(57)【要約】【課題】本発明は、スクリュ本体の内部の通路を流通する原料がせん断作用を受け難くなり、原料の混練の度合いを精度よく制御できる押出機用スクリュを得ることにある。【解決手段】押出機用スクリュ(21)は、スクリュ本体(37)を備えている。スクリュ本体(37)は、原料の搬送方向に沿う直線状の軸線(O1)を中心に回転する。スクリュ本体(37)の外周面にフライト(56)を有する搬送部(54)が設けられている。フライト(56)は、スクリュ本体(37)の回転時に原料をスクリュ本体(37)の軸方向に搬送するように構成されている。スクリュ本体(37)の内部にフライト(56)により搬送された原料が流入するとともに、流入した原料がスクリュ本体(37)の外周面に向けて流通する通路(60)が設けられている。通路(60)は、スクリュ本体(37)の軸線(O1)を外れた位置に設けられている。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料を混練しつつ搬送する押出機用スクリュであって、
原料の搬送方向に沿う直線状の軸線を有し、当該軸線を中心に回転するスクリュ本体と、
前記スクリュ本体の周方向に沿う外周面に設けられ、前記スクリュ本体の回転時に原料を前記スクリュ本体の軸方向に搬送するフライトを有する搬送部と、
前記スクリュ本体の内部に設けられ、前記フライトにより搬送された原料が流入するとともに、流入した原料が前記スクリュ本体の外周面に向けて流通する通路と、を含み、
前記通路は、前記スクリュ本体の前記軸線を外れた位置に設けられた押出機用スクリュ。
【請求項２】
前記通路は、前記スクリュ本体が回転した時に、前記軸線の回りを公転するように構成された請求項１に記載の押出機用スクリュ。
【請求項３】
前記スクリュ本体は、前記通路を規定する筒状の壁面を有し、当該壁面が前記軸線の回りを公転する請求項１又は請求項２に記載の押出機用スクリュ。
【請求項４】
前記通路は、前記スクリュ本体の前記外周面に開口された入口および出口を有し、前記入口および前記出口は、前記スクリュ本体の軸方向に互いに離れているとともに、前記入口から前記通路に流入した原料が前記出口から前記スクリュ本体の前記外周面に帰還する請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の押出機用スクリュ。
【請求項５】
前記スクリュ本体は、前記フライトによる原料の流動を制限することで原料の圧力を高める障壁部を有し、当該障壁部の直前に前記入口が位置された請求項４に記載の押出機用スクリュ。
【請求項６】
前記通路は、前記入口および前記出口に連通された通路本体を有し、前記通路本体の径が前記入口の径よりも小さい請求項４又は請求項５に記載の押出機用スクリュ。
【請求項７】
原料を混練して連続的に搬送する押出機用スクリュであって、
原料の搬送方向に沿う直線状の軸線を有し、当該軸線を中心に回転するスクリュ本体と、
前記スクリュ本体の周方向に沿う外周面に設けられ、当該スクリュ本体の回転時に原料を前記スクリュ本体の軸方向に搬送するフライトを有する搬送部と、
前記スクリュ本体の内部に設けられ、前記フライトにより搬送された原料が流入するとともに、流入した原料が前記スクリュ本体の外周面に帰還するように流通する複数の通路と、を含み、
前記通路は、前記スクリュ本体の前記軸線から偏心した位置で前記スクリュ本体の軸方向に互いに間隔を存して配列された押出機用スクリュ。
【請求項８】
前記通路が前記スクリュの周方向に互いに間隔を存して配列された請求項７に記載の押出機用スクリュ。
【請求項９】
前記スクリュ本体を冷却する冷媒が流れる冷媒流路をさらに備えた請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の押出機用スクリュ。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載されたスクリュを備え、当該スクリュで原料を混練することにより混練物を生成する押出機であって、
前記スクリュが回転可能に収容されたバレルと、
前記バレルに設けられ、前記スクリュに原料を供給する供給口と、
前記バレルに設けられ、前記混練物が押し出される吐出口と、
を備えた押出機。
【請求項１１】
バレルの内部で回転するスクリュに原料を供給するとともに、当該原料を前記スクリュの外周面に形成されたフライトを用いて前記スクリュの軸方向に連続的に搬送し、
前記スクリュの回転時に、前記スクリュの内部で前記スクリュに追従して公転する通路に前記フライトで搬送される原料を導くとともに、前記通路を通じて原料を前記スクリュの外周面に帰還させるようにした押出方法。
【請求項１２】
前記スクリュに設けた障壁部により原料の流動を制限することで、原料に加わる圧力を高め、当該圧力が高められた原料を前記スクリュの外周面から前記通路に導入するようにした請求項１１に記載の押出方法。
【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加しつつ当該原料を混練する押出機用スクリュに関する。さらに、本発明は、前記押出機用スクリュを用いて混練物を生成する押出機および押出方法に関する。
【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、原料がナノレベルで混練された混練物を生成し得るようにしたバッチ式の高せん断成形装置が開発されている。
【０００４】
特許文献１に開示されたバッチ式の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、螺旋状に捩じれたフライトが形成されている。フライトは、スクリュの基端に供給された原料をスクリュの先端に向けて搬送する。フライトによって搬送された原料は、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充填される。
【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基端の外周面に開口されている。
【０００７】
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基端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、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。
【０００９】
この結果、原料は、せん断流動および伸長流動を伴った状態でシリンダの内部の密閉された空間を循環する。この原料の循環に要する時間に応じ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】
【００１０】
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ２０１０／０６１８７２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に開示された高せん断成形装置では、隙間に充填された原料が流入する孔がスクリュの軸線上に位置されている。このような構成によると、孔を規定するスクリュの内壁面がスクリュの回転に追従して回転するので、原料が孔を通過する際に孔の周方向に攪拌されてしまう。
【００１２】
この結果、孔を通過する原料は、伸長作用ばかりでなく孔の周方向への攪拌に伴うせん断作用を受けることになり、原料の混練状態を普遍的に表現することが困難となる。したがって、原料の混練の条件を最適化する上で改善の余地が残されている。
【００１３】
本発明の目的は、スクリュ本体の内部の通路を流通する原料がせん断作用を受け難くなり、原料の混練の度合いを精度よく制御できる押出機用スクリュを得ることにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、原料の混練の度合いを精度よく制御することができ、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できる押出機および押出方法を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る押出機用スクリュは、スクリュ本体を備えている。前記スクリュ本体は、原料の搬送方向に沿う直線状の軸線を中心に回転する。前記スクリュ本体の外周面にフライトを有する搬送部が設けられている。前記フライトは、前記スクリュ本体の回転時に原料を前記スクリュ本体の軸方向に搬送するように構成されている。前記スクリュ本体の内部に、前記フライトにより搬送された原料が流入するとともに、流入した原料が前記スクリュ本体の前記外周面に向けて流通する通路が設けられている。前記通路は、前記スクリュ本体の前記軸線を外れた位置に設けられている。
【００１６】
本発明の好ましい形態によると、前記通路は、前記スクリュ本体が回転した時に、前記軸線の回りを公転するように構成されている。
【００１７】
本発明の好ましい形態によると、前記スクリュ本体は、前記通路を規定する筒状の壁面を有し、当該壁面が前記軸線を中心に自転することなく前記軸線の回りを公転するように構成されている。
【００１８】
本発明の好ましい形態によると、前記通路は、前記スクリュ本体の前記外周面に開口された入口および出口を有する。前記入口および前記出口は、前記スクリュ本体の軸方向に互いに離れているとともに、前記入口から前記通路に流入した原料が前記出口から前記スクリュ本体の前記外周面に帰還するようになっている。
【００１９】
本発明の好ましい形態によると、前記スクリュ本体は、前記フライトによる原料の流動を制限することで原料の圧力を高める障壁部を有し、当該障壁部の直前に前記入口が位置されている。
【００２０】
本発明の好ましい形態によると、前記通路は、前記入口および前記出口に連通された通路本体を有し、前記通路本体の径が前記入口の径よりも小さく設定されている。
【００２１】
前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る押出機用スクリュは、スクリュ本体を備えている。前記スクリュ本体は、原料の搬送方向に沿う直線状の軸線を有し、当該軸線を中心に回転する。前記スクリュ本体の周方向に沿う外周面にフライトを有する搬送部が設けられている。前記フライトは、前記スクリュ本体の回転時に原料を前記スクリュ本体の軸方向に搬送するように構成されている。前記スクリュ本体の内部に、前記フライトにより搬送された原料が流入するとともに、流入した原料が前記スクリュ本体の外周面に帰還するように流通する複数の通路が設けられている。前記通路は、前記スクリュ本体の前記軸線から偏心した位置で前記スクリュ本体の軸方向に互いに間隔を存して配列されている。
【００２２】
本発明の好ましい形態によると、前記複数の通路が前記スクリュの周方向に間隔を存して配列されている。
【００２３】
本発明の好ましい形態によると、前記スクリュ本体の内部に、前記スクリュ本体を冷却する冷媒が流れる冷媒通路が形成されている。
【００２４】
前記他の目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る押出機は、前記スクリュを用いて原料を混練することにより混練物を生成する押出機であって、前記スクリュが回転可能に収容されたバレルと、前記バレルに設けられ、前記スクリュに原料を供給する供給口と、前記バレルに設けられ、前記混練物が押し出される吐出口と、を備えている。
【００２５】
前記他の目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る押出方法は、バレルの内部で回転するスクリュの周方向に沿う外周面に原料を供給するとともに、当該原料を前記スクリュの前記外周面に形成されたフライトを用いて前記スクリュの軸方向に連続的に搬送する。前記スクリュの回転時に、前記スクリュの内部で前記スクリュに追従して公転する通路に前記フライトで搬送される原料を導くとともに、前記通路を通じて原料を前記スクリュの前記外周面に帰還させることを特徴としている。
【００２６】
本発明の形態によると、前記スクリュに設けた障壁部により原料の流動を制限することで、原料に加わる圧力を高め、当該圧力が高められた原料を前記スクリュの前記外周面から前記通路に導入することが好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、スクリュ本体の内部の通路は、スクリュ本体の軸線を中心に回転することなく当該軸線の回りに公転する。このため、通路を通過してスクリュ本体の外周面に帰還する原料がせん断作用を受け難くなり、通路を通過する原料が受けるのは主に伸長作用となる。
【００２８】
すなわち、スクリュの上で原料にせん断作用を付加する箇所および原料に伸長作用を付加する箇所が定まり、原料の混練の度合いを精度よく制御することができる。よって、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。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施形態に係る連続式高せん断加工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、回転軸上で隣り合う三つの筒体の間に跨って通路が形成された状態を拡大して示す第２の押出機の断面図である。
【図１１】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１２】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１３】第１の実施形態の変形例を概略的に示す第２の押出機の断面図である。
【図１４】第１の実施形態の変形例において、筒体を組み替えた状態を概略的に示す第２の押出機の断面図である。
【図１５】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１６】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１７】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１８】図１７のＦ１８−Ｆ１８線に沿う断面図である。
【図１９】第３の実施形態で用いる筒体の斜視図である。
【図２０】第３の実施形態において、スクリュ本体の内部に形成された通路の構造を拡大して示す断面図である。
【図２１】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示すスクリュの側面図である。
【図２２】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２３】第３の実施形態において、障壁部の変形例を示す斜視図である。
【図２４】第４の実施形態で用いるスクリュの側面図である。
【図２５】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２６】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２７】図２６のＦ２７−Ｆ２７線に沿う断面図である。
【図２８】第４の実施形態で用いる筒体の斜視図である。
【図２９】図２８の矢印Ｆ２９の方向から見た筒体の斜視図である。
【図３０】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示すスクリュの側面図である。
【図３１】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３２】第４の実施形態において、スクリュ本体の変形例１を概略的に示す断面図である。
【図３３】第４の実施形態において、スクリュ本体の変形例２を概略的に示す断面図である。
【図３４】第４の実施形態において、スクリュ本体の変形例３を概略的に示す断面図である。
【図３５】（Ａ）は、図３４のＦ３５Ａの箇所を拡大して示す断面図である。（Ｂ）は、図３５ＡのＦ３５Ｂ−Ｆ３５Ｂ線に沿う断面図である。
【図３６】（Ａ）は、図３４のＦ３６Ａの箇所を拡大して示す断面図である。（Ｂ）は、図３６ＡのＦ３６Ｂ−Ｆ３６Ｂ線に沿う断面図である。
【図３７】第４の実施形態において、スクリュ本体の変形例４を概略的に示す断面図である。
【図３８】第４の実施形態において、スクリュ本体の変形例５を概略的に示す断面図である。
【図３９】第４の実施形態において、スクリュ本体の変形例６を概略的に示す断面図である。
【図４０】第５の実施形態に係る第２の押出機の断面図である。
【図４１】第６の実施形態に係る第２の押出機の断面図である。
【図４２】第７の実施形態に係る第２の押出機の断面図である。
【図４３】第８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】
【００３０】
［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１２を参照して説明する。
【００３１】
図１は、第１の実施形態に係る連続式高せん断加工装置１の構成を概略的に示している。高せん断加工装置１は、第１の押出機２、第２の押出機３および第３の押出機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。
【００３２】
第１の押出機２は、例えば二種類の非相溶性の樹脂を予備的に混練するための要素である。ブレンドされる樹脂としては、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のようなメタクリレート系樹脂およびポリカーボネート樹脂（ＰＣ）を使用している。ブレンドされる二種類の樹脂は、例えばペレットの状態で第１の押出機２に供給される。
【００３３】
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、シリンダ部８に供給された樹脂を加熱するためのヒータを備えている。
【００３４】
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、夫々フィード部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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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により加熱されたバレル６から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。
【００３９】
原料が第２の押出機３に供給される時点では、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流動性を有している。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。
【００４０】
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加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。
【００４１】
第３の押出機４は、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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。これにより、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。
【００４５】
次に、第２の押出機３について詳細に説明する。
【００４６】
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。
【００４７】
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、夫々の貫通孔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。
【００４８】
供給口３４がバレル２０の軸方向に沿う一端部に形成されている。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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。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。
【００５３】
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。
【００５４】
さらに、スクリュ本体３７は、真っ直ぐな軸線Ｏ１を有している。軸線Ｏ１は、第１の軸部４０および第２の軸部４１を同軸状に貫通するとともに、回転軸３８の軸方向に水平に延びている。
【００５５】
図６ないし図１０に示すように、筒体３９は、スクリュ本体３７の外径を規定する要素であって、第２の軸部４１の上に同軸状に挿入されている。本実施形態によると、全ての筒体３９の外径Ｄ１は、互いに同一に設定されている。
【００５６】
筒体３９は、その軸方向に沿う両端に端面３９ａを有している。端面３９ａは、軸線Ｏ１と直交する方向に沿うフラットな面である。一対のキー溝４７ａ，４７ｂが筒体３９の内周面に形成されている。キー溝４７ａ，４７ｂ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とともに、筒体３９の両方の端面３９ａに開口されている。
【００５７】
筒体３９は、キー溝４７ａ，４７ｂ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４８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の先端面に固定ねじ４９を介して第２のカラー５０が固定されている。
【００５８】
固定ねじ４９は、締結具の一例であり、第２のカラー５０は端板の一例である。第２のカラー５０を第２の軸部４１の先端面に固定することで、全ての筒体３９が第１のカラー４８と第２のカラー５０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３９ａが隙間なく密着されている。
【００５９】
この結果、全ての筒体３９が第２の軸部４１の上で同軸状に結合され、外径が一定のセグメント式のスクリュ本体３７が構成される。それとともに、回転軸３８と筒体３９とが一体構造物として組み立てられ、筒体３９が回転軸３８に追従して軸線Ｏ１を中心に回転するようになっている。
【００６０】
本実施形態において、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。
【００６１】
スクリュ２１は、バレル２０のシリンダ部３３に収容されている。スクリュ２１のスクリュ本体３７は、シリンダ部３３に対し同軸状に位置されており、当該スクリュ本体３７の外周面とシリンダ部３３の内周面との間に搬送路５１が形成されている。図８および図９に示すように、搬送路５１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。さらに、回転軸３８の継手部４２およびストッパ部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。
【００６２】
本実施形態では、スクリュ２１を回転軸３８の基端の方向から見た時に、スクリュ２１は、駆動源からのトルクを受けて図５に矢印で示すように反時計回り方向に左回転する。スクリュ２１の回転数は、６００rpm〜３０００rpmとすることが好ましい。
【００６３】
図５ないし図７および図１０に示すように、スクリュ本体３７は、原料を搬送する複数の搬送部５４と、原料の流動を制限する複数の障壁部５５と、を有している。搬送部５４および障壁部５５は、スクリュ本体３７の軸方向に交互に並べて配置されている。スクリュ本体３７の軸方向は、スクリュ本体３７の長手方向と言い換えることができる。
【００６４】
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５１に向けて張り出しており、当該フライト５６の頂部が搬送部５４の外周面を構成している。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。言い換えると、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。
【００６５】
スクリュ本体３７の軸方向に沿う搬送部５４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。さらに、搬送部５４とは、少なくとも筒体３９の外周面にフライト５６が形成された領域のことであるが、フライト５６の始点と終点との間に領域に特定されるものではない。
【００６６】
すなわち、筒体３９の外周面のうちフライト５６から外れた領域も搬送部５４とみなされることがあるし、フライト５６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に含まれることがあり得る。
【００６７】
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５１に向けて張り出しており、当該フライト５７の頂部が障壁部５５の外周面を構成している。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。言い換えると、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。
【００６８】
フライト５７のピッチは、フライト５６のピッチと同じか、フライト５６のピッチよりも小さい。さらに、フライト５６，５７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。
【００６９】
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等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。
【００７０】
本実施形態では、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が位置され、バレル２０の他端部に対応するスクリュ本体３７の先端部には、吐出用フライト５８が設けられている。吐出用フライト５８は、スクリュ本体３７の先端部に位置された筒体３９の外周面から搬送路５１に向けて張り出している。吐出用フライト５８は、スクリュ本体３７の基端から先端の方向に原料を搬送するように捩じれている。バレル２０の供給口３４は、スクリュ本体３７の基端に最も近い一つの搬送部５４の軸方向に沿う中間部と向かい合っている。
【００７１】
本実施形態によると、フライト５６，５７，５８は、全て外径Ｄ１が等しい複数の筒体３９の外周面から搬送路５１に向けて張り出している。このため、筒体３９の外周面は、スクリュ２１の谷径を規定している。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。
【００７２】
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の軸方向に延びる複数の通路６０を有している。通路６０は、スクリュ本体３７の軸方向に間隔を存して並んでいる。さらに、スクリュ本体３７の軸方向に沿う中間部では、図９に示すように、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。
【００７３】
図６および図１０に示すように、各通路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、これら搬送部５４および障壁部５５に対応する三つの筒体３９の間に跨って形成されている。
【００７４】
具体的に述べると、各通路６０は、第１ないし第３の通路要素６１，６２，６３で規定されている。第１の通路要素６１は、通路６０の入口と言い換えることができる。第１の通路要素６１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の基端の側に位置された搬送部５４に対応する筒体３９の外周面に開口されている。第１の通路要素６１の開口端は、搬送部５４に対応する筒体３９の外周面上において、当該搬送部５４よりもスクリュ本体３７の基端の側で隣り合う障壁部５５との境界付近に位置されている。さらに、第１の通路要素６１の開口端は、フライト５６から外れている。
【００７５】
本実施形態では、第１の通路要素６１は、筒体３９の外周面に例えばドリルを用いた機械加工を施すことにより形成されている。そのため、第１の通路要素６１は、円形の断面形状を有する穴であり、軸線Ｏ１と直交するように筒体３９の外周面から筒体３９の径方向に延びている。第１の通路要素６１の底６１ａは、ドリルの先端で円錐状に削り取られた傾斜面となっている。
【００７６】
第２の通路要素６２は、原料が流通する通路本体と言い換えることができる。第２の通路要素６２は、搬送部５４および障壁部５５に対応する三つの筒体３９の間に跨るようにスクリュ本体３７の軸線Ｏ１と平行に延びている。したがって、第２の通路要素６２は、途中で分岐することなくスクリュ本体３７の軸方向に一直線状に設けられているとともに、予め決められた全長を有している。
【００７７】
図１０に最もよく示されるように、第２の通路要素６２は、前記三つの筒体３９のうちスクリュ本体３７の基端の側の筒体３９の内部に形成された第１の部分６５ａと、前記三つの筒体３９のうち中間の筒体３９の内部に形成された第２の部分６５ｂと、前記三つの筒体３９のうちスクリュ本体３７の先端の側の筒体３９の内部に形成された第３の部分６５ｃと、で構成されている。第１の部分６５ａ、第２の部分６５ｂおよび第３の部分６５ｃは、スクリュ本体３７の軸方向に沿って同軸状に配列されている。
【００７８】
第２の通路要素６２の第１の部分６５ａは、筒体３９の軸方向に直線状に延びているとともに、当該筒体３９のうち隣り合う中間の筒体３９の側の端面３９ａに開口されている。第１の部分６５ａの開口端とは反対側の端部は、筒体３９の端壁３９ｂで閉塞されている。本実施形態によると、第２の通路要素６２の第１の部分６５ａは、筒体３９の端面３９ａに例えばドリルを用いた機械加工を施すことにより形成されている。このため、第１の部分６５ａは、円形の断面形状を有する穴で規定されている。
【００７９】
第２の通路要素６２の第２の部分６５ｂは、中間の筒体３９に例えばドリルを用いた機械加工を施すことにより形成されている。第２の部分６５ｂは、中間の筒体３９を軸方向に貫通するとともに、中間の筒体３９の両方の端面３９ａに開口されている。そのため、第２の部分６５ｂは、円形の断面形状を有する穴で規定されている。
【００８０】
第２の通路要素６２の第３の部分６５ｃは、筒体３９の軸方向に直線状に延びているとともに、当該筒体３９のうち隣り合う中間の筒体３９の側の端面３９ａに開口されている。第３の部分６５ｃの開口端とは反対側の端部は、筒体３９の端壁３９ｂで閉塞されている。本実施形態によると、第２の通路要素６２の第３の部分６５ｃは、筒体３９の端面３９ａに例えばドリルを用いた機械加工を施すことにより形成されている。このため、第３の部分６５ｃは、円形の断面形状を有する穴で規定されている。
【００８１】
図６および図１０に示すように、第１の部分６５ａの開口端、第２の部分６５ｂの開口端および第３の部分６５ｃの開口端は、隣り合う三つの筒体３９を回転軸３８の軸方向に締め付けた時に、互いに連通するように同軸状に突き合わされている。
【００８２】
第３の通路要素６５ｃは、通路６０の出口と言い換えることができる。第３の通路要素６５ｃ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の先端の側に位置された搬送部５４に対応する筐体３９の外周面に開口されている。第３の通路要素６３の開口端は、搬送部５４に対応する筒体３９の外周面上において、当該搬送部５４よりもスクリュ本体３７の先端の側で隣り合う障壁部５５との境界付近に位置されている。さらに、第３の通路要素６５ｃの開口端は、フライト５６から外れている。
【００８３】
さらに、本実施形態では、第３の通路要素６３は、筒体３９の外周面に例えばドリルを用いた機械加工を施すことにより形成されている。そのため、第３の通路要素６３は、円形の断面形状を有する穴であり、筒体３９の外周面から筒体３９の径方向に延びている。第３の通路要素６３の底６３ａは、ドリルの先端で円錐状に削り取られた傾斜面となっている。
【００８４】
第１の通路要素６１の開口端と第３の通路要素６３の開口端とは、二つの搬送部５４および一つの障壁部５５を間に挟んでスクリュ本体３７の軸方向に互いに離れている。言い換えると、第１の通路要素６１の開口端と第３の通路要素６３の開口端との間でスクリュ本体３７の表面の形態が変化している。
【００８５】
図１０に示すように、第２の通路要素６２の第１の部分６５ａの開口端とは反対側の端部は、筒体３９の内部で第１の通路要素６１に接続されている。第１の通路要素６１および第２の通路要素６２の第１の部分６５ａは、共に円形の断面形状を維持したまま互いに連通されている。さらに、第２の通路要素６２の第１の部分６５ａの端部は、第１の通路要素６１の円錐状の底６１ａを外れた位置で第１の通路要素６１に接続されている。第２の通路要素６２の第１の部分６５ａは、第１の通路要素６１の底６１ａに接続してもよい。
【００８６】
このため、第１の通路要素６１は、スクリュ本体３７の外周面に開口するように第２の通路要素６２の第１の部分６５ａの端部から筒体３９の径方向に立ち上げられた第１の立ち上がり部と言い換えることができる。
【００８７】
第２の通路要素６２の第３の部分６５ｃの開口端とは反対側の端部は、筒体３９の内部で第３の通路要素６３に接続されている。第３の通路要素６３および第２の通路要素６２の第３の部分６５ｃは、共に円形の断面形状を維持したまま互いに連通されている。さらに、第２の通路要素６２の第３の部分６５ｃの端部は、第３の通路要素６３の円錐状の底６３ａを外れた位置で第３の通路要素６３に接続されている。第２の通路要素６２の第３の部分６５ｃは、第３の通路要素６３の底６３ａに接続してもよい。
【００８８】
このため、第３の通路要素６３は、スクリュ本体３７の外周面に開口するように第２の通路要素６２の第３の部分６５ｃの端部から筒体３９の径方向に立ち上げられた第２の立ち上がり部と言い換えることができる。
【００８９】
加えて、スクリュ本体３７の中間部では、通路６０の入口となる第１の通路要素６１と、隣り合う他の通路６０の出口となる第３の通路要素６３とが、隣り合う二つの障壁部５５の間で搬送路５１に通じている。
【００９０】
それとともに、筒体３９の内部に通路６０を設けたことで、当該通路６０は、スクリュ本体３７の軸線Ｏ１に対し偏心している。このため、通路６０は、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。
【００９１】
第２の通路要素６２を構成する穴の内径は、例えば１mm以上、６mm未満、好ましくは１mm以上、５mm以下に設定するとよい。さらに、第２の通路要素６２の内径は、入口となる第１の通路要素６１の内径よりも小さい。それとともに、第２の通路要素６２の径方向に沿う断面積は、シリンダ部３３の径方向に沿う搬送路５１の断面積よりも遥かに小さく設定されている。
【００９２】
本実施形態によると、筒体３９は、第１ないし第３の通路要素６１，６２，６３を構成する穴の形状を定める円筒状の壁面６６を有している。壁面６６で囲まれた第１ないし第３の通路要素６１，６２，６３は、原料の流通のみを許容する中空の空間であって、当該空間内にスクリュ本体３７を構成する要素は存在しない。さらに、壁面６６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。
【００９３】
本実施形態において、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、スクリュエレメントと言い換えることができる。
【００９４】
さらに、本実施形態によると、スクリュ２１のスクリュ本体３７は、回転軸３８の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される。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。
【００９５】
加えて、複数の筒体３９を回転軸３８の軸方向に締め付けて隣り合う筒体３９の端面３９ａを互いに密着させることで、通路６０の第２の通路要素（通路本体）６２が形成され、当該第２の通路要素６２を介して第１の通路要素(入口)６１と第３の通路要素（出口）６３との間が一体的に連通される。
【００９６】
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。
【００９７】
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、ブレンドされた流動性を有する原料となって第２の押出機３の供給口３４に連続的に供給される。
【００９８】
第２の押出機３に供給された原料は、図１１に矢印Ｂで示すように、スクリュ２１の基端に最も近い搬送部５４の外周面に投入される。スクリュ２１は、回転軸３８の基端の方向から見た時に反時計回り方向に左回転するので、搬送部５４のフライト５６は、図１１に実線の矢印で示すように、供給口３４から投入された原料をスクリュ本体３７の基端の側で隣り合う障壁部５５に向けて搬送する。すなわち、フライト５６は、供給口３４から投入された原料をスクリュ本体３７の基端に向けて逆送りする。
【００９９】
この際、搬送路５１内で旋回するフライト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加されるとともに、フライト５６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。
【０１００】
せん断作用を受けた原料は、搬送路５１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ので、フライト５６によって送り込まれる原料をフライト５７が堰き止める。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によって送り込まれる原料の流動を制限するとともに、原料が障壁部５５の外周面とシリンダ部３３の内周面との間のクリアランスを伝って通り抜けるのを妨げる。
【０１０１】
この結果、搬送部５４と障壁部５５との境界で原料の圧力が高まる。具体的に述べると、図１２は、搬送路５１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をグラデーションで表しており、色調が濃くなる程に原料の充満率が高くなっている。図１２から明らかなように、搬送路５１では、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の直前では、原料の充満率が１００％となっている。
【０１０２】
このため、障壁部５５の直前に原料の充満率が１００％の原料溜まり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により原料の圧力が上昇している。圧力が上昇した原料は、図１１および図１２に破線の矢印で示すように、通路６０の第１の通路要素６１から第２の通路要素６２に流入する。
【０１０３】
第２の通路要素６２の径方向に沿う断面積は、シリンダ部３３の径方向に沿う搬送路５１の断面積よりも小さい。言い換えると、第２の通路要素６２の内径は、スクリュ本体３７の外径よりも遥かに小さいので、原料が第２の通路要素６２を通過する際に原料が急激に絞られて、当該原料に伸長作用が付加される。
【０１０４】
加えて、第２の通路要素６２の断面積が搬送路５１の断面積よりも十分に小さいために、原料溜まりＲに溜まった原料が通路６０に流入するにも拘らず、障壁部５５の直前の原料溜まりＲが消滅することはない。このため、例えばフライト５６によって障壁部５５に送り込まれる原料の流量が多少減少したとしても、流量の減少分を原料溜まりＲに溜まった原料で補填することができる。よって、原料は、常に安定した状態で通路６０に供給される。
【０１０５】
第２の通路要素６２を通過した原料は、図１２に実線の矢印で示すように、第３の通路要素６３を通じてスクリュ本体３７の先端の側で隣り合う搬送部５４に帰還される。帰還された原料は、搬送部５４のフライト５６によりスクリュ本体３７の基端に向けて搬送され、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、通路６０の第１の通路要素６１から第２の通路要素６２に流入するとともに、当該第２の通路要素６２を流通する過程で再び伸長作用を受ける。
【０１０６】
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。
【０１０７】
複数の通路６０の第２の通路要素６２は、個々に第１の通路要素６１および第３の通路要素６３を介してスクリュ本体３７の外周面に開口されている。このため、各通路６０において、第１の通路要素６１から第２の通路要素６２に流入した原料は、必ず第３の通路要素６３を通ってスクリュ本体３７の外周面に帰還し、複数の通路６０の間で原料が混じり合うことはない。
【０１０８】
よって、原料の混練度が過剰となるのを回避することができ、所望する混練度に見合った適切な混練が可能となる。
【０１０９】
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からシリンダ部３３とヘッド部３６との間の隙間に導かれる。さらに、混練物は、ヘッド部３６の吐出口３６ａから第３の押出機４に連続的に供給される。
【０１１０】
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の外に途切れることなく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。
【０１１１】
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加される。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。
【０１１２】
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、バッジ式の高せん断成形装置との比較において、混練物の生産効率を飛躍的に高めることができる。
【０１１３】
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に供給され続けるので、第１の押出機２の内部で樹脂の流れが一時的に停滞することはない。このため、予備的に混練された樹脂が第１の押出機２の内部に滞留することにより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。よって、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。
【０１１４】
第１の実施形態によると、原料に伸長作用を付加する通路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を規定する円筒状の壁面６６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。
【０１１５】
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に帰還する原料が受けるのは主に伸長作用となる。
【０１１６】
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加する箇所および原料に伸長作用を付加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。
【０１１７】
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加することができる。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。
【０１１８】
第１の実施形態によると、複数の筒体３９の外径Ｄ１が互いに同一に設定されているので、搬送路５１は、スクリュ本体３７の軸方向に沿う全長に亘って一様な円環状の断面形状を有することになる。このため、搬送路５１を介して原料にせん断作用および伸長作用を繰り返し付加する際に、せん断作用および伸長作用を順次スムーズに原料に付加することができ、より一層均一な混練を行うことができる。
【０１１９】
さらに、第１の実施形態によると、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、障壁部５５および通路６０を組み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。
【０１２０】
［第１の実施形態の変形例］
図１３および図１４は、第１の実施形態と関連性を有する変形例を開示している。
【０１２１】
図１３に示す変形例では、第２の通路要素６２の第２の部分６５ｂが設けられた筒体３９の外周面に、障壁部５５を構成する全てのフライト５７と、搬送部５４を構成する一部のフライト５６とが連続して形成されている。すなわち、二種類のフライト５６，５７が形成された筒体３９の内部に、第２の通路要素６２の第２の部分６５ｂが位置されている。
【０１２２】
このような構成の場合、第２の通路要素６２の第２の部分６５ｂが設けられる筒体３９として、図１４に示されるような外周面の全ての領域に障壁部５５用のフライト５７が形成された専用の筒体６８を準備すれば、当該筒体６８を二種類のフライト５６，５７が形成された前記筒体３９と入れ換えることが可能となる。
【０１２３】
これにより、通路６０を形成する三つの筒体３９，６８の長さの範囲内で搬送部５４用のフライト５６が占める領域と障壁部５５用のフライト５７が占める領域との割合を、例えば原料の混練の度合いに応じて変更することができる。
【０１２４】
[第２の実施形態]
図１５は、第２の実施形態を開示している。第２の実施形態は、スクリュ２１の回転軸３８に関する事項が第１の実施形態と相違している。それ以外の第２の押出機３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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
［第３の実施形態］
図１６ないし図２２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２１のスクリュ本体３７に関する事項が第１の実施形態と相違している。それ以外の第２の押出機３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。
【０１３０】
図１６および図１７に示すように、スクリュ本体３７を構成する複数の筒体３９は、第１の実施形態と同様に、第１のカラー４８と第２のカラー５０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３９ａが隙間なく密着されている。
【０１３１】
スクリュ本体３７は、原料を搬送する複数の搬送部８１と、原料の流動を制限する複数の障壁部８２と、を有している。搬送部８１および障壁部８２は、スクリュ本体３７の軸方向に交互に並べて配置されている。
【０１３２】
図１７および図１９に示すように、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５１に向けて張り出しており、当該フライト８４の頂部が搬送部８１の外周面を構成している。フライト８４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。言い換えると、フライト８４は、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。
【０１３３】
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等に応じて適宜設定される。さらに、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。
【０１３４】
言い換えると、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。それとともに、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。
【０１３５】
各障壁部８２は、螺旋状に捩じれたフライト８５を有している。フライト８５は、筒体３９の周方向に沿う外周面から搬送路５１に向けて張り出しており、当該フライト８５の頂部が障壁部８２の外周面を構成している。フライト８５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。言い換えると、フライト８５は、フライト８５の捩じれ方向が左ねじと同じように左に捩じれている。
【０１３６】
障壁部８２のフライト８５のピッチは、搬送部８１のフライト８４のピッチと同じか、フライト８４のピッチよりも小さい。さらに、フライト８４，８５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。
【０１３７】
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８５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阻止するように構成されている。
【０１３８】
よって、本実施形態に係る第２の押出機３では、障壁部８２の位置で原料の流動が堰き止められ、原料が障壁部８２の外周面とシリンダ部３３の内周面との間のクリアランスを通過しないことを前提としている。
【０１３９】
本実施形態によると、スクリュ本体３７の基端では、複数の搬送部８１がスクリュ本体３７の軸方向に連続して配列されている。バレル２０の供給口３４は、スクリュ本体３７の基端において一つの搬送部８１の軸方向に沿う中間部と向かい合っている。同様に、スクリュ本体３７の先端では、複数の搬送部８１がスクリュ本体３７の軸方向に連続して配列されている。
【０１４０】
図１７および図１９に示すように、スクリュ本体３７の中間部では、搬送部８１を構成するフライト８４および障壁部８２を構成するフライト８５が共通する筒体３９の周方向に沿う外周面に連続して形成されている。すなわち、一つの筒体３９の外周面に機能が異なる二種類のフライト８４，８５が軸方向に連続して形成されている。障壁部８２を構成するフライト８５は、搬送部８１を構成するフライト８４に対しスクリュ本体３７の先端の側に位置されている。
【０１４１】
さらに、本実施形態では、フライト８４，８５は、全て外径Ｄ１が等しい複数の筒体３９の外周面から搬送路５１に向けて張り出している。このため、筒体３９の外周面は、スクリュ２１の谷径を規定している。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。
【０１４２】
図１６ないし図２０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８６を有している。通路８６は、スクリュ本体３７の軸方向に沿う同一の直線上に位置するように一列に整列されている。各通路８６は、二種類のフライト８４，８５が形成された二つの筒体３９の間に跨るように、当該筒体３９の内部に形成されている。具体的に述べると、各通路８６は、第１ないし第３の通路要素８７，８８，８９で規定されている。
【０１４３】
第１の通路要素８７は、通路８６の入口と言い換えることができる。第１の通路要素８７は、隣り合う二つの筒体３９のうちの一方の筒体３９の外周面に開口されている。第１の通路要素８７の開口端は、搬送部８１と障壁部８２との境界に位置されているとともに、搬送部８１のフライト８４および障壁部８２のフライト８５から外れている。
【０１４４】
さらに、本実施形態では、第１の通路要素８７は、一方の筒体３９の外周面に例えばドリルを用いた機械加工を施すことにより形成されている。そのため、第１の通路要素８７は、円形の断面形状を有する穴であり、軸線Ｏ１と直交するように一方の筒体３９の外周面から筒体３９の径方向に延びている。第１の通路要素８７の底８７ａは、ドリルの先端で円錐状に削り取られた傾斜面となっている。
【０１４５】
第２の通路要素８８は、原料が流通する通路本体と言い換えることができる。第２の通路要素８８は、隣り合う二つの筒体３９の間に跨るように、スクリュ本体３７の軸線Ｏ１と平行に延びている。したがって、第２の通路要素８８は、途中で分岐することなくスクリュ本体３７の軸方向に一直線状に設けられているとともに、予め決められた全長を有している。
【０１４６】
図２０に最もよく示されるように、第２の通路要素８８は、一方の筒体３９の内部に形成された第１の部分９１ａと、他方の筒体３９の内部に形成された第２の部分９１ｂと、を備えている。
【０１４７】
第２の通路要素８８の第１の部分９１ａは、一方の筒体３９の軸方向に直線状に延びているとともに、一方の筒体３９のうち他方の筒体３９の側の端面３９ａに開口されている。第１の部分９１ａの開口端とは反対側の端部は、一方の筒体３９の軸方向に沿う中間部で閉塞されている。本実施形態によると、第２の通路要素８８の第１の部分９１ａは、一方の筒体３９の端面３９ａの側から一方の筒体３９に例えばドリルを用いた機械加工を施すことにより形成されている。このため、第１の部分９１ａは、円形の断面形状を有する穴で規定されている。
【０１４８】
第２の通路要素８８の第２の部分９１ｂは、他方の筒体３９の軸方向に直線状に延びているとともに、他方の筒体３９のうち一方の筒体３９の側の端面３９ａに開口されている。第２の部分９１ｂの開口端とは反対側の端部は、他方の筒体３９の内部で閉塞されている。
【０１４９】
本実施形態によると、第２の通路要素８８の第２の部分９１ｂは、他方の筒体３９の端面３９ａの側から他方の筒体３９に例えばドリルを用いた機械加工を施すことにより形成されている。このため、第２の部分９１ｂは、第１の部分９１ａと同様に円形の断面形状を有する穴で規定されている。
【０１５０】
図１７および図２０に最もよく示されるように、第１の部分９１ａの開口端と第２の部分９１ｂの開口端とは、隣り合う二つの筒体３９を回転軸３８の軸方向に締め付けた時に、互いに連通するように同軸状に突き合わされている。
【０１５１】
第３の通路要素８９は、通路８６の出口と言い換えることができる。第３の通路要素８９は、隣り合う二つの筒体３９のうち他方の筒体３９の外周面に開口されている。第３の通路要素８９の開口端は、搬送部８１の上流端に位置されるとともに、当該搬送部８１が有するフライト８４から外れている。この結果、第１の通路要素８７の開口端と第３の通路要素８９の開口端とは、障壁部８２を間に挟んでスクリュ本体３７の軸方向に互いに離れている。
【０１５２】
さらに、本実施形態では、第３の通路要素８９は、他方の筒体３９の外周面に例えばドリルを用いた機械加工を施すことにより形成されている。そのため、第３の通路要素８９は、円形の断面形状を有する穴であり、軸線Ｏ１と直交するように他方の筒体３９の外周面から筒体３９の径方向に延びている。第３の通路要素８９の底８９ａは、ドリルの先端で円錐状に削り取られた傾斜面となっている。
【０１５３】
図２０に示すように、第２の通路要素８８の第１の部分９１ａの開口端と反対側の端部は、一方の筒体３９の内部で第１の通路要素８７に接続されている。第１の通路要素８７および第２の通路要素８８の第１の部分９１ａは、共に円形の断面形状を維持したまま互いに連通されている。さらに、第２の通路要素８８の第１の部分９１ａは、第１の通路要素８７の円錐状の底８７ａを外れた位置で第１の通路要素８７に接続されている。第２の通路要素８８の第１の部分９１ａは、第１の通路要素８７の底８７ａに接続してもよい。
【０１５４】
このため、第１の通路要素８７は、スクリュ本体３７の外周面に開口するように第２の通路要素８８の第１の部分９１ａの端部から筐体３９の径方向に立ち上げられた第１の立ち上がり部と言い換えることができる。
【０１５５】
第２の通路要素８８の第２の部分９１ｂの開口端と反対側の端部は、他方の筒体３９の内部で第３の通路要素８９に接続されている。第３の通路要素８９および第２の通路要素８８の第２の部分９１ｂは、共に円形の断面形状を維持したまま互いに連通されている。さらに、第２の通路要素８８の第２の部分９１ｂは、第３の通路要素８９の円錐状の底８９ａを外れた位置で第３の通路要素８９に接続されている。第２の通路要素８８の第２の部分９１ｂは、第３の通路要素８９の底８９ａに接続してもよい。
【０１５６】
このため、第３の通路要素８９は、スクリュ本体３７の外周面に開口するように第２の通路要素８８の第２の部分９１ｂの端部から筐体３９の径方向に立ち上げられた第２の立ち上がり部と言い換えることができる。
【０１５７】
本実施形態によると、筒体３９の内部に通路８６を設けたことで、当該通路８６は、スクリュ本体３７の軸線Ｏ１に対し偏心している。このため、通路８６は、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。
【０１５８】
第２の通路要素８８を構成する穴の内径は、例えば１mm以上、６mm未満、好ましくは１mm以上、５mm以下に設定するとよい。さらに、第２の通路要素８８の内径は、入口となる第１の通路要素８７の内径よりも小さい。それとともに、第２の通路要素８８の径方向に沿う断面積は、シリンダ部３３の径方向に沿う搬送路５１の断面積よりも遥かに小さく設定されている。
【０１５９】
本実施形態によると、筒体３９は、第１ないし第３の通路要素８７，８８，８９を構成する穴の形状を定める円筒状の壁面９２を有している。壁面９２で囲まれた第１ないし第３の通路要素８７，８８，８９は、原料の流通のみを許容する中空の空間であって、当該空間内にスクリュ本体３７を構成する要素は存在しない。さらに、壁面９２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。
【０１６０】
さらに、本実施形態では、フライト８４，８５が形成された複数の筒体３９を回転軸３８から取り外した時に、第１の通路要素８７および第３の通路要素８９の少なくともいずれか一方が設けられ、内部に第２の通路要素８８が設けられた筒体３９は、スクリュエレメントと言い換えることができる。
【０１６１】
このような構成によると、第１の押出機２でブレンドされた流動性を有する原料は、第２の押出機３の供給口３４から搬送路５１に連続的に供給される。第２の押出機３に供給された原料は、図２１に矢印Ｃで示すように、スクリュ本体３７の基端に位置された一つの搬送部８１の外周面に投入される。スクリュ２１は、回転軸３８の基端の方向から見た時に反時計回り方向に左回転するので、搬送部８１のフライト８４は、図２１に実線の矢印で示すように、供給口３４から投入された原料をスクリュ本体３７の先端に向けて搬送する。
【０１６２】
この際、搬送路５１内で旋回するフライト８４とシリンダ部３３の内周面との間の速度差により生じるせん断作用が原料に付加されるとともに、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。
【０１６３】
せん断作用を受けた原料は、搬送路５１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８５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ので、フライト８４によって送り込まれる原料をフライト８５が堰き止める。
【０１６４】
すなわち、障壁部８２のフライト８５は、スクリュ２１が左回転した時に、搬送部８１のフライト８４によって送り込まれる原料の流動を制限するとともに、原料が障壁部８２の外周面とシリンダ部３３の内周面との間のクリアランスを伝って通り抜けるのを妨げる。
【０１６５】
この結果、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。具体的に述べると、図２２は、搬送路５１のうち通路８６に対応した箇所の原料の充満率をグラデーションで表しており、色調が濃くなる程に原料の充満率が高くなっている。図２２から明らかな通り、搬送路５１では、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の直前では、原料の充満率が１００％となっている。
【０１６６】
このため、障壁部８２の直前に原料の充満率が１００％の原料溜まり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に伴い原料の圧力が上昇している。圧力が上昇した原料は、図２１および図２２に破線の矢印で示すように、搬送部８１と障壁部８２との間の境界に開口された通路８６の第１の通路要素８７から第２の通路要素８８に流入する。第２の通路要素８８に流入した原料は、スクリュ本体３７の基端から先端に向けて第２の通路要素８８を流通する。
【０１６７】
第２の通路要素８８の径方向に沿う断面積は、シリンダ部３３の径方向に沿う搬送路５１の断面積よりも小さい。言い換えると、第２の通路要素８８の内径は、スクリュ本体３７の外径よりも遥かに小さいので、原料が第２の通路要素８８を通過する際に原料が急激に絞られて、当該原料に伸長作用が付加される。
【０１６８】
加えて、第２の通路要素８８の断面積が搬送路５１の断面積よりも十分に小さいために、原料溜まりＲに溜まった原料が通路８６に流入するにも拘らず、障壁部８２の直前の原料溜まりＲが消滅することはない。このため、例えば搬送部８１のフライト８４によって障壁部８２に送り込まれる原料の流量が多少減少したとしても、流量の減少分を原料溜まりＲに溜まった原料で補填することができる。よって、原料は、常に安定した状態で通路８６に供給される。
【０１６９】
図２２に破線の矢印で示すように、通路８６の第２の通路要素８８を通過した原料は、第３の通路要素８９から隣り合う搬送部８１の筒体３９の外周面に帰還される。帰還された原料は、隣り合う搬送部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、次の通路８６の第１の通路要素８７から第２の通路要素８８に流入するとともに、第２の通路要素８８を通過する過程で再び伸長作用を受ける。
【０１７０】
スクリュ本体３７の軸方向に沿う中間部では、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８６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、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途切れることなく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。
【０１７１】
複数の通路８６の第２の通路要素８８は、個々に第１の通路要素８７および第３の通路要素８９を介してスクリュ本体３７の外周面に開口されている。このため、各通路８６において、第１の通路要素８７から第２の通路要素８８に流入した原料は、必ず第３の通路要素８９を通ってスクリュ本体３７の外周面に帰還し、複数の通路８６の間で原料が混じり合うことはない。
【０１７２】
よって、原料の混練度が過剰となるのを回避することができ、所望する混練度に見合った適切な混練が可能となる。
【０１７３】
第３の実施形態によると、原料に伸長作用を付加する通路８６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８６は、軸線Ｏ１の回りを公転する。言い換えると、通路８６を規定する円筒状の壁面９２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。
【０１７４】
このため、原料が通路８６を通過する際に、原料が通路８６の内部で活発に攪拌されることはない。よって、通路８６を通過する原料がせん断作用を受け難くなり、通路８６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。
【０１７５】
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加する箇所および原料に伸長作用を付加する箇所を明確に定めることができ、前記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１７６】
[第３の実施形態の変形例]
図２３は、第３の実施形態と関連性を有する変形例を開示している。変形例は、スクリュ本体３７の障壁部８２の構成が第３の実施形態と相違している。図２３に示すように、障壁部８２は、スクリュ本体３７の軸方向に延びる円筒形の大径部９５で構成されている。大径部９５は、スクリュ本体３７の周方向に連続する外周面９５ａを有するとともに、スクリュ本体３７の軸方向に沿う長さがスクリュ本体３７の軸方向に沿う障壁部８２の長さと同等に設定されている。大径部９５の外周面９５ａは、凹みや切欠きが存在しない滑らかな面とすることが好ましい。
【０１７７】
［第４の実施形態］
図２４ないし図３１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２１のスクリュ本体３７に関する事項が第１の実施形態と相違している。それ以外の第２の押出機３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。
【０１７８】
図２４ないし図２６に示すように、スクリュ本体３７を構成する複数の筒体３９は、第１の実施形態と同様に、第１のカラー４８と第２のカラー５０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３９ａが隙間なく密着されている。
【０１７９】
スクリュ本体３７は、原料を搬送する複数の搬送部１０１と、原料の流動を制限する複数の障壁部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。搬送部１０１、障壁部１０２および循環部１０３は、スクリュ本体３７の軸方向に並べて配置されている。
【０１８０】
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５１に向けて張り出しており、当該フライト１０５の頂部が搬送部１０１の外周面を構成している。フライト１０５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。言い換えると、フライト１０５は、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。
【０１８１】
本実施形態では、スクリュ本体３７の基端および先端に夫々複数の搬送部１０１が連続して配置されている。バレル２０の供給口３４は、スクリュ本体３７の基端において一つの搬送部１０１の軸方向に沿う中間部と向かい合っている。
【０１８２】
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等に応じて適宜設定される。さらに、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。
【０１８３】
言い換えると、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。それとともに、フライト１０５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。
【０１８４】
障壁部１０２は、スクリュ本体３７の基端と先端との間の中間部においてスクリュ本体３７の軸方向に間隔を存して並んでいる。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５１に向けて張り出しており、当該フライト１０７の頂部が障壁部１０２の外周面を構成している。フライト１０７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。言い換えると、フライト１０７は、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。障壁部１０２のフライト１０７のピッチは、搬送部１０１のフライト１０５のピッチと同じか、フライト１０５のピッチよりも小さい。
【０１８５】
さらに、スクリュ本体３７の軸方向に沿う障壁部１０２の全長は、搬送部１０１の全長よりも短い。加えて、フライト１０７の頂部とバレル２０のシリンダ部３３の内周面との間のクリアランスは、フライト１０５との頂部とバレル２０のシリンダ部３３の内周面との間のクリアランスよりも若干小さい。
【０１８６】
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。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るように機能する。すなわち、障壁部１０２は、搬送部１０１によって送られる原料がフライト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するのを制限するように構成されている。
【０１８７】
循環部１０３は、障壁部１０２に対し回転軸３８の基端の方向から隣り合っている。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。本実施形態では、障壁部１０２からスクリュ本体３７の基端に向けて第１のフライト１１０、第２のフライト１１１および第３のフライト１１２の順に並んでいる。
【０１８８】
第１ないし第３のフライト１１０，１１１，１１２は、夫々筒体３９の周方向に沿う外周面から搬送路５１に向けて張り出しており、当該フライト１１０，１１１，１１２の頂部が循環部１０３の外周面を構成している。
【０１８９】
第１ないし第３のフライト１１０，１１１，１１２は、スクリュ本体３７の軸方向に連続して配置されているとともに、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。言い換えると、第１ないし第３のフライト１１０，１１１，１１２は、個々の捩じれ方向が右ねじと同じように右に捩じれている。
【０１９０】
第１のフライト１１０のピッチは、隣り合う障壁部１０２のフライト１０７のピッチと同じか、フライト１０７のピッチよりも大きい。第２のフライト１１１のピッチは、第１のフライト１１０のピッチよりも小さい。第３のフライト１１２のピッチは、第２のフライト１１１のピッチよりも大きい。第１ないし第３のフライト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。
【０１９１】
本実施形態のスクリュ２１によると、各種のフライト１０５，１０７，１１０，１１１，１１２は、全て外径Ｄ１が等しい複数の筒体３９の外周面から搬送路５１に向けて張り出している。このため、筒体３９の外周面は、スクリュ２１の谷径を規定している。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。
【０１９２】
図２４ないし図２６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、循環部１０３の第１のフライト１１０の位置で筒体３９の内部に形成されており、スクリュ本体３７の軸方向に互いに間隔を存して一列に並んでいる。
【０１９３】
各通路１１５は、スクリュ本体３７の軸線Ｏ１と平行に延びている。言い換えると、通路１１５は、途中で分岐することなく筒体３９の軸方向に一直線状に延びており、予め決められた全長を有している。
【０１９４】
筒体３９の内部に通路１１５を設けたことで、当該通路１１５はスクリュ本体３７の軸線Ｏ１から偏心している。このため、通路１１５は、スクリュ本体３７が軸線Ｏ１を中心に回転した時に、軸線Ｏ１の回りを公転する。
【０１９５】
図２７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規定されている。通路１１５を構成する孔の内径は、例えば１mm以上、６mm未満、好ましくは１mm以上、５mm以下に設定するとよい。通路１１５の径方向に沿う断面積は、シリンダ部３３の径方向に沿う搬送路５１の断面積よりも遥かに小さく設定されている。
【０１９６】
さらに、第１のフライト１１０が形成された筒体３９は、孔を規定する円筒状の壁面１１６を有している。壁面１１６で囲まれた通路１１５は、原料の流通のみを許容する中空の空間であって、当該空間内にスクリュ本体３７を構成する要素は存在しない。それとともに、壁面１１６は、スクリュ本体３７が軸線Ｏ１を中心に回転した時に、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。
【０１９７】
図２６および図３１に示すように、各通路１１５は、入口１１７および出口１１８を有している。入口１１７は、循環部１０３に対し回転軸３８の先端の方向から隣り合う障壁部１０２の直前に位置されている。本実施形態では、循環部１０３を構成する筒体３９の端面に、筒体３９の外周面に開口された溝１２０が形成され、当該溝１２０の内面に入口１１７が開口されている。
【０１９８】
出口１１８は、第１のフライト１１０と第２のフライト１１１との間の境界に位置されている。本実施形態では、循環部１０３を構成する筒体３９の端面に、筒体３９の外周面に開口された溝１２１が形成され、当該溝１２１の内面に出口１１８が開口されている。このため、入口１１７および出口１１８は、第１のフライト１１０に対応した位置でスクリュ本体３７の軸方向に互いに離れている。
【０１９９】
本実施形態によると、溝１２０の内面に開口された入口１１７の開口面積および溝１２１の内面に開口された出口１１８に開口面積は、通路１１５の径方向に沿う面積と同等もしくは大きくすることが望ましい。
【０２００】
さらに、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、第１のフライト１１０および通路１１５が設けられた筒体３９は、スクリュエレメントと言い換えることができる。同様に、他のフライト１０５，１０７，１１１，１１２が形成された複数の筒体３９にしても、回転軸３８から取り外した状態ではスクリュエレメントと言い換えることができる。
【０２０１】
このような構成によると、第１の押出機２でブレンドされた流動性を有する原料は、第２の押出機３の供給口３４から搬送路５１に連続的に供給される。第２の押出機３に供給された原料は、図３０に矢印Ｄで示すように、スクリュ本体３７の基端に位置された一つの搬送部１０１の外周面に投入される。
【０２０２】
スクリュ２１は、回転軸３８の基端の方向から見た時に反時計回り方向に左回転するので、搬送部１０１のフライト１０５は、供給口３４から投入された原料を隣り合う循環部１０３に向けて搬送する。循環部１０３の第１ないし第３のフライト１１０，１１１，１１２は、図３０および図３１に実線の矢印で示すように、引き続き原料をスクリュ本体３７の先端の方向に搬送する。
【０２０３】
この際、搬送路５１内で旋回するフライト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加されるとともに、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。
【０２０４】
せん断作用を受けた原料は、搬送路５１に沿って循環部１０３と障壁部１０２との間の境界に達する。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ので、第１のフライト１１０によって送り込まれる原料をフライト１０７が堰き止める。
【０２０５】
すなわち、障壁部１０２のフライト１０７は、スクリュ２１が左回転した時に、循環部１０３の第１のフライト１１０によって送り込まれる原料の流動を制限するとともに、原料が障壁部１０２の外周面とシリンダ部３３の内周面との間のクリアランスを伝って通り抜けるのを妨げる。
【０２０６】
この結果、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。具体的に述べると、図３１は、搬送路５１のうち通路１１５に対応した箇所の原料の充満率をグラデーションで表しており、色調が濃くなる程に原料の充満率が高くなっている。図３１から明らかなように、搬送路５１では、循環部１０３の第２のフライト１１１から障壁部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の直前では、原料の充満率が１００％となっている。
【０２０７】
このため、障壁部１０２の直前に原料の充満率が１００％の原料溜まり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に伴い原料の圧力が上昇している。圧力が上昇した原料は、図３０および図３１に破線の矢印で示すように、溝１２０を介して障壁部１０２の直前に位置する入口１１７に導かれるとともに、当該入口１１７から通路１１５に流入する。通路１１５に流入した原料は、スクリュ本体３７の先端から基端に向けて通路１１５内を流通する。通路１１５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。
【０２０８】
通路１１５の径方向に沿う断面積は、シリンダ部３３の径方向に沿う搬送路５１の断面積よりも小さい。言い換えると、通路１１５の内径は、スクリュ本体３７の外径よりも遥かに小さいので、原料が通路１１５を通過する際に原料が急激に絞られて、当該原料に伸長作用が付加される。
【０２０９】
加えて、通路１１５の断面積が搬送路５１の断面積よりも十分に小さいために、原料溜まりＲに溜まった原料が通路１１５に流入するにも拘らず、障壁部１０２の直前の原料溜まりＲが消滅することはない。このため、例えば第１のフライト１１０を介して障壁部１０２に送り込まれる原料の流量が多少減少したとしても、流量の減少分を原料溜まりＲに溜まった原料で補填することができる。よって、原料は、常に安定した状態で通路１１５に送り込まれる。
【０２１０】
通路１１５を通過した原料は、出口１１８から溝１２１を通じて循環部１０３を構成する筒体３９の外周面の上に帰還される。帰還された原料は、第１のフライト１１０によってスクリュ本体３７の先端に向けて搬送され、この搬送の過程で再びせん断作用を受ける。
【０２１１】
本実施形態では、第１のフライト１１０により障壁部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に流入する。流入した原料は、隣の循環部１０３の第１ないし第３のフライト１１０，１１１，１１２によってスクリュ本体３７の先端の方向に搬送される。
【０２１２】
複数の通路１１５は、個々に入口１１７および出口１１８を介して循環部１０３の筒体３９の外周面に開口されている。このため、各通路１１５において、入口１１７から流入した原料は、必ず出口１１８を通って循環部１０３の筒体３９の外周面に帰還し、複数の通路１１５の間で原料が混じり合うことはない。
【０２１３】
よって、原料の混練度が過剰となるのを回避することができ、所望する混練度に見合った適切な混練が可能となる。
【０２１４】
本実施形態のスクリュ２１によると、複数の障壁部１０２および複数の循環部１０３がスクリュ本体３７の軸方向に沿って交互に並んでいる。それとともに、複数の通路１１５が複数の循環部１０３の第１のフライト１１０に対応した位置でスクリュ本体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途切れることなく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。
【０２１５】
第４の実施形態によると、原料に伸長作用を付加する通路１１５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。
【０２１６】
このため、原料が通路１１５を通過する際に、原料は遠心力を受けるものの当該原料に壁面１１６の自転に伴うせん断力が働くことはない。よって、通路１１５を通過して循環部１０３の筒体３９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。
【０２１７】
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加する箇所および原料に伸長作用を付加する箇所を明確に定めることができ、前記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２１８】
[第４の実施形態の変形例１]
図３２は、第４の実施形態と関連性を有する変形例１を開示している。
【０２１９】
変形例１は、原料に伸長作用を付加する通路１１５に関する事項が第４の実施形態と相違している。それ以外の構成は、基本的に第４の実施形態と同様である。
【０２２０】
図３２に示すように、循環部１０３の第１のフライト１１０は、回転軸３８の上で隣り合う二つの筒体３９の間に跨って形成されている。第１のフライト１１０が形成された二つの筒体３９は、回転軸３８の軸方向に沿う長さＬが互いに均等である。
【０２２１】
加えて、原料に伸長作用を付加する通路１１５は、第１のフライト１１０が形成された二つの筒体３９の間に跨るように、これら二つの筒体３９の内部に形成されている。具体的に述べると、通路１１５は、第１ないし第３の通路要素１３１，１３２，１３３で規定されている。
【０２２２】
第１の通路要素１３１は、通路１１５の入口と言い換えることができる。第１の通路要素１３１は、隣り合う二つの筒体３９のうち障壁部１０２と隣り合う一方の筒体３９の外周面に開口されている。第１の通路要素６３の開口端は、第１のフライト１１０から外れているとともに、隣り合う障壁部１０２の直前に位置されている。
【０２２３】
さらに、第１の通路要素１３１は、一方の筒体３９の外周面に例えばドリルを用いた機械加工を施すことにより形成されている。そのため、第１の通路要素１３１は、円形の断面形状を有する穴であり、軸線Ｏ１と直交するように一方の筒体３９の外周面から筒体３９の径方向に延びている。第１の通路要素１３１の底１３１ａは、ドリルの先端で円錐状に削り取られた傾斜面となっている。
【０２２４】
第２の通路要素１３２は、原料が流通する通路本体と言い換えることができる。図３２に示すように、第２の通路要素１３２は、隣り合う二つの筒体３９の間に跨るように、スクリュ本体３７の軸線Ｏ１と平行に延びている。したがって、第２の通路要素１３２は、途中で分岐することなくスクリュ本体３７の軸方向に一直線状に設けられているとともに、予め決められた全長を有している。
【０２２５】
第２の通路要素１３２は、一方の筒体３９の内部に形成された第１の部分１３４ａと、他方の筒体３９の内部に形成された第２の部分１３４ｂと、を備えている。第２の通路要素１３２の第１の部分１３４ａは、一方の筒体３９の軸方向に直線状に延びているとともに、一方の筒体３９のうち他方の筒体３９の側の端面３９ａに開口されている。第１の部分１３４ａの開口端とは反対側の端部は、一方の筒体３９の端壁３９ｂで閉塞されている。
【０２２６】
本実施形態によると、第２の通路要素１３１の第１の部分１３４ａは、一方の筒体３９の端面３９ａの側から一方の筒体３９に例えばドリルを用いた機械加工を施すことにより形成されている。このため、第１の部分１３４ａは、円形の断面形状を有する穴で規定されている。
【０２２７】
第２の通路要素１３２の第２の部分１３４ｂは、他方の筒体３９の軸方向に直線状に延びているとともに、他方の筒体３９のうち一方の筒体３９の側の端面３９ａに開口されている。第２の部分１３４ｂの開口端とは反対側の端部は、他方の筒体３９の端壁３９ｂで閉塞されている。
【０２２８】
本実施形態によると、第２の通路要素１３２の第２の部分１３４ｂは、他方の筒体３９の端面３９ａの側から他方の筒体３９に例えばドリルを用いた機械加工を施すことにより形成されている。このため、第２の部分１３４ｂは、第１の部分１３４ａと同様に円形の断面形状を有する穴で規定されている。
【０２２９】
さらに、第１の部分１３４ａの開口端と、第２の部分１３４ｂの開口端とは、隣り合う二つの筒体３９を回転軸３８の軸方向に締め付けた時に、互いに連通するように同軸状に突き合わされている。
【０２３０】
第３の通路要素１３３は、通路１１５の出口と言い換えることができる。第３の通路要素１３３は、隣り合う二つの筒体３９のうちの他方の筒体３９の外周面に開口されている。第３の通路要素１３３の開口端は、第１のフライト１１０から外れているとともに、循環部１０３の第２のフライト１１１の直前に位置されている。したがって、第１の通路要素１３１および第３の通路要素１３３は、スクリュ本体３７の軸方向に互いに離れている。
【０２３１】
本実施形態では、第３の通路要素１３３は、他方の筒体３９の外周面に例えばドリルを用いた機械加工を施すことにより形成されている。そのため、第３の通路要素１３３は、円形の断面形状を有する穴であり、他方の筒体３９の外周面から筒体３９の径方向に延びている。第３の通路要素１３３の底１３３ａは、ドリルの先端で円錐状に削り取られた傾斜面となっている。
【０２３２】
図３２に示すように、第２の通路要素１３２の第１の部分１３４ａの開口端とは反対側の端部は、一方の筒体３９の内部で第１の通路要素１３１に接続されている。第１の通路要素１３１および第２の通路要素１３２の第１の部分１３４ａは、共に円形の断面形状を維持したまま互いに連通されている。さらに、第２の通路要素１３２の第１の部分１３４ａは、第１の通路要素１３１の円錐状の底１３１ａを外れた位置で第１の通路要素１３１に接続されている。
【０２３３】
このため、第１の通路要素１３１は、スクリュ本体３７の外周面に開口するように第２の通路要素１３２の第１の部分１３４ａの端部から筒体３９の径方向に立ち上げられた第１の立ち上がり部と言い換えることができる。
【０２３４】
第２の通路要素１３２の第２の部分１３４ｂの開口端とは反対側の端部は、他方の筒体３９の内部で第３の通路要素１３３に接続されている。第３の通路要素１３３および第２の通路要素１３２の第２の部分１３４ｂの端部は、共に円形の断面形状を維持したまま互いに連通されている。さらに、第２の通路要素１３２の第２の部分１３４ｂは、第３の通路要素１３３の円錐状の底１３３ａを外れた位置で第３の通路要素１３３に接続されている。
【０２３５】
このため、第３の通路要素１３３は、スクリュ本体３７の外周面に開口するように第２の通路要素１３２の第２の部分１３４ｂの端部から筒体３９の径方向に立ち上げられた第２の立ち上がり部と言い換えることができる。
【０２３６】
第２の通路要素１３２を構成する穴の内径は、例えば１mm以上、６mm未満、好ましくは１mm以上、５mm以下に設定するとよい。さらに、第２の通路要素１３２の内径は、入口となる第１の通路要素１３１の内径よりも小さい。それとともに、第２の通路要素１３２の径方向に沿う断面積は、シリンダ部３３の径方向に沿う搬送路５１の断面積よりも遥かに小さく設定されている。
【０２３７】
さらに、筒体３９は、第１ないし第３の通路要素１３１，１３２，１３３を構成する穴の形状を定める円筒状の壁面１３５を有している。壁面１３５で囲まれた第１ないし第３の通路要素１３１，１３２，１３３は、原料の流通のみを許容する中空の空間であって、当該空間内にスクリュ本体３７を構成する要素は存在しない。加えて、壁面１３５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。
【０２３８】
このような構成の通路１１５においても、原料が通路１１５を通過する際に、原料は遠心力を受けるものの、当該原料にせん断力が働くことはなく、前記第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２３９】
なお、通路１１５の第２の通路要素１３２は、必ずしもスクリュ本体３７の軸線Ｏ１と平行に形成する必要はない。例えば、図３２に二点鎖線で示すように、第２の通路要素１３２を軸線Ｏ１に対し筒体３９の径方向に傾斜させ、第２の通路要素１３２の第１の通路要素１３１とは反対側の端部を筒体３９の外周面に直接開口させるようにしてもよい。
【０２４０】
この構成によれば、原料の出口となる第３の通路要素１３３を省略することができ、通路１１５の形状を簡素化することができる。
【０２４１】
[第４の実施形態の変形例２]
図３３は、第４の実施形態と関連性を有する変形例２を示している。
【０２４２】
図３３に示す変形例２では、第１のフライト１１０が形成された二つの筒体３９の長さが互いに異なっている。具体的に述べると、第２の通路要素１３２の第１の部分１３４ａが形成された一方の筒体３９の全長Ｌ１が、第２の通路要素１３２の第２の部分１３４ｂが形成された他方の筒体３９の全長Ｌ２よりも長く設定されている。
【０２４３】
変形例２によれば、第１のフライト１１０が形成された二つの筒体３９の他に、回転軸３８の軸方向に沿う長さＬ３が異なる二つの他の筒体３９を用意すれば、第１のフライト１１０を有する二つの筒体３９の長さを三段階に亘って調節することができる。具体的に述べると、全長Ｌ１の筒体３９と全長Ｌ２の筒体３９との組み合わせ、全長Ｌ１の筒体３９と全長Ｌ３の筒体３９との組み合わせ、および全長Ｌ２の筒体３９と全長Ｌ３の筒体３９との組み合わせが可能となる。よって、通路１１５の全長を容易に変更することができる。
【０２４４】
[第４の実施形態の変形例３]
図３４ないし図３６は、第４の実施形態の変形例１と関連性を有する変形例３を示している。
【０２４５】
図３４および図３５に示すように、第２の通路要素１３２の第１の部分１３４ａの開口端とは反対側の端部は、第１の通路要素１３１と直交するように第１の通路要素１３１の円錐状の底１３１ａに接続されている。第１の通路要素１３１の底１３１ａは、第２の通路要素１３２に連通された円形の開口１４０ａを有している。開口１４０ａは、スクリュ本体３７の外周面に向けて拡開するように傾斜された底１３１ａの他の部分と向かい合っている。
【０２４６】
第２の通路要素１３２の第２の部分１３４ｂの開口端とは反対側の端部は、第３の通路要素１３３と直交するように第３の通路要素１３３の円錐状の底１３３ａに接続されている。第３の通路要素１３３の底１３３ａは、第２の通路要素１３２に連通された円形の開口１４０ｂを有している。開口１４０ｂは、スクリュ本体３７の外周面に向けて拡開するように傾斜された底１３３ａの他の部分と向かい合っている。
【０２４７】
変形例３によると、第１の通路要素１３１に流れ込んだ原料は、図３５（Ａ）に矢印で示すように、第１の通路要素１３１の底１３１ａに達した時点で底１３１ａの傾斜に沿って開口１４０ａの方向に案内される。このため、原料は、第１の通路要素１３１の底１３１ａに滞留することなく円滑に第２の通路要素１３２に流入する。
【０２４８】
第２の通路要素１３２を通過した原料は、開口１４０ｂから第３の通路要素１３３の底１３３ａに流入する。第３の通路要素１３３に流入した原料は、図３６（Ａ）に矢印で示すように、底１３３ａの傾斜に沿ってスクリュ本体３７の外周面の方向に案内される。このため、原料は、第３の通路要素１３３の底１３３ａに滞留することなく円滑にスクリュ本体３７の外周面に帰還する。
【０２４９】
したがって、通路１１５内に局所的な原料の滞留が発生するのを回避することができ、通路１１５を通過する原料に所望の伸長作用を付加することができる。
【０２５０】
変形例３において、第１の通路要素１３１の底１３１ａおよび第３の通路要素１３３の底１３３ａの形状は円錐に限らず、例えば半球状に形成してもよい。
【０２５１】
[第４の実施形態の変形例４]
図３７は、第４の実施形態の変形例１と関連性を有する変形例４を示している。
【０２５２】
変形例４は、第２の通路要素１３２の第２の部分１３４ｂの構成が変形例１と相違している。図３７に示すように、第２の部分１３４ｂは、およびストレート部１３４ｃおよびテーパ部１３４ｄを有している。ストレート部１３４ｃおよびテーパ部１３４ｄは、筒体３９の端面３９ａの側から当該筒体３９に切削加工を施すことにより形成されている。
【０２５３】
ストレート部１３４ｃは、第３の通路要素１３３に接続されている。ストレート部１３４ｃの内径は、第２の通路要素１３２の第１の部分１３４ａの内径よりも小さい。テーパ部１３４ｄは、他方の筒体３９の端面３９ａに開口されているとともに、ストレート部１３４ｃに同軸状に連通されている。テーパ部１３４ｄは、他方の筒体３９の端面３９ａからストレート部１３４ｃの方向に進むに従い内径が連続的に減少している。このため、原料に伸長作用を付加する主要な要素である第２の通路要素１３２は、原料の流れ方向に沿う中間部で内径が変化している。
【０２５４】
テーパ部１３４ｄは、例えば他方の筒体３９の端面３９ａに下孔を形成した後、テーパリーマを用いて下孔の内周面を切削することにより形成される。下孔は、ストレート部１３４ｃを兼ねている。
【０２５５】
変形例４によると、第２の通路要素１３２の第２の部分１３４ｂは、ストレート部１３４ｃの上流にテーパ部１３４ｄを有し、当該テーパ部１３４ｄが第２の通路要素１３２の中間部に位置されている。このため、第２の通路要素１３２は、その中間部で内径が次第に減じられており、原料が第２の通路要素１３２を通過する際に、原料に付加される伸長作用を強化することができる。
【０２５６】
[第４の実施形態の変形例５]
図３８は、第４の実施形態と関連性を有する変形例５を示している。
【０２５７】
図３８に示す変形例５では、一つの筒体３９の内部に通路１１５が形成されている。通路１１５の第２の通路要素１３２は、例えば筒体３９の一方の端面３９ａの側から筒体３９にドリルを用いた機械加工を施すことにより形成されている。
【０２５８】
これにより、筒体３９の内部に筒体３９を軸方向に貫通する円形の断面形状を有する貫通孔１５０が形成され、当該貫通孔１５０が筒体３９の両方の端面３９ａに開口されている。貫通孔１５０は、筒体３９の内部で第１の通路要素１３１および第３の通路要素１３３と交差している。
【０２５９】
さらに、貫通孔１５０の二つの開口端は、個々に栓体１５１ａ，１５１ｂで液密に閉塞されている。これにより、一つの筒体３９の内部に第１の通路要素１３１と第３の通路要素１３３との間を結ぶ第２の通路要素１３２が規定されている。
【０２６０】
なお、筒体３９に貫通孔１５０を形成するに際して、貫通孔１５０の先端を筒体３９の他方の端面３９ａに開口させずに筒体３９の端壁３９ｂで閉塞するようにしてもよい。
【０２６１】
[第４の実施形態の変形例６]
図３９は、変形例５をさらに発展させた変形例６を示している。
【０２６２】
図３９に示すように、一つの筒体３９を貫通する貫通孔１５０は、上流部１５０ａ、下流部１５０ｂおよび中間部１５０ｃを有している。上流部１５０ａ、下流部１５０ｂおよび中間部１５０ｃは、筒体３９の軸方向に沿って同軸状に一列に並んでいる。上流部１５０ａは、筒体３９の内部で第１の通路要素１３１交差するとともに、筒体３９の一方の端面３９ａに開口されている。上流部１５０ａの開口端は、栓体１５１ａで液密に閉塞されている。
【０２６３】
下流部１５０ｂは、上流部１５０ａよりも内径が小さく形成されている。下流部１５０ｂは、筒体３９の内部で第３の通路要素１３３と交差するとともに、筒体３９の他方の端面３９ａに開口されている。下流部１５０ｂの開口端は、栓体１５１ｂで液密に閉塞されている。
【０２６４】
中間部１５０ｃは、上流部１５０ａと下流部１５０ｂとの間に位置されている。中間部１５０ｃは、上流部１５０ａから下流部１５０ｂの方向に進むに従い内径が連続的に減少している。このため、原料に伸長作用を付加する主要な要素である第２の通路要素１３２は、原料の流れ方向に沿う中間部で内径が変化している。
【０２６５】
変形例６によると、通路１１５の第２の通路要素１３２は、その中間部１５０ｃの内径が上流から下流に向けて次第に減じられている。そのため、原料が第２の通路要素１３２を通過する際に、原料に付加される伸長作用を強化することができる。
【０２６６】
[第５の実施形態]
図４０は、第５の実施形態を開示している。第５の実施形態は、原料に伸長作用を付加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。
【０２６７】
図４０に示すように、筒体３９の内周面に一対の溝１６１ａ，１６１ｂが形成されている。溝１６１ａ，１６１ｂ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１６１ａ，１６１ｂは、筒体３９の内周面に開口されている。
【０２６８】
溝１６１ａ，１６１ｂ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１６１ａ，１６１ｂ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加する通路１６２を規定している。本実施形態では、通路１６２は回転軸３８と筒体３９との間の境界に位置されている。
【０２６９】
第５の実施形態によると、通路１６２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１６２は、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。
【０２７０】
第５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１６２が形成される。通路１６２を規定する溝１６１ａ，１６１ｂは、筒体３９の内周面に開口されているので、溝１６１ａ，１６１ｂを形成する作業を容易に行なうことができる。
【０２７１】
したがって、例えば通路１６２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。
【０２７２】
[第６の実施形態]
図４１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加するための構成が第５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５の実施形態と同様である。
【０２７３】
図４１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１７１ａ，１７１ｂが形成されている。溝１７１ａ，１７１ｂ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１７１ａ，１７１ｂは、第２の軸部４１の外周面に開口されている。
【０２７４】
溝１７１ａ，１７１ｂ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１７１ａ，１７１ｂは、筒体３９の内周面と協働して原料に伸長作用を付加する通路１７２を規定している。本実施形態では、通路１７２は回転軸３８と筒体３９との間の境界に位置されている。
【０２７５】
第６の実施形態によると、通路１７２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５の実施形態と同様に、通路１７２は、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。
【０２７６】
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１７２が形成される。通路１７２を規定する溝１７１ａ，１７１ｂは、回転軸３８の外周面に開口されているので、溝１７１ａ，１７１ｂを形成する作業を容易に行なうことができる。
【０２７７】
したがって、例えば通路１７２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。
【０２７８】
[第７の実施形態]
図４２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加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。
【０２７９】
図４２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１８１ａ，１８１ｂが形成されている。凹所１８１ａ，１８１ｂ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１８１ａ，１８１ｂの開口端は、キー４５ａ，４５ｂを筒体３９のキー溝４７ａ，４７ｂに嵌合した時に、キー溝４７ａ，４７ｂの内周面によって閉塞されている。
【０２８０】
そのため、凹所１８１ａ，１８１ｂは、キー溝４７ａ，４７ｂの内周面と協働して原料に伸長作用を付加する通路１８２を規定している。本実施形態では、通路１８２は、キー４５ａ，４５ｂと筒体３９との境界に位置されている。
【０２８１】
第７の実施形態によると、通路１８２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、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。
【０２８２】
第７の実施形態では、回転軸３８のキー４５ａ，４５ｂを筒体３９のキー溝４７ａ，４７ｂに嵌合した時に、スクリュ本体３７の内部に通路１８２が形成される。通路１８２を規定する凹所１８１ａ，１８１ｂは、キー４５ａ，４５ｂの先端面に開口されているので、凹所１８１ａ，１８１ｂを形成する作業を容易に行なうことができる。
【０２８３】
したがって、例えば通路１８２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。
【０２８４】
第７の実施形態において、キー溝４７ａ，４７ｂ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１８１ａ，１８１ｂと合致させることで前記通路１８２を規定するようにしてもよい。
【０２８５】
[第８の実施形態]
図４３は、第８の実施形態を開示している。第８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加するための構成が第１の実施形態と相違している。
【０２８６】
図４３に示すように、スクリュ２１は、ソリッドなスクリュ本体２００を備えている。スクリュ本体２００は、真っ直ぐな一本の軸状部材２０１で構成されている。軸状部材２０１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。
【０２８７】
軸状部材２０１は、周方向に連続する外周面２０１ａを有し、当該外周面２０１ａ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２０１の外周面２０１ａには、原料を搬送するフライト２０２が形成されている。
【０２８８】
さらに、軸状部材２０１の内部に原料に伸長作用を付加する一対の通路２０３が形成されている。通路２０３は、軸状部材２０１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２０３は、スクリュ本体２００の内部で軸状部材２０１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２０３は、スクリュ本体２００が回転した時に軸線Ｏ１の回りを公転する。
【０２８９】
原料に伸長作用を付加する通路２０３は、スクリュ本体が２００一本の棒状部材２０１で構成される場合でも、スクリュ本体２００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。
【０２９０】
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。
【０２９１】
例えば、原料に伸長作用を付加する通路は、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。
【０２９２】
加えて、前記第１の実施形態では、スクリュ本体３７を回転軸３８の基端の方向から見た時に、スクリュ２１が反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、時計回り方向に右回転させてもよい。
【０２９３】
この場合、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。
【０２９４】
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。
【０２９５】
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。
【符号の説明】
【０２９６】
３…押出機（第２の押出機）、２０…バレル、２１…スクリュ、３４…供給口、３６ａ…吐出口、３７，２００…スクリュ本体、５４，１０１…搬送部、５６，５７，８４，８５，１０５，１０７，１１０，１１１，１１２…フライト、６０，８６，１１５，１６２，１７２，１８２，２０３…通路、Ｏ１…軸線。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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