(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ(11)の内孔(12)に一対の互いに同径の第１、第２スクリュ(21,22)を水平かつ平行で回転駆動可能に挿入し、前記シリンダ(11)先端部の一方の側面に材料排出口(23)を介してギャポンプ(32)を連通して接続した非噛み合い二軸スクリュ式混練機において、前記各スクリュ(21,22)は同一外径であると共に、前記各スクリュ(21,22)のフライト外径および溝底径は同一であり、前記各スクリュ(21,22)の回転速度に差を設け、前記材料排出口(23)に対して遠い位置の前記第１スクリュ(21)の回転速度が、前記材料排出口(23)に対して近い位置の前記第２スクリュ(22)の回転速度よりも遅くなるように構成したことを特徴とする非噛み合い二軸スクリュ式混練機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非噛み合い二軸スクリュ式混練機に関し、特に、各スクリュの回転速度を互いに異なるように設定することにより均一な溶融状態の合成樹脂材料を押出すための新規な改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、合成樹脂材料を混練・溶融・押出しするための混練押出機は、処理能力の増大と駆動エネルギー効率の向上を目的として大型化され、さらに、混練・溶融と押出しとを、それぞれ機能分担させた噛合いまたは非噛み合いの二軸スクリュ式混練機およびギャポンプを組合せて構成されるようになっている。また、二軸スクリュ式混練機は、スクリュとシリンダとの接触による損傷を避けるために、スクリュの両端が回転可能に支持される構造が採用され、ギャポンプは、混練押出機全体の高さを低くするために、二軸スクリュ式混練機のシリンダの先端部の側部において、シリンダに連通して接続されるように構成されている。
【０００３】
従来の混練押出機用の非噛み合い二軸スクリュ式混練機としては、例えば、図３および図４で示される構成が用いられていた。図において、符号１０で示されるものは非噛み合い二軸スクリュ式混練機であり、水平配置された長尺筒形状のシリンダ１１と、このシリンダ１１の内孔１２に回転駆動可能に横並びして挿入された非噛み合い状態の２本のスクリュ２１，２２で構成されている。
【０００４】
前記シリンダ１１には、その先端部の一方の側面に材料排出口２３が形成されている。前記内孔１２の各スクリュ２１，２２は、その軸直角断面が２個の楕円形を水平に互いに接近して配置された構成であり、前記材料排出口２３にはギャポンプ（図示せず）が接続されている。また、各スクリュ２１，２２のフライトの外径は互いに異なるように構成され、第１スクリュ２１の外径ｄ１よりも第２スクリュ２２の外径ｄ２の方が大であった。
【０００５】
以上のように構成された混練押出機用の非噛み合い二軸スクリュ式混練機１０において、材料供給口（図示せず）から供給された合成樹脂材料は、内孔１２内において、加熱装置（図示せず）によるシリンダ１１からの加熱および後端部を駆動装置（図示せず）により等速で回転駆動されるスクリュ２１，２２の剪断作用を受ける。その結果、合成樹脂材料は、溶融混練されながら先端部方向へ流動し、先端部において流動方向を９０度変更され、シリンダ１１先端部の材料排出口２３からギャポンプ（図示せず）へ排出され、このギャポンプにより昇圧されて押出されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の混練押出機用の非噛み合い二軸スクリュ式混練機は以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、樹脂の流れ方向に対して直交する方向に樹脂を排出する場合、各スクリュの外径を互いに異ならせることにより滞留時間の長い樹脂に高い剪断を与えないようにしていたが、外径が異なるために、外径の小さいスクリュとシリンダとの間に樹脂の滞留が起こりやすく、樹脂の温度ムラが発生し、物性の変化による製品品質の低下となっていた。
【０００７】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、特に、シリンダ内で左右に配置された同径の第１、第２スクリュを用いると共に、その回転速度を互いに異ならせることにより、合成樹脂材料がシリンダ先端部の内孔の表面付近で滞留すること無く、かつ品質低下を起こさないようにした非噛み合い二軸スクリュ式混練機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による非噛み合い二軸スクリュ式混練機は、シリンダの内孔に一対の互いに同径の第１、第２スクリュを水平かつ平行で回転駆動可能に挿入し、前記シリンダ先端部の一方の側面に材料排出口を介してギャポンプを連通して接続した非噛み合い二軸スクリュ式混練機において、前記各スクリュは同一外径であると共に、前記各スクリュのフライト外径および溝底径は同一であり、前記各スクリュの回転速度に差を設け、前記材料排出口に対して遠い位置の前記第１スクリュの回転速度が、前記材料排出口に対して近い位置の前記第２スクリュの回転速度よりも遅くなるようにした構成である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による混練押出機用の非噛み合い二軸スクリュ式混練機の好適な実施の形態について説明する。なお、従来例と同一又は同等部分には同一符号を付して説明する。
図１は、図２の矢視Ｉ−Ｉで示される混練押出機を構成する非噛み合い二軸スクリュ式混練機の軸方向縦断面図であり、図２は、図１の矢視II−IIで示される混練押出機を構成する非噛み合い二軸スクリュ式混練機およびギャポンプの縦断面図である。図１および図２において、符号１０で示されるものは非噛み合い二軸スクリュ式混練機であり、この二軸スクリュ式混練機１０の水平配置された長尺筒形状のシリンダ１１の内孔１２には回転駆動可能に横並びして挿入された非噛み合い状態の一対の互いに同一外径の第１スクリュ２１及び第２スクリュ２２が回転自在に内設されている。
【００１０】
前記シリンダ１１には、このシリンダ１１の後端部上面に材料供給口１３、中間部上面にベント口１４、先端部の一方の側面に材料排出口２３が形成されている。前記内孔１２は、図２のようにその軸直角断面が２個の円形を水平に接近して配置した形状である。また、前記材料排出口２３側の内孔１２の下側に沿って排出流路１６が形成されている。さらに、前記シリンダ１１の後端側（図１における左側）には、図示しない駆動装置が連結され、この駆動装置は、２本の出力軸が設けられており、これらの出力軸により前記各スクリュ２１，２２をそれぞれ個別に回転駆動している。
【００１１】
前記各スクリュ２１，２２は、それぞれ、前記内孔１２の後端部および先端部の外側において、一対のベアリング２５により回転可能に支持されている。前記各スクリュ２１，２２は、後端部から先端部へ、輸送・混練・脱揮・計量作用をするフライト形状が順次形成され、スクリュ２１，２２の先端には、排出部フライト２６が形成され、排出部を構成している。なお、前記各スクリュ２１，２２の各部のフライト外径および溝底径は同一であり、本例では２条のフライトが形成されている。さらに、前記駆動装置の出力軸の回転速度に差を設けることにより、前記各スクリュ２１，２２の回転速度に差を設け、図２のように前記材料排出口２３から遠い位置の前記第１スクリュ２１の回転速度を前記材料排出口１５から近い第２スクリュ２２の回転速度よりも遅くなるように構成している。
【００１２】
また、本例では、混練部と脱揮部との間に、前記シリンダ１１の内孔１２と前記各スクリュ２１，２２の溝底との隙間、すなわち合成樹脂材料の流路断面積を調節するゲート弁形式の混練度調整装置３０が設けられている。前記シリンダ１１の材料排出口２３には、ダイバータ弁３１を介してギャポンプ３２が接続されている。
【００１３】
次に、動作について述べる。まず、材料供給口１３から供給された合成樹脂材料は、内孔１２内において、加熱装置（図示せず）によるシリンダ１１からの加熱およびスクリュ２１，２２の剪断作用を受ける。その結果、合成樹脂材料は、溶融混練されながら先端部方向へ流動し、排出部において流動方向を９０度変更され、材料排出口２３からダイバータ弁３１を経てギャポンプ３２へ排出され、ギャポンプ３２により昇圧されて押出される。
【００１４】
前記各スクリュ２１，２２により、溶融混練された合成樹脂材料が、非噛み合い二軸スクリュ式混練機１０の先端部において、流動方向を９０度変更し材料排出口２３へ流動する間に、各スクリュ２１，２２に沿ってそれぞれ流動して来た合成樹脂材料は、排出部フライト２６から受ける剪断作用および流動距離が異なるが、各スクリュ２１，２２の回転速度に差を設けているため、材料排出口２３から遠い位置の第１スクリュ２１の回転速度が材料排出口２３から近い位置の第２スクリュ２２の回転速度よりも遅くなるように構成されていることにより、回転速度の遅い第１スクリュ２１による剪断作用は、回転速度の速い第２スクリュ２２の剪断作用よりも小さくなる。
【００１５】
図２において、第１スクリュ２１に沿って流動して来た合成樹脂材料は、第２スクリュ２２に沿って流動して来た合成樹脂材料に比較して排出部フライト２６により剪断作用を受ける距離および流動時間が長いが、第１スクリュ２１の排出部フライト２６から受ける剪断作用は第２スクリュ２２の排出部フライト２６から受けるそれよりも小さくされている。すなわち、第１スクリュ２１と第２スクリュ２２との回転速度に適宜の差異を設けることにより、非噛み合い二軸スクリュ式混練機１０の先端部において、合成樹脂材料が流動方向を９０度変更し材料排出口２３へ流動する間に受ける剪断作用が互いに同等となる。その結果、物性の均一な合成樹脂材料が材料排出口２３から排出される。
【００１６】
前述の混練の間、混練度調整装置３０を操作して流路断面積を変化させることにより合成樹脂材料の混練度合が調節され、ベント口１４から合成樹脂材料中に残留する揮発成分および水分が排出される。また、ダイバータ弁３１は、非噛み合い二軸スクリュ式混練機１０から排出される溶融状態の合成樹脂材料をギャポンプ３２へ供給するか、機外へ排出するかを切替えるものであり、運転初期あるいは合成樹脂材料の変更時などに、混入物等を含む合成樹脂材料を機外へ排出することができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明による混練押出機用の非噛み合い二軸スクリュ式混練機は以上のように構成されていることにより、以下のような効果を得ることができる。すなわち、各スクリュが互いに同径でかつ互いに回転速度が異なるように構成されているため、合成樹脂材料がシリンダ先端部の内孔の表面付近で滞留することが無く、品質低下を起こすことが無くなり、左右に配置された２本のスクリュに沿ってそれぞれ流動して来た合成樹脂材料が同等の剪断作用受け、ほぼ均一な溶融混練状態となって材料排出口へ到達することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図２の矢視Ｉ−Ｉで示される混練押出機を構成する非噛み合い二軸スクリュ式混練機の軸方向縦断面図である。
【図２】  図１の矢視II−IIで示される混練押出機を構成する非噛み合い二軸スクリュ式混練機およびギャポンプの横断面図である。
【図３】  従来の混練押出機を構成する非噛み合い二軸スクリュ式混練機のシリンダの横断面図である。
【図４】  図３の要部を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０    非噛み合い二軸スクリュ式混練機
１１    シリンダ
１２    内孔
２３    材料排出口
２１，２２    第１、第２スクリュ
２６    排出部フライト
【図１】
0004201931.tif 000002
【図２】
0004201931.tif 000003
【図３】
0004201931.tif 000004
【図４】
0004201931.tif 000005