JP2001205625A - 混練用ロータ - Google Patents
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Abstract
質低下を十分に防止する。また、ロータセグメントに加
わる偏荷重を軽減し、ロータセグメントを組み込んだス
クリューの破損を防止する。 【解決手段】 混練対象物を混合および分散させて所望
の混練状態の混練物とする2軸押出機のスクリューセッ
ト1のロータセグメント12として組み込まれるもので
ある。少なくとも周方向に異なる複数のチップクリアラ
ンスを出現させる2翼の混練翼14a〜16aを備え、
これら混練翼14a〜16aの頂部を除いてスクリュー
セット1の他のスクリューセグメント11、ニーディン
グディスクセグメント13として組み込まれるスクリュ
ー11a、ニーディングディスク13aと同一の断面形
状を有している。
Description
ク等の混練材料を混練する2軸押出機に使用される混練
用ロータに関するものである。
側に連通されたバレル内に混練用ロータやニーディング
ディスクからなる混練セグメントとスクリューセグメン
トとを組み合わせた一対のスクリューセットを備えた構
成にされている。そして、一方側の投入口からゴムやプ
ラスチック等の混練材料を投入してスクリューセットの
回転により他方側に搬送しながら混練セグメントにおい
て混練することによって、所望の混練状態の混練物を形
成し、押出機の先端から外部に押し出すという一連の動
作により連続的に混練物を製造するようになっている
(図1(a)・(b)参照)。
グディスクよりもチップクリアランスが大きいため、混
練材料や混練物等の混練対象物を低温で混練することが
できるという長所を有しているが、大きなチップクリア
ランスにより混練対象物がバレルの内壁面に付着するこ
とによって、混練対象物の滞留による劣化や混練用ロー
タへの偏荷重によるスクリューセットの破損等を発生さ
せ易いという欠点がある。
うに、特定の混練翼51aで形成されるチップクリアラ
ンスを小さくすると共に、スクリューセットを左右一対
に配置したときに、混練用ロータ51・51同士を完全
に噛合させる壁面形状となるように各混練翼51a・5
1bを形成した構成が提案されている(特開平10−2
64148号公報)。そして、この構成によれば、噛合
状態にされた混練用ロータ51・51同士が互いに混練
対象物の付着を防止すると共に、大きなチップクリアラ
ンスの混練翼51aで混練対象物を良好に混練および分
散して過剰な温度上昇を防止するという長所を維持しな
がら、小さなチップクリアランスの混練翼51aでバレ
ル52の内壁面に付着した混練対象物を掻き落とすこと
が可能になる。
来の構成では、混練用ロータ51・51同士を完全に噛
合させるように混練翼51a・51bを形成しているた
め、混練用ロータ51の断面形状がニーディングディス
クやスクリューの断面形状と一致していない。従って、
混練用ロータ51を連続して組み合わせたり、混練用ロ
ータ51にニーディングディスクやスクリューを接続し
て各セグメントからなるスクリューセットを組み上げる
場合には、隣接するセグメント間の干渉等を防止するた
め、接続部にスペーサを挿入する必要がある。この結
果、セグメント間にスペーサによる隙間が発生し、この
隙間に混練対象物が滞留して劣化するため、混練対象物
の劣化による混練物の品質低下を十分に防止することが
できないという問題がある。また、ロータセグメントに
加わる偏荷重を軽減するために、ロータセグメントのチ
ップクリアランスを軸方向に狭い間隔で変化させる場合
には、軸方向長さが小さなロータセグメントを準備する
必要があり、セグメントの製作費が嵩み且つ組み込みの
手間がかかるという問題もある。
ことによる混練物の品質低下を十分に防止し、且つロー
タセグメントの軸方向におけるチップクリアランスを容
易に変化させ、ロータセグメントに加わる偏荷重を軽減
してロータセグメントの破損を防止できる混練用ロータ
を提供するものである。
対象物を混合および分散させて所望の混練状態の混練物
とする2軸押出機のスクリューセットのロータセグメン
トとして組み込まれる混練用ロータにおいて、少なくと
も周方向に異なる複数のチップクリアランスを出現させ
る複数の混練翼を備え、これら混練翼の頂部を除いて前
記スクリューセットの他のセグメントとして組み込まれ
るセグメント部材と同一の断面形状を有することを特徴
としている。上記の構成によれば、スクリューセットに
組み込まれるセグメント部材と混練用ロータとが混練翼
の頂部を除いて同一の断面形状にされているため、スク
リューセットを左右一対に配置し、混練用ロータとセグ
メント部材とを直結した状態で十分に噛合させた場合で
あっても、隣接するセグメント部材同士等で干渉し合う
ことがない。これにより、混練用ロータとセグメント部
材との間にスペーサ等による隙間が発生しないため、こ
の隙間に混練対象物が入り込んで滞留することによる混
練物の変質や焼け等の品質低下を十分に防止することが
できる。
ロータであって、前記ロータセグメントとして組み込ま
れたときに、該ロータセグメントの軸方向に異なる複数
のチップクリアランスを出現させることを特徴としてい
る。上記の構成によれば、ロータセグメントの軸方向に
複数のチップクリアランスが出現するため、ロータセグ
メントに作用する偏荷重を軽減させることができると共
に、混練対象物の分散および混合をより促進することが
できる。また、ロータセグメントの断面形状がチップ部
を除いて一定のため、1個のロータセグメントの中で軸
方向におけるチップクリアランスを自由に変化させるこ
とができ、ロータセグメントに加わる偏荷重を容易に軽
減できるという効果がある。
の混練用ロータであって、前記混練翼が軸方向に対して
螺旋状に右回りに捩じられた前進型と、前記混練翼が軸
方向に対して平行な中立型と、前記混練翼が軸方向に対
して螺旋状に左回りに捩じられた後退型との3種類から
なり、これら3種類のうちの少なくとも1種を組み合わ
せることにより前記ロータセグメントとすることを特徴
としている。上記の構成によれば、混練翼の捻じり方向
により混練対象物の流動状態を変化させることができる
ため、これら捻じり方向の異なる3種類の混練用ロータ
を用いてロータセグメントを形成すれば、ロータセグメ
ントにおける混練対象物の充填状態を任意の状態に設定
することができる。これにより、混練対象物の内容に最
適な混合性能および分散性能あるいは混練する材料の輸
送性能を有するようにロータセグメントを形成すること
ができる。
れか1項に記載の混練用ロータであって、前記混練翼の
翼数が2翼であることを特徴としている。上記の構成に
よれば、混練対象物の流路断面積が拡大するため、生産
能力を高めることができる。また、2条ネジを基本とす
るスクリューやニーディングディスクとの組み合わせが
可能になるため、多様なスクリューセットを得ることが
できる。
れか1項に記載の混練用ロータであって、前記混練翼の
翼数が3翼であることを特徴としている。上記の構成に
よれば、ロータセグメントに加わる偏荷重を3方向に分
散することにより軽減することができる。また、チップ
クリアランスを通過する量が増加するため、高い分散性
能を得ることができる。
し図10に基づいて以下に説明する。本実施の形態に係
る2軸押出機は、図1(a)・(b)に示すように、一
対のスクリューセット1・1と、これらのスクリューセ
ット1・1を回転自在に支持するバレル3とを有してい
る。バレル3の外面壁には、バレル3を介して混練物を
冷却するように図示しない冷却配管が接合されている。
一方、バレル3の内部には、一方側(図中左側)から他
方側(図中右側)にかけて連通されたチャンバ4が形成
されている。そして、バレル3の一方側には、ゴムやプ
ラスチック等の混練材料をチャンバ4に供給するよう
に、チャンバ4に連通された投入口3aが形成されてい
る。
縦断面がまゆ型形状に形成されており、一対の第1混練
室4aおよび第2混練室4bと、これらの混練室4a・
4bを連通させる連通部4cとからなっている。第1お
よび第2混練室4a・4bには、図1(a)・(b)に
示すように、上述のスクリューセット1・1がそれぞれ
貫挿されている。
平行となるように配置されており、バレル3の外部にお
いて図示しない駆動機構に連結され、この駆動機構によ
り同方向に回転駆動される。駆動機構による両スクリュ
ーセット1・1の回転中心O(軸心)は、バレル3のチ
ャンバ中心に一致されている。尚、チャンバ中心とは、
図2に示すように、チャンバ4の混練室4a・4bにそ
れぞれ存在しており、断面円弧形状の各混練室4a・4
bの壁面から等距離に位置した中心点のことである。
ューセット1・1は、混練材料を他方側へ押し出す2翼
型のスクリューセグメント11と、混練材料を混合およ
び分散する2翼型のロータセグメント12と、混練材料
を主に混合する2翼型のニーディングディスクセグメン
ト13とを有している。スクリューセグメント11は、
スクリューセット1の上流位置と中流位置と下流位置と
に配置されており、上流および中流のスクリューセット
1・1間には、第1段目のロータセグメント12が配置
されていると共に、ロータセグメント12を挟んでニー
ディングディスクセグメント13・13が配置されてい
る。また、中流および下流のスクリューセグメント11
・11間には、第2段目のロータセグメント12が配置
されていると共に、このスクリューセグメント11の下
流側にスクリュー11aとニーディングディスクセグメ
ント13とがこの順に配置されている。
のスクリュー11aからなっている。各スクリュー11
aは、翼部が回転中心Oを挟んで180°対立するよう
に配置された断面形状を有し、これらの翼部が軸方向に
螺旋状に捩じられた外壁面を有するように形成されてい
る。そして、各スクリュー11aは、翼部同士が一致す
るように連結されることによって、翼部間の溝部で混練
物を送出するスクリューセグメント11を構成してい
る。
3は、平板状の複数のニーディングディスク13aから
なっている。各ニーディングディスク13aは、翼部が
回転中心Oを挟んで180°対立するように配置された
上述のスクリュー11aと同一の断面形状を有してい
る。そして、ニーディングディスク13aは、隣接する
ディスク13a・13aの翼部同士が60°ずれた位相
となるように連結されることによって、各翼頂部とチャ
ンバ4の内壁面とのチップクリアランスで混練物を混練
するニーディングディスクセグメント13を構成してい
る。
よび後退型の混練用ロータ14・16の組み合わせから
なっている。尚、ロータセグメント12は、図3(b)
の中立型の混練用ロータ15が組み合わされていても良
い。これらの混練用ロータ14〜16は、図2に示すよ
うに、混練翼14a〜16aが回転中心Oを挟んで18
0°対立するように配置されており、混練翼14a〜1
6aの頂部を除いて上述のスクリュー11aやニーディ
ングディスク13aと同一の断面形状を有している。
に示すように、混練物を流動方向に対して前進させるよ
うに、混練翼14aが軸方向に対して螺旋状に右回りに
捩じられており、混練物を前進させて生産能力を高める
ように機能する。また、図3(b)に示すように、中立
型の混練用ロータ15は、混練物の前進および後退の何
れも促進させないように、混練翼15aが軸方向に対し
て平行にされており、ロータセグメント12における混
練物の充填度および混練度を増加するように機能する。
また、図3(c)に示すように、後退型の混練用ロータ
16は、混練物を流動方向に対して後退させるように、
混練翼16aが軸方向に対して螺旋状に左回りに捩じら
れており、混練物を後退させてロータセグメント12に
おける混練物の充填度および混練度を高めるように機能
する。
練翼14a〜16aの頂部が高位チップ部14b〜16
bと低位チップ部14c〜16cとに軸方向に区分され
ている。また、高位チップ部14b〜16bと低位チッ
プ部14c〜16cとは、混練用ロータ14〜16の周
方向に両チップ部14b〜16b・14c〜16cが存
在するように、回転中心O(軸心)を挟んで180°対
立して配置されている。
2に示すように、混練用ロータ14がバレル3に装着さ
れたときに、バレル3内におけるチャンバ4の内壁面と
の間に小さなチップクリアランスを出現させるように形
成されている。そして、高位チップ部14b〜16b
は、混練用ロータ14〜16が回転したときに、一部の
混練対象物を通過させて大きな剪断力をその混練対象物
に付与すると共に、チャンバ4の内壁面に付着した混練
対象物の表層を掻き落として冷却効率を向上させるよう
に機能する。さらに、この高位チップ部7aは、前進側
に位置する混練対象物の大部分を軸方向に流動させるこ
とにより軸方向の流動を促進すると共に、第1混練室4
aおよび第2混練室4b間における流動も促進させるこ
とによって、混練効率および分散効率を向上させるよう
に機能する。尚、高位チップ部14b〜16bのチップ
クリアランスは、ニーディングディスクあるいはスクリ
ューセグメントのチップクリアランスと等しくするか広
くすることができる。
ャンバ4の内壁面との間に高位チップ部14b〜16b
と比べて大きなチップクリアランスを出現させるように
形成されている。そして、低位チップ部14c〜16c
は、混練用ロータ14〜16が回転したときに、チップ
クリアランスにおける混練対象物に小さな剪断力を加え
て混練対象物の通過量を増加させ、同一混練室4a・4
bにおける混練対象物の流動を促進すると共に、局部的
な大きな剪断力の付与を防止して混練対象物の過剰な昇
温を抑制するように機能する。
般に低粘度の材料や微細なフィラー、顔料等の混練対象
物を分散して混練物とする場合、各混練翼14a〜16
aが全体的に小さなチップクリアランスを出現させるよ
うに設定されることが望ましく、高粘度の混練対象物を
分散して混練物とする場合には、各混練翼14a〜16
aが全体的に大きなチップクリアランスを出現させるよ
うに設定されることが望ましい。
ついて説明する。先ず、スクリュー11aおよびニーデ
ィングディスク13aと同一の2翼型の断面形状を有し
た混練用ロータ14〜16を作成する。そして、混練翼
14a〜16aの頂部を凸湾曲状または水平に切削する
ことによって、高位チップ部14b〜16bと低位チッ
プ部14c〜16cとを形成する。
に、各型の混練用ロータ14・16を組み合わせてロー
タセグメント12を形成した後、図1(a)に示すよう
に、このロータセグメント12とスクリューセグメント
11とニーディングディスクセグメント13とを連結す
ることによりスクリューセット1を組み立てる。そし
て、組み立てた2本のスクリューセット1・1をバレル
3に装着して十分に噛合させる。この際、各セグメント
11〜13がロータセグメント12の頂部を除いて同一
の断面形状に形成されているため、全セグメント11〜
13をスペーサを介さずに直結した場合でも、隣接する
セグメント11〜13間で干渉し合うことはない。
回転させながら、ゴムやプラスチック、充填剤等の混練
材料を投入口3aからチャンバ4内に連続的に供給す
る。また、この供給に前後してバレル3の外壁面に接合
された冷却配管に冷却水等の冷却媒体を流動させ、バレ
ル3を介してチャンバ4内の混練材料を冷却する。尚、
フィラー入りの場合のように混練材料の構成や種類によ
っては、混練材料を加熱させるため、冷却配管に熱水や
蒸気等の熱媒体を流動させる場合あるいは電気ヒータに
て加熱する場合もある。
クリューセグメント11の回転に伴って下流側のニーデ
ィングディスク13方向に進行する。そして、ニーディ
ングディスク13で混練された後、第1段目のロータセ
グメント12に到達すると、図2に示すように、ロータ
セグメント12における各混練用ロータ14・16の混
練翼14a・16aにより混練が開始される。
各型の混練用ロータ14・16の高位チップ部14b・
16bにおいては、小さなチップクリアランスであるた
め、混練材料および混練物からなる混練対象物のチップ
クリアランスの通過量が小さなものになっている。従っ
て、高位チップ部14b〜16bの回転方向前側に存在
する混練対象物は、軸方向に大量に流動することによっ
て、大部分が軸方向に隣接する低位チップ部14c・1
6cに移動し、一部がチップクリアランスを通過する。
そして、この一部の混練対象物は、小さなチップクリア
ランスによる大きな剪断力が付与されて分散される。こ
の際、大きな剪断力が付与された混練対象物は、分散と
同時に急激に昇温することになるが、大部分の混練対象
物が軸方向に流動するため、混練対象物の全体としては
昇温が抑制されたものになる。従って、混練対象物の許
容温度が低くても、大きな剪断力による分散を継続する
ことができる。
ャンバ4の内壁面に近接した位置で移動するため、チャ
ンバ4の内壁面に付着した混練対象物の表層を掻き落と
すことになる。これにより、チャンバ4の内壁面に混練
対象物が付着することによる混練物の劣化やロータセグ
メント12への偏荷重によるスクリューの振れを防止す
ることができると共に、冷却配管による混練対象物の冷
却効率が向上し、混練対象物の高温化を一層抑制するこ
とができる。さらに、高位チップ部14b・16bが連
通部4cを移動するとき、混練対象物を一方の第1また
は第2混練室4a・4bから他方の第2または第1混練
室4b・4aに大きな押圧力で押し出すため、第1およ
び第2混練室4a・4b間における混練対象物の流動も
促進することができる。
ては、大きなチップクリアランスであるため、混練対象
物のチップクリアランスの通過量が大きなものになって
いる。従って、低位チップ部14c・16cの回転方向
前側に存在する混練対象物は、大部分がチップクリアラ
ンスを通過して周方向に隣接する高位チップ部14b・
16bに移動し、一部が軸方向に流動する。また、混練
対象物を押し出す押圧力が小さなものであるため、連通
部4cを移動する際の他方側の第1および第2混練室4
a・4bへの流動を抑制する。従って、低位チップ部1
4c・16cにおいては、同一混練室4a・4bにおけ
る混練対象物の流動を促進していると共に、この流動時
に大きなチップクリアランスが混練対象物への剪断力を
低減しているため、混練対象物の過剰な昇温を抑制する
ことができる。
用ロータ14・16の低位チップ部14c・16cが他
方の混練用ロータ14・16の表面近傍を通過する際に
は、図4(a)の高位チップ部14b・16bが通過す
る場合よりも大きな隙間が生じることによって、混練用
ロータ14・16同士の噛合状態が若干弛んだ状態にな
る。しかしながら、この隙間においては、両混練用ロー
タ14・16の表面が互いに逆方向に移動し、混練対象
物を隙間から弾き出すように作用するため、混練対象物
の隙間を通過する量が少ないものになる。この結果、隙
間を形成する表面に対する混練対象物の付着性が低いた
め、混練用ロータ14・16同士の噛合状態が若干弛ん
だ状態になっても、確実に混練対象物を掻き落とすこと
ができる。これにより、混練物の滞留による劣化を防ぐ
ことができ、また、混練物の一部がロータ間の隙間を通
過して漏れる場合には、混練物の混合度が改善される。
目のロータセグメント12の入口側においては、前進型
の混練用ロータ14が混練対象物を流動方向に対して前
進させるように機能している一方、後退型の混練用ロー
タ16が混練対象物を流動方向に対して後退させるよう
に機能している。これにより、ロータセグメント12
は、混練対象物を所定の充填状態で流動させることによ
り所定の混合状態および分散状態にした混練物として後
段に送り出す。そして、ロータセグメント12から流動
した混練物は、ロータセグメント12に対して後段のニ
ーディングディスクセグメント13がスペーサを介さず
に直結されているため、全量がこのセグメント13に流
動され、このセグメント13でさらに十分に分散された
後、中流位置のスクリューセグメント11に送り出され
る。この後、スクリューセグメント11により第2段目
のロータセグメント12に流動され、このセグメント1
2において上述と同様の動作によりさらに分散された
後、下流位置のスクリューセグメント11を介して外部
に排出される。
6を備えたスクリューセット1により実際に混練物を作
成したときの混練物の状態を調査した。
径を58mm、高位チップ部14b〜16bによる小さ
なチップクリアランスを0.5mm、低位チップ部14
c〜16cによる大きなチップクリアランスを3.0m
mに設定した混練用ロータ14〜16を準備した。尚、
各混練用ロータ14〜16の混練翼14a〜16aの旋
回角度は、前進型が軸方向に対して30°、中立型が軸
方向に対して0°、後退型が軸方向に対して−30°に
設定した。そして、図5に示すように、前進型、中立
型、前進型、中立型および後退型の混練用ロータ14〜
16を流動方向に対してこの順に配置することによっ
て、セグメント長が50mmのロータセグメント12を
作成した。
グメント長(50mm)を有したニーディングディスク
セグメント13を作成し、各セグメント11〜13を連
結することによりスクリューセット1を完成した。そし
て、スクリューセット1を押出機にセットし、所定の回
転速度で回転させながらABS難燃コンパウンドを混練
したときの状態を調査した。
(min-1)の回転速度で回転させながらABS難燃コ
ンパウンドを混練した場合には、1時間当たりの生産量
が700kg/hであり、熱劣化を生じさせる品質保証
温度(240℃)未満の低温度(230℃以下)で生産
できることが確認された。また、生産された混練物に変
色が見られなかったため、チャンバ4の内壁面等にAB
S難燃コンパウンドが付着することによる滞留が生じて
いないことも間接的に確認された。
クリューセット1のロータセグメント12を、このロー
タセグメント12と同じ長さで且つ前進型、中立型、後
退型としたニーディングディスクセグメントに置き換え
たスクリューセットでABS難燃コンパウンドを混練し
たときの混練物の状態を調査した。この場合には、混練
物を品質保証温度(240℃)未満の温度で生産しよう
とすると、スクリューセットの回転速度を400(mi
n-1)の回転速度以下で回転させることが必要となり、
1時間当たりの生産量が400kg/hに減少すること
が確認された。
14〜16は、図1(a)に示すように、混練対象物を
混合および分散させて所望の混練状態の混練物とする2
軸押出機のスクリューセット1のロータセグメント12
として組み込まれるものであり、少なくとも周方向に異
なる複数のチップクリアランスを出現させる2翼(複
数)の混練翼14a〜16aを備え、これら混練翼14
a〜16aの頂部を除いてスクリューセット1の他のセ
グメント(スクリューセグメント11、ニーディングデ
ィスクセグメント13)として組み込まれるセグメント
部材(スクリュー11a、ニーディングディスク13
a)と同一の断面形状を有した構成にされている。
材がスクリュー11aおよびニーディングディスク13
aである場合について説明しているが、これに限定され
るものではない。即ち、セグメント部材は、スクリュー
11aおよびニーディングディスク13aの何れか一方
であっても良いし、これらスクリュー11aおよびニー
ディングディスク13a以外の部材であっても良い。
ように、混練翼14a〜16aの翼数が2翼である場合
について説明しているが、混練翼14a〜16aの翼数
が3翼、或いはそれ以上であっても良い。但し、混練翼
14a〜16aの翼数が2翼の場合には、チャンバ4内
に形成される混練対象物の流路断面積が拡大するため、
生産能力を高めることができると共に、2条ネジを基本
とするスクリュー11aやニーディングディスク13a
との組み合わせが可能になるため、多様なスクリューセ
ット1を容易に得ることができる。
である場合には、流路断面積が減少することになるが、
ロータセグメント12に加わる偏荷重を3方向に分散し
て軽減することができると共に、チップクリアランスを
通過する量が増加するため、高い分散性能を得ることが
できる。さらに、周方向や軸方向のチップクリアランス
を大、中、小の3種類の中から任意に選択することがで
きるため、ロータセグメント12の分散性能および混合
性能を極めて細かく設定することができる。
に組み込まれるセグメント部材と混練用ロータ14〜1
6とが混練翼14a〜16aの頂部を除いて同一の断面
形状にされているため、スクリューセット1を左右一対
に配置し、混練用ロータ14〜16とセグメント部材と
を直結した状態で十分に噛合させた場合であっても、隣
接するセグメント部材同士等で干渉し合うことがない。
これにより、混練用ロータ14〜16とセグメント部材
との間にスペーサ等による隙間が発生しないため、この
隙間に混練対象物が入り込んで滞留することによる混練
物の変質や焼け等の品質低下を十分に防止することがで
きる。
練用ロータ14〜16とセグメント部材との端面同士を
直結することができるため、様々なセグメントからなる
スクリューセット1を形成することが可能になる。例え
ば図5に示すように、ロータセグメント12とニーディ
ングディスクセグメント13とをスクリューセグメント
11を介して連結した構成のスクリューセット1とした
り、例えば図6に示すように、スクリューセグメント1
1とロータセグメント12とを交互に配置した構成のス
クリューセット1とすることができる。また、例えば図
7に示すように、3つのロータセグメント12を混練用
ロータ14・14・16でそれぞれ形成し、各ロータセ
グメント12間にニーディングディスクセグメント13
を介在させた構成のスクリューセット1とすることがで
きる。
タ14〜16は、図3(a)〜(c)に示すように、ロ
ータセグメント12として組み込まれたときに、ロータ
セグメント12の軸方向に異なる複数のチップクリアラ
ンスを出現させるように構成されている。尚、軸方向に
異なるチップクリアランスは、図8に示すように、高位
チップ部15b’と低位チップ部15c’とが軸方向に
一体的に形成された一つの混練用ロータ15’により形
成されていても良いし、図9に示すように、高位チップ
部15b''と低位チップ部15c''とが軸方向に1個づ
つ形成された複数の混練用ロータ15''を組み合わせる
ことにより形成されていても良い。
ント12の軸方向に複数のチップクリアランスが出現す
るため、ロータセグメント12に作用する偏荷重を軽減
させることができると共に、混練対象物の分散および混
合をより促進することができる。
〜(c)に示すように、混練翼14a〜16aが軸方向
に対して螺旋状に右回りに捩じられた前進型と、混練翼
14a〜16aが軸方向に対して平行な中立型と、混練
翼14a〜16aが軸方向に対して螺旋状に左回りに捩
じられた後退型との3種類からなり、これら3種類のう
ちの少なくとも1種を組み合わせることによりロータセ
グメント12とする構成にされている。これにより、ロ
ータセグメント12における混練対象物の充填状態を組
み合わせの変更により任意に設定することができるた
め、混練対象物の内容に最適な混合性能および分散性能
を有したロータセグメント12を容易に得ることができ
る。
示すように、前進型および後退型の混練用ロータ14・
16が混練物の流動方向に対してこの順に配置された組
み合わせでロータセグメント12を構成しているが、こ
の組み合わせに限定されるものではない。即ち、ロータ
セグメント12は、図5に示すように、前進型、中立
型、前進型、中立型および後退型の混練用ロータ14〜
16が混練物の流動方向に対してこの順に配置された組
み合わせであっても良いし、図6に示すように、前進
型、前進型、中立型および後退型の混練用ロータ14〜
16が混練物の流動方向に対してこの順に配置された組
み合わせであっても良い。
に示すように、前進型の混練用ロータ14を連続させた
組み合わせで形成されていても良く、この組み合わせあ
れば、特にスクリューセット1の回転速度が1000
(min-1)以上の高速化された2軸押出機に好適に使
用することができる。尚、このような組み合わせのロー
タセグメント12であっても混練物を作成できる理由
は、低位チップ部14cのチップクリアランスが大きい
ため、混練物の通過量が多く、チップクリアランスを通
過する際に受ける剪断仕事によって、ポリマーの可塑化
および溶融が進み易く、混練材料がバレル3の内壁面で
スリップすることを防止できるからである。
組み合わせの他、各ロータ14〜16のチップクリアラ
ンスの組み合わせを変更しても良い。即ち、ロータセグ
メント12の高位チップ部14b〜16bによる小さな
チップクリアランスと、低位チップ部14c〜16cに
よる大きなチップクリアランスとがスクリューセット1
の全体にわたって一定の値にされていても良いし、ロー
タセグメント12毎に異なる値にされていても良い。さ
らには、高位チップ部14b〜16bおよび低位チップ
部14c〜16cの何れか一方のチップ部によるチップ
クリアランスがスクリューセット1の全体にわたって一
定の値とされ、他方のチッブ部によるチップクリアラン
スがロータセグメント12毎に異なる値にされていても
良い。
に、スクリュー径が59mmのスクリューセット1にお
いて、第1段目のスクリューセグメント11の高位チッ
プ部14b〜16bおよび低位チップ部14c〜16c
のチップクリアランスが0.5mmおよび3.0mmに
それぞれ設定され、第2段目のスクリューセグメント1
1の高位チップ部14b〜16bおよび低位チップ部1
4c〜16cのチップクリアランスが0.2mmおよび
1.0mmにそれぞれ設定されていても良い。そして、
この場合には、フィラーやポリマーゲルの分散効果を高
めることができる。
16は、低位チップ部14c〜16cによるチップクリ
アランスを拡大することによって、スクリューセット1
の回転速度が1000(min-1)以上の高速化された
2軸押出機にとって極めて好適なものにすることができ
る。
スを有した通常の混練用ロータが組み込まれたスクリュ
ーセット1を高速回転させて生産性を高めようとする
と、混練物が過剰に発熱しないように、周方向の全ての
チップクリアランスを拡大する必要があったが、この場
合には、バレル3の内壁面に混練物が付着して滞留する
という不具合が発生する。これに対し、本実施形態の混
練用ロータ14〜16において、低位チップ部14c〜
16cによるチップクリアランスを拡大すると、低位チ
ップ部14c〜16cの大きなチップクリアランスによ
り発熱を抑制しながら混練することができる一方、バレ
ル3の内壁面に付着した混練物を高位チップ部14b〜
16bで掻き落とすことができるからである。即ち、低
位チップ部14c〜16cによるチップクリアランスを
拡大すると、低位チップ部14c〜16cを有した混練
翼14a〜16aによる発熱作用が減少し、2翼型であ
れば1翼や1.5翼、3翼型であれば2翼や2.5翼等
のロータで混練した場合の発熱温度に抑制しながら、バ
レル3の内壁面に付着した混練物を高位チップ部14b
〜16bで掻き落とすことができるからである。
有した混練用ロータ14〜16を高速回転させると、振
動が生じ易いものになるが、ロータセグメント12全体
として見た場合には、チップクリアランスが周方向と軸
方向とに変化されているため、隣接するチップ部同士が
互いに振動を打ち消し合うことによって、破損を引き起
こすような過大な振動にはいたらない。
よび分散させて所望の混練状態の混練物とする2軸押出
機のスクリューセットのロータセグメントとして組み込
まれる混練用ロータにおいて、少なくとも周方向に異な
る複数のチップクリアランスを出現させる複数の混練翼
を備え、これら混練翼の頂部を除いて前記スクリューセ
ットの他のセグメントとして組み込まれるセグメント部
材と同一の断面形状を有する構成である。上記の構成に
よれば、スクリューセットに組み込まれるセグメント部
材と混練用ロータとが混練翼の頂部を除いて同一の断面
形状にされているため、スクリューセットを左右一対に
配置し、混練用ロータとセグメント部材とを直結した状
態で十分に噛合させた場合であっても、隣接するセグメ
ント部材同士等で干渉し合うことがない。これにより、
混練用ロータとセグメント部材との間にスペーサ等によ
る隙間が発生しないため、この隙間に混練対象物が入り
込んで滞留することによる混練物の変質や焼け等の品質
低下を十分に防止することができる。
ロータであって、前記ロータセグメントとして組み込ま
れたときに、該ロータセグメントの軸方向に異なる複数
のチップクリアランスを出現させる構成である。上記の
構成によれば、ロータセグメントの軸方向に複数のチッ
プクリアランスが出現するため、ロータセグメントに作
用する偏荷重を軽減させることができると共に、混練対
象物の分散および混合をより促進することができる。
の混練用ロータであって、前記混練翼が軸方向に対して
螺旋状に右回りに捩じられた前進型と、前記混練翼が軸
方向に対して平行な中立型と、前記混練翼が軸方向に対
して螺旋状に左回りに捩じられた後退型との3種類から
なり、これら3種類のうちの少なくとも1種を組み合わ
せることにより前記ロータセグメントとする構成であ
る。上記の構成によれば、混練翼の捻じり方向により混
練対象物の流動状態を変化させることができるため、こ
れら捻じり方向の異なる3種類の混練用ロータを用いて
ロータセグメントを形成すれば、ロータセグメントにお
ける混練対象物の充填状態を任意の状態に設定すること
ができる。これにより、混練対象物の内容に最適な混合
性能および分散性能を有するようにロータセグメントを
形成することができる。
れか1項に記載の混練用ロータであって、前記混練翼の
翼数が2翼である構成である。上記の構成によれば、混
練対象物の流路断面積が拡大するため、生産能力を高め
ることができる。また、2条ネジを基本とするスクリュ
ーやニーディングディスクと組み合わせることができる
ため、多様なスクリューセットを得ることができる。
れか1項に記載の混練用ロータであって、前記混練翼の
翼数が3翼である構成である。上記の構成によれば、ロ
ータセグメントに加わる偏荷重を軽減することができ
る。また、チップクリアランスを通過する量が増加する
ため、高い分散性能を得ることができる。
(a)は正面視した状態、(b)はA−A’線矢視断面
の状態である。
説明図である。
の混練用ロータ、(b)は中立型の混練用ロータ、
(c)は後退型の混練用ロータである。
ける状態を示す説明図であり、(a)は高位チップ部と
混練用ロータの壁面との関係、(b)は低位チップ部と
混練用ロータの壁面との関係、(c)は低位チップ部が
混練用ロータから離隔する状態を示す。
の状態を示す説明図である。
の状態を示す説明図である。
の状態を示す説明図である。
せの状態を示す説明図である。
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 混練対象物を混合および分散させて所望
の混練状態の混練物とする2軸押出機のスクリューセッ
トのロータセグメントとして組み込まれる混練用ロータ
において、 少なくとも周方向に異なる複数のチップクリアランスを
出現させる複数の混練翼を備え、これら混練翼の頂部を
除いて前記スクリューセットの他のセグメントとして組
み込まれるセグメント部材と同一の断面形状を有するこ
とを特徴とする混練用ロータ。 - 【請求項2】 前記ロータセグメントとして組み込まれ
たときに、該ロータセグメントの軸方向に異なる複数の
チップクリアランスを出現させることを特徴とする請求
項1記載の混練用ロータ。 - 【請求項3】 前記混練翼が軸方向に対して螺旋状に右
回りに捩じられた前進型と、前記混練翼が軸方向に対し
て平行な中立型と、前記混練翼が軸方向に対して螺旋状
に左回りに捩じられた後退型との3種類からなり、これ
ら3種類のうちの少なくとも1種を組み合わせることに
より前記ロータセグメントとすることを特徴とする請求
項1または2記載の混練用ロータ。 - 【請求項4】 前記混練翼の翼数が2翼であることを特
徴とする請求項1ないし3の何れか1項に記載の混練用
ロータ。 - 【請求項5】 前記混練翼の翼数が3翼であることを特
徴とする請求項1ないし3の何れか1項に記載の混練用
ロータ。
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