WO2012165469A1 - 材料混練装置及び材料混練方法 - Google Patents

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kneading
blade
screw
kneaded
cylinder
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学 池谷
石川　誠
玲生 藤田
誠二 高本
茂樹 井上
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株式会社日本製鋼所
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Definitions

  • the present invention relates to a material kneading apparatus and a material kneading method for continuously kneading materials to be kneaded such as plastic using a screw mechanism.
  • a twin screw extruder is known as a material kneading apparatus for continuously kneading a material to be kneaded such as plastic.
  • the biaxial screw extruder has a cylindrical cylinder and two parallel screws inserted into the cylinder so as to be parallel to the axial direction of the cylinder.
  • Each screw is rotatably supported at both upstream and downstream ends of the cylinder, and a kneading blade for feeding the material to be kneaded is formed in a spiral shape.
  • a motor is connected to the upstream end of each screw via a speed reducer. The kneading blades rotate as each screw rotates by the motor. By this rotation, the material to be kneaded charged into the cylinder is fed from the upstream side to the downstream side, kneaded, and sent to the subsequent granulator.
  • the twin screw extruder is composed of a transport section, a melt kneading section, a devolatilization section, and a discharge section from the upstream side to the downstream side.
  • the melt-kneading part is a kneading element in which a feed blade that is a kneading blade for feeding the material to be kneaded downstream is formed on the screw, and a kneading blade that is provided on the downstream side of the kneading element and returns the material to be kneaded to the upstream side.
  • a certain return blade has a kneading element formed in the screw.
  • the twin screw extruder drives the motor based on the input from the operator.
  • the twin-screw extruder rotates the kneading blades provided in each screw in different directions by rotating the screws in different directions.
  • the transport unit the material to be kneaded charged into the cylinder is sent out from the material charging port provided in the cylinder to the melt-kneading unit.
  • the melt-kneading part the material to be kneaded sent out from the transport part is kneaded and melted by the rotating feed blade and the return blade and sent out to the devolatilization part.
  • the gas generated when the material to be kneaded is melted and melted is discharged from the vent port provided in the cylinder, so-called gas devolatilization is performed, and the material to be kneaded and melted (hereinafter referred to as the material to be kneaded) , Referred to as a molten material).
  • the molten material is discharged from a material discharge port provided in the cylinder.
  • the conventional twin screw extruder completely melts the material to be kneaded by retaining the material to be kneaded as much as possible in the melt kneading unit. Therefore, as the processing capacity of the material to be kneaded (for example, the production amount of the material to be kneaded per unit time: kg / h) decreases, the kneading energy given from the melt-kneading part to the material to be kneaded becomes excessive and the production cost is reduced. There is a problem that the increase or deterioration of the molten material occurs.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and increases the kneading energy accompanying a decrease in the processing capacity of the material to be kneaded, and a reduction in the kneading energy accompanying an increase in the processing capacity of the material to be kneaded. It is an object of the present invention to provide a material kneading apparatus and a material kneading method that can be relaxed.
  • the above object of the present invention is achieved by the following configurations. (1) a screw that is inserted into a cylinder into which material is charged and that is rotatably supported at both upstream and downstream ends of the cylinder, or at the upstream end; A first kneading blade having a plurality of first blades spirally formed on the screw and sending the material to the downstream side by rotation of the screw; The second kneading has a second blade that is spirally formed on the screw and returns the material sent to the downstream side by the first kneading blade to the upstream side by the rotation less than the number of the first blade.
  • a material kneading apparatus comprising wings.
  • a plurality of the second wings are formed on the screw, The downstream end of the third wing, which is one of the first wings, and the upstream start end of the second wing are engaged;
  • FIG. 1 is a simplified plan view showing a twin-screw extruder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a simplified side view showing the twin-screw extruder according to the embodiment of the present invention.
  • 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 2 showing the configuration of the twin screw extruder according to the embodiment of the present invention.
  • 4 is a cross-sectional view taken along arrows IV-IV in FIG. 3 showing the configuration of the twin screw extruder according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic view schematically showing the kneading element according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram schematically showing a kneading element different from the kneading element according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing the measurement results of Example 1 and Comparative Example 1.
  • FIG. 8 is a graph showing the measurement results of Example 2 and Comparative Example 2.
  • FIG. 1 is a simplified plan view showing a twin-screw extruder 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a simplified side view showing the twin-screw extruder 1 according to the embodiment of the present invention.
  • 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 2 showing the configuration of the twin-screw extruder 1 according to the embodiment of the present invention.
  • 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3 showing the configuration of the twin-screw extruder 1 according to the embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 is a simplified plan view showing a twin-screw extruder 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a simplified side view showing the twin-screw extruder 1 according to the embodiment of the present invention.
  • 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 2 showing the configuration of the twin-screw extruder 1 according to the
  • the biaxial screw extruder 1 has a cylindrical cylinder 2 in which a screw hole 21 serving as a flow path for the material to be kneaded is provided.
  • a material input port 22 through which the material to be kneaded is input, and a vent port 23 through which gas generated when the material to be mixed is melted are discharged from the cylinder 2 Is provided to communicate with the screw hole 21.
  • a material discharge port 24 for discharging the molten material is provided on the side surface of the cylinder 2 downstream of the vent port 23 so as to communicate with the screw hole 21.
  • the biaxial screw extruder 1 has a screw 3A and a screw 3B inserted through the screw hole 21 so as to be parallel to the axial direction of the cylinder 2, as shown in FIGS.
  • the screw 3 is rotatably supported by a bearing portion 4A and a bearing portion 4B provided at both ends of the cylinder 2 on the upstream side and the downstream side, respectively.
  • a transport blade 31 for transporting the material to be kneaded downstream is formed in a spiral shape with two blades except for a kneading element 521 described later.
  • a motor (not shown) is connected to the upstream end of the screw 3 via a speed reducer.
  • the screw 3 is rotated by the motor, the material to be kneaded charged into the cylinder 2 can be sent to the downstream side.
  • the screw 3A and the screw 3B are rotated in different directions, so that the spiral winding directions of the screw 3A and the screw 3B are different from each other.
  • the twin screw extruder 1 includes a transport unit 51, a melt kneading unit 52, a devolatilizing unit 53, a kneading unit 54, and a discharge unit 55 from the upstream side to the downstream side.
  • a transport unit 51 the charged material to be kneaded is sent out to the melt kneading unit 52 by the rotation of the screw 3.
  • the melt kneading unit 52 the material to be kneaded is kneaded and melted and sent to the devolatilizing unit 53.
  • the melt kneading section 52 has a kneading element 521 and a kneading element 522.
  • the material to be kneaded can be kneaded by the kneading element 521 and the kneading element 522. Details of the kneading element 521 and the kneading element 522 will be described later.
  • gas generated when the material to be kneaded is melted in the melt kneading unit 52 is devolatilized and discharged from the vent port 23, and the molten material from which gas has been devolatilized is supplied to the kneading unit 54. It is sent and kneaded again in the kneading section 54. Thereafter, the molten material is sent to the discharge unit 55, and the molten material is discharged from the material discharge port 24 in the discharge unit 55.
  • a kneading adjusting mechanism 6 is provided at an intermediate position in the longitudinal direction of the cylinder 2 (axial direction of the cylinder 2), that is, at a portion between the melt kneading section 52 and the devolatilizing section 53 so as to face the vertical position of the inner wall surface. Is provided.
  • the kneading adjusting mechanism 6 changes the flow passage area (cross-sectional area of the screw hole 21) through which the material to be kneaded passes by adjusting the opening degree.
  • the biaxial screw extruder 1 can adjust the filling rate and residence time of the material to be kneaded in the melt-kneading part 52 by adjusting the opening degree by using the kneading adjusting mechanism 6.
  • the kneading adjusting mechanism 6 is configured to rotate a gate bar whose portion inserted into the cylinder is processed with a diameter slightly larger than the outer diameter of the screw existing at that position, thereby reducing the gap with the outer diameter of the screw.
  • This is a rotary slot bar that adjusts the opening from the closed position to the fully open position with the same diameter as the cylinder inner diameter.
  • emitted from the material discharge port 24 by the discharge part 55 is sent to a granulation apparatus with the gear pump which is not shown in figure.
  • a foreign matter removing device (screen changer) is disposed between the gear pump and the granulating device.
  • other processing devices are arranged on the downstream side of the granulating device.
  • the kneading element 521 has a feed blade 32A and a feed blade 32B that spirally feed the material to be kneaded to the downstream side.
  • the kneading element 522 is located on the downstream side of the kneading element 521, and a return blade 33 for returning the material to be kneaded to the upstream side is formed in a spiral shape.
  • FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing the kneading element 521 and the kneading element 522 according to the embodiment of the present invention.
  • the kneading element 521 of the screw 3 has a total of four feed blades 32A and two feed blades 32B, and the kneading element 522 has two return blades 33. Yes. That is, the total number of blades (strips) of the feed blade 32A and feed blade 32B included in the kneading element 521 is greater than the number of return blades 33 included in the kneading element 522.
  • the kneading element 522 has the number of return blades 33 smaller than the total number of blades of the feed blade 32A and the feed blade 32B.
  • Both the kneading element 521 and the kneading element 522 have a length in the cylinder biaxial direction of 1.0D. D indicates the inner diameter of the cylinder 2.
  • the feed blade 32A is formed on the screw 3 so that the end of the blade (the downstream end of the feed blade 32A) overlaps the start end of the return blade 33 (the upstream end of the return blade 33), so-called end face alignment. .
  • the end of the feed blade 32A and the start of the return blade 33 are engaged.
  • Reference numeral 7 in FIG. 5 indicates this engaging portion.
  • a feed blade 32A and a feed blade 32B are continuously formed on the screw 3 so that the winding direction of the spiral differs from the engagement portion 7 as a boundary.
  • the feed blade 32 ⁇ / b> B is formed on the screw 3 so that the end of the blade does not coincide with the start surface of the return blade 33.
  • the end of the feed blade 32B and the start of the return blade 33 are spaced apart.
  • the material to be kneaded is filled in the kneading element 521, so that the feed blade 32A and the feed blade 32B contribute to the kneading of the material to be kneaded in the melt kneading unit 52.
  • the twin-screw extruder 1 is configured.
  • the twin screw extruder 1 drives the motor based on the input from the operator.
  • the biaxial screw extruder 1 rotates the transport blades 31 in different directions by rotating the screws 3A and 3B in different directions.
  • the material to be kneaded is charged into the cylinder 2 from the material charging port 22.
  • the transport unit 51 the material to be kneaded charged into the cylinder 2 is sent out to the melt-kneading unit 52 by the rotation described above.
  • the material to be kneaded is kneaded and melted by the rotating feed blade 32 ⁇ / b> A, the feed blade 32 ⁇ / b> B, and the return blade 33, and sent to the devolatilization unit 53.
  • This kneading and melting is performed by applying a high shearing force to the material to be kneaded by the inner wall surface of the cylinder 2, the feed blade 32A, the feed blade 32B, and the return blade 33.
  • the devolatilization unit 53 gas is devolatilized from the molten material, and the molten material is sent to the kneading unit 54 by the transport blade 31 that transports the molten material downstream.
  • the melted material is re-kneaded, sent to the discharge unit 55, and discharged from the material discharge port 24.
  • the end of the blade is separated from the start end of the return blade 33.
  • the full length of the material to be kneaded and the residence time in the melt-kneading part 52 can be reduced by the feeding blade 32B. Therefore, in the operation in which the processing capacity of the material to be kneaded is reduced, the kneading energy given from the melt kneading part 52 to the material to be kneaded can be reduced.
  • the material to be kneaded is also filled in the melt kneading unit 52.
  • the kneading energy given from the melt kneading part 52 to the material to be kneaded increases, so that the material to be kneaded can be completely melted even in an operation with an increased processing capacity.
  • the conveying ability of the feed blade 32B works, thereby reducing the kneading energy provided from the melt kneading section 52. be able to.
  • the kneading energy provided from the melt-kneading section 52 can be increased by the kneading ability of the feed blade 32B. Therefore, the kneading energy control range by the kneading adjusting mechanism 6 (kneading energy given to the material to be kneaded by adjusting the opening degree) can be expanded.
  • the twin screw extruder 1 is provided with a set of kneading elements 521 and kneading elements 522 in order of the kneading elements 521 and kneading elements 522 from the upstream side.
  • a plurality of kneading elements 521 and kneading elements 522 may be provided on the screw 3.
  • the non-meshing different direction type screw 3 is used, but the present invention is not limited to this, and the meshing type or A screw extruder of the same direction rotation type may be used. Further, the screw 3 may be supported at both ends of the upstream side and the downstream side, or may be supported only at the upstream side end.
  • the screw 3 has two transport blades 31, a feed blade 32A, a feed blade 32B, and a return blade 33, respectively.
  • the present invention is not limited to this. If at least one feed blade 32A and one feed blade 32B are formed, and the total number of blades of the feed blade 32A and the feed blade 32B is larger than the number of blades of the return blade 33, Good.
  • the vent port 23 is provided on the wall surface of the cylinder 2 in the devolatilization unit 53, but the present invention is not limited to this. Even if the vent port 23 is not provided, the kneading part 54 may not be formed in the screw 3.
  • Example 1 When the screw rotation speed is 280 rpm, the opening degree of the kneading adjustment mechanism 6 is set to be constant, the specific energy given in the melt kneading section 52 when the processing capacity is 210 kg / h, and the capacity limit (processing capacity limit) of the transport section 51 The specific energy given in the melt kneading part 52 was measured. The measurement results are shown in FIG.
  • the melt-kneading part 52 was able to reduce the specific energy at a low processing capacity and increase the specific energy at a high processing capacity compared to the melt-kneading part X. From this, according to the present Example 1, it has confirmed that the increase in the kneading
  • Example 2 The specific energy given in the melt-kneading part 52 was measured when the screw rotation speed was set to 400 rpm, the processing capacity was set to 300 kg / h, and the flow passage area was adjusted by the kneading adjustment mechanism 6. The measurement results are shown in FIG.
  • melt-kneading part 52 was able to expand the operating range using the kneading adjustment mechanism 6 by approximately 22% compared with the melt-kneading part X.
  • the material kneading apparatus described in the claims is, for example, the twin screw extruder 1 in the above-described embodiment.
  • the cylinder is, for example, the cylinder 2, and the screw is, for example, the screw 3.
  • the first kneading blade is, for example, the kneading element 521
  • the second kneading blade is, for example, the kneading element 522.
  • the first blade is, for example, the feed blade 32A and the feed blade 32B
  • the second blade is, for example, the return blade 33.
  • the third wing is, for example, a feed wing 32A
  • the fourth wing is, for example, a feed wing 32B.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and improved.
  • the material, shape, dimension, numerical value, form, number, arrangement location, and the like of each component in the above-described embodiment are arbitrary and are not limited as long as the present invention can be achieved.
  • a second blade (33) formed in a spiral on the screw (3) and returned to the upstream side by the first kneading blade (521) is returned to the upstream side by the rotation.
  • a material kneading apparatus (1) comprising: a second kneading blade (522) having a smaller number of blades.
  • a plurality of the second blades (33) are formed on the screw (3), The downstream end of the third wing (32A) which is one of the first wings (32A, 32B) and the upstream start end of the second wing (33) are engaged, The said [1] description that the said downstream end of the 4th wing
  • a screw (3) that is inserted into a cylinder (2) into which material is put and is rotatably supported at both upstream and downstream ends of the cylinder (2) or at the upstream end.
  • Rotate By a first kneading blade (521) having a plurality of first blades (32A, 32B) that are spirally formed on the screw (3) and feed the charged material to the downstream side by rotation of the screw (3).
  • the charged material is sent to the downstream side, and the material spirally formed on the screw (3) and sent to the downstream side by the first kneading blade (521) is sent to the upstream side by the rotation.
  • the present invention it is possible to mitigate the increase in kneading energy accompanying the decrease in the processing capacity of the material to be kneaded and the decrease in kneading energy accompanying the increase in the processing capacity of the material to be kneaded.

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Abstract

　内部に材料が投入されるシリンダ２に挿通され、シリンダ２における上流側及び下流側の両端部、あるいは上流側端部において回転可能に支持されるスクリュ３と、スクリュ３に螺旋状に形成されスクリュ３の回転により材料を下流側へ送る送り翼３２Ａ，３２Ｂを複数有する混練エレメント５２１と、スクリュ３に螺旋状に形成され混練エレメント５２１により下流側へ送られた材料を回転により上流側へ戻す戻し翼３３を送り翼３２Ａ，３２Ｂの翼数より少ない翼数有する混練エレメント５２２とを備えた。

Description

材料混練装置及び材料混練方法
　本発明は、スクリュ機構を用い、プラスチック等の被混練材料を連続混練する材料混練装置及び材料混練方法に関するものである。
　従来、プラスチック等の被混練材料を連続混練する材料混練装置として、例えば、二軸スクリュ押出機が知られている。
　二軸スクリュ押出機は、円筒状のシリンダと、当該シリンダの軸方向と平行するようにシリンダ内に挿通された互いに平行な２つのスクリュを有している。各スクリュは、シリンダにおける上流側及び下流側の両端にて回転可能に支持されており、被混練材料を送る混練翼が螺旋状に形成されている。各スクリュの上流側端部には、モータが減速機を介して連結されている。モータにより各スクリュが回転することで混練翼が回転する。この回転により、シリンダ内に投入された被混練材料が上流側から下流側へ送られるとともに混練され、後段の造粒装置に送り出される。
　二軸スクリュ押出機は、上流側から下流側にかけて、輸送部と、溶融混練部と、脱揮部と、排出部とで構成されている。溶融混練部は、被混練材料を下流側へ送る混練翼である送り翼がスクリュに形成された混練エレメントと、当該混練エレメントの下流側に設けられ、被混練材料を上流側へ戻す混練翼である戻し翼がスクリュに形成された混練エレメントとを有する。以下、二軸スクリュ押出機の動作について簡単に説明する。
　先ず、二軸スクリュ押出機は、作業者からの入力等に基づいて、モータを駆動させる。モータの駆動により、二軸スクリュ押出機は、各スクリュを互いに異方向に回転させることで各スクリュに設けられた混練翼を夫々異方向に回転させる。この回転により、輸送部では、シリンダに設けられた材料投入口からシリンダ内に投入された被混練材料が溶融混練部へ送り出される。溶融混練部では、輸送部から送り出された被混練材料は、回転する送り翼と戻し翼とにより混練溶融され、脱揮部へ送り出される。脱揮部では、被混練材料が混練溶融された際に生じるガス等がシリンダに設けられたベント口から排出される、所謂ガスの脱揮がなされるとともに、混練溶融された被混練材料（以後、溶融材料と称する）が排出部へ送り出される。次いで、排出部では、シリンダに設けられた材料排出口から溶融材料が排出される。
　なお、従来の技術として、下記特許文献等が知られている。
日本国特開平５－２２８９２１号公報 日本国特開２００１－００９８３０号公報
　従来の二軸スクリュ押出機は、上述したように溶融混練部において被混練材料を可能な限り滞留させることで被混練材料を完全溶融させている。そのため、被混練材料の処理能力（例えば、単位時間あたりの被混練材料の生産量：ｋｇ／ｈ）が減少するほど、溶融混練部から被混練材料へ与えられる混練エネルギーが過剰となり、生産コストの増加や溶融材料の劣化が発生する問題がある。その対策として、溶融混練部のシリンダ軸方向における長さを短縮することで、溶融混練部における被混練材料の充満長を短縮する方法がある。また、上記特許文献２において提案されているような、被混練材料を上流側に戻す戻し翼部のスクリュ回転方向との捩じれ角を、下流側に送る送り翼部のスクリュ回転方向との捩じれ角より大きくする等によって、溶融混練部における充満長及び被混練材料の滞留時間を短縮する方法がある。しかしながら、これらの方法を用いて、被混練材料の処理能力を増加させようとした場合（例えば、被混練材料を増量した場合）、充満長や滞留時間が短縮されているため、溶融混練部から与えられる混練エネルギーが不足してしまう問題がある。混練エネルギーが不足すると、被混練材料が完全溶融し難くなり、溶融材料の不良の増加等に繋がるため、結果的に処理能力が減少する。
　本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、被混練材料の処理能力の減少に伴う混練エネルギーの増加、及び、被混練材料の処理能力の増加に伴う混練エネルギーの減少を緩和することができる材料混練装置及び材料混練方法を提供することを目的とする。
　本発明の上記目的は、下記構成により達成される。
（１）　内部に材料が投入されるシリンダに挿通され、前記シリンダにおける上流側及び下流側の両端部、あるいは前記上流側端部において回転可能に支持されるスクリュと、
　前記スクリュに螺旋状に形成され前記材料を前記スクリュの回転により前記下流側へ送る複数の第１翼を有する第１混練翼と、
　前記スクリュに螺旋状に形成され前記第１混練翼により前記下流側へ送られた材料を前記回転により前記上流側へ戻す第２翼を前記第１翼の翼数より少ない翼数有する第２混練翼と
　を備える材料混練装置。
（２）　前記第２翼は前記スクリュに複数形成されており、
　前記第１翼のいずれかである第３翼の前記下流側終端と前記第２翼の前記上流側始端とが係合されており、
　前記第１翼のいずれかである第４翼の前記下流側終端と前記第２翼の前記上流側始端とが離間されている上記（１）記載の材料混練装置。
（３）　前記スクリュは、前記第１混練翼と前記第２混練翼との組を複数有する上記（１）または（２）記載の材料混練装置。
（４）　前記第１混練翼及び前記第２混練翼は、前記シリンダの軸方向における長さが同一である上記（１）記載の材料混練装置。
（５）　内部に材料が投入されるシリンダに挿通され、前記シリンダにおける上流側及び下流側の両端部、あるいは前記上流側端部において回転可能に支持されるスクリュを回転させ、
　前記スクリュに螺旋状に形成され前記投入された材料を前記スクリュの回転により前記下流側へ送る複数の第１翼を有する第１混練翼により、前記投入された材料を前記下流側へ送るとともに、前記スクリュに螺旋状に形成され前記第１混練翼により前記下流側へ送られた材料を前記回転により前記上流側へ戻す第２翼を前記第１翼の翼数より少ない翼数有する第２混練翼により、前記下流側へ送られた材料を前記上流側へ戻し、
　前記材料を混練する材料混練方法。
図１は、本発明の実施の形態に係る二軸スクリュ押出機を示す簡略平面図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る二軸スクリュ押出機を示す簡略側面図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る二軸スクリュ押出機の構成を示す図２のＩＩＩ－ＩＩＩ矢視断面図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る二軸スクリュ押出機の構成を示す図３のＩＶ－ＩＶ矢視断面図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る混練エレメントを模式的に示す模式図である。 図６は、本発明の実施の形態に係る混練エレメントとは異なる混練エレメントを模式的に示す模式図である。 図７は、実施例１及び比較例１の測定結果を示すグラフである。 図８は、実施例２及び比較例２の測定結果を示すグラフである。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
　図１は、本発明の実施の形態に係る二軸スクリュ押出機１を示す簡略平面図である。図２は、本発明の実施の形態に係る二軸スクリュ押出機１を示す簡略側面図である。図３は、本発明の実施の形態に係る二軸スクリュ押出機１の構成を示す図２のＩＩＩ－ＩＩＩ矢視断面図である。図４は、本発明の実施の形態に係る二軸スクリュ押出機１の構成を示す図３のＩＶ－ＩＶ矢視断面図である。図１から図４に示されるように、二軸スクリュ押出機１は、被混練材料の流路となるスクリュ穴２１が内部に設けられた円筒状のシリンダ２を有している。このシリンダ２上面には、上流側から下流側にかけて、被混練材料が投入される材料投入口２２と、被混練材料が溶融された際に生じるガス等をシリンダ２内から排出するベント口２３とがスクリュ穴２１と連通するよう設けられている。また、図２及び図３に示されるように、溶融材料を排出する材料排出口２４が、ベント口２３よりも下流側のシリンダ２側面にスクリュ穴２１と連通するよう設けられている。
　更に、二軸スクリュ押出機１は、図３及び図４に示されるように、シリンダ２の軸方向と平行するようにスクリュ穴２１に挿通されたスクリュ３Ａ及びスクリュ３Ｂを有している。以後、スクリュ３Ａ及びスクリュ３Ｂを区別せずスクリュを説明する際には、スクリュ３と述べる。スクリュ３は、シリンダ２における上流側及び下流側の両端にそれぞれ設けられた軸受部４Ａ及び軸受部４Ｂにより回転可能に支持されている。スクリュ３の外周には、被混練材料を下流側へ輸送する輸送翼３１が、後述する混練エレメント５２１を除き、螺旋状に２翼で形成されている。また、スクリュ３の上流側端部には、図示しないモータが減速機を介して連結されている。モータによりスクリュ３が回転することで、シリンダ２内に投入された被混練材料を下流側へ送り出すことができる。なお、本実施の形態においては、スクリュ３Ａ及びスクリュ３Ｂは互いに異方向に回転されるため、スクリュ３Ａとスクリュ３Ｂの螺旋の巻回方向が夫々異なるよう形成されている。
　また、二軸スクリュ押出機１は、図４に示されるように上流側から下流側にかけて、輸送部５１と、溶融混練部５２と、脱揮部５３と、混練部５４と、排出部５５とを有する。輸送部５１では、投入された被混練材料がスクリュ３の回転により溶融混練部５２へ送り出される。溶融混練部５２では、被混練材料が混練されるとともに溶融され脱揮部５３へ送り出される。この溶融混練部５２は、混練エレメント５２１及び混練エレメント５２２を有している。混練エレメント５２１及び混練エレメント５２２により被混練材料の混練を可能としている。混練エレメント５２１及び混練エレメント５２２の詳細については後述する。脱揮部５３では、溶融混練部５２において被混練材料が溶融された際に生じるガス等が脱揮され、ベント口２３から排出されるとともに、ガスが脱揮された溶融材料が混練部５４に送られ、混練部５４で再度混練される。その後、溶融材料が排出部５５へ送られ、排出部５５では、材料排出口２４から溶融材料が排出される。
　また、シリンダ２の長手方向（シリンダ２の軸方向）における中間位置、即ち溶融混練部５２と脱揮部５３との間の部分には、その内壁面の上下位置に対向するよう混練調整機構６が設けられている。混練調整機構６は、開度を調節することにより、被混練材料が通過する流路面積（スクリュ穴２１の断面積）を変更する。二軸スクリュ押出機１は、この混練調整機構６を用いて開度を調節することにより、溶融混練部５２における被混練材料の充満率と滞留時間を調節できる。混練調整機構６は、例えばシリンダ内に挿入された部分が、その位置に存在するスクリュの外径より少し大きな径で加工されたゲートバーを回転させることにより、スクリュ外径との隙間を小さくする全閉からシリンダ内径と同等径の全開まで開度を調節するロータリースロットバーである。
　なお、排出部５５により材料排出口２４から排出された溶融材料は、図示しないギアポンプによって造粒装置に送られる。ギアポンプと造粒装置の間には、異物除去装置（スクリーンチェンジャ）が配置されている。また、造粒装置の下流側には、その他の加工装置が配置されている。
　次に、上述した混練エレメント５２１及び混練エレメント５２２について、図３から図５を用いて、その詳細を説明する。
　図３及び図４に示されるように、混練エレメント５２１は、被混練材料を下流側へ送る送り翼３２Ａ及び送り翼３２Ｂが螺旋状に形成されている。一方、混練エレメント５２２は、混練エレメント５２１の下流側に位置し、被混練材料を上流側へと戻す戻し翼３３が螺旋状に形成されている。
　図５は、本発明の実施の形態に係る混練エレメント５２１及び混練エレメント５２２を模式的に示す模式図である。図５に示されるように、スクリュ３の混練エレメント５２１は、送り翼３２Ａ及び送り翼３２Ｂを夫々２翼ずつ計４翼有しており、混練エレメント５２２は、戻し翼３３を２翼有している。つまり、混練エレメント５２１が有する送り翼３２Ａ及び送り翼３２Ｂの翼数（条数）の合計は、混練エレメント５２２が有する戻し翼３３の翼数より多い。換言すると、混練エレメント５２２は、戻し翼３３を、送り翼３２Ａ及び送り翼３２Ｂの合計翼数より少ない翼数有する。これら混練エレメント５２１及び混練エレメント５２２のシリンダ２軸方向における長さは、ともに１．０Ｄである。Ｄはシリンダ２の内径を示す。
　送り翼３２Ａは、翼の終端（送り翼３２Ａの下流側端部）が戻し翼３３の始端（戻し翼３３の上流側端部）と重なる、所謂端面合わせとなるようスクリュ３に形成されている。換言すると、送り翼３２Ａの終端と戻し翼３３の始端とが係合されている。図５における符号７は、この係合部分を示す。スクリュ３には、係合部分７を境に螺旋の巻回方向が異なるよう送り翼３２Ａと送り翼３２Ｂとが連続して形成されている。一方、送り翼３２Ｂは、翼の終端が戻し翼３３の始端と端面合わせとならないようスクリュ３に形成されている。換言すると、送り翼３２Ｂの終端と戻し翼３３の始端とが離間されている。このように形成されることにより、被混練材料の処理能力を減少させた運転の場合、混練エレメント５２１に被混練材料が充満し難くなる。一方、被混練材料の処理能力を増加させた運転の場合、混練エレメント５２１に被混練材料が充満するため、送り翼３２Ａ及び送り翼３２Ｂは、溶融混練部５２における被混練材料の混練に寄与する。
　以上のように、本実施の形態に係る二軸スクリュ押出機１は構成される。
　次に、二軸スクリュ押出機１における被混練材料の混練方法について説明する。
　先ず、二軸スクリュ押出機１は、作業者からの入力等に基づいて、モータを駆動させる。モータの駆動により、二軸スクリュ押出機１は、各スクリュ３Ａ及びスクリュ３Ｂを互いに異方向に回転させることで輸送翼３１を夫々異方向に回転させる。スクリュ３の回転後、材料投入口２２からシリンダ２内へ被混練材料が投入される。投入後、輸送部５１では、シリンダ２内へ投入された被混練材料が前述の回転により溶融混練部５２へ送り出される。輸送部５１から送り出された後、溶融混練部５２では、回転する送り翼３２Ａ、送り翼３２Ｂ及び戻し翼３３により被混練材料が混練溶融され、脱揮部５３へ送り出される。この混練溶融は、シリンダ２内壁面、送り翼３２Ａ、送り翼３２Ｂ及び戻し翼３３により被混練材料に対し高い剪断力が加わることでなされる。
　混練溶融された溶融材料が送り出された後、脱揮部５３では、溶融材料からガスが脱揮されるとともに、溶融材料を下流へ輸送する輸送翼３１により該溶融材料が混練部５４へ送られ、該溶融材料は、再混練後、排出部５５へ送り出され、材料排出口２４から排出される。
　本実施の形態によれば、溶融混練部５２における被混練材料の充満率が低くなるよう、被混練材料の処理能力を減少させた運転の場合、翼の終端が戻し翼３３の始端と離間されている送り翼３２Ｂにより、溶融混練部５２における被混練材料の充満長と滞留時間とを減少させることができる。そのため、被混練材料の処理能力を減少させた運転では溶融混練部５２から被混練材料へ与えられる混練エネルギーを低下させることができる。また、充満率が高くなるよう、被混練材料の処理能力を増加させた運転の場合、溶融混練部５２においても被混練材料が充満する。被混練材料が充満することにより、溶融混練部５２から被混練材料へ与えられる混練エネルギーが増加するため、処理能力を増加させた運転であっても被混練材料を完全溶融させることができる。
　同様にして、混練調整機構６により流路面積を拡張し、充満率と滞留時間を減少させた場合、送り翼３２Ｂの搬送能力が働くことにより、溶融混練部５２から与えられる混練エネルギーを減少させることができる。一方、流路面積を縮小し、充満率と滞留時間を増加させた場合、送り翼３２Ｂの混練能力が働くことにより、溶融混練部５２から与えられる混練エネルギーを増やすことができる。したがって、混練調整機構６による混練エネルギー制御範囲（開度の調整により被混練材料に与える混練エネルギー）を拡大することができる。
　なお、本実施の形態においては、二軸スクリュ押出機１は、混練エレメント５２１及び混練エレメント５２２が、上流側から混練エレメント５２１、混練エレメント５２２の順に一組設けられている。しかしながら、混練エレメント５２１、混練エレメント５２２はスクリュ３に複数設けられていてもよい。
　また、本実施の形態においては、図３及び図４に示されるように非噛合い異方向タイプのスクリュ３を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、噛合いタイプや同方向回転タイプのスクリュ押出機でもよい。また、スクリュ３は、上流側及び下流側の両端部で支持されてもよいし、上流側端部のみで支持されてもよい。
　また、スクリュ３には、輸送翼３１、送り翼３２Ａ、送り翼３２Ｂ及び戻し翼３３が夫々２翼形成されていると説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも送り翼３２Ａ及び送り翼３２Ｂが夫々１翼形成され、送り翼３２Ａ及び送り翼３２Ｂの合計翼数が戻し翼３３の翼数より多ければよい。
　本実施の形態においては、脱揮部５３におけるシリンダ２の壁面に、ベント口２３が設けられているが、本発明はこれに限定されるものではない。ベント口２３が設けられずとも、混練部５４がスクリュ３に形成されずともよい。
　溶融混練部５２において被混練材料へ与えられる比エネルギー（消費動力／処理能力）と、図６に示されるような、混練エレメント５２１の代わりに送り翼３２Ｂが形成されていない混練エレメント５２３を有する溶融混練部（以後、溶融混練部Ｘと称する）において与えられる比エネルギーとを調査した。調査には、以下の機器、材料を用いた。
　二軸スクリュ押出機：株式会社日本製鋼所製ＣＩＭ９０
　被混練材料：ＨＤＰＥ（High Density Polyethylene）（ＭＩ＝０．２／５ｋｇ荷重）
（実施例１）
　スクリュ回転速度を２８０ｒｐｍ、混練調整機構６の開度を一定に設定し、処理能力２１０ｋｇ／ｈ時の溶融混練部５２において与えられる比エネルギーと、輸送部５１の能力限界（処理能力の限界）時の溶融混練部５２において与えられる比エネルギーを測定した。測定結果を図７に示す。
（比較例１）
　上記実施例１と同条件における、溶融混練部Ｘにおいて与えられる比エネルギーを測定した。測定結果を図７に示す。
　図７に示されるように、溶融混練部５２は、溶融混練部Ｘと比較して低処理能力での比エネルギーを低減し、高処理能力での比エネルギーを増加させることができた。このことから、本実施例１によれば、被混練材料の処理能力の減少に伴う混練エネルギーの増加、及び被混練材料の処理能力の増加に伴う混練エネルギーの減少を緩和できることが確認できた。
（実施例２）
　スクリュ回転速度を４００ｒｐｍ、処理能力を３００ｋｇ／ｈと設定し、混練調整機構６により流路面積を調整した場合における、溶融混練部５２において与えられる比エネルギーを測定した。測定結果を図８に示す。
（比較例２）
　上記実施例２と同条件における、溶融混練部Ｘにおいて与えられる比エネルギーを測定した。測定結果を図８に示す。
　図８に示されるように、溶融混練部５２は、溶融混練部Ｘと比較して、混練調整機構６を用いた運転範囲をおよそ２２％拡大できた。
　なお、特許請求の範囲に記載の材料混練装置は、例えば、前述の実施の形態における二軸スクリュ押出機１である。シリンダは、例えば、シリンダ２であり、スクリュは、例えば、スクリュ３である。第１混練翼は、例えば、混練エレメント５２１であり、第２混練翼は、例えば、混練エレメント５２２である。第１翼は、例えば、送り翼３２Ａ及び送り翼３２Ｂであり、第２翼は、例えば、戻し翼３３である。第３翼は、例えば、送り翼３２Ａであり、第４翼は、例えば、送り翼３２Ｂである。
　本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
　本出願は、２０１１年５月３０日出願の日本特許出願（特願２０１１－１１９９４１）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　ここで、上述した本発明に係る材料混練装置及び材料混練方法の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］～［５］に簡潔に纏めて列記する。
［１］　内部に材料が投入されるシリンダ（２）に挿通され、前記シリンダ（２）における上流側及び下流側の両端部、あるいは前記上流側端部において回転可能に支持されるスクリュ（３）と、
　前記スクリュ（３）に螺旋状に形成され前記材料を前記スクリュ（３）の回転により前記下流側へ送る複数の第１翼（３２Ａ，３２Ｂ）を有する第１混練翼（５２１）と、
　前記スクリュ（３）に螺旋状に形成され前記第１混練翼（５２１）により前記下流側へ送られた材料を前記回転により前記上流側へ戻す第２翼（３３）を前記第１翼の翼数より少ない翼数有する第２混練翼（５２２）と
　を備える材料混練装置（１）。
［２］　前記第２翼（３３）は前記スクリュ（３）に複数形成されており、
　前記第１翼（３２Ａ，３２Ｂ）のいずれかである第３翼（３２Ａ）の前記下流側終端と前記第２翼（３３）の前記上流側始端とが係合されており、
　前記第１翼（３２Ａ，３２Ｂ）のいずれかである第４翼（３２Ｂ）の前記下流側終端と前記第２翼（３３）の前記上流側始端とが離間されている上記［１］記載の材料混練装置（１）。
［３］　前記スクリュ（３）は、前記第１混練翼（５２１）と前記第２混練翼（５２２）との組を複数有する上記［１］または［２］記載の材料混練装置（１）。
［４］　前記第１混練翼（５２１）及び前記第２混練翼（５２２）は、前記シリンダ（２）の軸方向における長さが同一である上記［１］記載の材料混練装置（１）。
［５］　内部に材料が投入されるシリンダ（２）に挿通され、前記シリンダ（２）における上流側及び下流側の両端部、あるいは前記上流側端部において回転可能に支持されるスクリュ（３）を回転させ、
　前記スクリュ（３）に螺旋状に形成され前記投入された材料を前記スクリュ（３）の回転により前記下流側へ送る複数の第１翼（３２Ａ，３２Ｂ）を有する第１混練翼（５２１）により、前記投入された材料を前記下流側へ送るとともに、前記スクリュ（３）に螺旋状に形成され前記第１混練翼（５２１）により前記下流側へ送られた材料を前記回転により前記上流側へ戻す第２翼（３３）を前記第１翼（３２Ａ，３２Ｂ）の翼数より少ない翼数有する第２混練翼（５２２）により、前記下流側へ送られた材料を前記上流側へ戻し、
　前記材料を混練する材料混練方法。
　本発明によれば、被混練材料の処理能力の減少に伴う混練エネルギーの増加、及び、被混練材料の処理能力の増加に伴う混練エネルギーの減少を緩和することができる。
　１　二軸スクリュ押出機
　２　シリンダ
　３，３Ａ，３Ｂ　スクリュ
　４Ａ，４Ｂ　軸受部
　６　混練調整機構
　７　係合部分
　２１　スクリュ穴
　２２　材料投入口
　２３　ベント口
　２４　材料排出口
　３１　輸送翼
　３２Ａ，３２Ｂ　送り翼
　３３　戻し翼
　５１　輸送部
　５２　溶融混練部
　５３　脱揮部
　５４　混練部
　５５　排出部
　５２１，５２２　混練エレメント

Claims (5)

  1. 　内部に材料が投入されるシリンダに挿通され、前記シリンダにおける上流側及び下流側の両端部、あるいは前記上流側端部において回転可能に支持されるスクリュと、
    　前記スクリュに螺旋状に形成され前記材料を前記スクリュの回転により前記下流側へ送る複数の第１翼を有する第１混練翼と、
    　前記スクリュに螺旋状に形成され前記第１混練翼により前記下流側へ送られた材料を前記回転により前記上流側へ戻す第２翼を前記第１翼の翼数より少ない翼数有する第２混練翼と
    　を備える材料混練装置。
  2. 　前記第２翼は前記スクリュに複数形成されており、
    　前記第１翼のいずれかである第３翼の前記下流側終端と前記第２翼の前記上流側始端とが係合されており、
    　前記第１翼のいずれかである第４翼の前記下流側終端と前記第２翼の前記上流側始端とが離間されている請求項１記載の材料混練装置。
  3. 　前記スクリュは、前記第１混練翼と前記第２混練翼との組を複数有する請求項１または請求項２記載の材料混練装置。
  4. 　前記第１混練翼及び前記第２混練翼は、前記シリンダの軸方向における長さが同一である請求項１記載の材料混練装置。
  5. 　内部に材料が投入されるシリンダに挿通され、前記シリンダにおける上流側及び下流側の両端部、あるいは前記上流側端部において回転可能に支持されるスクリュを回転させ、
    　前記スクリュに螺旋状に形成され前記投入された材料を前記スクリュの回転により前記下流側へ送る複数の第１翼を有する第１混練翼により、前記投入された材料を前記下流側へ送るとともに、前記スクリュに螺旋状に形成され前記第１混練翼により前記下流側へ送られた材料を前記回転により前記上流側へ戻す第２翼を前記第１翼の翼数より少ない翼数有する第２混練翼により、前記下流側へ送られた材料を前記上流側へ戻し、
    　前記材料を混練する材料混練方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014124589A (ja) * 2012-12-26 2014-07-07 Bridgestone Corp 混練装置
FR3007685A1 (fr) * 2013-06-27 2015-01-02 Clextral Element de vis pour une extrudeuse bivis corotative, ainsi qu'extrudeuse bivis corotative correspondante

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017506592A (ja) * 2014-02-13 2017-03-09 シーカ テクノロジー アクチェンゲゼルシャフト 直ちに使用できる軟質ｐｖｃフィルムまたは異形品の製造方法
KR20190099249A (ko) * 2016-12-21 2019-08-26 바스프 에스이 단일-샤프트 압출기 및 단일-샤프트 압출기의 용도, 및 단일-샤프트 압출기를 사용해 초흡수성 폴리머, 특히 sap 폴리머 겔의 모폴러지를 변경하기 위한 방법
CN110712314B (zh) * 2019-10-23 2024-05-07 青岛科技大学 一种橡胶低温连续混炼生产装置
CN112109300A (zh) * 2020-08-17 2020-12-22 五邑大学 一种双电机驱动挤出机

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0550425A (ja) * 1991-08-28 1993-03-02 Kobe Steel Ltd 連続混練機の混練度制御装置
JPH05228921A (ja) 1992-02-24 1993-09-07 Japan Steel Works Ltd:The 二軸押出機
JPH06122120A (ja) * 1992-10-12 1994-05-06 Japan Steel Works Ltd:The 原料の混練・混合方法及びスクリュシリンダ構造
JP2000502300A (ja) * 1996-10-07 2000-02-29 コンペクス・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング・コンポウンディール―ウント・エクストルージョンザンラーゲン 可塑化可能な化合物のための連続した多軸混合機械
JP2001009830A (ja) 1999-06-25 2001-01-16 Kobe Steel Ltd 連続混練機とその混練方法及び連続混練機のロータ
JP2002371137A (ja) * 2001-06-13 2002-12-26 Idemitsu Kosan Co Ltd 樹脂組成物の製造方法、樹脂組成物及びトナー
JP2007015348A (ja) * 2005-07-11 2007-01-25 Kobe Steel Ltd 噛合型２軸押出機の混練度調整装置
JP2009113246A (ja) * 2007-11-02 2009-05-28 Kobe Steel Ltd 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

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1762368A (en) * 1928-09-08 1930-06-10 Nat Erie Company Extrusion apparatus
US2615199A (en) * 1945-05-15 1952-10-28 Welding Engineers Material treating apparatus
US3652064A (en) * 1968-03-22 1972-03-28 Uniroyal Englebert Ag Apparatus for conveying plastic material
US3565403A (en) 1968-09-05 1971-02-23 Intercole Automation Inc Continuous mixer
US3802670A (en) * 1970-11-05 1974-04-09 Japan Steel Works Ltd Continuous mixer for thermoplastic resin
US3874090A (en) 1972-09-15 1975-04-01 Polysar Ltd Method and apparatus for drying polymeric materials
DE2249328B1 (de) * 1972-10-07 1974-02-14 Werner & Pfleiderer, 7000 Stuttgart Extruder mit verstellbarer drosseleinrichtung
JPS5228921A (en) 1975-08-29 1977-03-04 Sato Hidekazu Fire work
DE2738308A1 (de) * 1977-08-25 1979-03-08 Bayer Ag Elastische formkoerper
JPS55425A (en) 1978-06-13 1980-01-05 Sanyo Electric Co Ltd Electric range
JPS6122120A (ja) 1984-07-05 1986-01-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd フアン付燃焼装置の消音装置
DE69417213T2 (de) * 1993-01-22 1999-07-08 Cincinnati Milacron Inc Vorheizeinrichtung für einen extruder
FR2730380B1 (fr) * 1995-02-15 1997-03-21 Bongrain Procede de preparation en continu d'un fromage ou d'une specialite fromagere, installations pour la mise en oeuvre du procede et produit obtenu par le procede
ATE197663T1 (de) * 1996-06-30 2000-12-15 Nestle Sa Verfahren und vorrichtung zur herstellung von extrudierten und gekochten nahrungsmitteln
JP3675992B2 (ja) 1996-10-30 2005-07-27 株式会社神戸製鋼所 二軸混練機
JP2000246731A (ja) * 1999-03-02 2000-09-12 Kobe Steel Ltd 混練ロータとこれを有する混練機
JP3004647B1 (ja) * 1999-04-28 2000-01-31 株式会社日本製鋼所 二軸混練機の混練度調整装置
JP3816282B2 (ja) * 1999-11-08 2006-08-30 株式会社神戸製鋼所 二軸連続混練機によるコンパウンド製造方法
US6497508B1 (en) * 2001-06-15 2002-12-24 New Castle Industries, Inc. Plasticating process, apparatus and screw with mixing
US7070404B2 (en) 2002-10-25 2006-07-04 Macphee Daniel Joseph Computer-controlled compounding extrusion blending apparatus and method
US7648357B2 (en) * 2006-11-23 2010-01-19 Coperion Gmbh Extruder
DE102007045156A1 (de) * 2007-09-20 2009-04-02 Evonik Röhm Gmbh Entgasungsextruder zur Entgasung eines Polymermaterials sowie Verfahren zur Entgasung eines Sirups aus Polymeren, Lösungsmitteln und/oder Monomeren unter Verwendung eines Entgasungsextruders
EP2662195B1 (de) * 2012-05-07 2018-10-24 Coperion GmbH Mehrwellen-Extruder zur Durchführung eines Extrusionsverfahrens und reaktives Extrusionsverfahren

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0550425A (ja) * 1991-08-28 1993-03-02 Kobe Steel Ltd 連続混練機の混練度制御装置
JPH05228921A (ja) 1992-02-24 1993-09-07 Japan Steel Works Ltd:The 二軸押出機
JPH06122120A (ja) * 1992-10-12 1994-05-06 Japan Steel Works Ltd:The 原料の混練・混合方法及びスクリュシリンダ構造
JP2000502300A (ja) * 1996-10-07 2000-02-29 コンペクス・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング・コンポウンディール―ウント・エクストルージョンザンラーゲン 可塑化可能な化合物のための連続した多軸混合機械
JP2001009830A (ja) 1999-06-25 2001-01-16 Kobe Steel Ltd 連続混練機とその混練方法及び連続混練機のロータ
JP2002371137A (ja) * 2001-06-13 2002-12-26 Idemitsu Kosan Co Ltd 樹脂組成物の製造方法、樹脂組成物及びトナー
JP2007015348A (ja) * 2005-07-11 2007-01-25 Kobe Steel Ltd 噛合型２軸押出機の混練度調整装置
JP2009113246A (ja) * 2007-11-02 2009-05-28 Kobe Steel Ltd 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

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2716426A4

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014124589A (ja) * 2012-12-26 2014-07-07 Bridgestone Corp 混練装置
CN104853835A (zh) * 2012-12-26 2015-08-19 普利司通股份有限公司 混炼装置
EP2939733A4 (en) * 2012-12-26 2016-07-20 Bridgestone Corp kneading
US9687797B2 (en) 2012-12-26 2017-06-27 Bridgestone Corporation Kneading device
CN104853835B (zh) * 2012-12-26 2017-08-25 普利司通股份有限公司 混炼装置
FR3007685A1 (fr) * 2013-06-27 2015-01-02 Clextral Element de vis pour une extrudeuse bivis corotative, ainsi qu'extrudeuse bivis corotative correspondante

Also Published As

Publication number Publication date
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EP2716426A1 (en) 2014-04-09
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CN103561924B (zh) 2015-11-25
JP5388373B2 (ja) 2014-01-15
CN103561924A (zh) 2014-02-05
JP2012245717A (ja) 2012-12-13
EP2716426B1 (en) 2018-11-28
US20140098626A1 (en) 2014-04-10

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