(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子材料を混練する混練機の材料排出側端部のロータ軸シール部に、外部に押し出されようとする溶融混練物を混練機内部に戻す機能を有するビスコシールを設けてなる混練機において、
前記ビスコシールのネジ部の条数を、混練機排出側にある排出翼の翼数の整数倍とし、前記ビスコシールのネジ部の排出翼側に、排出翼側の端部からロータの軸方向に延びる切り欠き部を設けたことを特徴とする混練機のロータ軸シール構造。
【請求項２】
高分子材料を混練する混練機の材料排出側端部のロータ軸シール部に、外部に押し出されようとする溶融混練物を混練機内部に戻す機能を有するビスコシールを設けてなる混練機において、
前記ビスコシールのネジ部の条数を、混練機排出側にある排出翼の翼数の整数倍とし、前記ビスコシールのネジ部を、送りネジ部と戻しネジ部とで構成し、前記溶融混練物を前記ビスコシール内部へ導入すべく前記排出翼側を送りネジ部としたことを特徴とする混練機のロータ軸シール構造。
【請求項３】
前記送りネジ部の送りネジ部と戻しネジ部の間に、中立の周溝を設けたことを特徴とする請求項２に記載の混練機のロータ軸シール構造。
【請求項４】
前記送りネジ部に前記周溝と連通する軸方向に延びる切り欠き部を設けたことを特徴とする請求項３に記載の混練機のロータ軸シール構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂やゴム等の高分子材料を混練／造粒するために用いられる混練機のロータ軸シール構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、樹脂やゴム等の高分子材料を混練／造粒する時に用いられる混練機としては、図７に例示するものがある。この混練機２１は、一端寄りに原料装入口２２を配し、他端寄りに溶融混練物排出口２３を配すると共に中間部にベント口２４を配し、かつ温度調節媒体通路２５を備えたチャンバー２６内に、２本のロータ２７を並列に両端支持して回動自在に嵌装したもので、前記混練物排出口２３に続いてギアポンプ（メルトポンプ）２８が設けられている。
【０００３】
そして、各ロータ２７の混練物排出翼２９端側ロータ軸２７Ａ外周から溶融混練物の漏れを防止するために、ビスコシール３０と呼ばれるシール構造が採用されることが多い。
このビスコシール３０は、図８に示しているように、ロータ軸２７Ａに外嵌されると共に外周に、ロータ２７の混練物送り方向とは逆方向の推力を生じさせるネジ面３１を設けたものであり、該ネジ面３１の外周に冷熱媒ジャケット３２を有するアウトサイドスリーブ３３が外嵌されている。そして、ロータ軸２７Ａの回転に伴うネジポンプ作用によって発生する流体圧力即ち溶融混練物の圧力をビスコシール３０内外の圧力差と対向させ、混練物の漏れを防止するものである。
【０００４】
また、ビスコシール３０は、流体の粘性を利用しているため、粘度が大きく、回転速度の速いシールには有効であり、非接触シールであるため寿命が長く、異物に対する感度がメカニカルシール等に比べて低く、一般に低圧で使用されるので、排出部の圧力が低いシールに適するという特徴を有しており、高分子材料等の連続混練機のシールとして最適である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記ビスコシール３０は、シール機能が非常に優れ、コスト的にメリットもあるが、（イ）混練条件（処理量、ロータ回転数等）に対して影響を受けるという問題、（ロ）ギアポンプ２８を制御する混練機出口２３とギアポンプ２８間での圧力（即ちサクション圧力）に対して影響を受けるという問題がある。
【０００６】
即ち、問題（イ）については、混練処理量が少ないかあるいは混練ロータ２７の回転数が速いなど、排出部側端部の溶融樹脂量が少なくなると、ビスコシール３０側からチャンバー２６内部へ押し戻される圧力が圧倒的に強く、ビスコシール３０内部の溶融樹脂によるシールが一部破れ、その結果外部より酸素を吸い込むなどの現象が生じ、また、高温でガス状となった樹脂がその部分から外部へ漏れ出す現象が見られることである。
【０００７】
そして、前記問題（ロ）については、最近の大型造粒装置では、押出し能力の高さ、コンパクトさやコストメリットから、混練機出口２３にギアポンプ２８を接続する場合が殆んどで、そのギア（歯車ロータ）の回転数を制御するために、混練物排出口２３とギアポンプ２８の間のサクション圧力を一定に保つ方法を採用しており、樹脂の排出温度や混練の品質を制御する関係から、前記サクション圧力を低めに設定する場合もあり、このサクション圧力が低いと溶融混練物を速く押し出すことになる結果、ビスコシール３０が破れて外部からの酸素（空気）の吸い込みや溶融樹脂がガス状になって外部へ放出される白煙現象が発生することである。
【０００８】
前述のように、チャンバー２６内への酸素（空気）の吸い込みは、樹脂の酸化劣化を生じさせ、混練物の品質に悪影響を与える。また、チャンバー２６内での真空引きの要求がある混練機では、軸シール部で確実に樹脂シールしないと真空引きは不可能である。
本発明は、上述のような実状に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、軸シール端部を内部溶融樹脂により確実にシールでき、外部酸素の吸い込みを防止し、樹脂がガス状となって漏出し白煙を発生するのを防止すると共に、高真空引きの要求に対してシール部が破れることのない混練機のロータ軸シール構造を提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、次の技術手段を講じた。
即ち、本発明は、高分子材料を混練する混練機の材料排出側端部のロータ軸シール部に、外部に押し出されようとする溶融混練物を混練機内部に戻す機能を有するビスコシールを設けてなる混練機において、前記ビスコシールのネジ部の条数を、混練機排出側にある排出翼の翼数の整数倍とし、前記ビスコシールのネジ部の排出翼側に、排出翼側の端部からロータの軸方向に延びる切り欠き部を設けたことを特徴としている。
【００１０】
この場合、前記排出翼の頂部に対して、溶融樹脂は回転方向側に必ず存在するため、排出翼前面に存在する樹脂に対するビスコシールの溝部の数は、夫々の排出翼頂部に対して同数になり、樹脂混練処理量の少ない場合（ロータの回転が速い場合）に対しては、ビスコシールネジ部の条数を増やすことで、ビスコシール部への樹脂の存在確率を均等にかつ高くすることができる。
【００１１】
その結果、溶融樹脂によって混練機排出部側端の軸シールを確実にすることが可能になり、酸素の吸い込みや、ガス化した樹脂が外部へ漏出して生ずる白煙現象などを防止できる。また、本発明は、前記ビスコシールのネジ部の排出翼側の一部に、切り欠き部（ロータ軸と平行な溝）を設けているので、この切り欠き部の存在によって、ビスコシール部への溶融樹脂の導入がし易くなり、整数倍のネジ条数による効果に加えてさらにシール効果を向上させることができる。
【００１２】
そして、本発明では、前記ビスコシールのネジ部を、送りネジ部と戻しネジ部とで構成しビスコシール部への溶融樹脂導入側（排出翼部側）を送りネジ部とすることで、溶融樹脂をビスコシール部内へ積極的に導入することができ、充満度を上げることなく、容易に全てのシール溝部で溶融樹脂シールが可能になる。
さらに、本発明では、前記ネジ部の送りネジ部と戻しネジ部の間に、中立の周溝を設けたものとすることができる。この周溝には溶融樹脂が導入されて溜まり、該周溝においても樹脂シールが確実に行われる。
【００１３】
本発明は、前記送りネジ部に、前記周溝と連通する軸方向に延びる切り欠き部を設けたものとすることができる。このように構成することによって、排出翼部内の溶融樹脂の充満度が小さいときでも、送りネジ部によりビスコシール部内への溶融樹脂の取り込みが容易に行なわれ、かつ切り欠き部から溶融樹脂がシール部外へ押し戻される結果、樹脂シールが行われても、樹脂の滞留はなく、劣化樹脂の残留は生じない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１、図２は、本発明に係る混練機のロータ軸シール構造の第一の実施形態を示している。１は混練ロータで、混練機チャンバー２内に２軸が平行にかつ互いに反対方向に回転自在に配設され、両端支持されており、該ロータ１の排出翼３に続いて排出端側にロータ軸１Ａが設けられ、該ロータ軸１Ａに外周にネジ部４を有するビスコシール５が嵌着されている。
【００１５】
そして、該ビスコシール５には、冷熱媒ジャケット６を備えたアウトサイドスリーブ７が外嵌されている。このスリーブ７は、チャンバー２端に設けられたロータエンドフレーム８に嵌着可能に取付けられている。なお、９はウォータエンドフレームである。
前記ロータ１の排出翼３は、３条の翼頂部３ａを有し、チャンバー２に設けた溶融樹脂混練物（以下単に樹脂という）の排出口１０に対応して設けられている。したがって、樹脂Ｒは、図２に点斜線で示しているように、ロータ１回転方向（図２に矢印Ａで示す）に対して排出翼３前面に存在する。
【００１６】
前記ビスコシール５を形成するネジ部４は、ネジ山部４ａとネジ谷部４ｂを備え、ロータ１の回転方向Ａ即ち樹脂送り方向（図２に矢印Ｂで示す）とは逆方向の推力（ビスコシール５廻りへ漏れ出そうとする樹脂を、前記排出翼３側へ押し戻す作用、図２に矢印Ｃで示す）を生じさせるようにしてあり、ネジ部４の条数が排出翼３の翼数の整数倍（３倍）の９条とされている。
【００１７】
しかも、各排出翼頂部３ａ間に、夫々３条のネジ谷部４ｂ端が位置するように構成されている。したがって、夫々の排出翼３前面に存在する樹脂Ｒに対するビスコシール５のネジ谷部４ｂ即ち溝数は、３ヵ所とも同じであり、排出翼頂部３ａ前面はもちろんのこと、樹脂の充満度を上げれば、全てのビスコシール５の溝部（ネジ谷部４ｂ）を均等にシールすることができ、両端支持の二軸連続混練機においても−７６０ｍｍＨｇ近傍まで真空可能な軸シール構造とできる。
【００１８】
上記第一実施形態によれば、ネジ部４の条数を排出翼３の翼数の整数倍とすることによって、排出翼３前面に存在する樹脂に対するビスコシール５の溝部４ｂの数は、前述のとおり各排出翼頂部３ａともに同数になり、したがって、樹脂処理量の少ない場合（ロータ回転が速い場合）に対しては、ネジ部４条数を増やすことでビスコシール５への樹脂の存在確率を均等に高めることができる。その結果、樹脂によって混練機排出部側端部のロータ軸シールを確実にすることが可能になり、空気（酸素）の吸い込みや、外部へのガス化した樹脂の漏出による白煙現象などがなくなり、高真空引きの要求に対応することが可能である。
【００１９】
図３は、本発明の第二実施形態の要部（ビスコシール５の展開部分図）を示し、第一実施形態と異なるところは、前記ビスコシール５のネジ部４の排出翼３側の一部に、軸方向に延びる切り欠き溝１１を複数条設けた点である。なお、該溝１１は、ネジ４の１乃至２ピッチ程度に相当する長さとするのが好ましい。
第二実施形態によれば、ビスコシール５の導入口近傍で樹脂が積極的に循環し、かつビスコシール５端部には樹脂が充満し、樹脂シールが容易になる。しかも、樹脂の粘度が高くなっても、ビスコシール５のネジ谷部４ｂへの樹脂の流入を容易にし、整数倍のネジ条数との相乗的効果を発揮させることができる。したがって、両端支持の二軸連続混練機においても−７６０ｍｍＨｇ近傍まで真空にすることが可能な軸シール構造とすることができる。
【００２０】
図４は、本発明の第三実施形態の要部（ビスコシール５の展開部分図）を示し、第一実施形態と異なるところは、ビスコシール５のネジ部４の排出翼３側に、戻しネジ部と逆ネジの送りネジ部４ｃを設け（樹脂導入端から数ｍｍの位置まで設け）た点であり、この送りネジ部４ｃにより樹脂をビスコシール５内部へ積極的に導入することができ、樹脂の充満度を上げることなく、ビスコシール５のネジ谷部４ｂの全てに樹脂を導入して樹脂シールを容易にかつ確実に行なうことができる。
【００２１】
図５は、本発明の第四実施形態の要部（ビスコシール５の展開部分図）を示し、第三実施形態と異なるところは、前記ネジ部４の戻しネジ部４ａ，４ｂと送りネジ部４ｃの間に、中立の周溝１２を設けて樹脂を溜めるようにした点であり、この周溝１２部分でも樹脂シールを確実に行なうことができる。
図６は、本発明の第五実施形態の要部（ビスコシール５の展開部分図）を示し、第四実施形態と異なるところは、前記送りネジ部４ｃに、前記周溝と連通する軸方向に延びる切り欠き溝１３を複数条互いに平行に設けた点である。なお、切り欠き溝１３の軸方向長さは、送りネジ４ｃの１乃至２ピッチ分に相当する寸法とされている。
【００２２】
第五実施形態によれば、ビスコシール５内への樹脂の導入が容易となり、樹脂充満度が小さい時でも、ビスコシール５内に樹脂を容易に取り込むことができ、切り欠き溝１３から樹脂がビスコシール５外へ押し戻される結果、周溝１２内にも樹脂が滞留せず、したがって劣化樹脂の残留がなく、樹脂シール効果を高めることができ、真空引きの要求に対応可能である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、上述の構成を具備するものであって、ビスコシールのネジ部の条数を、混練機排出側にある排出翼の数の整数倍とし、前記排出翼の頂部間に前記ネジ部の谷部が位置している用に構成したので、ロータ軸シール端部を内部溶融樹脂により確実にシールすることができ、ロータ軸端部外方からの酸素（空気）の吸い込みをなくし、ガス化した樹脂の外部への漏出による白煙現象などを防止することができる。
【００２４】
また、ビスコシールのネジ部の一部に切り欠き部を設けることでビスコシール部内への樹脂の導入を容易にすることができ、整数倍のネジ条数との相乗効果がより高まる。
さらに、ビスコシールのネジ部の樹脂送入口を送りネジとすることで、樹脂の導入を積極的に行ないシール効果を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態を示す要部縦断側面図である。
【図２】第一実施形態におけるビスコシールの展開図である。
【図３】本発明の第二実施形態の要部即ちビスコシールの展開部分図である。
【図４】本発明の第三実施形態の要部即ちビスコシールの展開部分図である。
【図５】本発明の第四実施形態の要部即ちビスコシールの展開部分図である。
【図６】本発明の第五実施形態の要部即ちビスコシールの展開部分図である。
【図７】二軸連続混練機の一例を示す一部破断正面図である。
【図８】従来例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１    ロータ
１Ａ  ロータ軸
２    チャンバー
３    排出翼
４    ネジ部
４ａ  ネジ山部（戻しネジ）
４ｂ  ネジ谷部
４ｃ  送りネジ
５    ビスコシール
１０    排出口
１１    切り欠き溝（部）
１２    周溝
１３    切り欠き溝（部）
【図１】
0003550490.tif 000002
【図２】
0003550490.tif 000003
【図３】
0003550490.tif 000004
【図４】
0003550490.tif 000005
【図５】
0003550490.tif 000006
【図６】
0003550490.tif 000007
【図７】
0003550490.tif 000008
【図８】
0003550490.tif 000009