(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給口（１３）と排出口（１４）を軸方向両端部にそれぞれ有するチャンバ（２）内に左右一対のロータ（４）が回転自在に挿通され、前記チャンバ（２）の軸方向中途部に被混練材料の通過抵抗を調節するゲート装置（１７）が設けられ、このゲート装置（１７）よりも上流側と下流側に位置する前記ロータ（４）の部分に、第一フィード部（１８）および第一混練部（１９）と、第二フィード部（２０）および第二混練部（２１）とがそれぞれ対応して形成され、前記チャンバ（２）における第二混練部（２１）に被混練材料を搬送する第二フィード部（２０）に対応する部分に、中間供給口（２２）が設けられ、この中間供給口（２２）に、強制的に後添加するための強制フィード手段（２３）が接続されている二軸連続混練機によって、相対的に高低異なる粘度の樹脂からなる被混練材料をコンパウンドするコンパウンド製造方法であって、
相対的に高低異なる粘度の樹脂からなる被混練材料の最終的な配合からより粘度の低い樹脂の一部を除いてより粘度の高い樹脂の比率が大きい配合とされた被混練材料を前記供給口（１３）から供給し、
最終的な配合の残りの被混練材料であるより粘度の低い樹脂を、前記供給口（１３）から供給した被混練材料より小さい比率で前記中間供給口（２２）から供給することを特徴とする二軸連続混練機によるコンパウンド製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチックやゴム等の高分子樹脂材料を混練するための二軸連続混練機によるコンパウンド製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記連続混練機は、通常は異方向に高速回転するロータでプラスチックやゴム材料等の被混練材料に強いせん断作用を加えて短時間に可塑化溶融するもので、この可塑化溶融した樹脂に各種の充填剤や添加剤を効率よく練り込んで混合分散することで種々の品質の樹脂製品を製造することができる。
特に、ロータの軸方向両端をベアリングで支持した両持ち構造の連続混練機は、ロータが先触れしてその先端がチャンバに接触することがないので高速度でロータを回転することができ、生産能力が高い混練造粒設備を容易に構成できる特徴がある。
【０００３】
かかる両端支持タイプの連続混練機のうち、特に強練りに適したものとして、ツインロータでかつ二段混練タイプの二軸連続混練機があり、この混練機は、被混練材料の供給口と排出口を軸方向両端部に有するチャンバ内に軸方向両端を支持した状態で回転自在に挿通された左右一対のロータを備えている。
この二段混練タイプの混練機のロータには、供給口からの被混練材料を下流側に搬送する第一フィード部と、この第一フィード部で下流側に搬送された被混練材料を混練する第一混練部と、この第一混練部で混練された被混練材料を下流側へ搬送する第二フィード部と、この第二フィード部で下流側に搬送された被混練材料を更に混練する第二混練部とが形成されており、チャンバの軸方向中途部には、被混練材料の通過抵抗を調節するゲート装置が設けられている（例えば、特公昭５８−５０５３３号公報及び特開平１−９５３０８号公報参照）。
【０００４】
そして、かかる二段練り連続混練機によれば、チャンバの軸方向中途部に設けたゲート装置で被混練材料の通過抵抗を調節できるので、第一及び第二混練部における被混練材料の混練度を平均化でき、これによって被混練材料を過昇温させずに十分な混練時間を確保できるという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
また、上記従来の二段練り連続混練機によれば、ゲート装置の直ぐ下流側に設けたベント口から混練に伴う揮発ガスを排気することにより、製品品質の低下を防止できるとともに、同ベント口から充填材等の被混練材料を後添加することによって、その充満度の調整や最終製品のブレンド調整を行うこともできるとされている。
しかるに、従来の二段練り連続混練機では、ベント口が主として揮発ガスの排気口としての機能を有する関係で、同ベント口からの被混練材料の後添加を専ら材料の自然落下によってしか行えないため、同被混練材料の確実な後添加を行い難いという問題があった。
【０００６】
すなわち、この種の混練機では、被混練材料とともに同材料に含まれているガスも最初の供給口からチャンバ内に導入され、この最初に巻き込んだガスが前記ベント口からチャンバの外部に吹き戻されるため、当該ベント口から別の被混練材料を均一かつ十分に後添加するのは極めて困難であった。
更に、チャンバ内に最初に導入されるガスの量はロータ径の３乗に比例して大きくなるため、特に近年の高吐出のニーズに対応した大型の混練機の場合にはベント口からの吹き戻しが激しく、嵩密度の小さな充填材についてはベント口からの後添加が殆ど行えないという問題が顕在化してきた。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑み、二段練りタイプの二軸連続混練機において、第二混練部に対する被混練材料の後添加を確実に行えるようにして、被混練材料の充満度の調整や最終製品のブレンド調整を容易に行えるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明は次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明は、供給口と排出口を軸方向両端部にそれぞれ有するチャンバ内に左右一対のロータが回転自在に挿通され、前記チャンバの軸方向中途部に被混練材料の通過抵抗を調節するゲート装置が設けられ、このゲート装置よりも上流側と下流側に位置する前記ロータの部分に、第一フィード部および第一混練部と、第二フィード部および第二混練部とがそれぞれ対応して形成され、前記チャンバにおける第二混練部に被混練材料を搬送する第二フィード部に対応する部分に、中間供給口が設けられ、この中間供給口に、強制的に後添加するための強制フィード手段が接続されている二軸連続混練機によって、相対的に高低異なる粘度の樹脂からなる被混練材料をコンパウンドするコンパウンド製造方法であって、
相対的に高低異なる粘度の樹脂からなる被混練材料の最終的な配合からより粘度の低い樹脂の一部を除いてより粘度の高い樹脂の比率が大きい配合とされた被混練材料を前記供給口から供給し、
最終的な配合の残りの被混練材料であるより粘度の低い樹脂を、前記供給口から供給した被混練材料より小さい比率で前記中間供給口から供給するものである。
【０００９】
上記の本発明によれば、強制フィード手段によってチャンバにおけるゲート装置よりも下流側でかつ排出口よりも上流側の部分に被混練材料を強制的に後添加できるので、第二混練部に対する被混練材料の後添加を均一かつ十分に行うことができ、被混練材料の充満度の調整や最終製品のブレンド調整を容易に行えるようになる。
なお、この強制フィード手段としては、チャンバに対して垂直に接続された搬送シリンダと、このシリンダ内に回転自在に挿通したフィードスクリューとを備えたスクリューフィーダを採用することができる。
【００１０】
また、本発明において、上記強制フィード手段とは別に、チャンバにおけるゲート装置よりも下流側でかつ排出口よりも上流側の部分にベント口を設けておけば、混練に伴う揮発ガスをベント口から排気しながら被混練材料の後添加が可能になり、製品品質の低下を防止しつつ被混練材料の充満度の調整や最終製品のブレンド調整を容易に行える。
更に、本発明において、第二混練部による被混練材料の混練度を調節するための混練度調節手段をチャンバの排出口に設けた場合、強制フィード手段からの後添加が行われた後の被混練材料の混練度についても当該混練度調節手段によって適切に調節できるようになる。
【００１１】
なお、この混練度調節手段としては、前記したゲート装置、開閉オリフィス又はギアポンプ等を採用することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１及び図２は、本発明を採用した二軸二段練り連続混練機１の第一の実施形態を示している。
同図に示すように、この実施形態の二軸連続混練機１は、装置本体としてのチャンバ２を備え、このチャンバ２内には、長手方向略円筒状の二連の混練室３が断面視ほぼめがね孔形状をなすように連通して形成されている。
【００１３】
このチャンバ２の各混練室３内には、被混練材料をチャンバ２の一端側（上流側、図１の右側）から他端側（下流側、図１の左側）に向かってフィードしかつその途中で同材料を混練溶融する左右一対のロータ４，４が互いに平行にかつ回転自在に挿通されている。
この各ロータ４，４は、その軸心方向両端部がチャンバ２の上下流両側に配置した軸受け（ベアリング）５，６，７を介して回転自在に支持されていて、相対向する内側が上方から下方へ移動するように互いに異なる方向に回転駆動されるようになっている。
【００１４】
チャンバ２の上流側端には、ロータ４，４の駆動装置が接続されている。この駆動装置８は、チャンバ２の上流側端にタンデムに接続されたハウジング９と、このハウジング９内に挿通された各ロータ４，４の延長部１０を回転自在に支持する前後一対の前記軸受け５，６と、その延長部１０の軸方向中途部に固定した駆動ギア１１と、を備えている。
一対のロータ４，４のうち、一方のロータ４の延長部１０は、ハウジング９の更に上流側に突出され、その突出端部が減速機付きのモータ（図示せず）に接続されている。各ロータ４，４の駆動ギア１１は互いに直接噛み合っており、このため、モータで一方のロータ４を回転駆動すると、他方のロータ４がそれと異なる方向に回転するようになっている。
【００１５】
チャンバ２の上流側端部の上面側には、粉末ないしペレット状の被混練材料を混練室３に供給するための供給口１３が設けられており、この供給口１３には図外のホッパーが接続される。チャンバ２の中間部の上面側には、材料供給時に巻き込んだガスや混練中に発生した揮発ガスを混練室３内から脱気するためのベント口１４が形成されている。また、チャンバ２の下流側端部には、溶融した混練済み材料をチャンバ２の外部に排出するための排出口１５が設けられている。
更に、チャンバ２の材料搬送方向中途部には、ロータ４の外周部に対して径外側から接近又は離反する上下一対のゲート板１６を有する中間ゲート装置１７が設けられている。このゲート装置１７は、そのゲート板１６のロータ４に対する隙間を変更することで被混練材料の通過抵抗を調節するもので、チャンバ２内の混練室３は、このゲート装置１７の上流側と下流側とでタンデムに並ぶ二つの混練ステージ３Ａ，３Ｂに区分されている。
【００１６】
図１及び図２に示すように、中間ゲート装置１７の上流側の第一ステージ３Ａ内に挿通されているロータ４の外周面には、上流側から順に、供給口１３からのペレットあるいは粉末状の被混練材料を前方へフィードするスクリュー翼を有する第一フィード部１８と、そのペレットあるいは粉末状の被混練材料に強力なせん断力を加えて同材料を混練溶融する第一混練部１９とが、それぞれ形成されている。
なお、本実施形態では、上記第一混練部１９は、ロータ４の回転により被混練材料を下流側へ押し出す方向に捩じれた送り翼部１９Ａと、同回転により被混練材料を上流側へ押し戻す方向に捩じれた戻し翼部１９Ｂとを備えている。また、本実施形態のロータ４は、混練翼やスクリュー翼は周方向に１２０度の間隔をおいて形成された三翼タイプのものが採用されている。
【００１７】
他方、中間ゲート装置１７の下流側の第二ステージ３Ｂ内に挿通されているロータ４の外周面には、上流側から順に、第一混練部１９で溶融された材料を排出口１５側へ強制的に搬送するスクリュー翼を有する第二フィード部２０と、被混練材料に更にせん断力を加えて同材料を混練溶融する第二混練部２１とが、それぞれ形成されている。
なお、本実施形態では、上記第二混練部２１も、ロータ４の回転により被混練材料を下流側へ押し出す方向に捩じれた送り翼部２１Ａと、同回転により被混練材料を上流側へ押し戻す方向に捩じれた戻し翼部２１Ｂとを備えている。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態の二軸連続混練機１では、チャンバ２における第二フィード部２０に対応する部分の側面に、前記ベント口１４とは別に横向きに開口する中間供給口２２が形成されており、この中間供給口２２に、被混練材料を強制的に後添加するための強制フィード手段２３が接続されている。
図２に示すように、この強制フィード手段２３は、チャンバ２に対して垂直でかつ水平に配置されかつ先端開口が上記横向きの中間供給口２２に直結された搬送シリンダ２４と、このシリンダ２４内に回転自在に挿通された左右一対のフィードスクリュー２５と、このスクリュー２５を回転駆動させるための減速機付きモータ２６と、搬送シリンダ２４の上部開口に接続されたホッパー２７と、を備えたスクリューフィーダよりなる。
【００１９】
また、本実施形態の二軸連続混練機１では、チャンバ２の下流側端部の排出口１５に、ロータ４の外周部に対して径外側から接近又は離反する上下一対のゲート板２８を有する下流ゲート装置２９が設けられている。この下流ゲート装置２９は、前記中間ゲート装置１７と同様に、そのゲート板２８のロータ４に対する隙間を変更することで被混練材料の通過抵抗を調節するものである。
従って、本実施形態の場合、ロータ４の第一混練部１９による被混練材料の混練度は前記中間ゲート装置１７によって調節され、強制フィード手段２３による後添加がなされたあとの第二混練部２１による被混練材料の混練度は当該下流ゲート装置２９によって調節できるようになっている。
【００２０】
上記構成に係る二軸連続混練機１による被混練材料の混練に際しては、まず、粉末状の被混練材料（無機質フィラーを含んでもよい）を供給口１３から投入する。すると、その材料は、第一ステージ３Ａ内において、第一フィード部１８で下流側にフィードされるとともに第一混練部１９のチップ部を通過するときに大きなせん断力を受けて自己発熱により溶融する。
その後、溶融した被混練材料は、中間ゲート装置１７で混練度調整されながら、第二ステージ３Ｂの第二フィード部２０に至り、同フィード部２０のスクリュー作用によって第二混練部２１に搬送され、下流ゲート装置２９で混練度調整されながら更に混練される。
【００２１】
そして、この第二混練部２１で再混練された混練済み材料は、下流ゲート装置２９を通過して排出口１５からチャンバ２の外部に排出され、図示しない後処理装置（ペレタイザ等）へ材料を送るための一軸押出機に送られる。
そして、本実施形態では、チャンバ２における中間ゲート装置１７の直ぐ下流側に強制フィード手段２３が接続されているので、第一混練部１９で既に混練された溶融材料に対して別の被混練材料や充填材を均一かつ確実に後添加することができ、第二混練部２１における被混練材料の充満度の調整や最終製品のブレンド調整を簡単に行うことができる。
【００２２】
また、本実施形態では、強制フィード手段２３とは別にベント口１４を形成してあるので、混練に伴う揮発ガスをベント口１４から排気しながら被混練材料の後添加することも可能であり、製品品質の低下を防止しつつ被混練材料の充満度の調整や最終製品のブレンド調整を行うこともできる。
更に、第二混練部による被混練材料の混練度を調節する下流ゲート装置２９が排出口１５に設けられているので、充填材等を後添加したあとの被混練材料の混練度も適切に調節することができる。
【００２３】
図３は本発明の第二実施形態に係る二軸連続混練機１を示している。
この実施形態では、第二混練部２１による混練度の調節手段として、前記下流ゲート装置２９の代わりに、開度調整可能となるように排出口１５に枢着された開閉オリフィス３０を採用している。なお、その他の構成は第一実施形態の場合と同様であるので、図面に同一符号を付してその詳細説明は省略する。
また、図４は本発明の第三実施形態に係る二軸連続混練機１を示している。
この混練機１では、排出口１５の下側に連結管３２を介してギアポンプ３３が接続され、このギヤポンプ３３の排出側にペレタイザ（造粒装置）その他の後処理装置３４が接続されている。
【００２４】
このギアポンプ３３は、その回転数を制御することによって後処理装置３４への材料供給量を変更する機能を有するだけなく、第二ステージ３Ｂ内の樹脂の充満度を変更して第二混練部２１による混練度を調節するものであり、このため、第二混練部２１による被混練材料の混練度を調節する混練度調節手段としての機能も有している。
以上、本発明の各実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は例示的なものであって限定的なものではない。本発明の技術的範囲は冒頭の特許請求の範囲により決定され、その意味に入るすべての態様は本発明の範囲に含まれる。
【００２５】
例えば、本発明は、図５に示すようなチャンバ２の横断面が傾斜したタイプの連続混練機１にも採用することができ、この場合、スクリューフィーダ２３はチャンバ２の上面に設けた中間供給口２２に直結するようにしている。また、上記各実施形態において、ベント口１４を設けないで、チャンバ２の上面側に設けた供給口２２にスクリューフィーダ２３を直結することにしてもよい。
更に、中間供給口２２は、中間ゲート装置１７の下流側でかつ排出口１５の上流側に配置すればよいが、後添加された被混練材料を第二混練部２１に確実に送り込んで十分な混練作用を付与するためには、チャンバ２における第二フィード部２０に対応する部分に設けることが好ましい。
【００２６】
【実施例】
次に、本発明の効果を実証するための実施例（実験例）について説明する。
この実験は、図３に示す二軸二段練り連続混練機１を使用して、実際に被混練材料を試験練りしたもので、コンパウンドは次のＡ材〜Ｃ材を、Ａ：Ｂ：Ｃ＝５０ｗｔ％：５０ｗｔ％：６部の最終比率で配合するものとした。
Ａ  高粘度高密度ポリエチレン（ＨＬＭＩ＝０．５）
Ｂ  低粘度高密度ポリエチレン（ＭＩ＝５０．０）
Ｃ  カーボンマスターバッチペレット（カーボン濃度４０％）
上記のＡ材及びＢ材のうち、Ｂ材はＡ材に比べて若干密度が小さいので、Ａ材及びＢ材の混合物を混練溶融すると、Ｂ材（低粘度ポリエチレン）が樹脂のマトリックス相（海相）を形成し、Ａ材（高粘度ポリエチレン）が樹脂のドメイン相（島相）を形成する。そして、通常、マトリックス相の粘度がドメイン相の粘度に比べて低い場合には混練は著しく難しくなる。
【００２７】
そこで、本発明の図３の混練機を用いて、まず、Ａ：Ｂ：Ｃ＝５０ｗｔ％：２５ｗｔ％：６部の比率にした被混練材料を最初の供給口に投入し、残りのＢ材（２５ｗｔ％分）を第二ステージに接続されている強制フィード手段から後添加することにした。
この場合、当初の配合においてはより粘度の高いＡ材の方が粘度の低いＢ材よりも大きい比率になっているので、第一ステージにおける混練では適切な分散混合を行うことができた。また、強制フィード手段から後添加されるＢ材と第一ステージにおいて既に混練されたコンパウンドとを比べると、後者の方が粘度が高くなっているので、第二ステージにおける混練においても、適切な分散混合を行うことができた。
【００２８】
しかして、粘度が大きく相違するため一緒に混練するのが極めて困難であった配合のコンパウンドでも、本発明の混練機を用いてその配合の一部の被混練材料を強制フィード手段で後添加することにより、非常に分散性の優れたコンパウンドを製造することができた。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、二段練りタイプの二軸連続混練機において、第二混練部に対する被混練材料の後添加を確実に行えるので、被混練材料の充満度の調整や最終製品のブレンド調整を容易にすることができ、混練処理能力を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第一実施形態に係る二軸連続混練機の側面断面図である。
【図２】  同混練機をゲート装置の直ぐ下流側で切断した場合の横断面図である。
【図３】  本発明の第二実施形態に係る二軸連続混練機の側面断面図である。
【図４】  本発明の第三実施形態に係る二軸連続混練機の側面断面図である。
【図５】  スクリューフィーダの接続構造の変形例を示す横断面図である。
【符号の説明】
１      二軸連続混練機
２      チャンバ
４      ロータ
１３      供給口
１４      ベント口
１５      排出口
１７      中間ゲート装置
１９      第一混練部
２１      第二混練部
２３      強制フィード手段
２９      下流ゲート装置
３０      開閉オリフィス
３３      ギアポンプ
【図１】
0003816282.tif 000002
【図２】
0003816282.tif 000003
【図３】
0003816282.tif 000004
【図４】
0003816282.tif 000005
【図５】
0003816282.tif 000006