JPH0623740A - ２段２軸混練機及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 消費電力を少なくして、効率よくゲル消去を
行う２段２軸混練機及びその運転方法を提供しようとす
るものである。 【構成】 上記目的を解決するために、一端に材料供給
口２１を他端に排出口２２を有すると共に中間に材料の
流動抵抗を調節する絞り機構２３を有し、この絞り機構
２３の前後に第１段冷却通路２４ａと第２段冷却通路２
４ｂとを備えたバレル２５内に、２本のロータ２６を並
列して回転自在に嵌装し、各ロータ２６は、１段目とし
て第１スクリュー供給部Ａと送り翼２７・戻り翼２８で
アペックス２９を形成している第１混練部Ｂとを、２段
目として第２スクリュー供給部Ｃと第２混練部Ｄとを長
手方向に連設してなる２段２軸混練機３において、前記
バレル２５の第１段冷却通路のうち上記アペックスに対
応する部分の冷却通路１を他部と独立して形成したもの
である。又、上記記載の２段２軸混練機３を用いて、ア
ペックス２９に対応する部分の独立冷却通路１を選択的
に冷却する運転方法である。

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
の混練に用いる２段２軸混練機及びその運転方法に係わ
り、特にポリプロピレンブロック・コポリマー等のゲル
消去に適したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】合成樹脂等の高分子材料の混練に用いる
従来の２段２軸混練機３１としては、図６に示すものが
知られている。この混練機３１は、バレル２５と、該バ
レル２５の中間に設けられた材料の絞り機構２３と、前
記バレル２５内に並列して回転自在に嵌装されている２
本のロータ２６とを主要部としてなっている。

【０００３】バレル２５は、一端に材料供給口２１を、
他端に吐出オリフィスが挿入されている排出口２２を、
中間に材料の脱揮をするベント３０を備えている。該バ
レルの壁内には、材料温度を調整する為の第１段冷却通
路２４ａと第２段冷却通路２４ｂが設けられている。該
第１段・第２段冷却通路２４ａ・２４ｂは絞り機構２３
を境にして分けられており、通路に温調媒体を流すこと
により材料温度を調整する。

【０００４】２本のロータ２６は、図７に示すように、
１段目として第１スクリュー供給部Ａと第１混練部Ｂと
を、２段目として第２スクリュー供給部Ｃと第２混練部
Ｄとを長手方向に連設してなる。１段目と２段目の間２
６ａのロータ２６の形状は、後述の絞り機構２３に設け
られたゲートと共に材料の流動抵抗を調節する為に円形
となっている。そして、第１混練部Ｂは送り翼２７と戻
り翼２８で構成されており、それらの稜線が交差してア
ペックス２９を形成している。送り翼２７と戻り翼２８
は材料を順方向逆方向とに移動させて材料の混練を行
う。

【０００５】絞り機構２３は、前記バレル２５のベント
３０の手前で径方向に上下からロータ２６を挟むように
挿入された半円が２つ連設されたゲートを上下に移動さ
せることにより、ロータ２６とゲートとの隙間を変化さ
せて、材料の流動抵抗を調節する。又、隙間に材料を充
満させることにより、材料が１段目で混練されないで第
２段目へ移動してしまうというショートパスを防ぐこと
ができる。

【０００６】このような構造の２段２軸混練機３１は、
材料が供給口２１よりバレル２５内に供給される。供給
された材料はロータ２６の回転により第１スクリュー供
給部Ａから第１混練部Ｂへと送られ、第１混練が行われ
る。そして、絞り機構２３の絞りにより材料の流動抵抗
を調節されながら、ロータ２６の回転により第２スクリ
ュー供給部Ｃから第２混練部Ｄへと送られ、第２混練が
行われる。その後、排出口２２より混練された材料が排
出口２２に設けられた吐出オリフィスにより排出抵抗を
調整されながら排出される。この全混練工程の間、バレ
ル壁２５内の冷却通路２４ａ・２４ｂに水等の温調媒体
を流して混練による発熱を冷却する。尚、吐出オリフィ
スに代わり、ギアポンプの背圧により排出を調整するこ
ともある。

【０００７】上述のような従来の２段２軸混練機３１
は、混練が２段わけて行われるので、従来２回練りしな
ければならない材料も１台の混練機で一回で練ることが
でき、又、１台の混練機で第１・第２と異なる混練作用
も行える等の１段の混練機で混練の難しい材料の混練が
可能であるというメリットがある。そのような材料とし
ては、耐衝撃性の要求されるポリプロピレンブロック・
コポリマー等があげられる。

【０００８】ところで、ポリプロピレンブロック・コポ
リマーの耐衝撃性Ｉは、図８に示すように、従来の２段
２軸混練機３１の比エネルギーＥを大きくして、ゲルＧ
を消去することにより達成される。しかし、比エネルギ
ーＥを大きくすると、図９に示すように、材料の排出温
度Ｔも上昇する。その為、材料の排出温度Ｔを低く押さ
えて比エネルギーＥを大きくするには、全混練工程の
間、バレル壁２５内の冷却通路２４ａ・２４ｂに水等の
温調媒体を流して冷却する水冷運転となる。尚、図９に
於いて、実線は断熱運転、１点鎖線は水冷運転を示す。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２段２
軸混練機３１の比エネルギーＥを大きくする一方で、材
料の排出温度Ｔを低く押さえようとする上述のような水
冷運転では、大量の電力を消費することになり、大変効
率が悪いという問題が生じる。

【００１０】本発明は上記問題に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、消費電力を少なくして、効率
よくゲル消去を行う２段２軸混練機及びその運転方法を
提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はロータの特にゲル消去に寄与するアペック
ス部分の温度上昇に着目して得られたものである。

【００１２】その手段は、一端に材料供給口を他端に排
出口を有すると共に中間に材料の流動抵抗を調節する絞
り機構を有し、この絞り機構の前後に第１段冷却通路と
第２段冷却通路と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、各ロータは、１段目として
第１スクリュー供給部と送り翼・戻り翼でアペックスを
形成している第１混練部とを、２段目として第２スクリ
ュー供給部と第２混練部とを長手方向に連設してなる２
段２軸混練機において、前記バレルの第１段冷却通路の
うち上記アペックスに対応する部分の冷却通路を他部と
独立して形成したものである。

【００１３】更に、上記記載の２段２軸混練機におい
て、第１混練部のアペックスがストレートであるもので
ある。

【００１４】又、上記記載の２段２軸混練機を用いて、
アペックスに対応する部分の独立冷却通路を選択的に冷
却する運転方法である。

【００１５】

【作用】２段２軸混練機において、ポリプロピレンブロ
ック・コポリマー等の耐衝撃性を得る為のゲル消去作用
を考察してみると、そのゲル消去は材料に十分な剪断力
が加えられることにより達成されること、そして、この
剪断力は、材料がバレルの内壁面とロータのアペックス
とのチップクリアランスを通過する度に加わること、
又、材料の溶融し始めが一番粘度が高くなり、強い剪断
力が作用すること等の考察結果が得られた。

【００１６】そこで、ロータの特にゲル消去に寄与する
アペックス部分の温度上昇に着目して、バレルの第１段
冷却通路のうち上記アペックスに対応する部分の冷却通
路を他部と独立して形成すると、ロータの特にゲル消去
に寄与するアペックス部分を選択しての水冷運転が可能
となる。そして、アペックス部分を選択して材料温度の
上昇を抑え、材料の一番粘度が高く強い剪断力が作用す
る溶融し始めの状態を維持して、効率よくゲルを消去す
る。

【００１７】

【実施例】次に本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。図１は、本発明の２段２軸混練機を示す図であ
り、図２は冷却通路を示す図であり、図３はゲル消去作
用を示す図であり、図４はバレル内を移動する材料の温
度変化を示すグラフであり、図５は本発明のロータの一
部を示す図である。図１に於いて、図６と同一の働きを
するものは同一の符号を付してその説明を省略する。図
１に於いて、図６と異なる点はバレル２５の第１段冷却
通路のうちアペックス２９に対応する部分の冷却通路１
が他部と独立して形成されている点である。

【００１８】本発明の２段２軸混練機３は、図１に示す
ように、バレル２５の第１段冷却通路のうちアペックス
２９に対応する部分の冷却通路１が他部と独立して形成
されている。該冷却通路１は、図２に示すように、バレ
ル２５の壁内にジグザグ状に設けられており、流入口１
ａより流入してきた水等の温調媒体は最初は軸方向Ｈ
に、次には周方向Ｆにと冷却通路１に沿って流出口１ｂ
まで流れる。尚、図１のＪ−Ｊ断面より観るならば、図
３に示すようなドリル孔状になっている。この様なドリ
ル孔状のものはスパイラル状のものに比べ冷却効果があ
る。

【００１９】上記構造の本発明の２段２軸混練機３の第
１混練部Ｂでのゲル消去作用及びその運転方法を説明す
る。ロータ２６の回転により第１スクリュー供給部Ａか
ら第１混練部Ｂへと送られてきたポリプロピレンブロッ
ク・コポリマー等の材料は、図３に示すように、バレル
２５の内壁面とロータ２６のアペックス２９とのチップ
クリアランスｈ₀ 間を通過することにより、剪断力が加
わえられてゲルが消去される。一方、ゲル消去に寄与す
るアペックス２９部分に対応する冷却通路１だけを選択
して水を流し水冷運転することにより、アペックス部分
での材料温度の上昇を抑え、一番粘度が高く強い剪断力
が作用する溶融し始めの状態に材料を維持して、効率よ
くゲルを消去する。

【００２０】又、ロータ２６の第１混練部Ｂのアペック
スの形状であるが、図４に示すようなストレート形状２
とすると、材料が、図３に示すようなチップクリアラン
スｈ₀ 間を通過する機会が多くなり、ゲル消去に寄与す
るアペックス部分の冷却通路１だけを選択しての水冷運
転の効果がより一層えられる。

【００２１】上述のような本発明の２段２軸混練機３
は、ゲル消去に寄与するアペックス２９部分だけを選択
しての水冷運転であるので、２段２軸混練機全体を冷却
する従来の水冷運転に比べ、消費電力が少なくてすみ、
効率よくゲル消去を行うことができる。

【００２２】又、バレル２５内を移動する材料の温度変
化Ｔｍをみてみると、図５に示すように、従来の混練機
全体の水冷運転に比べると少し高いが、水冷運転を行わ
ない断熱運転に比べ低くなる。尚、実線は断熱運転、１
点鎖線は従来の水冷運転、２点鎖線はアペックス部分の
みの水冷運転を示す。

【００２３】

【発明の効果】本発明の２段２軸混練機及びその運転方
法は、バレルの第１段冷却通路のうちアペックスに対応
する部分の冷却通路を他部と独立して形成することによ
り、ロータの特にゲル消去に寄与するアペックス部分を
選択しての水冷運転を可能にして、一番粘度が高く強い
剪断力が作用する溶融し始めの状態に材料を維持してい
るので効率よくゲル消去を行うことができる。その結
果、２段２軸混練機全体を水冷する従来の水冷運転に比
べ、消費電力が少なくてすむ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の２段２軸混練機を示す図である。

【図２】冷却通路を示す図である。

【図３】ゲル消去作用を示す図である。

【図４】本発明のロータの一部を示す図である。

【図５】バレル内を移動する材料の温度変化を示すグラ
フである。

【図６】従来の２段２軸混練機を示す図である。

【図７】ロータを示す図である。

【図８】比エネルギー−ゲル消去のグラフである。

【図９】比エネルギー−排出温度のグラフである。

【符号の説明】 ３ ２段２軸混練機 １ 冷却通路（アペックス部分） ２ ストレートアペックス ２１ 供給口 ２２ 排出口 ２３ 絞り機構 ２４ａ 第１冷却通路 ２４ｂ 第２冷却通路 ２５ バレル ２６ ロータ ２７ 送り翼 ２８ 戻り翼 ２９ アペックス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 港 良太 兵庫県神戸市灘区日ノ出町４丁目１番１号 株式会社神戸製鋼所岩屋工場内 (72)発明者 上田 浩司 兵庫県神戸市灘区日ノ出町４丁目１番１号 株式会社神戸製鋼所岩屋工場内 (72)発明者 山根 泰明 兵庫県神戸市灘区日ノ出町４丁目１番１号 株式会社神戸製鋼所岩屋工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端に材料供給口を他端に排出口を有す
   ると共に中間に材料の流動抵抗を調節する絞り機構を有
   し、この絞り機構の前後に第１段冷却通路と第２段冷却
   通路と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、各ロータは、１段目として第１スクリ
   ュー供給部と送り翼・戻り翼でアペックスを形成してい
   る第１混練部とを、２段目として第２スクリュー供給部
   と第２混練部とを長手方向に連設してなる２段２軸混練
   機において、前記バレルの第１段冷却通路のうち上記ア
   ペックスに対応する部分の冷却通路を他部と独立して形
   成したことを特徴とする２段２軸混練機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の２段２軸混練機におい
   て、第１混練部のアペックスがストレートであることを
   特徴とする２段２軸混練機。
3. 【請求項３】 請求項１記載の２段２軸混練機を用い
   て、アペックスに対応する部分の独立冷却通路を選択的
   に冷却することを特徴とする２段２軸混練機の運転方
   法。