JPH0624725B2 - 混練装置 - Google Patents

混練装置

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JPH0624725B2
JPH0624725B2 JP1019924A JP1992489A JPH0624725B2 JP H0624725 B2 JPH0624725 B2 JP H0624725B2 JP 1019924 A JP1019924 A JP 1019924A JP 1992489 A JP1992489 A JP 1992489A JP H0624725 B2 JPH0624725 B2 JP H0624725B2
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EI PII BUI PLC
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は混練装置に関し、特に合成樹脂，液体，粒状
あるいは粉末状の物質の混合あるいは練合せ、または混
合と練合せの両者を共に実行するための混練装置に関す
る。
〔従来の技術〕
例えば、ほぼ平行に配設された１対の回転軸をハウジン
グ内に配設し、この回転軸に取付けられた複数個の混合
動作用の回転体を備え、回転軸の同一方向の回転に応じ
て、一方の回転軸上の回転体が他方の回転軸上の回転体
と相互に摺接して混合作用を果たすように構成された混
合装置は、例えば、英国特許第1,110,881 号明細書（出
願人:Baker Perkins Chemical Machinery Limited）に
開示されている。
しかしながら従来の混合装置において、混合を行う空間
内に不動作区域が形成され、特に合成樹脂等が長期間に
わたってこの不動作区域に滞留しやすいために、その物
理的性質が劣化するという欠点があった。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記の欠点にかんがみ、この発明は、特に混練動作を果
たす回転体の形状を改良することにより、上記の欠点を
除去し、被処理物質の分散と均一な流動を促進し、良好
な混練動作を実現することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明によれば、１個のハウジングと、このハウジン
グ内に回転可能に配設された互いにほぼ平行な回転軸
と、この回転軸に取付けられ、相互に当接して混合およ
び搬送機能を果たす複数個の回転体より成り、これらの
回転体の形状を適切に形成することにより、回転軸を互
いに同一方向に回動させた際に、一方の回転軸上の回転
体の各部分が他方の回転軸上の回転体の共同動作によっ
て摺動されると共に、各々の回転体には複数個の端面が
形成され、一方の作動端面の有する突葉部の個数と、他
方の端面の有する突葉部の個数とが、互いに異なるよう
に構成された混練装置を提供するこができる。
これらの回転体の各々は曲面状の周辺面を備え、一方の
端面上の突葉部の個数は、他方の端面においては少くな
るように形成されてる。１対の回転体の各外周形状は、
一方の回転軸上の回転体の外周部が、他方の回転体の外
周部に摺動接触しつつ回転し得るように形成される。
〔作用〕
前記構成による混練装置においては、或る１個の回転体
が有する突葉部は、あたかも、１個のねじ山の出発点に
相当する。例えば、前端面上の突葉部が２個で背端面上
の突葉部が１個形成された回転体は、あたかも、前端面
に存在する２出発点形のねじから、後端面に存在する単
一出発点形のねじへと連続的に変化する方式の１個のね
じの構成に相当する。
同様に、前後の各作動端面上の突葉部の個数をさらに異
なる個数の組合せとすることにより、或る１種の出発点
形のねじから、他の異なる出発点数を有するねじ形式へ
と連続的に変化するようにした回転体とすることが可能
である。
このような回転体の複数個が、例えば１対の回転軸上に
配設され、被処理物質の分散を良好ならしめ、均一に混
練作用を可能ならしめるという作用がある。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を図面について詳細に説明す
る。（部位番号は、前記従来例の英国特許第1,110,881
号における番号と一致させて使用する。） 第１図はこの発明による連続式混練装置をその回転軸に
直角の方向に切断した１つの断面図を示し、ハウジング
２は、その断面が図示されている。３，４はそれぞれ左
および右の円筒状区画で、５，６は回転中心線７，８の
周りに回転可能に支持された回転軸である。１０および
１１は、回転軸５および６の各々に取付けられた複数個
の回転体で、それぞれキー１６，１８、およびキー溝１
７，１９によって固定されていることにより、回転軸
５，６によって回転駆動される。これらの回転体１０，
１１は、その形状および構造において、回転軸５，６が
図中の矢印１２，１３に示すように同一方向の回転力を
与えられた場合に、回転軸５の方の回転体１０の周辺の
各部分が、回転軸６の方の回転体１１の周辺の各部分の
何れかに対して常に当接しながら回転するようになって
いる。なお、回転軸５，６が何れも図中で左廻りに回転
する場合も同様である。
回転体１０，１１は、何れも耳片状に形成され、各外向
き突出部は、１つの回転部材上で互いに反対方向に延長
して形成されている。
例えば左側の回転体１０の周辺上のすべての点は、右側
の回転体１１の周辺面によって摺接動作を受け、同様に
右側の回転体１１の周辺面上の各点は、左側の回転体１
０の周辺面によって常に摺動されることになる。換言す
れば、ここで第２図のとおり、回転中心線間の距離をＣ
Ｌ、筒状室３，４の直径をＤとし、Ｐｃ＝２ＣＬ／Ｄを
中心線比率と定義するとき、直径Ｄと中心線比率Ｐｃお
よび、各回転体の前後の各面にある突出部の個数とが与
えられれば、断面形状、即ち、回転体の前面から背面に
向って変化する形状を如何に選ぶべきかを決めることが
できる。前記のとおり協同的に回転する１対の回転体１
０，１１の前面部の断面形状の各々は、互いに同一とな
るべきである。また、前面部の断面形状の各々も、互い
に同一すべきである。このことは、たとえ、背面部の形
状が前面部の形状と異なる場合であっても変りはない。
一方の回転体を他方の回転体の外周面に完全に摺接させ
るためには、１対内の２個の回転体の形状が必ずしも同
一でなくてもよい。但し、一方の回転体の断面形状が、
前面部における形状から、それの背面部における形状に
なるまでの、断面形状の変化の過程において、両方の回
転体が互いに補足し合うような形状を有することが必要
がある。第３図は、２個の回転体１０，１１が５段階よ
り成る完全な変化サイクルを示すもので、図中ａ）と示
された２突葉形の形状から始まって、ｂ），ｃ），
ｄ），ｅ）の各段階を経由し、ｆ）で示された単一突葉
形の形状に至るまでの状態を図示したものである。
隣接する複数個の回転体１０を含む１列は、一方の回転
軸５に取付けられ、他方の複数個の回転体１１の列は、
他方の回転軸６に取付けられる。或る１対の回転体は、
回転体１０と１１の各々１個から成る。各々は何れの回
転軸に設定されてもよく、回転軸も何れの形状であって
もよい。但し、好ましい配設方法は、或る１個の回転体
上にある各回転体が、１つの回転体の外周面が、その同
一回転軸上の隣り回転体の外周面に順次徐々に変化する
ような状態に隣接させることである。
ハウジング２は外壁１４によって包囲され、ハウジング
２との間に形成される外套部１５には、加熱または冷却
用の媒質が保持される。
つぎに第４ａ図と６ａ図に示すとおり、回転体１０は、
レンズ状の２方向突葉形状の前端面２０を備え、その頂
小面２０ｂ，２０ｂの間には２個の外周線２０ａ，２０
ａが形成され、頂小面２０ｂ，２０ｂは、前端面２０の
２個の突葉部より成るものであり、回転体１０が回転状
態にある間に、突葉部がハウジング２の左の区画３の内
面に沿って摺動する。
第４ｂ図と第６ｂ図に示す第２の回転体１０は、曲面２
１ａ，２１ｂ，２１ｃより成るほぼ三角形の、単一の突
葉部から成る背端面２１を有する。曲面部２１ａは、背
端面２１の頂部に摺接する単一突葉部のみを有する構造
である。
第６ａ図と第６ｂ図に示すように、前端面２０と背端面
２１との間に形成された回転体１０の外周面は、３個の
沿面径路、即ち、２２，２３，２４より成る。
第６ａ図に示された径路２２は、らせん状の径路から成
り、この径路は、Ａ点からＢ点に到る１つの曲線を含
み、さらにＣ点を経て背端面２１に達し、ついでＤ点お
よびＥ点を過ぎ、最後に前端面２０上においてＡてに帰
着する。
第２図の径路２３は第６ａ，第６ｂ図のとおり、左の区
画３の内面に摺接する凸状外周各部の集りである。その
各外周各部は、前端面２０上の点Ａから始まり、背端面
２１上の１点Ｅを過ぎ、点Ｆと点Ｄを通過し、点Ｃを経
て、前端面２０上の点Ｈに到り、つぎに外周線２０ａを
経てＧ点に到り、最後に下部頂小面２０ｂを経て点Ａに
帰着する。
第３図の沿面径路２４は、第６ａ図に示す各点Ｃ，Ｂ，
Ｈによって区画された上部の頂小面に２０ｂに相当す
る。
回転体１０および１１は、キーとキー溝構成、即ち、１
６／１７と、１８／１９を介して軸孔２５および４０に
よって回転軸５および６に取付けられている。第５ａ
図，第５ｂ図、ならびに第７ａ図と第７ｂ図には、回転
体１１のうちの１個を示し、これは、第４ａ図、第４ｂ
図、第６ａ図、第６ｂ図の各図中に示された回転体１０
の各々の前端面２０と背端面２１と同等な状態の、前端
面３０および背端面３１を備えたものである。
かくして、第５ａ，７ａの各図に示されたように、この
回転体１１は、２個の突葉部を有する形状の前端面３０
を有し、また２個の側面要素３０ａは、２個の頂小面３
０ｂの間に延展され、この頂小面３０ｂが、回転体１１
が回転しつつある期間において、区画４の内面に摺接す
る。また第５ｂ，７ｂの両図に示すように、この回転体
１１は、局面部３１ａ，３１ｂ，３１ｃによってほぼ三
角形の単一突葉形に形成された背端面３１を備える。ま
た頂曲面３１ａは、背端面３１の単一摺動部より成る。
第７ａ，第７ｂ図の各図に示すとおり、前端面３０と背
端面３１との間に形成された、回転体１１の外周面は、
４個の部分、即ち沿面径路３２，３３，３４，３５から
成る。
その第１の径路３２は第７ｂ図のとおり、一連のらせん
状径路から成る。この径路は、背端面３１上の点Ｐから
出発して点Ｑに到り、前端面３０上の点Ｒを経由して点
Ｓに到り、再び背端面３１上の点Ｐに帰着する。
第５ａ，５ｂ図、および第７ａ，７ｂ図により、第２の
径路３３は、一連のらせん状曲面である。その径路は前
端面３０上の点Ｔから出発して、背端面３０上の点Ｖを
通り、次の軸方向に横切って点Ｗに到り、背端面３１の
点Ｘに到り、最後に前端面３０上の点Ｔに帰着する。
第７ａ，７ｂ図に示すとおり、第３の沿面径路３４は、
１連の周辺径路である。背端面３１上の１点Ｑから始ま
り、背端面に沿って下部頂小面３０ｂ上の点Ｗに到り、
軸方向に横切って点Ｖにおいて前端面３０に移り、点Ｖ
から下部頂小面３０ｂに沿って逆行し、前端面に沿って
点Ｒに到り、最後に点Ｑにおいて背端面３１に帰着す
る。
第４の沿面径路３５は、第７ａ，７ｂ図において、前端
面３０上の上部頂小面３０ｂから、背端面３１上の単一
突部頂小面３１ａへと接続する狭小周辺径路である。こ
の狭小径路は、回転体１１が回転する間において、筒状
区画４の内周面に摺接するものである。この径路３５
は、点Ｓから出発して上部頂小面３０ｂに沿い、前端面
３０上の点Ｔに到り、さらに背端面３１上の点Ｘに到る
一連の曲線を含む。点Ｘからは、頂曲面３１ａの一部に
沿って点Ｐまで達し、さらに点Ｓにおいて前端面３０に
帰着する一連の径路となる。
第３図において、図中（ａ）は、回転体１０の前端面２
０、および他方の回転体１１の前端面３０が、対称２突
葉の形状を備えることを示す。他方（ｆ）は、回転体１
０および１１のそれぞれの背端面２１および３１が、何
れもほぼ三角形に近い単一突葉の形状より成ることを示
す。図中（ｂ）から（ｅ）までは、回転軸５および６の
各共通軸上の一定間隔の各平面上に設置された各回転体
１０……，１１……の各々の断面図を図示したものあ
る。
即ち、図中（ａ）に示した姿勢の回転体１０および１１
においては、被処理物質の径路として通路３６，３７，
３８が使用されるのに対し、物質が筒状隔室３と４の長
さ方向に向って図中（ａ）から（ｆ）へと流通するのに
従って、その径路が、三通路３６，３７，３８によって
画定される径路から、単一形通路３９へと次第に変化し
て与えられる。
第３図（ａ）から（ｆ）までの変化を見れば通路３６と
３８が一体となり、通路３７は殆んど消失することがわ
かる。
通路３６と３８とが一体化するのに伴なって、分離され
ていた被処理物質は混合されて一体となる。通路３７内
にある物質は、その体積が殆んど零になり、圧縮され
る。物質は、それが通路３７から排出されるにつれて、
環状路によって通路３９の１つに流入される。この方法
によって局部的に大きな圧力が発生する。
第８図は、各対の回転対１０，１１の姿勢の変化を図示
したもので、（ｉ）左から右への１行は、２突葉形から
単一突葉形に到る各回転体１０，１１の同時点における
姿勢を示し、（ｉｉ）上部から下部へ或る１つの列は、
回転軸５，６の４５゜回転毎における回転体１０，１１
の姿勢の変化を示す。
即ち、１つの横方向の線は、任意の時点の回転軸の位置
において、軸の長さ方向に取付けられた各対の回転体を
示すもので、これによって、混和動作を受けている物質
が通過する流通路の形状と個数とが、回転体の位置によ
ってどの様に異なって与えられているかを知ることがで
きる。これは、各回転体における突葉部の個数が軸上の
各位置において次第に異なるようにしあるからである。
これにより、区画３，４に沿って流動する被処理物質が
受ける混和力の態様と、それによる効果を推定すること
ができる。
縦方向の成る１列は、特定の１組の回転体の位置の変化
を示すもので、回転軸の４５゜回転毎における回転体１
０，１１の回転位置が時間的に順次に如何に変化するか
を示す。つまり、或る特定の１つの縦列中では、流入す
る物質に与えられる通路の形状と個数とが、時間的に順
次変化することを示している。これにより、物質に対し
て与えられる混合力とその効果は、回転軸の回転によっ
て逐次変化することが理解される。
前述のとおり、回転軸の長さ方向には、２突葉形から単
一突葉形に到る形状を順次異ならしめた回転体が配置さ
れているが、第３図に縦方向に図示されたものは、第５
図においては、２２５゜の水平線方向に図示されたもの
に相当する。
例えば第３図のように、３通路３６，３７，３８から始
まって単一通路３９まで順次に異なる形状の径路が与え
られる結果として、被処理物質は、狭小な多くの間隙を
通過するために、可成り大きな延展作用のみならず、せ
ん断流作用をも受ける。このような応力が物質内部に生
成されて、物質の基本組織内に存在する特定の塊状組織
に作用する。これらの応力が十分に大きくなると、塊状
組織を破壊させて、分散を良好ならしめる。この作用は
強力な伸びおよびずれの流動作用として、基本組織内の
異方性区域相互間の接触を促進し、微視的に見えても均
質な組織へ移行させることに役立つ。その次の回転体１
０，１１は、単一突葉の面が次の単一突葉の面と対面し
て並ぶように配設されているので、区画３，４の長さ方
向に物質が連続して流通されるので、再び異なる通路に
分割され、これによって強力な混和作用が生ずる。即
ち、各回転体１０，１１は、混和装置を流通する物質の
流れを順次に分配し、再び合一し、かつ十分に分散させ
る作用を果たす。
また、回転体１０，１１は良好な拭取り作用を果たし、
これによって混和区域内に不作動区域が生ずることを未
然に防止する。この作用は、処理条件下において劣化し
易い物質を処理する際に不可欠である。多くの合成樹脂
は、必要以上に長時間にわたって混合区域に滞留する
と、それらの物理的性質が次第に劣化する傾向が顕著で
あるからである。
前記説明の実施例においては、混練作用を受持つ回転体
の各々が、前端面上の２突葉形から、背端面上の単一突
葉形に変化するような形状とされている。しかしなが
ら、相対する２個の回転体の間において摺動接触状態が
維持されるものであれば、複数種の突葉部の変化の組合
せが、前記説明のものと異なるものを適用することも可
能である。
各回転体を双方の回転軸に取付けて、各軸上に複数個の
回転体が取付けられると、各１対の回転体は互いに噛合
うような形に配設される。例えば、回転体１０が一方の
回転軸に、回転体１１は他方の回転軸に取付けられ、相
互に噛合うようにする。つまり、１つの構成において
は、一方の軸には、回転体１０のみの１組を保持させる
ことができる。また、一方の軸に、複数個の回転体１０
と１１を保持させる構成も可能である。また、同一回転
軸上の相隣る回転体は、その相対面する突葉部の形状が
円滑に変化するように選定し、その突葉部の個数一致す
るように選ぶことが適切である。
この発明の動作は、原理的には、回転軸上の各回転体の
距離には左右されないが、混和作用の強弱は、各流通路
の容量の変化率によって異なるものであり、また、この
変化率は、回転軸長さのみならず、軸の回転速度によっ
ても異なるものである。
回転体１０と１１が、らせん状の周辺部を有すること
は、被処理物質の搬送を容易ならしめると共に、回転体
の回転軸方向の長さに沿って生ずる圧力降下を可及的に
少くさせる効果を生じ、これは、従来の混合装置によっ
ては実現できないものである。
以上、この発明の実施例について説明したが、この発明
はこれらに限定されるものではなく、なお種々の変化が
可能であり、この発明の技術思想を逸脱しない限り、い
ずれもこの発明の特許請求の範囲に属すること勿論であ
る。
〔発明の効果〕
この発明による混練装置は、共通回転中心線上に配設さ
れた各々１対の回転軸上の回転体の形状、ならびに被処
理物資の流通路を順次に異なるようにして配設したこと
により、流通区画内をその長尺方向に物質が流通する間
において、物質の分割および合体が繰返され、その間に
強力な延展およびせん断による作用を受けることによ
り、分散効果が促進され、きわれめて均質な混和作用が
遂行されるという効果がある。
また、この発明によれば、混練装置内に被処理物質が滞
留するとが防止されるために、物質の物理的性質が劣化
することが未然に防止されるという効果がある。
回転体１０，１１は、らせんねじ構造と同一の機能を果
たすので、被処理物質の搬送を良好にすると共に、回転
軸の長さ方向に沿って総合的に圧力降下を少なくさせ、
混練動作を効率的に実行させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の混練装置の１対の回転体の各端部
の形状を示す正面図、第２図は、混練装置のハウジング
内の各要素を示す説明図、第３図は、等間隔に配設され
た６個の平面上の各対の回転体の形状を、回転体を支持
する回転軸の長さ方向に沿う同一の静止位置において見
た各断面図、第４ａ図と第４ｂ図は、一対の回転体の一
方の正面図、第５ａ図と第５ｂ図は、１対の回転体の他
方の１個の正面図、第６ａ図と第６ｂ図は、第４ａ図と
第４ｂ図の回転体の同一縮尺による斜視図、第７ａ図と
第７ｂ図は、第５ａ図，第５ｂ図の回転体の同一縮尺に
よる斜視図、第８図は、回転体を支持する回転軸の回転
中において、１対の回転体を軸方向に見た断面形状の各
回転位置を示す説明図である。 １……混練装置 ２……ハウジング ３……左側筒状区画 ４……右側筒状区画 ５，６……回転軸 ７，８……中心線 １０，１１……回転体 １２，１３……回転方向 １４……外壁 １５……外套部 １６，１８……キー １７，１９……キー溝 ２０……前端面 ２０ａ……外周線 ２０ｂ……頂小面 ２１……背端面 ２１ａ……頂曲面 ２１ｂ……側曲面 ２２，２３，２４……外周曲面

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ハウジング２と、このハウジング２の内部
    に回転可能に配設され、互いにほぼ平行な１対の回転軸
    ５，６と、この回転軸５，６の各々に取付けられ、相互
    に当接して混合および搬送機能を果たす複数対の回転体
    １０，１１より成り、この回転体の形状およびその配設
    が、回転軸が互いに同一方向に回転するときに、一方の
    回転軸上の回転体の各部分が、他方の回転軸上の回転体
    の各部分によって摺動されるようにして成る混練装置に
    おいて、混合および搬送機能を果たす前記回転体１０，
    １１が突葉部を有する両端面を備え、一方の回転体１０
    の一方の端面２０上の突葉部の個数が、他方の端面２１
    上の突葉部の個数と異なることを特徴とする混練装置。
  2. 【請求項２】回転体（例えば１０）の各々は曲面状の外
    周面を備え、一方の端面（例えば２０）の突葉部の個数
    が、他方の端面（例えば２１）の突葉部の個数よりも少
    いことを特徴とする請求項１記載の混練装置。
  3. 【請求項３】協同して動作する１対の回転体１０，１１
    の外周形状は、一方の回転軸（例えば５）上にある回転
    体の各々が、他方の回転軸（例えば６）上にある回転体
    の各々に対して摺動接触を保ちながら回転し得るように
    形成されていることを特徴とする請求項１あるいは２記
    載の混練装置。
  4. 【請求項４】回転体１０の前端面２０が、２個の径方向
    突葉部を有する双方突葉形であり、他方、背端面２１が
    ほぼ三角形の単一突葉形であることを特徴とする請求項
    １から３までのいずれかに記載の混練装置。
  5. 【請求項５】一方の回転体１０が、前端面２０と背端面
    ２１との間に形成された、らせん状の外周面２２を有す
    ることを特徴とする請求項４記載の混練装置。
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