JPH0531344A - 連続捏和機 - Google Patents

連続捏和機

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JPH0531344A
JPH0531344A JP3188640A JP18864091A JPH0531344A JP H0531344 A JPH0531344 A JP H0531344A JP 3188640 A JP3188640 A JP 3188640A JP 18864091 A JP18864091 A JP 18864091A JP H0531344 A JPH0531344 A JP H0531344A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンパクトな構成で効率よく混練がなされる
とともに、材料が局部的に滞留するのを防止して、適正
な剪断力を材料全体に作用させる。 【構成】 シリンダ内のスクリューに回転円板６，９，
１１と固定円板１６，１８，２１とを交互に設けて相対
向面に突起２９，３２と凹部３９，４３とを交互に放射
状に形成し、それらの間の通路に材料を通して剪断力を
加えつつ送るようにし、かつ回転円板と固定円板との凹
部の深さを、回転軸中心からの距離に比例して増大する
ように形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、コンパクトな構成で
種々の材料の混練を行なうことができる連続捏和機に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、連続捏和機としてシリンダ内をス
クリュー軸が回転し、材料投入口より供給された材料が
スクリューにより送られる間に連続的に混練されて押し
出されるようにフィード部、混練部および押出部が形成
されたものが知られている。またコンパクトな構成で充
分な混練を行なわせるために、例えば特公平２−９２号
公報に示されるように、シリンダに取付けられた固定円
板と回転軸に取付けられた回転円板とを交互に対向さ
せ、両円板の相対向する側面に突起と凹部とを放射状に
形成して、両円板間を材料を通過させ、その間に材料に
剪断力を付与するように構成したものも提案されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記後者の構成では、
材料は回転円板の中心部から外方へ、また外方から中心
部へと送られる間に剪断力を受けることになり、このた
め中心部に近い部分と中心部から遠い部分とでは両円板
間の周方向の相対速度の相違に基づき材料に作用する剪
断力に相違が生じ、このため材料が局部的に滞留して、
適正な剪断力を材料全体に生じさせることはできないと
いう問題がある。すなわち、材料に作用する剪断応力τ
（ｋｇｆ／cm2）はつぎの式で表される。
【０００４】τ＝ην／ｔ η：粘度(ｐｏｉｓｅ) ν:ずり速度(ｃｍ／ｓ) ｔ:剪断層の厚さ(ｃｍ) 上記式において、ずり速度νは回転円板と固定円板との
相対速度に比例することになり、一方剪断層の厚さｔは
通常一定であるから、剪断応力τは上記相対速度に比例
して変化することになる。したがって、適正な剪断力を
材料全体に生じさせることはできないことになる。
【０００５】この発明は、このような従来の欠点を解消
するためになされたものであり、コンパクトな構成で効
率よく混練（圧縮、剪断作用）がなされるとともに、材
料が局部的に滞留するのを防止して、適正な剪断力を材
料全体に生じさせることができる連続捏和機を提供する
ことを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、シリンダ内
で回転してその軸方向に流体を移送するように外周部に
スクリューを形成した回転軸に対して回転円板を複数個
取付け、各回転円板の両側面には突起と凹部とを交互に
放射状に形成し、この両側面に対向させて同軸に固定円
板をシリンダに設けて固定円板にも突起と凹部とを交互
に放射状に形成し、回転軸とシリンダ内面との間から回
転円板と固定円板との間に送り込まれた材料が回転円板
の外周面を通って反対側の回転円板と固定円板との間の
中心側へ送られるように突起と凹部との境界線を放射方
向から傾斜させて形成し、上記回転円板と固定円板との
間に形成される空間のスクリュー軸方向寸法を回転軸中
心からの距離に比例して増大するように上記突起と凹部
とを形成したものである。
【０００７】上記回転円板または固定円板の少なくとも
一方の凹部の深さをスクリュー軸中心からの距離に比例
して増大するように構成してもよい。
【０００８】
【作用】上記構成では、回転円板と固定円板との対向面
に凹部と突起とを形成させているために、コンパクトな
構成で、材料に効率よく圧縮、剪断作用を付与すること
ができ、さらに上記構成において、上記凹部の深さを回
転中心からの深さに比例して増大するようにしているた
めに、材料に全体的に均一な圧縮、剪断作用を付与する
ことができる。
【０００９】
【実施例】図１において、シリンダ１には材料供給口１
ｃおよび定量フィーダ１ａを介してホッパー４が接続さ
れている。シリンダ１内には駆動装置２によって回転す
る回転軸３１が挿入され、この回転軸３１には先端部ま
でスクリューが形成され、基端部のスクリュー３によっ
てフィード部Ｆ、先端部のスクリュー５９によって押出
部Ｘが形成されている。またそれらの間には回転円板
６，９，１１が所定の間隔をもって取付けられ、かつ幅
の広い回転円板１３がその先端側に配置されている。回
転円板６，９，１１によって混練部Ｋ１が、また回転円
板１３によってベント部Ｖが形成されている。これらの
回転円板間の軸にはスクリュー１０が形成されている。
【００１０】基部のシリンダ１と先端部のシリンダ３０
との間には回転円板６，９，１１に対応する環状部材１
４，１７，２０とそれらの間に配置された固定円板１
６，１８，２１とベント穴１２を有する環状部材２２と
その下流側の固定円板２８とを重ね合わせ、シリンダ
１，３０とタイロッド２４によって連結させている。ま
たシリンダの外周面にはヒータ５を配置している。シリ
ンダ１の内部上方には軸方向に連続する溝８を形成し、
図２に示すようにその端部は外部に開口するベント穴７
に連通させている。
【００１１】回転円板６，９，１１は、図３および図５
に示すように、側面に中心から放射状に延びる突起３２
が円周方向に複数条形成されて、それらの間に凹部４３
が形成されている。この凹部４３は回転中心に近づくほ
ど溝深さが浅くなるように形成されている。この構成は
上記回転円板６，９，１１の反対側の面もほぼ同じであ
る。突起３２の外周端は回転円板６，９，１１の外周面
から突出し、かつ螺旋状に軸方向に延びて上記回転円板
の外周面にスクリューを形成させている。環状部材１
４，１７，２０の内周面にはこれと対向として軸方向の
溝２３が形成されている。
【００１２】上記各回転円板６，９，１１に対向する固
定円板１６，１８，２１の側面には、図４および図５に
示すように、円周方向３個所の凹部３９とそれらの間の
突起２９とが形成されている。この凹部３９は回転中心
に近づくほど溝深さが浅くなるように形成されている。
各回転円板の突起３２は放射方向からやや傾斜し、その
傾斜方向は装置の入口側では外周方向ほど回転方向に対
し位相が遅れる方向に、また出口側では逆方向に傾斜
し、これによって内部の材料がスクリューとシリンダと
の隙間から回転円板と固定円板との間を通って外周方向
に送られ、回転円板の外周面上を通過した後、回転円板
の反対側の面と固定円板との間を中心方向に送られるよ
うにしている。また回転円板１３の両側面とそれに対向
する固定円板２１，２８の側面も上記同様に形成されて
いる。
【００１３】上記回転円板と固定円板との間に形成され
る容積（流路面積）は、下流側ほど徐々に小さくなるよ
うにしてもよく、そのためには下流側ほど突起の数を増
加させ、あるいは凹部の深さを下流側ほど減少させれば
よい。また回転円板および固定円板の設置数、あるいは
それらに形成する突起と凹部の数や形状は材料や混練条
件などに応じて最適なように設定すればよい。
【００１４】また環状部材１４，１７，２０の内周面に
は軸方向に延びる溝２３が周方向に複数条形成され、こ
れが回転円板６，９，１１の外周面と対向することによ
って上記回転円板と固定円板との関係と同様に、突起と
凹部とが交互に対向している。回転円板１３の外周面と
環状部材２２の内周面との間も同様に構成されている。
上記凹部３９，４３の断面形状は、図７では一定の曲率
半径Ｒで形成した例を示したが、この形状は種々の変更
が可能であり、例えば図８に示すように、凹部３９１，
４３１の断面形状を大きな曲率半径Ｒと小さな曲率半径
ｒとを組合せた形状とし、凹部の後側の壁の部分が小さ
な曲率半径ｒとなるようにして圧縮作用が強力に果たさ
れるようにしてもよい。
【００１５】つぎにこの装置の作用を説明する。まず駆
動装置２によって回転軸３１を回転させるとともに、定
量フィーダ１ａを作動させてホッパー４内の材料を一定
量ずつシリンダ１内に供給する。シリンダ１内はヒータ
５によって加熱されているために供給された材料は乾燥
されつつ回転円板６の方向へ送られる。この間に発生し
たガスは溝８からベント穴７を通して排出される。回転
円板６の基部に達した材料は、回転円板６の外周面と環
状部材１４との間を通って回転円板６の側面と固定円板
１６の側面との相対向する面の相対運動によって中心方
向に送られ、ついで固定円板１６の内側をスクリュー１
０によって下流側へ送られ、さらに回転円板９の側面と
固定円板１６の側面との相対向する面の間を外周方向に
送られ、以下同様にして回転円板と固定円板との間を送
られつつ圧縮作用および剪断作用が与えられる。
【００１６】上記材料の流路は、図６および図７に示す
ように、凹部３９と４３とが対向する部分は広く、凹部
４３と突起２９とが対向する部分はやや狭く、さらに突
起２９と突起３２とが対向する部分はごくわずかの間隙
が形成される。したがって、回転円板が矢印Ｂ方向に移
動すると、それぞれの凹部３９と４３との後側の壁３９
０と４３０とが相対向して互いに接近し、その間の距離
が縮まる結果、その部分の材料は強力な圧縮作用を受け
る。この圧縮作用を受けた材料は凹部４３と突起２９と
の間に押し出され、ついで突起３２と突起２９との間に
押し込まれて、ここで強力な剪断作用を受ける。このよ
うな作用が円周方向について同様に行なわれ、すなわ
ち、圧縮工程Ｐと剪断工程Ｓとが交互に円周方向に繰返
される。そしてこの作用は、回転円板と固定円板との周
方向の相対速度に比例することになり、この相対速度は
回転中心からの距離に比例する。このため凹部の深さ
（凹部間の容積）が一定であれば、回転中心に近いほど
圧縮、剪断作用が小さく、材料が滞留しやすくなるが、
上記構成では回転円板および固定円板の凹部の深さは回
転中心からの距離に比例して増大させているために、中
心部付近から外周部付近までの間での圧縮、剪断作用は
ほぼ一定に保たれ、したがって相対速度の遅い中心部で
材料が滞留するという問題は生じない。
【００１７】一方、円板の放射方向についてみると、回
転円板の突起３２は放射方向から傾斜し、一側面では中
心から外周に向かって徐々に突起２９と３２とが対向す
るようにしているために、材料に円周方向の力を加える
と同時に放射方向の力をも加えることになり、材料を外
周方向に送り出す。また他側面では突起３２は逆方向に
傾斜し、これによって材料を外周から中心に向けて送る
ようにしている。
【００１８】上記のように、回転円板と固定円板との間
に形成される空間のスクリュー軸方向の寸法を、軸中心
からの距離に比例して増大するように上記突起と凹部と
を形成したために、中心部に近い部分と中心部から遠い
部分とで、両円板間の周方向の相対速度の相違に基づき
材料に作用する剪断力に相違が生じることはなく、全体
的に均一な圧縮、剪断作用がなされ、材料が局部的に滞
留することも防止される。
【００１９】上記混練作用中にも材料に含まれた水分な
どがガス化するが、このガスは回転円板１３の外周部を
通過する間にベント穴１２から排出される。回転円板１
３を通過してガスが完全に抜き取られた材料は押し出し
部Ｘを通って先端部から押し出される。上記実施例で
は、回転円板および固定円板の両方の凹部を回転中心か
らの距離に比例して増大させるようにしているが、両凹
部間の空間が回転中心からの距離に比例して増大するよ
うに一方の凹部のみで深さの調整を行なうようにしても
よい。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
回転円板と固定円板との対向面に凹部と突起とを形成さ
せることにより、コンパクトな構成で材料を効率よく混
練させるようにしている。さらに上記構成において、上
記凹部の深さを回転中心からの深さに比例して増大する
ようにしているために、材料に全体的に均一な圧縮、剪
断作用を付与することができ、材料が局部的に滞留する
ことを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す装置の中央縦断面図で
ある。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】回転円板の正面図である。
【図４】固定円板の正面図である。
【図５】図１における混練部の拡大断面図である。
【図６】混練工程を示す断面説明図である。
【図７】図６の間は拡大断面説明図である。
【図８】凹部の形状の他の例を示す断面説明図である。
【符号の説明】
３ スクリュー ４，３０ シリンダ ６，９，１１，１３ 回転円板 １４，１７，２０ 環状部材 １６，１８，２１ 固定円板 ２９，３２ 突起 ３９，４３ 凹部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリンダ内で回転してその軸方向に流体
    を移送するように外周部にスクリューを形成した回転軸
    に対して回転円板を複数個取付け、各回転円板の両側面
    には突起と凹部とを交互に放射状に形成し、この両側面
    に対向させて同軸に固定円板をシリンダに設けて固定円
    板にも突起と凹部とを交互に放射状に形成し、回転軸と
    シリンダ内面との間から回転円板と固定円板との間に送
    り込まれた材料が回転円板の外周面を通って反対側の回
    転円板と固定円板との間の中心側へ送られるように突起
    と凹部との境界線を放射方向から傾斜させて形成し、上
    記回転円板と固定円板との間に形成される空間のスクリ
    ュー軸方向寸法を回転軸中心からの距離に比例して増大
    するように上記突起と凹部とを形成したことを特徴とす
    る連続捏和機。
  2. 【請求項２】 上記回転円板または固定円板の少なくと
    も一方の凹部の深さをスクリュー軸中心からの距離に比
    例して増大するように構成したことを特徴とする請求項
    １記載の連続捏和機。
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