TWI453104B - 攪拌轉子、批式攪拌機及材料攪拌方法 - Google Patents

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Norifumi Yoshida
Masaaki Uemura
Hiromi Nakano
Katsunobu Hagiwara
Kimio Inoue
Mika Nishida
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Kobe Steel Ltd
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Description

攪拌轉子、批式攪拌機及材料攪拌方法
本發明，是有關於將塑膠和橡膠等的高分子材料攪拌用的攪拌轉子、批式攪拌機及材料攪拌方法。
批式攪拌機，是通過其漏槽部被投入攪拌室並且在該攪拌室將由預定的壓力被封入的橡膠和塑膠等的高分子材料(被攪拌材料)藉由被設在該攪拌室內的一對攪拌轉子進行攪拌，其後，藉由將成為所期的攪拌狀態的攪拌物朝外部排出的一連的動作，將1批分的攪拌物製造的攪拌機。在此，構成批式攪拌機的零件之中，攪拌轉子是將被攪拌材料攪拌用的主要的零件。習知，有關於例如以下所示的攪拌轉子的技術是被提案。
本申請人，至此為止，所提案的攪拌轉子是具備在繞軸心呈平面狀態展開的情況時從始點至終點為止的展開形狀是成為非線形的非線形翼(例如專利文獻1參照)。專利文獻1的攪拌轉子，是具有由2枚的長翼及2枚的短翼所構成的計4枚的翼的4翼轉子。此攪拌轉子的4枚的翼之中的1枚，是上述的非線形翼(長翼)，剩下的3枚，是展開形狀為線形的線形翼。專利文獻1的攪拌轉子中，藉由設置非線形翼，效率佳地取得被攪拌材料的混合及分散的平衡，其結果，可以進行被攪拌材料的混合及被攪拌材料中的預定的材料的分散的雙方兩立的適切的攪拌控制。
且，其他的申請人也提案攪拌轉子，由：具有不同的扭轉角度且皆是線形翼的2枚的長翼、及具有不同的扭轉角度且皆是線形翼的2枚的短翼所構成的具有計4枚的翼(例如專利文獻2參照)。在專利文獻2中，依據此攪拌轉子，對於被攪拌材料可以給與良好的分配及分散的混合，其結果，攪拌物的排出溫度可以更低溫度地被抑制，且可以獲得更均質的攪拌物。
但是，使用專利文獻1的攪拌轉子，將例如二氧化矽被多量添加(摻合)的被攪拌材料攪拌的情況，二氧化矽的分散的指標也就是ΔG'值無法成為良好的值。在此，ΔG'值，是指從未加硫的橡膠組成物的黏彈性特性所獲得的貯藏彈性率之中前述橡膠組成物產生小的歪(變形)時的值及產生大的歪(變形)時的值的差，是判斷攪拌物的品質用的指標。ΔG'值愈小，攪拌物的品質愈良好。又，在摻合了二氧化矽的被攪拌材料的攪拌中，攪拌物的溫度是在例如140℃～160℃的範圍，為了將二氧化矽及橡膠結合而摻合的有機矽烷偶合劑會與二氧化矽反應。因此，為了使其反應良好地發生，在140℃～160℃程度的溫度範圍，有需要將二氧化矽及有機矽烷偶合劑充分均一地攪拌。140℃～160℃程度的溫度範圍中的攪拌，在橡膠系組成物的攪拌是相當於高溫狀態的攪拌。
接著，專利文獻2的攪拌轉子，其2枚的長翼的扭轉角度是彼此之間不同為主要特徵。但是，即使是專利文獻1的具有非線形翼的攪拌轉子，在其2枚的長翼的大部分的扭轉角度是相互相異。即，專利文獻2的攪拌轉子，其翼的結構、配置是與專利文獻1的攪拌轉子相似。因此，即使使用例如專利文獻2的攪拌轉子，難以預測將二氧化矽被多量添加的被攪拌材料在高溫狀態下攪拌的情況，能夠獲得良好的攪拌物。
[先行技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利第3980841號公報
專利文獻2：日本特表2004-530546號公報
本發明的目的，是提供可解決上述問題的一種攪拌轉子、批式攪拌機及材料攪拌方法。
本發明的別的目的，是提供一種攪拌轉子、批式攪拌機及材料攪拌方法，在將被攪拌材料在高溫狀態下攪拌的情況時可獲得比以往良好品質的攪拌物。
本發明的攪拌轉子，是可旋轉自如地插通於批式攪拌機的室所具有的攪拌室之內的攪拌轉子，具備轉子部，在外周面具有複數攪拌翼，在其攪拌翼的頂部及形成前述攪拌室的前述室的內面之間形成翼片間隙的方式配置於前述攪拌室內，對於通過前述翼片間隙的被攪拌材料藉由前述攪拌翼賦予剪斷力，前述複數攪拌翼，是包含第一長翼及第二長翼、第一短翼及第二短翼，該第一長翼及第二長翼，是在前述轉子部的軸方向具有比該轉子部的長度一半的長度更大的長度，隨著前述轉子部繞軸的旋轉將被攪拌材料朝可往前述轉子部的軸方向中央側流動的方向且彼此之間朝相反方向扭曲，該第一短翼及第二短翼，是在前述轉子部的軸方向具有比該轉子部的長度的一半長度更小的長度，隨著前述轉子部繞軸的旋轉將被攪拌材料朝可往前述轉子部的軸方向的中央側流動的方向且彼此之間朝相反方向扭曲，前述第一短翼，是在前述轉子部的旋轉方向被配置於前述第一長翼的後方，將前述轉子部在繞軸心呈平面狀態展開的情況下，在該轉子部的展開形狀上該第一短翼是具有從該轉子部的軸方向的一端側朝該轉子部軸方向的中央側延伸的展開形狀的線形翼，前述第二短翼，是在前述轉子部的旋轉方向被配置於前述第二長翼的後方，在前述轉子部的展開形狀上該第二短翼是具有從前述轉子部的軸方向的另一端側朝前述轉子部軸方向的中央側延伸的展開形狀的線形翼，前述第一長翼是具有頂部，該頂部是將由大翼片間隙、及比該大翼片間隙更小的中翼片間隙、及比該中翼片間隙更小的小翼片間隙的組合所構成的三個階段的不同大小的翼片間隙，在與形成前述攪拌室的前述室的內面之間在該第一長翼的長度方向並列的方式形成，前述第二長翼、前述第一短翼及前述第二短翼是各別具有頂部，其是在與形成前述攪拌室的前述室的內面之間形成前述小翼片間隙以上且前述大翼片間隙以下的大小的翼片間隙。
以下，對於實施本發明用的形態一邊參照圖面一邊說明。
(批式攪拌機的結構)
一邊參照第1圖一邊說明本發明的一實施例的密閉式的批式攪拌機(也稱為密閉型攪拌機)1。如第1圖所示，本實施例的批式攪拌機1，是具備：設有攪拌室2的室3、及左右一對的攪拌轉子4、5、及附漏槽6的材料供給筒7、及浮吊重錘8、及空壓汽缸9、及活塞10、及活塞桿11、及卸料門12、及旋轉致動器。
攪拌室2，是在縱剖面(與長度方向垂直的剖面)成為繭型的剖面形狀的方式形成。即，攪拌室2，是具有略圓形剖面的左右一對的攪拌空間在徑方向的一部分彼此之間重疊的方式形成接合的形狀。前述各攪拌轉子4、5，是各別插通攪拌室2的對應的攪拌空間內。此各攪拌轉子4、5，是在對應的攪拌空間內分別繞軸可旋轉自如地被設置。且，在室3的上部中，形成有將攪拌室2及該室3的外部連通的開口部。材料供給筒7，是被安裝於此室3的開口部並且被立設在室3上。浮吊重錘8，是在材料供給筒7內可上下動自如地被設置。
空壓汽缸9，是被結合在材料供給筒7的上部。活塞10，是在空壓汽缸9內可上下動自如地被設置。活塞桿11，是貫通汽缸9的下蓋並上下延伸。活塞桿11貫通汽缸9的下蓋的部分，是使汽缸9內呈氣密狀態被保持的方式構成。透過此活塞桿11，使活塞10及浮吊重錘8被連結。因此，在空壓汽缸9內將位於活塞10的上方的空間加壓的話，活塞10、活塞桿11及浮吊重錘8會一體地下降。且，藉由下降的浮吊重錘8，就可通過漏槽6將被供給至材料供給筒7內的被攪拌材料推入室3內(攪拌室2內)。且，在室3的底部，設有排出口。卸料門12，是設在室3的底部，使前述排出口可開閉自如。此卸料門12，是藉由旋轉致動器被驅動將前述排出口開閉。且，藉由驅動將排出口閉塞的卸料門12使其排出口開放，就可以將在攪拌室2內只有預定時間被攪拌的攪拌物(攪拌完成的材料)通過該排出口朝機外排出。又，本實施例的批式攪拌機1，是左右一對的攪拌轉子4、5相互不嚙合的非嚙合型的攪拌機。
(攪拌轉子)
接著，參照第1圖～第6圖，說明攪拌轉子4、5的結構。
攪拌轉子4、5，是如第1圖所示，在室3的寬度方向(第1圖中的左右方向)隔有預定間隔地被配設。且，攪拌轉子4、5，是在室3的寬度方向使相互地相面對的部分朝下方移動的方式朝彼此之間不同的方向旋轉。攪拌轉子4、5，是各別具備被一體設置的轉子部20及軸部21。轉子部20，是被配置於攪拌轉子4的軸方向的中間部位。軸部21，是從轉子部20的軸方向的兩端延伸，與轉子部20同軸地被配置。攪拌機1，是具備圖略的驅動源，藉由從其驅動源朝軸部21使驅動力被供給而使攪拌轉子4、5分別繞各軸旋轉。
轉子部20，是在外周面具有複數攪拌翼13～16。轉子部20，是在形成攪拌翼13～16的頂部及攪拌室2的攪拌空間的室3的內面之間形成有間隙(翼片間隙)的方式被配置於攪拌空間內。且，轉子部20，是隨著繞其軸的旋轉對於通過翼片間隙的被攪拌材料藉由攪拌翼13～16賦予剪斷力。複數攪拌翼13～16，是對於轉子部20的軸心呈螺旋狀地扭轉。轉子部20繞軸旋轉的話，如此藉由攪拌翼13～16的扭轉，使被攪拌材料藉由攪拌翼13～16朝轉子部20的軸方向被推動。其結果，朝轉子部20的軸方向的被攪拌材料的流動會發生。且，隨著兩攪拌轉子4、5的轉子部20的旋轉在該兩轉子部20之間使被攪拌材料移動，藉此，被攪拌材料的均一性提高並且分散作用也均一地進行。又，前述翼片間隙，是指攪拌翼13～16的前端面也就是頂部(翼片部)13a～16a、及將形成攪拌室2的對應的攪拌空間的室3的內面之間的間隙。但是，翼片部的高度是在周方向變化的情況時，翼片間隙是該間隙的最狹窄部分。
將攪拌轉子4、5的各轉子部20在繞軸心呈平面狀態展開的情況的展開形狀中，如第5圖所示，攪拌轉子4、5的各攪拌翼13～16，是成為對於中心點O相互地點對稱的方式被配置。在以下的說明中，對於攪拌轉子4、5只代表性地說明一方的攪拌轉子4。
如第2圖～第5圖所示，攪拌轉子4，是在其轉子部20具備4枚的攪拌翼13～16。4枚的攪拌翼13～16，是由：在轉子部20的軸方向Z具有比其轉子部20的長度W的一半的長度更大的長度的方式形成的第一長翼13及第二長翼14、及在轉子部20的軸方向Z具有比其轉子部20的長度W的一半的長度更小的長度的方式形成的第一短翼15及第二短翼16所構成。在本實施例中，第一長翼13、第二長翼14、第一短翼15及第二短翼16的轉子部20的軸方向Z的長度，是對於轉子部20的長度W，分別被作成0.7W、0.65W、0.35W及0.3W。
(第一長翼)
第一長翼13，是在攪拌轉子4從形成有翼的部分也就是轉子部20的軸方向Z的一端朝向轉子部20的軸方向Z的中央側延伸。且，第一長翼13，是對於攪拌轉子4的轉子部20在繞其軸心呈平面狀態展開的情況時在該轉子部20的展開形狀具有線形的展開形狀的線形翼。且，第一長翼13，是形成隨著轉子部20的繞軸的旋轉將被攪拌材料朝轉子部20的軸方向Z的中央側流動的方向可扭轉22度的扭轉角度的螺旋狀。
且，第一長翼13的頂部，是從轉子部20的軸方向Z的一端側朝向轉子部20的軸方向Z的中央側依序三個階段變高的方式形成。具體而言，此第一長翼13的頂部，是被區分為：低位翼片部13a、及比該低位翼片部13a更高的中位翼片部13b、及比該中位翼片部13b更高的高位翼片部13c。這些低位翼片部13a、中位翼片部13b、高位翼片部13c，是從轉子部20的軸方向Z的一端側朝轉子部20的軸方向Z的中央側依序被配置。由此，在和與第一長翼13的頂部相面對的室3的內面之間，是從轉子部20的軸方向Z的一端側朝向轉子部20的軸方向Z的中央側，依序形成：大翼片間隙L、及比該大翼片間隙L更小的中翼片間隙M、及比該中翼片間隙M更小的小翼片間隙S，那些大翼片間隙L、中翼片間隙M、小翼片間隙S，是在第一長翼13的長度方向並列的方式被配置。即，在與第一長翼13的頂部相面對的室3的內面之間三個階段不同大小的翼片間隙是在第一長翼13的長度方向並列的方式形成。大翼片間隙L，是在與相面對於低位翼片部13a的室3的內面之間形成。中翼片間隙M，是在與相面對於中位翼片部13b的室3的內面之間形成。小翼片間隙S，是在和與高位翼片部13c相面對的室3的內面之間形成。
在此，大翼片間隙L的對於攪拌室2的攪拌空間的內徑的比率是0.0250～0.1000範圍的翼片間隙，中翼片間隙M的同比率是0.0100～0.0500範圍的翼片間隙，小翼片間隙S的同比率是0.0025～0.0250範圍的翼片間隙。
在第6圖中第一長翼13的周圍的被攪拌材料的流動如箭頭顯示，藉由將第一長翼13的頂部設成三個階段不同的高度，朝轉子部20的周方向的被攪拌材料的分配量(流量)、及朝轉子部20的軸方向Z的被攪拌材料的流量會在各翼片部13a～13c變化。其結果，攪拌室2內的被攪拌材料的流動成為複雜。由此，被攪拌材料的攪拌被促進。且，因為藉由各翼片部13a～13c被賦予在被攪拌材料的剪斷力相異，所以從此點也可使被攪拌材料的攪拌被促進。
且，藉由將形成小翼片間隙S的高位翼片部13c，配置於轉子部20的軸方向Z的中央側，可以確保賦予在被攪拌材料的剪斷力，並且可以確保朝轉子部20的軸方向Z的同材料的流動。且，配置於比高位翼片部13c更靠轉子部20的軸方向Z的一端側的中位翼片部13b、低位翼片部13a因為是形成中翼片間隙M、大翼片間隙L，所以這些的翼片部13b、13c，是將比較小的剪斷力賦予被攪拌材料。因此，攪拌轉子4可高速旋轉，其結果，攪拌室2內的被攪拌材料的強力的流動(轉子部20的周方向和軸方向的流動)被確保。如此，在本實施例的攪拌轉子4中，可確保賦予被攪拌材料的剪斷力、及提高被攪拌材料的分配性能(攪拌性能)。
且，在由低位翼片部13a形成的大翼片間隙L中，朝轉子部20的周方向的被攪拌材料的流量變大，另一方面，朝第一長翼13的長度方向或是轉子部20的軸方向Z的被攪拌材料的流量變小。且，在由中位翼片部13b形成的中翼片間隙M中，朝轉子部20的周方向的被攪拌材料的流量變中，另一方面，朝第一長翼13的長度方向或是轉子部20的軸方向Z的被攪拌材料的流量變中。且，在由高位翼片部13c形成的小翼片間隙S中，朝轉子部20的周方向的被攪拌材料的流量變小，另一方面，朝第一長翼13的長度方向或是轉子部20的軸方向Z的被攪拌材料的流量變大。
又，各翼片部13a～13c，是各別橫跨其長度方向的整體形成一定的高度。即，第一長翼13的頂部，是由在該第一長翼13的長度方向呈水平形成的各翼片部(各領域部)所構成。換言之，第一長翼13的頂部，是在該第一長翼13的長度方向呈水平的3段的階段狀地形成。從將被攪拌材料的攪拌充分地促進的觀點的話，將第一長翼13如本實施例的階段狀地形成較佳，但是不一定需要。例如，在各翼片部(各領域部)對於第一長翼的長度方向或是第一長翼的旋轉方向傾斜的形狀形成第一長翼的頂部也可以。
(第一短翼)
第一短翼15，是從轉子部20的軸方向Z的一端朝向轉子部20的軸方向Z的中央側延伸。且，第一短翼15，是在前述轉子部20的展開形狀具有線形展開形狀的線形翼。且，第一短翼15，是形成隨著轉子部20的繞軸的旋轉將被攪拌材料可朝轉子部20的軸方向Z的中央側流動的方向扭轉22度的扭轉角度的螺旋狀。且，第一短翼15，是在轉子部20的旋轉方向r被配置於第一長翼13的後方。具體而言，第一短翼15，是在轉子部20的軸方向Z的一端對於第一長翼13只有相位差a=117度地錯開形成。
且，第一短翼15的頂部15a，是成為一定的高度的方式形成。在與此第一短翼15的頂部15a相面對的室3的內面之間形成的翼片間隙，是成為相當於前述中翼片間隙M的大小。
且，轉子部20的軸方向Z中的第一短翼15的長度(0.35W)，是比同方向Z中的第一長翼13的低位翼片部13a的長度更大。由此，可以防止藉由位於第一長翼13之中轉子部20的軸方向Z的一端附近的部分朝轉子部20的周方向被分配的被攪拌材料，只是短隙(Short Pass)地朝轉子部20的周方向的通過由第一短翼15的頂部15a形成的翼片間隙。即，在本實施例中，對於藉由位於第一長翼13之中轉子部20的軸方向Z的一端附近的部分朝轉子部20的周方向被分配的被攪拌材料，可以藉由第一短翼15有效地施加剪斷力。其結果，攪拌轉子4的攪拌性能提高。
(第二長翼)
第二長翼14，是從轉子部20的軸方向Z的另一端朝向轉子部20的軸方向Z的中央側延伸。且，第二長翼14是形成非線形翼，在前述轉子部20的展開形狀具有從轉子部20的軸方向Z的另一端側隨著朝向轉子部20的軸方向Z的中央側使扭轉角度漸減的展開形狀。即，位於第二長翼14之中轉子部20的軸方向Z的另一端側的部分的傾斜角度，是比將該第二長翼14的始點P及終點Q連結的假想直線HL的傾斜角度更大，另一方面，位於第二長翼14之中轉子部20的軸方向Z的中央側的部分的傾斜角度，是比假想直線HL的傾斜角度更小。且，第二長翼14，是形成隨著轉子部20的繞軸的旋轉將被攪拌材料可朝轉子部20的軸方向Z的中央側流動的方向的螺旋狀。即，第二長翼14，是朝第一長翼13的相反方向扭轉。且，位於第一短翼15之中轉子部20的軸方向Z中央側的端部、及位於第二長翼14之中轉子部20的軸方向Z另一端側的端部之間的相位差b，是121.5度(約122度)。
在本實施例中，位於轉子部20的軸方向Z另一端側的第二長翼14的端部中的扭轉角度，是成為約60度。在位於攪拌室2之中轉子部20的軸方向Z端部的周圍的領域中，被攪拌材料雖不易流動，但是轉子部20的前述另一端中的第二長翼14的扭轉角度是藉由成為約60度，就可以促進此轉子部20的前述另一端的周圍中的朝被攪拌材料的周方向的分配(流動)。其結果，在攪拌室2中可防止被攪拌材料的一部分溫度過度上昇而使其品質下降。又，轉子部20的前述另一端中的第二長翼14的扭轉角度為45度以上的話，可以促進被攪拌材料的朝周方向的分配(流動)。且，位於第二長翼14之中轉子部20的軸方向Z的中央側的部分的扭轉角度，因為是比位於第二長翼14之中轉子部20的軸方向Z的另一端側的部分的扭轉角度更小，所以在轉子部20的軸方向Z的中央附近的周圍中，與轉子部20的軸方向Z的另一端附近的周圍相比，被攪拌材料的朝周方向的流量減少。其結果，在轉子部20的前述中央附近，被賦予在被攪拌材料的剪斷力提高並且朝轉子部20的軸方向Z的被攪拌材料的流動被促進。且，第二長翼14的頂部14a，是成為一定的高度的方式形成。在與此第二長翼14的頂部14a相面對的室3的內面之間形成的翼片間隙，是成為相當於前述中翼片間隙M的大小。
(第二短翼)
第二短翼16，是從轉子部20的軸方向Z的另一端朝向轉子部20的軸方向Z的中央側延伸。且，第二短翼16，是在前述轉子部20的展開形狀具有線形的展開形狀的線形翼。且，第二短翼16，是形成隨著轉子部20的繞軸的旋轉將被攪拌材料可朝轉子部20的軸方向Z的中央側流動的方向扭轉22度的扭轉角度的螺旋狀。即，第二短翼16，是朝第一短翼15的相反方向扭轉。且，第二短翼16，是在轉子部20的旋轉方向r被配置於第二長翼14的後方。具體而言，第二短翼16，是在轉子部20的軸方向Z的另一端對於第二長翼14只有錯開相位差C=169.5度(約170度)地形成。
且，第二短翼16的頂部16a，是成為一定的高度的方式形成。在與此第二短翼16的頂部16a相面對的室3的內面之間形成的翼片間隙，是成為相當於前述中翼片間隙M的大小。
(批式攪拌機1的動作(材料攪拌方法))
一邊參照第1圖一邊說明批式攪拌機1的動作。首先，在將卸料門12密接在室3的狀態下藉由將浮吊重錘8從室3隔離，將室3的上部的開口部開放。且，將在橡膠將二氧化矽及有機矽烷偶合劑等摻合的被攪拌材料從材料供給筒7通過前述開口部裝填在室3內(攪拌室2內)之後，藉由將浮吊重錘8密接在室3使對於室3內(攪拌室2內)施加壓力地封入被攪拌材料。
接著，將攪拌轉子4、5彼此之間朝相反方向旋轉開始攪拌被攪拌材料。此時，兩攪拌轉子4、5的轉子部20的攪拌翼13～16是一邊對於被攪拌材料加上剪斷力一邊將該被攪拌材料分散地將同材料攪拌。且，被攪拌材料是成為所期的攪拌狀態的話，將卸料門12離開室3使室3的底部的排出口開放，通過該排出口將攪拌物(攪拌完成材料)朝機外排出。
(實驗結果)
接著，將具備前述攪拌轉子4、5的批式攪拌機1及具備比較例的攪拌轉子的批式攪拌機由相同條件動作進行調查兩者的性能的差的實驗。在此實驗中，使用將二氧化矽成為PHR80的方式摻合的被攪拌材料。在此，PHR(Parts per Hundred Rubber)，是指對於橡膠的重量100的各種摻合劑的重量部。第7圖，是顯示本實施例的攪拌轉子4、5及比較例的攪拌轉子的攪拌結果的圖表。在表1中，顯示實驗中所使用的被攪拌材料的摻合內容。
S-SBR，是溶液重合苯乙烯丁二烯橡膠。BR，是丁二烯橡膠。且，比較例所使用的攪拌轉子(批式攪拌機)，是攪拌翼具有1枚的非線形翼及3枚的線形翼的本申請人的日本專利第3980841號公報所揭示的被攪拌轉子(4)(批式攪拌機(1))。第7圖中，實線是使用本實施例的攪拌轉子4、5的情況的攪拌結果，點線是使用比較例的攪拌轉子的情況的攪拌結果。在此第7圖中，ΔG'值為圖表的縱軸，從室的排出口被排出的攪拌物的溫度(排出溫度)為圖表的橫軸。
從第7圖明顯可知，使用本實施例的攪拌轉子4、5的話，在約150℃～約160℃的全部的溫度範圍，與使用比較例的攪拌轉子的情況時相比可以獲得良好的品質的攪拌物。且，排出溫度愈高，本實施例的攪拌轉子4、5及比較例的攪拌轉子的性能的差愈擴大。即判明，由二氧化矽多量添加(摻合)所起因的需要較高的攪拌溫度的被攪拌材料的攪拌中，使用本實施例的攪拌轉子4、5的話，可以獲得比使用習知的攪拌轉子(比較例的攪拌轉子)的情況更良好的品質的攪拌物。又，在比較例的攪拌轉子中，排出溫度為157℃以上的情況，在攪拌物會發生部分的燒焦，無法獲得良好的攪拌物。
本實施例的攪拌轉子4、5，是由1枚的第一長翼13的頂部將三個階段的不同的大小的翼片間隙L、M、S在該第一長翼13的長度方向並列的方式形成，並且其他的3枚的攪拌翼14～16的頂部，是形成相當於第一長翼13的頂部之中形成有中位翼片部13b的中翼片間隙M的大小的翼片間隙。因此，一邊對於被攪拌材料加上與習知技術相同的剪斷力，一邊可以使攪拌室2內中的被攪拌材料的流動複雜。其結果，在本實施例中，如第7圖所示，將被攪拌材料在高溫狀態下攪拌的情況時可以獲得比以往良好的品質的攪拌物。
且，在本實施例中，位於第一長翼13的頂部之中轉子部20的軸方向Z的一端側的低位翼片部13a，是將比小翼片間隙S更大的大翼片間隙L形成於最接近轉子部20的軸方向Z的一端的位置。由此，對於攪拌室2的攪拌空間之中位於轉子部20的軸方向Z的端部的周圍的被攪拌材料不易流動的領域，可以促進攪拌材料的周方向的分配(流動)。因此，可防止被攪拌材料的一部分過度溫度上昇而使其品質下降。又，第一長翼13的頂部之中位於轉子部20的軸方向Z的一端側的翼片部，是形成中翼片間隙M的中位翼片部13b也可以。
且，在本實施例中，第一長翼13的頂部之中位於轉子部20的軸方向Z的中央側的高位翼片部13c，是將比大翼片間隙L更小的小翼片間隙S形成於最接近轉子部20的軸方向Z的中央的位置。由此，在轉子部20的軸方向Z的中央附近的周圍的領域朝轉子部20的軸方向Z的另一端側的被攪拌材料的流動被促進。由此，在轉子部20的旋轉方向r被配置於高位翼片部13c的後方，廣範圍地使用從轉子部20的軸方向Z的另一端側朝向中央側延伸的第二長翼14，藉由前述高位翼片部13c朝轉子部20的另一端側使流動被促進而對於被攪拌材料可以有效地施加剪斷力。
又，第一長翼13的頂部之中位於轉子部20的軸方向Z的中央側的翼片部，是形成中翼片間隙M的中位翼片部13b也可以。但是，較佳的形態，是如本實施例，從轉子部20的軸方向Z的一端側朝向中央側，依翼片間隙L、M、S的順序形成翼片間隙的方式形成第一長翼13的頂部的形態。在本實施例中，藉由此構成，在轉子部20的軸方向Z的中央部附近使高位翼片部或是高位翼片部及中位翼片部位置，由此原因，可獲得促進被壓入攪拌室2沒多久的被攪拌材料的由轉子部20所產生的嚙入的附加的效果。
進一步，在本實施例中，第二長翼14，因為是形成從轉子部20的軸方向Z的另一端側朝向轉子部20的軸方向Z的中央側使扭轉角度漸減的非線形翼，所以隨著朝向轉子部20的軸方向Z的中央側使朝轉子部20的周方向的被攪拌材料的分配被促進。且，在本實施例中，第一長翼13、第一短翼15及第二短翼16，是形成轉子部20的朝周方向的材料的分配及轉子部20的朝軸方向Z的材料的流動的平衡佳的22度的扭轉角度。藉此，從習知可攪拌的溫度域(低溫域)至習知充分攪拌困難的高溫域為止，可攪拌的材料的溫度域可以變廣，在該廣範圍的材料的溫度域可以提高攪拌後的攪拌物的品質。
以上，雖說明了本發明的實施例，但是本發明並不限定於上述的實施例，在申請專利範圍所揭示的範圍內可進行各式各樣變更。
例如，第一長翼13的頂部，是從轉子部20的軸方向Z的一端側朝向轉子部20的軸方向Z的中央側，依形成翼片間隙L、M、S的順序形成3階段的不同的大小的翼片間隙的形狀，但是第一長翼13的頂部的翼片間隙的形成順序不限定於此。例如，第一長翼13的頂部，是從轉子部20的軸方向Z的一端側朝向轉子部20的軸方向Z的中央側，依翼片間隙L、S、M的順序，或是依翼片間隙M、L、S的順序形成翼片間隙也可以。形成於轉子部20的軸方向Z的一端側的第1個(最初)的翼片間隙是形成比形成於轉子部20的軸方向Z的一端側的第3個的翼片間隙(轉子部20的軸方向Z的最中央側的翼片間隙)更小的3階段的翼片間隙的形成是很重要。
且，第一長翼13以外的攪拌翼14～16之中至少1個攪拌翼的頂部，是形成在與相面對的室3的內面之間形成複數階段的翼片間隙的形狀也可以。由此，攪拌室內中的被攪拌材料的流動可以更複雜。且，第二長翼14，是線形翼也可以。且，第二長翼14，是形成非線形的長翼，且，其頂部是形成三個階段的翼片間隙的形狀的方式形成也可以。
且，形成有3枚的攪拌翼14～16的頂部的翼片間隙的大小，是形成第一長翼13的頂部的小翼片間隙S以上且大翼片間隙L以下的大小即可。形成比大翼片間隙L更大的翼片間隙的方式形成攪拌翼14～16的頂部的話，朝轉子部20的周方向的被攪拌材料的短隙量會太過多，其結果，無法對於被攪拌材料加上適切的剪斷力。且，形成比小翼片間隙S更小的翼片間隙的方式形成攪拌翼14～16的頂部的話，被攪拌材料的分配性悪化，其結果，在高溫狀態下將被攪拌材料攪拌的情況時無法獲得良好的品質的攪拌物。
且，在上述實施例中，除了第二長翼14以外的3枚的攪拌翼13、15、16的扭轉角度為22度，但是該扭轉角度是在15度～35度的範圍內的角度即可。如此構成的話，可以確保朝轉子部20的周方向的被攪拌材料的分配、及朝轉子部20的軸方向Z的同材料的流動的平衡。
且，在上述實施例中，雖例示非嚙合型(接線式)的攪拌轉子(攪拌機)，但是本發明，對於一軸型式的攪拌轉子(攪拌機)也可以適用。
[實施例的概要]
將前述實施例整理的話，如以下。
即，前述實施例的攪拌轉子，是可旋轉自如地插通於批式攪拌機的室所具有的攪拌室之內的攪拌轉子，具備轉子部，在外周面具有複數攪拌翼，在其攪拌翼的頂部及形成前述攪拌室的前述室的內面之間形成翼片間隙的方式配置於前述攪拌室內，對於通過前述翼片間隙的被攪拌材料藉由前述攪拌翼賦予剪斷力，前述複數攪拌翼，是包含第一長翼及第二長翼、第一短翼及第二短翼，該第一長翼及第二長翼，是在前述轉子部的軸方向具有比該轉子部的長度的一半長度更大的長度，隨著前述轉子部繞軸的旋轉將被攪拌材料朝可往前述轉子部的軸方向的中央側流動的方向且彼此之間朝相反方向扭曲，該第一短翼及第二短翼，是在前述轉子部的軸方向具有比該轉子部的長度一半的長度更小的長度，隨著前述轉子部繞軸的旋轉將被攪拌材料朝可往前述轉子部的軸方向的中央側流動的方向且彼此之間朝相反方向扭曲，前述第一短翼，是在前述轉子部的旋轉方向被配置於前述第一長翼的後方，在將前述轉子部繞軸心呈平面狀態展開的情況下，在該轉子部的展開形狀上該第一短翼是具有從該轉子部的軸方向的一端側朝該轉子部的軸方向的中央側延伸的展開形狀的線形翼，前述第二短翼，是在前述轉子部的旋轉方向被配置於前述第二長翼的後方，在前述轉子部的展開形狀上該第二短翼是具有從前述轉子部的軸方向的另一端側朝前述轉子部的軸方向的中央側延伸的展開形狀的線形翼，前述第一長翼是具有頂部，該頂部是將由大翼片間隙、及比該大翼片間隙更小的中翼片間隙、及比該中翼片間隙更小的小翼片間隙的組合所構成的三個階段的不同大小的翼片間隙，在與形成前述攪拌室的前述室的內面之間在該第一長翼的長度方向並列的方式形成，前述第二長翼、前述第一短翼及前述第二短翼是各別具有頂部，其是在與形成前述攪拌室的前述室的內面之間形成前述小翼片間隙以上且前述大翼片間隙以下的大小的翼片間隙。
依據此構成，因為1枚的長翼(第一長翼)的頂部是將三個階段的不同大小的翼片間隙在該長翼的長度方向並列的方式形成，並且其他的攪拌翼的頂部，是形成上述長翼的頂部所形成的小翼片間隙以上且大翼片間隙以下的大小的翼片間隙，所以可以一邊對於被攪拌材料加上與習知技術相同的剪斷力，一邊使攪拌室內中的被攪拌材料的流動複雜。即，在此構成中，可以將與習知技術相同的剪斷力施加在被攪拌材料，且促進同材料的分配。其結果，將被攪拌材料在高溫狀態下攪拌的情況時也可以獲得比以往良好的品質的攪拌物。在此，攪拌翼的頂部，是形成於與攪拌翼之中形成攪拌室的室的內面相面對的面的翼片部(也稱為領域部)。且，翼片間隙，是翼片部(攪拌翼的頂部)及形成攪拌室的室內面之間的間隙。
又，在除了第一長翼以外的其他與攪拌翼的頂部相面對的室內面之間形成比前述大翼片間隙更大的翼片間隙的情況時，朝轉子部的周方向的被攪拌材料的短隙量太過多，其結果，無法對於被攪拌材料加上適切的剪斷力。且，在與上述其他的攪拌翼的頂部相面對的室內面之間形成比前述小翼片間隙更小的翼片間隙的情況時，局部的發熱會發生並且材料的分配性會悪化，由此原因，將被攪拌材料在高溫狀態下攪拌的情況時無法獲得良好品質的攪拌物。
且，在上述攪拌轉子中，前述第一長翼的頂部，是將前述三個階段的翼片間隙之中比前述小翼片間隙更大的翼片間隙形成於最接近前述轉子部的軸方向的一端的位置較佳。
在攪拌室之中轉子部的軸方向的端部的周圍的領域中被攪拌材料雖不易流動，但是依據此構成，在其領域，可以促進朝被攪拌材料的周方向的分配(流動)。因此，可防止被攪拌材料的一部分過度溫度上昇使其品質下降。
進一步，在上述攪拌轉子中，前述第一長翼的頂部，是將前述三個階段的翼片間隙之中比前述大翼片間隙更小的翼片間隙形成於最接近前述轉子部的軸方向的中央的位置較佳。
依據此構成，在第一長翼之中最接近轉子部的軸方向的中央部分的周圍，可以確保朝轉子部的軸方向的另一端側的被攪拌材料的流動。因此，在轉子部的周方向可以廣範圍使用從第一長翼被分離配置的第二長翼，對於藉由第一長翼使流動被促進的被攪拌材料有效地施加剪斷力。
進一步，在上述攪拌轉子中，前述第一長翼的頂部，是從前述轉子部的軸方向的一端側朝向前述轉子部的軸方向的中央側，以前述大翼片間隙、前述中翼片間隙、前述小翼片間隙的順序形成翼片間隙較佳。
依據此構成，在轉子部的軸方向的中央側因為形成比較小的翼片間隙，所以可以促進被壓入攪拌室沒多久的被攪拌材料的由轉子部所產生的嚙入並且可以使攪拌室內的被攪拌材料的流動更活潑。
進一步，在上述攪拌轉子中，前述第二長翼，是使位於前述轉子部的軸方向的另一端側的該第二長翼的端部中的扭轉角度是成為45度以上的方式形成較佳。
依據此構成，對於位於攪拌室之中轉子部的軸方向的端部的周圍的被攪拌材料不易流動的領域，可以促進朝被攪拌材料的周方向的分配(流動)。因此，可防止被攪拌材料的一部分過度溫度上昇使其品質下降。
進一步，在上述攪拌轉子中，前述轉子部的軸方向中的前述第一短翼的長度，是前述第一長翼的頂部之中前述三個階段的翼片間隙之中形成位於最接近前述轉子部的軸方向的一端的翼片間隙的部分的前述轉子部的軸方向的長度以上，前述第一短翼的頂部，是在與前述室的內面之間形成有翼片間隙，該翼片間隙的大小是前述第一長翼中的最接近前述轉子部的軸方向的一端地形成的翼片間隙以下較佳。
依據此構成，可以防止藉由位於第一長翼之中轉子部的軸方向的一端附近的部分在轉子部的周方向被分配的被攪拌材料，只是短隙(Short Pass)地通過由第一短翼的頂部形成的翼片間隙朝轉子部的周方向。即，在此構成中，對於藉由位於第一長翼之中轉子部的軸方向的一端附近的部分在轉子部的周方向被分配被攪拌材料，可以藉由第一短翼有效地施加剪斷力。其結果，可以提高被攪拌材料的攪拌效果。
進一步，在上述攪拌轉子中，在前述轉子部的展開形狀上，前述第二長翼是形成非線形翼，該非線形翼具有從該轉子部的軸方向的另一端側隨著朝向該轉子部的軸方向的中央側使扭轉角度漸減的展開形狀，前述第一長翼、前述第一短翼及前述第二短翼，是使扭轉角度成為15度以上35度以下的方式各別形成較佳。
依據此構成，使用第二長翼，可以促進朝轉子部的周方向的被攪拌材料的分配。因此，從習知可攪拌的低溫域至習知充分的攪拌困難的高溫域為止可攪拌的材料的溫度域可以變廣，在該廣範圍的材料的溫度域可以提高攪拌後的攪拌物的品質。
進一步，在上述攪拌轉子，前述第二長翼、前述第一短翼及前述第二短翼之中至少1個攪拌翼的頂部，是將包含前述大翼片間隙、前述中翼片間隙及前述小翼片間隙的複數階段的不同的大小的翼片間隙在其攪拌翼的長度方向並列的方式形成較佳。
且，前述實施例的批式攪拌機，是具備一對上述任一的結構的攪拌轉子，該兩攪拌轉子是彼此之間不嚙合的方式被配置的非嚙合型的批式攪拌機。
依據此批式攪拌機，將被攪拌材料在高溫狀態下攪拌的情況時也可以獲得比以往良好的品質的攪拌物。
進一步，前述實施例的材料攪拌方法，是藉由上述的批式攪拌機，將摻合了二氧化矽及有機矽烷偶合劑的被攪拌材料攪拌者。
依據此構成，藉由攪拌二氧化矽被多量添加(摻合)的被攪拌材料所獲得的攪拌物的品質可以比以往提高。
1‧‧‧攪拌機
2‧‧‧攪拌室
3‧‧‧室
4，5‧‧‧攪拌轉子
6‧‧‧漏槽
7‧‧‧材料供給筒
8‧‧‧浮吊重錘
9‧‧‧空壓汽缸
10‧‧‧活塞
11‧‧‧活塞桿
12‧‧‧卸料門
13~16‧‧‧攪拌翼
13a‧‧‧低位翼片部
13b‧‧‧中位翼片部
13c‧‧‧高位翼片部
14a‧‧‧頂部
15a‧‧‧頂部
16a‧‧‧頂部
20‧‧‧轉子部
21‧‧‧軸部
[第1圖]具備本發明的一實施例的攪拌轉子的批式攪拌機的正面剖面圖。
[第2圖]第1圖所示的攪拌轉子的前視圖。
[第3圖]將第2圖所示的攪拌轉子在A方向所見的箭頭視圖。
[第4圖]在第2圖所示的攪拌轉子的B方向所見的箭頭視圖。
[第5圖]第1圖所示的攪拌轉子之中的轉子部的繞著軸心周圍的展開圖。
[第6圖]第5圖的C部的擴大圖。
[第7圖]顯示第2圖所示的本發明的一實施例的攪拌轉子及比較例的攪拌轉子的被攪拌材料的攪拌結果的圖表。
4．．．攪拌轉子
13～16．．．攪拌翼
13a．．．低位翼片部
13b．．．中位翼片部
13c．．．高位翼片部
14a．．．頂部
15a．．．頂部
16a．．．頂部
20．．．轉子部
21．．．軸部

Claims (7)

  1. 一種攪拌轉子，是可旋轉自如地插通於批式攪拌機的室所具有的攪拌室之內的攪拌轉子，具備轉子部，在外周面具有複數攪拌翼，在其攪拌翼的頂部及形成前述攪拌室的前述室的內面之間形成翼片間隙的方式配置於前述攪拌室內，對於通過前述翼片間隙的被攪拌材料藉由前述攪拌翼賦予剪斷力，前述複數攪拌翼，是包含第一長翼及第二長翼、第一短翼及第二短翼，該第一長翼及第二長翼，是在前述轉子部的軸方向具有比該轉子部的長度的一半的長度更大的長度，隨著前述轉子部繞軸的旋轉將被攪拌材料朝可往前述轉子部的軸方向的中央側流動的方向且彼此之間朝相反方向扭曲，該第一短翼及第二短翼，是在前述轉子部的軸方向具有比該轉子部的長度的一半的長度更小的長度，隨著前述轉子部繞軸的旋轉將被攪拌材料朝可往前述轉子部的軸方向的中央側流動的方向且彼此之間朝相反方向扭曲，前述第一短翼，是在前述轉子部的旋轉方向被配置於前述第一長翼的後方，在將前述轉子部繞軸心呈平面狀態展開的情況下，在該轉子部的展開形狀上該第一短翼是具有從該轉子部的軸方向的一端側朝該轉子部的軸方向的中央側延伸的展開形狀的線形翼，前述第二短翼，是在前述轉子部的旋轉方向被配置於前述第二長翼的後方，在前述轉子部的展開形狀上該第二短翼是具有從前述轉子部的軸方向的另一端側朝前述轉子 部的軸方向的中央側延伸的展開形狀的線形翼，前述第二長翼，是使位於前述轉子部的軸方向的另一端側的該第二長翼的端部中的扭轉角度是成為45度以上的方式形成，前述第一長翼是具有頂部，該頂部是將由扭轉角度形成為15度以上35度以下且對於攪拌室的內徑的比率成為0.0250~0.1000的大翼片間隙、及比該大翼片間隙更小且前述比率成為0.0100~0.0500的中翼片間隙、及比該中翼片間隙更小且前述比率成為0.0025~0.0250的小翼片間隙的組合所構成的三個階段的不同大小的翼片間隙，在與形成前述攪拌室的前述室的內面之間在該第一長翼的長度方向並列的方式形成，前述第二長翼、前述第一短翼及前述第二短翼是各別具有頂部，其是在與形成前述攪拌室的前述室的內面之間形成前述小翼片間隙以上且前述大翼片間隙以下的大小的翼片間隙，前述第一長翼的頂部，是從前述轉子部的軸方向的一端側朝向前述轉子部的軸方向的中央側，以前述大翼片間隙、前述中翼片間隙、前述小翼片間隙的順序，或是以前述大翼片間隙、前述小翼片間隙、前述中翼片間隙的順序，或是以前述中翼片間隙、前述大翼片間隙、前述小翼片間隙的順序，形成使翼片間隙出現的形狀，前述轉子部的軸方向中的前述第一短翼的長度，是前述第一長翼的頂部之中前述三個階段的翼片間隙之中形成 位於最接近前述轉子部的軸方向的一端的翼片間隙的部分的前述轉子部的軸方向的長度以上，前述第一短翼的頂部，是在與前述室的內面之間形成有翼片間隙，該翼片間隙的大小是前述第一長翼中的最接近前述轉子部的軸方向的一端地形成的翼片間隙以下。
  2. 如申請專利範圍第1項的攪拌轉子，其中，前述第一長翼的頂部，是將前述三個階段的翼片間隙之中比前述小翼片間隙更大的翼片間隙形成於最接近前述轉子部的軸方向的一端的位置。
  3. 如申請專利範圍第1項的攪拌轉子，其中，前述第一長翼的頂部，是將前述三個階段的翼片間隙之中比前述大翼片間隙更小的翼片間隙形成於最接近前述轉子部的軸方向的中央的位置。
  4. 如申請專利範圍第1項的攪拌轉子，其中，在前述轉子部的展開形狀上，前述第二長翼是形成非線形翼，該非線形翼具有從該轉子部的軸方向的另一端側隨著朝向該轉子部的軸方向的中央側使扭轉角度漸減的展開形狀，前述第一短翼及前述第二短翼，是使扭轉角度成為15度以上35度以下的方式各別形成。
  5. 如申請專利範圍第1項的攪拌轉子，其中，前述第二長翼、前述第一短翼及前述第二短翼之中至少1個攪拌翼的頂部，是將包含前述大翼片間隙、前述中翼片間隙及前述小翼片間隙的複數階段的不同大小的翼片間隙在其攪拌翼的長度方向並列的方式形成。
  6. 一種批式攪拌機，是非嚙合型的批式攪拌機，具備一對如申請專利範圍第1~5項中的任一項的攪拌轉子，該兩攪拌轉子是彼此之間不嚙合的方式被配置。
  7. 一種材料攪拌方法，是藉由如申請專利範圍第6項的批式攪拌機，將摻合了二氧化矽及有機矽烷偶合劑的被攪拌材料攪拌。
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