(57)【要約】【課題】温調リードタイムを短くして、生産効率を向上することができる混練装置を提供する。【解決手段】複数の材料を混練する混練装置１０において、駆動部１１に接続されたスクリュー部１３と、スクリュー部を囲繞するように配設されたシリンダー部１５と、を備えた混練ユニット２０を複数有し、複数の混練ユニットに対して、一の駆動部が切替可能に連結される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の材料を混練する混練装置において、
駆動部に接続されたスクリュー部と、該スクリュー部を囲繞するように配設されたシリンダー部と、を備えた混練ユニットを複数有し、
該複数の混練ユニットに対して、一の前記駆動部が切替可能に連結されることを特徴とする混練装置。
【請求項２】
前記駆動部と前記スクリュー部との連結箇所において、前記駆動部の軸部と前記スクリュー部の軸部とが着脱自在に連結されることを特徴とする請求項１に記載の混練装置。
【請求項３】
前記複数の混練ユニットおよび前記駆動部の少なくともいずれか一方が移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の混練装置。
【請求項４】
前記駆動部の軸部および前記スクリュー部の軸部の少なくともいずれか一方に、軸ずれ吸収機構が設けら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装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混練装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも一種の熱可塑性を有する高分子材料に対して、他の高分子材料もしくは無機材料を混練するのに用いる装置においては、スクリュー部を高速回転させて高せん断をかけながら樹脂材料を混練すると、スクリュー部と樹脂材料との界面においてせん断発熱が発生し、樹脂材料の温度が上昇してしまうことが知られている。このように樹脂材料の温度が上昇すると、樹脂材料の粘度が低下するため、せん断力が働かなくなり、結果として、樹脂材料の混ざりが悪くなってしまうという問題がある。そこで、混練装置内での樹脂材料の温度上昇を抑制するために樹脂温度制御手段が設けられたものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３１３６０８号公報
【特許文献２】特開平１０−１０９３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の混練装置では、樹脂材料を混練装置に供給する際に、樹脂材料の流動性を高めるために樹脂材料を加温させるヒータが設けられており、混練装置を駆動させて樹脂材料を混練している最中には、樹脂材料の温度が所定温度以上にならないように温度上昇を抑制するための樹脂温度制御手段が設けられている。このような構成の混練装置においては、混練作業終了後、混練された樹脂材料を取り出したり、清掃・メンテナンスをするために混練装置を構成するシリンダー部やスクリュー部の温度が低下してしまう。すると、次に混練作業を実施する際に、シリンダー部やスクリュー部を再度ヒータで加熱する必要があり、温調リードタイムが長くなり、生産効率が悪くなってしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上述の事情を鑑みてなされたものであり、温調リードタイムを短くして、生産効率を向上することができる混練装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明は、複数の材料を混練する混練装置において、駆動部に接続されたスクリュー部と、該スクリュー部を囲繞するように配設されたシリンダー部と、を備えた混練ユニットを複数有し、該複数の混練ユニットに対して、一の前記駆動部が切替可能に連結されることを特徴としている。
この発明によれば、一の駆動部とある一の混練ユニットとを連結して混練作業を実施している間に、それ以外の混練ユニットで清掃・メンテナンスを行い、さらに、次の混練作業に使用する混練ユニットを予め加温しておくことにより、混練作業が終了した後、駆動部を切替えて予め加温された混練ユニットに連結し直すだけで、すぐに次の混練作業を開始することができる。したがって、混練作業における温調リードタイムを短くすることができ、生産効率を向上することができる。
【０００７】
また、前記駆動部と前記スクリュー部との連結箇所において、前記駆動部の軸部と前記スクリュー部の軸部とが着脱自在に連結されることを特徴としている。
この発明によれば、混練ユニットのスクリュー部と駆動部との切替作業を効率よく行うことができ、混練作業における温調リードタイムを短くすることができる。
【０００８】
また、前記複数の混練ユニットおよび前記駆動部の少なくともいずれか一方が移動可能に構成されていることを特徴としている。
この発明によれば、混練ユニットのスクリュー部と駆動部との軸合わせを迅速に行うことができ、さらに混練作業における温調リードタイムを短くすることができる。
【０００９】
また、前記駆動部の軸部および前記スクリュー部の軸部の少なくともいずれか一方に、軸ずれ吸収機構が設けられていることを特徴としている。
この発明によれば、混練ユニットのスクリュー部と駆動部との連結作業において、互いの軸部が多少ずれていても軸ずれ吸収機構により軸ずれの有無に影響されることなく混練作業を実施することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、一の駆動部とある一の混練ユニットとを連結して混練作業を実施している間に、それ以外の混練ユニットで清掃・メンテナンスを行い、さらに、次の混練作業に使用する混練ユニットを予め加温しておくことにより、混練作業が終了した後、駆動部を切替えて予め加温された混練ユニットに連結し直すだけで、すぐに次の混練作業を開始することができる。したがって、混練作業における温調リードタイムを短くすることができ、生産効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態における混練装置の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の実施形態における混練方法を示す説明図（１）（平面図）である。
【図４】本発明の実施形態における軸ずれの状態を示す拡大図である。
【図５】本発明の実施形態における混練方法を示す説明図（２）（平面図）である。
【図６】本発明の実施形態における混練方法を示す説明図（３）（平面図）である。
【図７】本発明の実施形態における混練装置の別の態様を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施形態における混練装置のさらに別の態様を示す平面図である。
【図９】本発明の実施形態における突起と差込口の別の態様を示す平面図（一部断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態を図１〜図９に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
図１、図２に示すように、混練装置１０は、モータなどで構成された一台の駆動部１１と、駆動部１１に連結されて軸方向に回転可能に構成されたスクリュー部１３と、スクリュー部１３の外側を囲繞するように配設されたシリンダー部１５と、シリンダー部１５に配設され、供給された高分子樹脂材料を加熱可能に構成されたヒータ１７と、を備えた複数の混練ユニット２０と、で構成されている。また、この混練ユニット２０は複数台（本実施形態では３台）水平方向に略等間隔で配置されている。さらに、３台の混練ユニット２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは移動ステージ２１上に配置されている。この移動ステージ２１は水平面内で移動機構（不図示）により移動可能に構成されている。
【００１３】
次に、混練ユニット２０について説明する。
スクリュー部１３は、例えばステンレスで形成された略円筒状の棒状部材で構成されている。スクリュー部１３の表面には、軸方向に沿って螺旋状に山部１４が略全長に亘って形成されている。また、スクリュー部１３の駆動部１１側の端部は、駆動部１１との連結部として構成されており、駆動部１１に形成された差込口２６に対応した突起２２が複数本形成されている（本実施形態では、４本）。また、スクリュー部１３には、駆動部１１との連結時にスクリュー部１３の軸部と駆動部１１の軸部との間に軸ずれが生じたときのズレを吸収するための軸ずれ吸収機構２３が設けられている。軸ずれ吸収機構２３は、例えば二重コイルで形成されている。さらに、スクリュー部１３の先端面３３には、スクリュー部１３の軸方向に沿って形成された循環路３４に連通する貫通孔（不図示）が形成されている。循環路３４における駆動部１１側の端部にはスクリュー部１３の表面との間を連通する別の貫通孔３５が形成されている。つまり、本実施形態の混練ユニット２０は、高分子樹脂材料をユニット内で循環しながら混練を行うバッチ式のものを採用している。
【００１４】
シリンダー部１５は、例えばステンレスで形成された略直方体の部材にスクリュー部１３を挿入可能な穴部２７が形成されたものである。穴部２７の断面形状はスクリュー部１３の外径よりも若干大きい略円形形状である。穴部２７の奥行（軸方向）寸法は、スクリュー部１３の山部１４が全て囲繞される長さを有している。また、シリンダー部１５における駆動部１１側の上面１５ａには、高分子樹脂材料を穴部２７内に供給するための原料投入口３１が形成されている。なお、シリンダー部１５とスクリュー部１３との間で、原料投入口３１よりも駆動部１１側には、スクリュー部１３の周面に沿うようにベアリング２５が設けられている。このベアリング２５により、駆動部１１とある一の混練ユニット２０との連結を解除して、別の混練ユニット２０に連結を切替える際に、混練ユニット２０を駆動部１１から切り離しても（連結を解除しても）スクリュー部１３の位置を保持することができる。したがって、その後の連結作業をスムーズに行うことができる。
【００１５】
シリンダー部１５におけるスクリュー部１３の上方および下方には、ヒータ１７がそれぞれ複数（本実施形態では４個ずつ）設けられている。ヒータ１７は、シリンダー部１５の両側面１５ｃ，１５ｄの間を貫通するように、かつ、スクリュー部１３の軸方向に沿って略等間隔になるように設けられている。また、ヒータ１７は、スクリュー部１３の上方および下方において、それぞれ対向するように配されている。このように配置することで、ヒータ１７はシリンダー部１５全体を加熱することができるようになっている。なお、複数のヒータ１７は、それぞれ個別に加熱することができるように構成されている。
【００１６】
また、駆動部１１におけるスクリュー部１３との連結面１１ａ側には、スクリュー部１３の突起２２を差込み可能な差込口２６が形成されている。差込口２６が形成された回転部２９はモータ２８に接続されており、モータ２８が駆動することにより回転部２９（スクリュー部１３）は回転するように構成されている。
【００１７】
（混練装置を用いた混練方法）
次に、混練装置１０を用いて高分子樹脂材料を混練する混練方法を説明する。
まず、図３に示すように、ヒータ１７により予め加温された混練ユニット２０Ａのスクリュー部１３と駆動部１１とを連結する。具体的には、移動ステージ２１を移動させて、混練ユニット２０Ａのスクリュー部１３の突起２２を駆動部１１の差込口２６に挿入して連結する。なお、このときスクリュー部１３の軸部と駆動部１１の軸部とが多少ずれている場合でも、軸ずれ吸収機構２３により軸ずれを吸収することができる（図４参照）。
【００１８】
混練ユニット２０Ａと駆動部１１とを連結させた後、モータ２８を駆動させてスクリュー部１３を高速回転させるとともに、原料投入口３１より混練する高分子樹脂材料を供給して混練作業を開始する。
なお、混練ユニット２０Ａで高分子樹脂材料を混練している最中に、他の混練ユニット２０Ｂ，２０Ｃは清掃・メンテナンスを行い、また、次に混練作業で使用する混練ユニット、例えば混練ユニット２０Ｂをヒータ１７により予め加温しておく。
【００１９】
図５に示すように、混練ユニット２０Ａでの混練作業が終了したら、モータ２８の駆動を停止し、移動ステージ２１を移動させて、混練ユニット２０Ａと駆動部１１との連結を解除する。
【００２０】
さらに、図６に示すように、移動ステージ２１を移動させて、次に、混練ユニット２０Ｂのスクリュー部１３と駆動部１１とを連結する。連結方法は上述と同様である。そして、混練ユニット２０Ｂに連結されたモータ２８を駆動させてスクリュー部１３を高速回転させるとともに、原料投入口３１より混練する高分子樹脂材料を供給して混練作業を実施する。
なお、混練ユニット２０Ｂを用いて混練作業を行っている最中に、先ほどまで混練作業を行っていた混練ユニット２０Ａから混練された高分子樹脂材料を取り出すとともに、製清掃・メンテナンスを行う。また、次に混練作業で使用する混練ユニット、例えば混練ユニット２０Ｃをヒータ１７により予め加温しておく。
【００２１】
上述した作業を繰り返すことにより、混練作業における温調リードタイムを短くすることができ、生産効率を向上することができる。
【００２２】
本実施形態によれば、一台の駆動部１１と複数台の中の一台の混練ユニット２０Ａとを連結して混練作業を実施している間に、それ以外の混練ユニット２０Ｂ，２０Ｃで清掃・メンテナンスを行い、さらに、次の混練作業に使用する混練ユニット（例えば２０Ｂ）を予め加温しておくことにより、混練作業が終了した後、駆動部１１を切替えて予め加温された混練ユニット２０Ｂに連結し直すだけで、すぐに次の混練作業を開始することができる。したがって、混練作業における温調リードタイムを短くすることができ、生産効率を向上することができる。
【００２３】
また、駆動部１１とスクリュー部１３との連結箇所において、駆動部１１の差込口２６とスクリュー部１３の突起２２とを形成して、突起２２を差込口２６に差し込むだけでスクリュー部１３と駆動部１１とを連結できるようにしたため、混練ユニット２０のスクリュー部１３と駆動部１１との切替作業を効率よく行うことができ、混練作業における温調リードタイムを短くすることができる。
【００２４】
また、複数の混練ユニット２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを移動ステージ２１上に配置して、移動可能に構成したため、混練ユニット２０のスクリュー部１３と駆動部１１との軸合わせを迅速に行うことができ、さらに混練作業における温調リードタイムを短くすることができる。
【００２５】
さらに、スクリュー部１３に軸ずれ吸収機構２３を設けたため、混練ユニット２０のスクリュー部１３と駆動部１１との連結作業において、互いの軸部が多少ずれていても軸ずれ吸収機構２３により軸ずれの有無に影響されることなく混練作業を実施することができる。
【００２６】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態では、軸ずれ吸収機構２３をスクリュー部１３に設けた場合の説明をしたが、駆動部１１側に軸ずれ吸収機構２３を設けてもよく、両方に設けてもよい。また、軸ずれ吸収機構２３を設けなくてもよい。
また、本実施形態では、混練ユニット２０を移動ステージ２１上に水平方向に略等間隔で配置した場合の説明をしたが、図７に示すように、例えば、垂直面内に混練ユニット２０を複数台（例えば４台）設置し、駆動部１１と連結するように構成してもよい。
【００２７】
また、本実施形態では、混練ユニット２０を移動ステージ２１に配置した場合の説明をしたが、駆動部１１を移動ステージ２１上に配置して、駆動部１１を移動可能に構成してもよく、混練ユニット２０および駆動部１１ともに移動ステージ２１上に配置して、それぞれが移動可能に構成してもよい。
また、本実施形態では、移動ステージ２１により混練ユニット２０を移動可能に構成したが、所望の回転量を確保できる場合には、図８に示すように、混練ユニット２０および駆動部１１を移動ステージ２１に配置せずに、軸ずれ吸収機構２３を利用して、混練ユニット２０と駆動部１１とを連結するように構成してもよい。
さらに、差込口２６と突起２２の形状は、図９に示すように、突起２２にギヤ部３０を形成した形状にしてもよい。
【００２８】
そして、本実施形態では、高分子樹脂材料を混練ユニット２０内で循環させながら混練を行うバッチ式の混練ユニットを用いた場合の説明をしたが、バッチ式ではなく高分子樹脂材料を混練してシリンダー部１５の穴部２７の先端部に混練された高分子樹脂材料が押し出される押出貫通孔を形成した一軸式の混練ユニットを採用した混練装置に採用してもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１０…混練装置  １１…駆動部  １３…スクリュー部  １５…シリンダー部  ２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）…混練ユニット  ２３…軸ずれ吸収機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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