JP3675992B2 - 二軸混練機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂材料等を溶融し混練する二軸混練機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
樹脂材料等を溶融し混練するための二軸混練機(例えば特公平6−41135号公報等参照)は、図8に示すように材料投入口81及び材料取出口82を有する装置本体83のチャンバ84内に、上記各口81,82間をわたってロータ86が回転自在に設けられ、このロータ86の軸方向にそれぞれフィード翼部88及び混練翼部89が設けられたものである。ロータ86は、互いに平行する状態で2本あり、装置本体83のチャンバ84も各ロータ86まわりを均等隙間で囲むように断面瓢箪型の開口形状を有している。
【0003】
従って、この二軸混練機において両ロータ86を回転させつつ、装置本体83の材料投入口81から樹脂材料等を供給させると、混練翼部89の外周端とチャンバ84の内面との間で混練物が大きなせん断力を受けると共に溶融されて、混練され、その後、装置本体83の材料取出口82から取り出されるようになる。この種、二軸混練機では、ロータ86に対して、混練翼部89の下流端に回転軸中心とする円形断面部91が設けられ、装置本体83には、この円形断面部91まわりに対して堰片92を近接・離反可能にしたゲート装置93が設けられたものがある。このゲート装置93は、堰片92をロータ86の円形断面部91へ近接させることで堰片92の上流側、即ち、ロータ86の混練翼部89に対応させた部分で混練物を滞留させ、これにより混練物が混練される度合を調整できるようにしたものである。
【0004】
また一般に、装置本体83には、ロータ86の混練翼部89より下流側となる位置にベント口94が設けられており、チャンバ84内を真空引き可能な脱泡手段95によってこのベント口94から混練物中の空気や揮発ガス等を脱泡除去できるようになっている。
そして、このようにゲート装置93及び脱泡手段95の双方を備える二軸混練機では、脱泡手段95による脱泡を行うに際してゲート装置93をも作動させ、堰片92をロータ86の円形断面部91へ近接させるようにしていた。これは、堰片92と円形断面部91との周間にできる隙間を小さくし、この周隙間を混練物で満たすようにし、もって、真空引き作用が材料投入口81まで及ばないようにする、即ち、材料投入口81からの空気の取り込みを阻止させるためである。なぜなら、もし、材料投入口81から空気が取り込まれると、空気中の酸素が混練物中に巻き込まれ、混練物の酸化劣化等に繋がることになるので、これを防止する必要があったからである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
脱泡手段95による脱泡を行うに際してゲート装置93を作動させた場合、混練物はロータ86の混練翼部89によって混練される時間が必然的に長くなる。そのため、混練物の混練度が高くなり、混練物の材質によっては、高温化しすぎや過度剪断等によって品質低下を招来するおそれがあった。
【0006】
また、このことを換言すると、脱泡手段95による脱泡を行う場合には、ゲート装置93を閉じ方向へ作動せざるを得ず、且つこの状態を保持させる必要があるため、結果として混練度の調整はできなくなるということになる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、混練物の混練度を必要以上に高めることなく、脱泡手段による脱泡ができるようにした二軸混練機を提供することを目的とする。
【0007】
また本発明は、脱泡手段による脱泡を行う場合でも、ゲート装置による混練度の調整を可能にした二軸混練機を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、次の技術的手段を講じた。
即ち、本発明において、装置本体のチャンバ内に設けられるロータは、その軸方向に沿って材料投入口側のフィーダ翼部と、混練翼部と、材料吐出口側の吐出側フィード翼部とを有している。
【0009】
これに対し、装置本体には、ロータの吐出側フィード翼部における中途部分又は下流側端部に対応して絞り部が設けられ、この絞り部よりも更に下流側に対して脱泡手段が設けられている。
上記絞り部は、文字通り、チャンバ内を絞った部分であり、これにより絞り部とロータとの周間にできる隙間を小さくして、この隙間に、吐出側フィード翼部によって送られる混練物が満たされ易くし、もってこの絞り部の上流部分(この上流部分は吐出側フィード翼部まわりに相当している)で混練物の滞留を生じさせるようになっている。
【0010】
このようなことから明らかなように、ロータの吐出側フィード翼部は、混練翼部の下流端から絞り部が設けられる対応部分までの軸方向距離を所定だけ離す役割を成しており、この部分で、幾らかの混練物の滞留を吸収できるようになっている。すなわち、絞り部の上流側で混練物を滞留させても、この混練物は、吐出側フィード翼部による送り作用は受けるものの混練翼部による混練は受けないから、その混練度が意に反して高められてしまうということはない。
【0011】
なお、絞り部の上流側で混練物が滞留を生じれば、装置本体のチャンバ内では脱泡手段の配置部分と材料供給口側との間の空気流が遮断されることになるため、脱泡手段による脱泡時に、材料供給口からチャンバ内へ空気が取り込まれるということはない。
絞り部は、ロータに対し、その回転軸を中心とする円形断面部を設け、この円形断面部まわりに対してチャンバ内面から突出させた堰壁を近接させる構造にする。
【0012】
なお、ロータの混練翼部から装置本体の絞り部までに至る吐出側フィード翼部とチャンバ内周面との周間には、絞り部で滞留する混練物量を収容可能な容積を確保しておくのが好適であることは言うまでもない。
ロータには、混練翼部と吐出側フィード翼部との間の接続境界部に対して、回転軸中心とする円形断面部を設け、装置本体には、この円形断面部まわりに対して堰片を近接・離反可能なゲート装置を設けることができる。このゲート装置は混練度調整用のもので、上記した絞り部とは別に設けるものである。
【0013】
このような構成であれば、脱泡手段による脱泡を行っている時でも、これと並行して混練度調整用のゲート装置を作動させることにより、混練度の調整をも行うことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1乃至図4は、本発明の第1実施形態に係る二軸混練機1を示しており、この二軸混練機1は、材料投入口2及び材料取出口3を有する装置本体5のチャンバ6内に対して、上記各口2,3間をわたるように、互いに平行して二本のロータ7が回転自在に設けられたものである。
【0015】
各ロータ7の軸方向には、材料投入口2寄りにスクリュウ形状を有したフィード翼部10(図2参照)が設けられ、続いて三角形状に近い断面形状を有した混練翼部11(図3参照)が設けられ、次にこの混練翼部11の下流端から材料取出口3に至るまでに吐出側フィード翼部12が設けられている。この吐出側フィード翼部12も、上記フィード翼部10と同様にスクリュウ形状を有している。
【0016】
装置本体5のチャンバ6は、各ロータ7まわりを均等隙間で囲むように断面瓢箪型の開口形状を有している。なお、ロータ7の両端部を支持する軸受部14,15は、混練物等の漏れだしを防止できることは勿論であるが、気密性をも備えた軸封構造が採れている。そして、この装置本体5には、ロータ7の吐出側フィード翼部12における中途部に対応して、ベント口18が設けられており、このベント口18には、チャンパ6内を真空引き可能にする脱泡手段19が設けられている。
【0017】
なお、上記ベント口18は、チャンバ6内の混練物に対して適宜充填材や添加剤等を混入するときにも使用可能である。
また、装置本体5には、上記ベント口18(脱泡手段19の配置部)よりもやや上流側であって、且つロータ7の吐出側フィード翼部12における中途部に対応して、絞り部21が設けられている。この絞り部21は、図4に示すようにロータ7に設けられた円形断面部23と、この円形断面部23を挟んだ上下位置に設けられた上下一対の堰片24を有するゲート装置25とによって形成されている。
【0018】
ロータ7の円形断面部23は、吐出側フィード翼部12のフィード翼リードを寸断させるようなかたちで設けられている。この円形断面部23の直径は、特に限定されるものではないが、図例のものでは、隣接するロータ7相互間において、円形断面部23同士が接触しない範囲で、可及的に径大となるように形成されている。
【0019】
これに対し、ゲート装置25における上下の各堰片24は、各円形断面部23の上半部又は下半部の外周に対応した半月状切欠部27を横並び状に有したもので、幅方向の両側部では、上下の堰片24が凹凸嵌合、又は当接して、チャンバ6内を確実に区画できるようになっている。
これら堰片24は、油圧又はモータ駆動による昇降駆動装置28により、上下同期的に相互近接又は相互離反される。そして、最も相互近接した状態では、各堰片24の切欠部27とロータ7の円形断面部23との周間に、小さな隙間が保持されるようになっている。この隙間は、吐出側フィード翼部12によって送られる混練物が、直ぐに充満して塞いでしまう程度のものである。
【0020】
なお、吐出側フィード翼部12において、混練翼部11の下流端から絞り部21が設けられる対応位置までの軸方向距離は、次のようにして決めることができる。すなわち、絞り部21においてゲート装置25を閉じ方向へ作動させると共に、脱泡手段19を作動させたときに、この脱泡手段19の1回の脱泡処理時間中に絞り部21の上流側で滞留する混練物の量に対し、これを収納可能とする容積を、絞り部21の上流側における吐出側フィード翼部12まわりとチャンバ6の内周面との周間に形成させる、というものである。
【0021】
これであれば、脱泡手段19による脱泡中に絞り部21の上流側で滞留する混練物が、混練翼部11側へはみ出すようになることを防止できる。従って、混練物に対して必要以上の混練が行われるおそれはない。
なお、上記した滞留混練物量は、ロータ7の回転速度や材料投入量等によって異なるものであるので、上記した吐出側フィード翼部12の軸方向距離は、多少、大きめに形成させておくのが好適である。
【0022】
但し、吐出側フィード翼部12の長さの決め方は、上記の方法に限定されるものではなく、例えば、混練翼部11の下流端から絞り部21の対応位置までの軸方向距離と、この絞り部21からベント口18(脱泡手段19)の対応位置までの軸方向距離とを、互いのリード角を一定とする条件のもとで互いに等しくさせるという決め方がある。この決め方によれば、所定時間中に、混練翼部11の下流端を始点として絞り部21へ到達する混練物の量と、絞り部21を始点としてベント口18を通過する混練物の量とが同じ量になるので、絞り部21の上流側で滞留する混練物が混練翼部11側へはみ出さないことを条件として、脱泡手段19による脱泡時間を決めるようにすればよいことになる。
【0023】
次に、上記構成の二軸混練機1において、その稼働状況を説明する。
いま、絞り部21においてゲート装置25を閉じ方向へ作動させた(堰片24を相互近接させた)状態にしておき、ロータ7を回転させ、材料投入口2から粉末状乃至顆粒状の樹脂材料等を供給したとする。
ロータ7のフィード翼部10によって混練翼部11へ送られた混練物は、この混練翼部11の外周端とチャンバ6の内面との間で大きなせん断力を受けると共に溶融され、混練される。そして、この混練物は、吐出側フィード翼部11により絞り部21へ向けて送られる。
【0024】
この絞り部21では、堰片24と各ロータ7の円形断面部23との間の小さな隙間から、微量の混練物が押し出されるようになるが、混練物の大半は、絞り部21の上流側で滞留する。そこで、この滞留状態がある程度の充満度に達したときに、ゲート装置25を開ける。従って混練物は、吐出側フィード翼部12によって材料取出口3へ向けて送られる。そしてこの所定時間後、再びゲート装置25を閉じ方向へ作動させる。
【0025】
この時点から脱泡手段19を作動させ、ベント口18からチャンバ6内を真空引きさせる。従って、絞り部21より下流側の混練物に対して脱泡が行われる。このとき絞り部21では、上記したように堰片24と各ロータ7の円形断面部23との小さな隙間が混練物で満たされ、この絞り部21の上流側に混練物の滞留が生じている。そのため、脱泡手段19による真空引きの作用が材料投入口2側へ及ぶことはなく、従って当然に、この材料投入口2から空気がチャンバ6内に取り込まれることはない。これにより、混練物に空気が巻き込まれず、酸化劣化が生じ難くなる。
【0026】
この後は、絞り部21の上流側で滞留する混練物がロータ7の混練翼部11へはみ出す前の適当な時期に、絞り部21においてゲート装置25を開き、吐出側フィード翼部12による混練物の送りを再開させる。
図5は、本発明の第2実施形態に係る二軸混練機1を示したもので、この第2実施形態が、第1実施形態と異なるところは、絞り部21が、ロータ7に設けられた円形断面部23と、チャンバ6の内面からこの円形断面部23のまわりに対して突出された堰壁30とによって形成されている点にある。
【0027】
すなわち、第1実施形態の絞り部21がゲート装置25による可動堰であるのに対し、この第2実施形態の絞り部21は、堰壁30による固定堰である点で異なるものである。その他の構成は同一であるので、同一作用を奏するものに同一符号を用いることで、ここでの詳説は省略する。
この第2実施形態では、絞り部21において可動部分が全くないので、構造的に極めて簡潔で、また制御も全く不要であるという利点がある。
【0028】
図6は、本発明の第3実施形態に係る二軸混練機1を示したもので、この第3実施形態では、第1実施形態の二軸混練機1(図1参照)に対して、更に、ロータ7に第2の円形断面部33が設けられている点と、この円形断面部33に対応する混練度調整用のゲート装置34が設けられている点とにおいて相違する。
混練度調整用のゲート装置34は、絞り部21に備えられたゲート装置25と同じ構造を有したもので、上下一対の堰片35を、油圧又はモータ駆動による昇降駆動装置36により、上下同期的に相互近接又は相互離反させるようになっている。
【0029】
また、ロータ7に設けられる第2の円形断面部33は、混練翼部11と吐出側フィード翼部12との間の接続境界部、即ち、混練翼部11の下流端に設けられている。
そのため、脱泡手段19を作動させて脱泡を行う場合には、絞り部21による混練物のせき止めを行い、混練度には全く影響の出ない状態にし、また混練度を調整する場合には、これ専用となるゲート装置34を作動させることができるということになる。従って、この構成であれば、脱泡手段19による脱泡と、ゲート装置34による混練度の調整との方法を同時に行うことができるものである。
【0030】
図7は、本発明の第4実施形態に係る二軸混練機1を示したもので、この第4実施形態では、第1実施形態で示した二軸混練機1(図1参照)に対して、更に、吐出側フィード翼部12の下流側に第2の混練翼部40が設けられている点で相違する。
このような構成であるため、混練物に対して強混練を高能率で行える利点がある。また、ベント口18からチャンバ6内へ充填材や添加剤を加えるようにした場合に、これらと混練物とを更によく混合させることができるようになる。
【0031】
ところで、本発明は、上記各実施形態以外にも各種の改良等が可能となる。
例えば、ロータ7は、フィード翼部や混練翼部が更に何重にも連接されることがあるが、このような場合でも、各混練翼部の下流側において本発明の構成を適用できるものである。
装置本体5の材料投入口2より上流側、及び材料取出口3より下流側において接続される装置等は、何ら限定されるものではない。
【0032】
混練物は樹脂材料に限定されるものではなく、ゴム材料や、その他各種の混練必要材に適用できる。
絞り部21において、ロータ7の対応部分に円形断面部23を設けることは限定されるものではない。
ゲート装置25,34等において、堰片24,35は、上下いずれか一方のみを可動式とし、同他方を固定式とする構造でもよい。
【0033】
従来、混練度を調整する構造の一つとして、スロット構造(ニードル弁の原理を利用して、ロータまわりとチャンバ内周面との周間隙間を調節する構造)を採用したものが知られている(特開昭61−233508号公報参照)が、このスロット構造を、本発明の絞り部21として採用することも可能である。
【0034】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、ロータに対し、混練翼部の下流側に吐出側フィード翼部を設けると共に、装置本体に対してはこの吐出側フィード翼部の中途部又は下流端側に対応する部分に絞り部を設け、更にこの絞り部より下流側に脱泡手段を設ける構成としているので、混練物の混練度が意に反して高くなるといったことを防止しつつ、脱泡手段による脱泡ができるようになった。
【0035】
また本発明において、絞り部とは別に混練度調整用のゲート装置を設ける構成とした場合には、このゲート装置を作動させることにより、脱泡手段による脱泡を行う場合でも、並行して混練度の調整を行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る二軸混練機の第1実施形態を示す側断面図である。
【図2】図1のA−A線拡大断面図である。
【図3】図1のB−B線拡大断面図である。
【図4】図1のC−C線拡大断面図である。
【図5】本発明に係る二軸混練機の第2実施形態を示す側断面図である。
【図6】本発明に係る二軸混練機の第3実施形態を示す側断面図である。
【図7】本発明に係る二軸混練機の第4実施形態を示す側断面図である。
【図8】従来の二軸混練機を示す側断面図である。
【符号の説明】
1 二軸混練機
2 材料投入口
3 材料取出口
5 装置本体
6 チャンバ
7 ロータ
10 フィード翼部
11 混練翼部
12 吐出側フィード翼部
19 脱泡手段
21 絞り部
23 円形断面部
24 堰片
25 ゲート装置
30 堰壁
33 円形断面部(混練度調整用)
34 ゲート装置(混練度調整用)
35 堰片(混練度調整用)
40 第2の混練翼部
Claims (3)
- 材料投入口(2)及び材料取出口(3)を有する装置本体(5)のチャンバ(6)内に上記各口(2,3)間をわたって二本のロータ(7)が互いに平行して回転自在に設けられ、各ロータ(7)の軸方向にそれぞれフィード翼部(10)及び混練翼部(11)が設けられた二軸混練機において、
前記ロータ(7)には混練翼部(11)の下流側に吐出側フィード翼部(12)が設けられており、前記装置本体(5)には上記吐出側フィード翼部(12)によって送られる混練物をチャンバ(6)内を絞ることで滞留させる絞り部(21)が設けられていると共に、該絞り部(21)より下流側でチャンバ(6)内を吸引可能とする脱泡手段(19)が設けられ、
前記絞り部(21)は、ロータ(7)に設けられる回転軸中心とする円形断面部(23)まわりに対してチャンバ(6)内面から突出状態で近接される堰壁(30)によって形成されていることを特徴とする二軸混練機。 - ロータ(7)の混練翼部(11)から装置本体(5)の絞り部(21)までに至る吐出側フィード翼部(12)とチャンバ(6)内周面との周間には、絞り部(21)で滞留する混練物量を収容可能な容積が確保されていることを特徴とする請求項1に記載の二軸混練機。
- ロータ(7)には、混練翼部(11)と吐出側フィード翼部(12)との間の接続境界部に回転軸中心とする円形断面部(33)が設けられ、装置本体(5)には該円形断面部(33)まわりに対して堰片(35)を近接・離反可能な混練度調整用のゲート装置(34)が前記絞り部(21)とは別に設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の二軸混練機。
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