はその先端部分で本体容器１の内壁
や他の側の回転軸２ａ，２ｂの周りの被処理物質を掻き
取るように作用するので、セルフクリーニング作用も得
られ、撹拌の死角がなくなる。さらに軸長手方向に設置
される撹拌翼部材は本体の中央付近から撹拌翼部材の取
付け位相角が９０度ずれて構成されている。このため
に、撹拌翼部材に付着して流れる被処理液はこの位相が
ずれたところで液の流れが遅くなり滞留量が増加する。
また、被処理液の流れは撹拌翼部材の取付け位相角を０
度１８０度と９０度と２７０度の組合せを交互に設定し
た場合よりもショートパスする量が少なくなり、ピスト
ンフロー性が良くなる利点がある。このことは樹脂の反
応に必要な反応時間と均一な製品を製造するために有効
な性能である。結局、良好なポリマーアロイやポリマー
ブレンドを得るのに十分な反応時間と撹拌力を与えるこ
とができ、良質の製造物を得ることができる。

【００２４】次に本発明の他の実施例について図８、図
９、図１０により説明する。本発明の目的は同一形状の
撹拌翼部材より形成される撹拌翼構成要素の取付け位相
角度を規則的に変化させて処理液の滞留時間を制御する
ものである。図８は他の実施例の要部横断平面図であ
る。図９はそのＶ−Ｖ断面図、図１０はそのVI−VI断面
図である。本実施例では撹拌翼部材の取付け位相角を０
度、１８０度である３１ａ，３２ａあるいは３１ｂ，３
２ｂと９０度、２７０度の３３ａ，３４ａあるいは３３
ｂ，３４ｂとの組合せを複数段組合せた場合で４段に構
成した例を示す。本実施例の様に構成にすることにより
撹拌翼部材に付着して流れる被処理液はこの位相がずれ
たところで液の流れが遅くなり滞留量がさらに増加し、
槽内の滞留時間が長くすることができる。また、被処理
液の流れは撹拌翼部材の取付け位相角を０度１８０度と
９０度と２７０度の組合せを交互に設定した場合よりも
ショートパスする量が少なくなり、ピストンフロー性が
良くなる利点がある。このことは樹脂の反応に必要な反
応時間と均一な製品を製造するために有効な性能であ
る。従って、良好なポリマーアロイやポリマーブレンド
を得るのに十分な反応時間と撹拌力を与えることがで
き、良質の製造物を得ることができる。

【００２５】次に本発明の他の実施例について図１１、
図１２、図１３により説明する。本発明の目的は同一形
状の撹拌翼部材より形成される撹拌翼構成要素の取付け
位相角度を規則的に変化させて処理液の滞留時間を制御
するもので、特に撹拌翼部材の個数を各段毎にで変化さ
せて撹拌強さも同時に制御するものある。図１１は他の
実施例の要部横断平面図である。図１２はそのVII−VII
断面図、図１３はそのVIII−VIII断面図である。本実施
例では撹拌翼部材の取付け位相角を０度、１８０度であ
る４１ａ，４２ａあるいは４１ｂ，４２ｂと９０度、２
７０度の４３ａ，４４ａあるいは４３ｂ，４４ｂとの組
合せを複数段組合せた例で一つの段に設置する撹拌翼部
材の個数を装置の入口側と出口側とで変化させたもの
で、本図の実施例ではでは入口側を少なく出口側を多く
したものである。さらに目的に応じては撹拌翼部材同士
がすれ違う隙間の大きさを入口側で小さく、出口側で大
きくしても剪断強さを制御できる。本実施例のように構
成すると被処理液は装置の入口側でホールドアップが小
さく、出口側で大きくなる。そのために、被処理液が受
ける撹拌作用の強さは入口側で大きく出口側で小さくな
る。このことはポリマーアロイを製造する際に、反応の
初期には強い剪断作用を必要とし、中期から最終段階で
はそれほど強い剪断作用を必要としないような反応の場
合に最適である。また状況に応じて、雫型の撹拌翼部材
の個数を調整することにより、目的の反応条件を容易に
設定できる。

【００２６】次に本発明の他の実施例について図８、図
９、図１０、図１４及び図１５により説明する。本発明
の目的は微小隙間ですれ違う撹拌翼部材の表面状態を調
整して、表面で発生する撹拌熱量を制御するものであ
る。図８、図９、図１０については前述の他の実施例に
て説明したものと同様の構成及び作用で、特に本実施例
では撹拌翼部材の表面に凹凸上の溝を形成したものであ
る。また図１４、図１５は本発明の詳細な実施例を示す
ものである。図８において、１は水平状態に設置される
横長で概略円筒状の本体容器で、その外周は熱媒ジャケ
ット等の加熱手段（図示せず）で覆われ、その内部には
長手方向に２本の回転軸２ａ，２ｂが平行に貫通して同
一方向に回転するように設置される。回転軸２ａには図
９に示すように雫形板材の撹拌翼部材３１ａ，３２ａ，
３３ａ，３４ａ，３５ａ等の頭部を貫通してこれらを偏
心状態に複数個積み重ねている。この時３１ａと３２ａ
はそれぞれ１８０度の位相角を持って取り付けられてい
る。さらに別の複数個の雫形板材の撹拌部材３３ａ，３
４ａ等の頭部を貫通して同様に偏心状態に多段に積み重
ねている。この時３３ａは３２ａの位相より回転方向に
９０度ずらした位置に取り付けられている。さらに、３
３ａと３４ａ等はそれぞれ１８０度の位相角を持って取
り付けられている。従って撹拌軸２ａには０度と１８０
度の組合せの撹拌翼ブロックと９０度と２７０度の組合
せの撹拌翼ブロックの２種類のブロックで構成され、こ
れらを４段組合せている。この段数や撹拌翼部材の個数
については処理する液の種類や操作条件に応じて決定さ
れる。また、回転軸２ｂにも同様の組合せで複数個の雫
形板材の撹拌翼部材３１ｂ，３２ｂ，及び、３３ｂ，３
４ｂとで構成されている。本体容器１の回転軸方向一端
部分の底壁には被処理物質入口ノズル１ａが開口し、他
端部分の底壁には抜き出しスクリュー（図示せず）を内
装する被処理物質出口ノズル１ｂが開口し、中央部分の
上壁には副成物排出ノズル（図示せず）が開口する。図
９は本体容器１内での回転軸２ａと撹拌翼部材３１ａ，
３２ａ，３３ａ，３４ａの関係を詳細に示している。図
１０は回転軸２ａ，２ｂ上に設置された撹拌翼部材の取
付け位相角の関係を詳細に示している。各撹拌翼部材３
１ａ，３２ａ…，３１ｂ，３２ｂ…は、回転軸２ａ，２
ｂの回転に伴って回動する場合、平行する２本の該回転
軸２ａ，２ｂの並びの外側領域を回動するときはその先
端が本体容器１の内壁に対向して回動するが、内側領域
を回動するときはその側面が他方の回転軸上の前後段の
撹拌翼部材と軸方向に微小間隙を介して広い範囲ですれ
違うように回動する。即ち、撹拌翼部材３１ａは入口側
の側面を他方の軸上に設置した撹拌翼部材３２ｂの側面
と軸方向に微小間隙を介してすれ違い、撹拌翼部材３１
ａの出口側の側面は他方の軸上に設置した撹拌翼部材の
側面と微小間隙を介してすれ違う。さらに次の撹拌ブロ
ックの撹拌翼部材３４ａは他方の軸に設置した撹拌翼部
材３５ｂと３３ｂの側面で微小間隙を介してすれ違う。
以下の撹拌翼部材も同様にして微小間隙を介してすれ違
う。

【００２７】図１４は撹拌翼部材３１ａ，３１，３２
ａ，３２ｂ，……の表面に形成された凹凸状の溝を示し
たものである。該溝は回転中心から放射状に外周部へ伸
びていき、回転方向よりわずかに後退する様に形成され
ている。図１５は撹拌翼部材３３ｂのIX−IXX断面と他
方の軸上にある撹拌翼部材３４ａの断面を示したもので
ある。撹拌翼部材３３ｂと３４ａ間の隙間は表面に形成
された凹凸状の溝により両者の隙間は広い隙間ｄ₂と狭
い隙間ｄ₁が回転により交互に現われる。溝の幅や高さ
については処理する物質や操作条件により、決定される
ものである。

【００２８】この処理装置において、被処理物質（原材
料）は被処理物質入口ノズル１ａから本体容器１内に供
給され、撹拌翼部材３１ａ，３２ａ…，３１ｂ，３２ｂ
…の回動によって撹拌された後に被処理物質出口ノズル
１ｂから取り出される。この撹拌において、各撹拌翼部
材３１ａ…，３１ｂ…は軸方向に微小間隙を介してすれ
違うときに被処理物質に広い範囲で大きな剪断力を作用
させるので、該被処理物質に広範囲に亘って大きな撹拌
作用を与えることができる。従来の押出機型の装置では
翼の半径方向の微小隙間ですれ違う長さが短いので剪断
力が作用する範囲が少なくなっている。そしてこの撹拌
による反応で生成されるガス等の副成物は副成物排出ノ
ズル（図示せず）から本体容器１外に排出される。該処
理装置にポリマーアロイやポリマーブレンド物質を得る
場合には、複数種類のポリマー、添加剤及び相溶可剤等
の物質が被処理物入口ノズル１ａあるいは添加剤投入ノ
ズル（図示せず）から本体容器１内に供給され、高速回
動する撹拌翼部材３１ａ…，３１ｂ…相互間及び本体容
器１との間で撹拌される。この時被処理物質は、広範囲
に亘って軸方向に微小間隙を介してすれ違う撹拌翼部材
３１ａ…，３１ｂ…はその先端部分で本体容器１の内壁
や他の側の回転軸２ａ，２ｂの周りの被処理物質を掻き
取るように作用するので、セルフクリーニング作用も得
られ、撹拌の死角がなくなる。さらに軸長手方向に設置
される撹拌ブロックは本体内に多段に構成され、撹拌ブ
ロックの撹拌翼部材の取付け位相角が９０度ずれて構成
されている。このために、撹拌翼部材に付着して流れる
被処理液はこの位相がずれたところで液の流れが遅くな
り滞留量が増加する。また、被処理液の流れは撹拌翼部
材の取付け位相角を０度、１８０度と９０度、２７０度
の組合せを１組ごとに交互に設定した場合よりも複数個
の撹拌翼部材をまとめてブロック化し該ブロックごとに
位相をずらした方がショートパスする量が少なくなり、
ピストンフロー性が良くなる利点がある。このことは樹
脂の反応に必要な反応時間と均一な製品を製造するため
に有効な性能である。従って、良好なポリマーアロイや
ポリマーブレンドを得るのに十分な反応時間と撹拌力を
与えることができ、良質の製造物を得ることができる。
さらに、微小な隙間の中を高速回転で撹拌し、強い剪断
力を処理液に与えると処理液は撹拌熱で温度上昇を起こ
してしまうのでこの温度上昇は処理する物質によっては
熱劣化や異常反応の原因となるので温度上昇はできるだ
け少ない方が望ましい。本発明の実施例に示したように
撹拌翼部材の表面に凹凸状の溝を設置すると隙間の大き
さがｄ₁からｄ₂、さらにｄ₁、ｄ₂と繰り返し変化するの
で、一定の隙間ｄ₁で撹拌するより撹拌熱の発生熱量を
少なくでき、処理液の温度上昇を低くすることが出来
る。また図１４に示したように凹凸状の溝を放射状に形
成し、回転方向より後退して設置することにより、処理
液の一部が撹拌翼部材の凹部に入り込み、微小隙間ｄ₁
を流れる流れと、凹部の溝の中を半径方向に流れる流れ
の二つが発生し、処理液の混合作用が強化、促進される
利点がある。

【００２９】次に本発明の他の実施例について図１６、
図１７により説明する。本発明の目的は撹拌翼部材表面
の凹凸と微小隙間の大きさを変化させることにより撹拌
熱量を制御するものである。図１６は他の実施例の要部
横断平面図である。図１７はそのＸ−Ｘ断面図である。
本実施例では撹拌翼部材の取付け位相角は０度、１８０
度及び９０度、２７０度で撹拌ブロック数は４段に構成
した例を示しており、入口側の撹拌ブロック２段と出口
側の撹拌ブロック２段の撹拌翼部材の隙間を変化させた
ものである。本実施例では入口側の隙間ｄ₃を出口側の
隙間ｄ₄より小さくなる様に構成し、前半部と後半部で
剪断強さを変えたものである。ポリマーアロイ等では一
般に前半で樹脂同士の混合撹拌作用を主体にし、後半部
で樹脂同士の反応を主体とすることが多い。そのために
後半部で反応が進み、処理液の粘度が増加するので、隙
間が一定だと後半部で発熱量が増加する。そこで本発明
の様に後半部の隙間を広くすることにより、発熱量の増
加を減少させることが出来る。また前述の様に撹拌翼部
材の表面に凹凸を付けることにより、発熱量を低く押さ
えることがさらに効果的となる。本実施例で示した発明
は図１，図４、図５，図８，図１１の実施例にも適用で
き同様の効果を得ることが可能である。

【００３０】次に本発明の他の実施例について図１８、
図１９により説明する。本発明の目的は撹拌翼部材の板
厚を調整して、撹拌翼部材の設置数を変化せることによ
り撹拌熱量を制御するものである。図１８は他の実施例
の要部横断平面図である。図１９はそのXI−XI断面図で
ある。本実施例では撹拌翼部材の取付け位相角を０度、
１８０度及び９０度、２７０度で撹拌ブロック数は４段
に構成した例を示しており、入口側の撹拌ブロック２段
と出口側の撹拌ブロック２段の撹拌翼部材の板厚を変化
させたものである。本実施例では入口側の板厚ｔ₁を出
口側の板厚ｔ₂より薄くなる様に構成し、前半部の撹拌
翼部材の枚数を多くし、処理液の剪断作用面積を後半部
より多くしたものである。この様な構成にすることによ
り前半部と後半部で撹拌作用による発熱量を制御するこ
とが可能となる。本実施例で示した発明は図１，図４、
図５，図８，図１１，図１６の実施例にも適用でき同様
の効果を得ることが可能である。

【００３１】次ぎに本発明の他の実施例について図２
０、図２１により説明する。本発明の目的は撹拌翼部材
の板幅を軸の長手方向で変化させて剪断強さを制御する
ものである。図２０は他の実施例の要部縦断面図、図２
１はその撹拌ブロックのXII−XII横断面図である。本実
施例では撹拌翼部材の取付け位相角を０度、１８０度及
び９０度、２７０度で撹拌ブロック数は４段に構成した
例を示しており、図２１に示すように後半の撹拌翼部材
４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａと前半の撹拌翼部材５
０ａ，５１ａ，５２ａ，５３ａを入口側の撹拌ブロック
２段と出口側の撹拌ブロック２段の撹拌翼部材の表面積
を変化させたものである。本実施例では入口側の撹拌翼
部材の表面積を出口側の撹拌翼部材の表面積より大きく
なる様に構成し、前半部の撹拌翼部材による剪断作用面
積を大きくし、処理液の剪断作用面積を後半部より多く
したものである。この様な構成にすることにより前半部
と後半部で撹拌作用による発熱量を制御つまり剪断強さ
を制御することが可能となる。このことはポリマーアロ
イを製造する際に、反応の初期には強い剪断作用を必要
とし、最終段階ではそれほど強い剪断作用を必要としな
いような反応の場合に最適である。また状況に応じて、
雫型の撹拌翼部材の個数を調整することにより、目的の
反応条件を容易に設定できる。本実施例で示した発明は
図１，図４、図５，図８，図１１，図１６，図１８の実
施例にも適用でき同様の効果を得ることが可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明は、撹拌翼を構成す
る撹拌翼部材である偏心板が本体容器内で回動して軸方
向に微小間隙を介してすれ違うときに被処理物質に広い
範囲に亘って大きな剪断力を与えると共に、軸の長手方
向に撹拌翼表面積の異なる撹拌翼部材を多段に配置する
ことにより被処理液の滞留時間を長くすることができ
る。また本発明は、軸の長手方向に複数段配置した撹
拌翼構成要素の取付け位相角を換えることにより被処理
液の滞留時間を長くすることができる。

【００３３】さらに本発明は、撹拌翼を構成する撹拌翼
構成部材の表面に凹凸や溝を形成して撹拌ブロックを構
成し、軸の長手方向に複数段配置した撹拌ブロックの取
付け位相角を変えたり、撹拌翼構成部材の隙間や撹拌翼
構成部材の板厚及び板幅を変えることにより被処理液に
与える剪断強さを制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の高粘性物質連続処理装置の要
部横断平面図である。

【図２】図１のＩ−Ｉ断面図である。

【図３】図１のII−II断面図である。

【図４】本発明の他の実施例の高粘性物質連続処理装置
の要部横断平面図である。

【図５】本発明の他の実施例の高粘性物質連続処理装置
の要部横断平面図である。

【図６】図５のIII−III断面図である。

【図７】図５のIV−IV断面図である。

【図８】本発明の他の実施例の高粘性物質連続処理装置
の要部横断平面図である。

【図９】図８のＶ−Ｖ断面図である。

【図１０】図８のVI−VI断面図である。

【図１１】本発明の他の実施例の高粘性物質連続処理装
置の要部横断平面図である。

【図１２】図１１のVII−VII断面図である。

【図１３】図１１のVIII−VIII断面図である。

【図１４】本発明の他の実施例の詳細構成図である。

【図１５】図１４のIX−IX断面図である。

【図１６】本発明の他の実施例の高粘性物質連続処理装
置の要部横断平面図である。

【図１７】図１６のＸ−Ｘ断面図である。

【図１８】本発明の他の実施例の高粘性物質連続処理装
置の要部横断平面図である。

【図１９】図１８のXI−XI断面図である。

【図２０】本発明の他の実施例の高粘性物質連続処理装
置の要部縦断平面図である。

【図２１】図２０のXII−XII断面図である。

【符号の説明】

１…本体容器、１ａ…被処理物質入口ノズル、１ｂ…被
処理物質出口ノズル、１ｃ…副成物排出ノズル、２ａ，
２ｂ…回転軸、３ａ，３ｂ，１０ａ，１０ｂ，１１ａ，
１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ…半円板形状
撹拌翼部材、１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ…２１
ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ…雫形形状撹拌翼部材、３
１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ…３５ａ，３５ｂ…雫形
形状撹拌翼部材、４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ…４
４ａ，４４ｂ…雫形形状撹拌翼部材、５０ａ，５０ｂ，
５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ…雫形形状撹拌翼部
材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木下高年山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者山中克久山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者吉川尚志山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者井原一夫山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水平状態に設置される概略円筒状容器と、
該容器の長手方向に設置された２本の回転軸と、その外
周端が前記容器の内壁に微小間隙を介して回動するよう
に前記各回転軸に多段に設けられた撹拌翼とを備えた高
粘性物質の連続処理装置において、前記各回転軸に設け
る撹拌翼は、回転方向に所定の位相角を持たせて該回転
軸に複数個配置され、その回動によって他方の回転軸の
ものと軸方向に微小間隙を介してすれ違う偏心板を備
え、該偏心板の形状は概略半円形状と雫形状であること
を特徴とする高粘性物質の連続処理装置。
【請求項２】請求項１において前記回転軸の一つに複数
個配置される偏心板は一枚の概略半円形状の偏心板と複
数の雫型の偏心板とで一段の撹拌翼構成部材を形成し、
該撹拌翼構成部材を多段に設けることにより撹拌翼を構
成することを特徴とする高粘性物質の連続処理装置。
【請求項３】請求項２において前記回転軸に複数個配置
される撹拌翼部材は一方の回転軸に一枚の概略半円形状
の偏心板と複数の雫型の偏心板とで撹拌翼構成部材を形
成し、同一軸上の偏心板の取付位相角度を１８０度の位
相差で設け、他方の回転軸に構成した撹拌翼部材の偏心
板の取付位相角度は一方の軸の同一位置の偏心板の取付
位相角度と同一の位相となるように構成したことを特徴
とする高粘性物質の連続処理装置。
【請求項４】請求項３において前記回転軸に複数個配置
される一枚の概略半円形状の偏心板と複数の雫型の偏心
板撹拌翼部材のうち雫型の偏心板部材の数を装置入り口
側で少なく、出口側で、多くなるように撹拌翼部材を配
置することを特徴とする高粘性物質の連続処理装置。
【請求項５】水平状態に設置される概略円筒状容器と、
該容器の長手方向に設置された２本の回転軸と、その外
周端が前記容器の内壁に微小間隙を介して回動するよう
に前記各回転軸に多段に設けられた撹拌翼とを備えた高
粘性物質の連続処理装置において、前記各回転軸に設け
る撹拌翼は、回転方向に所定の位相角を持たせて該回転
軸に一段の撹拌翼構成要素として複数段連続して配置
し、該撹拌翼構成要素の次の段は撹拌軸の回転方向の取
付け位相角をずらして設置され、他方の回転軸にも一方
の回転軸と同一の構成により取り付けられ、その回動に
よって相対する撹拌翼同士が微小間隙を介してすれ違う
ように構成され、該撹拌翼は偏心板より形成され、該偏
心板の形状は概略雫形状であることを特徴とする高粘性
物質の連続処理装置。
【請求項６】請求項５において前記回転軸に複数個配置
された偏心板より構成される一段の撹拌翼構成要素を回
転方向に取付け位相角度をずらして多段に設置して撹拌
翼を構成することを特徴とする高粘性物質の連続処理装
置。
【請求項７】請求項６において前記回転軸に多段に配置
される雫型の偏心板部材の数を装置入り口側で少なく、
出口側で、多くなるように撹拌翼部材を配置することを
特徴とする高粘性物質の連続処理装置。
【請求項８】請求項１または２または３または４または
５または６または７において、前記２本の回転軸は同一
方向に回転することを特徴とする高粘性物質の連続処理
装置。
【請求項９】水平状態に設置される概略円筒状容器と、
該容器の長手方向に設置された２本の回転軸と、その外
周端が前記容器の内壁に微小間隙を介して回動するよう
に前記各回転軸に多段に設けられた撹拌翼とを備えた高
粘性物質の連続処理装置において、前記各回転軸に設け
る撹拌翼は、実質的に垂直に相対して取り付けられた厚
肉状の撹拌体より構成され、該撹拌体は１８０度の取付
け位相角度で複数個連続して一つの撹拌ブロックを構成
し、相対する回転軸に同一の取付け位相角で設けた撹拌
ブロックとで回転中にお互いの撹拌体で微小隙間を構成
しながら回転し、かつ、該回転軸には多段の撹拌ブロッ
クを設け、各撹拌ブロックは９０度の取付け角度で撹拌
翼を構成し、前記回転軸に複数個配置された厚肉状の撹
拌体は概略雫型形状で、撹拌体表面には凹凸が形成され
ていることを特徴とする高粘性物質の連続処理装置。
【請求項１０】請求項９において前記回転軸に複数個配
置された厚肉状の撹拌体は概略雫型形状で、撹拌体表面
には回転中心から外周部に向かって凹凸の溝が連続して
形成されることを特徴とする高粘性物質の連続処理装
置。
【請求項１１】水平状態に設置される概略円筒状容器１
と、該容器の長手方向に設置された２本の回転軸２ａ，
２ｂと、その外周端が前記容器の内壁に微小間隙を介し
て回動するように前記各回転軸に設けられた多数の撹拌
翼部材２９ａ，２９ｂ，３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１
ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４
ｂ，３５ａ，３５ｂ等から構成される撹拌翼とを備えた
高粘性物質の連続処理装置において、前記回転軸２ｂに
設ける撹拌翼部材は２９ｂ，３０ｂ，３１ｂ，３２ｂ等
が回転方向に１８０度位相角を持たせて取り付けられ一
組の撹拌翼構成要素を構成し、次の撹拌翼部材３３ｂ，
３４ｂ，３５ｂ，３６ｂ等も回転方向に１８０度位相角
を持たせて取り付けられ別の一組の撹拌翼構成要素を構
成し、前の組の撹拌翼構成要素と次の組の撹拌翼構成要
素の取付け角度は９０度の位相差で複数組連続して配置
し、他方の回転軸２ａにも同様の構成方法で撹拌翼部材
が取り付けられ、その回動によって相対する軸の撹拌翼
部材同士が微小間隙を介してすれ違うように構成され、
該撹拌翼部材は偏心板より形成され、該偏心板の形状は
概略雫形状であることを特徴とする高粘性物質の連続処
理装置。
【請求項１２】請求項３または請求項６または請求項９
または請求項１０または請求項１１において、相対する
撹拌体によって形成される隙間を各撹拌ブロック間で変
化させるたことを特徴とする高粘性物質の連続処理装
置。
【請求項１３】請求項１２において、各撹拌ブロック間
で撹拌体の形状を装置の入口側で雫型の隙間を狭くし、
出口側で隙間を広くすることを特徴とする高粘性物質の
連続処理装置。
【請求項１４】請求項９または請求項１０または請求項
１１または請求項１２または請求項１３において、各撹
拌ブロック間に設置される撹拌体の板厚を撹拌ブロック
ごとに変化させたことを特徴とする高粘性物質の連続処
理装置。
【請求項１５】請求項９または請求項１０または請求項
１１または請求項１２または請求項１３または請求項１
４において、各撹拌ブロックの撹拌体の表面形状あるい
は板幅を撹拌ブロックごとに変化させたことを特徴とす
る高粘性物質の連続処理装置。