JP3963042B2 - 連続混練機及び連続混練機のロータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチックやゴム等の高分子樹脂材料を混練するための連続混練機及び連続混練機のロータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記連続混練機は、通常は異方向に高速回転するロータでプラスチックやゴム材料等の被混練材料に強いせん断作用を加えて短時間に可塑化溶融するもので、この可塑化溶融した樹脂に各種の充填剤や添加剤を効率よく練り込んで混合分散することで種々の品質の樹脂製品を製造することができる。
【０００３】
特に、ロータの軸方向両端をベアリングで支持した両持ち構造の連続混練機は、ロータが先触れしてその先端がチャンバに接触することがないので高速度でロータを回転することができ、生産能力が高い混練造粒設備を容易に構成できる特徴がある。
そして、かかる両端支持タイプの連続混練機のうち、ツインロータタイプの二軸連続混練機では、一端部に材料供給口を有するチャンバ内に、被混練材料のフィード部と混練部を外周面に有する左右一対のロータがその軸方向両端を支持した状態で回転自在に挿通されており、各ロータの他端部には、同ロータで混練された混練済み材料をその径外方向に掻き出す排出部（排出翼）が形成され、チャンバの他端部には、排出部で掻きだされた混練済み材料をチャンバ外に排出するための排出口がロータの径外方向に開口して形成されている（例えば、特公昭５８−５０５３３号公報、特公平６−４１１３５号公報参照）。
【０００４】
上記のように、両端支持タイプの二軸連続混練機では、チャンバの前端部を開口できず排出口をロータの径外方向に開口せざるを得ないので、チャンバ内をロータ軸心方向下流側に向かって流れている混練済み材料は同チャンバ内の排出口対応部分（以下、排出領域という。）に至った時点でロータの排出部（排出翼）によってロータの径外方向に掻き出され、その流動方向がロータ軸方向からほぼ直角に変向されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この場合、従来の二軸連続混練機では、ロータの排出部の突出量がロータ軸心方向においてすべて同じに設定されていたので、チャンバの内面とロータの排出部との間に詰まっている混練済み材料がロータの回転に伴うせん断力によって昇温し、排出口における混練済み材料の温度がロータ軸方向において不均一になることがある。
【０００６】
すなわち、ロータ軸心方向に流れる混練済み材料をチャンバの下流端部でロータの径外方向に排出する場合、排出口の上流部から直ぐに外部に抜ける流れと、チャンバの最下流部まで排出領域に滞留してから外部に抜ける流れがあるため、例えば図１５に示すように、排出口における混練済み材料の流量分布は下流側（図１５の右側）に至るほど小さくなる。
【０００７】
一方、チャンバ内の排出領域や排出口に接続された樹脂管路には通常は混練済み材料が充満しているので、ロータの排出部の突出量がロータ軸心方向においてすべて同じ場合には、排出領域に存在する混練済み材料がロータの回転に伴って排出翼から受けるせん断仕事量はロータ軸方向において殆ど変化しない。
このように、排出領域内において混練済み材料の流量分布が下流側ほど小さいのに同材料に加わるせん断仕事量はほぼ一定であることから、単位重量当たりの混練済み材料に加わるせん断仕事量が排出口の下流側に至るほど大きくなることになる。従って、図１５上部のグラフに示すように、排出口を通過する混練済み材料のうち、上流側と下流側の樹脂の間で比較的大きな温度差ΔＴが生じることになるのである。
【０００８】
そして、このように排出口の溶融樹脂に大きな温度差ΔＴが生じると、排出口の上流側では所望温度の混練物が得られていても、排出口の下流側では混練物の温度が高くなり過ぎ、混練物の一部が分解して品質が低下することがあるとともに、温度差に伴う粘度の違いにより後続のダイス（造粒装置）から押し出されるペレットの長さが不揃いになる場合もある。
【０００９】
一方、特開平９−１６３０号公報に記載の発明では、上記のような排出口での樹脂温度の不均一を防止する手段として、ロータの下流端部を排出翼のない円柱形状に形成することを推奨している（同公報の請求項１参照）。
しかるに、ロータの下流端部から排出翼をすべて取り除いて丸坊主にしてしまうと、排出口における樹脂の温度むらは解消されるものの、排出領域における樹脂の掻き出し機能が全くなくなってしまうので、混練済み材料の粘度によっては排出口において大きな圧力変動が生じることがある。
【００１０】
従って、ロータの排出部を排出翼のない丸坊主にする手段では、溶融樹脂の圧送力を確保するためにロータを高回転で運転せねばならず、排出口から下流側に続くギアポンプを正常に運転することが困難で、連続混練機の運転条件が狭くなるという新たな課題が生じる。
また、ロータの排出部を排出翼のない丸坊主にする手段では、チャンバの他端壁に設けられるビスコシールの入口に樹脂が均等に存在しなくなるため、生産量が少なくなるとビスコシールによる樹脂シールができなくなるとともに、排出口への樹脂の流れがスムーズになり過ぎて、特に二段混練の場合（ゲート装置の下流側でも混練を行う場合）において第二混練部を素通りして当該第二混練部に滞留し難くなり、このため、ゲル消去能力が大幅に低下する恐れがある。
【００１１】
本発明は、このような実状に鑑み、排出口での圧力変動によりギアポンプの運転に支障が生じたり、混練部における樹脂の素通りによりゲル消去能力が減少するのを有効に防止しつつ、ロータの排出部における混練み済材料のロータ軸方向の温度差を可及的に小さくして製品品質を向上できるようにすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、次の技術的手段を講じた。すなわち、本発明は、上流側に被混練材料の材料供給口と下流側に混練済み材料の排出口とを有するチャンバ内に、被混練材料のフィード部と混練部及び混練済み材料の排出部とを外周面に有するロータがその軸方向両端を支持した状態で回転自在に挿通され、前記排出部は前記排出口に対応しており、該排出口は前記ロータの径外方向に開口して形成されている連続混練機において、前記ロータの排出部のロータ軸方向最下流位置と前記排出口のロータ軸方向最下流位置は一致しており、前記排出部の最下流位置を含みそこから上流側に至る部分に、その回転に伴って前記混練済み材料を前記チャンバの下流側へ押し出す方向に傾斜した捩じれ翼部を外周面に備えており、前記ロータは、前記排出部の最下流位置で連接するビスコシールの逆ねじ部を外周面に備えており、この逆ねじ部は該ロータが回転するとそのねじ山が上流側に移動する方向に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
この場合、排出領域内の混練済み材料の一部又は全部が捩じれ翼部によってチャンバの他端側（下流側）へ押し出されながら排出口から排出されるので、排出口の上流部と下流部との間に発生する排出流量の差が減少して同排出口における流量分布の偏りが小さくなり、排出口内を流れる混練済み材料に加わる単位重量当たりのせん断仕事量がロータ軸方向においてほぼ均等化されることになる。
【００１４】
また、本発明では、特開平９−１６３０号公報に記載の発明のようにロータの排出部から掻き出し機能をすべて取り除くものではなく、排出部が混練済み材料の掻き出し機能を喪失していないので、排出口で大きな圧力変動が発生するのが防止されるとともに、排出領域内の樹脂が排出口側へ素通りすることに伴うゲル消去能力の低下が防止される。
【００１５】
上記した本発明において、捩じれ翼部のロータ軸心方向に対する捩じれ角度は、３０度以上でかつ７０度以内の範囲に設定されていることが好ましい。
その理由は、捩じれ翼部の上記捩じれ角度が３０度未満であれば、捩じれ翼部が従来の平行翼部に近い形状になり、不良なペレットを発生させない程度に排出口での温度差を低減できない恐れが生じるからである。また、捩じれ翼部の上記捩じれ角度が７０度を越えると、混練済み材料が混練部を素通りしやすくなってゲルの消去率が悪くなる恐れが生じるからである。
【００１６】
上記した本発明において、排出部は、捩じれ翼部の上流側に配置され且つロータ軸方向に平行に延設された平行翼部を外周面に備えたものを採用できるし、その軸方向全域に渡る捩じれ翼部を外周面に備えたものを採用することもできる。
そして、前者の排出部の場合、排出部に対する捩じれ翼部のロータ軸心方向の長さ比率が０．２以上でかつ０．８以内に設定されていることが好ましい。
【００１７】
その理由は、捩じれ翼部の上記長さ比率が０．２未満であれば、排出部の大部分が平行翼部で構成されることになり、不良なペレットを発生させない程度に排出口での温度差を低減できない恐れがあるからである。また、捩じれ翼部の上記比率が０．８を越えると、排出部において樹脂の流動抵抗を発生させる平行翼部が短くなりすぎて混練済み材料が混練部を素通りしやすくなり、ゲルの消去率が悪くなる恐れが生じるからである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１〜図４は、本発明の第一の実施形態を示しており、この実施形態では、各種連続混練機のうち、２ロータ式の二軸連続混練機に本発明を採用している。
図４に示すように、この実施形態で採用した二軸連続混練機１は装置本体としてのチャンバ２を備え、このチャンバ２内には、長手方向略円筒状の二連の混練室３が断面視ほぼめがね孔形状をなすように連通して形成されている。
【００１９】
このチャンバ２の各混練室３内には、被混練材料をチャンバ２の一端側（上流側、図４の右側）から他端側（下流側、図４の左側）に向かってフィードしかつその途中で同材料を混練溶融する左右一対のロータ４，４が互いに平行にかつ回転自在に挿通されている。
この各ロータ４，４は、その軸心方向両端部がチャンバ２の上下流両側に設けた軸受け（ベアリング）５，６，７を介して回転自在に支持されていて、相対向する内側が上方から下方へ移動するよう互いに異なる方向に回転駆動される。
【００２０】
チャンバ２の上流側端には、ロータ４の駆動装置８が接続されている。この駆動装置８は、チャンバ２の上流側端にタンデムに接続されたケーシング９と、このケーシング９内に挿通された各ロータ４，４の駆動軸部１０を回転自在に支持する前後一対の前記軸受け５，６と、その駆動軸部１０の軸方向中途部に固定した駆動ギア１１と、を備えている。
【００２１】
一対のロータ４，４のうち、一方のロータ４の駆動軸部１０は、ケーシング９の更に上流側に突出され、その突出端部が減速機付きのモータ１２に接続されている。各ロータ４，４の駆動ギア１１は互いに直接噛み合っており、このため、モータ１２で一方のロータ４を回転駆動すると、他方のロータ４がそれと異なる方向に回転するようになっている。
【００２２】
チャンバ２の上流側端部の上面側には、粉末状の被混練材料を混練室３に供給するための供給口１３が設けられ、この供給口１３には図外のホッパーが接続される。チャンバ２の中間部には、混練中に発生したガスを混練室３内から脱気するか、または、無機質フィラー等の添加物の後添加を行うためのベント孔１４が形成されている。
【００２３】
また、チャンバ２の下流側端部の下面側には、溶融した混練済み材料をチャンバ２の外部に排出するための排出口１５が設けられており、本実施形態では、この排出口１５がロータ４の径外方向のうち下方に向かって開口した下方排出タイプを採用している。
更に、チャンバ２の材料搬送方向中途部には、上下一対のゲート板１６をロータ４の外周部に径外側から接近又は離反させることで被混練材料の流量を調整するゲート装置１７が設けられており、チャンバ２内の混練室３は、このゲート装置１７の上流側と下流側とでタンデムに並ぶ二つの混練ステージ３Ａ，３Ｂに区分されている。
【００２４】
このうち、ゲート装置１７の上流側の第一ステージ３Ａ内に挿通されているロータ４の外周面には、上流側から順に、供給口１３からの粉末状の被混練材料を前方へフィードするスクリュー翼よりなる第一フィード部１８と、その粉末状の被混練材料に強力なせん断力を加えて同材料を混練溶融する第一混練部１９とが、それぞれ形成されている。
【００２５】
なお、本実施形態では、上記第一混練部１９は、ロータ４の回転により被混練材料を下流側へ押し出す方向に捩じれた送り翼部１９Ａと、同回転により被混練材料を上流側へ押し戻す方向に捩じれた戻し翼部１９Ｂとを備えている。また、本実施形態のロータ４は、混練翼やスクリュー翼が周方向に１２０度の間隔をおいて形成された三翼タイプのものが採用されている。
【００２６】
他方、ゲート装置１７の下流側の第二ステージ３Ｂ内に挿通されているロータ４の外周面には、上流側から順に、第一混練部１９で溶融された材料を排出口１５側へ強制的に搬送するスクリュー翼よりなる第二フィード部２０と、被混練材料に更にせん断力を加えて同材料を混練溶融する第二混練部２１とが、それぞれ形成されている。
【００２７】
もっとも、本発明は、第二ステージ３Ｂ内のロータ４の外周面に第二フィード部２０だけを形成した連続混練機や、第二フィード部２０を形成せずに第二混練部２１だけを形成した連続混練機にも適用できる。
なお、本実施形態では、上記第二混練部２１は、ロータ４の回転により被混練材料を下流側へ押し出す方向に捩じれた送り翼部２１Ｂ（図２参照）のみを備えており、戻し翼部は備えていない。
【００２８】
前記排出口１５の下側には、連結管４２を介してギアポンプ２２（後述の図５〜７参照）が接続され、このギヤポンプ２２の排出側には、ペレタイザ（造粒装置）その他の最終加工装置が接続される。しかして、当該二軸連続混練機１とこれらギアポンプ２２及び造粒装置とから、高分子樹脂材料の連続混練造粒システムが構成される。
【００２９】
図１に示すように、ロータ４の下流側端部はビスコシール２３を介してチャンバ２を貫通して突出されており、その突出部分は、当該チャンバ２の下流側端面を構成する縦壁部２４に固定した前記下流側軸受け７によってチャンバ２側に回転自在に支持されている。
このビスコシール２３は、チャンバ２の下流側端面を貫通するようにして設けたシール筒部２５と、このシール筒部２５内に摺動自在に挿通されかつロータ４の下流側端部外周面に形成した逆ねじ部２６とを有し、この逆ねじ部２６はロータ４が回転するとそのねじ山が上流側に移動する方向に形成されている。
【００３０】
このため、混練室３からシール筒部２５内に侵入してきた混練済み材料は、当該逆ねじ部２６の逆フィード作用により上流側に戻され、これによってロータ４の回転摺動部における混練済み材料のシールが確保される。
図１及び図４に示すように、各ロータ４の下流端部の外周面には、同ロータ４の前記混練部１９で混練溶融された混練済み材料をその径外方向に掻き出すための排出部２７が形成されている。この排出部２７は、混練室３における排出口１５が形成されているロータ軸方向範囲（排出領域２８）と概ね同長に形成されている。
【００３１】
図２及び図３（ａ）に示すように、排出部２７は、ロータ４の芯部を構成する軸本体４Ａの外周部に三つの短筒状の排出セグメント２９，３０，３１をスプライン嵌合することによって構成されている。この各排出セグメント２９，３０，３１は、排出領域２８のほぼ３分の１のロータ軸方向長さに形成され、周方向に１２０度の間隔をおいて径外方向に突出された三つの排出翼３２を有する。
【００３２】
この三つの排出セグメント２９，３０，３１のうち、最も上流側の第一セグメント２９と中央部に位置する第二セグメント３０の排出翼３２は、ロータ軸方向に平行に延設された平行翼部３３とされ、最も下流側の第三セグメント３１の排出翼３２は、その回転に伴って混練済み材料をチャンバ２の他端側（ビスコシール２３側）へ押し出す方向に傾斜した捩じれ翼部３４とされている。
【００３３】
従って、図２に示すように、本実施形態の排出部２７は、その最下流側端から３分の１だけ上流側に至る部分に捩じれ翼部３４を備え、この捩じれ翼部３４の下流側端から当該排出部２７の最上流端までの残りの３分の２の部分に平行翼部３３を備えている。
なお、図１〜４に示す連続混練機１では、捩じれ翼部のロータ軸心方向に対する捩じれ角度θ（図９（ｂ）参照）はほぼ４０度に設定されている。また、図例では、捩じれ翼部３４はその上流端が平行翼部３３と連続するように接続されているが、これらは不連続であってもよい。
【００３４】
更に、後述する実施例にも示すように、排出部２７の排出翼３２をその軸方向全域に渡る捩じれ翼部３４によって構成することもできる。また、図例では、排出部２７を三つの排出セグメント２９，３０，３１より構成しているが、同排出部２７はロータ４に対して一体に構成することもできる。
上記構成に係る二軸連続混練機１による被混練材料の混練に際しては、まず、粉末状の被混練材料（無機質フィラーを含んでもよい）を供給口１３から投入する。すると、その材料は、第一ステージ３Ａ内において、第一フィード部１８で下流側にフィードされるとともに混練部１９のチップ部を通過するときに大きなせん断力を受けて自己発熱により溶融する。
【００３５】
その後、溶融した被混練材料は、ゲート装置１７で混練度（温度）調整されながら、第二ステージ３Ｂの第二フィード部２０に至り、同フィード部２０のスクリュー作用によって第二混練部２１に搬送されてこの部分で更に混練溶融される。
そして、この第二混練部２１を通過した混練済み材料は、排出領域２８へ押し出され、その領域２８の下方に開口している排出口１５からチャンバ２の外部に排出される。
【００３６】
このさい、本実施形態では、排出領域２８内の混練済み材料の一部が排出部２７の最下流側の捩じれ翼部３４によってチャンバ２の他端側（下流側）へ押し出されながら排出口１５へ掻き出されるので、排出口１５の上流部と下流部との間に発生する排出流量の差が減少し、同排出口１５における流量分布の偏りが従来の場合（図１５の場合）よりも小さくなる。
【００３７】
従って、排出口１５内を流れる混練済み材料に加わる単位重量当たりのせん断仕事量がロータ軸方向においてほぼ均等化され、排出口１５の上流側と下流側とで大きな温度差が生じるのが防止されることになる。
このように、本実施形態では、排出口１５内における樹脂温度をほぼ均一化できるので、不測の昇温に伴う混練済み材料の劣化を防止でき、ひいては最終製品の品質を向上できるとともに、ペレットの長さが不揃いになるのを防止できるようになる。
【００３８】
また、排出口１５内の樹脂温度をほぼ均一化できるので、ゲート装置１７による混練度調整やギアポンプ２２のサクション圧制御による混練度調整も行いやすくなるという効果もある。
更に、本実施形態では、排出部２７に平行翼部３３が残されていて混練済み材料の掻き出し機能を喪失していないので、排出口１５で大きな圧力変動が発生するのが防止されるとともに、第二混練部２１を素通りした排出領域２８内の樹脂が排出口１５側へ至ることに伴うゲル消去能力の低を未然に防止できる。
【００３９】
また、排出領域２８内の混練済み材料が捩じれ翼部３４によってチャンバ２の他端側へ押し出されるので、混練済み材料がビスコシール２３の入口側にほぼ均等に存在するようになり、ビスコシール２３による樹脂シールが有効に確保されるという付加的効果も得られる。
上記のように本発明によって両端支持タイプの二軸連続混練機１の排出口における温度不均一の問題を解消できたので、排出口１５における温度ムラによる樹脂劣化の問題に苦慮することなく、ギアポンプ２２との接続構造も種々のものを採用できることになった。
【００４０】
そこで、図５〜図７に、本発明を採用した二軸連続混練機１に適用できるチャンバ２とギアポンプ２２の接続構造のバリエーションを示す。
このうち、図５（ａ）では、下向きの排出口１５を有するチャンバ２の下面に水平配置のギアポンプ２２が直結され、図５（ｂ）では、下向きの排出口１５を有するチャンバ２の下面にＬ字型管路３５を接続し、この管路３５に縦向き配置のギアポンプ２２が直結されている。
【００４１】
また、図６（ａ）では、ロータ４を傾斜させた関係で排出口１５も傾斜され、この傾斜した排出口１５に縦向き配置のギアポンプ２２が接続されている。図６（ｂ）では、ロータ４を縦向きにした関係で排出口１５が水平方向に開口され、この排出口１５に縦向き配置のギアポンプ２２が接続されている。また、図６（ｃ）では、水平配置のロータ４を有するチャンバ２に水平方向の排出口１５を形成し、この排出口１５に縦向き配置のギアポンプ２２が接続されている。
【００４２】
また、図７は、第二ステージ３Ｂにおける左右の混練室３を互いに独立させた場合の接続構造を示している。
このうち、図７（ａ）では、ロータ４を傾斜させた関係で各混練室３に連通する排出口１５も傾斜しており、この傾斜した排出口１５に接続したエルボー管路３６に縦向き配置のギアポンプ２２を直結している。また、図７（ｂ）では、各混練室３に連通する排出口１５がチャンバ２の左右側面にそれぞれ開口され、この各混練室３に、縦向き配置のギアポンプ２２が水平管路３７を介してそれぞれ接続されている。
【００４３】
図８は、本発明の第二の実施形態を示している。この実施形態は、本発明をゲート装置１７を有しない一度練りタイプの二軸連続押出機（例えば、（株）神戸製鋼所のＫＣＭやＮＣＭシリーズ）に採用した場合を示している。
このため、第一実施形態（図４）と本実施形態（図８）とでは、前者では混練室３がゲート装置１７で２ステージに別れているが、後者では１ステージである点で相違する。
【００４４】
また、この実施形態では、混練度合いの調整手段として、ギアポンプ２２ではなく、排出口１５に枢着した蓋部材とこの蓋部材を揺動させるシリンダとからなるフラッパーオリフィスを採用することができる。
ただし、第一の実施形態の２ステージタイプの二軸連続混練機１（図４）に上記フラッパーオリフィスを採用することもでき、また、本実施形態の二軸連続混練機（図８）にギアポンプ２２を接続することもできる。
【００４５】
なお、その他の基本的構造は第一の実施形態とほぼ同様であるので、図面に同一符号を付して詳細な構造説明を省略する。
以上、本発明の各実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は例示的なものであって限定的なものではない。本発明の技術的範囲は冒頭の特許請求の範囲により決定され、その意味に入るすべての態様は本発明の範囲に含まれる。
【００４６】
例えば、図例では、排出部２７はすべて排出口１５のロータ軸方向長さと同じかそれより大きい長さのものを例示しているが、排出口１５のロータ軸方向長さよりも若干小さいものであってもよい。
また、排出部２７の翼数は三翼に限らず一つ以上あれば足り、排出部２７を構成する排出翼３２を、排出部２７の軸方向全域に渡る前記捩じれ翼部３４で構成することもできる。
【００４７】
また、上記した各実施形態では、すべて一対のロータ４が異方向回転する二軸連続混練機１を例示しているが、本発明はロータ４の径外方向に開口する排出口１５での樹脂の温度分布を均一にするものであるから、ロータ４の回転方向や本数とは関係なく採用できる。
すなわち、本発明は、一対のロータが同方向に回転する二軸連続混練機や、１ロータの単軸混練押出機及び３ロータ以上の多軸混練押出機にも採用することができる。
【００４８】
【実施例】
次に、本発明の効果を実証するための実施例（実験例）について説明する。
この実験は、上記した第一の実施形態に係る二軸連続混練機１を用いて実際に被混練材料を試験練りし、その際、排出口１５での樹脂温度を測定することによって行った。なお、この試験練りの共通条件は次の通りである。
【００４９】
使用混練機 ： （株）神戸製鋼所製のＬＣＭ５０（図４）。
ロータの翼数 ： ３つ。
排出口の軸方向長さ ： ３４．５ｍｍ。
排出口の幅 ： ７４ ｍｍ。
チャンバの内径 ： ５４ ｍｍ。
温度の測定点 ： 図９の排出口の下流点Ａと上流点Ｂ。
被混練材料の材質 ： ＨＤＰＥ（ＭＩ＝０．０８）。
（実験例１）
上記共通条件の下で、まず、図９（ａ）に示すように、軸方向全域に渡って捩じれ翼部３４を形成した排出部２７を連続混練機１のロータ４搭載し、その捩じれ翼部３４のロータ軸心方向に対する捩じれ角度θの変化が排出口１５の上下流温度差に与える影響を調査した。
【００５０】
その結果が、図１０及び図１１のグラフである。なお、このうち、図１０では、生産量を４０ｋｇ／ｈ、ロータ回転数を４００ｒｐｍ、ゲート開度を３ｍｍ、ギアポンプ入口のサクション圧を３．０ｋｇ／ｃｍ2 に設定している。また、図１１では、生産量を６０ｋｇ／ｈに設定し、その他は図１０の場合と同様の値に設定している。
【００５１】
また、図１０及び図１１において、右下がりの直線ＬＢが上流点Ｂの測定温度の変化を線形近似した場合の直線であり、右上がりの直線ＬＡが下流点Ａの測定温度の変化を線形近似した場合の直線である。
従って、直線ＬＡと直線ＬＢとの間の高さの差が、排出口１５内の混練済み材料に生じた温度差となる。
【００５２】
図１０及び図１１の測定結果から判るように、捩じれ翼部３４のロータ軸心方向に対する捩じれ角度θが小さくなればなるほど、排出口１５の下流点Ａ（チャンバ２の他端側）の樹脂温度が大きくなって、排出口１５内の混練済み材料の温度差が大きくなるが、捩じれ角度θが大きくなればなるほど、排出口１５内の混練済み材料の温度差が小さくなっている。
【００５３】
これは、捩じれ翼部３４の捩じれ角度θが小さくなるほど、捩じれ翼部３４が従来の平行翼部に近い形状になってチャンバ２の他端側へ押し付けられる樹脂量が減少し、排出口１５の上流部と下流部との間に発生する排出流量の差が余り減少しないからであると考えられる。
そこで、不揃いのペレットを発生させない限界の許容温度差ΔＴｃを経験的に約２５度に設定すると、図１１の測定結果から、捩じれ角度θが３０度以上に設定されておればよいことになる。
【００５４】
すなわち、捩じれ翼部３４の捩じれ角度θが３０度以上であれば、生産量が６０ｋｇ／ｈのような高生産量の場合においても、排出口１５内の樹脂温度差を許容温度差ΔＴｃ（＝２５度）以内に維持することができる。
（実験例２）
次に、（実験例１）と同じ条件の連続混練機１を用いて、捩じれ翼部３４のロータ軸心方向に対する捩じれ角度θの変化がゲル個数の発生に与える与える影響を調査した。
【００５５】
その結果が、図１２のグラフである。なお、ゲル個数は、混練済み材料を幅１０ｃｍでかつ長さ５ｍのシート状に延ばした上で、このシート３０ｇ当たりのフィッシュアイの個数を目視によりカウントすることで計測した。
また、図１２の下側の曲線は、生産量を４０ｋｇ／ｈ、ロータ回転数を４００ｒｐｍ、ゲート開度を３ｍｍ、ギアポンプ入口のサクション圧を３．０ｋｇ／ｃｍ2 に設定した場合の測定結果である。また、図１２の上側の曲線は、生産量だけを６０ｋｇ／ｈに設定した場合の測定結果である。
【００５６】
図１２の測定結果から判るように、捩じれ翼部３４のロータ軸心方向に対する捩じれ角度θが大きくなればなるほどゲルの発生個数が増大するが、捩じれ角度θが小さくなればなるほどゲルの発生個数は減少する。
これは、捩じれ翼部３４の捩じれ角度θが小さくなるほど、捩じれ翼部３４が従来の平行翼部に近い形状になって排出口１５への流動抵抗が増大し、混練済み材料が第二混練部２１を素通りするのが防止されるからであると考えられる。
【００５７】
そこで、高品質ペレットと言えるための限界のゲル個数を経験的に約３５個程度であるとすると、図１２の測定結果から、捩じれ角度θは７０度以内に設定されておればよいことになる。
すなわち、捩じれ翼部３４の捩じれ角度θが７０度以内であれば、ゲルの発生数を許容個数３５以内に維持することができる。
【００５８】
以上の（実験例１）及び（実験例２）から明らかなように、捩じれ翼部３４の捩じれ角度θを３０度以上でかつ７０度以内に設定しておけば、ゲルの発生を有効に抑えつつ、排出口内の混練み済材料の温度差が可及的に小さくなり、ペレットの不揃いを防止できるようになる。
（実験例３）
次に、前記した共通条件の下で、図９（ｂ）に示すように、軸方向の下流側の一部に捩じれ翼部３４が形成され、かつ、残りの部分に平行翼部３３を有する排出部２７を有するロータ４を連続混練機１に搭載し、排出部２７に対する捩じれ翼部３４のロータ軸心方向の長さ比率Ｌ１／Ｌ０の変化が、排出口１５の上下流温度差に与える影響と、ゲル個数に与える影響を調査した。
【００５９】
その結果が、図１３及び図１４のグラフである。このうち、図１３では、生産量を４０ｋｇ／ｈ、ロータ回転数を４００ｒｐｍ、ゲート開度を３ｍｍ、ギアポンプ入口のサクション圧を３．０ｋｇ／ｃｍ2 に設定している。
また、図１４では、生産量を６０ｋｇ／ｈに設定し、その他は図１３の場合と同様の値に設定している。なお、この実験例３では、前記捩じれ角度θは６０度に固定している。
【００６０】
図１３（ａ）及び（ｂ）の結果から判るように、生産量が比較的低い４０ｋｇ／ｈの場合には、捩じれ翼部３４の長さ比率Ｌ１／Ｌ０を０．１以上に設定すれば、排出口１５の温度差は前記許容温度差ΔＴｃ（＝約２５度）以内であり、ゲル個数も許容数（＝約３５個）以内になっている。
これに対して、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、生産量が比較的高い６０ｋｇ／ｈの場合には、排出口１５の温度差を不揃いのペレットを発生させない限界の許容温度差ΔＴｃ（＝約２５度）以内に収めるには、捩じれ翼部３４の長さ比率Ｌ１／Ｌ０を０．２以上に設定する必要がある。また、ゲル個数を許容数（＝約３５個）以内に収めるには、捩じれ翼部３４の長さ比率Ｌ１／Ｌ０を０．８以下に設定する必要がある。
【００６１】
以上から、捩じれ翼部３４の長さ比率Ｌ１／Ｌ０を０．２以上でかつ０．８以下に設定しておけば、生産量が比較的大きい混練を行う場合においても、ゲルの発生を有効に抑えつつ、排出口内の混練み済材料の温度差が可及的に小さくなり、ペレットの不揃いを防止できるようになる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、排出口での圧力変動によりギアポンプの運転に支障が生じたり、同排出口における樹脂の素通りによりゲル消去能力が減少するのを有効に防止しつつ、ロータの排出部における混練み済材料のロータ軸方向の温度差を可及的に小さくして製品品質を向することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施形態に係る二軸連続混練機の下流部分の側面断面図である。
【図２】同下流部分のロータの斜視図である。
【図３】（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】第一の実施形態に係る二軸連続混練機の全体構造を示す側面断面図である。
【図５】チャンバとギアポンプの接続構造のバリエーションを示す横断面図である。
【図６】チャンバとギアポンプの接続構造のバリエーションを示す横断面図である。
【図７】チャンバとギアポンプの接続構造のバリエーションを示す横断面図である。
【図８】第二の実施形態に係る二軸連続混練機の全体構造を示す側面断面図である。
【図９】捩じれ翼部の捩じれ角度と長さ比率の定義を示すためのロータの概略図である。
【図１０】捩じれ翼部の捩じれ角度と排出口の温度差との関係を示すグラフである（生産量４０ｋｇ／ｈの場合）。
【図１１】捩じれ翼部の捩じれ角度と排出口の温度差との関係を示すグラフである（生産量６０ｋｇ／ｈの場合）。
【図１２】捩じれ翼部の捩じれ角度とゲル個数との関係を示すグラフである。
【図１３】（ａ）は捩じれ翼部の捩じれ角度と排出口の温度差との関係を示すグラフ、（ｂ）は捩じれ翼部の捩じれ角度とゲル個数との関係を示すグラフである（生産量４０ｋｇ／ｈの場合）。
【図１４】（ａ）は捩じれ翼部の捩じれ角度と排出口の温度差との関係を示すグラフ、（ｂ）は捩じれ翼部の捩じれ角度とゲル個数との関係を示すグラフである（生産量６０ｋｇ／ｈの場合）。
【図１５】排出口内の温度不均一の原因を示すための、従来の二軸連続混練機の下流部分の側面断面図である。
【符号の説明】
１ 二軸連続混練機
２ チャンバ
４ ロータ
１３ 材料供給口
１５ 排出口
１８ 第一フィード部
１９ 第一混練部
２０ 第二フィード部
２１ 第二混練部
２７ 排出部
３３ 平行翼部
３４ 捩じれ翼部
θ 捩じれ翼部の捩じれ角度
Ｌ０ 排出部のロータ軸方向長さ
Ｌ１ 捩じれ翼部のロータ軸方向長さ

Claims (6)

1. 上流側に被混練材料の材料供給口（１３）と下流側に混練済み材料の排出口（１５）とを有するチャンバ（２）内に、被混練材料のフィード部（１８，２０）と混練部（１９，２１）及び混練済み材料の排出部（２７）とを外周面に有するロータ（４）がその軸方向両端を支持した状態で回転自在に挿通され、前記排出部（２７）は前記排出口（１５）に対応しており、該排出口（１５）は前記ロータ（４）の径外方向に開口して形成されている連続混練機において、
   前記ロータ（４）の排出部（２７）のロータ軸方向最下流位置と前記排出口（１５）のロータ軸方向最下流位置は一致しており、前記排出部（２７）の最下流位置を含みそこから上流側に至る部分に、その回転に伴って前記混練済み材料を前記チャンバ（２）の下流側へ押し出す方向に傾斜した捩じれ翼部（３４）を外周面に備えており、
   前記ロータ（４）は、前記排出部（２７）の最下流位置で連接するビスコシール（２３）の逆ねじ部（２６）を外周面に備えており、この逆ねじ部（２６）は該ロータ（４）が回転するとそのねじ山が上流側に移動する方向に形成されていることを特徴とする連続混練機。
2. 前記捩じれ翼部（３４）のロータ軸方向に対する捩じれ角度（θ）が３０度以上でかつ７０度以内の範囲に設定されている請求項１に記載の連続混練機。
3. 前記排出部（２７）は、前記捩じれ翼部（３４）の上流側に配置され且つロータ軸方向に平行に延設された平行翼部（３３）を外周面に備えている請求項１又は２に記載の連続混練機。
4. 前記捩じれ翼部（３４）は、前記排出部（２７）のロータ軸方向全域に渡って設けられている請求項１又は２に記載の連続混練機。
5. 前記排出部（２７）に対する前記捩じれ翼部（３４）のロータ軸方向の長さ比率（Ｌ１／Ｌ０）が０．２以上でかつ０．８以内に設定されている請求項３に記載の連続混練機。
6. 上流側に被混練材料の材料供給口（１３）と下流側に混練済み材料の排出口（１５）とを有するチャンバ（２）内に回転自在に配置される連続混練機のロータであって、被混練材料のフィード部（１８，２０）と混練部（１９，２１）及び混練済み材料の排出部（２７）を外周面に有するとともに、その排出部（２７）が、ロータ軸方向と交差する方向に開口して前記チャンバ（２）に形成された排出口（１５）に対応するよう、軸方向両端を回転自在に支持された状態で前記チャンバ（２）内に挿通されるロータにおいて、
   前記排出部（２７）は、請求項１〜５のいずれかに記載の形状に形成されていることを特徴とする連続混練機のロータ。

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