KR20170078752A

KR20170078752A - 압출기 및 혼련 장치

Info

Publication number: KR20170078752A
Application number: KR1020177014524A
Authority: KR
Inventors: 아키요시 고바야시; 시게유키 후지이; 히로시 시미즈
Original assignee: 도시바 기카이 가부시키가이샤; 가부시키가이샤 에이치에스피 테크놀로지즈
Priority date: 2014-10-27
Filing date: 2015-10-23
Publication date: 2017-07-07
Also published as: JP2016083869A; US11400632B2; CN107107443A; TW201636181A; KR102015715B1; US20170225360A1; JP6446235B2; CN107107443B; WO2016068049A1; TWI626145B; DE112015004870T5

Abstract

원료를 혼련하기 위한 스크루 요소가 스크루의 축 방향을 따라 규칙적으로 배열되었을 때, 당해 스크루 요소의 배열에 대응한 배럴 구조로 용이하게 변경 가능한 배럴을 구비한 압출기 및 혼련 장치를 제공한다. 원료를 혼련하기 위한 스크루 요소가 설치된 압출기용 스크루(21)와, 스크루가 회전 가능하게 삽입 관통된 실린더부(33)를 갖는 배럴(20)을 구비한다. 스크루 요소는, 일정한 규칙성을 갖고 스크루의 길이 방향을 따라 복수 설치되어 있다. 배럴은, 블록화된 복수의 배럴 블록(31a, 31b, 31c)을 서로 조합하여 일체화되어 있다. 복수의 배럴 블록은, 각각, 스크루의 길이 방향을 따른 스크루 요소의 길이에 대응시켜 구성되어 있다. 스크루 요소에는, 원료에 대해, 전단 작용을 부여하는 부분과, 신장 작용을 부여하는 부분이 포함된다.

Description

압출기 및 혼련 장치 {EXTRUDER AND KNEADING DEVICE}

본 발명은, 스크루가 회전 가능하게 삽입 관통된 배럴을 구비한 압출기 및 혼련 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 원료를 혼련하기 위한 스크루 요소가 스크루의 축 방향을 따라 규칙적으로 배열되었을 때, 당해 스크루 요소의 배열에 대응한 배럴 구조로 용이하게 변경 가능한 배럴에 관한 것이다.

원료를 혼련하는 기술로서, 특허문헌 1에는, 첨가제 등을 사용하는 일 없이, 원료를 나노 레벨로 분산화시켜 혼련하는 것이 가능한 뱃치식 혼련 장치가 개시되어 있다. 뱃치식 혼련 장치는, 피드백형 스크루와, 당해 스크루가 회전 가능하게 삽입 관통된 실린더부를 갖는 배럴을 구비하고 있다. 당해 혼련 장치에서는, 실린더부 내에 공급된 원료를, 스크루의 후단으로부터 선단의 간극으로 보낸 후, 당해 간극으로부터 스크루의 후단으로 복귀시킨다고 하는 순환 처리가 반복된다.

순환 처리에 있어서, 원료에는, 스크루의 후단으로부터 선단으로 보내지는 동안, 회전하는 스크루와 실린더부의 내면 사이의 속도 차에 의해 발생하는 「전단 작용」이 부여됨과 함께, 스크루 선단의 간극으로부터 스크루의 구멍을 따라 보내지는 동안, 넓은 개소로부터 좁은 개소를 통과할 때에 발생하는 「신장 작용」이 부여된다.

이때, 실린더부 내에 있어서, 원료는, 전단 유동과 신장 유동이 반복된 상태가 된다. 그리고, 전단 유동과 신장 유동이 반복되는 시간, 즉, 순환 시간에 따라서, 소정의 혼련물이 생산되고 있다.

국제 공개 번호 WO2010/061872호 팸플릿

그런데, 특허문헌 1의 장치에서는, 일정량의 원료를 실린더부 내에서 순환시켜 혼련하고, 그 혼련물을 실린더부로부터 모두 토출시킨 후가 아니면, 다음 혼련을 행할 수 없다. 바꾸어 말하면, 실린더부 내의 폐쇄된 공간에서 원료를 순환시키고 있는 동안은, 당해 실린더부로부터 혼련물을 토출시킬 수 없다. 이로 인해, 혼련물의 생산성을 향상시키기에는, 일정한 한계가 있었다.

혼련물의 생산성을 향상시키는 방책으로서는, 원료를 혼련하기 위한 스크루 요소(예를 들어, 전단 작용을 부여하는 부분, 신장 작용을 부여하는 부분)를, 스크루의 축 방향을 따라 복수 배열시키면 된다.

이러한 방법에 있어서, 전단 작용이나 신장 작용을 원료에 반복하여 부여하는 부여 횟수는, 스크루의 회전수를 일정하게 한 경우, 스크루의 축 방향을 따른 길이(스크루 길이)와의 관계로 규정된다. 예를 들어, 부여 횟수를 증가시키는 경우, 그것에 맞추어 스크루 길이가 길어지고, 반대로, 부여 횟수를 저감시키는 경우에는, 그것에 맞추어 스크루 길이가 짧아진다.

이 경우, 부여 횟수를 증감시킴으로써 스크루 길이가 변경되면, 당해 스크루 길이의 변경에 수반하여 배럴의 길이를 변경할 필요가 있다.

그러나, 기존의 배럴은, 일정한 규격으로 형성된, 예를 들어 동일 치수의 배럴 엘리먼트를, 서로 조합하여 일체화되어 있다. 이로 인해, 각 배럴 엘리먼트를 조합한 후의 실린더부의 길이와, 「스크루 길이」가 변경된 후의 스크루 길이가 정합되어 있으면 문제는 없지만, 그렇지 않은 경우, 실린더부의 길이에 맞추어, 스크루의 길이를 미세 조정하는 등, 번거롭고 수고를 요하는 작업이 필요해진다.

따라서, 부여 횟수가 증감되어 「스크루 길이」가 변경된 경우, 당해 「스크루 길이」의 변경에 정합하도록, 배럴 구조를 용이하게 변경할 수 있는 배럴의 개발이 요망되고 있다.

본 발명은, 이러한 요망에 부응하기 위해 이루어진 것이고, 그 목적은, 원료를 혼련하기 위한 스크루 요소가 스크루의 축 방향을 따라 규칙적으로 배열되었을 때, 당해 스크루 요소의 배열에 대응한 배럴 구조로 용이하게 변경 가능한 배럴을 구비한 압출기 및 혼련 장치를 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 압출기는, 원료를 혼련하기 위한 스크루 요소가 설치된 압출기용 스크루와, 상기 스크루가 회전 가능하게 삽입 관통된 실린더부를 갖는 배럴을 구비하고, 상기 스크루 요소는, 일정한 규칙성을 갖고 상기 스크루의 길이 방향을 따라 복수 설치되어 있음과 함께, 상기 배럴은, 블록화된 복수의 배럴 블록을 서로 조합하여 일체화되어 있고, 상기 복수의 배럴 블록은, 각각, 상기 스크루의 길이 방향을 따른 상기 스크루 요소의 길이에 대응시켜 구성되어 있다.

본 발명의 혼련 장치는, 상기한 압출기와, 상기 압출기에 원료를 공급하는 처리기를 갖는 혼련 장치이며, 상기 압출기용 스크루는, 원료의 반송 방향을 따른 직선상의 축선을 갖고, 당해 축선을 중심으로 회전하는 스크루 본체를 구비하고 있음과 함께, 상기 스크루 요소로서, 상기 스크루 본체의 회전에 수반하여, 원료를, 상기 스크루 본체의 주위 방향에 걸친 외주면을 따라 축 방향으로 반송하는 반송부와, 상기 스크루 본체의 내부에 설치되고, 상기 반송부에 의해 반송된 원료가 유입됨과 함께, 당해 원료가 상기 스크루 본체의 축 방향으로 유통하는 통로를 구비한다.

본 발명에 따르면, 원료를 혼련하기 위한 스크루 요소가 스크루의 축 방향을 따라 규칙적으로 배열되었을 때, 당해 스크루 요소의 배열에 대응한 배럴 구조로 용이하게 변경 가능한 배럴을 구비한 압출기 및 혼련 장치를 실현할 수 있다.

도 1은 제1 실시 형태에 관한 연속식 고전단 가공 장치(혼련 장치)를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 제1 실시 형태에서 사용하는 제1 압출기의 단면도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 있어서, 제1 압출기의 2개의 스크루가 서로 맞물린 상태를 도시하는 사시도이다.
도 4는 제1 실시 형태에서 사용하는 제3 압출기의 단면도이다.
도 5는 제1 실시 형태에서 사용하는 제2 압출기의 단면도이다.
도 6은 제1 실시 형태에 있어서, 배럴 및 스크루를 모두 단면으로 도시하는 제2 압출기의 단면도이다.
도 7은 제1 실시 형태에서 사용하는 스크루의 측면도이다.
도 8은 도 6의 F8-F8 선을 따른 단면도이다.
도 9는 도 6의 F9-F9 선을 따른 단면도이다.
도 10은 제1 실시 형태에 있어서, 스크루에 대한 원료의 유동 방향을 도시하는 측면도이다.
도 11은 제1 실시 형태에 있어서, 스크루가 회전하였을 때의 원료의 유동 방향을 개략적으로 도시하는 제2 압출기의 단면도이다.
도 12는 제2 실시 형태에서 사용하는 제2 압출기의 단면도이다.
도 13은 제2 실시 형태에 있어서, 배럴 및 스크루를 모두 단면으로 도시하는 제2 압출기의 단면도이다.
도 14는 도 13의 F14-F14 선을 따른 단면도이다.
도 15는 제2 실시 형태에서 사용하는 통체의 사시도이다.
도 16은 제2 실시 형태에 있어서, 스크루에 대한 원료의 유동 방향을 도시하는 측면도이다.
도 17은 제2 실시 형태에 있어서, 스크루가 회전하였을 때의 원료의 유동 방향을 개략적으로 도시하는 제2 압출기의 단면도이다.
도 18은 제3 실시 형태에서 사용하는 제2 압출기의 단면도이다.
도 19는 제3 실시 형태에 있어서, 배럴 및 스크루를 모두 단면으로 도시하는 제2 압출기의 단면도이다.
도 20은 제3 실시 형태에서 사용하는 스크루의 측면도이다.
도 21은 도 20의 F21-F21 선을 따른 단면도이다.
도 22는 제3 실시 형태에서 사용하는 통체의 사시도이다.
도 23은 도 22에 도시된 통체의 횡단면도이다.
도 24는 제3 실시 형태에서 사용하는 통체의 다른 구성예를 도시하는 사시도이다.
도 25는 제3 실시 형태에 있어서, 스크루에 대한 원료의 유동 방향을 도시하는 측면도이다.
도 26은 제3 실시 형태에 있어서, 스크루가 회전하였을 때의 원료의 유동 방향을 개략적으로 도시하는 제2 압출기의 단면도이다.
도 27은 제4 실시 형태에 관한 제1 압출기의 단면도이다.
도 28은 제5 실시 형태에 관한 제2 압출기의 단면도이다.
도 29는 제6 실시 형태에 관한 제2 압출기의 단면도이다.
도 30은 제7 실시 형태에 관한 제2 압출기의 단면도이다.
도 31은 제8 실시 형태에 관한 제2 압출기의 단면도이다.

[제1 실시 형태]

이하, 제1 실시 형태에 대해서, 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명한다.

도 1에는, 제1 실시 형태에 관한 연속식 고전단 가공 장치(혼련 장치)(1)의 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 고전단 가공 장치(1)는, 제1 압출기(처리기)(2), 제2 압출기(3) 및 제3 압출기(탈포기)(4)를 구비하고 있다. 제1 압출기(2), 제2 압출기(3) 및 제3 압출기(4)는, 서로 직렬로 접속되어 있다.

제1 압출기(2)는, 예를 들어 2종류의 비상용성 수지 등의 재료를, 예비적으로 혼련하고, 용융하기 위한 처리기이다. 여기서는, 2종류의 수지로서, 폴리카르보네이트 수지(PC) 및 폴리메타크릴산메틸 수지(PMMA)를 적용한다. 이들 수지는, 예를 들어 펠릿의 상태로 제1 압출기(2)에 공급된다.

본 실시 형태에서는, 수지의 혼련·용융의 정도를 강화하기 위해, 제1 압출기(2)로서 동일 방향 회전형 2축 혼련기를 사용하고 있다. 도 2 및 도 3은, 2축 혼련기의 일례를 개시하고 있다. 2축 혼련기는, 배럴(6)과, 배럴(6)의 내부에 수용된 2개의 스크루(7a, 7b)를 구비하고 있다. 배럴(6)은, 2개의 원통을 조합한 형상을 갖는 실린더부(8)를 포함하고 있다. 상기 수지는, 배럴(6)의 일단부에 설치한 공급구(9)로부터 실린더부(8)에 연속적으로 공급된다. 또한, 배럴(6)은, 수지를 용융하기 위한 히터를 구비하고 있다.

스크루(7a, 7b)는, 서로 맞물린 상태로 실린더부(8)에 수용되어 있다. 스크루(7a, 7b)는, 도시하지 않은 모터로부터 전달되는 토크를 받아 서로 동일 방향으로 회전된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 스크루(7a, 7b)는 각각, 피드부(11), 혼련부(12) 및 펌핑부(13)를 구비하고 있다. 피드부(11), 혼련부(12) 및 펌핑부(13)는, 스크루(7a, 7b)의 축 방향을 따라 1열로 나열되어 있다.

피드부(11)는, 나선 형상으로 비틀린 플라이트(14)를 갖고 있다. 스크루(7a, 7b)의 플라이트(14)는, 서로 맞물린 상태에서 회전함과 함께, 공급구(9)로부터 공급된 2종류의 수지를 혼련부(12)를 향해 반송한다.

혼련부(12)는, 스크루(7a, 7b)의 축 방향으로 나열된 복수의 디스크(15)를 갖고 있다. 스크루(7a, 7b)의 디스크(15)는, 서로 대향한 상태에서 회전함과 함께, 피드부(11)로부터 보내진 수지를 예비적으로 혼련한다. 혼련된 수지는, 스크루(7a, 7b)의 회전에 의해 펌핑부(13)로 반송된다.

펌핑부(13)는, 나선 형상으로 비틀린 플라이트(16)를 갖고 있다. 스크루(7a, 7b)의 플라이트(16)는 서로 맞물린 상태에서 회전함과 함께, 예비적으로 혼련된 수지를 배럴(6)의 토출 단부로부터 압출한다.

이러한 2축 혼련기에 의하면, 스크루(7a, 7b)의 피드부(11)에 공급된 수지는, 스크루(7a, 7b)의 회전에 수반되는 전단 발열 및 히터의 열을 받아 용융된다. 2축 혼련기에서의 예비적인 혼련에 의해 용융된 수지는, 블렌딩된 원료를 구성한다. 원료는, 도 1에 화살표 A로 나타낸 바와 같이, 배럴(6)의 토출 단부로부터 제2 압출기(3)로 연속적으로 공급된다.

또한, 제1 압출기(2)를 2축 혼련기로서 구성함으로써, 수지를 용융시킬 뿐만 아니라, 당해 수지에 전단 작용을 부여할 수 있다. 이로 인해, 원료가 제2 압출기(3)에 공급되는 시점에서, 당해 원료는, 제1 압출기(2)에서의 예비적인 혼련에 의해 용융되어 최적의 점도로 유지된다. 또한, 제1 압출기(2)를 2축 혼련기로서 구성함으로써, 제2 압출기(3)에 연속해서 원료를 공급할 때, 단위 시간당, 소정량의 원료를 안정적으로 공급할 수 있다. 따라서, 원료를 본격적으로 혼련하는 제2 압출기(3)의 부담을 경감시킬 수 있다.

제2 압출기(3)는, 원료의 고분자 성분이 나노 분산화된 미시적인 분산 구조를 갖는 혼련물을 생성하기 위한 요소이다. 본 실시 형태에서는, 제2 압출기(3)로서 단축 압출기를 사용하고 있다. 단축 압출기는, 배럴(20)과, 1개의 압출기용 스크루(21)(이하, 스크루(21)라고 함)를 구비하고 있다. 스크루(21)는, 용융된 원료에 전단 작용 및 신장 작용을 반복하여 부여하는 기능을 갖고 있다. 스크루(21)를 포함하는 제2 압출기(3)의 구성에 대해서는, 나중에 상세하게 설명한다.

제3 압출기(4)는, 제2 압출기(3)로부터 토출된 혼련물에 포함되는 가스 성분을 흡인·제거하기 위한 요소이다. 본 실시 형태에서는, 제3 압출기(4)로서 단축 압출기를 사용하고 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 단축 압출기는, 배럴(22)과, 배럴(22)에 수용된 1개의 벤트 스크루(23)를 구비하고 있다. 배럴(22)은, 곧은 원통 형상의 실린더부(24)를 포함하고 있다. 제2 압출기(3)로부터 압출된 혼련물은, 실린더부(24)의 축 방향을 따르는 일단부로부터 실린더부(24)에 연속적으로 공급된다.

배럴(22)은, 벤트구(25)를 갖고 있다. 벤트구(25)는, 실린더부(24)의 축 방향을 따르는 중간 부분에 개구되어 있음과 함께, 진공 펌프(26)에 접속되어 있다. 또한, 배럴(22)의 실린더부(24)의 타단부는, 헤드부(27)로 폐색되어 있다. 헤드부(27)는, 혼련물을 토출시키는 토출구(28)를 갖고 있다.

벤트 스크루(23)는, 실린더부(24)에 수용되어 있다. 벤트 스크루(23)는, 도시하지 않은 모터로부터 전달되는 토크를 받아 일 방향으로 회전된다. 벤트 스크루(23)는, 나선 형상으로 비틀린 플라이트(29)를 갖고 있다. 플라이트(29)는, 벤트 스크루(23)와 일체적으로 회전함과 함께, 실린더부(24)에 공급된 혼련물을 헤드부(27)를 향해 연속적으로 반송한다. 혼련물은, 벤트구(25)에 대응하는 위치로 반송되었을 때, 진공 펌프(26)의 진공압을 받는다. 즉, 진공 펌프에 의해 실린더부(24) 내를 부압으로 배기함으로써, 혼련물에 포함되는 가스상 물질이나 그 밖의 휘발 성분이 혼련물로부터 연속적으로 흡인·제거된다. 가스상 물질이나 그 밖의 휘발 성분이 제거된 혼련물은, 헤드부(27)의 토출구(28)로부터 고전단 가공 장치(1)의 외부로 연속적으로 토출된다.

다음으로, 제2 압출기(3)에 대해 상세하게 설명한다.

도 1, 도 5, 도 6에 도시한 바와 같이, 제2 압출기(3)의 배럴(20)은, 곧은 통 형상이며, 수평으로 배치되어 있다. 배럴(20)은, 블록화된 복수의 배럴 블록(31a, 31b, 31c)을 서로 조합하여 일체화되어 있다. 또한, 도 1에는, 3개의 배럴 블록(31b)이 도시되어 있지만, 이것은 어디까지나 일례이며, 예를 들어 후술하는 「스크루 요소」의 수에 따라서 변경되는 스크루(21)의 길이에 기초하여, 배럴 블록(31b)의 수를 증감시킬 수 있는 것은 물론이다.

각 배럴 블록(31a, 31b, 31c)은, 원통 형상의 관통 구멍(32)을 갖고 있다. 각 배럴 블록(31a, 31b, 31c)은, 각각의 관통 구멍(32)이 동축상으로 연속되도록 일체적으로 조합되어 있다. 각 배럴 블록(31a, 31b, 31c)의 관통 구멍(32)은, 서로 협동하여 배럴(20)의 내부에 원통 형상의 실린더부(33)를 규정하고 있다. 실린더부(33)는, 배럴(20)의 축 방향으로 연장되어 있다.

배럴(20)의 축 방향을 따르는 일단부의 배럴 블록(31a)에는, 공급구(34)가 형성되어 있다. 공급구(34)는, 실린더부(33)에 연통됨과 함께, 당해 공급구(34)에 제1 압출기(2)에서 블렌딩된 원료가 연속적으로 공급된다.

각 배럴 블록(31a, 31b, 31c)에는, 히터(200)가 설치되어 있다. 히터(200)는, 실린더부(33)를 덮도록, 각 배럴 블록(31a, 31b, 31c)의 외면을 따라 배치되어 있다. 각 히터(200)는, 배럴(20)의 온도가 원료의 혼련에 최적의 값이 되도록 배럴(20)의 온도를 조정한다. 또한, 각 배럴 블록(31a, 31b, 31c)에는, 예를 들어 물 혹은 기름과 같은 냉매가 흐르는 냉매 통로(35)가 설치되어 있다. 냉매 통로(35)는, 실린더부(33)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 냉매는, 배럴(20)의 온도가 미리 정해진 상한값을 초과하였을 때에 냉매 통로(35)를 따라 흘러, 배럴(20)을 강제적으로 냉각한다.

배럴(20)의 축 방향을 따르는 타단부의 배럴 블록(31c)은, 헤드부(36)로 폐색되어 있다. 헤드부(36)는, 토출구(36a)를 갖고 있다. 토출구(36a)는, 공급구(34)에 대해 배럴(20)의 축 방향을 따르는 반대측에 위치됨과 함께, 제3 압출기(4)에 접속되어 있다.

이러한 배럴(20)에 있어서, 상기한 각 배럴 블록(31a, 31b, 31c) 및 헤드부(36)에는, 그 4 코너에, 예를 들어 타이 바아나 타이 로드 등의 연결 막대(201)를 삽입 관통 가능한 관통 구멍(도시 생략)이 축 방향을 따라 천공되어 있다(도 1 참조). 각 배럴 블록(31a, 31b, 31c) 및 헤드부(36)를 축 방향을 따라 병렬시킨 상태에서, 그 4 코너의 관통 구멍 상호에 걸쳐 연결 막대(201)를 삽입 관통하고, 당해 연결 막대(201)의 양단부를 너트(202, 203)로 체결함으로써, 이들 배럴 블록(31a, 31b, 31c) 및 헤드부(36)를 서로 일체화시킬 수 있다.

이 경우, 한쪽의 너트(202)를 배럴 블록(31a)(배럴(20))의 외측 단부면(20a)에 매설하여, 그것의 회전을 불가능하게 하는 동시에, 다른 쪽의 너트(203)를 헤드부(36)(배럴(20))의 외측 단부면(20b)에 회전 가능하게 설치하도록 한다(도 1 참조). 그렇게 하면, 다른 쪽의 너트(203)를 체결하는 것만으로, 각 배럴 블록(31a, 31b, 31c) 및 헤드부(36)를 간단하게 일체화시킬 수 있다.

또한, 각 배럴 블록(31a, 31b, 31c) 및 헤드부(36)가 서로 대향하는 단부면은, 경면 마무리로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 연결 막대(201)에 의해, 각 배럴 블록(31a, 31b, 31c) 및 헤드부(36)를 축 방향으로 체결하였을 때, 인접하는 단부면끼리를 간극 없이 밀착시킬 수 있다. 이 결과, 배럴(20)의 실린더부(33) 내를 액밀 상태로 할 수 있다.

또한, 도 1 이외의 각 도면에 있어서, 당해 도면에 있어서의 선도를 이해하기 쉽게 하기 위해, 연결 막대(201)는 표기되어 있지 않다.

또한, 도 5, 도 6, 도 11에 도시한 바와 같이, 각 배럴 블록(31a, 31b, 31c)에는, 액밀 상태의 실린더부(33) 내의 온도나 압력을 측정하기 위해, 온도 센서(204)나 압력 센서(205)를 설치할 수 있도록 되어 있다. 즉, 각 배럴 블록(31a, 31b, 31c)에는, 각종 센서를 설치하기 위한 설치 구멍(도시 생략)이 형성되어 있다. 설치 구멍은, 각 배럴 블록(31a, 31b, 31c)의 외면으로부터 실린더부(33)(관통 구멍(32))까지 연통시켜 형성되어 있다. 당해 설치 구멍에 온도 센서(204)나 압력 센서(205)를 삽입함으로써, 예를 들어 원료를 혼련하고 있는 상태에 있어서의 실린더부(33) 내의 온도나 압력을 정확하게 측정할 수 있다.

도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 스크루(21)는, 스크루 본체(37)를 구비하고 있다. 본 실시 형태의 스크루 본체(37)는, 1개의 회전축(38)과, 복수의 원통 형상의 통체(39)로 구성되어 있다.

회전축(38)은, 제1 축부(40) 및 제2 축부(41)를 구비하고 있다. 제1 축부(40)는, 배럴(20)의 일단부 측인 회전축(38)의 기단부에 위치되어 있다. 제1 축부(40)는, 조인트부(42) 및 스토퍼부(43)를 포함하고 있다. 조인트부(42)는, 도시하지 않은 커플링을 통해 모터와 같은 구동원에 연결된다. 스토퍼부(43)는, 조인트부(42)에 동축상으로 설치되어 있다. 스토퍼부(43)는, 조인트부(42)보다 직경이 크다.

제2 축부(41)는, 제1 축부(40)의 스토퍼부(43)의 단부면으로부터 동축상으로 연장되어 있다. 제2 축부(41)는, 배럴(20)의 대략 전체 길이에 걸친 길이를 가짐과 함께, 헤드부(36)와 대향하는 선단부를 갖고 있다. 제1 축부(40) 및 제2 축부(41)를 동축상으로 관통하는 곧은 축선(O1)은, 회전축(38)의 축 방향으로 수평으로 연장되어 있다.

제2 축부(41)는, 스토퍼부(43)보다 직경이 작은 중실의 원기둥 형상이다. 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 제2 축부(41)의 외주면에 한 쌍의 키(45a, 45b)가 설치되어 있다. 키(45a, 45b)는, 제2 축부(41)의 주위 방향으로 180°어긋난 위치에서 제2 축부(41)의 축 방향으로 연장되어 있다.

도 6 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 각 통체(39)는, 제2 축부(41)가 동축상으로 관통하도록 구성되어 있다. 통체(39)의 내주면에 한 쌍의 키 홈(49a, 49b)이 형성되어 있다. 키 홈(49a, 49b)은, 통체(39)의 주위 방향으로 180° 어긋난 위치에서 통체(39)의 축 방향으로 연장되어 있다.

통체(39)는, 키 홈(49a, 49b)을 제2 축부(41)의 키(45a, 45b)에 맞춘 상태에서 제2 축부(41)의 선단부의 방향으로부터 제2 축부(41) 상에 삽입된다. 본 실시 형태에서는, 제2 축부(41) 상에 최초로 삽입된 통체(39)와 제1 축부(40)의 스토퍼부(43)의 단부면 사이에 제1 컬러(44)가 개재되어 있다. 또한, 모든 통체(39)를 제2 축부(41) 상에 삽입한 후, 제2 축부(41)의 선단부면에 제2 컬러(51)를 개재하여 고정 나사(52)가 비틀어 박혀 있다.

이 비틀어 박음에 의해, 모든 통체(39)는, 제1 컬러(44)와 제2 컬러(51) 사이에서 제2 축부(41)의 축 방향으로 조여져, 인접하는 통체(39)의 단부면이 간극 없이 밀착된 상태로 유지되어 있다.

이때, 모든 통체(39)가 제2 축부(41) 상에서 동축상으로 결합됨으로써, 당해 각 통체(39)와 회전축(38)이 일체적으로 조립된 상태가 된다. 이에 의해, 각 통체(39)를 회전축(38)과 함께 축선(O1)을 중심으로 회전시키는 것, 즉, 스크루 본체(37)를 축선(O1)을 중심으로 회전시키는 것이 가능해진다.

이러한 상태에 있어서, 각 통체(39)는, 스크루 본체(37)의 외경 D1(도 8 참조)을 규정하는 구성 요소가 된다. 즉, 제2 축부(41)를 따라 동축상으로 결합된 각 통체(39)는, 그 외경 D1이 서로 동일하게 설정되어 있다. 스크루 본체(37)(각 통체(39))의 외경 D1은, 회전축(38)의 회전 중심인 축선(O1)을 통과하여 규정되는 직경이다.

이에 의해, 스크루 본체(37)(각 통체(39))의 외경 D1이 일정 값인 세그먼트식 스크루(21)가 구성된다. 세그먼트식 스크루(21)는, 회전축(38)(즉, 제2 축부(41))을 따라, 복수의 스크루 엘리먼트를, 자유로운 순서 및 조합으로 보유 지지시킬 수 있다. 스크루 엘리먼트로서는, 예를 들어 적어도 후술하는 플라이트(56, 57, 58)의 일부가 형성된 통체(39)를, 하나의 스크루 엘리먼트로서 규정할 수 있다.

이와 같이, 스크루(21)를 세그먼트화함으로써, 예를 들어 당해 스크루(21)의 사양의 변경이나 조정, 혹은 보수나 메인터넌스에 대해, 그 편리성을 현저하게 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 원통 형상의 통체(39)는, 키(45a, 45b)에 의해 회전축(38)에 고정되는 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 키(45a, 45b) 대신에, 도 2에 도시한 바와 같은 스플라인을 사용하여 통체(39)를 회전축(38)에 고정해도 된다.

또한, 세그먼트식 스크루(21)는, 배럴(20)의 실린더부(33)에 동축상으로 수용되어 있다. 구체적으로는, 복수의 스크루 엘리먼트가 회전축(38)(제2 축부(41))을 따라 보유 지지된 스크루 본체(37)가 실린더부(33)에 회전 가능하게 수용되어 있다. 이 상태에 있어서, 회전축(38)의 제1 축부(40)(조인트부(42), 스토퍼부(43))는, 배럴(20)의 일단부로부터 배럴(20)의 외부로 돌출되어 있다.

또한, 이 상태에 있어서, 스크루 본체(37)의 주위 방향을 따르는 외주면과 실린더부(33)의 내주면 사이에는, 원료를 반송하기 위한 반송로(53)가 형성되어 있다. 반송로(53)는, 실린더부(33)의 직경 방향을 따르는 단면 형상이 원환형이며, 실린더부(33)를 따라 축 방향으로 연장되어 있다.

본 실시 형태에 있어서, 스크루(21)는, 구동원으로부터의 토크를 받으면, 도 5에 화살표로 나타낸 바와 같이, 당해 스크루(21)의 기단부측으로부터 보아 반시계 방향으로 좌회전한다. 이때, 스크루(21)의 회전수는, 600rpm 내지 3000rpm으로 하는 것이 바람직하다.

도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 스크루 본체(37)는, 원료를 반송하기 위한 복수의 반송부(54, 59)와, 원료의 유동을 제한하기 위한 복수의 장벽부(55)를 갖고 있다. 즉, 배럴(20)의 일단부에 대응하는 스크루 본체(37)의 기단부에 장벽부(55)가 배치되고, 배럴(20)의 타단부에 대응하는 스크루 본체(37)의 선단부에 토출용 반송부(59)가 배치되어 있다. 또한, 장벽부(55)와 반송부(59) 사이에 있어서, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해, 반송부(54)와 장벽부(55)가 축 방향으로 교대로 나열되어 배치되어 있다.

또한, 배럴(20)의 공급구(34)는, 스크루 본체(37)의 기단부측에 배치된 반송부(54)를 향해 개구되어 있다.

각 반송부(54)는, 나선 형상으로 비틀린 플라이트(56)를 갖고 있다. 플라이트(56)는, 통체(39)의 주위 방향을 따르는 외주면으로부터 반송로(53)를 향해 돌출되어 있다. 플라이트(56)는, 스크루(21)가 좌회전하였을 때, 스크루 본체(37)의 선단부로부터 기단부를 향해 원료를 반송하도록 비틀어져 있다. 즉, 플라이트(56)는 당해 플라이트(56)의 비틀림 방향이 왼나사와 동일하게 좌측으로 비틀어져 있다.

또한, 토출용 반송부(59)는, 나선 형상으로 비틀어진 플라이트(58)를 갖고 있다. 플라이트(58)는, 통체(39)의 주위 방향을 따르는 외주면으로부터 반송로(53)를 향해 돌출되어 있다. 플라이트(58)는, 스크루(21)가 좌회전하였을 때, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해 원료를 반송하도록 비틀어져 있다. 즉, 플라이트(58)는 당해 플라이트(58)의 비틀림 방향이 오른나사와 동일하게 우측으로 비틀어져 있다.

각 장벽부(55)는, 나선 형상으로 비틀어진 플라이트(57)를 갖고 있다. 플라이트(57)는, 통체(39)의 주위 방향을 따르는 외주면으로부터 반송로(53)를 향해 돌출되어 있다. 플라이트(57)는, 스크루(21)가 좌회전하였을 때, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해 원료를 반송하도록 비틀어져 있다. 즉, 플라이트(57)는, 당해 플라이트(57)의 비틀림 방향이 오른나사와 동일하게 우측으로 비틀어져 있다.

각 장벽부(55)의 플라이트(57)의 비틀림 피치는, 반송부(54, 59)의 플라이트(56, 58)의 비틀림 피치와 동일하거나, 그것보다 작게 설정되어 있다. 또한, 플라이트(56, 57, 58)의 정상부와 배럴(20)의 실린더부(33)의 내주면 사이에는, 약간의 클리어런스가 확보되어 있다.

이 경우, 장벽부(55)의 외경부(플라이트(57)의 정상부)와 실린더부(33)의 내주면 사이의 클리어런스는, 0.1㎜ 이상 또한 2㎜ 이하의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 당해 클리어런스를, 0.1㎜ 이상 또한 0.7㎜ 이하의 범위로 설정한다. 이에 의해, 원료가 당해 클리어런스를 통과하여 반송되는 것을 확실하게 제한할 수 있다.

또한, 스크루 본체(37)의 축 방향은, 스크루 본체(37)의 길이 방향, 다시 말하면, 스크루(21)의 길이 방향이라고 바꾸어 말할 수 있다.

여기서, 스크루 본체(37)의 축 방향을 따르는 반송부(54, 59)의 길이는, 예를 들어 원료의 종류, 원료의 혼련 정도, 단위 시간당 혼련물의 생산량 등에 따라서 적절하게 설정된다. 반송부(54, 59)라 함은, 적어도 통체(39)의 외주면에 플라이트(56, 58)가 형성된 영역을 말하지만, 플라이트(56, 58)의 시점과 종점 사이의 영역에 특정되는 것은 아니다.

즉, 통체(39)의 외주면 중 플라이트(56, 58)로부터 벗어난 영역도, 반송부(54, 59)로 간주되는 경우가 있다. 예를 들어, 플라이트(56, 58)를 갖는 통체(39)와 인접하는 위치에 원통 형상의 스페이서 혹은 원통 형상의 컬러가 배치된 경우, 당해 스페이서나 컬러도 반송부(54, 59)에 포함되는 경우가 있을 수 있다.

또한, 스크루 본체(37)의 축 방향을 따르는 장벽부(55)의 길이는, 예를 들어 원료의 종류, 원료의 혼련 정도, 단위 시간당 혼련물의 생산량 등에 따라서 적절하게 설정된다. 장벽부(55)는, 반송부(54)에 의해 보내지는 원료의 유동을 막도록 기능한다. 즉, 장벽부(55)는, 원료의 반송 방향의 하류측에서 반송부(54)와 인접함과 함께, 반송부(54)에 의해 보내지는 원료가 플라이트(57)의 정상부와 실린더부(33)의 내주면 사이의 클리어런스를 통과하는 것을 방해하도록 구성되어 있다.

또한, 상기한 스크루(21)에 있어서, 각 플라이트(56, 57, 58)는, 서로 동일한 외경 D1을 갖는 복수의 통체(39)의 외주면으로부터 반송로(53)를 향해 돌출되어 있다. 이로 인해, 각 통체(39)의 주위 방향을 따르는 외주면은, 당해 스크루(21)의 골 지름을 규정한다. 스크루(21)의 골 지름은, 스크루(21)의 전체 길이에 걸쳐 일정 값으로 유지되어 있다.

도 5 내지 도 7, 도 10에 도시한 바와 같이, 스크루 본체(37)는, 스크루 본체(37)의 내부에, 축 방향으로 연장되는 복수의 통로(60)를 갖고 있다. 통로(60)는, 하나의 장벽부(55)와, 당해 장벽부(55)를 사이에 둔 2개의 반송부(54)를 하나의 유닛으로 하였을 때, 이들 1세트의 반송부(54)의 통체(39)와, 장벽부(55)의 통체(39) 사이에 걸쳐 형성되어 있다.

이 경우, 통로(60)는, 스크루 본체(37)의 축 방향을 따라, 소정의 간격(예를 들어, 등간격)으로 나열되어 있다. 그리고, 스크루 본체(37)의 축 방향을 따르는 중간 부분에서는, 스크루 본체(37)의 축 방향으로 연장되는 4개의 통로(60)가 스크루 본체(37)의 주위 방향으로 90°의 간격을 두고 나열되어 있다.

또한, 통로(60)는, 통체(39)의 내부에 있어서, 회전축(38)의 축선(O1)으로부터 편심된 위치에 설치되어 있다. 바꾸어 말하면, 통로(60)는, 축선(O1)으로부터 벗어나 있어, 스크루 본체(37)가 회전하였을 때, 축선(O1)의 주위를 공전하도록 되어 있다.

도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 통로(60)는, 예를 들어 원형의 단면 형상을 갖는 구멍이다. 당해 구멍의 내경은, 예를 들어 1㎜ 이상 또한 6㎜ 미만, 바람직하게는 1㎜ 이상 또한 5㎜ 미만으로 설정되어 있다. 또한, 반송부(54) 및 장벽부(55)의 통체(39)는, 구멍을 규정하는 통 형상의 벽면(61)을 갖고 있다. 즉, 통로(60)는, 중공의 공간만으로 이루어지는 구멍이며, 벽면(61)은 중공의 통로(60)를 주위 방향으로 연속해서 둘러싸고 있다. 이에 의해, 통로(60)는 원료의 유통만을 허용하는 중공의 공간으로서 구성되어 있다. 바꾸어 말하면, 통로(60)의 내부에는, 스크루 본체(37)를 구성하는 다른 요소는 일절 존재하지 않는다. 또한, 벽면(61)은, 스크루 본체(37)가 회전하였을 때, 축선(O1)을 중심으로 자전하는 일 없이 축선(O1)의 주위를 공전한다.

도 5, 도 6, 도 11에 도시한 바와 같이, 각 통로(60)는, 입구(62), 출구(63), 입구(62)와 출구(63) 사이를 연통하는 통로 본체(64)를 갖고 있다. 입구(62) 및 출구(63)는, 하나의 장벽부(55)의 양측으로부터 이격되어 설치되어 있다. 구체적으로는, 당해 장벽부(55)에 대해 스크루 본체(37)의 기단부측으로부터 인접한 반송부(54)에 있어서, 입구(62)는, 당해 반송부(54)의 하류 단부의 부근의 외주면에 개구되어 있다. 또한, 당해 장벽부(55)에 대해 스크루 본체(37)의 선단부 측으로부터 인접한 반송부(54)에 있어서, 출구(63)는 당해 반송부(54)의 상류 단부의 부근의 외주면에 개구되어 있다.

통로 본체(64)는, 스크루 본체(37)의 축 방향을 따라, 도중에서 분기되는 일 없이, 일직선상으로 연장되어 있다. 일례로서 도면에는, 통로 본체(64)가 축선(O1)과 평행하게 연장되어 있는 상태가 도시되어 있다. 통로 본체(64)의 양측은, 축 방향으로 폐색되어 있다.

입구(62)는, 통로 본체(64)의 일방측, 즉, 스크루 본체(37)의 기단부 부근의 부분에 설치되어 있다. 이 경우, 입구(62)는, 통로 본체(64)의 일방측 단부면으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 되고, 혹은 통로 본체(64)의 일방측의 단부면 부근의 부분, 즉, 단부면의 전방의 부분으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 된다. 또한, 입구(62)의 개구 방향은, 축선(O1)에 직교하는 방향에 한정되지 않고, 축선(O1)을 교차하는 방향이어도 된다. 이 경우, 통로 본체(64)의 일방측으로부터 복수 방향으로 개구되고, 이에 의해, 복수의 입구(62)를 설치할 수도 있다.

다른 관점에서 보면, 입구(62)는, 상기 하나의 유닛마다, 장벽부(55)보다 스크루 본체(37)의 기단부 방향으로 이격된 반송부(54)의 외주면에 개구되어 있다. 입구(62)는, 반송부(54)를 구성하는 통체(39)에 외주면 상에 있어서, 스크루 본체(37)의 기단부의 방향으로 가장 멀어진 위치에 설치하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 입구(62)는, 당해 입구(62)가 개구된 반송부(54)에 대해 스크루 본체(37)의 기단부의 방향에서, 인접하는 장벽부(55)의 바로 앞에 위치된다.

출구(63)는, 통로 본체(64)의 타방측(일방측과는 반대측), 즉, 스크루 본체(37)의 선단부 부근의 부분에 설치되어 있다. 이 경우, 출구(63)는, 통로 본체(64)의 타방측의 단부면으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 되고, 혹은 통로 본체(64)의 타방측의 단부면 부근의 부분, 즉, 단부면의 전방의 부분으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 된다. 또한, 출구(63)의 개구 방향은, 축선(O1)에 직교하는 방향에 한정되지 않고, 축선(O1)을 교차하는 방향이어도 된다. 이 경우, 통로 본체(64)의 일방측으로부터 복수 방향으로 개구되고, 이에 의해, 복수의 출구(63)를 설치하도록 해도 된다.

다른 관점에서 보면, 출구(63)는, 상기 하나의 유닛마다, 그 장벽부(55)보다 스크루 본체(37)의 선단부의 방향으로 이격된 반송부(54)의 외주면에 개구되어 있다. 출구(63)는, 반송부(54)를 구성하는 통체(39)의 외주면 상에 있어서, 스크루 본체(37)의 선단부의 방향으로 가장 멀어진 위치에 설치하는 것이 바람직하다.

이들 입구(62)와 출구(63) 사이를 연결하는 통로 본체(64)는, 상기 하나의 유닛마다 장벽부(55)를 가로지름과 함께, 당해 장벽부(55)를 사이에 둔 2개의 반송부(54) 사이에 걸친 길이를 갖고 있다. 이 경우, 통로 본체(64)의 구경은, 입구(62) 및 출구(63)의 구경보다 작게 설정해도 되고, 동일한 구경으로 설정해도 된다. 어느 경우라도, 당해 통로 본체(64)의 구경에 의해 규정되는 통로 단면적은, 상기한 원환형의 반송로(53)의 직경 방향을 따르는 원환 단면적보다 훨씬 작게 설정되어 있다.

본 실시 형태에 있어서, 플라이트(56, 57, 58)가 형성된 복수의 통체(39)를 회전축(38)으로부터 제거하여 스크루(21)를 분해하였을 때, 적어도 플라이트(56, 57, 58)의 일부가 형성된 통체(39)는 상기한 스크루 엘리먼트라고 바꾸어 말할 수 있다.

그렇게 하면, 스크루(21)의 스크루 본체(37)는, 회전축(38)의 외주 상에 스크루 엘리먼트로서의 복수의 통체(39)를 순차 배치함으로써 구성할 수 있다. 이로 인해, 예를 들어 원료의 혼련 정도에 따라서 반송부(54) 및 장벽부(55)의 교환이나 재조립이 가능한 동시에, 교환·재조립 시의 작업을 용이하게 행하는 것이 가능해진다.

또한, 복수의 통체(39)를 제2 축부(41)의 축 방향으로 체결하여 인접하는 통체(39)의 단부면을 서로 밀착시킴으로써, 통로(60)의 통로 본체(64)가 형성되고, 당해 통로 본체(64)를 통해 통로(60)의 입구(62)로부터 출구(63)까지가 일체적으로 연통된다. 이로 인해, 스크루 본체(37)에 통로(60)를 형성하는 데 있어서는, 스크루 본체(37)의 전체 길이에 비해 길이가 대폭 짧은 개개의 통체(39)에 가공을 실시하면 된다. 따라서, 통로(60)를 형성할 때의 작업성 및 취급이 용이해진다.

이러한 구성의 연속식 고전단 가공 장치(1)에 의하면, 제1 압출기(2)는, 복수의 수지를 예비적으로 혼련한다. 이 혼련에 의해 수지는, 유동성을 갖는 원료가 되어, 당해 제1 압출기(2)로부터 제2 압출기(3)의 공급구(34)를 통해, 반송로(53)에 연속적으로 공급된다.

제2 압출기(3)에 공급된 원료는, 도 10의 화살표 B로 나타낸 바와 같이, 스크루 본체(37)의 기단부측에 위치된 반송부(54)의 외주면에 투입된다. 이때, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 보아 스크루(21)가 반시계 방향으로 좌회전하면, 반송부(54)의 플라이트(56)는, 당해 원료를, 도 10의 실선 화살표로 나타낸 바와 같이, 스크루 본체(37)의 기단부에 인접한 장벽부(55)를 향해 연속적으로 반송한다.

이때, 반송로(53)를 따라 선회하는 플라이트(56)와, 실린더부(33)의 내주면 사이의 속도 차에 의해 발생하는 전단 작용이 원료에 부여됨과 함께, 플라이트(56)의 미묘한 비틀림 상태에 의해 원료가 교반된다. 이 결과, 원료가 본격적으로 혼련되어, 원료의 고분자 성분의 분산화가 진행된다.

전단 작용을 받은 원료는, 반송로(53)를 따라 반송부(54)와 장벽부(55) 사이의 경계에 도달한다. 장벽부(55)의 플라이트(57)는, 스크루(21)가 좌회전하였을 때, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해 원료를 반송하도록 우측 방향으로 비틀어져 있다. 이 결과, 당해 플라이트(57)에 의해 원료의 반송이 막힌다. 바꾸어 말하면, 장벽부(55)의 플라이트(57)는, 스크루(21)가 좌회전하였을 때, 플라이트(56)에 의해 반송되는 원료의 유동을 제한함으로써, 원료가 장벽부(55)와 실린더부(33)의 내주면 사이의 클리어런스를 빠져 나가는 것을 방해한다.

이때, 반송부(54)와 장벽부(55) 경계에서 원료의 압력이 높아진다. 구체적으로 설명하면, 도 11에는, 반송로(53) 중 스크루 본체(37)의 반송부(54)에 대응한 개소의 원료의 충만율이 그라데이션으로 나타나 있다. 즉, 당해 반송로(53)에 있어서, 색조가 짙어질수록 원료의 충만율이 높게 되어 있다. 도 11로부터 명백한 바와 같이, 반송부(54)에 대응한 반송로(53)에 있어서, 장벽부(55)에 근접함에 따라서 원료의 충만율이 높게 되어 있고, 장벽부(55)의 바로 앞에서, 원료의 충만율이 100％로 되어 있다.

이로 인해, 장벽부(55)의 바로 앞에서, 원료의 충만율이 100％로 되는 「원료 체류부(R)」가 형성된다. 원료 체류부(R)에서는, 원료의 유동이 막힘으로써, 당해 원료의 압력이 상승하고 있다. 압력이 상승한 원료는, 도 10 및 도 11에 파선의 화살표로 나타낸 바와 같이, 반송부(54)의 외주면에 개구된 입구(62)로부터 통로 본체(64)에 연속적으로 유입되어, 당해 통로 본체(64) 내를, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해 연속적으로 유통한다.

상기한 바와 같이, 통로 본체(64)의 구경에 의해 규정되는 통로 단면적은, 실린더부(33)의 직경 방향을 따르는 반송로(53)의 원환 단면적보다 훨씬 작다. 다른 관점에서 보면, 통로 본체(64)의 구경에 기초하는 확대 영역은, 원환 형상의 반송로(53)의 확대 영역보다 훨씬 작다. 이로 인해, 입구(62)로부터 통로 본체(64)로 유입될 때, 원료가 급격하게 감소함으로써, 당해 원료에 신장 작용이 부여된다.

또한, 통로 단면적이 원환 단면적보다 충분히 작으므로, 원료 체류부(R)에 체류된 원료가 소멸되는 일은 없다. 즉, 원료 체류부(R)에 체류된 원료는, 그 일부가 연속적으로 입구(62)로 유입된다. 이 동안, 새로운 원료가, 플라이트(56)에 의해 장벽부(55)를 향해 반송된다. 이 결과, 원료 체류부(R)에 있어서의 장벽부(55)의 바로 앞의 충만율은, 항상 100％로 유지된다. 이때, 플라이트(56)에 의한 원료의 반송량에 다소의 변동이 발생하였다고 해도, 그 변동 상태가, 원료 체류부(R)에 잔존하는 원료에 의해 흡수된다. 이에 의해, 원료를, 연속해서 안정적으로 통로(60)에 공급할 수 있다. 따라서, 당해 통로(60)에 있어서, 원료에 대해, 도중에 끊기는 일 없이 연속적으로 신장 작용을 부여할 수 있다.

통로 본체(64)를 통과한 원료는, 도 11에 실선의 화살표로 나타낸 바와 같이, 출구(63)로부터 유출된다. 이에 의해, 당해 원료는, 장벽부(55)에 대해 스크루 본체(37)의 선단부 측에서 인접하는 다른 반송부(54)의 외주면 상에 연속적으로 귀환한다. 귀환한 원료는, 반송부(54)의 플라이트(56)에 의해 스크루 본체(37)의 기단부의 방향으로 연속적으로 반송되고, 이 반송 과정에서 다시 전단 작용을 받는다. 전단 작용을 받은 원료는, 입구(62)로부터 통로 본체(64)에 연속적으로 유입됨과 함께, 당해 통로 본체(64)를 유통하는 과정에서 다시 신장 작용을 받는다.

본 실시 형태에서는, 복수의 반송부(54) 및 복수의 장벽부(55)가 스크루 본체(37)의 축 방향으로 교대로 나열되어 있음과 함께, 복수의 통로(60)가 스크루 본체(37)의 축 방향으로 간격을 두고 나열되어 있다. 이로 인해, 공급구(34)로부터 스크루 본체(37)에 투입된 원료는, 도 10 및 도 11에 화살표로 나타낸 바와 같이, 전단 작용 및 신장 작용을 교대로 반복하여 받으면서 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부의 방향으로 연속적으로 반송된다. 따라서, 원료의 혼련의 정도가 강화되어, 원료의 고분자 성분의 분산화가 촉진된다.

그리고, 스크루 본체(37)의 선단부에 도달한 원료는, 충분히 혼련된 혼련물이 되어 통로(60)의 출구(63)로부터 유출된다. 유출된 혼련물은, 토출용 반송부(59)의 플라이트(58)에 의해, 실린더부(33)와 헤드부(36) 사이의 간극에 연속적으로 반송된 후, 토출구(36a)로부터 제3 압출기(4)로 연속적으로 공급된다.

제3 압출기(4)에서는, 이미 설명한 바와 같이, 혼련물에 포함되는 가스상 물질이나 그 밖의 휘발 성분이 혼련물로부터 연속적으로 제거된다. 가스상 물질이나 그 밖의 휘발 성분이 제거된 혼련물은, 헤드부(27)의 토출구(28)로부터 고전단 가공 장치(1)의 외부로 연속적으로 토출된다. 토출된 혼련물은, 수조 내에 축적된 냉각수에 침지된다. 이에 의해, 혼련물이 강제적으로 냉각되어, 원하는 수지 성형품이 얻어진다.

이상, 제1 실시 형태에 의하면, 제2 압출기(3)에서는, 제1 압출기(2)로부터 공급된 원료가 스크루 본체(37)의 축 방향으로 복수 회에 걸쳐 반전을 반복하면서 반송되고, 이 반송 과정에서 원료에 전단 작용 및 신장 작용이 반복하여 부여된다. 바꾸어 말하면, 원료가 스크루 본체(37)의 외주면 상의 동일한 개소에서 몇 회나 순환하는 일이 없으므로, 원료를 제2 압출기(3)로부터 제3 압출기(4)로 끊임없이 공급할 수 있다.

이에 의해, 충분히 혼련된 혼련물을 연속적으로 성형할 수 있어, 뱃치식 압출기와의 비교에 있어서, 혼련물의 생산 효율을 비약적으로 높일 수 있다.

그것과 함께, 본 실시 형태에서는, 제1 압출기(2)에서 예비적으로 혼련된 수지가 도중에 끊기는 일 없이 제2 압출기(3)에 계속해서 공급된다. 이로 인해, 제1 압출기(2)의 내부에서 수지의 흐름이 일시적으로 정체되는 일은 없다. 이에 의해, 혼련된 수지가 제1 압출기(2)의 내부에 정체됨으로써 발생하는 수지의 온도 변화, 점도 변화 혹은 상 변화를 방지할 수 있다. 이 결과, 항상 품질이 균일한 원료를, 제1 압출기(2)로부터 제2 압출기(3)에 공급할 수 있다.

또한, 제1 실시 형태에 따르면, 외관상의 연속 생산이 아니라, 혼련물의 완전 연속 생산이 가능해진다. 즉, 제1 압출기(2)로부터 제2 압출기(3) 및 제3 압출기(4)에 걸쳐, 원료를 끊임없이 연속적으로 반송하면서, 제2 압출기(3)에 있어서 원료에 대해 전단 작용과 신장 작용을 교대로 부여할 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 제1 압출기(2)로부터 제2 압출기(3)에는, 용융 상태의 원료가 안정적으로 공급된다.

또한, 제1 실시 형태에 따르면, 완전 연속 생산하는 데 있어서, 제1 압출기(2)와 제2 압출기(3)의 운전 조건을 서로 관련시키면서, 각각을 최적의 운전 조건으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 제1 압출기(2)에서 수지를 예비적으로 혼련할 때에는, 스크루 회전수를 종래의 100rpm으로부터 300rpm으로 운전할 수 있다. 이로 인해, 수지의 충분한 가열과 용융, 및 예비적인 혼련이 가능해진다. 한편, 제2 압출기(3)는, 스크루(21)를 600rpm으로부터 3000rpm의 고속으로 회전시키는 것이 가능해진다. 이로 인해, 수지에 대해 전단 작용과 신장 작용을 교대로 효과적으로 부여할 수 있다.

이에 수반하여, 제1 압출기(2) 및 제2 압출기(3)는, 각각의 역할 내지 기능에 따른 스크루를 구비하면 된다. 즉, 제1 압출기(2)의 경우에는, 공급된 재료를 예비적으로 혼련하는 역할 내지 기능에 따른 스크루(7a, 7b)를 구비하면 된다. 한편, 제2 압출기(3)의 경우에는, 제1 압출기(2)로부터 공급된 용융 상태의 원료에 전단 작용과 신장 작용을 부여하는 역할 내지 기능에 따른 스크루(21)를 구비하면 된다. 이에 의해, 제1 압출기(2) 및 제2 압출기(3)의 장척화를 방지할 수 있다.

여기서, 상기한 완전 연속 생산에서, 전단 작용과 신장 작용을 교대로 부여하여 원료를 혼련한 경우에 대해, 그 혼련물에 대한 고분산 확인 시험의 결과에 대해 설명한다.

시험 시에, 스크루 유효 길이(L/D) 50에 대한 혼련부(12)의 유효 길이(L/D)를 7.9로 설정한 제1 압출기(2)에 폴리카르보네이트 수지(PC) 및 폴리메타크릴산메틸 수지(PMMA)의 2종류의 재료를 공급하고, 예비적으로 혼련함으로써 용융 상태의 재료를 생성하였다. 그리고, 그 용융 상태의 재료를, 제2 압출기(3)의 원료로서, 제1 압출기(2)로부터 제2 압출기(3)에 연속적으로 공급하였다.

당해 시험에 있어서, 스크루(21)를, 상기한 전단·신장 동작이 10회 반복되도록 구성한다. 그리고, 스크루(21)의 사양을 다음과 같이 설정한다. 즉, 스크루 직경을 36㎜, 스크루 유효 길이(L/D)를 25, 스크루 회전수를 1400rpm, 원료 공급량을 1.4kg/h, 배럴 설정 온도를 260℃로, 각각 설정한다.

이러한 시험에 의하면, 목적으로 한 투명한 혼련물을 연속해서 얻을 수 있었다.

제1 실시 형태에 의하면, 원료에 신장 작용을 부여하는 통로(60)는, 스크루 본체(37)의 회전 중심이 되는 축선(O1)에 대해 편심된 위치에서 스크루 본체(37)의 축 방향으로 연장되어 있으므로, 통로(60)는 축선(O1)의 주위를 공전한다. 바꾸어 말하면, 통로(60)를 규정하는 통 형상의 벽면(61)은, 축선(O1)을 중심으로 자전하는 일 없이 축선(O1)의 주위를 공전한다.

이로 인해, 원료가 통로(60)를 통과할 때, 원료는 원심력을 받지만 당해 원료가 통로(60)의 내부에서 활발하게 교반되는 일은 없다. 따라서, 통로(60)를 통과하는 원료가 전단 작용을 받기 어려워지고, 통로(60)를 통과하여 반송부(54)의 외주면으로 귀환하는 원료가 받는 것은 주로 신장 작용이 된다.

따라서, 제1 실시 형태의 스크루(21)에 의하면, 원료에 전단 작용을 부여하는 개소 및 원료에 신장 작용을 부여하는 개소를 명확하게 정할 수 있다. 이 점으로부터, 원료의 혼련의 정도를 판별하는 데 있어서 유리한 구성이 되는 동시에, 혼련의 정도를 고정밀도로 제어할 수 있다. 이 결과, 원료의 고분자 성분이 나노 분산화된 미시적인 분산 구조를 갖는 혼련물을 생성하는 것이 가능해진다.

또한, 복수의 통로(60) 전부가 축선(O1)에 대해 편심되어 있으므로, 복수의 통로(60)를 통과하는 원료에 균등하게 신장 작용을 부여할 수 있다. 즉, 복수의 통로(60) 사이에서의 혼련의 조건의 변동을 해소할 수 있어, 균일한 혼련을 행할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 스크루(21)에서는, 하나의 장벽부(55)와, 그 양측에 인접한 2개의 반송부(54)와, 이들 반송부(54)로부터 장벽부(55)에 걸쳐 형성된 적어도 하나의 통로(60)를 하나의 유닛으로 한 경우, 당해 유닛이 일정한 규칙성을 갖고 축 방향(스크루(21)의 길이 방향)을 따라 설치되어 있다.

이 하나의 유닛은, 원료를 혼련하기 위한 최소 단위로서, 축 방향을 따라 일정한 길이를 갖는 「스크루 요소」로 파악할 수 있다. 본 실시 형태에 관한 스크루(21)에 있어서는, 이러한 「스크루 요소」와 장벽부(55)가 교대로 나열되어 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 「스크루 요소」는, 장벽부(55)를 통해 등간격으로 배치되어 있다.

이에 의해, 각 「스크루 요소」마다 발생하는 각종 상태, 예를 들어 "압력 상승"이나, 그것에 수반되는 "온도 상승" 등도, 스크루(21)의 축 방향을 따라 등간격으로 나타난다. "압력 상승"에 대해서는, 예를 들어 반송부(54)에 의해 반송된 원료가 장벽부(55)에 의해 막힌 부분(원료 체류부(R))에서 현저하게 나타나고, 당해 "원료 체류부(R)"의 위치가, 스크루(21)의 축 방향을 따라 등간격으로 나타난다.

또한, 각 「스크루 요소」에는, 원료에 대해 전단 작용을 부여하는 부분(반송부(54))과, 원료에 대해 신장 작용을 부여하는 부분(통로(60))이 포함되고, 이들 부분도, 스크루(21)의 축 방향을 따라 등간격으로 구성된다.

이 경우, 상기한 복수의 배럴 블록(31a, 31b, 31c) 중, 배럴(20)의 양단부의 배럴 블록(31a, 31c)을 제외한 중간의 각 배럴 블록(31b)에 대해, 이들을 각각, 스크루(21)의 길이 방향을 따른 각 「스크루 요소」의 길이에 대응시켜 구성하는 것이 바람직하다.

배럴 블록(31b)과 「스크루 요소」를 대응시키는 방책으로서, 예를 들어 스크루의 길이 방향을 따른 배럴 블록(31b)의 길이와, 스크루(21)의 길이 방향을 따른 「스크루 요소」의 길이를 대응시키는 경우가 상정된다. 이 경우, 배럴 블록(31b)의 길이를, 「스크루 요소」의 길이의 정수배로 설정해도 되고, 혹은 정수분의 1로 설정해도 된다. 또한, 배럴 블록(31b)의 길이를, 「스크루 요소」의 길이의 등배로 설정해도 된다.

도면에는 일례로서, 배럴 블록(31b)의 길이를, 「스크루 요소」의 길이의 등 배로 설정한 스크루(21)의 구성이 도시되어 있다. 즉, 하나의 배럴 블록(31b)의 길이의 범위 내에, 상기한 「스크루 요소」 중 하나가 대응되어 있다. 구체적으로는, 하나의 배럴 블록(31b)의 길이는, 하나의 「스크루 요소」의 양측에 인접한 2개의 장벽부(55)의 중앙 부분 상호에 걸치는 범위로 설정되어 있다.

여기서, 예를 들어 3개의 「스크루 요소」를 일정한 규칙성, 즉, 등간격으로 축 방향(스크루(21)의 길이 방향)을 따라 설치하는 경우를 상정하면, 당해 스크루(21)의 기단부와 선단부 사이에 있어서, 「스크루 요소」와 장벽부(55)가 교대로 3회 반복되어 배치되어 있다.

이때, 배럴(20)에 대해서는, 이러한 스크루(21)가 회전 가능하게 삽입 관통되는 실린더부(33)를 구성하기 위해, 양단부에 배치되는 배럴 블록(31a, 31c) 사이에, 3개의 배럴 블록(31b)을 개재시키고, 그 상태에서, 상기한 연결 막대(201)에 의해 서로 일체화시키면 된다.

이에 의해, 당해 배럴(20)은, 3개의 「스크루 요소」의 규칙성을 고려한 배럴 구조가 된다. 이때, 상기한 스크루(21)를 배럴(20)의 실린더부(33)에 회전 가능하게 삽입 관통시킨 상태에 있어서, 하나의 「스크루 요소」에 대해 하나의 배럴 블록(31b)이 대치하는 위치 관계가 구성된다.

이러한 구성에 의하면, 스크루(21)를 회전시켜 원료를 혼련할 때, 상기한 「스크루 요소」마다 발생하는 각종 상태(예를 들어, 압력 상승, 온도 상승, 원료 체류(R))는, 각 배럴 블록(31b)에 있어서, 각각, 스크루(21)의 길이 방향을 따른 특정 위치에 규정되게 된다.

예를 들어, 반송부(54)에 의해 반송된 원료가 장벽부(55)에 의해 막힌 상태를 상정하면, 이때, 반송부(54)와 장벽부(55)의 경계에서는, "원료 체류(R)"라고 칭하는 상태가 나타난다. 또한, 반송부(54)와 장벽부(55)의 경계에서는, 원료의 압력이 높아짐으로써, "압력 상승" 내지 "온도 상승"이라고 칭하는 상태가 나타난다.

이러한 각종 상태(압력 상승, 온도 상승, 원료 체류(R))는, 각 「스크루 요소」의 스크루(21)의 길이 방향에 있어서, 항상 일정한 위치에 나타난다. 그렇게 되면, 당해 각 「스크루 요소」와 대치하는 위치 관계에 있는 각 배럴 블록(31b)에 있어서, 각종 상태(압력 상승, 온도 상승, 원료 체류(R))는 필연적으로, 각 배럴 블록(31b)의 스크루(21)의 길이 방향에 있어서, 항상 특정 위치에 규정되게 된다.

따라서, 당해 「특정 위치」에, 예를 들어 상기한 온도 센서(204)나 압력 센서(205) 등의 측정 소자를 배치함으로써, 원료의 혼련 중에 발생하는 압력이나 온도의 변화를 다이렉트로, 또한 리얼타임으로 측정할 수 있다. 그리고, 측정 결과에 기초하여, 예를 들어 상기한 히터(200)의 ON/OFF 제어나 냉매 통로(35)에의 냉매의 유동 제어를 행함으로써, 배럴(20)의 온도를, 원료의 혼련에 최적인 상태로 유지할 수 있다.

「특정 위치」는, 배럴 블록(31b)마다 사전에 파악할 수 있다. 따라서, 예를 들어 배럴 블록(31b)의 제조 단계에서, 상기한 측정 소자를 설치하기 위한 설치 구멍(도시 생략)을 미리 형성할 수 있다. 이에 의해, 당해 「특정 위치」에, 상기한 측정 소자를 설치하는 것만으로, 스크루 요소마다 발생하는 각종 상태를 다이렉트로, 또한 리얼타임으로 측정하는 것이 가능해진다.

도면에는 일례로서, 통로(60)의 입구(62)에 대향하도록 온도 센서(204) 및 압력 센서(205)가 배치되고, 또한 장벽부(55)의 양측에 인접한 2개의 반송부(54)에 대향하도록 히터(200) 및 냉매 통로(35)가 배치된 배럴 블록(31b)이 도시되어 있지만, 이것은 어디까지나 일례이며, 각 「스크루 요소」의 범위 내에서 자유롭게 배치할 수 있다.

이와 같이, 배럴 블록(31b)을, 스크루(21)의 길이 방향을 따른 「스크루 요소」의 길이에 대응시켜 구성함으로써, 당해 「스크루 요소」의 규칙성을 고려한 배럴 구조로 용이하게 변경하는 것이 가능한 배럴(20)을 실현할 수 있다. 예를 들어, 「스크루 요소」를 하나 증가시키는 경우에는, 그것에 대응시켜, 배럴 블록(31b)을 하나 증가시키면 되고, 반대로, 「스크루 요소」를 하나 저감시키는 경우에는, 그것에 대응시켜, 배럴 블록(31b)을 하나 저감시키면 된다.

이에 의해, 스크루(21)의 구성의 변경이나, 그것에 수반되는 스크루 길이의 변경이 있어도, 배럴 블록(31b)의 추가나 삭제만으로 대응할 수 있다. 이로 인해, 실린더부(33)의 길이에 맞추어, 당해 스크루(21)의 길이를 미세 조정하는 등, 종래에는 필요했던 번거로운 작업이 일절 불필요해진다.

또한, 「스크루 요소」의 규칙성을 고려한 배럴 구조로 변경해도, 그것에 의해 실현되는 제2 압출기(3)는, 변경 전의 것과 마찬가지로, 제1 압출기(처리기)와 제3 압출기(탈포기)(4) 사이에 접속시킬 수 있다.

또한, 「스크루 요소」의 규칙성을 고려한 배럴 구조로 함으로써, 온도 관리나 압력 관리를, 하나의 「스크루 요소」를 포함하는 하나의 존마다 행할 수 있다. 실제의 혼련에서는, 원료의 반송 방향을 따라 온도나 압력이 랜덤하게 변동되므로, 존마다 온도나 압력의 관리를 행함으로써, 온도나 압력의 변동에 대응할 수 있다.

또한, 상기한 실시 형태에서는, 배럴 블록(31b)의 길이를, 「스크루 요소」의 길이의 등배로 설정한 스크루(21)를 상정하였지만, 이 대신에, 정수배(예를 들어, 2배)로 설정한 경우, 하나의 배럴 블록(31b)을 증감시키면, 2개의 「스크루 요소」를 동시에 증감시키는 점에 유의해야 한다. 또한, 배럴 블록(31b)의 길이를, 「스크루 요소」의 길이의 정수분의 1배(예를 들어, 1/2배)로 설정한 경우, 하나의 「스크루 요소」를 증감시키기 위해서는, 2개의 배럴 블록(31b)을 증감시킬 필요가 있는 점에 유의해야 한다.

[제2 실시 형태]

도 12 내지 도 17은, 제2 실시 형태를 개시하고 있다. 제2 실시 형태는, 스크루 본체(37)에 관한 사항이 제1 실시 형태와 상이하다. 그 이외의 스크루(21)의 구성은, 기본적으로 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 그로 인해, 제2 실시 형태에 있어서, 제1 실시 형태와 동일한 구성 부분에는 동일한 참조 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.

도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이, 스크루 본체(37)를 구성하는 복수의 원통 형상의 통체(39)는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제1 컬러(44)와 제2 컬러(51) 사이에서 제2 축부(41)의 축 방향으로 체결되어, 인접하는 통체(39)의 단부면이 간극 없이 밀착되어 있다.

이때, 모든 통체(39)가 제2 축부(41) 상에서 동축상으로 결합되어 있음과 함께, 당해 각 통체(39)와 회전축(38)이 일체적으로 조립된 상태가 된다. 이에 의해, 각 통체(39)를 회전축(38)과 함께 축선(O1)을 중심으로 회전시키는 것, 즉, 스크루 본체(37)를 축선(O1)을 중심으로 회전시키는 것이 가능해진다.

이러한 상태에 있어서, 각 통체(39)는, 스크루 본체(37)의 외경 D1(도 14 참조)을 규정하는 구성 요소가 된다. 즉, 제2 축부(41)를 따라 동축상으로 결합된 각 통체(39)는 그 외경 D1이 서로 동일하게 설정되어 있다. 스크루 본체(37)(각 통체(39))의 외경 D1은, 회전축(38)의 회전 중심인 축선(O1)을 통과하여 규정되는 직경이다.

이에 의해, 스크루 본체(37)(각 통체(39))의 외경 D1이 일정 값인 세그먼트식 스크루(21)가 구성된다. 세그먼트식 스크루(21)는, 회전축(38)(즉, 제2 축부(41))을 따라, 복수의 스크루 엘리먼트를, 자유로운 순서 및 조합으로 보유 지지시킬 수 있다. 스크루 엘리먼트로서는, 예를 들어 적어도 후술하는 플라이트(84, 86)의 일부가 형성된 통체(39)를, 1개의 스크루 엘리먼트로서 규정할 수 있다.

또한, 세그먼트식 스크루(21)는, 배럴(20)의 실린더부(33)에 동축상으로 수용되어 있다. 구체적으로는, 복수의 스크루 엘리먼트가 회전축(38)(제2 축부(41))을 따라 보유 지지된 스크루 본체(37)가, 실린더부(33)에 회전 가능하게 수용되어 있다. 이 상태에 있어서, 회전축(38)의 제1 축부(40)(조인트부(42), 스토퍼부(43))는, 배럴(20)의 일단부로부터 배럴(20)의 외부로 돌출되어 있다.

또한, 이 상태에 있어서, 스크루 본체(37)의 주위 방향을 따르는 외주면과, 실린더부(33)의 내주면 사이에는, 원료를 반송하기 위한 반송로(53)가 형성되어 있다. 반송로(53)는, 실린더부(33)의 직경 방향을 따르는 단면 형상이 원환형이며, 실린더부(33)의 축 방향으로 연장되어 있다.

도 12 내지 도 15에 도시한 바와 같이, 스크루 본체(37)는, 원료를 반송하기 위한 복수의 반송부(81)와, 원료의 유동을 제한하기 위한 복수의 장벽부(82)를 갖고 있다. 즉, 배럴(20)의 일단부에 대응하는 스크루 본체(37)의 기단부에 복수의 반송부(81)가 배치되고, 배럴(20)의 타단부에 대응하는 스크루 본체(37)의 선단부에 복수의 반송부(81)가 배치되어 있다. 또한, 이들 반송부(81) 사이에 있어서, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해, 반송부(81)와 장벽부(82)가 축 방향으로 교대로 나열되어 배치되어 있다.

또한, 배럴(20)의 공급구(34)는, 스크루 본체(37)의 기단부 측에 배치된 반송부(81)를 향해 개구되어 있다.

각 반송부(81)는, 나선 형상으로 비틀어진 플라이트(84)를 갖고 있다. 플라이트(84)는, 통체(39)의 주위 방향을 따르는 외주면으로부터 반송로(53)를 향해 돌출되어 있다. 플라이트(84)는, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 보아 스크루(21)가 반시계 방향으로 좌회전하였을 때, 당해 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해 원료를 반송하도록 비틀어져 있다. 즉, 플라이트(84)는, 당해 플라이트(84)의 비틀림 방향이 오른나사와 동일하게 우측으로 비틀어져 있다.

각 장벽부(82)는, 나선 형상으로 비틀어진 플라이트(86)를 갖고 있다. 플라이트(86)는, 통체(39)의 주위 방향을 따르는 외주면으로부터 반송로(53)를 향해 돌출되어 있다. 플라이트(86)는, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 보아 스크루(21)가 반시계 방향으로 좌회전하였을 때, 스크루 본체(37)의 선단부로부터 기단부를 향해 원료를 반송하도록 비틀어져 있다. 즉, 플라이트(86)는, 당해 플라이트(86)의 비틀림 방향이 왼나사와 동일하게 좌측으로 비틀어져 있다.

각 장벽부(82)의 플라이트(86)의 비틀림 피치는, 반송부(81)의 플라이트(84)의 비틀림 피치와 동일하거나, 그보다 작게 설정되어 있다. 또한, 플라이트(84, 86)의 정상부와 배럴(20)의 실린더부(33)의 내주면 사이에는, 약간의 클리어런스가 확보되어 있다. 이 경우, 장벽부(82)의 외경부(플라이트(86)의 정상부)와, 실린더부(33)의 내주면 사이의 클리어런스는, 0.1㎜ 이상 또한 2㎜ 이하의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 당해 클리어런스를, 0.1㎜ 이상 또한 0.7㎜ 이하의 범위로 설정한다. 이에 의해, 원료가 당해 클리어런스를 통과하여 반송되는 것을 확실하게 제한할 수 있다.

여기서, 스크루 본체(37)의 축 방향을 따르는 반송부(81)의 길이는, 예를 들어 원료의 종류, 원료의 혼련 정도, 단위 시간당 혼련물의 생산량 등에 따라서 적절하게 설정된다. 반송부(81)라 함은, 적어도 통체(39)의 외주면에 플라이트(84)가 형성된 영역을 말하지만, 플라이트(84)의 시점과 종점 사이의 영역에 특정되는 것은 아니다.

즉, 통체(39)의 외주면 중 플라이트(84)로부터 벗어난 영역도 반송부(81)로 간주되는 경우가 있다. 예를 들어, 플라이트(84)를 갖는 통체(39)와 인접하는 위치에 원통 형상의 스페이서 혹은 원통 형상의 컬러가 배치된 경우, 당해 스페이서나 컬러도 반송부(81)에 포함되는 경우가 있을 수 있다.

또한, 스크루 본체(37)의 축 방향을 따르는 장벽부(82)의 길이는, 예를 들어 원료의 종류, 원료의 혼련 정도, 단위 시간당 혼련물의 생산량 등에 따라서 적절하게 설정된다. 장벽부(82)는, 반송부(81)에 의해 보내지는 원료의 유동을 막도록 기능한다. 즉, 장벽부(82)는, 원료의 반송 방향의 하류측에서 반송부(81)와 인접함과 함께, 반송부(81)에 의해 보내지는 원료가 플라이트(86)의 정상부와 실린더부(33)의 내주면 사이의 클리어런스를 통과하는 것을 방해하도록 구성되어 있다.

또한, 상기한 스크루(21)에 있어서, 각 플라이트(84, 86)는, 서로 동일한 외경 D1을 갖는 복수의 통체(39)의 외주면으로부터 반송로(53)를 향해 돌출되어 있다. 이로 인해, 각 통체(39)의 주위 방향을 따르는 외주면은, 당해 스크루(21)의 골 지름을 규정한다. 스크루(21)의 골 지름은, 스크루(21)의 전체 길이에 걸쳐 일정 값으로 유지되어 있다.

도 12, 도 13, 도 16에 도시한 바와 같이, 스크루 본체(37)는, 스크루 본체(37)의 축 방향으로 연장되는 복수의 통로(88)를 갖고 있다. 통로(88)는, 하나의 장벽부(82)와, 당해 장벽부(82)를 사이에 둔 2개의 반송부(81)를 하나의 유닛으로 하였을 때, 양쪽의 반송부(81)의 통체(39)와 장벽부(82)의 통체(39) 사이에 걸쳐 형성되어 있다. 이 경우, 통로(88)는, 스크루 본체(37)의 축 방향을 따른 동일한 직선 상에 있어서, 소정의 간격(예를 들어, 등간격)으로 1열로 배열되어 있다.

또한, 통로(88)는, 통체(39)의 내부에 있어서, 회전축(38)의 축선(O1)으로부터 편심된 위치에 설치되어 있다. 바꾸어 말하면, 통로(88)는, 축선(O1)으로부터 벗어나 있어, 스크루 본체(37)가 회전하였을 때, 축선(O1)의 주위를 공전하도록 되어 있다.

도 14에 도시한 바와 같이, 통로(88)는, 예를 들어 원형의 단면 형상을 갖는 구멍이다. 당해 구멍의 내경은, 예를 들어 1㎜ 이상 또한 6㎜ 미만, 바람직하게는 1㎜ 이상 또한 5㎜ 미만으로 설정되어 있다. 또한, 반송부(81) 및 장벽부(82)의 통체(39)는, 구멍을 규정하는 통 형상의 벽면(89)을 갖고 있다. 즉, 통로(88)는, 중공의 공간만으로 이루어지는 구멍이며, 벽면(89)은 중공의 통로(88)를 주위 방향으로 연속해서 둘러싸고 있다. 이에 의해, 통로(88)는, 원료의 유통만을 허용하는 중공의 공간으로서 구성되어 있다. 바꾸어 말하면, 통로(88)의 내부에는, 스크루 본체(37)를 구성하는 다른 요소는 일절 존재하지 않는다. 또한, 벽면(89)은, 스크루 본체(37)가 회전하였을 때, 축선(O1)을 중심으로 자전하는 일 없이 축선(O1)의 주위를 공전한다.

도 12, 도 13, 도 17에 도시한 바와 같이, 각 통로(88)는, 입구(91), 출구(92), 입구(91)와 출구(92) 사이를 연통하는 통로 본체(93)를 갖고 있다. 입구(91) 및 출구(92)는, 하나의 장벽부(82)의 양측에 접근하여 설치되어 있다. 다른 관점에서 보면, 인접하는 2개의 장벽부(82) 사이에 인접한 하나의 반송부(81)에 있어서, 입구(91)는, 당해 반송부(81)의 하류 단부의 부근의 외주면에 개구되어 있음과 함께, 출구(92)는, 당해 반송부(81)의 상류 단부의 부근의 외주면에 개구되어 있다.

통로 본체(93)는, 스크루 본체(37)의 축 방향을 따라, 도중에서 분기되는 일 없이, 일직선상으로 연장되어 있다. 일례로서 도면에는, 통로 본체(93)가 축선(O1)과 평행하게 연장되어 있는 상태가 도시되어 있다. 통로 본체(93)의 양측은, 축 방향으로 폐색되어 있다.

입구(91)는, 통로 본체(93)의 일방측, 즉, 스크루 본체(37)의 기단부 부근의 부분에 설치되어 있다. 이 경우, 입구(91)는, 통로 본체(93)의 일방측의 단부면으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 되고, 혹은 통로 본체(93)의 일방측의 단부면 부근의 부분, 즉, 단부면의 앞쪽의 부분으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 된다. 또한, 입구(91)의 개구 방향은, 축선(O1)에 직교하는 방향에 한정되지 않고, 축선(O1)을 교차하는 방향이어도 된다. 이 경우, 통로 본체(93)의 일방측으로부터 복수 방향으로 개구되고, 이에 의해, 복수의 입구(91)를 설치하도록 해도 된다.

출구(92)는, 통로 본체(93)의 타방측(일방측과는 반대측), 즉, 스크루 본체(37)의 선단부 부근의 부분에 설치되어 있다. 이 경우, 출구(92)는, 통로 본체(93)의 타방측의 단부면으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 되고, 혹은 통로 본체(93)의 타방측의 단부면 부근의 부분, 즉, 단부면의 앞쪽의 부분으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 된다. 또한, 출구(92)의 개구 방향은, 축선(O1)에 직교하는 방향에 한정되지 않고, 축선(O1)을 교차하는 방향이어도 된다. 이 경우, 통로 본체(93)의 일방측으로부터 복수 방향으로 개구되고, 이에 의해, 복수의 출구(92)를 설치할 수도 있다.

이들 입구(91)와 출구(92) 사이를 연결하는 통로 본체(93)는, 상기 하나의 유닛마다 장벽부(82)를 가로지름과 함께, 당해 장벽부(82)를 사이에 둔 2개의 반송부(81) 사이에 걸치는 길이를 갖고 있다. 이 경우, 통로 본체(93)의 구경은, 입구(91) 및 출구(92)의 구경보다 작게 설정해도 되고, 동일한 구경으로 설정해도 된다. 어느 경우라도, 당해 통로 본체(93)의 구경에 의해 규정되는 통로 단면적은, 상기한 원환형의 반송로(53)의 직경 방향을 따르는 원환 단면적보다 훨씬 작게 설정되어 있다.

본 실시 형태에 있어서, 플라이트(84, 86)가 형성된 복수의 통체(39)를 회전축(38)으로부터 제거하여 스크루(21)를 분해하였을 때, 적어도 플라이트(84, 86)의 일부가 형성된 통체(39)는, 상기한 스크루 엘리먼트라고 바꾸어 말할 수 있다.

그렇게 하면, 스크루(21)의 스크루 본체(37)는, 회전축(38)의 외주 상에 스크루 엘리먼트로서의 복수의 통체(39)를 순차 배치함으로써 구성할 수 있다. 이로 인해, 예를 들어 원료의 혼련 정도에 따라서 반송부(81) 및 장벽부(82)의 교환이나 재조립이 가능한 동시에, 교환·재조립 시의 작업을 용이하게 행하는 것이 가능해진다.

또한, 복수의 통체(39)를 제2 축부(41)의 축 방향으로 체결하여 인접하는 통체(39)의 단부면을 서로 밀착시킴으로써, 통로(88)의 통로 본체(93)가 형성되고, 당해 통로 본체(93)를 통해 통로(88)의 입구(91)로부터 출구(92)까지가 일체적으로 연통된다. 이로 인해, 스크루 본체(37)에 통로(88)를 형성하는 데 있어서는, 스크루 본체(37)의 전체 길이에 비해 길이가 대폭 짧은 개개의 통체(39)에 가공을 실시하면 된다. 따라서, 통로(88)를 형성할 때의 작업성 및 취급이 용이해진다.

이러한 구성의 연속식 고전단 가공 장치(1)에 의하면, 제1 압출기(2)는, 복수의 수지를 예비적으로 혼련한다. 이 혼련에 의해 용융된 수지는, 유동성을 갖는 원료가 되어, 당해 제1 압출기(2)로부터 제2 압출기(3)의 공급구(34)를 통해, 반송로(53)에 연속적으로 공급된다.

제2 압출기(3)에 공급된 원료는, 도 16에 화살표 C로 나타낸 바와 같이, 스크루 본체(37)의 기단부 측에 위치된 반송부(81)의 외주면에 투입된다. 이때, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 보아 스크루(21)가 반시계 방향으로 좌회전하면, 반송부(81)의 플라이트(84)는, 당해 원료를, 도 16의 실선 화살표로 나타낸 바와 같이, 스크루 본체(37)의 선단부를 향해 연속적으로 반송한다.

이때, 반송로(53)를 따라 선회하는 플라이트(84)와 실린더부(33)의 내주면 사이의 속도 차에 의해 발생하는 전단 작용이 원료에 부여됨과 함께, 플라이트(84)의 미묘한 비틀림 상태에 의해 원료가 교반된다. 이 결과, 원료가 본격적으로 혼련되어, 원료의 고분자 성분의 분산화가 진행된다.

전단 작용을 받은 원료는, 반송로(53)를 따라 반송부(81)와 장벽부(82) 사이의 경계에 도달한다. 장벽부(82)의 플라이트(86)는, 스크루(21)가 좌회전하였을 때, 원료를 스크루 본체(37)의 선단부로부터 기단부를 향해 반송하도록 좌측 방향으로 비틀어져 있다. 이 결과, 당해 플라이트(86)에 의해 원료의 반송이 막힌다. 바꾸어 말하면, 장벽부(82)의 플라이트(86)는, 스크루(21)가 좌회전하였을 때, 플라이트(84)에 의해 반송되는 원료의 유동을 제한함으로써, 원료가 장벽부(82)와 실린더부(33)의 내주면 사이의 클리어런스를 빠져 나가는 것을 방해한다.

이때, 반송부(81)와 장벽부(82)의 경계에서 원료의 압력이 높아진다. 구체적으로 설명하면, 도 17에는, 반송로(53) 중 스크루 본체(37)의 반송부(81)에 대응한 개소의 원료의 충만율이 그라데이션으로 나타나 있다. 즉, 당해 반송로(53)에 있어서, 색조가 짙어질수록 원료의 충만율이 높게 되어 있다. 도 17로부터 명백한 바와 같이, 반송부(81)에 대응한 반송로(53)에 있어서, 장벽부(82)에 근접함에 따라서 원료의 충만율이 높게 되어 있고, 장벽부(82)의 바로 앞에서, 원료의 충만율이 100％로 되어 있다.

이로 인해, 장벽부(82)의 바로 앞에서, 원료의 충만율이 100％로 되는 「원료 체류부(R)」가 형성된다. 원료 체류부(R)에서는, 원료의 유동이 막힘으로써, 당해 원료의 압력이 상승하고 있다. 압력이 상승한 원료는, 도 16 및 도 17에 파선의 화살표로 나타낸 바와 같이, 반송부(81)의 하류 단부에 개구된 입구(91)로부터 통로 본체(93)에 연속적으로 유입되어, 당해 통로 본체(93) 내를, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해 연속적으로 유통한다.

상기한 바와 같이, 통로 본체(93)의 구경에 의해 규정되는 통로 단면적은, 실린더부(33)의 직경 방향을 따르는 반송로(53)의 원환 단면적보다 훨씬 작다. 다른 관점에서 보면, 통로 본체(93)의 구경에 기초하는 확대 영역은, 원환 형상의 반송로(53)의 확대 영역보다 훨씬 작다. 이로 인해, 입구(91)로부터 통로 본체(93)로 유입될 때, 원료가 급격하게 감소함으로써 당해 원료에 신장 작용이 부여된다.

또한, 통로 단면적이 원환 단면적보다 충분히 작으므로, 원료 체류부(R)에 체류된 원료가 소멸되는 일은 없다. 즉, 원료 체류부(R)에 체류된 원료는, 그 일부가 연속적으로 입구(91)로 유입된다. 이 동안, 새로운 원료가, 플라이트(84)에 의해, 장벽부(82)를 향해 반송된다. 이 결과, 원료 체류부(R)에 있어서의 장벽부(82)의 바로 앞의 충만율은, 항상 100％로 유지된다. 이때, 플라이트(84)에 의한 원료의 반송량에 다소의 변동이 발생하였다고 해도, 그 변동 상태가, 원료 체류부(R)에 잔존하는 원료에 의해 흡수된다. 이에 의해, 원료를, 연속해서 안정적으로 통로(88)에 공급할 수 있다. 따라서, 당해 통로(88)에 있어서, 원료에 대해, 도중에 끊기는 일 없이 연속적으로 신장 작용을 부여할 수 있다.

통로 본체(93)를 통과한 원료는, 도 17에 실선의 화살표로 나타낸 바와 같이, 출구(92)로부터 유출된다. 이에 의해, 당해 원료는, 장벽부(82)에 대해 스크루 본체(37)의 선단부 측에서 인접하는 다른 반송부(81)의 외주면 상으로 연속적으로 귀환한다. 귀환한 원료는, 다른 반송부(81)의 플라이트(84)에 의해 스크루 본체(37)의 선단부의 방향으로 연속적으로 반송되고, 이 반송 과정에서 다시 전단 작용을 받는다. 전단 작용을 받은 원료는, 입구(91)로부터 통로 본체(93)로 연속적으로 유입됨과 함께, 당해 통로 본체(93)를 유통하는 과정에서 다시 신장 작용을 받는다.

본 실시 형태에서는, 복수의 반송부(81) 및 복수의 장벽부(82)가 스크루 본체(37)의 축 방향으로 교대로 나열되어 있음과 함께, 복수의 통로(88)가 스크루 본체(37)의 축 방향으로 간격을 두고 나열되어 있다. 이로 인해, 공급구(34)로부터 스크루 본체(37)에 투입된 원료는, 도 16 및 도 17에 화살표로 나타낸 바와 같이, 전단 작용 및 신장 작용을 교대로 반복하여 받으면서 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부의 방향으로 연속적으로 반송된다. 따라서, 원료의 혼련의 정도가 강화되어, 원료의 고분자 성분의 분산화가 촉진된다.

그리고, 스크루 본체(37)의 선단부에 도달한 원료는, 충분히 혼련된 혼련물이 되어, 토출구(36a)로부터 제3 압출기(4)로 연속적으로 공급되고, 당해 혼련물에 포함되는 가스상 물질이나 그 밖의 휘발 성분이 혼련물로부터 연속적으로 제거된다.

이상, 제2 실시 형태에 의하면, 외관상의 연속 생산이 아니라, 혼련물의 완전 연속 생산이 가능해진다. 즉, 제1 압출기(2)에서 예비적으로 혼련된 수지가 도중에 끊기는 일 없이 제2 압출기(3)에 계속 공급되므로, 제1 압출기(2)의 내부에서 수지의 흐름이 일시적으로 정체되는 일은 없다. 이로 인해, 혼련된 수지가 제1 압출기(2)의 내부에 정체됨으로써 발생하는 수지의 온도 변화, 점도 변화 혹은 상 변화를 방지할 수 있다. 이 결과, 항상 품질이 균일한 원료를, 제1 압출기(2)로부터 제2 압출기(3)로 공급할 수 있다.

또한, 제2 실시 형태에 의하면, 원료에 대한 전단 작용 영역 및 신장 작용 영역의 축 방향의 길이를 개별적으로 설정할 수 있다. 이로 인해, 원료를 혼련하는 데 최적인 전단 작용 및 신장 작용의 부여 횟수 및 부여 시간을 설정할 수 있다.

또한, 제2 실시 형태에 의하면, 원료에 신장 작용을 부여하는 통로(88)는, 스크루 본체(37)의 회전 중심이 되는 축선(O1)에 대해 편심된 위치에서 스크루 본체(37)의 축 방향으로 연장되어 있으므로, 통로(88)는, 축선(O1)의 주위를 공전한다. 바꾸어 말하면, 통로(88)를 규정하는 통 형상의 벽면(89)은, 축선(O1)을 중심으로 자전하는 일 없이 축선(O1)의 주위를 공전한다.

이로 인해, 원료가 통로(88)를 통과할 때, 원료가 통로(88)의 내부에서 활발하게 교반되는 일은 없다. 따라서, 통로(88)를 통과하는 원료가 전단 작용을 받기 어려워지고, 통로(88)를 통과하여 반송부(81)의 외주면으로 귀환하는 원료가 받는 것은 주로 신장 작용이 된다. 따라서, 제2 실시 형태의 스크루(21)에 있어서도, 원료에 전단 작용을 부여하는 개소 및 원료에 신장 작용을 부여하는 개소를 명확하게 정할 수 있다.

시험 시에, 스크루 유효 길이(L/D) 50에 대한 혼련부(12)의 유효 길이(L/D)를 7.9로 설정한 제1 압출기(2)에 폴리카르보네이트 수지(PC), 및 폴리메타크릴산메틸 수지(PMMA)의 2종류의 재료를 공급하고, 예비적으로 혼련함으로써 용융 상태의 재료를 생성하였다. 그리고, 그 용융 상태의 재료를, 제2 압출기(3)의 원료로서, 제1 압출기(2)로부터 제2 압출기(3)로 연속적으로 공급하였다.

당해 시험에 있어서, 스크루(21)를, 상기한 전단·신장 동작이 8회 반복되도록 구성한다. 그리고, 스크루(21)의 사양을 다음과 같이 설정한다. 즉, 스크루 직경을 36㎜, 스크루 유효 길이(L/D)를 16.7, 스크루 회전수를 2300rpm, 원료 공급량을 10.0kg/h, 배럴 설정 온도를 240℃로 각각 설정한다.

또한, 본 실시 형태에 관한 스크루(21)에서는, 하나의 장벽부(82)와, 그 양측에 인접한 2개의 반송부(81)와, 이들 반송부(81)로부터 장벽부(82)에 걸쳐 형성된 1개의 통로(88)를 하나의 유닛으로 한 경우, 당해 유닛이 일정한 규칙성을 갖고 축 방향(스크루(21)의 길이 방향)을 따라 설치되어 있다.

이 하나의 유닛은, 원료를 혼련하기 위한 최소 단위로서, 축 방향을 따라 일정한 길이를 갖는 「스크루 요소」로 파악할 수 있다. 본 실시 형태에 관한 스크루(21)에 있어서는, 이러한 「스크루 요소」가 축 방향을 따라 등간격으로 배치되어 있다.

이에 의해, 각 「스크루 요소」마다 발생하는 각종 상태, 예를 들어 "압력 상승"이나, 그것에 수반되는 "온도 상승" 등도, 스크루(21)의 축 방향을 따라 등간격으로 나타난다. "압력 상승"에 대해서는, 예를 들어 반송부(81)에 의해 반송된 원료가 장벽부(82)에 의해 막힌 부분(원료 체류부(R))에서 현저하게 나타나고, 당해 "원료 체류부(R)"의 위치가, 스크루(21)의 축 방향을 따라 등간격으로 나타난다.

또한, 각 「스크루 요소」에는, 원료에 대해 전단 작용을 부여하는 부분(반송부(81))과, 원료에 대해 신장 작용을 부여하는 부분(통로(88))이 포함되고, 이들 부분도, 스크루(21)의 축 방향을 따라 등간격으로 구성된다.

본 실시 형태에서는, 상기한 복수의 배럴 블록(31a, 31b, 31c) 중, 배럴(20)의 양단부의 배럴 블록(31a, 31c)을 제외한 중간의 각 배럴 블록(31b)에 대해, 이들을 각각, 스크루(21)의 길이 방향을 따른 각 「스크루 요소」의 길이에 대응시켜 구성하고 있다. 이 경우, 배럴 블록(31b)의 길이를, 「스크루 요소」의 길이의 정수배로 설정해도 되고, 혹은 정수분의 1로 설정해도 된다. 또한, 배럴 블록(31b)의 길이를, 「스크루 요소」의 길이의 등배로 설정해도 된다.

도면에는 일례로서, 배럴 블록(31b)의 길이를, 「스크루 요소」의 길이의 등 배로 설정한 스크루(21)의 구성이 도시되어 있다. 즉, 하나의 배럴 블록(31b)의 길이의 범위 내에, 상기한 「스크루 요소」 중 하나가 대응되어 있다. 구체적으로는, 하나의 배럴 블록(31b)의 길이는, 하나의 「스크루 요소」에 있어서, 장벽부(82)의 양측에 인접하는 반송부(81) 중 적어도 통로(88)의 입구(91) 및 출구(92)가 포함되는 범위로 설정되어 있다.

여기서, 예를 들어 3개의 「스크루 요소」를 일정한 규칙성, 즉, 등간격으로 축 방향(스크루(21)의 길이 방향)을 따라 설치하는 경우를 상정하면, 당해 스크루(21)의 기단부와 선단부 사이에 있어서, 「스크루 요소」가 축 방향을 따라 3개 나열되어 배치되어 있다.

이러한 구성에 의하면, 스크루(21)를 회전시켜 원료를 혼련할 때, 상기한 「스크루 요소」마다 발생하는 각종 상태(예를 들어, 압력 상승, 온도 상승, 원료 체류(R))는, 각 배럴 블록(31b)에 있어서 각각, 스크루(21)의 길이 방향을 따른 특정 위치에 규정되게 된다.

예를 들어, 반송부(81)에 의해 반송된 원료가 장벽부(82)에 의해 막힌 상태를 상정하면, 이때, 반송부(81)와 장벽부(82)의 경계에서는, "원료 체류(R)"라고 칭하는 상태가 나타난다. 또한, 반송부(81)와 장벽부(82)의 경계에서는, 원료의 압력이 높아짐으로써, "압력 상승" 내지 "온도 상승"이라고 칭하는 상태가 나타난다.

도면에는 일례로서, 통로(88)의 입구(91)에 대향하도록 온도 센서(204) 및 압력 센서(205)가 배치되고, 또한 통로(88)의 입구(91) 및 출구(92)가 포함되는 범위에 대향하도록 히터(200) 및 냉매 통로(35)가 배치된 배럴 블록(31b)이 도시되어 있지만, 이것은 어디까지나 일례이며, 각 「스크루 요소」의 범위 내에서 자유롭게 배치할 수 있다.

또한, 상기한 구성에 기인하는 작용 효과 및 유의점에 대해서는, 제1 실시 형태와 마찬가지이므로, 그 설명은 생략한다.

[제3 실시 형태]

도 18 내지 도 26은, 제3 실시 형태를 개시하고 있다. 제3 실시 형태는, 스크루 본체(37)에 관한 사항이 제1 실시 형태와 상이하다. 그 이외의 스크루(21)의 구성은, 기본적으로 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 그로 인해, 제3 실시 형태에 있어서, 제1 실시 형태와 동일한 구성 부분에는 동일한 참조 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.

도 18 및 도 19에 도시한 바와 같이, 스크루 본체(37)를 구성하는 복수의 원통 형상의 통체(39)는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제1 컬러(44)와 제2 컬러(51) 사이에서 제2 축부(41)의 축 방향으로 체결되어, 인접하는 통체(39)의 단부면이 간극 없이 밀착되어 있다.

이때, 모든 통체(39)가 제2 축부(41) 상에서 동축상으로 결합되어 있음과 함께, 당해 각 통체(39)와 회전축(38)이 일체적으로 조립된 상태로 된다. 이에 의해, 각 통체(39)를 회전축(38)과 함께 축선(O1)을 중심으로 회전시키는 것, 즉, 스크루 본체(37)를 축선(O1)을 중심으로 회전시키는 것이 가능해진다.

이러한 상태에 있어서, 각 통체(39)는, 스크루 본체(37)의 외경 D1(도 21 참조)을 규정하는 구성 요소가 된다. 즉, 제2 축부(41)를 따라 동축상으로 결합된 각 통체(39)는, 그 외경 D1이 서로 동일하게 설정되어 있다. 스크루 본체(37)(각 통체(39))의 외경 D1은, 회전축(38)의 회전 중심인 축선(O1)을 통과하여 규정되는 직경이다.

이에 의해, 스크루 본체(37)(각 통체(39))의 외경 D1이 일정 값인 세그먼트식 스크루(21)가 구성된다. 세그먼트식 스크루(21)는, 회전축(38)(즉, 제2 축부(41))을 따라, 복수의 스크루 엘리먼트를, 자유로운 순서 및 조합으로 보유 지지시킬 수 있다. 스크루 엘리먼트로서는, 예를 들어 적어도 후술하는 플라이트(105, 107, 110, 111, 112)의 일부가 형성된 통체(39)를 하나의 스크루 엘리먼트로서 규정할 수 있다.

도 18 내지 도 20에 도시한 바와 같이, 스크루 본체(37)는, 원료를 반송하기 위한 복수의 반송부(101)와, 원료의 유동을 제한하기 위한 복수의 장벽부(102)와, 원료를 일시적으로 순환시키는 복수의 순환부(103)를 갖고 있다. 즉, 배럴(20)의 일단부에 대응하는 스크루 본체(37)의 기단부에 복수의 반송부(101)가 배치되고, 배럴(20)의 타단부에 대응하는 스크루 본체(37)의 선단부에 복수의 반송부(101)가 배치되어 있다. 또한, 이들 반송부(101) 사이에 있어서, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해, 순환부(103)와 장벽부(102)가 축 방향으로 교대로 나열되어 배치되어 있다.

또한, 배럴(20)의 공급구(34)는, 스크루 본체(37)의 기단부 측에 배치된 반송부(54)를 향해 개구되어 있다.

각 반송부(101)는, 나선 형상으로 비틀어진 플라이트(105)를 갖고 있다. 플라이트(105)는, 통체(39)의 주위 방향을 따르는 외주면으로부터 반송로(53)를 향해 돌출되어 있다. 플라이트(105)는, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 보아 스크루(21)가 반시계 방향으로 좌회전하였을 때, 당해 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해 원료를 반송하도록 비틀어져 있다. 즉, 플라이트(105)는, 당해 플라이트(105)의 비틀림 방향이 오른나사와 같이 우측으로 비틀어져 있다.

각 장벽부(102)는, 나선 형상으로 비틀어진 플라이트(107)를 갖고 있다. 플라이트(107)는, 통체(39)의 주위 방향을 따르는 외주면으로부터 반송로(53)를 향해 돌출되어 있다. 플라이트(107)는, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 보아 스크루(21)가 반시계 방향으로 좌회전하였을 때, 스크루 본체(37)의 선단부로부터 기단부를 향해 원료를 반송하도록 비틀어져 있다. 즉, 플라이트(107)는, 당해 플라이트(107)의 비틀림 방향이 왼나사와 같이 좌측으로 비틀어져 있다.

순환부(103)는, 장벽부(102)에 대해 회전축(38)의 기단부 측으로부터 인접하고 있다. 각 순환부(103)는, 나선 형상으로 비틀어진 제1 내지 제3 플라이트(110, 111, 112)를 갖고 있다. 제1 내지 제3 플라이트(110, 111, 112)는, 각각, 통체(39)의 주위 방향을 따르는 외주면으로부터 반송로(53)를 향해 돌출되어 있다.

제1 내지 제3 플라이트(110, 111, 112)는, 스크루 본체(37)의 축 방향을 따라 연속해서 배치되어 있다. 스크루 본체(37)의 기단부로부터 보아 스크루(21)가 반시계 방향으로 좌회전하였을 때, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해 원료를 반송하도록 비틀어져 있다. 즉, 제1 내지 제3 플라이트(110, 111, 112)는, 당해 제1 내지 제3 플라이트 비틀림 방향이 오른나사와 같이 우측으로 비틀어져 있다.

이 경우, 각 장벽부(102)의 플라이트(107)의 비틀림 피치는, 반송부(101)의 플라이트(105) 및 순환부(103)의 플라이트(110, 111, 112)의 비틀림 피치와 동일하거나, 그보다 작게 설정되어 있다. 또한, 제2 플라이트(111)의 비틀림 피치는, 제1 및 제3 플라이트(110, 112)의 비틀림 피치보다 작게 설정되어 있다. 또한, 플라이트(105, 107, 110, 111, 112)의 정상부와 배럴(20)의 실린더부(33)의 내주면 사이에는, 약간의 클리어런스가 확보되어 있다.

또한, 제1 내지 제3 플라이트(110, 111, 112)에 있어서, 제3 플라이트(112)는 반송 방향의 상류측에 배치되고, 제1 플라이트(110)는 반송 방향의 하류측에 배치되어 있다. 제2 플라이트(111)는, 제3 플라이트(112)와 제1 플라이트(110) 사이에 배치되어 있다.

본 실시 형태에 있어서, 각 장벽부(102)는, 당해 각 장벽부(102)를 넘어 원료가 유동할 수 있도록 설계되어 있다. 구체적으로는, 각 장벽부(102)는, 스크루(21)를 배럴(20)의 실린더부(33)에 회전 가능하게 삽입 관통시킨 상태에 있어서, 당해 각 장벽부(102)와 실린더부(33) 사이를 원료가 통과할 수 있도록 설계되어 있다. 이 경우, 각 장벽부(102)의 외경부(플라이트(107)의 정상부)와, 실린더부(33)의 내주면의 클리어런스는, 0.1㎜ 이상 또한 3㎜ 이하의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 당해 클리어런스를 0.1㎜ 이상 또한 1.5㎜ 이하의 범위로 설정한다.

여기서, 스크루 본체(37)의 축 방향을 따르는 반송부(101)의 길이는, 예를 들어 원료의 종류, 원료의 혼련 정도, 단위 시간당 혼련물의 생산량 등에 따라서 적절하게 설정된다. 반송부(101)라 함은, 적어도 통체(39)의 외주면에 플라이트(105)가 형성된 영역을 말하지만, 플라이트(105)의 시점과 종점 사이의 영역으로 특정되는 것은 아니다.

즉, 통체(39)의 외주면 중 플라이트(105)로부터 벗어난 영역도 반송부(101)로 간주되는 경우가 있다. 예를 들어, 플라이트(105)를 갖는 통체(39)와 인접하는 위치에 원통 형상의 스페이서 혹은 원통 형상의 컬러가 배치된 경우, 당해 스페이서나 컬러도 반송부(101)에 포함되는 경우가 있을 수 있다.

또한, 스크루 본체(37)의 축 방향을 따르는 장벽부(102)의 길이는, 예를 들어 원료의 종류, 원료의 혼련 정도, 단위 시간당 혼련물의 생산량 등에 따라서 적절하게 설정된다. 본 실시 형태에 관한 장벽부(102)는, 반송부(101)에 의해 반송되는 원료의 유동을 막으면서, 그 일부의 원료가 당해 장벽부(102)를 넘어 유동할 수 있도록 기능한다.

또한, 상기한 스크루(21)에 있어서, 각 플라이트(105, 107, 110, 111, 112)는, 서로 동일한 외경 D1을 갖는 복수의 통체(39)의 외주면으로부터 반송로(53)를 향해 돌출되어 있다. 이로 인해, 각 통체(39)의 주위 방향을 따르는 외주면은, 당해 스크루(21)의 골 지름을 규정한다. 스크루(21)의 골 지름은, 스크루(21)의 전체 길이에 걸쳐 일정 값으로 유지되어 있다.

도 18 내지 도 20에 도시한 바와 같이, 스크루 본체(37)는, 스크루 본체(37)의 축 방향으로 연장되는 복수의 통로(115)를 갖고 있다. 통로(115)는, 각각의 순환부(103)의 통체(39)에 형성되어 있다. 이 경우, 통로(115)는 스크루 본체(37)의 축 방향을 따르는 동일한 직선 상에 있어서, 소정의 간격(예를 들어, 등간격)으로 1열로 나열되어 있다.

또한, 통로(115)는 통체(39)의 내부에 있어서, 회전축(38)의 축선(O1)으로부터 편심된 위치에 설치되어 있다. 바꾸어 말하면, 통로(115)는 축선(O1)으로부터 벗어나 있어, 스크루 본체(37)가 회전하였을 때, 축선(O1)의 주위를 공전하도록 되어 있다.

도 21에 도시한 바와 같이, 통로(115)는, 예를 들어 원형의 단면 형상을 갖는 구멍이다. 당해 구멍의 내경은, 예를 들어 1㎜ 이상 또한 6㎜ 미만, 바람직하게는 1㎜ 이상 또한 5㎜ 미만으로 설정되어 있다. 또한, 순환부(103)의 통체(39)는, 구멍을 규정하는 통 형상의 벽면(116)을 갖고 있다. 즉, 통로(115)는, 중공의 공간만으로 이루어지는 구멍이며, 벽면(116)은 중공의 통로(115)를 주위 방향으로 연속해서 둘러싸고 있다. 이에 의해, 통로(115)는 원료의 유통만을 허용하는 중공의 공간으로서 구성되어 있다. 바꾸어 말하면, 통로(115)의 내부에는, 스크루 본체(37)를 구성하는 다른 요소는 일절 존재하지 않는다. 또한, 벽면(116)은 스크루 본체(37)가 회전하였을 때, 축선(O1)을 중심으로 자전하는 일 없이 축선(O1)의 주위를 공전한다.

도 18, 도 19, 도 26에 도시한 바와 같이, 각 통로(115)는, 입구(117), 출구(118), 입구(117)와 출구(118) 사이를 연통하는 통로 본체(119)를 갖고 있다. 입구(117) 및 출구(118)는, 순환부(103)를 구성하는 통체(39)의 외주면에 개구되어 있다. 도면에는, 통로(115)의 일례가 도시되어 있다. 당해 통로(115)에 있어서, 통로 본체(119)는, 제1 플라이트(110)가 형성된 통체(39)에 설치되고, 입구(117) 및 출구(118)는 당해 통체(39)의 외주면에 개구되어 있다. 입구(117) 및 출구(118)의 개구 위치는, 당해 통체(39)의 외주면의 범위 내에서 자유롭게 설정할 수 있다.

통로 본체(119)는, 스크루 본체(37)의 축 방향을 따라, 도중에서 분기되는 일 없이, 일직선상으로 연장되어 있다. 일례로서 도면에는, 통로 본체(119)가 축선(O1)과 평행하게 연장되어 있는 상태가 도시되어 있다. 통로 본체(119)의 양측은, 축 방향으로 폐색되어 있다.

입구(117)는, 통로 본체(119)의 일방측, 즉, 스크루 본체(37)의 선단부 부근의 부분에 설치되어 있다. 이 경우, 입구(117)는, 통로 본체(119)의 일방측의 단부면으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 되고, 혹은 통로 본체(119)의 일방측의 단부면 부근의 부분, 즉, 단부면의 앞쪽의 부분으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 된다. 또한, 입구(117)의 개구 방향은, 축선(O1)에 직교하는 방향에 한정되지 않고, 축선(O1)을 교차하는 방향이어도 된다. 이 경우, 통로 본체(119)의 일방측으로부터 복수 방향으로 개구되고, 이에 의해, 복수의 입구(117)를 설치하도록 해도 된다.

출구(118)는, 통로 본체(119)의 타방측(일방측과는 반대측), 즉, 스크루 본체(37)의 기단부 부근의 부분에 설치되어 있다. 이 경우, 출구(118)는, 통로 본체(119)의 타방측의 단부면으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 되고, 혹은 통로 본체(119)의 타방측의 단부면 부근의 부분, 즉, 단부면의 앞쪽의 부분으로부터 스크루 본체(37)의 외주면에 개구시키도록 해도 된다. 또한, 출구(118)의 개구 방향은, 축선(O1)에 직교하는 방향에 한정되지 않고, 축선(O1)을 교차하는 방향이어도 된다. 이 경우, 통로 본체(119)의 일방측으로부터 복수 방향으로 개구되고, 이에 의해, 복수의 출구(118)를 설치하도록 해도 된다.

이들 입구(117)와 출구(118) 사이를 연결하는 통로 본체(119)는, 각각의 순환부(103)에 있어서, 제1 플라이트(110)가 형성된 통체(39)에 걸치는 길이를 갖고 있다. 이 경우, 통로 본체(119)의 구경은, 입구(117) 및 출구(118)의 구경보다 작게 설정해도 되고, 동일한 구경으로 설정해도 된다. 어느 경우라도, 당해 통로 본체(119)의 구경에 의해 규정되는 통로 단면적은, 상기한 원환형의 반송로(53)의 직경 방향을 따르는 원환 단면적보다 훨씬 작게 설정되어 있다.

본 실시 형태에 있어서, 플라이트(105, 107, 110, 111, 112)가 형성된 복수의 통체(39)를 회전축(38)으로부터 제거하여 스크루(21)를 분해하였을 때, 적어도 플라이트(105, 107, 110, 111, 112)의 일부가 형성된 통체(39)는, 상기한 스크루 엘리먼트라고 바꾸어 말할 수 있다.

그렇게 하면, 스크루(21)의 스크루 본체(37)는, 회전축(38)의 외주 상에 스크루 엘리먼트로서의 복수의 통체(39)를 순차 배치함으로써 구성할 수 있다. 이로 인해, 예를 들어 원료의 혼련 정도에 따라서 반송부(101) 및 장벽부(102)의 교환이나 재조립이 가능한 동시에, 교환·재조립 시의 작업을 용이하게 행하는 것이 가능해진다.

또한, 복수의 통체(39)를 제2 축부(41)의 축 방향으로 체결하여 인접하는 통체(39)의 단부면을 서로 밀착시킴으로써, 통로(115)의 통로 본체(119)가 형성되고, 당해 통로 본체(119)를 통해 통로(115)의 입구(117)로부터 출구(118)까지가 일체적으로 연통된다. 이로 인해, 스크루 본체(37)에 통로(115)를 형성하는 데 있어서는, 스크루 본체(37)의 전체 길이에 비해 길이가 대폭 짧은 개개의 통체(39)에 가공을 실시하면 된다. 따라서, 통로(115)를 형성할 때의 작업성 및 취급이 용이해진다.

또한, 도 22 및 도 23에 도시한 바와 같이, 제1 플라이트(110)가 형성된 통체(39)는, 통로(115)의 통로 본체(119)를 분단하도록 2분할되어 있다. 한쪽의 통체(39t)에 있어서, 분할면(39a)으로부터 축 방향으로 천공된 가로 구멍이 출구(118)에 연통되어 있다. 다른 쪽의 통체(39p)에 있어서, 분할면(39b)으로부터 축 방향으로 천공된 가로 구멍이 입구(117)에 연통되어 있다. 이러한 구성에 있어서, 분할면(39a, 39b)끼리를 접촉시킴으로써, 양측이 통체(39)의 외주면에 개구된 일련의 통로(115)가 구성되어 있다.

또한, 다른 통로(115)로서는, 예를 들어 도 24에 도시한 바와 같이, 제1 플라이트(110)의 통체(39)를 축 방향으로 관통하여 형성해도 된다. 이 경우, 통로(115)의 입구(117) 및 출구(118)는, 통체(39)의 축 방향의 양단부면을 일부 오목 형상으로 절결한 입구 홈(120) 및 출구 홈(121)의 내면에 개구되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 통체(39)를 분할하지 않아도, 당해 통체(39)에 가로 구멍을 관통시키는 것만으로, 일련의 통로(115)를 구성할 수 있다.

제2 압출기(3)에 공급된 원료는, 도 25에 화살표 D로 나타낸 바와 같이, 스크루 본체(37)의 기단부 측에 위치된 반송부(101)의 외주면에 투입된다. 이때, 스크루 본체(37)의 기단부로부터 보아 스크루(21)가 반시계 방향으로 좌회전하면, 반송부(101)의 플라이트(105)는, 당해 원료를, 도 25의 실선 화살표로 나타낸 바와 같이, 스크루 본체(37)의 선단부를 향해 연속적으로 반송한다.

이후, 순환부(103)에 도달한 원료는, 당해 순환부(103)의 제1 내지 제3 플라이트(110, 111, 112)에 의해, 도 25 및 도 26에 실선의 화살표로 나타낸 바와 같이, 또한 스크루 본체(37)의 선단부의 방향으로 연속적으로 반송된다.

이 동안, 반송로(53)를 따라 선회하는 플라이트(105, 110, 111, 112)와 실린더부(33)의 내주면 사이의 속도 차에 의해 발생하는 전단 작용이 원료에 부여됨과 함께, 플라이트(105, 110, 111, 112)의 미묘한 비틀림 상태에 의해 원료가 교반된다. 이 결과, 원료가 본격적으로 혼련되어, 원료의 고분자 성분의 분산화가 진행된다.

전단 작용을 받은 원료는, 반송로(53)를 따라 순환부(103)와 장벽부(102) 사이의 경계에 도달한다. 바꾸어 말하면, 당해 원료는, 반송 방향의 하류측에 배치된 제1 플라이트(110)에 의해, 순환부(103)와 장벽부(102) 사이의 경계로 반송된다. 한편, 장벽부(102)의 플라이트(107)는, 스크루(21)가 좌회전하였을 때, 원료를 스크루 본체(37)의 선단부로부터 기단부를 향해 반송한다.

이 결과, 제1 플라이트(110)에 의해 반송된 원료는, 플라이트(107)에 의해 막힌다. 바꾸어 말하면, 장벽부(102)의 플라이트(107)는, 스크루(21)가 좌회전하였을 때, 제1 플라이트(110)에 의해 반송된 원료의 유동을 제한한다.

이때, 순환부(103)와 장벽부(102)의 경계에서 원료의 압력이 높아진다. 구체적으로 설명하면 도 26에는, 반송로(53) 중 통로(115)에 대응한 개소의 원료 충만율이 그라데이션으로 나타나 있다. 즉, 당해 반송로(53)에 있어서, 색조가 짙어질수록 원료의 충만율이 높게 되어 있다. 도 26으로부터 명백한 바와 같이, 통로(115)에 대응한 반송로(53)에 있어서, 장벽부(102)에 근접함에 따라서 원료의 충만율이 높게 되어 있고, 장벽부(102)의 바로 앞에서 원료의 충만율이 100％로 되어 있다.

이로 인해, 장벽부(102)의 바로 앞에서, 원료의 충만율이 100％로 되는 원료 체류부(R)가 형성된다. 원료 체류부(R)에서는, 원료의 유동이 막힘으로써, 당해 원료의 압력이 상승하고 있다. 압력이 상승한 원료는, 도 25 및 도 26에 파선의 화살표로 나타낸 바와 같이, 입구(117)로부터 통로 본체(119)에 연속적으로 유입되어, 당해 통로 본체(119) 내를, 스크루 본체(37)의 선단부로부터 기단부를 향해 연속적으로 유통한다. 이때, 통로 본체(119) 내에서의 원료의 흐름 방향은, 플라이트(105, 110, 111, 112)에 의해 보내지는 원료의 흐름 방향에 대해 역방향이 된다.

상기한 바와 같이, 통로 본체(119)의 구경에 의해 규정되는 통로 단면적은, 실린더부(33)의 직경 방향을 따르는 반송로(53)의 원환 단면적보다 훨씬 작다. 다른 관점에서 보면, 통로 본체(119)의 구경에 기초하는 확대 영역은, 원환 형상의 반송로(53)의 확대 영역보다 훨씬 작다. 이로 인해, 입구(117)로부터 통로 본체(119)로 유입될 때, 원료가 급격하게 감소함으로써 당해 원료에 신장 작용이 부여된다.

또한, 통로 단면적이 원환 단면적보다 충분히 작으므로, 원료 체류부(R)에 체류된 원료가 소멸되는 일은 없다. 즉, 원료 체류부(R)에 체류된 원료는, 그 일부가 연속적으로 입구(117)로 유입된다. 이 동안, 새로운 원료가, 제1 플라이트(110)에 의해, 장벽부(102)를 향해 반송된다. 이 결과, 원료 체류부(R)에 있어서의 장벽부(102)의 바로 앞의 충만율은, 항상 100％로 유지된다. 이때, 제1 플라이트(110)에 의한 원료의 반송량에 다소의 변동이 발생하였다고 해도, 그 변동 상태가, 원료 체류부(R)에 잔존하는 원료에 의해 흡수된다. 이에 의해, 원료를, 연속해서 안정적으로 통로(115)에 공급할 수 있다. 따라서, 당해 통로(115)에 있어서, 원료에 대해 도중에 끊기는 일 없이 연속적으로 신장 작용을 부여할 수 있다.

통로 본체(119)를 통과한 원료는, 도 26에 실선의 화살표로 나타낸 바와 같이, 출구(118)로부터 유출된다. 이에 의해, 당해 원료는, 순환부(103)의 외주면 상으로 연속적으로 귀환한다. 귀환한 원료는, 제1 플라이트(110)에 의해 스크루 본체(37)의 선단부 측에서 인접하는 장벽부(102)를 향해 연속적으로 반송되고, 이 반송 과정에서 다시 전단 작용을 받는다.

이 경우, 제2 플라이트(111)의 비틀림 피치를, 제1 플라이트(110)의 비틀림 피치보다 작게 설정함으로써, 제2 플라이트(111)가 형성된 부분에 역류 방지 기능을 갖게 할 수 있다. 이에 의해, 출구(118)로부터 순환부(103)로 귀환된 원료를 빠짐없이 장벽부(102)를 향해 반송할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 장벽부(102)를 향해 반송된 원료의 일부는, 다시 입구(117)로부터 통로(115)로 연속적으로 유도되어, 순환부(103)의 개소에서 일시적으로 순환을 반복한다. 장벽부(102)를 향해 반송된 나머지 원료는, 장벽부(102)의 플라이트(107)의 정상부와 실린더부(33)의 내주면 사이의 클리어런스를 통과하여 인접하는 순환부(103)에 연속적으로 유입된다.

복수의 장벽부(102) 및 복수의 순환부(103)는, 스크루 본체(37)의 축 방향을 따라 교대로 나열되어 있음과 함께, 순환부(103)의 제1 플라이트(110)에 대응한 위치에 설치된 통로(115)가 스크루 본체(37)의 축 방향으로 간격을 갖고 나열되어 있다. 이로 인해, 공급구(34)로부터 스크루 본체(37)에 공급된 원료는, 전단 작용 및 신장 작용을 교대로 반복하여 받으면서 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부의 방향으로 연속적으로 반송된다. 따라서, 원료의 혼련 정도가 강화되어, 원료의 고분자 성분의 분산화가 촉진된다.

그리고, 스크루 본체(37)의 선단부에 도달한 원료는, 충분히 혼련된 혼련물이 되어, 토출구(36a)로부터 제3 압출기(4)에 연속적으로 공급되고, 당해 혼련물에 포함되는 가스상 물질이나 그 밖의 휘발 성분이 혼련물로부터 연속적으로 제거된다.

이상, 제3 실시 형태에 의하면, 외관상의 연속 생산이 아니라, 혼련물의 완전 연속 생산이 가능해진다. 즉, 제1 압출기(2)에서 예비적으로 혼련된 수지가 도중에 끊기는 일 없이 제2 압출기(3)에 계속 공급되므로, 제1 압출기(2)의 내부에서 수지의 흐름이 일시적으로 정체되는 일은 없다. 이로 인해, 혼련된 수지가 제1 압출기(2)의 내부에 정체됨으로써 발생하는 수지의 온도 변화, 점도 변화 혹은 상 변화를 방지할 수 있다. 이 결과, 항상 품질이 균일한 원료를, 제1 압출기(2)로부터 제2 압출기(3)로 공급할 수 있다.

또한, 제3 실시 형태에 의하면, 통로(115)가 형성된 순환부(103)에 의해, 원료에 대해 전단 작용과 신장 작용을 교대로 수회 부여할 수 있다. 이 경우, 순환부(103)를 축 방향을 따라 복수 배치함으로써, 원료에 대한 전단 작용과 신장 작용의 부여 횟수를 더욱 증가시킬 수 있다.

또한, 제3 실시 형태에 의하면, 원료에 신장 작용을 부여하는 통로(115)는, 스크루 본체(37)의 회전 중심이 되는 축선(O1)으로부터 편심된 위치에서, 스크루 본체(37)의 축 방향으로 연장되어 있다. 따라서, 통로(115)는, 축선(O1)의 주위를 공전한다. 바꾸어 말하면, 통로(115)를 규정하는 통 형상의 벽면(116)은, 축선(O1)을 중심으로 자전하는 일 없이 축선(O1)의 주위를 공전한다.

이로 인해, 원료가 통로(115)를 통과할 때, 원료가 통로(115)의 내부에서 활발하게 교반되는 일은 없다. 이에 의해, 통로(115)를 통과하는 원료가 전단 작용을 받기 어려워지고, 통로(115)를 통과하여 순환부(103)의 외주면으로 귀환하는 원료가 받는 것은, 주로 신장 작용이 된다. 따라서, 제3 실시 형태의 스크루(21)에 있어서도, 원료에 전단 작용을 부여하는 개소 및 원료에 신장 작용을 부여하는 개소를 명확하게 정할 수 있다.

시험 시에, 스크루 유효 길이(L/D) 50에 대한 혼련부(12)의 유효 길이(L/D)를 7.9로 설정한 제1 압출기(2)에 폴리카르보네이트 수지(PC), 및 폴리메타크릴산메틸 수지(PMMA)의 2종류의 재료를 공급하고, 예비적으로 혼련함으로써 용융 상태의 재료를 생성하였다. 그리고, 그 용융 상태의 재료를, 제2 압출기(3)의 원료로서, 제1 압출기(2)로부터 제2 압출기(3)에 연속적으로 공급하였다.

당해 시험에 있어서, 스크루(21)를, 상기한 순환부(103)를 축 방향을 따라 3개소 배치시킴과 함께, 각 통로(115)에 원료를 통과시키도록 구성한다. 그리고, 스크루(21)의 사양을 다음과 같이 설정한다. 즉, 스크루 직경을 36㎜, 스크루 유효 길이(L/D)를 16.7, 스크루 회전수를 2500rpm, 원료 공급량을 10.0kg/h, 배럴 설정 온도를 240℃로 각각 설정한다.

또한, 본 실시 형태에 관한 스크루(21)에서는, 순환부(103)(제1 내지 제3 플라이트(110, 111, 112)가 형성된 부분)와, 제1 플라이트(110)의 부분에 설치된 통로(115)를 하나의 유닛으로 한 경우, 당해 유닛이 일정한 규칙성을 갖고 축 방향(스크루(21)의 길이 방향)을 따라 설치되어 있다.

이 하나의 유닛은, 원료를 혼련하기 위한 최소 단위로서, 축 방향을 따라 일정한 길이를 갖는 「스크루 요소」로 파악할 수 있다. 본 실시 형태에 관한 스크루(21)에 있어서는, 이러한 「스크루 요소」와 장벽부(102)가 교대로 나열되어 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 「스크루 요소」는, 장벽부(102)를 통해 등간격으로 배치되어 있다.

이에 의해, 각 「스크루 요소」마다 발생하는 각종 상태, 예를 들어 "압력 상승"이나, 그것에 수반되는 "온도 상승" 등도, 스크루(21)의 축 방향을 따라 등간격으로 나타난다. "압력 상승"에 대해서는, 예를 들어 제1 내지 제3 플라이트(110, 111, 112)에 의해 반송된 원료가 장벽부(102)에 의해 막힌 부분(원료 체류부(R))에서 현저하게 나타나고, 당해 "원료 체류부(R)"의 위치가, 스크루(21)의 축 방향을 따라 등간격으로 나타난다.

또한, 각 「스크루 요소」에는, 원료에 대해 전단 작용을 부여하는 부분(제1 내지 제3 플라이트(110, 111, 112)가 형성된 부분)과, 원료에 대해 신장 작용을 부여하는 부분(통로(115))이 포함되고, 이들 부분도, 스크루(21)의 축 방향을 따라 등간격으로 구성된다.

도면에는 일례로서, 배럴 블록(31b)의 길이를, 「스크루 요소」의 길이의 등 배로 설정한 스크루(21)의 구성이 도시되어 있다. 즉, 하나의 배럴 블록(31b)의 길이의 범위 내에, 상기한 「스크루 요소」 중 하나가 대응되어 있다. 구체적으로는, 하나의 배럴 블록(31b)의 길이는, 하나의 「스크루 요소」에 있어서, 상기한 제1 내지 제3 플라이트(110, 111, 112)가 형성된 부분, 및 장벽부(102)의 플라이트(107)가 형성된 부분 둘 다 포함되는 범위로 설정되어 있다.

예를 들어, 제1 내지 제3 플라이트(110, 111, 112)(순환부(103))에 의해 반송된 원료가 장벽부(102)에 의해 막힌 상태를 상정하면, 이때, 순환부(103)와 장벽부(102)의 경계에서는, "원료 체류(R)"라고 칭하는 상태가 나타난다. 또한, 순환부(103)와 장벽부(102)의 경계에서는, 원료의 압력이 높아짐으로써, "압력 상승" 내지 "온도 상승"이라고 칭하는 상태가 나타난다.

도면에는 일례로서, 통로(115)의 입구(117)에 대향하도록 온도 센서(204) 및 압력 센서(205)가 배치되고, 또한 통로(115)의 입구(117) 및 출구(118)가 포함되는 범위에 대향하도록 히터(200) 및 냉매 통로(35)가 배치된 배럴 블록(31b)이 도시되어 있지만, 이것은 어디까지나 일례이며, 각 「스크루 요소」의 범위 내에서 자유롭게 배치할 수 있다.

[제4 실시 형태]

도 27은, 제4 실시 형태를 개시하고 있다. 상기한 제1 실시 형태에서는, 제1 압출기(처리기)(2)를, 2축 혼련기로서 구성한 경우에 대해 설명하였지만, 이 대신에, 제4 실시 형태에서는, 제1 압출기(2)를 단축 압출기로서 구성한 경우를 상정한다.

도 27에 도시한 바와 같이, 제4 실시 형태에 관한 제1 압출기(2)에 있어서, 배럴(6)은 단축의 스크루(7)를 회전 가능하게 수용하는 실린더부(8)를 구비하고 있다. 배럴(6)에는, 상기한 제1 실시 형태와 마찬가지로, 예를 들어 펠릿화된 재료를 실린더부(8) 내에 공급 가능한 공급구(9)와, 당해 수지를 용융하기 위한 히터(도시 생략)와, 용융된 수지를 토출 가능한 토출구(6a)가 설치되어 있다.

스크루(7)는, 축선(O2)을 중심으로 회전 가능하며, 그 외주면에는, 나선 형상으로 비틀어진 플라이트(122)가 형성되어 있다. 플라이트(122)는, 공급구(9)로부터 공급된 수지를 토출구(6a)를 향해 연속적으로 반송하도록 구성되어 있다. 이로 인해, 플라이트(122)는 공급구(9) 측으로부터 본 경우의 스크루(7)의 회전 방향과는 역방향으로 비틀어져 있다. 도면에는 일례로서, 스크루(7)를 좌회전시켜 수지를 반송하는 경우의 플라이트(122)가 도시되어 있다. 이 경우, 플라이트(122)의 비틀림 방향은, 오른나사와 동일하게 시계 방향으로 설정되어 있다.

또한, 스크루(7)의 외주면에는, 공급구(9) 측으로부터 토출구(6a)를 향해 차례로, 공급부(P1), 압축부(P2), 반송부(P3)가 연속적으로 구성되어 있다. 공급부(P1)는, 원기둥 형상을 갖고, 그 외주면(7-P1)과 실린더부(8)의 간극은 넓게 설정되어 있다. 반송부(P3)는, 원기둥 형상을 갖고, 그 외주면(7-P3)과 실린더부(8)의 간극은 좁게 설정되어 있다. 바꾸어 말하면, 반송부(P3)에 있어서, 외주면(7-P3)과 실린더부(8)의 간극을 좁힘으로써, 플라이트(122)의 높이가 낮게 설정되어 있다. 이에 의해, 토출구(6a)에 있어서의 토출 안정성의 향상이 도모되어 있다. 압축부(P2)는, 공급부(P1)로부터 반송부(P3)를 향해 끝이 넓어지는 형상을 갖고, 그 외주면(7-P2)과 실린더부(8)의 간극은, 공급부(P1)로부터 반송부(P3)를 향해 연속적으로 좁아지도록 설정되어 있다.

여기서, 스크루(7)를 좌회전시킨 상태에 있어서, 공급구(9)로부터 실린더부(8)로 공급된 펠릿상의 수지는, 플라이트(122)에 의해, 공급부(P1)로부터 압축부(P2), 반송부(P3)의 순으로 반송된 후, 토출구(6a)로부터 토출된다. 공급부(P1)에 있어서, 수지는, 그 온도가 낮고 고체 상태이다. 압축부(P2)에 있어서, 수지는, 주로, 히터에 의해 가열되면서, 연속적으로 좁아진 간극으로부터의 압축을 받는다. 반송부(P3)에 있어서, 수지는, 용융되어 혼합된 원료를 구성한다. 그리고, 배럴(6)의 토출구(6a)로부터 토출된 원료는, 도 1에 화살표 A로 나타낸 바와 같이, 제2 압출기(3)에 연속적으로 공급된다.

이상, 제4 실시 형태에 의하면, 제1 압출기(2)를 단축 압출기로 한 경우라도, 상기한 제1 실시 형태에 관한 2축 혼련기의 경우와 마찬가지로, 제2 압출기(3)에 의한 혼련 처리에 최적인 점도의 원료를 생성할 수 있다. 이에 의해, 제2 압출기(3)의 부담을 경감시킬 수 있다.

예를 들어, 이미 예비적인 혼련이 된 재료, 즉, 수지에 필러(첨가물)가 혼입되어 펠릿화된 재료에 대해 전단 작용과 신장 작용을 교대로 부여하는 경우를 상정하면, 단축 압출기를 사용함으로써 첨가물의 물성 열화나 섬유의 절단을 발생시키는 일 없이, 당해 재료를 혼련할 수 있다.

또한, 원료에 첨가제를 첨가하는 경우, 당해 첨가제를 제1 압출기(2) 또는 제2 압출기(3)에 투입하면, 제2 압출기(3)에서의 고속 회전에 의해, 첨가제의 물성 열화나 분해가 발생할 가능성이 있다. 이 경우, 제3 압출기(4)를 2축 압출기로 함으로써, 탈기 뿐만 아니라, 첨가제의 원료에의 혼입(혼련)도 가능해진다.

[제5 실시 형태]

도 28은, 제5 실시 형태를 개시하고 있다. 제5 실시 형태는, 원료에 신장 작용을 부여하기 위한 구성이 제1 실시 형태와 상이하다. 그 이외의 스크루(21)의 구성은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

도 28에 도시한 바와 같이, 통체(39)의 내주면에 한 쌍의 홈(131a, 131b)이 형성되어 있다. 홈(131a, 131b)은, 스크루 본체(37)의 축 방향으로 연장됨과 함께, 스크루 본체(37)의 직경 방향으로 서로 이격되어 있다. 또한, 홈(131a, 131b)은, 통체(39)의 내주면에 개구되어 있다.

홈(131a, 131b)의 개구 단부는, 통체(39)를 회전축(38)의 제2 축부(41) 상에 삽입하였을 때, 제2 축부(41)의 외주면에 의해 폐색되어 있다. 그로 인해, 홈(131a, 131b)은, 제2 축부(41)의 외주면과 협동하여 원료에 신장 작용을 부여하는 통로(132)를 규정하고 있다. 본 실시 형태에서는, 통로(132)는 회전축(38)과 통체(39) 사이의 경계 부분에 위치되어 있다.

제5 실시 형태에 의하면, 통로(132)는 스크루 본체(37)의 내부에서 회전축(38)의 축선(O1)에 대해 편심된 위치에 설치되어 있다. 따라서, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 통로(132)는 축선(O1)으로부터 벗어나 있어, 스크루 본체(37)가 회전하였을 때, 축선(O1)의 주위를 공전하도록 되어 있다.

제5 실시 형태에서는, 통체(39)를 회전축(38)의 제2 축부(41) 상에 삽입하였을 때, 스크루 본체(37)의 내부에 통로(132)가 형성된다. 통로(132)를 규정하는 홈(131a, 131b)은, 통체(39)의 내주면에 개구되어 있으므로, 홈(131a, 131b)을 형성하는 작업을 용이하게 행할 수 있다.

따라서, 예를 들어 통로(132)의 단면 형상을 변경할 필요가 발생하였을 때에도 용이하게 대응하는 것이 가능해진다.

[제6 실시 형태]

도 29는, 제6 실시 형태를 개시하고 있다. 제6 실시 형태는, 원료에 신장 작용을 부여하기 위한 구성이 제5 실시 형태와 상이하다. 그 이외의 스크루(21)의 구성은, 제5 실시 형태와 마찬가지이다.

도 29에 도시한 바와 같이, 회전축(38)의 제2 축부(41)의 외주면에 한 쌍의 홈(141a, 141b)이 형성되어 있다. 홈(141a, 141b)은, 제2 축부(41)의 축 방향으로 연장됨과 함께, 제2 축부(41)의 직경 방향으로 서로 이격되어 있다. 또한, 홈(141a, 141b)은, 제2 축부(41)의 외주면에 개구되어 있다.

홈(141a, 141b)의 개구 단부는, 통체(39)를 회전축(38)의 제2 축부(41) 상에 삽입하였을 때, 통체(39)의 내주면에 의해 폐색되어 있다. 그로 인해, 홈(141a, 141b)은, 통체(39)의 내주면과 협동하여 원료에 신장 작용을 부여하는 통로(142)를 규정하고 있다. 본 실시 형태에서는, 통로(142)는 회전축(38)과 통체(39) 사이의 경계 부분에 위치되어 있다.

제6 실시 형태에 의하면, 통로(142)는, 스크루 본체(37)의 내부에서 회전축(38)의 축선(O1)에 대해 편심된 위치에 설치되어 있다. 따라서, 상기 제5 실시 형태와 마찬가지로, 통로(142)는 축선(O1)으로부터 벗어나 있어, 스크루 본체(37)가 회전하였을 때, 축선(O1)의 주위를 공전하도록 되어 있다.

제6 실시 형태에서는, 통체(39)를 회전축(38)의 제2 축부(41) 상에 삽입하였을 때, 스크루 본체(37)의 내부에 통로(142)가 형성된다. 통로(142)를 규정하는 홈(141a, 141b)은, 회전축(38)의 외주면에 개구되어 있으므로, 홈(141a, 141b)을 형성하는 작업을 용이하게 행할 수 있다.

따라서, 예를 들어 통로(142)의 단면 형상을 변경할 필요가 발생하였을 때에도 용이하게 대응하는 것이 가능해진다.

[제7 실시 형태]

도 30은, 제7 실시 형태를 개시하고 있다. 제7 실시 형태는, 원료에 신장 작용을 부여하기 위한 구성이 제1 실시 형태와 상이하다. 그 이외의 스크루(21)의 구성은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

도 30에 도시한 바와 같이, 제2 축부(41)의 외주면으로부터 돌출된 키(45a, 45b)의 선단부면에 오목부(151a, 151b)가 형성되어 있다. 오목부(151a, 151b)는, 제2 축부(41)의 축 방향을 따라 연장되어 있음과 함께, 키(45a, 45b)의 선단부면에 개구되어 있다. 오목부(151a, 151b)의 개구 단부는, 키(45a, 45b)를 통체(39)의 키 홈(49a, 49b)에 끼워 맞추었을 때, 키 홈(49a, 49b)의 내주면에 의해 폐색되어 있다.

그로 인해, 오목부(151a, 151b)는, 키 홈(49a, 49b)의 내주면과 협동하여 원료에 신장 작용을 부여하는 통로(152)를 규정하고 있다. 본 실시 형태에서는, 통로(152)는 키(45a, 45b)와 통체(39)의 경계 부분에 위치되어 있다.

제7 실시 형태에 의하면, 통로(152)는, 스크루 본체(37)의 내부에서 회전축(38)의 축선(O1)에 대해 편심된 위치에 설치되어 있다. 따라서, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 통로(152)는 축선(O1)으로부터 벗어나 있어, 스크루 본체(37)가 회전하였을 때, 축선(O1)의 주위를 공전하도록 되어 있다.

제7 실시 형태에서는, 회전축(38)의 키(45a, 45b)를 통체(39)의 키 홈(49a, 49b)에 끼워 맞추었을 때, 스크루 본체(37)의 내부에 통로(152)가 형성된다. 통로(152)를 규정하는 오목부(151a, 151b)는, 키(45a, 45b)의 선단부면에 개구되어 있으므로, 오목부(151a, 151b)를 형성하는 작업을 용이하게 행할 수 있다.

따라서, 예를 들어 통로(152)의 단면 형상을 변경할 필요가 발생하였을 때에도 용이하게 대응하는 것이 가능해진다.

제7 실시 형태에 있어서, 키 홈(49a, 49b)의 내주면에 제2 축부(41)의 축 방향으로 연장되는 다른 오목부를 형성하고, 당해 다른 오목부를 상기 오목부(151a, 151b)와 합치시킴으로써 상기 통로(152)를 규정하도록 해도 된다.

[제8 실시 형태]

도 31은, 제8 실시 형태를 개시하고 있다. 제8 실시 형태는, 스크루(21)의 구성 및 원료에 신장 작용을 부여하기 위한 구성이 제1 실시 형태와 상이하다.

도 31에 도시한 바와 같이, 스크루(21)는 중실의 스크루 본체(161)를 구비하고 있다. 스크루 본체(161)는, 곧은 1개의 축상 부재(162)로 구성되어 있다. 축상 부재(162)는, 그 중심부를 동축상으로 관통하는 축선(O1)을 가짐과 함께, 배럴(20)의 실린더부(33)에 동축상으로 수용되어 있다.

또한, 축상 부재(162)는 주위 방향으로 연속되는 외주면(162a)을 갖고, 당해 외주면(162a)이 배럴(20)의 실린더부(33)의 내주면과 대향하고 있다. 축상 부재(162)의 외주면(162a)에는, 원료를 반송하는 플라이트(도시하지 않음)가 형성되어 있다.

또한, 축상 부재(162)의 내부에 원료에 신장 작용을 부여하는 한 쌍의 통로(164)가 형성되어 있다. 통로(164)는, 축상 부재(162)의 축 방향으로 연장되어 있음과 함께, 축선(O1)을 사이에 두고 서로 평행하게 배치되어 있다. 이로 인해, 통로(164)는, 스크루 본체(161)의 내부에서 축상 부재(162)의 축선(O1)에 대해 편심된 위치에 설치되어 있다. 따라서, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 통로(164)는 축선(O1)으로부터 벗어나 있어, 스크루 본체(161)가 회전하였을 때, 축선(O1)의 주위를 공전하도록 되어 있다.

원료에 신장 작용을 부여하는 통로(164)는, 스크루 본체(161)가 1개의 막대 형상 부재(162)로 구성되는 경우라도, 스크루 본체(161)에 형성할 수 있다. 이로 인해, 스크루 본체는, 회전축과 통체를 조합한 구성에 특정되는 것은 아니다.

[그 밖의 실시 형태]

본 발명의 몇 가지의 실시 형태를 설명하였지만, 이들 실시 형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규 실시 형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다.

예를 들어, 원료에 신장 작용을 부여하는 통로는, 단면 형상이 원형인 구멍에 한정되지 않는다. 당해 통로는, 예를 들어 단면 형상이 타원형이나 다각형인 구멍으로 구성해도 되며, 통로의 단면 형상에 특별히 제약은 없다.

또한, 상기한 각 실시 형태에서는, 스크루 본체를 회전축(38)의 기단부 방향으로부터 보았을 때, 스크루(21)가 반시계 방향으로 좌회전하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이것에 제약되는 것은 아니다. 예를 들어, 스크루(21)는, 당해 스크루(21)의 기단부 측으로부터 보아 시계 방향으로 우회전시켜도 된다.

이 경우, 예를 들어 제1 실시 형태에 있어서, 스크루(21)의 반송부(54)가 갖는 플라이트(56)는, 스크루 본체(37)의 선단부로부터 기단부를 향해 원료를 반송하도록 오른나사와 마찬가지로 우측으로 비틀어져 있으면 된다. 마찬가지로, 장벽부(55)가 갖는 플라이트(57)는 스크루 본체(37)의 기단부로부터 선단부를 향해 원료를 반송하도록, 왼나사와 마찬가지로 좌측으로 비틀어져 있으면 된다.

또한, 스크루 본체의 장벽부는, 나선 형상으로 비틀어진 플라이트로 구성되는 것에 제약되지 않는다. 예를 들어, 장벽부는, 스크루 본체의 주위 방향으로 연속되는 외주면을 갖는 원환상의 대직경부로 구성해도 된다. 대직경부는, 스크루 본체의 축 방향을 따르는 폭을 가짐과 함께, 그 외주면에 오목부나 절결 등이 존재하지 않는 매끄러운 원환상으로 하는 것이 바람직하다.

그와 함께, 제2 압출기(3)로부터 압출된 혼련물에 포함되는 가스 성분을 제거하는 제3 압출기(4)는 단축 압출기에 특정되는 것은 아니며, 2축 압출기를 사용해도 된다. 제3 압출기(4)를 2축 압출기로서 구성하는 경우, 도 4에 도시된 벤트 스크루(23)를 2개 병렬시킴과 함께, 양쪽의 플라이트(29)를 그 위상이 90° 어긋난 상태에서 서로 맞물리게 하면 된다. 2개의 스크루(23)를 동일 방향으로 회전시킴으로써, 혼련물의 표면 갱신을 촉진시킬 수 있으므로, 당해 혼련물에 포함되는 가스 성분의 흡인·제거 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 가스 성분이 흡인·제거된 혼련물은, 헤드부(27)의 토출구(28)로부터 고전단 가공 장치(1)의 외부로 연속적으로 토출된다.

본 발명에 관한 연속식 고전단 가공 장치는, 적어도 원료를 예비적으로 혼련하는 제1 압출기 및 원료를 본격적으로 혼련하는 제2 압출기를 구비하고 있으면 되고, 가스상 물질이나 휘발 성분을 제거하는 제3 압출기는 생략해도 된다. 제3 압출기를 생략하는 경우, 제2 압출기의 중간부에 가스상 물질이나 휘발 성분을 혼련 과정에 있는 원료로부터 제거하는 적어도 하나의 벤트구를 형성하면 된다.

또한, 제1 압출기(처리기)(2)로서는, 상기한 2축 혼련기(도 2 및 도 3 참조)나 단축 압출기(도 27 참조)에 한정되지 않고, 예를 들어 다축 스크루 압출기, 밴버리 믹서, 니더, 오픈 롤 등의 각종의 혼련기를 사용할 수 있다.

2 : 제1 압출기(처리기)
3 : 제2 압출기
4 : 제3 압출기(탈포기)
20 : 배럴
21 : 스크루
31a, 31b, 31c : 배럴 블록
33 : 실린더부
34 : 공급구
36a : 토출구
37, 161 : 스크루 본체
54, 81, 101 : 반송부
60, 88, 115, 132, 142, 152, 164 : 통로
O1, O2 : 축선

Claims

원료를 혼련하기 위한 스크루 요소가 설치된 압출기용 스크루와,
상기 스크루가 회전 가능하게 삽입 관통된 실린더부를 갖는 배럴을 구비하고,
상기 스크루 요소는, 일정한 규칙성을 갖고 상기 스크루의 길이 방향을 따라 복수 설치되어 있음과 함께,
상기 배럴은, 블록화된 복수의 배럴 블록을 서로 조합하여 일체화되어 있고,
상기 복수의 배럴 블록은, 각각, 상기 스크루의 길이 방향을 따른 상기 스크루 요소의 길이에 대응시켜 구성되어 있는, 압출기.
제1항에 있어서,
상기 스크루 요소가 상기 스크루의 길이 방향을 따라 규칙적으로 배열되었을 때, 그 배열된 상기 스크루 요소의 개수에 기초하여 상기 배럴 블록을 조합함으로써, 상기 배럴의 길이를 변경 가능한, 압출기.
제1항에 있어서,
상기 스크루 요소에는, 원료에 대해, 전단 작용을 부여하는 부분과, 신장 작용을 부여하는 부분이 포함되고, 이들 부분이, 상기 스크루의 길이 방향을 따라 일정한 규칙성을 갖고 설치되어 있는, 압출기.
제1항에 있어서,
상기 스크루를 회전시켜 원료를 혼련할 때, 상기 스크루 요소마다 발생하는 각종 상태는, 상기 복수의 배럴 블록 각각에 있어서, 상기 스크루의 길이 방향을 따른 특정 위치에 규정되는, 압출기.
제1항에 있어서,
상기 스크루 요소마다 발생하는 각종 상태에는, 원료를 혼련할 때에 발생하는 압력 변화, 온도 변화가 포함되는, 압출기.
제1항에 있어서,
상기 복수의 배럴 블록은 각각, 상기 특정 위치에, 상기 스크루 요소마다 발생하는 각종 상태를 측정하기 위한 측정 소자를 설치 가능하게 구성되어 있는, 압출기.
제1항에 있어서,
상기 스크루의 길이 방향을 따른 상기 배럴 블록의 길이는, 상기 스크루의 길이 방향을 따른 상기 스크루 요소의 길이의 정수배로 설정되어 있는, 압출기.
제1항에 있어서,
상기 스크루의 길이 방향을 따른 상기 배럴 블록의 길이는, 상기 스크루의 길이 방향을 따른 상기 스크루 요소의 길이의 정수분의 1배로 설정되어 있는, 압출기.
제1항에 있어서,
상기 스크루의 길이 방향을 따른 상기 배럴 블록의 길이는, 상기 스크루의 길이 방향을 따른 상기 스크루 요소의 길이의 등배로 설정되어 있는, 압출기.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 압출기와,
상기 압출기에 원료를 공급하는 처리기를 갖는 혼련 장치이며,
상기 압출기용 스크루는,
원료의 반송 방향을 따른 직선상의 축선을 갖고, 당해 축선을 중심으로 회전하는 스크루 본체를 구비하고 있음과 함께,
상기 스크루 요소로서,
상기 스크루 본체의 회전에 수반하여, 원료를, 상기 스크루 본체의 주위 방향에 걸치는 외주면을 따라 축 방향으로 반송하는 반송부와,
상기 스크루 본체의 내부에 설치되고, 상기 반송부에 의해 반송된 원료가 유입됨과 함께, 당해 원료가 상기 스크루 본체의 축 방향으로 유통하는 통로를 구비하는, 혼련 장치.
제10항에 있어서,
상기 스크루 본체에는, 상기 스크루 요소로서,
상기 반송부에 의해 반송된 원료의 반송을 제한하는 장벽부가 구비되고,
상기 통로에는, 상기 장벽부에 의해 반송이 제한됨으로써 압력이 높아진 원료가 유입되는, 혼련 장치.
제10항에 있어서,
상기 압출기로부터 토출된 혼련물에 포함되는 가스 성분을 흡인·제거하는 탈포기를 갖고,
상기 탈포기는,
상기 압출기로부터 토출된 혼련물을 반송하는 벤트 스크루와,
상기 벤트 스크루를 회전 가능하게 수용하는 실린더부를 갖는 배럴과,
상기 실린더부 내를 부압으로 배기하기 위한 진공 펌프를 구비하고 있는, 혼련 장치.