JPH0648826U - 連続捏和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】樹脂材料を連続して完全に均一に混練すること
ができ、且つ、プロセス中における溶融樹脂の局所加熱
を抑止して、樹脂硬化や得られる成形品の物性低下・焼
け・炭化物の発生等のない連続捏和機を提供する。 【構成】固定円板１９と回転円板１４の間の最内周部の
ブレードクリアランス１０２ａを最小とする。最外周部
のブレードクリアランス１０２ｂを最大とする。ブレー
ドクリアランス１０２を最内周側のブレードクリアラン
ス１０２ａから最外周側のブレードクリアランス１０２
ｂまで回転円板１４の外周方向に向かうにつれて次第に
拡大する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、局所加熱を抑止しつつ樹脂材料を連続して完全に均一に混練するこ 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、シリンダー内にスクリューが回転可能に設けられた連続捏和機として、 スクリュー形状を種々工夫した様々な連続捏和機が一般に用いられてきた。 しかし、熱可塑性樹脂マトリックスに充填剤を混合・分散させる系や、異なる 粘度を有する樹脂同士を均一分散させる系等においては、従来の一般の連続捏和 機を用いたのでは、樹脂材料を連続して完全に均一に混練することはできなかっ た。 そこで、近年、各種樹脂材料を完全に均一に混練することができる混練技術の 出現が要望されている。

【０００３】 この要望に対して、樹脂材料の剪断・圧縮作用による捏和作用を効率よく行わ せることができる連続捏和機として、例えば、特公昭５４─２４７４３号公報や 特公昭５５─４１１３９号公報に記載の如く、シリンダー内で回転する軸に固着 した回転円板と、この回転円板に対向してシリンダーに固着した固定円板との間 に樹脂材料を通過させつつ、それぞれの円板の面上に形成した山と谷との相互作 用によって、圧縮及び剪断応力がかけられるようにしたものや、更に、特開平２ ─９２号公報に記載の如く、回転円板と固定円板の表面間に形成される空間（以 下、ブレードクリアランスという）が押出機先端側に行く程小さくなるようにし て、適度の混練が一層効率的に行われるようにしたもの等が提案されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、この連続捏和機においては、ブレードクリアランスｃが回転円 板ａの外周方向に均一とされているので、このクリアランスｃ内を通過する溶融 樹脂の受ける剪断応力は、樹脂粘度やシリンダー内で回転する回転軸の回転数（ 以下、スクリュー回転数という）等という因子の他に、溶融樹脂が回転円板ａ及 び固定円板ｂとの接触による剪断速度に依存し、この剪断速度は回転円板ａの外 周部程大きいため、回転円板ａの外周部を通過する溶融樹脂の方が内周部を通過 する溶融樹脂より大きくなってしまう。

【０００５】 回転円板ａの外周部を通過する溶融樹脂は、大きな剪断応力による発熱により 、熱的に不安定な熱可塑性樹脂の場合には、樹脂焼け・炭化等の不都合な現象を 引き起こすとともに、得られる成形品の衝撃強度が低下してしまい、又、スクリ ュー回転数が小さい場合には、上記の如き悪影響は現れないが、そのかわりに、 溶融樹脂の滞留時間が長くなるので、溶融樹脂の熱的な劣化・硬化を引き起こす ことがあるし、又、生産性が低下することになり、連続捏和機としてのメリット が失われてしまうという問題点がある。

【０００６】 本考案は上記の如き従来の問題点を解消し、溶融樹脂の剪断・圧縮作用による 捏和作用を効率よく行わせて樹脂材料を連続して完全に均一に混練させることが でき、且つ、プロセス中における溶融樹脂の局所加熱を抑止して、樹脂硬化や得 られる成形品の物性低下・焼け・炭化物の発生等のない連続捏和機を提供するこ とを目的として鋭意研究した結果、溶融樹脂の粘度特性に依存させて、ブレード クリアランスを回転円板の外周方向に向かうにつれて拡大することで、最大のス クリュー回転数で操業しても、溶融樹脂の熱的な劣化・硬化現象を発生させるこ とがないことを見い出し、本考案を完成したものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、シリンダー内にスクリューが回転可能に設けられ、スクリューに複 数の回転円板が相互間に間隔をあけ且つシリンダーの内周面との間に間隙をあけ るようにして設けられ、シリンダーに固定円板が上記回転円板間に相互の表面間 及びスクリューの外周面との間に間隙をあけるようにして設けられ、その内部に て樹脂材料を連続的に溶融混練して吐出する連続捏和機において、回転円板と固 定円板の表面間の間隙が回転円板の外周方向に向かうにつれて拡大されている連 続捏和機である。

【０００８】 本考案において、樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン 、ポリスチレン、ポリカーボネート、硬質塩化ビニル樹脂、軟質塩化ビニル樹脂 、ポリアミド、ポリビニルアセタール、アクリル樹脂、アセタール樹脂、ポリエ ステル等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂等の熱硬化性樹脂等が使 用される。尚、樹脂材料中には、可塑剤、充填剤等が添加されてもよい。

【０００９】 本考案においては、ブレードクリアランスが回転円板の外周方向に向かうにつ れて拡大されているが、拡大の態様としては、回転円板と固定円板の対向する表 面が相対的に傾斜面をなすように次第に拡大されていてもよいし、小さな階段状 をなすように拡大されていてもよい。

【００１０】 拡大の程度は、樹脂材料の種類によっても異なるが、通常、最内周部のブレー ドクリアランスに対する最外周部のブレードクリアランスの拡大倍率が、１．１ 〜３倍程度であるのが好適である。拡大倍率が３倍を超える場合には、樹脂材料 に剪断応力がかけられない状態になるおそれがあり、逆に、１．１未満の場合に は、ブレードクリアランスにおける内周部と外周部の剪断応力を均一化する効果 が小さい傾向がある。

【００１１】 以下、本考案の例を図面を参照して説明する。 図１は、本考案の連続捏和機の例を示す縦断面図である。 連続捏和機１には、シリンダー１１内に、スクリュー１２が回転可能に設けら れている。スクリュー１２には、相互間に間隔をあけ且つシリンダー１１の内周 面と間隙をあけるようにして複数の回転円板１３〜１８が固着されている。シリ ンダー１１には、回転円板１３〜１８の間に相互の表面間及びスクリュー１２の 外周面と間隙をあけるようにして複数の固定円板１９〜２３が固着され、又、回 転円板１８の固定円板２３に対向している面と反対側に、その表面間及びスクリ ュー１２の外周面と間隙をあけるようにして固定円板２４が固着されている。

【００１２】 回転円板１３と固定円板１９、固定円板１９と回転円板１４、回転円板１４と 固定円板２０、固定円板２０と回転円板１５、回転円板１５と固定円板２１、固 定円板２１と回転円板１６、回転円板１６と固定円板２２、固定円板２２と回転 円板１７、回転円板１７と固定円板２３、固定円板２３と回転円板１８、回転円 板１８と固定円板２４の間には、それぞれ、ブレードクリアランス１０１〜１１ １が形成されている。

【００１３】 そして、各ブレードクリアランス１０１〜１１１は、回転円板１３〜１８の外 周方向に向かうにつれて次第に拡大されている。 この関係を、ブレードクリアランス１０２を代表して図２を参照して説明する と、固定円板１９と回転円板１４の間のブレードクリアランス１０２は、固定円 板１９の先端と回転円板１４の基端部のブレードクリアランス、つまり最内周部 のブレードクリアランス１０２ａが最小とされ、回転円板１４の先端と固定円板 １９の基端部のブレードクリアランス、つまり最外周部のブレードクリアランス １０２ｂが最大とされ、ブレードクリアランス１０２は最内周部のブレードクリ アランス１０２ａから最外周部のブレードクリアランス１０２ｂまで外周方向に 向かうにつれて次第に拡大されている。

【００１４】 この構造は、ブレードクリアランス１０４〜１１１において特に重要な役割を 果たす。しかし、ブレートクリアランス１０１〜１０３においても、上記構造と されていることにより効果が向上する。 尚、回転円板１３〜１８と、固定円板１９〜２４のそれぞれ対向する表面には 、それぞれ図示しない適宜山部と谷部等の凹凸が設けられている。

【００１５】 そして、連続捏和機１内に送られてくる樹脂材料をブレードクリアランス１０ １〜１１１を通過する際に、それぞれの円板表面の間で圧縮及び剪断応力がかけ られ、適度の混練が効果的に行われた後、押出部を経て、図示しないノズル及び 金型を経て、押出成形されて成形品とされる。

【００１６】 この際、樹脂材料は、ブレードクリアランス１０１〜１０９を通過する際に、 それぞれの円板表面の間で圧縮及び剪断応力がかけられた後、回転円板１４〜１ ８の外周面とシリンダー１２の内周面の間、又は固定円板１９〜２４の外周面と スクリュー１２の外周面の間へ略直角にその流れ方向を変化するが、ブレードク リアランス１０１〜１１１が回転円板１３〜１８の外周方向に向かうにつれて次 第に拡大されていることにより、回転円板１０１〜１０９の外周部を通過する溶 融樹脂は回転円板１０１〜１０９の内周部を通過する溶融樹脂と略同等の剪断応 力を受ける。

【００１７】

【作用】

本考案の連続捏和機は、ブレードクリアランスが回転円板の外周方向に向かう につれて拡大されていることにより、回転円板の外周部を通過する溶融樹脂は回 転円板の内周部を通過する溶融樹脂と略同等の剪断応力を受けるので、樹脂材料 を連続して完全に均一に混練させることができ、回転円板の外周部を通過する溶 融樹脂の局所加熱を抑止して、樹脂焼け・炭化等の不都合な現象を引き起こすこ とがなく、外観及び物性に優れた成形品を成形することができる。

【００１８】

【実施例】

実施例１、２ 図１及び図２に示す連続捏和機に、製品外径２００ｍｍ、肉厚７ｍｍの中空パ イプ用金型を取り付け、硬質塩化ビニル樹脂（徳山積水社製、商品名「ＴＳ８０ ０Ｅ」）を用いて、シリンダー温度１７０℃、金型温度１９０℃の条件にて、押 出成形を行い、外径２００ｍｍ、肉厚７ｍｍの硬質塩化ビニルパイプを得た。 このときのモーター負荷、押出樹脂温度、得られたパイプの外観及びアイゾッ ト衝撃強度を表１に示す。

【００１９】 尚、連続捏和機における各ブレードクリアランスの寸法、押出成形における押 出量、スクリュー回転数は表１に示すとおりとした。 又、パイプの外観の評価は目視により行い、アンゾット衝撃試験は、ＪＩＳ Ｋ─７１１０に準じて行った。

【００２０】 比較例１〜３ 図３に示す構造のブレードクリアランスを有する連続捏和機を用いたこと、連 続捏和機における各ブレードクリアランスの寸法、押出成形における押出量、ス クリュー回転数は表１に示すとおりとした以外は、実施例１、２と同様にして硬 質塩化ビニルパイプを得た。 このときのモーター負荷、押出樹脂温度、得られたパイプの外観及びアイゾッ ト衝撃強度を表１に併せて示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】 表１から明らかな如く、本願の実施例１、２の場合には、連続捏和機内部全体 で樹脂の均一な混練が行われており、得られたパイプの外観は焼けや炭化物の発 生等が全くなく良好であり、且つアンゾット衝撃強度も高い。 これに対して、比較例１の場合には、連続捏和機の根元付近のブレードクリア ランスにおける外周側の溶融樹脂の剪断発熱に起因する、焼けの発生がパイプの 表面に若干が認められ、又、連続捏和機の根元付近と先端付近の溶融樹脂に与え る剪断混練量の不均一さに起因する、パイプに若干のアイゾット衝撃強度の低下 が認められる。

【００２３】 比較例２の場合には、比較例１のスクリュー回転数を上げた場合に相当するが 、連続捏和機の根元付近のブレードクリアランスにおける外周側の溶融樹脂の強 度の剪断発熱に起因する、パイプ内面の全面にわたる焼け・炭化物の発生が認め られ、又、連続捏和機の根元付近と先端付近の溶融樹脂に与える過剰の剪断混練 に起因する溶融樹脂の劣化の影響で、パイプのアイゾット衝撃強度が著しく低下 している。 又、比較例３の場合は、比較例２における溶融樹脂の過剰の剪断混練の改善を 図るために、スクリュー回転数を下げ、各ブレードクリアランスを大きくした場 合に相当するが、連続捏和機のモーター負荷限界以上の負荷となり、且つ混練不 足のため、パイプの実用上のアイゾット衝撃強度が確保できていない。

【００２４】

【考案の効果】

本考案の連続捏和機は、上記の如き構成とされているので、外観に優れ且つ物 性に優れた成形品を成形することができる。

【００２５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の連続捏和機の例を示す断面図である。

【図２】図１に示す連続捏和機におけるブレードクリア
ランスの部分を説明する要部拡大断面である。

【図３】従来の連続捏和機におけるブレードクリアラン
スの部分を説明する要部拡大断面である。

【符号の説明】

１ 連続捏和機 １１ シリンダー １２ スクリュー １３〜１８ 回転円板 １９〜２４ 固定円板 １０１〜１１１ ブレードクリアランス １０２ａ 最内周部のブレードクリアランス １０２ｂ 最外周部のブレードクリアランス

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダー内にスクリューが回転可能に
   設けられ、スクリューに複数の回転円板が相互間に間隔
   をあけ且つシリンダーの内周面との間に間隙をあけるよ
   うにして設けられ、シリンダーに固定円板が上記回転円
   板間に相互の表面間及びスクリューの外周面との間に間
   隙をあけるようにして設けられ、その内部にて樹脂材料
   を連続的に溶融混練して吐出する連続捏和機において、
   回転円板と固定円板の表面間の間隙が回転円板の外周方
   向に向かうにつれて拡大されていることを特徴とする連
   続捏和機。