KR20170078751A - 압출기용 스크루, 스크루 엘리먼트, 압출기 및 압출 방법 - Google Patents

Abstract

압출기용 스크루(21)는 스크루 본체(37)와, 스크루 본체(37)의 외주면에 설치되고, 원료를 스크루 본체(37)의 축 방향으로 반송하는 플라이트(55)를 갖는 반송부(52)와, 스크루 본체(37)에 설치된 통로(62)를 구비하고 있다. 통로(62)는 원료가 유입되는 제1 통로 요소(63)와, 제1 통로 요소(63)로부터 유입된 원료가 흐르는 제2 통로 요소(64)와, 제2 통로 요소(64)를 흐른 원료가 스크루 본체(37)의 외주면으로 귀환하는 제3 통로 요소(65)를 포함한다. 스크루 본체(37)는 회전축(38)과, 회전축(38)의 외주면에 삽입되고, 회전축(38)의 축 방향으로 배열된 복수의 통체(39)를 갖는다. 반송부(52)의 적어도 일부가 인접하는 통체(39)의 외주면에 형성되고, 통로(62)가 인접하는 통체(39)의 사이에 걸치도록 통체(39)의 내부에 형성되어 있다.

Description

압출기용 스크루, 스크루 엘리먼트, 압출기 및 압출 방법{EXTRUDER SCREW, SCREW ELEMENT, EXTRUDER, AND EXTRUSION METHOD}

본 발명의 실시 형태는, 블렌드된 원료에 전단 작용 및 신장 작용을 부가하면서, 당해 원료를 혼련하는 압출기용 스크루 및 압출기용 스크루에 사용하는 스크루 엘리먼트에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 실시 형태는, 상기 압출기용 스크루를 사용하여 혼련물을 생성하는 압출기 및 압출 방법에 관한 것이다.

예를 들어, 스크루의 회전수가 300rpm 정도로 설정된 압출기로 복수의 비상용성 수지를 블렌드한 원료를 혼련할 경우, 블렌드 성분의 한쪽 또는 양쪽과 친화성 또는 접착성을 갖는 상용화제를 첨가할 필요가 있다. 그러나, 상용화제를 사용했다고 하더라도, 블렌드 성분이 분자 레벨로 서로 용해되어 있지 않기 때문에, 압출기에 의해 생성되는 혼련물의 성능이나 기능을 높이는 데 있어서 자연히 한계가 있다.

이러한 문제를 해소하기 위해, 종래, 상용화제와 같은 첨가제를 일절 첨가하는 일 없이, 원료가 나노 레벨로 혼련된 혼련물을 생성할 수 있도록 한 뱃치식 고전단 성형 장치가 개발되어 있다.

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

구체적으로는, 스크루는, 원료의 반송 방향을 따르는 직선상의 축선을 갖고, 당해 축선을 중심으로 실린더의 내부에서 회전한다. 스크루의 외주면에는, 나선상으로 꼬인 플라이트가 형성되어 있다. 플라이트는, 스크루의 기단에 공급된 원료를 스크루의 선단을 향하여 반송한다. 플라이트에 의해 반송된 원료는, 스크루의 선단면과 실린더의 개구단을 폐색한 시일 부재 사이의 간극에 갇힌다.

또한, 스크루는, 그 대략 중심부에 내경이 1㎜에서 5㎜ 정도의 구멍을 갖고 있다. 구멍은, 스크루의 축선 방향으로 연장되어 있다. 구멍의 상류단은, 스크루의 선단면에서 상기 간극으로 개구되어 있다. 구멍의 하류단은, 두 갈래상으로 분기되어 스크루 기단의 외주면에 개구되어 있다.

간극에 갇힌 원료는, 스크루의 회전에 수반하여 구멍의 상류단으로부터 구멍 내에 유입됨과 함께, 구멍의 하류단으로부터 스크루의 기단 외주면으로 귀환된다. 귀환된 원료는, 다시 플라이트에 의해 간극을 향하여 반송된다.

이렇게 스크루를 피드백형으로 함으로써, 스크루에 공급된 원료는, 플라이트에 의해 반송되는 과정에서 전단 작용을 받음과 함께, 구멍 내를 통과하는 과정에서 신장 작용을 받는다. 이 결과, 원료는, 전단 유동 및 신장 유동을 수반한 상태에서 실린더 내부의 폐쇄된 공간을 순환하고, 이 원료의 순환에 요하는 시간에 따라서 원료의 고분자 성분이 나노 분산화된다.

한편, 특허문헌 1에는, 폴리카르보네이트 수지(PC)와, 폴리메타크릴산메틸 수지(PMMA)를 상기 피드백형 스크루를 사용하여 혼련시켰을 때 얻어진 혼련물에 관한 기재가 있다.

구체적으로는, 스크루를 1800rpm으로 회전시키면서 실린더 내부의 폐쇄된 공간에서 원료를 2분간 순환시킨 경우에는, 투명한 혼련물이 얻어지고, 스크루의 회전수를 1800rpm으로부터 300rpm으로 변경한 경우에는, 혼련물은 투명이 아니라 백탁된 양상을 보인다고 기재되어 있다.

또한, 특허문헌 1에 개시된 뱃치식 고전단 성형 장치에서는, 스크루의 회전수와 원료의 순환 시간의 관계가 원료의 혼련 정도를 결정하는 데에 중요한 요소가 된다. 즉, 스크루의 회전수가 600rpm 내지 3000rpm일 때에는, 원료의 순환 시간을 5초 내지 60분으로 설정하고, 스크루의 회전수를 1200rpm 내지 2500rpm으로 했을 때에는, 원료의 순환 시간을 5초 내지 4분으로 설정하는 것이 필요해진다.

국제 공개 번호 WO2010/061872호 팸플릿

혼련물의 생산성을 높이기 위해서는, 실린더로부터 혼련물을 연속적으로 토출시키는 것이 필수가 된다. 그러나, 특허문헌 1에 개시된 고전단 성형 장치에서는, 실린더 내부의 폐쇄된 공간을 원료가 순환하고 있는 동안에는, 실린더로부터 혼련물을 토출시킬 수 없다. 이로 인해, 실린더로부터 혼련물을 중단되는 일 없이 연속해서 취출할 수 없어, 혼련물의 생산성을 높이고자 하는 요구를 충족시키는 것이 곤란해진다.

또한, 뱃치식 고전단 성형 장치에 의하면, 폐쇄된 공간을 원료가 순환하는 동안에, 원료에 신장 작용과 전단 작용이 교대로 반복해서 부여된다. 원료의 혼련 정도는, 원료의 순환 시간만으로 결정되는 것은 아니고, 스크루의 회전수와 원료의 순환 시간의 관계가 원료의 혼련 정도에 큰 영향을 미친다.

이로 인해, 원료의 혼련 정도를 조정하기 위해서는, 스크루의 회전수와 원료의 순환 시간을 관련짓는 것이 필요하고, 그만큼, 조정 범위가 좁아지거나, 조정 조건이 한정되는 것을 피할 수 없다.

게다가, 원료에 부가되는 전단 작용 및 신장 작용의 강약은, 플라이트의 형상, 구멍의 내경 및 길이에 따라 정해진다. 특허문헌 1에 개시된 고전단 성형 장치에서는 스크루가 일체 구조물이며, 단단한 1개의 축 부재에 플라이트 및 구멍이 형성되어 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 스크루마다 플라이트의 형상, 구멍의 내경 및 길이가 고정적으로 정해지므로, 원료에 부가되는 전단 작용과 신장 작용의 배분을 변경하는 데 있어서는, 그때마다 플라이트의 형상, 구멍의 내경 및 길이가 상이한 스크루를 준비할 필요가 있음과 함께, 스크루 전체를 교환한다는 번거롭고 손이 많이 가는 작업을 하게 된다.

또한, 스크루의 길이가 바뀌면, 배럴 및 히터 등의 부속품도 변경하지 않을 수 없게 되어, 원료의 혼련 정도를 조정하는 작업에 엄청난 노동력을 요하게 된다.

게다가, 스크루의 전체 길이가 길어질수록, 플라이트 및 구멍의 성형에 수고가 드는 데다가, 스크루의 구성이 복잡해지는 것을 부정할 수 없다. 따라서, 스크루의 제조성, 메인터넌스 및 관리 등이 용이하지 않다는 등의 문제가 있다.

본 발명의 제1 목적은, 원료에 부가되는 전단 작용 또는 신장 작용을 용이하게 변경하거나 조절할 수 있고, 게다가, 구조가 심플하여 제조성, 메인터넌스 및 관리가 용이한 압출기용 스크루를 얻는 것에 있다.

본 발명의 제2 목적은, 구조가 심플하고 원료에 신장 작용을 부가하는 통로를 용이하게 형성할 수 있는 스크루 엘리먼트를 얻는 것에 있다.

본 발명의 제3 목적은, 원료에 부가되는 전단 작용 또는 신장 작용을 용이하게 변경하거나 조절할 수 있고, 원료가 적절하게 혼련된 혼련물을 성형할 수 있는 압출기 및 압출 방법을 얻는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 하나의 형태에 관한 압출기용 스크루는, 원료의 반송 방향에 따르는 직선상의 축선을 중심으로 회전하는 스크루 본체와, 상기 스크루 본체의 주위 방향에 따르는 외주면에 설치되고, 상기 스크루 본체의 회전 시에 원료를 상기 스크루 본체의 축 방향으로 반송하는 플라이트를 갖는 반송부와, 상기 스크루 본체에 설치된 통로를 구비하고 있다. 상기 통로는, 상기 플라이트에 의해 반송된 원료가 유입되는 제1 통로 요소와, 상기 제1 통로 요소로부터 유입된 원료가 흐르는 제2 통로 요소와, 상기 제2 통로 요소를 흐른 원료가 상기 스크루 본체의 외주면으로 귀환하는 제3 통로 요소를 포함한다.

상기 스크루 본체는, 상기 축선과 동축상으로 설치된 회전축과, 당해 회전축에 추종하여 회전하도록 상기 회전축의 외주면에 동축상으로 삽입되고, 상기 회전축의 축 방향으로 배열된 복수의 통체를 갖고 있다. 상기 반송부의 적어도 일부가 상기 회전축 상에서 인접하는 상기 통체의 외주면에 형성되고, 상기 통로가 인접하는 상기 통체의 사이에 걸치도록 상기 통체의 내부에 형성되어 있다.

본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 회전축 상에서 인접하는 상기 통체는, 서로 밀착된 단면을 갖고 있다. 상기 통로의 상기 제2 통로 요소는, 인접하는 상기 통체 중 한쪽 통체의 내부에 형성된 제1 부분과, 인접하는 상기 통체 중 다른 쪽 통체의 내부에 형성된 제2 부분을 포함하고 있다. 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은, 각각이 대응하는 상기 통체의 축 방향으로 연장되어 있음과 함께 상기 통체의 상기 단면에 개구된 개구단을 갖고, 당해 개구단이 서로 연통되어 있다.

본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 회전축 상에서 인접하는 상기 통체는, 각각 상기 단면의 반대 측에 위치된 단벽을 갖고, 상기 제1 부분의 상기 개구단과는 반대 측의 단부가 한쪽의 상기 통체의 상기 단벽으로 폐색되고, 상기 제2 부분의 상기 개구단과는 반대 측의 단부가 다른 쪽의 상기 통체의 상기 단벽으로 폐색되어 있다.

본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 통로의 상기 제1 통로 요소는, 상기 통체의 상기 외주면에 개구되어 있음과 함께 상기 통체의 내부에서 상기 제2 통로 요소에 연통되어 있다. 상기 통로의 상기 제3 통로 요소는, 상기 통체의 상기 외주면에 개구되어 있음과 함께 상기 통체의 내부에서 상기 제2 통로 요소에 연통되어 있다.

본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 스크루 본체는, 상기 플라이트에 의한 원료의 유동을 제한함으로써 원료의 압력을 높이는 장벽부를 더 구비하고, 상기 제1 통로 요소는, 상기 장벽부와 인접하는 위치에 설치되어 있다.

본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 회전축은, 스토퍼부를 갖는 제1 축부와, 상기 스토퍼부의 단면으로부터 동축상으로 연장되고, 상기 통체가 삽입되는 제2 축부를 포함하고, 상기 제2 축부의 상기 스토퍼부와는 반대 측의 단면에 체결구를 통해 단판이 고정되어 있다. 복수의 상기 통체는, 상기 단판과 상기 스토퍼부의 사이에서 상기 제2 축부의 축 방향으로 체결되어 있다.

본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 제2 통로 요소의 내경이 상기 제1 통로 요소의 내경보다도 작게 설정되어 있다.

본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 통로는, 상기 스크루 본체의 축선을 벗어난 위치에 설치되고, 상기 통체가 상기 회전축에 추종하여 회전했을 때, 상기 통로가 상기 축선의 주위를 공전하도록 구성되어 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 형태에 관한 압출기용 스크루는,

원료의 반송 방향에 따르는 직선상의 축선을 갖고, 당해 축선을 중심으로 회전하는 스크루 본체와, 상기 스크루 본체의 주위 방향에 따르는 외주면에 설치되고, 상기 스크루 본체의 회전 시에 원료를 상기 스크루 본체의 축 방향으로 반송하는 플라이트를 갖는 반송부와, 상기 스크루 본체에 설치된 통로를 구비하고 있다. 상기 통로는, 상기 플라이트에 의해 반송된 원료가 유입되는 입구와, 상기 입구로부터 유입된 원료가 흐르는 통로 본체와, 상기 통로 본체를 흐른 원료가 상기 스크루 본체의 상기 외주면으로 귀환하는 출구를 포함한다.

상기 스크루 본체는, 상기 축선과 동축상으로 설치된 회전축과, 당해 회전축에 추종하여 회전하도록 상기 회전축의 외주면에 동축상으로 삽입되고, 상기 회전축의 축 방향으로 배열된 복수의 통체를 갖는다. 상기 반송부의 적어도 일부가 적어도 하나의 상기 통체의 외주면에 형성되고, 상기 통로가 적어도 하나의 상기 통체의 내부에 형성되어 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 하나의 형태에 관한 스크루 엘리먼트는, 압출기용 스크루의 회전축의 외주면에 동축상으로 삽입되고, 상기 회전축과 일체로 회전하도록 구성되어 있다.

상기 스크루 엘리먼트는, 원료를 반송하는 플라이트가 설치된 외주면을 갖고, 당해 외주면 중 상기 플라이트로부터 벗어난 개소에, 원료가 유입되는 입구 및 원료가 귀환되는 출구 중 적어도 어느 한쪽이 설치되고, 내부에 상기 입구 및 상기 출구 중 적어도 어느 한쪽에 연통됨과 함께 상기 원료가 유통되는 통로가 설치되어 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 하나의 형태에 관한 압출기는, 상기 스크루를 사용하여 원료를 혼련함으로써 혼련물을 생성하는 압출기이며, 상기 스크루가 회전 가능하게 수용된 배럴과, 상기 배럴에 설치되고, 상기 스크루에 원료를 공급하는 공급구와, 상기 배럴에 설치되고, 상기 혼련물이 압출되는 토출구를 구비하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 하나의 형태에 관한 압출 방법은, 배럴의 내부에서 회전하는 상기 스크루에 원료를 공급함과 함께, 당해 원료를 상기 스크루를 사용하여 상기 스크루의 축 방향으로 연속적으로 반송하고, 상기 스크루의 회전 시에, 원료를 상기 스크루의 상기 통로에 유도함과 함께, 상기 통로를 통해 상기 스크루의 외주면으로 귀환시키는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 따르면, 복수의 통체를 선택하여 회전축 위에 삽입하거나, 복수의 통체를 회전축 위에서 자유롭게 재조립할 수 있다. 이로 인해, 스크루 본체의 축 방향에 따르는 플라이트의 위치 및 통로의 위치를, 예를 들어 원료의 혼련 정도에 따라서 자유롭게 설정할 수 있고, 플라이트에 의해 원료에 부가되는 전단 작용, 또는 통로를 통과하는 원료에 부가되는 신장 작용을 용이하게 변경하거나 조절할 수 있다. 따라서, 원료가 적절하게 혼련된 원하는 혼련물을 성형할 수 있다.

또한, 스크루 본체에 통로를 형성할 때에는, 통로의 전체 길이에 비하여 길이가 짧은 개개의 통체에 가공을 실시함으로써 대응할 수 있다. 그로 인해, 통로를 고정밀도로 용이하게 형성하는 것이 가능하게 되고, 구조가 심플하며 가공성이 우수한 압출기용 스크루를 얻을 수 있다.

도 1은 제1 실시 형태에 관한 연속식 고전단 가공 장치를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 제1 실시 형태에서 사용하는 제1 압출기의 단면도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 있어서, 제1 압출기의 2개의 스크루가 서로 교합된 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 형태에 있어서, 배럴 및 스크루를 모두 단면으로 도시하는 제2 압출기의 단면도이다.
도 7은 제1 실시 형태에서 사용하는 스크루의 측면도이다.
도 8은 도 6의 F8-F8 선을 따르는 단면도이다.
도 9는 제1 실시 형태에 있어서, 회전축 위에서 인접하는 2개의 통체 사이에 걸쳐서 통로가 형성된 상태를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 10은 제1 실시 형태에 있어서, 스크루가 회전했을 때의 원료의 유동 방향을 도시하는 스크루의 측면도이다.
도 11은 제1 실시 형태에 있어서, 스크루가 회전했을 때의 원료의 유동 방향을 개략적으로 도시하는 제2 압출기의 단면도이다.
도 12는 제1 실시 형태에 있어서, 스크루 본체의 변형예 1을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 13은 제1 실시 형태에 있어서, 스크루 본체의 변형예 2를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 14a는 도 13의 F14A의 개소를 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 14b는 도 14a의 F14B-F14B 선에 따르는 단면도이다.
도 15a는 도 13의 F15A의 개소를 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 15b는 도 15a의 F15B-F15B 선에 따르는 단면도이다.
도 16은 제1 실시 형태에 있어서, 스크루 본체의 변형예 3을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 17은 제1 실시 형태에 있어서, 스크루 본체의 변형예 4를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 18은 제1 실시 형태에 있어서, 스크루 본체의 변형예 5를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 19는 제2 실시 형태에서 사용하는 제2 압출기의 단면도이다.
도 20은 제2 실시 형태에 있어서, 배럴 및 스크루를 모두 단면으로 나타내는 제2 압출기의 단면도이다.
도 21은 도 20의 F21-F21 선에 따르는 단면도이다.
도 22는 제2 실시 형태에서 사용하는 통체의 사시도이다.
도 23은 제2 실시 형태에 있어서, 스크루 본체의 내부에 형성된 통로의 구조를 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 24는 제2 실시 형태에 있어서, 스크루가 회전했을 때의 원료의 유동 방향을 도시하는 스크루의 측면도이다.
도 25는 제2 실시 형태에 있어서, 스크루가 회전했을 때의 원료의 유동 방향을 개략적으로 도시하는 제2 압출기의 단면도이다.
도 26은 제3 실시 형태에서 사용하는 제2 압출기의 단면도이다.
도 27은 제3 실시 형태에 있어서, 배럴 및 스크루를 모두 단면으로 도시하는 제2 압출기의 단면도이다.
도 28은 제3 실시 형태에서 사용하는 스크루의 측면도이다.
도 29는 도 27의 F29-F29 선에 따르는 단면도이다.
도 30은 도 27의 F30-F30 선에 따르는 단면도이다.
도 31은 제3 실시 형태에 있어서, 회전축 위에서 인접하는 3개의 통체 사이에 걸쳐서 통로가 형성된 상태를 확대하여 도시하는 제2 압출기의 단면도이다.
도 32는 제3 실시 형태에 있어서, 스크루가 회전했을 때의 원료의 유동 방향을 도시하는 스크루의 측면도이다.
도 33은 제3 실시 형태에 있어서, 스크루가 회전했을 때의 원료의 유동 방향을 개략적으로 도시하는 제2 압출기의 단면도이다.
도 34는 제3 실시 형태의 변형예를 개략적으로 도시하는 제2 압출기의 단면도이다.
도 35는 제3 실시 형태의 변형예에 있어서, 통체를 재조립한 상태를 개략적으로 도시하는 제2 압출기의 단면도이다.
도 36은 제4 실시 형태에서 사용하는 제2 압출기의 단면도이다.

[제1 실시 형태]

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

도 1은 제1 실시 형태에 관한 연속식 고전단 가공 장치(1)의 구성을 개략적으로 도시하고 있다. 고전단 가공 장치(1)는 제1 압출기(2), 제2 압출기(3) 및 제3 압출기(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 비상용성 수지를 예비적으로 혼련하기 위한 요소이다. 블렌드되는 수지로서는, 예를 들어 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 같은 메타크릴레이트계 수지 및 폴리카르보네이트 수지(PC)를 사용하고 있다. 블렌드되는 2종류의 수지는, 예를 들어 펠릿의 상태로 제1 압출기(2)에 공급된다.

본 실시 형태에서는, 수지의 혼련·용융의 정도를 강화하기 위해, 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 실린더부(8)를 가열하기 위한 히터를 구비하고 있다.

스크루(7a, 7b)는 서로 교합된 상태로 실린더부(8)에 수용되어 있다. 스크루(7a, 7b)는, 도시하지 않은 모터로부터 전해지는 토크를 받아서 서로 동일 방향으로 회전된다. 도 3에 도시하는 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 축 방향에 따라서 일렬로 배열되어 있다.

피드부(11)는 나선상으로 꼬인 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 향하여 반송한다.

혼련부(12)는 스크루(7a, 7b)의 축 방향으로 배열된 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 나선상으로 꼬인 플라이트(16)를 갖고 있다. 스크루(7a, 7b)의 플라이트(16)는 서로 교합한 상태에서 회전함과 함께, 예비적으로 혼련된 수지를 배럴(6)의 토출단으로부터 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 용융된다. 2축 혼련기에서의 예비적인 혼련에 의해 용융된 수지는, 블렌드된 원료를 구성한다. 원료는, 도 1에 화살표 A로 나타내듯이 배럴(6)의 토출단으로부터 제2 압출기(3)에 연속적으로 공급된다.

원료가 제2 압출기(3)에 공급되는 시점에서는, 원료는 제1 압출기(2)에서의 예비적인 혼련에 의해 용융되어 유동성을 갖고 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 부가하는 기능을 갖고 있다. 스크루(21)를 포함하는 제2 압출기(3)의 구성에 대해서는, 이후에 상세하게 설명한다.

제3 압출기(4)는 제2 압출기(3)로부터 압출된 혼련물에 포함되는 가스 성분을 제거하기 위한 요소이다. 본 실시 형태에서는, 제3 압출기(4)로서 단축 압출기를 사용하고 있다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 단축 압출기는, 배럴(22)과, 배럴(22)에 수용된 1개의 벤트 스크루(23)를 구비하고 있다. 배럴(22)은 곧은 원통상의 실린더부(24)를 포함하고 있다. 제2 압출기(3)로부터 압출된 혼련물은, 실린더부(24)의 축 방향에 따르는 일단부로부터 실린더부(24)로 연속적으로 공급된다.

배럴(22)은 벤트구(25)를 갖고 있다. 벤트구(25)는 실린더부(24)의 축 방향에 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 한 방향으로 회전된다. 벤트 스크루(23)는 나선상으로 꼬인 플라이트(29)를 갖고 있다. 플라이트(29)는 벤트 스크루(23)와 일체적으로 회전함과 함께, 실린더부(24)에 공급된 혼련물을 헤드부(27)를 향해 연속적으로 반송한다.

혼련물은, 벤트구(25)에 대응하는 위치로 반송되었을 때, 진공 펌프(26)의 진공압을 받는다. 이에 의해, 혼련물에 포함되는 가스상 물질이나 기타 휘발 성분이 혼련물로부터 연속적으로 제거된다. 가스상 물질이나 기타의 휘발 성분이 제거된 혼련물은, 헤드부(27)의 토출구(28)로부터 고전단 가공 장치(1)의 외부로 연속적으로 토출된다.

이어서, 제2 압출기(3)에 대하여 상세하게 설명한다.

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

각 배럴 엘리먼트(31)는 원통상의 관통 구멍(32)을 갖고 있다. 배럴 엘리먼트(31)는, 각각의 관통 구멍(32)이 동축상으로 연속되도록 일체적으로 결합되어 있다. 배럴 엘리먼트(31)의 관통 구멍(32)은 서로 협동하여 배럴(20)의 내부에 원통상의 실린더부(33)를 규정하고 있다. 실린더부(33)는 배럴(20)의 축 방향으로 연장되어 있다.

공급구(34)가 배럴(20)의 축 방향에 따르는 일단부에 형성되어 있다. 공급구(34)는 실린더부(33)에 연통됨과 함께, 당해 공급구(34)에 제1 압출기(2)로 블렌드된 원료가 연속적으로 공급된다.

배럴(20)은 도시하지 않은 히터를 구비하고 있다. 히터는, 배럴(20)의 온도가 원료의 혼련에 최적인 값이 되도록 배럴(20)의 온도를 조정한다. 또한, 배럴(20)은, 예를 들어 물 또는 오일과 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)에 따라 흐르고, 배럴(20)을 강제적으로 냉각한다.

배럴(20)의 축 방향에 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 축 방향에 따르는 반대 측에 위치되어 있음과 함께, 제3 압출기(4)에 접속되어 있다.

도 5 내지 도 7에 도시하는 바와 같이, 스크루(21)는 스크루 본체(37)를 구비하고 있다. 본 실시 형태의 스크루 본체(37)는 1개의 회전축(38)과, 복수의 원통상의 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 기단에 위치되어 있다. 제1 축부(40)는 조인트부(42) 및 스토퍼부(43)를 포함하고 있다. 조인트부(42)는 도시하지 않은 커플링을 통해 모터와 같은 구동원에 연결된다. 스토퍼부(43)는 조인트부(42)에 동축상으로 설치되어 있다. 스토퍼부(43)는 조인트부(42)보다도 직경이 크다.

제2 축부(41)는 제1 축부(40)의 스토퍼부(43)의 단면으로부터 동축상으로 연장되어 있다. 제2 축부(41)는 배럴(20)의 대략 전체 길이에 걸치는 길이를 가짐과 함께, 헤드부(36)와 대향하는 선단을 갖고 있다. 제1 축부(40) 및 제2 축부(41)를 동축상으로 관통하는 곧은 축선 O1은, 회전축(38)의 축 방향으로 수평하게 연장되어 있다. 따라서, 스크루 본체(37)는 축선 O1에 대하여 동축상으로 설치되어 있다.

제2 축부(41)는 스토퍼부(43)보다도 직경이 작은 단단한 원기둥상의 요소이다. 도 8에 도시하는 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 축 방향으로 연장되어 있다.

도 6 내지 도 9에 도시하는 바와 같이, 통체(39)는 스크루 본체(37)의 외경을 규정하는 요소이며, 제2 축부(41) 위에 동축상으로 삽입되어 있다. 본 실시 형태에 의하면, 모든 통체(39)의 외경 D1은 서로 동일하게 설정되어 있다.

또한, 통체(39)는, 그 축 방향에 따르는 양단에 단면(39a)을 갖고 있다. 단면(39a)은 축선 O1과 직교하는 방향을 따르는 편평한 면이다. 한 쌍의 키 홈(47a, 47b)이 통체(39)의 내주면에 형성되어 있다. 키 홈(47a, 47b)은, 통체(39)의 주위 방향으로 180° 어긋난 위치에서 통체(39)의 축 방향으로 연장되어 있음과 함께, 통체(39) 양쪽의 단면(39a)에 개구되어 있다.

통체(39)는 키 홈(47a, 47b)을 제2 축부(41)의 키(45a, 45b)에 맞춘 상태에서 제2 축부(41)의 선단 방향으로부터 제2 축부(41) 위에 삽입된다. 본 실시 형태에서는, 제2 축부(41) 위에 최초로 삽입된 통체(39)와 제1 축부(40)의 스토퍼부(43)의 단면 사이에 제1 컬러(48)가 개재되어 있다. 또한, 모든 통체(39)가 제2 축부(41) 위에 삽입된 상태에 있어서, 제2 컬러(50)가 제2 축부(41)의 선단면에 고정 나사(49)를 통해 고정되어 있다.

고정 나사(49)는 체결구의 일례이며, 제2 컬러(50)는 단판의 일례이다. 제2 컬러(50)를 제2 축부(41)의 선단면에 고정함으로써, 모든 통체(39)가 제1 컬러(48)와 제2 컬러(50)의 사이에서 제2 축부(41)의 축 방향으로 체결되어 있다. 이에 의해, 인접하는 통체(39)의 단면(39a)이 간극 없이 밀착되어 있다.

이 결과, 모든 통체(39)가 제2 축부(41) 위에서 동축상으로 결합되고, 외경이 일정한 세그먼트식 스크루 본체(37)가 구성된다. 그것과 함께, 회전축(38)과 통체(39)가 일체 구조물로서 조립되고, 통체(39)가 회전축(38)에 추종하여 축선 O1을 중심으로 회전하게 되어 있다.

본 실시 형태에 있어서, 통체(39)는 키(45a, 45b)에 의해 회전축(38)에 고정되는 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 키(45a, 45b) 대신에 도 2에 도시하는 바와 같은 스플라인을 사용하여 통체(39)를 회전축(38)에 고정해도 된다.

스크루(21)는 배럴(20)의 실린더부(33)에 수용되어 있다. 스크루(21)의 스크루 본체(37)는 실린더부(33)에 대하여 동축상으로 위치되어 있고, 당해 스크루 본체(37)의 외주면과 실린더부(33)의 내주면 사이에 반송로(51)가 형성되어 있다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 반송로(51)는 실린더부(33)의 직경 방향을 따르는 단면 형상이 원환형이며, 실린더부(33)의 축 방향으로 연장되어 있다. 또한, 회전축(38)의 조인트부(42) 및 스토퍼부(43)는 배럴(20)의 일단부로부터 배럴(20)의 밖으로 돌출되어 있다.

본 실시 형태에서는, 스크루(21)를 회전축(38)의 기단 방향에서 보았을 때, 스크루(21)는 구동원으로부터의 토크를 받아서 도 5에 화살표로 나타내는 바와 같이 반시계 방향으로 좌회전한다. 스크루(21)의 회전수는 600rpm 내지 3000rpm으로 하는 것이 바람직하다.

도 5 내지 도 7에 도시하는 바와 같이, 스크루 본체(37)는 원료를 반송하는 복수의 반송부(52)와, 원료의 유동을 제한하는 복수의 장벽부(53)와, 원료를 일시적으로 순환시키는 복수의 순환부(54)를 갖고 있다. 반송부(52), 장벽부(53) 및 순환부(54)는 스크루 본체(37)의 축 방향으로 나란히 배치되어 있다. 스크루 본체(37)의 축 방향은, 스크루 본체(37)의 길이 방향으로 환언할 수 있다.

각 반송부(52)는 나선상으로 꼬인 플라이트(55)를 갖고 있다. 플라이트(55)는 통체(39)의 주위 방향에 따르는 외주면으로부터 반송로(51)를 향하여 돌출되어 있다. 플라이트(55)는 스크루(21)가 좌회전했을 때, 스크루 본체(37)의 기단으로부터 선단을 향하여 원료를 반송하도록 꼬여 있다. 환언하면, 플라이트(55)는 플라이트(55)의 꼬임 방향이 우나사와 같이 오른쪽으로 꼬여 있다.

본 실시 형태에서는, 스크루 본체(37)의 기단 및 선단에 각각 복수의 반송부(52)가 연속하여 배치되어 있다. 배럴(20)의 공급구(34)는 스크루 본체(37)의 기단에 있어서 하나의 반송부(52)의 축 방향에 따르는 중간부와 대향하고 있다.

스크루 본체(37)의 축 방향에 따르는 반송부(52)의 길이는, 예를 들어 원료의 종류, 원료의 혼련 정도, 단위 시간당 혼련물의 생산량 등에 따라서 적절히 설정된다. 또한, 반송부(52)란, 적어도 통체(39)의 외주면에 플라이트(55)가 형성된 영역을 말하지만, 플라이트(55)의 시점과 종점 사이의 영역에 특정되는 것은 아니다.

환언하면, 통체(39)의 외주면 중 플라이트(55)로부터 벗어난 영역도 반송부(52)로 간주되는 경우가 있다. 그것과 함께, 플라이트(55)를 갖는 통체(39)와 인접하는 위치에 원통상의 스페이서 또는 원통상의 컬러가 배치되었을 경우, 당해 스페이서나 컬러도 반송부(52)에 포함되는 경우가 있을 수 있다.

장벽부(53)는 스크루 본체(37)의 기단와 선단 사이의 중간부에 있어서 스크루 본체(37)의 축 방향으로 간격을 가지고 배열되어 있다. 장벽부(53)는 나선상으로 꼬인 플라이트(56)를 갖고 있다. 플라이트(56)는 통체(39)의 주위 방향에 따르는 외주면으로부터 반송로(51)를 향하여 돌출되어 있다.

플라이트(56)는 스크루(21)가 좌회전했을 때, 스크루 본체(37)의 선단으로부터 기단을 향하여 원료를 반송하도록 꼬여 있다. 환언하면, 플라이트(56)는 플라이트(56)의 꼬임 방향이 좌나사와 같이 왼쪽으로 꼬여 있다. 장벽부(53)의 플라이트(56)의 피치는 반송부(52)의 플라이트(55)의 피치와 같거나, 플라이트(55)의 피치보다도 작다.

또한, 스크루 본체(37)의 축 방향에 따르는 장벽부(53)의 전체 길이는, 반송부(52)의 전체 길이보다도 짧다. 게다가, 플라이트(56)의 정상부와 실린더부(33)의 내주면 사이의 클리어런스는, 플라이트(55)의 정상부와 실린더부(33)의 내주면 사이의 클리어런스보다도 약간 작다.

스크루 본체(37)의 축 방향에 따르는 장벽부(53)의 길이는, 예를 들어 원료의 종류, 원료의 혼련 정도, 단위 시간당 혼련물의 생산량 등에 따라서 적절히 설정된다. 장벽부(53)는 반송부(52)에 의해 보내지는 원료의 유동을 막도록 기능한다. 즉, 장벽부(53)는 원료의 반송 방향의 하류측에서 반송부(52)와 인접함과 함께, 반송부(52)에 의해 보내지는 원료가 플라이트(56)의 정상부와 실린더부(33)의 내주면 사이의 클리어런스를 통과하는 것을 방해하도록 구성되어 있다.

순환부(54)는 장벽부(53)에 대하여 회전축(38)의 기단 방향으로부터 인접하고 있다. 각 순환부(54)는 나선상으로 꼬인 제1 내지 제3 플라이트(58, 59, 60)를 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 장벽부(53)로부터 스크루 본체(37)의 기단을 향하여 제1 플라이트(58), 제2 플라이트(59) 및 제3 플라이트(60)의 순서대로 배열되어 있다.

제1 내지 제3 플라이트(58, 59, 60)는, 각각 통체(39)의 주위 방향에 따르는 외주면으로부터 반송로(51)를 향하여 돌출되어 있다. 특히 제1 플라이트(58)는 회전축(38) 위에서 인접하는 2개의 통체(39)의 사이에 걸쳐서 형성되어 있다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 제1 플라이트(58)가 형성된 통체(39)는 회전축(38)의 축 방향에 따르는 길이 L이 서로 균등하다.

제1 내지 제3 플라이트(58, 59, 60)는, 스크루 본체(37)의 축 방향으로 연속하여 배치되어 있음과 함께, 스크루(21)가 좌회전했을 때, 스크루 본체(37)의 기단으로부터 선단을 향하여 원료를 반송하도록 꼬여 있다. 환언하면, 제1 내지 제3 플라이트(58, 59, 60)는, 개개의 꼬임 방향이 우나사와 같이 오른쪽으로 꼬여 있다.

제1 플라이트(58)의 피치는, 인접하는 장벽부(53)의 플라이트(56)의 피치와 같거나, 플라이트(56)의 피치보다도 크다. 제2 플라이트(59)의 피치는, 제1 플라이트(58)의 피치보다도 작다. 제3 플라이트(60)의 피치는, 제2 플라이트(59)의 피치보다도 크다. 제1 내지 제3 플라이트(58, 59, 60)의 정상부와 실린더부(33)의 내주면 사이에는 약간의 클리어런스가 확보되어 있다.

본 실시 형태의 스크루(21)에 의하면, 각종 플라이트(55, 56, 58, 59, 60)는, 모두 외경 D1이 동등한 복수의 통체(39)의 외주면으로부터 반송로(51)를 향하여 돌출되어 있다. 이로 인해, 통체(39)의 외주면은, 스크루(21)의 골지름을 규정하고 있다. 스크루(21)의 골지름은, 스크루(21)의 전체 길이에 걸쳐서 일정 값으로 유지되어 있다.

도 5 내지 도 9에 도시하는 바와 같이, 스크루 본체(37)는 스크루 본체(37)의 축 방향으로 연장된 복수의 통로(62)를 갖고 있다. 통로(62)는 순환부(54)의 제1 플라이트(58)에 대응하는 위치에 설치되어 있음과 함께, 스크루 본체(37)의 축 방향으로 서로 간격을 가지고 배열되어 있다.

각 통로(62)는 제1 플라이트(58)가 형성된 2개의 통체(39)의 사이에 걸치도록, 이들 2개의 통체(39)의 내부에 형성되어 있다. 구체적으로 설명하면, 도 6 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 각 통로(62)는 제1 내지 제3 통로 요소(63, 64, 65)로 규정되어 있다.

제1 통로 요소(63)는 통로(62)의 입구로 환언할 수 있다. 제1 통로 요소(63)는, 인접하는 2개의 통체(39) 중 장벽부(53)와 인접하는 한쪽 통체(39)의 외주면에 개구되어 있다. 제1 통로 요소(63)의 개구단은, 제1 플라이트(58)로부터 벗어나 있음과 함께, 인접하는 장벽부(53)의 직전에 위치되어 있다.

또한, 제1 통로 요소(63)는 한쪽 통체(39)의 외주면에, 예를 들어 드릴을 사용한 기계 가공을 실시함으로써 형성되어 있다. 그로 인해, 제1 통로 요소(63)는 원형의 단면 형상을 갖는 구멍이며, 축선 O1과 직교하도록 한쪽 통체(39)의 외주면으로부터 통체(39)의 직경 방향으로 연장되어 있다. 제1 통로 요소(63)의 바닥(63a)은 드릴의 선단으로 원추상으로 깎인 경사면이 되어 있다.

제2 통로 요소(64)는 원료가 유통되는 통로 본체로 환언할 수 있다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 제2 통로 요소(64)는 인접하는 2개의 통체(39)의 사이에 걸치도록, 스크루 본체(37)의 축선 O1과 평행하게 연장되어 있다. 따라서, 제2 통로 요소(64)는 도중에 분기되는 일 없이 스크루 본체(37)의 축 방향으로 일직선상으로 설치되어 있음과 함께, 미리 결정된 전체 길이를 갖고 있다.

도 9에 가장 잘 도시되는 바와 같이, 제2 통로 요소(64)는, 한쪽 통체(39)의 내부에 형성된 제1 부분(66a)과, 다른 쪽 통체(39)의 내부에 형성된 제2 부분(66b)을 구비하고 있다. 제2 통로 요소(64)의 제1 부분(66a)은 한쪽 통체(39)의 축 방향으로 직선상으로 연장되어 있음과 함께, 한쪽 통체(39) 중 다른 쪽 통체(39) 측의 단면(39a)에 개구되어 있다. 제1 부분(66a)의 개구단과는 반대 측의 단부는, 한쪽 통체(39)의 단벽(39b)으로 폐색되어 있다. 단벽(39b)은 제1 부분(66a)의 개구단의 반대 측에 위치되어 있다.

본 실시 형태에 의하면, 제2 통로 요소(64)의 제1 부분(66a)은 한쪽 통체(39)의 단면(39a)의 측으로부터 한쪽 통체(39)에, 예를 들어 드릴을 사용한 기계 가공을 실시함으로써 형성되어 있다. 이로 인해, 제1 부분(66a)은 원형의 단면 형상을 갖는 구멍으로 규정되어 있다.

제2 통로 요소(64)의 제2 부분(66b)은, 다른 쪽 통체(39)의 축 방향으로 직선상으로 연장되어 있음과 함께, 다른 쪽 통체(39) 중 한쪽 통체(39) 측의 단면(39a)에 개구되어 있다. 제2 부분(66b)의 개구단과는 반대 측 단부는, 다른 쪽 통체(39)의 단벽(39b)으로 폐색되어 있다. 단벽(39b)은 제2 부분(66b)의 개구단의 반대 측에 위치되어 있다.

본 실시 형태에 의하면, 제2 통로 요소(64)의 제2 부분(66b)은, 다른 쪽 통체(39)의 단면(39a) 측으로부터 다른 쪽 통체(39)에, 예를 들어 드릴을 사용한 기계 가공을 실시함으로써 형성되어 있다. 이로 인해, 제2 부분(66b)은 제1 부분(66a)과 마찬가지로 원형의 단면 형상을 갖는 구멍으로 규정되어 있다.

또한, 제1 부분(66a)의 개구단과, 제2 부분(66b)의 개구단은, 인접하는 2개의 통체(39)를 회전축(38)의 축 방향으로 체결했을 때, 서로 연통되도록 동축상으로 맞대어져 있다.

제3 통로 요소(65)는 통로(62)의 출구로 환언할 수 있다. 제3 통로 요소(65)는 인접하는 2개의 통체(39) 중 다른 쪽 통체(39)의 외주면에 개구되어 있다. 제3 통로 요소(65)의 개구단은, 제1 플라이트(58)로부터 벗어나 있음과 함께, 순환부(54)의 제2 플라이트(59)의 직전에 위치되어 있다. 따라서, 제1 통로 요소(63) 및 제3 통로 요소(65)는 스크루 본체(37)의 축 방향으로 서로 이격되어 있다.

본 실시 형태에서는, 제3 통로 요소(65)는 다른 쪽 통체(39)의 외주면에, 예를 들어 드릴을 사용한 기계 가공을 실시함으로써 형성되어 있다. 그로 인해, 제3 통로 요소(65)는, 원형의 단면 형상을 갖는 구멍이며, 다른 쪽 통체(39)의 외주면으로부터 통체(39)의 직경 방향으로 연장되어 있다. 제3 통로 요소(65)의 바닥(65a)은 드릴의 선단으로 원추상으로 깎인 경사면이 되어 있다.

도 9에 도시하는 바와 같이, 제2 통로 요소(64)의 제1 부분(66a)의 개구단과는 반대 측의 단부는, 한쪽 통체(39)의 내부에서 제1 통로 요소(63)에 접속되어 있다. 제1 통로 요소(63) 및 제2 통로 요소(64)의 제1 부분(66a)은, 모두 원형의 단면 형상을 유지한 채 서로 연통되어 있다. 또한, 제2 통로 요소(64)의 제1 부분(66a)은 제1 통로 요소(63)의 원추상의 바닥(63a)을 벗어난 위치에서 제1 통로 요소(63)에 접속되어 있다.

이로 인해, 제1 통로 요소(63)는 제2 통로 요소(64)의 제1 부분(66a)의 단부로부터 통체(39)의 직경 방향으로 상방 기립되고, 스크루 본체(37)의 외주면에 개구된 제1 상방 기립부로 환언할 수 있다.

제1 통로 요소(63)는 제2 통로 요소(64)의 제1 부분(66a)의 단부보다도 제1 부분(66a)의 개구단의 측으로 어긋난 위치에서 제2 통로 요소(64)에 연통시켜도 된다. 이 경우에는, 도 9에 이점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 제2 통로 요소(64)의 제1 부분(66a)의 단부가 제1 통로 요소(63)를 가로질러 통체(39)의 단벽(39b)을 향해 돌출된 형태가 된다.

제2 통로 요소(64)의 제2 부분(66b)의 개구단과는 반대 측의 단부는, 다른 쪽 통체(39)의 내부에서 제3 통로 요소(65)에 접속되어 있다. 제3 통로 요소(65) 및 제2 통로 요소(64)의 제2 부분(66b)의 단부는, 모두 원형의 단면 형상을 유지한 채 서로 연통되어 있다. 또한, 제2 통로 요소(64)의 제2 부분(66b)은 제3 통로 요소(65)의 원추상의 바닥(65a)을 벗어난 위치에서 제3 통로 요소(65)에 접속되어 있다.

이로 인해, 제3 통로 요소(65)는 제2 통로 요소(64)의 제2 부분(66b)의 단부로부터 통체(39)의 직경 방향으로 상방 기립되고, 스크루 본체(37)의 외주면에 개구된 제2 상방 기립부로 환언할 수 있다.

제3 통로 요소(65)는 제2 통로 요소(64)의 제2 부분(66b)의 단부보다도 제2 부분(66b)의 개구단 측으로 어긋난 위치에서 제2 통로 요소(64)에 연통시켜도 된다. 이 경우에는, 도 9에 이점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 제2 통로 요소(64)의 제2 부분(66b)의 단부가 제3 통로 요소(65)를 가로질러서 통체(39)의 단벽(39b)을 향해 돌출된 형태가 된다.

게다가, 통체(39)의 내부에 통로(62)를 설치함으로써, 당해 통로(62)는 회전축(38)의 축선 O1로부터 편심되어 있다. 이로 인해, 통로(62)는 축선 O1로부터 벗어나 있고, 스크루 본체(37)가 회전했을 때, 축선 O1의 주위를 공전한다.

제2 통로 요소(64)를 구성하는 구멍의 내경은, 예를 들어 1㎜ 이상, 6㎜ 미만, 바람직하게는 1㎜ 이상, 5㎜ 이하로 설정하면 된다. 또한, 제2 통로 요소(64)의 내경은, 입구가 되는 제1 통로 요소(63)의 내경보다도 작다. 그것과 함께, 제2 통로 요소(64)의 직경 방향에 따르는 단면적은, 실린더부(33)의 직경 방향에 따르는 반송로(51)의 단면적보다도 훨씬 작게 설정되어 있다.

본 실시 형태에 의하면, 통체(39)는 제1 내지 제3 통로 요소(63, 64, 65)를 구성하는 구멍의 형상을 결정짓는 원통상의 벽면(67)을 갖고 있다. 벽면(67)은 제1 내지 제3 통로 요소(63, 64, 65)를 주위 방향으로 연속하여 둘러싸고 있다. 환언하면, 벽면(67)으로 둘러싸인 제1 내지 제3 통로 요소(63, 64, 65)는, 원료의 유통만을 허용하는 중공의 공간이며, 당해 공간 내에 스크루 본체(37)를 구성하는 요소는 존재하지 않는다. 또한, 벽면(67)은 스크루 본체(37)가 회전했을 때, 축선 O1을 중심으로 자전하는 일 없이 축선 O1의 주위를 공전한다.

제1 통로 요소(63)를 구성하는 원통상의 벽면(67)은 제1 통로 요소(63)와 통체(39)의 외주면의 접속 개소에 원형의 개구를 규정하고 있다. 마찬가지로, 제3 통로 요소(65)를 구성하는 원통상의 벽면(67)은 제3 통로 요소(65)와 통체(39)의 외주면의 접속 개소에 원형의 개구를 규정하고 있다.

또한, 제1 플라이트(58)가 형성된 복수의 통체(39)를 회전축(38)으로부터 분리하여 스크루(21)를 분해했을 때, 제1 통로 요소(63) 및 제3 통로 요소(65) 중 적어도 어느 한쪽이 설치되고, 내부에 제2 통로 요소(64)가 설치된 통체(39)는 스크루 엘리먼트로 환언할 수 있다. 마찬가지로, 다른 플라이트(55, 56, 59, 60)가 형성된 복수의 통체(39)로 해도, 회전축(38)으로부터 분리된 상태에서는 스크루 엘리먼트로 환언할 수 있다.

이러한 연속식 고전단 가공 장치(1)에 의하면, 제1 압출기(2)로 블렌드된 유동성을 갖는 원료는, 제2 압출기(3)의 공급구(34)로부터 반송로(51)에 연속적으로 공급된다. 제2 압출기(3)에 공급된 원료는, 도 10에 화살표 B로 나타내듯이, 스크루 본체(37)의 기단에 위치된 하나의 반송부(52)의 외주면에 투입된다.

스크루(21)는 회전축(38)의 기단 방향에서 보았을 때 반시계 방향으로 좌회전하므로, 반송부(52)의 플라이트(55)는 공급구(34)로부터 투입된 원료를 인접하는 순환부(54)를 향해 반송한다. 순환부(54)의 제1 내지 제3 플라이트(58, 59, 60)는, 도 10 및 도 11에 실선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 계속해서 원료를 스크루 본체(37)의 선단 방향으로 반송한다.

이때, 반송로(51) 내에서 선회하는 플라이트(55, 58, 59, 60)와 실린더부(33)의 내주면 사이의 속도차에 의해 발생하는 전단 작용이 원료에 부가됨과 함께, 플라이트(55, 58, 59, 60)의 미묘한 꼬임 상태에 의해 원료가 교반된다. 이 결과, 원료가 본격적으로 혼련되어, 원료의 고분자 성분의 분산화가 진행된다.

전단 작용을 받은 원료는, 반송로(51)를 따라 순환부(54)와 장벽부(53) 사이의 경계에 도달한다. 장벽부(53)의 플라이트(56)는 스크루(21)가 좌회전했을 때, 원료를 스크루 본체(37)의 선단으로부터 기단을 향하여 반송하므로, 제1 플라이트(58)에 의해 보내지는 원료를 플라이트(56)가 막는다.

즉, 장벽부(53)의 플라이트(56)는 스크루(21)가 좌회전했을 때, 제1 플라이트(58)에 의해 보내지는 원료의 유동을 제한함과 함께, 원료가 장벽부(53)와 실린더부(33)의 내주면 사이의 클리어런스를 통해 빠져 나가는 것을 방해한다.

이 결과, 순환부(54)와 장벽부(53) 사이의 경계에서 원료의 압력이 높아진다. 구체적으로 설명하면, 도 11은, 반송로(51) 중 통로(62)에 대응한 개소의 원료 충만율을 그라데이션으로 나타내고 있으며, 색조가 짙어질수록 원료의 충만율이 높게 되어 있다. 도 11로부터 명백해진 바와 같이, 반송로(51)에서는, 순환부(54)의 제2 플라이트(59)로부터 장벽부(53)에 근접함에 따라서 원료의 충만율이 높게 되어 있으며, 장벽부(53)의 직전에서는 원료의 충만율이 100%로 되어 있다.

이로 인해, 장벽부(53)의 직전에 원료의 충만율이 100%인 원료 저류부 R이 형성된다. 원료 저류부 R에서는, 원료의 유동이 막힘에 따라 원료의 압력이 상승되어 있다. 압력이 상승한 원료는, 도 10 및 도 11에 파선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 통로(62)의 입구가 되는 제1 통로 요소(63)로부터 제2 통로 요소(64)에 유입된다. 제2 통로 요소(64)에 유입된 원료는, 스크루 본체(37)의 선단으로부터 기단을 향하여 제2 통로 요소(64) 내를 유통한다. 제2 통로 요소(64) 내에서의 원료의 흐름 방향은, 플라이트(55, 58, 59, 60)에 의해 보내지는 원료의 흐름 방향에 대하여 역방향이 된다.

제2 통로 요소(64)의 직경 방향을 따르는 단면적은, 실린더부(33)의 직경 방향을 따르는 반송로(51)의 단면적보다도 작다. 환언하면, 제2 통로 요소(64)의 내경은, 스크루 본체(37)의 외경보다도 훨씬 작으므로, 원료가 제2 통로 요소(64)를 통과할 때 원료가 급격하게 교축된다. 따라서, 제2 통로 요소(64)를 통과하는 원료에 신장 작용이 부가된다.

게다가, 제2 통로 요소(64)의 단면적이 반송로(51)의 단면적보다도 충분히 작기 때문에, 원료 저류부 R에 저류된 원료가 제1 통로 요소(63)에 유입됨에도 불구하고, 장벽부(53) 직전의 원료 저류부 R이 소멸되는 일은 없다.

이로 인해, 제1 플라이트(58)에 의해 장벽부(53)를 향해 보내지는 원료의 유량에 다소의 변동이 발생했다고 하더라도, 유량의 변동분을 원료 저류부 R에 저류된 원료로 흡수할 수 있다. 따라서, 원료는 항상 안정된 상태에서 통로(62)에 공급된다.

제2 통로 요소(64)를 통과한 원료는, 출구로서의 제3 통로 요소(65)를 통해 순환부(54)를 구성하는 통체(39)의 외주면 위에 귀환된다. 귀환된 원료는, 제1 플라이트(58)에 의해 스크루 본체(37)의 선단 방향에 위치된 장벽부(53)를 향해 반송되고, 이 반송의 과정에서 다시 전단 작용을 받는다.

장벽부(53)를 향해 반송된 원료의 일부는, 다시 제1 통로 요소(63)로부터 제2 통로 요소(64)에 유도되고, 순환부(54)의 개소에서 일시적으로 순환을 반복한다. 장벽부(53)를 향해 반송된 나머지 원료는, 장벽부(53)의 플라이트(56)의 정상부와 실린더부(33)의 내주면 사이의 클리어런스를 통과하여 인접하는 순환부(54)에 유입된다.

본 실시 형태의 스크루(21)에 의하면, 복수의 장벽부(53) 및 복수의 순환부(54)가 스크루 본체(37)의 축 방향으로 교대로 배열되어 있다. 그것과 함께, 복수의 통로(62)가 복수의 순환부(54)의 제1 플라이트(58)에 대응한 위치에서 스크루 본체(37)의 축 방향으로 간격을 가지고 배열되어 있다.

이로 인해, 공급구(34)로부터 스크루 본체(37)에 투입된 원료는, 전단 작용 및 신장 작용을 교대로 반복해서 받으면서 스크루 본체(37)의 기단으로부터 선단의 방향으로 중단되는 일 없이 연속적으로 반송된다. 따라서, 원료의 혼련의 정도가 강화되어, 원료의 고분자 성분의 분산화가 촉진된다.

본 실시 형태에서는, 복수의 통로(62)의 제2 통로 요소(64)는 개별적으로 제1 통로 요소(63) 및 제3 통로 요소(65)를 통해 스크루 본체(37)의 외주면에 개구되어 있다. 이로 인해, 각 통로(62)에 있어서, 제1 통로 요소(63)로부터 제2 통로 요소(64)에 유입된 원료는, 반드시 제3 통로 요소(65)를 통과해서 스크루 본체(37)의 외주면으로 귀환하여, 복수의 통로(62) 사이에서 원료가 서로 섞이는 경우는 없다.

따라서, 원료의 혼련도가 과잉이 되는 것을 회피할 수 있고, 원하는 혼련 정도에 상응하는 적절한 혼련이 가능하게 된다.

스크루 본체(37)의 선단에 도달한 원료는, 충분히 혼련된 혼련물이 되어 실린더부(33)와 헤드부(36) 사이의 간극으로 유도된다. 또한, 혼련물은, 헤드부(36)의 토출구(36a)로부터 제3 압출기(4)로 연속적으로 공급된다.

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

원료에 신장 작용을 부가하는 통로(62)는 스크루 본체(37)의 회전 중심이 되는 축선 O1에 대하여 편심된 위치에서 스크루 본체(37)의 축 방향으로 연장되어 있으므로, 통로(62)는 축선 O1의 주위를 공전한다. 즉, 통로(62)를 규정하는 원통상의 벽면(67)은 축선 O1을 중심으로 자전하는 일 없이 축선 O1의 주위를 공전한다.

따라서, 원료가 통로(62)를 통과할 때, 원료는 원심력을 받지만 당해 원료에 벽면(67)의 자전에 수반하는 전단력이 작용하는 경우는 없다. 따라서, 통로(62)를 통과하여 순환부(54)의 통체(39)의 외주면으로 귀환하는 원료가 받는 것은 주로 신장 작용이 된다. 이 결과, 원료에 전단 작용을 부가하는 개소 및 원료에 신장 작용을 부가하는 개소가 명확하게 정해져, 원료의 혼련 정도를 고정밀도로 제어하는 것이 가능하게 된다.

그것과 함께, 축선 O1에 대하여 편심된 복수의 통로(62)는 일직선상으로 배열되어 있으므로, 복수의 통로(62)를 통과하는 원료에 균등하게 신장 작용을 부가할 수 있다. 즉, 복수의 통로(62)의 사이에서의 혼련 조건의 변동을 해소할 수 있고, 균일한 혼련을 행할 수 있다.

제1 실시 형태에 의하면, 스크루(21)의 스크루 본체(37)는 회전축(38)의 외주면 위에 외경 D1이 동등한 복수의 통체(39)를 순차 삽입함으로써 구성된다. 복수의 통체(39)는 원료에 전단 작용을 부가하는 각종 플라이트(55, 56, 58, 59, 60)를 갖고 있다. 제1 플라이트(58)가 형성된 인접하는 2개의 통체(39)에 있어서는, 원료에 신장 작용을 부가하는 통로(62)를 갖고 있다.

이로 인해, 예를 들어 원료의 혼련 정도에 따라서 회전축(38) 위에 삽입해야 할 통체(39)를 자유롭게 선택하거나 교체하는 것이 가능하게 되어, 스크루 본체(37) 길이의 범위 내에서 반송부(52), 장벽부(53) 및 순환부(54)의 위치를 임의로 변경할 수 있다. 또한, 통체(39)를 교체하는 작업만으로, 플라이트(55, 56, 58, 59, 60)의 형상을 용이하게 변경할 수도 있다.

게다가, 예를 들어 제1 플라이트(58)에 국소적으로 마모가 발생하여 원료의 반송 또는 물성에 악영향이 발생한 경우에는, 마모된 제1 플라이트(58)를 갖는 통체(39)를 신규의 제1 플라이트(58)를 갖는 예비의 통체(39), 즉 스크루 엘리먼트와 교환하면 된다. 따라서, 스크루 본체(37)의 기타 통체(39) 및 회전축(38)은 반복해서 사용할 수 있어, 스크루 본체(37)의 전부를 신품과 교환할 필요는 없다.

따라서, 경제적임과 함께, 스크루 본체(37)의 부분적인 보수로 대응이 가능한 점에서, 고전단 가공 장치(1)의 운전을 정지시키는 시간을 필요 최소한으로 그치게 할 수 있다.

또한, 원료에 신장 작용을 부가하는 통로(62)는 제1 플라이트(58)가 설치된 2개의 통체(39)의 사이에 걸쳐서 형성되어 있다. 이로 인해, 2개의 통체(39) 중 어느 것이든, 제1 플라이트(58)와 통로(62) 사이의 상대적인 위치 관계가 스크루 본체(37)의 축 방향 및 주위 방향의 양쪽에 있어서 고정적으로 정해져 있다. 따라서, 스크루 본체(37)에 통로(62)를 설치했음에도 불구하고, 제1 플라이트(58)와 통로(62) 사이의 특별한 위치 정렬 작업이 불필요하게 된다.

게다가, 스크루 본체(37)의 순환부(54)는 각각 스크루 엘리먼트로서의 복수의 통체(39)를 조합함으로써 구성되어 있다. 이로 인해, 단순히 통체(39)를 규칙적으로 회전축(38)의 제2 축부(41) 위에 삽입하는 작업만으로, 순환부(54)의 소정의 위치에 통로(62)를 형성할 수 있다.

제1 실시 형태에 의하면, 복수의 통체(39)를 제2 축부(41)의 축 방향으로 체결함으로써, 인접하는 2개의 통체(39)의 사이에 걸치는 통로(62)가 형성된다. 즉, 스크루 본체(37)에 통로(62)를 형성하는 데 있어서는, 스크루 본체(37)의 전체 길이에 비하여 길이가 대폭으로 짧은 2개의 통체(39)에, 예를 들어 드릴을 사용한 기계 가공을 실시하면 되게 된다. 따라서, 통로(62)를 형성할 때의 작업성 및 피가공물의 취급이 용이해진다.

통로(62)의 제2 통로 요소(64)는 반드시 스크루 본체(37)의 축선 O1과 평행하게 형성할 필요는 없다. 예를 들어, 도 9 및 도 11에 이점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 제2 통로 요소(64)를 축선 O1에 대하여 통체(39)의 직경 방향으로 경사지게 하고, 제2 통로 요소(64)의 제1 통로 요소(63)와는 반대 측의 단부를 통체(39)의 외주면에 직접 개구시키도록 해도 된다.

이 구성에 의하면, 원료의 출구가 되는 제3 통로 요소(65)를 생략할 수 있어, 통로(62)의 형상을 간소화할 수 있다.

[제1 실시 형태의 변형예 1]

도 12는 제1 실시 형태와 관련성을 갖는 변형예 1을 도시하고 있다.

도 12에 도시하는 변형예 1에서는, 제1 플라이트(58)가 형성된 2개의 통체(39)의 길이가 서로 상이하다. 구체적으로 설명하면, 제2 통로 요소(64)의 제1 부분(66a)이 형성된 한쪽 통체(39)의 전체 길이 L1이, 제2 통로 요소(64)의 제2 부분(66b)이 형성된 다른 쪽 통체(39)의 전체 길이 L2보다도 길게 설정되어 있다.

변형예 1에 의하면, 원료가 유통되는 통로(62)는 제1 플라이트(58)가 설치된 2개의 통체(39)의 사이에 걸쳐서 형성되어 있다. 이로 인해, 2개의 통체(39) 중 어느 것이든, 제1 플라이트(58)와 통로(62) 사이의 상대적인 위치 관계가 스크루 본체(37)의 축 방향 및 주위 방향의 양쪽에 있어서 고정적으로 정해져 있다.

따라서, 인접하는 2개의 통체(39)의 전체 길이 L1, L2가 서로 상이해도, 통로(62)를 형성하는 데 있어서는 아무런 문제가 없고, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 제1 플라이트(58)가 형성된 2개의 통체(39) 이외에, 회전축(38)의 축 방향에 따르는 길이 L3이 상이한 2개의 다른 통체(39)를 준비하면, 제1 플라이트(58)를 갖는 2개의 통체(39)의 길이를 3단계에 걸쳐서 조절할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 전체 길이 L1의 통체(39)와 전체 길이 L2의 통체(39)의 조합, 전체 길이 L1의 통체(39)와 전체 길이 L3의 통체(39)의 조합, 및 전체 길이 L2의 통체(39)와 전체 길이 L3의 통체(39)의 조합이 가능하게 된다. 따라서, 통로(62)의 전체 길이를 용이하게 변경할 수 있다.

[제1 실시 형태의 변형예 2]

도 13, 도 14a, 도 14b, 도 15a 및 도 15b는, 제1 실시 형태와 관련성을 갖는 변형예 2를 도시하고 있다.

도 13 및 도 14a, 도 14b에 도시하는 바와 같이, 제2 통로 요소(64)의 제1 부분(66a)의 개구단과는 반대 측의 단부는, 제1 통로 요소(63)와 직교하도록 제1 통로 요소(63)의 원추상의 바닥(63a)에 접속되어 있다. 제1 통로 요소(63)의 바닥(63a)은 제2 통로 요소(64)에 연통된 원형의 개구(64a)를 갖고 있다. 개구(64a)는 스크루 본체(37)의 외주면을 향하여 확대 개방하도록 경사진 바닥(63a)의 다른 부분과 대향하고 있다.

제2 통로 요소(64)의 제2 부분(66b)의 개구단과는 반대 측의 단부는, 제3 통로 요소(65)와 직교하도록 제3 통로 요소(65)의 원추상의 바닥(65a)에 접속되어 있다. 제3 통로 요소(65)의 바닥(65a)은, 제2 통로 요소(64)에 연통된 원형의 개구(64b)를 갖고 있다. 개구(64b)는 스크루 본체(37)의 외주면을 향하여 확대 개방되도록 경사진 바닥(65a)의 다른 부분과 대향하고 있다.

변형예 2에 의하면, 제1 통로 요소(63)에 유입된 원료는, 도 14a에 화살표로 나타내는 바와 같이, 제1 통로 요소(63)의 바닥(63a)에 도달한 시점에서 바닥(63a)의 경사를 따라 개구(64a)의 방향으로 안내된다. 이로 인해, 원료는, 제1 통로 요소(63)의 바닥(63a)에 체류되는 일 없이 원활하게 제2 통로 요소(64)에 유입된다.

제2 통로 요소(64)를 통과한 원료는, 개구(64b)로부터 제3 통로 요소(65)의 바닥(65a)에 유입된다. 개구(64b)가 대향하는 바닥(65a)은 스크루 본체(37)의 외주면을 향해 경사져 있으므로, 제3 통로 요소(65)로 유입된 원료는, 도 15a에 화살표로 나타내는 바와 같이, 바닥(65a)의 경사를 따라서 스크루 본체(37)의 외주면 방향으로 안내된다. 이로 인해, 원료는, 제3 통로 요소(65)의 바닥(65a)에 체류되는 일 없이 원활하게 스크루 본체(37)의 외주면으로 귀환한다.

따라서, 통로(62) 내에 원료의 국소적인 체류가 발생하는 것을 피할 수 있고, 통로(62)를 통과하는 원료에 원하는 신장 작용을 부가할 수 있다.

변형예 2에 있어서, 제1 통로 요소(63)의 바닥(63a) 및 제3 통로 요소(65)의 바닥(65a)의 형상은 원추에 특정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 및 제3 통로 요소(63, 65)의 바닥(63a, 65a)에 절삭 가공을 실시함으로써, 바닥(63a, 65a)을 구면상으로 형성해도 된다.

[제1 실시 형태의 변형예 3]

도 16은 제1 실시 형태와 관련성을 갖는 변형예 3을 도시하고 있다.

변형예 3은 제2 통로 요소(64)의 제2 부분(66b)의 구성이 제1 실시 형태와 상이하다. 도 16에 도시하는 바와 같이, 제2 부분(66b)은, 스트레이트부(66c) 및 테이퍼부(66d)를 갖고 있다. 스트레이트부(66c) 및 테이퍼부(66d)는 통체(39)의 단면(39a)의 측으로부터 당해 통체(39)에 절삭 가공을 실시함으로써 형성되어 있다.

스트레이트부(66c)는 제3 통로 요소(65)에 접속되어 있다. 스트레이트부(66c)의 내경은, 제2 통로 요소(64)의 제1 부분(66a)의 내경보다도 작다. 테이퍼부(66d)는 다른 쪽 통체(39)의 단면(39a)에 개구되어 있음과 함께, 스트레이트부(66c)에 동축상으로 연통되어 있다. 테이퍼부(66d)는 다른 쪽 통체(39)의 단면(39a)으로부터 스트레이트부(66c)의 방향으로 진행됨에 따라서 내경이 연속적으로 감소되어 있다. 이로 인해, 원료에 신장 작용을 부가하는 주요한 요소인 제2 통로 요소(64)는 원료의 흐름 방향을 따르는 중간부에서 내경이 변화하고 있다.

테이퍼부(66d)는 다른 쪽 통체(39)의 단면(39a)에 하부 구멍을 형성한 후, 테이퍼 리머를 사용하여 하부 구멍의 내주면을 절삭함으로써 형성된다. 하부 구멍은 스트레이트부(66c)를 겸하고 있다.

변형예 3에 의하면, 제2 통로 요소(64)의 제2 부분(66b)은, 스트레이트부(66c)의 상류에 테이퍼부(66d)를 갖고, 당해 테이퍼부(66d)가 제2 통로 요소(64)의 중간부에 위치되어 있다. 이로 인해, 제2 통로 요소(64)는 그 중간부에서 내경이 점차 줄어들어, 원료가 제2 통로 요소(64)를 원활하게 통과함과 함께, 원료에 부가되는 신장 작용을 강화할 수 있다.

[제1 실시 형태의 변형예 4]

도 17은 제1 실시 형태와 관련성을 갖는 변형예 4를 도시하고 있다.

도 17에 도시하는 변형예 4에서는, 하나의 통체(39)의 내부에 통로(62)가 형성되어 있다. 통로(62)의 제2 통로 요소(64)는, 예를 들어 통체(39)의 한쪽 단면(39a)의 측으로부터 통체(39)에 드릴을 사용한 기계 가공을 실시함으로써 형성되어 있다.

이에 의해, 통체(39)의 내부에 통체(39)를 축 방향으로 관통하는 원형의 단면 형상을 갖는 관통 구멍(68)이 형성되어 있다. 관통 구멍(68)은 통체(39) 양쪽의 단면(39a)에 개구되어 있다. 관통 구멍(68)은 통체(39)의 내부에서 제1 통로 요소(63) 및 제3 통로 요소(65)와 교차하고 있다.

또한, 관통 구멍(68)의 두개의 개구단은, 개별적으로 마개(69a, 69b)로 액밀하게 폐색되어 있다. 이에 의해, 하나의 통체(39)의 내부에 제1 통로 요소(63)와 제3 통로 요소(65)의 사이를 연결하는 제2 통로 요소(64)가 규정되어 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 하나의 통체(39)의 한쪽 단면(39a)의 측으로부터 통체(39)에 드릴을 사용한 펀칭 가공을 실시함으로써, 하나의 통체(39)의 내부에 통로(62)를 형성할 수 있다. 이로 인해, 스크루 본체(37)에 통로(62)를 형성하는 데 있어서, 통체를 2분할할 필요는 없어, 통체(39)의 개수를 적게 억제할 수 있다.

통체(39)에 관통 구멍(68)을 형성할 때, 관통 구멍(68)의 선단을 통체(39)의 다른 쪽 단면(39a)에 개구시키는 일 없이 통체(39)의 단벽(39b)으로 폐색하도록 해도 된다. 이렇게 함으로써, 마개(69b)를 필요 없게 할 수 있어, 통로(62)를 구성하는 부품 개수를 저감시킬 수 있다.

[제1 실시 형태의 변형예 5]

도 18은 변형예 4를 더욱 발전시킨 변형예 5를 도시하고 있다.

도 18에 도시하는 바와 같이, 하나의 통체(39)를 관통하는 관통 구멍(68)은 상류부(68a), 하류부(68b) 및 중간부(68c)를 갖고 있다. 상류부(68a), 하류부(68b) 및 중간부(68c)는 통체(39)의 축 방향에 따라서 동축상으로 일렬로 배열되어 있다. 상류부(68a)는 통체(39)의 내부에서 제1 통로 요소(63)와 교차함과 함께, 통체(39)의 한쪽의 단면(39a)에 개구되어 있다. 상류부(68a)의 개구단은 마개(69a)로 액밀하게 폐색되어 있다.

하류부(68b)는 상류부(68a)보다도 내경이 작게 형성되어 있다. 하류부(68b)는 통체(39)의 내부에서 제3 통로 요소(65)와 교차함과 함께, 통체(39)의 다른 쪽 단면(39a)에 개구되어 있다. 하류부(68c)의 개구단은 마개(69b)로 액밀하게 폐색되어 있다.

중간부(68c)는 상류부(68a)와 하류부(68b)의 사이에 위치되어 있다. 중간부(68c)는 상류부(68a)로부터 하류부(68b)의 방향으로 진행됨에 따라서 내경이 연속적으로 감소되어 있다. 이로 인해, 원료에 신장 작용을 부가하는 주요한 요소인 제2 통로 요소(64)는 원료의 흐름 방향에 따르는 중간부에서 내경이 변화하고 있다.

변형예 5에 의하면, 통로(62)의 제2 통로 요소(64)는 그 중간부(68c)의 내경이 상류로부터 하류를 향하여 점차 줄어든다. 그로 인해, 원료가 제2 통로 요소(64)를 원활하게 통과함과 함께, 원료에 부가되는 신장 작용을 강화할 수 있다.

[제2 실시 형태]

도 19 내지 도 25는 제2 실시 형태를 개시하고 있다. 제2 실시 형태는, 스크루 본체(37)에 관한 사항이 제1 실시 형태와 상이하다. 그 이외의 제2 압출기(3)의 구성은, 기본적으로 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 그로 인해, 제2 실시 형태에 있어서, 제1 실시 형태와 동일한 구성 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.

도 19 및 도 20에 도시하는 바와 같이, 스크루 본체(37)를 구성하는 복수의 통체(39)는 제1 실시 형태와 마찬가지로 제1 컬러(48)와 제2 컬러(50) 사이에서 제2 축부(41)의 축 방향으로 체결되어 있다. 이에 의해, 인접하는 통체(39)의 단면(39a)이 간극 없이 밀착되어 있다.

스크루 본체(37)는 원료를 반송하는 복수의 반송부(71)와, 원료의 유동을 제한하는 복수의 장벽부(72)를 갖고 있다. 반송부(71) 및 장벽부(72)는 스크루 본체(37)의 축 방향으로 교대로 나란히 배치되어 있다.

도 20 및 도 22에 도시하는 바와 같이, 각 반송부(71)는 나선상으로 꼬인 플라이트(73)를 갖고 있다. 플라이트(73)는 통체(39)의 주위 방향에 따르는 외주면으로부터 반송로(51)를 향하여 돌출되어 있다. 플라이트(73)는 스크루(21)가 좌회전했을 때, 스크루 본체(37)의 기단으로부터 선단을 향하여 원료를 반송하도록 꼬여 있다. 환언하면, 플라이트(73)는 플라이트(73)의 꼬임 방향이 우나사와 같이 오른쪽으로 꼬여 있다.

스크루 본체(37)의 축 방향에 따르는 반송부(71)의 길이는, 예를 들어 원료의 종류, 원료의 혼련 정도, 단위 시간당 혼련물의 생산량 등에 따라서 적절히 설정된다. 또한, 반송부(71)란, 적어도 통체(39)의 외주면에 플라이트(73)가 형성된 영역을 말하지만, 플라이트(73)의 시점과 종점 사이의 영역에 특정되는 것은 아니다.

환언하면, 통체(39)의 외주면 중 플라이트(73)로부터 벗어난 영역도 반송부(71)로 간주되는 경우가 있다. 그것과 함께, 플라이트(73)를 갖는 통체(39)와 인접하는 위치에 원통상의 스페이서 또는 원통상의 컬러가 배치된 경우, 당해 스페이서나 컬러도 반송부(71)에 포함될 수 있다.

각 장벽부(72)는 나선상으로 꼬인 플라이트(74)를 갖고 있다. 플라이트(74)는 통체(39)의 주위 방향에 따르는 외주면으로부터 반송로(51)를 향하여 돌출되어 있다. 플라이트(74)는 스크루(21)가 좌회전했을 때, 스크루 본체(37)의 선단으로부터 기단을 향하여 원료를 반송하도록 꼬여 있다. 환언하면, 플라이트(74)는 플라이트(74)의 꼬임 방향이 좌나사와 같이 왼쪽으로 꼬여 있다.

장벽부(72)의 플라이트(74)의 피치는, 반송부(71)의 플라이트(73)의 피치와 같거나, 플라이트(73)의 피치보다도 작다. 또한, 플라이트(73, 74)의 정상부와 실린더부(33)의 내주면의 사이에는 약간의 클리어런스가 확보되어 있다.

스크루 본체(37)의 축 방향에 따르는 장벽부(72)의 길이는, 예를 들어 원료의 종류, 원료의 혼련 정도, 단위 시간당 혼련물의 생산량 등에 따라서 적절히 설정된다. 장벽부(72)는 반송부(71)에 의해 보내지는 원료의 유동을 막도록 기능한다. 즉, 장벽부(72)는 원료의 반송 방향의 하류측에서 반송부(71)와 인접함과 함께, 반송부(71)에 의해 보내지는 원료가 플라이트(74)의 정상부와 실린더부(33)의 내주면 사이의 클리어런스를 통과하는 것을 방해하도록 구성되어 있다.

본 실시 형태에 의하면, 스크루 본체(37)의 기단에서는, 복수의 반송부(71)가 스크루 본체(37)의 축 방향으로 연속하여 배열되어 있다. 배럴(20)의 공급구(34)는 스크루 본체(37)의 기단에 있어서 하나의 반송부(71)의 축 방향에 따르는 중간부와 대향하고 있다. 마찬가지로, 스크루 본체(37)의 선단에서는, 복수의 반송부(71)가 스크루 본체(37)의 축 방향으로 연속하여 배열되어 있다.

도 20 및 도 22에 도시하는 바와 같이, 스크루 본체(37)의 중간부에서는, 반송부(71)를 구성하는 플라이트(73) 및 장벽부(72)를 구성하는 플라이트(74)가 공통되는 통체(39)의 주위 방향에 따르는 외주면에 연속하여 형성되어 있다. 즉, 하나의 통체(39)의 외주면에 기능이 상이한 2종류의 플라이트(73, 74)가 축 방향으로 연속하여 형성되어 있다. 장벽부(72)를 구성하는 플라이트(74)는 반송부(71)를 구성하는 플라이트(73)에 대하여 스크루 본체(37)의 선단 측에 위치되어 있다.

도 19 내지 도 24에 도시하는 바와 같이, 스크루 본체(37)는 스크루 본체(37)의 축 방향으로 연장되는 복수의 통로(76)를 갖고 있다. 각 통로(76)는 2종류의 플라이트(73, 74)가 형성된 2개의 통체(39)의 사이에 걸치도록, 당해 통체(39)의 내부에 형성되어 있다.

구체적으로 설명하면, 각 통로(76)는 제1 내지 제3 통로 요소(77, 78, 79)로 규정되어 있다. 제1 통로 요소(77)는 통로(76)의 입구로 환언할 수 있다. 제1 통로 요소(77)는 인접하는 2개의 통체(39) 중 한쪽 통체(39)의 외주면에 개구되어 있다. 제1 통로 요소(77)의 개구단은, 반송부(71)와 장벽부(72) 사이의 경계에 위치되어 있음과 함께, 반송부(71)의 플라이트(73) 및 장벽부(72)의 플라이트(74)로부터 벗어나 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 제1 통로 요소(77)는 한쪽 통체(39)의 외주면에, 예를 들어 드릴을 사용한 기계 가공을 실시함으로써 형성되어 있다. 그로 인해, 제1 통로 요소(77)는 원형의 단면 형상을 갖는 구멍이며, 축선 O1과 직교하도록 한쪽 통체(39)의 외주면으로부터 통체(39)의 직경 방향으로 연장되어 있다. 제1 통로 요소(77)의 바닥(77a)은 드릴의 선단으로 원추상으로 깎인 경사면이 되어 있다.

제2 통로 요소(78)는 원료가 유통되는 통로 본체로 환언할 수 있다. 제2 통로 요소(78)는 인접하는 2개의 통체(39)의 사이에 걸치도록, 스크루 본체(37)의 축 방향을 따라서 축선 O1과 평행하게 연장되어 있다. 따라서, 제2 통로 요소(78)는 도중에 분기되는 일 없이 일직선상으로 설치되어 있음과 함께, 미리 결정된 전체 길이를 갖고 있다.

도 23에 가장 잘 도시되는 바와 같이, 제2 통로 요소(78)는 한쪽 통체(39)의 내부에 형성된 제1 부분(81a)과, 다른 쪽 통체(39)의 내부에 형성된 제2 부분(81b)을 구비하고 있다.

제2 통로 요소(78)의 제1 부분(81a)은 한쪽 통체(39)의 축 방향으로 직선상으로 연장되어 있음과 함께, 한쪽 통체(39) 중 다른 쪽 통체(39) 측의 단면(39a)에 개구되어 있다. 제1 부분(81a)의 개구단과는 반대 측의 단부는, 한쪽 통체(39)의 축 방향에 따르는 중간부에서 폐색되어 있다. 본 실시 형태에 의하면, 제2 통로 요소(78)의 제1 부분(81a)은 한쪽 통체(39)의 단면(39a)의 측으로부터 한쪽 통체(39)에, 예를 들어 드릴을 사용한 기계 가공을 실시함으로써 형성되어 있다. 이로 인해, 제1 부분(81a)은 원형의 단면 형상을 갖는 구멍으로 규정되어 있다.

제2 통로 요소(78)의 제2 부분(81b)은, 다른 쪽 통체(39)의 축 방향으로 직선상으로 연장되어 있음과 함께, 다른 쪽 통체(39) 중 한쪽 통체(39) 측의 단면(39a)에 개구되어 있다. 제2 부분(81b)의 개구단과는 반대 측의 단부는, 다른 쪽 통체(39)의 내부에서 폐색되어 있다.

본 실시 형태에 의하면, 제2 통로 요소(78)의 제2 부분(81b)은, 다른 쪽 통체(39)의 단면(39a)의 측으로부터 다른 쪽 통체(39)에, 예를 들어 드릴을 사용한 기계 가공을 실시함으로써 형성되어 있다. 이로 인해, 제2 부분(81b)은, 제1 부분(81a)과 마찬가지로 원형의 단면 형상을 갖는 구멍으로 규정되어 있다.

도 20 및 도 23에 가장 잘 도시되는 바와 같이, 제1 부분(81a)의 개구단과, 제2 부분(81b)의 개구단은, 인접하는 2개의 통체(39)를 회전축(38)의 제2 축부(41)의 축 방향으로 체결했을 때, 서로 연통되도록 동축상으로 맞대어져 있다.

제3 통로 요소(79)는 통로(76)의 출구로 환언할 수 있다. 제3 통로 요소(79)는, 인접하는 2개의 통체(39) 중 다른 쪽 통체(39)의 외주면에 개구되어 있다. 제3 통로 요소(79)의 개구단은, 반송부(71)의 상류단에 위치됨과 함께, 당해 반송부(71)가 갖는 플라이트(73)로부터 벗어나 있다. 이 결과, 제1 통로 요소(77)의 개구단과 제3 통로 요소(79)의 개구단은, 장벽부(72)를 사이에 끼워 스크루 본체(37)의 축 방향으로 서로 이격되어 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 제3 통로 요소(79)는 다른 쪽 통체(39)의 외주면에, 예를 들어 드릴을 사용한 기계 가공을 실시함으로써 형성되어 있다. 그로 인해, 제3 통로 요소(79)는 원형의 단면 형상을 갖는 구멍이며, 다른 쪽 통체(39)의 외주면으로부터 통체(39)의 직경 방향으로 연장되어 있다. 제3 통로 요소(79)의 바닥(79a)은 드릴의 선단으로 원추상으로 깎인 경사면이 되어 있다.

도 23에 도시하는 바와 같이, 제2 통로 요소(78)의 제1 부분(81a)의 개구단과는 반대 측의 단부는, 한쪽 통체(39)의 내부에서 제1 통로 요소(77)에 접속되어 있다. 제1 통로 요소(77) 및 제2 통로 요소(78)의 제1 부분(81a)은, 모두 원형의 단면 형상을 유지한 채 서로 연통되어 있다. 또한, 제2 통로 요소(78)의 제1 부분(81a)은 제1 통로 요소(77)의 원추상의 바닥(77a)을 벗어난 위치에서 제1 통로 요소(77)에 접속되어 있다. 제2 통로 요소(78)의 제1 부분(81a)은 제1 통로 요소(77)의 원추상의 바닥(77a)에 연통시켜도 된다.

이로 인해, 제1 통로 요소(77)는 제2 통로 요소(78)의 제1 부분(81a)의 단부로부터 통체(39)의 직경 방향으로 상방 기립되고, 스크루 본체(37)의 외주면에 개구된 제1 상방 기립부로 환언할 수 있다.

제2 통로 요소(78)의 제2 부분(81b)의 개구단과는 반대 측의 단부는, 다른 쪽 통체(39)의 내부에서 제3 통로 요소(79)에 접속되어 있다. 제3 통로 요소(79) 및 제2 통로 요소(78)의 제2 부분(81b)은, 모두 원형의 단면 형상을 유지한 채 서로 연통되어 있다. 또한, 제2 통로 요소(78)의 제2 부분(81b)은, 제3 통로 요소(79)의 원추상의 바닥(79a)을 벗어난 위치에서 제3 통로 요소(79)에 접속되어 있다. 제2 통로 요소(78)의 제2 부분(81b)은, 제3 통로 요소(79)의 원추상의 바닥(79a)에 접속해도 된다.

이로 인해, 제3 통로 요소(79)는 제2 통로 요소(78)의 제2 부분(81b)의 단부로부터 통체(39)의 직경 방향으로 상방 기립되고, 스크루 본체(37)의 외주면에 개구된 제2 상방 기립부로 환언할 수 있다.

게다가, 통체(39)의 내부에 통로(76)를 설치함으로써, 당해 통로(76)는 회전축(38)의 축선 O1로부터 편심되어 있다. 이로 인해, 통로(76)는 축선 O1로부터 벗어나 있고, 스크루 본체(37)가 회전했을 때, 축선 O1의 주위를 공전하게 되어 있다.

제2 통로 요소(78)를 구성하는 구멍의 내경은, 예를 들어 1㎜ 이상, 6㎜ 미만, 바람직하게는 1㎜ 이상, 5㎜ 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 통로 요소(78)의 내경은, 입구가 되는 제1 통로 요소(77)의 내경보다도 작다. 그것과 함께, 제2 통로 요소(78)의 직경 방향을 따르는 단면적은, 실린더부(33)의 직경 방향을 따르는 반송로(51)의 단면적보다도 훨씬 작게 설정되어 있다.

본 실시 형태에 의하면, 통체(39)는 제1 내지 제3 통로 요소(77, 78, 79)를 구성하는 구멍의 형상을 결정짓는 원통상의 벽면(83)을 갖고 있다. 벽면(83)은 제1 내지 제3 통로 요소(77, 78, 79)를 주위 방향으로 연속하여 둘러싸고 있다.

환언하면, 벽면(83)으로 둘러싸인 제1 내지 제3 통로 요소(77, 78, 79)는, 원료의 유통만을 허용하는 중공의 공간이며, 당해 공간 내에 스크루 본체(37)를 구성하는 요소는 존재하지 않는다. 또한, 벽면(83)은 스크루 본체(37)가 회전했을 때, 축선 O1을 중심으로 자전하는 일 없이 축선 O1의 주위를 공전한다.

또한, 본 실시 형태에서는, 플라이트(73, 74)가 형성된 복수의 통체(39)를 회전축(38)으로부터 분리했을 때, 제1 통로 요소(77) 및 제3 통로 요소(79) 중 적어도 어느 한쪽이 설치되고, 내부에 제2 통로 요소(78)가 설치된 통체(39)는 스크루 엘리먼트로 환언할 수 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 제1 압출기(2)로 블렌드된 유동성을 갖는 원료는, 제2 압출기(3)의 공급구(34)로부터 반송로(51)에 연속적으로 공급된다. 제2 압출기(3)에 공급된 원료는, 도 24에 화살표 C로 나타내듯이, 스크루 본체(37)의 기단에 위치된 하나의 반송부(71)의 외주면에 투입된다. 스크루(21)는 회전축(38)의 기단 방향에서 보았을 때 반시계 방향으로 좌회전하므로, 반송부(71)의 플라이트(73)는 도 24 및 도 25에 실선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 공급구(34)로부터 투입된 원료를 스크루 본체(37)의 선단을 향하여 반송한다.

이때, 반송로(51) 내에서 선회하는 플라이트(73)와 실린더부(33)의 내주면 사이의 속도차에 의해 발생하는 전단 작용이 원료에 부가됨과 함께, 플라이트(73)의 미묘한 꼬임 상태에 의해 원료가 교반된다. 이 결과, 원료가 본격적으로 혼련되어, 원료의 고분자 성분의 분산화가 진행된다.

전단 작용을 받은 원료는, 반송로(51)에 따라 반송부(71)와 장벽부(72) 사이의 경계에 도달한다. 장벽부(72)의 플라이트(74)는 스크루(21)가 좌회전했을 때, 원료를 스크루 본체(37)의 선단으로부터 기단을 향하여 반송하므로, 플라이트(73)에 의해 보내지는 원료를 플라이트(74)가 막는다.

즉, 장벽부(72)의 플라이트(74)는 스크루(21)가 좌회전했을 때, 반송부(71)의 플라이트(73)에 의해 보내지는 원료의 유동을 제한함과 함께, 원료가 장벽부(71)와 실린더부(33)의 내주면 사이의 클리어런스를 통해 빠져 나가는 것을 방해한다.

이 결과, 반송부(71)와 장벽부(72) 사이의 경계에서 원료의 압력이 높아진다. 구체적으로 설명하면, 도 25는, 반송로(51) 중 통로(76)에 대응한 개소의 원료 충만율을 그라데이션으로 나타내고 있으며, 색조가 짙어질수록 원료의 충만율이 높게 되어 있다. 도 25로부터 명백해진 바와 같이, 반송로(51)에서는, 장벽부(72)에 근접함에 따라서 원료의 충만율이 높게 되어 있으며, 장벽부(72)의 직전에서는, 원료의 충만율이 100%로 되어 있다.

이로 인해, 장벽부(72)의 직전에 원료의 충만율이 100%인 원료 저류부 R이 형성된다. 원료 저류부 R에서는, 원료의 유동이 막힘에 따라 원료의 압력이 상승되어 있다. 압력이 상승된 원료는, 도 24 및 도 25에 파선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 반송부(71)와 장벽부(72) 사이의 경계에 개구된 통로(76)의 제1 통로 요소(77)로부터 제2 통로 요소(78)로 유입된다. 제2 통로 요소(78)에 유입된 원료는, 스크루 본체(37)의 기단으로부터 선단을 향하여 제2 통로 요소(78)를 유통한다.

제2 통로 요소(78)의 직경 방향을 따르는 단면적은, 실린더부(33)의 직경 방향을 따르는 반송로(51)의 단면적보다도 작다. 환언하면, 제2 통로 요소(78)의 내경은, 스크루 본체(37)의 외경보다도 훨씬 작으므로, 원료가 제2 통로 요소(78)를 통과할 때 원료가 급격하게 교축된다. 이에 의해, 원료에 신장 작용이 부가된다.

게다가, 제2 통로 요소(78)의 단면적이 반송로(51)의 단면적보다도 충분히 작기 때문에, 원료 저류부 R에 저류된 원료가 제1 통로 요소(77)에 유입됨에도 불구하고, 장벽부(72) 직전의 원료 저류부 R이 소멸되는 경우는 없다. 이로 인해, 반송부(71)의 플라이트(73)에 의해 장벽부(72)에 보내지는 원료의 유량에 다소의 변동이 발생했다고 하더라도, 유량의 변동분을 원료 저류부 R에 저류된 원료로 흡수할 수 있다. 따라서, 원료는 항상 안정된 상태에서 통로(76)에 공급된다.

도 25에 파선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 통로(76)의 제2 통로 요소(78)를 통과한 원료는, 제3 통로 요소(79)로부터 인접하는 다른 통체(39)의 외주면으로 귀환된다. 귀환된 원료는, 다른 통체(39)의 플라이트(73)에 의해 스크루 본체(37)의 선단 방향으로 반송되고, 이 반송의 과정에서 다시 전단 작용을 받는다. 전단 작용을 받은 원료는, 다음 통로(76)의 제1 통로 요소(77)로부터 제2 통로 요소(78)로 유입됨과 함께, 제2 통로 요소(78)를 통과하는 과정에서 다시 신장 작용을 받는다.

스크루 본체(37)의 축 방향에 따르는 중간부에서는, 복수의 반송부(71) 및 복수의 장벽부(72)가 스크루 본체(37)의 축 방향으로 교대로 배열되어 있음과 함께, 복수의 통로(76)가 스크루 본체(37)의 축 방향으로 간격을 가지고 배열되어 있다. 이로 인해, 공급구(34)로부터 스크루 본체(37)에 투입된 원료는, 전단 작용 및 신장 작용을 교대로 반복해서 받으면서 스크루 본체(37)의 기단으로부터 선단의 방향으로 중단되는 일 없이 연속적으로 반송된다. 따라서, 원료의 혼련 정도가 강화되어, 원료의 고분자 성분의 분산화가 촉진된다.

본 실시 형태에서는, 복수의 통로(76)의 제2 통로 요소(78)는 개별적으로 제1 통로 요소(77) 및 제3 통로 요소(79)를 통해 스크루 본체(37)의 외주면에 개구되어 있다. 이로 인해, 각 통로(76)에 있어서, 제1 통로 요소(77)로부터 제2 통로 요소(78)로 유입된 원료는, 반드시 제3 통로 요소(79)를 통과해서 스크루 본체(37)의 외주면으로 귀환하여, 복수의 통로(76) 사이에 원료가 서로 섞이는 경우는 없다.

따라서, 원료의 혼련도가 과잉이 되는 것을 회피할 수 있고, 원하는 혼련 정도에 상응하는 적절한 혼련이 가능하게 된다.

원료에 신장 작용을 부가하는 통로(76)는 스크루 본체(37)의 회전 중심이 되는 축선 O1로부터 편심된 위치에서 스크루 본체(37)의 축 방향으로 연장되어 있으므로, 통로(76)는 축선 O1의 주위를 공전한다. 즉, 통로(76)를 규정하는 벽면(83)은 축선 O1을 중심으로 자전하는 일 없이 축선 O1의 주위를 공전한다.

이로 인해, 원료가 통로(78)를 통과할 때, 원료는 원심력을 받지만 당해 원료에 벽면(83)의 자전에 수반하는 전단력이 작용하는 경우는 없다. 따라서, 통로(76)를 통과하여 통체(39)의 외주면으로 귀환하는 원료가 받는 것은 주로 신장 작용이 된다. 이 결과, 원료에 전단 작용을 부가하는 개소 및 원료에 신장 작용을 부가하는 개소가 명확하게 정해져, 원료의 혼련 정도를 고정밀도로 제어하는 것이 가능하게 된다.

이러한 제2 실시 형태에 있어서도, 예를 들어 원료의 혼련 정도에 따라서 회전축(38) 위에 삽입해야 할 통체(39)를 자유롭게 선택하여 교체할 수 있고, 스크루 본체(37) 길이의 범위 내에서 반송부(71) 및 장벽부(72)의 위치를 임의로 변경할 수 있다.

또한, 예를 들어 플라이트(73)에 국소적으로 마모가 발생하여 원료의 반송 또는 물성에 악영향이 발생한 경우에는, 마모된 플라이트(73)를 갖는 통체(39)를 신규인 플라이트(73)를 갖는 예비의 통체(39), 즉 스크루 엘리먼트와 교환하면 된다. 따라서, 스크루 본체(37)의 기타 통체(39) 및 회전축(38)은 반복해서 사용할 수 있고, 스크루 본체(37)의 전부를 신품과 교환할 필요는 없다.

따라서, 경제적인 동시에, 스크루 본체(37)가 부분적인 보수로 대응이 가능한 점에서, 고전단 가공 장치(1)의 운전을 정지시키는 시간을 필요 최소한으로 그치게 할 수 있다.

또한, 원료에 신장 작용을 부가하는 통로(76)는 2종류의 플라이트(73, 74)가 형성된 2개의 통체(39)의 사이에 걸쳐서 형성되어 있다. 이로 인해, 2개의 통체(39) 중 어느 것이든, 2종류의 플라이트(73, 74)와 통로(76) 사이의 상대적인 위치 관계가 스크루 본체(37)의 축 방향 및 주위 방향의 양쪽에 있어서 고정적으로 정해져 있다. 따라서, 2종류의 플라이트(73, 74)와 통로(76) 사이의 특별한 위치 정렬 작업이 불필요하게 된다.

제2 실시 형태에 의하면, 복수의 통체(39)를 제2 축부(41)의 축 방향으로 체결함으로써, 인접하는 2개의 통체(39)의 사이에 걸치는 통로(76)가 형성된다.

즉, 스크루 본체(37)에 통로(76)를 형성하는 데 있어서는, 스크루 본체(37)의 전체 길이에 비하여 길이가 대폭으로 짧은 통체(39)에, 예를 들어 드릴을 사용한 기계 가공을 실시하면 되게 된다. 따라서, 통로(76)를 형성할 때의 작업성 및 피가공물의 취급이 용이해진다.

[제3 실시 형태]

도 26 내지 도 35는, 제3 실시 형태를 개시하고 있다. 제3 실시 형태는, 스크루 본체(37)에 관한 사항이 제1 실시 형태와 상이하다. 그 이외의 제2 압출기(3)의 구성은, 기본적으로 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 그로 인해, 제3 실시 형태에 있어서, 제1 실시 형태와 동일한 구성 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.

도 26 및 도 27에 도시하는 바와 같이, 스크루 본체(37)를 구성하는 복수의 원통상의 통체(39)는 제1 실시 형태와 마찬가지로 제1 컬러(48)와 제2 컬러(50) 사이에서 제2 축부(41)의 축 방향으로 체결되어 있다. 이에 의해, 인접하는 통체(39)의 단면(39a)이 간극 없이 밀착되어 있다.

도 28에 도시하는 바와 같이, 스크루 본체(37)는 원료를 반송하기 위한 복수의 반송부(91)와, 원료의 유동을 제한하기 위한 복수의 장벽부(92)를 갖고 있다. 반송부(91) 및 장벽부(92)는 스크루 본체(37)의 축 방향으로 교대로 나란히 배치되어 있다.

각 반송부(91)는 나선상으로 꼬인 플라이트(93)를 갖고 있다. 플라이트(93)는 통체(39)의 주위 방향에 따르는 외주면으로부터 반송로(51)를 향하여 돌출되어 있다. 플라이트(93)는 스크루(21)가 좌회전했을 때, 스크루 본체(37)의 선단으로부터 기단을 향하여 원료를 반송하도록 꼬여 있다. 환언하면, 플라이트(93)는 플라이트(93)의 꼬임 방향이 좌나사와 같이 왼쪽으로 꼬여 있다.

스크루 본체(37)의 축 방향에 따르는 반송부(91)의 길이는, 예를 들어 원료의 종류, 원료의 혼련 정도, 단위 시간당 혼련물의 생산량 등에 따라서 적절히 설정된다. 또한, 반송부(91)란, 적어도 통체(39)의 외주면에 플라이트(93)가 형성된 영역을 말하지만, 플라이트(93)의 시점과 종점 사이의 영역에 특정되는 것은 아니다.

즉, 통체(39)의 외주면 중 플라이트(93)로부터 벗어난 영역도 반송부(91)로 간주되는 경우가 있고, 플라이트(93)를 갖는 통체(39)와 인접하는 위치에 원통상의 스페이서 또는 원통상의 컬러가 배치된 경우, 당해 스페이서나 컬러도 반송부(91)에 포함되는 경우가 있을 수 있다.

각 장벽부(92)는 나선상으로 꼬인 플라이트(94)를 갖고 있다. 플라이트(94)는 통체(39)의 주위 방향에 따르는 외주면으로부터 반송로(51)를 향하여 돌출되어 있다. 플라이트(94)는 스크루(21)가 좌회전했을 때, 스크루 본체(37)의 기단으로부터 선단을 향하여 원료를 반송하도록 꼬여 있다. 환언하면, 플라이트(94)는 플라이트(94)의 꼬임 방향이 우나사와 같이 오른쪽으로 꼬여 있다.

플라이트(94)의 피치는, 플라이트(93)의 피치와 같거나, 플라이트(93)의 피치보다도 작다. 또한, 플라이트(93, 94)의 정상부와 실린더부(33)의 내주면 사이에는 약간의 클리어런스가 확보되어 있다.

스크루 본체(37)의 축 방향에 따르는 장벽부(92)의 길이는, 예를 들어 원료의 종류, 원료의 혼련 정도, 단위 시간당 혼련물의 생산량 등에 따라서 적절히 설정된다. 장벽부(92)는 반송부(91)에 의해 보내지는 원료의 유동을 막도록 기능한다. 즉, 장벽부(92)는 원료의 반송 방향의 하류측에서 반송부(91)와 인접함과 함께, 반송부(91)에 의해 보내지는 원료가 플라이트(94)의 정상부와 실린더부(33)의 내주면 사이의 클리어런스를 통과하는 것을 방해하도록 구성되어 있다.

본 실시 형태에서는, 배럴(20)의 일단부에 대응하는 스크루 본체(37)의 기단에 장벽부(92)가 위치되고, 배럴(20)의 타단부에 대응하는 스크루 본체(37)의 선단부에는, 토출용 플라이트(90)가 설치되어 있다. 토출용 플라이트(90)는 스크루 본체(37)의 선단부에 위치된 통체(39)의 외주면에 형성되고, 반송로(51)로 돌출되어 있다. 토출용 플라이트(90)는 스크루 본체(37)의 기단으로부터 선단의 방향으로 원료를 반송하도록 꼬여 있다. 배럴(20)의 공급구(34)는 스크루 본체(37)의 기단에 가장 가까운 하나의 반송부(91)의 축 방향에 따르는 중간부와 대향하고 있다.

도 26 내지 도 31에 도시하는 바와 같이, 스크루 본체(37)는 스크루 본체(37)의 축 방향으로 연장되는 복수의 통로(95)를 갖고 있다. 통로(95)는 스크루 본체(37)의 축 방향으로 간격을 가지고 배열되어 있다. 또한, 스크루 본체(37)의 축 방향에 따르는 중간부에서는, 도 30에 도시하는 바와 같이, 스크루 본체(37)의 축 방향으로 연장되는 네개의 통로(95)가 스크루 본체(37)의 주위 방향으로 90°의 간격을 가지고 배열되어 있다.

도 27 및 도 31에 도시하는 바와 같이, 각 통로(95)는 하나의 장벽부(92)와, 당해 장벽부(92)를 사이에 끼운 2개의 반송부(91)를 하나의 유닛으로 했을 때, 이들 반송부(91) 및 장벽부(92)에 대응하는 3개의 통체(39)의 사이에 걸쳐서 형성되어 있다.

구체적으로 설명하면, 각 통로(95)는 제1 내지 제3 통로 요소(96, 97, 98)로 규정되어 있다. 제1 통로 요소(96)는 통로(95)의 입구로 환언할 수 있다. 제1 통로 요소(96)는 상기 하나의 유닛마다 장벽부(92)보다도 스크루 본체(37)의 기단 측에 위치된 반송부(91)에 대응하는 통체(39)의 외주면에 개구되어 있다. 제1 통로 요소(96)의 개구단은, 반송부(91)에 대응하는 통체(39)의 외주면 상에 있어서, 당해 반송부(91)보다도 스크루 본체(37)의 기단 측에서 인접하는 장벽부(92)와의 경계 부근에 위치되어 있다. 또한, 제1 통로 요소(96)의 개구단은 플라이트(93)로부터 벗어나 있다.

본 실시 형태에서는, 제1 통로 요소(96)는 통체(39)의 외주면에, 예를 들어 드릴을 사용한 기계 가공을 실시함으로써 형성되어 있다. 그로 인해, 제1 통로 요소(96)는 원형의 단면 형상을 갖는 구멍이며, 축선 O1과 직교하도록 통체(39)의 외주면으로부터 통체(39)의 직경 방향으로 연장되어 있다. 제1 통로 요소(96)의 바닥(96a)은 드릴의 선단으로 원추상으로 깎인 경사면이 되어 있다.

제2 통로 요소(97)는 원료가 유통하는 통로 본체로 환언할 수 있다. 제2 통로 요소(97)는 반송부(91) 및 장벽부(92)에 대응하는 3개의 통체(39)의 사이에 걸치도록, 스크루 본체(37)의 축선 O1과 평행하게 연장되어 있다. 따라서, 제2 통로 요소(97)는 도중에 분기되는 일 없이스크루 본체(37)의 축 방향으로 일직선상으로 설치되어 있음과 함께, 미리 결정된 전체 길이를 갖고 있다.

제2 통로 요소(97)는 상기 3개의 통체(39) 중 스크루 본체(37)의 기단 측의 통체(39)의 내부에 형성된 제1 부분(99a)과, 상기 3개의 통체(39) 중 중간의 통체(39)의 내부에 형성된 제2 부분(99b)과, 상기 3개의 통체(39) 중 스크루 본체(37)의 선단 측의 통체(39)의 내부에 형성된 제3 부분(99c)으로 구성되어 있다. 제1 부분(99a), 제2 부분(99b) 및 제3 부분(99c)은 스크루 본체(37)의 축 방향에 따라서 동축상으로 배열되어 있다.

제2 통로 요소(97)의 제1 부분(99a)은 통체(39)의 축 방향으로 직선상으로 연장되어 있음과 함께, 당해 통체(39) 중 인접하는 중간의 통체(39) 측의 단면(39a)에 개구되어 있다. 제1 부분(99a)의 개구단과는 반대 측의 단부는, 통체(39)의 단벽(39b)으로 폐색되어 있다. 본 실시 형태에 의하면, 제2 통로 요소(97)의 제1 부분(99a)는 통체(39)의 단면(39a)에, 예를 들어 드릴을 사용한 기계 가공을 실시함으로써 형성되어 있다. 이로 인해, 제1 부분(99a)은 원형의 단면 형상을 갖는 구멍으로 규정되어 있다.

제2 통로 요소(97)의 제2 부분(99b)은, 중간의 통체(39)의 단면(39a)에, 예를 들어 드릴을 사용한 기계 가공을 실시함으로써 형성되어 있다. 제2 부분(99b)은 중간의 통체(39)를 축 방향으로 관통함과 함께, 중간의 통체(39)의 양쪽 단면(39a)에 개구되어 있다. 그로 인해, 제2 부분(99b)은 원형의 단면 형상을 갖는 관통 구멍으로 규정되어 있다.

제2 통로 요소(97)의 제3 부분(99c)은, 통체(39)의 축 방향으로 직선상으로 연장되어 있음과 함께, 당해 통체(39) 중 인접하는 중간의 통체(39) 측의 단면(39a)에 개구되어 있다. 제3 부분(99c)의 개구단과는 반대 측의 단부는, 통체(39)의 단벽(39b)으로 폐색되어 있다. 본 실시 형태에 의하면, 제2 통로 요소(97)의 제3 부분(99c)은 통체(39)의 단면(39a)에, 예를 들어 드릴을 사용한 기계 가공을 실시함으로써 형성되어 있다. 이로 인해, 제3 부분(99c)은 원형의 단면 형상을 갖는 구멍으로 규정되어 있다.

도 27 및 도 31에 가장 잘 도시되는 바와 같이, 제1 부분(99a)의 개구단, 제2 부분(99b)의 개구단 및 제3 부분(99c)의 개구단은, 인접하는 3개의 통체(39)를 회전축(38)의 제2 축부(41)의 축 방향으로 체결했을 때, 서로 연통되도록 동축상으로 맞대어져 있다.

제3 통로 요소(98)는 통로(95)의 출구로 환언할 수 있다. 제3 통로 요소(98)는 상기 하나의 유닛마다 장벽부(92)보다도 스크루 본체(37)의 선단 측에 위치된 반송부(91)에 대응하는 통체(39)의 외주면에 개구되어 있다. 제3 통로 요소(98)의 개구단은, 반송부(91)에 대응하는 통체(39)의 외주면 상에 있어서, 당해 반송부(91)보다도 스크루 본체(37)의 선단 측에서 인접하는 장벽부(92)와의 경계 부근에 위치되어 있다. 또한, 제3 통로 요소(98)의 개구단은 플라이트(93)로부터 벗어나 있다.

본 실시 형태에서는, 제3 통로 요소(98)는 통체(39)의 외주면에, 예를 들어 드릴을 사용한 기계 가공을 실시함으로써 형성되어 있다. 그로 인해, 제3 통로 요소(98)는 원형의 단면 형상을 갖는 구멍이며, 통체(39)의 외주면으로부터 통체(39)의 직경 방향으로 연장되어 있다. 제3 통로 요소(98)의 바닥(98a)은 드릴의 선단으로 원추상으로 깍인 경사면이 되어 있다.

제1 통로 요소(96)의 개구단과, 제3 통로 요소(98)의 개구단은, 2개의 반송부(91) 및 하나의 장벽부(92)를 사이에 끼워서 스크루 본체(37)의 축 방향으로 서로 이격되어 있다. 환언하면, 제1 통로 요소(96)의 개구단과 제3 통로 요소(98)의 개구단 사이에서 스크루 본체(37)의 표면 형태가 변화되어 있다.

도 31에 도시하는 바와 같이, 제2 통로 요소(97)의 제1 부분(99a)의 개구단과는 반대 측의 단부는, 통체(39)의 내부에서 제1 통로 요소(96)에 접속되어 있다. 제1 통로 요소(96) 및 제2 통로 요소(97)의 제1 부분(99a)은, 모두 원형의 단면 형상을 유지한 채 서로 연통되어 있다. 또한, 제2 통로 요소(97)의 제1 부분(99a)의 단부는, 제1 통로 요소(96)의 바닥(96a)을 벗어난 위치에서 제1 통로 요소(96)에 접속되어 있다. 제2 통로 요소(97)의 제1 부분(99a)은 제1 통로 요소(96)의 원추상의 바닥(96a)에 연통시켜도 된다.

이로 인해, 제1 통로 요소(96)는 제2 통로 요소(97)의 제1 부분(99a)의 단부로부터 통체(39)의 직경 방향으로 상방 기립되고, 스크루 본체(37)의 외주면에 개구된 제1 상방 기립부로 환언할 수 있다.

제2 통로 요소(97)의 제3 부분(99c)의 개구단과는 반대 측의 단부는, 통체(39)의 내부에서 제3 통로 요소(98)에 접속되어 있다. 제3 통로 요소(98) 및 제2 통로 요소(97)의 제3 부분(99c)은, 모두 원형의 단면 형상을 유지한 채 서로 연통되어 있다. 또한, 제2 통로 요소(97)의 제3 부분(99c)의 단부는, 제3 통로 요소(98)의 바닥(98a)를 벗어난 위치에서 제3 통로 요소(98)에 접속되어 있다. 제2 통로 요소(97)의 제3 부분(99c)은 제3 통로 요소(98)의 원추상의 바닥(98a)에 연통시켜도 된다.

이로 인해, 제3 통로 요소(98)는 제2 통로 요소(97)의 제3 부분(99c)의 단부로부터 통체(39)의 직경 방향으로 상방 기립되고, 스크루 본체(37)의 외주면에 개구된 제2 상방 기립부로 환언할 수 있다.

게다가, 통체(39)의 내부에 통로(95)를 설치함으로써, 당해 통로(95)는 회전축(38)의 축선 O1로부터 편심되어 있다. 이로 인해, 통로(95)는 축선 O1로부터 벗어나 있어, 스크루 본체(37)가 회전했을 때, 축선 O1의 주위를 공전하게 되어 있다.

제2 통로 요소(97)를 구성하는 구멍의 내경은, 예를 들어 1㎜ 이상, 6㎜ 미만, 바람직하게는 1㎜ 이상, 5㎜ 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 통로 요소(97)의 내경은, 입구가 되는 제1 통로 요소(96)의 내경보다도 작다. 그것과 함께, 제2 통로 요소(97)의 직경 방향에 따르는 단면적은, 실린더부(33)의 직경 방향에 따르는 반송로(51)의 단면적보다도 훨씬 작게 설정되어 있다.

본 실시 형태에 의하면, 통체(39)는 제1 내지 제3 통로 요소(96, 97, 98)를 구성하는 구멍의 형상을 결정짓는 원통상의 벽면(100)을 갖고 있다. 벽면(100)은 제1 내지 제3 통로 요소(96, 97, 98)를 주위 방향으로 연속하여 둘러싸고 있다. 환언하면, 벽면(100)으로 둘러싸인 제1 내지 제3 통로 요소(96, 97, 98)는, 원료의 유통만을 허용하는 중공의 공간이며, 당해 공간 내에 스크루 본체(37)를 구성하는 요소는 존재하지 않는다. 또한, 벽면(100)은 스크루 본체(37)가 회전했을 때, 축선 O1을 중심으로 자전하는 일 없이 축선 O1의 주위를 공전한다.

이와 같은 구성에 의하면, 제1 압출기(2)로 블렌드된 유동성을 갖는 원료는, 제2 압출기(3)의 공급구(34)로부터 반송로(51)에 연속적으로 공급된다. 제2 압출기(3)에 공급된 원료는, 도 32에 화살표 D로 나타내듯이, 스크루 본체(37)의 기단에 가장 가까운 반송부(91)의 외주면에 투입된다.

스크루(21)는 회전축(38)의 기단 방향에서 보았을 때 반시계 방향으로 좌회전하므로, 반송부(91)의 플라이트(93)는 도 32에 실선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 공급구(34)로부터 투입된 원료를 스크루 본체(37)의 기단 측에서 인접하는 장벽부(92)를 향하여 반송한다. 즉, 플라이트(93)는 공급구(34)로부터 투입된 원료를 스크루 본체(37)의 기단을 향하여 역송한다.

이때, 반송로(51) 내에서 선회하는 플라이트(93)와 실린더부(33)의 내주면 사이의 속도차에 의해 발생하는 전단 작용이 원료에 부가됨과 함께, 플라이트(93)의 미묘한 꼬임 상태에 의해 원료가 교반된다. 이 결과, 원료가 본격적으로 혼련되어, 원료의 고분자 성분의 분산화가 진행된다.

전단 작용을 받은 원료는, 반송로(51)에 따라 반송부(91)와 장벽부(92) 사이의 경계에 도달한다. 장벽부(92)의 플라이트(94)는 스크루(21)가 좌회전했을 때, 원료를 스크루 본체(37)의 기단으로부터 선단을 향하여 반송하도록 우측 방향으로 꼬여 있으므로, 플라이트(93)에 의해 보내지는 원료를 플라이트(94)가 막는다. 환언하면, 장벽부(92)의 플라이트(94)는 스크루(21)가 좌회전했을 때, 플라이트(93)에 의해 보내지는 원료의 유동을 제한함과 함께, 원료가 장벽부(92)와 실린더부(33)의 내주면 사이의 클리어런스를 통해 빠져 나가는 것을 방해한다.

이 결과, 반송부(91)와 장벽부(92) 사이의 경계에서 원료의 압력이 높아진다. 구체적으로 설명하면, 도 33은, 반송로(51) 중 스크루 본체(37)의 반송부(91)에 대응한 개소의 원료 충만율을 그라데이션으로 나타내고 있으며, 색조가 짙어질수록 원료의 충만율이 높게 되어 있다. 도 33으로부터 명백해진 바와 같이, 반송부(91)에서는, 장벽부(92)에 근접함에 따라서 원료의 충만율이 높게 되어 있으며, 장벽부(92)의 직전에서는 원료의 충만율이 100%로 되어 있다.

이로 인해, 장벽부(92)의 직전에 원료의 충만율이 100%인 원료 저류부 R이 형성된다. 원료 저류부 R에서는, 원료의 유동이 막힘에 따라 원료의 압력이 상승되어 있다. 압력이 상승된 원료는, 도 32 및 도 33에 파선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 통로(95)의 입구가 되는 제1 통로 요소(96)로부터 제2 통로 요소(97)에 유입된다.

제2 통로 요소(97)의 직경 방향을 따르는 단면적은, 실린더부(33)의 직경 방향을 따르는 반송로(51)의 단면적보다도 작다. 환언하면, 제2 통로 요소(97)의 내경은, 스크루 본체(37)의 외경보다도 훨씬 작으므로, 원료가 제2 통로 요소(97)를 통과할 때 원료가 급격하게 압축되어, 당해 원료에 신장 작용이 부가된다.

게다가, 제2 통로 요소(97)의 단면적이 반송로(51)의 단면적보다도 충분히 작기 때문에, 원료 저류부 R에 저류된 원료가 제1 통로 요소(96)에 유입됨에도 불구하고, 장벽부(92) 직전의 원료 저류부 R이 소멸되는 일은 없다. 이로 인해, 플라이트(93)에 의해 장벽부(92)에 보내지는 원료의 유량에 다소의 변동이 발생했다고 하더라도, 유량의 변동분을 원료 저류부 R에 저류된 원료로 흡수할 수 있다. 따라서, 원료는 항상 안정된 상태로 통로(95)에 공급된다.

제2 통로 요소(97)를 유통한 원료는, 도 33에 실선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 제3 통로 요소(98)를 통하여 스크루 본체(37)의 선단 측에서 인접하는 반송부(91)의 외주면 위에 귀환된다. 귀환된 원료는, 반송부(91)의 플라이트(93)에 의해 스크루 본체(37)의 기단을 향하여 반송되고, 이 반송의 과정에서 다시 전단 작용을 받는다. 전단 작용을 받은 원료는, 통로(95)의 제1 통로 요소(96)로부터 제2 통로 요소(97)에 유입됨과 함께, 당해 제2 통로 요소(97)를 유통하는 과정에서 다시 신장 작용을 받는다.

본 실시 형태에서는, 복수의 반송부(91) 및 복수의 장벽부(92)가 스크루 본체(37)의 축 방향으로 교대로 배열되어 있음과 함께, 복수의 통로(95)가 스크루 본체(37)의 축 방향으로 간격을 가지고 배열되어 있다. 이로 인해, 공급구(34)로부터 스크루 본체(37)에 투입된 원료는, 도 32 및 도 33에 화살표로 나타낸 바와 같이, 전단 작용 및 신장 작용을 교대로 반복해서 받으면서 스크루 본체(37)의 기단으로부터 선단의 방향으로 연속적으로 반송된다. 따라서, 원료의 혼련 정도가 강화되어, 원료의 고분자 성분의 분산화가 촉진된다.

복수의 통로(95)의 제2 통로 요소(97)는 개별적으로 제1 통로 요소(96) 및 제3 통로 요소(98)를 통해 스크루 본체(37)의 외주면에 개구되어 있다. 이로 인해, 각 통로(95)에 있어서, 제1 통로 요소(96)로부터 제2 통로 요소(97)로 유입된 원료는, 반드시 제3 통로 요소(98)를 통과해서 스크루 본체(37)의 외주면으로 귀환하여, 통로(95) 사이에서 원료가 서로 섞이는 경우는 없다.

따라서, 원료의 혼련도가 과잉이 되는 것을 회피할 수 있고, 원하는 혼련도에 상응하는 적절한 혼련이 가능하게 된다.

원료에 신장 작용을 부가하는 통로(95)는 스크루 본체(37)의 회전 중심이 되는 축선 O1로부터 편심된 위치에서 스크루 본체(37)의 축 방향으로 연장되어 있으므로, 통로(95)는 축선 O1의 주위를 공전한다. 즉, 통로(95)를 규정하는 원통상의 벽면(100)은 축선 O1을 중심으로 자전하는 일 없이 축선 O1의 주위를 공전한다.

이로 인해, 원료가 통로(95)를 통과할 때, 원료는 원심력을 받지만 당해 원료에 벽면(100)의 자전에 수반하는 전단력이 작용하는 경우는 없다. 따라서, 통로(95)를 통과하여 스크루 본체(37)의 외주면으로 귀환하는 원료가 받는 것은 주로 신장 작용이 된다. 따라서, 원료에 전단 작용을 부가하는 개소 및 원료에 신장 작용을 부가하는 개소가 명확하게 정해져, 원료의 혼련 정도를 고정밀도로 제어하는 것이 가능하게 된다.

이러한 제3 실시 형태에 있어서도, 예를 들어 원료의 혼련 정도에 따라서 회전축(38) 위에 삽입해야 할 통체(39)를 자유롭게 선택하여 교체할 수 있고, 스크루 본체(37)의 길이의 범위 내에서 반송부(91) 및 장벽부(92)의 위치를 변경할 수 있다.

또한, 예를 들어 플라이트(93)에 국소적으로 마모가 발생하여 원료의 반송 또는 물성에 악영향이 발생한 경우에는, 마모된 플라이트(93)를 갖는 통체(39)를 신규인 플라이트(93)를 갖는 예비의 통체(39)와 교환하면 된다. 따라서, 스크루 본체(37)의 기타의 통체(39) 및 회전축(38)은 반복해서 사용할 수 있고, 스크루 본체(37)의 전부를 신품과 교환할 필요는 없다.

이로 인해, 경제적임과 함께, 스크루 본체(37)의 부분적인 보수로 대응이 가능한 점에서, 고전단 가공 장치(1)의 운전을 정지시키는 시간을 필요 최소한으로 그치게 할 수 있다.

또한, 원료에 신장 작용을 부가하는 통로(95)는 반송부(91)를 구성하는 2개의 통체(39)와, 장벽부(92)를 구성하는 통체(39)의 사이에 걸쳐서 형성되어 있다. 이로 인해, 3개의 통체(39) 중 어느 것이든 플라이트(93 또는 94)와 통로(95) 사이의 상대적인 위치 관계가 스크루 본체(37)의 축 방향 및 주위 방향의 양쪽에 있어서 고정적으로 정해져 있다. 따라서, 플라이트(93, 94)와 통로(95) 사이의 특별한 위치 정렬 작업이 불필요하게 된다.

제3 실시 형태에 의하면, 인접하는 3개의 통체(39)의 단면(39a)을 서로 밀착시킴으로써, 3개의 통체(39)의 사이에 걸쳐서 통로(95)가 형성된다. 즉, 스크루 본체(37)에 통로(95)를 형성하는 데 있어서는, 스크루 본체(37)의 전체 길이에 비하여 길이가 대폭으로 짧은 통체(39)에, 예를 들어 드릴을 사용한 기계 가공을 실시하면 되게 된다. 따라서, 통로(95)를 형성할 때의 작업성 및 피가공물의 취급이 용이해진다.

게다가, 제3 실시 형태에 있어서는, 원료에 신장 작용을 부가하는 통로(95)는 하나의 장벽부(92)와, 당해 장벽부(92)를 사이에 끼운 2개의 반송부(91)의 경계로 3분할되어 있다. 이로 인해, 제2 통로 요소(97)의 제1 부분(99a) 및 제3 부분(99c)은 반송부(91)를 구성하는 통체(39)의 내부에 형성되고, 제2 통로 요소(97)의 제2 부분(99b)은 장벽부(92)를 구성하는 통체(39)의 내부에 형성되어 있다.

이 구성에 의하면, 통로(95)가 2개의 반송부(91)와 하나의 장벽부(92)의 사이에 걸쳐져 있을 경우에, 통로(95)의 제1 내지 제3 부분(99a, 99b, 99c)을 형성하는 3개의 통체(39)를 플라이트(93, 94)마다 구분할 수 있다. 이 결과, 통로(95)의 제1 내지 제3 부분(99a, 99b, 99c)을 갖는 개개의 통체(39)의 제작, 선택 및 관리를 용이하게 행할 수 있다.

[제3 실시 형태의 변형예]

도 34 및 도 35는, 제3 실시 형태와 관련성을 갖는 변형예를 개시하고 있다.

도 34에 도시하는 변형예에서는, 제2 통로 요소(97)의 제2 부분(99b)이 형성되는 통체(39)의 외주면에, 장벽부(92)를 구성하는 모든 플라이트(94)와 반송부(91)를 구성하는 일부의 플라이트(93)가 연속하여 형성되어 있다. 즉, 2종류의 플라이트(93, 94)가 형성된 통체(39)의 내부에 제2 통로 요소(97)의 제2 부분(99b)이 형성되어 있다.

이와 같은 구성의 경우, 제2 통로 요소(97)의 제2 부분(99b)이 형성되는 통체(39)로서, 도 35에 도시되는 바와 같은 외주면의 모든 영역에 장벽부(92)용 플라이트(94)가 형성된 전용의 통체(110)를 준비하면, 당해 통체(110)를 2종류의 플라이트(93, 94)가 형성된 상기 통체(39)와 교체하는 것이 가능하게 된다.

이에 의해, 통로(95)를 형성하는 3개의 통체(39, 110)의 길이 범위 내에서 반송부(91)용 플라이트(93)가 차지하는 영역과 장벽부(92)용 플라이트(94)가 차지하는 영역의 비율을, 예를 들어 원료의 혼련 정도에 따라서 변경할 수 있다.

[제4 실시 형태]

도 36은 제4 실시 형태를 개시하고 있다. 제4 실시 형태는, 회전축(38)에 관한 사항이 제3 실시 형태와 상이하다. 그 이외의 스크루(21)의 구성은, 기본적으로 제3 실시 형태와 마찬가지이다. 그로 인해, 제4 실시 형태에 있어서, 제3 실시 형태와 동일한 구성 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.

도 36에 도시하는 바와 같이, 냉매 통로(200)가 회전축(38)의 내부에 형성되어 있다. 냉매 통로(200)는 회전축(38)의 축선 O1에 따라 동축상으로 연장되어 있다. 냉매 통로(200)의 일단은, 조인트부(42)의 개소에서 로터리 조인트(201)를 통해 출구 배관(202)에 접속되어 있다. 냉매 통로(200)의 타단은, 회전축(38)의 선단으로 액밀하게 막혀 있다.

냉매 도입관(203)이 냉매 통로(200)의 내부에 동축상으로 삽입되어 있다. 냉매 도입관(203)의 일단은, 로터리 조인트(201)를 통하여 입구 배관(204)에 접속되어 있다. 냉매 도입관(203)의 타단은, 냉매 통로(200)의 타단 부근에서 냉매 통로(200) 내에 개구되어 있다.

제4 실시 형태에서는, 물 또는 오일 등의 냉매가 입구 배관(204)으로부터 로터리 조인트(201) 및 냉매 도입관(203)을 통해 냉매 통로(200)에 보내진다. 냉매 통로(200)에 보내진 냉매는, 냉매 통로(200)의 내주면과 냉매 도입관(203)의 외주면 사이의 간극을 통과하여 회전축(38)의 조인트부(42)로 귀환함과 함께, 로터리 조인트(201)를 통해 출구 배관(202)으로 되돌려진다.

제4 실시 형태에 의하면, 냉매가 회전축(38)의 축 방향을 따라서 순환하므로, 당해 냉매를 이용하여 스크루 본체(37)를 냉각할 수 있다. 이로 인해, 원료에 접하는 스크루 본체(37)의 온도를 적정하게 조절할 수 있고, 원료의 온도 상승에 기초하는 수지의 열화 및 점도의 변화 등을 미연에 방지할 수 있다.

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

예를 들어, 원료를 본격적으로 혼련하는 스크루 본체는, 제1 실시 형태에 개시된 통로를 갖는 통체와, 제2 실시 형태에 개시된 통로를 갖는 통체와, 제3 실시 형태에 개시된 통로를 갖는 통체를 1개의 회전축 위에 선택적으로 조합하여 삽입함으로써 구성해도 된다.

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

게다가, 상기 제1 실시 형태에서는, 스크루 본체를 회전축의 기단 방향에서 보았을 때, 스크루가 반시계 방향으로 좌회전하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 제약되는 것은 아니다. 예를 들어, 스크루는 시계 방향으로 우회전시켜도 된다.

또한, 스크루 본체의 장벽부는, 나선상으로 꼬인 플라이트로 구성되는 것에 제약되지 않는다. 예를 들어, 장벽부는, 스크루 본체의 주위 방향으로 연속되는 외주면을 갖는 원환상의 대경부로 구성해도 된다. 대경부는, 스크루 본체의 축 방향에 따르는 폭을 가짐과 함께, 그 외주면에 오목부나 노치 등이 존재하지 않는 매끄러운 원환상으로 하는 것이 바람직하다.

그것과 함께, 제2 압출기로부터 압출된 혼련물에 포함되는 가스 성분을 제거하는 제3 압출기는, 단축 압출기에 특정되는 것은 아니고, 2축 압출기를 사용해도 된다.

본 발명에 관한 연속식 고전단 가공 장치는, 적어도 원료를 예비적으로 혼련하는 제1 압출기 및 원료를 본격적으로 혼련하는 제2 압출기를 구비하고 있으면 되고, 가스상 물질이나 휘발 성분을 제거하는 제3 압출기는 생략해도 된다. 제3 압출기를 생략할 경우, 제2 압출기의 중간부에 혼련 과정에 있는 원료로부터 가스상 물질이나 휘발 성분을 제거하는 적어도 하나의 벤트구를 설치하면 된다.

3: 압출기(제2 압출기)
20: 배럴
21: 스크루
28: 토출구
34: 공급구
37: 스크루 본체
38: 회전축
39: 통체
52, 71: 반송부
55, 73: 플라이트
62, 76: 통로
63, 77: 제1 통로 요소(입구)
64, 78: 제2 통로 요소(통로 본체)
65, 79: 제3 통로 요소(출구)

Claims (17)

1. 원료를 혼련하면서 반송하는 압출기용 스크루이며,
   원료의 반송 방향에 따르는 직선상의 축선을 갖고, 당해 축선을 중심으로 회전하는 스크루 본체와,
   상기 스크루 본체의 주위 방향에 따르는 외주면에 설치되고, 상기 스크루 본체의 회전 시에 원료를 상기 스크루 본체의 축 방향으로 반송하는 플라이트를 갖는 반송부와,
   상기 스크루 본체에 설치되고, 상기 플라이트에 의해 반송된 원료가 유입되는 제1 통로 요소와, 상기 제1 통로 요소로부터 유입된 원료가 흐르는 제2 통로 요소와, 상기 제2 통로 요소를 흐른 원료가 상기 스크루 본체의 상기 외주면으로 귀환하는 제3 통로 요소를 포함하는 통로를 구비하고,
   상기 스크루 본체는, 상기 축선과 동축상으로 설치된 회전축과, 당해 회전축에 추종하여 회전하도록 상기 회전축의 외주면에 동축상으로 삽입되고, 상기 회전축의 축 방향으로 배열된 복수의 통체를 갖고,
   상기 반송부의 적어도 일부가 상기 회전축 상에서 인접하는 상기 통체의 외주면에 형성되고, 상기 통로가 인접하는 상기 통체의 사이에 걸치도록 상기 통체의 내부에 형성된, 압출기용 스크루.
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전축 상에서 인접하는 상기 통체는, 서로 밀착된 단면을 갖고,
   상기 통로의 상기 제2 통로 요소는, 인접하는 상기 통체 중 한쪽 통체의 내부에 형성된 제1 부분과, 인접하는 상기 통체 중 다른 쪽 통체의 내부에 형성된 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은, 각각이 대응하는 상기 통체의 축 방향으로 연장되어 있음과 함께 상기 통체의 상기 단면에 개구된 개구단을 갖고, 당해 개구단이 서로 연통된, 압출기용 스크루.
3. 제2항에 있어서,
   상기 회전축 상에서 인접하는 상기 통체는, 각각 상기 단면의 반대 측에 위치된 단벽을 갖고, 상기 제1 부분의 상기 개구단과는 반대 측의 단부가 한쪽의 상기 통체의 상기 단벽으로 폐색되고, 상기 제2 부분의 상기 개구단과는 반대 측의 단부가 다른 쪽의 상기 통체의 상기 단벽으로 폐색된, 압출기용 스크루.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2 통로 요소의 상기 제1 부분은, 상기 한쪽 통체의 상기 단면의 측으로부터 상기 한쪽 통체에 기계 가공을 실시함으로써 형성되고, 상기 제2 통로 요소의 상기 제2 부분은, 상기 다른 쪽 통체의 상기 단면의 측으로부터 상기 다른 쪽 통체에 기계 가공을 실시함으로써 형성된, 압출기용 스크루.
5. 제1항에 있어서,
   상기 통로의 상기 제1 통로 요소는, 상기 통체의 상기 외주면에 개구되어 있음과 함께 상기 통체의 내부에서 상기 제2 통로 요소에 연통되고, 상기 통로의 상기 제3 통로 요소는, 상기 통체의 상기 외주면에 개구되어 있음과 함께 상기 통체의 내부에서 상기 제2 통로 요소에 연통된, 압출기용 스크루.
6. 제5항에 있어서,
   상기 통로의 상기 제1 통로 요소 및 상기 제3 통로 요소는, 각각 상기 통체의 상기 외주면 측으로부터 상기 통체에 기계 가공을 실시함으로써 형성된, 압출기용 스크루.
7. 제1항에 있어서,
   상기 스크루 본체는, 상기 플라이트에 의한 원료의 유동을 제한함으로써 원료의 압력을 높이는 장벽부를 더 구비하고, 상기 제1 통로 요소가 상기 장벽부와 인접하는 위치에 설치된, 압출기용 스크루.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 회전축은, 스토퍼부를 갖는 제1 축부와, 상기 스토퍼부의 단면으로부터 동축상으로 연장되고, 상기 통체가 삽입되는 제2 축부를 포함하고, 상기 제2 축부의 상기 스토퍼부와는 반대 측의 단면에 체결구를 통해 단판이 고정되고, 당해 단판과 상기 스토퍼부의 사이에서 복수의 상기 통체가 상기 제2 축부의 축 방향으로 체결된, 압출기용 스크루.
9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 통로 요소의 구경이 상기 제1 통로 요소의 구경보다도 작은, 압출기용 스크루.
10. 제1항에 있어서,
    상기 통로는, 상기 스크루 본체의 축선을 벗어난 위치에 설치되고, 상기 통체가 상기 회전축에 추종하여 회전했을 때, 상기 통로가 상기 축선의 주위를 공전하도록 구성된, 압출기용 스크루.
11. 원료를 혼련하면서 반송하는 압출기용 스크루이며,
    원료의 반송 방향에 따르는 직선상의 축선을 갖고, 당해 축선을 중심으로 회전하는 스크루 본체와,
    상기 스크루 본체의 주위 방향에 따르는 외주면에 설치되고, 상기 스크루 본체의 회전 시에 원료를 상기 스크루 본체의 축 방향으로 반송하는 플라이트를 갖는 반송부와,
    상기 스크루 본체에 설치되고, 상기 플라이트에 의해 반송된 원료가 유입되는 입구와, 상기 입구로부터 유입된 원료가 흐르는 통로 본체와, 상기 통로 본체를 흐른 원료가 상기 스크루 본체의 상기 외주면으로 귀환하는 출구를 포함하는 통로를 구비하고,
    상기 스크루 본체는, 상기 축선과 동축상으로 설치된 회전축과, 당해 회전축에 추종하여 회전하도록 상기 회전축의 외주면에 동축상으로 삽입되고, 상기 회전축의 축 방향으로 배열된 복수의 통체를 갖고,
    상기 반송부의 적어도 일부가 적어도 하나의 상기 통체의 외주면에 형성되고, 상기 통로가 적어도 하나의 상기 통체의 내부에 형성된, 압출기용 스크루.
12. 제11항에 있어서,
    상기 통로의 상기 입구는, 상기 통체의 상기 외주면에 개구되어 있음과 함께 상기 통체의 내부에서 상기 통로 본체에 연통되고, 상기 통로의 상기 출구는, 상기 통체의 상기 외주면에 개구되어 있음과 함께 상기 통체의 내부에서 상기 통로 본체에 연통된, 압출기용 스크루.
13. 제12항에 있어서,
    상기 통로의 상기 입구 및 상기 출구는, 각각 상기 통체의 외주면 측으로부터 상기 통체에 기계 가공을 실시함으로써 형성된, 압출기용 스크루.
14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통로는, 상기 스크루 본체의 축선을 벗어난 위치에 설치되고, 상기 통체가 상기 회전축에 추종하여 회전했을 때, 상기 통로가 상기 축선의 주위를 공전하도록 구성된, 압출기용 스크루.
15. 압출기용 스크루의 회전축의 외주면에 동축상으로 삽입되고, 상기 회전축과 일체로 회전하도록 구성된 스크루 엘리먼트이며,
    원료를 반송하는 플라이트가 설치된 외주면을 갖고, 당해 외주면 중 상기 플라이트로부터 벗어난 개소에, 원료가 유입되는 입구 및 원료가 귀환되는 출구 중 적어도 어느 한쪽이 설치되고, 내부에 상기 입구 및 상기 출구 중 적어도 어느 한쪽에 연통됨과 함께 상기 원료가 유통되는 통로가 설치된, 스크루 엘리먼트.
16. 제1항 또는 제11항에 기재된 스크루를 구비하고, 당해 스크루를 사용하여 원료를 혼련함으로써 혼련물을 생성하는 압출기이며,
    상기 스크루가 회전 가능하게 수용된 배럴과,
    상기 배럴에 설치되고, 상기 스크루에 원료를 공급하는 공급구와,
    상기 배럴에 설치되고, 상기 혼련물이 압출되는 토출구
    를 구비한, 압출기.
17. 배럴의 내부에서 회전하는 제1항 또는 제11항에 기재된 스크루에 원료를 공급함과 함께, 당해 원료를 상기 스크루를 사용하여 상기 스크루의 축 방향으로 연속적으로 반송하고,
    상기 스크루의 회전 시에, 원료를 상기 스크루의 상기 통로에 유도함과 함께, 상기 통로를 통해 상기 스크루의 외주면으로 귀환시키도록 한, 압출 방법.

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