TWI619590B - 混煉裝置及混煉方法 - Google Patents

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Akiyoshi Kobayashi
Shigeyuki Fujii
Takafumi Sameshima
Hiroshi Shimizu
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Toshiba Machine Co Ltd
Hsp Tech Inc
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Abstract

本發明是在於提供一種混煉技術,其在對材料的熔融處理、以熔融材料作為原料的混煉處理、所產生之混煉物的吐出處理中,藉由連續地搬運處理對象物,而能夠達成一定品質之混煉物的完全連續生產。
本發明的混煉裝置,係具有:將材料熔融的處理機(2)及吐出混煉物的擠壓機(3),該擠壓機,具備有將原料一邊混煉同時搬運的螺旋桿(21)。螺旋桿,具有以直線狀的軸線為中心進行旋轉的螺旋桿本體。於螺旋桿本體,設有複數個處所的搬運部和障壁部和通路。並於至少1個處所中,通路,是設在螺旋桿本體的內部,且具有入口及出口。入口及出口,是在螺旋桿本體的外周面呈開口。入口,供藉由障壁部使壓力昇高的原料流入。通路,是以使從入口流入的原料可朝向出口流通之方式所構成。出口,是位在從入口朝向軸向方向離開的位置。

Description

混煉裝置及混煉方法
本發明,是關於混煉裝置及其混煉方法,該混煉裝置,係具備有:對混合後的原料一面施加剪力作用及伸長作用,同時將該原料予以混煉的擠壓機。
例如,使用螺旋桿的旋轉數設定為300rpm左右的擠壓機,在將已混合複數種非相容性(non-compatibility)之樹脂的原料予以混煉之情形時,必須添加與混合成分之一方或是雙方具有親和性或接著性的相容劑(compatibilizer)。然而,即使使用了相容化劑,由於混合成分在分子階層並沒有相互溶解,故要提高藉由擠壓機所形成之被混煉物的性能或功能上自然有其限度。
為了消除如此的問題,在以往乃開發出高剪力成形裝置,在完全不添加如相容劑的添加劑下,得以形成具有如下構造的混煉物:在以一方的高分子成分作為基材母體的情況下,將另一方之高分子成分的分散相尺寸控制在300nm以下的微觀性構造、或者是使雙方的高分子成分在微觀下具有相互接連的構造。
於專利文獻1所揭示的批次式高剪力成形裝置,係具備有:收容在擠壓缸內的反饋型螺旋桿。該螺旋桿,係具有:使已混合非相容性樹脂的原料可在螺旋桿的內部充分地予以混煉的構造。
具體上,螺旋桿,係具有沿著原料的搬運方向之直線狀的軸線,併以該軸線為中心在擠壓缸內部進行旋轉的方式所構成。於螺旋桿的外周面,形成有:用以將從螺旋桿之一端部所供給的原料朝向螺旋桿的軸向方向進行搬運之呈螺旋狀的螺紋刮板。藉由螺紋刮板所搬運的原料,是被封閉進入於:螺旋桿的前端面與將擠壓缸的開口端予以閉塞的密封構件之間的間隙中。
再者,螺旋桿,於其大致中心部具有內徑為1mm至5mm左右的孔。孔,是沿著螺旋桿的軸線方向而延伸。孔的上游端,是在螺旋桿的前端面朝向上述間隙呈開口。孔的下游端,是被分歧成二股狀地開口於螺旋桿之一端部的外周面。
因此,被封閉進入間隙的原料,是隨著螺旋桿的旋轉而從孔的上游端流入孔內,並且從孔的下游端返回到螺旋桿之基端的外周面。已返回後的原料,再次藉由螺紋刮板而朝向間隙被搬運。
如此地藉由將螺旋桿製成反饋型,被供給至該螺旋桿的原料,在由螺紋刮板所搬運的過程中承受剪力作用,並且在通過孔內的過程中受到伸長作用。其結果,在高剪力之下使原料的混煉程度被強化。因而可以取得使原料的高 分子成分被奈米分散化,且在微觀下具有分散構造的混煉物。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際專利公開案號WO2010/061872號冊子
[專利文獻2]日本特開第2011-20341號公報
然而,在專利文獻1的裝置中,將被供給至擠壓缸內的原料,從螺旋桿的後端輸送至前端的間隙之後,再從該間隙返回到螺旋桿的後端之所謂反覆循環處理。不過,再此種循環處理中,使一定量的原料循環地混煉,然後使其混煉物吐出後,再次進行混煉。因此,並無法連續性地吐出一定量以上的混煉物。
再者,於專利文獻2中,揭示出混煉機具備有:對一定量的被混煉物進行混煉的混煉部、以及用以蓄積混煉後之被混煉物的流動體的暫存部。從混煉部至暫存部,是使混煉後之一定量的流動體被供給而蓄積。所蓄積的流動體,是從暫存部被連續地吐出。
在專利文獻2的混煉機中,是預先使預定量之被混煉物的流動體已蓄積於暫存部之狀態下,以使其所蓄積之流 動體沒有枯竭之方式來控制流動體從暫存部的吐出。亦即,利用縮減來自暫存部之流動體的吐出量,使該流動體,在直到下一次流動體從混煉部被供給為止的期間,以目前時間點下尚蓄積於暫存部之流動體的殘存量的範圍內,可連續地被吐出。
但是,專利文獻2的吐出控制,是將從混煉部被間歇性所供給的流動體暫時性地蓄積於暫存部之後,在其蓄積量的範圍內,使該流動體每次少量且以定量進行吐出者,而並非是從混煉至吐出的過程中使流動體連續性搬運者。換言之,專利文獻2的吐出控制,只不過控制成在表觀上,使流動體像是連續地吐出而已,且由於從混煉至吐出的過程中使流動體停滯之處理為不可欠缺者,因此是無法完全連續生產流動體。其結果,在專利文獻2的混煉機,是無法將一定量以上的流動體連續性地吐出。
再者,在專利文獻2的混煉機中,由於是將被混煉物的流動體暫時性地蓄積於暫存部,所以也會有受到該蓄積時間的長短,而造成蓄積於暫存部之流動體的物性變化之虞。
連續性所吐出的流動體,應當維持一定的品質,一旦涵蓋其全長乃至整體被要求要有相同的物性而卻有物性已變化的流動體混入之情形時,就會在該流動體之中有物性不同的部分混在其中。如此一來,就會造成難以使所吐出之流動體的品質維持於一定。
在此,本發明的目的,是在於提供一種混煉技術,其 在包含:對材料的熔融處理、以熔融材料作為原料的混煉處理、所產生之混煉物的吐出處理等所有的處理中,在不使該處理對象物停滯地進行連續性搬運下,能夠達成一定品質之混煉物的完全連續生產。
為了達成上述目的,本發明的混煉裝置,係具備:處理機,其係能夠連續地將材料熔融,並且進行混合;擠壓機,其係以藉由上述處理機所熔融的上述材料作為原料,連續地將藉由混煉該原料所產生的混煉物予以吐出;上述擠壓機,具備有將原料一邊混煉同時搬運的螺旋桿,上述螺旋桿,具有以沿著原料之搬運方向的直線狀軸線為中心進行旋轉的螺旋桿本體,於上述螺旋桿本體,是及於複數個處所地設置:搬運原料的搬運部、限制原料之搬運的障壁部、以及使原料流通的通路,並於其中的至少1個處所中,上述通路,是設置於上述螺旋桿本體的內部,且具有入口及出口;上述入口,是藉由上述障壁部以供搬運受限制而使壓力昇高的原料流入之方式,在上述搬運部中之上述螺旋桿本體的外周面呈開口;上述通路,是以使從上述入口流入的原料可朝向上述出口流通之方式所構成,並且上述出口,是位在從上述入口朝向軸向方向離開的位置,並在上述螺旋桿本體的外周面呈開口。
本發明的混煉方法,是於處理機中,連續地將材料熔融並且混合,於擠壓機中,以熔融後的上述材料作為原 料,藉由螺旋桿將混煉該原料所產生的混煉物連續地吐出,上述螺旋桿,係具有:以沿著原料的搬運方向之直線狀的軸線為中心進行旋轉的螺旋桿本體,並於上述螺旋桿本體的內部設有供原料流通之通路的混煉方法,且將上述混煉物連續地吐出之期間,於上述擠壓機中,沿著上述螺旋桿本體的外周面被搬運的上述原料,係在流通過上述通路之後,返回至上述螺旋桿的外周面。
根據本發明,在包含:對材料的熔融處理、以熔融材料作為原料的混煉處理、所產生之混煉物的吐出處理等所有的處理中,是可以實現:在不使該處理對象物停滯地進行連續性搬運下,能夠達成一定品質之混煉物的完全連續生產的混煉技術。
1‧‧‧高剪力加工裝置(混煉裝置)
2‧‧‧第1擠壓機(處理機)
3‧‧‧第2擠壓機
4‧‧‧第3擠壓機(脫泡機)
6‧‧‧機筒
7a、7b、21‧‧‧螺旋桿
9、34‧‧‧供給口
20‧‧‧機筒
23‧‧‧排氣螺旋桿
25‧‧‧排氣口
27‧‧‧頭部
36a‧‧‧吐出口
37、161‧‧‧螺旋桿本體
38‧‧‧旋轉軸
39‧‧‧筒體
40‧‧‧第1軸部
41‧‧‧第2軸部
42‧‧‧接頭部
43‧‧‧擋止部
44‧‧‧第1軸環
45a、45b‧‧‧鍵
51‧‧‧第2軸環
53‧‧‧搬運路徑
54、81、101‧‧‧搬運部
55‧‧‧障壁部
56、57、58、84、86、105、107、110、111、112、122‧‧‧螺紋刮板
60、88、115、132、142、152、164‧‧‧通路
103‧‧‧循環部
A‧‧‧原料吐出方向
B、C、D‧‧‧原料投入指向
O1、O2‧‧‧軸線
第1圖,是概略性地顯示第1實施形態之連續式高剪力加工裝置(混煉裝置)的立體圖。
第2圖,是在第1實施形態所使用之第1擠壓機的斷面圖。
第3圖,是顯示於第1實施形態中,第1擠壓機的兩根螺旋桿相互齧合之狀態的立體圖。
第4圖,是在第1實施形態所使用之第3擠壓機的斷面圖。
第5圖,是在第1實施形態所使用之第2擠壓機的斷面圖。
第6圖,是第1實施形態中之第2擠壓機的斷面圖,其共同以斷面顯示機筒及螺旋桿。
第7圖,是在第1實施形態所使用之螺旋桿的側面圖。
第8圖,是沿著第6圖之F8-F8線的斷面圖。
第9圖,是沿著第6圖之F9-F9線的斷面圖。
第10圖,是顯示在第1實施形態中,相對於螺旋桿之原料的流動方向的側面圖。
第11圖,是第1實施形態中之第2擠壓機的斷面圖,其概略性地顯示螺旋桿旋轉時之原料的流動方向。
第12圖,是在第2實施形態所使用之第2擠壓機的斷面圖。
第13圖,是在第3實施形態所使用之第2擠壓機的斷面圖。
第14圖,是第3實施形態中,同以斷面顯示機筒及螺旋桿之第2擠壓機的斷面圖。
第15圖,是沿著第14圖之F15-F15線的斷面圖。
第16圖,是在第3實施形態所使用之筒體的立體圖。
第17圖,是顯示在第3實施形態中,相對於螺旋桿之原料的流動方向的側面圖。
第18圖,是第3實施形態中之第2擠壓機的斷面 圖,為概略性地顯示螺旋桿旋轉時之原料的流動方向。
第19圖,是在第4實施形態所使用之第2擠壓機的斷面圖。
第20圖,是第4實施形態中之第2擠壓機的斷面圖,其共同以斷面顯示機筒及螺旋桿。
第21圖,是在第4實施形態所使用之螺旋桿的立體圖。
第22圖,是沿著第20圖之F22-F22線的斷面圖。
第23圖,是在第4實施形態所使用之筒體的立體圖。
第24圖,是第23圖所示之筒體的橫向斷面圖。
第25圖,是顯示在第4實施形態所使用之筒體的其他構成例的立體圖。
第26圖,是顯示第4實施形態中,相對於螺旋桿之原料的流動方向的側面圖。
第27圖,是第4實施形態中之第2擠壓機的斷面圖,為概略性地顯示螺旋桿旋轉時之原料的流動方向。
第28圖,是第5實施形態之第1擠壓機的斷面圖。
第29圖,是第6實施形態之第2擠壓機的斷面圖。
第30圖,是第7實施形態之第2擠壓機的斷面圖。
第31圖,是第8實施形態之第2擠壓機的斷面圖。
第32圖,是第9實施形態之第2擠壓機的斷面圖。
[第1實施形態]
以下,對於第1實施形態關於,參照第1圖至第11圖進行說明。
第1圖,是概略性地顯示第1實施形態之連續式高剪力加工裝置(混煉裝置)1的構成。高剪力加工裝置1,係具備有:第1擠壓機(處理機)2、第2擠壓機3、以及第3擠壓機(脫泡機)4。第1擠壓機2、第2擠壓機3、以及第3擠壓機4,為相互直線排列而接連。
第1擠壓機2,例如是用以將二種非相容性之樹脂等的材料進行預備性混煉、熔融的處理機。在此,作為二種的樹脂者,可使用聚碳酸酯樹脂(PC)及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。此等樹脂,例如是以粒狀的狀態供給至第1擠壓機2。
在本實施形態中,為了強化樹脂之混煉與熔融的程度,作為第1擠壓機2者是使用同方向旋轉型的雙軸混煉機。第2圖及第3圖,為揭示雙軸混煉機的一例。雙軸混煉機,係具備有機筒6、以及於機筒6的內部所容納的兩根螺旋桿7a、7b。機筒6,是包含:具有組合二個圓筒之形狀的擠壓缸部8。上述樹脂,是從設置在機筒6之一端部的供給口9連續性地被供給到擠壓缸部8。再者,機筒6,係內藏有用以熔融樹脂的加熱器。
螺旋桿7a、7b,是以相互齧合的狀態被容納在擠壓缸部8。螺旋桿7a、7b,是接受到從沒有圖示出之馬達所傳遞的力矩而相互地朝向同方向旋轉。如第3圖所示,螺 旋桿7a、7b,係分別具備有:進給部11、混煉部12、以及泵送部13。進給部11、混煉部12、以及泵送部13,是沿著螺旋桿7a、7b的軸向排列於一列。
進給部11,係具有扭轉成螺旋狀的螺紋刮板14。螺旋桿7a、7b的螺紋刮板14,是以相互齧合的狀態下進行旋轉,並且將所供給的二種樹脂從供給口9朝向混煉部12進行搬運。
混煉部12,係具有排列於螺旋桿7a、7b之軸向上的複數個碟盤15。螺旋桿7a、7b的碟盤15,是以相互相向的狀態進行旋轉,並且對從進給部11所送進的樹脂進行預備性混煉。被混煉後的樹脂,係藉由螺旋桿7a、7b的旋轉而送入泵送部13。
泵送部13,係具有扭轉成螺旋狀的螺紋刮板16。螺旋桿7a、7b的螺紋刮板16,係在相互齧合的狀態下進行旋轉,並且,將預備性混煉後的樹脂從機筒6的吐出端擠壓出。
依據如此的雙軸混煉機,被供給至螺旋桿7a、7b之進給部11的樹脂,是受到:藉由伴隨著螺旋桿7a、7b的旋轉所產生的剪切力發熱、以及加熱器的熱而熔融。使得藉由在雙軸混煉機之預備性的混煉所熔融的樹脂,構成被混合的原料。原料,如第1圖中之箭頭A所示,是從機筒6的吐出端被連續地供給至第2擠壓機3。
再者,藉由將第1擠壓機2作為雙軸混煉機而構成,不僅使樹脂熔融,也對該樹脂施加剪力作用。因此,原料 在被供給至第2擠壓機3之時點,該原料是藉由在第1擠壓機2之預備性的混煉所熔融而保持最適度的黏度。又,藉由將第1擠壓機2作為雙軸混煉機而構成,連續地對第2擠壓機3供給原料時,可以在每單位時間下,安定地供給預定量的原料。因此,可以減輕正式將原料混煉之第2擠壓機3的負擔。
第2擠壓機3,此一構成要素是用以產生:使原料的高分子成分在微觀下具有奈米分散化之分散構造的混煉物。在本實施形態中,是使用單軸擠壓機來作為第2擠壓機3。單軸擠壓機,係具備有:機筒20、以及一根螺旋桿21。螺旋桿21,是具有對熔融後的原料反覆地施加剪力作用及伸長作用的功能。有關包含螺旋桿21之第2擠壓機3的構成,將於後詳細說明之。
第3擠壓機4,此一構成要素是用以將被包含在從第2擠壓機3所吐出之混煉物中的氣體成分予以抽引並去除。在本實施形態中,是使用單軸擠壓機來作為第3擠壓機4。如第4圖所示,單軸擠壓機,是具備有:機筒22、以及被容納於機筒22的一根排氣螺旋桿23。機筒22,是包含有筆直的圓筒狀擠壓缸部24。從第2擠壓機3所擠壓出的混煉物,是從沿著擠壓缸部24之軸向的一端部連續性地被供給至擠壓缸部24。
機筒22,具備有排氣口25。排氣口25,是在沿著擠壓缸部24之軸向的中間部呈開口,並且接連於真空泵26。再者,機筒22之擠壓缸部24的另一端部,是由頭部 27所閉塞著。頭部27,是具備有用以使混煉物吐出的吐出口28。
排氣螺旋桿23,是容納於擠壓缸部24。排氣螺旋桿23,是承受來自於沒有圖示出之馬達所傳達的力矩而朝單方向旋轉。排氣螺旋桿23,具備有螺旋狀扭轉的螺紋刮板29。螺紋刮板29,是與排氣螺旋桿23一體地旋轉,並且將被供給至擠壓缸部24的混煉物連續地朝向頭部27進行搬運。
混煉物,在被搬運至與排氣口25相對應的位置時,受到真空泵26的真空壓力。亦即,藉由真空泵將擠壓缸部24內抽引成負壓,藉此,連續地將含混在混煉物中的氣態物質或其他揮發性成分從混煉物中抽引並去除。去除掉氣態物質或其他揮發性成分的混煉物,從頭部27的吐出口28連續地吐出至高剪力加工裝置1的外部。
其次,對第2擠壓機3詳細地說明。
如第5圖及第6圖所示,第2擠壓機3的機筒20,為筆直的筒狀,且被配置呈水平。機筒20,是被分割為複數個機筒部件單元31。
各機筒部件單元31,是具備有圓筒狀的貫通孔32。機筒部件單元31,是使各個貫通孔32以連續為同軸狀之方式呈一體性地結合。機筒部件單元31的貫通孔32,相互協同動作地將圓筒狀的擠壓缸部33限制在機筒20的內部。擠壓缸部33,是朝向機筒20的軸向延伸。
供給口34是形成在沿著機筒20之軸向的一端部。供 給口34,為連通於擠壓缸部33,並且由第1擠壓機2所混合後的原料被連續地供給至該供給口34。
機筒20,具備沒有圖示出的加熱器。加熱器,是用以調整機筒20的溫度以使機筒20的溫度成為最適合於原料混煉的值。再者,機筒20,係具備有可供例如水或油般之冷媒流動的冷媒通路35。冷媒通路35,是以圍住擠壓缸部33之方式而配置。冷媒,是在機筒20的溫度超過預先所決定的上限值時便沿著冷媒通路35流動,強制地冷卻機筒20。
沿著機筒20之軸向的另一端部,是由頭蓋部36所閉塞住。頭蓋部36,係具備有吐出口36a。吐出口36a,是相對於供給口34位在沿著機筒20之軸向的相反側位置,並且接連於第3擠壓機4。
如第5圖至第7圖所示,螺旋桿21,具備有螺旋桿本體37。本實施形態的螺旋桿本體37,是由一根旋轉軸38、以及複數個圓筒狀的筒體39所構成。
旋轉軸38,係具備有第1軸部40及第2軸部41。第1軸部40,是位在:作為機筒20的一端部側之旋轉軸38的基端位置。第1軸部40,是包含接頭部42及擋止部43。接頭部42,是經由沒有圖示出的聯結器而連結於如馬達般的驅動源。擋止部43,是設成與接頭部42為同軸狀。擋止部43,其外徑比接頭部42還大。
第2軸部41,是從第1軸部40之擋止部43的端面呈同軸狀地延伸。第2軸部41,係具有可及於機筒20之 大致全長的長度,並且具有與頭蓋部36相互對向的前端。將第1軸部40及第2軸部41予以同軸狀地貫通之筆直的軸線O1,係水平地延伸於旋轉軸38的軸向方向。
第2軸部41,為外徑比擋止部43還小的實心圓柱狀。如第8圖及第9圖所示,於第2軸部41的外周面安裝有一對鍵45a、45b。鍵45a、45b,是在第2軸部41之周方向上相差180°的位置朝向第2軸部41的軸向延伸。
如第6圖至第9圖所示,各筒體39,是使其第2軸部41以同軸狀地貫通之方式所構成。於筒體39的內周面形成有一對鍵槽49a、49b。鍵槽49a、49b,是在筒體39的周方向上相差180°的位置朝向筒體39的軸向方向延伸。
筒體39,是在使鍵槽49a、49b配合第2軸部41之鍵45a、45b的狀態下,從第2軸部41的前端方向插入到第2軸部41之上。在本實施形態中,在最初插入於第2軸部41之上的筒體39與第1軸部40之擋止部43的端面之間,中介有第1軸環44。再者,將全部的筒體39插入於第2軸部41之上後,使固定螺絲52中介第2軸環51而螺鎖固定於第2軸部41的前端面。
藉由該螺鎖鎖入,所有的筒體39,是在第1軸環44與第2軸環51之間朝向第2軸部41的軸向方向被鎖緊,而使相鄰筒體39的端面沒有間隙地緊貼著。
此時,全部的筒體39為呈同軸狀地被結合在第2軸部41上,使該各筒體39與旋轉軸38被組裝成為一體的 狀態。藉此,使各筒體39與旋轉軸38一起以軸線O1為中心旋轉,亦即,能夠使螺旋桿本體37以軸線O1為中心進行旋轉。
在此狀態下,各筒體39,是成為限定螺旋桿本體37之外徑D1(請參照第8圖)的構成要素。亦即,沿著第2軸部41結合成同軸狀的各筒體39,其外徑D1相互設定成相同。螺旋桿本體37(各筒體39)的外徑D1,為通過旋轉軸38之作為旋轉中心的軸線O1所限制的直徑。
藉此,構成為節段式的螺旋桿21,其螺旋桿本體37(各筒體39)的外徑D1為一定值。節段式的螺旋桿21,是可以以自由的順序及組合方式將複數個螺旋桿單元部件沿著旋轉軸38(亦即,第2軸部41)予以保持。作為螺旋桿單元部件者,例如可以將至少後述的螺紋刮板56、57、58的一部分所形成的筒體39,限定作為1個螺旋桿單元部件。
如此地,藉由將螺旋桿21節段化,例如,對於該螺旋桿21的規格變更、或調整、或者保養或維修,可以使其便利性顯著地提升。
又,在本實施形態中,圓筒狀的筒體39,並不限定於是藉由鍵45a、45b而固定在旋轉軸38者。例如,取代鍵45a、45b,亦可以使用如第2圖所示的花鍵來將筒體39固定於旋轉軸38。
再者,節段式的螺旋桿21,是被同軸狀地容納在機筒20的擠壓缸部33。具體而言,由沿著旋轉軸38(第2 軸部41)被保持之複數個螺旋桿單元部件所成的螺旋桿本體37,是能夠旋轉地被容納於擠壓缸部33。在此狀態下,旋轉軸38的第1軸部40(接頭部42、擋止部43),是從機筒20的一端部突出至機筒20的外部。
再者,於此狀態下,在沿著螺旋桿本體37之周方向的外周面,與擠壓缸部33的內周面之間,形成有用以搬運原料的搬運路徑53。搬運路徑53,其沿著擠壓缸部33之徑向的斷面形狀為圓環狀,且沿著擠壓缸部33朝向軸向方向延伸。
在本實施形態中,螺旋桿21,當承受到來自驅動源的力矩時,如第5圖中的箭頭所示,從該螺旋桿21的基端側所觀察為朝向逆時鐘方向地進行左旋轉。此時,螺旋桿21的旋轉數,以設為600rpm~3000rpm為佳。
如第5圖至第7圖所示,螺旋桿本體37,係具有:用以搬運原料的複數個搬運部54、59、及用以限制原料流動的複數個障壁部55。亦即,在與機筒20的一端部對應之螺旋桿本體37的基端,配置有障壁部55,在與機筒20的另一端部對應之螺旋桿本體37的前端,配置有吐出用搬運部59。再者,於障壁部55與搬運部59之間,搬運部54與障壁部55是從螺旋桿本體37的基端朝向前端,交互地配置於軸向方向。
又,機筒20的供給口34,是朝向配置在螺旋桿本體37之基端側的搬運部54呈開口。
各搬運部54,係具有呈螺旋狀扭轉的螺紋刮板56。 螺紋刮板56,是從沿著筒體39之周方向的外周面朝向搬運路徑53突出,螺紋刮板56,在螺旋桿21進行左旋轉時,是以使原料從螺旋桿本體37的前端朝向基端搬運之方式進行扭轉。亦即,螺紋刮板56,是以使螺紋刮板56的扭轉方向為與左螺紋相同之方式向左扭轉。
再者,吐出用搬運部59,係具備有扭轉成螺旋狀的螺紋刮板58。螺紋刮板58,是從沿著筒體39之周方向的外周面朝向搬運路徑53突出。螺紋刮板58,在螺旋桿21進行左旋轉時,是以將原料從螺旋桿本體37的基端朝向前端搬運之方式扭轉。亦即,螺紋刮板58,是以該螺紋刮板58的扭轉方向為與右螺紋相同之方式向右扭轉。
各障壁部55,係具有扭轉成螺旋狀的螺紋刮板57。螺紋刮板57,是從沿著筒體39之周方向的外周面朝向搬運路徑53突出。螺紋刮板57,於螺旋桿21進行左旋轉時,是以將原料從螺旋桿本體37的基端朝向前端搬運之方式進行扭轉。換言之,螺紋刮板57,是以螺紋刮板57的扭轉方向為與右螺紋相同之方式向右扭轉。
各障壁部55之螺紋刮板57的扭轉間距,是設定成與搬運部54、59之螺紋刮板56、58的扭轉間距相同、或是設定成比其還小。再者,在螺紋刮板56、57、58的頂部與機筒20的擠壓缸部33的內周面之間,被確保有些微間隙。
此情形時,障壁部55的外徑部(螺紋刮板57的頂部),與擠壓缸部33的內周面之間的間隙,以設定為 0.1mm以上且2mm以下的範圍為佳。更佳為將該間隙,設定在0.1mm以上且0.7mm以下的範圍。藉此,可以確實地限制會有原料通過該間隙而被搬運的情形。
又,螺旋桿本體37的軸向方向,為螺旋桿本體37的長邊方向,換言之,也可以換說是螺旋桿21的長邊方向。
在此,沿著螺旋桿本體37的軸向方向之搬運部54、59的長度,例如可因應原料的種類、原料的混煉程度、每單位時間之混煉物的生產量等而適切地設定。所謂搬運部54、59,雖是指至少在筒體39的外周面形成有螺紋刮板56、58的區域,但並非是特定在螺紋刮板56、58的始點與終點之間的區域者。
換言之,筒體39的外周面當中,在脫離螺紋刮板56、58的區域,亦會有被視為搬運部54、59的情形。例如,在與具有螺紋刮板56、58之筒體39相鄰位置處配置有圓筒狀的間隔物或圓筒狀的軸環之情形時,該間隔物或軸環亦可被包含在搬運部54、59中。
再者,沿著螺旋桿本體37之軸向方向的障壁部55的長度,例如可因應原料的種類、原料的混煉程度、每單位時間之混煉物的生產量等而適切地設定。障壁部55,是具有用以阻擋由搬運部54所輸送之原料的流動的功能。亦即,障壁部55,是在原料之搬運方向的下游側與搬運部54相鄰,並且是以用來妨礙:由搬運部54所輸送之原料通過螺紋刮板57的頂部與擠壓缸部33的內周面之間的 間隙之方式所構成。
再者,於上述的螺旋桿21中,各螺紋刮板56、57、58,是從具有相互相同之外徑D1的複數個筒體39的外周面朝向搬運路徑53突出。因此,沿著筒體39之周方向的外周面,為界定出螺旋桿21的谷徑。螺旋桿21的谷徑,是及於螺旋桿21之全長地保持在一定值。
如第5圖至第7圖、及第10圖所示,螺旋桿本體37,係具有在螺旋桿本體37的內部朝向軸向方向延伸的複數條通路60。通路60,在以一個障壁部55與夾隔著該障壁部55的兩個搬運部54來作為一個單元時,是跨及於此等一組的搬運部54的筒體39及障壁部55的筒體39之間而形成。
此時,通路60,是沿著螺旋桿本體37的軸向方向,以預定的間隔(例如,等間隔)排列。而且,在沿著螺旋桿本體37之軸向方向的中間部分,延伸於螺旋桿本體37之軸向方向的四個通路60是在螺旋桿本體37的周方向上存在有90°的間隔而排列著。
再者,通路60,是在筒體39的內部中,偏心於旋轉軸38的軸線O1。換言之,通路60,是脫離於軸線O1,並在螺旋桿本體37進行旋轉時是繞著軸線O1周圍進行公轉。
如第8圖及第9圖所示,通路60,例如是具有圓形之斷面形狀的孔。該孔的內徑,例如是設定為1mm以上且未滿6mm,較佳是設定為1mm以上且未滿5mm。再 者,搬運部54及障壁部55的筒體39,係具有限定孔的筒狀壁面61。亦即,通路60,是僅由中空的空間所形成的孔,壁面61,是將中空的通路60連續地圍繞於周方向。藉此,通路60,是作為僅容許原料流通之中空的空間而構成。換言之,於通路60的內部,完全不存在有構成螺旋桿本體37的其他要素。再者,壁面61,在螺旋桿本體37進行旋轉時,並不是以軸線O1為中心進行自轉,而是繞著軸線O1周圍進行公轉。
如第5圖、第6圖、第11圖所示,各通路60,係具有連通在:入口62、出口63、入口62與出口63之間的通路本體64。入口62及出口63,是從一個障壁部55的兩側分離地設置。具體上,從螺旋桿本體37的基端側之與該障壁部55鄰接的搬運部54中,入口62,是開口於該搬運部54之下游端附近的外周面。又,從螺旋桿本體37的前端側之與該障壁部55鄰接的搬運部54中,出口63,是開口於該搬運部54之上游端附近的外周面。
通路本體64,是沿著螺旋桿本體37的軸向方向,在中途沒有分歧地呈一直線狀延伸。在作為其一例的圖面中,是顯示通路本體64與軸線O1平行延伸的狀態。通路本體64的兩側,是閉塞於軸向方向。
入口62,是設在通路本體64的一方側,也就是設在螺旋桿本體37之靠近基端的部分。此情形時,入口62,可以從通路本體64之一方側的端面朝向螺旋桿本體37的外周面呈開口之方式來設置、或是,也可以從通路本體 64之一方側之靠近端面的部分,也就是從快到端面的部分朝向螺旋桿本體37的外周面呈開口之方式來設置入口62。又,入口62的開口方向,並不限於與軸線O1垂直相交的方向,亦可以是與軸線O1交叉的方向。此情形時,從通路本體64的一方側朝向複數個方向呈開口,藉此,也可以設置複數個入口62。
從另一方面來說時,入口62,是開口於:在每一上述一個單元中比障壁部55更朝向螺旋桿本體37的基端的方向遠離之搬運部54的外周面。入口62,在構成搬運部54之筒體39的外周面上,是以設置在朝向螺旋桿本體37的基端的方向上最遠離障壁部55的位置為佳。藉此,入口62,相對於該入口62所開口的搬運部54,是位在螺旋桿本體37的基端的方向上,就要到達相鄰之障壁部55的跟前位置。
出口63,是設在通路本體64的另一方側(與一方側為相反側),也就是設在螺旋桿本體37之靠近前端的部分。此情形時,出口63,可以是從通路本體64之另一方側的端面朝向螺旋桿本體37的外周面呈開口之方式來設置、或是,也可以從通路本體64之另一方側之靠近端面的部分,也就是從快到端面的部分朝向螺旋桿本體37的外周面呈開口之方式來設置出口63。又,出口63的開口方向,並不限於與軸線O1垂直相交的方向,亦可以是與軸線O1交叉的方向。此情形時,從通路本體64的一方側朝向複數個方向呈開口,藉此,也可以設置複數個出口 63。
從另一方面來說時,出口63,是開口於:在每一上述一個單元中比障壁部55更朝向螺旋桿本體37的前端的方向遠離之搬運部54的外周面。出口63,在構成搬運部54之筒體39的外周面上,是以設置在朝向螺旋桿本體37的前端的方向上最遠離障壁部55的位置為佳。藉此,出口63,相對於該出口63所開口的搬運部54,是位在螺旋桿本體37的前端的方向上,就要到達相鄰之障壁部55的跟前位置。
連結在此等入口62與出口63之間的通路本體64,是具有:在每一上述一個單元中橫越障壁部55,並且橫跨於夾隔該障壁部55的兩個搬運部54之間的長度。此情形時,通路本體64的口徑,可以設定成比入口62及出口63的口徑還要小,也可以設定成相同的口徑。且無論在任一情形下,皆是由該通路本體64的口徑所限制的通路斷面積,是被設定成遠小於沿著上述圓環狀搬運路徑53之徑向方向上的圓環斷面積。
於本實施形態中,在將形成有螺紋刮板56、57、58之複數個筒體39從旋轉軸38卸取下而分解螺旋桿21時,至少螺紋刮板56、57、58之一部分所形成的筒體39,可以另稱之為螺旋桿部件。
如此一來,螺旋桿21的螺旋桿本體37,是藉由將作為螺旋桿部件的複數個筒體39依序插入旋轉軸38的外周上而構成的。因此,例如可以因應原料的混煉程度進行搬 運部54及障壁部55的更換或部分更改,並且可以容易進行更換及更改時的作業。
再者,藉由將複數個筒體39鎖緊於第2軸部41的軸向方向來使相鄰之筒體39的端面相互緊貼,以形成通路60的通路本體64,並中介該通路本體64而從通路60的入口62至出口63為止一體地連通。因此,對於在螺旋桿本體37中形成通路60,相較於螺旋桿本體37之全長,只要對長度大幅縮短的各個筒體39施以加工即可。因此,在形成通路60時的作業性及操作上變得較為容易。
依據如此構成的連續式高剪力加工裝置1,第1擠壓機2,係將複數種樹脂預備性地混煉。藉由該混煉所熔融的樹脂,成為具有流動性的原料而從該第1擠壓機2經由第2擠壓機3的供給口34而連續地被供給至搬運路徑53。
被供給至第2擠壓機3的原料,如第10圖以箭頭B所示,是被投入於位在螺旋桿本體37的基端側位置之搬運部54的外周面。此時,若從螺旋桿本體37的基端來觀察時,螺旋桿21是朝逆時鐘方向進行左旋轉,搬運部54的螺紋刮板56,如第10圖以實線的箭頭所示,是將原料朝向與螺旋桿本體37的基端側相鄰的障壁部55連續地進行搬運。
此時,藉由沿著搬運路徑53進行旋轉的螺紋刮板56與擠壓缸部33的內周面之間的速度差所產生的剪力作用施加於原料,並且藉由螺紋刮板56巧妙的扭轉狀況使原 料被攪拌。其結果,原料被正式完全地混煉而進行原料之高分子成分的分散化。
受到剪力作用的原料,是沿著搬運路徑53而到達搬運部54與障壁部55之間的交界。障壁部55的螺紋刮板57,在螺旋桿21進行左旋轉時,由於是以從螺旋桿本體37的基端朝向前端來搬運原料之方式朝向右方向扭轉,此結果,原料的搬運將會受到螺紋刮板57所阻擋。換言之,障壁部55的螺紋刮板57,利用在螺旋桿21進行左旋轉時,限制由螺紋刮板56所推送之原料的流動,並且妨礙原料貫通過障壁部55與擠壓缸部33的內周面之間的間隙。
此時,原料的壓力在搬運部54與障壁部55的交界處升高。具體說明如下,於第11圖,是以濃淡漸次表示在搬運路徑53中,螺旋桿本體37的搬運部54所對應之處的原料充滿率。亦即,在搬運路徑53中,色調愈濃表示原料的充滿率愈高。從第11圖可明確得知,在對應於搬運部54的搬運路徑53中,隨著愈接近障壁部55,原料的充滿率就愈高,在就要到達障壁部55的跟前,原料的充滿率為100%。
因此,在障壁部55跟前位置形成有原料充滿率為100%的「原料積留區R」。在原料積留區R中,原料的流動被阻擋,藉此使得原料的壓力上昇。壓力上昇後的原料,便如第10圖及第11圖中之虛線的箭頭所示,從開口於搬運部54之外周面的入口62連續地流入通路本體 64,並在該通路本體64內,從螺旋桿本體37的基端朝向前端連續地流通。
如上所述地,由通路本體64的口徑所限定的通路斷面積,是遠小於沿著擠壓缸部33之徑向方向的搬運路徑53的圓環斷面積。從另一方面來說,依通路本體64的口徑的擴展區域,是遠小於圓環形狀之搬運路徑53的擴展區域。因此,原料在從入口62流入通路本體64時,原料被劇烈地擠壓,藉此對該原料施加伸長作用。
再者,由於通路斷面積,是充分較小於圓環斷面積,所以積留於原料積留區R的原料並不會因此而消滅用罄。亦即,積留於原料積留區R的原料,其一部分可連續地流入入口62。在此期間,新的原料藉由螺紋刮板56,朝向障壁部55送入。其結果,位在原料積留區R中之障壁部55跟前的充滿率,隨時維持於100%。此時,即使由螺紋刮板56所搬運之原料的搬運量多少產生變動,該變動狀態,可由殘存於原料積留區R的原料所吸收。藉此,可以將原料連續並安定地供給至通路60。因此,於該通路60中,對於原料,可以無中斷地連續施予伸長作用。
通過了通路本體64的原料,如第11圖以實線的箭頭所示地,是從出口63流出。藉此,該原料,連續地返回位於螺旋桿本體37的前端方向並與障壁部55相鄰之其他的搬運部54之上。返回後的原料,係藉由搬運部54的螺紋刮板56被朝向螺旋桿本體37的基端方向連續地進行搬運,在此搬運的過程中再次受到剪力作用。受過剪力作用 的原料,從入口62連續地流入通路本體64,並且,在流通經該通路本體64的過程中再次受到伸長作用。
在本實施形態中,複數個搬運部54以及複數個障壁部55是在螺旋桿本體37的軸向方向上交互地排列,並且複數個通路60是在螺旋桿本體37之軸向方向上存在有間隔地排列著。因此,從供給口34被投入到螺旋桿本體37的原料,如第10圖及第11圖中以箭頭所示地,一面反覆交互地受到剪力作用及伸長作用,一面從螺旋桿本體37的基端朝向前端的方向被連續性地搬運。藉此,原料的混煉程度被強化,並促進原料之高分子成分的分散化。
到達螺旋桿本體37之前端的原料,在已成為充分被混煉的混煉物之後,從通路60的出口63流出。流出後的混煉物,係藉由吐出用搬運部59的螺紋刮板58而被連續地搬運至擠壓缸部33與頭蓋部36之間的間隙之後,從吐出口36a被連續地供給於第3擠壓機4。
在第3擠壓機4中,如上所述地,從混煉物中連續性地去除掉被包含在混煉物中的氣態物質或其他的揮發性成分。消除掉氣態物質或其他的揮發性成分後的混煉物,便從頭部27的吐出口28被連續地吐出至高剪力加工裝置1的外部。所吐出的混煉物,是被浸漬在蓄積於水槽內的冷卻水中。藉此,將混煉物強制地冷卻,以得到所期望的樹脂成形品。
以上,依據第1實施形態,於第2擠壓機3中,從第1擠壓機2所供給的原料經由複數次反覆在螺旋桿本體37 的軸向上反轉地被搬運,在該搬運過程中,原料被反覆地施加剪力作用及伸長作用。換言之,由於原料不會在螺旋桿本體37之外周面上的相同處所一直反覆進行循環,所以可以沒有間斷地將原料從第2擠壓機3供給至第3擠壓機4。
藉此,可以連續地成形充分混煉後的混煉物,相較於批次式的擠壓機,可以飛躍性地提高混煉物的生產效率。
與之同時,在本實施形態中,由於在第1擠壓機2經預備性混煉過的樹脂是沒有中斷地被持續供給至第2擠壓機3,因此,樹脂在第1擠壓機2之內部的流動並不會有暫時性停滯的情形。藉此,可以防止混煉過的樹脂因滯留在第1擠壓機2的內部而產生樹脂的溫度變化、黏度變化、或是相變化。因此,可以隨時將品質均一的原料從第1擠壓機2供給至第2擠壓機3。
再者,依據第1實施形態,並非是表觀上的連續生產,而是成為能夠將混煉物完全連續生產。亦即,從第1擠壓機2及於第2擠壓機3與第3擠壓機4,可以一面將原料沒有間斷地連續進行搬運,同時一面在第2擠壓機3對原料交互地施予剪力作用與伸長作用。依據如此之構成,使熔融狀態的原料安定地從第1擠壓機2被供給至第2擠壓機3。
再者,依據第1實施形態,除了完全連續生產之外,並且可以使第1擠壓機2與第2擠壓機3的運轉條件相互具有關連性地,來分別設定各別的最佳運轉條件。例如, 在第1擠壓機2對樹脂進行預備性的混煉時,可以將螺旋桿旋轉數與以往相同樣地,設定在100rpm至300rpm。因此,樹脂能夠被充分加熱與熔融、以及預備性的混煉。另一方面,第2擠壓機3,係能夠使螺旋桿21以600rpm至3000rpm的高速進行旋轉。因此,可以交互並有效地對樹脂施予剪力作用與伸長作用。
伴隨於此,第1擠壓機2及第2擠壓機3,只要具備有可因應各別的用途乃至功能的螺旋桿即可。亦即,對於第1擠壓機2的情形,只要具備有可因應將所供給的材料予以預備性混煉之用途乃至功能的螺旋桿7a、7b即可。另一方面,對於第2擠壓機3的情形,只要具備有可因應對來自第1擠壓機2所供給之熔融狀態的原料施予剪力作用與伸長作用之用途乃至功能的螺旋桿21即可。藉此,可以防止第1擠壓機2及第2擠壓機3的長條化。
又,由於不需要以往之單軸擠壓機的螺旋桿所具備之可塑化區域,組合配置搬運部54、障壁部55、以及通路60來作為螺旋桿21,所以可以容易操作第2擠壓機3。
並且,藉由將螺旋桿21的谷徑,及於該螺旋桿21之全長設定為一定值,用以搬運原料的搬運路徑53是設成為及於螺旋桿21之全長一樣的圓環狀斷面形狀,在對原料交互地施加剪力作用與伸長作用時,可以依序圓滑地施加,而可以均等地進行混煉。
在此,對於以上述之完全連續生產方式,交互地施加剪力作用與伸長作用將原料混煉之情形,說明對該混煉物 之高分散確認測試的結果。
於測試時,是將聚碳酸酯樹脂(PC)、以及聚甲基丙烯酸甲酯樹脂(PMMA)的二種材料供給至第1擠壓機2,並藉由預備性的混煉來產生熔融狀態的材料。其中該第1擠壓機2是對螺旋桿有效長(L/D)50之混煉部12的有效長(L/D)設定為7.9者。然後,以該熔融狀態的材料,作為第2擠壓機3的原料,從第1擠壓機2連續地供給至第2擠壓機3。
於該測試中,螺旋桿21,是以反覆進行上述之剪力與伸長動作10次之方式所構成。並且,將螺旋桿21的規格分別設定如下,亦即,將螺旋桿徑設為36mm、螺旋桿有效長(L/D)設為25、螺旋桿旋轉數設為1400rpm、原料供給量設為1.4kg/h、機筒設定溫度設為260℃。
依據如此測試,可以連續製得作為目的物之透明的混煉物。
依據第1實施形態,對原料施加伸長作用的通路60,由於相對於作為螺旋桿本體37之旋轉中心的軸線O1是位在偏心的位置上朝向螺旋桿本體37的軸向方向延伸,所以通路60,是繞著軸線O1周圍進行公轉。換言之,限定通路60之筒狀的壁面61,不會以軸線O1為中心進行自轉而是繞著軸線O1的周圍進行公轉。
因此,原料在通過通路60時,原料受到離心力作用而使該原料在通路60的內部並不會被活潑地攪拌。因此,通過通路60的原料難以受到剪力作用,通過通路60 而返回到搬運部54之外周面的原料所承受的主要還是伸長作用。
因此,依據第1實施形態的螺旋桿21,可以明確地限定對原料施加剪力作用的處所以及對原料施加伸長作用的處所。據此,在分辨原料的混煉程度上成為有利的構成,並且可以精度良好地控制混煉的程度。其結果,能夠使所生成的混煉物,其原料的高分子成分在微觀下具有奈米分散化的分散構造。
此外,由於複數個通路60全部相對於軸線O1皆呈偏心,所以可以均等地對通過複數個通路60的原料施加伸長作用。亦即,可以消除在複數個通路60之間之混煉條件的不均,而能夠執行均等的混煉。
[第2實施形態]
第12圖,是揭示第2實施形態。第2實施形態,關於旋轉軸38的事項是與第1實施形態不同。除此之外的螺旋桿21的構成,基本上是與第1實施形態相同。因此,在第2實施形態中,對於與第1實施形態相同的構成部分標示以相同的參照符號,並省略其說明。
如第12圖所示,冷媒通路71是形成在旋轉軸38的內部。冷媒通路71,是沿著旋轉軸38的軸線O1同軸狀地延伸。冷媒通路71的一端,是在接頭部42的處所經由旋轉接頭72而連接於出口配管73。冷媒通路71的另一端,是在旋轉軸38的前端被液密(不漏液)地封塞著。
冷媒導入管74為同軸狀地插入在冷媒通路71的內部。冷媒導入管74的一端,是經由旋轉接頭72而連接於入口配管75。冷媒導入管74的另一端,是在冷媒通路71的另一端附近朝向冷媒通路71內呈開口。
在第2實施形態中,水或是油等之冷媒從入口配管75經由旋轉接頭72及冷媒導入管74而輸送進入冷媒通路71。被輸送進入冷媒通路71的冷媒,通過在冷媒通路71的內周面與冷媒導入管74的外周面之間的間隙而返回至旋轉軸38的接頭部42,並且,經由旋轉接頭72而回到出口配管73。
依據第2實施形態,由於冷媒是沿著旋轉軸38的軸向而循環,所以利用該冷媒可以冷卻螺旋桿本體37。因此,可以適度地調整接觸原料之螺旋桿本體37的溫度,而能夠將由於原料的溫度上昇所造成之樹脂的劣化及黏度的變化等防範於未然。
[第3實施形態]
第13圖至第18圖,是揭示著第3實施形態。第3實施形態,其關於螺旋桿本體37的事項是與第1實施形態不同。除此之外的螺旋桿21的構成,基本上是與第1實施形態相同。因此,在第3實施形態中,對於與第1實施形態相同的構成部分標示以相同的參照符號,並省略其說明。
如第13圖及第14圖所示,構成螺旋桿本體37的複 數個圓筒狀的筒體39,是與第1實施形態同樣地,在第1軸環44與第2軸環51之間是被鎖緊於第2軸部41的軸向方向,使相鄰的筒體39的端面無間隙地緊貼著。
此時,所有的筒體39為呈同軸狀地被結合在第2軸部41上,使該各筒體39與旋轉軸38被組裝成為一體的狀態。藉此,使各筒體39與旋轉軸38一起以軸線O1為中心旋轉,亦即,能夠使螺旋桿本體37以軸線O1為中心進行旋轉。
在此狀態下,各筒體39,是成為限定螺旋桿本體37之外徑D1(請參照第15圖)的構成要素。亦即,沿著第2軸部41結合成同軸狀的各筒體39,其外徑D1相互設定成相同。螺旋桿本體37(各筒體39)的外徑D1,為通過旋轉軸38之作為旋轉中心的軸線O1所限制的直徑。
藉此,構成為其螺旋桿本體37(各筒體39)的外徑D1為一定值的節段式的螺旋桿21。節段式的螺旋桿21,是可以以自由的順序及組合方式將複數個螺旋桿單元部件沿著旋轉軸38(亦即,第2軸部41)予以保持。作為螺旋桿單元部件者,例如可以將至少後述的螺紋刮板84、86的一部分所形成的筒體39,限定作為1個螺旋桿單元部件。
如此地,藉由將螺旋桿21節段化,例如,對於該螺旋桿21的規格變更、或調整、或者保養或維修,可以使其便利性顯著地提升。
再者,節段式的螺旋桿21,是被同軸狀地容納在機 筒20的擠壓缸部33。具體而言,由沿著旋轉軸38(第2軸部41)被保持之複數個螺旋桿單元部件所成的螺旋桿本體37,是能夠旋轉地被容納於擠壓缸部33。在此狀態下,旋轉軸38的第1軸部40(接頭部42、擋止部43),是從機筒20的一端部突出至機筒20的外部。
再者,於此狀態下,在沿著螺旋桿本體37之周方向的外周面,與擠壓缸部33的內周面之間,形成有用以搬運原料的搬運路徑53。搬運路徑53,其沿著擠壓缸部33之徑向方向的斷面形狀為圓環狀,且沿著擠壓缸部33朝向軸向方向延伸。
如第13圖及第16圖所示,螺旋桿本體37,是具有:用以搬運原料的複數個搬運部81、以及限制原料流動的複數個障壁部82。亦即,在與機筒20的一端部相對應之螺旋桿本體37的基端,配置有複數個搬運部81;在與機筒20的另一端部相對應之螺旋桿本體37的前端,配置有複數個搬運部81。再者,在此等搬運部81之間,搬運部81及障壁部82,是從螺旋桿本體37的基端朝向前端,交互地排列配置在軸向方向。
又,機筒20的供給口34,是朝向被配置在螺旋桿本體37之基端側的搬運部81呈開口。
各搬運部81,係具有扭轉成螺旋狀的螺紋刮板84。螺紋刮板84,是從沿著筒體39之周方向的外周面朝向搬運路徑53突出。螺紋刮板84,當從螺旋桿本體37的基端來觀察時螺旋桿21為逆時鐘旋轉進行左旋轉時,是以 將原料從該螺旋桿本體37的基端朝向前端搬運之方式進行扭轉。亦即,螺紋刮板84,是以使該螺紋刮板84的扭轉方向為與右螺紋相同的方式向右扭轉。
各障壁部82,係具有呈螺旋狀扭轉的螺紋刮板86。螺紋刮板86,是從沿著筒體39之周方向的外周面朝向搬運路徑53突出。螺紋刮板86,當從螺旋桿本體37的基端來觀察時螺旋桿21為逆時鐘旋轉進行左旋轉時,是以將原料從該螺旋桿本體37的前端朝向基端搬運之方式進行扭轉。亦即,螺紋刮板86,是以使該螺紋刮板86的扭轉方向為與左螺紋相同的方式向左扭轉。
障壁部82之螺紋刮板86的扭轉間距,是與搬運部81之螺紋刮板84的扭轉間距相同、或是比螺紋刮板84的扭轉間距還小。再者,在螺紋刮板84、86的頂部與機筒20的擠壓缸部33的內周面之間,被確保有些微間隙。此情形時,障壁部82的外徑部(螺紋刮板86的頂部)與擠壓缸部33的內周面之間的間隙,以設定在0.1mm以上且2mm以下的範圍為佳。更佳者為,將該間隙,設定在0.1mm以上且0.7mm以下的範圍。藉此,可以確實地限制原料通過該間隙而被搬運的情事。
在此,沿著螺旋桿本體37之軸向方向的搬運部81的長度,例如可因應原料的種類、原料的混煉程度、每單位時間之混煉物的生產量等而適切地設定。所謂搬運部81,是指至少在筒體39的外周面形成有螺紋刮板84的區域,但並非是特定在螺紋刮板84的始點與終點之間的區 域者。
亦即,筒體39的外周面當中,在離開螺紋刮板84的區域亦會有被視為搬運部81的情形。例如,在與具有螺紋刮板84之筒體39相鄰的位置配置有圓筒狀的間隔物或圓筒狀的軸環時,該間隔物或軸環亦可能被包含在搬運部81。
再者,沿著螺旋桿本體37之軸向方向的障壁部82的長度,例如可因應原料的種類、原料的混煉程度、每單位時間之混煉物的生產量等而適切地設定。障壁部82,是具有用以阻擋由搬運部81所輸送之原料的流動的功能。亦即,障壁部82,是在原料之搬運方向的下游側與搬運部81相鄰,並且是以用來妨礙:由搬運部81所輸送之原料通過螺紋刮板86的頂部與擠壓缸部33的內周面之間的間隙之方式所構成。
再者,於上述的螺旋桿21中,各螺紋刮板84、86,是從相互具有相同外徑D1之複數個筒體39的外周面朝向搬運路徑53突出。因此,沿著各筒體39之周方向的外周面,為限定該螺旋桿21的谷徑。螺旋桿21的谷徑,是及於螺旋桿21之全長地保持於一定值。
如第13圖、第14圖、第17圖所示,螺旋桿本體37,係具有在螺旋桿本體37的軸向方向延伸的複數條通路88。通路88,在以一個障壁部82與夾隔著該障壁部82的兩個搬運部81來作為一個單元時,是跨及於兩方之搬運部81的筒體39與障壁部82的筒體39之間而形成。 此情形時,通路88,是在沿著螺旋桿本體37之軸向方向的相同直線上,以預定的間隔(例如,等間隔)列整成一列。
再者,通路88,是在筒體39的內部中,設在從旋轉軸38的軸線O1偏心的位置。換言之,通路88,是脫離於軸線O1,並在螺旋桿本體37進行旋轉時,是繞著軸線O1周圍進行公轉。
如第15圖所示,通路88,例如是具有圓形之斷面形狀的孔。該孔的內徑,例如是設定為1mm以上且未滿6mm,較佳是設定為1mm以上且未滿5mm。再者,搬運部81及障壁部82的筒體39,係具有限定孔的筒狀壁面89。亦即,通路88,是僅由中空的空間所形成的孔,壁面89,是將中空的通路88連續地圍繞於周方向。藉此,通路88,是作為僅容許原料流通之中空的空間而構成。換言之,於通路88的內部,完全不存在有構成螺旋桿本體37的其他要素。再者,壁面89,在螺旋桿本體37進行旋轉時,並不是以軸線O1為中心進行自轉,而是繞著軸線O1周圍進行公轉。
如第13圖、第14圖、第18圖所示,各通路88,係具有連通在:入口91、出口92、入口91與出口92之間的通路本體93。入口91及出口92,是接近一個障壁部82的兩側所設置。從另一方面來說,在相鄰的兩個障壁部82之間所鄰接的一個搬運部81中,入口91,是開口於該搬運部81之下游端附近的外周面,並且出口92,是 開口於該搬運部81之上游端附近的外周面。
通路本體93,是沿著螺旋桿本體37的軸向方向,在中途沒有分歧地呈一直線狀延伸。在作為其一例的圖面中,是顯示通路本體93與軸線O1平行延伸的狀態。通路本體93的兩側,是閉塞於軸向方向。
入口91,是設在通路本體93的一方側,也就是設在螺旋桿本體37之靠近基端的部分。此情形時,入口91,可以從通路本體93之一方側的端面朝向螺旋桿本體37的外周面呈開口之方式來設置、或是,也可以從通路本體93之一方側之靠近端面的部分,也就是從快到端面的部分朝向螺旋桿本體37的外周面呈開口之方式來設置入口91。又,入口91的開口方向,並不限於與軸線O1垂直相交的方向,亦可以是與軸線O1交叉的方向。此情形時,從通路本體93的一方側朝向複數個方向呈開口,藉此,也可以設置複數個入口91。
出口92,是設在通路本體93的另一方側(與一方側為相反側),也就是設在螺旋桿本體37之靠近前端的部分。此情形時,出口92,可以從通路本體93之另一方側的端面朝向螺旋桿本體37的外周面呈開口之方式來設置、或是,也可以從通路本體93之另一方側之靠近端面的部分,也就是從快到端面的部分朝向螺旋桿本體37的外周面呈開口之方式來設置出口92。又,出口92的開口方向,並不限於與軸線O1垂直相交的方向,亦可以是與軸線O1交叉的方向。此情形時,從通路本體93的一方側 朝向複數個方向呈開口,藉此,也可以設置複數個出口92。
連結在此等入口91與出口92之間的通路本體93,是具有:在每一上述一個單元中橫越障壁部82,並且橫跨於夾隔該障壁部82的兩個搬運部81之間的長度。此情形時,通路本體93的口徑,可以設定成比入口91及出口92的口徑還要小,也可以設定成相同的口徑。且無論在任一情形下,皆是由該通路本體93的口徑所限制的通路斷面積,是被設定成遠小於沿著上述圓環狀搬運路徑53之徑向方向上的圓環斷面積。
於本實施形態中,在將形成有螺紋刮板84、86之複數個筒體39從旋轉軸38卸取下而分解螺旋桿21時,至少螺紋刮板84、86之一部分所形成的筒體39,可以另稱之為螺旋桿部件。
如此一來,螺旋桿21的螺旋桿本體37,是可以藉由將作為螺旋桿部件的複數個筒體39依序配置於旋轉軸38的外周上而構成。因此,例如可以因應原料的混煉程度進行搬運部81及障壁部82的更換或部分更改,並且可以容易進行更換及更改時的作業。
再者,藉由將複數個筒體39鎖緊於第2軸部41的軸向方向來使相鄰之筒體39的端面相互緊貼,以形成通路88的通路本體93,並中介該通路本體93而從通路88的入口91至出口92為止一體地連通。因此,對於在螺旋桿本體37中形成通路88,相較於螺旋桿本體37之全長, 只要對長度大幅縮短的各個筒體39施以加工即可。因此,在形成通路88時的作業性及操作上變得較為容易。
依據如此構成的連續式高剪力加工裝置1,第1擠壓機2,係將複數種樹脂預備性地混煉。藉由該混煉所熔融的樹脂,成為具有流動性的原料而從該第1擠壓機2經由第2擠壓機3的供給口34而連續地被供給至搬運路徑53。
被供給至第2擠壓機3的原料,如第17圖以箭頭C所示,是被投入於位在螺旋桿本體37的基端側位置之搬運部81的外周面。此時,若從螺旋桿本體37的基端來觀察時,螺旋桿21是朝逆時鐘方向進行左旋轉,搬運部81的螺紋刮板84,如第17圖以實線的箭頭所示,是將原料朝向與螺旋桿本體37的前端側連續地進行搬運。
此時,藉由沿著搬運路徑53進行旋轉的螺紋刮板84與擠壓缸部33的內周面之間的速度差所產生的剪力作用施加於原料,並且藉由螺紋刮板84巧妙的扭轉狀況使原料被攪拌。其結果,原料被正式地混煉而進行原料之高分子成分的分散化。
受到剪力作用的原料,是沿著搬運路徑53而到達搬運部81與障壁部82之間的交界。障壁部82的螺紋刮板86,在螺旋桿21進行左旋轉時,由於是以從螺旋桿本體37的前端朝向基端來搬運原料之方式朝向左方向扭轉,此結果,原料的搬運將會受到該螺紋刮板86所阻擋。換言之,障壁部82的螺紋刮板86,利用在螺旋桿21進行 左旋轉時,限制由螺紋刮板84所推送之原料的流動,並且妨礙原料貫通過障壁部82與擠壓缸部33的內周面之間的間隙。
此時,原料的壓力在搬運部81與障壁部82的交界處升高。具體說明如下,於第18圖,是以濃淡漸次表示在搬運路徑53中,螺旋桿本體37的搬運部81所對應之處的原料充滿率。亦即,在搬運路徑53中,色調愈濃表示原料的充滿率愈高。從第18圖可明確得知,在對應於搬運部81的搬運路徑53中,隨著愈接近障壁部82,原料的充滿率就愈高,在就要到達障壁部82的跟前,原料的充滿率為100%。
因此,在障壁部82的跟前位置形成有原料充滿率為100%的「原料積留區R」。在原料積留區R中,原料的流動被阻擋,藉此使得原料的壓力上昇。壓力上昇後的原料,便如第17圖及第18圖中之虛線的箭頭所示,從開口於搬運部81的下游端的入口91連續地流入通路本體93,並在該通路本體93內,從螺旋桿本體37的基端朝向前端連續地流通。
如上所述地,由通路本體93的口徑所限定的通路斷面積,是遠小於沿著擠壓缸部33之徑向方向的搬運路徑53的圓環斷面積還小。從另一方面來說,依通路本體93的口徑的擴展區域,是遠小於圓環形狀之搬運路徑53的擴展區域。因此,原料在從入口91流入通路本體93時,原料被劇烈地擠壓,藉此對該原料施加伸長作用。
再者,由於通路斷面積是充分較小於圓環斷面積,所以積留於原料積留區R的原料並不會因此而消滅用罄。亦即,積留於原料積留區R的原料,其一部分可連續地流入入口91。在此期間,新的原料藉由螺紋刮板84,朝向障壁部82送入。其結果,位在原料積留區R中之障壁部82跟前的充滿率,隨時維持於100%。此時,即使由螺紋刮板84所搬運之原料的搬運量多少產生變動,該變動狀態,可由殘存於原料積留區R的原料所吸收。藉此,可以將原料連續並安定地供給至通路88。因此,於該通路88中,對於原料,可以無中斷地連續施予伸長作用。
通過了通路本體93的原料,如第18圖以實線的箭頭所示地,是從出口92流出。藉此,該原料,連續地返回位於螺旋桿本體37的前端方向並與障壁部82相鄰之其他的搬運部81的外周面上。返回後的原料,係藉由其他之搬運部81的螺紋刮板84被朝向螺旋桿本體37的前端方向連續地進行搬運,在此搬運的過程中再次受到剪力作用。受過剪力作用的原料,從入口91連續地流入通路本體93,並且,在流通經該通路本體93的過程中再次受到伸長作用。
在本實施形態中,複數個搬運部81以及複數個障壁部82是在螺旋桿本體37的軸向方向上交互地排列,並且複數個通路88是在螺旋桿本體37之軸向方向上存在有間隔地排列著。因此,從供給口34被投入到螺旋桿本體37的原料,如第17圖及第18圖中以箭頭所示地,一面反覆 交互地受到剪力作用及伸長作用,一面從螺旋桿本體37的基端朝向前端的方向被連續性地搬運。藉此,原料的混煉程度被強化,並促進原料之高分子成分的分散化。
然後,到達螺旋桿本體37之前端的原料,在已成為充分被混煉的混煉物之後,從吐出口36a被連續地供給於第3擠壓機4,然後從混煉物中連續性地去除掉被包含在混煉物中的氣態物質或其他的揮發性成分。
以上,依據第3實施形態,並非是表觀上的連續生產,而是成為能夠使混煉物完全連續生產。亦即,由於在第1擠壓機2經預備性混煉過的樹脂是沒有中斷地被持續供給至第2擠壓機3,因此,樹脂在第1擠壓機2之內部的流動並不會有暫時性停滯的情形。藉此,可以防止混煉後的樹脂因滯留在第1擠壓機2的內部而產生樹脂的溫度變化、黏度變化、或是相變化。其結果,隨時可以保持將品質均一的原料從第1擠壓機2供給至第2擠壓機3。
再者,依據第3實施形態,可以個別地設定對原料的剪力作用區域及伸長作用區域之軸向方向的長度。因此,依所要混煉的原料之情況,可以設定最佳的剪力作用及伸長作用的施予次數以及施予時間。
再者,依據第3實施形態,對原料施加伸長作用的通路88,由於相對於作為螺旋桿本體37之旋轉中心的軸線O1是位在偏心的位置上朝向螺旋桿本體37的軸向方向延伸,所以通路88,是繞著軸線O1周圍進行公轉。換言之,限定通路88之筒狀的壁面89,不會以軸線O1為中 心進行自轉而是繞著軸線O1的周圍進行公轉。
因此,原料在通過通路88時,原料在通路88的內部並不會被活潑地攪拌。因此,通過通路88的原料難以受到剪力作用,通過通路88而返回到搬運部81之外周面的原料所承受的主要還是伸長作用。因此,於第3實施形態的螺旋桿21,仍可以明確地限定對原料施加剪力作用的處所以及對原料施加伸長作用的處所。
在此,對於以上述之完全連續生產方式,交互地施加剪力作用與伸長作用將原料混煉之情形,說明對該混煉物之高分散確認測試的結果。
於測試時,是將聚碳酸酯樹脂(PC)、以及聚甲基丙烯酸甲酯樹脂(PMMA)的二種材料供給至第1擠壓機2,並藉由預備性的混煉來產生熔融狀態的材料。其中該第1擠壓機2是對螺旋桿有效長(L/D)50之混煉部12的有效長(L/D)設定為7.9者。然後,以該熔融狀態的材料,作為第2擠壓機3的原料,從第1擠壓機2連續地供給至第2擠壓機3。
於該測試中,螺旋桿21,是以反覆進行上述之剪力與伸長動作8次之方式所構成。並且,將螺旋桿21的規格分別設定如下,亦即,將螺旋桿徑設為36mm、螺旋桿有效長(L/D)設為16.7、螺旋桿旋轉數設為2300rpm、原料供給量設為10.0kg/h、機筒設定溫度設為240℃。
依據如此測試,可以連續製得作為目的物之透明的混煉物。
[第4實施形態]
第19圖至第27圖,是揭示第4實施形態。第4實施形態,其關於螺旋桿本體37的事項是與第1實施形態不同。除此之外的螺旋桿21的構成,基本上是與第1實施形態相同。因此,在第4實施形態中,對於與第1實施形態相同的構成部分標示以相同的參照符號,並省略其說明。
如第19圖至第21圖所示,構成螺旋桿本體37的複數個圓筒狀的筒體39,是與第1實施形態同樣地,在第1軸環44與第2軸環51之間是被鎖緊於第2軸部41的軸向方向,使相鄰的筒體39的端面無間隙地緊貼著。
此時,所有的筒體39為呈同軸狀地被結合在第2軸部41上,並且使該各筒體39與旋轉軸38被組裝成為一體的狀態。藉此,使各筒體39與旋轉軸38一起以軸線O1為中心旋轉,亦即,能夠使螺旋桿本體37以軸線O1為中心進行旋轉。
在此狀態下,各筒體39,是成為限定螺旋桿本體37之外徑D1(請參照第22圖)的構成要素。亦即,沿著第2軸部41結合成同軸狀的各筒體39,其外徑D1相互設定成相同。螺旋桿本體37(各筒體39)的外徑D1,為通過旋轉軸38之作為旋轉中心的軸線O1所限制的直徑。
藉此,構成為其螺旋桿本體37(各筒體39)的外徑D1為一定值的節段式的螺旋桿21。節段式的螺旋桿21, 是可以以自由的順序及組合方式將複數個螺旋桿單元部件沿著旋轉軸38(亦即,第2軸部41)予以保持。作為螺旋桿單元部件者,例如可以將至少後述的螺紋刮板105、107、110、111、112的一部分所形成的筒體39,限定作為1個螺旋桿單元部件。
如此地,藉由將螺旋桿21節段化,例如,對於該螺旋桿21的規格變更、或調整、或者保養或維修,可以使其便利性顯著地提升。
再者,節段式的螺旋桿21,是被同軸狀地容納在機筒20的擠壓缸部33。具體而言,由沿著旋轉軸38(第2軸部41)被保持之複數個螺旋桿單元部件所成的螺旋桿本體37,是能夠旋轉地被容納於擠壓缸部33。在此狀態下,旋轉軸38的第1軸部40(接頭部42、擋止部43),是從機筒20的一端部突出至機筒20的外部。
再者,於此狀態下,在沿著螺旋桿本體37之周方向的外周面,與擠壓缸部33的內周面之間,形成有用以搬運原料的搬運路徑53。搬運路徑53,其沿著擠壓缸部33之徑向方向的斷面形狀為圓環狀,且沿著擠壓缸部33朝向軸向方向延伸。
如第19圖至第21圖所示,螺旋桿本體37,是具有:用以搬運原料的複數個搬運部101、以及限制原料流動的複數個障壁部102、以及使原料暫時性循環的複數個循環部103。亦即,在與機筒20的一端部相對應之螺旋桿本體37的基端,配置有複數個搬運部101;在與機筒 20的另一端部相對應之螺旋桿本體37的前端,配置有複數個搬運部101。再者,在此等搬運部101之間,循環部103及障壁部102,是從螺旋桿本體37的基端朝向前端,交互地排列配置在軸向方向。
又,機筒20的供給口34,是朝向被配置在螺旋桿本體37之基端側的搬運部101呈開口。
各搬運部101,係具有扭轉成螺旋狀的螺紋刮板105。螺紋刮板105,是從沿著筒體39之周方向的外周面朝向搬運路徑53突出。螺紋刮板105,當從螺旋桿本體37的基端來觀察時,螺旋桿21為逆時鐘旋轉進行左旋轉時,是以將原料從該螺旋桿本體37的基端朝向前端搬運之方式進行扭轉。亦即,螺紋刮板105,是以使該螺紋刮板105的扭轉方向為與右螺紋相同的方式向右扭轉。
各障壁部102,係具有呈螺旋狀扭轉的螺紋刮板107。螺紋刮板107,是從沿著筒體39之周方向的外周面朝向搬運路徑53突出。螺紋刮板107,當從螺旋桿本體37的基端來觀察時,螺旋桿21為逆時鐘旋轉進行左旋轉時,是以將原料從該螺旋桿本體37的前端朝向基端搬運之方式進行扭轉。亦即,螺紋刮板107,是以使該螺紋刮板107的扭轉方向為與左螺紋相同的方式向左扭轉。
循環部103,是從旋轉軸38的基端側與障壁部102鄰接。各循環部103,係具有扭轉成螺旋狀的第1至第3螺紋刮板110、111、112。第1至第3螺紋刮板110、111、112,分別從沿著筒體39之周方向的外周面朝向搬 運路徑53突出。
第1至第3螺紋刮板110、111、112,是沿著螺旋桿本體37的軸向方向相互地鄰接配置。當從螺旋桿本體37的基端來觀察時,螺旋桿21為逆時鐘旋轉進行左旋轉時,是以將原料從該螺旋桿本體37的基端朝向前端搬運之方式進行扭轉。亦即,第1至第3螺紋刮板110、111、112,是以使該第1至第3螺紋刮板110、111、112的扭轉方向為與右螺紋相同的方式向右扭轉。
此情形下,各障壁部102之螺紋刮板107的扭轉間距,是設定成與搬運部101之螺紋刮板105以及循環部103之螺紋刮板110、111、112的扭轉間距相同、或是設定成比其還小。再者,第2螺紋刮板111的扭轉間距,是設定成比第1及第3螺紋刮板110、112的扭轉間距還小。再者,在螺紋刮板105、107、110、111、112的頂部與機筒20的擠壓缸部33的內周面之間,被確保有些微間隙。
再者,於第1至第3螺紋刮板110、111、112中,第3螺紋刮板112是被配置於搬運方向的上游側;第1螺紋刮板110是被配置於搬運方向的下游側;第2螺紋刮板111,是被配置在第3螺紋刮板112與第1螺紋刮板110之間。
於本實施形態中,各障壁部102,是設計成使原料可以越過該各障壁部102而流動。具體上,各障壁部102,是被設計成:在螺旋桿21能夠旋轉地插通於機筒20之擠 壓缸部33的狀態下,可以使原料通過該各障壁部102與擠壓缸部33之間。此情形時,各障壁部102的外徑部(螺紋刮板107的頂部),與擠壓缸部33之內周面的間隙,是設定在0.1mm以上且3mm以下的範圍為佳。更佳為,將該間隙設定在0.1mm以上且1.5mm以下的範圍。
在此,沿著螺旋桿本體37之軸向方向的搬運部101的長度,例如,可以因應原料的種類、原料的混煉程度、每單位時間之混煉物的生產量等而適切地設定。所謂搬運部101,雖是指至少在筒體39的外周面形成有螺紋刮板105的區域,但並非是特定在螺紋刮板105的始點與終點之間的區域者。
亦即,筒體39的外周面當中,在離開螺紋刮板105的區域(螺紋刮板105以外的區域)亦會有被視為搬運部101的情形。例如,在與具有螺紋刮板105之筒體39相鄰的位置,配置有圓筒狀的間隔物或圓筒狀的軸環之情形時,該間隔物或軸環亦可被包含在搬運部101中。
再者,沿著螺旋桿本體37之軸向方向的障壁部102的長度,例如可以因應原料的種類、原料的混煉程度、每單位時間之混煉物的生產量等而適切地設定。本實施形態中的障壁部102,是一面具有可以阻擋由搬運部101所輸送之原料的流動的功能,同時一面發揮可以使其一部分的原料越過該障壁部102而流動的功能。
再者,於上述的螺旋桿21中,各螺紋刮板105、107、110、111、112,是從相互具有相同外徑D1之複數 個筒體39的外周面朝向搬運路徑53突出。因此,沿著各筒體39之周方向的外周面,為限定該螺旋桿21的谷徑。螺旋桿21的谷徑,是及於螺旋桿21之全長地保持於一定值。
如第19圖至第21圖所示,螺旋桿本體37,係具有在螺旋桿本體37的軸向方向延伸的複數條通路115。通路115,是形成在各別之循環部103的筒體39。此情形時,通路115,是在沿著螺旋桿本體37之軸向方向的相同直線上,以預定的間隔(例如,等間隔)排列成一列。
再者,通路115,是在筒體39的內部中,設在從旋轉軸38的軸線O1偏心的位置。換言之,通路115,是脫離於軸線O1,並在螺旋桿本體37進行旋轉時,成為可繞著軸線O1周圍進行公轉。
如第22圖所示,通路115,例如是具有圓形之斷面形狀的孔。該孔的內徑,例如是設定為1mm以上且未滿6mm,較佳是設定為1mm以上且未滿5mm。再者,循環部103的筒體39,係具有限定孔的筒狀壁面116。亦即,通路115,是僅由中空的空間所形成的孔,且壁面116是將中空的通路115連續地圍繞於周方向。藉此,通路115,是作為僅容許原料流通之中空的空間而構成。換言之,於通路115的內部,完全不存在有構成螺旋桿本體37的其他要素。再者,壁面116,在螺旋桿本體37進行旋轉時,並不是以軸線O1為中心進行自轉,而是繞著軸線O1周圍進行公轉。
如第19圖、第20圖、第27圖所示,各通路115,係具有連通在:入口117、出口118、入口117與出口118之間的通路本體119。入口117及出口118,是在構成循環部103之筒體39的外周面呈開口。於圖面中,是顯示通路115的一例。於該通路115,通路本體119,是設在形成有第1螺紋刮板110的筒體39中,入口117及出口118,是開口於該筒體39的外周面。入口117及出口118的開口位置,是可以自由地設定在該筒體39之外周面的範圍內。
通路本體119,是沿著螺旋桿本體37的軸向方向,在中途沒有分歧地呈一直線狀延伸。在作為其一例的圖面中,是顯示通路本體119與軸線O1平行地延伸的狀態。通路本體119的兩側,是閉塞於軸向方向。
入口117,是設在通路本體119的一方側,也就是設在螺旋桿本體37之靠近前端的部分。此情形時,入口117,可以從通路本體119之一方側的端面朝向螺旋桿本體37的外周面呈開口之方式來設置、或是,也可以從通路本體119之一方側之靠近端面的部分,也就是從快到端面的部分朝向螺旋桿本體37的外周面呈開口之方式來設置入口117。又,入口117的開口方向,並不限於與軸線O1垂直相交的方向,亦可以是與軸線O1交叉的方向。此情形時,從通路本體119的一方側朝向複數個方向呈開口,藉此,也可以設置複數個入口117。
出口118,是設在通路本體119的另一方側(與一方 側為相反側),也就是設在螺旋桿本體37之靠近前端的部分。此情形時,出口118,可以從通路本體119之另一方側的端面朝向螺旋桿本體37的外周面呈開口之方式來設置、或是,也可以從通路本體119之另一方側之靠近端面的部分,也就是從快到端面的部分朝向螺旋桿本體37的外周面呈開口之方式來設置出口118。又,出口118的開口方向,並不限於與軸線O1垂直相交的方向,亦可以是與軸線O1交叉的方向。此情形時,從通路本體119的一方側朝向複數個方向呈開口,藉此,也可以設置複數個出口118。
連結在此等入口117與出口118之間的通路本體119,於各別的循環部103中,係具有:可及於(涵蓋)形成有第1螺紋刮板110之筒體39的長度。此情形時,通路本體119的口徑,可以設定成比入口117及出口118的口徑還要小,也可以設定成相同的口徑。且無論在任一情形下,皆是由該通路本體119的口徑所限制的通路斷面積,是被設定成遠小於沿著上述圓環狀搬運路徑53之徑向方向上的圓環斷面積。
於本實施形態中,在將形成有螺紋刮板105、107、110、111、112之複數個筒體39從旋轉軸38卸取下而分解螺旋桿21時,至少螺紋刮板105、107、110、111、112之一部分所形成的筒體39,可以另稱之為螺旋桿部件。
如此一來,螺旋桿21的螺旋桿本體37,是可以藉由 將作為螺旋桿部件的複數個筒體39依序配置於旋轉軸38的外周上而構成。因此,例如可以因應原料的混煉程度進行搬運部101及障壁部102的更換或部分更改,並且可以容易進行更換及更改時的作業。
再者,藉由將複數個筒體39鎖緊於第2軸部41的軸向方向來使相鄰之筒體39的端面相互緊貼,以形成通路115的通路本體119,並中介該通路本體119而從通路115的入口117至出口118為止一體地連通。因此,對於在螺旋桿本體37中形成通路115,相較於螺旋桿本體37之全長,只要對長度大幅縮短的各個筒體39施以加工即可。因此,在形成通路115時的作業性及操作上變得較為容易。
又,如第24圖所示,形成有第1螺紋刮板110的筒體39,是以將通路115的通路本體119截斷的方式分成兩段。於一方的筒體39t中,是使從分割面39a朝軸向方向通孔的橫向孔(水平孔)連通於出口118。於另一方的筒體39p中,是使從分割面39b朝軸向方向通孔的橫向孔(水平孔)連通於入口117。於此構成中,是藉由分割面39a、39b彼此抵接,而構成:其兩端於筒體39的外周面呈開口之接連一起的通路115。
又,作為其他之通路115者,例如如第25圖所示,亦可以朝軸向方向貫通於第1螺紋刮板110的筒體39而形成。此情形時,通路115的入口117及出口118,係開口於:將筒體39之軸向方向的兩端面切缺成一部分凹狀 的入口溝槽120及出口溝槽121的內面。依據此一構成,即使不用分割筒體39,只要於該筒體39貫通橫向孔穴,便可以構成接連一起的通路115。
依據如此構成的連續式高剪力加工裝置1,第1擠壓機2,係將複數種樹脂預備性地混煉。藉由該混煉所熔融的樹脂,成為具有流動性的原料而從該第1擠壓機2經由第2擠壓機3的供給口34而連續地被供給至搬運路徑53。
被供給至第2擠壓機3的原料,如第26圖以箭頭D所示,是被投入於位在螺旋桿本體37的基端側位置之搬運部101的外周面。此時,若從螺旋桿本體37的基端來觀察時,螺旋桿21是朝逆時鐘方向進行左旋轉,搬運部101的螺紋刮板105,如第26圖以實線的箭頭所示,是將原料朝向螺旋桿本體37的前端側連續地進行搬運。
然後,到達循環部103的原料,是藉由該循環部103的第1至第3螺紋刮板110、111、112,如第26圖及第27圖以實線的箭頭所示,更進一步地朝向螺旋桿本體37之前端的方向連續地進行搬運。
此期間,沿著搬運路徑53旋轉的螺紋刮板105、110、111、112與擠壓缸部33的內周面之間的速度差所產生的剪力作用施加於原料,並且藉由螺紋刮板105、110、111、112巧妙的扭轉狀況使原料被攪拌。其結果,原料被正式地混煉而進行原料之高分子成分的分散化。
受到剪力作用的原料,是沿著搬運路徑53而到達循 環部103與障壁部102之間的交界。換言之,該原料,藉由配置在搬運方向之下游側的第1螺紋刮板110,而被送入循環部103與障壁部102之間的交界。另一方面,障壁部102的螺紋刮板107,在螺旋桿21進行左旋轉時,將原料從螺旋桿本體37的前端朝向基端搬運。
其結果,藉由第1螺紋刮板110所送入的原料,是由螺紋刮板107所阻擋。換言之,障壁部102的螺紋刮板107,於螺旋桿21進行左旋轉時,是藉由第1螺紋刮板110來限制所流入之原料的流動。
此時,原料的壓力在循環部103與障壁部102的交界處升高。具體說明如下,於第27圖,是以濃淡漸次表示在搬運路徑53之中,對應通路115之處的原料充滿率。亦即,於該搬運路徑53中,色調愈濃表示原料的充滿率愈高。從第27圖可明確得知,與通路115對應的搬運路徑53中,原料的充滿率是隨著愈接近障壁部102就愈高,在就要到達障壁部102的跟前,原料的充滿率為100%。
因此,在障壁部102的跟前位置形成有原料充滿率為100%的原料積留區R。在原料積留區R中,隨著原料的流動被阻擋而使得原料的壓力上昇。壓力上昇後的原料,便如第26圖及第27圖中的虛線箭頭所示,從入口117連續地流入通路本體119,並且是從螺旋桿本體37的前端朝向基端而連續地流通在該通路本體119。此時,在通路本體119內之原料的流動方向,相對於藉由螺紋刮板 105、110、111、112所推送之原料的流動方向成為逆向。
如上所述地,由通路本體119的口徑所限定的通路斷面積,是遠小於沿著擠壓缸部33之徑向方向的搬運路徑53的圓環斷面積。以另一個角度來說,依通路本體119之口徑的擴展區域,是遠小於圓環形狀之搬運路徑53的擴展區域。因此,原料在從入口117流入通路本體119時,原料被劇烈地擠壓,藉此可對該原料施加伸長作用。
再者,由於通路斷面積是充分較小於圓環斷面積,所以積留於原料積留區R的原料並不會因此而消滅用罄。亦即,積留於原料積留區R的原料,其一部分可連續地流入入口117。在此期間,新的原料藉由第1螺紋刮板110,朝向障壁部102送入。其結果,位在原料積留區R中之障壁部102跟前的充滿率,隨時維持於100%。此時,即使由第1螺紋刮板110所搬運之原料的搬運量多少產生變動,該變動狀態,可由殘存於原料積留區R的原料所吸收。藉此,可以將原料連續並安定地供給至通路115。因此,於該通路115中,對於原料,可以無中斷地連續施予伸長作用。
通過了通路本體119的原料,如第27圖以實線的箭頭所示地,是從出口118流出。藉此,該原料,連續地返回於循環部103的外周面上。返回後的原料,係藉由第1螺紋刮板110而被朝向在螺旋桿本體37的前端側相鄰的障壁部102連續地進行搬運,在此搬運的過程中再次受到 剪力作用。
此情形時,藉由將第2螺紋刮板111的扭轉間距,設定成比第1螺紋刮板110的扭轉間距還小,可以使形成有第2螺紋刮板111的部分具有逆流防止功能。藉此,可以使從出口118返回至循環部103的原料,沒有產生逆流地朝向障壁部102搬運。
在本實施形態中,被朝向障壁部102搬運之原料的一部分,再次從入口117連續地被引導至通路115,而在循環部103之處所暫時地反覆循環。被朝向障壁部102進行搬運的剩下原料,是通過障壁部102之螺紋刮板107的頂部與擠壓缸部33的內周面之間的間隙而連續地流入相鄰的循環部103。
複數個障壁部102以及複數個循環部103是在螺旋桿本體37的軸向方向上交互地排列,並且設置在:與循環部103之第1螺紋刮板110相對應之位置的通路115,是在螺旋桿本體37的軸向方向上存在有間隔地排列。因此,因此,從供給口34被供給到螺旋桿本體37的原料,一面反覆交互地受到剪力作用及伸長作用,並一面從螺旋桿本體37的基端朝向前端的方向被連續性搬運。藉此,使原料的混煉程度被強化,並促進原料之高分子成分的分散化。
然後,到達螺旋桿本體37之前端的原料,在已成為充分被混煉的混煉物之後,從吐出口36a被連續地供給於第3擠壓機4,然後從混煉物中連續地去除掉被包含在混 煉物中的氣態物質或其他的揮發性成分。
以上,依據第4實施形態,並非是表觀上的連續生產,而是成為能夠使混煉物完全連續生產。亦即,由於在第1擠壓機2經預備性混煉過的樹脂是沒有中斷地被持續供給至第2擠壓機3,因此,樹脂在第1擠壓機2之內部的流動並不會有暫時性停滯的情形。藉此,可以防止混煉後的樹脂因滯留在第1擠壓機2的內部而產生樹脂的溫度變化、黏度變化、或是相變化。其結果,隨時可以保持將品質均一的原料從第1擠壓機2供給至第2擠壓機3。
再者,依據第4實施形態,藉由形成有通路115的循環部103,可以交互數次地對原料施予剪力作用與伸長作用。此情形時,藉由將循環部103沿著軸向方向配置複數個,就可以更進一步地增加對原料施予剪力作用與伸長作用的施予次數。
再者,依據第4實施形態,對原料施加伸長作用的通路115,由於是位在從作為螺旋桿本體37之旋轉中心的軸線O1所偏心的位置上朝向螺旋桿本體37的軸向方向延伸,所以通路115,是繞著軸線O1周圍進行公轉。換言之,限定通路115之筒狀的壁面116,不會以軸線O1為中心進行自轉而是繞著軸線O1的周圍進行公轉。
因此,原料在通過通路115時,原料在通路115的內部並不會被活潑地攪拌。藉此,通過通路115的原料就不易受到剪力作用,通過通路115而返回到循環部103之外周面的原料所承受的主要還是伸長作用。因此,於第4實 施形態的螺旋桿21,仍可以明確地定出對原料施加剪力作用的處所以及對原料施加伸長作用的處所。
在此,對於以上述之完全連續生產方式,交互地施加剪力作用與伸長作用將原料混煉之情形,說明對該混煉物之高分散確認測試的結果。
於測試時,是將聚碳酸酯樹脂(PC)、以及聚甲基丙烯酸甲酯樹脂(PMMA)的二種材料供給至第1擠壓機2,並藉由預備性的混煉來產生熔融狀態的材料。其中該第1擠壓機2是對螺旋桿有效長(L/D)50之混煉部12的有效長(L/D)設定為7.9。然後,以該熔融狀態的材料,作為第2擠壓機3的原料,從第1擠壓機2連續地供給至第2擠壓機3。
於該測試中,螺旋桿21,是以使上述循環部103沿軸向方向配置3個處所來使原料通過各通路115之方式所構成。並且,將螺旋桿21的規格分別設定如下,亦即,將螺旋桿徑設為36mm、螺旋桿有效長(L/D)設為16.7、螺旋桿旋轉數設為2500rpm、原料供給量設為10.0kg/h、機筒設定溫度設為240℃。
依據如此測試,可以連續製得作為目的物之透明的混煉物。
[第5實施形態]
第28圖,是揭示第5實施形態。在上述的第1實施形態中,已對於將第1擠壓機(處理機)2,以雙軸混煉 機來構成的情形進行了說明,取而代之,在第5實施形態中,是設定將第1擠壓機2,以單軸擠壓機來構成的情形。
如第28圖所示,第5實施形態中的第1擠壓機2中,機筒6,是具備有:將單軸螺旋桿7能夠旋轉地予以容納的擠壓缸部8。於機筒6,是與上述的第1實施形態相同樣地,設有:例如能夠將粒狀化的材料供給至擠壓缸部8內的供給口9、及用以熔融該樹脂的加熱器(圖示省略)、以及能夠吐出熔融後之樹脂的吐出口6a。
螺旋桿7,是以軸線O2為中心能夠旋轉,於該外周面,形成有扭轉成螺旋狀的螺紋刮板122。螺紋刮板122,是以將從供給口9所供給的樹脂朝向吐出口6a連續地進行搬運之方式所構成。因此,螺紋刮板122,若從供給口9側來觀察時,其是與螺旋桿7的旋轉方向為相反方向扭轉。圖面為其一例,是顯示:使螺旋桿7左旋轉來搬運樹脂之情形下的螺紋刮板122。此時,螺紋刮板122的扭轉方向,是與右螺紋相同地設定成順時鐘旋轉。
再者,於螺旋桿7的外周面,從供給口9該側朝向吐出口6a依順序連續地構成有:供給部P1、壓縮部P2、搬運部P3。供給部P1,係具有圓柱形狀,其外周面7-P1與擠壓缸部8的間隙,是設定得較寬闊。搬運部P3,係具有圓柱形狀,其外周面7-P3與擠壓缸部8的間隙,是設定得較狹窄。換言之,於搬運部P3,藉由將外周面7-P3與擠壓缸部8的間隙縮窄,來使螺紋刮板122的高度設定 得較低。藉此,以謀求提升在吐出口6a的吐出安定性。壓縮部P2,是具有從供給部P1朝向搬運部P3漸次擴開的形狀,該外周面7-P2與擠壓缸部8的間隙,是以從供給部P1朝向搬運部P3連續地變窄之方式所設定。
在此,使螺旋桿7左旋轉的狀態下,從供給口9被供給至擠壓缸部8的粒狀樹脂,是藉由螺紋刮板122,從供給部P1依壓縮部P2、搬運部P3的順序被搬運之後,從吐出口6a吐出。於供給部P1,樹脂,為溫度較低的固體狀態。於壓縮部P2,樹脂主要是一面由加熱器所加熱,同時承受來自於連續變窄之間隙的壓縮。於搬運部P3,樹脂,被熔融而構成被混合的原料。然後,從機筒6的吐出口6a吐出的原料,如第1圖中以箭頭A所示,被連續地供給至第2擠壓機3。
以上,依據第5實施形態,以單軸擠壓機作為第1擠壓機2時,亦與上述第1實施形態中之雙軸混煉機的情形同樣地,可以產生適於第2擠壓機3所要進行混煉處理之最佳黏度的原料。藉此,可以減輕第2擠壓機3的負擔。
例如,假定對於已進行過預備性混煉的材料,亦即,對於在樹脂中已混入有填充劑(添加物)之成粒狀化的材料,需要交互施予剪力作用及伸長作用之情形時,藉由使用單軸擠壓機,便可以使添加物不產生物性劣化或纖維斷裂地來混煉該材料。
又,對原料添加添加劑之情形,若要將該添加劑投入於第1擠壓機2或是第2擠壓機3時,受到第2擠壓機3 的高速旋轉,便會有添加劑的物性劣化或產生分解的可能性。在此情形時,可藉由以雙軸擠壓機作為第3擠壓機4,不僅可以進行脫氣,還能夠將添加劑混入(混煉)於原料。
[第6實施形態]
第29圖,是揭示第6實施形態。第6實施形態,其用以對原料施加伸長作用的構成,是與第1實施形態不同。除此之外之螺旋桿21的構成,是與第1實施形態相同。
如第29圖所示,於筒體39的內周面形成有一對溝槽131a、131b。溝槽131a、131b,是延伸於螺旋桿本體37的軸向方向,並且於螺旋桿本體37的徑向方向上相互開離(分開)。再者,溝槽131a、131b,是於筒體39的內周面呈開口。
溝槽131a、131b的開口端,是在將筒體39插入到旋轉軸38的第2軸部41上時,由第2軸部41的外周面所封塞住。因此,溝槽131a、131b,是與第2軸部41的外周面協同動作來限定對原料施加伸長作用的通路132。在本實施形態中,通路132是位在旋轉軸38與筒體39之間的交界位置。
依據第6實施形態,通路132,是在螺旋桿本體37的內部且被設置在相對於旋轉軸38的軸線O1呈偏心的位置。因此,與上述第1實施形態同樣地,通路132,是偏 離於軸線O1,且在螺旋桿本體37旋轉時是繞著軸線O1周圍進行公轉。
在第6實施形態中,在將筒體39插入至旋轉軸38的第2軸部41上時,便可於螺旋桿本體37的內部形成通路132。用以限定通路132的溝槽131a、131b,由於是於筒體39的內周面呈開口,所以可以容易地進行形成溝槽131a、131b的作業。
因此,例如必須要變更通路132的斷面形狀之情況產生時也可以容易地對應。
[第7實施形態]
第30圖,是揭示第7實施形態。第7實施形態,其用以對原料施加伸長作用的構成是與第6實施形態不同。除此之外的螺旋桿21的構成,是與第6實施形態相同。
如第30圖所示,於旋轉軸38之第2軸部41的外周面形成有一對溝槽141a、141b。溝槽141a、141b,是延伸於第2軸部41的軸向方向,並且於第2軸部41的徑向方向上相互開離(分開)。再者,溝槽141a、141b,是於第2軸部41的外周面呈開口。
溝槽141a、141b的開口端,是在將筒體39插入到旋轉軸38的第2軸部41上時,由筒體39的內周面所封塞住。因此,溝槽141a、141b,是與筒體39的內周面協同動作來限定對原料施加伸長作用的通路142。在本實施形態中,通路142是位在旋轉軸38與筒體39之間的交界位 置。
依據第7實施形態,通路142,是在螺旋桿本體37的內部且被設置在相對於旋轉軸38的軸線O1呈偏心的位置。因此,與上述第6實施形態同樣地,通路142,是偏離於軸線O1,且在螺旋桿本體37旋轉時是繞著軸線O1周圍進行公轉。
在第7實施形態中,在將筒體39插入到旋轉軸38的第2軸部41上時,便可於螺旋桿本體37的內部形成通路142。用以限定通路142的溝槽141a、141b,由於是於旋轉軸38的外周面呈開口,所以可以容易地進行形成溝槽141a、141b的作業。
因此,例如在必須要變更通路142的斷面形狀之情況產生時也可以容易地對應。
[第8實施形態]
第31圖,是揭示第8實施形態。第8實施形態,其用以對原料施加伸長作用的構成是與第1實施形態不同。除此之外的螺旋桿21的構成,是與第1實施形態相同。
如第31圖所示,在從第2軸部41的外周面所突出之鍵45a、45b的前端面形成有凹溝151a、151b。凹溝151a、151b,是沿著第2軸部41的軸向方向而延伸,並且於鍵45a、45b的前端面呈開口。凹溝151a、151b的開口端,在將鍵45a、45b嵌合至筒體39的鍵槽49a、49b時,是由鍵槽49a、49b的內周面所封塞住。
因此,凹溝151a、151b,是與鍵槽49a、49b的內周面協同動作來限定對原料施加伸長作用的通路152。在本實施形態中,通路152是位在鍵45a,45b與筒體39的交界位置。
依據第8實施形態,通路152,是在螺旋桿本體37的內部且被設置在相對於旋轉軸38的軸線O1呈偏心的位置。因此,與上述第1實施形態同樣地,通路152,是開離於軸線O1,在螺旋桿本體37旋轉時可成為繞著軸線O1周圍進行公轉。
在第8實施形態中,在將旋轉軸38的鍵45a、45b嵌合到筒體39的鍵槽49a、49b時,便可於螺旋桿本體37的內部形成通路152。用以限定通路152的凹溝151a、151b,由於是在鍵45a、45b的前端面呈開口,所以可以容易地進行形成凹溝151a、151b的作業。
因此,例如在必須要變更通路152的斷面形狀之情況產生時也可以容易地對應。
於第8實施形態中,也可以在鍵槽49a、49b的內周面設置:延伸於第2軸部41之軸向方向的其他凹溝,並藉由使其他凹溝與上述凹溝151a、151b吻合來限定上述通路152。
[第9實施形態]
第32圖,是揭示第9實施形態。第9實施形態,其螺旋桿21的構成以及用以對原料施加伸長作用的構成是 與第1實施形態不同。
如第32圖所示,螺旋桿21,是具備有實心的螺旋桿本體161。螺旋桿本體161,是以筆直的一根軸狀構件162所構成。軸狀構件162,具有同軸狀地貫通其中心部的軸線O1,並且是被同軸狀地收容於機筒20的擠壓缸部33。
軸狀構件162,係於周方向具備有連續的外周面162a,該外周面162a是與機筒20的擠壓缸部33的內周面相向。於軸狀構件162的外周面162a,形成有搬運原料的螺紋刮板(圖示省略)。
再者,於軸狀構件162的內部,形成有對原料施加伸長作用的一對通路164。通路164,是延伸於軸狀構件162的軸向方向,並且與軸線O1夾隔著間隔而相互平行地配置。因此,通路164,是在螺旋桿本體161的內部,且設置在相對於軸狀構件162的軸線O1呈偏心的位置。因此,與上述第1實施形態同樣地,通路164,是偏離於軸線O1,且在螺旋桿本體161旋轉時,是成為繞著軸線O1周圍進行公轉。
對原料施加伸長作用的通路164,在螺旋桿本體161是以一根棒狀構件162所構成之情形時,亦可以形成於螺旋桿本體161。因此,螺旋桿本體,並非限定於旋轉軸與筒體所組合之構成者。
[其他的實施形態]
上述說明了本發明的幾個實施形態,此等實施形態,乃是提示作為例示者,並無用以限定發明範圍的意圖。此等新穎的實施形態,是可以由其他各式各樣的形態所實施,在不脫離本發明之實質的範圍內,可以進行各種的省略、置換、變更。
例如,對原料施加伸長作用的通路,其斷面形狀並不限於圓形的孔。該通路,例如其斷面形狀亦可以是由橢圓形、或是多角形的孔所構成,且對通路的斷面形狀並沒有特別的限制。
除此之外,在上述各實施形態中,從旋轉軸38的基端方向來觀察螺旋桿本體時,雖是揭示以螺旋桿21朝向繞逆時鐘方向進行左旋轉之情形為例來說明,但本發明並非受此所限制。例如,亦可以使螺旋桿21,在從螺旋桿21的基端側觀察時為朝向繞順時鐘方向進行右旋轉。
此情形時,例如於第1實施形態中,螺旋桿21之具備有搬運部54的螺紋刮板56,是得以從螺旋桿本體37的前端朝向基端來搬運原料之方式,與右螺紋同樣地朝右扭轉即可。同樣地,具備有障壁部55的螺紋刮板57,是得以從螺旋桿本體37的基端朝向前端來搬運原料之方式,與左螺紋同樣地朝左扭轉即可。
再者,螺旋桿本體的障壁部,並不限制是由扭轉成螺旋狀的螺紋刮板所構成。例如,障壁部,亦可以是由:具有連續於螺旋桿本體周方向之外周面的圓環狀大徑部所構成。大徑部,係具有沿著螺旋桿本體之軸向方向的寬幅, 並且於該外周面以實施成不存在有凹窪或缺欠等之平滑的圓環狀為佳。
與此同時,用以把從第2擠壓機3擠壓出之混煉物中所包含的氣體成分予以去除的第3擠壓機4,並不限定於單軸擠壓機者,亦可以使用雙軸擠壓機。以雙軸擠壓機作為第3擠壓機4來構成時,亦可以使第4圖所示的排氣螺旋桿23並排為2根,並且使雙方的螺紋刮板29以其相位在相差90°的狀態下相互齒合。由於藉由使2根螺旋桿23朝向同方向旋轉,可以促進混煉物之表面更新,所以可以使該混煉物所含有之氣體成分的抽引及去除效率提昇。又,已抽引及去除氣體成分後的混煉物,是從頭部27的吐出口28連續地吐出至高剪力加工裝置1的外部。
本發明中之連續式高剪力加工裝置,只要至少具備有將原料進行預備性混煉的第1擠壓機以及將原料正式地進行混煉的第2擠壓機即可,用以將氣態物質或者揮發性成分去除的第3擠壓機也可以省略。在省略第3擠壓機之情形時,只要在第2擠壓機的中間部,設置:用以從處於混煉過程中之原料將氣態物質或者揮發性成分予以抽除之至少一個排氣口即可。
再者,作為第1擠壓機(處理機)2者,並不限定於上述的雙軸混煉機(請參照第2圖及第3圖)或單軸擠壓機(請參照第28圖),例如,也可以使用多軸螺桿擠壓機、萬馬力混合機(Bumbary mixer)、捏揉機(kneader)、開放式輥煉機(open roll)等之各種的混煉機。

Claims (8)

  1. 一種混煉裝置,係具備:第1擠壓機及第2擠壓機,該第1擠壓機,係能夠連續地將材料熔融,並且進行混合;該第2擠壓機,係以由上述第1擠壓機所熔融的上述材料作為原料,連續地將藉由混煉該原料所產生的混煉物予以吐出;上述第2擠壓機,具備有將原料一邊混煉同時搬運的螺旋桿,上述螺旋桿,具有以沿著原料之搬運方向的直線狀軸線為中心進行旋轉的螺旋桿本體,於上述螺旋桿本體,是及於複數個處所地設置:搬運原料的搬運部、限制原料之搬運的障壁部、以及使原料流通的通路,並於其中的至少1個處所中,上述通路,是設置於上述螺旋桿本體的內部,具有入口及出口;上述入口,是藉由上述障壁部以供搬運受限制而使壓力昇高的原料流入之方式,在上述搬運部中之上述螺旋桿本體的外周面呈開口;上述通路,是以使從上述入口流入的原料可朝向上述出口流通之方式所構成,並且上述出口,是位在從上述入口朝向軸向方向離開 的位置,並在上述螺旋桿本體的外周面呈開口。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的混煉裝置,其中,上述各通路的口徑,是被設定成與位在該各通路中之上述入口的口徑相同、或是更小。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的混煉裝置,其中,上述各通路的口徑,是被設定成1mm以上,且未滿6mm。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的混煉裝置,其中,上述第2擠壓機,具備有:機筒、供給口、以及吐出口;該機筒,係具有供上述螺旋桿能夠旋轉地插通的擠壓缸;該供給口,係設置於上述機筒,用以將原料供給至上述擠壓缸內;該吐出口,係設置於上述機筒,供混煉物被擠壓出。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的混煉裝置,其中,更具有脫泡機,該脫泡機,是用以抽引並去除從上述第2擠壓機所吐出之混煉物中所含有的氣體成分;且上述脫泡機,係具備有:排氣螺旋桿、機筒、以及真空泵;該排氣螺旋桿,是用以搬運從上述第2擠壓機所吐出的混煉物;該機筒,是具有:將上述排氣螺旋桿使之能夠旋轉地 予以容納的擠壓缸部;該真空泵,是用以將上述擠壓缸部內抽引成負壓。
  6. 一種混煉方法,是於第1擠壓機中,連續地將材料熔融並且混合,於第2擠壓機中,以熔融後的上述材料作為原料,藉由螺旋桿將混煉該原料所產生的混煉物連續地吐出,上述螺旋桿,係具有:以沿著原料的搬運方向之直線狀的軸線為中心進行旋轉的螺旋桿本體,並於上述螺旋桿本體的內部設有供原料流通之通路的混煉方法,其特徵為:將上述混煉物連續地吐出之期間,於上述第2擠壓機中,沿著上述螺旋桿本體的外周面被搬運的上述原料,係在流通過上述通路之後,返回至上述螺旋桿的外周面。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的混煉方法,其中,沿著上述螺旋桿本體的外周面被搬運的原料,是藉由設在該螺旋桿本體的障壁部以使搬運受到限制而使壓力昇高,然後使該壓力昇高後原料,從上述螺旋桿本體的外周面流入於上述通路。
  8. 如申請專利範圍第6或7項所述的混煉方法,其中,從上述第2擠壓機連續地吐出的混煉物,是在脫泡機中,其氣體成分被抽引及去除。
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