(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の平行な筒状キャビティが中心で互いに連通して形成されたチャンバーを有し、混練キャビティ内に非噛合い状態で回転する一対のロータを収容した混練機において、前記ロータは軸方向に一定の横断面形状をなし、かつ、軸方向に一端から他端まで同方向のねじれ角を有する翼形に形成され、夫々のキャビティ内のロータのねじれ方向が互いに逆方向となっており、両ロータの回転中の軸方向の位相差が９０°に保たれる連続式混練機へ混練すべき材料を供給し、前記一対のローラを互いに逆回転させることを特徴とする連続式混練機での混練物の混練方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は非噛合い状態のロータが本体チャンバーの２つのキャビティ内に収容された２軸混練機、特に材料の連続処理に適し、互いに逆方向に回転するおのおのロータが軸方向に互いに逆向きの螺旋状ねじれ角を有する連続式混練機での混練物の混練方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
天然ゴムや合成ゴムの素練り、或いはこれらに各種の添加剤等を分散させて混練りを行ったり、各種熱可塑性エラストマーや高粘度流体と粉体、液状体との混練り、分散操作を行う装置として従来、密閉された容器（チャンバー）内に翼状のロータを軸支して回転させ、前記チャンバーに投入された混練物を前記ロータの軸方向から半径方向へと移動、循環させて混練を行う混練機が知られている。例えば、特公平８−２４８３３号特許公報に開示された密閉式混練機においては、２本のロータの周部にそれぞれ同方向のねじれ角をもつ螺旋状の翼部を形成し、これらの各ロータをチャンバーの中心で互いに連通した２つの平行なキャビティ内に非噛合い状態で配置し、両ロータを互いに逆方向に回転させることにより、各キャビティ内で混練物を軸方向に移動させるとともに、両キャビティ間で混練物の入れ替え動作を行わせている。
【０００３】
図７は上記特許公報に記載されたロータの側面図であり、図８乃至図１０は従来のロータを組み込んだ混練機における混練物の流れを示した概略図である。一対のロータ１は互いに平行関係を保って混練機の本体チャンバー３の左右のキャビティ２内に水平にかつ所定の軸間距離を有して配置されている。ロータ軸首部１ａはチャンバー３の両端部で軸支され、かつ片側のロータ軸端は図示しない歯車機構を介して駆動モータに連結されて互いに逆方向にかつ同一の速度で回転される。これらのロータ１の周部には長翼５と短翼６が所定のねじり角で軸方向に形成され、かつ回転時に両側のロータが干渉しないように回転角度の位相差をずらせて、図示の例では或る箇所を９０°位相をずらせて組み込まれている。
【０００４】
この例で左右のロータ１の翼部のねじれ方向は同一であり、したがって両ロータ１を互いに逆方向に回転させることにより、図８，図９に模型的に示すように各キャビティ２内のロータ部における混練物の軸方向移動が逆方向となり、キャビティ２内での軸方向移動は良好で、両キャビティ２の軸方向端部近くでキャビティ２間の混練物の入れ替え移動がなされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した左右のロータの翼部のねじれ方向が同一で互いに逆回転させる形態の混練機はチャンバー内での混練物の軸方向移動性は向上するものの、連続的に混練物の素材をチャンバーに供給しつつ同時にチャンバーの排出口から製品を取り出す、いわゆる連続運転を行おうとすると、チャンバーの素材供給口に入った素材が軸方向の移動性がよいだけに排出口側へすぐ移動して（図１０参照）、半径方向の均一な混合がなされないまま排出口から取り出されてしまうという現象、いわゆるショートパスが生じ、均一な混練物が得られない。このため、従来の混練機ではバッチ処理のみしかできず、生産性の上で問題があった。
【０００６】
また従来の装置では、翼部のねじれ方向が同一の左右ロータを逆回転させるために左右のロータ間の回転中の位相が軸方向位置によってずれを生じており、このためにチャンバーのキャビティ間で混練物の入れ替え量が変化する。チャンバーの軸方向長さが短かい場合には、その位相のずれも小さい範囲にとどまり、影響も少ないが、チャンバー長さＬと径Ｄとの比Ｌ／Ｄが大きくなるにつれ、その影響は無視できなくなる。
【０００７】
本発明は、チャンバー内での混練物の軸方向移動量とチャンバーの両キャビティ間での混練物の入れ替え量がバランスよく一定に保たれ、これによって混練物の連続処理を可能とした連続式混練機での混練物の混練方法を提供することにある。
【０００８】
本発明はまた、チャンバー内での混練物の半径方向の分散度、即ち一対のキャビティを有するチャンバーの中央部（キャビティ間の連通部）とチャンバー両側部での混合物の分散度が短時間で均一になし得る連続式混練機での混練物の混練方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、一対の平行な筒状キャビティが中心で互いに連通して形成されたチャンバーを有し、混練キャビティ内に非噛合い状態で回転する一対のロータを収容した混練機において、前記ロータは軸方向に一定の横断面形状をなし、かつ、軸方向に一端から他端まで同方向のねじれ角を有する翼形に形成され、夫々のキャビティ内のロータのねじれ方向が互いに逆方向となっており、両ロータの回転中の軸方向の位相差が９０°に保たれる連続式混練機へ混練すべき材料を供給し、前記一対のローラを互いに逆回転させることを特徴とする連続式混練機での混練物の混練方法が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明を好適な実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の１実施形態に係る一対のロータをチャンバー内に配置した状態で示した正面図である。左右のロータ１０はそれぞれチャンバー３に軸支されたロータ軸１１に嵌合されて該チャンバー３の左右のキャビティ２内に収容され、前記ロータ軸１１の回転駆動により、互いに逆向きに、具体的にはその向き合う側（内側）が上方から下方へ回動するように回転する。図示のように各ロータ１０は直径方向に張り出た翼部１０ａ，１０ｂが全長にわたって形成され、この翼部は軸方向に一端から他端まで同方向の一定の角度で螺旋状にねじられている。
【００１１】
各ロータ１０については軸直角断面形状が軸方向に同一となっており、左右のロータ１０は互いに翼部１０ａ，１０ｂの軸方向ねじり角が逆方向となっている。したがって左右のロータ１０を仮に同位相でキャビティ内に位置させたときには、両ロータ１０はチャンバー中心Ｃに対して線対称の形状を成す。しかし実際には、図１に示すように、それぞれの各ロータ１０のキャビティ２内での配置は軸方向にみて９０°の位相差をもつように配置される。図示のようにロータ１０の回転半径Ｒはチャンバー３の中心Ｃに近接する長さとなっている。
【００１２】
このような構成でチャンバー３の上部中央の片側の入口１２から混練すべき材料を供給し、左右ロータ１０を互いに逆回転させると、混練物は各ロータ１０の翼部１０ａ，１０ｂの送り作用によってロータ１０の軸方向に、かつ同方向に移動する（図２参照）。このとき回転中の左右ロータ１０の位相差は軸方向で一定に保たれ、かつ各断面で９０°の位相差があるため、軸方向移動と同時に半径方向の移動、つまり両キャビティ２間での混練物の入れ替えが行われる。この混練物のキャビティ間の入れ替えは軸方向で常に一定となり、図３に示すように混練物はチャンバーの一端（入口１２）から他端（排出口１３）へと螺旋を描くように旋回しながら移送されていく。排出口１３での抜き出し量を適切に調整することにより、チャンバー３内の流れはプラグフロー（栓流）となり、軸方向および半径方向の均一性を保ちつつ一定速度で移動し、連続的に入口１２から材料を供給しても従来のようなショートパスは起らず、良好な混練物が連続して排出口１３から取り出される。なお、ロータ１０のねじれ角は軸方向の移動と半径方向の移動のバランスを保つ上で、５〜３０°の範囲が好ましい。
【００１３】
図４は合成ゴム（ブタジエンゴム）に亜鉛華（ＺｎＯ）を分散、混合させる場合の、本発明の実施形態に係る密閉型２軸混合機の裁断斜視図である。試料ゴムと亜鉛華を材料入口１２から投入し、逆方向のねじれ角をもつ一対のロータ１０をキャビティ２内で逆回転させ、混合試料をチャンバー中央部および側部の試料採取管１５から取り出し、運転時間ごとに軸方向の亜鉛華の分散度合いを評価する。図５は本発明の場合における混合物の分散結果を示す図であり、図６は同様の試験装置での同方向ねじりのロータを用いた従来の混合機の分散結果を示したものである。図中、白丸印はチャンバー中央部での分散度、三角印は側部での分散度を表す。これらの結果を比較しても明らかなように、本発明の方がチャンバーの中央部と側部での分散度がより早く均一になっているのが分かる。これは、逆方向ねじりの方がチャンバー間の入れ替えが良好に進み、混合物の流れがプラグフローに近いことを示しており、また連続混合操作において、プラグフロー的な流れにより、排出口でのショートパスが少なくなることを示している。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、チャンバー内の一対のロータの翼部ねじり方向をそれぞれ一端から他端まで同方向且つ互いに逆方向とし、該一対のロータを互いに逆回転させることにより、排出口での混練物のショートパスが防止され、チャンバーの両キャビティ間における混練物の入れ替えが常に一定となり、半径方向の混練物の均一性、分散性が向上し、材料の連続供給、連続取り出しを行う連続混練操作が可能となり、混練物の生産性向上、コスト低減に大きな効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に係る連続式混練機におけるロータの正面図である。
【図２】本発明に係るロータを組み込んだ混練機における混練物の流れを示した概略図である。
【図３】本発明に係るロータを組み込んだ混練機における入口から排出口に至る混練物の流れを模型的に示した概略図である。
【図４】本発明の実施形態に係る密閉型２軸混合機の分散度試験時の裁断斜視図である。
【図５】本発明の場合の混合物の分散度試験結果を示す図である。
【図６】従来の混合機における混合物の分散度試験結果を示す図である。
【図７】従来のバッチ式混練機におけるロータの側面図である。
【図８】従来のロータを組み込んだ混練機における混練物の流れを示した概略図である。
【図９】従来の混練機における混練物の流れを示した概略図である。
【図１０】従来の混練機における入口から排出口に至る混練物の流れを模型的に示した概略図である。
【符号の説明】
２ キャビティ
３ チャンバー
１０ ロータ
１０ａ，１０ｂ ロータ翼部
１１ ロータ軸
１２ 入口
１３ 排出口
【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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