(57)【要約】【課題】被混練物を一度に混練される一定量以上繋げて排出することが可能な混練機を提供する。【解決手段】軸状の混練スクリュー１４と、混練スクリューを回転させる混練スクリュー駆動部１５と、混練スクリューを囲繞して混練スクリューとの間に被混練物Ｗを混練する混練空間Ｓを形成するとともに混練空間で混練された被混練物を排出する混練部排出口１６が設けられた混練シリンダー部１７と、混練部排出口を開閉する混練部開閉機構１８と、混練空間内で被混練物を循環させる循環流路１９と、を有し、一定量の被混練物を混練空間内で循環させて被混練物の流動体Ｗ１を混練部排出口から排出できるようにした混練部と、混練部排出口から排出された流動体を、一定量以上、貯留可能に設けられたバッファー部１０と、バッファー部に貯留された流動体を装置外部に排出する排出部１１と、を備える。【選択図】図１
2010247425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸状の混練スクリューと、該混練スクリューを回転させる混練スクリュー駆動部と、前記混練スクリューを囲繞して該混練スクリューとの間に被混練物を混練する混練空間を形成するとともに該混練空間で混練された前記被混練物を排出する混練部排出口が設けられた混練シリンダー部と、前記混練部排出口を開閉する混練部開閉機構と、前記混練空間内で前記被混練物を循環させる循環流路と、を有し、一定量の前記被混練物を前記混練空間内で循環させて前記被混練物の流動体を前記混練部排出口から排出できるようにした混練部と、
前記混練部排出口から排出された前記流動体を、前記一定量以上、貯留可能に設けられたバッファー部と、
該バッファー部に貯留された前記流動体を装置外部に排出する排出部と、を備えることを特徴とする混練機。
【請求項２】
請求項１に記載の混練機において、
前記排出部は、
前記バッファー部に連通する排出流路と、
該排出流路内で、前記流動体を搬送する排出スクリューと、
該排出スクリューを回転させる排出スクリュー駆動部と、
前記排出スクリューの搬送方向下流側に設けられた排出部排出口と、を備えることを特徴とする混練機。
【請求項３】
請求項２に記載の混練機において、
前記排出スクリューは、搬送方向上流側の側方に、前記排出流路において前記バッファー部と連通する開口が位置するように設けられ、
前記バッファー部と前記排出流路との間には、前記開口の大きさを規制して、前記バッファー部内の前記流動体の前記排出流路への流出量を規制するバッファー部開閉機構が設けられたことを特徴とする混練機。
【請求項４】
請求項２に記載の混練機において、
前記バッファー部内の前記流動体を前記排出流路に移送する移送機構が設けられたことを特徴とする混練機。
【請求項５】
請求項４に記載の混練機において、
前記移送機構は、逆止弁を有するピストンを往復駆動することによって、前記バッファー部内の前記流動体を前記排出流路側に移送する構成からなることを特徴とする混練機。
【請求項６】
請求項１に記載の混練機において、
前記排出部は、前記バッファー部に連通する排出部排出口と、
該排出部排出口の大きさを規制して、前記バッファー部内の前記流動体の排出量を規制する排出部開閉機構と、を備えることを特徴とする混練機。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の混練機を備え、
該混練機の前記排出部から前記流動体の供給を受けて成形を行うことを特徴とする押出し成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被混練物を循環させて混練する混練機及び押出し成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工業用材料や医療用材料の特性を向上させるために、複数のポリマー同士、もしくはポリマーと有機粉末や無機粉末といった被混練物を混練する様々な装置が検討されている。そのような装置の１つとして、特許文献１に示すように、スクリュー（混練スクリュー）にその先端面と基端側の側面とを連結する貫通孔（循環流路）を形成して内部帰還型のスクリューとした混練機が知られている。
この混練機によれば、スクリューを高速で回転させることにより、投入された被混練物を循環させながら被混練物に強い剪断力を与えて溶融させ、被混練物の分散相サイズを数十ナノメータ程度まで小さくなるように分散させた押出し成形品が製造できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３１３６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の混練機では、一定量の被混練物を循環させ流動体にして混練するので、混練された被混練物を排出してから次の混練を行う必要がある。このため、混練された被混練物を一定量以上の流動体として一度に取出すことができず、混練機から排出された流動体で押出し成形を行う場合には一定量以上を必要とする押出し成形品を製造することができなかった。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、一度に混練される一定量以上の被混練物を排出することができる混練機及びそれを用いた押出し成形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】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の混練機は、軸状の混練スクリューと、該混練スクリューを回転させる混練スクリュー駆動部と、前記混練スクリューを囲繞して該混練スクリューとの間に被混練物を混練する混練空間を形成するとともに該混練空間で混練された前記被混練物を排出する混練部排出口が設けられた混練シリンダー部と、前記混練部排出口を開閉する混練部開閉機構と、前記混練空間内で前記被混練物を循環させる循環流路と、を有し、一定量の前記被混練物を前記混練空間内で循環させて前記被混練物の流動体を前記混練部排出口から排出できるようにした混練部と、前記混練部排出口から排出された前記流動体を、前記一定量以上、貯留可能に設けられたバッファー部と、該バッファー部に貯留された前記流動体を装置外部に排出する排出部と、を備えることを特徴としている。
【０００７】
この発明によれば、混練部では混練スクリュー駆動部により混練スクリューを回転させ、混練スクリューと混練シリンダー部との間の混練空間で循環させて被混練物を一定量ずつ混練することができる。そして、混練部開閉機構によって混練部排出口を開くことで混練部排出口から被混練物を流動体として排出することができる。これらを順に繰返すことにより、混練部から混練が終了した一定量以上の流動体をバッファー部に貯留することができる。そして、バッファー部に貯留された流動体は、排出部によって装置外部に排出される。
このように、バッファー部に一定量以上の流動体を貯留してから排出できるので、流動体を排出するタイミングを調整することが可能となり、混練部で一度に混練される一定量以上の被混練物の流動体をまとめて排出することができる。
【０００８】
また、上記の混練機において、前記排出部は、前記バッファー部に連通する排出流路と、該排出流路内で、前記流動体を搬送する排出スクリューと、該排出スクリューを回転させる排出スクリュー駆動部と、前記排出スクリューの搬送方向下流側に設けられた排出部排出口と、を備えることがより好ましい。
この発明によれば、排出スクリューによって被混練物の流動体を加圧して、排出部排出口から連続的に排出することができる。
【０００９】
また、上記の混練機において、前記排出スクリューは、搬送方向上流側の側方に、前記排出流路において前記バッファー部と連通する開口が位置するように設けられ、前記バッファー部と前記排出流路との間には、前記開口の大きさを規制して、前記バッファー部内の前記流動体の前記排出流路への流出量を規制するバッファー部開閉機構が設けられたことがより好ましい。
この発明によれば、バッファー部開閉機構によって開口の大きさを規制することで、バッファー部に貯留された被混練物の流動体が排出流路に排出される速度を調整することができる。
【００１０】
また、上記の混練機において、前記バッファー部内の前記流動体を前記排出流路に移送する移送機構が設けられたことがより好ましい。
この発明によれば、バッファー部に貯留された流動体をより確実に排出流路に移送することができる。
【００１１】
また、上記の混練機において、前記移送機構は、逆止弁を有するピストンを往復駆動することによって、前記バッファー部内の前記流動体を前記排出流路側に移送する構成からなることがより好ましい。
この発明によれば、移送機構は逆止弁を有するピストンをバッファー部内で往復駆動する構成からなるので、移送機構をバッファー部の外部に設ける場合に比べ、装置構成をコンパクト化することができる。
【００１２】
また、上記の混練機において、前記排出部は、前記バッファー部に連通する排出部排出口と、該排出部排出口の大きさを規制して、前記バッファー部内の前記流動体の排出量を規制する排出部開閉機構と、を備えることがより好ましい。
この発明によれば、排出部開閉機構によって排出部排出口の大きさを規制することで、バッファー部に貯留された被混練物の流動体が装置外部に排出される速度を調整することができる。
【００１３】
また、本発明の押出し成形装置は、上記のいずれかに記載の混練機を備え、該混練機の前記排出部から前記流動体を金型に押出して成形を行うことがより好ましい。
この発明によれば、上記と同様の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の混練機及び押出し成形装置によれば、一度に混練される一定量以上の被混練物を排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態の押出し成形装置の軸方向の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の押出し成形装置のピストンの構成と動作を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の押出し成形装置の動作を示す説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態の押出し成形装置の動作を示す説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態の押出し成形装置の軸方向の断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態の押出し成形装置の変形例を示す軸方向の断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態の混練機の軸方向の断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態の混練機を用いた押出し成形装置の軸方向の断面図である。
【図９】本発明の各実施形態の押出し成形装置で得られた押出し成形品の構成を模式的に説明する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る押出し成形装置の第１実施形態を、図１から図４を参照しながら説明する。図１は、押出し成形装置の軸方向の断面図である。
この押出し成形装置１は、被混練物Ｗを混練する混練機２と、この混練機２に取付けられた金型３と、金型３から押出される押出し成形品Ｗ５の向きを調整するローラ４と、内部を水が循環する水槽５と、一定の速度で回転可能な回転部６ａを有する引取り機６とを備え、混練機２で混練された被混練物Ｗを金型３に押出し、水槽５で冷却された押出し成形品Ｗ５を引取り機６の回転部６ａで引っ張りながら巻取り、押出し成形を行う装置である。
この混練機２は、通常の使用において方向Ｄ１が鉛直方向下向きになるように設置される。なお、本実施形態では、被混練物Ｗは高分子材料と粉末粒子からなる２種類の材料で構成されている。
【００１７】
高分子材料の被混練物Ｗとしては、熱可塑性を有する材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレン（低密度・高密度・直鎖状低密度・超高分子量）、アイオノマー樹脂（例えばエチレン−メタクリル酸コポリマーアイオノマー樹脂等）、ポリプロピレン（ホモ・ランダム・ブロック・アタクチック・シンジオタクチック）、超高分子量ポリプロピレン、ポリブテン、４−メチルペンテン−１ポリマー、環状ポリオレフィン系樹脂、スチレン系樹脂（ポリスチレン、プタジェン−スチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂など）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、酢酸セルロース、ポリエステル（例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート等）、ポリアミド系樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー、熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性エラストマー、生分解性ポリマー、およびその共重合体などを用いることができる。
【００１８】
また、粉末粒子の被混練物Ｗとしては、分子材料と複合化できる材料であれば特に限定されるものではなく、例えば無機物では硫酸バリウム・炭酸カルシウムなどの金属無機塩、アルミナなどの金属酸化物、窒化ホウ素などの窒素化合物、粉末炭素・針状炭素・カーボンナノチューブ・フラーレンなどの単一物もしくは複合物、有機物ではポリ４フッ化エチレン粉末・超高分子量粉末・ポリイミド粉末などを添加してもよい。無機物と有機物の複合粒子であっても構わない。また、上記粉末粒子の添加量についても、高分子材料と複合化できる量であれば特に限定されるものではない。さらに、無機物と有機物からなる粉末粒子の複合化に際して、使用する無機物は単独であっても、二種以上の複合であっても良い。
また、被混練物Ｗにおいて樹脂混合物に分散させる成分として常用の各種添加成分、例えば、相溶化剤、結晶核剤、着色防止剤、酸化防止剤、離型剤、可塑剤、熱安定剤、滑剤、紫外線防止剤、着色剤、難燃剤などの添加剤を用いても良い。
【００１９】
本実施形態の混練機２は、一定量の被混練物Ｗを混練して水平方向Ｅのうちの一方である第１の搬送方向Ｅ１に搬送して排出する混練部９と、混練部９から排出された被混練物Ｗの流動体Ｗ１を、一定量以上貯留可能に設けられたバッファー部１０と、バッファー部１０に貯留された流動体を金型３に押出す排出部１１と、バッファー部１０内の被混練物Ｗを排出部１１に移送する移送機構１２と、を備える。
そして、混練部９、バッファー部１０及び排出部１１は、不図示の温調手段により、被混練物Ｗが溶融する一定の温度に内部が制御された直方体状のベース体８の内部にそれぞれ形成され、混練部９はベース体８の内部の中でも上方に、バッファー部１０は混練部９の第１の搬送方向Ｅ１側の下方に、排出部１１は混練部９の下方にそれぞれ形成されている。
【００２０】
混練部９は、略円柱状の混練スクリュー１４と、混練スクリュー１４を回転させる混練スクリュー駆動部１５と、混練スクリュー１４を囲繞して混練スクリュー１４との間に被混練物Ｗを混練する混練空間Ｓを形成するとともに混練空間Ｓで混練された被混練物Ｗの流動体Ｗ１を排出する混練部排出口１６が設けられた混練シリンダー部１７と、混練部排出口１６を開閉する混練部開閉機構１８と、混練空間Ｓ内で被混練物Ｗを循環させる循環流路１９と、を有する。
【００２１】
本実施形態の混練シリンダー部１７は、ベース体８の内部に円柱状の穴部として水平方向Ｅに延在するように形成されている。また、混練スクリュー１４は外周部に螺旋状のスクリュー１４ｃが形成され、混練シリンダー部１７の内部に混練シリンダー部１７と同軸に配置されている。これにより、混練スクリュー１４は第１の搬送方向Ｅ１に被混練物Ｗを搬送できるようになっている。
また、混練部排出口１６は、混練シリンダー部１７のうちの第１の搬送方向Ｅ１側の端部下方に形成されている。
また、本実施形態の循環流路１９は混練スクリュー１４の内部に形成されている。すなわち、循環流路１９は、混練スクリュー１４の第１の搬送方向Ｅ１側の端部である先端部１４ａから第１の搬送方向Ｅ１とは反対方向の第２の搬送方向Ｅ２に混練スクリュー１４の内部まで延びる先端側循環流路１９ａと、この先端側循環流路１９ａの第２の搬送方向Ｅ２側の端部から先端側循環流路１９ａに直交する方向に延びて混練スクリュー１４の外周部１４ｂに少なくとも１カ所（図では２カ所）で連通する基端側循環流路１９ｂとで構成されている。
【００２２】
混練スクリュー駆動部１５は、混練スクリュー１４の第２の搬送方向Ｅ２側においてベース体８の第２の搬送方向Ｅ２側の側面８ａに取付けられ、混練スクリュー１４を例えば２段階に速度を変えて回転させることが可能となっている。
混練部開閉機構１８は、水平方向Ｅに移動して混練部排出口１６の流路を塞ぐことが可能な板状の混練シャッター２２と、混練シャッター２２の第１の搬送方向Ｅ１側においてベース体８の第１の搬送方向Ｅ１側の側面８ｂに取付けられ混練シャッター２２を混練部排出口１６に対して進退させる混練シャッター開閉部２３と、を有する。
ベース体８には、天面８ｃから下方に延びて混練シリンダー部１７の第２の搬送方向Ｅ２側に連通する材料投入口８ｄが形成され、この材料投入口８ｄには被混練物Ｗを貯留し材料投入口８ｄに供給するホッパー２４が取付けられている。
【００２３】
バッファー部１０は混練部９の混練部排出口１６の下方に、混練部排出口１６に連通して形成されている。そして、本実施形態においては、バッファー部１０は、混練部９で被混練物Ｗが一度に混練される一定量の例えば約２倍の容積を有するように設定されている。
排出部１１は、バッファー部１０に連通する円柱状の穴部である排出流路２７と、排出流路２７内で、流動体Ｗ１を搬送するため外周部に螺旋状のスクリューが形成された略円柱状の排出スクリュー２８と、排出スクリュー２８を回転させる排出スクリュー駆動部２９と、排出スクリュー２８の第２の搬送方向Ｅ２側に設けられた排出部排出口３０と、を備える。
排出流路２７は、バッファー部１０の第２の搬送方向Ｅ２側に、混練シリンダー部１７に隣接して水平方向Ｅに延在するように形成されている。排出スクリュー２８は、排出流路２７の内部に排出流路２７と同軸に配置され、排出スクリュー駆動部２９に連結された端部側で回転可能に支持されている。
排出スクリュー駆動部２９は、排出スクリュー２８の第２の搬送方向Ｅ２側において、ベース体８の側面８ａに取付けられている。
排出部排出口３０は、排出流路２７の第２の搬送方向Ｅ２側の端部から下方にベース体８の底面８ｅまで延ばされている。そして、排出流路２７の底面８ｅ側の開口には金型３が取付けられている。
【００２４】
移送機構１２は、バッファー部１０の内部及び排出スクリュー２８の第１の搬送方向Ｅ１側の端部との間を移動可能に設けられ逆止弁３３を有するピストン３４と、このピストン３４を水平方向Ｅに往復駆動させるピストン移送部３５と、水平方向Ｅに延在しピストン３４とピストン移送部３５とを連結する棒状の軸部３９と、を備えている。
ピストン移送部３５は、ピストン３４の第１の搬送方向Ｅ１側においてベース体８の側面８ｂに取付けられている。
そして、混練スクリュー駆動部１５、排出スクリュー駆動部２９、混練シャッター開閉部２３及びピストン移送部３５の動作は、これらにそれぞれ接続されベース体８の側面８ａに取付けられた制御部３６により制御される。
【００２５】
図２は、ピストン３４の構成を示す断面図であり、図２（ａ）は移送機構１２がピストン３４を第２の搬送方向Ｅ２側に移動させる時、図２（ｂ）はピストン３４を第１の搬送方向Ｅ１側に移動させる時の状態を示している。そして、このピストン３４が有する逆止弁３３により、以下に説明するように流動体Ｗ１が第２の搬送方向Ｅ２のみに流れるように構成されている。
図２（ａ）に示すように、円柱状のピストン３４には、ピストン３４の軸線Ｃ１に沿う方向に貫通する本体側係止孔３４ａと移送孔３４ｂとがそれぞれ複数形成されている。
逆止弁３３は、ピストン３４よりわずかに小径の円板部３３ａと、この円板部３３ａから軸線Ｃ１に沿う方向に突出しピストン３４のピストン側係止孔３４ａに軸線Ｃ１に沿う方向に一定距離進退可能に挿通された逆止弁側係止部３３ｂと、からなる。
【００２６】
このように構成されたピストン３４は、図２（ａ）に示すように移送機構１２がピストン３４を第２の搬送方向Ｅ２側に移動させる時には、後述するように逆止弁３３の第２の搬送方向Ｅ２側に配置された流動体Ｗ１が逆止弁３３を第１の搬送方向Ｅ１側に押すことになる。このため、逆止弁３３がピストン３４に密着して移送孔３４ｂが塞がれるので、流動体Ｗ１が第１の搬送方向Ｅ１側に流れるのを防止することが可能となる。
また、図２（ｂ）に示すように移送機構１２がピストン３４を第１の搬送方向Ｅ１側に移動させる時には、後述するようにピストン３４の第１の搬送方向Ｅ１側に配置された流動体Ｗ１が移送孔３４ｂから流れ込み、逆止弁３３を第２の搬送方向Ｅ２側に押すことになる。このため逆止弁３３は、ピストン３４のピストン側係止孔３４ａに逆止弁３３の逆止弁側係止部３３ｂが係止された状態でピストン３４とともに移動される。これにより、流動体Ｗ１は、移送孔３４ｂを経由しピストン３４と逆止弁３３との間に形成された隙間を通って第２の搬送方向Ｅ２側に流れることが可能となる。
【００２７】
次に、以上のように構成された押出し成形装置１で所望の長さの押出し成形品Ｗ５を製造する動作について混練機２の動作を中心に説明する。図３及び図４は押出し成形装置１の動作を示す説明図である。
図１は、混練された一定量の被混練物Ｗの流動体Ｗ１が混練部９の混練部排出口１６から排出されバッファー部１０に貯留された時の状態を示している。
なお、各図は連続的に動作する押出し成形装置１の途中の状態を示しており、排出流路２７及び排出部排出口３０に図示された流動体Ｗ１は押出し成形の開始時には存在しないものである。
この図１に示す状態から、制御部３６は、混練シャッター開閉部２３により混練シャッター２２を混練部排出口１６に進出させて混練部排出口１６を閉止し、被混練物Ｗを混練するために混練スクリュー駆動部１５によって混練スクリュー１４を２段階の速度のうち回転速度の速い方の第２の回転速度で回転させる。そして、ホッパー２４に貯留された被混練物Ｗのうち一度に混練部９で混練される一定量を材料投入口８ｄを通して混練シリンダー部１７の内部に投入する。
【００２８】
すると、図３に示すように、混練シリンダー部１７内に投入された被混練物Ｗは、混練スクリュー１４のスクリュー１４ｃの回転により第１の搬送方向Ｅ１に押出され、混練空間Ｓを通って混練スクリュー１４の先端部１４ａ側に移動されていく。
この間、被混練物Ｗは混練空間Ｓにおいて混練スクリュー１４から剪断力を受けて発熱、溶融し、被混練物Ｗが流動体Ｗ１となって混練されていく。そして、先端部１４ａに到達した流動体Ｗ１は先端部１４ａと混練シリンダー部１７との間で大きな剪断力を受けつつ先端側循環流路１９ａに流入し、先端側循環流路１９ａと基端側循環流路１９ｂとをこの順で通って混練スクリュー１４の外周部１４ｂに戻り、再び混練空間Ｓ内を混練スクリュー１４の先端部１４ａ側に押出される。こうして、一定量の被混練物Ｗは流動体Ｗ１として、混練空間Ｓ及び循環流路１９内を循環しながら繰返し混練されていく。
【００２９】
このようにして、被混練物Ｗが一定時間混練され１回目の混練が終了するまでの間に、図４に示すように、制御部３６は、ピストン３４を混練部排出口１６の第２の搬送方向Ｅ２側に移動させて、混練部排出口１６の下方が解放された状態とする。そして、混練スクリュー１４の回転速度を第１の回転速度まで低下させ、第１のシャッター開閉部２３により第１のシャッター２２を混練部排出口１６から退避させて混練部排出口１６をバッファー部１０に連通させる。
これにより、図１に示すように、混練部９内の一定量の流動体Ｗ１は、混練スクリュー１４の回転により順次先端部１４ａ側に搬送され、流動体Ｗ１が先端部１４ａに到達すると、混練部排出口１６を通して下方に落下していき、バッファー部１０内に貯留されていく。
【００３０】
バッファー部１０内に一定量の流動体Ｗ１が排出されたら、制御部３６は、第１のシャッター開閉部２３を駆動して第１のシャッター２２によって混練部排出口１６を閉止する。そして混練部９では、上記と同様にして次の一定量の被混練物Ｗで混練を行う。
一方、バッファー部１０と移送機構１２の側では、制御部３６は、ピストン移送部３５によりピストン３４を第１の搬送方向Ｅ１側に移動させ、バッファー部１０内に貯留されている一定量の流動体Ｗ１をピストン３４に形成された移送孔３４ｂを通して逆止弁３３の第２の搬送方向Ｅ２側に移動させる。
【００３１】
次に、図３に示すように、制御部３６は、ピストン移送部３５によりピストン３４で一定量の流動体Ｗ１を第２の搬送方向Ｅ２側に移動させる。その際、前述したように流動体Ｗ１がピストン３４を第１の搬送方向Ｅ１側に流れるのが防止される。
そしてこの時、排出スクリュー２８は排出スクリュー駆動部２９により押出し成形に必要な一定の回転速度で回転されている。このため、ピストン３４によってバッファー部１０から移送された一定量の流動体Ｗ１は、図４に示すように、排出スクリュー２８によって排出流路２７内で第２の搬送方向Ｅ２に搬送され、排出部排出口３０に一定速度で搬送される。
【００３２】
なお、制御部３６は、排出スクリュー２８から流動体Ｗ１が安定して排出されるように、ピストン移送部３５によりピストン３４で流動体Ｗ１を第２の搬送方向Ｅ２に一定の圧力で押圧させる。
そして、排出部排出口３０に搬送された流動体Ｗ１は、図１に示すように、排出部排出口３０及び金型３を通って一定の形状に押出されて押出し成形品Ｗ５となり、水槽５で冷却され引取り機６の回転部６ａで引っ張りながら巻取り取られる。
【００３３】
このように、混練部排出口１６が閉止された状態では、混練部９の側と、バッファー部１０と移送機構１２の側との間が遮断され、それぞれが独立して動作を行う。そして、混練部９で２回目以降の混練が終了した時に、予め混練部排出口１６の第２の搬送方向Ｅ２側にピストン３４をその都度退避させておき、混練部排出口１６をバッファー部１０に連通させてバッファー部１０内に一定量の流動体Ｗ１を排出する。バッファー部１０内に貯留された一定量の流動体Ｗ１は前述したようにピストン３４により排出スクリュー２８側に搬送されるが、排出スクリュー２８に供給する流動体Ｗ１が途切れないように、排出スクリュー２８の第１の搬送方向Ｅ１側の端部の流動体Ｗ１が無くなる前に一定量の流動体Ｗ１を排出スクリュー２８に搬送し、既に排出スクリュー２８で搬送されている流動体Ｗ１に搬送した一定量の流動体Ｗ１をくっつけて一体化する。
そして、制御部３６は、以上説明した一連の動作を所望の長さの押出し成形品Ｗ５を製造するまで繰返し行い、その後、混練スクリュー駆動部１５や排出スクリュー駆動部２９等の動作を停止させる。
【００３４】
こうして、本発明の第１実施形態の押出し成形装置１によれば、混練部９では混練スクリュー駆動部１５により混練スクリュー１４を回転させ、混練スクリュー１４と混練シリンダー部１７との間の混練空間Ｓで循環させて被混練物Ｗを一定量ずつ溶融させ混練することができる。そして、混練部開閉機構１８によって混練部排出口１６を開くことで混練部排出口１６から被混練物Ｗを流動体Ｗ１として排出することができる。そして、これらを順に繰返すことにより、混練部９から混練が終了した一定量以上の流動体Ｗ１をバッファー部１０に貯留することができる。
また、移送機構１２のピストン３４により、バッファー部１０内に貯留された流動体Ｗ１を移動させるので、移送機構１２が無く流動体Ｗ１がバッファー部１０から流れ出して排出流路２７に移動する場合に比べ、より確実に流動体Ｗ１を排出流路２７に移送することができる。
【００３５】
また、移送機構１２は、逆止弁３３を有するピストン３４をバッファー部１０内で往復駆動する構成からなるので、移送機構をバッファー部１０の外部に設ける場合に比べ、装置構成をコンパクト化することができる。
また、この排出部１１は、排出流路２７、排出スクリュー２８と、排出スクリュー駆動部２９と、排出部排出口３０と、を備えるので、排出スクリュー２８によって流動体Ｗ１を加圧して、排出部排出口３０から連続的に押出すことができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、混練部９からバッファー部１０に一定量の流動体Ｗ１が排出される毎に移送機構１２によりその一定量の流動体Ｗ１をバッファー部１０から排出流路２７内の排出スクリュー２８側に移送した。しかし、排出部排出口３０から流動体Ｗ１が排出される速度によっては、移送機構１２の動作タイミングを変えてバッファー部１０に流動体Ｗ１を一定量の２倍以上貯留してから、移送機構１２によりその流動体Ｗ１をまとめてバッファー部１０から排出スクリュー２８側に移送してもよい。
【００３７】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図５に示すように、本実施形態の押出し成形装置５１の混練機５２は、上記実施形態の混練機２の移送機構１２を削除し、排出部１１に代えて排出部５４を備えている。
この排出部５４は、水平方向Ｅに延在し第１の搬送方向Ｅ１側の端部に形成された開口５５ａがバッファー部１０の下部に連通する排出流路５５と、排出流路５５の内部に排出流路５５と同軸に配置され第１の搬送方向Ｅ１側の端部が開口５５ａの下方まで延びる排出スクリュー５６と、排出スクリュー５６を回転させる排出スクリュー駆動部２９と、排出流路５５の第２の搬送方向Ｅ２側に設けられた排出部排出口３０と、を有する。
【００３８】
この混練機５２の動作は、上記実施形態における混練機２の動作と以下の点のみ異なる。すなわち、上記実施形態における混練機２では、排出スクリュー２８の第１の搬送方向Ｅ１側の端部の流動体Ｗ１が無くなる前に移送機構１２により流動体Ｗ１を排出スクリュー２８に搬送した。これに対し、本実施形態の混練機５２では、排出スクリュー５６の第１の搬送方向Ｅ１側の端部上の流動体Ｗ１が無くなる前に、混練部９の混練部排出口１６から一定量の流動体Ｗ１を排出する。
このような本発明の第２実施形態の押出し成形装置５１によれば、流動体Ｗ１に作用する重力により、移送機構１２を用いることなくバッファー部１０内に貯留される流動体Ｗ１を排出スクリュー５６に移動させることができる。
【００３９】
次に、本実施形態の変形例について説明する。図６に示すように、本変形例の混練機６０は上記実施形態の混練機５２の構成に加えて、バッファー部１０の下部に、開口５５ａの大きさを規制して、バッファー部１０内の流動体Ｗ１の排出流路５５への流出量を規制するバッファー部開閉機構５７が設けられている。
このバッファー部開閉機構５７は、水平方向Ｅに移動し開口５５ａの流路を塞ぐことが可能な板状のバッファーシャッター５８と、バッファーシャッター５８の第１の搬送方向Ｅ１側においてベース体８の側面８ｂに取付けられバッファーシャッター５８を開口５５ａに対して進退させるバッファーシャッター開閉部５９と、を有する。そして、バッファーシャッター開閉部５９は制御部３６に接続され、その動作が制御される。
【００４０】
この混練機６０の動作は、上記実施形態における混練機５２の動作と以下の点のみ異なる。すなわち、上記実施形態における混練機５２では、混練部９の混練部排出口１６から排出された流動体Ｗ１は、自身に作用する重力により排出スクリュー５６の第１の搬送方向Ｅ１側の端部上に移動した。これに対し、本変形例の混練機６０では、混練部排出口１６から排出された流動体Ｗ１は、大きさが規制される開口５５ａを通ってから排出スクリュー５６に移動する。
このような本変形例の押出し成形装置５１によれば、バッファー部開閉機構５７によって開口５５ａの大きさを規制することで、バッファー部１０に貯留された流動体Ｗ１が排出流路５５に排出される速度を調整することができる。
【００４１】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る第３実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図７に示すように、本実施形態の混練機６２は、上記実施形態の混練機２の移送機構１２を削除し、排出部１１に替えて排出部６７を備えている。
この排出部６７は、バッファー部１０の下部にバッファー部１０からベース体８の底面８ｅまで貫通するように形成された排出部排出口６５と、排出部排出口６５の大きさを規制して、バッファー部１０内の流動体Ｗ１の排出量を規制する排出部開閉機構６６と、を有する。
排出部開閉機構６６は、水平方向Ｅに移動し排出部排出口６５を塞ぐことが可能な板状の排出部シャッター７０と、排出部シャッター７０の第１の搬送方向Ｅ１側においてベース体８の側面８ｂに取付けられ排出部シャッター７０を排出部排出口６５に対して進退させる排出部シャッター開閉部７１と、を有する。そして、排出部シャッター開閉部７１は制御部３６に接続され、その動作が制御される。
【００４２】
この混練機６２の動作は、上記実施形態における混練機２の動作と以下の点のみ異なる。すなわち、上記実施形態における混練機２では、バッファー部１０に貯留された流動体Ｗ１を移送機構１２により排出スクリュー２８に搬送した。これに対し、本実施形態の混練機５２では、バッファー部１０に被混練物Ｗが一度に混練される一定量の約２倍の流動体Ｗ１が貯留された時に、排出部シャッター開閉部７１で排出部シャッター７０を進退させることにより排出部排出口６５の大きさが規制され、排出部排出口６５から流動体Ｗ１が排出される。
このような本発明の第３実施形態の混練器６２によれば、排出部開閉機構６６によって排出部排出口６５の大きさを規制することで、バッファー部１０に貯留された被混練物Ｗの流動体Ｗ１が装置外部に排出される速度を調整することができる。
【００４３】
なお、図８に示すように、本実施形態の混練機６２の排出部排出口６５から排出される流動体Ｗ１を以下に示す押出し機構７５に供給したうえで金型３に押出すことで、この混練機６２を用いた押出し成形装置６１で押出し成形品Ｗ５を製造することができる。
この押出し機構７５としては、図５に示す排出部５４のように排出スクリュー５６を回転させて流動体Ｗ１を押出すものであってもよいし、定容積ポンプ等を用いて流動体Ｗ１を押出すものであってもよい。
【００４４】
なお、本発明の第１実施形態から第３実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更等も含まれる。
例えば、上記第１実施形態から第３実施形態では、循環流路１９は混練スクリュー１４の内部に形成したが、循環流路はベース体８に形成されていてもよい。
【００４５】
また、上記第１実施形態から第３実施形態では、方向Ｄ１が鉛直方向下向きになるように設定した。しかし、方向Ｄ１は任意の方向を向いていてもよい。
混練シリンダー部１７内に収容される被混練物Ｗの流動体Ｗ１の量が増えれば流動体Ｗ１は混練シリンダー部１７から溢れ出て混練部排出口１６から排出される。従って、方向Ｄ１が任意の方向を向くように設定してもよい。
また、第１実施形態では、方向Ｄ１が任意の方向を向く場合には、流動体Ｗ１をより確実に移動させるために、混練スクリュー１４の先端部１４ａからバッファー部１０まで流動体Ｗ１を移動させる流動体移動機構を設けてもよい。なお、第２実施形態でも同様に、混練スクリュー１４の先端部１４ａから排出スクリュー５６まで流動体Ｗ１を移動させる流動体移動機構を設けてもよい。
また、上記第１実施形態から第３実施形態では、混練部開閉機構１８、バッファー部開閉機構５７及び排出部開閉機構６６は、それぞれ流路を塞ぐためシャッターを進退させる機構としたが、流路に取付けた弁を開閉させる機構であってもよい。
【００４６】
また、上記第１実施形態から第３実施形態では、被混練物Ｗの混練が完了したことを混練した時間により検出した。しかし、この混練の完了となる時間を、以下に説明するように、予め混練スクリュー１４の回転数等を同一条件とし被混練物Ｗを混練する時間を変えて射出成形を行った試験結果から判断してもよい。
【００４７】
２種類以上の被混練物Ｗを混練して製造された押出し成形品Ｗ５の場合には、図９に示すように、押出し成形品Ｗ５から切出されるサンプルＷ６はマトリックスと呼ばれる基本相Ｗ７と、ドメインと呼ばれる分散相Ｗ８と、で構成されている。ここで、例えば１０ｍｍ×１０ｍｍで厚さ１ｍｍという所定の大きさのサンプルＷ６を押出し成形品Ｗ５から切出し、この分散相Ｗ８の粒子のサイズを計測する。そして、分散相Ｗ８の各粒子の径が最も大きくなる方向の粒径を分散相粒径Ｗ９とし、分散相粒径Ｗ９の平均値μ、標準偏差σをそれぞれ求める。
そして、次式で示される変動係数Ｋを求める。なお、この変動係数Ｋは、被混練物Ｗの分散性が高くなる程小さな値を示すものである。
Ｋ＝σ／μ×１００（％）  ・・・（１）
【００４８】
そして、変動係数Ｋで分散性を評価し、この変動係数Ｋが所定の値より小さくなった場合に混練が完了していると判断する。
混練スクリュー１４の回転速度等を同一条件にして、混練させる時間のみを変化させた被混練物Ｗによる押出し成形品Ｗ５を複数製造する。この複数の押出し成形品Ｗ５からサンプルＷ６をそれぞれ切り出し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）および透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて、各サンプルＷ６における変動係数Ｋをそれぞれ求め、混練させる時間に対する変動係数Ｋの変化を求める。
変動係数Ｋが所定の値より小さくなるのに要する被混練物Ｗを混練させる時間を求め、以降の押出し成形においてはこの求めた時間だけ被混練物Ｗの混練を行うことで、変動係数Ｋが所定の値より小さく分散性の高い押出し成形品Ｗ５を製造することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１、５１、６１  押出し成形装置
２、５２、６０、６２  混練機
９    混練部
１０  バッファー部
１１、５４、６７  排出部
１２  移送機構
１４  混練スクリュー
１５  混練スクリュー駆動部
１６  混練部排出口
１７  混練シリンダー部
１８  混練部開閉機構
１９  循環流路
２７、５５  排出流路
２８、５６  搬送スクリュー
２９  搬送スクリュー駆動部
３０、６５  排出部排出口
３３  逆止弁
３４  ピストン
５７  バッファー部開閉機構
６６  排出部開閉機構
Ｓ    混練空間
Ｗ    被混練物
Ｗ１  流動体
【図１】
2010247425.tif 000003
【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】
2010247425.tif 000009
【図８】
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【図９】
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