(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
混練材料を収納するチャンバーと、該チャンバーの上部を閉鎖する加圧蓋と、チャンバー内に取付けられた一対のロータとを備えた密閉式混練機において、前記ロータは、ロータ軸部の両側の端部から他端側に向け、ロータ軸部の略中央までの間に亘って形成したロータ翼をそれぞれ備え、該ロータ翼が対向するロータ間で相互に重ならない接線方式にし、チャンバー内面半径に対しロータ軸半径の比を０．６５以上、ロータ軸部外周面とチャンバー内壁面との間隙をチャンバー内面半径の３５％以下とするとともに、ロータ軸部半径に対しロータ翼のランド幅の比を０．２５以下としたことを特徴とする密閉式混練機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラスチック、ゴム等の粘稠材料を混練せしめる密閉式混練機のうち、特にそのロータ軸の形状に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の密閉式混練機の一例を図４乃至図５に示す。図において密閉式混練機５０は、混練材料を収納する混練槽（以下、「チャンバー３」という）と該チャンバー３の側壁７ａ、７ｂに貫通するロータ駆動軸５４ａ、５４ｂ（以下総称するときは、単に５４という）を両端に備え、チャンバー３内で混練材料を混練せしめるロータ翼５３を形成したロータ軸部５２よりなる対をなすロータ５１、５１と、加圧蓋８よりなり、混練材料の混練に際しては、加圧蓋８を上部に開放した状態で（図４の８ａの位置参照）混練材料を適宜手段でチャンバー３内に投入し、加圧蓋８を下方に下ろし（図４の実線位置参照）ロータ駆動軸５４に連結したモーター等の駆動手段によりロータ５１を回転駆動することにより混練材料の混練を行うものである。
なお、対となるロータ駆動軸５４はギヤ等の連結手段を用いることにより他方を従動軸としても良い。
【０００３】
従来の密閉式混練機を用いた混練においてはチャンバー内面半径Ｒｃ’とロータ軸部半径Ｒｒ’の比（Ｒｒ’／Ｒｃ’、以下同じ）は０．５前後であり、また、ロータ翼５３のランド幅ｗ’とロータ軸部半径Ｒｒ’の比（ｗ’／Ｒｒ’以下同じ）は０．３前後、更に、ロータ軸部外周面とチャンバー壁面との間隙ｍ’はチャンバー内面半径Ｒｃ’の５０％前後であった。このことはロータ軸部外周面とチャンバー内壁面との間隙が大きく、チャンバー内で、混練される混練材料に厚みを保たせることになる。
【０００４】
混練に際し、混練時の剪断及び分散による内部発熱等で混練材料やチャンバー内、並びにロータ軸の発熱は著しく、このため、チャンバー壁内やロータ軸内に冷却水を循環させるも、混練材料の厚みが大きく熱伝導率の低い混練材料（特にゴム等）の場合、混練速度、つまり発熱する早さに対し混練材料内部まで十分な冷却がなされていない。
【０００５】
ここで、混練容積の小さな混練機においては内部温度の上昇が小さく混練材料内部の冷却が十分行われる場合もあるが、量産設備としては生産性が劣り現実的ではない。
【０００６】
上記密閉式混練機において、一般的な混練工程では、加硫剤系を含まずに混練を行う一次混練と、一次混練によって一定の混練工程の終わった混練材料と加硫剤を混ぜて行う二次混練に分けられるが、加硫剤系を混ぜるためには混練材料の温度がある一定温度（材料によって異なる）以下であることが必要である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した通り、従来の密閉式混練機では混練材料の内部まで十分な冷却が行われないため一次混練の終了時には混練材料の温度は高温であり、一次混練と二次混練の間に冷却時間を設けるか一次混練終了後、冷却の必要性から別の混練機に移して二次混練を行う場合もあり生産性を阻害する要因となっていた。本発明は、かゝる点に鑑み、一次混練終了時における混練材料の温度を加硫剤系添加許容温度以下に抑え、一次混練終了後直ちに二次混練が行える密閉式混練機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の密閉式混練機は、混練材料を収納するチャンバーと、該チャンバーの上部を閉鎖する加圧蓋と、チャンバー内に取付けられた一対のロータとを備えた密閉式混練機において、前記ロータは、ロータ軸部の両側の端部から他端側に向け、ロータ軸部の略中央までの間に亘って形成したロータ翼をそれぞれ備え、該ロータ翼が対向するロータ間で相互に重ならない接線方式にし、チャンバー内面半径に対しロータ軸半径の比を０．６５以上、ロータ軸部外周面とチャンバー内壁面との間隙をチャンバー内面半径の３５％以下とするとともに、ロータ軸部半径に対しロータ翼のランド幅の比を０．２５以下としたことを特徴とする。
【０００９】
上記の構成からなる本発明は、チャンバー内面半径に対するロータ軸部半径の比を０．６５以上としたことにより、従来の混練機より１５％以上大きくなり、混練材料に接するロータ軸部の冷却表面積を拡大することにより混練材料の温度上昇を加硫剤系添加許容温度以下に低減を図ることができる。
また、ロータ軸部半径に対しロータ翼のランド幅の比を従来の混練機より小とすることにより、チャンバー内壁面とロータ翼のランド部で生じる混練材料の発熱を抑えることができると共に、混練材料の噛み込み性と混練性能に関係するロータ翼の傾斜角度の範囲も広くとることが可能となる。
更に、ロータ軸部外周面とチャンバー内壁面との間隙をチャンバー内面半径の３５％以下とすることにより混練材料の厚みを可及的に小とし、混練材料内部まで十分冷却することを可能とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１乃至図３に示す実施例に基づいて説明する。図において密閉式混練機１は、ロータの取付けが接線方式の加圧ニーダーの例である。周知構造と同様（同一構造に関しては同一の符号を付して説明を省略する）に混練材料を収納するチャンバー３と該チャンバー３の側壁７ａ、７ｂに貫通するロータ駆動軸６ａ、６ｂを両端に備え、チャンバー３内で混練材料を混練せしめるロータ翼５を形成したロータ軸部４よりなる対をなすロータ２、２と、加圧蓋８よりなる。
この際、対をなすロータ２、２のロータ翼５、５は図１に示す如く相互に重ならない接線方式とすることが好ましい。
【００１１】
但し、本発明の密閉式混練機１は、上記チャンバー３の内面半径Ｒｃに対しロータ軸部４の半径Ｒｒの比を０．６５以上とし、また、ロータ軸部４の外周面とチャンバー３の内壁面との間隙ｍをチャンバー内面半径Ｒｃの３５％以下としたものである。
【００１２】
これは混練温度の上昇を防止するための実験から決定したもので、その実験結果を図６以下に示す。なお、本実験は混練容量が５５リットルクラスの混練機を使用して行ったものである。
【００１３】
図６は本発明の混練機による一次混練の混練チャートを、図７は従来型の混練機による一次混練の混練チャートを示し、ｘ軸に時間、ｙ軸はＥ、Ｅ’が電力値、Ｔ、Ｔ’は混練材料温度を示す。電力値が途中０となる間隔があるのは、一次混練中にロータの回転を止め混練材料の追加や薬剤の投入を行う必要があるからである。
【００１４】
図７から明らかな通り、従来型の混練機では一次混練中に材料の最高温度は１２０℃を越え、加硫剤系が投入可能な温度である１００乃至１２０℃の範囲から外れ、二次混練を行うためには一定の冷却工程が必要となるも、本発明の混練機では、図６に示す如く、一次混練中に材料の最高温度は１２０℃を越えることはなく、二次混練までの冷却工程が不要とすることができた。
【００１５】
図８は、ロータ軸部半径Ｒｒとチャンバー内面半径Ｒｃの比と混練温度との関係を示す。ａはアクリルゴム配合材料、ｂはニトリルゴム配合材料、ｃはクロロプレンゴム配合材料をそれぞれ示す。図８から明らかな通り、ロータ軸部の半径Ｒｒとチャンバー内面半径Ｒｃの比が１に近づくほど、換言するとチャンバー内壁とロータ軸部との間隙ｍが小さくなるほど混練材料の厚みは小となり、混練材料の温度が下がることを示している。
【００１６】
一方、混練材料の温度を下げる効果のある反面、間隙ｍが小となるほど混練できる混練材料の容積も少なくなり量産設備として生産性が劣ることとなる。
【００１７】
本発明者らはこれらの実験の結果、量産設備として十分な生産量を保持すると共に、一次混練終了時に混練材料の最高温度を加硫剤系添加許容温度以下に抑えることの出来るロータ軸部半径Ｒｒとチャンバー内面半径Ｒｃの比を０．６５以上（好ましくは０．７以上）、同様の観点からロータ軸部外周面とチャンバー内壁面との間隙ｍをチャンバー内面半径Ｒｃの３５％以下（好ましくは３０％以下）とした。
【００１８】
更に、ロータ翼５のランド部で生じる発熱の抑制とロータ翼５の傾斜角度の範囲を広くとるためにロータ軸部半径Ｒｒとロータ翼５のランド幅ｗの比を０．２５以下（好ましくは０．２以下）とした。
【００１９】
上記構成において、混練材料の混練に際しては、従来と同様、混練材料投入後、ロータ２を回転駆動することにより混練材料の一次混練に引き続き二次混練を行うことができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の如く本発明によるときは、混練中における混練材料の厚みを薄く抑えその冷却を十分に行うことができるから、一次混練終了時における混練材料の温度を加硫剤系添加許容温度以下に抑えることができ、従って一次混練終了後直ちに二次混練が可能である。
また、ロータ軸部半径とロータ翼のランド幅の比を０．２５以下としたからチャンバー内壁面とロータ翼のランド部で生じる混練材料の発熱を抑えることができると共に、混練材料の噛み込み性と混練性能に関係するロータ翼の傾斜角度の範囲も広くとることが可能となる等の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の密閉式混練機の正面図である。
【図２】本発明の密閉式混練機の一部断面側面図である。
【図３】本発明の密閉式混練機に用いるロータの正面図である。
【図４】従来例の密閉式混練機の正面図である。
【図５】従来例の密閉式混練機の一部断面側面図である。
【図６】本発明による混練機による一次混練の混練チャート図てある。
【図７】従来型の混練機による一次混練の混練チャート図てある。
【図８】ロータ軸部半径とチャンバー内面半径の比と混練温度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１    密閉式混練機
２    ロータ
３    チャンバー
４    ロータ軸部
５    ロータ翼
Ｒｃ  チャンバー内面半径
Ｒｒ  ロータ軸部半径
ｗ    ランド幅
ｍ    間隙
【図１】
0003574618.tif 000002
【図２】
0003574618.tif 000003
【図３】
0003574618.tif 000004
【図４】
0003574618.tif 000005
【図５】
0003574618.tif 000006
【図６】
0003574618.tif 000007
【図７】
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【図８】
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