WO2015122105A1

WO2015122105A1 - 連続混練装置

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Publication number: WO2015122105A1
Application number: PCT/JP2014/083968
Authority: WO
Inventors: 山口　和郎; 好則黒田; 秀夫船橋; 二志福井
Original assignee: 株式会社神戸製鋼所
Priority date: 2014-02-13
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2015-08-20
Also published as: JP2015150752A; JP6242232B2; KR20160120306A; CN105980121A; US10449498B2; KR101843674B1; EP3106278B1; EP3106278A1; CN105980121B; US20170173543A1; EP3106278A4

Abstract

　連続混練装置（１）は、一対の混練ロータ（３）を備え、これら混練ロータ（３）に加わる混練荷重を抑制しつつ混練ロータ（３）同士の噛み合いを大きくすることが可能である。連続混練装置１は、バレル（２）と、バレル（２）に収容されると共に互いに異なる方向に噛み合い状態で回転する前記一対の混練ロータ（３）とを備え、各混練ロータ（３）は、バレル２内に供給された材料を混練する複数の混練フライト（１１，１５）を有する。混練フライト（１１，１５）とこれらを収容するバレル（２）の部分とがそれぞれ、混練ロータ（３）の軸方向に沿って並ぶ複数の混練部を構成する。材料は、上流側の混練部から下流側の混練部まで軸方向に送られて順次混練される。前記複数の混練部のうち下流側の混練部を構成する混練フライト（１５）は上流側の混練部を構成する混練フライト（１１）の回転外径（Ｄ１）よりも大きな回転外径（Ｄ２）を有する。

Description

連続混練装置

　本発明は、樹脂などの材料を連続して混練する連続混練装置に関するものである。

　従来、樹脂などの材料を連続して混練する連続混練装置としては、特許文献１に開示されたもの等がある。特許文献１の連続混練装置は、内部が空洞とされたバレルと、このバレルに収容される一対の混練ロータと、を備える。当該一対の混練ロータは、それらの軸心が略平行となるように配備されており、互いに異なる方向に回転可能とされている。かかる連続混練装置では、互いに異なる方向に回転する混練ロータの間に、バレル内に供給された材料が導かれ、当該材料に対して前記混練ロータに設けられた混練スクリュがせん断力を付与することで、当該材料が混練される。

　ところで、近年は、難混練性の材料を混練することが必要とされており、このことから連続混練装置の混練能力をさらに向上させたいというニーズが存在している。このような混練能力の向上は、例えば、混練ロータ同士の噛み合いを大きくすることにより達成される。特許文献１の連続混練装置の場合、前記一対の混練ロータの軸間距離を混練フライトの回転外径より小さくすることにより、混練ロータ同士を噛み合い状態とすることができる。

　ところが、前記混練ロータ同士の噛み合い度合の増大は当該混練ロータに対して混練中に加わる荷重（混練荷重）の著しい増大を伴う。つまり、噛み合いを大きくすべく混練ロータ同士を近接させると、混練ロータを互いに離反させる方向に大きな混練荷重が加わる。この混練荷重は混練ロータや混練ロータを支持する軸受などに悪影響を及ぼす可能性がある。

　そのため、従来の連続混練装置では、混練ロータ同士の噛み合いをさらに大きくすることができず、難混練性の材料に対応することが困難となっていた。

特開２０１２－０５１３６３号公報

　本発明は、一対の混練ロータを備えた連続混練装置であって、前記混練ロータに加わる混練荷重を抑制しつつも混練ロータ同士の噛み合いを大きくすることができ、難混練性の材料であっても十分な混練が可能な装置を提供することを目的とする。

　提供される連続混練装置は、内部が空洞とされたバレルと、当該バレルに収容されると共に互いに異なる方向に噛み合い状態で回転する一対の混練ロータであって、それぞれの混練ロータが前記バレル内に供給された材料を混練するための複数の混練フライトを有して、これらの混練フライトが当該混練ロータの軸方向に沿って並ぶものと、を備える。前記複数の混練フライトと前記バレルのうち前記各混練フライトをそれぞれ収容する部分とが、前記混練ロータの軸方向に沿って並ぶ複数の混練部を構成する。前記各混練ロータは、当該混練ロータの回転に伴って前記バレル内に供給された材料を上流側の混練部から下流側の混練部まで軸方向に送ることによりそれぞれの混練部で順次前記材料の混練を行わせる形状を有する。前記各混練ロータにおいて、下流側に位置する混練部を構成する混練フライトは、上流側に位置する混練部を構成する混練フライトの回転外径Ｄ１よりも大きな回転外径Ｄ２を有する。

本発明の実施形態に係る連続混練装置の正面図である。本発明の実施例及び比較例における比エネルギに対するＩＳＯによる評価値の変化を示した図である。本発明の実施例及び比較例における比エネルギに対するゲル面積率の変化を示した図である。本発明の実施例及び比較例における混練ロータに加わる混練荷重を示した図である。従来の連続混練装置の正面図である。

　以下、本発明の実施形態に係る連続混練装置１を、図面に基づき詳しく説明する。

　図１に示すように、本実施形態に係る連続混練装置１は、内部が空洞であるバレル２と、一対の混練ロータ３，３と、を備え、前記混練ロータ３，３はその軸心方向に沿って前記バレル２の内部に挿通されている。連続混練装置１は、さらに、前記一対の混練ロータ３、３に連結されてこれらを互いに異方向に回転させる、図示されない回転駆動装置を備える。このように前記一対の混練ロータ３、３が前記バレル２内で互いに異なる方向に回転することにより、これら一対の混練ロータ３、３とバレル２との間の材料にせん断力が付与されて、当該材料の混練が行なわれる。

　なお、以降の説明において、図１の紙面の左側を連続混練装置１を説明する際の上流側とし、紙面の右側を下流側とする。また、図２の紙面の左右方向を連続混練装置１を説明する際の軸方向とする。

　図１に示すように、前記バレル２は軸方向に沿って長い筒状に形成されており、その内部の断面であって前記軸方向に対して垂直な幅方向の断面は、当該幅方向に並ぶ２つの円の一部同士が重なっためがね形状（２つの円が円周の一部同士を介して互いに重なっている場合も含む）の空洞となっている。前記一対の混練ロータ３，３は、それぞれの混練ロータ３，３の軸心が上述した２つの円の中心と略一致する位置において、前記バレル２の内部にそれぞれ挿入されている。

　各混練ロータ３は、水平方向に沿って延びる長尺な棒状の部材であり、バレル２の軸方向の両端のさらに両外側の位置にそれぞれ設けられた軸受（図示略）により、水平方向を向く前記軸心回りに回転自在となるように支持されている。これらの混練ロータ３，３は、それぞれの軸心が互いに平行となるように配置されている。これら一対の混練ロータ３，３は、互いに異なる回転方向に回転する。すなわち、これらの混練ロータ３，３は前記回転駆動装置により互いに異なる方向に回転駆動される。具体的には、軸方向の下流側から見て、左側に位置する混練ロータ３は軸心の回りを時計回り方向に回転し、右側に位置する混練ロータ３は軸心の回りを反時計回り方向に回転するようになっている。

　上述した連続混練装置１は、軸方向に沿って並ぶ複数の部分、図１の例では６つの部分、を有する。これら６つの部分は、具体的には、材料の流れ方向に沿って上流側から順に、第１送り部４、第１混練部５、絞り部６、第２送り部７、第２混練部８、及び排出部９である。これらの部分にそれぞれ対応する前記混練ロータ３の各部分の外周面には、互いに異なる種類のフライト、つまり互いに異なる翼形状や翼枚数を有するフライト、が形成されている。これら複数種のフライトには、例えば、バレル２内で材料を下流側に押し動かすような流れを形成するスクリューフライトや、材料にせん断力を付与して混練する混練フライトが含まれる。

　次に、前記第１送り部４、第１混練部５、絞り部６、第２送り部７、第２混練部８、排出部９について詳しく説明する。

　第１送り部４は、図示を省略する材料供給口からバレル２内に供給された材料を下流側に向かって送るための部分である。この材料供給口はバレル２の内外を連通するように上方に向かって開口しており、この材料供給口を通じてバレル２内に材料が供給されることが可能である。

　前記各混練ロータ３のうち前記第１送り部４に対応する部分の外周面には、混練ロータ３の軸方向に沿って螺旋状にねじれたスクリューフライト１０が形成されている。このスクリューフライト１０は、上述した材料供給口から供給された材料を前記混練ロータ３の回転に伴い下流側に向かって押し動かすように送ることができる形状を有する。このスクリューフライト１０と前記バレル２のうち当該スクリューフライト１０を収容する部分とが前記第１送り部４を構成する。この第１送り部４で下流側に送られた材料は、第１送り部４の下流側に位置する第１混練部５に送られる。

　第１混練部５は、バレル２内の材料に対してせん断力を付与して材料を混練する部分である。各混練ロータ３のうちこの第１混練部５に対応する部分の外周面には、混練フライト１１が形成されている。この混練フライト１１は、外周面を有し、この外周面は、バレル２の内周面や隣り合った混練ロータ３の外周面との間に狭い隙間（チップクリアランス）を形成するような外径を有する。前記材料は、その狭い隙間に導かれてせん断力の付与を受ける。すなわち、前記混練フライト１１と前記バレル２のうち当該混練フライト１１を収容する部分とが第１混練部５を構成する。この第１混練部５で混練された材料は、第１混練部５の下流側に位置する絞り部６に送られる。

　絞り部６は、第１混練部５の下流側に位置し、バレル２と混練ロータ３との間の材料の流通を制限することで、第１混練部５に留まって混練される材料の量を調整して、材料の混練度を調整する部分である。具体的には、絞り部６は、第１混練部５と第２送り部７とを連通する開口部を有し、この開口部は、その前後にある前記第１混練部５の内径あるいは前記第２送り部７の内径よりも小さい内径であって、他の部分の内径よりも小さい内径を有する。前記各混練ロータ３のうち前記絞り部６に対応した位置にある部分も、当該混練ロータ３の他の部分の外径よりも小さい外径を有する。前記バレル２のうち前記絞り部６に相当する部分の周壁には、混練ロータ３の軸心と垂直な前記幅方向に沿って当該バレル２の周壁を貫通する貫通孔１２が形成されており、この貫通孔１２には前記軸方向に沿った材料の流通を遮断可能な板状のゲート部材１３が前記軸方向に垂直な前記幅方向に沿って出入り自在に収容されている。

　つまり、絞り部６では、貫通孔１２におけるゲート部材１３の位置を当該ゲート部材１３が混練ロータ３側に向かって突出する位置に切換えることにより、絞り部６における材料の流路面積が減少して材料の流通速度が小さくなり、第１混練部５に材料が留まりやすくなって材料の混練度を高くすることが可能となる。逆に、ゲート部材１３を貫通孔１２の外側に引き出して当該ゲート部材１３の位置を混練ロータ３から遠ざかる位置に切換えると、絞り部６における材料の流路面積が拡大して材料の流通速度が大きくなり、第１混練部５に材料が留まりにくくなって材料の混練度を低くすることが可能となる。このようにして絞り部６で所望の混練度に調整された材料は、絞り部６の下流側の第２送り部７に送られる。

　第２送り部７は、第１混練部５で混練され、絞り部６で混練度を調整された材料を下流側に向かって送る部分である。前記各混練ロータ３のうちこの第２送り部７に対応する部分の外周面にも、第１送り部４に対応する部分と同様に混練ロータ３の軸方向に沿って螺旋状にねじれたスクリューフライト１４が形成されていて、このスクリューフライト１４も、混練ロータ３の回転に伴い材料を下流側に向かって押し動かしつつ送ることができる形状を有する。このスクリューフライト１４と前記バレル２のうち当該スクリューフライト１４を収容する部分とが第２送り部７を構成する。この第２送り部７で下流側に送られた材料は、第２送り部７の下流側に位置する第２混練部８に送られる。

　第２混練部８は、第１混練部５と同様に、バレル２内の材料に対してせん断力を付与して材料を混練する部分である。前記各混練ロータ３のうちこの第２混練部８に対応する部分の外周面にも、当該混練ロータ３の回転に伴ってバレル２の材料にせん断力を付与可能な混練フライト１５が形成されている。この混練フライト１５と前記バレル２のうち当該スクリューフライト１５を収容する部分とが第２混練部８を構成する。この第２混練部８で混練された材料は、第２混練部８の下流側に位置する排出部９に送られる。

　排出部９は、上述した第１混練部５や第２混練部８で混練された材料を、バレル２外に排出する部分である。バレル２のうちこの排出部９に対応する部分には、当該排出部９を構成するバレル２の下側の内壁を貫通する排出孔１６が形成されている。前記各混練ロータ３のうちこの排出部９に対応する部分の外周面には、排出孔１６を通じて材料を排出するに適した形状の排出翼１７が形成されていて、混練済みの材料をバレル２外に排出できるようになっている。

　図５は、比較例に係る連続混練装置１０１を示す。この連続混練装置１０１もバレル１０２と一対の混練ロータ１０３とを備え、当該連続混練装置１０１は、第１送り部１０４、第１混練部１０５、絞り部１０６、第２送り部１０７、第２混練部１０８及び排出部１０９を有するが、材料の送り方向の下流側に向かうにつれて、それぞれの部分の内径が同じままか、一部については内径が小さくなるように、当該バレル１０２が形成されている。また、各混練ロータ１０３は、バレル１０２と相似した断面形状を備えるが、「第１混練部１０５の断面」における混練ロータ１０３の外径と、「第２混練部１０８の断面」における混練ロータ１０３の外径は、互いに異なっている。

　具体的に、前記混練ロータ１０３のうち、前記第１混練部１０５に対応する部分の回転外径ｄ１、前記第２混練部１０８に対応する部分の回転外径ｄ２、及び前記排出部１０９に対応する部分の外径（排出翼の回転外径）ｄｄとの間には、次の式（１）のような関係が成立する。

　前記比較例に係る連続混練装置１０１は、従来の一般的な連続混練設備と同じく非噛み合い型であり、よって混練ロータ１０３の回転外径に比べて一対の混練ロータ１０３同士の軸間距離Ｌ′の方が大きい。つまり、この連続混練装置１０１では、前記式（１）に加えて次の式（２）が成立する。

　ところが、昨今は難混練性材料を混練するニーズが大きくなっており、混練能力をさらに向上させるべく一対の混練ロータ同士の軸間距離を小さくする、言い換えれば連続混練装置を噛み合い型にしたものが開発されている。ただし、軸心間距離の縮小に伴って混練時に混練ロータに加わる混練荷重が著しく増大し、このような大きな混練荷重により混練ロータやこの混練ロータを支持する軸受に悪影響が及ぶ可能性も高くなる。

　そこで、図１に示される連続混練装置１では、以下の式（３）に示すように、各混練ロータ３のうち最も下流側に位置する混練部である第２混練部を構成する混練フライト１５の回転外径Ｄ２が、最も上流側の混練部に配備された混練である第１混練部を構成する混練フライト１１の回転外径Ｄ１よりも大きく設定されている。

　具体的には、本実施形態の連続混練装置１は、第１混練部５と、第２混練部８と、の２つの混練部を有するので、「最も下流側に位置する混練部」が第２混練部、「最も上流側の混練部」が第１混練部となる。そのため、この連続混練装置１の特徴は、当該各混練ロータ３のうち第２混練部を構成する混練フライト１５の回転外径Ｄ２が第１混練部を構成する混練フライト１１の回転外径Ｄ１より大きいという点にある。なお、混練ロータ３のうち排出部９に対応する部分は前記第２混練部の回転外径Ｄ２とほぼ同じ外径（排出翼の回転外径）Ｄｄを有する。

　この連続混練装置１では、さらに、各混練ロータ３のうち前記第１混練部５を構成する混練フライト１１の回転外径Ｄ１が、一対の混練ロータ３、３間の軸間距離Ｌ以下であり、第２混練部８を構成する混練フライト１１の回転外径Ｄ２が、一対の混練ロータ３、３間の軸間距離Ｌより大きいことが好ましい。

　言い換えれば、本実施形態の連続混練装置１は、次のような式（４）を満足することが好ましい。

　上述した式（４）の関係は、それぞれの混練ロータ３の混練フライト１１の回転外径Ｄ１を軸間距離Ｌ以下に小さくして当該混練フライト１１同士を非噛み合いにすると共に、それぞれの混練ロータ３の混練フライト１５の回転外径Ｄ２を軸間距離Ｌより大きくして当該混練フライト１５同士を噛み合わせるものであるということもできる。

　ただし、前記混練フライト１１や前記混練フライト１５の回転外径を小さくし過ぎると、混練能力が大きく低下してしまう。逆に、前記混練フライト１１や前記混練フライト１５の回転外径を大きくし過ぎると、混練荷重が過大となる。そのため、上述した各混練ロータ３の混練フライト１１の回転外径Ｄ１、混練フライト１５の回転外径Ｄ２、及び軸間距離Ｌは、次の式（５）や式（６）に示される条件を満たすように設定されるのが好ましい。

　さらに、前記回転外径Ｄ１及び軸間距離Ｌ１の関係は、前記式（６）の条件に加えて次の式（７）の条件を満たすことが、より好ましい。

　上述した式（５）及び式（６）、好ましくは式（５）から式（７）の関係を満足させることは、混練荷重を抑制しつつ混練能力を向上させることを可能にし、高い混練能力を発揮しつつも安定した運転を継続可能な連続混練装置１を提供することを可能にする。つまり、上述した式を満足する回転外径を有する混練ロータ３，３を備えた連続混練装置１では、第１混練部について非噛み合い型であるが、第２混練部については噛み合い型であるため、第１及び第２混練部のいずれについても非噛み合い型である装置に比べて混練能力が向上し、連続混練装置１全体の混練能力も高い。一方で、混練荷重を最も受けやすい第１混練部は非噛み合い型であるので、両混練部とも噛み合い型である装置に比べれば混練荷重はそれほど大きくならない。その結果、前記連続混練装置１では、混練ロータ３に加わる混練荷重を抑制する効果と、混練能力を向上させる効果との両立が可能となるのである。

　次に、比較例との対比において、前記実施例に係る連続混練装置１の作用効果をさらに詳しく説明する。

　以降に示す実施例１、実施例２及び比較例のいずれにおいても、難混練性のＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン樹脂）の材料が５２０ｋｇ／ｈの処理量で混練され、材料に加えられた比エネルギが０．２４０ｋＷｈ／ｋｇ程度になるまで混練される。実施例１、実施例２及び比較例に係る連続混練装置は、それぞれ、表１に示すような混練ロータ３の回転外径（表中に示す「ロータ外径」）、バレル２の内径（表中に示す「チャンバ内径」）、軸間距離、チップクリアランスを備えている。なお、表１に示すロータ外径Ｄ１１とロータ外径Ｄ２１は、上述の混練ロータ３のうち第１混練部５を構成する混練フライト１１の回転外径Ｄ１に相当する。また、表１に示すロータ外径Ｄ１２とロータ外径Ｄ２２は、上述の混練ロータ３のうち第２混練部８を構成する混練フライト１５の回転外径Ｄ２に相当する。さらに、表１に示すロータ外径Ｄｒ１は、上述の混練ロータ１０３のうち第１混練部１０５を構成する混練フライト１１１の回転外径ｄ１に相当し、表１に示すロータ外径Ｄｒ２は、上述の混練ロータ１０３のうち第２混練部１０８を構成する混練フライト１１５の回転外径ｄ２に相当する。

　表１に示すように、実施例１では、第１混練部を構成する混練フライト１１の回転外径Ｄ１１が９３．５ｍｍであり、１００ｍの軸間距離Ｌよりも小さい。また、第２混練部を構成する混練フライト１５の回転外径Ｄ１２は１２０．４ｍｍであって１００ｍｍの軸間距離Ｌや９３．５ｍｍの回転外径Ｄ１１よりも大きい。それゆえ、実施例１は、上述した式（３）及び式（４）の関係をすべて満足する。

　また、実施例２では、第１混練部を構成する混練フライト１１の回転外径Ｄ２１が１００．９ｍｍであって１００ｍｍの軸間距離Ｌとほぼ等しい。また、第２混練部を構成する混練フライト１５の回転外径Ｄ２２は前記回転外径Ｄ１２と同様に１２０．４ｍｍであって１０８ｍｍの軸間距離Ｌや回転外径Ｄ２１よりも大きい。それゆえ、実施例２も、上述した式（３）及び式（４）の関係をすべて満足する。

　一方、比較例は、第１及び第２混練部の双方が非噛み合いのものである。具体的に、比較例では、第１混練部を構成する混練フライト１１１の回転外径Ｄｒ１が９３．５ｍｍであって、１００ｍｍの軸間距離Ｌより小さい。また、第２混練部の混練フライト１１５を構成する回転外径Ｄｒ２は９３．５ｍｍであって、１００ｍｍの軸間距離Ｌよりも小さくなっている。そのため、比較例は、上述した式（３）と式（４）の双方を満足しない。

　表１に示すような回転外径を備えた実施例及び比較例に係る混練ロータ３（１０３）を用いた上述したＨＤＰＥの材料を混練し、混練後の材料におけるゲルの発生状態を計測し、各混練ロータ３（１０３）の混練性能を比較した。なお、この混練性能の評価には、材料中でのゲルの発生状態を評価するＩＳＯ（ＩＳＯ１１４２０：１９９６年に規定された評価方法）及びＷＳＡ（ゲル面積率）を用いた。

　前記ＩＳＯ（ＩＳＯ１１４２０）は、ポリオレフィン管、継手及びコンパウンドのカーボンブラックの分散度を評価する方法に関する規定であり、通常、カーボンブラック粒子と、凝集体のサイズと、３％未満のカーボンブラックを含有するポリオレフィンパイプ、継手及びコンパウンド中での分散性の評価のための手順について説明するものである。

　また、ＷＳＡは、混練後の材料表面に存在するゲルの顕微鏡による確認に基づき、予め定められた観察視野面積（１４９５μｍ×１１２８μｍ）中にゲルの面積がどの程度の割合で存在しているかを表した指標である。このＷＳＡは、例えば材料中にカーボンを混ぜて混練を行った場合に、カーボンが含まれていないゲル部分がどの程度の比率で存在するかを示す。図２及び図３に、ＩＳＯ及びＷＳＡの計測結果を示す。

　図２及び図３における比較例（白抜き三角形の凡例）の変化に着目すると、材料に加わる比エネルギが大きくなるに連れて、ＩＳＯによる評価値やＷＳＡは小さくなっていき、混練の進行に伴って材料中のゲルが少なくなっていることが分かる。ただ、比較例では、比エネルギを０．２４０ｋＷｈ／ｋｇ程度になるまで混練を行っても、ＩＳＯによる評価値やＷＳＡはある程度までしか減少せず、実施例１や実施例２に比べて減少度合いは明らかに低い。

　さらに、実施例１（黒塗り丸形の凡例）や実施例２（白抜き丸形の凡例）での変化に着目すると、材料に加わる比エネルギの変化に関わらず、ＩＳＯによる評価値やＷＳＡは小さいままである。このことは、実施例１及び２に係る装置が混練開始直後から大きな混練能力を発揮してゲルがほとんど無くなるまで混練できることを示している。従って、実施例１や実施例２のように、上述した式（３）及び式（４）の関係をすべて満足する場合には、混練能力を大きく向上させることができるという優れた効果を発揮できると判断される。

　一方、図４は、実施例及び比較例における混練ロータ３に加わる混練荷重をさまざまな運転条件下で計測した結果を示した図である。なお、図４に示す比較例の結果は、非噛み合い状態とされた比較例の混練ロータ１０３に加わる混練荷重を示したものである。この混練ロータ１０３に加わる混練荷重は、７００ｋｇｆ～１７００ｋｇｆとなっており、混練ロータ１０３に加わる耐荷重の設計上限である３０００ｋｇｆを下回る。

　ところが、回転外径Ｄ１や回転外径Ｄ２が軸間距離Ｌを上回るまで混練ロータ３同士が近接した噛み合い状態では、この混練荷重の値は２倍から３倍程度まで上昇し、耐荷重の設計上限である３０００ｋｇｆを上回ることになり、混練ロータ３の破損、あるいは混練ロータ３を支持する軸受の破損の可能性を無視できなくなる。

　このような比較例に対して、上述した式（３）及び式（４）を満足する実施例１及び実施例２では、混練ロータ３同士が噛み合い状態であるにも関わらず、これらの混練ロータ３に加わる混練荷重は、１３００ｋｇｆ～２５００ｋｇｆの範囲に収まっており、耐荷重の設計上限である３０００ｋｇｆを上回らない。このことから、実施例１や実施例２のように、上述した式（３）及び式（４）の関係をすべて満足する場合には、混練能力の向上に加えて、混練荷重の抑制という優れた効果を発揮できることがわかる。

　以上述べたように、連続混練装置１における各混練ロータ３について、下流側に位置する混練部を構成する混練フライト１５の回転外径Ｄ２を、上流側の混練部を構成する混練フライト１１の回転外径Ｄ１よりも大きくすることで、混練ロータ３に加わる混練荷重を抑制しつつも混練ロータ３同士の噛み合いを大きくすることができ、難混練性の材料であっても十分な混練が可能となる。

　なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。

　例えば、上述した実施形態では、軸方向に沿って並ぶ複数の混練部のうち、最も上流側の混練部を構成する混練フライトの回転外径Ｄ１と、最も下流側に位置する混練部を構成する混練フライトの回転外径Ｄ２が、式（３）～式（７）を満足するが、本発明の連続混練装置は、最も上流側の混練部を構成する混練フライトと最も下流側の混練部を構成する混練フライトとの間に上述した式（３）～式（７）が成立するものだけに限定されない。つまり、最も上流側や最も下流側以外の混練部であっても、相対的に上流側及び下流側にそれぞれ位置する混練部を構成する混練フライトの回転外径同士の間に式（３）～式（７）の関係が成立するものは本発明の連続混練装置に含まれると考えることができる。

　以上のように、一対の混練ロータを備えた連続混練装置であって、前記混練ロータに加わる混練荷重を抑制しつつも混練ロータ同士の噛み合いを大きくすることができ、難混練性の材料であっても十分な混練が可能な装置が、提供される。この連続混練装置は、内部が空洞とされたバレルと、当該バレルに収容されると共に互いに異なる方向に噛み合い状態で回転する一対の混練ロータであって、それぞれの混練ロータが前記バレル内に供給された材料を混練するための複数の混練フライトを有して、これらの混練フライトが当該混練ロータの軸方向に沿って並ぶものと、を備える。前記複数の混練フライトと前記バレルのうち前記各混練フライトをそれぞれ収容する部分とが、前記混練ロータの軸方向に沿って並ぶ複数の混練部を構成する。前記各混練ロータは、当該混練ロータの回転に伴って前記バレル内に供給された材料を上流側の混練部から下流側の混練部まで軸方向に送ることによりそれぞれの混練部で順次前記材料の混練を行わせる形状を有する。前記各混練ロータにおいて、下流側に位置する混練部を構成する混練フライトは、上流側に位置する混練部を構成する混練フライトの回転外径Ｄ１よりも大きな回転外径Ｄ２を有する。

　この連続混練装置では、それぞれの混練ロータのうち、上流側に位置する混練部を構成する混練フライトの回転外径Ｄ１を小さくすることにより混練ロータに加わる混練荷重を抑制しつつも、下流側に位置する混練部を構成する混練フライトの回転外径Ｄ２を大きくして当該下流側の混練部同士の噛み合いを大きくすることにより、難混練性の材料であっても十分な混練が可能となる。

　好ましくは、前記複数の混練部は、当該混練ロータの軸方向に距離をあけて並ぶ第１混練部と第２混練部とを含み、前記一対の混練ロータはそれぞれの軸心が互いに平行となるように配置され、前記各混練ロータの混練フライトのうち前記第１混練部を構成する混練フライトは、前記一対の混練ロータ間の軸間距離Ｌより小さい回転外径Ｄ１を有し、前記各混練ロータの混練フライトのうち前記第２混練部を構成する混練フライトは、前記一対の混練ロータ間の軸間距離Ｌより大きい回転外径Ｄ２を有する。前記のように軸間距離Ｌより小さい回転外径Ｄ１を有する第１混練部は、互いに噛み合わずに離間することにより、混練荷重の抑制に寄与する一方、軸間距離Ｌより大きい回転外径Ｄ２を有する第２混練部は、互いに噛み合うことによって、混練能力の向上に寄与する。

　より具体的には、前記複数の混練部のうち前記回転外径Ｄ１を有する混練フライトを含む前記第１混練部が最も上流側に配備されたものであって、前記回転外径Ｄ２を有する混練フライトを含む前記第２混練部が最も下流側に配備されたものであるのが、好ましい。

Claims

　連続混練装置であって、
　内部が空洞とされたバレルと、
　当該バレルに収容されると共に互いに異なる方向に噛み合い状態で回転する一対の混練ロータであって、それぞれの混練ロータが前記バレル内に供給された材料を混練するための複数の混練フライトを有して、これらの混練フライトが当該混練ロータの軸方向に沿って並ぶものと、を備え、
　前記複数の混練フライトと前記バレルのうち前記各混練フライトをそれぞれ収容する部分とが、前記混練ロータの軸方向に沿って並ぶ複数の混練部を構成し、前記各混練ロータは、当該混練ロータの回転に伴って前記バレル内に供給された材料を上流側の混練部から下流側の混練部まで軸方向に送ることによりそれぞれの混練部で順次前記材料の混練を行わせる形状を有し、
　前記各混練ロータにおいて、下流側に位置する混練部を構成する混練フライトは、上流側に位置する混練部を構成する混練フライトの回転外径Ｄ１よりも大きな回転外径Ｄ２を有する、連続混練装置。
　請求項１記載の連続混練装置であって、
　前記複数の混練部は、当該混練ロータの軸方向に距離をあけて並ぶ第１混練部と第２混練部とを含み、
　前記一対の混練ロータはそれぞれの軸心が互いに平行となるように配置され、
　前記各混練ロータの混練フライトのうち前記第１混練部を構成する混練フライトは、前記一対の混練ロータ間の軸間距離Ｌより小さい回転外径Ｄ１を有し、
　前記各混練ロータの混練フライトのうち前記第２混練部を構成する混練フライトは、前記一対の混練ロータ間の軸間距離Ｌより大きい回転外径Ｄ２を有する、連続混練装置。
　請求項２に記載の連続混練装置であって、
　前記複数の混練部のうち前記回転半径Ｄ１を有する混練フライトを含む前記第１混練部が最も上流側に配備され、前記回転半径Ｄ２を有する混練フライトを含む前記第２混練部が最も下流側に配備されている、連続混練装置。