(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バレル内の材料を混練する混練部と混練した材料を下流側に送り出す押出部とを備えた混練機に設けられ、前記材料内の金属粉を除去する電磁石を有していて、
前記電磁石は、前記バレル内にて長手方向の同一位置にて複数個配置されて前記バレル内に設けられた複数の支持部材によりバレルに固定されており、
前記複数の支持部材は、前記バレルの内壁に跨って固定され当該バレルの円中心にて交差した状態となっていることを特徴とする金属除去装置。
【請求項２】
前記電磁石は前記材料を混練機から外部へ排出する流路に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の金属除去装置。
【請求項３】
前記混練機のバレル内であって前記押出部の下流側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の金属除去装置。
【請求項４】
前記電磁石に対して流す電流をオン・オフする制御部を備え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金属除去装置。
【請求項５】
混練機によって混練された材料の先端部が電磁石を通過する際に電磁石への電流の印加を開始し、前記材料の尾端部が電磁石を通過する際に電磁石への電流の印加を終了することを特徴とする混練された材料の金属除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、混練機に設けられる金属除去装置及び混練された材料の金属除去方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、混練機にて樹脂などの材料を混練すると、バレルやスクリュが摩耗して混練材料内に金属粉が混入する可能性がある。そこで、混練材料に入った金属粉などを除去する技術として特許文献１に示すものがある。
特許文献１は、異物を含有する熱可塑性樹脂を溶融させ、溶融した熱可塑性樹脂に超臨界流体を添加して、臨界温度以上および臨界圧力以上での混合・混練を行うことにより溶融した熱可塑性樹脂の粘度を低下させ、ついで、フィルターを通してろ過することによって前記異物を除去したのち、樹脂圧力を低下させることにより含浸された超臨界流体を気化させて除去している。
【０００３】
また、混練機ではないが樹脂材料内の金属粉を除去する技術として特許文献２に示すものがある。特許文献２は、樹脂をペレットに形成する工程、及び該ペレットを磁気分離機に通す工程を含む金属含有量の少ない樹脂材料の製造法であり、ペレットをマグネットフィルターに通す点が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１２５９７５号公報
【特許文献２】特開２００４−１８８５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、金属粉（異物）を除去するために、わざわざ熱可塑性樹脂を溶融した後に溶融した熱可塑性樹脂に超臨界流体を添加し粘度を下げ、さらにフィルターにて濾過しなければならず、装置が多大なものとなる。
特許文献２は、材料をマグネットフィルターに通すことで金属粉を除去するものであるが、マグネットフィルターに付着した金属粉を除去するのが大変であった。
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、混練の材料に金属粉が混入しても簡単に材料内の金属粉の除去ができると共に、除去した金属粉の清掃も容易に行うことができる金属除去装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
即ち、本発明における課題解決のための技術的手段は、バレル内の材料を混練する混練部と混練した材料を下流側に送り出す押出部とを備えた混練機に設けられ、前記材料内の金属粉を除去する電磁石を有していて、前記電磁石は、前記バレル内にて長手方向の同一位置にて複数個配置されて前記バレル内に設けられた複数の支持部材によりバレルに固定されており、前記複数の支持部材は、前記バレルの内壁に跨って固定され当該バレルの円中心にて交差した状態となっている点にある。
前記電磁石は前記材料を混練機から外部へ排出する流路に設けられていることが好ましい。
【０００８】
前記混練機のバレル内であって前記押出部の下流側に設けられていることが好ましい。
前記電磁石に対して流す電流をオン・オフする制御部を備えていることが好ましい。
本発明における課題解決のための他の技術的手段は、混練機によって混練された材料の先端部が電磁石を通過する際に電磁石への電流の印加を開始し、前記材料の尾端部が電磁石を通過する際に電磁石への電流の印加を終了する点にある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、混練の材料に金属粉が混入しても簡単に材料内の金属粉の除去ができると共に、除去した金属粉の清掃も容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態における混練機に設けられた金属除去装置の概略図である。
【図２】金属除去装置の構成を示した側面図である。
【図３】金属除去装置を正面から見た正面断面図である。
【図４】材料内の金属粉の除去や金属粉の清掃の状態を示したものであって、ａ）電磁石に電流を流す直前の状態を示し、ｂ）電磁石に電流を流し続けている状態を示し、ｃ）電磁石に電流を流していない状態を示した図である。
【図５】第２実施形態における混練機に設けられた金属除去装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の混練機に設けられた金属除去装置及び混練された材料の金属除去方法について図を基に説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の混練機に設けられた金属除去装置を示したものである。なお、以下の説明において、図１の紙面の左側を混練機１の上流側とし、紙面の右側を下流側とする。また、図１の紙面の左右方向を混練機１の軸方向とする。さらに、軸方向に対して垂直な方向を混練機１を説明する際の軸垂直方向という。
【００１２】
図１に示すように、混練機１は、空洞状のバレル２と、このバレル２の内部を軸方向に沿って挿通するように設けられた混練スクリュ４とを備えている。
バレル２は、軸方向に沿って長い筒状に形成されており、その内部は断面めがね形状の空洞となっている。バレル２の軸方向の上流側にはバレル２内に材料Ｍを供給するホッパ７が設けられており、またバレル２の内部には電気ヒーターや加熱した油を用いた加熱装置（図示略）が備えられている。
【００１３】
混練スクリュ４は、バレル２の空洞内部内に左右一対設けられている。各混練スクリュ４、４は、軸方向に沿って形成されたスプライン軸８を内部に備えており、このスプライン軸８により貫通状に複数のセグメントを固定する構成とされている。
図１に示すように、混練スクリュ４においては、上流側から下流側にかけて、供給された材料Ｍを溶融しながら下流側に送る送り部１０と、送り部１０から送られてきた材料Ｍを混練する混練部１１と、混練部１１で混練された材料Ｍを下流側に送り出す押出部１２とが設けられている。
【００１４】
送り部１０は軸方向に配備された複数のスクリュセグメント１３で構成されている。スクリュセグメント１３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、材料Ｍを上流側から下流側に送ることができる。
押出部１２も、送り部１０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１３を軸方向に複数有している。押出部１２のスクリュセグメント１３は、下流に位置するスクリュセグメント１３ほどスクリュピッチが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Ｍの移動速度を低く対流させて材料Ｍを加圧できるようになっている。
【００１５】
混練部１１は、上流側に位置する位置するＶＣＭＴ混練部２１（可変クリアランス混練部）と、この可変クリアランス混練部２１の下流側に位置するニーディング部２０とを備え、これら可変クリアランス部２１やニーディング部２０によって材料Ｍの混練が行えるようになっている。
バレル２の下流側（押出部１２の下流側）には、当該バレル２内の材料Ｍを混練機１から外部へ排出する排出口２２が設けられ、この排出口２２には材料Ｍをペレタイザ６に導く流路２３が設けられている。ペレタイザ６は、材料Ｍ（混練材料Ｍ）を多数の孔を通過させて所定の大きさに切断し、混練材料Ｍをペレット等するものである。
【００１６】
このような混練機１では、ホッパ７に供給した材料Ｍを送り部１０によって混練部１１に送り、この混練部１１にて材料Ｍを混練することができる。混練部１１にて混練された材料Ｍは、下流側の押出部１２に送られて押出部１２よってさらにペレタイザ６に向けて送られる。ホッパ７に供給された材料Ｍが押出部１２までに達する間での間に、バレル２やスクリュ等の摩耗によって材料Ｍ（混練材料Ｍ）内に金属粉Ｆが混入する場合がある。
【００１７】
材料Ｍ内に混入した金属粉Ｆを除去するため、本発明では、押出部１２の下流側であって排出口２２よりも上流側に、言い換えれば、押出部１２の下流側の端部とペレタイザ６との間であってバレル２の内部に、金属粉Ｆを除去するための金属除去装置５が設けられている。
以下、金属除去装置５について詳しく説明する。
【００１８】
図２に示すように、金属除去装置５は、電流により磁力を発生する電磁石２６と、この電磁石２６への電流を制御する制御部２７とを備えている。電磁石２６は、バレル２内にて長手方向（軸方向）の同一位置にて複数個配置されて支持部材３５によりバレル２に固定されている。
図２，３に示すように、詳しくは、複数（例えば、３本）の支持部材３５がバレル２の内壁に跨って固定され、各支持部材３５はバレル２の円中心にて交差した状態となっている。各支持部材３５の開き角度は６０°となっている。
【００１９】
このような各支持部材３５の両端側に電磁石２６が設けられ、各支持部材３５が交差している部分にも電磁石２６が設けられている。ゆえに、各電磁石２６は、円弧状のバレル２の内面に沿って周方向に沿って複数個配置され、バレル２の円中心にも１つ配置されている。
図３に示すように、バレル２を正面断面視から見ると、各電磁石２６は軸方方向の同一位置にて配置されていて、各電磁石２６はバレル２の下端部側から上端部側に向けて一定の間隔で配置されている。言い換えれば、図２，３に示すように、電磁石２６は側面断面視でバレル２の上端部から下端部に亘って配置されていて、バレル２の内壁に近くを通る材料Ｍ内の金属粉Ｆを除去することができるようになっている。
【００２０】
また、バレル２の径内方向にも電磁石２６が配置され、径方向にも複数の電磁石２６が配置された状態となっている。そのため、バレル２の中心付近を通る材料Ｍ内の金属粉Ｆを除去することができるようになっている。
各電磁石２６は、磁性材料２８（例えば、円柱の鉄心）と、鉄心２８に巻かれたコイル２９と、鉄心２８及びコイル２９を収納するケース３０とを備えている。例えば、ケース３０は円筒状とされ、当該軸方向がバレル２の軸方向と同じ向きになるように配置されている。
【００２１】
各電磁石２６のコイル２９同士は、直列又は並列に導線等により接続されていて、導線を介して制御部２７から各コイル２９に電流が供給される。制御部２７は、導線を介してコイル２９に電流を流すための電源３１と、電源３１のオン・オフを行う切換部３２（例えば、スイッチ）を備えている。
制御部２７のスイッチ３２をオンすることにより、コイル２９に電流が流れ、鉄心が磁石となり、ケース３０に鉄粉等が付着する。制御部２７は、材料Ｍが電磁石２６の外周付近（ケース３０の外周付近）を通過中にコイル２９に流す電流をオフすることができるものである。
【００２２】
制御部２７の動作、即ち、混練された材料の金属除去方法を説明する。
材料Ｍの混練を行うにあたっては、まず、材料Ｍを連続的にホッパ７へ供給し、混練スクリュ４を回転させることによって材料Ｍを送り部１０を介して混練部１１へ送る。混練部１１ではニーディング部２０やＶＣＭＴ混練部２１により材料Ｍを混練し、押出部１２では混練した材料Ｍを下流側へと送る。
【００２３】
図４（ａ）に示すように、混練した材料Ｍは押出部１２によって連続的に押し出され、最初の材料（材料Ｍの先端部３６）は電磁石２６を通過することになる。材料Ｍの先端部３６が電磁石２６を通過する直前に、制御部２７のスイッチ３２を自動又は手動によってオンし、電磁石２６への電流の印加を開始する。これにより、電磁石２６を通過する材料Ｍに混入した金属粉Ｆは当該電磁石２６のケース３０に付着するため、金属粉Ｆを材料Ｍから除去することができる。
【００２４】
次に、図４（ｂ）に示すように、材料Ｍの先端部３６が電磁石２６を通過して、継続的に材料Ｍが電磁石２６を通過しているとき（混練中期）では、スイッチ３２のスイッチ３２をオンを継続する。材料Ｍの混練を連続的に続けると、ケース３０の外周面の金属粉Ｆは次第に増加することになる。
そこで、図４（ｃ）に示すように、所定量の材料Ｍの混練を終了する直前であって最後の材料Ｍ（材料Ｍの尾端部３７）が電磁石２６の直前にきたとき（混練末期）では、制御部２７のスイッチ３２を手動又は自動により切り、電磁石２６への電流の印加を終了する（電磁石２６の磁力の発生を停止する）。
【００２５】
そうすると、ケース３０に付着した金属粉Ｆは、ケース３０を通過する材料Ｍによって拭き取られ、この金属粉Ｆは材料Ｍと共に下流側に移動することになり、この材料Ｍを捨てることによって、ケース３０の清掃を簡単に行うことができる。
なお、ケース３０の清掃、即ち、金属粉Ｆの清掃は、混練末期に行わなくてもよく、ケース３０の外周面に金属粉Ｆが溜まってきたときにスイッチ３２をオンからオフに切り替えることによって行えばよい。
【００２６】
第１実施形態における本発明によれば、バレル２内であって押出部１３の下流側に、材料Ｍ内の金属粉Ｆを除去する電磁石２６を備えた金属除去装置５が設けられているので、混練の材料Ｍに金属粉Ｆが混入しても簡単に材料Ｍ内の金属粉Ｆの除去ができると共に、除去した金属粉Ｆの清掃も容易に行うことができる。しかも、第１実施形態では、バレル２内に金属除去装置５（電磁石２６）が設けられているため、混練機１を含む全体の装置をコンパクトにすることができる。
【００２７】
また、材料Ｍが電磁石２６を通過中にコイル２９に流す電流をオフする制御部２７を備えているため、電磁石２６をバレル２から取り出すことを行わなくても材料Ｍを利用して金属粉Ｆの清掃を行うことができる。
［第２実施形態］
第２実施形態では、第１実施形態のようにバレル２内に金属除去装置５を設けるのではなく、混練機１の外側の流路２３に材料Ｍ内の金属を除去する金属除去装置５を設けたものである。なお、混練機１の構成は第１実施形態と同じであるため説明を省略する。
【００２８】
図５に示すように、本実施形態の金属除去装置５は、流路２３の中途部に設けられたハウジング３８と、ハウジング３８内に支持部材３５を介して設けられた電磁石２６とを備えている。電磁石２６は、材料Ｍが流れる方向と直交する方向（紙面、左右方向）に所定の間隔で並べられ、各電磁石２６は支持部材２７によって左右方向に連結されて当該ハウジング３８に固定されている。流路２３の最下流側にはペレタイザ６が設けられている。金属除去装置５は、出来る限りペレタイザ６に近接することが望ましい。なお、ハウジング３８の内部と流路２３とは材料Ｍが通過できるように連通されている。
【００２９】
第２実施形態における本発明によれば、材料Ｍを混練機１から外部へ排出する流路２３に金属除去装置５（電磁石２６）が設けられているため、材料Ｍをペレタイザ６にてペレットにする直前まで、材料Ｍ内の金属粉を除去することができ、金属粉の除去効率を向上させることができる。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。金属除去装置５は、既存の混練機に取付可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１ 混練機
３ バレル
４ 混練スクリュ
５ 金属除去装置
６ ペレタイザ
７ ホッパ
８ スプライン軸
１０ 送り部
１１ 混練部
１２ 押出部
１３ スクリュセグメント
２０ ニーディング部
２１ 混練部
２３ 流路
２６ 電磁石
２７ 制御部
２８ 磁性材料（鉄心）
２９ コイル
３０ ケース
３１ 電源
３２ 切換部（スイッチ）
３６ 先端部
３７ 尾端部
Ｆ 金属粉
Ｍ 材料
【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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