(57)【要約】【課題】混練材料の移動量の少ないロータの軸方向の両端部の位置において混練材料の滞留が起こりにくい密閉式混練機を提供すること。【解決手段】チャンバー１の内周面１ａとロータ翼３２の先端部との間に形成されるチップクリアランスの大きさを、ロータ３のロータ軸３１の軸方向の中央部Ｗａより両端部Ｗｂ、Ｗｃが小さくなるようにする。【選択図】図１
2007130952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混練材料を収納するチャンバーと、該チャンバーの上部を閉鎖する加圧蓋と、チャンバー内に取り付けられたロータ軸にロータ翼を有する一対のロータとを備えた密閉式混練機において、チャンバーの内周面とロータ翼の先端部との間に形成されるチップクリアランスの大きさを、ロータの軸方向の中央部より両端部が小さくなるようにしたことを特徴とする密閉式混練機。
【請求項２】
前記チップクリアランスの大きさを、一対のロータが対向する中央側の混練材料の噛み込み位置から外側に向けて小さくなるようにしたことを特徴とする請求項１記載の密閉式混練機。
【請求項３】
前記チップクリアランスの大きさを、一対のロータが対向する中央側の混練材料の噛み込み位置から外側に向けて大きくなるようにしたことを特徴とする請求項１記載の密閉式混練機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム、プラスチック等の高粘度の材料の混練を行うための密閉式混練機に関し、特に、混練材料を収納するチャンバーと、このチャンバーの上部を閉鎖する加圧蓋と、チャンバー内に取り付けられたロータ軸にロータ翼を有する一対のロータとを備えた密閉式混練機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ゴム、プラスチック等の高粘度の材料の混練を行うための密閉式混練機として、図６〜図７に示すように、混練材料を収納するチャンバー１と、このチャンバー１の上部を閉鎖する加圧蓋２と、チャンバー１内に回転可能に取り付けられたロータ軸３１にロータ翼３２を有する一対のロータ３とを備えた密閉式混練機が実用化されている。
この密閉式混練機は、チャンバー１の内周面１ａとロータ翼３２の先端部との間に形成されるチップクリアランスＣの大きさを、チャンバー１の全内周面１ａに亘って一定となるようにしていた。
ところで、この場合、チップクリアランスＣが大きいと、チップクリアランス内通過量が増加することによって配合剤の高分散が得られる反面、混練材料の移動量の少ないロータ３の軸方向の両端部の位置において混練材料の滞留が起こり、混練不良の原因となるという問題があった。
また、これとは逆に、チップクリアランスＣが小さいと、混練材料の滞留が起こりにくくなる反面、チップクリアランス内通過量が減少することによって配合剤の分散が悪くなるという問題があった。
そして、このような理由から、チップクリアランスＣを、チップクリアランス内通過量を増大させ、かつ、混練材料の滞留が起こりにくい値に設定することは困難であった。
また、混練材料や混練条件によって、配合剤の高分散が得られる最適チップクリアランスが存在することが知られている。しかしながら、通常、混練材料や混練条件は変更されることから、その都度、これらの条件に対応したロータ（又はチャンバー）に変更することは現実問題として難しいという問題もあった。
【０００３】
ところで、この問題点を解決するため、図８に示すように、チップクリアランスＣの大きさを、一対のロータ３、３が対向する中央側の混練材料の噛み込み位置Ａから外側（ロータ３の回転方向の前方側。以下同じ。）の位置Ｂに向けて順次小さくなるようにした密閉式混練機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この密閉式混練機は、これにより、混練材料における配合剤の高分散が得られる最適チップクリアランスを確保するという一定の効果を奏するものであるが、一対のロータ３、３が対向する中央側の混練材料の噛み込み位置ＡにおけるチップクリアランスＣが大きいため、混練材料の移動量の少ないロータ３の軸方向の両端部の位置において混練材料の滞留が起こるという問題点は解消できなかった。
【特許文献１】実開平７−３３６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記従来の密閉式混練機の有する問題点に鑑み、混練材料の移動量の少ないロータの軸方向の両端部の位置において混練材料の滞留が起こりにくい密閉式混練機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の密閉式混練機は、混練材料を収納するチャンバーと、該チャンバーの上部を閉鎖する加圧蓋と、チャンバー内に取り付けられたロータ軸にロータ翼を有する一対のロータとを備えた密閉式混練機において、チャンバーの内周面とロータ翼の先端部との間に形成されるチップクリアランスの大きさを、ロータの軸方向の中央部より両端部が小さくなるようにしたことを特徴とする。
【０００６】
この場合において、前記チップクリアランスの大きさを、一対のロータが対向する中央側の混練材料の噛み込み位置から外側に向けて小さくなるようにしたり、逆に大きくなるようにすることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の密閉式混練機によれば、混練材料を収納するチャンバーと、該チャンバーの上部を閉鎖する加圧蓋と、チャンバー内に取り付けられたロータ軸にロータ翼を有する一対のロータとを備えた密閉式混練機において、チャンバーの内周面とロータ翼の先端部との間に形成されるチップクリアランスの大きさを、ロータの軸方向の中央部より両端部が小さくなるようにしたことから、チップクリアランス内通過量を確保しながら、混練材料の移動量の少ないロータの軸方向の両端部の位置において混練材料の滞留が起こりにくくすることができ、これによって、混練性能を向上することができる。
【０００８】
また、前記チップクリアランスの大きさを、一対のロータが対向する中央側の混練材料の噛み込み位置から外側に向けて小さくなるようにしたり、逆に大きくなるようにすることにより、チップクリアランス内通過量を確保しながら、混練材料における配合剤の高分散が得られる最適チップクリアランスを確保することができ、これによって、混練性能を一層向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１〜図３に、本発明の密閉式混練機の一実施例を示す。
この密閉式混練機は、ゴム、プラスチック等の高粘度の材料の混練を行うためのもので、混練材料を収納するチャンバー１と、このチャンバー１の上部を閉鎖する加圧蓋２と、チャンバー１内に回転可能に取り付けられたロータ軸３１にロータ翼３２を有する一対のロータ３とを備えている。
【００１０】
そして、この密閉式混練機においては、図１に示すように、チャンバー１の内周面１ａとロータ翼３２の先端部との間に形成されるチップクリアランスの大きさを、ロータ３のロータ軸３１の軸方向の中央部Ｗａより両端部Ｗｂ、Ｗｃが小さくなるように、すなわち、中央部ＷａのチップクリアランスＣａと、両端部Ｗｂ、ＷｃのチップクリアランスＣｂ、Ｃｃとの間に、Ｃａ＞Ｃｂ、Ｃａ＞Ｃｃの関係が成立するようにしている。
これにより、ロータ３のロータ軸３１の軸方向の中央部Ｗａにおいてチップクリアランス内通過量を確保しながら、混練材料の移動量の少ないロータ３のロータ軸３１の軸方向の両端部Ｗｂ、Ｗｃの位置において混練材料の滞留が起こりにくくすることができ、これによって、混練性能を向上することができる。
【００１１】
なお、本実施例においては、ロータ３のロータ軸３１の軸方向の中央部ＷａのチップクリアランスＣａと、両端部Ｗｂ、ＷｃのチップクリアランスＣｂ、Ｃｃは、それぞれ一定とすることにより、ロータ３のロータ軸３１の軸方向の中央部Ｗａ及び両端部Ｗｂ、Ｗｃが、それぞれロータ軸３１の軸と平行となり、中央部Ｗａと両端部Ｗｂ、Ｗｃとの間に段差を生じるようにしたが、例えば、中央部Ｗａと両端部Ｗｂ、Ｗｃとを傾斜面で接続することによって中央部Ｗａから両端部Ｗｂ、Ｗｃにかけて連続してチップクリアランスが次第に小さくなるようにすることもできる。
【００１２】
また、本実施例においては、ロータ３のロータ軸３１の軸方向の中央部ＷａのチップクリアランスＣａと、両端部Ｗｂ、ＷｃのチップクリアランスＣｂ、Ｃｃとに差を持たせるために、ロータ翼３２の先端部の半径をロータ軸３１の軸方向において一定とした螺旋形状のロータ翼３２に対して、チャンバー１の内周面１ａのロータ軸３１の軸方向の中央部側を大きく凹欠させるようにしたが、これとは逆に、チャンバー１の内周面１ａまでの半径をロータ軸３１の軸方向において一定とし、螺旋形状のロータ翼３２の先端部の半径をロータ軸３１の軸方向の中央部側が小（チップクリアランス大）、両端部側が大（チップクリアランス小）となるように形成することもできる。
【００１３】
ところで、チップクリアランスＣａ、Ｃｂ、Ｃｃの大きさは、一対のロータ３、３が対向する中央側の混練材料の噛み込み位置Ａから外側Ｂにおいて一定とすることもできるが、さらに、この密閉式混練機においては、図２〜図３に示すように、チップクリアランスＣａ、Ｃｂ、Ｃｃの大きさを、一対のロータ３、３が対向する中央側の混練材料の噛み込み位置Ａから外側Ｂに向けて小さくなるように、すなわち、中央部ＷａのチップクリアランスＣａ１、Ｃａ２、Ｃａ３及び両端部Ｗｂ、ＷｃのチップクリアランスＣｂ１、Ｃｂ２、Ｃｂ３（Ｃｃ１、Ｃｃ２、Ｃｃ３）に、Ｃａ１＞Ｃａ２＞Ｃａ３、Ｃｂ１（＝Ｃｃ１）＞Ｃｂ２（＝Ｃｃ２）＞Ｃｂ３（＝Ｃｃ３）の関係が成立するようにしている。ここで、Ｃａ１＞Ｃｂ１（＝Ｃｃ１）、Ｃａ２＞Ｃｂ２（＝Ｃｃ２）、Ｃａ３＞Ｃｂ３（＝Ｃｃ３）の関係が成立するのは上記のとおりである。なお、図２〜図３は、一対のロータ３、３の一方について、チップクリアランスを表示しているが、他方のロータも同様である。
これにより、チップクリアランス内通過量を確保しながら、混練材料における配合剤の高分散が得られる最適チップクリアランスも確保することができ、これによって、混練性能を一層向上することができる。より具体的には、次の優れた混練効果を得ることができる。
・混練材料に均等なせん断力を付与することができる。
・混練材料の噛み込みの際、ロータ翼３２の先端とチャンバー１の内周面１ａ間で発生する急激なせん断力が緩和され、混練材料の局部的な発熱を抑制することができる。
・混練材料の噛み込みの際、ロータ翼３２の先端とチャンバー１の内周面１ａ間での急激な押圧力（加圧力）によってフィラーの二次凝集体が生成しやすいが、この生成を抑制することができる。
・混練材料中に存在するフィラーの凝集体やポリマーゲルが破壊されやすくなり、品質の良い安定した混練物を得ることができる。
・チップクリアランス部内を流動（通過）する混練材料の量が増え、混練性能を向上することができる。
・混練材料のミクロ分散機能を向上することができる。
【００１４】
なお、本実施例においては、チップクリアランスＣａ、Ｃｂ、Ｃｃの大きさを、一対のロータ３、３が対向する中央側の混練材料の噛み込み位置Ａから外側Ｂに向けて順次小さくなるようにしているが、例えば、混練材料の噛み込み位置Ａの近傍位置のみ、あるいは、混練材料の噛み込み位置Ａから中間位置にかけて順次小さくなるようにし、混練材料の噛み込みやすさに影響を与えないそれ以降の位置は一定にすることができる等、チップクリアランスＣａ、Ｃｂ、Ｃｃの大きさの変化の仕方は任意に設定することができる。
【００１５】
また、本実施例においては、チャンバー１の内周面１ａを円筒形状以外の特定の形状に形成することにより、チップクリアランスＣａ、Ｃｂ、Ｃｃの大きさを変化させるようにしたが、チャンバー１の軸とロータ３のロータ軸３１の軸とを偏心させることにより、チップクリアランスＣａ、Ｃｂ、Ｃｃの大きさを変化させるようにすることもできる。
【００１６】
以下、本実施例の密閉式混練機の具体例を示す。
Ｗａ＝１／２Ｗ、Ｗｂ＝Ｗｃ＝１／４Ｗ
Ｃａ１＝１０ｍｍ、Ｃａ２＝７ｍｍ、Ｃａ３＝４ｍｍ
Ｃｂ１（＝Ｃｃ１）＝４ｍｍ、Ｃｂ２（＝Ｃｃ２）＝３ｍｍ、Ｃｂ３（＝Ｃｃ３）＝２ｍｍ
ここで、Ｗ：チャンバー１のロータ軸３１の軸方向の寸法である。
なお、上記の値は、これに限定されるものでなく、密閉式混練機の大きさ、混練材料の種類等に応じて、適宜変更することができる。
【００１７】
また、図４〜図５に示す密閉式混練機のように、チップクリアランスＣａ、Ｃｂ、Ｃｃの大きさを、一対のロータ３、３が対向する中央側の混練材料の噛み込み位置Ａから外側Ｂに向けて大きくなるように、すなわち、中央部ＷａのチップクリアランスＣａ１、Ｃａ２、Ｃａ３及び両端部Ｗｂ、ＷｃのチップクリアランスＣｂ１、Ｃｂ２、Ｃｂ３（Ｃｃ１、Ｃｃ２、Ｃｃ３）に、Ｃａ１＜Ｃａ２＜Ｃａ３、Ｃｂ１（＝Ｃｃ１）＜Ｃｂ２（＝Ｃｃ２）＜Ｃｂ３（＝Ｃｃ３）の関係が成立するようにしている。ここで、Ｃａ１＞Ｃｂ１（＝Ｃｃ１）、Ｃａ２＞Ｃｂ２（＝Ｃｃ２）、Ｃａ３＞Ｃｂ３（＝Ｃｃ３）の関係が成立するのは上記のとおりである。なお、図４〜図５は、一対のロータ３、３の一方について、チップクリアランスを表示しているが、他方のロータも同様である。
これにより、図２〜図３に示した密閉式混練機と同様の作用効果を得ることができる。
【００１８】
以下、本実施例の密閉式混練機の具体例を示す。
Ｗａ＝１／２Ｗ、Ｗｂ＝Ｗｃ＝１／４Ｗ
Ｃａ１＝４ｍｍ、Ｃａ２＝７ｍｍ、Ｃａ３＝１０ｍｍ
Ｃｂ１（＝Ｃｃ１）＝２ｍｍ、Ｃｂ２（＝Ｃｃ２）＝３ｍｍ、Ｃｂ３（＝Ｃｃ３）＝４ｍｍ
ここで、Ｗ：チャンバー１のロータ軸３１の軸方向の寸法である。
なお、上記の値は、これに限定されるものでなく、密閉式混練機の大きさ、混練材料の種類等に応じて、適宜変更することができる。
【００１９】
以上、本発明の密閉式混練機について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の密閉式混練機は、ロータの軸方向の中央部においてチップクリアランス内通過量を確保しながら、混練材料の移動量の少ないロータの軸方向の両端部の位置において混練材料の滞留が起こりにくくすることができることから、ゴム、プラスチック等の材料の混練の用途に広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の密閉式混練機の一実施例を示す正面断面図である。
【図２】同図１のＸ−Ｘ断面図（部分断面図）である。
【図３】同図１のＹ−Ｙ断面図（部分断面図）である。
【図４】本発明の密閉式混練機の他の実施例を示す図１のＸ−Ｘ断面図に相当する断面図（部分断面図）である。
【図５】同図１のＹ−Ｙ断面図に相当する断面図（部分断面図）である。
【図６】従来の密閉式混練機を示す側面断面図である。
【図７】同平面断面図である。
【図８】従来の密閉式混練機を示す側面断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    チャンバー
２    加圧蓋
３    ロータ
３１  ロータ軸
３２  ロータ翼
【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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