WO2008065860A1

WO2008065860A1 - Vis de malaxage, extrudeuse biaxiale et procédé d'assemblage de la vis de malaxage

Info

Publication number: WO2008065860A1
Application number: PCT/JP2007/071514
Authority: WO
Inventors: Yasuaki Yamane; Kazuo Yamaguchi; Toru Sakatani; Sayaka Yamada; Kazuhisa Fukutani; Koichi Honke
Original assignee: Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2008-06-05
Also published as: CN101541494B; CN101541494A; EP2095924B1; JP2008132672A; US8172449B2; EP2095924A1; JP4205127B2; EP2095924A4; US20100091603A1; EP2095924B2

Description

明細書

混練スクリュー、 2軸押出機及び混練スクリューの組み立て方法

技術分野

[0001] 本発明は、混練スクリュー、 2軸押出機及び混練スクリューの組み立て方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、ゴムやプラスチックからなる混練対象物を流動させると共に剪断力を付与して所望の混練状態の混練物とする 2軸押出機の混練スクリュー、及び、この混練スクリューを備えた 2軸押出機、ならびに、この混練スクリューの組み立て方法に関する。

背景技術

[0002] ゴムやプラスチック等を混練するための混練装置として、 2軸押出機を用いることが知られている。この 2軸押出機は、バレルの軸方向の一方側から他方側に連通されたチャンバ内に混練スクリューを 2本備えており、この混練スクリューには、混練用口ータ、及びネジスクリューなどを形成する各セグメントが組み込まれている。そして、この 2軸押出機では、バレルの一方側の投入ロカゴムやプラスチック等の混練対象物をチャンバ内に供給し、その混練対象物を混練スクリューの回転により他方側に押し出しながら混練用ロータが配置された混練部において混練することにより、混練対象物を所望の混練状態の混練物とする。

[0003] 前記混練用ロータは、螺旋状の混練翼や混練スクリューの軸方向と平行な混練翼を有する複数の混練用ロータセグメントが軸方向に組み合わされて形成されるものである。この混練用ロータにおいて、軸方向に隣り合う混練用ロータセグメント同士は、互いに接合する部分で段差等の不連続部分が形成されないよう断面が滑らかに連続するように相互に組み合わされている。

[0004] ここで、上記のような 2軸押出機に関する技術について、例えば、以下のような特許文献 1に開示された技術がある。以下に、この既知の技術について説明する。

[0005] この特許文献 1では、バレルのチャンバ内に一対のスクリューセット（混練スクリュー )が設けられているとともに、そのスクリューセットの軸方向の所定箇所に混練対象物を混練するための混練翼部が設けられたゴムあるいはゴム系組成物用の混練装置に関する技術が開示されてレ、る。

[0006] この混練装置のスクリューセットの混練翼部は、複数の混練用ロータが軸方向に組み合わされることによって構成されている。各混練用ロータは、螺旋翼を有しており、この各混練用ロータの螺旋翼が連続して連なるように組み合わされることによって前記混練翼部の螺旋翼が形成されている。この混練翼部の螺旋翼は、スクリューセットの外径の 5倍以上の長さのスクリューリードをもつ。そして、特許文献 1では、混練翼部のスクリューリードが上記のような長さに設定されていることによって、混練翼部の搬送能力が低下され、混練部におけるチャンバ内に充満する混練対象物が増加し、混練効果を高めることができると称してレ、る。

[0007] また、スクリューセットにお!/、て混練翼部の下流側に隣接する他のセグメント部材は、軸方向にスクリューセットの外径の 1/2以上の長さを有する。このセグメント部材は、頂部が軸と平行に延びる翼を備える複数のセグメントがその軸に垂直な断面形状を軸中心に対して 90° ずつ交互にずらして組み合わされることによって構成されている。

[0008] しかしながら、特許文献 1に記載された混練装置では、混練翼部のスクリューリードが長くなることによって混練部におけるチャンバ内に充満する混練対象物が増加し、チャンバ内壁と混練用ロータの翼頂部（以下、チップ部と記載する）との間における剪断力が大きくなる一方、上記チップ部が混練対象物を介してチャンバ内壁を押圧する力の反力により混練スクリュー（スクリューセット）の軸に作用する荷重が増大する。

[0009] また、混練翼部のスクリューリードが長くなることによって螺旋翼の捩れ角が小さくなるため、混練用ロータのチップ部がチャンバ内の特定の側に片寄って配置される。これにより、混練用ロータを備えた混練スクリューの軸は偏った上記荷重を受ける。そして、偏った荷重を受けた混練スクリューはトルク変動を伴いながら回転し、混練用ロータセグメントとチャンバ内壁との金属接触が生じやすくなる。

[0010] つまり、混練翼部のスクリューリードを長くすることによって、混練スクリューは偏荷重を受けて橈み、混練用ロータセグメントとチャンバ内壁の金属接触により混練用ロータセグメントまたはチャンバが寿命低下（早期磨耗)すると!/、う問題が生じる。

[0011] 尚、特許文献 1に記載された混練装置において、混練翼部の下流側に隣接する上記の他のセグメント部材は、複数のニーデイングディスクセグメントを各々の軸に垂直な断面形状が軸中心に対して 90° ずつ交互にずれるように配置したものであり、このニーデイングディスク部分における混練スクリューの軸に上記のような偏った荷重は作用しにくい。しかし、このような部分が隣接していたとしても、スクリューリードの長い上記混練翼部が存在することによって混練スクリューの軸に偏った荷重が作用することに変わりはない。

特許文献 1：特開 2003-245534号公報

発明の開示

[0012] 本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、混練性能を低下させずに混練スクリューの軸に偏った荷重力 Sかかる現象を低減可能な混練スクリュ一、この混練スクリューを備えた 2軸押出機、ならびに、この混練スクリューの組み立て方法を提供することにある。

[0013] 上記目的を達成するために、本発明に係る混練スクリューは、混練対象物を流動させると共にその混練対象物に剪断力を付与して所望の混練状態の混練物とする 2軸押出機の混練スクリューであって、前記混練対象物の混練を行う少なくとも 2つの混練用ロータセグメントを含む混練用ロータセグメント集合体を備え、前記各混練用口ータセグメントは、前記混練スクリューの軸方向に相互に隣り合うように組み合わされているとともに、螺旋状の混練翼及び前記軸方向と平行に延びる混練翼の少なくとも一方を有し、前記軸方向に相互に隣り合う前記混練用ロータセグメントは、相互に隣接するそれぞれの端部における前記混練翼の翼頂部の位相が互いにずれるような配置であって、その位相が同一になるように配置される場合に比べてその隣り合う混練用ロータセグメントの軸方向の各中心位置における前記混練翼の翼頂部の位相同士のずれがより大きくなる配置で前記混練スクリューに組み込まれている。

図面の簡単な説明

[0014] [図 1]本発明の一実施形態に係る 2軸押出機の断面模式図である。

[図 2]図 1に示す 2軸押出機の II II線に沿った断面図である。

[図 3]図 1に示す 1つの混練用ロータセグメントを軸方向から見た状態を概略的に示す図である。 [図 4]図 3の混練用ロータセグメントの側面図である。

[図 5]混練用ロータセグメントが組み合わされた状態を示す概略的な斜視図である。

[図 6]図 5に示す各混練用ロータセグメントの回転位相を変化させた状態を示す斜視図である。

[図 7]図 5に示す混練用ロータセグメントが組み合わされた状態の正面図である。

[図 8]位相差毎の回転軸トルク変動幅を示す図である。

[図 9]混練スクリューの回転角度毎の回転軸トルク値を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0015] 以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。

尚、本発明に係る 2軸押出機の実施形態の説明とともに、混練スクリューの実施形態及び混練スクリューの組み立て方法についても説明する。

[0016] 図 1に示すように、本実施形態に係る 2軸押出機 1は、同方向回転嚙合型に構成され、片持ち状態で支持された一対の混練スクリュー 4と、混練スクリュー 4が回転するための筒状の空洞部であるチャンバ 6を有したバレル 5とを備えて!/、る。一対の混練スクリュー 4は、図 1の側面図において重なるように、互いの軸心同士が平行に延びるように配置されている。そして、これら混練スクリュー 4は、バレル 5の一端側に設けられた駆動装置 7に連結されており、この駆動装置 7によって同方向に回転駆動される。また、図 2に示すように、チャンバ 6は、まゆ型断面の筒状空洞部として形成され、このチャンバ 6内に、 2本の混練スクリュー 4が収納されて!/、る。

[0017] バレル 5の軸方向の一端側には、チャンバ 6内にゴムやプラスチックからなる混練対象物を供給するための供給口 3 (ホッパー部）が設けられて!/、る。この供給口 3からチヤンバ 6内に供給された混練対象物は、チャンバ 6内で 2本の混練スクリュー 4が回転することにより、図 1中の左側（上流側）から右側（下流側）に向かって混練スクリュー 4 の軸方向（以下、単に「軸方向」と記載する）に搬送されるとともに、連続的に混練される。混練された混練物は、 2軸押出機 1の先端 5aから混練スクリュー 4の最下流の後述する第 3スクリュー部 16によって外部に排出される。

[0018] ノレノレ 5には、図 2に示すように、チャンバ 6の周囲を囲むように複数の冷却経路 8 力軸方向に形成されている。この冷却液経路 8に冷却水等の冷媒を導通させることにより、チャンバ 6内で混練中の混練対象物が高温となることが抑制される。また、バレル 5には、図 1に示すように、軸方向の複数箇所に脱気や観察等を行うための開口部 9 (9a, 9b)が設けられている。この開口部 9を通じて、混練中に発生するガスの排出や副原料の供給、混練中における混練対象物の混練状態の観察等を行うことができる。

[0019] 次に、混練スクリュー 4は、本実施形態においては図 1に示すように、第 1スクリュー部 10、第 1混練部 11、第 1ニーデイングディスク部 12、第 2スクリュー部 13、第 2混練部 14、第 2ニーデイングディスク部 15、第 3スクリュー部 16の各セグメント部材力軸方向にこの順で組み込まれることによって構成されている。

[0020] まず、第 1 ,第 2混練部（11 , 14)は、混練対象物を混練することを主目的とする部分である。第 1混練部 11は、前記第 1スクリュー部 10の直下流側に配置されているとともに、第 2混練部 14は、前記第 2スクリュー部 13の直下流側に配置されている。第 1 ,第 2混練部（11 , 14)は、それぞれ、混練対象物を下流側へ押し出す向きの捩じれ角 Φをもつ混練用ロータセグメント（11a〜； l ie, 14a〜； 14e)力もなる。この混練用ロータセグメント l la〜l lcの集合体及び混練用ロータセグメント 14a〜14eの集合体力それぞれ本発明の混練用ロータセグメント集合体の概念に含まれるものである

〇

[0021] そして、混練用ロータセグメント（11a〜； l ie, 14a〜14e)は、図 3及び図 4にその一つを示すように、 2つのチップ部 19 (翼頂部）を有する螺旋状の 2条翼部（2条の混練翼） 17aを備えている。この混練用ロータセグメント（11a〜； l ie, 14a〜14e)の回転によって混練対象物に強い剪断力を付与することができ、連続運転或いはバッチ運転による混練処理を実現できる。また、 2本の混練スクリュー 4は、各々の軸回りに同方向に回転する。

[0022] 尚、前記捩じれ角 φは、各混練用ロータセグメント（11a〜； l ie, 14a〜； 14e)で異なる角度であってもよい。この捩じれ角 Φを大きくすれば、すなわちスクリューリードを短くすれば、混練対象物の搬送能力が高まり、捩じれ角 φを小さくすれば、すなわちスクリューリードを長くすれば、その混練用ロータセグメントを含む混練部が位置するチヤンバ 6内に混練対象物が充満し易くなり、混練効果が高まる。 [0023] また、捩じれ角 φを 0° とすれば、混練用ロータセグメント（11a〜； l ie, 14a〜； 14e) の翼部（混練翼）は、その軸方向に平行な翼部となる。また、特に強い混練を行いたい場合には、前記各混練用ロータセグメント（11a〜； l ie, 14a〜； 14e)の一部を、混練対象物を上流側に押し戻す向きの捩じれ角 Φをもつものとすることが好ましい。尚、本実施形態に係る混練用ロータセグメント（11a〜； l ie, 14a〜； 14e)は、 1つのセグメントの軸方向の長さ力少なくとも同セグメントの外径の 1/4以上あるものである。

[0024] また、図 3及び図 4に示すように、混練用ロータセグメント（11a〜； l ie, 14a〜14e) には、軸孔 18が形成されており、この軸孔 18にはスプライン加工が施されている。この軸孔 18に混練スクリュー 4の軸（回転軸）が嵌揷されることによって、その混練スクリユー 4の軸に前記各セグメント部材が組み付けられる。尚、本実施形態では、軸孔 18 のスプラインのピッチである 12° 毎に軸回りの位相を変化させて混練用ロータセグメント（11a〜； l ie, 14a〜14e)を混練スクリュー 4の軸に組み付けることが可能となつている。

[0025] また、混練用ロータセグメント（11a〜； l ie, 14a〜； 14e)に形成される 2条翼部（2条の混練翼） 17aのチップ部 19は、部分的に切り欠かれた形状を有している。この切り欠き部分が、低位チップ部 19bを構成し、切り欠き部分以外の部分が、高位チップ部 19aを構成する。そして、 2条翼部 17aにおいて、高位チップ部 19aと低位チップ部 1 9bとが混練用ロータセグメント（11a〜； l ie, 14a〜14e)の軸方向に区分されて交互に形成されている。また、 2条翼部 17aのうち一方の翼部の軸方向における所定位置に高位チップ部 19aが形成されている場合には、他方の翼部の軸方向の同位置には低位チップ部 19bが形成されている。これにより、混練スクリュー 4が回転したときに、チャンバ内壁 6aと混練用ロータセグメント（11a〜； l ie, 14a〜14e)との間に広いチップクリアランス 20bと狭いチップクリアランス 20aとが交互に出現する（図 2参照）。

[0026] このようにチップ部 19が形成されることによって、広いチップクリアランス 20bでは混練対象物が通過し易いため、その広いチップクリアランス 20bを構成する翼部と反対側の翼部の翼面に向力、つて一部材料が通過し易くなる。その一方で、狭いチップタリァランス 20aでは、混練対象物を下流側に送りながらの混練が促進される。また、上記のようなチップ部 19の構造により、チャンバ 6内での混練対象物の流動状態が複雑化される。

[0027] 図 1に戻り、第 1〜第 3スクリュー部（10, 13, 16)について説明する。

[0028] 第 1〜第 3スクリュー部（10, 13, 16)は、混練対象物を下流側に搬送することを主目的とする部分である。この第 1〜第 3スクリュー部（10, 13, 16)は、混練スクリュー 4 に組み込まれるスクリューセグメントからなる。このスクリューセグメントは、図 2にその断面を示す上記混練用ロータセグメント 1 laと翼部 17aの頂部（チップ部）を除いて同様の断面形状を有しており、 2条翼部を備えている。この 2条翼部は螺旋状に形成されており、 2条翼部の両頂部（チップ部）とチャンバ 6の内壁 6aとが近接してそれらの間の隙間が小さくなるように構成されることによって、混練対象物の嚙み込みを良くし、下流側へ混練対象物を漏れなく押し出せるようになつている。

[0029] 次に、第 1 ,第 2ニーデイングディスク部（12, 15)について説明する。

[0030] 第 1 ,第 2ニーデイングディスク部（12, 15)は、それらに対応するチャンバ 6内の領域及びその上流側に混練対象物を充満させるとともにその混練対象物を混合することを主目的とする部分である。第 1ニーデイングディスク部 12は、第 1混練部 11の直下流側に配置されているとともに、第 2ニーデイングディスク部 15は、第 2混練部 14 の直下流側に配置されている。

[0031] また、第 1 ,第 2ニーデイングディスク部（12, 15)は、それぞれ混練スクリュー 4に組み込まれる複数のニーデイングディスクセグメント（ 12a〜 12e, 15a〜 15e)力、らなる。このニーデイングディスクセグメント（12a〜12e, 15a〜； 15e)は、上記スクリューセグメントと同様の断面形状を有し、 2条翼部を備えている。

[0032] 前記 2条翼部は、軸方向に平行な翼部として形成されている。これにより、第 1 ,第 2 ニーデイングディスク部（12, 15)では、混練対象物の混合時にその混練対象物に対して下流側への送り作用及び上流側への戻し作用の!/、ずれも及ぼさず、上記各混練部 11 , 14から下流側へ搬送される混練対象物に対して搬送抵抗が付与され、混練対象物が堰き止められるようにチャンバ 6内に充満する。尚、本実施形態におけるニーデイングディスクセグメント（12a〜12e, 15a〜； 15e)は、 1枚のセグメントの軸方向長さ（厚み）が長くとも外径の 0. 2倍以下であり、好ましくは、 0. 15倍以下のものである。 [0033] また、第 1 ,第 2ニーデイングディスク部（12, 15)において、前記複数のニーデイングディスクセグメント（12a〜12e, 15a〜； 15e)は、それぞれ混練スクリュー 4の軸回りに 90° ずつ軸に垂直な断面形状が交互にずれるように軸方向に組み合わされている。このため、第 1 ,第 2ニーデイングディスク部（12, 15)は、軸方向において軸に垂直な断面形状が不連続に変化する部分を有する。このように軸に垂直な断面形状が不連続に変化していることによって、混練対象物の混練時にその流動状態が複雑化し、混練対象物が十分に混合及び分散される。

[0034] 次に、図 5〜図 7を参照して、本実施形態における混練用ロータセグメント（8a, 8b) の組み合わせ構造につ!/、て説明する。

[0035] 軸方向に相互に隣り合う混練用ロータセグメント（8a, 8b)は、図 5に示すように、軸回りの位相が相互にずれるように組み合わされている。具体的には、この混練用ロータセグメント 8aと混練用ロータセグメント 8bは、図 6に示す相互に隣接するセグメント端部の翼頂部（チップ部 19a, 19b)の位相が同一になるように配置された場合に比ベて、その両ロータセグメント（8a, 8b)の軸方向の各中心位置における翼頂部（チップ部（19b, 19b' ) )の位相同士のずれがより大きくなる配置で混練スクリュー 41に組み込まれている。

[0036] ここで、「軸方向に隣り合う混練用ロータセグメント（8a, 8b)の軸方向の各中心位置における翼頂部（チップ部（19b, 19b ' ) )の位相を相互にずらす」ことについて、図 7 を参照しながら説明する。

[0037] 図 7中の低位チップ部 19bは、相互に隣り合う混練用ロータセグメント（8a, 8b)のうち一方の混練用ロータセグメント 8aの軸方向の中心位置における翼頂部を示している。また、図 7中の低位チップ部 19 は、相互に隣り合う混練用ロータセグメント（8a , 8b)のうち他方の混練用ロータセグメント 8bの軸方向の中心位置における翼頂部を示している。また、この図 7において、角度 αは、上記軸方向の中心位置における低位チップ部 19b (翼頂部）の回転方向中心位置 (P1)の位相を示し、角度 /3は、上記軸方向の中心位置における低位チップ部 19b ' (翼頂部）の回転方向中心位置（P2) の位相を示す。

[0038] そして、図 7に示すように、混練用ロータセグメント 8aと混練用ロータセグメント 8bは、混練スクリュー 41に組み込まれた状態において、角度 /3—角度 αの位相差だけ、それぞれの軸方向の各中心位置における翼頂部（チップ部（19b, 19 ））の位相が相互にずれた状態で配置されている。これにより、相互に隣接する混練用ロータセグメント（8a, 8b)のセグメント端部の翼頂部の位相がずれ、この隣接するセグメント端部において段差が生じている（図 5参照）。尚、本実施形態では、混練用ロータセグメント（8a, 8b)の軸方向の中心位置における翼頂部（チップ部（19b, 19b ' ) )の位相は相互に 84° ずらされている。

[0039] このような構成により、翼の全長を長くしたり、混練用ロータセグメント（8a, 8b)の混練翼とチャンバ内壁 6aとの間に軸方向に異なるチップクリアランスや周方向に異なるチップクリアランスが設けられたとしても、混練用ロータセグメント（8a, 8b)のチップ部 19が 2軸押出機 1のチャンバ内壁 6aの一方向側に偏って配置されることを防止でき、混練スクリュー 41の軸にチップ部 19を介して作用する荷重を隣り合う混練用ロータセグメント（8a, 8b)同士で相互に打ち消すことができる。その結果、混練スクリュー 4 1の軸に偏った荷重が力、かる現象を低減でき、混練用ロータセグメント（8a, 8b)またはチャンバ内壁 6aが寿命低下（早期磨耗)することを防止できる。

[0040] 尚、相互に隣接するセグメント端部のチップ部 19の位相がずれると、混練用ロータセグメント（8a, 8b)の相互に隣接する部分で段差 (不連続部分）が生じる力 S、この部分では、混練対象物の流動状態が複雑化され、混練対象物の混合が促進されるという有利な効果が生じる。従って、隣り合う混練用ロータセグメント（8a, 8b)の軸方向の中心位置の各チップ部（19b, 19b ' )の位相が相互にずれていることにより、混練性能が低下することはない。逆に、混練効果が高まりすぎるのであれば、従来の公知技術により、混練翼部（混練部）の全長を短くしたり、チップ部 19とチャンバ内壁 6aとの間の隙間寸法であるチップクリアランス (20a, 20b (図 2参照） )を大きくする等の対応を適宜行えば良い。

[0041] ここで、このような隣り合う混練用ロータセグメント（8a, 8b)の軸方向の各中心位置における翼頂部（チップ部（19b, 19b ' ) )の位相を相互にずらす手段は、混練スクリユー 41の前半部でとられることが好ましぐ混練対象物を 2軸押出機 1内（チャンバ 6 内）に供給するための供給口 3側に最も近い第 1混練部 11でとられることがより好ましい。これは、混練スクリュー 41の軸に偏った荷重が作用するという問題は、未混練の混練対象物がより多く存在する第 1混練部 11で生じやすいからである。

[0042] また、図 5に示すように、混練用ロータセグメント 8aと混練用ロータセグメント 8bは、 V、ずれも軸方向の長さが混練用ロータセグメント（8a、 8b)の外径（バレル 5の内径 D )の 1/2の長さに設定されている。これにより、各混練部（11 , 14)が多くの混練用口ータセグメント（8a, 8b)に分割される。そして、これら多くの混練用ロータセグメント（8 a, 8b)において隣り合うもの同士のチップ部 19の位相が適宜それぞれ相互にずらされることにより、チップ部 19が 2軸押出機 1のチャンバ内壁 6aの一方向側に偏って配置されることをより防止でさる。

[0043] 尚、混練用ロータセグメント（8a, 8b)の軸方向の長さをその外径以下としてもよい。

また、例えば、肖 ijり出し等の成形方法により、軸方向に隣り合う混練用ロータセグメント（8a, 8b)を一体形成してもよい。この場合には、混練用ロータセグメントの全体数量を低減することができ、混練スクリューの組み立て工数を減少させることができる。

[0044] 次に、図 8には、図 5に示す形態の混練用ロータセグメント（8a, 8b)を用いた場合における、軸方向で隣り合う混練用ロータセグメント 8aと混練用ロータセグメント 8bとの位相差毎の回転軸トルク変動幅が示されている。この図 8は、同方向回転嚙合型の 2軸押出機 1において、混練用ロータセグメント（8a, 8b)の外径が φ 72mmであり、混練対象物としてポリプロピレン（PP、 MI (メルトインデックス） = 10)を適用し、混練スクリュー 41の回転数を 260rpmとする条件で、数値解析を行った結果を示すものである。尚、この数値解析は、 2つの混練用ロータセグメント（8a, 8b)のみが第 1スクリュ一部 10の下流側に組み込まれた混練スクリュー 41を用いる場合について行った。ここで、回転軸トルク変動幅とは、混練スクリュー 41の回転により混練スクリュー 41の軸に作用するトルクの最大値と最小値との差のことをいう。

[0045] 図 8において、実線は、軸方向に隣り合う混練用ロータセグメント（8a, 8b)の軸方向の各中心位置におけるチップ部（19b, 19b ' )の位相の差（以下、単に「位相差」と記載する）を変化させたときの回転軸トルク変動幅の変動を示す。また、点線は、前記実線における回転軸トルク変動幅の最大値（図 8左端の位相差 0° のときの回転軸トルク変動幅）の 80%ラインを示し、一点鎖線は、前記最大値の 60%ラインを示し、二点鎖線は、前記最大値の 40%ラインを示す。

[0046] 図 8からわかるように、混練用ロータセグメント 8aと混練用ロータセグメント 8bとの位相差が 48° 〜； 147° の場合、回転軸トルク変動幅は、前記最大値の約 60%以下に抑えられている。これは、混練スクリュー 41の軸にチップ部 19を介して作用する荷重が隣り合う混練用ロータセグメント 8a, 8bにおいて相互に打ち消され、混練スクリュー 41の軸に掛カ、る偏った荷重が低減されていることを示すものである。さらに図 8からわかるように、混練用ロータセグメント 8aと混練用ロータセグメント 8bとの位相差が 78 ° 〜； 115° の場合、回転軸トルク変動幅は、前記最大値の約 40%以下に抑えられている。

[0047] 従って、混練用ロータセグメント 8aと混練用ロータセグメント 8bの位相を 48° 〜14 7° の位相差で相互にずらすことにより、混練スクリュー 41の回転軸トルク変動幅は、隣接するセグメント端部のチップ部 19の位相が同一になるように配置された場合（図 8左端の位相差 0° の場合に相当する）の約 60%以下に軽減することができる。同様に、混練用ロータセグメント 8aと混練用ロータセグメント 8bの位相を 78° 〜； 115° の位相差で相互にずらすことにより、混練スクリュー 41の回転軸トルク変動幅は、隣接するセグメント端部のチップ部 19の位相が同一になるように配置された場合（図 8左端の位相差 0° の場合に相当する）の約 40%以下に軽減することができる。

[0048] 次に、図 9には、図 5及び図 6に示す形態の混練用セグメントを用いた場合における、混練スクリュー（41 , 51)の回転角度毎の回転軸トルク値が示されている。この図 9 は、同方向回転嚙合型の 2軸押出機 1において、軸方向に隣り合う混練用ロータセグメント（8a, 8b)の外径がともに φ 59mmであり、混練対象物としてポリプロピレン（PP 、 Ml (メルトインデックス） = 10)を適用し、混練スクリュー 41の回転数を 600rpmとする条件で、実際に混練スクリュー（41 , 51)に作用する回転軸トルクの測定を行った実験結果を示すものである。尚、この実験では、混練スクリュー（41 , 51)として、いずれも第 1スクリュー部 10の下流側に 2つの混練用ロータセグメント（8a, 8b)のみが組み込まれたものを用いた。

[0049] 図 9において、実線は、前記混練用ロータセグメント（8a, 8b)の軸方向の各中心位置においてチップ部（19b, 19b ' )の位相を相互に 84° ずらした混練スクリュー 41における回転角度毎の回転軸トルク値[%]の変化を示す。また、点線は、混練用ロータセグメント（18a, 18b)の隣接するセグメント端部のチップ部（19a, 19b)の位相が同一である従来の混練スクリュー 51における回転角度毎の回転軸トルク値[%]の変化を示す。ここで、図 9の縦軸は、 2軸押出機 1の駆動装置 7の最大定格トルクに対する

[0050] 図 9から、明らかに混練用ロータセグメント（8a, 8b)の位相をずらした混練スクリュ一 41の回転軸トルクの方力 S、混練用ロータセグメント（8a, 8b)の位相が同一である混練スクリュー 51の回転軸トルクよりも変動が小さぐ且つその最大値も小さくなつていること力 Sわ力、る。このことは、軸方向に隣り合う混練用ロータセグメント（8a, 8b)の軸方向の各中心位置における位相差が適宜設定されることにより、混練スクリュー 41 の軸に対してチップ部 19を介して作用する荷重が両混練用ロータセグメント（8a, 8b )において相互に打ち消され、混練スクリュー 41の軸に掛カ、る偏った荷重が低減されるためであると考えられる。

[0051] 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなぐ特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。

[0052] 例えば、図 5に示す軸方向に互いに隣り合う混練用ロータセグメント 8aと混練用口ータセグメント 8bとの間に、スぺーサ一として全長がセグメントの外径（回転外径）以下となるようなニーデイングディスクセグメント（1条翼又は 2条翼）やスクリューセグメント（1条翼又は 2条翼）等のセグメントを組み込んでもよい。また、軸方向に隣り合う混練用ロータセグメント 8aと混練用ロータセグメント 8bとの間に、一対の混練スクリュー（ 41 , 41)の嚙み合いを調整するためのスぺーサーを組み込んでもよい。

[0053] また、第 2混練部 14で未溶融の材料による偏った荷重が発生するような場合は、第 2混練部 14の適宜位置において、軸方向に隣り合う混練用ロータセグメントを、相互に隣接するセグメント端部の翼頂部の位相が同一になるよう配置される場合に比べてその隣り合う混練用ロータセグメントの軸方向の各中心位置における翼頂部の位相同士のずれがより大きくなるように組み替えてもよい。

[0054] また、上記実施形態は、混練用ロータセグメントの軸孔 18に設けられたスプラインの最小ピッチである 12° 毎に前記位相差を設定するものである力スプラインの最小ピッチを変えるなどの適宜手段により前記位相差のきざみ幅を任意に設定することができる。

[0055] また、上記実施形態では、混練用ロータセグメント（8a, 8b)が螺旋状の混練翼を有する場合を例にとって説明した力本発明はこれに限らず、混練用ロータセグメントが軸方向と平行に延びる混練翼を有していてもよい。この場合も、隣り合う混練用ロータセグメントが、それぞれの混練翼の翼頂部の位相が互いに軸回りにずれるような配置で混練スクリューに組み込まれて!/、ることが好ましレ、。

[0056] そして、このように構成すれば、上記実施形態と同様、各混練用ロータセグメントのチップ部（翼頂部）が 2軸押出機のチャンバ内壁の一方向側に偏って配置されることを防止でき、混練スクリューの軸にチップ部を介して作用する荷重を隣り合う混練用ロータセグメント同士で相互に打ち消すことができる。また、上記実施形態と同様、混練用ロータセグメントの相互に隣接する部分で段差等のいわゆる不連続部分が生じるため、この部分によって混練対象物の流動状態が複雑化され、混練対象物の混合が促進されるという有利な効果が生じる。従って、この構成においても、混練性能を低下させずに混練スクリューの軸に偏った荷重力 Sかかる現象を低減することができる

[0057] (本実施形態の概要）

本実施形態をまとめると以下のようになる。

[0058] すなわち、本実施形態に係る混練スクリューは、混練対象物を流動させると共にその混練対象物に剪断力を付与して所望の混練状態の混練物とする 2軸押出機の混練スクリューであって、前記混練対象物の混練を行う少なくとも 2つの混練用ロータセグメントを含む混練用ロータセグメント集合体を備え、前記各混練用ロータセグメントは、前記混練スクリューの軸方向に相互に隣り合うように組み合わされているとともに、螺旋状の混練翼及び前記軸方向と平行に延びる混練翼の少なくとも一方を有し、前記軸方向に相互に隣り合う前記混練用ロータセグメントは、相互に隣接するそれぞれの端部における前記混練翼の翼頂部の位相が互いにずれるような配置であって、その位相が同一になるように配置される場合に比べてその隣り合う混練用ロータセグメントの軸方向の各中心位置における前記混練翼の翼頂部の位相同士のずれがより大きくなる配置で前記混練スクリューに組み込まれている。

[0059] この混練スクリューでは、隣り合う各混練用ロータセグメントの混練翼の翼頂部同士

1S 隣接する混練用ロータセグメントの端部において混練翼の翼頂部の位相が同一となるように配置される場合に比べてそれらの位相のずれがより大きくなるように配置されるので、各混練用ロータセグメントのチップ部（翼頂部）が 2軸押出機のチャンバ内壁の一方向側に偏って配置されることを防止でき、混練スクリューの軸に前記チップ部を介して作用する荷重を相互に隣り合う混練用ロータセグメント同士で打ち消し合うこと力 Sできる。このため、混練スクリューの軸に偏った荷重力 Sかかる現象を低減できる。その結果、混練用ロータセグメントまたはチャンバが寿命低下（早期磨耗)することを防止できる。

[0060] また、この混練スクリューでは、相互に隣り合う混練用ロータセグメントの隣接する端部同士の翼頂部の位相が同一にならないため、混練用ロータセグメントの相互に隣接する部分で段差等のレ、わゆる不連続部分が生じるが、この部分によって混練対象物の流動状態が複雑化され、混練対象物の混合が促進されると!/、う有利な効果が生じる。仮に、混練効果が高まりすぎるのであれば、従来の公知技術により、混練翼の全長を短くしたり、チップ部とチャンバ内壁との間の隙間寸法であるチップクリアランスを大きくしたり等の対応を適宜行えば良い。よって、隣り合う混練用ロータセグメントのチップ部の位相を相互にずらすことにより、 2軸押出機の混練性能が低下することはない。従って、この混練スクリューでは、混練性能を低下させずに混練スクリューの軸に偏った荷重力かかる現象を低減することができる。

[0061] 上記混練スクリューにおいて、前記混練スクリューは、前記混練対象物を混練するための複数の混練部を有し、前記混練用ロータセグメント集合体は、前記複数の混練部のうち前記混練対象物が前記 2軸押出機に供給される側に最も近い混練部に配置されてレ、るのが好ましレ、。

[0062] 混練用ロータセグメントを備えた混練スクリューの軸に偏った荷重が作用するという問題は、未混練の混練対象物がより多く存在する（混練が不十分な）混練スクリューの前半部に顕著に表れ、複数の混練部のうち混練対象物が 2軸押出機に供給される側に最も近!/、混練部で最も顕著である。

[0063] このため、上記構成によると、混練スクリューの軸に偏った荷重力 Sかかる現象を低減できるというメリットをより効果的に得ることができ、過酷な運転条件下にある前記混練対象物が供給される側に最も近い混練部において混練用ロータセグメントまたはチヤンバ内壁が早期に磨耗することを防止できる。

[0064] 上記混練スクリューにおいて、前記混練用ロータセグメント集合体の各混練用ロータセグメントは、 2条の前記螺旋状の混練翼を有するとともに、軸方向において当該各混練用ロータセグメントの外径以下の長さを有し、且つ、前記隣り合う混練用ロータセグメントの軸方向の各中心位置における前記混練翼の翼頂部の位相同士が 48° 〜； 147° の位相差で互いにずれるような配置で前記混練スクリューに組み込まれているのが好ましい。

[0065] この構成によると、混練用ロータセグメントの軸方向の長さがその外径以下となるので、複数の混練用ロータセグメントからなる混練用ロータセグメント集合体は多くのセグメントに分害 IJされる。そして、分割された多くの混練用ロータセグメントにおいて隣り合うもの同士のチップ部の位相が適宜それぞれ相互にずらされることにより、混練用ロータセグメントのチップ部力 S、 2軸押出機のチャンバ内壁の一方向側に偏って配置されることをより防止できる。つまり、荷重の受圧部を分散させることで混練スクリューの軸に偏った荷重力かかる現象をより低減できる。

[0066] また、この構成では、隣り合う混練用ロータセグメントの翼頂部の位相力 8° 〜14

7° の位相差で相互にずれるため、混練スクリューの回転軸トルク変動幅を、隣接するセグメントの端部の翼頂部の位相が同一になるように配置された場合の回転軸トノレク変動幅の約 60%以下に軽減することができる。

[0067] この場合において、前記各混練用ロータセグメントは、前記隣り合う混練用ロータセグメントの軸方向の各中心位置における前記混練翼の翼頂部の位相同士が 78° 〜

1 1 5° の位相差で互いにずれるような配置で前記混練スクリューに組み込まれてレ、るのが好ましい。

[0068] この構成では、隣り合う混練用ロータセグメントの翼頂部の位相が 78° 〜； 1 15° の位相差で相互にずれるため、混練スクリューの回転軸トルク変動幅を、隣接するセグメントの端部の翼頂部の位相が同一になるように配置された場合の回転軸トルク変動幅の約 40%以下に軽減することができる。

[0069] 上記混練スクリューにおいて、前記混練用ロータセグメント集合体の各混練用ロータセグメントは、前記螺旋状の混練翼を有し、且つ、軸方向において当該各混練用口ータセグメントの外径の 1 /2以下の長さを有するのが好ましい。

[0070] この構成によると、複数の混練用ロータセグメントからなる混練用ロータセグメント集合体は、より多くのセグメントに分割される。そして、分割された多くの混練用ロータセグメントにおいて隣り合うもの同士のチップ部の位相が適宜それぞれ相互にずらされることにより、混練用ロータセグメントのチップ部が、 2軸押出機のチャンバ内壁の一方向側に偏って配置されることをより防止できる。つまり、荷重の受圧部をより分散させることで混練スクリューの軸に偏った荷重力 Sかかる現象を更に低減できる。

[0071] 上記混練スクリューにおいて、前記混練用ロータセグメント集合体は、それに含まれる前記各混練用ロータセグメントが一体になるように形成されたものであることが好ましい。

[0072] この構成によると、一体形成された混練用ロータセグメント集合体で混練スクリューの軸に偏った荷重が作用するのを防止可能な構造を構成することができるので、混練用ロータセグメントの全体数量を低減することができ、混練スクリューの組み立てェ数あ減少、させること力でさる。

[0073] また、本発明に係る 2軸押出機は、上記いずれかの混練スクリューを一対備えた 2 軸押出機であって、この一対の混練スクリューは、互いに嚙み合い且つ同方向に回転するように設けられている。

[0074] この構成によると、上記いずれかの特徴を有する混練スクリューを備えた 2軸押出機を得ることができ、その混練性能を低下させずに混練スクリューの軸に偏った荷重がかかる現象を低減できる。

[0075] また、本発明に係る混練スクリューの組み立て方法は、混練対象物を流動させると共にその混練対象物に剪断力を付与して所望の混練状態の混練物とする 2軸押出機の混練スクリューの組み立て方法であって、 2条の混練翼をそれぞれ有する少なくとも 2つの混練用ロータセグメントを、前記混練スクリューの軸方向に相互に隣り合うようにその混練スクリューに組み込む工程を備え、この各混練用ロータセグメントを前記混練スクリューに組み込む工程は、前記軸方向に相互に隣り合う前記混練用ロータセグメントを、相互に隣接するそれぞれの端部における前記混練翼の翼頂部の位相が互いにずれるような配置であって、その位相が同一になるように配置する場合に比ベてその隣り合う混練用ロータセグメントの軸方向の各中心位置における前記混練翼の翼頂部の位相同士のずれがより大きくなる配置で前記混練スクリューに組み込む工程を含む。

[0076] この混練スクリューの組み立て方法では、上記混練スクリューにおける効果と同様、混練用ロータセグメントのチップ部（翼頂部）が 2軸押出機のチャンバ内壁の一方向側に偏って配置されることを防止でき、混練スクリューの軸に前記チップ部を介して作用する荷重を相互に隣り合う混練用ロータセグメント同士で打ち消し合うことができる。よって、混練スクリューの軸に偏った荷重力 Sかかる現象を低減できる。その結果、混練用ロータセグメントまたはチャンバが寿命低下（早期磨耗)することを防止できる

[0077] また、この混練スクリューの組み立て方法では、相互に隣り合う混練用ロータセグメントの隣接する端部同士の翼頂部の位相が同一にならないため、混練用ロータセグメントの相互に隣接する部分で段差等のいわゆる不連続部分が生じる力 S、この部分によって混練対象物の流動状態が複雑化され、混練対象物の混合が促進されると!/ヽう有利な効果が生じる。仮に、混練効果が高まりすぎるのであれば、従来の公知技術により、混練翼の全長を短くしたり、チップ部とチャンバ内壁との間の隙間寸法であるチップクリアランスを大きくしたり等の対応を適宜行えば良い。よって、隣り合う混練用ロータセグメントのチップ部の位相を相互にずらすことにより、 2軸押出機の混練性能が低下することはない。従って、この混練スクリューの組み立て方法では、混練性能を低下させずに混練スクリューの軸に偏った荷重力 Sかかる現象を低減することができ

[0078] 上記混練スクリューの組み立て方法において、前記各混練用ロータセグメントを前記混練スクリューに組み込む工程では、前記隣り合う混練用ロータセグメントの軸方向の各中心位置における前記混練翼の翼頂部の位相同士が 48° 〜； 147° の位相差で互いにずれるような配置で前記各混練用ロータセグメントを前記混練スクリューに組み込むのが好ましい。

[0079] この構成では、隣り合う混練用ロータセグメントの翼頂部の位相を 48° 〜； 147° の位相差で相互にずらすため、混練スクリューの回転軸トルク変動幅を、隣接するセグメントの端部の翼頂部の位相が同一になるように配置された場合の回転軸トルク変動幅の約 60%以下に軽減することができる。

[0080] この場合において、前記各混練用ロータセグメントを前記混練スクリューに組み込む工程では、前記隣り合う混練用ロータセグメントの軸方向の各中心位置における前記混練翼の翼頂部の位相同士が 78° 〜； 115° の位相差で互いにずれるような配置で前記各混練用ロータセグメントを前記混練スクリューに組み込むのが好ましい。

[0081] この構成では、隣り合う混練用ロータセグメントの翼頂部の位相を 78° 〜； 115° の位相差で相互にずらすため、混練スクリューの回転軸トルク変動幅を、隣接するセグメントの端部の翼頂部の位相が同一になるように配置された場合の回転軸トルク変動幅の約 40%以下に軽減することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 混練対象物を流動させると共にその混練対象物に剪断力を付与して所望の混練状態の混練物とする 2軸押出機の混練スクリューであって、

前記混練対象物の混練を行う少なくとも 2つの混練用ロータセグメントを含む混練用ロータセグメント集合体を備え、

前記各混練用ロータセグメントは、前記混練スクリューの軸方向に相互に隣り合うように組み合わされているとともに、螺旋状の混練翼及び前記軸方向と平行に延びる混練翼の少なくとも一方を有し、

前記軸方向に相互に隣り合う前記混練用ロータセグメントは、相互に隣接するそれぞれの端部における前記混練翼の翼頂部の位相が互いにずれるような配置であって、その位相が同一になるように配置される場合に比べてその隣り合う混練用ロータセグメントの軸方向の各中心位置における前記混練翼の翼頂部の位相同士のずれがより大きくなる配置で前記混練スクリューに組み込まれている。

[2] 請求項 1に記載の混練スクリューにお!/ヽて、

前記混練スクリューは、前記混練対象物を混練するための複数の混練部を有し、前記混練用ロータセグメント集合体は、前記複数の混練部のうち前記混練対象物が前記 2軸押出機に供給される側に最も近い混練部に配置されている。

[3] 請求項 1に記載の混練スクリューにお!/ヽて、

前記混練用ロータセグメント集合体の各混練用ロータセグメントは、 2条の前記螺旋状の混練翼を有するとともに、軸方向において当該各混練用ロータセグメントの外径以下の長さを有し、且つ、前記隣り合う混練用ロータセグメントの軸方向の各中心位置における前記混練翼の翼頂部の位相同士が 48° 〜； 147° の位相差で互いにずれるような配置で前記混練スクリューに組み込まれている。

[4] 請求項 3に記載の混練スクリューにおいて、

前記各混練用ロータセグメントは、前記隣り合う混練用ロータセグメントの軸方向の各中心位置における前記混練翼の翼頂部の位相同士が 78° 〜； 115° の位相差で互いにずれるような配置で前記混練スクリューに組み込まれている。

[5] 請求項 1〜4のいずれ力、 1項に記載の混練スクリューにおいて、前記混練用ロータセグメント集合体の各混練用ロータセグメントは、前記螺旋状の混練翼を有し、且つ、軸方向において当該各混練用ロータセグメントの外径の 1/2 以下の長さを有する。

[6] 請求項 1〜4のいずれ力、 1項に記載の混練スクリューにおいて、

前記混練用ロータセグメント集合体は、それに含まれる前記各混練用ロータセグメントがー体になるように形成されたものである。

[7] 請求項 1〜4のいずれ力、 1項に記載の混練スクリューを一対備えた 2軸押出機であつて、

この一対の混練スクリューは、互いに嚙み合い且つ同方向に回転するように設けられている。

[8] 混練対象物を流動させると共にその混練対象物に剪断力を付与して所望の混練状態の混練物とする 2軸押出機の混練スクリューの組み立て方法であって、

2条の混練翼をそれぞれ有する少なくとも 2つの混練用ロータセグメントを、前記混練スクリューの軸方向に相互に隣り合うようにその混練スクリューに組み込む工程を備え、

この各混練用ロータセグメントを前記混練スクリューに組み込む工程は、前記軸方向に相互に隣り合う前記混練用ロータセグメントを、相互に隣接するそれぞれの端部における前記混練翼の翼頂部の位相が互いにずれるような配置であって、その位相が同一になるように配置する場合に比べてその隣り合う混練用ロータセグメントの軸方向の各中心位置における前記混練翼の翼頂部の位相同士のずれがより大きくなる配置で前記混練スクリューに組み込む工程を含む。

[9] 請求項 8に記載の混練スクリューの組み立て方法において、

前記各混練用ロータセグメントを前記混練スクリューに組み込む工程では、前記隣り合う混練用ロータセグメントの軸方向の各中心位置における前記混練翼の翼頂部の位相同士が 48° 〜； 147° の位相差で互いにずれるような配置で前記各混練用口ータセグメントを前記混練スクリューに組み込む。

[10] 請求項 9に記載の混練スクリューの組み立て方法において、

前記各混練用ロータセグメントを前記混練スクリューに組み込む工程では、前記隣り合う混練用ロータセグメントの軸方向の各中心位置における前記混練翼の翼頂部の位相同士が 78° 〜； 115° の位相差で互いにずれるような配置で前記各混練用口ータセグメントを前記混練スクリューに組み込む。