JP7034422B2 - ２軸押出機、減速機及び押出方法 - Google Patents

Description

本発明は、２軸押出機、減速機及び押出方法に関する。

樹脂やエラストマー等の原料を処理する押出機は、通常、細長い筒状のバレルと、バレルの内部に収容されたスクリュを備える。押出機に供給された原料は、バレルの内部でスクリュによって回転及び撹拌させられ、所定の物性及び形状を有する成形品として押し出される。バレルの内部に収容されるスクリュは、外周部にスクリュフライト（スクリュの刃）を有する棒状部材であり、バレルの内部の位置に応じて形状が異なる。すなわち、押出機は、原料の流れ方向における上流側から順番に、供給部（輸送部）、混練部（圧縮部、ミキシング部又は可塑部）、計量部を有している。供給部は、固体原料を圧縮しながら下流の混練部に供給する部分である。混練部は、供給部から供給された原料を溶融させ、可塑化させる部分である。計量部は、混練部が可塑化させた材料を均一に吐出するように吐出量を調節する部分である。このような押出機の各部分の処理に応じて、スクリュ形状は部分的に異なる形状を有している。しかし、一般的なスクリュは、上述したように外周部にスクリュフライトを有する１本の棒状部材からなるため、部分的に回転速度を変更することができない。そこで、押出機の各部分の処理内容に応じてスクリュの回転速度を変更したい場合には、特許文献１，２に開示されているようなタンデム型の押出機が使用される。
特許文献１に記載されたタンデム型の押出機では、第１段押出機の樹脂吐出口が、接続管を介して、第２段押出機の原料供給口に接続されている。第１段押出機は固体原料を可塑化して吐出し、供給部及び混練部に実質的に相当する。第１段押出機において可塑化された原料が、接続管を介して供給される第２段押出機は、所定の流量で定常的に原料を吐出し、計量部に実質的に相当する。特許文献２に記載されたタンデム型の押出機も特許文献１に記載されたタンデム型の押出機と同様に、第１押出機が供給部及び混練部に実質的に相当し、第２押出機が計量部に実質的に相当する。すなわち、特許文献１，２に記載されたタンデム型押出機は、供給部及び混練部と、計量部とをそれぞれ独立した別個の装置（第１押出機と第２押出機）として構成することにより、スクリュの形状のみならずスクリュの回転速度を変えて適切な処理を行うことができる。

特開２００７－１３０７７５ 特開２０１６－８８０９３

特許文献１，２に記載されたタンデム型の押出機では、供給部及び混練部と、計量部とを、それぞれ独立した別個の装置（第１押出機と第２押出機）として構成し、第１押出機と第２押出機を接続管によって接続している。一般的に、押出機での原料の流路内壁（シリンダ内壁とスクリュ外壁）への原料の焼き付きが問題となるプロセスでは、同方向回転の噛合い２軸押出機で、スクリュ形状が二本のスクリュが相互に他方のスクリュ外壁と自身周囲のシリンダ内壁をワイプする、セルフクリーニング性を持たせた構成の押出機が選択される。しかし、タンデム型の押出機では第１押出機と第２押出機の両方にセルフクリーニング性を持たせた押出機を選択したとしても、内部に可動要素を持たない接続管を、第１段押出機において可塑化された高温の原料が通過するため、接続管の内壁面上に原料が焼き付き、長期間滞留するおそれがある。この場合、焼き付いた原料が剥がれ落ちて流れると、第２押出機によって処理されて吐出される原料の劣化につながるおそれがある。
そこで、本発明は、上述した課題に鑑み、原料の処理工程に応じて、スクリュの回転速度が変更でき、かつ原料の劣化が発生しにくい２軸押出機、減速機及び押出方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の２軸押出機は、長手方向に延びる軸穴を有し、外周面にスクリュフライトを有する筒状の上流側スクリュと、外周面にスクリュフライトを有する大径部分及び大径部分よりも小径の小径軸部を含む下流側スクリュと、からなり、前記下流側スクリュの前記小径軸部が前記上流側スクリュの前記軸穴に挿入されて構成されており、前記上流側スクリュと前記下流側スクリュとが互いに独立して回転可能であるスクリュを有し、２つの前記スクリュが互いに平行に並んで配置されており、２つの前記スクリュの前記上流側スクリュを回転させる上流側回転機構と、前記上流側回転機構とは独立して設けられた、２つの前記スクリュの前記下流側スクリュを回転させる下流側回転機構と、をさらに有する。
本発明の第１の減速機は、外周面にスクリュフライトを有する筒状の上流側スクリュと、外周面にスクリュフライトを有する下流側スクリュと、からなり、前記上流側スクリュと前記下流側スクリュとが互いに独立して回転可能である２つのスクリュが、互いに平行に並んで配置されている２軸押出機に組み込まれている減速機であって、上流側入力軸と、下流側入力軸と、中空軸からなり、一方の前記スクリュの前記上流側スクリュに接続される第１の上流側出力軸と、中空軸からなり、他方の前記スクリュの前記上流側スクリュに接続される第２の上流側出力軸と、前記第１の上流側出力軸の軸穴を貫通して配置され、一方の前記スクリュの前記下流側スクリュに接続される第１の下流側出力軸と、前記第２の上流側出力軸の軸穴を貫通して配置され、他方の前記スクリュの前記下流側スクリュに接続される第２の下流側出力軸と、前記上流側入力軸の回転を前記第１の上流側出力軸及び前記第２の上流側出力軸に伝達する上流側伝達要素と、前記下流側入力軸の回転を前記第１の下流側出力軸及び前記第２の下流側出力軸に伝達する下流側伝達要素と、を備える。
本発明の第１の押出方法は、上記２軸押出機において、上流側入力軸と、下流側入力軸と、中空軸からなり、一方の前記スクリュの前記上流側スクリュに接続された第１の上流側出力軸と、中空軸からなり、他方の前記スクリュの前記上流側スクリュに接続された第２の上流側出力軸と、前記第１の上流側出力軸の軸穴を貫通して配置され、一方の前記スクリュの前記下流側スクリュに接続された第１の下流側出力軸と、前記第２の上流側出力軸の軸穴を貫通して配置され、他方の前記スクリュの前記下流側スクリュに接続された第２の下流側出力軸と、前記上流側入力軸の回転を前記第１の上流側出力軸及び前記第２の上流側出力軸に伝達する上流側伝達要素と、前記下流側入力軸の回転を前記第１の下流側出力軸及び前記第２の下流側出力軸に伝達する下流側伝達要素と、を備えている減速機をさらに有する。

本発明によれば、原料の処理工程に応じて、スクリュの回転速度が変更でき、かつ加工された原料の劣化が発生しにくい。

本発明の第１実施形態である２軸押出機と２軸押出機に原料を供給するフィード部用押出機の平面図である。 本発明の第１実施形態である２軸押出機のバレルの内部の構成を示す内部構造図である。 本発明の第１実施形態である２軸押出機に使用されるスクリュの構成を示す構造図である。 図３に示すスクリュの上流側スクリュを示す構造図である。 図３に示すスクリュの下流側スクリュを示す構造図である。 本発明の第１実施形態である２軸押出機に使用される減速機の構成を示す内部構造図である。 図６に示した減速機の構成を示すスケルトン図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態である２軸押出機と２軸押出機に原料を供給するフィード部用押出機２の平面図である。図１を参照すると、本実施形態に係る２軸押出機１は、フィード部用押出機２と連結されてタンデム型の押出機を構成している。
フィード部用押出機２は、フィーダー（図示省略）から供給された原料の予備混合をする。フィード部用押出機２によって予備混合された原料は、本発明の第１実施形態である２軸押出機１に供給される。この２軸押出機１のバレル９の内部の構成を図２に示す。図２を参照すると、２軸押出機１は、第１のスクリュ（左側スクリュ）３と、第２のスクリュ（右側スクリュ）５と、を備える。左側スクリュ３と右側スクリュ５は実質的に同じ構成を有し、バレル９内で互いに近接して平行に並んで位置している。左側スクリュ３は、第１の上流側スクリュ（左上流側スクリュ）３１及び第１の下流側スクリュ（左下流側スクリュ）３５からなる。同様に、右側スクリュ５は、第２の上流側スクリュ（右上流側スクリュ）５１及び第２の下流側スクリュ（右下流側スクリュ）５５からなる。

＜スクリュの構成＞
次に、左側スクリュ３及び右側スクリュ５の構成についてより詳細に説明する。
図３（Ａ）は、２軸押出機１に使用される左側スクリュ３の構成を示す構造図である。図３（Ｂ）は、（Ａ）中のｂ部の拡大図である。図３（Ｃ）は、（Ａ）中のｃ－ｃ線断面図である。図３（Ｄ）は、（Ａ）中のｄ－ｄ線断面図である。なお、右側スクリュ５は、左側スクリュ３と略同一の構成をしているため、説明を省略する。
図３，４を参照すると、左側スクリュ３の左上流側スクリュ３１は、円筒状のスクリュピース３１２と、スクリュピース３１２の内部に収容される筒状部材３１１とからなる二重の円筒構造である。すなわち、筒状部材３１１は、中空の円筒状であり、軸線方向に延びる軸穴３１５を有している。左上流側スクリュ３１の、左下流側スクリュ３５が挿入される側（下流側）の端部には、円筒状の突出部である嵌り込み部３１３が形成されている（図３（Ｂ），４参照）。嵌り込み部３１３は、後述する左下流側スクリュ３５に形成された凹部３５５に嵌り込む。また、筒状部材３１１の外周面には、インボリュート加工が施されて嵌合部３１４が形成されている。スクリュピース３１２は、外周面にスクリュフライトを有する中空の円筒状であり、内周面には筒状部材３１１の嵌合部３１４に対応する嵌合溝部が形成されている。従って、嵌合部３１４が嵌合溝部に嵌合するように、スクリュピース３１２が筒状部材３１１の外側に嵌め込まれている（図３（Ｃ）参照）。左上流側スクリュ３１の外周部には、スクリュピース３１２のスクリュフライトが位置している。なお、スクリュピース３１２は筒状部材３１１から取り外して交換可能な部材である。したがって、原材料や２軸押出機１による生産物の仕様に応じて、スクリュピース３１２は交換される。

左下流側スクリュ３５は、伝達軸部３５１と、回転軸部３５２と、スクリュピース３５３と、を有する。伝達軸部３５１と回転軸部３５２は、１本の円柱状の棒状部材からなり、伝達軸部３５１の円周面には、円周方向に形成された円環状の溝であるラビリンス溝３５４が複数形成されている（図３（Ｂ）参照）。伝達軸部３５１は、左上流側スクリュ３１の軸穴３１５に挿入されて軸穴３１５を貫通する。そのため、伝達軸部３５１の外径は、左上流側スクリュ３１の筒状部材３１１の軸穴３１５の内径より若干小さい。
伝達軸部３５１を構成する円柱状の棒状部材の、外周面にラビリンス溝３５４が形成されていない部分を回転軸部３５２と称している。従って、伝達軸部３５１と回転軸部３５２とは、連続する同心的な軸状部材（小径軸部）であって互いに隣接している。回転軸部３５２の断面形状は嵌合部３５６として機能する六角形である。スクリュピース３５３は、外周面にスクリュフライトを有する中空の円筒状（大径部分）であり、内周面には回転軸部３５２の嵌合部３５６に対応する嵌合溝部が形成されている。筒状のスクリュピース３５３の内径は、回転軸部３５２の外径よりも僅かに大きい。従って、回転軸部３５２の外側にスクリュピース３５３が嵌め込まれて、この左下流側スクリュ３５の外周面にスクリュフライトが位置している。スクリュピース３５３の配置される部分の長手方向（軸方向）の長さは、伝達軸部３５１の長手方向の長さと回転軸部３５２の長手方向の長さの和よりも短く、伝達軸部３５１の少なくとも一部はスクリュピース３５３に覆われずに露出している。スクリュピース３５３の外径は、伝達軸部３５１及び回転軸部３５２の外径よりも大きく、スクリュピース３１２の外径と略等しい。回転軸部３５２の外径は、左上流側スクリュ３１の筒状部材３１１の内径よりも僅かに小さい。なお、スクリュピース３５３は、伝達軸部３５１及び回転軸部３５２から取り外して交換可能な部材である。スクリュピース３５３の、回転軸部３５２が挿入される側（上流側）の端部には、軸方向に形成された円環状の溝である凹部３５５が形成されている（図３（Ｂ）参照）。凹部３５５には、上述した左上流側スクリュ３１に形成された嵌り込み部３１３が嵌り込む。

このように、左上流側スクリュ３１は、スクリュピース３１２と筒状部材３１１とからなり、外周面にスクリュフライトを有する二重の円筒構造である。一方、左下流側スクリュ３５は、スクリュピース３５３と伝達軸部３５１及び回転軸部３５２とからなり、一端側（スクリュピース３５３）が大径であり、他端側（伝達軸部３５１）が小径である。そして、この左下流側スクリュ３５の伝達軸部３５１が、左上流側スクリュ３１の筒状部材３１１の軸穴３１５に挿入されている。
こうして構成された左側スクリュ３は、外径が略等しいスクリュピース３１２とスクリュピース３５３とが隣接して位置し、外周面には、ほぼ同じ形状のスクリュフライトが概ね連続して位置している。しかし、左上流側スクリュ３１のスクリュフライトを有するスクリュピース３１２と、左下流側スクリュ３５のスクリュフライトを有するスクリュピース３５３とは、一体化しておらず、互いに独立して回転可能な構成である。

＜減速機＞
次に２軸押出機１の各スクリュ３，５に回転駆動力を伝達する減速機の構成について説明する。図６（Ａ）は、２軸押出機１に使用される減速機の構成を示す内部構造図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）中のＦ部の拡大図である。図６を参照すると、減速機７は、上流側入力軸７１、下流側入力軸７２、左上流側出力軸７３、左下流側出力軸７４、右上流側出力軸７５及び右下流側出力軸７６を備える。
左上流側出力軸７３及び右上流側出力軸７５は、中空筒状の部材から構成された中空軸である。左上流側出力軸７３の中空筒状の部材の内部には、左上流側出力軸７３と同心的な左下流側出力軸７４が配置されている。同様に、右上流側出力軸７５の中空筒状の部材の内部には、右上流側出力軸７５の中心軸と同心的な右下流側出力軸７６が配置されている。
下流側入力軸７２は、左下流側出力軸７４と右下流側出力軸７６とに連結されて回転力を伝達するものである。そして、左下流側出力軸７４は、前述した左側スクリュ３の左下流側スクリュ３５の伝達軸部３５１に連結されて回転力を伝達する。右下流側出力軸７６は、前述した左側スクリュ３と実質的に同様な構成の右側スクリュ５の右下流側スクリュ５５の伝達軸部３５１に連結されて回転力を伝達する。一方、上流側入力軸７１は、左上流側出力軸７３と右上流側出力軸７５とに連結されて回転力を伝達する。そして、左上流側出力軸７３は、前述した左側スクリュ３の左上流側スクリュ３１の筒状部材３１１に連結されて回転力を伝達する。右上流側出力軸７５は、前述した左側スクリュ３と実質的に同様な構成の右側スクリュ５の右上流側スクリュ５１の筒状部材３１１に連結されて回転力を伝達する。
減速機７の上流側入力軸７１は、上流側用駆動機８１（図７参照）と連結されている。他方、減速機７の下流側入力軸７２は、下流側用駆動機８２（図７参照）と連結されている。

図７は、前述した減速機７の連結構成の一例を模式的に示すスケルトン図である。図面中のｇ１～ｇ１８は、歯車を示している。そして、歯車ｇ１と歯車ｇ２のように、隣接して図示されている歯車は、互いに噛み合っていることを意味している。
まず、上流側入力軸７１からの回転の伝達機構について説明する。上流側入力軸７１の軸上には、歯車ｇ１が設けられている。歯車ｇ１は、歯車ｇ２と歯合している。歯車ｇ２が設けられた軸と同軸上には、歯車ｇ３及び歯車ｇ５が設けられている。歯車ｇ３は、左上流側出力軸７３の軸上に設けられている歯車ｇ４と歯合している。すなわち、上流側用駆動機８１に駆動された上流側入力軸７１の回転は、歯車ｇ１、歯車ｇ２、歯車ｇ３及び歯車ｇ４を含む伝達要素を介して左上流側出力軸７３に伝達される。
また、歯車ｇ５は、歯車ｇ６及び歯車ｇ７と歯合している。歯車ｇ６は、歯車ｇ８と歯合している。他方、歯車ｇ７は、歯車ｇ９と歯合している。さらに、歯車ｇ８及び歯車ｇ９は、歯車ｇ１０とそれぞれ歯合している。歯車ｇ１０は、右上流側出力軸７５の軸上に設けられている。すなわち、上流側用駆動機８１に駆動された上流側入力軸７１の回転は、歯車ｇ１、歯車ｇ２、歯車ｇ５、歯車ｇ６、歯車ｇ７、歯車ｇ８、歯車ｇ９及び歯車ｇ１０を含む伝達要素を介して右上流側出力軸７５にも伝達される。
ここで、歯車ｇ５、歯車ｇ６、歯車ｇ７、歯車ｇ８、歯車ｇ９及び歯車ｇ１０の関係をより詳細に説明する。歯車ｇ５から伝達される回転は、歯車ｇ６及び歯車ｇ８を介して歯車ｇ１０に伝達される場合と、歯車ｇ７及び歯車ｇ９を介して歯車ｇ１０に伝達される場合とがある。別言すると、歯車ｇ５から伝達される回転は、歯車ｇ１０に歯車ｇ８と歯車ｇ９との二つの歯車から伝えられる。このように、歯車ｇ１０に二つの歯車（歯車ｇ８及び歯車ｇ９）から同じ回転（歯車ｇ５からの回転）を伝達する構成であるため、歯車ｇ１０の１つの歯合個所にかかる応力を小さくすることができる。

次に、下流側入力軸７２からの回転の伝達機構について説明する。下流側入力軸７２の軸上には、歯車ｇ１１が設けられている。歯車ｇ１１は、左下流側出力軸７４の軸上に設けられている歯車ｇ１２と歯合している。すなわち、下流側用駆動機８２に駆動された下流側入力軸７２の回転は、歯車ｇ１１及び歯車ｇ１２を含む伝達要素を介して左下流側出力軸７４に伝達される。
また、左下流側出力軸７４には、歯車ｇ１３が設けられている。歯車ｇ１３は、歯車ｇ１４及び歯車ｇ１５と歯合している。歯車ｇ１４が設けられた軸と同軸上には、歯車ｇ１６が設けられている。他方、歯車ｇ１５が設けられた軸と同軸上には、歯車ｇ１７が設けられている。歯車ｇ１６及び歯車ｇ１７は、歯車ｇ１８とそれぞれ歯合している。歯車ｇ１８は、右下流側出力軸７６の軸上に設けられている。すなわち、下流側用駆動機８２に駆動された下流側入力軸７２の回転は、歯車ｇ１１、歯車ｇ１２、歯車ｇ１３、歯車ｇ１４、歯車ｇ１５、歯車ｇ１６、歯車ｇ１７及び歯車ｇ１８を含む伝達要素を介して右下流側出力軸７６に伝達される。ここで、歯車ｇ１８は、歯車ｇ１６及び歯車ｇ１７の二つの歯車から回転が伝達される。歯車ｇ１８に二つの歯車（歯車ｇ１６及び歯車ｇ１７）から同じ回転（歯車ｇ１３からの回転）が伝達されるため、歯車ｇ１８の１つの歯合個所にかかる応力を小さくすることができる。
なお、減速機７では、歯車ｇ１１及び歯車ｇ１２の噛合いの位置と、歯車ｇ３及び歯車ｇ４の噛合いの位置と、歯車ｇ１６、歯車ｇ１７及び歯車ｇ１８の噛合いの位置と、歯車ｇ５、歯車ｇ６、歯車ｇ７、歯車ｇ８、歯車ｇ９及び歯車ｇ１０の噛合いの位置とは、この順で、上流側用駆動機８１及び下流側用駆動機８２に近い順に位置している。そして、右上流側出力軸７５及び右下流側出力軸７６は、左下流側出力軸７４に比べて短い。このため、下流側用駆動機８２に近い左下流側出力軸７４の歯車ｇ１１及び歯車ｇ１２の噛合いの位置では、右上流側出力軸７５及び右下流側出力軸７６が左下流側出力軸７４の横に隣接して位置していない。また、左上流側出力軸７３の歯車ｇ３及び歯車ｇ４の噛合いの位置では、右上流側出力軸７５及び右下流側出力軸７６が左上流側出力軸７３の横に隣接して位置していない。
しかし、右下流側出力軸７６の歯車ｇ１６、歯車ｇ１７及び歯車ｇ１８の噛合いの位置では、左上流側出力軸７３及び左下流側出力軸７４が右下流側出力軸７６の横に隣接している。また、右上流側出力軸７５の、歯車ｇ５、歯車ｇ６、歯車ｇ７、歯車ｇ８、歯車ｇ９及び歯車ｇ１０の噛合いの位置では、左上流側出力軸７３及び左下流側出力軸７４が右上流側出力軸７５の横に隣接している。そのため、歯車ｇ１８及び歯車ｇ１０は小径であり、隣接する左上流側出力軸７３及び左下流側出力軸７４に干渉しないようになっている。

このような構成であり、上流側用駆動機８１からの回転の伝達経路と、下流側用駆動機８２からの回転の伝達経路は、互いに独立している。従って、上流側用駆動機８１と下流側用駆動機８２とが互いに異なる回転数で上流側入力軸７１と下流側入力軸７２をそれぞれ駆動すると、左上流側出力軸７３に接続された左上流側スクリュ３１の筒状部材３１１及び右上流側出力軸７５に接続された右上流側スクリュ５１の筒状部材３１１と、左下流側出力軸７４に接続された左下流側スクリュ３５の伝達軸部３５１及び右下流側出力軸７６に接続された右下流側スクリュ５５の伝達軸部３５１とを、互いに異なる回転数で回転させることができる。従って、図３に示すように、ほぼ同じ形状で概ね連続して位置している左側スクリュ３の左上流側スクリュ３１のスクリュフライトと左下流側スクリュ３５のスクリュフライトとを、互いに異なる回転数で回転させることができる。同様に、ほぼ同じ形状で概ね連続して位置している右側スクリュ５の右上流側スクリュ５１のスクリュフライトと右下流側スクリュ５５のスクリュフライトとを、互いに異なる回転数で回転させることができる。このとき、長手方向においてほぼ同じ位置に並んで配置されている左上流側スクリュ３１のスクリュフライトと右上流側スクリュ５１のスクリュフライトとは、互いに同じ回転数で回転する。同様に、長手方向においてほぼ同じ位置に並んで配置されている左下流側スクリュ３５のスクリュフライトと右下流側スクリュ５５のスクリュフライトとは、互いに同じ回転数で回転する。

＜押出方法＞
次に、２軸押出機１の押出方法について説明する。原料の加工時に、２軸押出機１は、上流側用駆動機８１及び下流側用駆動機８２を駆動させる。上流側用駆動機８１は、減速機７の上流側入力軸７１に回転の動力を伝達する。減速機７は、入力された回転を左上流側出力軸７３及び右上流側出力軸７５に伝達する（図７参照）。他方、下流側用駆動機８２は、減速機７の下流側入力軸７２に回転の動力を伝達する。減速機７は、入力された回転を左下流側出力軸７４及び右下流側出力軸７６に伝達する。
ここで、左上流側出力軸７３は、左上流側スクリュ３１に連結され、右上流側出力軸７５は、右上流側スクリュ５１に連結されている。他方、左下流側出力軸７４は、左下流側スクリュ３５に連結され、右下流側出力軸７６は、右下流側スクリュ５５に連結されている。これにより、左上流側スクリュ３１、右上流側スクリュ５１、左下流側スクリュ３５及び右下流側スクリュ５５は、各々に回転する（図２参照）。

したがって、２軸押出機１は、フィード部用押出機２から供給された原料を、左上流側スクリュ３１、右上流側スクリュ５１、左下流側スクリュ３５及び右下流側スクリュ５５を用いて処理した後に押し出すことができる。すなわち、フィード部用押出機２から原料供給部９１に供給された原料は、バレル９の内部で左側スクリュ３の左上流側スクリュ３１と右側スクリュ５の右上流側スクリュ５１とによって撹拌されつつ加熱されて、徐々に溶融混練されつつ下流側に搬送される。その後、溶融混練された原料は、左側スクリュ３の左下流側スクリュ３５と右側スクリュ５の右下流側スクリュ５５によって、左上流側スクリュ３１及び右上流側スクリュ５１と異なる回転速度で回転させられて計量され、所定の吐出量で吐出部９２から吐出される。すなわち、この構成では、左上流側スクリュ３１と右上流側スクリュ５１が実質的に供給部及び混練部として機能し、左下流側スクリュ３５と右下流側スクリュ５５が実質的に計量部として機能する（ただし、上流側スクリュと下流側スクリュの境界部分と、供給部及び混練部と計量部との境界部分が、必ずしも一致していなくてもよい）。
なお、フィード部用押出機２が２軸押出機１へ供給する原料は低温である。このため、フィード部用押出機２から２軸押出機１へ材料を供給する接続部分の壁面には、原料が焼き付かない。また、本実施形態では、フィード部用押出機２と２軸押出機１とは、互いのスクリュ軸が直交するように配置されているが、平行に配置してもよい。平行に配置した場合、フィード部用押出機２と２軸押出機１とは、接続部材でつながれる。

＜効果＞
以下に本実施形態の作用効果を説明する。
本実施形態では、左上流側スクリュ３１及び右上流側スクリュ５１と、左下流側スクリュ３５及び右下流側スクリュ５５とでは、駆動機が異なる。このため、上流側スクリュである左上流側スクリュ３１及び右上流側スクリュ５１と、下流側スクリュである左下流側スクリュ３５及び右下流側スクリュ５５と、を別々に回転駆動することができる。したがって、上流側スクリュと下流側スクリュで回転速度を互いに異ならせることができる。これにより、この２軸押出機１は、様々な仕様に応じた原料の処理が可能となる。
例えば、特定の用途において原料を強混練したい場合には、混練部の回転速度を上昇させる必要がある。仮にスクリュ全体が一定の回転数で回転する一本の棒状部材からなる押出機では、強混練を行う混練部と計量部とが同じ回転数で回転するため、所望の計量が正確に行えなかったり、計量部を通過して押出機から吐出される原料の吐出が不安定になったりするおそれがある。そのため、強混練と正確な計量及び安定した原料の吐出とを両立するためには、混練部と計量部とを別々の装置として形成して連結したタンデム型の押出機を用いる必要がある。押出機からの原料の吐出が不安定であると、良好な成形品を製造できなくなるおそれがある。

しかし、本実施形態に係る２軸押出機１では、左上流側スクリュ３１及び右上流側スクリュ５１が混練部として機能し、左下流側スクリュ３５及び右下流側スクリュ５５が計量部として機能し、混練部と計量部とにおけるスクリュの回転速度を互いに独立して設定することができる。例えば、混練部のスクリュの回転速度を上昇させても、計量部のスクリュの回転速度を上昇させないことが可能である。すなわち、混練部で強混練を行った場合でも、計量部を通過して押出機から吐出される原料の吐出が不安定にならず、不良品を製造する可能性が低い。
また、混練部と計量部とを別の装置として構成するタンデム型の押出機の場合、混練部側の押出機と、計量部側の押出機とを接続部材でつなぐ必要がある。接続部材で二つの押出機をつなぐ場合、混練部側の押出機で溶融された高温の原料が接続部材内を通過する際に接続部材の内壁面に焼き付いて付着し滞留するおそれがある。
しかし、本実施形態に係る２軸押出機１は、混練部と計量部とを連続して構成することができ、両者の間に接続部材がない。したがって、この２軸押出機１では、原料が接続部材の内壁面に焼き付くおそれがない。また、左側スクリュ３及び右側スクリュ５が回転することで、スクリュフライトは、バレル９の内壁面を磨くような動きをする。したがって、この２軸押出機１では、バレル９の内壁面に原料が焼き付く危険性が小さい。

さらに、本実施形態の左上流側スクリュ３１と右上流側スクリュ５１とは、互いのスクリュフライトが噛み合う構成である。また、左下流側スクリュ３５と右下流側スクリュ５５とは、互いのスクリュフライトが噛み合う構成であり、スクリュ形状もセルフクリーニング性を有する２条スクリュである、いわゆるボールフライト（断面がラグビーボールの形の形状）である。したがって、この２軸押出機１では、スクリュの表面及びシリンダ内壁における原料の焼き付きも発生しにくい。
このように、本発明の２軸押出機１は原料が装置の各部に焼き付く可能性が低く、焼き付きに起因する劣化を抑えることができる。
また、図３（Ｂ）に示されているように、左下流側スクリュ３５の凹部３５５には、左上流側スクリュ３１の嵌り込み部３１３が嵌り込んでいる。これにより、左上流側スクリュ３１の軸穴３１５に原料が侵入しにくい。さらに、左上流側スクリュ３１の軸穴３１５を挿通する伝達軸部３５１にラビリンス溝３５４が形成されていることにより、さらに左上流側スクリュ３１の軸穴３１５に原料が侵入しにくい。
また、左上流側スクリュ３１のスクリュピース３１２及び左下流側スクリュ３５のスクリュピース３５３は、交換可能である。これにより、用途に応じてスクリュピース３１２及びスクリュピース３５３を交換することができ、適切なスクリュフライトを用いることが容易にできる。

また、前述したように、図７に示す右下流側出力軸７６の歯車ｇ１８と、歯車ｇ１６及び歯車ｇ１７との噛合いの位置には、右下流側出力軸７６の横に左上流側出力軸７３及び左下流側出力軸７４が隣接している。また、右上流側出力軸７５の歯車ｇ１０と、歯車ｇ８及び歯車ｇ９との噛合いの位置では、右上流側出力軸７５の横に左上流側出力軸７３及び左下流側出力軸７４が隣接している。したがって、歯車ｇ１８と、歯車ｇ１０とは、隣接する左上流側出力軸７３及び左下流側出力軸７４と干渉しないように、あまり大きな径の歯車ではなく、小さな径の歯車である。小さな径の歯車では大きなトルクを伝達できない。しかし、本実施形態に係る減速機７において、歯車ｇ１８と、歯車ｇ１０とは、それぞれ二つの歯車から回転が伝達されている（図７参照）。すなわち、歯車の歯にかかる応力を、一つの歯車から回転を伝達される場合と比較して低減することができる。したがって、減速機７において、歯車ｇ１０と歯車ｇ１８は、原料の混練に必要なトルクを右上流側出力軸７５と右下流側出力軸７６それぞれに伝達することができる。

＜変形例＞
なお、上記実施形態では、２軸押出機１は、左上流側スクリュ３１及び右上流側スクリュ５１が混練部として機能し、左下流側スクリュ３５及び右下流側スクリュ５５が計量部として機能している。しかし、このような構成に限定されず、混練部や計量部の位置は自由に決定してもよい。
上記実施形態では、ラビリンス溝３５４は、円環状の溝であるが、ラビリンス溝３５４は、螺旋状の溝や既知のラビリンス溝として知られるその他の溝であってもよい。
また、左側スクリュ３のスクリュフライトと、右側スクリュ５のスクリュフライトとは、一部又は全部が噛み合っていなくてもよい。すなわち、左側スクリュ３と右側スクリュ５とが単に平行配置されている構成であってもよい。
また、嵌合部３１４の断面形状は、スクリュピース３１２の嵌合溝部に嵌合できる形状であれば、いかなる形状でもよい。具体的には、嵌合部３１４の断面形状は、インボリュート加工された形状のほかに、多角形をしていてもよい。同様に嵌合部３５６の断面形状は、スクリュピース３５３の嵌合溝部に嵌合できる形状であれば、いかなる形状でもよい。なお、嵌合部３１４及び嵌合部３５６は、同じ断面形状をしていてもよい。

１：２軸押出機、２：フィード部用押出機、３：左側スクリュ、３１：左上流側スクリュ、３１１：筒状部材、３１２：スクリュピース、３１３：嵌り込み部、３１４：嵌合部、
３１５：軸穴、３５：左下流側スクリュ、３５１：伝達軸部、３５２：回転軸部、
３５３：スクリュピース、３５４：ラビリンス溝、３５５：凹部、３５６：嵌合部、
５：右側スクリュ、５１：右上流側スクリュ、５５：右下流側スクリュ、７：減速機、
７１：上流側入力軸、７２：下流側入力軸、７３：左上流側出力軸、
７４：左下流側出力軸、７５：右上流側出力軸、７６：右下流側出力軸、９：バレル、
９１：原料供給部、９２：吐出部、ｇ１からｇ１８：歯車

Claims (10)

1. 長手方向に延びる軸穴を有し、外周面にスクリュフライトを有する筒状の上流側スクリュと、外周面にスクリュフライトを有する大径部分及び大径部分よりも小径の小径軸部を含む下流側スクリュと、からなり、前記下流側スクリュの前記小径軸部が前記上流側スクリュの前記軸穴に挿入されて構成されており、前記上流側スクリュと前記下流側スクリュとが互いに独立して回転可能であるスクリュを有し、
   ２つの前記スクリュが互いに平行に並んで配置されており、
   ２つの前記スクリュの前記上流側スクリュを回転させる上流側回転機構と、前記上流側回転機構とは独立して設けられた、２つの前記スクリュの前記下流側スクリュを回転させる下流側回転機構と、をさらに有する
   ２軸押出機。
2. 請求項１に記載された２軸押出機において、
   ２つの前記スクリュの前記上流側スクリュの前記スクリュフライト同士が、少なくとも部分的に互いに噛み合うとともに、２つの前記スクリュの前記下流側スクリュの前記スクリュフライト同士が、少なくとも部分的に互いに噛み合っている
   ２軸押出機。
3. 請求項１又は請求項２に記載された２軸押出機において、
   ２つの前記スクリュの前記上流側スクリュがそれぞれ混練部を構成し、
   ２つの前記スクリュの前記下流側スクリュがそれぞれ計量部を構成する、
   ２軸押出機。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載された２軸押出機において、
   ２つの前記スクリュのうちの少なくともいずれか一方の前記下流側スクリュの前記小径軸部の外周面にラビリンス溝が形成された、
   ２軸押出機。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載された２軸押出機において、
   前記上流側スクリュは、前記軸穴を有する筒状部材と、外周面に前記スクリュフライトを有し前記筒状部材の外側に嵌め込まれるスクリュピースとからなり、前記上流側スクリュの前記スクリュピースが前記筒状部材から取り外し可能である
   ２軸押出機。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載された２軸押出機において、
   前記下流側スクリュは、前記小径軸部と、前記小径軸部の外側に嵌め込まれて前記大径部分を構成するスクリュピースとからなり、前記下流側スクリュの前記スクリュピースが前記小径軸部から取り外し可能である
   ２軸押出機。
7. 外周面にスクリュフライトを有する筒状の上流側スクリュと、外周面にスクリュフライトを有する下流側スクリュと、からなり、前記上流側スクリュと前記下流側スクリュとが互いに独立して回転可能である２つのスクリュが、互いに平行に並んで配置されている２軸押出機に組み込まれている減速機であって、
   上流側入力軸と、
   下流側入力軸と、
   中空軸からなり、一方の前記スクリュの前記上流側スクリュに接続される第１の上流側出力軸と、
   中空軸からなり、他方の前記スクリュの前記上流側スクリュに接続される第２の上流側出力軸と、
   前記第１の上流側出力軸の軸穴を貫通して配置され、一方の前記スクリュの前記下流側スクリュに接続される第１の下流側出力軸と、
   前記第２の上流側出力軸の軸穴を貫通して配置され、他方の前記スクリュの前記下流側スクリュに接続される第２の下流側出力軸と、
   前記上流側入力軸の回転を前記第１の上流側出力軸及び前記第２の上流側出力軸に伝達する上流側伝達要素と、
   前記下流側入力軸の回転を前記第１の下流側出力軸及び前記第２の下流側出力軸に伝達する下流側伝達要素と、
   を備える、
   減速機。
8. 請求項１から６のいずれか１項に記載された２軸押出機において、
   上流側入力軸と、下流側入力軸と、中空軸からなり、一方の前記スクリュの前記上流側スクリュに接続された第１の上流側出力軸と、中空軸からなり、他方の前記スクリュの前記上流側スクリュに接続された第２の上流側出力軸と、前記第１の上流側出力軸の軸穴を貫通して配置され、一方の前記スクリュの前記下流側スクリュに接続された第１の下流側出力軸と、前記第２の上流側出力軸の軸穴を貫通して配置され、他方の前記スクリュの前記下流側スクリュに接続された第２の下流側出力軸と、前記上流側入力軸の回転を前記第１の上流側出力軸及び前記第２の上流側出力軸に伝達する上流側伝達要素と、前記下流側入力軸の回転を前記第１の下流側出力軸及び前記第２の下流側出力軸に伝達する下流側伝達要素と、を備えている減速機をさらに有する、
   ２軸押出機。
9. 請求項１から６のいずれか１項に記載された２軸押出機において、
   前記上流側スクリュが設けられた位置に原料を供給し、前記上流側スクリュと前記下流側スクリュとを互いに異なる回転速度で回転させる、
   押出方法。
10. 請求項８に記載された２軸押出機において、
    ２つの前記スクリュのそれぞれの前記上流側スクリュが設けられた位置に原料を供給し、
    前記上流側入力軸から前記上流側伝達要素を介して前記第１の上流側出力軸及び前記第２の上流側出力軸に回転を伝達し、２つの前記スクリュの前記上流側スクリュを回転させ、
    前記下流側入力軸から前記下流側伝達要素を介して前記第１の下流側出力軸及び前記第２の下流側出力軸に回転を伝達し、２つの前記スクリュの前記下流側スクリュを、前記上流側スクリュと異なる回転速度で回転させる、
    押出方法。

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