JPH1029213A - 液状材料連続混合装置 - Google Patents

液状材料連続混合装置

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JPH1029213A
JPH1029213A JP8184345A JP18434596A JPH1029213A JP H1029213 A JPH1029213 A JP H1029213A JP 8184345 A JP8184345 A JP 8184345A JP 18434596 A JP18434596 A JP 18434596A JP H1029213 A JPH1029213 A JP H1029213A
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liquid
casing
gap
liquid material
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Koichi Ishida
浩一 石田
Toru Imaizumi
徹 今泉
Tsugio Nozoe
次雄 野副
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Dow Corning Toray Silicone Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単一の液状材料や２種以上の液状材料を連続
的に混合することができ、混合液の温度及び圧力を高い
応答性と高い精度で制御でき、混合液の混合度合に変化
を与えず、材料の滞留部が少なく、前後工程への影響が
少ない液状材料連続混合装置を提供する。 【解決手段】 円錐形内面２ａと円錐形頂点部の吐出口
２ｂとを有するケーシング２と、円錐形の軸心Ｚを中心
に回転駆動されかつ円錐形内面と頂角がほぼ等しい円錐
外面３ａを有するロータ３と、吐出口から離れた位置の
ケーシングとロータの間隙に連通した供給通路９ａ，９
ｂを有し供給通路を介して１種以上の液状混合材料Ａ，
Ｂを圧送する圧送装置４と、ロータとケーシング間の軸
方向間隙を変化させる間隙制御装置５とを備え、ロータ
を回転駆動しながら、ロータとケーシング間の軸方向間
隙を変化させ、これにより内部の圧力及び温度を制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単一の液状材料や
２種以上の液状材料を連続的に混合する液状材料連続混
合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、ガスケット発泡体を形成するた
めに主剤と硬化剤を混合する場合のように、単一の液状
材料や２種以上の液状材料を連続的に混合することが、
従来からゴム成型産業や樹脂成形産業等において広く行
われている。例えば、特公昭５３−１５９４２号の「流
体成分混合ノズル」は、相互に接触すると反応して迅速
に高粘度をもち或いは硬化する複数の流体成分を混合す
るためのノズルであり、円錐形の内面を有するハウジン
グと、該ハウジング内で軸心を中心に回転する円錐形ロ
ータとからなり、ロータの表面に凹部，フィン，及び溝
を備えて、複数の反応性流体成分を溶剤なしに連続的に
混合するようになっている。
【０００３】また、特開平２−４３００８号の「回転円
錐体を有する樹脂押し出し装置」は、外表面が円錐面で
ありその中心軸を回転軸とする回転体と、該円錐面と狭
い間隙をもって対面する円錐面を内表面とする固定体と
からなり、回転体と固定体の円錐面の間隙において回転
体の回転によって樹脂原料を混合し押し出すようになっ
ている。
【０００４】更に、特開平３−９４８７６号の「ガスケ
ット発泡体の形成方法」は、表面に溝が刻設された回転
子を内部に備え、底部にノズルが形成された混合室に主
剤と硬化剤の二液からなる発泡性樹脂をそれぞれ別々に
送液して両液を混合し、得られる混合液をノズルから被
塗物のシール個所に吐出するものである。更にまた、特
開平６−９９５０９号の「シリコーン発泡体の製造装
置」は、特開平３−９４８７６号における１回の塗布毎
に、塗布装置の混合室及びノズル部内を溶剤で洗浄しな
ければならない問題点を解決したものであり、混合機か
ら吐出ノズルに通ずる液送ホースの周囲に予備加熱装置
を設けたものである。
【０００５】従来の液状材料連続混合装置では、混合時
の混合装置内部の温度，圧力或いは混合液内の粒子径等
を一定範囲内に制御する手段として、混合装置のケー
シングに熱媒ジャケットを設け熱媒の温度，流量を制御
する（熱媒制御），混合装置のロータ回転数を制御す
る（ロータ回転制御），混合装置の混合液出口に絞り
を設け調圧する（絞り制御），或いは材料供給量を制
御する（材料流量制御），等の手段が用いられたり試み
られていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の手段では、熱媒制御による温度調整では応答性が悪
い、ロータ回転制御によりロータ回転数を変えると混
合材料に加える混合度合が変化してしまう、絞り制御
では、出口に絞りを設けることにより材料の滞留部が増
大してしまう、材料流量制御では、材料供給量の変化
により混合の前後工程に影響を及ぼしてしまう、等の問
題点があった。また、特に混合に伴って早い化学反応を
生じる場合（例えば、反応により硬化するような場合）
には、混合装置内部の温度，圧力等の制御に高い応答性
と高い精度が求められるため、従来の手段ではこの要望
に応じられない問題点があった。更に、従来の手段で
は、液状材料が粒状物を含有する場合に混合液内粒子径
を制御できなかった。
【０００７】本発明は、上述した種々の問題点を解決す
るために創案されたものである。すなわち本発明の目的
は、単一の液状材料や２種以上の液状材料を連続的に混
合することができ、かつ液状材料の混合液の温度及び圧
力を高い応答性と高い精度で制御できる液状材料連続混
合装置を提供することにある。また、本発明の別の目的
は、液状材料の混合液の温度及び圧力を制御でき、かつ
混合液の混合度合に変化を与えず、材料の滞留部が少な
く、前後工程への影響が少ない液状材料連続混合装置を
提供することにある。更に、本発明の別の目的は、温度
および圧力と共に、液状材料の混合液内粒子径を制御で
きる液状材料連続混合装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、連続混合
を行う混合装置のロータの形状が回転軸の軸心を中心と
し、かつ混合液の吐出側が頂点になる向きの円錐或いは
円錐台形状であり、かつケーシングの内面形状がロータ
形状に合わせた円錐台形状であり、ケーシングの円錐台
の頂角はロータの頂角と等しいか或いは極端に違わない
頂角であり、かつロータ或いはケーシングを回転軸の軸
方向に沿って移動させ、ロータとケーシング間の間隙を
調整することで達成される。
【０００９】すなわち、本発明によれば、円錐形内面を
有し該円錐形の頂点部に吐出口を有するケーシングと、
前記円錐形の軸心を中心に回転駆動されかつ円錐形内面
と頂角がほぼ等しい円錐外面を有するロータと、前記吐
出口から離れた位置のケーシングとロータの間隙に連通
した供給通路を有し該供給通路を介して１種以上の液状
混合材料を圧送する圧送装置と、前記ロータとケーシン
グ間の軸方向間隙を変化させる間隙制御装置と、を備
え、ロータを回転駆動しながら、ロータとケーシング間
の軸方向間隙を変化させ、これにより内部の圧力及び温
度を制御する、ことを特徴とする液状材料連続混合装置
が提供される。
【００１０】本発明の好ましい実施形態によれば、液状
材料の混合液の圧力，温度及び／又は混合液内粒子径を
計測するセンサーを備え、該センサーにより混合液の内
圧，温度及び／又は混合液内粒子径をリアルタイムで計
測し、各センサーの計測値を所定の範囲に保持するよう
に、ロータを軸方向に移動しロータとケーシング間の間
隙を制御する。
【００１１】また、ロータとケーシング間の間隙が変化
し、これにより混合装置内の混合液容積が変化して混合
液の滞留時間が変化することに対応して、ロータの回転
数を可変制御し、混合液に加える総せん断力を一定に保
持する。
【００１２】上記本発明の構成によれば、混合液の温度
或いは圧力を上昇させる場合には、ロータとケーシング
間の間隙が狭くなる方向にロータ或いはケーシングを回
転軸の軸方向に移動させることで、混合液の温度，圧力
を高め、所定の範囲内に高い応答性と高い精度で容易に
制御することができる。また、液状材料が粒状物を含有
する場合に混合装置内の混合液内粒子径を制御する場合
においても、同様にロータとケーシング間の間隙を制御
することで混合液中の粒子径を制御することができる。
【００１３】更に、ロータとケーシング間の間隙を制御
することで混合液の滞留時間が変化し混合液の混合度合
に変化を生じる場合においては、ロータの回転数をロー
タとケーシング間の間隙調整とを同期させ、混合液の混
合装置内での滞留時間の増減に合わせて混合液を加える
総せん断力が一定になるように制御することで一定範囲
に制御できる。
【００１４】また、混合の終了時にロータとケーシング
の間隙を最小に狭めることで、該混合装置内の混合液の
残量を最小にでき、混合装置停止時の洗浄工程を短時間
で簡単に行うことができる。また、ロータの表面にディ
ンプルのような凹凸を設けることで混合力を増大させる
ことができる。このような本発明による連続混合装置
は、液状材料の粘度が１０センチポイズ以上の場合にお
いて効果的であり、１，０００センチポイズ以上の場合
において一層効果的であり、また、液状材料が硬化性の
液状材料において効果的である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略す
る。図１は、本発明による液状材料連続混合装置の第１
実施形態を示す断面図である。この図において、本発明
の液状材料連続混合装置１は、ケーシング２，ロータ
３，圧送装置４，及び間隙制御装置５を備えている。
【００１６】ケーシング２は、円錐形内面２ａとこの円
錐形の頂点部に設けられた吐出口２ｂとを有している。
ロータ３は、回転軸３ｂを支持する軸受６により円錐形
の軸心Ｚを中心に回転可能に支持されており、回転駆動
装置７（例えば電動機）により回転駆動されるようにな
っている。なお、この図で８は軸シールであり、液状混
合材料の軸受６への侵入を防止している。
【００１７】ロータ３は、この第１実施形態では、ケー
シング２の円錐形内面２ａと頂角がほぼ等しい円錐外面
３ａを有している。なお、後述するように円錐形内面２
ａと円錐外面３ａとの頂角は必ずしも一致する必要はな
く、極端に違わない頂角（例えば頂角の差が１５°以
内）であればよい。また、この図では、ロータ３は円錐
形をしているが、切頭円錐形すなわち円錐台形状であっ
てもよい。
【００１８】圧送装置４は、例えば圧力ポンプ４ａと混
合材料容器４ｂからなり、ケーシング２の吐出口２ｂか
ら離れた位置のケーシングとロータの間隙に連通した供
給通路９ａ，９ｂを有し、供給通路を介して１種以上の
混合材料を圧送するようになっている。液状混合材料は
この例では、主剤Ａと硬化剤Ｂである。また、間隙制御
装置５は、ロータ３とケーシング２の少なくとも一方を
軸方向に移動し、ロータ３とケーシング２の間の軸方向
間隙を変化させるようになっている。この間隙制御装置
５は、例えば、直動シリンダと制御装置で構成すること
ができる。
【００１９】図１に示すように、本発明の液状材料連続
混合装置１は、更に、混合液の圧力Ｐ，温度Ｔ及び／又
は混合液内粒子径ｄを計測するセンサー１０ａ，１０
ｂ，１０ｃを備え、これらのセンサーにより混合液の内
圧Ｐ，温度Ｔ及び／又は混合液内粒子径ｄをリアルタイ
ムで計測し、各センサー１０ａ，１０ｂ，１０ｃの計測
値を間隙制御装置５に伝達し、これらの計測値を所定の
範囲に保持するように、ロータ３を軸方向に移動しロー
タ３とケーシング２の間隙を制御するようになってい
る。
【００２０】上述したように図１の連続混合装置は、ロ
ータ３の円錐形外面３ａの頂角とケーシング２の円錐形
内面２ａの頂角が等しい場合である。また、この実施形
態は、主剤Ａと硬化剤Ｂの２液からなる硬化性液状材料
を混合する例である。更に、混合完了後の洗浄工程のた
めの洗浄液注入口１１を設けている。
【００２１】図２は図１のＡ−Ａ線における断面図であ
る。この図において、供給通路９ａ，９ｂは、主剤Ａと
硬化剤Ｂの注入口（供給通路）である。硬化剤Ｂの注入
口９ｂは、主剤Ａの注入口９ａの反対側に位置し、かつ
ケーシング２の側面に設けられている。この構成によ
り、軸シール部８に混合液Ｃが流れ込み、この部分で硬
化するのを防止することができる。なお、主剤Ａと硬化
剤Ｂの注入口の位置、及び洗浄液Ｄの洗浄液注入口１１
の位置は、この図の位置に限定されず、自由に変更する
ことができる。
【００２２】図１及び図２の実施形態において、混合時
の反応進行度を制御するために混合液の圧力Ｐを一定範
囲に制御する際には、混合液圧力Ｐが上昇傾向の場合に
は、ロータ３をロータ回転軸３ｂをロータ３とケーシン
グ２の間の間隙が広がる方向に移動させ、また、逆に混
合液圧力Ｐが下降傾向の場合には、ロータ３のロータ回
転軸３ｂをロータ３とケーシング２の間の間隙が狭まる
方向に移動することで制御することができる。また、反
応進行度を制御するために混合液の温度Ｔを一定範囲に
制御する際においても、同様の操作を行うことで実現で
きる。
【００２３】更に、反応によって混合液内に発生した反
応ガスを混合液内で攪拌分散させる場合や、より細かな
気泡粒径での分散が必要な場合には、ロータ３のロータ
回転軸３ｂをロータ３とケーシング２の間の間隙が狭ま
る方向に移動させることで実現できる。また、混合作業
後、硬化性液状材料の混合物が装置内で硬化し堆積しな
いように洗浄を行う必要があるが、その際にロータ３を
ケーシング２との間隙が最小になるように狭めることで
装置内の混合物を混合液吐出口２ｂより排出させること
ができ、装置内の洗浄を容易にすることができる。
【００２４】図３は、本発明による液状材料連続混合装
置の第２実施形態を示す図である。この図は、ロータ３
の円錐形外面３ａの頂角よりケーシング２の円錐形内面
２ａの頂角が大きい場合を示している。この実施形態で
は、間欠的に混合吐出を繰り返す場合に、ロータ３を混
合液吐出口２ｂ側に移動して、ロータ３の円錐形先端部
で吐出口２ｂを閉じることにより、混合液が滞留する領
域を最小にしながらＯＮ／ＯＦＦ弁の機能を果たすこと
ができる。
【００２５】上述した本発明の液状材料連続混合装置１
は、混合時に液状の材料、特に主剤と硬化剤からなる硬
化性材料の混合に適用する場合に有効である。また、混
合時に液状の材料、特に主剤と硬化剤の粘度として、１
０センチポイズ以上のものを混合する場合において有用
であり、１，０００センチポイズ以上のものにより適し
ており、５００００センチポイズ以下のものに有用であ
る。
【００２６】本発明に好ましく使用される主剤と硬化剤
からなる硬化性液状材料とは、主剤と硬化剤とが混合さ
れた状態にして常温下に放置するか、加熱するか、紫外
線のような高エネルギーを照射すると架橋反応が進行し
て増粘しついには硬化するような液状材料をいう。この
ような液状材料の代表例として硬化性ポリマー組成物が
あり、室温硬化性ポリマー組成物、熱硬化性ポリマー組
成物、高エネルギー線硬化性ポリマー組成物のいずれで
もよく、硬化後にゴム状になるもの、ゲル状になるも
の、硬質の樹脂状になるもののいずれでもよい。主剤と
硬化剤のいずれか一方または両方に粒状物、例えば、粉
末状充填剤や各種添加剤を含有してもよい。したがっ
て、本発明における液状は、ペースト状をも包含してい
る。
【００２７】かかる硬化性ポリマー組成物の代表例とし
ては、硬化性シリコーン組成物、ポリウレタン樹脂組成
物、エポキシ樹脂組成物、不飽和ポリエステル樹脂組成
物、シラン変性ポリエーテル組成物、シラン変性ポリイ
ソブチレン組成物、ポリサルファイド組成物等が例示さ
れる。これらのうちでも、特に硬化性シリコーン組成物
が好ましい。
【００２８】硬化性シリコーン組成物の代表例として、
（Ａ）（ａ）１分子中に２個以上のアルケル基を有する
オルガノポリシロキサン、（ｂ）補強性充填剤、（ｃ）
白金系触媒を主成分とする主剤と、（Ｂ）（ｄ）１分子
中に２個以上のケイ素原子結合水素原子を含有するオル
ガノハイドロジェンポリシロキサンと、（ｂ）の補強性
充填剤を主成分とする硬化剤とからなり、これら
（Ａ），（Ｂ）両成分を配合して、この混合物を室温下
に放置するか加熱すれば硬化してゴム状、ゲル状または
硬質樹脂状になり得る組成物を挙げることができる。
【００２９】かかる硬化性シリコーン組成物のうちでも
（ａ）成分がジオルガノポリシロキサンであるものは当
業界では付加反応硬化型シリコーンゴム組成物と呼称さ
れていて周知である。かかる硬化性シリコーンゴム組成
物のうちでも付加反応抑制剤を含んでいるものは５０℃
以上に加熱すると硬化が促進され、シリコーンゴムガス
ケット、シリコーンゴムロッド、シリコーンゴムチュー
ブ等のシリコーンゴム成形品になる。
【００３０】硬化性シリコーン組成物が発砲しつつ硬化
してフォームを形成するようなものである場合には、上
記主剤若しくは硬化剤の発泡性付与成分として、例えば
１分子中に２個以上のシラノール基を有するオルガノポ
リシロキサンや有機系発泡剤を加えたものを使用すれば
よい。
【００３１】なお、主剤中の（ａ）成分のアルケニル基
含有オルガノポリシロキサンとしては、両末端ジメチル
ビニルシロキシ基封鎖のジメチルポリシロキサン、両末
端ジメチルビニルシロキシ基封鎖のジメチルシロキサン
- メチルフェニルシロキサン共重合体、両末端ジメチル
ビニルシロキシ基封鎖のジメチルシロキサン- メチルフ
ェニルシロキサン- メチルビニルシロキサン共重合体、
両末端トリメチルシロキシ基封鎖のジメチルシロキサン
- メチルビニルシロキサン共重合体等がある。これら
（ａ）成分の粘度は、２５℃において１００〜１００，
０００センチポイズが好ましい。
【００３２】（ｂ）成分の補強性充填剤は、硬化性シリ
コーン組成物の硬化物の機械的強度を高めるために配合
されるもので、例えば乾式法シリカ、湿式法シリカ等の
微粉末状シリカ、カーボンブラック、コロイド状炭酸カ
ルシウム等が例示される。（ｃ）成分の白金系触媒とし
ては、塩化白金酸、塩化白金酸をアルコールやケトン類
に溶解したもの、塩化白金酸とアルケニルシロキサンの
錯体、塩化白金酸とジケトンもしくはオレフィン等との
錯体が例示される。
【００３３】また硬化剤中の（ｄ）成分のオルガノハイ
ドロジェンポリシロキサンとしては、両末端トリメチル
シロキシ基封鎖のメチルハイドロジェンポリシロキサ
ン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖のジメチルシロキ
サン−メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末
端メチルハイドロジェンシロキシ基封鎖のジメチルシロ
キサン−メチルハイドロジェンシロキサン共重合体等が
例示される。この（ｄ）成分の粘度は、２５℃において
１〜１０，０００センチポイズが好ましい。
【００３４】この（ｄ）成分の配合量は、この（ｄ）成
分中のケイ素原子結合Ｈ2 原子の合計量と（ａ）成分中
の全アルケニル基の合計量とのモル比が（０．５〜：
１）：（２０：１）となるような量が好ましい。この比
が（０．５：１）よりも小さくなると良好な硬化が得難
くなり、この比が（２０：１）を越えると、硬化速度が
速すぎて取り扱いが難しくなる。
【００３５】さらに、硬化性シリコーン組成物として
は、（Ａ’）（ｅ）両末端シラノール基封鎖のジオルガ
ノポリシロキサン、（ｂ）補強性充填剤、（ｃ）縮合反
応促進触媒を主成分とする主剤と、（Ｂ’）（ｆ）加水
分解基含有オルガノシラン若しくはオルガノシロキサン
オリゴマーと、（ｂ）補強性充填剤を主成分とする硬化
剤とからなり、これら（Ａ’），（Ｂ’）両成分を混合
して、この混合物を室温にて放置すれば硬化してゴム状
となり得る組成物、すなわち室温硬化性シリコーンゴム
組成物が挙げられる。かかる室温硬化性シリコーンゴム
組成物は、当業者において周知である。
【００３６】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
【００３７】
【発明の効果】上述したように、本発明の液状材料連続
混合装置によれば、ロータ或いはケーシングを混合回転
軸の軸心方向に沿って移動させ、ロータとケーシング間
の間隙を制御することだけで、混合装置内の温度，圧力
或いは混合液内粒子径等を制御でき。また、混合装置の
停止時の洗浄工程においてロータとケーシング間の間隙
を狭めることで混合装置内の混合液の残量を最小にでき
る、更に、混合液吐出口において間欠混合吐出を繰り返
す場合のＯＮ／ＯＦＦ弁の機能を果たす利点もある。
【００３８】従って、本発明の液状材料連続混合装置
は、単一の液状材料や２種以上の液状材料を連続的に混
合することができ、かつ混合液の温度及び圧力を高い応
答性と高い精度で制御でき、更に混合液の混合度合に変
化を与えず、材料の滞留部が少なく、前後工程への影響
が少なく、かつ温度および圧力と共に混合液内粒子径を
制御できる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液状材料連続混合装置の第１実施
形態を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】本発明による液状材料連続混合装置の第２実施
形態を示す図である。
【符号の説明】
１ 液状材料連続混合装置 ２ ケーシング ２ａ 円錐形内面 ２ｂ 吐出口 ３ ロータ ３ａ 円錐外面 ３ｂ 回転軸 ４ 圧送装置 ５ 間隙制御装置 ６ 軸受 ７ 回転駆動装置 ８ 軸シール ９ａ，９ｂ 供給通路（注入口） １０ａ，１０ｂ，１０ｃ センサー １１ 洗浄液注入口 Ａ 主剤 Ｂ 硬化剤 Ｃ 混合液 Ｄ 洗浄液 Ｚ 軸心
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｋ 105:04 (72)発明者 野副 次雄 千葉県市原市千種海岸２番２ 東レ・ダウ コーニング・シリコーン株式会社研究開発 本部内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 円錐形内面を有し該円錐形の頂点部に吐
    出口を有するケーシングと、前記円錐形の軸心を中心に
    回転駆動されかつ円錐形内面と頂角がほぼ等しい円錐外
    面を有するロータと、前記吐出口から離れた位置のケー
    シングとロータの間隙に連通した供給通路を有し該供給
    通路を介して１種以上の液状混合材料を圧送する圧送装
    置と、前記ロータとケーシング間の軸方向間隙を変化さ
    せる間隙制御装置と、を備え、 ロータを回転駆動しながら、ロータとケーシング間の軸
    方向間隙を変化させ、これにより内部の圧力及び温度を
    制御する、ことを特徴とする液状材料連続混合装置。
  2. 【請求項２】 液状材料が粒状物を含有しており、液状
    材料の混合液の圧力，温度及び／又は混合液内粒子径を
    計測するセンサーを備え、該センサーにより混合液の内
    圧，温度及び／又は混合液内粒子径をリアルタイムで計
    測し、各センサーの計測値を所定の範囲に保持するよう
    に、ロータを軸方向に移動しロータとケーシング間の間
    隙を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の連続
    混合装置。
  3. 【請求項３】 ロータとケーシング間の間隙が変化し、
    これにより混合装置内の混合液容積が変化して混合液の
    滞留時間が変化することに対応して、ロータの回転数を
    可変制御し、混合液に加える総せん断力を一定に保持す
    る、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の連続混合
    装置。
  4. 【請求項４】 液状材料の粘度が１，０００センチポイ
    ズ以上である請求項１乃至３に記載の連続混合装置。
  5. 【請求項５】 液状材料が硬化性液状材料である請求項
    １乃至４に記載の連続混合装置。
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