JPH058221A - ２軸連続混練機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同一の混練機により、熱劣化を避ける弱練り
から高分散性を要求される強練りまでを可能とする。 【構成】 一端に材料供給口5 を、中間にベント口6
を、他端に排出口7 を有するバレル1 内に、２本のロー
タ４本を並列して回転自在に嵌装し、各ロータ4 には前
記供給口5 側から軸方向に、第１スクリューフィード部
8 、第１混練部9 、ゲート部10、第２スクリューフィー
ド部11及び第２混練部12を連設した２軸連続混練機であ
って、各ロータ4 の第１混練部9 折返し点9Aからゲート
部10端までの長さＬ₁ と、第２混練部12の長さＬ₂の和
（Ｌ₁ ＋Ｌ₂ ）を、バレル内径Ｄの2.2〜3.3 倍として
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、合成樹脂等の高分子材
料の混練溶融に用いるベント付の２軸連続混練機に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】合成樹脂等の高分子材料の混練溶融に用
いられるベント付２軸連続混練機として、図６に例示す
るものが知られている。この混練機は、一端に材料供給
口21を有し、他端に排出口22を有すると共に中間にベン
ト口23を備えたバレル24内に、２本のロータ25を並列し
て回転自在に嵌装したもので、各ロータ25には、一段目
として材料を送る第１スクリューフィード部26、材料を
溶融粉砕する第１混練部27及び材料の混練度合を調整す
るゲート部28を備え、これに続いて二段目として材料の
脱気 (ベント) と送りを行う第２スクリューフィード部
29及び材料の混練排出を行う第２混練部30が長手方向に
連設されている。

【０００３】そして、ロータ25の一段目の第１混練部27
折返し点27A からゲート部28端までの長さ (Ｌ₁ ) と二
段目の第２混練部30の長さ (Ｌ₂ ) の和が、バレル24の
内径の 2.1、3.8 、4,1 倍となっており、弱練り (低温
練り) 用と強練り用が準備されている。近年、プラスチ
ック材料の多様化に伴って、熱劣化を避ける必要のある
材料例えば直鎖状低密度ポリエチレン (ＬーＬＤＰＥ）
の混練では弱練りを必要とし、高分散性を要求される材
料例えば高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）の混練では強
練りを必要としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近、気相
法で製造されるポリエチレンやポリプロピレンのホモジ
ナイジングコンパウンドでは、弱練りから強練りまでを
同一の混練機で行いたいとの要望が強い。しかし、前記
ＬーＬＤＰＥとＨＤＰＥを、同形同寸のロータを備えた
混練機で混練する場合、ＬーＬＤＰＥで要求される弱練
りをすると、ＨＤＰＥで練り不足となると共フィッシュ
・アイが発生するという問題があり、逆にＨＤＰＥで要
求される強練りをすると、ＬーＬＤＰＥの樹脂温度が上
昇し過ぎて熱劣化が問題になる。したがって、従来技術
では同一の混練機を弱練りと強練りに共用することがで
きない。

【０００５】本発明は、上述のような実状に鑑みて提案
されたもので、その目的とするところは、同一の混練機
により混練された材料の品質に熱劣化を避ける弱練りか
ら高分散性を要求される強練りまでを可能とするにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、ロータの形状特に混練性能に寄与する混練部の長さ
に着目して、種々の実験を行った結果、次の技術的解決
手段を得た。即ち、本発明は、一端に材料供給口を有
し、他端に排出口を有すると共に中間にベント口を備え
たバレル内に、２本のロータを並列して回転自在に嵌装
し、各ロータには一段目として第１スクリューフィード
部と第１混練部とゲート部を、二段目として第２スクリ
ューフィード部と第２混練部を長手方向に連設してなる
２軸連続混練機において、前記各ロータの第１混練部の
折返し点からゲート部端までの長さＬ₁ と、第２混練部
の長さＬ₂ の和が、バレル内径Ｄの 2.2〜3.3 倍とされ
ていることを特徴としている。

【０００７】

【作用】本発明によれば、混練作用を行う混練部長さ
（Ｌ₁ ＋Ｌ₂ ）が、バレル内径Ｄの 3.3倍以下であるか
ら、排出樹脂温度を220 ℃以下にして熱劣化が防止で
き、弱練りが可能である。また、前記混練部長さ（Ｌ₁
＋Ｌ₂ ）が、バレル内径Ｄの2.2倍以上であり、樹脂の
可塑化後に二段目で再度混練が行われ、高分子のからま
りがほぐれて分散されるので、樹脂のフィッシュアイを
消去でき、強練りが可能である。即ち、樹脂が可塑化
し、分散及び混練に寄与し、結果的に樹脂温度に影響を
及ぼす一段目混練部折返し点以降の混練部長さ（Ｌ₁ ＋
Ｌ₂ ）を 2.2〜3.3 Ｄとすることで、弱練り及び強練り
を同一混練機で実現できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１〜図３は本発明の第１実施例を示し、1 は混練
機のバレルで、該バレル1には連通部2 を介して左右一
対のチャンバー3 が平行でかつ互に略全長にわたって連
通するように形成されており、各チャンバー3 内にロー
タ4 が夫々軸心廻りに互いに反対方向に回転自在に嵌装
されている。そして、前記バレル1 には、一端上部に材
料供給口5 が、中間に (二段目に）脱気用のベント口6
が、他端に溶融材料排出口7 が設けられている。

【０００９】前記各ロータ4 は、二段構成とされ、その
一段目には一端側の材料供給口5 から供給された材料を
前方に送るための螺旋状の溝を刻設した第１スクリュー
フィード部8 と、これに続いて材料を可塑化し混練する
ためのリード角の大きい正逆リード角を有する２条の螺
旋体（送り翼と戻り翼）が接合されてなる第１混練部9
と、溶融域制御及びショートパス防止用の断面円形のゲ
ート部10とが形成されている。さらに各ロータ4 の二段
目には、前記ゲート部10に続いて、螺旋状の溝を刻設し
た第２スクリューフィード部11と、これに続いて平行翼
を有しかつ排出機能を有する第２混練部12とが形成され
ている。

【００１０】前記第１混練部9 の螺旋体折返し点9Aから
ゲート部10前方端までの長さＬ₁ と、第２混練部12の長
さＬ₂ との和（Ｌ₁ ＋Ｌ₂ ）が、バレル1 内径即ちチャ
ンバー3 内径Ｄの 2.2〜3.3 倍になるように設計されて
いる。このことは、ロータ4の形状特に混練性能につい
て、種々実験を行った結果、一段目の第１混練部9 の折
返し点9Aから前方の混練部長さＬ₁ と、第２混練部12の
長さＬ₂ が大きな影響を及ぼすことが判明し、図３に示
すようにデータに基づいて決定された。即ち、図３は
0.5ＭＩの直鎖状低密度ポリエチレン（ＬーＬＤＰＥ）
と0.05ＭＩの高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を用い
て、混練部長さ（Ｌ₁＋Ｌ₂ ）に対する排出樹脂温度と
フィッシュアイの発生個数との関係をテストしたもの
で、弱練り用としての前記ＬーＬＤＰＥの排出温度（熱
劣化しない温度） 220℃を上限値とし、強練り用として
の前記ＨＤＰＥのフィッシュアイの発生個数上限値を３
としたとき、前記混練部長さ（Ｌ₁ ＋Ｌ₂ ）はバレル1
のチャンバー内径Ｄの 2.2〜3.3倍が適切であるとの結
論を得た。また、図３から明らかなように、樹脂が可塑
化し、分散及び混練に寄与し結果的に樹脂温度に影響を
及ぼす折返し点9A以降の混練部長さ（Ｌ₁ ＋Ｌ₂ ）を、
長くする程強練りになって樹脂温度が高く、混練された
樹脂の品質に熱劣化を生じるが、混練部最大長さ（Ｌ₁
＋Ｌ₂ ）を前記チャンバー内径Ｄの3.3 倍以下とするこ
とによって、熱劣化が防止され弱練りが可能となる。他
方、混練部最小長さ（Ｌ₁ ＋Ｌ₂ ）を前記チャンバー内
径Ｄの2.2 倍以上とすることによって、フィッシュアイ
の発生個数を３以下にし、樹脂温度を高めて高分子のか
らまりをほぐして分散させることができ、十分な強練り
が可能となる。

【００１１】したがって、上記第１実施例によれば、同
一の混練機で弱練り及び強練りができ、気相法によるポ
リエチレン製造プラントではＬーＬＤＰＥとＨＤＰＥ等
を併産することが可能である。図４は本発明の第２実施
例を示し、この実施例では第１実施例における各ロータ
4 の第２混練部12を、第１混練部9 と同様の螺旋体を備
えた混練部12A と平行翼を備えかつ排出機能を有する混
練部12B とにより形成した点において第１実施例と異な
り、他の構成は第１実施例と同じであるから同一符号を
付し詳細説明を省略する。

【００１２】図５は本発明の第３実施例の要部即ちロー
タ4 を示し、二段目の第２スクリューフィード部11の長
さを短くし、全長Ｌをバレル1 のチャンバー内径Ｄの５
〜７倍としたもので、構成は第１実施例と同じである。
したがって、第１実施例と同一符号を付し、詳細説明を
省略する。次に、本発明の実施例混練機の作用について
説明する。

【００１３】被混練材料（例えば樹脂）の混練に際して
は、図外のフィーダ等により供給口5 から連続定量的に
供給される材料は、まず、一段目の第１スクリューフィ
ード部8 により軸方向前方に向けて、一定の速度で順次
送られる。そして、第１混練部9 に送られた材料は、剪
断、攪拌、分散等の作用を受けて可塑化溶融し、かつ、
混練され、次いでゲート部10を通過し、二段目の第２ス
クリューフィード部11を通って第２混練部12に送られ
る。なお、前記ゲート部10では、材料の一段目における
圧力が適正にコントロールされ、剪断発熱による温度上
昇を制御する作用もし、品質劣化を生じる程の急激な温
度上昇を避けると共に、材料のショートパスによる練り
むらが防がれる。また、第２スクリューフィード部11に
対応する位置にベント口6 が設けられると共に、図外の
真空ポンプ等に接続されているので、真空脱気が行わ
れ、混練中の材料に含まれる揮発成分が排除され、これ
によって製品に気泡が残ることが防止される。

【００１４】そして、排出口7 の流動抵抗をオリフィス
（図示なし）などによりコントロールし、第２混練部12
においても、材料の温度が高められ ( 220℃以下) 、高
分子のからまりがほぐされて分散し、フィッシュアイの
発生が抑制され、強練りが可能となる。

【００１５】

【発明の効果】本発明は、上述のように、一端に材料供
給口を有し、他端に排出口を有すると共に中間にベント
口を備えたバレル内に、２本のロータを並列して回転自
在に嵌装し、各ロータには一段目として第１スクリュー
フィード部と第１混練部とゲート部を、二段目として第
２スクリューフィード部と第２混練部を長手方向に連設
してなる２軸連続混練機において、前記各ロータの第１
混練部の折返し点からゲート部端までの長さＬ1 と、第
２混練部の長さＬ2 の和が、バレル内径Ｄの 2.2〜3.3
倍とされていることを特徴とするものであるから、混練
された材料の品質に熱劣化を避ける弱練りから、高分散
性を要求される材料の強練りまでを、同一の混練機によ
り行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す縦断面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】混練部長さに対する排出樹脂温度とフィッシュ
アイとの関係を示すグラフである。

【図４】本発明の第２実施例を示す縦断面図である。

【図５】本発明の第３実施例を示すロータの側面図であ
る。

【図６】従来例の一部破断正面図である。

【符号の説明】 １ バレル ４ ロータ ５ 材料供給口 ６ ベント口 ７ 排出口 ８ 第１スクリューフィード部 ９ 第１混練部 9A 折返し点 10 ゲート部 11 第２スクリューフィード部 12 第２混練部 Ｄ バレル内径 Ｌ₁ 第１混練部の折返し点からゲート部端までの長さ Ｌ₂ 第２混練部の長さ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 一端に材料供給口を有し、他端に排出口
   を有すると共に中間にベント口を備えたバレル内に、２
   本のロータを並列して回転自在に嵌装し、各ロータには
   一段目として第１スクリューフィード部と第１混練部と
   ゲート部を、二段目として第２スクリューフィード部と
   第２混練部を長手方向に連設してなる２軸連続混練機に
   おいて、 前記各ロータの第１混練部の折返し点からゲート部端ま
   での長さ(L₁)と、第２混練部の長さ(L₂)の和が、バレル
   内径(D) の2.2〜3.3 倍とされていることを特徴とする
   ２軸連続混練機。