JP4555351B2 - 混練度調整装置、押出機、及び連続混練機 - Google Patents

Description

本発明は、混練度調整装置、押出機、及び連続混練機に関するものである。

一般に、プラスチックコンパウンド等の複合樹脂材料は、押出機や連続混練機のバレル内に母材となる高分子樹脂のペレットや粉体と添加物とを供給し、バレル内に挿通された混練スクリュによって両者を混練しながら下流側へ送ることで製造される。これら押出機や連続混練機における材料の混練度は、材料をバレル内の混練部に停滞させて混練を進めれば進めるほど高くなる。それゆえ、従来の押出機や連続混練機には材料を堰き止めるゲート部材を備えた混練度調整装置が混練部の下流側に設けられている。
このような混練度調整装置としては例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この混練度調整装置は、混練スクリュの軸方向の中途部に円筒状に形成された谷径部（円筒セグメント）を備えている。そして、この谷径部に対応した軸方向位置のバレルには、谷径部に対して近接離反自在なゲート部材が設けられている。

このゲート部材を谷径部に近接させると、材料が通過する流路面積が小さくなって材料が下流側に流れ難くなり、材料が混練部に停滞して混練度が高くなる。また、ゲート部材を谷径部（円筒セグメント）から離反させると、材料が流れやすくなって混練度が低くなる。つまり、特許文献１の混練度調整装置ではゲート部材により材料の流路を開閉させて混練度を調整している。
実開平５−７２４２５号公報

ところで、近年は様々な複合樹脂材料に対応すべく、混練度の調整範囲を従来のもの以上に広くしたいという要望が強い。混練度の下限は、ゲート部材の開閉範囲がバレル径との関係で定まってしまうため、低くすることは困難である。そのゆえ、混練度の調整範囲を広くするには、混練度の調整範囲の上限を従来の混練度調整装置より高くする必要があり、そのためにはゲート部材を円筒セグメントにより近接させる必要がある。
ところが、特許文献１の混練度調整装置においてゲート部材を円筒セグメントに近接させ過ぎると、ゲート部材が円筒セグメントに金属接触する虞がある。金属接触が起こると、ゲート部材や円筒セグメントが異常摩耗したり、焼き付け等のコンタミにより混練品質の低下が起こる可能性がある。それゆえ、特許文献１の混練度調整装置ではゲート部材を現状以上に（所定の距離以上に）円筒セグメントに近接させることができず、混練度の調整範囲も広くすることができなかった。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、ゲート部材と円筒セグメントとを金属接触の虞がある距離にまで近接させなくても、混練度の調整範囲を広くすることができる混練度調整装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の混練度調整装置は、材料を下流側に送りながら混練する混練スクリュを備えた混練処理設備に設けられ、当該混練スクリュに備えられるとともに当該混練スクリュと同軸の円筒形状に形成された円筒セグメントの外周面に対してゲート部材の当該外周面に対向する対向面を近接離反させることで当該ゲート部材と円筒セグメントとの間に形成される流路の面積を変化させて前記材料の混練度を調整する混練度調整装置であって、前記外周面と対向面とのいずれか一方の表面に、当該表面の軸方向の一部が凹んだ凹部が前記混練スクリュの回転軸回りに環状に形成され、他方に前記凹部の中に入り込む環状の凸部が突出して形成され、当該外周面及び対向面に相対する前記凸凹部を設けることによって、前記流路が屈曲状に形成されていることを特徴とするものである。

つまり、材料は、ゲート部材を円筒セグメントに最も近接させたときにはゲート部材と円筒セグメントとの間に形成される流路を通過することになる。この流路が軸方向に対して屈曲状に形成されていると、軸方向に沿って直線的に流れた場合より流路抵抗が大きくなり、材料が下流側に流れ難くなる。それゆえ、ゲート部材を円筒セグメントに最も近接させたときの混練度が高くなり、混練度の調整範囲を広くすることが可能となる。
なお、前記凸部の突出高さは、前記ゲート部材が円筒セグメントに最も近接したときの前記凸部及び凹部を除く前記ゲート部材の対向面と前記円筒セグメントの外周面とのクリアランスより大きいものに設定されており、該クリアランスはスクリュ径の１〜３％に設定され、当該凸部の突出高さはスクリュ径の２〜５％に設定されているのが好ましい。

このようにすれば、ゲート部材が円筒セグメントに最も近接したときには凸部の先端がクリアランスを超えて凹部の中に入り込み、材料の流路が混練スクリュの軸方向に対して必然的に屈曲したものとなる。
なお、前記流路には、前記凸部及び凹部が、前記混練スクリュの軸方向に複数形成されているのが良い。このようにすれば、流路の屈曲回数が大きくなって流路抵抗がさらに高くなり、混練度の調整範囲をさらに広くすることができる。
また、前記凸部が混練スクリュの回転方向に連続した鍔状に形成されているのが好ましい。

そして、上述のような混練度調整装置を備えた押出機や連続混練機では、混練度の調整範囲を広くして混練性能を向上させることが可能となる。

本発明の混練度調整装置により、ゲート部材と円筒セグメントとを金属接触の虞がある距離にまで近接させなくても、混練度の調整範囲を広くすることができる。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づき説明する。
図１に模式的に示されるように、第１実施形態の混練度調整装置１は同方向回転噛合型の２軸押出機２（以降、単に押出機２ということがある）に設けられている。押出機２は、内部が空洞のバレル３と、この空洞なバレル３の内部を軸方向に沿って挿通する一対の混練スクリュ４、４とを有している。押出機２では、混練スクリュ４、４がバレル３内で回転することで、材料を混練しつつ下流側に送るようになっている。

なお、以降の説明において、図１の紙面の左側を押出機２を説明する際の上流側とし、紙面の右側を下流側とする。また、混練スクリュ４の回転軸に沿った方向を押出機２を説明する際の軸方向と呼び、この軸方向は図１の紙面の左右方向と一致する。さらに、軸方向と垂直な方向を軸垂直方向と呼ぶ。
バレル３は軸方向に沿って長い筒状に形成されている。バレル３の内部には軸方向に沿って長いめがね孔状の空洞部５が形成されており、この空洞部５には一対の混練スクリュ４、４が回転自在に挿通されている。

バレル３は、軸方向の上流側に材料供給口６を有しており、この材料供給口６を介して材料を空洞部５に供給可能となっている。バレル３には電気ヒータや加熱した油を用いた加熱装置（図示略）が備えられており、材料供給口６から供給された材料はこの加熱装置により溶融状態または半溶融状態に加熱される。
混練スクリュ４は、バレル３の空洞部５を挿通するように左右一対設けられている。それぞれの混練スクリュ４には軸方向に長いスプライン軸（図示略）が設けられており、このスプライン軸により複数のセグメント部材が串刺し状に固定されている。

混練スクリュ４を構成するセグメント部材には様々な種類のものがあり、混練スクリュ４では複数種のセグメント部材を組み合わすことで材料を送る送り部７、材料を混練する混練部８、及び混練された材料を下流側（押出機２）に送る押出部９などが軸方向の所定の範囲に亘って形成される。なお、本実施形態の混練スクリュ４は、上流側から順に送り部７、混練部８、及び押出部９を１つずつ有している。
送り部７は、軸方向に配備された複数のスクリュセグメント１０で構成されている。スクリュセグメント１０は、軸方向に螺旋状に捩れたスクリュフライト（図示略）を備えており、螺旋状に捩れたスクリュフライトが回転することで材料を上流側から下流側に送っている。

混練部８は、本実施形態においては、軸方向に複数（本実施形態では３個）のロータセグメント１１で構成されている。これらのロータセグメント１１は、いずれも軸方向に螺旋状に捩れた混練用フライト１２を複数（本実施形態では２条）有している。ロータセグメント１１は、混練用フライト１２を回転させて材料を混練用フライト１２のチップ部とバレル内壁面との間に形成されるチップクリアランスに通過させることで剪断（混練）するようになっている。なお、本実施形態では材料を下流側へ送る方向のプラスの捩れ角を有するロータセグメント１１のみで構成された混練部８を例示したが、混練部８を複数のニーディングディスクセグメントやロータセグメント１１とニーディングディスクセグメントの双方で構成することもできる。また、混練部８には捩れ角が０やマイナスとなる混練用フライトを有するロータセグメントを付加することもできる。

押出部９は、送り部７と同様に螺旋状に捩れたスクリュフライトを備えたスクリュセグメント１０を軸方向に複数有している。押出部９のスクリュセグメント１０は、セグメント長が下流に位置するスクリュセグメント１０ほど小さくなるように形成されており、下流側に行くほど材料の移動速度を低くして材料を加圧できるようになっている。
次に、混練度調整装置１について説明する。
図２は混練度調整装置１の正面断面図である。図２に示すように、本実施形態の混練度調整装置１は、混練部８の下流側に当該混練部８に隣接して設けられている。

混練度調整装置１は、混練スクリュに備えられた円筒セグメントの外周面に対してゲート部材の外周面に対向する対向面を近接離反させることでゲート部材と円筒セグメントとの間に形成される流路の面積を変化させて材料の混練度を調整している。
そして、本発明の混練度調整装置１では、近接離反させる円筒セグメントの外周面及びゲート部材の対向面で形成される流路を、外周面及び対向面に相対する凸凹部を設けることによって屈曲状に形成している。
まず、ゲート部材１４及び円筒セグメント１３の構成を説明する。

円筒セグメント１３は、混練スクリュ４と同軸の円筒形状であって、上流側のロータセグメント１１や下流側のスクリュセグメント１０に比べて小径に形成されている。円筒セグメント１３の外周面１５は、軸方向と垂直な断面が混練スクリュ４の回転軸を中心とする円形状に形成されている。この外周面１５には後述する凹部１６が形成されている。
ゲート部材１４は、板状であって、軸垂直方向に相対して（図２では上下に）一対設けられている。ゲート部材１４は、バレル３を軸垂直方向に貫通するように形成された案内孔に挿通されており、この案内孔に沿って可動自在となっている。案内孔には、混練スクリュ４を挟み込むようにバレル３の軸垂直方向の一方側に形成された第１の案内孔１７と、他方側に形成された第２の案内孔１８とがある。そして、ゲート部材１４には、第１の案内孔１７に取り付けられる第１のゲート部材１４ａと、第２の案内孔１８に取り付けられる第２のゲート部材１４ｂとがある。

これらのゲート部材１４ａ、１４ｂにはそれぞれ駆動手段（図示略）が接続されている。この駆動手段により円筒セグメント１３の外周面１５と、これに対向する一対のゲート部材１４ａ、１４ｂの対向面２０とが互いに近接・離反するようになっている。すなわち、ゲート部材１４の円筒セグメント１３に対する側（図２では、第１のゲート部材１４ａの下端側及び第２のゲート部材１４ｂの上端側）に、円筒セグメント１３の外周面１５に対向する対向面２０が形成されている。これらの対向面２０は、第１及び第２のゲート部材１４ａ、１４ｂが近接するのに合わせて円筒セグメント１３の外周面１５にそれぞれ近接し、第１及び第２のゲート部材１４ａ、１４ｂが離反するのに合わせて円筒セグメント１３の外周面１５から離反するようになっている。

それゆえ、ゲート部材１４の対向面２０と円筒セグメント１３の外周面１５との間に形成されるクリアランスΔが、ゲート部材１４の円筒セグメント１３に対する近接・離反の度合いに応じて変化し、同時にクリアランスΔによって形成される流路の面積（軸方向と垂直な断面積）も変化する。
なお、上述のクリアランスΔは、ゲート部材１４と円筒セグメント１３との金属接触を防止するため、スクリュ径Ｄの１％以上に設定されている。
つまり、ゲート部材１４の対向面２０が円筒セグメント１３の外周面１５に最も近接した場合（以下、ゲート閉という）には、クリアランスΔが最小値になる。クリアランスΔが最小値になると流路抵抗が上がり、材料が下流に流れにくくなる。その結果、混練部８で混練が進み混練度が高くなる。

一方、ゲート部材１４の対向面２０が円筒セグメント１３の外周面１５から最も離反した場合（以下、ゲート開という）には、近接時とは逆にクリアランスΔは大きくなる。そして、材料が滞留せずに下流に流れ、混練度も低くなる。
このようにして、混練度調整装置１では、ゲート部材１４を円筒セグメント１３に近接・離反させることで上述したクリアランスΔを変化させ、材料の通過する流路の面積を変化させることで材料の混練度を調整している。
ところで、混練度調整装置１では従来の混練度調整機構よりゲート閉のときの混練度を高くするために、ゲート部材１４の対向面２０と円筒セグメント１３の外周面１５との間に形成される材料の流路を、これら対向面２０及び外周面１５に相対する凸凹部を形成することによって屈曲状に形成している。

より具体的には、本実施形態では、円筒セグメント１３の外周面１５に混練スクリュ４の回転軸回りに環状に凹んだ凹部１６を形成すると共にゲート部材１４の対向面２０の相対する位置に凸部２１を形成し、ゲート閉のときに凹部１６の中に凸部２１が入り込んで両者の間に軸方向に対して屈曲した流路を形成するようにしている。
このようにすれば、材料が蛇行して流れ、軸方向に直線的に流れた場合に比べて流路抵抗を高めることができる。
凹部１６は、円筒セグメント１３の外周面１５の一部（本実施形態の場合は軸方向の中央部）が軸垂直方向に向かって窪んだものである。凹部１６は、混練スクリュ４の回転軸回りに環状に形成されており、本実施形態では凹部１６は周方向に連続した環状溝として形成されている。

図２においては、凹部１６は、円筒セグメント１３の外周面１５と平行な底面２２を備えている。この底面２２の上流側と下流側とには一対の側面２３、２３が形成されている。この側面２３、２３は、軸方向に対して略垂直な平面状に形成されている。
凸部２１は、対向面２０の軸方向の一部が軸垂直方向に向かって突出したものである。凸部２１は、混練スクリュ４の回転軸回りに環状に形成されており、本実施形態では凸部２１は連続した鍔状に形成されている。なお、凸部２１が環状に形成されるとは、周方向に亘って連続した鍔として形成される場合だけでなく、複数の突起がスリットを介して周方向に環状に並んで形成されている場合をも含む意味である。（ただし、この場合ゲート閉のときにスリットが形成する流路の開口面積の和が、凹凸部を設けない場合のゲート閉のときの流路の面積よりも小さく形成されている。）
図２においては、凸部２１は、上述した円筒セグメント１３の凹部１６より軸方向長さが短く、凹部１６と軸方向に対応した位置に設けられており、凹部に嵌め込み可能となっている。

図２においては、凸部２１は、凹部１６の底面２２と平行な突端面２４を備えており、ゲート閉のときにはこの突端面２４が底面２２から一定の距離をあけるようになっている。この突端面２４と底面２２との隙間は、ゲート部材１４と円筒セグメント１３との金属接触を防止するためにスクリュ径の１〜３％に設定されている。ゲート閉のときにはこの隙間を材料が軸方向に沿って流れ、この隙間により凹部１６と凸部２１との間における材料の第１流路が形成される。
図２においては、凸部２１には、突端面２４の上流側と下流側とに隣接して、軸方向に対して垂直な一対の凸部側面２５が備えられている。この凸部側面２５は、凹部１６の側面２３と平行に形成されており、側面２３からスクリュ径の１％〜５％の一定間隔をあけるように配備されている。それゆえ、ゲート閉のときには、側面２３と凸部側面２５との間にも軸垂直方向に隙間が形成され、これらの隙間が凹部１６と凸部２１との間における材料の第２流路を形成する。

上述した第１流路と第２流路とは、形成方向が互いに直交している。そのため、第１流路と第２流路とを交互に経由して流れる材料は、全体として軸方向に対して屈曲した経路を通過することになり、軸方向に沿って直線的に流れた場合より流路抵抗を大きくすることができる。
凸部２１の突出高さ（突端面２４が対向面２０から離れている距離）は、ゲート部材１４が円筒セグメント１３に最も近接したときのゲート部材１４と円筒セグメント１３とのクリアランスΔ（クリアランスΔの最小値）より大きいものに設定されている。本実施形態の場合では、クリアランスΔの最小値はスクリュ径の１〜３％であり、凸部２１の突出高さはクリアランスΔの最小値より大きなスクリュ径の２％〜５％に設定されている。これにより、ゲート閉のときに凸部２１の突端面２４が外周面１５を超えて凹部１６の中に入り込むようになる。その結果、材料が凸部２１と凹部１６との間を軸方向に沿って直線的に通り抜けることが防止でき、材料が凸部２１を迂回するように確実に蛇行して流れるようになり、流路抵抗を大きくすることが可能となる。

次に、本発明の混練度調整方法について説明する。
本発明の混練度調整方法は以下の通りに行われる。
まず、図１及び図２に示すように、送り部７から送られてきた材料は、送り部７の下流側に設けられた混練部８で混練される。そして、この混練の際に、混練度調整装置１により混練度の調整が行われる。
混練度を高くしたい場合は、ゲート部材１４の対向面２０を円筒セグメント１３の外周面１５に近接させる（ゲート閉にする）。このとき、ゲート部材１４の対向面２０と円筒セグメント１３の外周面１５との間に上述したクリアランスΔが形成される。このクリアランスΔは、軸方向に沿って形成された外周面１５と対向面２０との間に形成されているため、材料は軸方向に沿って直線的に流れる。

凸部２１まで流れてきた材料は、上述のように凸部２１の突出高さがクリアランスΔ以上に設定されているため、凸部側面２５に衝突する。そして、互いに屈曲し合う第１流路と第２流路とを蛇行するように流れる。その結果、クリアランスΔに沿って直線的に流れた場合より流路抵抗が大きくなり、材料が混練部８に滞って下流側に流れ難くなり、混練度が高くなる。
一方、混練度を低くしたい場合は、ゲート部材１４の対向面２０を円筒セグメント１３の外周面１５から離反させる（ゲート開にする）。このようにすると、ゲート部材１４は対向面２０がバレル３の内周面とほぼ面一になるまで後退する。このとき、ゲート部材１４は、その対向面２０から凸部２１が内周側に向かって突出しており、凸部２１によって材料の流路面積が若干小さくなる。しかし、ゲート部材１４が円筒セグメント１３から離反している場合にあっては、凸部２１による流路面積の減少分は全体の流路面積に対して僅かであり、凸部２１を設けていても混練度に実質的な影響が及ぶことは殆どない。それゆえ、本発明の混練度調整装置１においては、混練度の下限は軸方向に沿って直線的に流れた場合と殆ど変化しない。

このようにして、ゲート閉では材料が軸方向に蛇行して流れて混練度が軸方向に沿って直線的に流れた場合に比べて高くなるが、ゲート開では混練度は殆ど変化しない。それゆえ、本発明の混練度調整装置１では混練度の調整範囲を広くすることが可能となる。
＜第２実施形態＞
図３は、本発明に係る混練度調整装置１の第２実施形態を示している。第２実施形態の混練度調整装置１が第１実施形態と異なる点は、凸部２１と凹部１６とがゲート部材１４と円筒セグメント１３の軸方向に複数形成されている点にある。

すなわち、第２実施形態のゲート部材１４には軸方向に複数（本実施形態では２個）の凸部２１が形成され、円筒セグメント１３には複数の凸部２１に対応した凹部１６が同数形成されている。
このように凸部２１及び凹部１６を複数設けることで、ゲート部材１４の対向面２０と円筒セグメント１３の外周面１５との間に形成される材料の流路が第１実施形態よりも激しく蛇行することになる。その結果、流路抵抗を第１実施形態より増加させることが可能となり、混練度をより広い範囲に亘って調整することが可能となる。

なお、第２実施形態の混練度調整装置１における上記以外の構成は第１実施形態と同様である。よって、上記以外の構成については説明を省略する。
＜第３実施形態＞
図４は、本発明に係る混練度調整装置１の第３実施形態を示している。第３実施形態の混練度調整装置１が第１実施形態と異なる点は、凸部２１及び凹部１６が、ゲート部材１４と円筒セグメント１３における第１実施形態と異なる部材にそれぞれ形成されている点にある。

すなわち、第３実施形態の混練度調整装置１では、凸部２１が円筒セグメント１３の外周面１５に形成されており、凹部１６が凸部２１に対応した軸方向位置のゲート部材１４の対向面２０に形成されている。
なお、第３実施形態の混練度調整装置１における上記以外の構成及び作用効果は第１実施形態と同様である。よって、上記以外の構成については説明を省略する。

以下に、実施例及び比較例を用いて、本発明に係る混練度調整装置１が混練度に及ぼす効果を説明する。
実施例及び比較例に用いられる押出機２は、混練スクリュ４（最大回転外径７２ｍｍ、全長２１００ｍｍ）をバレル３内に２軸噛み合い状態で備える同方向回転型の２軸押出機２である。実施例及び比較例は、材料（ＰＰ系樹脂）を２４０℃のバレル３内で加熱しつつ、混練スクリュ４を回転数２６０ｒｐｍで回転させながら流量（処理量）５００ｋｇ／ｈで混練した場合のものである。
〈比較例（従来例）〉
比較例（従来例）の混練度調整装置１は、外径５７ｍｍで長さ４０ｍｍの円筒セグメント１３を軸方向の中途部に備えた混練スクリュ４を有している。この混練度調整装置１は、軸方向の長さが円筒セグメント１３と等しいゲート部材１４を、円筒セグメント１３に対応した軸方向位置に備えている。このゲート部材１４は、円筒セグメント１３の外周面１５から１．５ｍｍのクリアランスまで近接可能となっている。

図５は、上述した混練条件で混練した場合の、ゲート開度δ（ゲート部材１４の開度）に対する混練度調整装置１の上流側と下流側における圧力損失ΔＰの変化を示したものである。圧力損失ΔＰは、混練度調整装置１により材料に与えられる比エネルギや材料の滞留時間に比例するため、混練度の指標として評価することができる。それゆえ、ここでは混練度の指標に、混練度調整装置１の上流側と下流側との圧力損失ΔＰを用いている。
なお、図５の横軸に示されるゲート開度δは、ゲート部材１４が全開の状態における開度を１００％とした場合の開度をパーセント表示で示したものである。また、図５の縦軸に示される圧力損失ΔＰは、比較例の混練度調整装置１においてゲート部材１４が全閉の状態における圧力損失ΔＰを１００％とした場合の各開度での圧力損失ΔＰをパーセント表示で示したものである。

比較例におけるゲート開度δに対する圧力損失ΔＰ（混練度）の変化は以下の通りである。
すなわち、図５に示すように、ゲート開度δが１００％の比較例の圧力損失ΔＰはＰ_１％である。ゲート開度δが１００％から０％に変化するに連れて圧力損失ΔＰも徐々に大きくなってゆき、ゲート開度δが０％のときに圧力損失ΔＰは比較例の場合の最大値であるＰ_２％を示す。それゆえ、比較例の混練度調整範囲は（Ｐ_２−Ｐ_１）％として示される。
〈実施例１〉
一方、実施例１の混練度調整装置１は、ゲート部材１４の軸方向中央部に内周側に向かって突出高さ３．５ｍｍで軸方向の長さ８ｍｍの凸部２１が１箇所形成されており、円筒セグメント１３にはゲート部材１４に対応した軸方向位置に軸方向の幅１１ｍｍで３．５ｍｍの深さに凹んだ環状の凹部１６が形成されている。なお、実施例１の混練度調整装置１におけるその他構成や実験条件については、比較例と同様である。
実施例１におけるゲート開度δに対する圧力損失ΔＰ（混練度）の変化は以下の通りである。

すなわち、図５に示すように、ゲート開度δが１００％の比較例の圧力損失ΔＰはＰ_１’％である。このＰ_１’は、図５からも明らかなように、Ｐ_１と大差がない。それゆえ、実施例１の混練度調整装置１においては全開状態の混練度が比較例と大差がなく、凸部２１をゲート部材１４に設けても混練度には大きく影響しないことがわかる。
また、実施例１の圧力損失ΔＰも、ゲート開度δが１００％から０％に変化するに連れて徐々に大きくなってゆく。ここで、混練度への影響が顕著であるゲート開度δが全閉に近い側となる図５のＡの領域に着目すると、実施例１のゲート開度δが圧力損失ΔＰに対して比較例と略等しい傾きで変化していることが分かる。このことから、ゲート開度δが全閉に近づいた場合における混練度調整装置１の操作性は比較例とほぼ同じレベルと判断される。それゆえ、実施例１の混練度調整装置１を比較例（従来）の装置に代えて用いても、混練度を調整する際の装置の操作性には何ら問題が起きないと判断される。

さらに、実施例１の圧力損失ΔＰは、ゲート開度δが０％のときにＰ_２’％を示し、最大となる。このＰ_２’は、図５からも明らかなように、Ｐ_２よりもはるかに高い値となっている。それゆえ、実施例１の混練度調整装置１においては全閉状態の混練度が比較例より大きくなっており、実施例１の混練度調整装置１では混練度を比較例より高くすることができると考えられる。
なお、実施例１の混練度調整範囲は比較例の場合と同様に（Ｐ_２’−Ｐ_１’）％として与えられる。ここで、上述したように、Ｐ_１’≒Ｐ_１であり、Ｐ_２’＞Ｐ_２である。それゆえ、（Ｐ_２’−Ｐ_１’）＞（Ｐ_２−Ｐ_１）となって、実施例１の混練度調整装置１では混練度調整範囲が比較例より広くなる。

また、上述した第２実施形態及び第３実施形態の混練度調整装置１においても、実施例１と同様に同じゲート開度δに対する圧力損失ΔＰ（混練度）の値が比較例より大きくなる傾向が得られた。このことから、第２実施形態及び第３実施形態の混練度調整装置１の実施例も実施例１と同様の結果になると考えられる。なお、第２実施形態及び第３実施形態の混練度調整装置１の実施例についての詳しい説明は省略する。
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。

上記実施形態では、混練処理装置として２軸完全噛み合い型の押出機２が例示されている。しかし、混練処理装置に単軸又は３軸以上の押出機を用いても良いし、完全噛み合い型以外の押出機に用いても良い。また、混練処理装置には連続混練機を用いることもできる。連続混練機を用いる場合にはセグメント部材をスプライン軸と分離しない一体形成された混練スクリュとしても良い。
また、混練スクリュ４における送り部７、混練部８、混練度調整装置１の配置や、それらの数は、材料の種類や混練の用途に応じて任意に変更することができるものであり、第１実施形態〜第３実施形態に限定されるものではない。

上記実施形態では、混練スクリュ４の回転軸回りに連続した環状（鍔状）の凸部２１が、連続した環状溝の凹部１６に嵌り合うものを例示した。それゆえ、例えば第１実施形態を例に挙げると、図２のＡ−Ａ線断面を図示する図６（ａ）に示すように、凸部２１は周方向に連続した鍔状となっている。しかし、凸部２１は一定の長さを持った複数の突起がスリットを介して環状に並んだものとすることもできる。
また、本発明は、スロットタイプの混練度調整装置に適用しても良い。この場合、混練スクリュ４にテーパ面を有する円筒部（円筒セグメント１３に相当する）を形成し、この円筒部の外周面（テーパ面）に対して軸方向に近接離反するゲート部材にもテーパ面（対向面に相当する）を形成し、これら両テーパ面との間に形成される流路が、当該両テーパ面に相対する凸凹部を設けることによって屈曲状に形成されたものとすることができる。

第１実施形態の混練度調整装置を備える押出機２の正面断面図である。 第１実施形態の混練調整装置を拡大した断面図である。 第２実施形態の混練調整装置を拡大した断面図である。 第３実施形態の混練調整装置を拡大した断面図である。 ゲート開度δに対する混練度調整装置の上流側と下流側における圧力損失ΔＰの変化を示した図である。 図２のＡ−Ａ線断面において第１実施形態とその他の実施形態とを比較した図である。

１ 混練度調整装置
２ 押出機
３ バレル
４ 混練スクリュ
５ 空洞部
６ 材料供給口
７ 送り部
８ 混練部
９ 押出部
１０ スクリュセグメント
１１ ロータセグメント
１２ 混練用フライト
１３ 円筒セグメント
１４ ゲート部材
１５ 外周面
１６ 凹部
１７ 第１案内孔
１８ 第２案内孔
２０ 対向面
２１ 凸部
２２ 底面
２３ 側面
２４ 突端面
２５ 凸部側面
Δ クリアランス

Claims (6)

1. 材料を下流側に送りながら混練する混練スクリュを備えた混練処理設備に設けられ、当該混練スクリュに備えられるとともに当該混練スクリュと同軸の円筒形状に形成された円筒セグメントの外周面に対してゲート部材の当該外周面に対向する対向面を近接離反させることで当該ゲート部材と円筒セグメントとの間に形成される流路の面積を変化させて前記材料の混練度を調整する混練度調整装置であって、
   前記外周面と対向面とのいずれか一方の表面に、当該表面の軸方向の一部が凹んだ凹部が前記混練スクリュの回転軸回りに環状に形成され、他方に前記凹部の中に入り込む環状の凸部が突出して形成され、
   当該外周面及び対向面に相対する前記凸凹部を設けることによって、前記流路が屈曲状に形成されていることを特徴とする混練度調整装置。
2. 前記凸部の突出高さは、前記ゲート部材が円筒セグメントに最も近接したときの前記凸部及び凹部を除く前記ゲート部材の対向面と前記円筒セグメントの外周面とのクリアランスより大きいものに設定されており、該クリアランスはスクリュ径の１〜３％に設定され、当該凸部の突出高さはスクリュ径の２〜５％に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の混練度調整装置。
3. 前記流路には、前記凸部及び凹部が、前記混練スクリュの軸方向に複数形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の混練度調整装置。
4. 前記凸部が混練スクリュの回転方向に連続した鍔状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の混練度調整装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の混練度調整装置を備えた押出機。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載の混練度調整装置を備えた連続混練機。

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