(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の材料を混練する混練装置において、
駆動部に接続されたスクリュー部と、
該スクリュー部を囲繞するように配設されたシリンダー部と、
混練される前記複数の材料が通過する経路上の所定位置に配置された第１のメディアユニットと、
を備え、
該第１のメディアユニットは、
複数の第１のメディアと、
該複数の第１のメディアを周方向において異なる位置にそれぞれ保持する複数の凹陥部を有するリング状に形成され、前記スクリュー部の表面に当接して配置されることで前記スクリュー部とともに回転するとともに、前記第１のメディアを前記凹陥部内で転動自在に保持する第１の内側ジャケットと、
前記スクリュー部の表面と前記シリンダー部の内表面との間に配置され、前記第１の内側ジャケットの前記凹陥部との間の隙間において前記複数の第１のメディアを転動自在、かつ前記隙間内で前記凹陥部との対向方向に移動可能に保持する第１の外側ジャケットと、
を備える
ことを特徴とする混練装置。
【請求項２】
複数の材料を混練する混練装置において、
駆動部に接続されたスクリュー部と、
該スクリュー部を囲繞するように配設されたシリンダー部と、
混練される前記複数の材料が通過する経路上の所定位置に配置された第１のメディアユニットと、
前記スクリュー部の内部に形成され、前記スクリュー部の軸心に沿って先端側から基端側に向かって延びる中空部と、
前記スクリュー部の先端面に形成された前記複数の材料を循環させるための帰還経路入口部と、
前記スクリュー部の先端面に連結され、前記中空部内で前記スクリュー部の軸心に沿って形成された軸心回転部と、
前記中空部における前記スクリュー部の内表面と、前記軸心回転部との間に前記スクリュー部の軸心に沿って形成され、前記帰還経路入口部と連通する帰還経路と、
前記スクリュー部と前記シリンダー部との間の隙間と、前記帰還経路と、を連通する帰還経路出口部と、
前記帰還経路上の所定位置に配置された第２のメディアユニットと、
を備え、
前記第１のメディアユニットは、
複数の第１のメディアと、
該複数の第１のメディアを周方向において異なる位置に転動自在に保持する複数の凹陥部を有するリング状に形成され、前記スクリュー部の表面に当接して配置されることで前記スクリュー部とともに回転する第１の内側ジャケットと、
前記スクリュー部の表面と前記シリンダー部の内表面との間に配置され、前記第１の内側ジャケットの前記凹陥部との間で前記複数の第１のメディアを転動自在に保持する第１の外側ジャケットと、
を備え、
前記第２のメディアユニットは、
複数の第２のメディアと、
該複数の第２のメディアを周方向において異なる位置に転動自在に保持する複数の凹陥部を有するリング状に形成され、前記軸心回転部の表面に当接して配置されることで前記軸心回転部とともに回転する第２の内側ジャケットと、
前記中空部における前記シリンダー部の内表面と隙間を空けて配置され、前記第２の内側ジャケットの前記凹陥部との間で前記複数の第２のメディアを転動自在に保持する第２の外側ジャケットと、
を備える
ことを特徴とする混練装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混練装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも一種の熱可塑性を有する高分子材料に対して、他の高分子材料もしくは無機材料を混練するのに用いる混練装置において、原材料の分散性能を向上させるためにメディアを用いた混練装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の装置は、横置き円筒状をなす本体前半部と本体後半部とから形成された本体部の中心部に駆動源で回転される軸を配設し、この軸の半部にスクリュー羽根を設け、また、他の半部に複数の攪拌アームを立設し、本体部のスクリュー羽根側に原料の供給口を、また、攪拌アームが位置する部位のうちのスクリュー羽根側の部位にメディアの投入口をそれぞれ設け、さらに、攪拌アーム側の本体部の端部にメディアセパレータを配設したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１２３５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述の特許文献１の混練装置では、メディアを用いることで混練性の良い材料を得ることができるが、混練された材料およびメディアが共に混練装置内を移動するため、混練された材料中に混在しているメディアを分離して回収する作業が必要となり、作業の手間がかかるとともに、生産コストが高くなってしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上述の事情を鑑みてなされたものであり、メディアを用いて混練性の良い材料を得ることができるとともに、生産コストの上昇を抑えることができる混練装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明は、複数の材料を混練する混練装置において、駆動部に接続されたスクリュー部と、該スクリュー部を囲繞するように配設されたシリンダー部と、混練される前記複数の材料が通過する経路上の所定位置に配置された第１のメディアユニットと、を備え、該第１のメディアユニットは、複数の第１のメディアと、該複数の第１のメディアを周方向において異なる位置にそれぞれ保持する複数の凹陥部を有するリング状に形成され、前記スクリュー部の表面に当接して配置されることで前記スクリュー部とともに回転するとともに、前記第１のメディアを前記凹陥部内で転動自在に保持する第１の内側ジャケットと、前記スクリュー部の表面と前記シリンダー部の内表面との間に配置され、前記第１の内側ジャケットの前記凹陥部との間の隙間において前記複数の第１のメディアを転動自在、かつ前記隙間内で前記凹陥部との対向方向に移動可能に保持する第１の外側ジャケットと、を備えることを特徴としている。
この発明によれば、複数の材料を混練する際に、第１のメディアが混練材料と共に移動することなく所定位置で保持されているため、その後に混練材料と第１のメディアとを分離・回収する作業を無くすことができる。したがって、生産コストの上昇を抑制することができる。また、第１のメディアが転動自在に配置されているため、混練材料が第１のメディアの直近を通過する際に第１のメディアの転動により複数の材料を好適に混練することができる。したがって、混練性の良い材料を得ることができる。
また、いわゆるスクリュー型の混練装置において、複数の材料を混練する際に、第１のメディアが混練材料と共に移動することなく所定位置で保持されているため、その後に混練材料と第１のメディアとを分離・回収する作業を無くすことができる。したがって、生産コストの上昇を抑制することができる。また、第１のメディアが転動自在に配置されているため、混練材料が第１のメディアの直近を通過する際に第１のメディアの転動により複数の材料を好適に混練することができる。したがって、混練性の良い材料を得ることができる。
また、第１のメディアユニットの第１の内側ジャケットがスクリュー部と共に回転することにより、第１のメディアを第１のメディアユニット内で転動させることができる。したがって、隣接する第１のメディア同士の間に高せん断場を発生させることができ、第１のメディア間を通過する複数の材料をより好適に混練することができる。したがって、混練性の良い材料を得ることができる。
【０００９】
また、本発明は、複数の材料を混練する混練装置において、駆動部に接続されたスクリュー部と、該スクリュー部を囲繞するように配設されたシリンダー部と、混練される前記複数の材料が通過する経路上の所定位置に配置された第１のメディアユニットと、前記スクリュー部の内部に形成され、前記スクリュー部の軸心に沿って先端側から基端側に向かって延びる中空部と、前記スクリュー部の先端面に形成された前記複数の材料を循環させるための帰還経路入口部と、前記スクリュー部の先端面に連結され、前記中空部内で前記スクリュー部の軸心に沿って形成された軸心回転部と、前記中空部における前記スクリュー部の内表面と、前記軸心回転部との間に前記スクリュー部の軸心に沿って形成され、前記帰還経路入口部と連通する帰還経路と、前記スクリュー部と前記シリンダー部との間の隙間と、前記帰還経路と、を連通する帰還経路出口部と、前記帰還経路上の所定位置に配置された第２のメディアユニットと、を備え、前記第１のメディアユニットは、複数の第１のメディアと、該複数の第１のメディアを周方向において異なる位置に転動自在に保持する複数の凹陥部を有するリング状に形成され、前記スクリュー部の表面に当接して配置されることで前記スクリュー部とともに回転する第１の内側ジャケットと、前記スクリュー部の表面と前記シリンダー部の内表面との間に配置され、前記第１の内側ジャケットの前記凹陥部との間で前記複数の第１のメディアを転動自在に保持する第１の外側ジャケットと、を備え、前記第２のメディアユニットは、複数の第２のメディアと、該複数の第２のメディアを周方向において異なる位置に転動自在に保持する複数の凹陥部を有するリング状に形成され、前記軸心回転部の表面に当接して配置されることで前記軸心回転部とともに回転する第２の内側ジャケットと、前記中空部における前記シリンダー部の内表面と隙間を空けて配置され、前記第２の内側ジャケットの前記凹陥部との間で前記複数の第２のメディアを転動自在に保持する第２の外側ジャケットと、を備えることを特徴としている。
この発明によれば、いわゆる循環式の混練装置において、スクリュー部の内部の帰還経路において、第２のメディアが混練材料と共に移動することなく所定位置で保持された状態で、複数の材料を混練することができる。したがって、その後に混練材料と第２のメディアとを分離・回収する作業を無くすことができ、生産コストの上昇を抑制することができる。また、第２のメディアが転動自在に配置されているため、混練材料が第２のメディアの直近を通過する際に第２のメディアの転動により複数の材料を好適に混練することができる。したがって、混練性の良い材料を得ることができる。
また、第２のメディアユニットの第２の内側ジャケットが軸心回転部と共に回転することにより、第２のメディアを第２のメディアユニット内で転動させることができる。したがって、隣接する第２のメディア同士の間を通過する複数の材料をより好適に混練することができる。したがって、混練性の良い材料を得ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の材料を混練する際に、メディアが混練材料と共に移動することなく所定位置で保持されているため、その後に混練材料とメディアとを分離・回収する作業を無くすことができる。したがって、生産コストの上昇を抑制することができる。また、メディアが転動自在に配置されているため、混練材料がメディアの直近を通過する際にメディアの転動により複数の材料を好適に混練することができる。したがって、混練性の良い材料を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一実施形態における混練装置の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるメディアユニットの断面斜視図である。
【図４】図１のＢ部拡大図（断面図）である。
【図５】本発明の第二実施形態における断面図（図１のＡ−Ａ線に相当）である。
【図６】本発明の第二実施形態におけるスクリュー部の斜視図（一部断面図）である。
【図７】本発明の第二実施形態における混練装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第一実施形態）
次に、本発明の第一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
図１、図２に示すように、混練装置１０は、モータなどで構成された駆動部１１と、駆動部１１に接続されて軸方向に回転可能に構成されたスクリュー部１３と、スクリュー部１３の外側を囲繞するように配設されたシリンダー部１５と、シリンダー部１５に配設され、混練装置１０内に供給された高分子樹脂材料を加熱可能に構成されたヒータ１７と、を備えている。
【００１４】
スクリュー部１３は、例えばステンレスで形成された略円柱状の棒状部材で構成されている。スクリュー部１３の表面には、軸方向に沿って断続的に山部１４が略全長に亘って形成されている。
【００１５】
シリンダー部１５は、例えばステンレスで形成された略直方体の部材にスクリュー部１３を挿入可能な穴部２７が形成されたものである。穴部２７の断面形状はスクリュー部１３の外径よりも若干大きい略円形形状である。穴部２７の奥行（軸方向）寸法は、スクリュー部１３の山部１４が全て囲繞される長さを有している。穴部２７の先端部には混練された高分子樹脂材料が押し出される押出貫通孔２９が形成されている。また、シリンダー部１５における駆動部１１側（押出貫通孔２９と反対側）の上面１５ａには、高分子樹脂材料を穴部２７内に供給するための原料投入口３１が形成されている。
【００１６】
シリンダー部１５におけるスクリュー部１３の上方および下方には、ヒータ１７がそれぞれ複数（本実施形態では４個ずつ）設けられている。ヒータ１７は、シリンダー部１５の両側面１５ｃ，１５ｄの間を貫通するように、かつ、スクリュー部１３の軸方向に沿って略等間隔になるように設けられている。また、ヒータ１７は、スクリュー部１３の上方および下方において、それぞれ対向するように配されている。このように配置することで、ヒータ１７はシリンダー部１５全体を加熱することができるようになっている。なお、複数のヒータ１７は、それぞれ個別に加熱することができるように構成されている。
【００１７】
ここで、本実施形態では、スクリュー部１３とシリンダー部１５との間に、メディア５１を備えたメディアユニット５０が設けられている。図３は、メディアユニット５０の断面図である。図３に示すように、メディアユニット５０は、リング状の内側ジャケット５２と、内側ジャケット５２の外周面に所定の隙間を空けて対向配置されたリング状の外側ジャケット５３と、内側ジャケット５２と外側ジャケット５３との間に配設された複数のメディア５１と、を備えている。
【００１８】
メディア５１は、例えば、セラミック（ジルコニア、チタニア、アルミナなど）やステンレスで形成された略球状の部材である。メディア５１は、内側ジャケット５２に形成された複数の略半球状の凹陥部５４に一つずつ配設されている。また、凹陥部５４はメディア５１の外形（直径）よりも若干大きく形成されており、メディア５１は凹陥部５４内で転動自在に配設されている。また、外側ジャケット５３における内側ジャケット５２との対向面には、全周に亘ってメディア５１を保持する溝部５５が形成されている。
【００１９】
さらに、図４に示すように、内側ジャケット５２はスクリュー部１３の表面に当接されるとともに、外側ジャケット５３はシリンダー部１５の内表面に当接されており、スクリュー部１３が回転駆動すると、内側ジャケット５２もスクリュー部１３とともに回転するように構成されている。その際、メディア５１は転動する。なお、外側ジャケット５３は、シリンダー部１５の内表面と当接していなくてもよい。また、図４において、高分子樹脂材料の流れを矢印で示している。
【００２０】
そして、混練装置１０内に供給された高分子樹脂材料は、メディアユニット５０の内側ジャケット５２と外側ジャケット５３との間の隙間５６を通過するように構成され、転動しているメディア５１と接するように通過することにより、混練性を向上することができる。
【００２１】
上述したようにメディアユニット５０を設けた混練装置１０では、高分子樹脂材料を混練する際に、メディア５１が高分子樹脂材料と共に移動することなく凹陥部５４内で保持されているため、その後に混練された高分子樹脂材料とメディア５１とを分離・回収する作業を無くすことができる。したがって、生産コストの上昇を抑制することができる。
また、メディアユニット５０の内側ジャケット５２をスクリュー部１３の表面に当接させて、スクリュー部１３の回転に合わせて内側ジャケット５２も回転するようにし、メディア５１が凹陥部５４内で転動するように構成した。したがって、高分子樹脂材料がメディア５１の直近を通過する際に、メディア５１の転動により隣接するメディア５１間に高せん断場が発生し、高分子樹脂材料を好適に混練することができる。したがって、混練性の良い材料を得ることができる。
【００２２】
なお、本実施形態では、メディアユニット５０を一つだけ設けた場合の説明をしたが、スクリュー部１３の軸方向に沿って複数設けてもよい。メディアユニットを複数設けることにより、さらに混練性の良い材料を得ることができる。
【００２３】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態を図５〜図７に基づいて説明する。なお、本実施形態は第一実施形態とメディアユニットの配置構成および高分子樹脂材料の通過経路が異なるのみであり、その他の構成については第一実施形態と略同一であるため、同一箇所には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図５は本実施形態の混練装置の部分断面図であり、図６はスクリュー部の部分断面図である。図５、図６に示すように、混練装置１１０は、駆動部１１（不図示）と、駆動部１１に接続されて軸方向に回転可能に構成されたスクリュー部１１３と、スクリュー部１１３の外側を囲繞するように配設されたシリンダー部１５と、ヒータ１７と、を備えている。
【００２４】
スクリュー部１１３は、例えばステンレスで形成された略円筒状の棒状部材で構成されている。スクリュー部１１３の表面には、軸方向に沿って連続的に山部１４が螺旋状に略全長に亘って形成されている。また、スクリュー部１１３の先端面１１３ａには、高分子樹脂材料を混練装置１１０内で循環させるための帰還経路入口部１４１が複数（本実施形態では、４箇所）形成されている。
【００２５】
図６に示すように、スクリュー部１１３の内部は、スクリュー部１１３の軸心に沿って形成された軸心回転部１４２が形成され、軸心回転部１４２と山部１４が形成されたスクリュー回転部１４３との間が中空の帰還経路１４４として構成されている。この帰還経路１４４と帰還経路入口部１４１とは連通している。また、帰還経路１４４はスクリュー部１１３の軸方向に沿って形成されており、スクリュー回転部１４３における帰還経路１４４の駆動部１１側端部に対応する位置に帰還経路出口部１４５が形成されている。
【００２６】
つまり、原料投入口３１から供給された高分子樹脂材料は、スクリュー部１１３とシリンダー部１５との間を先端方向に向かって進みながら混練され、スクリュー部１１３の先端面１１３ａの帰還経路入口部１４１からスクリュー部１１３の内部に入り、帰還経路１４４を進んで、帰還経路出口部１４５から再度スクリュー部１１３とシリンダー部１５との隙間へ戻る。このように高分子樹脂材料は混練装置１１０内を循環しながら混練される。
【００２７】
ここで、スクリュー部１１３の先端部近傍にはメディアユニット５０Ａが設けられている。このメディアユニット５０Ａは、第一実施形態のメディアユニット５０と略同一の条件で取り付けられている。
【００２８】
また、本実施形態では、帰還経路１４４上にもメディアユニット５０Ｂが設けられている（本実施形態では、４個）。メディアユニット５０Ｂは、軸心回転部１４２とスクリュー回転部１４３との間に設けられており、内側ジャケット５２は軸心回転部１４２の表面に当接されるとともに、外側ジャケット５３はスクリュー回転部１４３の内表面と若干の隙間を空けて配置されている。つまり、スクリュー部１１３が回転駆動すると、軸心回転部１４２および内側ジャケット５２がスクリュー部１１３とともに回転するように構成されている。その際、外側ジャケット５３はスクリュー回転部１４３に当接されていないため、内側ジャケット５２と外側ジャケット５３との間に回転差が生じ、メディア５１は凹陥部５４内で転動する。
【００２９】
そして、混練装置１１０内に供給された高分子樹脂材料は、メディアユニット５０Ａ，５０Ｂの内側ジャケット５２と外側ジャケット５３との間の隙間５６を通過するように構成され、転動しているメディア５１と接するように通過することにより、混練性を向上することができる。
【００３０】
上述したようにメディアユニット５０Ａ，５０Ｂを設けた、いわゆる循環式の混練装置１１０では、高分子樹脂材料を混練する際に、メディア５１が高分子樹脂材料と共に移動することなく凹陥部５４内で保持されているため、その後に混練された高分子樹脂材料とメディア５１とを分離・回収する作業を無くすことができる。したがって、生産コストの上昇を抑制することができる。
【００３１】
また、メディアユニット５０Ａの内側ジャケット５２をスクリュー部１１３の表面に当接させて、スクリュー部１１３の回転に合わせて内側ジャケット５２も回転するようにし、メディア５１が凹陥部５４内で転動するように構成した。したがって、高分子樹脂材料がメディア５１の直近を通過する際に、メディア５１の転動により隣接するメディア５１間に高せん断場が発生し、高分子樹脂材料を好適に混練することができる。したがって、混練性の良い材料を得ることができる。
【００３２】
さらに、メディアユニット５０Ｂの内側ジャケット５２を軸心回転部１４２の表面に当接させるとともに、外側ジャケット５３はスクリュー回転部１４３の内表面と若干の隙間を空けて配置して、スクリュー部１１３の回転に合わせて内側ジャケット５２も回転するとともに、メディア５１が凹陥部５４内で転動するように構成した。したがって、高分子樹脂材料がメディア５１の直近を通過する際にメディア５１の転動により高分子樹脂材料を好適に混練することができる。したがって、より混練性の良い材料を得ることができる。
なお、本実施形態では、内側ジャケット５２を軸心回転部１４２に当接して回転可能に構成したが、逆に外側ジャケット５３をスクリュー回転部１４３に当接して、外側ジャケット５３がスクリュー回転部１４３とともに回転可能に構成し、内側ジャケット５２と軸心回転部１４２との間に若干の隙間を空けて配置してもよい。
【００３３】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態では、略球状のメディアを用いた場合の説明をしたが、ころ状のメディアを用いて、ころ軸受型のメディアユニットを採用してもよい。
また、本実施形態では、スクリュー型の混練装置を用いて説明したが、ギヤポンプを用いた混練装置において、高分子樹脂材料の通過経路上にメディアユニットを配置する構成でもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０…混練装置  １１…駆動部  １３…スクリュー部  １５…シリンダー部  ５０（５０Ａ，５０Ｂ）…メディアユニット  ５１…メディア  ５２…内側ジャケット  ５３…外側ジャケット  １１０…混練装置  １１３ａ…先端面  １４１…帰還経路入口部  １４２…軸心回転部  １４３…スクリュー回転部  １４４…帰還経路  
【図１】
0005364423.tif 000002
【図２】
0005364423.tif 000003
【図３】
0005364423.tif 000004
【図４】
0005364423.tif 000005
【図５】
0005364423.tif 000006
【図６】
0005364423.tif 000007
【図７】
0005364423.tif 000008