(57)【要約】【課題】材料に対する溶融処理、溶融材料を原料とした混練処理、生成された混練物の吐出処理において、処理対象物を連続的に搬送させることで、一定品質の混練物の完全連続生産を可能にした混練技術を提供する。【解決手段】材料を溶融する処理機２、混練物を吐出する押出機３を有し、押出機は、原料を混練しつつ搬送するスクリュ２１を備える。スクリュは、直線状の軸線を中心に回転するスクリュ本体を有する。スクリュ本体には、搬送部と障壁部と通路とが複数の個所に設けられている。少なくとも１つの箇所において、通路は、スクリュ本体の内部に設けられ、入口および出口を有する。入口および出口は、スクリュ本体の外周面に開口されている。入口は、障壁部によって圧力が高められた原料が流入する。通路は、入口から流入した原料が、出口に向かって流通するように構成されている。出口は、入口から軸方向に離れて位置されている。【選択図】図１
2015227052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続して材料を溶融するとともに混合することが可能な処理機と、
前記処理機によって溶融された前記材料を原料とし、当該原料を混練することで生成された混練物を連続的に吐出する押出機と、を具備し、
前記押出機は、原料を混練しつつ搬送するスクリュを備え、
前記スクリュは、原料の搬送方向に沿った直線状の軸線を中心に回転するスクリュ本体を有し、
前記スクリュ本体には、原料を搬送する搬送部と、原料の搬送を制限する障壁部と、原料が流通する通路とが、複数の個所に亘って設けられ、
そのうちの少なくとも１つの箇所において、
前記通路は、前記スクリュ本体の内部に設けられ、入口および出口を有し、
前記入口は、前記障壁部によって搬送が制限されることで圧力が高められた原料が流入するように、前記搬送部における前記スクリュ本体の外周面に開口され、
前記通路は、前記入口から流入した原料が、前記出口に向かって流通するように構成されているとともに、
前記出口は、前記入口から軸方向に離れた位置で、前記スクリュ本体の外周面に開口されている混練装置。
【請求項２】
前記各通路の口径は、当該各通路における前記入口の口径と同一、あるいは、小さく設定されている請求項１に記載の混練装置。
【請求項３】
前記各通路の口径は、１ｍｍ以上かつ６ｍｍ未満に設定されている請求項１または２に記載の混練装置。
【請求項４】
前記押出機は、
前記スクリュが回転可能に挿通されたシリンダを有するバレルと、
前記バレルに設けられ、前記シリンダ内に原料を供給する供給口と、
前記バレルに設けられ、混練物が押し出される吐出口と、を備えている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の混練装置。
【請求項５】
前記押出機から吐出された混練物に含まれるガス成分を吸引・除去する脱泡機を有し、
前記脱泡機は、
前記押出機から吐出された混練物を搬送するベントスクリュと、
前記ベントスクリュを回転可能に収容するシリンダ部を有するバレルと、
前記シリンダ部内を負圧に引くための真空ポンプと、を備えている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の混練装置。
【請求項６】
処理機において、連続的に材料を溶融するとともに混合し、
押出機において、溶融された前記材料を原料とし、スクリュによって当該原料を混練することで生成された混練物を連続的に吐出し、
前記スクリュは、原料の搬送方向に沿った直線状の軸線を中心に回転するスクリュ本体を有し、
前記スクリュ本体の内部に原料が流通する通路が設けられている混練方法であって、
前記混練物を連続的に吐出する間に、前記押出機において、前記スクリュ本体の外周面に沿って搬送された前記原料は、前記通路を流通した後、前記スクリュの外周面に帰還する混練方法。
【請求項７】
前記スクリュ本体の外周面に沿って搬送された原料は、当該スクリュ本体に設けられた障壁部によって搬送が制限されることで圧力が高められ、
当該圧力が高められた原料を、前記スクリュ本体の外周面から前記通路に流入させる請求項６に記載の混練方法。
【請求項８】
前記押出機から連続的に吐出した混練物は、脱泡機において、ガス成分が吸引・除去される請求項６または７に記載の混練方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレンドされた原料にせん断作用および伸長作用を付与しつつ当該原料を混練する押出機を備えた混練装置、および、その混練方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、スクリュの回転数が３００ｒｐｍ程度に設定された押出機で、複数の非相溶性（non-compatibility）の樹脂をブレンドした原料を混練する場合、ブレンド成分の一方又は両方と親和性もしくは接着性を有する相溶化剤（compatibilizer）を添加する必要がある。しかしながら、相溶化剤を用いたとしても、ブレンド成分が分子レベルで相互に溶解していないために、押出機によって生成される混練物の性能や機能を高める上で自ずと限界がある。
【０００３】
このような問題を解消するため、従来、相溶化剤のような添加材を一切加えることなしに、一方の高分子成分をマトリクスとした場合、他方の高分子成分の分散相サイズを直径３００ｎｍ以下に制御した微視的な構造、あるいは両方の高分子成分が微視的に相互に繋がった構造を有する混練物を生成し得るようにした高せん断成形装置が開発されている。
【０００４】
特許文献１に開示された高せん断成形装置は、シリンダ内に収容されたフィードバック型のスクリュを備えている。スクリュは、非相溶性の樹脂をブレンドした原料をスクリュの内部で十分に混練させる構造を有している。
【０００５】
具体的には、スクリュは、原料の搬送方向に沿う直線状の軸線を有し、当該軸線を中心にシリンダの内部で回転するように構成されている。スクリュの外周面には、スクリュの一端部から供給された原料をスクリュの軸方向に搬送する螺旋状のフライトが形成されている。フライトによって搬送される原料は、スクリュの先端面とシリンダの開口端を閉塞したシール部材との間の隙間に閉じ込められるようになっている。
【０００６】
さらに、スクリュは、その略中心部に内径が１ｍｍから５ｍｍ程度の孔を有している。孔は、スクリュの軸線方向に延びている。孔の上流端は、スクリュの先端面で前記隙間に開口されている。孔の下流端は、二股状に分岐されてスクリュの一端部の外周面に開口されている。
【０００７】
このため、隙間に閉じ込められた原料は、スクリュの回転に伴って孔の上流端から孔内に流入するとともに、孔の下流端からスクリュの一端部の外周面に帰還される。帰還された原料は、再びフライトにより隙間に向けて搬送される。
【０００８】
このようにスクリュをフィードバック型とすることで、当該スクリュに供給された原料は、フライトによって搬送される過程でせん断作用を受けるとともに、孔内を通過する過程で伸長作用を受ける。この結果、高せん断の下で原料の混練の度合いが強化される。よって、原料の高分子成分がナノ分散化され、微視的な分散構造を有する混練物を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０６１８７２号パンフレット
【特許文献２】特開２０１１−２０３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、特許文献１の装置では、シリンダ内に供給された原料を、スクリュの後端から先端の間隙に送った後、当該間隙からスクリュの後端に戻すといった循環処理が繰り返される。しかし、かかる循環処理では、一定量の原料を循環させて混練し、その混練物を吐出させた後に、次の混練が行われる。このため、一定量以上の混練物を連続的に吐出することができなかった。
【００１１】
さらに、特許文献２には、一定量の被混練物を混練する混練部と、混練された被混練物の流動体が貯留されるバッファー部と、を備えた混練機が開示されている。混練部からバッファー部には、混練された一定量の流動体が供給されて貯留される。貯留された流動体は、バッファー部から連続して吐出される。
【００１２】
特許文献２の混練機では、あらかじめ所定量の被混練物の流動体をバッファー部に貯留させた状態で、その貯留された流動体が枯渇しないようにバッファー部からの流動体の吐出が制御される。すなわち、バッファー部からの流動体の吐出量を絞ることで、次に混練部から流動体が供給されるまでの間、現時点でバッファー部に貯留されている流動体の残存量の範囲内で、当該流動体を連続的に吐出させている。
【００１３】
しかし、特許文献２の吐出制御は、混練部から断続的に供給された流動体をバッファー部に一時的に貯留した後、その貯留量の範囲内で、当該流動体を少量ずつ定量にて吐出させるものであり、混練から吐出に至る過程で流動体を連続的に搬送させるものではない。換言すると、特許文献２の吐出制御は、見かけ上、流動体が連続して吐出されているかの如く制御しているだけであって、混練から吐出に至る過程で流動体を停滞させる処理が不可欠であるため、流動体を完全連続生産することができない。この結果、特許文献２の混練機では、一定量以上の流動体を連続的に吐出することができない。
【００１４】
さらに、特許文献２の混練機では、被混練物の流動体をバッファー部に一時的に貯留させているため、その貯留時間の程度によっては、バッファー部に貯留された流動体の物性が変化してしまう虞がある。
【００１５】
連続的に吐出させる流動体は、一定の品質を維持すべく、その全長ないし全体に亘って同一の物性であることが要求されるにもかかわらず、物性の変化した流動体が混入した場合、当該流動体には物性の異なる部分が混在することとなる。そうなると、吐出させる流動体の品質を一定に維持することができなくなってしまう。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、材料に対する溶融処理、溶融材料を原料とした混練処理、生成された混練物の吐出処理を含めたすべての処理において、当該処理対象物を停滞させること無く連続的に搬送させることで、一定品質の混練物の完全連続生産を可能にした混練技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
かかる目的を達成するために、本発明の混練装置は、連続して材料を溶融するとともに混合することが可能な処理機と、前記処理機によって溶融された前記材料を原料とし、当該原料を混練することで生成された混練物を連続的に吐出する押出機と、を具備し、前記押出機は、原料を混練しつつ搬送するスクリュを備え、前記スクリュは、原料の搬送方向に沿った直線状の軸線を中心に回転するスクリュ本体を有し、前記スクリュ本体には、原料を搬送する搬送部と、原料の搬送を制限する障壁部と、原料が流通する通路とが、複数の個所に亘って設けられ、そのうちの少なくとも１つの箇所において、前記通路は、前記スクリュ本体の内部に設けられ、入口および出口を有し、前記入口は、前記障壁部によって搬送が制限されることで圧力が高められた原料が流入するように、前記搬送部における前記スクリュ本体の外周面に開口され、前記通路は、前記入口から流入した原料が、前記出口に向かって流通するように構成されているとともに、前記出口は、前記入口から軸方向に離れた位置で、前記スクリュ本体の外周面に開口されている。
【００１８】
本発明の混練方法は、処理機において、連続的に材料を溶融するとともに混合し、押出機において、溶融された前記材料を原料とし、スクリュによって当該原料を混練することで生成された混練物を連続的に吐出し、前記スクリュは、原料の搬送方向に沿った直線状の軸線を中心に回転するスクリュ本体を有し、前記スクリュ本体の内部に原料が流通する通路が設けられている混練方法であって、前記混練物を連続的に吐出する間に、前記押出機において、前記スクリュ本体の外周面に沿って搬送された前記原料は、前記通路を流通した後、前記スクリュの外周面に帰還する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、材料に対する溶融処理、溶融材料を原料とした混練処理、生成された混練物の吐出処理を含めたすべての処理において、当該処理対象物を停滞させること無く連続的に搬送させることで、一定品質の混練物の完全連続生産を可能にした混練技術を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態に係る連続式高せん断加工装置（混練装置）を概略的に示す斜視図である。
【図２】第１の実施形態で用いる第１の押出機の断面図である。
【図３】第１の実施形態において、第１の押出機の二本のスクリュが互いに噛み合った状態を示す斜視図である。
【図４】第１の実施形態で用いる第３の押出機の断面図である。
【図５】第１の実施形態で用いる第２の押出機の断面図である。
【図６】第１の実施形態において、バレルおよびスクリュを共に断面で示す第２の押出機の断面図である。
【図７】第１の実施形態で用いるスクリュの側面図である。
【図８】図６のＦ８−Ｆ８線に沿う断面図である。
【図９】図６のＦ９−Ｆ９線に沿う断面図である。
【図１０】第１の実施形態において、スクリュに対する原料の流動方向を示す側面図である。
【図１１】第１の実施形態において、スクリュが回転した時の原料の流動方向を概略的に示す第２の押出機の断面図である。
【図１２】第２の実施形態で用いる第２の押出機の断面図である。
【図１３】第３の実施形態で用いる第２の押出機の断面図である。
【図１４】第３の実施形態において、バレルおよびスクリュを共に断面で示す第２の押出機の断面図である。
【図１５】図１４のＦ１５−Ｆ１５線に沿う断面図である。
【図１６】第３の実施形態で用いる筒体の斜視図である。
【図１７】第３の実施形態において、スクリュに対する原料の流動方向を示す側面図である。
【図１８】第３の実施形態において、スクリュが回転した時の原料の流動方向を概略的に示す第２の押出機の断面図である。
【図１９】第４の実施形態で用いる第２の押出機の断面図である。
【図２０】第４の実施形態において、バレルおよびスクリュを共に断面で示す第２の押出機の断面図である。
【図２１】第４の実施形態で用いるスクリュの側面図である。
【図２２】図２０のＦ２２−Ｆ２２線に沿う断面図である。
【図２３】第４の実施形態で用いる筒体の斜視図である。
【図２４】図２３に示された筒体の横断面図である。
【図２５】第４の実施形態で用いる筒体の他の構成例を示す斜視図である。
【図２６】第４の実施形態において、スクリュに対する原料の流動方向を示す側面図である。
【図２７】第４の実施形態において、スクリュが回転した時の原料の流動方向を概略的に示す第２の押出機の断面図である。
【図２８】第５の実施形態に係る第１の押出機の断面図である。
【図２９】第６の実施形態に係る第２の押出機の断面図である。
【図３０】第７の実施形態に係る第２の押出機の断面図である。
【図３１】第８の実施形態に係る第２の押出機の断面図である。
【図３２】第９の実施形態に係る第２の押出機の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第１の実施形態］
以下、第１の実施形態について、図１ないし図１１を参照して説明する。
【００２２】
図１には、第１の実施形態に係る連続式高せん断加工装置（混練装置）１の構成が概略的に示されている。高せん断加工装置１は、第１の押出機（処理機）２、第２の押出機３および第３の押出機（脱泡機）４を備えている。第１の押出機２、第２の押出機３および第３の押出機４は、互いに直列に接続されている。
【００２３】
第１の押出機２は、例えば二種類の非相溶性の樹脂などの材料を、予備的に混練し、溶融するための処理機である。ここでは、二種類の樹脂として、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、および、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）を適用する。これらの樹脂は、例えばペレットの状態で第１の押出機２に供給される。
【００２４】
本実施形態では、樹脂の混練・溶融の度合いを強化するため、第１の押出機２として同方向回転型の二軸混練機を用いている。図２および図３は、二軸混練機の一例を開示している。二軸混練機は、バレル６と、バレル６の内部に収容された二本のスクリュ７ａ,７ｂと、を備えている。バレル６は、二つの円筒を組み合わせた形状を有するシリンダ部８を含んでいる。前記樹脂は、バレル６の一端部に設けた供給口９からシリンダ部８に連続的に供給される。さらに、バレル６は、樹脂を溶融するためのヒータを内蔵している。
【００２５】
スクリュ７ａ,７ｂは、互いに噛み合った状態でシリンダ部８に収容されている。スクリュ７ａ,７ｂは、図示しないモータから伝わるトルクを受けて互いに同方向に回転される。図３に示すように、スクリュ７ａ,７ｂは、それぞれ、フィード部１１、混練部１２およびポンピング部１３を備えている。フィード部１１、混練部１２およびポンピング部１３は、スクリュ７ａ,７ｂの軸方向に沿って一列に並んでいる。
【００２６】
フィード部１１は、螺旋状に捩じれたフライト１４を有している。スクリュ７ａ,７ｂのフライト１４は、互いに噛み合った状態で回転するとともに、供給口９から供給された二種類の樹脂を混練部１２に向けて搬送する。
【００２７】
混練部１２は、スクリュ７ａ,７ｂの軸方向に並んだ複数のディスク１５を有している。スクリュ７ａ,７ｂのディスク１５は、互いに向かい合った状態で回転するとともに、フィード部１１から送られた樹脂を予備的に混練する。混練された樹脂は、スクリュ７ａ,７ｂの回転によりポンピング部１３に送り込まれる。
【００２８】
ポンピング部１３は、螺旋状に捩じれたフライト１６を有している。スクリュ７ａ,７ｂのフライト１６は、互いに噛み合った状態で回転するとともに、予備的に混練された樹脂をバレル６の吐出端から押し出す。
【００２９】
このような二軸混練機によると、スクリュ７ａ,７ｂのフィード部１１に供給された樹脂は、スクリュ７ａ,７ｂの回転に伴うせん断発熱およびヒータの熱を受けて溶融する。二軸混練機での予備的な混練により溶融された樹脂は、ブレンドされた原料を構成する。原料は、図１に矢印Ａで示すように、バレル６の吐出端から第２の押出機３に連続的に供給される。
【００３０】
さらに、第１の押出機２を二軸混練機として構成することで、樹脂を溶融させるだけでなく、当該樹脂にせん断作用を付与することができる。このため、原料が第２の押出機３に供給される時点で、当該原料は、第１の押出機２での予備的な混練により溶融されて最適な粘度に保たれる。また、第１の押出機２を二軸混練機として構成することで、第２の押出機３に連続して原料を供給する際、単位時間当たりに、所定量の原料を安定して供給することができる。したがって、原料を本格的に混練する第２の押出機３の負担を軽減することができる。
【００３１】
第２の押出機３は、原料の高分子成分がナノ分散化された微視的な分散構造を有する混練物を生成するための要素である。本実施形態では、第２の押出機３として単軸押出機を用いている。単軸押出機は、バレル２０と、一本のスクリュ２１と、を備えている。スクリュ２１は、溶融された原料にせん断作用および伸長作用を繰り返し付与する機能を有している。スクリュ２１を含む第２の押出機３の構成に関しては、後で詳細に説明する。
【００３２】
第３の押出機４は、第２の押出機３から吐出された混練物に含まれるガス成分を吸引・除去するための要素である。本実施形態では、第３の押出機４として単軸押出機を用いている。図４に示すように、単軸押出機は、バレル２２と、バレル２２に収容された一本のベントスクリュ２３と、を備えている。バレル２２は、真っ直ぐな円筒状のシリンダ部２４を含んでいる。第２の押出機３から押し出された混練物は、シリンダ部２４の軸方向に沿う一端部からシリンダ部２４に連続的に供給される。
【００３３】
バレル２２は、ベント口２５を有している。ベント口２５は、シリンダ部２４の軸方向に沿う中間部に開口されているとともに、真空ポンプ２６に接続されている。さらに、バレル２２のシリンダ部２４の他端部は、ヘッド部２７で閉塞されている。ヘッド部２７は、混練物を吐出させる吐出口２８を有している。
【００３４】
ベントスクリュ２３は、シリンダ部２４に収容されている。ベントスクリュ２３は、図示しないモータから伝わるトルクを受けて一方向に回転される。ベントスクリュ２３は、螺旋状に捩じれたフライト２９を有している。フライト２９は、ベントスクリュ２３と一体的に回転するとともに、シリンダ部２４に供給された混練物をヘッド部２７に向けて連続的に搬送する。混練物は、ベント口２５に対応する位置に搬送された時に、真空ポンプ２６のバキューム圧を受ける。すなわち、真空ポンプによってシリンダ部２４内を負圧に引くことで、混練物に含まれるガス状物質やその他の揮発成分が混練物から連続的に吸引・除去される。ガス状物質やその他の揮発成分が取り除かれた混練物は、ヘッド部２７の吐出口２８から高せん断加工装置１の外に連続的に吐出される。
【００３５】
次に、第２の押出機３について詳細に説明する。
【００３６】
図５および図６に示すように、第２の押出機３のバレル２０は、真っ直ぐな筒状であって、水平に配置されている。バレル２０は、複数のバレルエレメント３１に分割されている。
【００３７】
各バレルエレメント３１は、円筒状の貫通孔３２を有している。バレルエレメント３１は、それぞれの貫通孔３２が同軸状に連続するように一体的に結合されている。バレルエレメント３１の貫通孔３２は、互いに協働してバレル２０の内部に円筒状のシリンダ部３３を規定している。シリンダ部３３は、バレル２０の軸方向に延びている。
【００３８】
バレル２０の軸方向に沿う一端部に供給口３４が形成されている。供給口３４は、シリンダ部３３に連通するとともに、当該供給口３４に第１の押出機２でブレンドされた原料が連続的に供給される。
【００３９】
バレル２０は、図示しないヒータを備えている。ヒータは、バレル２０の温度が原料の混練に最適な値となるようにバレル２０の温度を調整する。さらに、バレル２０は、例えば水あるいは油のような冷媒が流れる冷媒通路３５を備えている。冷媒通路３５は、シリンダ部３３を取り囲むように配置されている。冷媒は、バレル２０の温度が予め決められた上限値を超えた時に冷媒通路３５に沿って流れ、バレル２０を強制的に冷却する。
【００４０】
バレル２０の軸方向に沿う他端部は、ヘッド部３６で閉塞されている。ヘッド部３６は、吐出口３６ａを有している。吐出口３６ａは、供給口３４に対しバレル２０の軸方向に沿う反対側に位置されるとともに、第３の押出機４に接続されている。
【００４１】
図５ないし図７に示すように、スクリュ２１は、スクリュ本体３７を備えている。本実施形態のスクリュ本体３７は、一本の回転軸３８と、複数の円筒状の筒体３９と、で構成されている。
【００４２】
回転軸３８は、第１の軸部４０および第２の軸部４１を備えている。第１の軸部４０は、バレル２０の一端部の側である回転軸３８の基端に位置されている。第１の軸部４０は、継手部４２およびストッパ部４３を含んでいる。継手部４２は、図示しないカップリングを介してモータのような駆動源に連結される。ストッパ部４３は、継手部４２に同軸状に設けられている。ストッパ部４３は、継手部４２よりも径が大きい。
【００４３】
第２の軸部４１は、第１の軸部４０のストッパ部４３の端面から同軸状に延びている。第２の軸部４１は、バレル２０の略全長に亘る長さを有するとともに、ヘッド部３６と向かい合う先端を有している。第１の軸部４０および第２の軸部４１を同軸状に貫通する真っ直ぐな軸線Ｏ１は、回転軸３８の軸方向に水平に延びている。
【００４４】
第２の軸部４１は、ストッパ部４３よりも径が小さいソリッドな円柱状である。図８および図９に示すように、第２の軸部４１の外周面に一対のキー４５ａ，４５ｂが取り付けられている。キー４５ａ，４５ｂは、第２の軸部４１の周方向に１８０°ずれた位置で第２の軸部４１の軸方向に延びている。
【００４５】
図６ないし図９に示すように、各筒体３９は、第２の軸部４１が同軸状に貫通するように構成されている。筒体３９の内周面に一対のキー溝４９ａ，４９ｂが形成されている。キー溝４９ａ，４９ｂは、筒体３９の周方向に１８０°ずれた位置で筒体３９の軸方向に延びている。
【００４６】
筒体３９は、キー溝４９ａ，４９ｂを第２の軸部４１のキー４５ａ，４５ｂに合わせた状態で第２の軸部４１の先端の方向から第２の軸部４１の上に挿入される。本実施形態では、第２の軸部４１の上に最初に挿入された筒体３９と第１の軸部４０のストッパ部４３の端面との間に第１のカラー４４が介在されている。さらに、全ての筒体３９を第２の軸部４１の上に挿入した後、第２の軸部４１の先端面に第２のカラー５１を介して固定ねじ５２がねじ込まれている。
【００４７】
このねじ込みにより、全ての筒体３９が、第１のカラー４４と第２のカラー５１との間で第２の軸部４１の軸方向に締め付けられ、隣り合う筒体３９の端面が隙間なく密着されている。
【００４８】
このとき、全ての筒体３９が第２の軸部４１上で同軸状に結合されることで、当該各筒体３９と回転軸３８とが一体的に組み立てられた状態となる。これにより、各筒体３９を回転軸３８とともに軸線Ｏ１を中心に回転させること、すなわち、スクリュ本体３７を軸線Ｏ１を中心に回転させることが可能となる。
【００４９】
かかる状態において、各筒体３９は、スクリュ本体３７の外径Ｄ１（図８参照）を規定する構成要素となる。すなわち、第２の軸部４１に沿って同軸状に結合された各筒体３９は、その外径Ｄ１が互いに同一に設定されている。スクリュ本体３７（各筒体３９）の外径Ｄ１は、回転軸３８の回転中心である軸線Ｏ１を通って規定される直径である。
【００５０】
これにより、スクリュ本体３７（各筒体３９）の外径Ｄ１が一定値であるセグメント式のスクリュ２１が構成される。セグメント式のスクリュ２１は、回転軸３８（すなわち、第２の軸部４１）に沿って、複数のスクリュエレメントを、自由な順番および組み合わせで保持させることができる。スクリュエレメントとしては、例えば、少なくとも後述するフライト５６,５７,５８の一部が形成された筒体３９を、１つのスクリュエレメントとして規定することができる。
【００５１】
このように、スクリュ２１をセグメント化することで、例えば、当該スクリュ２１の仕様の変更や調整、あるいは、保守やメンテナンスについて、その利便性を格段に向上させることができる。
【００５２】
なお、本実施形態において、円筒状の筒体３９は、キー４５ａ,４５ｂにより回転軸３８に固定されることに限定されるものではない。例えば、キー４５ａ,４５ｂの代わりに、図２に示すようなスプラインを用いて筒体３９を回転軸３８に固定してもよい。
【００５３】
さらに、セグメント式のスクリュ２１は、バレル２０のシリンダ部３３に同軸状に収容されている。具体的には、複数のスクリュエレメントが回転軸３８（第２の軸部４１）に沿って保持されたスクリュ本体３７が、シリンダ部３３に回転可能に収容されている。この状態において、回転軸３８の第１の軸部４０（継手部４２、ストッパ部４３）は、バレル２０の一端部からバレル２０の外に突出されている。
【００５４】
さらに、この状態において、スクリュ本体３７の周方向に沿う外周面と、シリンダ部３３の内周面との間には、原料を搬送するための搬送路５３が形成されている。搬送路５３は、シリンダ部３３の径方向に沿う断面形状が円環形であり、シリンダ部３３に沿って軸方向に延びている。
【００５５】
本実施形態において、スクリュ２１は、駆動源からのトルクを受けると、図５に矢印で示すように、当該スクリュ２１の基端の側から見て逆時計回りに左回転する。このとき、スクリュ２１の回転数は、６００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍとすることが好ましい。
【００５６】
図５ないし図７に示すように、スクリュ本体３７は、原料を搬送するための複数の搬送部５４,５９と、原料の流動を制限するための複数の障壁部５５と、を有している。すなわち、バレル２０の一端部に対応するスクリュ本体３７の基端に障壁部５５が配置され、バレル２０の他端部に対応するスクリュ本体３７の先端に吐出用搬送部５９が配置されている。さらに、障壁部５５と搬送部５９との間において、スクリュ本体３７の基端から先端に向かって、搬送部５４と障壁部５５とが軸方向に交互に並べて配置されている。  
なお、バレル２０の供給口３４は、スクリュ本体３７の基端の側に配置された搬送部５４に向けて開口している。
【００５７】
各搬送部５４は、螺旋状に捩じれたフライト５６を有している。フライト５６は、筒体３９の周方向に沿う外周面から搬送路５３に向けて張り出している。フライト５６は、スクリュ２１が左回転した時に、スクリュ本体３７の先端から基端に向けて原料を搬送するように捩じれている。すなわち、フライト５６は、フライト５６の捩じれ方向が左ねじと同じように左に捩じれている。
【００５８】
さらに、吐出用搬送部５９は、螺旋状に捩じれたフライト５８を有している。フライト５８は、筒体３９の周方向に沿う外周面から搬送路５３に向けて張り出している。フライト５８は、スクリュ２１が左回転した時に、スクリュ本体３７の基端から先端に向けて原料を搬送するように捩じれている。すなわち、フライト５８は、当該フライト５８の捩じれ方向が右ねじと同じように右に捩じれている。
【００５９】
各障壁部５５は、螺旋状に捩じれたフライト５７を有している。フライト５７は、筒体３９の周方向に沿う外周面から搬送路５３に向けて張り出している。フライト５７は、スクリュ２１が左回転した時に、スクリュ本体３７の基端から先端に向けて原料を搬送するように捩じれている。すなわち、フライト５７は、フライト５７の捩じれ方向が右ねじと同じように右に捩じれている。
【００６０】
各障壁部５５のフライト５７の捩じれピッチは、搬送部５４,５９のフライト５６,５８の捩じれピッチと同じか、それよりも小さく設定されている。さらに、フライト５６,５７,５８の頂部とバレル２０のシリンダ部３３の内周面との間には、僅かなクリアランスが確保されている。
【００６１】
この場合、障壁部５５の外径部（フライト５７の頂部）と、シリンダ部３３の内周面との間のクリアランスは、０.１ｍｍ以上かつ２ｍｍ以下の範囲に設定することが好ましい。より好ましくは、当該クリアランスを、０.１ｍｍ以上かつ０.７ｍｍ以下の範囲に設定する。これにより、原料が当該クリアランスを通過して搬送されるのを確実に制限することができる。
【００６２】
なお、スクリュ本体３７の軸方向は、スクリュ本体３７の長手方向、換言すると、スクリュ２１の長手方向と言い換えることができる。  
ここで、スクリュ本体３７の軸方向に沿う搬送部５４,５９の長さは、例えば、原料の種類、原料の混練度合い、単位時間当たりの混練物の生産量などに応じて適宜設定される。搬送部５４,５９とは、少なくとも筒体３９の外周面にフライト５６,５８が形成された領域のことであるが、フライト５６,５８の始点と終点との間の領域に特定されるものではない。
【００６３】
すなわち、筒体３９の外周面のうちフライト５６,５８から外れた領域も、搬送部５４,５９とみなされることがある。例えば、フライト５６,５８を有する筒体３９と隣り合う位置に円筒状のスペーサあるいは円筒状のカラーが配置された場合、当該スペーサやカラーも搬送部５４,５９に含まれることがあり得る。
【００６４】
さらに、スクリュ本体３７の軸方向に沿う障壁部５５の長さは、例えば、原料の種類、原料の混練度合い、単位時間当たりの混練物の生産量などに応じて適宜設定される。障壁部５５は、搬送部５４により送られる原料の流動を堰き止めるように機能する。すなわち、障壁部５５は、原料の搬送方向の下流側で搬送部５４と隣り合うとともに、搬送部５４によって送られる原料がフライト５７の頂部とシリンダ部３３の内周面との間のクリアランスを通過するのを妨げるように構成されている。
【００６５】
さらに、上記したスクリュ２１において、各フライト５６,５７,５８は、互いに同一の外径Ｄ１を有する複数の筒体３９の外周面から搬送路５３に向けて張り出している。このため、各筒体３９の周方向に沿う外周面は、当該スクリュ２１の谷径を規定する。スクリュ２１の谷径は、スクリュ２１の全長に亘って一定値に保たれている。
【００６６】
図５ないし図７、図１０に示すように、スクリュ本体３７は、スクリュ本体３７の内部に、軸方向に延びる複数の通路６０を有している。通路６０は、一つの障壁部５５と、当該障壁部５５を挟んだ二つの搬送部５４とを一つのユニットとした時に、これら一組の搬送部５４の筒体３９および障壁部５５の筒体３９の間に跨って形成されている。
【００６７】
この場合、通路６０は、スクリュ本体３７の軸方向に沿って、所定の間隔（例えば、等間隔）で並んでいる。そして、スクリュ本体３７の軸方向に沿う中間部分では、スクリュ本体３７の軸方向に延びる四つの通路６０がスクリュ本体３７の周方向に９０°の間隔を存して並んでいる。
【００６８】
さらに、通路６０は、筒体３９の内部において、回転軸３８の軸線Ｏ１から偏心した位置に設けられている。言い換えると、通路６０は、軸線Ｏ１から外れており、スクリュ本体３７が回転した時に、軸線Ｏ１の回りを公転するようになっている。
【００６９】
図８および図９に示すように、通路６０は、例えば円形の断面形状を有する孔である。当該孔の内径は、例えば、１ｍｍ以上かつ６ｍｍ未満、好ましくは、１ｍｍ以上かつ５ｍｍ未満に設定されている。さらに、搬送部５４および障壁部５５の筒体３９は、孔を規定する筒状の壁面６１を有している。すなわち、通路６０は、中空の空間のみから成る孔であって、壁面６１は、中空の通路６０を周方向に連続して取り囲んでいる。これにより、通路６０は、原料の流通のみを許容する中空の空間として構成されている。換言すると、通路６０の内部には、スクリュ本体３７を構成する他の要素は一切存在しない。さらに、壁面６１は、スクリュ本体３７が回転した時に、軸線Ｏ１を中心に自転することなく軸線Ｏ１の回りを公転する。
【００７０】
図５、図６、図１１に示すように、各通路６０は、入口６２、出口６３、入口６２と出口６３との間を連通する通路本体６４を有している。入口６２および出口６３は、一つの障壁部５５の両側から離間して設けられている。具体的には、当該障壁部５５に対してスクリュ本体３７の基端の側から隣接した搬送部５４において、入口６２は、当該搬送部５４の下流端の付近の外周面に開口されている。また、当該障壁部５５に対してスクリュ本体３７の先端の側から隣接した搬送部５４において、出口６３は、当該搬送部５４の上流端の付近の外周面に開口されている。
【００７１】
通路本体６４は、スクリュ本体３７の軸方向に沿って、途中で分岐することなく、一直線状に延びている。一例として図面には、通路本体６４が軸線Ｏ１と平行に延びている状態が示されている。通路本体６４の両側は、軸方向に閉塞されている。
【００７２】
入口６２は、通路本体６４の一方側、すなわち、スクリュ本体３７の基端寄りの部分に設けられている。この場合、入口６２は、通路本体６４の一方側の端面からスクリュ本体３７の外周面に開口させるようにしてもよいし、あるいは、通路本体６４の一方側の端面寄りの部分、すなわち端面の手前の部分からスクリュ本体３７の外周面に開口させるようにしてもよい。なお、入口６２の開口方向は、軸線Ｏ１に直交する方向に限らず、軸線Ｏ１を交差する方向でもよい。この場合、通路本体６４の一方側から複数方向に開口し、これにより、複数の入口６２を設けるようにしてもよい。
【００７３】
別の捉え方をすると、入口６２は、前記一つのユニット毎に、障壁部５５よりもスクリュ本体３７の基端の方向に離間した搬送部５４の外周面に開口されている。入口６２は、搬送部５４を構成する筒体３９に外周面上において、スクリュ本体３７の基端の方向に最も遠ざかった位置に設けることが望ましい。これにより、入口６２は、当該入口６２が開口された搬送部５４に対して、スクリュ本体３７の基端の方向で、隣り合う障壁部５５の直前に位置される。
【００７４】
出口６３は、通路本体６４の他方側（一方側とは反対側）、すなわち、スクリュ本体３７の先端寄りの部分に設けられている。この場合、出口６３は、通路本体６４の他方側の端面からスクリュ本体３７の外周面に開口させるようにしてもよいし、あるいは、通路本体６４の他方側の端面寄りの部分、すなわち端面の手前の部分からスクリュ本体３７の外周面に開口させるようにしてもよい。なお、出口６３の開口方向は、軸線Ｏ１に直交する方向に限らず、軸線Ｏ１を交差する方向でもよい。この場合、通路本体６４の一方側から複数方向に開口し、これにより、複数の出口６３を設けるようにしてもよい。
【００７５】
別の捉え方をすると、出口６３は、前記一つのユニット毎に、その障壁部５５よりもスクリュ本体３７の先端の方向に離間した搬送部５４の外周面に開口されている。出口６３は、搬送部５４を構成する筒体３９の外周面上において、スクリュ本体３７の先端の方向に最も遠ざかった位置に設けることが望ましい。これにより、出口６３は、当該出口６３が開口された搬送部５４に対して、スクリュ本体３７の先端の方向で、隣り合う障壁部５５の直前に位置される。
【００７６】
これら入口６２と出口６３との間を結ぶ通路本体６４は、前記一つのユニット毎に障壁部５５を横切るとともに、当該障壁部５５を挟んだ二つの搬送部５４の間に跨る長さを有している。この場合、通路本体６４の口径は、入口６２および出口６３の口径よりも小さく設定してもよいし、同一の口径に設定してもよい。いずれの場合でも、当該通路本体６４の口径によって規定される通路断面積は、上記した円環形の搬送路５３の径方向に沿う円環断面積よりも遥かに小さく設定されている。
【００７７】
本実施形態において、フライト５６,５７,５８が形成された複数の筒体３９を回転軸３８から取り外してスクリュ２１を分解した際に、少なくともフライト５６,５７,５８の一部が形成された筒体３９は、上記したスクリュエレメントと言い換えることができる。
【００７８】
そうすると、スクリュ２１のスクリュ本体３７は、回転軸３８の外周上にスクリュエレメントとしての複数の筒体３９を順次挿入することで構成することができる。このため、例えば原料の混練度合いに応じて搬送部５４および障壁部５５の交換や組み換えが可能であるとともに、交換・組み換え時の作業を容易に行なうことができる。
【００７９】
さらに、複数の筒体３９を第２の軸部４１の軸方向に締め付けて隣り合う筒体３９の端面を互いに密着させることで、通路６０の通路本体６４が形成され、当該通路本体６４を介して通路６０の入口６２から出口６３までが一体的に連通される。このため、スクリュ本体３７に通路６０を形成するに当たっては、スクリュ本体３７の全長に比べて長さが大幅に短い個々の筒体３９に加工を施せばよい。よって、通路６０を形成する際の作業性および取扱いが容易となる。
【００８０】
このような構成の連続式高せん断加工装置１によると、第１の押出機２は、複数の樹脂を予備的に混練する。この混練により溶融された樹脂は、流動性を有する原料となって、当該第１の押出機２から第２の押出機３の供給口３４を介して、搬送路５３に連続的に供給される。
【００８１】
第２の押出機３に供給された原料は、図１０の矢印Ｂで示すように、スクリュ本体３７の基端側に位置された搬送部５４の外周面に投入される。このとき、スクリュ本体３７の基端から見てスクリュ２１が逆時計回りに左回転すると、搬送部５４のフライト５６は、当該原料を、図１０の実線の矢印で示すように、スクリュ本体３７の基端に隣り合った障壁部５５に向けて連続的に搬送する。
【００８２】
このとき、搬送路５３に沿って旋回するフライト５６と、シリンダ部３３の内周面との間の速度差によって生じるせん断作用が原料に付与されるとともに、フライト５６の微妙な捩じれ具合により原料が攪拌される。この結果、原料が本格的に混練され、原料の高分子成分の分散化が進行する。
【００８３】
せん断作用を受けた原料は、搬送路５３に沿って搬送部５４と障壁部５５との間の境界に達する。障壁部５５のフライト５７は、スクリュ２１が左回転した時に、スクリュ本体３７の基端から先端に向けて原料を搬送するように右方向に捩じれている。この結果、当該フライト５７によって原料の搬送が堰き止められる。言い換えると、障壁部５５のフライト５７は、スクリュ２１が左回転した時に、フライト５６によって搬送される原料の流動を制限することで、原料が障壁部５５とシリンダ部３３の内周面との間のクリアランスを通り抜けるのを妨げる。
【００８４】
このとき、搬送部５４と障壁部５５との境界で原料の圧力が高まる。具体的に説明すると、図１１には、搬送路５３のうちスクリュ本体３７の搬送部５４に対応した箇所の原料の充満率がグラデーションで表されている。すなわち、当該搬送路５３において、色調が濃くなる程に原料の充満率が高くなっている。図１１から明らかなように、搬送部５４に対応した搬送路５３において、障壁部５５に近づくに従い原料の充満率が高まっており、障壁部５５の直前で、原料の充満率が１００％となっている。
【００８５】
このため、障壁部５５の直前で、原料の充満率が１００％となる「原料溜まりＲ」が形成される。原料溜まりＲでは、原料の流動が堰き止められたことで、当該原料の圧力が上昇している。圧力が上昇した原料は、図１０および図１１に破線の矢印で示すように、搬送部５４の外周面に開口された入口６２から通路本体６４に連続的に流入し、当該通路本体６４内を、スクリュ本体３７の基端から先端に向けて連続的に流通する。
【００８６】
上記したように、通路本体６４の口径によって規定される通路断面積は、シリンダ部３３の径方向に沿う搬送路５３の円環断面積よりも遥かに小さい。別の捉え方をすると、通路本体６４の口径に基づく広がり領域は、円環形状の搬送路５３の広がり領域よりも遥かに小さい。このため、入口６２から通路本体６４に流入する際に、原料が急激に絞られることで、当該原料に伸長作用が付与される。
【００８７】
さらに、通路断面積が円環断面積よりも十分に小さいため、原料溜まりＲに溜まった原料が消滅することはない。すなわち、原料溜まりＲに溜まった原料は、その一部が連続的に入口６２に流入する。この間、新たな原料が、フライト５６によって、障壁部５５に向けて送り込まれる。この結果、原料溜まりＲにおける障壁部５５の直前の充満率は、常に１００％に維持される。このとき、フライト５６による原料の搬送量に多少の変動が生じたとしても、その変動状態が、原料溜まりＲに残存した原料で吸収される。これにより、原料を、連続して安定的に通路６０に供給することができる。よって、当該通路６０において、原料に対し、途切れること無く連続的に伸長作用を付与することができる。
【００８８】
通路本体６４を通過した原料は、図１１に実線の矢印で示すように、出口６３から流出する。これにより、当該原料は、障壁部５５に対しスクリュ本体３７の先端の方向で隣り合う他の搬送部５４の上に連続的に帰還される。帰還した原料は、搬送部５４のフライト５６によってスクリュ本体３７の基端の方向に連続的に搬送され、この搬送の過程で再びせん断作用を受ける。せん断作用を受けた原料は、入口６２から通路本体６４に連続的に流入するとともに、当該通路本体６４を流通する過程で再び伸長作用を受ける。
【００８９】
本実施形態では、複数の搬送部５４および複数の障壁部５５がスクリュ本体３７の軸方向に交互に並んでいるとともに、複数の通路６０がスクリュ本体３７の軸方向に間隔を存して並んでいる。このため、供給口３４からスクリュ本体３７に投入された原料は、図１０および図１１に矢印で示すように、せん断作用および伸長作用を交互に繰り返し受けながらスクリュ本体３７の基端から先端の方向に連続的に搬送される。よって、原料の混練の度合いが強化され、原料の高分子成分の分散化が促進される。
【００９０】
スクリュ本体３７の先端に達した原料は、十分に混練された混練物となって通路６０の出口６３から流出する。流出した混練物は、吐出用搬送部５９のフライト５８によって、シリンダ部３３とヘッド部３６との間の隙間に連続的に搬送された後、吐出口３６ａから第３の押出機４に連続的に供給される。
【００９１】
第３の押出機４では、既に述べたように、混練物に含まれるガス状物質やその他の揮発成分が混練物から連続的に除去される。ガス状物質やその他の揮発成分が取り除かれた混練物は、ヘッド部２７の吐出口２８から高せん断加工装置１の外に連続的に吐出される。吐出された混練物は、水槽内に蓄えられた冷却水に浸漬される。これにより、混練物が強制的に冷却されて、所望の樹脂成形品が得られる。
【００９２】
以上、第１の実施形態によれば、第２の押出機３では、第１の押出機２から供給された原料がスクリュ本体３７の軸方向に複数回に亘って反転を繰り返しながら搬送され、この搬送の過程で原料にせん断作用および伸長作用が繰り返し付与される。言い換えると、原料がスクリュ本体３７の外周面上の同一の箇所で何回も循環することがないので、原料を第２の押出機３から第３の押出機４に間断なく供給することができる。
【００９３】
これにより、十分に混練された混練物を連続的に成形することができ、バッジ式の押出機との比較において、混練物の生産効率を飛躍的に高めることができる。
【００９４】
それとともに、本実施形態では、第１の押出機２で予備的に混練された樹脂が途切れることなく第２の押出機３に供給され続ける。このため、第１の押出機２の内部で樹脂の流れが一時的に滞ることはない。これにより、混練された樹脂が第１の押出機２の内部に滞ることで生じる樹脂の温度変化、粘度変化あるいは相変化を防止することができる。この結果、常に品質が均一の原料を、第１の押出機２から第２の押出機３に供給することができる。
【００９５】
さらに、第１の実施形態によれば、見かけ上の連続生産では無く、混練物の完全連続生産が可能となる。すなわち、第１の押出機２から第２の押出機３および第３の押出機４に亘って、原料を絶え間なく連続的に搬送しながら、第２の押出機３において原料に対してせん断作用と伸長作用とを交互に付与することができる。かかる構成によれば、第１の押出機２から第２の押出機３には、溶融状態の原料が安定して供給される。
【００９６】
さらに、第１の実施形態によれば、完全連続生産する上で、第１の押出機２と第２の押出機３の運転条件を相互に関連付けながら、それぞれを最適な運転条件に設定することができる。例えば、第１の押出機２で樹脂を予備的に混練する際は、スクリュ回転数を従来の１００ｒｐｍから３００ｒｐｍで運転できる。このため、樹脂の十分な加熱と溶融、並びに、予備的な混練が可能となる。一方、第２の押出機３は、スクリュ２１を６００ｒｐｍから３０００ｒｐｍの高速で回転させることが可能となる。このため、樹脂に対して、せん断作用と伸長作用を交互に効果的に付与することができる。
【００９７】
これに伴い、第１の押出機２および第２の押出機３は、それぞれの役割ないし機能に応じたスクリュを備えればよい。すなわち、第１の押出機２の場合には、供給された材料を予備的に混練する役割ないし機能に応じたスクリュ７ａ,７ｂを備えればよい。一方、第２の押出機３の場合には、第１の押出機２から供給された溶融状態の原料にせん断作用と伸長作用を付与する役割ないし機能に応じたスクリュ２１を備えればよい。これにより、第１の押出機２および第２の押出機３の長尺化を防止することができる。
【００９８】
また、従来の単軸押出機のスクリュが備えている可塑化ゾーンを有することなく、搬送部５４と障壁部５５と通路６０を組合わせて配置したスクリュ２１としているので、第２の押出機３を容易に操作することができる。
【００９９】
そして、スクリュ２１の谷径を、当該スクリュ２１の全長に亘って一定値に設定したことで、原料を搬送するための搬送路５３はスクリュ２１の全長に亘って一様な円環形の断面形状となり、原料にせん断作用と伸長作用を交互に付与する際は、順次スムーズに付与することができ、均一な混練を行うことができる。
【０１００】
ここで、上記した完全連続生産にて、せん断作用と伸長作用を交互に付与して原料を混練した場合について、その混練物に対する高分散確認試験の結果について述べる。  
試験に際し、スクリュ有効長（Ｌ／Ｄ）５０に対する混練部１２の有効長（Ｌ／Ｄ）を７.９に設定した第１の押出機２にポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、および、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）の二種類の材料を供給し、予備的に混練することで溶融状態の材料を生成した。そして、その溶融状態の材料を、第２の押出機３の原料として、第１の押出機２から第２の押出機３に連続的に供給した。
【０１０１】
当該試験において、スクリュ２１を、上記したせん断・伸長動作が１０回繰り返されるように構成する。そして、スクリュ２１の仕様を次のように設定する。すなわち、スクリュ径を３６ｍｍ、スクリュ有効長（Ｌ／Ｄ）を２５、スクリュ回転数を１４００ｒｐｍ、原料供給量を１.４ｋｇ／ｈ、バレル設定温度を２６０℃に、それぞれ設定する。  
かかる試験によれば、目的とした透明な混練物を連続して得ることができた。
【０１０２】
第１の実施形態によると、原料に伸長作用を付与する通路６０は、スクリュ本体３７の回転中心となる軸線Ｏ１に対し偏心した位置でスクリュ本体３７の軸方向に延びているので、通路６０は、軸線Ｏ１の回りを公転する。言い換えると、通路６０を規定する筒状の壁面６１は、軸線Ｏ１を中心に自転することなく軸線Ｏ１の回りを公転する。
【０１０３】
このため、原料が通路６０を通過する際に、原料は遠心力を受けるものの当該原料が通路６０の内部で活発に攪拌されることはない。よって、通路６０を通過する原料がせん断作用を受け難くなり、通路６０を通過して搬送部５４の外周面に帰還する原料が受けるのは主に伸長作用となる。
【０１０４】
したがって、第１の実施形態のスクリュ２１によれば、原料にせん断作用を付与する箇所および原料に伸長作用を付与する箇所を明確に定めることができる。このことから、原料の混練の度合いを見極める上で有利な構成となるとともに、混練の度合いを精度よく制御することができる。この結果、原料の高分子成分がナノ分散化された微視的な分散構造を有する混練物を生成することが可能となる。
【０１０５】
加えて、複数の通路６０の全てが軸線Ｏ１に対し偏心しているので、複数の通路６０を通過する原料に均等に伸長作用を付与することができる。すなわち、複数の通路６０の間での混練の条件のばらつきを解消することができ、均一な混練を行なうことができる。
【０１０６】
［第２の実施形態］
図１２は、第２の実施形態を開示している。第２の実施形態は、回転軸３８に関する事項が第１の実施形態と相違している。それ以外のスクリュ２１の構成は、基本的に第１の実施形態と同様である。そのため、第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【０１０７】
図１２に示すように、冷媒通路７１が回転軸３８の内部に形成されている。冷媒通路７１は、回転軸３８の軸線Ｏ１に沿って同軸状に延びている。冷媒通路７１の一端は、継手部４２の箇所でロータリジョイント７２を介して出口配管７３に接続されている。冷媒通路７１の他端は、回転軸３８の先端で液密に塞がれている。
【０１０８】
冷媒導入管７４が冷媒通路７１の内部に同軸状に挿入されている。冷媒導入管７４の一端は、ロータリジョイント７２を介して入口配管７５に接続されている。冷媒導入管７４の他端は、冷媒通路７１の他端付近で冷媒通路７１内に開口されている。
【０１０９】
第２の実施形態では、水又は油等の冷媒が入口配管７５からロータリジョイント７２および冷媒導入管７４を介して冷媒通路７１に送り込まれる。冷媒通路７１に送り込まれた冷媒は、冷媒通路７１の内周面と冷媒導入管７４の外周面との間の隙間を通って回転軸３８の継手部４２に帰還するとともに、ロータリジョイント７２を介して出口配管７３に戻される。
【０１１０】
第２の実施形態によると、冷媒が回転軸３８の軸方向に沿って循環するので、当該冷媒を利用してスクリュ本体３７を冷却することができる。このため、原料に接するスクリュ本体３７の温度を適正に調節することができ、原料の温度上昇に基づく樹脂の劣化および粘度の変化等を未然に防止することができる。
【０１１１】
［第３の実施形態］
図１３ないし図１８は、第３の実施形態を開示している。第３の実施形態は、スクリュ本体３７に関する事項が第１の実施形態と相違している。それ以外のスクリュ２１の構成は、基本的に第１の実施形態と同様である。そのため、第３の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【０１１２】
図１３および図１４に示すように、スクリュ本体３７を構成する複数の円筒状の筒体３９は、第１の実施形態と同様に、第１のカラー４４と第２のカラー５１との間で第２の軸部４１の軸方向に締め付けられ、隣り合う筒体３９の端面が隙間なく密着されている。
【０１１３】
このとき、全ての筒体３９が第２の軸部４１上で同軸状に結合されているとともに、当該各筒体３９と回転軸３８とが一体的に組み立てられた状態となる。これにより、各筒体３９を回転軸３８とともに軸線Ｏ１を中心に回転させること、すなわち、スクリュ本体３７を軸線Ｏ１を中心に回転させることが可能となる。
【０１１４】
かかる状態において、各筒体３９は、スクリュ本体３７の外径Ｄ１（図１５参照）を規定する構成要素となる。すなわち、第２の軸部４１に沿って同軸状に結合された各筒体３９は、その外径Ｄ１が互いに同一に設定されている。スクリュ本体３７（各筒体３９）の外径Ｄ１は、回転軸３８の回転中心である軸線Ｏ１を通って規定される直径である。
【０１１５】
これにより、スクリュ本体３７（各筒体３９）の外径Ｄ１が一定値であるセグメント式のスクリュ２１が構成される。セグメント式のスクリュ２１は、回転軸３８（すなわち、第２の軸部４１）に沿って、複数のスクリュエレメントを、自由な順番および組み合わせで保持させることができる。スクリュエレメントとしては、例えば、少なくとも後述するフライト８４,８６の一部が形成された筒体３９を、１つのスクリュエレメントとして規定することができる。
【０１１６】
このように、スクリュ２１をセグメント化することで、例えば、当該スクリュ２１の仕様の変更や調整、あるいは、保守やメンテナンスについて、その利便性を格段に向上させることができる。
【０１１７】
さらに、セグメント式のスクリュ２１は、バレル２０のシリンダ部３３に同軸状に収容されている。具体的には、複数のスクリュエレメントが回転軸３８（第２の軸部４１）に沿って保持されたスクリュ本体３７が、シリンダ部３３に回転可能に収容されている。この状態において、回転軸３８の第１の軸部４０（継手部４２、ストッパ部４３）は、バレル２０の一端部からバレル２０の外に突出されている。
【０１１８】
さらに、この状態において、スクリュ本体３７の周方向に沿う外周面と、シリンダ部３３の内周面との間には、原料を搬送するための搬送路５３が形成されている。搬送路５３は、シリンダ部３３の径方向に沿う断面形状が円環形であり、シリンダ部３３の軸方向に延びている。
【０１１９】
図１３ないし図１６に示すように、スクリュ本体３７は、原料を搬送するための複数の搬送部８１と、原料の流動を制限するための複数の障壁部８２と、を有している。すなわち、バレル２０の一端部に対応するスクリュ本体３７の基端に複数の搬送部８１が配置され、バレル２０の他端部に対応するスクリュ本体３７の先端に複数の搬送部８１が配置されている。さらに、これら搬送部８１の間において、スクリュ本体３７の基端から先端に向かって、搬送部８１と障壁部８２とが軸方向に交互に並べて配置されている。  
なお、バレル２０の供給口３４は、スクリュ本体３７の基端の側に配置された搬送部８１に向けて開口している。
【０１２０】
各搬送部８１は、螺旋状に捩じれたフライト８４を有している。フライト８４は、筒体３９の周方向に沿う外周面から搬送路５３に向けて張り出している。フライト８４は、スクリュ本体３７の基端から見てスクリュ２１が逆時計回りに左回転した時に、当該スクリュ本体３７の基端から先端に向けて原料を搬送するように捩じれている。すなわち、フライト８４は、当該フライト８４の捩じれ方向が右ねじと同じように右に捩じれている。
【０１２１】
各障壁部８２は、螺旋状に捩じれたフライト８６を有している。フライト８６は、筒体３９の周方向に沿う外周面から搬送路５３に向けて張り出している。フライト８６は、スクリュ本体３７の基端から見てスクリュ２１が逆時計回りに左回転した時に、スクリュ本体３７の先端から基端に向けて原料を搬送するように捩じれている。すなわち、フライト８６は、当該フライト８６の捩じれ方向が左ねじと同じように左に捩じれている。
【０１２２】
各障壁部８２のフライト８６の捩じれピッチは、搬送部８１のフライト８４の捩じれピッチと同じか、それよりも小さく設定されている。さらに、フライト８４,８６の頂部とバレル２０のシリンダ部３３の内周面との間には、僅かなクリアランスが確保されている。この場合、障壁部８２の外径部（フライト８６の頂部）と、シリンダ部３３の内周面との間のクリアランスは、０.１ｍｍ以上かつ２ｍｍ以下の範囲に設定することが好ましい。さらに好ましくは、当該クリアランスを、０.１ｍｍ以上かつ０.７ｍｍ以下の範囲に設定する。これにより、原料が当該クリアランスを通過して搬送されるのを確実に制限することができる。
【０１２３】
ここで、スクリュ本体３７の軸方向に沿う搬送部８１の長さは、例えば、原料の種類、原料の混練度合い、単位時間当たりの混練物の生産量などに応じて適宜設定される。搬送部８１とは、少なくとも筒体３９の外周面にフライト８４が形成された領域のことであるが、フライト８４の始点と終点との間の領域に特定されるものではない。
【０１２４】
すなわち、筒体３９の外周面のうちフライト８４から外れた領域も搬送部８１とみなされることがある。例えば、フライト８４を有する筒体３９と隣り合う位置に円筒状のスペーサあるいは円筒状のカラーが配置された場合、当該スペーサやカラーも搬送部８１に含まれることがあり得る。
【０１２５】
さらに、スクリュ本体３７の軸方向に沿う障壁部８２の長さは、例えば、原料の種類、原料の混練度合い、単位時間当たりの混練物の生産量等に応じて適宜設定される。障壁部８２は、搬送部８１により送られる原料の流動を堰き止めるように機能する。すなわち、障壁部８２は、原料の搬送方向の下流側で搬送部８１と隣り合うとともに、搬送部８１によって送られる原料がフライト８６の頂部とシリンダ部３３の内周面との間のクリアランスを通過するのを妨げるように構成されている。
【０１２６】
さらに、上記したスクリュ２１において、各フライト８４,８６は、互いに同一の外径Ｄ１を有する複数の筒体３９の外周面から搬送路５３に向けて張り出している。このため、各筒体３９の周方向に沿う外周面は、当該スクリュ２１の谷径を規定する。スクリュ２１の谷径は、スクリュ２１の全長に亘って一定値に保たれている。
【０１２７】
図１３、図１４、図１７に示すように、スクリュ本体３７は、スクリュ本体３７の軸方向に延びる複数の通路８８を有している。通路８８は、一つの障壁部８２と、当該障壁部８２を挟んだ二つの搬送部８１とを一つのユニットとした時に、双方の搬送部８１の筒体３９と障壁部８２の筒体３９との間に跨って形成されている。この場合、通路８８は、スクリュ本体３７の軸方向に沿った同一の直線上において、所定の間隔（例えば、等間隔）で一列に整列されている。
【０１２８】
さらに、通路８８は、筒体３９の内部において、回転軸３８の軸線Ｏ１から偏心した位置に設けられている。言い換えると、通路８８は、軸線Ｏ１から外れており、スクリュ本体３７が回転した時に、軸線Ｏ１の回りを公転するようになっている。
【０１２９】
図１５に示すように、通路８８は、例えば円形の断面形状を有する孔である。当該孔の内径は、例えば、１ｍｍ以上かつ６ｍｍ未満、好ましくは、１ｍｍ以上かつ５ｍｍ未満に設定されている。さらに、搬送部８１および障壁部８２の筒体３９は、孔を規定する筒状の壁面８９を有している。すなわち、通路８８は、中空の空間のみから成る孔であって、壁面８９は、中空の通路８８を周方向に連続して取り囲んでいる。これにより、通路８８は、原料の流通のみを許容する中空の空間として構成されている。換言すると、通路８８の内部には、スクリュ本体３７を構成する他の要素は一切存在しない。さらに、壁面８９は、スクリュ本体３７が回転した時に、軸線Ｏ１を中心に自転することなく軸線Ｏ１の回りを公転する。
【０１３０】
図１３、図１４、図１８に示すように、各通路８８は、入口９１、出口９２、入口９１と出口９２との間を連通する通路本体９３を有している。入口９１および出口９２は、一つの障壁部８２の両側に接近して設けられている。別の捉え方をすると、隣り合う二つの障壁部８２の間に隣接した一つの搬送部８１において、入口９１は、当該搬送部８１の下流端の付近の外周面に開口されているとともに、出口９２は、当該搬送部８１の上流端の付近の外周面に開口されている。
【０１３１】
通路本体９３は、スクリュ本体３７の軸方向に沿って、途中で分岐することなく、一直線状に延びている。一例として図面には、通路本体９３が軸線Ｏ１と平行に延びている状態が示されている。通路本体９３の両側は、軸方向に閉塞されている。
【０１３２】
入口９１は、通路本体９３の一方側、すなわち、スクリュ本体３７の基端寄りの部分に設けられている。この場合、入口９１は、通路本体９３の一方側の端面からスクリュ本体３７の外周面に開口させるようにしてもよいし、あるいは、通路本体９３の一方側の端面寄りの部分、すなわち端面の手前の部分からスクリュ本体３７の外周面に開口させるようにしてもよい。なお、入口９１の開口方向は、軸線Ｏ１に直交する方向に限らず、軸線Ｏ１を交差する方向でもよい。この場合、通路本体９３の一方側から複数方向に開口し、これにより、複数の入口９１を設けるようにしてもよい。
【０１３３】
出口９２は、通路本体９３の他方側（一方側とは反対側）、すなわち、スクリュ本体３７の先端寄りの部分に設けられている。この場合、出口９２は、通路本体９３の他方側の端面からスクリュ本体３７の外周面に開口させるようにしてもよいし、あるいは、通路本体９３の他方側の端面寄りの部分、すなわち端面の手前の部分からスクリュ本体３７の外周面に開口させるようにしてもよい。なお、出口９２の開口方向は、軸線Ｏ１に直交する方向に限らず、軸線Ｏ１を交差する方向でもよい。この場合、通路本体９３の一方側から複数方向に開口し、これにより、複数の出口９２を設けるようにしてもよい。
【０１３４】
これら入口９１と出口９２との間を結ぶ通路本体９３は、前記一つのユニット毎に障壁部８２を横切るとともに、当該障壁部８２を挟んだ二つの搬送部８１の間に跨る長さを有している。この場合、通路本体９３の口径は、入口９１および出口９２の口径よりも小さく設定してもよいし、同一の口径に設定してもよい。いずれの場合でも、当該通路本体９３の口径によって規定される通路断面積は、上記した円環形の搬送路５３の径方向に沿う円環断面積よりも遥かに小さく設定されている。
【０１３５】
本実施形態において、フライト８４,８６が形成された複数の筒体３９を回転軸３８から取り外してスクリュ２１を分解した際に、少なくともフライト８４,８６の一部が形成された筒体３９は、上記したスクリュエレメントと言い換えることができる。
【０１３６】
そうすると、スクリュ２１のスクリュ本体３７は、回転軸３８の外周上にスクリュエレメントとしての複数の筒体３９を順次配置することで構成することができる。このため、例えば原料の混練度合いに応じて搬送部８１および障壁部８２の交換や組み換えが可能であるとともに、交換・組み換え時の作業を容易に行なうことが可能となる。
【０１３７】
さらに、複数の筒体３９を第２の軸部４１の軸方向に締め付けて隣り合う筒体３９の端面を互いに密着させることで、通路８８の通路本体９３が形成され、当該通路本体９３を介して通路８８の入口９１から出口９２までが一体的に連通される。このため、スクリュ本体３７に通路８８を形成するに当たっては、スクリュ本体３７の全長に比べて長さが大幅に短い個々の筒体３９に加工を施せばよい。よって、通路８８を形成する際の作業性および取扱いが容易となる。
【０１３８】
このような構成の連続式高せん断加工装置１によると、第１の押出機２は、複数の樹脂を予備的に混練する。この混練により溶融された樹脂は、流動性を有する原料となって、当該第１の押出機２から第２の押出機３の供給口３４を介して、搬送路５３に連続的に供給される。
【０１３９】
第２の押出機３に供給された原料は、図１７に矢印Ｃで示すように、スクリュ本体３７の基端の側に位置された搬送部８１の外周面に投入される。このとき、スクリュ本体３７の基端から見てスクリュ２１が逆時計回りに左回転すると、搬送部８１のフライト８４は、当該原料を、図１７に実線の矢印で示すように、スクリュ本体３７の先端に向けて連続的に搬送する。
【０１４０】
このとき、搬送路５３に沿って旋回するフライト８４とシリンダ部３３の内周面との間の速度差によって生じるせん断作用が原料に付与されるとともに、フライト８４の微妙なねじれ具合により原料が攪拌される。この結果、原料が本格的に混練され、原料の高分子成分の分散化が進行する。
【０１４１】
せん断作用を受けた原料は、搬送路５３に沿って搬送部８１と障壁部８２との間の境界に達する。障壁部８２のフライト８６は、スクリュ２１が左回転した時に、原料をスクリュ本体３７の先端から基端に向けて搬送するように左方向に捩じれている。この結果、当該フライト８６によって原料の搬送が堰き止められる。言い換えると、障壁部８２のフライト８６は、スクリュ２１が左回転した時に、フライト８４によって搬送される原料の流動を制限することで、原料が障壁部８２とシリンダ部３３の内周面との間のクリアランスを通り抜けるのを妨げる。
【０１４２】
このとき、搬送部８１と障壁部８２との間の境界で原料の圧力が高まる。具体的に説明すると、図１８には、搬送路５３のうちスクリュ本体３７の搬送部８１に対応した箇所の原料の充満率がグラデーションで表されている。すなわち、当該搬送路５３において、色調が濃くなる程に原料の充満率が高くなっている。図１８から明らかなように、搬送部８１に対応した搬送路５３において、障壁部８２に近づくに従い原料の充満率が高まっており、障壁部８２の直前で、原料の充満率が１００％となっている。
【０１４３】
このため、障壁部８２の直前で、原料の充満率が１００％となる「原料溜まりＲ」が形成される。原料溜まりＲでは、原料の流動が堰き止められたことで、当該原料の圧力が上昇している。圧力が上昇した原料は、図１７および図１８に破線の矢印で示すように、搬送部８１の下流端に開口された入口９１から通路本体９３に連続的に流入し、当該通路本体９３内を、スクリュ本体３７の基端から先端に向けて連続的に流通する。
【０１４４】
上記したように、通路本体９３の口径によって規定される通路断面積は、シリンダ部３３の径方向に沿う搬送路５３の円環断面積よりも遥かに小さい。別の捉え方をすると、通路本体９３の口径に基づく広がり領域は、円環形状の搬送路５３の広がり領域よりも遥かに小さい。このため、入口９１から通路本体９３に流入する際に、原料が急激に絞られることで、当該原料に伸長作用が付与される。
【０１４５】
さらに、通路断面積が円環断面積よりも十分に小さいため、原料溜まりＲに溜まった原料が消滅することはない。すなわち、原料溜まりＲに溜まった原料は、その一部が連続的に入口９１に流入する。この間、新たな原料が、フライト８４によって、障壁部８２に向けて送り込まれる。この結果、原料溜まりＲにおける障壁部８２の直前の充満率は、常に１００％に維持される。このとき、フライト８４による原料の搬送量に多少の変動が生じたとしても、その変動状態が、原料溜まりＲに残存した原料で吸収される。これにより、原料を、連続して安定的に通路８８に供給することができる。よって、当該通路８８において、原料に対し、途切れること無く連続的に伸長作用を付与することができる。
【０１４６】
通路本体９３を通過した原料は、図１８に実線の矢印で示すように、出口９２から流出する。これにより、当該原料は、障壁部８２に対しスクリュ本体３７の先端の側で隣り合う他の搬送部８１の外周面上に連続的に帰還する。帰還した原料は、他の搬送部８１のフライト８４によってスクリュ本体３７の先端の方向に連続的に搬送され、この搬送の過程で再びせん断作用を受ける。せん断作用を受けた原料は、入口９１から通路本体９３に連続的に流入するとともに、当該通路本体９３を流通する過程で再び伸長作用を受ける。
【０１４７】
本実施形態では、複数の搬送部８１および複数の障壁部８２がスクリュ本体３７の軸方向に交互に並んでいるとともに、複数の通路８８がスクリュ本体３７の軸方向に間隔を存して並んでいる。このため、供給口３４からスクリュ本体３７に投入された原料は、図１７および図１８に矢印で示すように、せん断作用および伸長作用を交互に繰り返し受けながらスクリュ本体３７の基端から先端の方向に連続的に搬送される。よって、原料の混練の度合いが強化され、原料の高分子成分の分散化が促進される。
【０１４８】
そして、スクリュ本体３７の先端に達した原料は、十分に混練された混練物となって、吐出口３６ａから第３の押出機４に連続的に供給され、当該混練物に含まれるガス状物質やその他の揮発成分が混練物から連続的に除去される。
【０１４９】
以上、第３の実施形態によれば、見かけ上の連続生産では無く、混練物の完全連続生産が可能となる。すなわち、第１の押出機２で予備的に混練された樹脂が途切れることなく第２の押出機３に供給され続けるので、第１の押出機２の内部で樹脂の流れが一時的に滞ることはない。このため、混練された樹脂が第１の押出機２の内部に滞ることで生じる樹脂の温度変化、粘度変化あるいは相変化を防止することができる。この結果、常に品質が均一の原料を、第１の押出機２から第２の押出機３に供給することができる。
【０１５０】
さらに、第３の実施形態によれば、原料に対するせん断作用領域および伸長作用領域の軸方向の長さを個々に設定することができる。このため、原料を混練するのに最適なせん断作用および伸長作用の付与回数および付与時間を設定することができる。
【０１５１】
さらに、第３の実施形態によれば、原料に伸長作用を付与する通路８８は、スクリュ本体３７の回転中心となる軸線Ｏ１に対し偏心した位置でスクリュ本体３７の軸方向に延びているので、通路８８は、軸線Ｏ１の回りを公転する。言い換えると、通路８８を規定する筒状の壁面８９は、軸線Ｏ１を中心に自転することなく軸線Ｏ１の回りを公転する。
【０１５２】
このため、原料が通路８８を通過する際に、原料が通路８８の内部で活発に攪拌されることはない。よって、通路８８を通過する原料がせん断作用を受け難くなり、通路８８を通過して搬送部８１の外周面に帰還する原料が受けるのは主に伸長作用となる。したがって、第３の実施形態のスクリュ２１においても、原料にせん断作用を付与する箇所および原料に伸長作用を付与する箇所を明確に定めることができる。
【０１５３】
ここで、上記した完全連続生産にて、せん断作用と伸長作用を交互に付与して原料を混練した場合について、その混練物に対する高分散確認試験の結果について述べる。  
試験に際し、スクリュ有効長（Ｌ／Ｄ）５０に対する混練部１２の有効長（Ｌ／Ｄ）を７.９に設定した第１の押出機２にポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、および、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）の二種類の材料を供給し、予備的に混練することで溶融状態の材料を生成した。そして、その溶融状態の材料を、第２の押出機３の原料として、第１の押出機２から第２の押出機３に連続的に供給した。
【０１５４】
当該試験において、スクリュ２１を、上記したせん断・伸長動作が８回繰り返されるように構成する。そして、スクリュ２１の仕様を次のように設定する。すなわち、スクリュ径を３６ｍｍ、スクリュ有効長（Ｌ／Ｄ）を１６.７、スクリュ回転数を２３００ｒｐｍ、原料供給量を１０.０ｋｇ／ｈ、バレル設定温度を２４０℃にそれぞれ設定する。  
かかる試験によれば、目的とした透明な混練物を連続して得ることができた。
【０１５５】
［第４の実施形態］
図１９ないし図２７は、第４の実施形態を開示している。第４の実施形態は、スクリュ本体３７に関する事項が第１の実施形態と相違している。それ以外のスクリュ２１の構成は、基本的に第１の実施形態と同様である。そのため、第４の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【０１５６】
図１９ないし図２１に示すように、スクリュ本体３７を構成する複数の円筒状の筒体３９は、第１の実施形態と同様に、第１のカラー４４と第２のカラー５１との間で第２の軸部４１の軸方向に締め付けられ、隣り合う筒体３９の端面が隙間なく密着されている。
【０１５７】
このとき、全ての筒体３９が第２の軸部４１上で同軸状に結合されているとともに、当該各筒体３９と回転軸３８とが一体的に組み立てられた状態となる。これにより、各筒体３９を回転軸３８とともに軸線Ｏ１を中心に回転させること、すなわち、スクリュ本体３７を軸線Ｏ１を中心に回転させることが可能となる。
【０１５８】
かかる状態において、各筒体３９は、スクリュ本体３７の外径Ｄ１（図２２参照）を規定する構成要素となる。すなわち、第２の軸部４１に沿って同軸状に結合された各筒体３９は、その外径Ｄ１が互いに同一に設定されている。スクリュ本体３７（各筒体３９）の外径Ｄ１は、回転軸３８の回転中心である軸線Ｏ１を通って規定される直径である。
【０１５９】
これにより、スクリュ本体３７（各筒体３９）の外径Ｄ１が一定値であるセグメント式のスクリュ２１が構成される。セグメント式のスクリュ２１は、回転軸３８（すなわち、第２の軸部４１）に沿って、複数のスクリュエレメントを、自由な順番および組み合わせで保持させることができる。スクリュエレメントとしては、例えば、少なくとも後述するフライト１０５,１０７,１１０,１１１,１１２の一部が形成された筒体３９を、１つのスクリュエレメントとして規定することができる。
【０１６０】
このように、スクリュ２１をセグメント化することで、例えば、当該スクリュ２１の仕様の変更や調整、あるいは、保守やメンテナンスについて、その利便性を格段に向上させることができる。
【０１６１】
さらに、セグメント式のスクリュ２１は、バレル２０のシリンダ部３３に同軸状に収容されている。具体的には、複数のスクリュエレメントが回転軸３８（第２の軸部４１）に沿って保持されたスクリュ本体３７が、シリンダ部３３に回転可能に収容されている。この状態において、回転軸３８の第１の軸部４０（継手部４２、ストッパ部４３）は、バレル２０の一端部からバレル２０の外に突出されている。
【０１６２】
さらに、この状態において、スクリュ本体３７の周方向に沿う外周面と、シリンダ部３３の内周面との間には、原料を搬送するための搬送路５３が形成されている。搬送路５３は、シリンダ部３３の径方向に沿う断面形状が円環形であり、シリンダ部３３の軸方向に延びている。
【０１６３】
図１９ないし図２１に示すように、スクリュ本体３７は、原料を搬送するための複数の搬送部１０１と、原料の流動を制限するための複数の障壁部１０２と、原料を一時的に循環させる複数の循環部１０３と、を有している。すなわち、バレル２０の一端部に対応するスクリュ本体３７の基端に複数の搬送部１０１が配置され、バレル２０の他端部に対応するスクリュ本体３７の先端に複数の搬送部１０１が配置されている。さらに、これら搬送部１０１の間において、スクリュ本体３７の基端から先端に向かって、循環部１０３と障壁部１０２とが軸方向に交互に並べて配置されている。  
なお、バレル２０の供給口３４は、スクリュ本体３７の基端の側に配置された搬送部１０１に向けて開口している。
【０１６４】
各搬送部１０１は、螺旋状に捩じれたフライト１０５を有している。フライト１０５は、筒体３９の周方向に沿う外周面から搬送路５３に向けて張り出している。フライト１０５は、スクリュ本体３７の基端から見てスクリュ２１が逆時計回りに左回転した時に、当該スクリュ本体３７の基端から先端に向けて原料を搬送するように捩じれている。すなわち、フライト１０５は、当該フライト１０５の捩じれ方向が右ねじと同じように右に捩じれている。
【０１６５】
各障壁部１０２は、螺旋状に捩じれたフライト１０７を有している。フライト１０７は、筒体３９の周方向に沿う外周面から搬送路５３に向けて張り出している。フライト１０７は、スクリュ本体３７の基端から見てスクリュ２１が逆時計回りに左回転した時に、スクリュ本体３７の先端から基端に向けて原料を搬送するように捩じれている。すなわち、フライト１０７は、当該フライト１０７の捩じれ方向が左ねじと同じように左に捩じれている。
【０１６６】
循環部１０３は、障壁部１０２に対して、回転軸３８の基端の側から隣接している。各循環部１０３は、螺旋状に捩じれた第１ないし第３のフライト１１０,１１１,１１２を有している。第１ないし第３のフライト１１０,１１１,１１２は、それぞれ、筒体３９の周方向に沿う外周面から搬送路５３に向けて張り出している。
【０１６７】
第１ないし第３のフライト１１０,１１１,１１２は、スクリュ本体３７の軸方向に沿って互いに隣接して配置されている。スクリュ本体３７の基端から見てスクリュ２１が逆時計回りに左回転した時に、スクリュ本体３７の基端から先端に向けて原料を搬送するように捩じれている。すなわち、第１ないし第３のフライト１１０,１１１,１１２は、当該第１ないし第３のフライトの捩じれ方向が右ねじと同じように右に捩じれている。
【０１６８】
この場合、各障壁部１０２のフライト１０７の捩じれピッチは、搬送部１０１のフライト１０５および循環部１０３のフライト１１０,１１１,１１２の捩じれピッチと同じか、それよりも小さく設定されている。さらに、第２のフライト１１１の捩じれピッチは、第１および第３のフライト１１０,１１２の捩じれピッチよりも小さく設定されている。さらに、フライト１０５,１０７,１１０,１１１,１１２の頂部とバレル２０のシリンダ部３３の内周面との間には、僅かなクリアランスが確保されている。
【０１６９】
さらに、第１ないし第３のフライト１１０，１１１，１１２において、第３のフライト１１２は搬送方向の上流側に配置され、第１のフライト１１０は搬送方向の下流側に配置されている。第２のフライト１１１は、第３のフライト１１２と第１のフライト１１０との間に配置されている。
【０１７０】
本実施形態において、各障壁部１０２は、当該各障壁部１０２を越えて原料が流動できるように設計されている。具体的には、各障壁部１０２は、スクリュ２１をバレル２０のシリンダ部３３に回転可能に挿通させた状態において、当該各障壁部１０２とシリンダ部３３との間を原料が通過できるように設計されている。この場合、各障壁部１０２の外径部（フライト１０７の頂部）と、シリンダ部３３の内周面とのクリアランスは、０.１ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下の範囲に設定することが好ましい。より好ましくは、当該クリアランスを０.１ｍｍ以上かつ１.５ｍｍ以下の範囲に設定する。
【０１７１】
ここで、スクリュ本体３７の軸方向に沿う搬送部１０１の長さは、例えば、原料の種類、原料の混練度合い、単位時間当たりの混練物の生産量などに応じて適宜設定される。搬送部１０１とは、少なくとも筒体３９の外周面にフライト１０５が形成された領域のことであるが、フライト１０５の始点と終点との間の領域に特定されるものではない。
【０１７２】
すなわち、筒体３９の外周面のうちフライト１０５から外れた領域も搬送部１０１とみなされることがある。例えば、フライト１０１を有する筒体３９と隣り合う位置に円筒状のスペーサあるいは円筒状のカラーが配置された場合、当該スペーサやカラーも搬送部１０１に含まれることがあり得る。
【０１７３】
さらに、スクリュ本体３７の軸方向に沿う障壁部１０２の長さは、例えば、原料の種類、原料の混練度合い、単位時間当たりの混練物の生産量等に応じて適宜設定される。本実施形態に係る障壁部１０２は、搬送部１０１により送られる原料の流動を堰き止めつつ、その一部の原料が当該障壁部１０２を越えて流動できるように機能する。
【０１７４】
さらに、上記したスクリュ２１において、各フライト１０５,１０７,１１０,１１１,１１２は、互いに同一の外径Ｄ１を有する複数の筒体３９の外周面から搬送路５３に向けて張り出している。このため、各筒体３９の周方向に沿う外周面は、当該スクリュ２１の谷径を規定する。スクリュ２１の谷径は、スクリュ２１の全長に亘って一定値に保たれている。
【０１７５】
図１９ないし図２１に示すように、スクリュ本体３７は、スクリュ本体３７の軸方向に延びる複数の通路１１５を有している。通路１１５は、それぞれの循環部１０３の筒体３９に形成されている。この場合、通路１１５は、スクリュ本体３７の軸方向に沿う同一の直線上において、所定の間隔（例えば、等間隔に）で一列に並んでいる。
【０１７６】
さらに、通路１１５は、筒体３９の内部において、回転軸３８の軸線Ｏ１から偏心した位置に設けられている。言い換えると、通路１１５は、軸線Ｏ１から外れており、スクリュ本体３７が回転した時に、軸線Ｏ１の回りを公転するようになっている。
【０１７７】
図２２に示すように、通路１１５は、例えば円形の断面形状を有する孔である。当該孔の内径は、例えば、１ｍｍ以上かつ６ｍｍ未満、好ましくは、１ｍｍ以上かつ５ｍｍ未満に設定されている。さらに、循環部１０３の筒体３９は、孔を規定する筒状の壁面１１６を有している。すなわち、通路１１５は、中空の空間のみから成る孔であって、壁面１１６は、中空の通路１１５を周方向に連続して取り囲んでいる。これにより、通路１１５は、原料の流通のみを許容する中空の空間として構成されている。換言すると、通路１１５の内部には、スクリュ本体３７を構成する他の要素は一切存在しない。さらに、壁面１１６は、スクリュ本体３７が回転した時に、軸線Ｏ１を中心に自転することなく軸線Ｏ１の回りを公転する。
【０１７８】
図１９、図２０、図２７に示すように、各通路１１５は、入口１１７、出口１１８、入口１１７と出口１１８との間を連通する通路本体１１９を有している。入口１１７および出口１１８は、循環部１０３を構成する筒体３９の外周面に開口されている。図面には、通路１１５の一例が示されている。当該通路１１５において、通路本体１１９は、第１のフライト１１０が形成された筒体３９に設けられ、入口１１７および出口１１８は、当該筒体３９の外周面に開口されている。入口１１７および出口１１８の開口位置は、当該筒体３９の外周面の範囲内で自由に設定することができる。
【０１７９】
通路本体１１９は、スクリュ本体３７の軸方向に沿って、途中で分岐することなく、一直線状に延びている。一例として図面には、通路本体１１９が軸線Ｏ１と平行に延びている状態が示されている。通路本体１１９の両側は、軸方向に閉塞されている。
【０１８０】
入口１１７は、通路本体１１９の一方側、すなわち、スクリュ本体３７の先端寄りの部分に設けられている。この場合、入口１１７は、通路本体１１９の一方側の端面からスクリュ本体３７の外周面に開口させるようにしてもよいし、あるいは、通路本体１１９の一方側の端面寄りの部分、すなわち端面の手前の部分からスクリュ本体３７の外周面に開口させるようにしてもよい。なお、入口１１７の開口方向は、軸線Ｏ１に直交する方向に限らず、軸線Ｏ１を交差する方向でもよい。この場合、通路本体１１９の一方側から複数方向に開口し、これにより、複数の入口１１７を設けるようにしてもよい。
【０１８１】
出口１１８は、通路本体１１９の他方側（一方側とは反対側）、すなわち、スクリュ本体３７の基端寄りの部分に設けられている。この場合、出口１１８は、通路本体１１９の他方側の端面からスクリュ本体３７の外周面に開口させるようにしてもよいし、あるいは、通路本体１１９の他方側の端面寄りの部分、すなわち端面の手前の部分からスクリュ本体３７の外周面に開口させるようにしてもよい。なお、出口１１８の開口方向は、軸線Ｏ１に直交する方向に限らず、軸線Ｏ１を交差する方向でもよい。この場合、通路本体１１９の一方側から複数方向に開口し、これにより、複数の出口１１８を設けるようにしてもよい。
【０１８２】
これら入口１１７と出口１１８との間を結ぶ通路本体１１９は、それぞれの循環部１０３において、第１のフライト１１０が形成された筒体３９に亘る長さを有している。この場合、通路本体１１９の口径は、入口１１７および出口１１８の口径よりも小さく設定してもよいし、同一の口径に設定してもよい。いずれの場合でも、当該通路本体１１９の口径によって規定される通路断面積は、上記した円環形の搬送路５３の径方向に沿う円環断面積よりも遥かに小さく設定されている。
【０１８３】
本実施形態において、フライト１０５,１０７,１１０,１１１,１１２が形成された複数の筒体３９を回転軸３８から取り外してスクリュ２１を分解した際に、少なくともフライト１０５,１０７,１１０,１１１,１１２の一部が形成された筒体３９は、上記したスクリュエレメントと言い換えることができる。
【０１８４】
そうすると、スクリュ２１のスクリュ本体３７は、回転軸３８の外周上にスクリュエレメントとしての複数の筒体３９を順次配置することで構成することができる。このため、例えば原料の混練度合いに応じて搬送部１０１および障壁部１０２の交換や組み換えが可能であるとともに、交換・組み換え時の作業を容易に行なうことが可能となる。
【０１８５】
さらに、複数の筒体３９を第２の軸部４１の軸方向に締め付けて隣り合う筒体３９の端面を互いに密着させることで、通路１１５の通路本体１１９が形成され、当該通路本体１１９を介して通路１１５の入口１１７から出口１１８までが一体的に連通される。このため、スクリュ本体３７に通路１１５を形成するに当たっては、スクリュ本体３７の全長に比べて長さが大幅に短い個々の筒体３９に加工を施せばよい。よって、通路１１５を形成する際の作業性および取扱いが容易となる。
【０１８６】
なお、図２４に示すように、第１のフライト１１０が形成された筒体３９は、通路１１５の通路本体１１９を分断するように２分割されている。一方の筒体３９ｔにおいて、分割面３９ａから軸方向に穿孔された横穴が出口１１８に連通している。他方の筒体３９ｐにおいて、分割面３９ｂから軸方向に穿孔された横穴が入口１１７に連通している。かかる構成において、分割面３９ａ,３９ｂ同士を当接させることで、両端が筒体３９の外周面に開口された一連の通路１１５が構成されている。
【０１８７】
なお、他の通路１１５としては、例えば図２５に示すように、第１のフライト１１０の筒体３９を軸方向に貫通して形成してもよい。この場合、通路１１５の入口１１７および出口１１８は、筒体３９の軸方向の両端面を一部凹状に切り欠いた入口溝１２０および出口溝１２１の内面に開口されている。かかる構成によれば、筒体３９を分割しなくても、当該筒体３９に横穴を貫通させるだけで、一連の通路１１５を構成することができる。
【０１８８】
このような構成の連続式高せん断加工装置１によると、第１の押出機２は、複数の樹脂を予備的に混練する。この混練により溶融された樹脂は、流動性を有する原料となって、当該第１の押出機２から第２の押出機３の供給口３４を介して、搬送路５３に連続的に供給される。
【０１８９】
第２の押出機３に供給された原料は、図２６に矢印Ｄで示すように、スクリュ本体３７の基端の側に位置された搬送部１０１の外周面に投入される。このとき、スクリュ本体３７の基端から見てスクリュ２１が逆時計回りに左回転すると、搬送部１０１のフライト１０５は、当該原料を、図２６の実線の矢印で示すように、スクリュ本体３７の先端に向けて連続的に搬送する。
【０１９０】
この後、循環部１０３に到達した原料は、当該循環部１０３の第１ないし第３のフライト１１０,１１１,１１２によって、図２６および図２７に実線の矢印で示すように、さらにスクリュ本体３７の先端の方向に連続的に搬送される。
【０１９１】
この間、搬送路５３に沿って旋回するフライト１０５,１１０,１１１,１１２とシリンダ部３３の内周面との間の速度差によって生じるせん断作用が原料に付与されるとともに、フライト１０５,１１０,１１１,１１２の微妙なねじれ具合により原料が攪拌される。この結果、原料が本格的に混練され、原料の高分子成分の分散化が進行する。
【０１９２】
せん断作用を受けた原料は、搬送路５３に沿って循環部１０３と障壁部１０２との間の境界に達する。言い換えると、当該原料は、搬送方向の下流側に配置された第１のフライト１１０によって、循環部１０３と障壁部１０２との間の境界に送り込まれる。一方、障壁部１０２のフライト１０７は、スクリュ２１が左回転した時に、原料をスクリュ本体３７の先端から基端に向けて搬送する。
【０１９３】
この結果、第１のフライト１１０によって送り込まれた原料は、フライト１０７によって堰き止められる。言い換えると、障壁部１０２のフライト１０７は、スクリュ２１が左回転した時に、第１のフライト１１０によって送り込まれた原料の流動を制限する。
【０１９４】
このとき、循環部１０３と障壁部１０２との間の境界で原料の圧力が高まる。具体的に説明すると、図２７には、搬送路５３のうち通路１１５に対応した箇所の原料の充満率がグラデーションで表している。すなわち、当該搬送路５３において、色調が濃くなる程に原料の充満率が高くなっている。図２７から明らかなように、通路１１５に対応した搬送路５３において、障壁部１０２に近づくに従い原料の充満率が高まっており、障壁部１０２の直前で、原料の充満率が１００％となっている。
【０１９５】
このため、障壁部１０２の直前で、原料の充満率が１００％となる原料溜まりＲが形成される。原料溜まりＲでは、原料の流動が堰き止められたことで、当該原料の圧力が上昇している。圧力が上昇した原料は、図２６および図２７に破線の矢印で示すように、入口１１７から通路本体１１９に連続的に流入し、当該通路本体１１９内を、スクリュ本体３７の先端から基端に向けて連続的に流通する。このとき、通路本体１１９内での原料の流れ方向は、フライト１０５,１１０,１１１,１１２によって送られる原料の流れ方向に対し逆向きとなる。
【０１９６】
上記したように、通路本体１１９の口径によって規定される通路断面積は、シリンダ部３３の径方向に沿う搬送路５３の円環断面積よりも遥かに小さい。別の捉え方をすると、通路本体１１９の口径に基づく広がり領域は、円環形状の搬送路５３の広がり領域よりも遥かに小さい。このため、入口１１７から通路本体１１９に流入する際に、原料が急激に絞られることで、当該原料に伸長作用が付与される。
【０１９７】
さらに、通路断面積が円環断面積よりも十分に小さいため、原料溜まりＲに溜まった原料が消滅することはない。すなわち、原料溜まりＲに溜まった原料は、その一部が連続的に入口１１７に流入する。この間、新たな原料が、第１のフライト１１０によって、障壁部１０２に向けて送り込まれる。この結果、原料溜まりＲにおける障壁部１０２の直前の充満率は、常に１００％に維持される。このとき、第１のフライト１１０による原料の搬送量に多少の変動が生じたとしても、その変動状態が、原料溜まりＲに残存した原料で吸収される。これにより、原料を、連続して安定的に通路１１５に供給することができる。よって、当該通路１１５において、原料に対し、途切れること無く連続的に伸長作用を付与することができる。
【０１９８】
通路本体１１９を通過した原料は、図２７に実線の矢印で示すように、出口１１８から流出する。これにより、当該原料は、循環部１０３の外周面上に連続的に帰還する。帰還した原料は、第１のフライト１１０によってスクリュ本体３７の先端の側で隣り合う障壁部１０２に向けて連続的に搬送され、この搬送の過程で再びせん断作用を受ける。
【０１９９】
この場合、第２のフライト１１１の捩じれピッチを、第１のフライト１１０の捩じれピッチよりも小さく設定することで、第２のフライト１１１が形成された部分に逆流防止機能を持たせることができる。これにより、出口１１８から循環部１０３に帰還された原料を、逆流させること無く障壁部１０２に向けて搬送することができる。
【０２００】
本実施形態では、障壁部１０２に向けて搬送された原料の一部は、再び入口１１７から通路１１５に連続的に導かれ、循環部１０３の箇所で一時的に循環を繰り返す。障壁部１０２に向けて搬送された残りの原料は、障壁部１０２のフライト１０７の頂部とシリンダ部３３の内周面との間のクリアランスを通過して隣り合う循環部１０３に連続的に流入する。
【０２０１】
複数の障壁部１０２および複数の循環部１０３は、スクリュ本体３７の軸方向に沿って交互に並んでいるとともに、循環部１０３の第１のフライト１１０に対応した位置に設けられた通路１１５が、スクリュ本体３７の軸方向に間隔を存して並んでいる。このため、供給口３４からスクリュ本体３７に供給された原料は、せん断作用および伸長作用を交互に繰り返し受けながらスクリュ本体３７の基端から先端の方向に連続的に搬送される。よって、原料の混練の度合いが強化され、原料の高分子成分の分散化が促進される。
【０２０２】
そして、スクリュ本体３７の先端に達した原料は、十分に混練された混練物となって、吐出口３６ａから第３の押出機４に連続的に供給され、当該混練物に含まれるガス状物質やその他の揮発成分が混練物から連続的に除去される。
【０２０３】
以上、第４の実施形態によれば、見かけ上の連続生産では無く、混練物の完全連続生産が可能となる。すなわち、第１の押出機２で予備的に混練された樹脂が途切れることなく第２の押出機３に供給され続けるので、第１の押出機２の内部で樹脂の流れが一時的に滞ることはない。このため、混練された樹脂が第１の押出機２の内部に滞ることで生じる樹脂の温度変化、粘度変化あるいは相変化を防止することができる。この結果、常に品質が均一の原料を、第１の押出機２から第２の押出機３に供給することができる。
【０２０４】
さらに、第４の実施形態によれば、通路１１５が形成された循環部１０３によって、原料に対して、せん断作用と伸長作用とを交互に数回付与することができる。この場合、循環部１０３を軸方向に沿って複数配置することで、原料に対するせん断作用と伸長作用の付与回数をさらに増加させることができる。
【０２０５】
さらに、第４の実施形態によれば、原料に伸長作用を付与する通路１１５は、スクリュ本体３７の回転中心となる軸線Ｏ１から偏心した位置で、スクリュ本体３７の軸方向に延びている。よって、通路１１５は、軸線Ｏ１の回りを公転する。言い換えると、通路１１５を規定する筒状の壁面１１６は、軸線Ｏ１を中心に自転することなく軸線Ｏ１の回りを公転する。
【０２０６】
このため、原料が通路１１５を通過する際に、原料が通路１１５の内部で活発に攪拌されることはない。これにより、通路１１５を通過する原料がせん断作用を受け難くなり、通路１１５を通過して循環部１０３の外周面に帰還する原料が受けるのは、主に伸長作用となる。したがって、第４の実施形態のスクリュ２１においても、原料にせん断作用を付与する箇所および原料に伸長作用を付与する箇所を明確に定めることができる。
【０２０７】
ここで、上記した完全連続生産にて、せん断作用と伸長作用を交互に付与して原料を混練した場合について、その混練物に対する高分散確認試験の結果について述べる。  
試験に際し、スクリュ有効長（Ｌ／Ｄ）５０に対する混練部１２の有効長（Ｌ／Ｄ）を７.９に設定した第１の押出機２にポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、および、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）の二種類の材料を供給し、予備的に混練することで溶融状態の材料を生成した。そして、その溶融状態の材料を、第２の押出機３の原料として、第１の押出機２から第２の押出機３に連続的に供給した。
【０２０８】
当該試験において、スクリュ２１を、上記した循環部１０３を軸方向に沿って３か所配置させるとともに、各通路１１５に原料を通過させるように構成する。そして、スクリュ２１の仕様を次のように設定する。すなわち、スクリュ径を３６ｍｍ、スクリュ有効長（Ｌ／Ｄ）を１６.７、スクリュ回転数を２５００ｒｐｍ、原料供給量を１０.０ｋｇ／ｈ、バレル設定温度を２４０℃にそれぞれ設定する。  
かかる試験によれば、目的とした透明な混練物を連続して得ることができた。
【０２０９】
[第５の実施形態]
図２８は、第５の実施形態を開示している。上記した第１の実施形態では、第１の押出機（処理機）２を、二軸混練機として構成した場合について説明したが、これに代えて、第５の実施形態では、第１の押出機２を、単軸押出機として構成した場合を想定する。
【０２１０】
図２８に示すように、第５の実施形態に係る第１の押出機２において、バレル６は、単軸のスクリュ７を回転可能に収容するシリンダ部８を備えている。バレル６には、上記した第１の実施形態と同様に、例えばペレット化された材料をシリンダ部８内に供給可能な供給口９と、当該樹脂を溶融するためのヒータ（図示しない）と、溶融された樹脂を吐出可能な吐出口６ａとが設けられている。
【０２１１】
スクリュ７は、軸線Ｏ２を中心に回転可能であって、その外周面には、螺旋状に捩じれたフライト１２２が形成されている。フライト１２２は、供給口９から供給された樹脂を吐出口６ａに向けて連続的に搬送するように構成されている。このため、フライト１２２は、供給口９の側から見た場合のスクリュ７の回転方向とは逆方向に捩じれている。図面には一例として、スクリュ７を左回転させて樹脂を搬送する場合のフライト１２２が示されている。この場合、フライト１２２の捩じれ方向は、右ねじと同じように、時計回りに設定されている。
【０２１２】
さらに、スクリュ７の外周面には、供給口９の側から吐出口６ａに向かって順に、供給部Ｐ１、圧縮部Ｐ２、搬送部Ｐ３、が連続的に構成されている。供給部Ｐ１は、円柱形状を有し、その外周面７−Ｐ１とシリンダ部８との隙間は、広く設定されている。搬送部Ｐ３は、円柱形状を有し、その外周面７−Ｐ３とシリンダ部８との隙間は、狭く設定されている。言い換えると、搬送部Ｐ３において、外周面７−Ｐ３とシリンダ部８との隙間を狭めることで、フライト１２２の高さが低く設定されている。これにより、吐出口６ａにおける吐出安定性の向上が図られている。圧縮部Ｐ２は、供給部Ｐ１から搬送部Ｐ３に向かって末広がり形状を有し、その外周面７−Ｐ２とシリンダ部８との隙間は、供給部Ｐ１から搬送部Ｐ３に向かって連続的に狭くなるように設定されている。
【０２１３】
ここで、スクリュ７を左回転させた状態において、供給口９からシリンダ部８に供給されたペレット状の樹脂は、フライト１２２によって、供給部Ｐ１から圧縮部Ｐ２、搬送部Ｐ３の順に搬送された後、吐出口６ａから吐出される。供給部Ｐ１において、樹脂は、その温度が低く固体の状態である。圧縮部Ｐ２において、樹脂は、主に、ヒータにより加熱されつつ、連続的に狭くなった隙間からの圧縮を受ける。搬送部Ｐ３において、樹脂は、溶融されて混合された原料を構成する。そして、バレル６の吐出口６ａから吐出した原料は、図１に矢印Ａで示すように、第２の押出機３に連続的に供給される。
【０２１４】
以上、第５の実施形態によれば、第１の押出機２を単軸押出機とした場合でも、上記した第１の実施形態に係る二軸混練機の場合と同様に、第２の押出機３による混練処理に最適な粘度の原料を生成することができる。これにより、第２の押出機３の負担を軽減することができる。
【０２１５】
例えば、既に予備的な混練がされた材料、すなわち、樹脂にフィラー（添加物）が練り込まれてペレット化された材料に対して、せん断作用と伸長作用とを交互に付与する場合を想定すると、単軸押出機を用いることで、添加物の物性劣化や繊維の切断を発生させること無く、当該材料を混練することができる。
【０２１６】
また、原料に添加剤を添加する場合、当該添加剤を第１の押出機２または第２の押出機３に投入すると、第２の押出機３での高速回転により、添加剤の物性劣化や分解が生じる可能性がある。この場合、第３の押出機４を二軸押出機とすることにより、脱気のみならず、添加剤の原料への練り込み（混練）も可能となる。
【０２１７】
[第６の実施形態]
図２９は、第６の実施形態を開示している。第６の実施形態は、原料に伸長作用を付与するための構成が第１の実施形態と相違している。それ以外のスクリュ２１の構成は、第１の実施形態と同様である。
【０２１８】
図２９に示すように、筒体３９の内周面に一対の溝１３１ａ，１３１ｂが形成されている。溝１３１ａ，１３１ｂは、スクリュ本体３７の軸方向に延びるとともに、スクリュ本体３７の径方向に互いに離れている。さらに、溝１３１ａ，１３１ｂは、筒体３９の内周面に開口されている。
【０２１９】
溝１３１ａ，１３１ｂの開口端は、筒体３９を回転軸３８の第２の軸部４１の上に挿入した時に、第２の軸部４１の外周面によって閉塞されている。そのため、溝１３１ａ，１３１ｂは、第２の軸部４１の外周面と協働して原料に伸長作用を付与する通路１３２を規定している。本実施形態では、通路１３２は回転軸３８と筒体３９との間の境界部分に位置されている。
【０２２０】
第６の実施形態によると、通路１３２は、スクリュ本体３７の内部で回転軸３８の軸線Ｏ１に対し偏心した位置に設けられている。したがって、前記第１の実施形態と同様に、通路１３２は、軸線Ｏ１から外れており、スクリュ本体３７が回転した時に、軸線Ｏ１の回りを公転するようになっている。
【０２２１】
第６の実施形態では、筒体３９を回転軸３８の第２の軸部４１の上に挿入した時に、スクリュ本体３７の内部に通路１３２が形成される。通路１３２を規定する溝１３１ａ，１３１ｂは、筒体３９の内周面に開口されているので、溝１３１ａ，１３１ｂを形成する作業を容易に行なうことができる。
【０２２２】
したがって、例えば通路１３２の断面形状を変更する必要が生じた際にも容易に対応することが可能となる。
【０２２３】
[第７の実施形態]
図３０は、第７の実施形態を開示している。第７の実施形態は、原料に伸長作用を付与するための構成が第６の実施形態と相違している。それ以外のスクリュ２１の構成は、第６の実施形態と同様である。
【０２２４】
図３０に示すように、回転軸３８の第２の軸部４１の外周面に一対の溝１４１ａ，１４１ｂが形成されている。溝１４１ａ，１４１ｂは、第２の軸部４１の軸方向に延びるとともに、第２の軸部４１の径方向に互いに離れている。さらに、溝１４１ａ，１４１ｂは、第２の軸部４１の外周面に開口されている。
【０２２５】
溝１４１ａ，１４１ｂの開口端は、筒体３９を回転軸３８の第２の軸部４１の上に挿入した時に、筒体３９の内周面によって閉塞されている。そのため、溝１４１ａ，１４１ｂは、筒体３９の内周面と協働して原料に伸長作用を付与する通路１４２を規定している。本実施形態では、通路１４２は回転軸３８と筒体３９との間の境界部分に位置されている。
【０２２６】
第７の実施形態によると、通路１４２は、スクリュ本体３７の内部で回転軸３８の軸線Ｏ１に対し偏心した位置に設けられている。したがって、前記第６の実施形態と同様に、通路１４２は、軸線Ｏ１から外れており、スクリュ本体３７が回転した時に、軸線Ｏ１の回りを公転するようになっている。
【０２２７】
第７の実施形態では、筒体３９を回転軸３８の第２の軸部４１の上に挿入した時に、スクリュ本体３７の内部に通路１４２が形成される。通路１４２を規定する溝１４１ａ，１４１ｂは、回転軸３８の外周面に開口されているので、溝１４１ａ，１４１ｂを形成する作業を容易に行なうことができる。
【０２２８】
したがって、例えば通路１４２の断面形状を変更する必要が生じた際にも容易に対応することが可能となる。
【０２２９】
[第８の実施形態]
図３１は、第８の実施形態を開示している。第８の実施形態は、原料に伸長作用を付与するための構成が第１の実施形態と相違している。それ以外のスクリュ２１の構成は、第１の実施形態と同様である。
【０２３０】
図３１に示すように、第２の軸部４１の外周面から突出されたキー４５ａ，４５ｂの先端面に凹所１５１ａ，１５１ｂが形成されている。凹所１５１ａ，１５１ｂは、第２の軸部４１の軸方向に沿って延びているとともに、キー４５ａ，４５ｂの先端面に開口されている。凹所１５１ａ，１５１ｂの開口端は、キー４５ａ，４５ｂを筒体３９のキー溝４９ａ，４９ｂに嵌合した時に、キー溝４９ａ，４９ｂの内周面によって閉塞されている。
【０２３１】
そのため、凹所１５１ａ，１５１ｂは、キー溝４９ａ，４９ｂの内周面と協働して原料に伸長作用を付与する通路１５２を規定している。本実施形態では、通路１５２は、キー４５ａ，４５ｂと筒体３９との境界部分に位置されている。
【０２３２】
第８の実施形態によると、通路１５２は、スクリュ本体３７の内部で回転軸３８の軸線Ｏ１に対し偏心した位置に設けられている。したがって、前記第１の実施形態と同様に、通路１５２は軸線Ｏ１から外れており、スクリュ本体３７が回転した時に、軸線Ｏ１の回りを公転するようになっている。
【０２３３】
第８の実施形態では、回転軸３８のキー４５ａ，４５ｂを筒体３９のキー溝４９ａ，４９ｂに嵌合した時に、スクリュ本体３７の内部に通路１５２が形成される。通路１５２を規定する凹所１５１ａ，１５１ｂは、キー４５ａ，４５ｂの先端面に開口されているので、凹所１５１ａ，１５１ｂを形成する作業を容易に行なうことができる。
【０２３４】
したがって、例えば通路１５２の断面形状を変更する必要が生じた際にも容易に対応することが可能となる。
【０２３５】
第８の実施形態において、キー溝４９ａ，４９ｂの内周面に第２の軸部４１の軸方向に延びる他の凹所を設け、当該他の凹所を前記凹所１５１ａ，１５１ｂと合致させることで前記通路１５２を規定するようにしてもよい。
【０２３６】
[第９の実施形態]
図３２は、第９の実施形態を開示している。第９の実施形態は、スクリュ２１の構成および原料に伸長作用を付与するための構成が第１の実施形態と相違している。
【０２３７】
図３２に示すように、スクリュ２１は、ソリッドなスクリュ本体１６１を備えている。スクリュ本体１６１は、真っ直ぐな一本の軸状部材１６２で構成されている。軸状部材１６２は、その中心部を同軸状に貫通する軸線Ｏ１を有するとともに、バレル２０のシリンダ部３３に同軸状に収容されている。
【０２３８】
さらに、軸状部材１６２は、周方向に連続する外周面１６２ａを有し、当該外周面１６２ａがバレル２０のシリンダ部３３の内周面と向かい合っている。軸状部材１６２の外周面１６２ａには、原料を搬送するフライト（図示せず）が形成されている。
【０２３９】
さらに、軸状部材１６２の内部に原料に伸長作用を付与する一対の通路１６４が形成されている。通路１６４は、軸状部材１６２の軸方向に延びているとともに、軸線Ｏ１を間に挟んで互いに平行に配置されている。このため、通路１６４は、スクリュ本体１６１の内部で軸状部材１６２の軸線Ｏ１に対し偏心した位置に設けられている。よって、前記第１の実施形態と同様に、通路１６４は、軸線Ｏ１から外れており、スクリュ本体１６１が回転した時に、軸線Ｏ１の回りを公転するようになっている。
【０２４０】
原料に伸長作用を付与する通路１６４は、スクリュ本体１６１が一本の棒状部材１６２で構成される場合でも、スクリュ本体１６１に形成することができる。このため、スクリュ本体は、回転軸と筒体とを組み合わせた構成に特定されるものではない。
【０２４１】
［その他の実施形態］
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【０２４２】
例えば、原料に伸長作用を付与する通路は、断面形状が円形の孔に限らない。当該通路は、例えば断面形状が楕円形や多角形の孔で構成してもよく、通路の断面形状に特に制約はない。
【０２４３】
加えて、前記した各実施形態では、スクリュ本体を回転軸３８の基端の方向から見た時に、スクリュ２１が逆時計回り方向に左回転する場合を例に掲げて説明したが、本発明はこれに制約されるものではない。例えば、スクリュ２１は、当該スクリュ２１の基端の側から見て時計回り方向に右回転させてもよい。
【０２４４】
この場合、例えば第１の実施形態において、スクリュ２１の搬送部５４が有するフライト５６は、スクリュ本体３７の先端から基端に向けて原料を搬送するように、右ねじと同様に右に捩じれていればよい。同様に、障壁部５５が有するフライト５７は、スクリュ本体３７の基端から先端に向けて原料を搬送するように、左ねじと同様に左に捩じれていればよい。
【０２４５】
さらに、スクリュ本体の障壁部は、螺旋状に捩じれたフライトで構成されることに制約されない。例えば、障壁部は、スクリュ本体の周方向に連続する外周面を有する円環状の大径部で構成してもよい。大径部は、スクリュ本体の軸方向に沿う幅を有するとともに、その外周面に凹みや切欠き等が存在しない滑らかな円環状とすることが望ましい。
【０２４６】
それとともに、第２の押出機３から押し出された混練物に含まれるガス成分を除去する第３の押出機４は、単軸押出機に特定されるものではなく、二軸押出機を用いてもよい。第３の押出機４を二軸押出機として構成する場合、図４に示されたベントスクリュ２３を２本並列させるとともに、双方のフライト２９をその位相が９０°ずれた状態で互いに噛み合わせればよい。２本のスクリュ２３を同方向に回転させることで、混練物の表面更新を促進させることができるため、当該混練物に含まれるガス成分の吸引・除去効率を向上させることができる。なお、ガス成分が吸引・除去された混練物は、ヘッド部２７の吐出口２８から高せん断加工装置１の外に連続的に吐出される。
【０２４７】
本発明に係る連続式高せん断加工装置は、少なくとも原料を予備的に混練する第１の押出機および原料を本格的に混練する第２の押出機を備えていればよく、ガス状物質や揮発成分を除去する第３の押出機は省略してもよい。第３の押出機を省略する場合、第２の押出機の中間部にガス状物質や揮発成分を混練過程にある原料から取り除く少なくとも一つのベント口を設けるとよい。
【０２４８】
さらに、第１の押出機（処理機）２としては、上記した二軸混練機（図２および図３参照）や単軸押出機（図２８参照）に限定されず、例えば、多軸スクリュ押出機、バンバリーミキサ、ニーダ、オープンロールなどの各種の混練機を用いることができる。
【符号の説明】
【０２４９】
２…第１の押出機（処理機）、３…第２の押出機、４…第３の押出機（脱泡機）、
２０…バレル、２１…スクリュ、３４…供給口、３６ａ…吐出口、
３７,１６１…スクリュ本体、５４,８１,１０１…搬送部、
５６,５７,５８,８４,８６,１０５,１０７,１１０,１１１,１１２,１２２…フライト、
６０,８８,１１５,１３２,１４２,１５２,１６４…通路、Ｏ１,Ｏ２…軸線。
【図１】
2015227052.tif 000003
【図２】
2015227052.tif 000004
【図３】
2015227052.tif 000005
【図４】
2015227052.tif 000006
【図５】
2015227052.tif 000007
【図６】
2015227052.tif 000008
【図７】
2015227052.tif 000009
【図８】
2015227052.tif 000010
【図９】
2015227052.tif 000011
【図１０】
2015227052.tif 000012
【図１１】
2015227052.tif 000013
【図１２】
2015227052.tif 000014
【図１３】
2015227052.tif 000015
【図１４】
2015227052.tif 000016
【図１５】
2015227052.tif 000017
【図１６】
2015227052.tif 000018
【図１７】
2015227052.tif 000019
【図１８】
2015227052.tif 000020
【図１９】
2015227052.tif 000021
【図２０】
2015227052.tif 000022
【図２１】
2015227052.tif 000023
【図２２】
2015227052.tif 000024
【図２３】
2015227052.tif 000025
【図２４】
2015227052.tif 000026
【図２５】
2015227052.tif 000027
【図２６】
2015227052.tif 000028
【図２７】
2015227052.tif 000029
【図２８】
2015227052.tif 000030
【図２９】
2015227052.tif 000031
【図３０】
2015227052.tif 000032
【図３１】
2015227052.tif 000033
【図３２】
2015227052.tif 000034