KR20160148026A

KR20160148026A - 혼련 장치 및 혼련 방법

Info

Publication number: KR20160148026A
Application number: KR1020167033989A
Authority: KR
Inventors: 아키요시 고바야시; 시게유키 후지이; 다카후미 사메시마; 히로시 시미즈
Original assignee: 도시바 기카이 가부시키가이샤; 가부시키가이샤 에이치에스피 테크놀로지즈
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2015-04-24
Publication date: 2016-12-23
Also published as: US11565440B2; US20170050366A1; CN106457645A; DE112015002157T5; CN106457645B; WO2015170616A1; TW201615278A; JP2015227052A; US20230125116A1; KR101949004B1; TWI619590B; JP6639799B2

Abstract

재료에 대한 용융 처리, 용융 재료를 원료로 한 혼련 처리, 생성된 혼련물의 토출 처리에 있어서, 처리 대상물을 연속적으로 반송시킴으로써, 일정 품질의 혼련물의 완전 연속 생산을 가능하게 한 혼련 기술을 제공한다. 재료를 용융하는 처리기(2), 혼련물을 토출하는 압출기(3)를 갖고, 압출기는, 원료를 혼련하면서 반송하는 스크루(21)를 구비한다. 스크루는, 직선 형상의 축선을 중심으로 회전하는 스크루 본체를 갖는다. 스크루 본체에는, 반송부와 장벽부와 통로가 복수의 개소에 설치되어 있다. 적어도 1개의 개소에 있어서, 통로는, 스크루 본체의 내부에 설치되고, 입구 및 출구를 갖는다. 입구 및 출구는, 스크루 본체의 외주면에 개구되어 있다. 입구는, 장벽부에 의해 압력이 높아진 원료가 유입된다. 통로는, 입구로부터 유입된 원료가, 출구를 향해서 유통하도록 구성되어 있다. 출구는, 입구로부터 축방향으로 이격되어 위치되어 있다.

Description

혼련 장치 및 혼련 방법{KNEADING DEVICE AND KNEADING METHOD}

본 발명은, 블렌드된 원료에 전단 작용 및 신장 작용을 부여하면서 당해 원료를 혼련하는 압출기를 구비한 혼련 장치, 및, 그 혼련 방법에 관한 것이다.

예를 들어, 스크루의 회전수가 300rpm 정도로 설정된 압출기로, 복수의 비상용성(non-compatibility)의 수지를 블렌드한 원료를 혼련하는 경우, 블렌드 성분의 한쪽 또는 양쪽과 친화성 또는 접착성을 갖는 상용화제(compatibilizer)를 첨가할 필요가 있다. 그러나, 상용화제를 사용했다고 해도, 블렌드 성분이 분자 레벨에서 서로 용해하고 있지 않기 때문에, 압출기에 의해 생성되는 혼련물의 성능이나 기능을 높임에 있어서 스스로 한계가 있다.

이러한 문제를 해소하기 위해서, 종래, 상용화제와 같은 첨가재를 일절 첨가하지 않고, 한쪽의 고분자 성분을 매트릭스로 한 경우, 다른 쪽의 고분자 성분의 분산상 사이즈를 직경 300nm 이하로 제어한 미시적인 구조, 또는 양쪽의 고분자 성분이 미시적으로 서로 연결된 구조를 갖는 혼련물을 생성할 수 있도록 한 고전단 성형 장치가 개발되어 있다.

특허문헌 1에 개시된 고전단 성형 장치는, 실린더 내에 수용된 피드백형의 스크루를 구비하고 있다. 스크루는, 비상용성의 수지를 블렌드한 원료를 스크루의 내부에서 충분히 혼련시키는 구조를 갖고 있다.

구체적으로는, 스크루는, 원료의 반송 방향을 따르는 직선 형상의 축선을 갖고, 당해 축선을 중심으로 실린더의 내부에서 회전하도록 구성되어 있다. 스크루의 외주면에는, 스크루의 일단부로부터 공급된 원료를 스크루의 축방향으로 반송하는 나선 형상의 플라이트가 형성되어 있다. 플라이트에 의해 반송되는 원료는, 스크루의 선단면과 실린더의 개구단부를 폐색한 시일 부재와의 사이의 간극에 갇히도록 되어 있다.

또한, 스크루는, 그 대략 중심부에 내경이 1mm 내지 5mm 정도의 구멍을 갖고 있다. 구멍은, 스크루의 축선 방향으로 연장되어 있다. 구멍의 상류 단부는, 스크루의 선단면에서 상기 간극에 개구되어 있다. 구멍의 하류 단부는, 2갈래 형상으로 분기되어 스크루의 일단부의 외주면에 개구되어 있다.

이 때문에, 간극에 갇힌 원료는, 스크루의 회전에 따라 구멍의 상류 단부로부터 구멍 내에 유입됨과 함께, 구멍의 하류 단부로부터 스크루의 일단부 외주면으로 귀환한다. 귀환한 원료는, 다시 플라이트에 의해 간극을 향해서 반송된다.

이렇게 스크루를 피드백형으로 함으로써, 당해 스크루에 공급된 원료는, 플라이트에 의해 반송되는 과정에서 전단 작용을 받음과 함께, 구멍 내를 통과하는 과정에서 신장 작용을 받는다. 그 결과, 고전단 하에서 원료의 혼련 정도가 강화된다. 따라서, 원료의 고분자 성분이 나노 분산화되어, 미시적인 분산 구조를 갖는 혼련물을 얻을 수 있다.

국제 공개 번호 WO2010/061872호 팸플릿 일본 특허 공개 제2011-20341호 공보

그런데, 특허문헌 1의 장치에서는, 실린더 내에 공급된 원료를, 스크루의 후단부로부터 선단부의 간극으로 보낸 후, 당해 간극으로부터 스크루의 후단부로 되돌린다는 순환 처리가 반복된다. 그러나, 이러한 순환 처리에서는, 일정량의 원료를 순환시켜서 혼련하고, 그 혼련물을 토출시킨 후에, 다음 혼련이 행하여진다. 이 때문에, 일정량 이상의 혼련물을 연속적으로 토출할 수 없었다.

또한, 특허문헌 2에는, 일정량의 피혼련물을 혼련하는 혼련부와, 혼련된 피혼련물의 유동체가 저류되는 버퍼부를 구비한 혼련기가 개시되어 있다. 혼련부로부터 버퍼부에는, 혼련된 일정량의 유동체가 공급되어 저류된다. 저류된 유동체는, 버퍼부로부터 연속해서 토출된다.

특허문헌 2의 혼련기에서는, 미리 소정량의 피혼련물의 유동체를 버퍼부에 저류시킨 상태에서, 그 저류된 유동체가 고갈되지 않도록 버퍼부로부터의 유동체의 토출이 제어된다. 즉, 버퍼부로부터의 유동체의 토출량을 줄임으로써, 다음으로 혼련부로부터 유동체가 공급될 때까지 동안에, 현시점에서 버퍼부에 저류되어 있는 유동체의 잔존량의 범위 내에서, 당해 유동체를 연속적으로 토출시키고 있다.

그러나, 특허문헌 2의 토출 제어는, 혼련부로부터 단속적으로 공급된 유동체를 버퍼부에 일시적으로 저류한 후, 그 저류량의 범위 내에서, 당해 유동체를 소량씩 정량으로 토출시키는 것이며, 혼련부터 토출에 이르는 과정에서 유동체를 연속적으로 반송시키는 것이 아니다. 환언하면, 특허문헌 2의 토출 제어는, 외관상, 유동체가 연속해서 토출되고 있는 것처럼 제어하고 있을 뿐이며, 혼련부터 토출에 이르는 과정에서 유동체를 정체시키는 처리가 불가결하기 때문에, 유동체를 완전 연속 생산할 수 없다. 그 결과, 특허문헌 2의 혼련기에서는, 일정량 이상의 유동체를 연속적으로 토출할 수 없다.

또한, 특허문헌 2의 혼련기에서는, 피혼련물의 유동체를 버퍼부에 일시적으로 저류시키고 있기 때문에, 그 저류 시간의 정도에 따라서는, 버퍼부에 저류된 유동체의 물성이 변화되어 버릴 우려가 있다.

연속적으로 토출시키는 유동체는, 일정한 품질을 유지하기 위해, 그 전체 길이 내지 전체에 걸쳐서 동일한 물성일 것이 요구됨에도 불구하고, 물성이 변화한 유동체가 혼입된 경우, 당해 유동체에는 물성이 상이한 부분이 혼재하게 된다. 그렇게 되면, 토출시키는 유동체의 품질을 일정하게 유지할 수 없게 되어 버린다.

따라서, 본 발명의 목적은, 재료에 대한 용융 처리, 용융 재료를 원료로 한 혼련 처리, 생성된 혼련물의 토출 처리를 포함한 모든 처리에 있어서, 당해 처리 대상물을 정체시키지 않고 연속적으로 반송시킴으로써, 일정 품질의 혼련물의 완전 연속 생산을 가능하게 한 혼련 기술을 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 혼련 장치는, 연속해서 재료를 용융함과 함께 혼합하는 것이 가능한 처리기와, 상기 처리기에 의해 용융된 상기 재료를 원료로 해서, 당해 원료를 혼련함으로써 생성된 혼련물을 연속적으로 토출하는 압출기를 구비하고, 상기 압출기는, 원료를 혼련하면서 반송하는 스크루를 구비하고, 상기 스크루는, 원료의 반송 방향을 따른 직선 형상의 축선을 중심으로 회전하는 스크루 본체를 갖고, 상기 스크루 본체에는, 원료를 반송하는 반송부와, 원료의 반송을 제한하는 장벽부와, 원료가 유통하는 통로가, 복수의 개소에 걸쳐서 설치되고, 그 중 적어도 1개의 개소에 있어서, 상기 통로는, 상기 스크루 본체의 내부에 설치되고, 입구 및 출구를 갖고, 상기 입구는, 상기 장벽부에 의해 반송이 제한됨으로써 압력이 높아진 원료가 유입되도록, 상기 반송부에 있어서의 상기 스크루 본체의 외주면에 개구되고, 상기 통로는, 상기 입구로부터 유입된 원료가, 상기 출구를 향해서 유통하도록 구성되어 있음과 함께, 상기 출구는, 상기 입구로부터 축방향으로 이격된 위치에서, 상기 스크루 본체의 외주면에 개구되어 있다.

본 발명의 혼련 방법은, 처리기에 있어서, 연속적으로 재료를 용융함과 함께 혼합하고, 압출기에 있어서, 용융된 상기 재료를 원료로 해서, 스크루에 의해 당해 원료를 혼련함으로써 생성된 혼련물을 연속적으로 토출하고, 상기 스크루는, 원료의 반송 방향을 따른 직선 형상의 축선을 중심으로 회전하는 스크루 본체를 갖고, 상기 스크루 본체의 내부에 원료가 유통하는 통로가 설치되어 있는 혼련 방법이며, 상기 혼련물을 연속적으로 토출하는 동안에, 상기 압출기에 있어서, 상기 스크루 본체의 외주면을 따라 반송된 상기 원료는, 상기 통로를 유통한 후, 상기 스크루의 외주면으로 귀환한다.

본 발명에 따르면, 재료에 대한 용융 처리, 용융 재료를 원료로 한 혼련 처리, 생성된 혼련물의 토출 처리를 포함한 모든 처리에 있어서, 당해 처리 대상물을 정체시키지 않고 연속적으로 반송시킴으로써, 일정 품질의 혼련물의 완전 연속 생산을 가능하게 한 혼련 기술을 실현할 수 있다.

도 1은 제1 실시 형태에 따른 연속식 고전단 가공 장치(혼련 장치)를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 제1 실시 형태에서 사용하는 제1 압출기의 단면도이다.
도 3은 제1 실시 형태에서, 제1 압출기의 2개의 스크루가 서로 교합한 상태를 도시하는 사시도이다.
도 4는 제1 실시 형태에서 사용하는 제3 압출기의 단면도이다.
도 5는 제1 실시 형태에서 사용하는 제2 압출기의 단면도이다.
도 6은 제1 실시 형태에서, 배럴 및 스크루를 모두 단면으로 나타내는 제2 압출기의 단면도이다.
도 7은 제1 실시 형태에서 사용하는 스크루의 측면도이다.
도 8은 도 6의 F8-F8선을 따른 단면도이다.
도 9는 도 6의 F9-F9선을 따른 단면도이다.
도 10은 제1 실시 형태에서, 스크루에 대한 원료의 유동 방향을 도시하는 측면도이다.
도 11은 제1 실시 형태에서, 스크루가 회전했을 때의 원료의 유동 방향을 개략적으로 나타내는 제2 압출기의 단면도이다.
도 12는 제2 실시 형태에서 사용하는 제2 압출기의 단면도이다.
도 13은 제3 실시 형태에서 사용하는 제2 압출기의 단면도이다.
도 14는 제3 실시 형태에서, 배럴 및 스크루를 모두 단면으로 나타내는 제2 압출기의 단면도이다.
도 15는 도 14의 F15-F15선을 따른 단면도이다.
도 16은 제3 실시 형태에서 사용하는 통체의 사시도이다.
도 17은 제3 실시 형태에서, 스크루에 대한 원료의 유동 방향을 도시하는 측면도이다.
도 18은 제3 실시 형태에서, 스크루가 회전했을 때의 원료의 유동 방향을 개략적으로 나타내는 제2 압출기의 단면도이다.
도 19는 제4 실시 형태에서 사용하는 제2 압출기의 단면도이다.
도 20은 제4 실시 형태에서, 배럴 및 스크루를 모두 단면으로 나타내는 제2 압출기의 단면도이다.
도 21은 제4 실시 형태에서 사용하는 스크루의 측면도이다.
도 22는 도 20의 F22-F22선을 따른 단면도이다.
도 23은 제4 실시 형태에서 사용하는 통체의 사시도이다.
도 24는 도 23에 도시한 통체의 횡단면도이다.
도 25는 제4 실시 형태에서 사용하는 통체의 다른 구성예를 도시하는 사시도이다.
도 26은 제4 실시 형태에서, 스크루에 대한 원료의 유동 방향을 도시하는 측면도이다.
도 27은 제4 실시 형태에서, 스크루가 회전했을 때의 원료의 유동 방향을 개략적으로 나타내는 제2 압출기의 단면도이다.
도 28은 제5 실시 형태에 따른 제1 압출기의 단면도이다.
도 29는 제6의 실시 형태에 따른 제2 압출기의 단면도이다.
도 30은 제7 실시 형태에 따른 제2 압출기의 단면도이다.
도 31은 제8 실시 형태에 따른 제2 압출기의 단면도이다.
도 32는 제9 실시 형태에 따른 제2 압출기의 단면도이다.

[제1 실시 형태]

이하, 제1 실시 형태에 대해서, 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명한다.

도 1에는, 제1 실시 형태에 따른 연속식 고전단 가공 장치(혼련 장치)(1)의 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 고전단 가공 장치(1)는, 제1 압출기(처리기)(2), 제2 압출기(3) 및 제3 압출기(탈포기)(4)를 구비하고 있다. 제1 압출기(2), 제2 압출기(3) 및 제3 압출기(4)는, 서로 직렬로 접속되어 있다.

제1 압출기(2)는, 예를 들어 2종류의 비상용성의 수지 등의 재료를, 예비적으로 혼련하여, 용융하기 위한 처리기이다. 여기에서는, 2종류의 수지로서, 폴리카르보네이트 수지(PC), 및, 폴리메타크릴산메틸 수지(PMMA)를 적용한다. 이들 수지는, 예를 들어 펠릿의 상태에서 제1 압출기(2)에 공급된다.

본 실시 형태에서는, 수지의 혼련·용융의 정도를 강화하기 위해서, 제1 압출기(2)로서 동일 방향 회전형의 2축 혼련기를 사용하고 있다. 도 2 및 도 3은, 2축 혼련기의 일례를 개시하고 있다. 2축 혼련기는, 배럴(6)과, 배럴(6)의 내부에 수용된 2개의 스크루(7a, 7b)를 구비하고 있다. 배럴(6)은, 2개의 원통을 조합한 형상을 갖는 실린더부(8)를 포함하고 있다. 상기 수지는, 배럴(6)의 일단부에 설치한 공급구(9)로부터 실린더부(8)에 연속적으로 공급된다. 또한, 배럴(6)은 수지를 용융하기 위한 히터를 내장하고 있다.

스크루(7a, 7b)는, 서로 교합한 상태에서 실린더부(8)에 수용되어 있다. 스크루(7a, 7b)는, 도시하지 않은 모터로부터 전해지는 토크를 받아 서로 동일 방향으로 회전된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 스크루(7a, 7b)는 각각, 피드부(11), 혼련부(12) 및 펌핑부(13)를 구비하고 있다. 피드부(11), 혼련부(12) 및 펌핑부(13)는, 스크루(7a, 7b)의 축방향을 따라서 일렬로 배열되어 있다.

피드부(11)는, 나선 형상으로 비틀어진 플라이트(14)를 갖고 있다. 스크루(7a, 7b)의 플라이트(14)는, 서로 교합한 상태에서 회전함과 함께, 공급구(9)로부터 공급된 2종류의 수지를 혼련부(12)를 향해서 반송한다.

혼련부(12)는, 스크루(7a, 7b)의 축방향으로 배열한 복수의 디스크(15)를 갖고 있다. 스크루(7a, 7b)의 디스크(15)는, 서로 대향한 상태에서 회전함과 함께, 피드부(11)로부터 보내진 수지를 예비적으로 혼련한다. 혼련된 수지는, 스크루(7a, 7b)의 회전에 의해 펌핑부(13)에 보내진다.

펌핑부(13)는, 나선 형상으로 비틀어진 플라이트(16)를 갖고 있다. 스크루(7a, 7b)의 플라이트(16)는, 서로 교합한 상태에서 회전함과 함께, 예비적으로 혼련된 수지를 배럴(6)의 토출 단부로부터 압출한다.

이러한 2축 혼련기에 의하면, 스크루(7a, 7b)의 피드부(11)에 공급된 수지는, 스크루(7a, 7b)의 회전에 수반하는 전단 발열 및 히터의 열을 받아서 용융한다. 2축 혼련기에서의 예비적인 혼련에 의해 용융된 수지는, 블렌드된 원료를 구성한다. 원료는, 도 1에 화살표 A로 나타내는 바와 같이, 배럴(6)의 토출 단부로부터 제2 압출기(3)에 연속적으로 공급된다.

또한, 제1 압출기(2)를 2축 혼련기로서 구성함으로써, 수지를 용융시킬 뿐만 아니라, 당해 수지에 전단 작용을 부여할 수 있다. 이 때문에, 원료가 제2 압출기(3)에 공급되는 시점에서, 당해 원료는, 제1 압출기(2)에서의 예비적인 혼련에 의해 용융되어 최적의 점도로 유지된다. 또한, 제1 압출기(2)를 2축 혼련기로서 구성함으로써, 제2 압출기(3)에 연속해서 원료를 공급할 때, 단위 시간당, 소정량의 원료를 안정되게 공급할 수 있다. 따라서, 원료를 본격적으로 혼련하는 제2 압출기(3)의 부담을 경감할 수 있다.

제2 압출기(3)는, 원료의 고분자 성분이 나노 분산화된 미시적인 분산 구조를 갖는 혼련물을 생성하기 위한 요소이다. 본 실시 형태에서는, 제2 압출기(3)로서 단축 압출기를 사용하고 있다. 단축 압출기는, 배럴(20)과, 1개의 스크루(21)를 구비하고 있다. 스크루(21)는, 용융된 원료에 전단 작용 및 신장 작용을 반복해서 부여하는 기능을 갖고 있다. 스크루(21)를 포함하는 제2 압출기(3)의 구성에 대해서는, 나중에 상세하게 설명한다.

제3 압출기(4)는, 제2 압출기(3)로부터 토출된 혼련물에 포함되는 가스 성분을 흡인·제거하기 위한 요소이다. 본 실시 형태에서는, 제3 압출기(4)로서 단축 압출기를 사용하고 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 단축 압출기는, 배럴(22)과, 배럴(22)에 수용된 1개의 벤트 스크루(23)를 구비하고 있다. 배럴(22)은, 곧은 원통 형상의 실린더부(24)를 포함하고 있다. 제2 압출기(3)로부터 압출된 혼련물은, 실린더부(24)의 축방향을 따른 일단부로부터 실린더부(24)에 연속적으로 공급된다.

배럴(22)은 벤트구(25)를 갖고 있다. 벤트구(25)는, 실린더부(24)의 축방향을 따르는 중간부에 개구되어 있음과 함께, 진공 펌프(26)에 접속되어 있다. 또한, 배럴(22)의 실린더부(24)의 타단부는, 헤드부(27)로 폐색되어 있다. 헤드부(27)는, 혼련물을 토출시키는 토출구(28)를 갖고 있다.

벤트 스크루(23)는, 실린더부(24)에 수용되어 있다. 벤트 스크루(23)는, 도시하지 않은 모터로부터 전해지는 토크를 받아서 일방향으로 회전된다. 벤트 스크루(23)는, 나선 형상으로 비틀어진 플라이트(29)를 갖고 있다. 플라이트(29)는 벤트 스크루(23)와 일체적으로 회전함과 함께, 실린더부(24)에 공급된 혼련물을 헤드부(27)를 향해서 연속적으로 반송한다. 혼련물은, 벤트구(25)에 대응하는 위치에 반송되었을 때, 진공 펌프(26)의 진공 압을 받는다. 즉, 진공 펌프에 의해 실린더부(24) 내를 부압으로 배기함으로써, 혼련물에 포함되는 가스 상태 물질이나 기타 휘발 성분이 혼련물로부터 연속적으로 흡인·제거된다. 가스 상태 물질이나 기타 휘발 성분이 제거된 혼련물은, 헤드부(27)의 토출구(28)로부터 고전단 가공 장치(1)의 밖으로 연속적으로 토출된다.

이어서, 제2 압출기(3)에 대해서 상세하게 설명한다.

도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 제2 압출기(3)의 배럴(20)은, 곧은 통 형상이며, 수평하게 배치되어 있다. 배럴(20)은, 복수의 배럴 엘리먼트(31)로 분할되어 있다.

각 배럴 엘리먼트(31)는, 원통 형상의 관통 구멍(32)을 갖고 있다. 배럴 엘리먼트(31)는, 각각의 관통 구멍(32)이 동축 형상으로 연속하도록 일체적으로 결합되어 있다. 배럴 엘리먼트(31)의 관통 구멍(32)은, 서로 협동해서 배럴(20)의 내부에 원통 형상의 실린더부(33)를 규정하고 있다. 실린더부(33)는, 배럴(20)의 축방향으로 연장되어 있다.

배럴(20)의 축방향을 따르는 일단부에 공급구(34)가 형성되어 있다. 공급구(34)는, 실린더부(33)에 연통함과 함께, 당해 공급구(34)에 제1 압출기(2)에서 블렌드된 원료가 연속적으로 공급된다.

배럴(20)은, 도시하지 않은 히터를 구비하고 있다. 히터는, 배럴(20)의 온도가 원료의 혼련에 최적의 값이 되도록 배럴(20)의 온도를 조정한다. 또한, 배럴(20)은, 예를 들어 물 또는 기름과 같은 냉매가 흐르는 냉매 통로(35)를 구비하고 있다. 냉매 통로(35)는, 실린더부(33)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 냉매는, 배럴(20)의 온도가 미리 결정된 상한값을 초과했을 때 냉매 통로(35)를 따라 흘러, 배럴(20)을 강제적으로 냉각한다.

배럴(20)의 축방향을 따르는 타단부는, 헤드부(36)로 폐색되어 있다. 헤드부(36)는 토출구(36a)를 갖고 있다. 토출구(36a)는, 공급구(34)에 대하여 배럴(20)의 축방향을 따르는 반대측에 위치됨과 함께, 제3 압출기(4)에 접속되어 있다.

도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 스크루(21)는, 스크루 본체(37)를 구비하고 있다. 본 실시 형태의 스크루 본체(37)는, 1개의 회전축(38)과, 복수의 원통 형상의 통체(39)로 구성되어 있다.

회전축(38)은, 제1 축부(40) 및 제2 축부(41)를 구비하고 있다. 제1 축부(40)는, 배럴(20)의 일단부의 측인 회전축(38)의 기단부에 위치되어 있다. 제1 축부(40)는, 조인트부(42) 및 스토퍼부(43)를 포함하고 있다. 조인트부(42)는, 도시하지 않은 커플링을 통해서 모터와 같은 구동원에 연결된다. 스토퍼부(43)는, 조인트부(42)에 동축 형상으로 설치되어 있다. 스토퍼부(43)는, 조인트부(42)보다도 직경이 크다.

제2 축부(41)는, 제1 축부(40)의 스토퍼부(43)의 단부면으로부터 동축 형상으로 연장되어 있다. 제2 축부(41)는, 배럴(20)의 대략 전체 길이에 걸치는 길이를 가짐과 함께, 헤드부(36)와 대향하는 선단부를 갖고 있다. 제1 축부(40) 및 제2 축부(41)를 동축 형상으로 관통하는 곧은 축선(O1)은, 회전축(38)의 축방향으로 수평하게 연장되어 있다.

제2 축부(41)는, 스토퍼부(43)보다도 직경이 작은 단단한 원기둥 형상이다. 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 제2 축부(41)의 외주면에 한 쌍의 키(45a, 45b)가 설치되어 있다. 키(45a, 45b)는, 제2 축부(41)의 주위 방향으로 180° 어긋난 위치에서 제2 축부(41)의 축방향으로 연장되어 있다.

도 6 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 각 통체(39)는, 제2 축부(41)가 동축 형상으로 관통하도록 구성되어 있다. 통체(39)의 내주면에 한 쌍의 키 홈(49a, 49b)이 형성되어 있다. 키 홈(49a, 49b)은, 통체(39)의 주위 방향으로 180° 어긋난 위치에서 통체(39)의 축방향으로 연장되어 있다.

통체(39)는, 키 홈(49a, 49b)을 제2 축부(41)의 키(45a, 45b)에 맞춘 상태에서 제2 축부(41)의 선단부의 방향으로부터 제2 축부(41) 상에 삽입된다. 본 실시 형태에서는, 제2 축부(41) 상에 최초로 삽입된 통체(39)와 제1 축부(40)의 스토퍼부(43)의 단부면과의 사이에 제1 컬러(44)가 개재되어 있다. 또한, 모든 통체(39)를 제2 축부(41) 상에 삽입한 후, 제2 축부(41)의 선단면에 제2 컬러(51)를 통해서 고정 나사(52)가 넣어져 있다.

이 나사 결합에 의해, 모든 통체(39)가 제1 컬러(44)와 제2 컬러(51)와이 사이에서 제2 축부(41)의 축방향으로 체결되어, 인접하는 통체(39)의 단부면이 간극 없이 밀착되어 있다.

이때, 모든 통체(39)가 제2 축부(41) 상에서 동축 형상으로 결합됨으로써, 당해 각 통체(39)와 회전축(38)이 일체적으로 조립된 상태가 된다. 이에 의해, 각 통체(39)를 회전축(38)과 함께 축선(O1)을 중심으로 회전시키는 것, 즉, 스크루 본체(37)를 축선(O1)을 중심으로 회전시키는 것이 가능하게 된다.

이러한 상태에서, 각 통체(39)는, 스크루 본체(37)의 외경(D1)(도 8 참조)을 규정하는 구성 요소가 된다. 즉, 제2 축부(41)를 따라 동축 형상으로 결합된 각 통체(39)는, 그 외경(D1)이 서로 동일하게 설정되어 있다. 스크루 본체(37)(각 통체(39))의 외경(D1)은, 회전축(38)의 회전 중심인 축선(O1)을 통해서 규정되는 직경이다.

이에 의해, 스크루 본체(37)(각 통체(39))의 외경(D1)이 일정 값인 세그먼트식의 스크루(21)가 구성된다. 세그먼트식의 스크루(21)는, 회전축(38)(즉, 제2 축부(41))을 따라, 복수의 스크루 엘리먼트를, 자유로운 순서 및 조합으로 유지시킬 수 있다. 스크루 엘리먼트로서는, 예를 들어 적어도 후술하는 플라이트(56, 57, 58)의 일부가 형성된 통체(39)를, 1개의 스크루 엘리먼트로서 규정할 수 있다.

이와 같이, 스크루(21)를 세그먼트화함으로써, 예를 들어 당해 스크루(21)의 사양의 변경이나 조정, 또는, 보수나 메인터넌스에 대해서, 그 편리성을 현저히 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서, 원통 형상의 통체(39)는, 키(45a, 45b)에 의해 회전축(38)에 고정되는 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 키(45a, 45b) 대신에 도 2에 도시한 바와 같은 스플라인을 사용해서 통체(39)를 회전축(38)에 고정해도 된다.

또한, 세그먼트식의 스크루(21)는, 배럴(20)의 실린더부(33)에 동축 형상으로 수용되어 있다. 구체적으로는, 복수의 스크루 엘리먼트가 회전축(38)(제2 축부(41))을 따라 유지된 스크루 본체(37)가, 실린더부(33)에 회전 가능하게 수용되어 있다. 이 상태에 있어서, 회전축(38)의 제1 축부(40)(조인트부(42), 스토퍼부(43))는, 배럴(20)의 일단부로부터 배럴(20)의 밖으로 돌출되어 있다.

또한, 이 상태에서, 스크루 본체(37)의 주위 방향을 따르는 외주면과, 실린더부(33)의 내주면과의 사이에는, 원료를 반송하기 위한 반송로(53)가 형성되어 있다. 반송로(53)는, 실린더부(33)의 직경 방향을 따르는 단면 형상이 원환형이며, 실린더부(33)를 따라 축방향으로 연장되어 있다.

본 실시 형태에서, 스크루(21)는, 구동원으로부터의 토크를 받으면, 도 5에 화살표로 나타낸 바와 같이, 당해 스크루(21)의 기단부의 측에서 보아 반시계 방향으로 좌회전한다. 이때, 스크루(21)의 회전수는, 600rpm 내지 3000rpm으로 하는 것이 바람직하다.

도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 스크루 본체(37)는, 원료를 반송하기 위한 복수의 반송부(54, 59)와, 원료의 유동을 제한하기 위한 복수의 장벽부(55)를 갖고 있다. 즉, 배럴(20)의 일단부에 대응하는 스크루 본체(37)의 기단부에 장벽부(55)가 배치되고, 배럴(20)의 타단부에 대응하는 스크루 본체(37)의 선단부에 토출용 반송부(59)가 배치되어 있다. 또한, 장벽부(55)와 반송부(59)와의 사이에 있어서, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해서, 반송부(54)와 장벽부(55)가 축방향으로 교대로 나열하여 배치되어 있다.

또한, 배럴(20)의 공급구(34)는, 스크루 본체(37)의 기단부의 측에 배치된 반송부(54)를 향해서 개구되어 있다.

각 반송부(54)는, 나선 형상으로 비틀어진 플라이트(56)를 갖고 있다. 플라이트(56)는, 통체(39)의 주위 방향을 따르는 외주면으로부터 반송로(53)를 향해서 뻗어 있다. 플라이트(56)는, 스크루(21)가 좌회전했을 때, 스크루 본체(37)의 선단부로부터 기단부를 향해서 원료를 반송하도록 비틀어져 있다. 즉, 플라이트(56)는, 플라이트(56)의 비틀린 방향이 왼나사와 동일하게 왼쪽으로 비틀어져 있다.

또한, 토출용 반송부(59)는, 나선 형상으로 비틀어진 플라이트(58)를 갖고 있다. 플라이트(58)는, 통체(39)의 주위 방향을 따르는 외주면으로부터 반송로(53)를 향해서 뻗어 있다. 플라이트(58)는, 스크루(21)가 좌회전했을 때, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해서 원료를 반송하도록 비틀어져 있다. 즉, 플라이트(58)는, 당해 플라이트(58)의 비틀린 방향이 오른나사와 동일하게 오른쪽으로 비틀어져 있다.

각 장벽부(55)는, 나선 형상으로 비틀어진 플라이트(57)를 갖고 있다. 플라이트(57)는, 통체(39)의 주위 방향을 따르는 외주면으로부터 반송로(53)를 향해서 뻗어 있다. 플라이트(57)는, 스크루(21)가 좌회전했을 때, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해서 원료를 반송하도록 비틀어져 있다. 즉, 플라이트(57)는, 플라이트(57)의 비틀린 방향이 오른나사와 동일하게 오른쪽으로 비틀어져 있다.

각 장벽부(55)의 플라이트(57)의 비틀림 피치는, 반송부(54, 59)의 플라이트(56, 58)의 비틀림 피치와 동일하거나, 그것보다도 작게 설정되어 있다. 또한, 플라이트(56, 57, 58)의 정상부와 배럴(20)의 실린더부(33)의 내주면과의 사이에는, 약간의 클리어런스가 확보되어 있다.

이 경우, 장벽부(55)의 외경부(플라이트(57)의 정상부)와, 실린더부(33)의 내주면과의 사이의 클리어런스는, 0.1mm 이상 또한 2mm 이하의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 당해 클리어런스를, 0.1mm 이상 또한 0.7mm 이하의 범위로 설정한다. 이에 의해, 원료가 당해 클리어런스를 통과해서 반송되는 것을 확실하게 제한할 수 있다.

또한, 스크루 본체(37)의 축방향은, 스크루 본체(37)의 길이 방향, 환언하면, 스크루(21)의 길이 방향이라 바꿔 말할 수 있다.

여기서, 스크루 본체(37)의 축방향을 따르는 반송부(54, 59)의 길이는, 예를 들어 원료의 종류, 원료의 혼련 정도, 단위 시간당 혼련물의 생산량 등에 따라 적절히 설정된다. 반송부(54, 59)란, 적어도 통체(39)의 외주면에 플라이트(56, 58)가 형성된 영역을 말하는데, 플라이트(56, 58)의 시점과 종점과의 사이의 영역에 특정되는 것은 아니다.

즉, 통체(39)의 외주면 중 플라이트(56, 58)로부터 벗어난 영역도, 반송부(54, 59)라 간주되는 경우가 있다. 예를 들어, 플라이트(56, 58)를 갖는 통체(39)와 인접하는 위치에 원통 형상의 스페이서 또는 원통 형상의 컬러가 배치된 경우, 당해 스페이서나 컬러도 반송부(54, 59)에 포함될 수 있다.

또한, 스크루 본체(37)의 축방향을 따르는 장벽부(55)의 길이는, 예를 들어 원료의 종류, 원료의 혼련 정도, 단위 시간당 혼련물의 생산량 등에 따라 적절히 설정된다. 장벽부(55)는, 반송부(54)에 의해 보내지는 원료의 유동을 막도록 기능한다. 즉, 장벽부(55)는, 원료의 반송 방향의 하류측에서 반송부(54)와 인접함과 함께, 반송부(54)에 의해 보내지는 원료가 플라이트(57)의 정상부와 실린더부(33)의 내주면과의 사이의 클리어런스를 통과하는 것을 방해하도록 구성되어 있다.

또한, 상기한 스크루(21)에 있어서, 각 플라이트(56, 57, 58)는, 서로 동일한 외경(D1)을 갖는 복수의 통체(39)의 외주면으로부터 반송로(53)를 향해서 뻗어 있다. 이 때문에, 각 통체(39)의 주위 방향을 따르는 외주면은, 당해 스크루(21)의 골지름을 규정한다. 스크루(21)의 골지름은, 스크루(21)의 전체 길이에 걸쳐서 일정 값으로 유지되어 있다.

도 5 내지 도 7, 도 10에 도시한 바와 같이, 스크루 본체(37)는, 스크루 본체(37)의 내부에, 축방향으로 연장되는 복수의 통로(60)를 갖고 있다. 통로(60)는, 하나의 장벽부(55)와, 당해 장벽부(55)를 사이에 둔 2개의 반송부(54)를 하나의 유닛으로 했을 때, 이들 1조의 반송부(54)의 통체(39) 및 장벽부(55)의 통체(39)의 사이에 걸쳐서 형성되어 있다.

이 경우, 통로(60)는, 스크루 본체(37)의 축방향을 따라, 소정의 간격(예를 들어, 등간격)으로 나열되어 있다. 그리고, 스크루 본체(37)의 축방향을 따르는 중간 부분에서는, 스크루 본체(37)의 축방향으로 연장되는 4개의 통로(60)가 스크루 본체(37)의 주위 방향으로 90°의 간격을 두고 나열되어 있다.

또한, 통로(60)는, 통체(39)의 내부에 있어서, 회전축(38)의 축선(O1)으로부터 편심된 위치에 설치되어 있다. 바꾸어 말하면, 통로(60)는, 축선(O1)으로부터 벗어나 있으며, 스크루 본체(37)가 회전했을 때, 축선(O1)의 주위를 공전하도록 되어 있다.

도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 통로(60)는, 예를 들어 원형의 단면 형상을 갖는 구멍이다. 당해 구멍의 내경은, 예를 들어 1mm 이상 또한 6mm 미만, 바람직하게는 1mm 이상 또한 5mm 미만으로 설정되어 있다. 또한, 반송부(54) 및 장벽부(55)의 통체(39)는, 구멍을 규정하는 통 형상의 벽면(61)을 갖고 있다. 즉, 통로(60)는, 중공의 공간만으로 이루어지는 구멍이며, 벽면(61)은, 중공의 통로(60)를 주위 방향으로 연속해서 둘러싸고 있다. 이에 의해, 통로(60)는, 원료의 유통만을 허용하는 중공의 공간으로서 구성되어 있다. 환언하면, 통로(60)의 내부에는, 스크루 본체(37)를 구성하는 다른 요소는 일절 존재하지 않는다. 또한, 벽면(61)은, 스크루 본체(37)가 회전했을 때, 축선(O1)을 중심으로 자전하지 않고 축선(O1)의 주위를 공전한다.

도 5, 도 6, 도 11에 도시한 바와 같이, 각 통로(60)는, 입구(62), 출구(63), 입구(62)와 출구(63)와의 사이를 연통하는 통로 본체(64)를 갖고 있다. 입구(62) 및 출구(63)는, 하나의 장벽부(55)의 양측으로부터 이격해서 설치되어 있다. 구체적으로는, 당해 장벽부(55)에 대하여 스크루 본체(37)의 기단부의 측으로부터 인접한 반송부(54)에 있어서, 입구(62)는, 당해 반송부(54)의 하류 단부의 부근의 외주면에 개구되어 있다. 또한, 당해 장벽부(55)에 대하여 스크루 본체(37)의 선단부의 측으로부터 인접한 반송부(54)에 있어서, 출구(63)는, 당해 반송부(54)의 상류 단부의 부근의 외주면에 개구되어 있다.

통로 본체(64)는, 스크루 본체(37)의 축방향을 따라, 도중에 분기되지 않고, 일직선상으로 연장되어 있다. 일례로서 도면에는, 통로 본체(64)가 축선(O1)과 평행하게 연장되어 있는 상태가 도시되어 있다. 통로 본체(64)의 양측은, 축방향으로 폐색되어 있다.

입구(62)는, 통로 본체(64)의 일방측, 즉, 스크루 본체(37)의 기단부 근방 부분에 설치되어 있다. 이 경우, 입구(62)는, 통로 본체(64)의 일방측의 단부면으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 되고, 또는, 통로 본체(64)의 일방측의 단부면 근방 부분, 즉 단부면의 앞쪽 부분으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 된다. 또한, 입구(62)의 개구 방향은, 축선(O1)에 직교하는 방향에 한하지 않고, 축선(O1)을 교차하는 방향이어도 된다. 이 경우, 통로 본체(64)의 일방측으로부터 복수 방향으로 개구되고, 이에 의해, 복수의 입구(62)를 설치하도록 해도 된다.

다른 관점에서 보면, 입구(62)는, 상기 하나의 유닛마다, 장벽부(55)보다도 스크루 본체(37)의 기단부의 방향으로 이격된 반송부(54)의 외주면에 개구되어 있다. 입구(62)는, 반송부(54)를 구성하는 통체(39)에 외주면 상에 있어서, 스크루 본체(37)의 기단부의 방향에 가장 멀어진 위치에 설치하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 입구(62)는, 당해 입구(62)가 개구된 반송부(54)에 대하여, 스크루 본체(37)의 기단부의 방향에서, 인접하는 장벽부(55)의 직전에 위치된다.

출구(63)는, 통로 본체(64)의 타방측(일방측과는 반대측), 즉, 스크루 본체(37)의 선단부 근방 부분에 설치되어 있다. 이 경우, 출구(63)는, 통로 본체(64)의 타방측의 단부면으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 되고, 또는, 통로 본체(64)의 타방측의 단부면 근방 부분, 즉 단부면의 앞쪽 부분으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 된다. 또한, 출구(63)의 개구 방향은, 축선(O1)에 직교하는 방향에 한하지 않고, 축선(O1)을 교차하는 방향이어도 된다. 이 경우, 통로 본체(64)의 일방측으로부터 복수 방향으로 개구되어, 이에 의해, 복수의 출구(63)를 설치하도록 해도 된다.

다른 관점에서 보면, 출구(63)는, 상기 하나의 유닛마다, 그 장벽부(55)보다도 스크루 본체(37)의 선단부의 방향으로 이격된 반송부(54)의 외주면에 개구되어 있다. 출구(63)는, 반송부(54)를 구성하는 통체(39)의 외주면 상에 있어서, 스크루 본체(37)의 선단부의 방향에 가장 멀어진 위치에 설치하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 출구(63)는, 당해 출구(63)가 개구된 반송부(54)에 대하여, 스크루 본체(37)의 선단부의 방향에서, 인접하는 장벽부(55)의 직전에 위치된다.

이들 입구(62)와 출구(63)와의 사이를 연결하는 통로 본체(64)는, 상기 하나의 유닛마다 장벽부(55)를 횡단함과 함께, 당해 장벽부(55)를 사이에 둔 2개의 반송부(54)의 사이에 걸치는 길이를 갖고 있다. 이 경우, 통로 본체(64)의 구경은, 입구(62) 및 출구(63)의 구경보다도 작게 설정해도 되고, 동일한 구경으로 설정해도 된다. 어느 경우에든, 당해 통로 본체(64)의 구경에 의해 규정되는 통로 단면적은, 상기한 원환형의 반송로(53)의 직경 방향을 따르는 원환 단면적보다도 훨씬 작게 설정되어 있다.

본 실시 형태에서, 플라이트(56, 57, 58)가 형성된 복수의 통체(39)를 회전축(38)으로부터 제거해서 스크루(21)를 분해했을 때, 적어도 플라이트(56, 57, 58)의 일부가 형성된 통체(39)는, 상기한 스크루 엘리먼트라 바꿔 말할 수 있다.

그렇게 하면, 스크루(21)의 스크루 본체(37)는, 회전축(38)의 외주 상에 스크루 엘리먼트로서의 복수의 통체(39)를 순차 삽입함으로써 구성할 수 있다. 이 때문에, 예를 들어 원료의 혼련 정도에 따라서 반송부(54) 및 장벽부(55)의 교환이나 재조합이 가능함과 함께, 교환·재조합 시의 작업을 용이하게 행할 수 있다.

또한, 복수의 통체(39)를 제2 축부(41)의 축방향으로 체결해서 인접하는 통체(39)의 단부면을 서로 밀착시킴으로써, 통로(60)의 통로 본체(64)가 형성되고, 당해 통로 본체(64)를 통해서 통로(60)의 입구(62)로부터 출구(63)까지가 일체적으로 연통된다. 이 때문에, 스크루 본체(37)에 통로(60)를 형성함에 있어서는, 스크루 본체(37)의 전체 길이에 비해 길이가 대폭 짧은 개개의 통체(39)에 가공을 실시하면 된다. 따라서, 통로(60)를 형성할 때의 작업성 및 취급이 용이하게 된다.

이와 같은 구성의 연속식 고전단 가공 장치(1)에 의하면, 제1 압출기(2)는, 복수의 수지를 예비적으로 혼련한다. 이 혼련에 의해 용융된 수지는, 유동성을 갖는 원료가 되어, 당해 제1 압출기(2)로부터 제2 압출기(3)의 공급구(34)를 통해서, 반송로(53)에 연속적으로 공급된다.

제2 압출기(3)에 공급된 원료는, 도 10의 화살표 B로 나타내는 바와 같이, 스크루 본체(37)의 기단부측에 위치된 반송부(54)의 외주면에 투입된다. 이때, 스크루 본체(37)의 기단부에서 보아 스크루(21)가 반시계 방향으로 좌회전하면, 반송부(54)의 플라이트(56)는, 당해 원료를, 도 10의 실선 화살표로 나타낸 바와 같이, 스크루 본체(37)의 기단부에 인접한 장벽부(55)를 향해서 연속적으로 반송한다.

이때, 반송로(53)를 따라 선회하는 플라이트(56)와, 실린더부(33)의 내주면과의 사이의 속도차에 의해 발생하는 전단 작용이 원료에 부여됨과 함께, 플라이트(56)의 미묘한 비틀림 상태에 의해 원료가 교반된다. 그 결과, 원료가 본격적으로 혼련되어, 원료의 고분자 성분의 분산화가 진행된다.

전단 작용을 받은 원료는, 반송로(53)를 따라 반송부(54)와 장벽부(55)와의 사이의 경계에 달한다. 장벽부(55)의 플라이트(57)는, 스크루(21)가 좌회전했을 때, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해서 원료를 반송하도록 우측 방향으로 비틀어져 있다. 그 결과, 당해 플라이트(57)에 의해 원료의 반송이 막힌다. 바꾸어 말하면, 장벽부(55)의 플라이트(57)는, 스크루(21)가 좌회전했을 때, 플라이트(56)에 의해 반송되는 원료의 유동을 제한함으로써, 원료가 장벽부(55)와 실린더부(33)의 내주면과의 사이의 클리어런스를 빠져나가는 것을 방해한다.

이때, 반송부(54)와 장벽부(55)와의 경계에서 원료의 압력이 높아진다. 구체적으로 설명하면, 도 11에는, 반송로(53) 중 스크루 본체(37)의 반송부(54)에 대응한 개소의 원료의 충만율이 그라데이션으로 표현되어 있다. 즉, 당해 반송로(53)에 있어서, 색조가 짙어질수록 원료의 충만율이 높아지고 있다. 도 11로부터 명백해진 바와 같이, 반송부(54)에 대응한 반송로(53)에 있어서, 장벽부(55)에 근접함에 따라서 원료의 충만율이 높아지고 있으며, 장벽부(55)의 직전에서, 원료의 충만율이 100％로 되어 있다.

이 때문에, 장벽부(55)의 직전에서, 원료의 충만율이 100％가 되는 「원료 고임부(R)」가 형성된다. 원료 고임부(R)에서는, 원료의 유동이 막힘으로써, 당해 원료의 압력이 상승하고 있다. 압력이 상승한 원료는, 도 10 및 도 11에 파선의 화살표로 나타낸 바와 같이, 반송부(54)의 외주면에 개구된 입구(62)로부터 통로 본체(64)에 연속적으로 유입되어, 당해 통로 본체(64) 내를, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해서 연속적으로 유통한다.

상기한 바와 같이, 통로 본체(64)의 구경에 의해 규정되는 통로 단면적은, 실린더부(33)의 직경 방향을 따르는 반송로(53)의 원환 단면적보다도 훨씬 작다. 다른 관점에서 보면, 통로 본체(64)의 구경에 기초하는 확대 영역은, 원환 형상의 반송로(53)의 확대 영역보다도 훨씬 작다. 이 때문에, 입구(62)로부터 통로 본체(64)에 유입될 때, 원료가 급격하게 줄어듦으로써, 당해 원료에 신장 작용이 부여된다.

또한, 통로 단면적이 원환 단면적보다도 충분히 작기 때문에, 원료 고임부(R)에 고인 원료가 소멸되지 않는다. 즉, 원료 고임부(R)에 고인 원료는, 그 일부가 연속적으로 입구(62)에 유입된다. 그 동안에, 새로운 원료가, 플라이트(56)에 의해, 장벽부(55)를 향해서 보내진다. 그 결과, 원료 고임부(R)에 있어서의 장벽부(55)의 직전의 충만율은, 항상 100％로 유지된다. 이때, 플라이트(56)에 의한 원료의 반송량에 다소 변동이 발생했다고 해도, 그 변동 상태가, 원료 고임부(R)에 잔존한 원료에서 흡수된다. 이에 의해, 원료를, 연속해서 안정적으로 통로(60)에 공급할 수 있다. 따라서, 당해 통로(60)에 있어서, 원료에 대하여, 도중에 끊어지지 않고 연속적으로 신장 작용을 부여할 수 있다.

통로 본체(64)를 통과한 원료는, 도 11에 실선의 화살표로 나타낸 바와 같이, 출구(63)로부터 유출된다. 이에 의해, 당해 원료는, 장벽부(55)에 대하여 스크루 본체(37)의 선단부의 방향에서 인접하는 다른 반송부(54) 상에 연속적으로 귀환한다. 귀환한 원료는, 반송부(54)의 플라이트(56)에 의해 스크루 본체(37)의 기단부의 방향으로 연속적으로 반송되고, 이 반송 과정에서 다시 전단 작용을 받는다. 전단 작용을 받은 원료는, 입구(62)로부터 통로 본체(64)에 연속적으로 유입됨과 함께, 당해 통로 본체(64)를 유통하는 과정에서 다시 신장 작용을 받는다.

본 실시 형태에서는, 복수의 반송부(54) 및 복수의 장벽부(55)가 스크루 본체(37)의 축방향으로 교대로 나열되어 있음과 함께, 복수의 통로(60)가 스크루 본체(37)의 축방향으로 간격을 두고 나열되어 있다. 이 때문에, 공급구(34)로부터 스크루 본체(37)에 투입된 원료는, 도 10 및 도 11에 화살표로 나타낸 바와 같이, 전단 작용 및 신장 작용을 교대로 반복해서 받으면서 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부의 방향으로 연속적으로 반송된다. 따라서, 원료의 혼련 정도가 강화되어, 원료의 고분자 성분의 분산화가 촉진된다.

스크루 본체(37)의 선단부에 달한 원료는, 충분히 혼련된 혼련물로 되어 통로(60)의 출구(63)로부터 유출된다. 유출된 혼련물은, 토출용 반송부(59)의 플라이트(58)에 의해, 실린더부(33)와 헤드부(36)와의 사이의 간극에 연속적으로 반송된 후, 토출구(36a)로부터 제3 압출기(4)에 연속적으로 공급된다.

제3 압출기(4)에서는, 이미 설명한 바와 같이, 혼련물에 포함되는 가스 상태 물질이나 기타 휘발 성분이 혼련물로부터 연속적으로 제거된다. 가스 상태 물질이나 기타 휘발 성분이 제거된 혼련물은, 헤드부(27)의 토출구(28)로부터 고전단 가공 장치(1)의 밖으로 연속적으로 토출된다. 토출된 혼련물은, 수조 내에 축적된 냉각수에 침지된다. 이에 의해, 혼련물이 강제적으로 냉각되어, 원하는 수지 성형품이 얻어진다.

이상, 제1 실시 형태에 의하면, 제2 압출기(3)에서는, 제1 압출기(2)로부터 공급된 원료가 스크루 본체(37)의 축방향으로 복수회에 걸쳐서 반전을 반복하면서 반송되고, 이 반송 과정에서 원료에 전단 작용 및 신장 작용이 반복해서 부여된다. 바꾸어 말하면, 원료가 스크루 본체(37)의 외주면 상의 동일한 개소에서 몇 번이고 순환하는 경우가 없으므로, 원료를 제2 압출기(3)로부터 제3 압출기(4)에 끊임없이 공급할 수 있다.

이에 의해, 충분히 혼련된 혼련물을 연속적으로 성형할 수 있어, 배치식의 압출기와의 비교에 있어서, 혼련물의 생산 효율을 비약적으로 높일 수 있다.

그와 함께, 본 실시 형태에서는, 제1 압출기(2)에서 예비적으로 혼련된 수지가 도중에 끊어지지 않고 제2 압출기(3)에 계속해서 공급된다. 이 때문에, 제1 압출기(2)의 내부에서 수지의 흐름이 일시적으로 정체되는 경우는 없다. 이에 의해, 혼련된 수지가 제1 압출기(2)의 내부에 정체됨으로써 발생하는 수지의 온도 변화, 점도 변화 또는 상변화를 방지할 수 있다. 그 결과, 항상 품질이 균일한 원료를, 제1 압출기(2)로부터 제2 압출기(3)에 공급할 수 있다.

또한, 제1 실시 형태에 의하면, 외관상의 연속 생산이 아니라, 혼련물의 완전 연속 생산이 가능하게 된다. 즉, 제1 압출기(2)로부터 제2 압출기(3) 및 제3 압출기(4)에 걸쳐서, 원료를 끊임없이 연속적으로 반송하면서, 제2 압출기(3)에 있어서 원료에 대하여 전단 작용과 신장 작용을 교대로 부여할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 제1 압출기(2)로부터 제2 압출기(3)에는, 용융 상태의 원료가 안정되게 공급된다.

또한, 제1 실시 형태에 의하면, 완전 연속 생산함에 있어서, 제1 압출기(2)와 제2 압출기(3)의 운전 조건을 서로 관련 지으면서, 각각을 최적의 운전 조건으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 제1 압출기(2)에서 수지를 예비적으로 혼련할 때는, 스크루 회전수를 종래의 100rpm에서 300rpm으로 운전할 수 있다. 이 때문에, 수지의 충분한 가열과 용융 및 예비적인 혼련이 가능하게 된다. 한편, 제2 압출기(3)는, 스크루(21)를 600rpm 내지 3000rpm의 고속으로 회전시키는 것이 가능하게 된다. 이 때문에, 수지에 대하여 전단 작용과 신장 작용을 교대로 효과적으로 부여할 수 있다.

이에 수반하여, 제1 압출기(2) 및 제2 압출기(3)는, 각각의 역할 내지 기능에 따른 스크루를 구비하면 된다. 즉, 제1 압출기(2)의 경우에는, 공급된 재료를 예비적으로 혼련하는 역할 내지 기능에 따른 스크루(7a, 7b)를 구비하면 된다. 한편, 제2 압출기(3)의 경우에는, 제1 압출기(2)로부터 공급된 용융 상태의 원료에 전단 작용과 신장 작용을 부여하는 역할 내지 기능에 따른 스크루(21)를 구비하면 된다. 이에 의해, 제1 압출기(2) 및 제2 압출기(3)의 긴 형상화를 방지할 수 있다.

또한, 종래의 단축 압출기의 스크루가 구비하고 있는 가소화 존을 갖지 않고, 반송부(54)와 장벽부(55)와 통로(60)를 조합시켜 배치한 스크루(21)로 하고 있으므로, 제2 압출기(3)를 용이하게 조작할 수 있다.

그리고, 스크루(21)의 골지름을, 당해 스크루(21)의 전체 길이에 걸쳐서 일정 값으로 설정함으로써, 원료를 반송하기 위한 반송로(53)는, 스크루(21)의 전체 길이에 걸쳐서 균일한 원환형의 단면 형상으로 되어, 원료에 전단 작용과 신장 작용을 교대로 부여할 때는, 순차 원활하게 부여할 수 있어, 균일한 혼련을 행할 수 있다.

여기서, 상기한 완전 연속 생산에서, 전단 작용과 신장 작용을 교대로 부여해서 원료를 혼련한 경우에 대해, 그 혼련물에 대한 고분산 확인 시험의 결과에 대해서 설명한다.

시험 시에, 스크루 유효 길이(L/D) 50에 대한 혼련부(12)의 유효 길이(L/D)를 7.9로 설정한 제1 압출기(2)에 폴리카르보네이트 수지(PC), 및, 폴리메타크릴산메틸 수지(PMMA)의 2종류의 재료를 공급하고, 예비적으로 혼련함으로써 용융 상태의 재료를 생성하였다. 그리고, 그 용융 상태의 재료를, 제2 압출기(3)의 원료로서, 제1 압출기(2)로부터 제2 압출기(3)에 연속적으로 공급하였다.

당해 시험에 있어서, 스크루(21)를, 상기한 전단·신장 동작이 10회 반복되도록 구성한다. 그리고, 스크루(21)의 사양을 다음과 같이 설정한다. 즉, 스크루 직경을 36mm, 스크루 유효 길이(L/D)를 25, 스크루 회전수를 1400rpm, 원료 공급량을 1.4kg/h, 배럴 설정 온도를 260℃로 각각 설정한다.

이러한 시험에 의하면, 목적으로 한 투명한 혼련물을 연속해서 얻을 수 있었다.

제1 실시 형태에 의하면, 원료에 신장 작용을 부여하는 통로(60)는, 스크루 본체(37)의 회전 중심이 되는 축선(O1)에 대하여 편심된 위치에서 스크루 본체(37)의 축방향으로 연장되어 있으므로, 통로(60)는 축선(O1)의 주위를 공전한다. 바꾸어 말하면, 통로(60)를 규정하는 통 형상의 벽면(61)은, 축선(O1)을 중심으로 자전하지 않고 축선(O1)의 주위를 공전한다.

이 때문에, 원료가 통로(60)를 통과할 때, 원료는 원심력을 받지만 당해 원료가 통로(60)의 내부에서 활발하게 교반되지는 않는다. 따라서, 통로(60)를 통과하는 원료가 전단 작용을 받기 어려워져, 통로(60)를 통과해서 반송부(54)의 외주면으로 귀환하는 원료가 받는 것은 주로 신장 작용이 된다.

따라서, 제1 실시 형태의 스크루(21)에 의하면, 원료에 전단 작용을 부여하는 개소 및 원료에 신장 작용을 부여하는 개소를 명확하게 정할 수 있다. 이로부터, 원료의 혼련 정도를 끝까지 확인함에 있어서 유리한 구성으로 됨과 함께, 혼련의 정도를 고정밀도로 제어할 수 있다. 그 결과, 원료의 고분자 성분이 나노 분산화된 미시적인 분산 구조를 갖는 혼련물을 생성하는 것이 가능하게 된다.

뿐만 아니라, 복수의 통로(60) 모두가 축선(O1)에 대하여 편심되어 있으므로, 복수의 통로(60)를 통과하는 원료에 균등하게 신장 작용을 부여할 수 있다. 즉, 복수의 통로(60)의 사이에서의 혼련의 조건의 변동을 해소할 수 있어, 균일한 혼련을 행할 수 있다.

[제2 실시 형태]

도 12는, 제2 실시 형태를 개시하고 있다. 제2 실시 형태는, 회전축(38)에 관한 사항이 제1 실시 형태와 상이하다. 그 이외의 스크루(21)의 구성은, 기본적으로 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 그 때문에, 제2 실시 형태에 있어서, 제1 실시 형태와 동일한 구성 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.

도 12에 도시한 바와 같이, 냉매 통로(71)가 회전축(38)의 내부에 형성되어 있다. 냉매 통로(71)는, 회전축(38)의 축선(O1)을 따라 동축 형상으로 연장되어 있다. 냉매 통로(71)의 일단부는, 조인트부(42)의 개소에서 로터리 조인트(72)를 통해서 출구 배관(73)에 접속되어 있다. 냉매 통로(71)의 타단부는, 회전축(38)의 선단부에서 액밀하게 막혀 있다.

냉매 도입관(74)이 냉매 통로(71)의 내부에 동축 형상으로 삽입되어 있다. 냉매 도입관(74)의 일단부는, 로터리 조인트(72)를 통해서 입구 배관(75)에 접속되어 있다. 냉매 도입관(74)의 타단부는, 냉매 통로(71)의 타단부 부근에서 냉매 통로(71) 내에 개구되어 있다.

제2 실시 형태에서는, 물 또는 기름 등의 냉매가 입구 배관(75)으로부터 로터리 조인트(72) 및 냉매 도입관(74)을 통해서 냉매 통로(71)에 보내진다. 냉매 통로(71)에 보내진 냉매는, 냉매 통로(71)의 내주면과 냉매 도입관(74)의 외주면과의 사이의 간극을 통해서 회전축(38)의 조인트부(42)로 귀환함과 함께, 로터리 조인트(72)를 통해서 출구 배관(73)으로 되돌려진다.

제2 실시 형태에 의하면, 냉매가 회전축(38)의 축방향을 따라서 순환하므로, 당해 냉매를 이용해서 스크루 본체(37)를 냉각할 수 있다. 이 때문에, 원료에 접하는 스크루 본체(37)의 온도를 적정하게 조절할 수 있어, 원료의 온도 상승에 기초하는 수지의 열화 및 점도의 변화 등을 미연에 방지할 수 있다.

[제3 실시 형태]

도 13 내지 도 18은, 제3 실시 형태를 개시하고 있다. 제3 실시 형태는, 스크루 본체(37)에 관한 사항이 제1 실시 형태와 상이하다. 그 이외의 스크루(21)의 구성은, 기본적으로 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 그 때문에, 제3 실시 형태에 있어서, 제1 실시 형태와 동일한 구성 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.

도 13 및 도 14에 도시한 바와 같이, 스크루 본체(37)를 구성하는 복수의 원통 형상의 통체(39)는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제1 컬러(44)와 제2 컬러(51)와의 사이에서 제2 축부(41)의 축방향으로 체결되어, 인접하는 통체(39)의 단부면이 간극 없이 밀착되어 있다.

이때, 모든 통체(39)가 제2 축부(41) 상에서 동축 형상으로 결합되어 있음과 함께, 당해 각 통체(39)와 회전축(38)이 일체적으로 조립된 상태가 된다. 이에 의해, 각 통체(39)를 회전축(38)과 함께 축선(O1)을 중심으로 회전시키는 것, 즉, 스크루 본체(37)를 축선(O1)을 중심으로 회전시키는 것이 가능하게 된다.

이러한 상태에 있어서, 각 통체(39)는, 스크루 본체(37)의 외경(D1)(도 15 참조)을 규정하는 구성 요소가 된다. 즉, 제2 축부(41)를 따라 동축 형상으로 결합된 각 통체(39)는, 그 외경(D1)이 서로 동일하게 설정되어 있다. 스크루 본체(37)(각 통체(39))의 외경(D1)은, 회전축(38)의 회전 중심인 축선(O1)을 통해서 규정되는 직경이다.

이에 의해, 스크루 본체(37)(각 통체(39))의 외경(D1)이 일정 값인 세그먼트식의 스크루(21)가 구성된다. 세그먼트식의 스크루(21)는, 회전축(38)(즉, 제2 축부(41))을 따라, 복수의 스크루 엘리먼트를, 자유로운 순서 및 조합으로 유지시킬 수 있다. 스크루 엘리먼트로서는, 예를 들어 적어도 후술하는 플라이트(84, 86)의 일부가 형성된 통체(39)를, 1개의 스크루 엘리먼트로서 규정할 수 있다.

또한, 세그먼트식의 스크루(21)는, 배럴(20)의 실린더부(33)에 동축 형상으로 수용되어 있다. 구체적으로는, 복수의 스크루 엘리먼트가 회전축(38)(제2 축부(41))을 따라 유지된 스크루 본체(37)가 실린더부(33)에 회전 가능하게 수용되어 있다. 이 상태에서, 회전축(38)의 제1 축부(40)(조인트부(42), 스토퍼부(43))는, 배럴(20)의 일단부로부터 배럴(20)의 밖으로 돌출되어 있다.

또한, 이 상태에서, 스크루 본체(37)의 주위 방향을 따르는 외주면과, 실린더부(33)의 내주면과의 사이에는, 원료를 반송하기 위한 반송로(53)가 형성되어 있다. 반송로(53)는, 실린더부(33)의 직경 방향을 따르는 단면 형상이 원환형이며, 실린더부(33)의 축방향으로 연장되어 있다.

도 13 내지 도 16에 도시한 바와 같이, 스크루 본체(37)는, 원료를 반송하기 위한 복수의 반송부(81)와, 원료의 유동을 제한하기 위한 복수의 장벽부(82)를 갖고 있다. 즉, 배럴(20)의 일단부에 대응하는 스크루 본체(37)의 기단부에 복수의 반송부(81)가 배치되고, 배럴(20)의 타단부에 대응하는 스크루 본체(37)의 선단부에 복수의 반송부(81)가 배치되어 있다. 또한, 이들 반송부(81)의 사이에 있어서, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해서, 반송부(81)와 장벽부(82)가 축 방향으로 교대로 배열되어 배치되어 있다.

또한, 배럴(20)의 공급구(34)는, 스크루 본체(37)의 기단부의 측에 배치된 반송부(81)를 향해서 개구되어 있다.

각 반송부(81)는, 나선 형상으로 비틀어진 플라이트(84)를 갖고 있다. 플라이트(84)는, 통체(39)의 주위 방향을 따르는 외주면으로부터 반송로(53)를 향해서 뻗어 있다. 플라이트(84)는, 스크루 본체(37)의 기단부에서 보아 스크루(21)가 반시계 방향으로 좌회전했을 때, 당해 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해서 원료를 반송하도록 비틀어져 있다. 즉, 플라이트(84)는, 당해 플라이트(84)의 비틀린 방향이 오른나사와 동일하게 오른쪽으로 비틀어져 있다.

각 장벽부(82)는, 나선 형상으로 비틀어진 플라이트(86)를 갖고 있다. 플라이트(86)는, 통체(39)의 주위 방향을 따르는 외주면으로부터 반송로(53)를 향해서 뻗어 있다. 플라이트(86)는, 스크루 본체(37)의 기단부에서 보아 스크루(21)가 반시계 방향으로 좌회전했을 때, 스크루 본체(37)의 선단부로부터 기단부를 향해서 원료를 반송하도록 비틀어져 있다. 즉, 플라이트(86)는, 당해 플라이트(86)의 비틀린 방향이 왼나사와 동일하게 왼쪽으로 비틀어져 있다.

각 장벽부(82)의 플라이트(86)의 비틀림 피치는, 반송부(81)의 플라이트(84)의 비틀림 피치와 동일하거나, 그것보다도 작게 설정되어 있다. 또한, 플라이트(84, 86)의 정상부와 배럴(20)의 실린더부(33)의 내주면과의 사이에는, 약간의 클리어런스가 확보되어 있다. 이 경우, 장벽부(82)의 외경부(플라이트(86)의 정상부)와, 실린더부(33)의 내주면과의 사이의 클리어런스는, 0.1mm 이상 또한 2mm 이하의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 당해 클리어런스를, 0.1mm 이상 또한 0.7mm 이하의 범위로 설정한다. 이에 의해, 원료가 당해 클리어런스를 통과해서 반송되는 것을 확실하게 제한할 수 있다.

여기서, 스크루 본체(37)의 축방향을 따르는 반송부(81)의 길이는, 예를 들어 원료의 종류, 원료의 혼련 정도, 단위 시간당 혼련물의 생산량 등에 따라 적절히 설정된다. 반송부(81)란, 적어도 통체(39)의 외주면에 플라이트(84)가 형성된 영역을 말하는데, 플라이트(84)의 시점과 종점과의 사이의 영역에 특정되는 것은 아니다.

즉, 통체(39)의 외주면 중 플라이트(84)로부터 벗어난 영역도 반송부(81)로 간주되는 경우가 있다. 예를 들어, 플라이트(84)를 갖는 통체(39)와 인접하는 위치에 원통 형상의 스페이서 또는 원통 형상의 컬러가 배치된 경우, 당해 스페이서나 컬러도 반송부(81)에 포함될 수 있다.

또한, 스크루 본체(37)의 축방향을 따르는 장벽부(82)의 길이는, 예를 들어 원료의 종류, 원료의 혼련 정도, 단위 시간당 혼련물의 생산량 등에 따라서 적절히 설정된다. 장벽부(82)는, 반송부(81)에 의해 보내지는 원료의 유동을 막도록 기능한다. 즉, 장벽부(82)는, 원료의 반송 방향의 하류측에서 반송부(81)와 인접함과 함께, 반송부(81)에 의해 보내지는 원료가 플라이트(86)의 정상부와 실린더부(33)의 내주면과의 사이의 클리어런스를 통과하는 것을 방해하도록 구성되어 있다.

또한, 상기한 스크루(21)에 있어서, 각 플라이트(84, 86)는, 서로 동일한 외경(D1)을 갖는 복수의 통체(39)의 외주면으로부터 반송로(53)를 향해서 뻗어 있다. 이 때문에, 각 통체(39)의 주위 방향을 따르는 외주면은, 당해 스크루(21)의 골지름을 규정한다. 스크루(21)의 골지름은, 스크루(21)의 전체 길이에 걸쳐서 일정 값으로 유지되어 있다.

도 13, 도 14, 도 17에 도시한 바와 같이, 스크루 본체(37)는, 스크루 본체(37)의 축방향으로 연장되는 복수의 통로(88)를 갖고 있다. 통로(88)는, 하나의 장벽부(82)와, 당해 장벽부(82)를 사이에 둔 2개의 반송부(81)를 하나의 유닛으로 했을 때, 양쪽의 반송부(81)의 통체(39)와 장벽부(82)의 통체(39)와의 사이에 걸쳐서 형성되어 있다. 이 경우, 통로(88)는, 스크루 본체(37)의 축방향을 따른 동일한 직선상에 있어서, 소정의 간격(예를 들어, 등간격)으로 일렬로 정렬되어 있다.

또한, 통로(88)는, 통체(39)의 내부에 있어서, 회전축(38)의 축선(O1)으로부터 편심된 위치에 설치되어 있다. 바꾸어 말하면, 통로(88)는, 축선(O1)으로부터 벗어나 있으면, 스크루 본체(37)가 회전했을 때, 축선(O1)의 주위를 공전하도록 되어 있다.

도 15에 도시한 바와 같이, 통로(88)는, 예를 들어 원형의 단면 형상을 갖는 구멍이다. 당해 구멍의 내경은, 예를 들어 1mm 이상 또한 6mm 미만, 바람직하게는 1mm 이상 또한 5mm 미만으로 설정되어 있다. 또한, 반송부(81) 및 장벽부(82)의 통체(39)는, 구멍을 규정하는 통 형상의 벽면(89)을 갖고 있다. 즉, 통로(88)는, 중공의 공간만으로 이루어지는 구멍이며, 벽면(89)은, 중공의 통로(88)를 주위 방향으로 연속해서 둘러싸고 있다. 이에 의해, 통로(88)는, 원료의 유통만을 허용하는 중공의 공간으로서 구성되어 있다. 환언하면, 통로(88)의 내부에는, 스크루 본체(37)를 구성하는 다른 요소는 일절 존재하지 않는다. 또한, 벽면(89)은, 스크루 본체(37)가 회전했을 때, 축선(O1)을 중심으로 자전하지 않고 축선(O1)의 주위를 공전한다.

도 13, 도 14, 도 18에 도시한 바와 같이, 각 통로(88)는, 입구(91), 출구(92), 입구(91)와 출구(92)와의 사이를 연통하는 통로 본체(93)를 갖고 있다. 입구(91) 및 출구(92)는, 하나의 장벽부(82)의 양측에 접근해서 설치되어 있다. 다른 관점에서 보면, 인접하는 2개의 장벽부(82)의 사이에 인접한 하나의 반송부(81)에 있어서, 입구(91)는, 당해 반송부(81)의 하류 단부 부근의 외주면에 개구되어 있음과 함께, 출구(92)는, 당해 반송부(81)의 상류 단부 부근의 외주면에 개구되어 있다.

통로 본체(93)는, 스크루 본체(37)의 축방향을 따라, 도중에 분기되지 않고, 일직선상으로 연장되어 있다. 일례로서 도면에는, 통로 본체(93)가 축선(O1)과 평행하게 연장되어 있는 상태가 도시되어 있다. 통로 본체(93)의 양측은, 축방향으로 폐색되어 있다.

입구(91)는, 통로 본체(93)의 일방측, 즉, 스크루 본체(37)의 기단부 근방 부분에 설치되어 있다. 이 경우, 입구(91)는, 통로 본체(93)의 일방측의 단부면으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 되고, 또는, 통로 본체(93)의 일방측의 단부면 근방 부분, 즉 단부면의 앞쪽 부분으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 된다. 또한, 입구(91)의 개구 방향은, 축선(O1)에 직교하는 방향에 한하지 않고, 축선(O1)을 교차하는 방향이어도 된다. 이 경우, 통로 본체(93)의 일방측으로부터 복수 방향으로 개구되고, 이에 의해, 복수의 입구(91)를 설치하도록 해도 된다.

출구(92)는, 통로 본체(93)의 타방측(일방측과는 반대측), 즉, 스크루 본체(37)의 선단부 근방 부분에 설치되어 있다. 이 경우, 출구(92)는, 통로 본체(93)의 타방측의 단부면으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 되고, 또는, 통로 본체(93)의 타방측의 단부면 근방 부분, 즉 단부면의 앞쪽 부분으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 된다. 또한, 출구(92)의 개구 방향은, 축선(O1)에 직교하는 방향에 한하지 않고, 축선(O1)을 교차하는 방향이어도 된다. 이 경우, 통로 본체(93)의 일방측으로부터 복수 방향으로 개구되고, 이에 의해, 복수의 출구(92)를 설치하도록 해도 된다.

이들 입구(91)와 출구(92)와의 사이를 연결하는 통로 본체(93)는, 상기 하나의 유닛마다 장벽부(82)를 횡단함과 함께, 당해 장벽부(82)를 사이에 둔 2개의 반송부(81)의 사이에 걸치는 길이를 갖고 있다. 이 경우, 통로 본체(93)의 구경은, 입구(91) 및 출구(92)의 구경보다도 작게 설정해도 되고, 동일한 구경으로 설정해도 된다. 어느 경우에든, 당해 통로 본체(93)의 구경에 의해 규정되는 통로 단면적은, 상기한 원환형의 반송로(53)의 직경 방향을 따르는 원환 단면적보다도 훨씬 작게 설정되어 있다.

본 실시 형태에서, 플라이트(84, 86)가 형성된 복수의 통체(39)를 회전축(38)으로부터 제거해서 스크루(21)를 분해했을 때, 적어도 플라이트(84, 86)의 일부가 형성된 통체(39)는, 상기한 스크루 엘리먼트라 바꿔 말할 수 있다.

그렇게 하면, 스크루(21)의 스크루 본체(37)는, 회전축(38)의 외주 상에 스크루 엘리먼트로서의 복수의 통체(39)를 순차 배치함으로써 구성할 수 있다. 이 때문에, 예를 들어 원료의 혼련 정도에 따라서 반송부(81) 및 장벽부(82)의 교환이나 재조합이 가능함과 함께, 교환·재조합 시의 작업을 용이하게 행하는 것이 가능하게 된다.

또한, 복수의 통체(39)를 제2 축부(41)의 축방향으로 체결해서 인접하는 통체(39)의 단부면을 서로 밀착시킴으로써, 통로(88)의 통로 본체(93)가 형성되고, 당해 통로 본체(93)를 통해서 통로(88)의 입구(91)부터 출구(92)까지가 일체적으로 연통된다. 이 때문에, 스크루 본체(37)에 통로(88)를 형성함에 있어서는, 스크루 본체(37)의 전체 길이에 비해 길이가 대폭 짧은 개개의 통체(39)에 가공을 실시하면 된다. 따라서, 통로(88)를 형성할 때의 작업성 및 취급이 용이하게 된다.

제2 압출기(3)에 공급된 원료는, 도 17에 화살표 C로 나타내는 바와 같이, 스크루 본체(37)의 기단부의 측에 위치된 반송부(81)의 외주면에 투입된다. 이때, 스크루 본체(37)의 기단부에서 보아 스크루(21)가 반시계 방향으로 좌회전하면, 반송부(81)의 플라이트(84)는, 당해 원료를, 도 17에 실선의 화살표로 나타낸 바와 같이, 스크루 본체(37)의 선단부를 향해서 연속적으로 반송한다.

이때, 반송로(53)를 따라 선회하는 플라이트(84)와 실린더부(33)의 내주면과의 사이의 속도차에 의해 발생하는 전단 작용이 원료에 부여됨과 함께, 플라이트(84)의 미묘한 비틀림 상태에 의해 원료가 교반된다. 그 결과, 원료가 본격적으로 혼련되어, 원료의 고분자 성분의 분산화가 진행된다.

전단 작용을 받은 원료는, 반송로(53)를 따라 반송부(81)와 장벽부(82)와의 사이의 경계에 달한다. 장벽부(82)의 플라이트(86)는, 스크루(21)가 좌회전했을 때, 원료를 스크루 본체(37)의 선단부로부터 기단부를 향해서 반송하도록 좌측 방향으로 비틀어져 있다. 그 결과, 당해 플라이트(86)에 의해 원료의 반송이 막힌다. 바꾸어 말하면, 장벽부(82)의 플라이트(86)는, 스크루(21)가 좌회전했을 때, 플라이트(84)에 의해 반송되는 원료의 유동을 제한함으로써, 원료가 장벽부(82)와 실린더부(33)의 내주면과의 사이의 클리어런스를 빠져나가는 것을 방해한다.

이때, 반송부(81)와 장벽부(82)와의 사이의 경계에서 원료의 압력이 높아진다. 구체적으로 설명하면, 도 18에는, 반송로(53) 중 스크루 본체(37)의 반송부(81)에 대응한 개소의 원료의 충만율이 그라데이션으로 표현되어 있다. 즉, 당해 반송로(53)에 있어서, 색조가 짙어질수록 원료의 충만율이 높아지고 있다. 도 18로부터 명백해진 바와 같이, 반송부(81)에 대응한 반송로(53)로 있어서, 장벽부(82)에 근접함에 따라서 원료의 충만율이 높아지고 있으며, 장벽부(82)의 직전에서, 원료의 충만율이 100％로 되어 있다.

이 때문에, 장벽부(82)의 직전에서, 원료의 충만율이 100％가 되는 「원료 고임부(R)」가 형성된다. 원료 고임부(R)에서는, 원료의 유동이 막힘으로써, 당해 원료의 압력이 상승하고 있다. 압력이 상승한 원료는, 도 17 및 도 18에 파선의 화살표로 나타낸 바와 같이, 반송부(81)의 하류 단부에 개구된 입구(91)로부터 통로 본체(93)에 연속적으로 유입되어, 당해 통로 본체(93) 내를, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해서 연속적으로 유통한다.

상기한 바와 같이, 통로 본체(93)의 구경에 의해 규정되는 통로 단면적은, 실린더부(33)의 직경 방향을 따르는 반송로(53)의 원환 단면적보다도 훨씬 작다. 다른 관점에서 보면, 통로 본체(93)의 구경에 기초하는 확대 영역은, 원환 형상의 반송로(53)의 확대 영역보다도 훨씬 작다. 이 때문에, 입구(91)로부터 통로 본체(93)에 유입될 때, 원료가 급격하게 좁혀짐으로써, 당해 원료에 신장 작용이 부여된다.

또한, 통로 단면적이 원환 단면적보다도 충분히 작기 때문에, 원료 고임부(R)에 고인 원료가 소멸되지 않는다. 즉, 원료 고임부(R)에 고인 원료는, 그 일부가 연속적으로 입구(91)에 유입된다. 그 동안에, 새로운 원료가, 플라이트(84)에 의해, 장벽부(82)를 향해서 보내진다. 그 결과, 원료 고임부(R)에 있어서의 장벽부(82)의 직전의 충만율은, 항상 100％로 유지된다. 이때, 플라이트(84)에 의한 원료의 반송량에 다소의 변동이 발생했다고 해도, 그 변동 상태가, 원료 고임부(R)에 잔존한 원료에서 흡수된다. 이에 의해, 원료를, 연속해서 안정적으로 통로(88)에 공급할 수 있다. 따라서, 당해 통로(88)에 있어서, 원료에 대하여, 도중에 끊어지지 않고 연속적으로 신장 작용을 부여할 수 있다.

통로 본체(93)를 통과한 원료는, 도 18에 실선의 화살표로 나타낸 바와 같이, 출구(92)로부터 유출된다. 이에 의해, 당해 원료는, 장벽부(82)에 대하여 스크루 본체(37)의 선단부의 측에서 인접하는 다른 반송부(81)의 외주면 상에 연속적으로 귀환한다. 귀환한 원료는, 다른 반송부(81)의 플라이트(84)에 의해 스크루 본체(37)의 선단부의 방향으로 연속적으로 반송되고, 이 반송 과정에서 다시 전단 작용을 받는다. 전단 작용을 받은 원료는, 입구(91)로부터 통로 본체(93)에 연속적으로 유입됨과 함께, 당해 통로 본체(93)를 유통하는 과정에서 다시 신장 작용을 받는다.

본 실시 형태에서는, 복수의 반송부(81) 및 복수의 장벽부(82)가 스크루 본체(37)의 축방향으로 교대로 나열되어 있음과 함께, 복수의 통로(88)가 스크루 본체(37)의 축방향으로 간격을 두고 나열되어 있다. 이 때문에, 공급구(34)로부터 스크루 본체(37)에 투입된 원료는, 도 17 및 도 18에 화살표로 나타낸 바와 같이, 전단 작용 및 신장 작용을 교대로 반복해서 받으면서 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부의 방향으로 연속적으로 반송된다. 따라서, 원료의 혼련 정도가 강화되어, 원료의 고분자 성분의 분산화가 촉진된다.

그리고, 스크루 본체(37)의 선단부에 달한 원료는, 충분히 혼련된 혼련물로 되어, 토출구(36a)로부터 제3 압출기(4)에 연속적으로 공급되며, 당해 혼련물에 포함되는 가스 상태 물질이나 기타 휘발 성분이 혼련물로부터 연속적으로 제거된다.

이상, 제3 실시 형태에 의하면, 외관상의 연속 생산이 아니라, 혼련물의 완전 연속 생산이 가능하게 된다. 즉, 제1 압출기(2)에서 예비적으로 혼련된 수지가 도중에 끊어지지 않고 제2 압출기(3)에 계속해서 공급되므로, 제1 압출기(2)의 내부에서 수지의 흐름이 일시적으로 정체되지 않는다. 이 때문에, 혼련된 수지가 제1 압출기(2)의 내부에 정체됨으로써 발생하는 수지의 온도 변화, 점도 변화 또는 상변화를 방지할 수 있다. 그 결과, 항상 품질이 균일한 원료를, 제1 압출기(2)로부터 제2 압출기(3)에 공급할 수 있다.

또한, 제3 실시 형태에 의하면, 원료에 대한 전단 작용 영역 및 신장 작용 영역의 축방향의 길이를 개별적으로 설정할 수 있다. 이 때문에, 원료를 혼련하기에 최적의 전단 작용 및 신장 작용의 부여 횟수 및 부여 시간을 설정할 수 있다.

또한, 제3 실시 형태에 의하면, 원료에 신장 작용을 부여하는 통로(88)는, 스크루 본체(37)의 회전 중심이 되는 축선(O1)에 대하여 편심된 위치에서 스크루 본체(37)의 축방향으로 연장되어 있으므로, 통로(88)는, 축선(O1)의 주위를 공전한다. 바꾸어 말하면, 통로(88)를 규정하는 통 형상의 벽면(89)은, 축선(O1)을 중심으로 자전하지 않고 축선(O1)의 주위를 공전한다.

이 때문에, 원료가 통로(88)를 통과할 때, 원료가 통로(88)의 내부에서 활발하게 교반되지 않는다. 따라서, 통로(88)를 통과하는 원료가 전단 작용을 받기 어려워져, 통로(88)를 통과해서 반송부(81)의 외주면으로 귀환하는 원료가 받는 것은 주로 신장 작용이 된다. 따라서, 제3 실시 형태의 스크루(21)에 있어서도, 원료에 전단 작용을 부여하는 개소 및 원료에 신장 작용을 부여하는 개소를 명확하게 정할 수 있다.

당해 시험에 있어서, 스크루(21)를, 상기한 전단·신장 동작이 8회 반복되도록 구성한다. 그리고, 스크루(21)의 사양을 다음과 같이 설정한다. 즉, 스크루 직경을 36mm, 스크루 유효 길이(L/D)를 16.7, 스크루 회전수를 2300rpm, 원료 공급량을 10.0kg/h, 배럴 설정 온도를 240℃로 각각 설정한다.

[제4 실시 형태]

도 19 내지 도 27은, 제4 실시 형태를 개시하고 있다. 제4 실시 형태는, 스크루 본체(37)에 관한 사항이 제1 실시 형태와 상이하다. 그 이외의 스크루(21)의 구성은, 기본적으로 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 그 때문에, 제4 실시 형태에 있어서, 제1 실시 형태와 동일한 구성 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.

도 19 내지 도 21에 도시한 바와 같이, 스크루 본체(37)를 구성하는 복수의 원통 형상의 통체(39)는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제1 컬러(44)와 제2 컬러(51)와의 사이에서 제2 축부(41)의 축방향으로 체결되어, 인접하는 통체(39)의 단부면이 간극 없이 밀착되어 있다.

이러한 상태에서, 각 통체(39)는, 스크루 본체(37)의 외경(D1)(도 22 참조)을 규정하는 구성 요소가 된다. 즉, 제2 축부(41)를 따라 동축 형상으로 결합된 각 통체(39)는, 그 외경(D1)이 서로 동일하게 설정되어 있다. 스크루 본체(37)(각 통체(39))의 외경(D1)은, 회전축(38)의 회전 중심인 축선(O1)을 통해서 규정되는 직경이다.

이에 의해, 스크루 본체(37)(각 통체(39))의 외경(D1)이 일정 값인 세그먼트식의 스크루(21)가 구성된다. 세그먼트식의 스크루(21)는, 회전축(38)(즉, 제2 축부(41))을 따라, 복수의 스크루 엘리먼트를, 자유로운 순서 및 조합으로 유지시킬 수 있다. 스크루 엘리먼트로서는, 예를 들어 적어도 후술하는 플라이트(105, 107, 110, 111, 112)의 일부가 형성된 통체(39)를 1개의 스크루 엘리먼트로서 규정할 수 있다.

또한, 세그먼트식의 스크루(21)는, 배럴(20)의 실린더부(33)에 동축 형상으로 수용되어 있다. 구체적으로는, 복수의 스크루 엘리먼트가 회전축(38)(제2 축부(41))을 따라 유지된 스크루 본체(37)가, 실린더부(33)에 회전 가능하게 수용되어 있다. 이 상태에서, 회전축(38)의 제1 축부(40)(조인트부(42), 스토퍼부(43))는, 배럴(20)의 일단부로부터 배럴(20)의 밖으로 돌출되어 있다.

도 19 내지 도 21에 도시한 바와 같이, 스크루 본체(37)는, 원료를 반송하기 위한 복수의 반송부(101)와, 원료의 유동을 제한하기 위한 복수의 장벽부(102)와, 원료를 일시적으로 순환시키는 복수의 순환부(103)를 갖고 있다. 즉, 배럴(20)의 일단부에 대응하는 스크루 본체(37)의 기단부에 복수의 반송부(101)가 배치되고, 배럴(20)의 타단부에 대응하는 스크루 본체(37)의 선단부에 복수의 반송부(101)가 배치되어 있다. 또한, 이들 반송부(101)의 사이에 있어서, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해서, 순환부(103)와 장벽부(102)가 축방향으로 교대로 나열하여 배치되어 있다.

또한, 배럴(20)의 공급구(34)는, 스크루 본체(37)의 기단부의 측에 배치된 반송부(101)를 향해서 개구되어 있다.

각 반송부(101)는, 나선 형상으로 비틀어진 플라이트(105)를 갖고 있다. 플라이트(105)는, 통체(39)의 주위 방향을 따르는 외주면으로부터 반송로(53)를 향해서 뻗어 있다. 플라이트(105)는, 스크루 본체(37)의 기단부에서 보아 스크루(21)가 반시계 방향으로 좌회전했을 때, 당해 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해서 원료를 반송하도록 비틀어져 있다. 즉, 플라이트(105)는, 당해 플라이트(105)의 비틀린 방향이 오른나사와 동일하게 오른쪽으로 비틀어져 있다.

각 장벽부(102)는, 나선 형상으로 비틀어진 플라이트(107)를 갖고 있다. 플라이트(107)는, 통체(39)의 주위 방향을 따르는 외주면으로부터 반송로(53)를 향해서 뻗어 있다. 플라이트(107)는, 스크루 본체(37)의 기단부에서 보아 스크루(21)가 반시계 방향으로 좌회전했을 때, 스크루 본체(37)의 선단부로부터 기단부를 향해서 원료를 반송하도록 비틀어져 있다. 즉, 플라이트(107)는, 당해 플라이트(107)의 비틀린 방향이 왼나사와 동일하게 왼쪽으로 비틀어져 있다.

순환부(103)는, 장벽부(102)에 대하여, 회전축(38)의 기단부의 측으로부터 인접하고 있다. 각 순환부(103)는, 나선 형상으로 비틀어진 제1 내지 제3 플라이트(110, 111, 112)를 갖고 있다. 제1 내지 제3 플라이트(110, 111, 112)는, 각각, 통체(39)의 주위 방향을 따르는 외주면으로부터 반송로(53)를 향해서 뻗어 있다.

제1 내지 제3 플라이트(110, 111, 112)는, 스크루 본체(37)의 축방향을 따라서 서로 인접해서 배치되어 있다. 스크루 본체(37)의 기단부에서 보아 스크루(21)가 반시계 방향으로 좌회전했을 때, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해서 원료를 반송하도록 비틀어져 있다. 즉, 제1 내지 제3 플라이트(110, 111, 112)는, 당해 제1 내지 제3 플라이트의 비틀린 방향이 오른나사와 동일하게 오른쪽으로 비틀어져 있다.

이 경우, 각 장벽부(102)의 플라이트(107)의 비틀림 피치는, 반송부(101)의 플라이트(105) 및 순환부(103)의 플라이트(110, 111, 112)의 비틀림 피치와 동일하거나, 그것보다도 작게 설정되어 있다. 또한, 제2 플라이트(111)의 비틀림 피치는, 제1 및 제3 플라이트(110, 112)의 비틀림 피치보다도 작게 설정되어 있다. 또한, 플라이트(105, 107, 110, 111, 112)의 정상부와 배럴(20)의 실린더부(33)의 내주면과의 사이에는, 약간의 클리어런스가 확보되어 있다.

또한, 제1 내지 제3 플라이트(110, 111, 112)에 있어서, 제3 플라이트(112)는 반송 방향의 상류측에 배치되고, 제1 플라이트(110)는 반송 방향의 하류측에 배치되어 있다. 제2 플라이트(111)는, 제3 플라이트(112)와 제1 플라이트(110)와의 사이에 배치되어 있다.

본 실시 형태에서, 각 장벽부(102)는, 당해 각 장벽부(102)를 넘어서 원료가 유동할 수 있도록 설계되어 있다. 구체적으로는, 각 장벽부(102)는, 스크루(21)를 배럴(20)의 실린더부(33)에 회전 가능하게 삽입 관통시킨 상태에서, 당해 각 장벽부(102)와 실린더부(33)와의 사이를 원료가 통과할 수 있도록 설계되어 있다. 이 경우, 각 장벽부(102)의 외경부(플라이트(107)의 정상부)와, 실린더부(33)의 내주면과의 클리어런스는, 0.1mm 이상 또한 3mm 이하의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 당해 클리어런스를 0.1mm 이상 또한 1.5mm 이하의 범위로 설정한다.

여기서, 스크루 본체(37)의 축방향을 따르는 반송부(101)의 길이는, 예를 들어 원료의 종류, 원료의 혼련 정도, 단위 시간당 혼련물의 생산량 등에 따라 적절히 설정된다. 반송부(101)란, 적어도 통체(39)의 외주면에 플라이트(105)가 형성된 영역을 말하는데, 플라이트(105)의 시점과 종점과의 사이의 영역에 특정되는 것은 아니다.

즉, 통체(39)의 외주면 중 플라이트(105)로부터 벗어난 영역도 반송부(101)라고 간주하는 경우가 있다. 예를 들어, 플라이트(101)를 갖는 통체(39)와 인접하는 위치에 원통 형상의 스페이서 또는 원통 형상의 컬러가 배치된 경우, 당해 스페이서나 컬러도 반송부(101)에 포함될 수 있다.

또한, 스크루 본체(37)의 축방향을 따르는 장벽부(102)의 길이는, 예를 들어 원료의 종류, 원료의 혼련 정도, 단위 시간당 혼련물의 생산량 등에 따라서 적절히 설정된다. 본 실시 형태에 따른 장벽부(102)는, 반송부(101)에 의해 보내지는 원료의 유동을 막으면서, 그 일부의 원료가 당해 장벽부(102)를 넘어서 유동할 수 있도록 기능한다.

또한, 상기한 스크루(21)에 있어서, 각 플라이트(105, 107, 110, 111, 112)는, 서로 동일한 외경(D1)을 갖는 복수의 통체(39)의 외주면으로부터 반송로(53)를 향해서 뻗어 있다. 이 때문에, 각 통체(39)의 주위 방향을 따르는 외주면은, 당해 스크루(21)의 골지름을 규정한다. 스크루(21)의 골지름은, 스크루(21)의 전체 길이에 걸쳐서 일정 값으로 유지되어 있다.

도 19 내지 도 21에 도시한 바와 같이, 스크루 본체(37)는, 스크루 본체(37)의 축방향으로 연장되는 복수의 통로(115)를 갖고 있다. 통로(115)는, 각각의 순환부(103)의 통체(39)에 형성되어 있다. 이 경우, 통로(115)는, 스크루 본체(37)의 축방향을 따르는 동일한 직선상에 있어서, 소정의 간격(예를 들어, 등간격으로)으로 일렬로 배열되어 있다.

또한, 통로(115)는, 통체(39)의 내부에 있어서, 회전축(38)의 축선(O1)으로부터 편심된 위치에 설치되어 있다. 바꾸어 말하면, 통로(115)는, 축선(O1)으로부터 벗어나 있으며, 스크루 본체(37)가 회전했을 때, 축선(O1)의 주위를 공전하도록 되어 있다.

도 22에 도시한 바와 같이, 통로(115)는, 예를 들어 원형의 단면 형상을 갖는 구멍이다. 당해 구멍의 내경은, 예를 들어 1mm 이상 또한 6mm 미만, 바람직하게는 1mm 이상 또한 5mm 미만으로 설정되어 있다. 또한, 순환부(103)의 통체(39)는, 구멍을 규정하는 통 형상의 벽면(116)을 갖고 있다. 즉, 통로(115)는, 중공의 공간만으로 이루어지는 구멍이며, 벽면(116)은, 중공의 통로(115)를 주위 방향으로 연속해서 둘러싸고 있다. 이에 의해, 통로(115)는, 원료의 유통만을 허용하는 중공의 공간으로서 구성되어 있다. 환언하면, 통로(115)의 내부에는, 스크루 본체(37)를 구성하는 다른 요소는 일절 존재하지 않는다. 또한, 벽면(116)은, 스크루 본체(37)가 회전했을 때, 축선(O1)을 중심으로 자전하지 않고 축선(O1)의 주위를 공전한다.

도 19, 도 20, 도 27에 도시한 바와 같이, 각 통로(115)는, 입구(117), 출구(118), 입구(117)와 출구(118)와의 사이를 연통하는 통로 본체(119)를 갖고 있다. 입구(117) 및 출구(118)는, 순환부(103)를 구성하는 통체(39)의 외주면에 개구되어 있다. 도면에는, 통로(115)의 일례가 도시되어 있다. 당해 통로(115)에 있어서, 통로 본체(119)는, 제1 플라이트(110)가 형성된 통체(39)에 설치되고, 입구(117) 및 출구(118)는, 당해 통체(39)의 외주면에 개구되어 있다. 입구(117) 및 출구(118)의 개구 위치는, 당해 통체(39)의 외주면의 범위 내에서 자유롭게 설정할 수 있다.

통로 본체(119)는, 스크루 본체(37)의 축방향을 따라, 도중에 분기되지 않고, 일직선상으로 연장되어 있다. 일례로서 도면에는, 통로 본체(119)가 축선(O1)과 평행하게 연장되어 있는 상태가 도시되어 있다. 통로 본체(119)의 양측은, 축방향으로 폐색되어 있다.

입구(117)는, 통로 본체(119)의 일방측, 즉, 스크루 본체(37)의 선단부 근방 부분에 설치되어 있다. 이 경우, 입구(117)는, 통로 본체(119)의 일방측의 단부면으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 되고, 또는, 통로 본체(119)의 일방측의 단부면 근방 부분, 즉 단부면의 앞쪽 부분으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 된다. 또한, 입구(117)의 개구 방향은, 축선(O1)에 직교하는 방향에 한하지 않고, 축선(O1)을 교차하는 방향이어도 된다. 이 경우, 통로 본체(119)의 일방측으로부터 복수 방향으로 개구되고, 이에 의해, 복수의 입구(117)를 설치하도록 해도 된다.

출구(118)는, 통로 본체(119)의 타방측(일방측과는 반대측), 즉, 스크루 본체(37)의 기단부 근방 부분에 설치되어 있다. 이 경우, 출구(118)는, 통로 본체(119)의 타방측의 단부면으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 되고, 또는, 통로 본체(119)의 타방측의 단부면 근방 부분, 즉 단부면의 앞쪽 부분으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 된다. 또한, 출구(118)의 개구 방향은, 축선(O1)에 직교하는 방향에 한하지 않고, 축선(O1)을 교차하는 방향이어도 된다. 이 경우, 통로 본체(119)의 일방측으로부터 복수 방향으로 개구되고, 이에 의해, 복수의 출구(118)를 설치하도록 해도 된다.

이들 입구(117)와 출구(118)와의 사이를 연결하는 통로 본체(119)는, 각각의 순환부(103)에 있어서, 제1 플라이트(110)가 형성된 통체(39)에 걸치는 길이를 갖고 있다. 이 경우, 통로 본체(119)의 구경은, 입구(117) 및 출구(118)의 구경보다도 작게 설정해도 되고, 동일한 구경으로 설정해도 된다. 어느 경우에든, 당해 통로 본체(119)의 구경에 의해 규정되는 통로 단면적은, 상기한 원환형의 반송로(53)의 직경 방향을 따르는 원환 단면적보다도 훨씬 작게 설정되어 있다.

본 실시 형태에서, 플라이트(105, 107, 110, 111, 112)가 형성된 복수의 통체(39)를 회전축(38)으로부터 제거해서 스크루(21)를 분해했을 때, 적어도 플라이트(105, 107, 110, 111, 112)의 일부가 형성된 통체(39)는, 상기한 스크루 엘리먼트라 바꿔 말할 수 있다.

그렇게 하면, 스크루(21)의 스크루 본체(37)는, 회전축(38)의 외주 상에 스크루 엘리먼트로서의 복수의 통체(39)를 순차 배치함으로써 구성할 수 있다. 이 때문에, 예를 들어 원료의 혼련 정도에 따라서 반송부(101) 및 장벽부(102)의 교환이나 재조합이 가능함과 함께, 교환·재조합 시의 작업을 용이하게 행하는 것이 가능하게 된다.

또한, 복수의 통체(39)를 제2 축부(41)의 축방향으로 체결해서 인접하는 통체(39)의 단부면을 서로 밀착시킴으로써, 통로(115)의 통로 본체(119)가 형성되고, 당해 통로 본체(119)를 통해서 통로(115)의 입구(117)부터 출구(118)까지가 일체적으로 연통된다. 이 때문에, 스크루 본체(37)에 통로(115)를 형성함에 있어서는, 스크루 본체(37)의 전체 길이에 비해 길이가 대폭 짧은 개개의 통체(39)에 가공을 실시하면 된다. 따라서, 통로(115)를 형성할 때의 작업성 및 취급이 용이하게 된다.

또한, 도 24에 도시한 바와 같이, 제1 플라이트(110)가 형성된 통체(39)는, 통로(115)의 통로 본체(119)를 분단하도록 2분할되어 있다. 한쪽의 통체(39t)에 있어서, 분할면(39a)으로부터 축방향으로 천공된 가로 구멍이 출구(118)에 연통하고 있다. 다른 쪽의 통체(39p)에 있어서, 분할면(39b)으로부터 축방향으로 천공된 가로 구멍이 입구(117)에 연통하고 있다. 이러한 구성에 있어서, 분할면(39a, 39b)끼리를 접촉시킴으로써, 양단이 통체(39)의 외주면에 개구된 일련의 통로(115)가 구성되어 있다.

또한, 다른 통로(115)로서는, 예를 들어 도 25에 도시한 바와 같이, 제1 플라이트(110)의 통체(39)를 축방향으로 관통해서 형성해도 된다. 이 경우, 통로(115)의 입구(117) 및 출구(118)는, 통체(39)의 축방향의 양 단부면을 일부 오목 형상으로 절결한 입구 홈(120) 및 출구 홈(121)의 내면에 개구되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 통체(39)를 분할하지 않아도, 당해 통체(39)에 가로 구멍을 관통시키는 것만으로, 일련의 통로(115)를 구성할 수 있다.

제2 압출기(3)에 공급된 원료는, 도 26에 화살표 D로 나타내는 바와 같이, 스크루 본체(37)의 기단부의 측에 위치된 반송부(101)의 외주면에 투입된다. 이때, 스크루 본체(37)의 기단부에서 보아 스크루(21)가 반시계 방향으로 좌회전하면, 반송부(101)의 플라이트(105)는, 당해 원료를, 도 26의 실선 화살표로 나타낸 바와 같이, 스크루 본체(37)의 선단부을 향해서 연속적으로 반송한다.

이 후, 순환부(103)에 도달한 원료는, 당해 순환부(103)의 제1 내지 제3 플라이트(110, 111, 112)에 의해, 도 26 및 도 27에 실선의 화살표로 나타낸 바와 같이, 또한 스크루 본체(37)의 선단부의 방향으로 연속적으로 반송된다.

그 동안에, 반송로(53)를 따라 선회하는 플라이트(105, 110, 111, 112)와 실린더부(33)의 내주면과의 사이의 속도차에 의해 발생하는 전단 작용이 원료에 부여됨과 함께, 플라이트(105, 110, 111, 112)의 미묘한 비틀림 상태에 의해 원료가 교반된다. 그 결과, 원료가 본격적으로 혼련되어, 원료의 고분자 성분의 분산화가 진행된다.

전단 작용을 받은 원료는, 반송로(53)를 따라 순환부(103)와 장벽부(102)와의 사이의 경계에 달한다. 바꾸어 말하면, 당해 원료는, 반송 방향의 하류측에 배치된 제1 플라이트(110)에 의해, 순환부(103)와 장벽부(102)와의 사이의 경계에 보내진다. 한편, 장벽부(102)의 플라이트(107)는, 스크루(21)가 좌회전했을 때, 원료를 스크루 본체(37)의 선단부로부터 기단부를 향해서 반송한다.

그 결과, 제1 플라이트(110)에 의해 보내진 원료는, 플라이트(107)에 의해 막힌다. 바꾸어 말하면, 장벽부(102)의 플라이트(107)는, 스크루(21)가 좌회전했을 때, 제1 플라이트(110)에 의해 보내진 원료의 유동을 제한한다.

이때, 순환부(103)와 장벽부(102)와의 사이의 경계에서 원료의 압력이 높아진다. 구체적으로 설명하면, 도 27에는, 반송로(53) 중 통로(115)에 대응한 개소의 원료의 충만율이 그라데이션으로 도시되어 있다. 즉, 당해 반송로(53)에 있어서, 색조가 짙어질수록 원료의 충만율이 높아지고 있다. 도 27로부터 명백해진 바와 같이, 통로(115)에 대응한 반송로(53)로 있어서, 장벽부(102)에 근접함에 따라서 원료의 충만율이 높아지고 있으며, 장벽부(102)의 직전에서, 원료의 충만율이 100％로 되어 있다.

이 때문에, 장벽부(102)의 직전에서, 원료의 충만율이 100％가 되는 원료 고임부(R)가 형성된다. 원료 고임부(R)에서는, 원료의 유동이 막힘으로써, 당해 원료의 압력이 상승하고 있다. 압력이 상승한 원료는, 도 26 및 도 27에 파선의 화살표로 나타낸 바와 같이, 입구(117)로부터 통로 본체(119)에 연속적으로 유입되어, 당해 통로 본체(119) 내를, 스크루 본체(37)의 선단부로부터 기단부를 향해서 연속적으로 유통한다. 이때, 통로 본체(119) 내에서의 원료의 흐름 방향은, 플라이트(105, 110, 111, 112)에 의해 보내지는 원료의 흐름 방향에 대하여 역방향이 된다.

상기한 바와 같이, 통로 본체(119)의 구경에 의해 규정되는 통로 단면적은, 실린더부(33)의 직경 방향을 따르는 반송로(53)의 원환 단면적보다도 훨씬 작다. 다른 관점에서 보면, 통로 본체(119)의 구경에 기초하는 확대 영역은, 원환 형상의 반송로(53)의 확대 영역보다도 훨씬 작다. 이 때문에, 입구(117)로부터 통로 본체(119)에 유입될 때, 원료가 급격하게 줄어듦으로써, 당해 원료에 신장 작용이 부여된다.

또한, 통로 단면적이 원환 단면적보다도 충분히 작기 때문에, 원료 고임부(R)에 고인 원료가 소멸되지 않는다. 즉, 원료 고임부(R)에 고인 원료는, 그 일부가 연속적으로 입구(117)에 유입된다. 그 동안에, 새로운 원료가, 제1 플라이트(110)에 의해, 장벽부(102)를 향해서 보내진다. 그 결과, 원료 고임부(R)에 있어서의 장벽부(102)의 직전의 충만율은, 항상 100％로 유지된다. 이때, 제1 플라이트(110)에 의한 원료의 반송량에 다소의 변동이 발생했다고 해도, 그 변동 상태가, 원료 고임부(R)에 잔존한 원료에서 흡수된다. 이에 의해, 원료를, 연속해서 안정적으로 통로(115)에 공급할 수 있다. 따라서, 당해 통로(115)에 있어서, 원료에 대하여 도중에 끊어지지 않고 연속적으로 신장 작용을 부여할 수 있다.

통로 본체(119)를 통과한 원료는, 도 27에 실선의 화살표로 나타낸 바와 같이, 출구(118)로부터 유출된다. 이에 의해, 당해 원료는, 순환부(103)의 외주면 상에 연속적으로 귀환한다. 귀환한 원료는, 제1 플라이트(110)에 의해 스크루 본체(37)의 선단부의 측에서 인접하는 장벽부(102)를 향해서 연속적으로 반송되고, 이 반송 과정에서 다시 전단 작용을 받는다.

이 경우, 제2 플라이트(111)의 비틀림 피치를, 제1 플라이트(110)의 비틀림 피치보다도 작게 설정함으로써, 제2 플라이트(111)가 형성된 부분에 역류 방지 기능을 갖게 할 수 있다. 이에 의해, 출구(118)로부터 순환부(103)에 귀환된 원료를, 역류시키지 않고 장벽부(102)를 향해서 반송할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 장벽부(102)를 향해서 반송된 원료의 일부는, 다시 입구(117)로부터 통로(115)에 연속적으로 유도되어, 순환부(103)의 개소에서 일시적으로 순환을 반복한다. 장벽부(102)를 향해서 반송된 나머지 원료는, 장벽부(102)의 플라이트(107)의 정상부와 실린더부(33)의 내주면과의 사이의 클리어런스를 통과해서 인접하는 순환부(103)에 연속적으로 유입된다.

복수의 장벽부(102) 및 복수의 순환부(103)는, 스크루 본체(37)의 축방향을 따라서 교대로 나열되어 있음과 함께, 순환부(103)의 제1 플라이트(110)에 대응한 위치에 설치된 통로(115)가, 스크루 본체(37)의 축방향으로 간격을 두고 나열되어 있다. 이 때문에, 공급구(34)로부터 스크루 본체(37)에 공급된 원료는, 전단 작용 및 신장 작용을 교대로 반복해서 받으면서 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부의 방향으로 연속적으로 반송된다. 따라서, 원료의 혼련 정도가 강화되어, 원료의 고분자 성분의 분산화가 촉진된다.

그리고, 스크루 본체(37)의 선단부에 달한 원료는, 충분히 혼련된 혼련물로 되어, 토출구(36a)로부터 제3 압출기(4)에 연속적으로 공급되고, 당해 혼련물에 포함되는 가스 상태 물질이나 기타 휘발 성분이 혼련물로부터 연속적으로 제거된다.

이상, 제4 실시 형태에 의하면, 외관상의 연속 생산이 아니라, 혼련물의 완전 연속 생산이 가능하게 된다. 즉, 제1 압출기(2)에서 예비적으로 혼련된 수지가 도중에 끊어지지 않고 제2 압출기(3)에 계속해서 공급되므로, 제1 압출기(2)의 내부에서 수지의 흐름이 일시적으로 정체되지 않는다. 이 때문에, 혼련된 수지가 제1 압출기(2)의 내부에 정체됨으로써 발생하는 수지의 온도 변화, 점도 변화 또는 상변화를 방지할 수 있다. 그 결과, 항상 품질이 균일한 원료를, 제1 압출기(2)로부터 제2 압출기(3)에 공급할 수 있다.

또한, 제4 실시 형태에 의하면, 통로(115)가 형성된 순환부(103)에 의해, 원료에 대하여, 전단 작용과 신장 작용을 교대로 수회 부여할 수 있다. 이 경우, 순환부(103)를 축방향을 따라서 복수 배치함으로써, 원료에 대한 전단 작용과 신장 작용의 부여 횟수를 더욱 증가시킬 수 있다.

또한, 제4 실시 형태에 의하면, 원료에 신장 작용을 부여하는 통로(115)는, 스크루 본체(37)의 회전 중심이 되는 축선(O1)으로부터 편심된 위치에서, 스크루 본체(37)의 축방향으로 연장되어 있다. 따라서, 통로(115)는, 축선(O1)의 주위를 공전한다. 바꾸어 말하면, 통로(115)를 규정하는 통 형상의 벽면(116)은, 축선(O1)을 중심으로 자전하지 않고 축선(O1)의 주위를 공전한다.

이 때문에, 원료가 통로(115)를 통과할 때, 원료가 통로(115)의 내부에서 활발하게 교반되지 않는다. 이에 의해, 통로(115)를 통과하는 원료가 전단 작용을 받기 어려워져, 통로(115)를 통과해서 순환부(103)의 외주면으로 귀환하는 원료가 받는 것은, 주로 신장 작용이 된다. 따라서, 제4 실시 형태의 스크루(21)에 있어서도, 원료에 전단 작용을 부여하는 개소 및 원료에 신장 작용을 부여하는 개소를 명확하게 정할 수 있다.

시험 시에, 스크루 유효 길이(L/D) 50에 대한 혼련부(12)의 유효 길이(L/D)를 7.9로 설정한 제1 압출기(2)에 폴리카르보네이트 수지(PC), 및, 폴리메타크릴산메틸 수지(PMMA)의 2종류의 재료를 공급하여, 예비적으로 혼련함으로써 용융 상태의 재료를 생성하였다. 그리고, 그 용융 상태의 재료를, 제2 압출기(3)의 원료로서, 제1 압출기(2)로부터 제2 압출기(3)에 연속적으로 공급하였다.

당해 시험에 있어서, 스크루(21)를, 상기한 순환부(103)를 축방향을 따라서 3군데 배치시킴과 함께, 각 통로(115)에 원료를 통과시키도록 구성한다. 그리고, 스크루(21)의 사양을 다음과 같이 설정한다. 즉, 스크루 직경을 36mm, 스크루 유효 길이(L/D)를 16.7, 스크루 회전수를 2500rpm, 원료 공급량을 10.0kg/h, 배럴 설정 온도를 240℃로 각각 설정한다.

[제5 실시 형태]

도 28은, 제5 실시 형태를 개시하고 있다. 상기한 제1 실시 형태에서는, 제1 압출기(처리기)(2)를, 2축 혼련기로서 구성한 경우에 대해서 설명했지만, 그 대신에, 제5 실시 형태에서는, 제1 압출기(2)를 단축 압출기로서 구성한 경우를 상정한다.

도 28에 도시한 바와 같이, 제5 실시 형태에 따른 제1 압출기(2)에 있어서, 배럴(6)은, 단축의 스크루(7)를 회전 가능하게 수용하는 실린더부(8)를 구비하고 있다. 배럴(6)에는, 상기한 제1 실시 형태와 마찬가지로, 예를 들어 펠릿화된 재료를 실린더부(8) 내에 공급 가능한 공급구(9)와, 당해 수지를 용융하기 위한 히터(도시 생략)와, 용융된 수지를 토출 가능한 토출구(6a)가 설치되어 있다.

스크루(7)는, 축선(O2)을 중심으로 회전 가능하며, 그 외주면에는, 나선 형상으로 비틀어진 플라이트(122)가 형성되어 있다. 플라이트(122)는 공급구(9)로부터 공급된 수지를 토출구(6a)를 향해서 연속적으로 반송하도록 구성되어 있다. 이 때문에, 플라이트(122)는, 공급구(9)의 측에서 본 경우의 스크루(7)의 회전 방향과는 역방향으로 비틀어져 있다. 도면에는 일례로서, 스크루(7)를 좌회전시켜서 수지를 반송하는 경우의 플라이트(122)가 도시되어 있다. 이 경우, 플라이트(122)의 비틀린 방향은, 오른나사와 동일하게 시계 방향으로 설정되어 있다.

또한, 스크루(7)의 외주면에는, 공급구(9)의 측으로부터 토출구(6a)를 향해서 순서대로, 공급부(P1), 압축부(P2), 반송부(P3)가 연속적으로 구성되어 있다. 공급부(P1)는, 원기둥 형상을 갖고, 그 외주면(7-P1)과 실린더부(8)와의 간극은, 넓게 설정되어 있다. 반송부(P3)는, 원기둥 형상을 갖고, 그 외주면(7-P3)과 실린더부(8)와의 간극은, 좁게 설정되어 있다. 바꾸어 말하면, 반송부(P3)에 있어서, 외주면(7-P3)과 실린더부(8)와의 간극을 좁힘으로써, 플라이트(122)의 높이가 낮게 설정되어 있다. 이에 의해, 토출구(6a)에 있어서의 토출 안정성의 향상이 도모되어 있다. 압축부(P2)는, 공급부(P1)로부터 반송부(P3)를 향해서 점차 넓어지는 형상을 갖고, 그 외주면(7-P2)과 실린더부(8)와의 간극은, 공급부(P1)로부터 반송부(P3)를 향해서 연속적으로 좁아지도록 설정되어 있다.

여기서, 스크루(7)를 좌회전시킨 상태에서, 공급구(9)로부터 실린더부(8)에 공급된 펠릿 형상의 수지는, 플라이트(122)에 의해, 공급부(P1)로부터 압축부(P2), 반송부(P3)의 순서대로 반송된 후, 토출구(6a)로부터 토출된다. 공급부(P1)에 있어서, 수지는, 그 온도가 낮고 고체 상태이다. 압축부(P2)에 있어서, 수지는, 주로, 히터에 의해 가열되면서, 연속적으로 좁아진 간극으로부터의 압축을 받는다. 반송부(P3)에 있어서, 수지는, 용융되어 혼합된 원료를 구성한다. 그리고, 배럴(6)의 토출구(6a)로부터 토출된 원료는, 도 1에 화살표 A로 나타내는 바와 같이, 제2 압출기(3)에 연속적으로 공급된다.

이상, 제5 실시 형태에 의하면, 제1 압출기(2)를 단축 압출기로 한 경우에도, 상기한 제1 실시 형태에 따른 2축 혼련기의 경우와 마찬가지로, 제2 압출기(3)에 의한 혼련 처리에 최적의 점도의 원료를 생성할 수 있다. 이에 의해, 제2 압출기(3)의 부담을 경감할 수 있다.

예를 들어, 이미 예비적인 혼련이 이루어진 재료, 즉, 수지에 필러(첨가물)가 혼입되어 펠릿화된 재료에 대하여 전단 작용과 신장 작용을 교대로 부여하는 경우를 상정하면, 단축 압출기를 사용함으로써 첨가물의 물성 열화나 섬유의 절단을 발생시키지 않고, 당해 재료를 혼련할 수 있다.

또한, 원료에 첨가제를 첨가하는 경우, 당해 첨가제를 제1 압출기(2) 또는 제2 압출기(3)에 투입하면, 제2 압출기(3)에서의 고속 회전에 의해, 첨가제의 물성 열화나 분해가 발생할 가능성이 있다. 이 경우, 제3 압출기(4)를 2축 압출기로 함으로써, 탈기뿐만 아니라, 첨가제의 원료에의 혼입(혼련)도 가능하게 된다.

[제6 실시 형태]

도 29는, 제6 실시 형태를 개시하고 있다. 제6 실시 형태는, 원료에 신장 작용을 부여하기 위한 구성이 제1 실시 형태와 상이하다. 그 이외의 스크루(21)의 구성은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

도 29에 도시한 바와 같이, 통체(39)의 내주면에 한 쌍의 홈(131a, 131b)이 형성되어 있다. 홈(131a, 131b)은, 스크루 본체(37)의 축방향으로 연장됨과 함께, 스크루 본체(37)의 직경 방향으로 서로 이격되어 있다. 또한, 홈(131a, 131b)은, 통체(39)의 내주면에 개구되어 있다.

홈(131a, 131b)의 개구 단부는, 통체(39)를 회전축(38)의 제2 축부(41) 상에 삽입했을 때, 제2 축부(41)의 외주면에 의해 폐색되어 있다. 그 때문에, 홈(131a, 131b)은, 제2 축부(41)의 외주면과 협동해서 원료에 신장 작용을 부여하는 통로(132)를 규정하고 있다. 본 실시 형태에서는, 통로(132)는, 회전축(38)과 통체(39)와의 사이의 경계 부분에 위치되어 있다.

제6 실시 형태에 의하면, 통로(132)는, 스크루 본체(37)의 내부에서 회전축(38)의 축선(O1)에 대하여 편심된 위치에 설치되어 있다. 따라서, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 통로(132)는, 축선(O1)로부터 벗어나 있으며, 스크루 본체(37)가 회전했을 때, 축선(O1)의 주위를 공전하도록 되어 있다.

제6 실시 형태에서는, 통체(39)를 회전축(38)의 제2 축부(41) 상에 삽입했을 때, 스크루 본체(37)의 내부에 통로(132)가 형성된다. 통로(132)를 규정하는 홈(131a, 131b)은, 통체(39)의 내주면에 개구되어 있으므로, 홈(131a, 131b)을 형성하는 작업을 용이하게 행할 수 있다.

따라서, 예를 들어 통로(132)의 단면 형상을 변경할 필요가 발생했을 때도 용이하게 대응하는 것이 가능하게 된다.

[제7 실시 형태]

도 30은, 제7 실시 형태를 개시하고 있다. 제7 실시 형태는, 원료에 신장 작용을 부여하기 위한 구성이 제6 실시 형태와 상이하다. 그 이외의 스크루(21)의 구성은, 제6 실시 형태와 마찬가지이다.

도 30에 도시한 바와 같이, 회전축(38)의 제2 축부(41)의 외주면에 한 쌍의 홈(141a, 141b)이 형성되어 있다. 홈(141a, 141b)은, 제2 축부(41)의 축방향으로 연장됨과 함께, 제2 축부(41)의 직경 방향으로 서로 이격되어 있다. 또한, 홈(141a, 141b)은, 제2 축부(41)의 외주면에 개구되어 있다.

홈(141a, 141b)의 개구 단부는, 통체(39)를 회전축(38)의 제2 축부(41) 상에 삽입했을 때, 통체(39)의 내주면에 의해 폐색되어 있다. 그 때문에, 홈(141a, 141b)은, 통체(39)의 내주면과 협동해서 원료에 신장 작용을 부여하는 통로(142)를 규정하고 있다. 본 실시 형태에서는, 통로(142)는, 회전축(38)과 통체(39)와의 사이의 경계 부분에 위치되어 있다.

제7 실시 형태에 의하면, 통로(142)는, 스크루 본체(37)의 내부에서 회전축(38)의 축선(O1)에 대하여 편심된 위치에 설치되어 있다. 따라서, 상기 제6 실시 형태와 마찬가지로, 통로(142)는, 축선(O1)으로부터 벗어나 있으며, 스크루 본체(37)가 회전했을 때, 축선(O1)의 주위를 공전하도록 되어 있다.

제7 실시 형태에서는, 통체(39)를 회전축(38)의 제2 축부(41) 상에 삽입했을 때, 스크루 본체(37)의 내부에 통로(142)가 형성된다. 통로(142)를 규정하는 홈(141a, 141b)은, 회전축(38)의 외주면에 개구되어 있으므로, 홈(141a, 141b)을 형성하는 작업을 용이하게 행할 수 있다.

따라서, 예를 들어 통로(142)의 단면 형상을 변경할 필요가 발생했을 때도 용이하게 대응하는 것이 가능하게 된다.

[제8 실시 형태]

도 31은, 제8 실시 형태를 개시하고 있다. 제8 실시 형태는, 원료에 신장 작용을 부여하기 위한 구성이 제1 실시 형태와 상이하다. 그 이외의 스크루(21)의 구성은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

도 31에 도시한 바와 같이, 제2 축부(41)의 외주면으로부터 돌출된 키(45a, 45b)의 선단면에 오목부(151a, 151b)가 형성되어 있다. 오목부(151a, 151b)는, 제2 축부(41)의 축방향을 따라서 연장되어 있음과 함께, 키(45a, 45b)의 선단면에 개구되어 있다. 오목부(151a, 151b)의 개구 단부는, 키(45a, 45b)를 통체(39)의 키 홈(49a, 49b)에 감합했을 때, 키 홈(49a, 49b)의 내주면에 의해 폐색되어 있다.

그 때문에, 오목부(151a, 151b)는, 키 홈(49a, 49b)의 내주면과 협동해서 원료에 신장 작용을 부여하는 통로(152)를 규정하고 있다. 본 실시 형태에서는, 통로(152)는, 키(45a, 45b)와 통체(39)와의 경계 부분에 위치되어 있다.

제8 실시 형태에 의하면, 통로(152)는, 스크루 본체(37)의 내부에서 회전축(38)의 축선(O1)에 대하여 편심된 위치에 설치되어 있다. 따라서, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 통로(152)는, 축선(O1)으로부터 벗어나 있으며, 스크루 본체(37)가 회전했을 때, 축선(O1)의 주위를 공전하도록 되어 있다.

제8 실시 형태에서는, 회전축(38)의 키(45a, 45b)를 통체(39)의 키 홈(49a, 49b)에 감합했을 때, 스크루 본체(37)의 내부에 통로(152)가 형성된다. 통로(152)를 규정하는 오목부(151a, 151b)는, 키(45a, 45b)의 선단면에 개구되어 있으므로, 오목부(151a, 151b)를 형성하는 작업을 용이하게 행할 수 있다.

따라서, 예를 들어 통로(152)의 단면 형상을 변경할 필요가 발생했을 때도 용이하게 대응하는 것이 가능하게 된다.

제8 실시 형태에서, 키 홈(49a, 49b)의 내주면에 제2 축부(41)의 축방향으로 연장되는 다른 오목부를 형성하고, 당해 다른 오목부를 상기 오목부(151a, 151b)와 합치시킴으로써 상기 통로(152)를 규정하도록 해도 된다.

[제9 실시 형태]

도 32는, 제9 실시 형태를 개시하고 있다. 제9 실시 형태는, 스크루(21)의 구성 및 원료에 신장 작용을 부여하기 위한 구성이 제1 실시 형태와 상이하다.

도 32에 도시한 바와 같이, 스크루(21)는, 단단한 스크루 본체(161)를 구비하고 있다. 스크루 본체(161)는, 곧은 1개의 축 형상 부재(162)로 구성되어 있다. 축 형상 부재(162)는, 그 중심부를 동축 형상으로 관통하는 축선(O1)을 가짐과 함께, 배럴(20)의 실린더부(33)에 동축 형상으로 수용되어 있다.

또한, 축 형상 부재(162)는, 주위 방향으로 연속하는 외주면(162a)을 갖고, 당해 외주면(162a)이 배럴(20)의 실린더부(33)의 내주면과 대향하고 있다. 축 형상 부재(162)의 외주면(162a)에는, 원료를 반송하는 플라이트(도시하지 않음)가 형성되어 있다.

또한, 축형상 부재(162)의 내부에 원료에 신장 작용을 부여하는 한 쌍의 통로(164)가 형성되어 있다. 통로(164)는, 축 형상 부재(162)의 축방향으로 연장되어 있음과 함께, 축선(O1)을 사이에 두고 서로 평행하게 배치되어 있다. 이 때문에, 통로(164)는, 스크루 본체(161)의 내부에서 축 형상 부재(162)의 축선(O1)에 대하여 편심된 위치에 설치되어 있다. 따라서, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 통로(164)는, 축선(O1)으로부터 벗어나 있으며, 스크루 본체(161)가 회전했을 때, 축선(O1)의 주위를 공전하도록 되어 있다.

원료에 신장 작용을 부여하는 통로(164)는, 스크루 본체(161)가 1개의 막대 형상 부재(162)로 구성되는 경우에도, 스크루 본체(161)에 형성할 수 있다. 이 때문에, 스크루 본체는, 회전축과 통체를 조합한 구성에 특정되는 것이 아니다.

[기타 실시 형태]

본 발명의 몇 가지의 실시 형태를 설명했지만, 이들 실시 형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규의 실시 형태는, 기타 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다.

예를 들어, 원료에 신장 작용을 부여하는 통로는, 단면 형상이 원형의 구멍에 제한되지 않는다. 당해 통로는, 예를 들어 단면 형상이 타원형이나 다각형인 구멍으로 구성해도 되고, 통로의 단면 형상에 특별히 제약은 없다.

게다가, 상기한 각 실시 형태에서는, 스크루 본체를 회전축(38)의 기단부의 방향에서 보았을 때, 스크루(21)가 반시계 방향 방향으로 좌회전하는 경우를 예로 들어서 설명했지만, 본 발명은 이것에 제약되는 것이 아니다. 예를 들어, 스크루(21)는, 당해 스크루(21)의 기단부의 측에서 보아 시계 방향으로 우회전시켜도 된다.

이 경우, 예를 들어 제1 실시 형태에서, 스크루(21)의 반송부(54)가 갖는 플라이트(56)는, 스크루 본체(37)의 선단부로부터 기단부를 향해서 원료를 반송하도록, 오른나사와 마찬가지로 오른쪽으로 비틀어져 있으면 된다. 마찬가지로, 장벽부(55)가 갖는 플라이트(57)는, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해서 원료를 반송하도록, 왼나사와 마찬가지로 왼쪽으로 비틀어져 있으면 된다.

또한, 스크루 본체의 장벽부는, 나선 형상으로 비틀어진 플라이트로 구성되는 것에 제약되지 않는다. 예를 들어, 장벽부는, 스크루 본체의 주위 방향으로 연속하는 외주면을 갖는 원환 형상의 대경부로 구성해도 된다. 대경부는, 스크루 본체의 축방향을 따르는 폭을 가짐과 함께, 그 외주면에 오목부나 절결 등이 존재하지 않는 매끄러운 원환 형상으로 하는 것이 바람직하다.

그와 함께, 제2 압출기(3)로부터 압출된 혼련물에 포함되는 가스 성분을 제거하는 제3 압출기(4)는, 단축 압출기에 특정되는 것이 아니라, 2축 압출기를 사용해도 된다. 제3 압출기(4)를 2축 압출기로서 구성하는 경우, 도 4에 도시된 벤트 스크루(23)를 2개 병렬시킴과 함께, 양쪽의 플라이트(29)를 그 위상이 90° 어긋난 상태에서 서로 맞물리게 하면 된다. 2개의 스크루(23)를 동일 방향으로 회전시킴으로써, 혼련물의 표면 갱신을 촉진시킬 수 있기 때문에, 당해 혼련물에 포함되는 가스 성분의 흡인·제거 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 가스 성분이 흡인·제거된 혼련물은, 헤드부(27)의 토출구(28)로부터 고전단 가공 장치(1)의 밖으로 연속적으로 토출된다.

본 발명에 따른 연속식 고전단 가공 장치는, 적어도 원료를 예비적으로 혼련하는 제1 압출기 및 원료를 본격적으로 혼련하는 제2 압출기를 구비하고 있으면 되며, 가스 상태 물질이나 휘발 성분을 제거하는 제3 압출기는 생략해도 된다. 제3 압출기를 생략하는 경우, 제2 압출기의 중간부에 가스 상태 물질이나 휘발 성분을 혼련 과정에 있는 원료로부터 제거하는 적어도 하나의 벤트구를 형성하면 된다.

또한, 제1 압출기(처리기)(2)로서는, 상기한 2축 혼련기(도 2 및 도 3 참조)나 단축 압출기(도 28 참조)에 한정되지 않고, 예를 들어 다축 스크루 압출기, 밴버리 믹서, 니더, 오픈 롤 등의 각종 혼련기를 사용할 수 있다.

2 : 제1 압출기(처리기) 3 :제2 압출기
4 : 제3 압출기(탈포기) 20 : 배럴
21 : 스크루 34 : 공급구
36a : 토출구 37, 161 : 스크루 본체
54, 81, 101 : 반송부
56, 57, 58, 84, 86, 105, 107, 110, 111, 112, 122 : 플라이트
60, 88, 115, 132, 142, 152, 164 : 통로
O1, O2 : 축선

Claims

연속해서 재료를 용융함과 함께 혼합하는 것이 가능한 처리기와,
상기 처리기에 의해 용융된 상기 재료를 원료로 해서, 당해 원료를 혼련함으로써 생성된 혼련물을 연속적으로 토출하는 압출기를 구비하고,
상기 압출기는, 원료를 혼련하면서 반송하는 스크루를 구비하고,
상기 스크루는, 원료의 반송 방향을 따른 직선 형상의 축선을 중심으로 회전하는 스크루 본체를 갖고,
상기 스크루 본체에는, 원료를 반송하는 반송부와, 원료의 반송을 제한하는 장벽부와, 원료가 유통하는 통로가, 복수의 개소에 걸쳐서 설치되고,
그 중 적어도 1개의 개소에 있어서,
상기 통로는, 상기 스크루 본체의 내부에 설치되고, 입구 및 출구를 갖고,
상기 입구는, 상기 장벽부에 의해 반송이 제한됨으로써 압력이 높아진 원료가 유입되도록, 상기 반송부에 있어서의 상기 스크루 본체의 외주면에 개구되고,
상기 통로는, 상기 입구로부터 유입된 원료가, 상기 출구를 향해서 유통하도록 구성되어 있음과 함께,
상기 출구는, 상기 입구로부터 축방향으로 이격된 위치에서, 상기 스크루 본체의 외주면에 개구되어 있는 혼련 장치.
제1항에 있어서,
상기 각 통로의 구경은, 당해 각 통로에 있어서의 상기 입구의 구경과 동일, 또는, 작게 설정되어 있는, 혼련 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 각 통로의 구경은, 1mm 이상 또한 6mm 미만으로 설정되어 있는, 혼련 장치.
제1항에 있어서,
상기 압출기는,
상기 스크루가 회전 가능하게 삽입 관통된 실린더를 갖는 배럴과,
상기 배럴에 설치되고, 상기 실린더 내에 원료를 공급하는 공급구와,
상기 배럴에 설치되고, 혼련물이 압출되는 토출구를 구비하고 있는, 혼련 장치.
제1항에 있어서,
상기 압출기로부터 토출된 혼련물에 포함되는 가스 성분을 흡인·제거하는 탈포기를 갖고,
상기 탈포기는,
상기 압출기로부터 토출된 혼련물을 반송하는 벤트 스크루와,
상기 벤트 스크루를 회전 가능하게 수용하는 실린더부를 갖는 배럴과,
상기 실린더부 내를 부압으로 배기하기 위한 진공 펌프를 구비하고 있는, 혼련 장치.
처리기에 있어서, 연속적으로 재료를 용융함과 함께 혼합하고,
압출기에 있어서, 용융된 상기 재료를 원료로 해서, 스크루에 의해 당해 원료를 혼련함으로써 생성된 혼련물을 연속적으로 토출하고,
상기 스크루는, 원료의 반송 방향을 따른 직선 형상의 축선을 중심으로 회전하는 스크루 본체를 갖고,
상기 스크루 본체의 내부에 원료가 유통하는 통로가 설치되어 있는 혼련 방법이며,
상기 혼련물을 연속적으로 토출하는 동안에, 상기 압출기에 있어서, 상기 스크루 본체의 외주면을 따라 반송된 상기 원료는, 상기 통로를 유통한 후, 상기 스크루의 외주면으로 귀환하는 혼련 방법.
제6항에 있어서,
상기 스크루 본체의 외주면을 따라 반송된 원료는, 당해 스크루 본체에 설치된 장벽부에 의해 반송이 제한됨으로써 압력이 높아지고,
당해 압력이 높아진 원료를, 상기 스크루 본체의 외주면으로부터 상기 통로에 유입시키는, 혼련 방법.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 압출기로부터 연속적으로 토출된 혼련물은, 탈포기에 있어서, 가스 성분이 흡인·제거되는, 혼련 방법.