KR20120022936A - 밀폐식 혼련기 및 혼련 로터 - Google Patents

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Abstract

혼련 로터에서는, 로터부의 회전 방향에 있어서의 긴 날개의 길이(L4)는, 상기 회전 방향에 있어서의 로터부 본체의 전체 길이(L5)의 1/2 길이보다도 크고, 밀폐식 혼련기의 챔버 내부에 있어서 한 쌍의 상기 로터부를 서로 평행하게 배치하여 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 한쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개 중 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 후방측의 말단부와 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개 중 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 전방측의 말단부가 서로 근접과 이격을 교대로 반복하도록 상기 긴 날개가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 로터부의 축 방향에 수직인 하나의 단면에 있어서, 상기 후방측의 말단부와 상기 전방측의 말단부가 한 쌍의 상기 로터부의 축심끼리를 연결하는 선 위에 있어서의 상기 로터부의 회전 방향에 관해서 서로 대향한다.

Description

밀폐식 혼련기 및 혼련 로터 {CLOSED KNEADER AND KNEADING ROTOR}
본 발명은, 밀폐식 혼련기 및 그 혼련 로터에 관한 것이다.
하기 특허 문헌 1에는, 종래의 맞물림형 혼련 로터가 개시되어 있다. 이 특허 문헌 1에 개시된 혼련 로터에서는, 로터의 긴 날개의 길이(l)와 로터의 축 방향 길이(l)와의 비(l/L)가 0.6 이상으로 되어 있고, 또한 로터의 긴 날개의 단부와 로터의 축 방향 단부와의 사이 부분의 축 방향 길이(a)와 상기 L과의 비(a/L)가 0.2 이하로 되어 있다. 그로 인해, 긴 날개에 의한 효율적인 재료의 혼련이 가능해져 있다. 또한, 긴 날개의 양단부로부터 재료의 흐름을 분기시킬 수 있으므로, 재료의 혼련 불균일이 없어진다.
밀폐식 혼련기에 있어서는, 재료의 유동 성능(분배 성능) 및 재료의 전단 성능(분산 성능)의 양쪽이 중요해진다. 그러나 종래의 혼련 로터에 있어서는, 긴 날개의 비틀림 각도를 크게 하면, 유동 성능(분배 성능)은 높아지지만, 전단 성능(분산 성능)에 대해서는 저하되어 버린다.
일본 특허 출원 제2803960호 공보
본 발명의 목적은, 상술한 문제를 해결한 밀폐식 혼련기 및 혼련 로터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 유동 성능 및 전단 성능의 양쪽이 우수한, 밀폐식 혼련기 및 혼련 로터를 제공하는 것이다.
본 발명의 일국면을 따르는 혼련 로터는, 챔버가 내부에 설치된 케이싱을 구비한 밀폐식 혼련기에 사용되는 맞물림형의 혼련 로터이며, 상기 챔버 내에 배치되는 로터부를 구비하고, 상기 로터부는 원기둥 형상의 로터부 본체와, 그 로터부 본체의 표면에 설치된 하나의 긴 날개와 2개의 짧은 날개를 갖고, 상기 로터부의 회전 방향에 있어서의 상기 긴 날개의 길이(L4)는, 상기 회전 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L5)의 1/2 길이보다도 크고, 상기 로터부의 축 방향에 있어서의 상기 긴 날개의 길이(L1)와 상기 축 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L2)와의 비(L1/L2)는 0.6 이상 또한 1 미만이며, 또한 상기 긴 날개의 일단부로부터 상기 로터부 본체의 단부까지의 상기 축 방향에 있어서의 거리(x)와 상기 축 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L2)와의 비(x/L2)는 0보다도 크고 또한 0.2 이하이며, 상기 밀폐식 혼련기의 상기 챔버 내부에 있어서 한 쌍의 상기 로터부를 서로 평행하게 배치하여 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 한쪽의 상기 로터부의 2개의 상기 짧은 날개가 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개에 대하여 상기 로터부의 회전 방향에 있어서 근접과 이격을 교대로 반복하도록 2개의 상기 짧은 날개가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 한쪽의 상기 로터부의 2개의 상기 짧은 날개에 의해 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개가 상기 축 방향에 있어서 협지되고, 상기 밀폐식 혼련기의 상기 챔버 내부에 있어서 한 쌍의 상기 로터부를 서로 평행하게 배치하여 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 한쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개 중 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 후방측의 말단부와 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개 중 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 전방측의 말단부가 서로 근접과 이격을 교대로 반복하도록 상기 긴 날개가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 상기 축 방향에 수직인 하나의 단면에 있어서, 상기 후방측의 말단부와 상기 전방측의 말단부가 한 쌍의 상기 로터부의 축심끼리를 연결하는 선 위에 있어서의 상기 로터부의 회전 방향에 관해서 서로 대향한다.
본 발명의 다른 국면을 따르는 혼련 로터는, 챔버가 내부에 설치된 케이싱을 구비한 밀폐식 혼련기에 사용되는 맞물림형의 혼련 로터이며, 상기 챔버 내에 배치되는 로터부를 구비하고, 상기 로터부는 원기둥 형상의 로터부 본체와, 그 로터부 본체의 표면에 설치된 하나의 긴 날개와 2개의 짧은 날개를 갖고, 상기 로터부의 회전 방향에 있어서의 상기 긴 날개의 길이(L4)는, 상기 회전 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L5)의 1/2 길이보다도 크고, 상기 로터부의 축 방향에 있어서의 상기 긴 날개의 길이(L1)와 상기 축 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L2)와의 비(L1/L2)는 0.6 이상 또한 1 미만이며, 또한 상기 긴 날개의 일단부로부터 상기 로터부 본체의 단부까지의 상기 축 방향에 있어서의 거리(x)와 상기 축 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L2)와의 비(x/L2)는 0보다도 크고 또한 0.2 이하이며, 상기 밀폐식 혼련기의 상기 챔버 내부에 있어서 한 쌍의 상기 로터부를 서로 평행하게 배치하여 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 한쪽의 상기 로터부의 2개의 상기 짧은 날개가 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개에 대하여 상기 로터부의 회전 방향에 있어서 근접과 이격을 교대로 반복하도록 2개의 상기 짧은 날개가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 한쪽의 상기 로터부의 2개의 상기 짧은 날개에 의해 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개가 상기 축 방향에 있어서 협지되고, 상기 밀폐식 혼련기의 상기 챔버의 내부에 있어서 한 쌍의 상기 로터부를 서로 평행하게 배치하여 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 한쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개 중 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 후방측의 말단부와 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개 중 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 전방측의 말단부가 서로 근접과 이격을 교대로 반복하도록 상기 긴 날개가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는 상기 축 방향에 수직인 하나의 단면에 있어서, 한 쌍의 상기 로터부의 축심끼리를 연결하는 방향에 있어서의 한쪽의 상기 로터부의 축심과 그 로터부의 상기 긴 날개의 선단부와의 사이의 거리 D1, 다른 쪽의 상기 로터부의 축심과 그 로터부의 상기 긴 날개의 선단부와의 사이의 거리 D2 및 한 쌍의 상기 로터부의 축심 간의 거리 D3이 D1 ＋ D2 > D3의 관계를 충족시킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 밀폐식 혼련기의 단면 개략도이다.
도 2는 혼련 로터의 우측면도이다.
도 3은 혼련 로터의 정면도(도 2에 도시한 혼련 로터의 A 화살표도)이다.
도 4는 혼련 로터의 배면도(도 2에 도시한 혼련 로터의 B 화살표도)이다.
도 5는 혼련 로터의 혼련부의 전개 평면도이다.
도 6은 제1 혼련 로터의 혼련부의 전개 평면도이다.
도 7은 제2 혼련 로터의 혼련부의 전개 평면도이다.
도 8은 제1 혼련 로터의 혼련부와 제2 혼련 로터의 혼련부의 중첩 전개도이다.
도 9는 제1 혼련 로터의 우측면도이다.
도 10은 제2 혼련 로터의 우측면도이다.
도 11은 서로의 긴 날개끼리가 근접한 상태의 제1 혼련 로터와 제2 혼련 로터의 우측면도이다.
도 12는 도 11에 도시한 제1 혼련 로터와 제2 혼련 로터의 정면도이다.
도 13은 도 11에 도시한 제1 혼련 로터와 제2 혼련 로터의 배면도이다.
도 14는 서로의 긴 날개끼리가 근접하기 직전 상태의 양 혼련 로터의 도 8의 G-G' 위치에 있어서의 단면 개략도이다.
도 15는 도 14의 상태로부터 양 혼련 로터의 회전이 진행된 상태를 도시하는 단면 개략도이다.
도 16은 도 15의 상태로부터 양 혼련 로터의 회전이 더욱 진행된 상태를 도시하는 단면 개략도이다.
도 17은 도 16의 상태로부터 양 혼련 로터의 회전이 더욱 진행된 상태를 도시하는 단면 개략도이다.
도 18은 도 15에 도시한 양 혼련 로터의 긴 날개끼리가 근접한 상태의 단면 개략도의 확대도이다.
도 19는 실시예에 관한 혼련 재료의 배출 온도와 ΔG'의 값과의 상관을 나타내는 그래프이다.
도 20은 실시예에 관한 혼련 로터의 날개의 비틀림 각도와 혼련 재료의 압출량과의 상관을 나타내는 그래프이다.
도 21은 비즈 테스트에 의해 조사한, 날개의 비틀림 각도에 대한 혼합 성능을 나타내는 그래프이다.
도 22는 변형예에 관한 한 쌍의 혼련 로터의 혼련부의 중첩 전개도이다.
도 23은 비교예에 관한 한 쌍의 혼련 로터의 혼련부의 중첩 전개도이다.
(전체 구성)
이하, 본 발명의 하나의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.
밀폐식 혼련기(80)는 2축의 배치식 믹서이며, 예를 들어 고무 원료의 혼련에 사용된다. 밀폐식 혼련기(80)는, 케이싱(70), 드롭 도어(73), 한 쌍의 혼련 로터[제1 혼련 로터(1) 및 제2 혼련 로터(5)], 재료 공급통(77), 공기압 실린더(78) 및 플로팅 웨이트(74)를 갖는다.
케이싱(70)은 밀폐식 혼련기(80)의 본체부이며, 금속 재료로 이루어진다. 케이싱(70)은 금속으로 된 지지대에 의해 지지되어 있다. 케이싱(70)의 내부에는 2개의 챔버(혼련실)(70s)가 형성되어 있다. 각각의 챔버(70s)는, 대략 원형의 단면을 갖는 공동 형상으로 형성되어 있다.
케이싱(70)의 상부에는, 혼련되는 재료를 챔버(70s) 내에 공급하기 위한 재료 공급구(71)가 마련되어 있고, 케이싱(70)의 하부에는, 챔버(70s) 내에서 혼련 된 재료를 배출하기 위한 재료 배출구(72)가 마련되어 있다. 재료 배출구(72)는, 혼련 로터의 축 방향 D(도 1에서는 지면에 수직인 방향, 다른 도면에서는 화살표 D 방향)를 따라 연장되도록 형성되어 있다. 그리고 케이싱(70)의 내부에서는, 재료 공급구(71), 2개의 챔버(70s) 및 재료 배출구(72)가 서로 통하고 있다.
2개의 챔버(70s)에는, 금속 재료로 이루어지는 한 쌍의 혼련 로터가 수용되어 있다. 한 쌍의 혼련 로터는, 도시하지 않은 모터로부터 동력이 부여됨으로써, 각각이 서로 반대 방향으로 회전한다(도 1의 화살표 F, F' 방향 참조).
드롭 도어(73)는 금속 재료로 이루어져, 케이싱(70)의 재료 배출구(72)를 덮는 덮개 부재로서 기능을 한다. 드롭 도어(73)는, 상하로 이동할 수 있도록 설치되어 있다. 재료 배출구(72)의 개방 시에는 드롭 도어(73)가 하강하고, 재료 배출구(72)를 폐쇄할 때에는 드롭 도어(73)가 상승한다.
재료 공급통(77)은 케이싱(70)의 상방에 있어서, 상하로 연장되어 있고, 재료 공급통(77)의 내부 공간은 재료 공급구(71)에 연속되고 있다. 또한, 재료 공급통(77)에는 호퍼(76)가 설치되어 있다. 플로팅 웨이트(74)는 재료 공급통(77)의 내부에 배치되어 있다. 플로팅 웨이트(74)는 피스톤 로드(75)의 하단부에 고정되어 있고, 피스톤 로드(75)와 함께 상하로 이동 가능하게 되어 있다.
재료 공급통(77)의 상방에는 공기압 실린더(78)가 설치되어 있다. 공기압 실린더(78)의 내부에는 피스톤(78s)이 배치되어 있고, 피스톤(78s)은 피스톤 로드(75)의 상단부에 고정되어 있다. 공기압 실린더(78)의 작용으로 플로팅 웨이트(74)가 하강하면, 호퍼(76)로부터 공급된 피혼련 재료가 챔버(70s)의 내부에 공급된다.
(혼련 로터)
다음에, 한 쌍의 혼련 로터[제1 혼련 로터(1) 및 제2 혼련 로터(5)]에 대해서 설명한다. 한 쌍의 혼련 로터는 케이싱(70) 내부의 챔버(혼련실)(70s)에 수용되고, 또한 서로 평행하게 배치되어 있다. 또한, 한 쌍의 혼련 로터는 맞물림형의 로터이다.
각 혼련 로터는, 서로 다른 방향으로 회전한다. 구체적으로는, 제1 혼련 로터(1)는 회전 방향 F(도면의 화살표 F 방향 참조)로 회전하고, 제2 혼련 로터(5)는 회전 방향 F'(도면의 화살표 F' 방향 참조)로 회전한다.
제1 혼련 로터(1)는 로터부(10)와, 회전축(10j)과, 회전축(10k)을 구비한다(도 2, 도 9 참조). 로터부(10)는 회전축(10j)과 회전축(10k)에 부착되어 있고, 로터부(10), 회전축(10j) 및 회전축(10k)은, 동일축에 배치되어 있다. 한쪽의 회전축(10j)은 로터부(10)의 축 방향의 일단부로부터 돌출되도록 연장되어 있고, 다른 쪽의 회전축(10k)은 로터부(10)의 축 방향의 타단부로부터 돌출되도록 연장되어 있다. 로터부(10), 회전축(10j) 및 회전축(10k)은 금속제이다. 제2 혼련 로터(5)는 제1 혼련 로터(1)와 마찬가지로, 로터부(10)와, 회전축(10j)과, 회전축(10k)을 구비한다(도 10 참조).
제2 혼련 로터(5)에서는, 제1 혼련 로터(1)에 있어서의 회전축(10j) 및 회전축(10k)에 대한 로터부(10)의 배치와는 반대 방향의 배치로 로터부(10)가 회전축(10j) 및 회전축(10k)에 대하여 부착되어 있다(도 9 및 도 10 참조). 구체적으로는, 제1 혼련 로터(1)에서는, 후술하는 중간 날개(40)가 회전축(10k)측에 배치되고, 후술하는 짧은 날개(30)가 회전축(10j)측에 배치되도록, 로터부(10)가 회전축(10j) 및 회전축(10k)에 대하여 부착되어 있는 것에 반해, 제2 혼련 로터(5)에서는, 후술하는 중간 날개(40)가 회전축(10j)측에 배치되고, 후술하는 짧은 날개(30)가 회전축(10k)측에 배치되도록, 로터부(10)가 회전축(10j) 및 회전축(10k)에 대하여 부착되어 있다. 이 배치 방향을 제외하면, 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10), 회전축(10j) 및 회전축(10k)의 구조는, 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10), 회전축(10j) 및 회전축(10k)의 구조와 동일하다. 이하, 주로 제1 혼련 로터(1)에 대해서 설명하고, 제2 혼련 로터(5)에 대한 설명을 생략한다. 제2 혼련 로터(5)에 관해서는, 제1 혼련 로터(1)의 설명 중에 있어서의「회전 방향 F」를「회전 방향 F'」로 치환하면 좋다.
로터부(10)는, 챔버(70s) 내에 배치되고, 그 챔버(70s) 내에서 피혼련 재료를 혼련하는 부분이다. 이 로터부(10)는, 회전축(10j) 및 회전축(10k)에 동일축으로 부착된 원기둥 형상의 로터부 본체(15)와, 3개의 혼련 날개, 즉 긴 날개(20) 및 2개의 짧은 날개[짧은 날개(30) 및 중간 날개(40)]를 갖는다. 긴 날개(20)와 2개의 짧은 날개[짧은 날개(30) 및 중간 날개(40)]는, 로터부 본체(15)의 표면(주위면)에 설치되어 있다. 이들의 혼련 날개에 의해, 칩 클리어런스를 통과하는 피혼련 재료에 전단력이 주어진다. 칩 클리어런스라 함은, 혼련 날개의 선단부면으로서 형성된 칩부(혼련 날개 정상부)와, 챔버(70s)를 형성하는 케이싱(70)의 내면과의 사이의 간극인 것이다.
또한, 이들의 혼련 날개는 로터부(10)의 축심을 중심으로 해서 로터부(10)에 대하여 축 방향 D에 있어서 나선 형상이 되도록 형성되어 있다. 이와 같이, 혼련 날개가 나선 형상으로 되어 있으므로, 2개의 혼련 로터의 회전에 의해 축 방향 D를 따른 피혼련 재료의 흐름이 발생한다.
도 8은, 제1 혼련 로터(1)의 혼련부[로터부(10)]의 전개도와, 제2 혼련 로터(5)의 혼련부[로터부(10)]의 전개도를 동위상에서 포갠 것이다. 즉, 도 8은 양 혼련 로터(1, 5)의 혼련부 중 회전 시에 대향하는 부분끼리를 포갠 것이다. 도 8에 도시된 제1 혼련 로터(1)의 혼련부의 형상은, 도 6에 도시된 형상에 대응하고 있으며, 도 8에 도시된 제2 혼련 로터(5)의 혼련부의 형상은, 도 7에 도시된 형상에 대응하고 있다.
또한, 도 8에 도시된 제2 혼련 로터(5)의 혼련부의 형상은, 도 7에 도시된 형상과 거울상의 관계로 되어 있다. 또한, 도 8에 있어서, 제2 혼련 로터(5)에 포함되는 부분에 대해서는, 부호에 밑줄을 붙이고 있다. 도 5, 도 8에 있어서, 부호 F1은 회전 방향 F에 관해서 전방측을 나타내고, F2는 후방측을 나타낸다.
또한, 도 8은 제1 혼련 로터(1)의 위상과 제2 혼련 로터(5)의 위상이 일치한 상태에서의 양 로터(1, 5)의 중첩 전개도이므로, 이 도면에서는, 회전 방향 F와 회전 방향 F'가 일치하고 있다.
도 12는, 양 혼련 로터(1, 5)의 정면도, 즉 도 11의 A 화살표도이며, 도 13은, 양 혼련 로터(1, 5)의 배면도, 즉 도 11의 B 화살표도이다. 즉, 도 12 및 도 13의 K 화살표도가 도 11에 상당한다.
도 9는, 도 12의 상태에 있어서 제1 혼련 로터(1)를 K 방향으로 본 도면에 상당하고, 도 10은, 도 12의 상태에 있어서 제2 혼련 로터(5)를 K 방향으로 본 도면에 상당한다. 또한, 도 5 내지 도 13에 있어서, 회전 방향에 관한 위치와 위상을 나타내는 각도와의 관계는, 각 도면에서 일치하고 있다.
이하, 각 혼련 날개에 대해서 설명한다.
(긴 날개)
긴 날개(20)는, 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10) 표면의 전개 평면도에 있어서 직선 형상이 되도록 형성되어 있다. 또한, 로터부(10)의 축 방향 D에 대한 긴 날개(20)의 비틀림 각도 θ1은 50도로 되어 있다(도 5 참조). 도 5에 있어서, 긴 날개(20)는 좌측 위로부터 우측 아래로 연장되도록 형성되어 있다. 또한, 도 5에 있어서, 좌측이 회전축(10j)측에 상당하고, 우측이 회전축(10k)측에 상당한다.
또한, 긴 날개(20)의 날개 정상부에는, 혼련면으로서의 칩부(21)가 형성되어 있다. 칩부(21)는, 로터부 본체(15)의 표면에 대하여 대략 평행하게 형성되어 있다.
또한, 회전 방향 F에 있어서 긴 날개(20)의 후방측 단부(F2측 단부)에는, 제1 말단부(22)가 형성되어 있다(도 2 내지 도 5, 도 8, 도 9의 파선원 및 도 18 참조). 또한, 제1 말단부(22)의 선단부에는, 제1 선단부(22t)가 형성되어 있다(도 2 및 도 3의 파선원, 도 5 및 도 18 참조). 또한, 제1 선단부(22t)는 제1 말단부(22)에 포함되고, 제1 선단부(22t)보다도 제1 말단부(22)쪽이 폭이 크다.
제1 말단부(22)에는, 경사면(29)이 형성되어 있다. 경사면(29)은 축 방향 D에 대하여 기울어져 있다. 또한, 경사면(29)의 법선 방향은, 축 방향 D에 수직인 가상 평면에 대하여 회전축(10j)측으로 기울어져 있다. 그로 인해, 도 3의 정면도에서는 경사면(29)이 보이지만, 도 4의 배면도에서는 경사면(29)은 보이지 않는다. 또한, 긴 날개에 경사면(29)이 형성되어 있지 않아도 좋다(후술하는 변형예 참조).
회전 방향 F에 있어서 긴 날개(20)의 전방측 단부(F1측 단부)에는, 제2 말단부(23)가 형성되어 있다(도 2 내지 도 5, 도 8, 도 10의 파선원 및 도 18 참조). 또한, 제2 말단부(23)의 선단부에는, 제2 선단부(23t)가 형성되어 있다(도 4의 파선원, 도 5 및 도 18 참조). 또한, 제2 선단부(23t)는 제2 말단부(23)에 포함되고, 제2 선단부(23t)보다도 제2 말단부(23) 쪽이 폭이 크다.
또한, 회전 방향 F에 있어서 긴 날개(20) 중 전방측 부분에는, 제1 대향면(24)이 형성되어 있고, 회전 방향 F에 있어서 긴 날개(20) 중 후방측 부분에는, 제2 대향면(25)이 형성되어 있다(도 5 참조). 제1 대향면(24) 및 제2 대향면(25)은, 칩부(21)와 로터부 본체(15)의 표면과의 사이에 형성되어 있는 면(측면)이다.
긴 날개(20)에서는, 축 방향 D에 있어서의 칩부(21)의 중심선 길이(L1)가, 축 방향 D에 있어서의 로터부 본체(15)의 전체 길이(L2)의 1/2 길이보다도 커져 있다(도 5 참조).
회전 방향 F[제2 혼련 로터(5)에 있어서는, 회전 방향 F']에 있어서의 긴 날개(20)의 길이(L4)는, 회전 방향 F에 있어서의 로터부 본체(15)의 전체 길이(L5), 즉 축 방향 D에 수직인 단면에 있어서의 로터부 본체(15)의 원주 길이의 1/2 길이보다도 크다(도 5 참조). 즉, 회전 방향 F에 있어서의 긴 날개(20)의 양단부 간의 위상차가 180도보다도 크다.
여기서, L1을 축 방향 D에 있어서의 긴 날개(20)의 길이로 하고, L2를 축 방향 D에 있어서의 로터부 본체(15)의 전체 길이로 한다. 이 경우에, L1과 L2의 비(L1/L2)는, 0.6 이상 또한 1 미만으로 되어 있다. 또한, a를, 긴 날개(20)의 일단부[도 5 및 도 8에 있어서의 긴 날개(20)의 좌측단부]로부터 로터부 본체(15) 중 그 긴 날개(20)의 일단부에 가까운 쪽의 단부까지의 축 방향 D에 있어서의 거리로 하면, a와 L2의 비(a/L2)는, 0보다도 크고 또한 0.2 이하로 되어 있다. 또한, b를, 긴 날개(20)의 타단부[도 5 및 도 8에 있어서의 긴 날개(20)의 우측단부]와 로터부 본체(15) 중 그 긴 날개(20)의 타단부에 가까운 쪽의 단부와의 사이의 축 방향 D에 있어서의 거리로 하면, a = b이다. 또한, a와 b는 달라도 된다. 이 긴 날개(20)의 구성에 따르면, 긴 날개가 짧은 경우에 비해, 긴 날개(20)에 의한, 보다 효율적인 재료의 혼련이 가능해진다. 또한, 이 긴 날개(20)의 구성에서는, 긴 날개(20)의 양단부의 외측을 통과하도록 재료의 흐름을 분기시킬 수 있으므로, 재료의 균일한 혼련이 가능해진다.
(짧은 날개)
다음에, 짧은 날개(30)에 대해서 설명한다. 짧은 날개(30)는, 제1 혼련 로터(1)의 표면의 전개 평면도에 있어서 직선 형상이 되도록 형성되어 있다. 또한, 축 방향 D에 대한 짧은 날개(30)의 비틀림 각도 θ2는, 50도로 되어 있다(도 5 참조). 도 5에 있어서, 짧은 날개(30)는 긴 날개(20)와는 달리, 우측 위에서 좌측 아래로 연장되도록 형성되어 있다.
또한, 짧은 날개(30)의 날개 정상부에는, 혼련면으로서의 칩부(31)가 형성되어 있다. 칩부(31)는, 로터부 본체(15)의 표면에 대하여 대략 평행하게 형성되어 있다.
또한, 회전 방향 F에 있어서 짧은 날개(30) 중 전방측 부분에는, 대향면(32)이 형성되어 있다. 대향면(32)은 칩부(31)와 로터부 본체(15)의 표면과의 사이에 형성되어 있는 면(측면)이다.
짧은 날개(30)에 있어서는, 축 방향 D에 있어서의 칩부(31)의 중심선의 길이(L3)가, 로터부 본체(15)의 전체 길이(L2)의 1/2 이하의 길이로 되어 있다(도 5 참조).
(중간 날개)
다음에, 중간 날개(40)에 대해서 설명한다. 중간 날개(40)는, 제1 혼련 로터(1)의 표면의 전개 평면도에 있어서 직선 형상이 되도록 형성되어 있다. 또한, 축 방향 D에 대한 중간 날개(40)의 비틀림 각도 θ3은, 50도로 되어 있다(도 5 참조). 도 5에 있어서, 중간 날개(40)는 긴 날개(20)와 마찬가지로, 좌측 위에서 우측 아래로 연장되도록 형성되어 있다.
또한, 중간 날개(40)의 날개 정상부에는, 혼련면으로서의 칩부(41)가 형성되어 있다. 칩부(41)는, 로터부 본체(15)의 표면에 대하여 대략 평행하게 형성되어 있다.
또한, 회전 방향 F에 있어서 중간 날개(40) 중 후방측 부분(날개 길이 방향의 후방측 단부)에는, 대향면(42)이 형성되어 있다. 대향면(42)은, 칩부(41)와 로터부 본체(15)의 표면과의 사이에 형성되어 있는 면(측면)이다.
중간 날개(40)에 있어서는, 축 방향 D에 있어서의 칩부(41)의 중심선의 길이(L3')가, 로터부 본체(15)의 전체 길이(L2)의 1/2 이하의 길이로 되어 있다(도 5 참조). 또한, L3'은, L3보다도 크다.
(상세한 날개 배치에 대해서)
이하, 챔버(70s)의 내부에 있어서, 한 쌍의 혼련 로터를 서로 반대 방향으로 회전시켰을 때, 즉 제1 혼련 로터(1)를 회전 방향 F로 회전시키는 동시에 제2 혼련 로터(5)를 회전 방향 F'로 회전시켰을 때의 한 쌍의 혼련 로터의 맞물림 상태에 대해서 설명하면서, 각 혼련 날개의 상대적인 위치 관계에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.
(근접 A)
2개의 혼련 로터의 회전에 수반하여, 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)(한쪽 로터부)의 2개의 짧은 날개[짧은 날개(30) 및 중간 날개(40)]가, 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)(다른 쪽 로터부)의 긴 날개(20)에 대하여 회전 방향 F(회전 방향 F')에 있어서 근접과 이격을 교대로 반복한다(도 8 중의 20도 내지 120도 부근 참조). 이 제1 혼련 로터(1)의 2개의 짧은 날개(30, 40)와 제2 혼련 로터(5)의 긴 날개(20)와의 근접(맞물림)을, 근접 A라 한다.
근접 A에서는, 제1 혼련 로터(1)의 중간 날개(40)의 대향면(42)과 제2 혼련 로터(5)의 긴 날개(20)의 제1 대향면(24)이, 회전 방향에 관해서 서로 대향한다. 또한, 근접 A에서는, 제1 혼련 로터(1)의 짧은 날개(30)의 대향면(32)과 제2 혼련 로터(5)의 긴 날개(20)의 제2 대향면(25)이, 회전 방향에 관해서 서로 대향한다(도 8 참조).
또한, 근접 A의 상태에서는, 제1 혼련 로터(1)의 2개의 짧은 날개(30, 40)에 의해, 제2 혼련 로터(5)의 긴 날개(20)의 중앙 부분(회전 방향 F에 있어서의 중앙 부분)이 축 방향 D에 있어서 협지된다.
(근접 B)
또한, 2개의 혼련 로터의 회전에 수반하여, 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)(다른 쪽 로터부)의 2개의 짧은 날개[짧은 날개(30) 및 중간 날개(40)]가, 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)(한쪽 로터부)의 긴 날개(20)에 대하여 회전 방향 F(회전 방향 F')에 있어서 근접과 이격을 교대로 반복한다(도 8 중의 200도 내지 300도 부근 참조). 이 제2 혼련 로터(5)의 2개의 짧은 날개와 제1 혼련 로터(1)의 긴 날개(20)와의 근접(맞물림)을, 근접 B라고 한다.
근접 B에서는, 제2 혼련 로터(5) 중간 날개(40)의 대향면(42)과 제1 혼련 로터(1)의 긴 날개(20)의 제1 대향면(24)이, 회전 방향에 관해서 서로 대향한다. 또한, 근접 B에서는, 제2 혼련 로터(5)의 짧은 날개(30)의 대향면(32)과 제1 혼련 로터(1)의 긴 날개(20)의 제2 대향면(25)이, 회전 방향에 관해서 서로 대향한다(도 8 참조).
또한, 근접 B의 상태에서는, 제2 혼련 로터(5)의 2개의 짧은 날개(30, 40)에 의해, 제1 혼련 로터(1)의 긴 날개(20)의 중앙 부분이 축 방향 D에 관해서 협지된다.
(근접 C)
또한, 2개의 혼련 로터의 회전에 수반하여, 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)(한쪽 로터부)의 긴 날개(20) 중 회전 방향 F에 있어서의 후방측의 제1 말단부(22)와 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)(다른 쪽 로터부)의 긴 날개(20) 중 회전 방향 F'에 있어서의 전방측의 제2 말단부(23)가, 서로 근접과 이격을 교대로 반복한다(도 8 중의 320도에서 30도 부근 참조). 이 제1 혼련 로터(1)의 제1 말단부(22)와 제2 혼련 로터(5)의 제2 말단부(23)와의 근접을, 근접 C라 한다. 도 8 및 도 11에 있어서 파선원으로 둘러싸여진 C 부분이, 근접 C의 상태에 있어서의 제1 혼련 로터(1)의 제1 말단부(22)와 제2 혼련 로터(5)의 제2 말단부(23)와의 근접 부분이다.
(근접 D)
또한, 2개의 혼련 로터의 회전에 수반하여, 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)(다른 쪽 로터부)의 긴 날개(20) 중 회전 방향 F'에 있어서의 후방측의 제1 말단부(22)와 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)(한쪽 로터부)의 긴 날개(20) 중 회전 방향 F에 있어서의 전방측의 제2 말단부(23)가, 서로 근접과 이격을 교대로 반복한다(도 8 중의 130도에서 200도 부근 참조). 이 제2 혼련 로터(5)의 제1 말단부(22)와 제1 혼련 로터(1)의 제2 말단부(23)와의 근접을, 근접 D라 한다.
또한, 근접 A, 근접 B, 근접 C 및 근접 D의 각 상태는, 회전 방향 F로의 제1 혼련 로터(1)의 회전과 회전 방향 F'로의 제2 혼련 로터(5)의 회전에 수반하여, 근접 A, 근접 C, 근접 B, 근접 D의 순서로 발생한다. 또한, 이 순서의 각 근접 상태의 발생은, 양 혼련 로터(1, 5)의 회전에 수반하여, 주기적으로 반복된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 근접 A, B, C 및 D는, 2개의 혼련 로터(1, 5)의 날개끼리의 접촉 상태를 나타내는 것은 아니다. 즉, 근접 A, B, C 및 D의 각 상태에 있어서, 2개의 혼련 로터(1, 5)의 날개끼리의 사이에는, 약간의 간극이 형성되어 있다.
(긴 날개 근접 상태에 대해서)
다음에, 도 14 내지 도 18을 이용하여, 2개의 혼련 로터의 긴 날개끼리가 근접하는 상태인 긴 날개 근접 상태에 대해서 설명한다. 도 14 내지 도 18은, 축 방향 D에 수직인 양 혼련 로터의 혼련부의 하나의 단면을 도시하고 있으며, 이 단면의 위치는, 도 8의 G-G' 위치 및 도 11의 H-H 위치에 상당한다. 또한, 도 18은, 도 15의 확대도에 상당한다.
여기서, D1을, 한 쌍의 로터부(10)의 축심끼리를 연결하는 방향 M(도 18의 화살표 M 방향 참조)에 있어서의 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)(한쪽 로터부)의 축심과 그 로터부(10)의 긴 날개(20)의 선단부[제1 선단부(22t)]와의 사이의 거리로 한다. D2를, 상기 방향 M에 있어서의 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)(다른 쪽 로터부)의 축심과 그 로터부(10)의 긴 날개(20)의 선단부[제2 선단부(23t)]와의 사이의 거리로 한다. D3을, 양 혼련 로터(1, 5)의 로터부(10)의 축심 간의 거리로 한다. 도 18에서는, D1 ＋ D2 > D3의 관계가 충족되어지고 있다.
상기 D1 ＋ D2 > D3의 관계가 성립되고 있는 상태에서는, 한 쌍의 혼련 로터의 중첩 전개도(도 8)에 있어서, 제1 혼련 로터(1)의 긴 날개(20)의 단부와 제2 혼련 로터(5)의 긴 날개(20)의 단부에 오버랩되는 부분(도 8의 E 영역 참조)이 발생한다. 「오버랩」이라 함은, 회전 방향 F 및 회전 방향 F'에 있어서, 후방측에 위치하는 제2 혼련 로터(5)의 긴 날개(20)의 전단부가 전방측에 위치하는 제1 혼련 로터(1)의 긴 날개(20)의 후단부보다도 전방측에 위치하는 것을 말한다. 또한, 회전 방향 F 및 회전 방향 F'에 있어서, 후방측에 위치하는 제1 혼련 로터(1)의 긴 날개(20)의 전단부가 전방측에 위치하는 제2 혼련 로터(5)의 긴 날개(20)의 후단부보다도 전방측에 위치하는 것도 마찬가지로「오버랩」에 해당한다.
도 8에 있어서 부호 LOL로 나타낸 길이가, 오버랩 길이이다. 또한, 도 18에 도시하는 양 혼련 로터(1, 5)의 축 방향 D에 수직인 하나의 단면에 있어서는, 오버랩 길이가 D1 ＋ D2 - D3이 된다. 「긴 날개 근접 상태」라 함은 D1 ＋ D2 > D3의 관계가 성립되고, 또한 (D1 ＋ D2 - D3)이 최대가 되는 상태인 것이다.
긴 날개 근접 상태의 전후에서는, 2개의 혼련 로터(1, 5)의 회전에 수반하여, 도 14, 도 15, 도 16, 도 17의 순서로 양 혼련 로터(1, 5)의 긴 날개(20)의 위치 관계가 변화된다. 긴 날개 근접 상태는, 2개의 혼련 로터(1, 5)의 1회전에 대해, 2번 발생한다. 이 2번 발생하는 긴 날개 근접 상태 중 한쪽을 제1 긴 날개 근접 상태로 하고, 다른 쪽을 제2 긴 날개 근접 상태로 한다.
도 18에서는, 제1 긴 날개 근접 상태(후술하는 대향 A의 상태 및 상기 근접 C의 상태)의 예에서 D1 ＋ D2 > D3의 관계를 설명하고 있지만, 이 관계는 제2 긴 날개 근접 상태(후술의 대향 B의 상태 및 상기 근접 D의 상태)에 있어서도 마찬가지로 성립된다. 그리고 제2 긴 날개 근접 상태에 있어서는, D1 ＋ D2 > D3 식의 D1은, 상기 방향 M에 있어서의 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)(다른 쪽 로터부)의 축심과 그 로터부(10)의 긴 날개(20)의 선단부[제1 선단부(22t)]와의 사이의 거리가 되고, D2는 상기 방향 M에 관한 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)(한쪽 로터부)에 있어서의 축심과 긴 날개(20)의 선단부[제2 선단부(23t)]와의 사이의 거리가 된다.
(대향 A)
제1 긴 날개 근접 상태에서는, 제1 혼련 로터(1)의 긴 날개(20)의 제1 말단부(22)와 제2 혼련 로터(5)의 긴 날개(20)의 제2 말단부(23)가, 양 혼련 로터(1, 5)의 로터부(10)의 축심끼리를 연결하는 선(도 18의 1점 쇄선 L 참조) 위에 있어서의 로터부(10)의 회전 방향, 즉 직선 L에 수직인 방향 J(도 18의 화살표 J 방향 참조)에 관해서 서로 대향한다. 이것을 대향 A라 한다. 대향 A는, 근접 C에 수반하여 발생한다.
(대향 B)
제2 긴 날개 근접 상태에서는, 제2 혼련 로터(5)의 긴 날개(20)의 제1 말단부(22)와 제1 혼련 로터(1)의 긴 날개(20)의 제2 말단부(23)가, 양 혼련 로터(1, 5)의 로터부(10)의 축심끼리를 연결하는 선(도 18의 1점 쇄선 L 참조) 위에 있어서의 로터부(10)의 회전 방향, 즉 직선 L에 수직인 방향 J(도 18의 화살표 J 방향 참조)에 관해서 서로 대향한다. 이것을 대향 B라 한다. 대향 B는, 근접 D에 수반하여 발생한다.
(효과)
다음에, 본 실시 형태에 관한 혼련 로터 및 밀폐식 혼련기(80)에 의해 얻어지는 효과에 대해서 설명한다.
제1 혼련 로터(1)는, 상기한 바와 같이 밀폐식 혼련기(80)의 맞물림형의 혼련 로터이며, 밀폐식 혼련기(80)의 챔버(70s) 내에 배치되는 로터부(10)를 구비한다. 로터부(10)는, 원기둥 형상의 로터부 본체(15)와, 그 로터부 본체(15)의 표면에 설치된 하나의 긴 날개(20)와 2개의 짧은 날개(30, 40)를 갖고, 로터부(10)의 회전 방향 F에 있어서의 긴 날개(20)의 길이(L4)는, 회전 방향 F에 있어서의 로터부 본체(15)의 전체 길이(L5)의 1/2 길이보다도 크다. 또한, 로터부(10)의 축 방향 D에 있어서의 긴 날개(20)의 길이(L1)와 축 방향 D에 있어서의 로터부 본체(15)의 전체 길이(L2)와의 비(L1/L2)는, 0.6 이상 또한 1 미만이며, 또한 긴 날개(20)의 일단부로부터 로터부 본체(15)의 단부까지의 축 방향 D에 있어서의 거리 a와 축 방향 D에 있어서의 로터부 본체(15)의 전체 길이(L2)와의 비(a/L2)는, 0보다도 크고 또한 0.2 이하이다. 밀폐식 혼련기(80)의 챔버(70s) 내부에 있어서 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)와 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)를 서로 평행하게 배치하여 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)의 2개의 짧은 날개(30, 40)가 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)의 긴 날개(20)에 대하여 로터부(10)의 회전 방향 F(회전 방향 F')에 있어서 근접과 이격을 교대로 반복하도록 제1 혼련 로터(1)의 2개의 짧은 날개(30, 40)가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)의 2개의 짧은 날개(30, 40)에 의해 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)의 긴 날개(20)가 축 방향 D에 있어서 협지된다. 또한, 밀폐식 혼련기(80)의 챔버(70s) 내부에 있어서 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)와 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)를 서로 평행하게 배치하여 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)의 긴 날개(20) 중 그 로터부(10)의 회전 방향 F에 있어서의 후방측 말단부인 제1 말단부(22)와 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)의 긴 날개(20) 중 그 로터부(10)의 회전 방향 F'에 있어서의 전방측의 말단부인 제2 말단부(23)가 서로 근접과 이격을 교대로 반복하도록 제1 혼련 로터(1)의 긴 날개(20)가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태(제1 긴 날개 근접 상태)에서는, 축 방향 D에 수직인 하나의 단면(G-G' 단면)에 있어서, 제1 혼련 로터(1)의 제1 말단부(22)와 제2 혼련 로터(5)의 제2 말단부(23)가 한 쌍의 로터부(10)의 축심끼리를 연결하는 직선 L 위에 있어서의 로터부(10)의 회전 방향 F(방향 J)에 관해서 서로 대향한다.
이 구성에서는, 로터부(10)의 회전 방향 F에 있어서의 긴 날개(20)의 길이(L4)는, 그 회전 방향 F에 있어서의 로터부 본체(15)의 전체 길이(L5)의 1/2 길이보다도 크고, 또한 한 쌍의 로터부(10)의 긴 날개(20)끼리의 근접 시에, 그들의 긴 날개(20)의 제1 말단부(22)와 제2 말단부(23)가, 한 쌍의 로터부(10)의 축심끼리를 연결하는 직선 L 위에 있어서의 로터부(10)의 회전 방향 F, 즉 한 쌍의 로터부(10)의 축심끼리를 연결하는 직선 L에 수직인 방향에 관해서 서로 대향한다. 이에 의해, 한 쌍의 로터부(10)의 긴 날개(20)의 서로 대향하는 말단부가 챔버(70s) 내에 있어서 재료의 누설 유로를 차단하므로, 2개의 말단부 사이로부터의 재료의 누설을 적게 하거나 또는 누설을 없앨 수 있다. 이로 인해, 혼련 로터에 의한 재료의 전단 성능을 높게 할 수 있다. 또한, 본 구성에서는, 혼련 로터의 재료의 전단 성능을 한 쌍의 긴 날개(20)의 말단부에 의해 높일 수 있으므로, 긴 날개(20)의 비틀림 각도를 크게 해서 혼련 로터의 재료의 유동 성능을 높게 했다고 해도, 높은 전단 성능을 유지할 수 있다. 따라서, 본 구성에서는, 재료의 유동 성능 및 전단 성능의 양쪽이 우수한 혼련 로터를 얻을 수 있다.
또한, 여기에서는, 제1 혼련 로터(1)에 의해 얻을 수 있는 효과에 대해서 설명했지만, 제2 혼련 로터(5)에 의해서도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 제2 혼련 로터(5)의 경우에는, 상기 효과의 설명 중에 있어서의 회전 방향 F를 회전 방향 F'로 치환하면 좋다.
또한, 제1 혼련 로터(1)에 있어서는, 긴 날개(20)가 축 방향 D에 대하여 50도의 비틀림 각도를 가지고 있다. 이 긴 날개(20)의 비틀림 각도가 50도 이상 또한 57도 이하이므로, 혼련 로터에 의한 혼합 성능의 편차를 충분히 억제할 수 있다.
밀폐식 혼련기(80)는, 내부에 챔버(70s)가 설치되어 있는 동시에, 챔버(70s)의 상부 위치에 재료 공급구(71)가 마련되고, 또한 챔버(70s)의 하부 위치에 재료 배출구(72)가 마련되고, 당해 재료 공급구(71) 및 당해 재료 배출구(72)가 폐쇄됨으로써 챔버(70s)가 밀폐 상태가 되는 케이싱(70)과, 챔버(70s) 내에 수용되고 또한 서로 평행하게 배치된 맞물림형의 제1 혼련 로터(1) 및 제2 혼련 로터(5)를 구비한다. 또한, 각 혼련 로터(1, 5)는 로터부(10)를 각각 갖고, 각 로터부(10)는, 원기둥 형상의 로터부 본체(15)와, 그 로터부 본체(15)의 표면에 설치된 하나의 긴 날개(20)와 2개의 짧은 날개[짧은 날개(30) 및 중간 날개(40)]를 갖는다. 각 로터부(10)에 있어서, 그 로터부(10)의 회전 방향 F(회전 방향 F')에 있어서의 긴 날개(20)의 길이(L4)는, 그 회전 방향 F(회전 방향 F')에 있어서의 로터부 본체(15)의 전체 길이(L5)의 1/2 길이보다도 크다. 또한, 각 로터부(10)에 있어서, 그 로터부(10)의 축 방향 D에 있어서의 긴 날개(20)의 길이(L1)와 축 방향 D에 있어서의 로터부 본체(15)의 전체 길이(L2)와의 비(L1/L2)는 0.6 이상 또한 1 미만이며, 또한 긴 날개(20)의 일단부로부터 로터부 본체(15)의 단부까지의 축 방향 D에 있어서의 거리 a와 축 방향 D에 있어서의 로터부 본체(15)의 전체 길이(L2)와의 비(a/L2)는 0보다도 크고 또한 0.2 이하이다. 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)와 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)를 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)의 2개의 짧은 날개(30, 40)가 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)의 긴 날개(20)에 대하여 로터부(10)의 회전 방향 F(회전 방향 F')에 있어서 근접과 이격을 교대로 반복하도록 제1 혼련 로터(1)의 2개의 짧은 날개(30, 40)가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)의 2개의 짧은 날개(30, 40)에 의해 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)의 긴 날개(20)가 축 방향 D에 있어서 협지된다. 또한, 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)와 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)를 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)의 긴 날개(20) 중 그 로터부(10)의 회전 방향 F에 있어서의 후방측의 말단부인 제1 말단부(22)와 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)의 긴 날개(20) 중 그 로터부(10)의 회전 방향 F'에 있어서의 전방측의 말단부인 제2 말단부(23)가 서로 근접과 이격을 교대로 반복하도록 제1 혼련 로터(1)의 긴 날개(20)가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태(제1 긴 날개 근접 상태)에서는, 축 방향 D에 수직인 하나의 단면에 있어서, 제1 혼련 로터(1)의 제1 말단부(22)와 제2 혼련 로터(5)의 제2 말단부(23)가 한 쌍의 로터부(10)의 축심끼리를 연결하는 직선 L 위에 있어서의 로터부(10)의 회전 방향 F(방향 J)에 관해서 서로 대향한다.
이 구성에서는, 로터부(10)의 회전 방향에 있어서의 긴 날개(20)의 길이(L4)는, 그 회전 방향에 있어서의 로터부 본체(15)의 전체 길이(L5)의 1/2 길이보다도 크고, 또한 한 쌍의 로터부(10)의 긴 날개(20)끼리의 근접 시에, 그들의 긴 날개(20)의 제1 말단부(22)와 제2 말단부(23)가, 한 쌍의 로터부(10)의 축심끼리를 연결하는 직선 L 위에 있어서의 로터부(10)의 회전 방향 F, 즉 한 쌍의 로터부(10)의 축심끼리를 연결하는 직선 L에 수직인 방향에 관해서 서로 대향한다. 이에 의해, 한 쌍의 로터부(10)의 긴 날개(20)의 서로 대향하는 말단부가 챔버(70s) 내에 있어서 재료의 누설 유로를 차단하므로, 2개의 말단부 사이로부터의 재료의 누설을 적게 하거나 또는 누설을 없앨 수 있다. 이로 인해, 밀폐식 혼련기(80)의 재료의 전단 성능을 높게 할 수 있다. 또한, 본 구성에서는, 밀폐식 혼련기(80)의 재료의 전단 성능을 한 쌍의 긴 날개(20)의 말단부에 의해 높일 수 있으므로, 긴 날개(20)의 비틀림 각도를 크게 해서 밀폐식 혼련기(80)의 재료의 유동 성능을 높게 했다고 해도, 높은 전단 성능을 유지할 수 있다. 따라서, 본 구성에서는 재료의 유동 성능 및 전단 성능의 양쪽이 우수한 밀폐식 혼련기(80)를 얻을 수 있다.
제1 혼련 로터(1)는, 밀폐식 혼련기(80)의 맞물림형의 혼련 로터이며, 밀폐식 혼련기(80)의 챔버(70s) 내에 배치되는 로터부(10)를 구비한다. 로터부(10)는, 원기둥 형상의 로터부 본체(15)와, 그 로터부 본체(15)의 표면에 설치된 하나의 긴 날개(20)와 2개의 짧은 날개(30, 40)를 갖고, 로터부(10)의 회전 방향 F에 있어서의 긴 날개(20)의 길이(L4)는, 회전 방향 F에 있어서의 로터부 본체(15)의 전체 길이(L5)의 1/2 길이보다도 크다. 로터부(10)의 축 방향 D에 있어서의 긴 날개(20)의 길이(L1)와 축 방향 D에 있어서의 로터부(10)의 전체 길이(L2)와의 비(L1/L2)는 0.6 이상 또한 1 미만이며, 또한 긴 날개(20)의 일단부로부터 로터부 본체(15)의 단부까지의 축 방향 D에 있어서의 거리 a와 축 방향 D에 있어서의 로터부 본체(15)의 전체 길이(L2)와의 비(a/L2)는 0보다도 크고 또한 0.2 이하이다. 밀폐식 혼련기(80)의 챔버(70s)의 내부에 있어서, 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)와 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)를 서로 평행하게 배치하여 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)의 2개의 짧은 날개(30, 40)가 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)의 긴 날개(20)에 대하여 로터부(10)의 회전 방향 F(회전 방향 F')에 있어서 근접과 이격을 교대로 반복하도록 제1 혼련 로터(1)의 2개의 짧은 날개(30, 40)가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)의 2개의 짧은 날개(30, 40)에 의해 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)의 긴 날개(20)가 축 방향 D에 있어서 협지된다. 또한, 밀폐식 혼련기(80)의 챔버(70s) 내부에 있어서 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)와 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)를 서로 평행하게 배치하여 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)의 긴 날개(20) 중 그 로터부(10)의 회전 방향 F에 있어서의 후방측의 말단부인 제1 말단부(22)와 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)의 긴 날개(20) 중 그 로터부(10)의 회전 방향 F'에 있어서의 전방측의 말단부인 제2 말단부(23)가 서로 근접과 이격을 교대로 반복하도록 제1 혼련 로터(1)의 긴 날개(20)가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 축 방향 D에 수직인 하나의 단면(G-G' 단면)에 있어서, 한 쌍의 로터부(10)의 축심끼리를 연결하는 방향 M에 있어서의 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)의 축심과 긴 날개(20)의 제1 선단부(22t)와의 사이의 거리 D1, 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)의 축심과 긴 날개(20)의 제2 선단부(23t)와의 사이의 거리 D2 및 한 쌍의 로터부(10)의 축심 간의 거리 D3이 D1 ＋ D2 > D3의 관계를 충족시킨다.
이 구성에서는, 로터부(10)의 회전 방향 F에 있어서의 긴 날개(20)의 길이(L4)는, 그 회전 방향 F에 있어서의 로터부 본체(15)의 전체 길이(L5)의 1/2 길이보다도 크고, 또한 한 쌍의 로터부(10)의 축심끼리를 연결하는 방향 M에 있어서의 상기 거리 D1, D2, D3이, D1 ＋ D2 > D3의 관계를 총족시킨다. 그로 인해, 한 쌍의 혼련 로터(1, 5)의 중첩 전개도에 있어서, 한 쌍의 혼련 로터(1, 5)의 긴 날개(20)의 단부에 로터부(10)의 회전 방향에 있어서 서로 오버랩되는 부분이 발생한다. 즉, 한 쌍의 혼련 로터(1, 5)의 중첩 전개도에 있어서, 로터부(10)의 회전 방향에서 후방측에 위치하는 긴 날개(20)의 전단부가 로터부(10)의 회전 방향에서 전방측에 위치하는 긴 날개(20)의 후단부보다도 전방측에 위치하는 부분이 발생한다(도 8의 E 영역 참조). 이에 의해, 한 쌍의 로터부(10)의 긴 날개(20) 중 서로 대향하는 말단부가, 챔버(70s) 내에 있어서 재료의 누설 유로를 차단하므로, 2개의 말단부 사이로부터의 재료의 누설을 적게 하거나 또는 누설을 없앨 수 있다. 그로 인해, 혼련 로터(1, 5)의 재료의 전단 성능을 높게 할 수 있다. 또한, 본 구성에서는, 혼련 로터(1, 5)의 재료의 전단 성능을 한 쌍의 긴 날개(20)의 말단부에 의해 높일 수 있으므로, 긴 날개(20)의 비틀림 각도를 크게 해서 혼련 로터(1, 5)의 재료의 유동 성능을 높게 했다고 해도, 높은 전단 성능을 유지할 수 있다. 따라서, 본 구성에서는, 재료의 유동 성능 및 전단 성능의 양쪽이 우수한 혼련 로터를 얻을 수 있다.
또한, 여기에서는, 제1 혼련 로터(1)에 의해 얻을 수 있는 효과에 대해서 설명했지만, 제2 혼련 로터(5)에 의해서도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 제2 혼련 로터(5)의 경우에는, 상기 효과의 설명 중에 있어서의「회전 방향 F」를「회전 방향 F'」로 치환하면 좋다.
밀폐식 혼련기(80)는, 내부에 챔버(70s)가 설치되어 있는 동시에, 챔버(70s)의 상부 위치에 재료 공급구(71)가 마련되고, 또한 챔버(70s)의 하부 위치에 재료 배출구(72)가 마련되고, 당해 재료 공급구(71) 및 당해 재료 배출구(72)가 폐쇄됨으로써 챔버(70s)가 밀폐 상태가 되는 케이싱(70)과, 챔버(70s) 내에 수용되고 또한 서로 평행하게 배치된 맞물림형의 제1 혼련 로터(1) 및 제2 혼련 로터(5)를 구비한다. 또한, 각 혼련 로터(1, 5)는 로터부(10)를 각각 갖고, 각 로터부(10)는, 원기둥 형상의 로터부 본체(15)와, 그 로터부 본체(15)의 표면에 설치된 하나의 긴 날개(20)와 2개의 짧은 날개[짧은 날개(30) 및 중간 날개(40)]를 갖는다. 각 로터부(10)에 있어서, 그 로터부(10)의 회전 방향 F(회전 방향 F')에 있어서의 긴 날개(20)의 길이(L4)는, 그 회전 방향 F(회전 방향 F')에 있어서의 로터부 본체(15)의 전체 길이(L5)의 1/2 길이보다도 크다. 또한, 각 로터부(10)에 있어서, 그 로터부(10)의 축 방향 D에 있어서의 긴 날개(20)의 길이(L1)와 축 방향 D에 있어서의 로터부 본체(15)의 전체 길이(L2)와의 비(L1/L2)는 0.6 이상 또한 1 미만이며, 또한 긴 날개(20)의 일단부로부터 로터부 본체(15)의 단부까지의 축 방향 D에 있어서의 거리 a와 축 방향 D에 있어서의 로터부 본체(15)의 전체 길이(L2)와의 비(a/L2)는 0보다도 크고 또한 0.2 이하이다. 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)와 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)를 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)의 2개의 짧은 날개(30, 40)가 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)의 긴 날개(20)에 대하여 로터부(10)의 회전 방향 F(회전 방향 F')에 있어서 근접과 이격을 교대로 반복하도록 제1 혼련 로터(1)의 2개의 짧은 날개(30, 40)가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)의 2개의 짧은 날개(30, 40)에 의해 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)의 긴 날개(20)가 축 방향 D에 있어서 협지된다. 또한, 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)와 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)를 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)의 긴 날개(20) 중 그 로터부(10)의 회전 방향 F에 있어서의 후방측의 말단부인 제1 말단부(22)와 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)의 긴 날개(20) 중 그 로터부(10)의 회전 방향 F'에 있어서의 전방측의 말단부인 제2 말단부(23)가 서로 근접과 이격을 교대로 반복하도록 제1 혼련 로터(1)의 긴 날개(20)가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 축 방향 D에 수직인 하나의 단면에 있어서, 한 쌍의 로터부(10)의 축심끼리를 연결하는 방향 M에 있어서의 제1 혼련 로터(1)의 로터부(10)의 축심과 그 로터부(10)의 긴 날개(20)의 선단부와의 사이의 거리 D1, 제2 혼련 로터(5)의 로터부(10)의 축심과 그 로터부(10)의 긴 날개(20)의 선단부와의 사이의 거리 D2 및 한 쌍의 로터부(10)의 축심 간의 거리 D3이 D1 ＋ D2 > D3의 관계를 충족시킨다.
이 구성에서는, 로터부(10)의 회전 방향 F에 있어서의 긴 날개(20)의 길이(L4)는, 그 회전 방향 F에 있어서의 로터부 본체(15)의 전체 길이(L5)의 1/2 길이보다도 크고, 또한 한 쌍의 로터부(10)의 축심끼리를 연결하는 방향 M에 있어서의 상기 거리 D1, D2, D3이, D1 ＋ D2 > D3의 관계를 충족시킨다. 그로 인해, 한 쌍의 혼련 로터(1, 5)의 중첩 전개도에 있어서, 한 쌍의 혼련 로터(1, 5)의 긴 날개(20)의 단부에 로터부(10)의 회전 방향에 있어서 서로 오버랩되는 부분이 발생한다. 즉, 한 쌍의 혼련 로터(1, 5)의 중첩 전개도에 있어서, 로터부(10)의 회전 방향에서 후방측에 위치하는 긴 날개(20)의 전단부가 로터부(10)의 회전 방향에서 전방측에 위치하는 긴 날개(20)의 후단부보다도 전방측에 위치하는 부분이 발생한다(도 8의 E 영역 참조). 이에 의해, 한 쌍의 로터부(10)의 긴 날개(20)의 서로 대향하는 말단부가 챔버(70s) 내에 있어서 재료의 누설 유로를 차단하므로, 2개의 말단부 사이로부터의 재료의 누설을 적게 하거나 또는 누설을 없앨 수 있다. 이로 인해, 밀폐식 혼련기(80)의 재료의 전단 성능을 높게 할 수 있다. 또한, 본 구성에서는, 밀폐식 혼련기(80)의 재료의 전단 성능을 한 쌍의 긴 날개(20)의 말단부에 의해 높일 수 있으므로, 긴 날개(20)의 비틀림 각도를 크게 해서 밀폐식 혼련기(80)의 재료의 유동 성능을 높게 했다고 해도, 높은 전단 성능을 유지할 수 있다. 따라서, 본 구성에서는, 재료의 유동 성능 및 전단 성능의 양쪽이 우수한 밀폐식 혼련기(80)를 얻을 수 있다.
또한, 양 혼련 로터(1, 5)에 있어서, 혼련 날개끼리의 근접 부분이 적으면, 한쪽의 혼련 로터의 혼련 날개에 부착된 피혼련 재료가 다른 쪽의 혼련 로터의 혼련 날개에 의해 깎아지게 되는 일 없이 부착된 채, 혼련 로터의 혼련 날개의 표면에 남아 버린다. 본 실시 형태에서는, 한 쌍의 긴 날개가 서로 오버랩되지 않는 종래의 혼련 로터에 비해, 2개의 혼련 로터(1, 5)의 혼련 날개끼리가 근접하는 부위가 많아진다. 구체적으로는, 한쪽 로터부(10)의 긴 날개(20)에 착안하면, 이 긴 날개(20)는, 다른 쪽 로터부(10)의 2개의 짧은 날개[짧은 날개(30) 및 중간 날개(40)]와 2군데에서 대향하는 데다가, 이 긴 날개(20)의 제1 말단부(22)와 제2 말단부(23)의 2군데에서 다른 쪽 로터부(10)의 긴 날개(20)와 대향한다. 즉, 하나의 긴 날개(20)에는, 다른 쪽의 긴 날개(20)에 대하여 4군데의 근접 부분이 존재한다. 그로 인해, 밀폐식 혼련기(80)에 있어서는, 피혼련 재료가 혼련 로터의 로터부(10)의 표면에 부분적으로 부착된 채 남아서 그 피혼련 재료가 로터부(10)의 표면을 덮은 상태에서 로터부(10)와 함께 회전하는 것이 억제된다.
상기와 같이, 본 실시 형태의 밀폐식 혼련기(80)에서는, 한 쌍의 혼련 로터(1, 5)의 혼련 날개끼리의 근접 부분이 많다. 그로 인해, 혼련 날개끼리의 근접 부분에서, 많은 피혼련 재료가 혼련 로터의 표면으로부터 깎아지게 되므로, 혼련 로터의 표면 중 피혼련 재료가 접촉하는 접촉면이 크게 노출되게 된다. 또한, 한 쌍의 혼련 로터(1, 5)의 혼련 날개끼리의 근접 빈도가 높으므로, 상기 접촉면이 피혼련 재료에 의해 덮이는 시간이 적다. 그로 인해, 밀폐식 혼련기(80)에 의해, 우수한 혼련 효과를 얻을 수 있다.
다음에, 본 발명에 관한 밀폐식 혼련기의 실시예에 대해서 설명한다.
(시험 1)
우선, 본 발명의 실시예에 관한 혼련 로터를 내장한 밀폐식 혼련기(고베 세이꼬죠 제품 BB-16)를 사용해서 피혼련 재료의 혼련 시험을 행하고, 혼련 후의 재료의 품질을 평가했다(시험 1). 여기서, 재료의 품질에 대해서는, 재료의 ΔG'값을 측정함으로써 평가했다. 여기서, ΔG'값이라 함은, 혼련 후의 재료의 작은 변형 뒤틀림 시에 있어서의 저장 탄성률과 혼련 후의 재료의 큰 변형 뒤틀림 시에 있어서의 저장 탄성률과의 차인 것이며, 혼련 후의 재료 중의 필러의 분산에 관한 품질을 판단하기 위해 이용되는 지표이다. 또한, 혼련 후의 재료의 작은 변형 뒤틀림 시에 있어서의 저장 탄성률은, 미가황 고무 조성물의 점탄성 특성으로부터 얻을 수 있다. 그리고 ΔG'값이 작을수록, 필러의 분산에 관한 혼련 후의 재료의 품질이 좋다. 또한, ΔG'는 실리카를 배합한 재료와 실리카를 배합하고 있지 않은 재료와의 횡탄성 계수의 차로 나타낸다.
(배합 재료 및 그 PHR)
이하, 본 시험에 있어서 피혼련 재료로서 배합되는 재료와, 그 PHR을 나타낸다.
S-SBR : 96
BR : 30
실리카 : 80
실리카 커플링제 : 6.4
ZnO : 3.0
스테아린산 : 2.0
AROMA 오일 : 15
고무 열화 방지제 6PPD : 1.5
ANTIOZONANT WAX : 1.0
또한, PHR(Parts per Hundred Rubber ; 중량부)이라 함은, 고무 중량을 100으로 한 경우에 있어서의 각종 배합제의 중량인 것을 말한다. S-SBR은 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무이며, BR은 부타디엔 고무이다. 또한, PPD는 p-페닐렌 디아민인 것이다.
(비교예에 대해)
다음에, 시험 1의 비교예에 대해서 설명한다. 비교예에 관한 밀폐식 혼련기에서는, 도 23의 중첩 전개도에 도시하는 2개의 혼련 로터[혼련 로터(901) 및 혼련 로터(905)]를 사용하고 있다. 또한, 본 비교예에 관한 혼련 로터(901) 및 혼련 로터(905)는 원기둥 형상의 로터부 본체(915)와, 그 로터부 본체(915)의 표면에 설치된 3개의 혼련 날개[긴 날개(920), 짧은 날개(930) 및 중간 날개(940)]를 갖는 로터부(910)를 각각 구비하고 있다.
도 23 중의 부호 901, 905, 910, 915, 920, 921, 924, 925, 929, 930, 931, 932, 940, 941, 942를 부여한 부분은, 각각, 상기 실시 형태에 있어서 부호 1, 5, 10, 15, 20, 21, 24, 25, 29, 30, 31, 32, 40, 41, 42를 부여한 부분에 상당한다. 또한, 도 23에 있어서, 혼련 로터(901)에 포함되는 부분에 대해서는 부호에 밑줄을 붙이지 않는 한편, 혼련 로터(905)에 포함되는 부분에 대해서는 부호에 밑줄을 붙이고 있다.
이 비교예에 있어서, 혼련 로터(901)의 회전 방향 F에 있어서의 긴 날개(920)의 길이는, 그 회전 방향 F에 있어서의 로터부 본체(915)의 전체 길이의 1/2 길이보다도 작다. 그리고 비교예에서는, 도 23의 파선원 N 내에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 긴 날개(920)의 양단부에 오버랩 부분이 없다. 그리고 이 파선원 N 내에 나타낸 양 긴 날개(920)의 단부끼리 사이의 부분이, 재료의 누설 유로가 되어 버린다.
또한, 비교예에 있어서, 축 방향 D에 대한 긴 날개(920), 짧은 날개(930) 및 중간 날개(940)의 비틀림 각도는, 상기 시험 1에서 사용한 본 발명의 실시예에 관한 혼련 로터에 있어서의 대응 부분의 비틀림 각도와 동등해져 있다. 또한, 비교예의 한 쌍의 혼련 로터에 있어서는, 그들의 회전에 수반하여, 한쪽의 혼련 로터의 긴 날개(920)를, 다른 쪽의 혼련 로터의 2개의 짧은 날개[짧은 날개(930) 및 중간 날개(940)]가 축 방향 D에 있어서 협지되면서, 이들 2개의 짧은 날개가 긴 날개(920)에 대하여 근접과 이격을 반복하도록 되어 있다.
도 19에 있어서는, 상기 실시예의 제1 혼련 로터(1) 및 제2 혼련 로터(5)를 사용한 경우의 혼련 결과를 실선으로 나타내고, 비교예의 혼련 로터를 사용한 경우의 혼련 결과를 파선으로 나타내고 있다. 그래프의 종축은 ΔG'값이며, 횡축은 재료 배출구(72)로부터 배출된 혼련 후의 재료의 온도(배출 온도)이다.
도 19에 도시한 바와 같이, 혼련 시험의 결과는 실시예에 관한 ΔG'의 값이, 155℃ 내지 160℃의 재료 온도 범위에서, 비교예의 ΔG'의 값보다도 낮아지는 것을 나타내고 있다. 이 결과로부터, 본 실시예에 따르면, 비교예에 비해 혼련 후의 재료의 품질이 향상되는 것이 판명되었다.
또한, 실리카를 배합한 피혼련 재료에서는, 실리카와 고무를 결합시키기 위해서 실란 커플링제가 배합되어 있고, 이 실란 커플링제는 재료의 온도가 예를 들어 140℃ 내지 160℃의 범위(고온 범위)에서 실리카와 반응한다. 따라서, 이 실리카와 실란 커플링제와의 반응을 효율적으로 일으키기 위해서는, 140℃ 내지 160℃ 정도의 온도 범위에서 실리카와 실란 커플링제를 균일하게 혼련하는 것이 필요하다. 그리고 혼련 로터의 3개의 혼련 날개(긴 날개, 중간 날개 및 짧은 날개)의 비틀림 각도를 45도 이상 또한 61도 이하로 하면, 실리카와 실란 커플링제와의 균일한 혼련이 가능해진다.
또한, 본 실시예에서는, 피혼련 재료에 실리카를 배합하고 있지만, 다른 배합 재료(필러 등)를 다량으로 포함하는 피혼련 재료를 혼련하는 경우라도, 본 실시예에 의한 혼련 로터를 구비하는 밀폐식 혼련기를 사용하면, 배합 재료의 분산성에 대해서 양호한 효과를 얻을 수 있다.
(시험 2)
다음에, 혼련 로터의 축 방향 D에 있어서의 혼련 중의 재료의 압출량과 혼련 날개의 비틀림 각도와의 관계를 계산했다. 재료 압출량은, 밀폐식 혼련기에 있어서의 혼련 로터의 축 방향 D에 대한 재료의 유동 성능의 지표이며, 이 값이 클수록 유동 성능이 높아져, 재료의 균일한 혼련이 가능해진다. 재료 압출량 Q는, 이하의 식으로 나타내어진다.
Q = α?N - (β?ΔP/μ) - (γ?ΔP/μ)
Q : 재료 압출량
N : 로터 회전수[s-1]
μ : 점도[Pa?s]
ΔP : 압력 변화치[Pa]
α, β, γ : 로터 형상에 관한 계수
도 20은, 상기 식에 의한 계산의 결과를 나타내고 있다. 이 도 20에 있어서, 종축은 재료의 압출량의 상대치이며, 횡축은 3개의 혼련 날개(긴 날개, 중간 날개 및 짧은 날개)의 비틀림 각도이다. 도 20에 도시한 바와 같이, 시험 결과는 혼련 날개의 비틀림 각도가 지나치게 작을 경우 및 지나치게 클 경우에는, 재료의 압출량이 작아지는 것을 나타내고 있다. 또한, 도 20에 있어서, 재료의 압출량은, 혼련 날개의 비틀림 각도가 43도 이상 또한 61도 이하의 범위 내에서 커져 있으므로, 이 범위에서 재료의 유동 성능이 높아지는 것을 알 수 있었다. 또한, 재료의 압출량은, 혼련 날개의 비틀림 각도가 47도 이상 또한 57도 이하의 범위에서 더욱 커져 있으므로, 이 범위에서 재료의 유동 성능이 더욱 높아지는 것을 알 수 있었다. 또한, 혼련 날개의 비틀림 각도가 50도 부근일 때에, 재료의 압출량은 최대가 되었다.
(시험 3)
다음에, 본 발명의 실시예에 관한 밀폐식 혼련기를 사용하여, 비즈 테스트를 행하였다(시험 3). 비즈 테스트라 함은, 다수의 비즈를 넣은 모의 재료를 혼련하고, 혼련 후의 재료에 있어서의 비즈의 분배 상태(유동 상태)를 평가하는 시험이다. 또한, 이 시험은 재료의 혼련 시간을 30초로 한 경우와 40초로 한 경우에 대해서 실시했다.
본 시험에서는, 시험 1과 마찬가지로, 회전 방향 F에 있어서의 긴 날개의 길이가 로터부(10)의 전체 길이의 1/2 길이보다도 크고, 2개의 혼련 로터의 긴 날개의 단부끼리에 오버랩부가 존재하도록 그들의 긴 날개가 배치되고, 또한 축 방향 D에 대한 각 혼련 로터의 각 혼련 날개의 비틀림 각도가 시험 1에서 사용한 혼련 로터의 각 혼련 날개의 비틀림 각도와 동등한 혼련 로터를 사용해서 혼련 시험을 행하였다. 이 혼련 시험에서는, 비즈를 넣은 모의 재료를 챔버 내에서 혼련한 후, 챔버 내를 거의 동일한 체적의 복수의 영역으로 나누어 그들 각 영역으로부터 각각 일정량의 모의 재료를 취출하고, 그 취출한 각 모의 재료에 포함되는 비즈의 수를 각각 측정했다. 그리고 측정한 상기 각 영역마다의 모의 재료에 포함되는 비즈 수의 평균치와 표준 편차를 산출하는 동시에, 그 표준 편차의 값을 평균치로 나눔으로써 표준 편차/평균치의 값을 구했다. 그 산출 결과가 도 21에 도시되어 있다.
도 21의 종축은, 상기 표준 편차/평균치의 값이며, 이 수치가 작을수록 비즈가 모의 재료 중에 균일하게 혼합되는 것을 의미한다. 즉, 이 표준 편차/평균치의 값이 작을수록, 혼련 로터 및 그것을 구비한 혼련기의 분배 성능, 혼합 성능이 우수하다고 평가할 수 있다. 또한, 도 21의 횡축은, 3개의 혼련 날개(긴 날개, 중간 날개 및 짧은 날개)의 비틀림 각도이다. 또한, 도 21 중의「평균 30s/40s」의 2점 쇄선은, 혼련 시간이 30초인 경우에 있어서의「표준 편차/평균치」의 값과 혼련 시간이 40초인 경우에 있어서의「표준 편차/평균치」의 값과의 평균치를 나타낸다. 이 평균치는, 혼련 날개의 비틀림 각도마다 혼련 시간이 30초인 경우의「표준 편차/평균치」의 값과 혼련 시간이 40초인 경우의「표준 편차/평균치」의 값과의 산술 평균치를 각각 취한 것이다. 본 시험 결과의 평가에서는, 혼련 시간에 의한 영향을 배제한 혼련 로터의 혼련 날개의 비틀림 각도의 영향을 파악하기 위해, 시험 결과를 상기「평균 30s/40s」의 값으로 평가했다. 도 21에 도시한 결과로부터, 혼련 날개의 비틀림 각도가 45도 이상 또한 61도 이하인 경우에 표준 편차/평균치의 값이 작아져 있으며, 특히 혼련 날개의 비틀림 각도가 50도 이상 또한 57도 이하인 경우에 표준 편차/평균치의 값이 현저히 작아지는 것을 알 수 있었다. 즉, 혼련 날개의 비틀림 각도가 50도 이상 또한 57도 이하인 경우에, 혼련 로터의 혼합 성능의 편차가 특히 효과적으로 억제되는 것을 알 수 있었다.
(변형예)
다음에, 상기 실시 형태의 변형예에 대해서, 도 22를 이용해서 설명한다. 또한, 도 22에 있어서, 상기 실시 형태와 같은 부분에 대해서는, 상기 실시 형태의 해당 부분과 동일한 번호를 부여하고 있다. 도 22는, 당해 변형예에 관한 한 쌍의 혼련 로터의 중첩 전개도이다. 이하, 상기 실시 형태와는 다른 부분을 중심으로 설명하고, 상기 실시 형태와 같은 부분 및 사항에 대해서는, 그 설명을 생략한다. 또한, 도 22에 있어서 부호 201, 205, 220, 221, 222, 222t, 224, 225를 붙인 부분은, 각각, 상기 실시 형태에 있어서 부호 1, 5, 20, 21, 22, 22t, 24, 25를 붙인 부분에 상당한다. 또한, 도 22에 있어서, 제1 혼련 로터(201)에 포함되는 부분에 대해서는, 부호에 밑줄을 붙이지 않는 한편, 제2 혼련 로터(205)에 포함되는 부분에 대해서는, 부호에 밑줄을 붙이고 있다.
본 변형예에 관한 한 쌍의 혼련 로터[제1 혼련 로터(201) 및 제2 혼련 로터(205)]에 있어서는, 긴 날개(220)의 형상이 상기 실시 형태의 긴 날개(20)의 형상과는 다르다. 구체적으로는, 긴 날개(220) 중 혼련 로터의 회전 방향에 있어서 전방측의 말단부인 제2 말단부(23)의 형상에 대해서는 상기 실시 형태의 긴 날개(20)의 제2 말단부(23)의 형상과 같지만, 긴 날개(220) 중 혼련 로터의 회전 방향에 있어서 후방측의 말단부인 제1 말단부(222)의 형상은 상기 실시 형태의 긴 날개(20)의 제1 말단부(22)의 형상과 다르다. 즉, 긴 날개(220)의 제1 말단부(222)에는, 경사면(29)이 형성되어 있지 않다. 또한, 혼련 로터의 축 방향 D에 있어서의 긴 날개(220)의 길이는, 동일 방향에 있어서의 상기 실시 형태의 긴 날개(20)의 길이보다도 작다. 더욱 상세하게 설명하면, 제1 말단부(222)에서는 상기 실시 형태의 제1 말단부(22) 중 경사면(29)을 포함하는 선단부 부분이 없어져 있고, 제1 말단부(222)는, 이 부분만큼 상기 실시 형태의 제1 말단부(22)보다도 짧다. 혼련 로터는, 이 변형예와 같은 구성의 것이라도 좋다. 또한, 도 22 중의 P-P' 위치에 있어서의 혼련 로터의 단면도는, 상기 실시 형태의 G-G' 위치에 있어서의 혼련 로터의 단면도(도 18)와 같다.
(다른 실시 형태에 대해서)
본 발명의 실시 형태는, 상기 실시 형태 및 변형예에는 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 실시 형태에 있어서는, 회전축(10j)과 회전축(10k)과의 형상이 다르지만, 이들 회전축의 형상을 동일하게 해도 좋다. 즉, 로터부(10)를 협지하는 2개의 회전축의 형상을 대칭 형상으로 해도 좋다. 이와 같은 구성에 따르면, 상기 한 쌍의 혼련 로터의 각각에 동일한 종류의 혼련 로터를 배치 방향만을 다르게 하여 사용할 수 있으므로, 조립 시간 및 비용을 줄일 수 있다.
[실시 형태의 개요]
상기 실시 형태를 정리하면, 이하와 같다.
즉, 상기 실시 형태에 관한 혼련 로터는, 챔버가 내부에 설치된 케이싱을 구비한 밀폐식 혼련기에 사용되는 맞물림형의 혼련 로터이며, 상기 챔버 내에 배치되는 로터부를 구비한다. 상기 로터부는, 원기둥 형상의 로터부 본체와, 그 로터부 본체의 표면에 설치된 하나의 긴 날개와 2개의 짧은 날개를 갖는다. 상기 로터부의 회전 방향에 있어서의 상기 긴 날개의 길이(L4)는, 상기 회전 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L5)의 1/2 길이보다도 크고, 상기 로터부의 축 방향에 있어서의 상기 긴 날개의 길이(L1)와 상기 축 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L2)와의 비(L1/L2)는 0.6 이상 또한 1 미만이며, 또한 상기 긴 날개의 일단부로부터 상기 로터부 본체의 단부까지의 상기 축 방향에 있어서의 거리(x)와 상기 축 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L2)와의 비(x/L2)는 0보다도 크고 또한 0.2 이하이다. 상기 밀폐식 혼련기의 상기 챔버 내부에 있어서 한 쌍의 상기 로터부를 서로 평행하게 배치하여 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 한쪽의 상기 로터부의 2개의 상기 짧은 날개가 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개에 대하여 상기 로터부의 회전 방향에 있어서 근접과 이격을 교대로 반복하도록 2개의 상기 짧은 날개가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 한쪽의 상기 로터부의 2개의 상기 짧은 날개에 의해 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개가 상기 축 방향에 있어서 협지된다. 상기 밀폐식 혼련기의 상기 챔버 내부에 있어서 한 쌍의 상기 로터부를 서로 평행하게 배치하여 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 한쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개 중 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 후방측의 말단부와 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개 중 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 전방측의 말단부가 서로 근접과 이격을 교대로 반복하도록 상기 긴 날개가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 상기 축 방향에 수직인 하나의 단면에 있어서, 상기 후방측의 말단부와 상기 전방측의 말단부가 한 쌍의 상기 로터부의 축심끼리를 연결하는 선 위에 있어서의 상기 로터부의 회전 방향에 관해서 서로 대향한다.
이 구성에서는, 로터부의 회전 방향에 있어서의 긴 날개의 길이(L4)는, 그 회전 방향에 있어서의 로터부 본체의 전체 길이(L5)의 1/2 길이보다도 크고, 또한 한 쌍의 로터부의 긴 날개끼리의 근접 시에, 그들의 긴 날개의 말단부끼리가, 한 쌍의 로터부의 축심끼리를 연결하는 선 위에 있어서의 로터부의 회전 방향, 즉 한 쌍의 로터부의 축심끼리를 연결하는 선에 수직인 방향에 관해서 대향한다. 이에 의해, 한 쌍의 로터부의 긴 날개 중 서로 대향하는 말단부가, 챔버 내에 있어서 재료의 누설 유로를 차단하므로, 2개의 말단부 사이로부터의 재료의 누설을 적게 하거나 또는 누설을 없앨 수 있다. 이로 인해, 재료의 전단 성능을 높게 할 수 있다. 또한, 일반적으로는, 혼련 날개의 비틀림 각도를 크게 하면, 전단 성능은 저하되어 버리지만, 본 구성에서는 상기와 같이 재료의 전단 성능을 한 쌍의 긴 날개의 말단부에 의해 높일 수 있으므로, 긴 날개의 비틀림 각도를 크게 해서 재료의 유동 성능을 높게 했다고 해도, 높은 전단 성능을 유지할 수 있다. 이상과 같이, 본 구성에 따르면, 유동 성능 및 전단 성능의 양쪽이 우수한 혼련 로터를 얻을 수 있다.
또한,「긴 날개」라 함은, 혼련 날개 정상부에 설치되는 칩부의 중심선의, 로터부의 축 방향에 관한 길이가, 축 방향에 있어서의 로터부의 전체 길이(L2)의 1/2 길이보다도 큰 혼련 날개인 것이며,「짧은 날개」라 함은, 혼련 날개 정상부에 설치되는 칩부의 중심선의, 로터부의 축 방향에 관한 길이가, 축 방향에 있어서의 로터부의 전체 길이(L2)의 1/2 이하의 길이로 되어 있는 혼련 날개인 것이다.
「긴 날개의 일단부」라 함은, 긴 날개의 길이 방향에 있어서 어느쪽의 단부라도 좋다. 또한, 긴 날개의 일단부로부터 로터부 중 긴 날개의 상기 일단부에 가까운 쪽의 단부까지의 거리와 긴 날개의 타단부로부터 로터부 중 긴 날개의 상기 타단부에 가까운 쪽의 단부까지의 거리가, 동일해도 좋고, 달라도 된다.
하나의 로터부에 설치된「2개의 짧은 날개」는, 그 로터부의 축 방향에 있어서 동일한 길이를 가져도 좋고, 다른 길이를 가져도 좋다.
「밀폐식 혼련기」라 함은, 고무, 플라스틱 등의 재료를 배치 처리에 의해 혼련하는 것이다.
「챔버」라 함은, 혼련용의 로터를 수용하는 혼련실이다. 챔버 내부에서는, 혼련 로터에 의해 재료의 혼련이 행해진다.
또한, 상기 근접 상태에 있어서 상기 후방측의 말단부와 상기 전방측의 말단부가 한 쌍의 로터부의 축심끼리를 연결하는 선 위에 있어서의 로터부의 회전 방향에 관해서 서로 대향하는 하나의 단면은, 혼련 로터 중 어떤 부위에 존재하고 있으면 좋고, 그 하나의 단면에서 상기 근접 상태가 발생하고 있을 때에, 그러한 근접 상태가 발생하지 않는 단면, 즉 상기 후방측의 말단부와 상기 전방측의 말단부가 이격 상태로 되어 있는 단면이 혼련 로터에 존재해도 좋다.
상기 혼련 로터에 있어서, 상기 긴 날개는, 상기 축 방향에 대하여 45도 이상 또한 61도 이하의 비틀림 각도를 가져도 좋다.
이 구성에 따르면, 혼련 로터에 의한 혼합 성능의 편차를 억제할 수 있다.
이 경우에 있어서, 상기 긴 날개는, 상기 축 방향에 대하여 50도 이상 또한 57도 이하의 비틀림 각도를 가져도 좋다.
이 구성에 따르면, 혼련 로터에 의한 혼합 성능의 편차를 더욱 억제할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에 관한 밀폐식 혼련기는, 내부에 챔버가 설치되어 있는 동시에, 상기 챔버의 상부 위치에 재료 공급구가 마련되고, 또한 상기 챔버의 하부 위치에 재료 배출구가 마련되고, 당해 재료 공급구 및 당해 재료 배출구가 폐쇄됨으로써 상기 챔버가 밀폐 상태가 되는 케이싱과, 상기 챔버 내에 수용되고 또한 서로 평행하게 배치된 맞물림형의 한 쌍의 혼련 로터를 구비하고 있다. 상기 한 쌍의 혼련 로터는, 로터부를 각각 갖고, 상기 각 로터부는, 원기둥 형상의 로터부 본체와, 그 로터부 본체의 표면에 설치된 하나의 긴 날개와 2개의 짧은 날개를 갖는다. 상기 각 로터부에 있어서, 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 상기 긴 날개의 길이(L4)는, 그 회전 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L5)의 1/2 길이보다도 크다. 상기 각 로터부에 있어서, 그 로터부의 축 방향에 있어서의 상기 긴 날개의 길이(L1)와 상기 축 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L2)와의 비(L1/L2)는 0.6 이상 또한 1 미만이며, 또한 상기 긴 날개의 일단부로부터 상기 로터부 본체의 단부까지의 상기 축 방향에 있어서의 거리(x)와 상기 축 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L2)와의 비(x/L2)는 0보다도 크고 또한 0.2 이하이다. 한 쌍의 상기 로터부를 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 한쪽의 상기 로터부의 2개의 상기 짧은 날개가 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개에 대하여 상기 로터부의 회전 방향에 있어서 근접과 이격을 교대로 반복하도록 2개의 상기 짧은 날개가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 한쪽의 상기 로터부의 2개의 상기 짧은 날개에 의해 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개가 상기 축 방향에 있어서 협지된다. 한 쌍의 상기 로터부를 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 한쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개 중 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 후방측의 말단부와 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개 중 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 전방측의 말단부가 서로 근접과 이격을 교대로 반복하도록 상기 긴 날개가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 상기 축 방향에 수직인 하나의 단면에 있어서, 상기 후방측의 말단부와 상기 전방측의 말단부가 한 쌍의 상기 로터부의 축심끼리를 연결하는 선 위에 있어서의 상기 로터부의 회전 방향에 관해서 서로 대향한다.
이 구성에서는, 로터부의 회전 방향에 있어서의 긴 날개의 길이(L4)는, 그 회전 방향에 있어서의 로터부 본체의 전체 길이(L5)의 1/2 길이보다도 크고, 또한 한 쌍의 로터부의 긴 날개끼리의 근접 시에, 그들의 긴 날개의 말단부끼리가, 한 쌍의 로터부의 축심끼리를 연결하는 선 위에 있어서의 로터부의 회전 방향, 즉 한 쌍의 로터부의 축심끼리를 연결하는 선에 수직인 방향에 관해서 대향한다. 이에 의해, 한 쌍의 로터부의 긴 날개 중 서로 대향하는 말단부가, 챔버 내에 있어서 재료의 누설 유로를 차단하므로, 2개의 말단부 사이로부터의 재료의 누설을 적게 하거나 또는 누설을 없앨 수 있다. 이로 인해, 재료의 전단 성능을 높게 할 수 있다. 또한, 일반적으로는, 혼련 날개의 비틀림 각도를 크게 하면, 전단 성능은 저하되어 버리지만, 본 구성에서는, 상기와 같이 재료의 전단 성능을 한 쌍의 긴 날개의 말단부에 의해 높일 수 있으므로, 긴 날개의 비틀림 각도를 크게 해서 유동 성능을 높게 했다고 해도, 높은 전단 성능을 유지할 수 있다. 이상과 같이, 본 구성에 따르면, 유동 성능 및 전단 성능의 양쪽이 우수한 밀폐식 혼련기를 얻을 수 있다.
또한,「긴 날개」,「긴 날개의 일단부」,「2개의 짧은 날개」,「밀폐식 혼련기」,「챔버」,「1 단면」에 관해서는 상기와 같으므로, 설명을 생략한다.
또한, 상기 실시 형태에 관한 혼련 로터는, 챔버가 내부에 설치된 케이싱을 구비한 밀폐식 혼련기에 사용되는 맞물림형의 혼련 로터이며, 상기 챔버 내에 배치되는 로터부를 구비하고 있다. 상기 로터부는, 원기둥 형상의 로터부 본체와, 그 로터부 본체의 표면에 설치된 하나의 긴 날개와 2개의 짧은 날개를 갖는다. 상기 로터부의 회전 방향에 있어서의 상기 긴 날개의 길이(L4)는, 상기 회전 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L5)의 1/2 길이보다도 크다. 상기 로터부의 축 방향에 있어서의 상기 긴 날개의 길이(L1)와 상기 축 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L2)와의 비(L1/L2)는 0.6 이상 또한 1 미만이며, 또한 상기 긴 날개의 일단부로부터 상기 로터부 본체의 단부까지의 상기 축 방향에 있어서의 거리(x)와 상기 축 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L2)와의 비(x/L2)는 0보다도 크고 또한 0.2 이하이다. 상기 밀폐식 혼련기의 상기 챔버 내부에 있어서 한 쌍의 상기 로터부를 서로 평행하게 배치하여 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 한쪽의 상기 로터부의 2개의 상기 짧은 날개가 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개에 대하여 상기 로터부의 회전 방향에 있어서 근접과 이격을 교대로 반복하도록 2개의 상기 짧은 날개가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 한쪽의 상기 로터부의 2개의 상기 짧은 날개에 의해 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개가 상기 축 방향에 있어서 협지된다. 상기 밀폐식 혼련기의 상기 챔버 내부에 있어서 한 쌍의 상기 로터부를 서로 평행하게 배치하여 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 한쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개 중 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 후방측의 말단부와 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개 중 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 전방측의 말단부가 서로 근접과 이격을 교대로 반복하도록 상기 긴 날개가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 상기 축 방향에 수직인 하나의 단면에 있어서, 한 쌍의 상기 로터부의 축심끼리를 연결하는 방향에 있어서의 한쪽의 상기 로터부의 축심과 그 로터부의 상기 긴 날개의 선단부와의 사이의 거리 D1, 다른 쪽의 상기 로터부의 축심과 그 로터부의 상기 긴 날개의 선단부와의 사이의 거리 D2 및 한 쌍의 상기 로터부의 축심 간의 거리 D3이 D1 ＋ D2 > D3의 관계를 충족시킨다.
이 구성에서는, 로터부의 회전 방향에 있어서의 긴 날개의 길이(L4)는, 그 회전 방향에 있어서의 로터부 본체의 전체 길이(L5)의 1/2 길이보다도 크고, 또한 한 쌍의 로터부의 축심끼리를 연결하는 방향에 있어서의 상기 거리 D1, D2 및 D3이, D1 ＋ D2 > D3의 관계를 충족시킨다. 그로 인해, 한 쌍의 혼련 로터의 중첩 전개도에 있어서, 한 쌍의 혼련 로터의 긴 날개의 단부에 로터부의 회전 방향에 있어서 서로 오버랩되는 부분이 발생한다. 즉, 한 쌍의 혼련 로터의 중첩 전개도에 있어서, 로터부의 회전 방향에서 후방측에 위치하는 긴 날개의 전단부가 로터부의 회전 방향에서 전방측에 위치하는 긴 날개의 후단부보다도 전방측에 위치하는 부분이 발생한다. 이에 의해, 한 쌍의 로터부의 긴 날개 중 서로 대향하는 말단부가, 챔버 내에 있어서 재료의 누설 유로를 차단하므로, 2개의 말단부 사이로부터의 재료의 누설을 적게 하거나 또는 누설을 없앨 수 있다. 이로 인해, 재료의 전단 성능을 높게 할 수 있다. 또한, 일반적으로는, 혼련 날개의 비틀림 각도를 크게 하면, 전단 성능은 저하되어 버리지만, 본 구성에서는, 상기와 같이 재료의 전단 성능을 한 쌍의 긴 날개의 말단부에 의해 높일 수 있으므로, 긴 날개의 비틀림 각도를 크게 해서 재료의 유동 성능을 높게 했다고 해도, 높은 전단 성능을 유지할 수 있다. 이상과 같이, 본 구성에 따르면, 유동 성능 및 전단 성능의 양쪽이 우수한 혼련 로터를 얻을 수 있다.
또한,「긴 날개」,「긴 날개의 일단부」,「2개의 짧은 날개」,「밀폐식 혼련기」,「챔버」,「1 단면」에 관해서는 상기와 같으므로, 설명을 생략한다.
또한, 상기 실시 형태에 관한 밀폐식 혼련기는, 내부에 챔버가 설치되어 있는 동시에, 상기 챔버의 상부 위치에 재료 공급구가 마련되고, 또한 상기 챔버의 하부 위치에 재료 배출구가 마련되고, 당해 재료 공급구 및 당해 재료 배출구가 폐쇄됨으로써 상기 챔버가 밀폐 상태가 되는 케이싱과, 상기 챔버 내에 수용되고 또한 서로 평행하게 배치된 맞물림형의 한 쌍의 혼련 로터를 구비하고 있다. 상기 한 쌍의 혼련 로터는, 로터부를 각각 갖고, 상기 각 로터부는, 원기둥 형상의 로터부 본체와, 그 로터부 본체의 표면에 설치된 하나의 긴 날개와 2개의 짧은 날개를 갖고 있다. 상기 각 로터부에 있어서, 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 상기 긴 날개의 길이(L4)는, 그 회전 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L5)의 1/2 길이보다도 크다. 상기 각 로터부에 있어서, 그 로터부의 축 방향에 있어서의 상기 긴 날개의 길이(L1)와 상기 축 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L2)와의 비(L1/L2)는 0.6 이상 또한 1 미만이며, 또한 상기 긴 날개의 일단부로부터 상기 로터부 본체의 단부까지의 상기 축 방향에 있어서의 거리(x)와 상기 축 방향에 있어서의 상기 로터부의 전체 길이(L2)와의 비(x/L2)는 0보다도 크고 또한 0.2 이하이며, 한 쌍의 상기 로터부를 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 한쪽의 상기 로터부의 2개의 상기 짧은 날개가 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개에 대하여 상기 로터부의 회전 방향에 있어서 근접과 이격을 교대로 반복하도록 2개의 상기 짧은 날개가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 한쪽의 상기 로터부의 2개의 상기 짧은 날개에 의해 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개가 상기 축 방향에 있어서 협지되고, 한 쌍의 상기 로터부를 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 한쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개 중 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 후방측의 말단부와 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개 중 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 전방측의 말단부가 서로 근접과 이격을 교대로 반복하도록 상기 긴 날개가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 상기 축 방향에 수직인 하나의 단면에 있어서, 한 쌍의 상기 로터부의 축심끼리를 연결하는 방향에 있어서의 한쪽의 상기 로터부의 축심과 그 로터부의 상기 긴 날개의 선단부와의 사이의 거리 D1, 다른 쪽의 상기 로터부의 축심과 그 로터부의 상기 긴 날개의 선단부와의 사이의 거리 D2 및 한 쌍의 상기 로터부의 축심 간의 거리 D3이 D1 ＋ D2 > D3의 관계를 충족시킨다.
이 구성에서는, 로터부의 회전 방향에 있어서의 긴 날개의 길이(L4)는, 그 회전 방향에 있어서의 로터부 본체의 전체 길이(L5)의 1/2 길이보다도 크고, 또한 한 쌍의 로터부의 축심끼리를 연결하는 방향에 있어서의 상기 거리 D1, D2 및 D3이, D1 ＋ D2 > D3의 관계를 충족시킨다. 그로 인해, 한 쌍의 혼련 로터의 중첩 전개도에 있어서, 한 쌍의 혼련 로터의 긴 날개의 단부에 로터부의 회전 방향에 있어서 서로 오버랩되는 부분이 발생한다. 즉, 한 쌍의 혼련 로터의 중첩 전개도에 있어서, 로터부의 회전 방향에서 후방측에 위치하는 긴 날개의 전단부가 로터부의 회전 방향에서 전방측에 위치하는 긴 날개의 후단부보다도 전방측에 위치하는 부분이 발생한다. 이에 의해, 한 쌍의 로터부의 긴 날개 중 서로 대향하는 말단부가, 챔버 내에 있어서 재료의 누설 유로를 차단하므로, 2개의 말단부 사이로부터의 재료의 누설을 적게 하거나 또는 누설을 없앨 수 있다. 이로 인해, 재료의 전단 성능을 높게 할 수 있다. 또한, 일반적으로는, 혼련 날개의 비틀림 각도를 크게 하면, 전단 성능은 저하되어 버리지만, 본 구성에서는, 상기와 같이 재료의 전단 성능을 한 쌍의 긴 날개의 말단부에 의해 높일 수 있으므로, 긴 날개의 비틀림 각도를 크게 해서 재료의 유동 성능을 높게 했다고 해도, 높은 전단 성능을 유지할 수 있다. 이상과 같이, 본 구성에 따르면, 유동 성능 및 전단 성능의 양쪽이 우수한 밀폐식 혼련기를 얻을 수 있다.
또한,「긴 날개」,「긴 날개의 일단부」,「2개의 짧은 날개」,「밀폐식 혼련기」,「챔버」,「1 단면」에 관해서는 상기와 같으므로, 설명을 생략한다.
본 발명은, 고무 등의 재료를 혼련하기 위한 밀폐식 혼련기에 이용할 수 있다.

Claims (6)

  1. 챔버가 내부에 설치된 케이싱을 구비한 밀폐식 혼련기에 사용되는 맞물림형의 혼련 로터이며,
    상기 챔버 내에 배치되는 로터부를 구비하고,
    상기 로터부는, 원기둥 형상의 로터부 본체와, 그 로터부 본체의 표면에 설치된 하나의 긴 날개와 2개의 짧은 날개를 갖고,
    상기 로터부의 회전 방향에 있어서의 상기 긴 날개의 길이(L4)는, 상기 회전 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L5)의 1/2 길이보다도 크고,
    상기 로터부의 축 방향에 있어서의 상기 긴 날개의 길이(L1)와 상기 축 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L2)와의 비(L1/L2)는 0.6 이상 또한 1 미만이며, 또한 상기 긴 날개의 일단부로부터 상기 로터부 본체의 단부까지의 상기 축 방향에 있어서의 거리(x)와 상기 축 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L2)와의 비(x/L2)는 0보다도 크고 또한 0.2 이하이며,
    상기 밀폐식 혼련기의 상기 챔버 내부에 있어서 한 쌍의 상기 로터부를 서로 평행하게 배치하여 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 한쪽의 상기 로터부의 2개의 상기 짧은 날개가 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개에 대하여 상기 로터부의 회전 방향에 있어서 근접과 이격을 교대로 반복하도록 2개의 상기 짧은 날개가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 한쪽의 상기 로터부의 2개의 상기 짧은 날개에 의해 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개가 상기 축 방향에 있어서 협지되고,
    상기 밀폐식 혼련기의 상기 챔버 내부에 있어서 한 쌍의 상기 로터부를 서로 평행하게 배치하여 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 한쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개 중 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 후방측의 말단부와 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개 중 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 전방측의 말단부가 서로 근접과 이격을 교대로 반복하도록 상기 긴 날개가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 상기 축 방향에 수직인 하나의 단면에 있어서, 상기 후방측의 말단부와 상기 전방측의 말단부가 한 쌍의 상기 로터부의 축심끼리를 연결하는 선 위에 있어서의 상기 로터부의 회전 방향에 관해서 서로 대향하는, 혼련 로터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 긴 날개는, 상기 축 방향에 대하여 45도 이상 또한 61도 이하의 비틀림 각도를 갖는, 혼련 로터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 긴 날개는, 상기 축 방향에 대하여 50도 이상 또한 57도 이하의 비틀림 각도를 갖는, 혼련 로터.
  4. 내부에 챔버가 설치되어 있는 동시에, 상기 챔버의 상부 위치에 재료 공급구가 마련되고, 또한 상기 챔버의 하부 위치에 재료 배출구가 마련되고, 당해 재료 공급구 및 당해 재료 배출구가 폐쇄됨으로써 상기 챔버가 밀폐 상태가 되는 케이싱과,
    상기 챔버 내에 수용되고 또한 서로 평행하게 배치된 맞물림형의 한 쌍의 혼련 로터를 구비하고,
    상기 한 쌍의 혼련 로터는, 로터부를 각각 갖고,
    상기 각 로터부는, 원기둥 형상의 로터부 본체와, 그 로터부 본체의 표면에 설치된 하나의 긴 날개와 2개의 짧은 날개를 갖고,
    상기 각 로터부에 있어서, 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 상기 긴 날개의 길이(L4)는, 그 회전 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L5)의 1/2 길이보다도 크고,
    상기 각 로터부에 있어서, 그 로터부의 축 방향에 있어서의 상기 긴 날개의 길이(L1)와 상기 축 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L2)와의 비(L1/L2)는 0.6 이상 또한 1 미만이며, 또한 상기 긴 날개의 일단부로부터 상기 로터부 본체의 단부까지의 상기 축 방향에 있어서의 거리(x)와 상기 축 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L2)와의 비(x/L2)는 0보다도 크고 또한 0.2 이하이며,
    한 쌍의 상기 로터부를 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 한쪽의 상기 로터부의 2개의 상기 짧은 날개가 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개에 대하여 상기 로터부의 회전 방향에 있어서 근접과 이격을 교대로 반복하도록 2개의 상기 짧은 날개가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 한쪽의 상기 로터부의 2개의 상기 짧은 날개에 의해 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개가 상기 축 방향에 있어서 협지되고,
    한 쌍의 상기 로터부를 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 한쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개 중 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 후방측의 말단부와 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개 중 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 전방측의 말단부가 서로 근접과 이격을 교대로 반복하도록 상기 긴 날개가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 상기 축 방향에 수직인 하나의 단면에 있어서, 상기 후방측의 말단부와 상기 전방측의 말단부가 한 쌍의 상기 로터부의 축심끼리를 연결하는 선 위에 있어서의 상기 로터부의 회전 방향에 관해서 서로 대향하는, 밀폐식 혼련기.
  5. 챔버가 내부에 설치된 케이싱을 구비한 밀폐식 혼련기에 사용되는 맞물림형의 혼련 로터이며,
    상기 챔버 내에 배치되는 로터부를 구비하고,
    상기 로터부는, 원기둥 형상의 로터부 본체와, 그 로터부 본체의 표면에 설치된 하나의 긴 날개와 2개의 짧은 날개를 갖고,
    상기 로터부의 회전 방향에 있어서의 상기 긴 날개의 길이(L4)는, 상기 회전 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L5)의 1/2 길이보다도 크고,
    상기 로터부의 축 방향에 있어서의 상기 긴 날개의 길이(L1)와 상기 축 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L2)와의 비(L1/L2)는 0.6 이상 또한 1 미만이며, 또한 상기 긴 날개의 일단부로부터 상기 로터부 본체의 단부까지의 상기 축 방향에 있어서의 거리(x)와 상기 축 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L2)와의 비(x/L2)는 0보다도 크고 또한 0.2 이하이며,
    상기 밀폐식 혼련기의 상기 챔버 내부에 있어서 한 쌍의 상기 로터부를 서로 평행하게 배치하여 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 한쪽의 상기 로터부의 2개의 상기 짧은 날개가 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개에 대하여 상기 로터부의 회전 방향에 있어서 근접과 이격을 교대로 반복하도록 2개의 상기 짧은 날개가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 한쪽의 상기 로터부의 2개의 상기 짧은 날개에 의해 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개가 상기 축 방향에 있어서 협지되고,
    상기 밀폐식 혼련기의 상기 챔버 내부에 있어서 한 쌍의 상기 로터부를 서로 평행하게 배치하여 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 한쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개 중 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 후방측의 말단부와 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개 중 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 전방측의 말단부가 서로 근접과 이격을 교대로 반복하도록 상기 긴 날개가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 상기 축 방향에 수직인 하나의 단면에 있어서, 한 쌍의 상기 로터부의 축심끼리를 연결하는 방향에 있어서의 한쪽의 상기 로터부의 축심과 그 로터부의 상기 긴 날개의 선단부와의 사이의 거리 D1, 다른 쪽의 상기 로터부의 축심과 그 로터부의 상기 긴 날개의 선단부와의 사이의 거리 D2 및 한 쌍의 상기 로터부의 축심 간의 거리 D3이 D1 ＋ D2 > D3의 관계를 충족시키는, 혼련 로터.
  6. 내부에 챔버가 설치되어 있는 동시에, 상기 챔버의 상부 위치에 재료 공급구가 마련되고, 또한 상기 챔버의 하부 위치에 재료 배출구가 마련되고, 당해 재료 공급구 및 당해 재료 배출구가 폐쇄됨으로써 상기 챔버가 밀폐 상태가 되는 케이싱과,
    상기 챔버 내에 수용되고 또한 서로 평행하게 배치된 맞물림형의 한 쌍의 혼련 로터를 구비하고,
    상기 한 쌍의 혼련 로터는, 로터부를 각각 갖고,
    상기 각 로터부는, 원기둥 형상의 로터부 본체와, 그 로터부 본체의 표면에 설치된 하나의 긴 날개와 2개의 짧은 날개를 갖고,
    상기 각 로터부에 있어서, 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 상기 긴 날개의 길이(L4)는, 그 회전 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L5)의 1/2 길이보다도 크고,
    상기 각 로터부에 있어서, 그 로터부의 축 방향에 있어서의 상기 긴 날개의 길이(L1)와 상기 축 방향에 있어서의 상기 로터부 본체의 전체 길이(L2)와의 비(L1/L2)는 0.6 이상 또한 1 미만이며, 또한 상기 긴 날개의 일단부로부터 상기 로터부 본체의 단부까지의 상기 축 방향에 있어서의 거리(x)와 상기 축 방향에 있어서의 상기 로터부의 전체 길이(L2)와의 비(x/L2)는 0보다도 크고 또한 0.2 이하이며,
    한 쌍의 상기 로터부를 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 한쪽의 상기 로터부의 2개의 상기 짧은 날개가 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개에 대하여 상기 로터부의 회전 방향에 있어서 근접과 이격을 교대로 반복하도록 2개의 상기 짧은 날개가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 한쪽의 상기 로터부의 2개의 상기 짧은 날개에 의해 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개가 상기 축 방향에 있어서 협지되고,
    한 쌍의 상기 로터부를 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우에 한쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개 중 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 후방측의 말단부와 다른 쪽의 상기 로터부의 상기 긴 날개 중 그 로터부의 회전 방향에 있어서의 전방측의 말단부가 서로 근접과 이격을 교대로 반복하도록 상기 긴 날개가 배치되어 있고, 또한 상기 근접 상태에서는, 상기 축 방향에 수직인 하나의 단면에 있어서, 한 쌍의 상기 로터부의 축심끼리를 연결하는 방향에 있어서의 한쪽의 상기 로터부의 축심과 그 로터부의 상기 긴 날개의 선단부와의 사이의 거리 D1, 다른 쪽의 상기 로터부의 축심과 그 로터부의 상기 긴 날개의 선단부와의 사이의 거리 D2 및 한 쌍의 상기 로터부의 축심 간의 거리 D3이 D1 ＋ D2 > D3의 관계를 충족시키는, 밀폐식 혼련기.
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