JP2009113246A - 混練度調整機構、押出機、連続混練機、並びに混練度調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 材料の混練度を精度良く調整する。
【解決手段】バレル３内に回転自在に挿通された混練スクリュ４で材料Ｍを上流側から下流側に向けて連続的に送りながら混練する処理装置２に対して、材料Ｍを上流側に押し戻すことで混練部１０での滞留を促す押戻し部１１と、押戻し部１１の外周面に対向する対向面１５を有し且つ押戻し部１１に対して対向面１５が近接離反することで材料Ｍの混練度を調整する混練度調整部材１２とを具備する混練度調整機構１を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、混練される材料の混練度を調整する混練度調整機構、該混練度調整機構を備える押出機、該混練度調整機構を備える連続混練機、及び混練度調整方法に関するものである。

押出機や連続混練機は、軸方向に沿って長い空洞部（チャンバ）を備えるバレルと、バレルの内部に挿通された混練スクリュとを有している。この混練スクリュは、供給された材料を上流側から下流側に送る送り部と、材料に剪断力を付与して混練を行う混練部とを軸方向に備えている。当該混練部においては、熱可塑性樹脂の母材にフィラー等の添加剤や母材とは異なる合成樹脂を加えて、これらを分散性良く混合する混練が行われる。
ところで、材料が混練部にどの程度留まるかは材料の混練度に大きく影響する。例えば、材料が混練部に長く留まっていた方が混練回数が増えて、材料の混練度が高くなる。逆に、材料が混練部をすぐに通過してしまうと、混練回数が少なくなって混練度が低くなる。つまり、材料の混練度を高めるためには、混練部に材料を長く滞留させれば良い。

そのため、従来の押出機や連続混練機では、混練部の下流側で材料の流れを堰き止めて、混練部に材料を滞留させる混練度調整機構が設けられている。この混練度調整機構は、以下の（１）〜（３）に示すような方式がとられている。
（１）ゲート式の混練度調整機構
特許文献１〜１２には、材料の流れを堰き止めるゲート部材を備えるゲート式の混練度調整機構が開示されている。当該ゲート部材は、バレルの内周に２枚１組で設けられた板状の部材であり、バレルの内壁からチャンバ側に出し入れ可能となっている。ゲート部材をチャンバ内に突出させると材料が堰き止められて、材料が混練部に滞留する。その結果、材料の混練度が高くなる。
（２）スロットバー式の混練度調整機構
特許文献１３〜１６には、材料の流れを堰き止めるゲート棒を備えるスロットバー式の混練度調整機構が開示されている。当該ゲート棒は、バレルと垂直な軸心まわりに回転可能とされており、バレルの外周面の一部をかすめるように交差している。ゲート棒の交差部分は、全開状態でバレルの内周面に沿うように切り欠かれている。またゲート棒を軸心まわりに回転させると、ゲート棒の別の切り欠きが混練スクリュの円筒部の外周面に近接してバレルと混練スクリュとの隙間を狭める。その結果、材料が混練部に滞留し、材料の混練度が高くなる。

なお、ゲート式の混練度調整機構やスロットバー（ゲート棒）式の混練度調整機構は、混練度調整機構としては代表的なものである。特許文献１７〜１９にゲート式やスロットバー式に類似する方式の混練度調整機構が記載されている。
（３）その他の方式を用いた混練度調整機構
特許文献２０〜２３には、混練部の下流側に当該混練部より径が小さな縮径部を有する混練度調整機構が記載されている。当該縮径部では、材料の流れの絞り具合を調整できるようにされている。つまり、当該混練度調整機構では、材料の流れを絞ることにより材料が混練部に滞留し、混練度が高くなる。

特許文献２４には、回転弁を備えた混練度調整機構が記載されている。この回転弁は、周方向に距離をあけて複数の貫通孔を有する円板を軸方向に２枚備えている。つまり、当該混練度調整機構では、円板同士を互いに周方向にずらすことで貫通孔が開閉し、材料が混練部に滞留し混練度が調整される。
特許文献２５には、材料の流れを塞ぐ遮蔽壁を有する混練度調整機構が記載されている。当該遮蔽壁には樹脂流路が穿孔されており、この樹脂流路は開度を調整自在とされている。つまり、当該混練度調整機構では、材料を遮蔽壁の樹脂流路に導いて樹脂流路の開度を変えることで、材料の混練度が調整される。
実開昭５７−１８１３３８号公報 特開平１０−２７８０９９号公報 特開平１０−３０５４２２号公報 特開２０００−３０９０１７号公報 特公平０６−４３０５９号公報 特公平０６−４３０６０号公報 特公平０６−４１１３６号公報 実公平０６−２６３４０号公報 実公平０７−５６１８５号公報 特許第３０３５０８２号公報 特許第２６３８２５８号公報 特許第２６０１６４５号公報 特開２０００−３０９０１８号公報 特開２００３−３３９６１号公報 特開２００３−５３７２５号公報 特開２００３−７１９０７号公報 特開２００２−２８９６３号公報 特開平０６−１５５５５０号公報 特公平０６−９８１４号公報 特開昭５８−８７０１３号公報 特開平１１−２１６７６２号公報 特開昭５６−５７１９号公報 特開昭５６−１０４１１号公報 特開２００１−１７０９８９号公報 特開昭６１−２４１１２３号公報

上述の（１）〜（３）の混練度調整機構には、以下のような課題がある。
（１）ゲート式の混練度調整機構が有する課題
ゲート式の混練度調整機構では、ゲート部材は混練スクリュの外径よりも小径の断面円径部又は混練スクリュ外径と同径の断面円径部と略同径であるバレルの内径のいずれかに合わせて切り欠かれており、ゲート部材は開動作によりバレルの内径又は断面円径部の外径のどちらかとは切り欠かれた部分の形状が適合しなくなる。そのため、開状態または閉状態のいずれかにおいて、材料がバレル内壁のへこみにより生じる段差部やゲート部材の出っ張りにより生じる段差部に停滞してコンタミが生じ易くなっている。

また、混練スクリュとゲート部材を金属接触させないよう全閉状態でもすき間が設けられているため、全閉時の絞り効果を発揮させ難くなっている。また、ゲート式の混練度調整機構には、メンテナンス時に混練スクリュを抜き取り可能とするためのゲート開閉ストロークを確保するため大きなスペースが必要となるという問題も生じる。
さらには、ゲートの開き始めにおいて混練度を精度良く調整することができないという問題がある。つまり、ゲート部材を全閉状態から少しでも移動させると混練度が急激に変化する。そのため、ゲート式の混練度調整機構においては、ゲート部材の開放初期における絞りの調整が非常に困難となることは当業者内ではよく知られていることである。
（２）スロットバー式の混練度調整機構が有する課題
スロットバー式の混練度調整機構では、ゲート棒は全開時にバレルの内周面に沿う切り欠きと、全閉時に混練スクリュの断面円径部に近接する別の切り欠きを有している。よって、全閉状態においても構造上どうしてもゲート棒と混練スクリュの外周面との間（特に切欠部を軸方向に見た際の左右と中央）に大きな隙間が生じ、前述のゲート式以上に絞り効果を発揮させ難くなっている。

また、全開状態でも全閉状態でもゲート棒の外周面がバレルの内周面から突出したり凹んだりしているので、この部分への被混練材料の停滞が生じ易くなる。つまり、当該混練度調整機構では、停滞に起因したコンタミなどが製品品質に悪影響を及ぼす可能性が高くなる。
しかし、スロットバー式の混練度調整機構における最大の問題も、ゲート式の混練度調整機構と同様に、混練度を精度良く調整することができないという点である。つまり、スロットバー式の混練度調整機構も、ゲート棒の切り欠き部分とスクリュ外周面の両円弧部分を近接離反させるものである。よって、ゲート棒を全閉状態から少しでも回転させると、混練度が急激に変化しやすい。そのため、混練度の調整（特にゲート棒の開動初期における絞りの調整）が非常に困難である。
（３）その他の方式の混練度調整機構が有する課題
特許文献２０〜２５の混練度調整機構には、縮径部を設けることでスクリュの搬送量（生産能力）が大きく制限されるといった問題や、スクリュのバレルからの抜き取り作業が煩雑となるという問題が存在している。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、被混練材料の混練度を精度良く調整できる混練度調整機構を提供することを目的とする。
また、本発明は被混練材料を精度良く混練できる押出機及び連続混練機を提供することを目的としている。
さらに、本発明は混練度が高精度に調整できる混練度調整方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するため、本発明の混練度調整機構は次の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の混練度調整機構は、バレル内に回転自在に挿通され且つ混練部を備えた混練スクリュで混練される材料を上流側から下流側に向けて送りながら連続的に混練する処理装置に設けられる混練度調整機構であって、前記混練スクリュの混練部の下流側に設けられて、材料を上流側に押し戻すことで前記混練部での滞留を促す押戻し部と、前記押戻し部の外周面に対向する対向面を有すると共に押戻し部に対して前記対向面が近接離反することで前記材料の混練度を調整する混練度調整部材とを有している。

前記押戻し部は、下流側から上流側へ材料を送るようにねじれ角が設定されている螺旋翼からなっていても良いし、
下流側から上流側へ材料を送るように、周方向に位相がずらされ且つ軸方向へ並べられている複数のニーディングディスクからなっていても良い。
また、前記押戻し部を螺旋翼で構成する場合は、前記混練度調整部材の対向面は、混練スクリュの軸方向に沿った長さが、前記押戻し部の螺旋翼の１ピッチ分以上となるように設定されるのが良い。

前記混練度調整部材の対向面の下流側端部が、前記押戻し部の下流側端部と軸方向で同じ位置に設けられており、前記混練度調整部材は、押戻し部と同じ軸方向長さとされているのが好ましい。
前記混練度調整部材の対向面が、前記押戻し部の外周面の軸方向全域及び押戻し部より上流側の混練部と向き合うように設けられているても良いし、
前記押戻し部が、前記対向面の軸方向全域及び対向面より上流側のバレル内面と向き合うように設けられていても良い。

前記混練調整部材の対向面が、混練スクリュに最も近づいた状態でバレル内面と面一になるように形成されているのが好ましい。
本発明の押出機や連続混練機は、前記混練度調整機構が混練スクリュの軸方向に少なくとも１以上設けられていることを特徴とする。
本発明の混練度調整方法は、バレル内に回転自在に挿通され且つ混練部を備えた混練スクリュで混練される材料を上流側から下流側に向けて送りながら連続的に混練する際に、前記混練部に材料を滞留させることで材料の混練度を調整する混練度調整方法であって、材料を混練部の下流側から当該混練部へ押し戻すと共に、前記混練部の下流側において当該混練部へ向けて押し戻されている材料が存在している流路の材料通過面積を可変として、材料の混練度を調整することを特徴とする。

本発明の混練度調整機構及び混練度調整方法によって、材料の混練度を精度良く調整できる。
また、本発明の押出機及び連続混練機では材料を精度良く混練できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
＜第１実施形態＞
図１〜図４は、本発明に係る混練度調整機構、押出機、混練度調整方法の第１実施形態を示している。本発明に係る混練度調整機構１は、押出機２（処理装置）に設けられている。以下に、押出機２の装置構成を詳しく説明する。
なお、説明の便宜上、図１の左側を上流側（供給側）とし、右側を下流側（排出側）とする。また、図１の左右方向を軸方向とする。

図１にあるように、押出機２は、内部に空洞部３９（チャンバ）を備えるバレル３と、空洞部３９に収容される左右一対の混練スクリュ４を有している。
バレル３は、複数のバレルセグメント３ａを軸方向に組み合わせて構成されている。空洞部３９は、横断面が一対の円を両者の中間で互いに円周の一部が重なり合うように重ねた形状（めがね孔状）にくり抜かれている。
バレル３は、電気ヒーターや加熱した油を用いた加熱装置（図示略）を備えており、当該加熱装置によりバレル３の内部に供給された材料Ｍを外部から加熱することができるようになっている。

バレル３は、上流側に材料供給口６を有しており、この材料供給口６を介して材料Ｍをバレル３の内部に供給可能となっている。
混練スクリュ４は、材料Ｍを上流側から下流側に向けて（矢印Ｆの方向に）連続的に送りながら混練しており、材料Ｍを下流側に搬送する送り部８と、材料Ｍを混練する混練部１０とを軸方向に有している。本実施形態においては、混練スクリュ４は、上流側から順に第１送り部８ａ、第１混練部１０ａ、第２送り部８ｂ、第２混練部１０ｂ、第３送り部８ｃを備えている。

送り部８（第１送り部８ａ、第２送り部８ｂ、および第３送り部８ｃ）は、いずれもスクリュフライト５ａ（螺旋翼）を備えたスクリュセグメント５（スクリュ部）を軸方向に１個以上有している。スクリュセグメント５は、軸方向に向かって螺旋状に捩れたスクリュフライト５ａを２条有しており、軸心周りにスクリュフライト５ａが回転することで材料Ｍを上流側から下流側に送っている。
混練部１０（第１混練部１０ａ及び第２混練部１０ｂ）は、ロータセグメント９（混練セグメント）を軸方向に少なくとも１個以上有している。ロータセグメント９は、材料Ｍを混練する混練用フライト９ａ（混練翼）を２条有しており、この混練用フライト９ａにより材料Ｍに剪断力を与えながら混練を行っている。

図２、図３に示すように、本実施形態の混練度調整機構１は第１混練部１０ａ（混練部１０）の下流側に隣接して設けられている。この混練度調整機構１は、混練スクリュ４に設けられ、材料Ｍを上流側に押し戻すことで混練部１０での材料の滞留を促す押戻し部１１と、この押戻し部１１の外周面に対向する対向面１５を有すると共に押戻し部１１に対して対向面１５が近接離反することで材料Ｍの混練度を調整する混練度調整部材１２とを有している。
押戻し部１１はバレル３の内部の空洞部３９に位置しており、この空洞部３９の軸方向の中途部には案内孔２３が上下方向に交差するように形成されている。この案内孔２３には混練度調整部材１２が上下方向に移動自在に設けられている。

図２〜図４を用いて、混練度調整機構１について詳しく説明する。
図２、図３は混練度調整機構１の側面断面図であり、図４は混練度調整機構１の正面断面図（軸方向と垂直な方向に沿って切断した断面図）である。
押戻し部１１は、本実施形態においては材料を上流側へ押し戻す働きがある戻しスクリュ部１３である。戻しスクリュ部１３はスクリュセグメント５とはフライトの捩れが逆向きに設定されている。戻しスクリュ部１３は、混練スクリュ４の回転によって送り部８とは逆方向に（下流側から上流側に向けて）材料Ｍを押し戻す作用を付与する捩れ角を備えている。

戻しスクリュ部１３は、回転中心を挟んで径方向で互いに反対向きに突出する戻しフライト１４を２条有している。この戻しフライト１４は、スクリュセグメント５のスクリュフライト５ａとは逆方向に螺旋状に捩れており、回転中心を通る軸心周りに円筒状の回転軌跡（外周面）を形成する。
戻しスクリュ部１３は、軸方向に沿って上流側からみた場合に戻しフライト１４が回転中心周りで途切れないように、軸方向に戻しフライト１４の１ピッチ分（本実施形態では１ピッチ分）の長さを有している。なお、本実施形態での１ピッチとは、１つのスクリュフライト５ａに着目すれば１／２リードである。

混練度調整部材１２は、前記案内孔２３内部に上下移動自在に取り付けられた板状の部材である。混練度調整部材１２は、戻しスクリュ部１３の上方に設けられる上部材１２ａと、戻しスクリュ部１３の下方に設けられる下部材１２ｂとを備えている。
混練度調整部材１２は、戻しスクリュ部１３の外周面側に対面する対向面１５を備えている。当該対向面１５には、上部材１２ａの下側に凹状に形成される上対向面１５ａと、下部材１２ｂの上側に凹状に形成される下対向面１５ｂとがある。
対向面１５は、バレル３の内周面と等しい曲率半径を有する円弧状曲面に形成されており、戻しスクリュ部１３の回転外径よりやや大きい曲率半径を有する円弧状曲面に形成されている。

対向面１５は、軸方向に沿った長さが戻しスクリュ部１３と同じくその１ピッチ分に相当する長さとされている。また、対向面１５の下流端は、戻しスクリュ部１３の下流端と軸方向で実質的に同じ位置に設けられている。なお、実質的に同じとは、混練スクリュ４とバレル３との熱膨張や組立誤差による不可避的な位置ずれを含むことを意味する。
混練度調整部材１２の上部材１２ａは、その上方に設けられる上遊動部材２５ａ、上駆動軸２６ａ、上ギヤボックス２７ａを介して主動軸２９に連結されている。また、混練度調整部材１２の下部材１２ｂは、その下方に設けられる下遊動部材２５ｂ、下駆動軸２６ｂ、下ギヤボックス２７ｂを介して従動軸３０に連結されている。

上遊動部材２５ａと下遊動部材２５ｂは、それぞれ上駆動軸２６ａと下駆動軸２６ｂと螺合している。また、上駆動軸２６ａは下駆動軸２６ｂと互いに逆ネジとされている。そのため、上駆動軸２６ａ及び下駆動軸２６ｂが同方向に回転すると、上遊動部材２５ａと下遊動部材２５ｂとはそれぞれ上下で反対の方向に移動するようになっている。
主動軸２９と従動軸３０は、スプロケット３１ａ、３１ｂとこのスプロケット３１ａ、３１ｂに架け渡されたチェーン３２により、互いに同期回転するようになっている。また、主動軸２９には調整ハンドル３３が取り付けられており、この調整ハンドル３３により主動軸２９を回転させることができるようになっている。

本実施形態の混練度調整方法は、混練部１０で混練された材料Ｍを混練部１０の下流側から当該混練部１０に向けて押し戻すと共に、押し戻し部分に対応する位置で材料Ｍの存在している流路の材料通過面積を可変として、混練部１０に材料Ｍを滞留させることで材料Ｍの混練度を調整するものである。
図２〜図４を用いて、混練度調整機構１の動作（混練度調整方法）について詳しく説明する。なお、対向面１５が戻しスクリュ部１３に最も近接した状態を全閉状態とし、対向面１５が戻しスクリュ部１３から最も離反した状態を全開状態とする。

図４の左半分に示されるように、混練度を上げる際には混練度調整機構１を、以下のような動作で開状態から閉状態にする。つまり、調整ハンドル３３を所定方向に回転させると、主動軸２９が回転すると共に、この主動軸２９に同期して従動軸３０も回転する。主動軸２９と従動軸３０の回転は上下のギヤボックス２７ａ、２７ｂを介して上下の駆動軸２６ａ、２６ｂの回転に変換される。上駆動軸２６ａは下駆動軸２６ｂと逆ネジの関係になっているため、上駆動軸２６ａに螺合する上遊動部材２５ａが下方に移動すると共に下駆動軸２６ｂに螺合する下遊動部材２５ｂが上方に移動する。その結果、上部材１２ａと下部材１２ｂがそれぞれ下方と上方に移動し、混練度調整部材１２が閉状態となる。

図２に示されるように、特に全閉状態では、混練度調整部材１２の対向面１５が戻しスクリュ部１３の外周面に最も近接し、対向面１５と戻しスクリュ部１３との間に形成される材料Ｍの通過する流路面積が最も狭くなると共に、戻しスクリュ部１３による戻し効果が最大となる。そのため、材料Ｍが上流側（混練部１０）に滞留し、混練度が高くなる。
また、対向面１５は、バレル３の内周面と等しい曲率半径を有する円弧状曲面に形成されているので、全閉状態ではバレル３の内周面と面一となる。そのため、バレル３の内周面と対向面１５との間に段差が生じなくなり、段差に材料Ｍが滞留することに起因するコンタミの発生を防止乃至抑制することができる。

さらに、対向面１５は、戻しスクリュ部１３の回転外径よりやや大きい曲率半径を有する円弧状曲面に形成されているので、戻しスクリュ部１３の戻しフライト１４は対向面１５に近接して回転している。そのため、戻しフライト１４が対向面１５に付着した材料Ｍを掻き取り、対向面１５に材料Ｍが付着することに起因するコンタミの発生を防止乃至抑制することができる。
図４の右半分に示されるように、混練度を下げる際には混練度調整機構１を、以下のような動作で開状態にする。つまり、調整ハンドル３３を閉状態にした場合とは反対方向に回転させると、上下のギヤボックス２７ａ、２７ｂを介して上下の駆動軸２６ａ、２６ｂが回転する。上駆動軸２６ａに螺合する上遊動部材２５ａは上方に移動し、下駆動軸２６ｂに螺合する下遊動部材２５ｂは下方に移動する。その結果、混練度調整部材１２が押戻し部１１の外周面から離反して、混練度調整部材１２が開状態となる。

図３に示されるように、特に全開状態では、混練度調整部材１２の対向面１５が戻しスクリュ部１３の外周面から最も離反し、対向面１５と戻しスクリュ部１３との間に形成される材料Ｍの通過流路面積が最も広くなると共に、戻しスクリュ部１３による戻し効果が小さくなる。そのため、材料Ｍが下流側にスムーズに流れ、混練度が低くなる。
また、対向面１５は、バレル３の内周面より外周側に位置しており、バレル３の内周面と対向面１５との間にが段差が生じる。この段差には材料Ｍが滞りやすくなる。しかし、混練度調整部材１２を定期的に全閉状態にすれば、段差に滞留した材料Ｍが混練度調整部材１２により流路に押し出され、下流側に送られる。そのため、材料Ｍの滞留に起因するコンタミの発生を抑制することができる。

混練度調整部材１２を戻しスクリュ部１３（押戻し部１１）に近接させたり離反させたりすることで、混練度調整部材１２の滞留作用と戻しスクリュ部１３の上流側への押し戻し作用とが相互に作用する。そのため、混練度調整部材１２を開閉しても材料Ｍの混練度が急激に変化せず線形的に変化するようになる。そのため、材料Ｍの混練度の調整が容易かつ精度良く行われる。
また、混練度調整機構１は、混練度調整部材１２が全閉時にバレル３の内周面から突出しないので、材料Ｍから混練度調整部材１２に加わる材料流れ方向の力の増加を防ぐことが可能となる。その結果、混練スクリュ４に作用するスラスト力を低くして変速機等の負荷の増大を抑えることが可能となる。
＜第２実施形態＞
図５は、本発明に係る混練度調整機構の第２実施形態を示している。この第２実施形態は、混練度調整部材１２の下流端が押戻し部１１の下流端と軸方向で実質的に同じ位置に設けられている点で第１実施形態と同じである。

第２実施形態が上記した第１実施形態の混練度調整機構１と最も異なるところは、押戻し部１１が、対向面１５の軸方向全域及び対向面１５より上流側のバレル３内面と向き合うように設けられている点である。
言い換えれば、混練度調整部材１２の対向面１５の上流側端部は押戻し部１１の上流側端部より上流側に位置しており、押戻し部１１が混練度調整部材１２より軸方向に長く形成されている。
このように押戻し部１１を混練度調整部材１２より軸方向に長くすると、押戻し部１１による材料Ｍの上流側への押戻し作用が大きくなる。それに伴い、材料Ｍが上流側（混練部１０）に滞留しやすくなり、混練度調整部材１２を動かしたときの混練度の変化を第１実施形態の場合に比べて小さくすること（流路開け始めの反応、すなわち材料が下流側へ流れる量の変化を鈍くすること）が可能になる。従って、操作性が向上する。また、材料Ｍの混練度の調整が容易かつ精度良く行われるという作用については第１実施形態と同様である。

なお、第２実施形態の混練度調整機構１における上記以外の構成は第１実施形態と同様である。よって、上記以外の構成については説明を省略する。
＜第３実施形態＞
図６は、本発明に係る混練度調整機構の第３実施形態を示している。この第３実施形態は、混練度調整部材１２の下流端が押戻し部１１の下流端と軸方向で実質的に同じ位置に設けられている点で第１実施形態と同じである。
第３実施形態が上記した第１実施形態の混練度調整機構１と最も異なるところは、混練度調整部材１２の対向面１５が押戻し部１１の外周面の軸方向全域及び押戻し部１１より上流側の混練部１０と向き合うように設けられている点である。

言い換えれば、押戻し部１１の上流側端部は混練度調整部材１２の対向面１５の上流側端部より上流側に位置しており、混練度調整部材１２が押戻し部１１より軸方向に長く形成されている。
このように混練度調整部材１２を押戻し部１１より軸方向に長くすると、混練度調整のために流路を開けたときに、長く形成された部分における材料Ｍの混練作用を弱めることができる。それに伴い、混練度調整部材１２を動かしたときの混練度の調整幅を広げることが可能になる。また、材料Ｍの混練度の調整が容易かつ精度良く行われるという作用については第１実施形態と同様である。

なお、第３実施形態の混練度調整機構１における上記以外の構成は第１実施形態及び第２実施形態と同様である。よって、上記以外の構成については説明を省略する。
また、第１実施形態〜第３実施形態では混練度調整機構１は押出機２に設けられている。しかし、混練度調整機構１は、押出機２だけではなく連続混練機に設けることもでき、その場合の作用効果は押出機２の場合と同じである。

以下に、実施例１〜実施例４及び従来例１、２を用いて、本発明に係る混練度調整機構が混練度に及ぼす効果を説明する。
なお、実施例１〜実施例４及び従来例１、２に用いられる処理装置は、混練スクリュ４（最大回転外径７２ｍｍ、全長２ｍ）がバレル３内に２軸噛み合って備えられている同方向回転型押出機である。
また、図７（ａ）は混練度調整機構の模式図であり、また図７（ｂ）は混練の実験条件を示した表である。
＜従来例１＞
図７（ａ）の左欄に模式的に示されるように、従来例１の混練度調整機構は、軸セグメント３６とゲート部材３７（実施例の混練度調整部材１２に相当する）とを備えている。軸セグメント３６は、混練部１０より下流側の混練スクリュ４に取り付けられている。この軸セグメント３６は、ゲート部材３７に対応する軸方向位置に設けられており、混練スクリュ４の外径よりも小径に形成された周面を有している。ゲート部材３７は、２本の混練スクリュを間にしてバレル３の上下に収容されており、本発明の混練度調整部材１２と同様に周面に対して近接離反自在とされている。

図７（ｂ）は、従来例１において混練度調整機構を運転させる運転条件１を示している。運転条件１は、材料Ｍ（ＰＰ系樹脂）を２４０℃のバレル３内で加熱しつつ、混練スクリュ４を回転数２６０ｒｐｍで回転させながら流量（処理量）５００ｋｇ／ｈで混練するものである。
図８（ａ）の黒塗りの丸で示されるデータは、従来例１におけるゲート部材３７の開度δに対する混練度の変化を示している。開度δは、ゲート部材３７の全閉状態（ゲート部材３７が最も切欠部３８（軸セグメント３６の周面）に近接した状態）からの移動距離を、最大移動距離（全閉状態から混練度調整限までの距離）で割った値の百分率である。また、混練度は、例えば混練される原料の分散度や原料がどれだけ均一になったかを示す混合度、または滞留時間や滞留状況などで評価することができる。本実施例では上流側と下流側との圧力差から求められたものを用いている。

従来例１の混練度は、開度δが０に近い状態（開度δが０％→２０％）では急激に減少し、開度δが１００％に近づくに連れて緩やかに減少する。つまり、従来例１においては、全閉状態に近い状態でゲート部材３７を移動させると混練度が急激に変化し、混練度を精度良く調整することが困難である。
＜従来例２＞
図７（ａ）の左欄に模式的に示されるように、従来例２は、従来例１と同じ混練度調整機構を用いている。ただ、従来例２は、運転条件２で混練が行われている点で従来例１と異なっている。

図７（ｂ）にあるように、運転条件２は、材料Ｍを実施例１と同温度で加熱しつつ、混練スクリュ４を回転数４００ｒｐｍで回転させながら流量７５０ｋｇ／ｈで混練処理するものである。
図８（ａ）の白抜きの丸で示されるデータは、従来例２におけるゲート部材３７の開度δに対する混練度の変化を示している。従来例２の混練度は、開度δが０％の状態（全閉状態）で従来例１より高くなっている。これは、従来例２が従来例１より混練スクリュ４の回転数（混練処理量）が大きい運転条件で混練されたことに起因していると判断される。
＜実施例１＞
図７（ａ）の中欄に、実施例１の混練度調整機構が模式的に示されている。この混練度調整機構は、第１実施形態に示した混練度調整機構１である。

図８（ｂ）の黒塗りの四角で示されるデータは、実施例１における混練度調整部材１２の開度δ（混練度調整部材１２の移動距離を最大移動距離で割った値の百分率）に対する混練度の変化を示している。なお、図８（ｂ）の横軸及び縦軸も、図８（ａ）の従来例１、２と同様に定められている。実施例１の混練度は、混練度調整部材１２の開度δの増加に対してほぼ一定の割合で減少し、線形性が認められる。つまり、実施例１においては、全閉状態に近い状態でも従来例１、２のように混練度が急激に変化することがない。よって、実施例１では材料Ｍの混練度の調整が容易かつ精度良く行われる。
＜実施例２＞
図７（ａ）の中欄に示されるように、実施例２は、実施例１と同じ第１実施形態の混練度調整機構１を用いている。ただ、実施例２は、運転条件２で混練が行われている点で実施例１と異なっている。

図８（ｂ）の白抜きの四角で示されるデータは、実施例２における混練度調整部材１２の開度δに対する混練度の変化を示している。実施例２の混練度も実施例１同様に混練度調整部材１２の開度δに対してほぼ一定の割合で減少し、線形性を有している。従って、実施例２においても従来例１、２のように混練度が非線形的に急激に変化することがなく、従来例１、２に比べて材料Ｍの混練度の調整が容易かつ精度良く行われる。
また、実施例２では、混練度の開度δに対する傾きが実施例１より大きくなっている。これは、従来例２の場合と同様に、実施例２でも混練スクリュの回転数（混練処理量）が大きいためであると考えられる。
＜実施例３及び実施例４＞
図７（ａ）の右欄に、実施例３及び実施例４の混練度調整機構が模式的に示されている。この混練度調整機構は、第２実施形態に示した混練度調整機構１である。

つまり、実施例１、２では戻しスクリュ部１３及び混練度調整部材１２が共に同じ軸方向長さ（１ピッチ分）とされていたが、これに対して実施例３、４では戻しスクリュ部１３が混練度調整部材１２の２倍の軸方向長さ（２ピッチ分）となっている。なお、実施例３、４の上記以外の装置構成については実施例１、２の混練度調整機構と同様である。
図８（ｂ）の黒塗りの三角で示されるデータは実施例３における混練度調整部材１２の開度δに対する混練度の変化を示しており、白抜きの三角で示されるデータは実施例４における混練度調整部材１２の開度δに対する混練度の変化を示している。

実施例３、４の混練度は開度δ＝０において実施例１、２より高くなっている。開度δに対する実施例３、４の混練度の変化が実施例１、２と同様であるのは明らかなので、開度δ＝０以外の混練度については省略している。これは、実施例３、４の混練度調整機構が実施例１、２の混練度調整機構より材料Ｍに対する押し戻し作用が大きいことに起因している。
つまり、実施例３、４の混練度調整機構は、実施例１、２の混練度調整機構より戻しスクリュ部１３が軸方向上流側に長く、材料Ｍに対する押し戻し作用が大きくなっている。そのため、実施例３、４では、実施例１、２より材料Ｍが混練部１０に滞留しやすくなり、材料Ｍが混練部１０で長時間にわたって混練されて混練度が高くなる。また、押し戻し作用が大きい分混練度調整部材１２の開け具合に対して材料Ｍが下流に流れ難いため、前記開き具合に対する混練度の変化をゆるやかに（鈍化）することができる。

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。
例えば、第１実施形態〜第３実施形態では、処理装置として２軸完全噛み合い型の押出機２が例示されている。しかし、処理装置に単軸の押出機の押出機を用いても良いし、完全噛み合い型以外の押出機に用いても良い。また、処理装置に単軸又は２軸の連続混練機を用いることもできる。
また、混練スクリュ４における送り部８や混練部１０の配置は、材料Ｍの種類や用途に応じて任意に変更することができるものであり、第１実施形態〜第３実施形態に限定されるものではない。

また、第１実施形態〜第３実施形態の混練スクリュ４は、混練セグメントとして２個のロータセグメント９を有している。しかし、混練セグメントにニーディングディスクセグメントを用いても良いし、ロータセグメントとニーディングディスクセグメントの双方用いても良い。また、混練セグメントのセグメントの数は、例えば回転径と軸方向長さが等しいセグメントでは１〜２０の間で必要に応じて適宜変更することもできる。
さらに、第１実施形態〜第３実施形態の押戻し部１１には、最も好ましいものとして戻しスクリュ部１３が用いられていた。しかし、押戻し部１１は、材料Ｍを上流側へ送る機能を有する他のセグメントを用いても良く、スクリュセグメント５と捩れ角が逆向きの翼部を有するロータセグメントやニーディングディスクセグメント、あるいは周壁がツイストしたツイストニーディングディスクセグメントを用いても良い。

さらにまた、上記実施形態では、混練度調整機構１として混練度調整部材１２を調整ハンドル３３により手動で駆動する例を示したが、他の公知の駆動手段で駆動する混練度調整部材１２を備えた混練度調整機構１（例えば、モータにより駆動するもの）を用いることができる。また、スロットバー（ゲート棒）式の混練度調整機構等に適用することもできる。

第１実施形態の混練度調整機構を備える押出機の断面図である。 全閉状態における混練調整機構の断面図である。 全開状態における混練調整機構の断面図である。 図２のＡ−Ａ線における断面図である。 第２実施形態の混練調整機構の断面図である。 第３実施形態の混練調整機構の断面図である。 （ａ）は実施例、比較例に用いた混練調整機構の模式図、（ｂ）は混練の運転条件を示した図である。 （ａ）は従来例の混練度の変化を示す図、（ｂ）は実施例の混練度の変化を示す図である。

符号の説明

１ 混練度調整機構
２ 処理装置
３ バレル
４ 混練スクリュ
８ 送り部
１０ 混練部
１１ 押戻し部
１２ 混練度調整部材
１３ 戻しスクリュ部
１５ 対向面
Ｍ 材料

Claims (11)

1. バレル内に回転自在に挿通され且つ混練部を備えた混練スクリュで混練される材料を上流側から下流側に向けて送りながら連続的に混練する処理装置に設けられる混練度調整機構であって、
   前記混練スクリュの混練部の下流側に設けられて、材料を上流側に押し戻すことで前記混練部での滞留を促す押戻し部と、
   前記押戻し部の外周面に対向する対向面を有すると共に押戻し部に対して前記対向面が近接離反することで前記材料の混練度を調整する混練度調整部材と
   を有することを特徴とする混練度調整機構。
2. 前記押戻し部は、下流側から上流側へ材料を送るようにねじれ角が設定されている螺旋翼からなることを特徴とする請求項１に記載の混練度調整機構。
3. 前記押戻し部は、下流側から上流側へ材料を送るように、周方向に位相がずらされ且つ軸方向へ並べられている複数のニーディングディスクからなることを特徴とする請求項１に記載の混練度調整機構。
4. 前記混練度調整部材の対向面は、混練スクリュの軸方向に沿った長さが、前記押戻し部の螺旋翼の１ピッチ分以上となるように設定されていることを特徴とする請求項２に記載の混練度調整機構。
5. 前記混練度調整部材の対向面の下流側端部が、前記押戻し部の下流側端部と軸方向で同じ位置に設けられており、前記混練度調整部材は、押戻し部と同じ軸方向長さとされていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の混練度調整機構。
6. 前記混練度調整部材の対向面が、前記押戻し部の外周面の軸方向全域及び押戻し部より上流側の混練部と向き合うように設けられていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の混練度調整機構。
7. 前記押戻し部が、前記対向面の軸方向全域及び対向面より上流側のバレル内面と向き合うように設けられていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の混練度調整機構。
8. 前記混練調整部材の対向面が、混練スクリュに最も近づいた状態でバレル内面と面一になるように形成されていることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の混練度調整機構。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の混練度調整機構が混練スクリュの軸方向に少なくとも１以上設けられていることを特徴とする押出機。
10. 請求項１〜８のいずれかに記載の混練度調整機構が混練スクリュの軸方向に少なくとも１以上設けられていることを特徴とする連続混練機。
11. バレル内に回転自在に挿通され且つ混練部を備えた混練スクリュで混練される材料を上流側から下流側に向けて送りながら連続的に混練する際に、前記混練部に材料を滞留させることで材料の混練度を調整する混練度調整方法であって、
    材料を混練部の下流側から当該混練部へ押し戻すと共に、前記混練部の下流側において当該混練部へ向けて押し戻されている材料が存在している流路の材料通過面積を可変として、材料の混練度を調整することを特徴とする混練度調整方法。

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