混練セグメント及び混練設備
【課題】並列状態にある混練セグメントと混練セグメントとの間で混練材料の滞留が生じるのを防止して、時間の経過に伴う劣化や化学反応が生じた混練材料、即ち、不純物を発生させないものとし、正常に混練される混練材料に対する不純物の混入を防止し、もって押出物としての品質低下を防止できるようにする混練セグメントを提供する。
【解決手段】複数の翼部２０が軸まわりで互いに角度を異ならせて軸方向に一体形成された混練セグメントにおいて、翼部２０の先端部２１には、翼先端面２１ａと翼面２３とが連接する部分に、この翼先端面２１ａ及び翼面２３間の混練材料の流れを促す第１流し面３０が形成され、翼部２０の基端部２２には、翼面２３とこの翼部２０に隣接する他の翼部２０における翼側面２４とが連接する部分に、この翼面２３及び翼側面２４間の混練材料の流れを促す第２流し面３１が形成されているものとする。
【解決手段】複数の翼部２０が軸まわりで互いに角度を異ならせて軸方向に一体形成された混練セグメントにおいて、翼部２０の先端部２１には、翼先端面２１ａと翼面２３とが連接する部分に、この翼先端面２１ａ及び翼面２３間の混練材料の流れを促す第１流し面３０が形成され、翼部２０の基端部２２には、翼面２３とこの翼部２０に隣接する他の翼部２０における翼側面２４とが連接する部分に、この翼面２３及び翼側面２４間の混練材料の流れを促す第２流し面３１が形成されているものとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混練セグメント及びこの混練セグメントを採用した混練設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、押出機や混練機などの混練設備では、バレル内に母材となる高分子樹脂のペレットや粉体状の添加物を供給し、これら母材と添加物とを、バレル内に並列状態で挿通された複数本（多くの場合は２本で一対）の混練スクリュによって混練しつつ、バレルの下流側へと送ることにより、プラスチックコンパウンド等の複合樹脂材料を製造している。
混練設備で採用される混練スクリュには、それぞれ軸方向中途部に混練セグメントが設けられている。この混練セグメントには、ロータセグメントやニーディングディスクセグメントがある。例えば、ニーディングディスクセグメントは、特許文献１に示すように、軸方向に沿って複数の翼部を有したものである。
【０００３】
ニーディングディスクセグメントの各翼部は、軸心から径方向の両外方（周方向で１８０°をおいた２位置）へ突出しており、軸方向と垂直な断面（両側の先端部を含めた全体的な端面形状）は略楕円形状に形成されている。また、各翼部は、軸まわりで互いに角度を異ならせて（例えば９０°毎とする）設けられている。
並列状態にある混練スクリュの相互間において、各混練セグメントは軸方向の同じ位置に配置されている。従って、混練スクリュの回転時には、各混練セグメントの翼部が互いに噛み合うようになって、各翼部の先端部とバレル内壁との間、及び翼部と翼部との噛み合い間に混練材料が導かれて混練材料が混練される。
【０００４】
なお、混練性を高めさせるため、翼部先端部の張り出しを大きくする等して、互いに噛み合う翼部に関し、一方の翼部の先端部と他方の翼部の基端部との対向隙間（以下「径方向クリアランス」と言う）を小さくすることがなされていた。同様に、翼部の肉厚を大きくする等して、互いに噛み合う翼部に関し、一方の翼部の翼面と他方の翼部の翼面との対向隙間（以下、「軸方向クリアランス」と言う）を小さくすることがなされていた。これらの措置は、混練性が高められるだけでなく、径方向クリアランスあるいは軸方向クリアランスをなす部分に付着する混練材料が、翼部によって掻き取られる作用（混練セグメントとしてのセルフクリーニング作用）が得られるものとなっている。
【０００５】
ところで、押出機などで使用するスクリュにおいて、その外面にダイヤモンド等の膜体を形成したものが知られている（例えば、特許文献２等参照）。このようにスクリュにダイヤモンド等の膜体を形成するのは、耐摩耗性や、混練材料の付着性を改善することが目的とされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１９６３０３号公報
【特許文献２】特開平５−４２５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
互いに噛み合う翼部相互間において、径方向クリアランスや軸方向クリアランスを小さくする措置は、一方で、径方向クリアランスの中にある混練材料の流動状態を悪化させる。すなわち、互いに噛み合う翼部相互間で、一部の混練材料が滞留を生じるようになる。この滞留状態となる混練材料は、時間の経過に伴って劣化や化学反応が進むため、正常に混練される混練材料にとっては、品質差を生じた不純物となる。
【０００８】
万が一、このような不純物としての混練材料が、正常に混練される混練材料と混ざれば、混練設備から押し出される押出物の品質低下に繋がっていた（いわゆるコンタミを生じることになる）。
一方、押出機などで使用するスクリュにおいて、その外面にダイヤモンド等の膜体を形成したものでは、経年劣化などによって膜体が剥離した場合などに、本来の耐摩耗性や、混練材料の付着性を改善する作用が機能しなくなることがあった。すなわち、混練材料の付着が起こるおそれがあった。そのため、付着した混練材料において劣化や化学反応が進み、これが不純物となる。従って同様に、押出物の品質低下に繋がることになる。
【０００９】
また、剥離した膜体自体が混練中の混練材料に混ざり込むことになるので、この場合にも、混練設備から押し出される押出物の品質低下に繋がることになる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、並列状態にある混練セグメントと混練セグメントとの間で混練材料の滞留が生じるのを防止して、時間の経過に伴う劣化や化学反応が生じた混練材料、即ち、不純物を発生させないものとし、正常に混練される混練材料に対する不純物の混入を防止し、もって押出物としての品質低下を防止できる（押出物の高品質を維持できる）ようにした混練セグメント及び混練設備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】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明に係る混練セグメントは、複数の翼部が軸まわりで互いに角度を異ならせて軸方向に一体形成された混練セグメントにおいて、前記翼部の先端部には、翼先端面と翼面とが連接する部分に、当該翼先端面及び翼面間の混練材料の流れを促す第１流し面が形成され、翼部の基端部には、翼面と当該翼部に隣接する他の翼部における翼側面とが連接する部分に、当該翼面及び翼側面間の混練材料の流れを促す第２流し面が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
このような構成であると、翼部の先端部に形成した第１流し面により、翼先端面と翼面とが連接する部分の混練材料に対して、翼面側へ向けた流れ促進効果を付与することができる。すなわち、翼先端面と翼面とが仮に直交状に交差していた場合であると（第１流し面が形成されていないと）、この交差部に山折れ的な境界部が発生していることになる。そのため、この交差部を混練材料が乗り越え難くなり、これが滞留の原因となる。このような不具合を、第１流し面の形成で解消することができる。
【００１２】
また同時に、翼部の基端部に形成した第２流し面により、翼面と翼側面とが連接する部分の混練材料に対して、翼面側へ向けた流れ促進効果を付与することができる。すなわち、翼面と翼側面とが仮に直交状に交差（谷折れ）していた場合であると（第２流し面が形成されていないと）、この交差部に混練材料が詰まり易くなり、これが滞留の原因となる。このような不具合を、第２流し面の形成で解消することができる。
【００１３】
また、並列状態にある混練セグメントと混練セグメントとの噛み合い間では、両混練セグメントの回転時に、一方の翼部の第１流し面と他方の翼部の第２流し面、並びに、一方の翼部の第２流し面と他方の翼部の第１流し面とが、互いに異方向から近接し、最も近接した後に互いに異なった方向に離反する動きを繰り返すようになる（以下、この動きを「すれ違い」と言う）。そのため、これら第１流し面と第２流し面との相乗効果として混練材料の詰まりを防止できるものである。
【００１４】
このように、混練材料の滞留を防止できるため、そもそも、時間の経過に伴う劣化や化学反応が生じた混練材料そのものを発生させない。従って、混練設備から押し出される押出物として、不純物の混入のない、高品質のものが得られるものとなる。
なお、混練セグメントには、軸方向に隣接する個々の翼部が、板状のディスクとして別体形成されていて、回転中心となるスプライン軸に対して抜き差し自在とされた組立構造のものと、複数の翼部が軸方向に隣接した状態で一体形成された一体構造のものとがある。本発明は、一体構造の混練セグメントであることを前提とする。
【００１５】
前記第１流し面は凸アール面からなり、前記第２流し面は凹アール面からなるものとすることができる。
この場合、前記第２流し面に形成された凹アール面の曲率半径は、前記第１流し面に形成された凸アール面の曲率半径よりも大きく形成するとよい。また、前記第２流し面に形成された凹アール面の曲率半径は、翼部の厚みの２０％以上であるとすることも可能である。
【００１６】
このようにすることにより、第１流し面と第２流し面とが互いに対向する部分での隙間を一層小さくできる。すなわち、第１流し面と第２流し面とを接近させることができる。そのため、万が一、第１流し面と第２流し面との対向間で混練材料の滞留が起こりかけるようなことがあったとしても、混練材料の掻き出しが可能となる。その結果、混練材料の滞留防止効果も高くなる。
【００１７】
なお、第２流し面に形成された凹アール面の曲率半径が翼部の厚みの２０％以上である場合に、翼面と翼側面とが連接する部分の混練材料に対する流れ促進効果を得るうえで、確実且つ十分となることが確かめられている。２０％に満たない場合には、確実性の面で僅かにバラツキを生じるおそれがある。
前記第１流し面は斜面からなり、前記第２流し面は斜面からなるものとしてもよい。
【００１８】
前記第１流し面は凸アール面からなり、前記第２流し面は斜面からなるものとしてもよい。
前記第１流し面は斜面からなり、前記第２流し面は凹アール面からなるものとしてもよい。
一方、本発明に係る混練設備は、平行する複数本の混練スクリュを有し、これら各混練スクリュには軸方向中途部に混練セグメントが設けられ、各混練セグメントが互いの翼部を噛み合わせて配置されており、これら混練セグメントとして、本発明の混練セグメントを採用していることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る混練設備は、平行する複数本の混練スクリュを有し、これら各混練スクリュには軸方向中途部に混練セグメントが設けられ、各混練セグメントが互いの翼部を噛み合わせて配置されており、これら混練セグメントは、前記翼部の先端部に、翼部先端から翼面に沿わせて翼部基端へ混練材料を流す凸アール面の第１流し面が形成されていると共に、翼部の基端に、翼面側の混練材料を翼部基端で隣の翼部側へ流す凹アール面の第２流し面が形成されており、前記第１流し面に形成された凸アール面の曲率半径及び第２流し面に形成された凹アール面の曲率半径は、互いに噛み合う翼部相互間のクリアランスの略２倍とされていることを特徴とするものであってもよい。
【００２０】
ここにおいて、第１流し面及び第２流し面の各曲率半径を、翼部相互間のクリアランスに対する略２倍にするとは、おおよそ１．５倍以上、２．５倍未満の範囲を言うものとする。１．５倍以上、２．５倍未満の範囲である場合に、翼先端面と翼面とが連接する部分の混練材料の流れ促進効果や、翼面と翼側面とが連接する部分の混練材料の流れ促進効果が、確実且つ十分となることが確かめられている。
【００２１】
換言すれば、第１流し面と第２流し面との噛み合い間での混練材料の滞留防止効果（詰まり防止や掻き出しの効果）も確実且つ十分となることが確かめられている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る混練セグメント及び混練設備は、並列状態にある混練セグメントと混練セグメントとの間で混練材料の滞留が生じるのを防止できるので、時間の経過に伴う劣化や化学反応が生じた混練材料、即ち、不純物を発生させることがなく、正常に混練される混練材料に対する不純物の混入を防止でき、もって押出物としての品質低下を防止できる（押出物としての高品質を維持できる）ものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る混練セグメントの第１実施形態を示した斜視図である。
【図２】本発明に係る混練セグメントの第１実施形態を示した側面図である。
【図３】本発明に係る混練セグメントの第１実施形態が並列状態とされて翼部同士が噛み合った状況を示した斜視図である。
【図４】本発明に係る混練セグメントの第１実施形態が並列状態とされて翼部同士が噛み合った状況を示した平面図である。
【図５】本発明に係る混練セグメントの第１実施形態において翼部の噛み合い状況を示した要部拡大平面図であって（Ａ）は第１流し面の凸アール面と第２流し面の凹アール面とが同一曲率半径の場合であり（Ｂ）は第２流し面の凹アール面が第１流し面の凸アール面よりも曲率半径を大きくされている場合である。
【図６】混練設備を模式的に示した側断面図である。
【図７】本発明に係る混練セグメントにおいて翼部の噛み合い状況を示した要部拡大平面図であって（Ａ）は第２実施形態であり（Ｂ）は第３実施形態であり（Ｃ）は第４実施形態である。
【図８】本発明に係る混練セグメントの第５実施形態を示した要部（翼部の先端部）拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１乃至図５は、本発明に係る混練セグメント１の第１実施形態を示しており、図６は、この混練セグメント１を採用可能な混練設備２を模式的に示した側断面図である。
図６に示すように、混練設備２は、内部が空洞のバレル４と、このバレル４の空洞内に互いに平行な並列状態で設けられた複数本の混練スクリュ３とを有しており、この混練スクリュ３の軸方向中途部に混練セグメント１が設けられている。混練セグメント１は、各混練スクリュ３における軸方向の同じ位置に設けられており、混練設備２内（バレル４内）で横並びになる配置とされる。
【００２５】
混練設備２では、混練スクリュ３がバレル４内で同方向に回転することで、連続的に混練材料を混練しつつ混練スクリュ３の軸方向に送るようになり、その送りの途中で、混練材料に対して混練セグメント１による混練を行うようになっている。
なお、以下の説明において、混練スクリュ３の回転軸に沿った方向を混練設備２を説明する際の軸方向と呼ぶ。この軸方向は図６の紙面の左右方向（スクリュの長手方向）と一致する。また、この軸方向において、図６の紙面左側を混練設備２を説明する際の上流側とし、紙面右側を下流側とする。さらに、混練スクリュ３は２本で一対とされており、混練設備２内（バレル４の空洞部）において図６の紙面に垂直な方向に並んで配置されているものとして、この並び方向を並列方向、又は左右方向と呼ぶ。
【００２６】
バレル４は軸方向に沿って長い筒状に形成されている。バレル４の内部には軸方向に沿って長いめがね孔状の空洞部が形成されており、この空洞部に２本の混練スクリュ３が回転自在に挿通されている。２本の混練スクリュ３は、互いに軸方向を平行させて配置されている。
バレル４は、軸方向の上流側に材料供給口５を有しており、この材料供給口５を介して混練材料を空洞部に供給可能となっている。バレル４には電気ヒータや加熱した油などを用いた加熱装置（図示略）が必要に応じて備えられており、材料供給口５から供給された混練材料はこの加熱装置により必要に応じて加熱される。
【００２７】
なお、図例では、材料供給口５に混練材料と添加剤などを供給できるホッパ６及び混練された材料から揮発するガスをバレル４外へ排出する開口部８が設けられたものとしてある。
混練スクリュ３には、軸方向に長いスプライン軸等、セグメントの回り止め機能を有する軸（図示略）が設けられており、このスプライン軸により複数のセグメント部材が串刺し状に固定されている。
【００２８】
混練スクリュ３を構成するセグメント部材には様々な種類のものがあり、混練スクリュ３では複数種のセグメント部材を組み合わすことで混練材料を送る送り部１０、混練材料を混練する混練部１１、及び混練された混練材料を下流側に送り出す押出部１２などが軸方向の所定の範囲に亘って設けられている。
送り部１０は、軸方向に配備された複数のスクリュセグメント１３で構成されている。スクリュセグメント１３は、軸方向に螺旋状に捩れたスクリュフライト（図示略）を備えており、螺旋状に捩れたスクリュフライトが回転することで混練材料を上流側から下流側に送っている。
【００２９】
押出部１２も、送り部１０と同様に螺旋状に捩れたスクリュフライトを備えたスクリュセグメント１３を軸方向に複数有している。押出部１２のスクリュセグメント１３は、スクリュフライトのピッチを一定とすることもあるが、図例では、押出部１２のスクリュセグメント１３は、スクリュフライトのピッチが下流に位置するスクリュセグメント１３ほど小さくなるように（スクリュフライトの捩れ角が大きくなるように）形成されており、下流側に行くほど混練材料の移動速度を低くして混練材料を加圧できるようになっている。
【００３０】
混練部１１は、ニーディングディスクセグメントと複数のロータセグメントとを有している。本実施形態では、ニーディングディスクセグメントに着目して、このニーディングディスクセグメントを「混練セグメント１」と呼ぶものとする。なお、図例の混練部１１は、１個の混練セグメント１と６個のロータセグメント１５とを有したものとしてある。
ロータセグメント１５は、軸方向に螺旋状に捩れた混練用フライトを複数（例えば２条）有しており、この混練用フライトで混練材料を剪断しながら下流側に押し出せるようになっている。
【００３１】
複数のロータセグメント１５のうち、最も下流側に配置されたロータセグメント１５の下流側に隣接するように混練セグメント１が設けられている。またこの混練セグメント１の下流側には、前記した押出部１２のスクリュセグメント１３が隣接する配置となっている。すなわち、混練セグメント１は、ロータセグメント１５とスクリュセグメント１３との間に挟まれるような配置となっている。
【００３２】
図１及び図２に示すように、混練セグメント１は、軸方向に沿って互いに隣接する複数の翼部２０を有している。各翼部２０は同じ形状である。各翼部２０は、軸心から径方向の両外方（周方向で１８０°をおいた２位置）へ突出したものとなっており、その両端に先端部２１，２１を有している。先端部２１は、翼部２０において軸心から最も離れた部位を言う。すなわち、翼部２０が軸心まわりに回転するとき、両側の先端部２１，２１がバレル４の内周面をかすめるように移動して、バレル４の内周面に付着する混練材料を掻き取りながら混練するようになっている。
【００３３】
翼部２０は、両側の先端部２１から軸心へ近づくにつれて徐々に幅広に形成されており、軸心まわりが最も幅広になるように形成されている。従って、翼部２０は、軸方向と垂直な方向で見ると、両側の先端部２１，２１を含めた全体的な端面形状として、略楕円形状に形成されている。
翼部２０は、軸方向で隣接する他の翼部２０との間で、互いに軸まわりの角度を異ならせながら、軸方向で一体形成されている。本第１実施形態では、各翼部２０が軸まわりで９０°ずつ、角度を異ならせたものとしてある。各翼部２０は、軸方向に一体形成されているため、各翼部２０間の相対角度は不変（固定）である。
【００３４】
翼部２０において、先端部２１を除くその他の部位は次のようになっている。すなわち、前記したように、翼部２０がその端面形状を略楕円形状に形成されているものとおけば、軸心を通り、両側の先端部２１，２１を繋ぐ仮想線は楕円形状の長径ｄＡに相当し、軸心を通り、この長径ｄＡの仮想線と直交する短い仮想線は楕円形状の短径ｄＢに相当する。
【００３５】
各翼部２０は、軸まわりで９０°ずつ、角度を異ならせているので、軸方向で隣接する翼部２０，２０では、一方の翼部２０の短径ｄＢの位置で、他方の翼部２０の先端部２１が径方向に向けて突出量Ｈだけ突出していることになる。ここにおいて、前記先端部２１の径方向突出量Ｈは、Ｈ＝（ｄＡ−ｄＢ）／２の長さを有していることになる。
このような翼部２０において、先端部２１が隣接の翼部２０から径方向に突出する根本部分（径方向突出量Ｈにおいて先端部２１とは反対側の基点が通る部分）が、翼部２０の基端部２２である。この基端部２２は、軸まわりに沿って円弧形に形成されている。
【００３６】
また翼部２０において、基端部２２と先端部２１との間を繋ぐ面であって軸方向に垂直な面が、翼部２０の翼面２３であり、翼部２０の外周部で軸方向に沿って生じている面（翼部２０の肉厚に相当する部分である。但し、先端部で軸方向に沿って生じている端面を除く）が、翼部２０の側面２４である。翼部２０の先端部２１で軸方向に沿って生じている面（先端部２１において径方向の外端となる端面）は、以下「翼先端面２１ａ」と言う。
【００３７】
混練セグメント１は、前記したように混練設備２内（バレル４内）で横並びになる配置とされるが、このとき、混練セグメント１，１の相互間では、図３及び図４に示すように、各混練セグメント１の翼部２０が噛み合わされるようになる。
すなわち、一方の混練セグメント１における翼部２０の先端部２１（翼先端面２１ａ）が、他方の混練セグメント１における翼部２０の基端部２２（翼側面２４）と、互いに異方向から近接し、最も近接した後に互いに異なった方向に離反する動き（すれ違い）をしながら回転し、また一方の混練セグメント１における翼部２０の基端部２２（翼側面２４）が、他方の混練セグメント１における翼部２０の先端部２１（翼先端面２１ａ）とすれ違いながら回転するように、両混練セグメント１，１間の相対的な回転角度が設定される。
【００３８】
翼部２０の先端部２１には、翼先端面２１ａと翼面２３とが連接する部分に、この翼先端面２１ａ及び翼面２３間の混練材料の流れを促す第１流し面３０が形成されている。
本第１実施形態において、この第１流し面３０は凸アール面からなる。この凸アール面は、翼先端面２１ａ及び翼面２３に対して連続性を維持しつつ面的な繋がりを有している。すなわち、翼先端面２１ａ及び翼面２３に対して段差的な境界部を生じていない。また、この凸アール面は、翼先端面２１ａと翼面２３との間では単一の曲率半径でアール面を描くようにして形成されたものである。
【００３９】
また、翼部２０の基端部２２には、翼面２３とこの翼部２０に隣接する他の翼部２０における翼側面２４とが連接する部分に、この翼面２３及び翼側面２４間の混練材料の流れを促す第２流し面３１が形成されている。
本第１実施形態において、この第２流し面３１は凹アール面からなる。この凹アール面は、翼面２３及び翼側面２４に対して連続性を維持しつつ面的な繋がりを有している。すなわち、翼面２３及び翼側面２４に対して段差的な境界部を生じていない。また、この凹アール面は、翼面２３と翼側面２４との間では単一の曲率半径でアール面を描くようにして形成されたものである。
【００４０】
このような第１流し面３０及び第２流し面３１が形成されているため、並列状態にある混練セグメント１と混練セグメント１との噛み合い間では（図３及び図４参照）、両混練セグメント１，１の回転時に、一方の翼部２０の第１流し面３０と他方の翼部２０の第２流し面３１、並びに、一方の翼部２０の第２流し面３１と他方の翼部２０の第１流し面３０とが、互いにすれ違いを生じるようになる。
【００４１】
なお、図５（Ａ）に拡大して示すように、第１流し面３０に形成された凸アール面の曲率半径と、第２流し面３１に形成された凹アール面の曲率半径とは、同じにすればよい。ただ、曲率半径を同じにすることは限定されるものではない。
例えば、図５（Ｂ）に示すように、第２流し面３１に形成された凹アール面の曲率半径を、第１流し面３０に形成された凸アール面の曲率半径よりも大きく形成してもよい。このようにすることにより、第１流し面３０と第２流し面３１とが互いに対向する部分での隙間を一層小さくできる。すなわち、第１流し面３０と第２流し面３１とを接近させることができるので、それだけ混練材料の掻き出しがし易くなり、滞留防止効果が高くなる。
【００４２】
更に言えば、第１流し面３０に形成された凸アール面の曲率半径は、互いに噛み合う翼部２０相互間（翼面２３の対向間又は翼先端面２１ａと翼側面２４との対向間）のクリアランスの略２倍（おおよそ１．５倍以上、２．５倍未満）とするとよい。
同様に、第２流し面３１に形成された凹アール面の曲率半径は、互いに噛み合う翼部２０相互間（翼面２３の対向間又は翼先端面２１ａと翼側面２４との対向間）のクリアランスの略２倍（おおよそ１．５倍以上、２．５倍未満）とするとよい。
【００４３】
また、第２流し面３１に形成された凹アール面の曲率半径は、翼部２０の厚みの２０％以上にした場合にも、良好な結果が得られている。
このような構成の混練セグメント１を製造するには、鍛造又は鋳造などにより形成した素材を元に、フライス加工などにより翼部２０の削りだしを行うようにする。このとき、翼部２０の先端部２１に対し、第１流し面３０を成形させるうえで必要な削り代を確保しておき、第１流し面３０の加工を行うようにする。また、翼部２０の基端部２２と、この翼部２０に隣接する翼部２０の翼側面２４との間（隅角部）に対し、第２流し面３１を成形させるうえで必要な削り代を確保しておき、第２流し面３１の加工を行うようにする。
【００４４】
次に、混練設備２の動作状況を説明する。
混練設備２を作動させると、並列状態とされた各混練スクリュ３がバレル４内で同方向に回転し、材料供給口５を介してバレル４内へ供給された混練材料は、混練されつつ混練スクリュ３の軸方向に送られる。
各混練スクリュ３における軸方向の同じ位置で並列状態となっている混練セグメント１，１へと至った混練材料は、各混練セグメント１，１の翼部２０，２０により、これらの先端部２１，２１によってバレル４の内周面から掻き取られながら、翼部２０，２０の噛み合い間で混練される。
【００４５】
ここにおいて、各翼部２０の先端部２１では、翼先端面２１ａと翼面２３とが連接する部分の混練材料が、第１流し面３０から流れ促進効果を受け、その殆どが翼面２３側へ押し出されるように流れる。すなわち、互いに噛み合う翼部２０の先端部２１と翼部２０の基端部２２との対向隙間（径方向クリアランス）では、混練材料が滞留することがない。翼面２３側へと流された混練材料は、翼面２３と翼面２３とが対向する間（軸方向クリアランス）を、翼面２３に沿いながらそれぞれの翼部２０，２０における基端部２２，２２へ向け、円滑に流れるようになる。
【００４６】
また同時に、各翼部２０の基端部２２では、翼面２３と翼側面２４とが連接する部分の混練材料が、第２流し面３１から流れ促進効果を受け、その殆どが翼面２３側へ押し出されるように流れる。同様に、前述の径方向クリアランスでは、混練材料が滞留することがない。翼面２３側へと流された混練材料は、翼面２３と翼面２３とが対向する間を、翼面２３に沿いながら一方の混練セグメント１の翼部２０における基端部２２へ向け、円滑に流れるようになる。隣接する他方の混練セグメント１の翼部２０に着目すれば、混練材料の殆どが先端部２１へ向けて流れるようになる。
【００４７】
このようにして混練材料に付与される流れ促進効果は、これら第１流し面３０と第２流し面３１とによる相乗効果として作用するものであり、混練材料の滞留や詰まりは確実に防止されるものであり、混練材料の滞留は解消される。
それ故、本発明に係る混練セグメント１を採用した混練設備２では、混練部１１での混練材料の滞留を防止でき、そもそも、時間の経過に伴う劣化や化学反応が生じた混練材料そのものを発生させない。そのため、混練設備２から押し出される押出物として、不純物の混入のない、高品質のものが得られるものとなる。
【００４８】
図７（Ａ）は、本発明に係る混練セグメント１の第２実施形態について、翼部２０の噛み合い状況を示した要部拡大平面図である。本第２実施形態において、翼部２０の先端部２１で、翼先端面２１ａと翼面２３とが連接する部分に形成した第１流し面３０は、斜面からなるものとしてある。また、翼部２０の基端部２２で、翼面２３と翼側面２４とが連接する部分に形成した第２流し面３１も、斜面からなるものとしてある。
【００４９】
第１流し面３０を形成する斜面は、翼先端面２１ａ及び翼面２３のいずれにも同じ屈曲角（内角α：１３５°）を有して設けられた単一の面を有したものとしてある。また、第２流し面３１を形成する斜面は、翼面２３及び翼側面２４のいずれにも同じ屈曲角（内角β：２２５°）を有して設けられた単一の面を有したものとしてある。
従って、これら第１流し面３０と第２流し面３１とは、互いに対向する面同士間で平行（面平行）の関係とされている。なお、軸線方向と平行な方向の各斜面の幅は、第１実施形態におけるアール面の曲率半径に相当する寸法に設定すればよい。
【００５０】
本発明に係る混練セグメント１は、このような第１流し面３０及び第２流し面３を有した構成とすることでも、混練材料の滞留や詰まりを確実に防止できるものである。従って、この混練セグメント１を採用した混練設備２では、押出物として、不純物の混入のない、高品質のものが得られるものとなる。
図７（Ｂ）は、本発明に係る混練セグメント１の第３実施形態について、翼部２０の噛み合い状況を示した要部拡大平面図である。本第３実施形態において、翼部２０の先端部２１で、翼先端面２１ａと翼面２３とが連接する部分に形成した第１流し面３０は、凸アール面からなるものとしてある。また、翼部２０の基端部２２で、翼面２３と翼側面２４とが連接する部分に形成した第２流し面３１は、斜面からなるものとしてある。
【００５１】
図７（Ｃ）は、本発明に係る混練セグメント１の第４実施形態について、翼部２０の噛み合い状況を示した要部拡大平面図である。本第４実施形態において、翼部２０の先端部２１で、翼先端面２１ａと翼面２３とが連接する部分に形成した第１流し面３０は、斜面からなるものとしてある。また、翼部２０の基端部２２で、翼面２３と翼側面２４とが連接する部分に形成した第２流し面３１は、凹アール面からなるものとしてある。
【００５２】
本発明に係る混練セグメント１は、このような第１流し面３０及び第２流し面３との組み合わせを有する構成とすることでも、混練材料の滞留や詰まりを確実に防止できるものである。従って、この混練セグメント１を採用した混練設備２では、押出物として、不純物の混入のない、高品質のものが得られるものとなる。
図８は、本発明に係る混練セグメント１の第５実施形態について、翼部２０の先端部２１を拡大して示している。本第５実施形態では、翼部２０の先端部２１で、翼先端面２１ａと翼面２３とが連接する部分に形成した第１流し面３０は、翼先端面２１ａ及び翼面２３のいずれにも同じ屈曲角（内角：１５０°）を有して設けられた二つの斜面３０ａ，３０ｂを有した多段斜面構造としてある。
【００５３】
なお、このような多段斜面構造は、二つの斜面３０ａ，３０ｂの組み合わせとすることが限定されるものではなく、三つ以上の斜面の組み合わせとして形成することも可能である。また、翼先端面２１ａや翼面２３に対する屈曲角は、互いに同じ角度とすることが限定されるものではなく、また数値的に限定されるものでもない。
このような多段斜面構造は、第２実施形態（図７（Ａ）参照）や第４実施形態（図７（Ｃ）参照）の第１流し面３０と置換可能である。また、図示は省略するが、第２実施形態（図７（Ａ）参照）や第３実施形態（図７（Ｂ）参照）のように、第２流し面３１が斜面からなるものとする場合には、この第２流し面３１についても多段斜面構造を採用することができる。なお、第３実施形態、第４実施形態および第５実施形態において、凸アール面や凹アール面の曲率半径、及び軸方向と平行な方向の斜面や多段斜面の幅は、第１実施形態におけるアール面の曲率半径に相当する寸法に設定すればよい。
【００５４】
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。
例えば、混練設備２は、混練スクリュ３を２軸とする完全噛み合い型で同方向回転型の２軸押出機である場合の他、３軸以上備える構成としてもよい。また、混練スクリュ３が異方向に回転するものとしてもよい。混練セグメント１には、ニーディングディスクセグメントと他のセグメントとの間に配置され、ニーディングディスクと類似形状部を備えるトランジションピースを含んでもよい。
【００５５】
混練セグメント１で混練材料を滞留させる時間を長くしたい場合や分配混合性を高めたい場合などには、各混練セグメント１における軸方向に隣接する翼部２０の相対角度を３０°以上８０°未満に設定すればよい。また、場合によっては９０°を超える角度に設定することも可能である。
また、混練スクリュ３における送り部１０、混練部１１、押出部１２の配置や、それらの数は、混練材料の種類や混練の用途に応じて任意に変更することができる。
【００５６】
翼部２０に対して施す表面処理としては、例えば、ダイヤモンドライクカーボン、クロムメッキ、ニッケルメッキ、フッ素樹脂等の膜体を採用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１ 混練セグメント
２ 混練設備
３ 混練スクリュ
２０ 翼部
２１ 先端部
２１ａ 翼先端面
２２ 基端部
２３ 翼面
２４ 翼側面
３０ 第１流し面
３１ 第２流し面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混練セグメント及びこの混練セグメントを採用した混練設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、押出機や混練機などの混練設備では、バレル内に母材となる高分子樹脂のペレットや粉体状の添加物を供給し、これら母材と添加物とを、バレル内に並列状態で挿通された複数本（多くの場合は２本で一対）の混練スクリュによって混練しつつ、バレルの下流側へと送ることにより、プラスチックコンパウンド等の複合樹脂材料を製造している。
混練設備で採用される混練スクリュには、それぞれ軸方向中途部に混練セグメントが設けられている。この混練セグメントには、ロータセグメントやニーディングディスクセグメントがある。例えば、ニーディングディスクセグメントは、特許文献１に示すように、軸方向に沿って複数の翼部を有したものである。
【０００３】
ニーディングディスクセグメントの各翼部は、軸心から径方向の両外方（周方向で１８０°をおいた２位置）へ突出しており、軸方向と垂直な断面（両側の先端部を含めた全体的な端面形状）は略楕円形状に形成されている。また、各翼部は、軸まわりで互いに角度を異ならせて（例えば９０°毎とする）設けられている。
並列状態にある混練スクリュの相互間において、各混練セグメントは軸方向の同じ位置に配置されている。従って、混練スクリュの回転時には、各混練セグメントの翼部が互いに噛み合うようになって、各翼部の先端部とバレル内壁との間、及び翼部と翼部との噛み合い間に混練材料が導かれて混練材料が混練される。
【０００４】
なお、混練性を高めさせるため、翼部先端部の張り出しを大きくする等して、互いに噛み合う翼部に関し、一方の翼部の先端部と他方の翼部の基端部との対向隙間（以下「径方向クリアランス」と言う）を小さくすることがなされていた。同様に、翼部の肉厚を大きくする等して、互いに噛み合う翼部に関し、一方の翼部の翼面と他方の翼部の翼面との対向隙間（以下、「軸方向クリアランス」と言う）を小さくすることがなされていた。これらの措置は、混練性が高められるだけでなく、径方向クリアランスあるいは軸方向クリアランスをなす部分に付着する混練材料が、翼部によって掻き取られる作用（混練セグメントとしてのセルフクリーニング作用）が得られるものとなっている。
【０００５】
ところで、押出機などで使用するスクリュにおいて、その外面にダイヤモンド等の膜体を形成したものが知られている（例えば、特許文献２等参照）。このようにスクリュにダイヤモンド等の膜体を形成するのは、耐摩耗性や、混練材料の付着性を改善することが目的とされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１９６３０３号公報
【特許文献２】特開平５−４２５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
互いに噛み合う翼部相互間において、径方向クリアランスや軸方向クリアランスを小さくする措置は、一方で、径方向クリアランスの中にある混練材料の流動状態を悪化させる。すなわち、互いに噛み合う翼部相互間で、一部の混練材料が滞留を生じるようになる。この滞留状態となる混練材料は、時間の経過に伴って劣化や化学反応が進むため、正常に混練される混練材料にとっては、品質差を生じた不純物となる。
【０００８】
万が一、このような不純物としての混練材料が、正常に混練される混練材料と混ざれば、混練設備から押し出される押出物の品質低下に繋がっていた（いわゆるコンタミを生じることになる）。
一方、押出機などで使用するスクリュにおいて、その外面にダイヤモンド等の膜体を形成したものでは、経年劣化などによって膜体が剥離した場合などに、本来の耐摩耗性や、混練材料の付着性を改善する作用が機能しなくなることがあった。すなわち、混練材料の付着が起こるおそれがあった。そのため、付着した混練材料において劣化や化学反応が進み、これが不純物となる。従って同様に、押出物の品質低下に繋がることになる。
【０００９】
また、剥離した膜体自体が混練中の混練材料に混ざり込むことになるので、この場合にも、混練設備から押し出される押出物の品質低下に繋がることになる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、並列状態にある混練セグメントと混練セグメントとの間で混練材料の滞留が生じるのを防止して、時間の経過に伴う劣化や化学反応が生じた混練材料、即ち、不純物を発生させないものとし、正常に混練される混練材料に対する不純物の混入を防止し、もって押出物としての品質低下を防止できる（押出物の高品質を維持できる）ようにした混練セグメント及び混練設備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】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明に係る混練セグメントは、複数の翼部が軸まわりで互いに角度を異ならせて軸方向に一体形成された混練セグメントにおいて、前記翼部の先端部には、翼先端面と翼面とが連接する部分に、当該翼先端面及び翼面間の混練材料の流れを促す第１流し面が形成され、翼部の基端部には、翼面と当該翼部に隣接する他の翼部における翼側面とが連接する部分に、当該翼面及び翼側面間の混練材料の流れを促す第２流し面が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
このような構成であると、翼部の先端部に形成した第１流し面により、翼先端面と翼面とが連接する部分の混練材料に対して、翼面側へ向けた流れ促進効果を付与することができる。すなわち、翼先端面と翼面とが仮に直交状に交差していた場合であると（第１流し面が形成されていないと）、この交差部に山折れ的な境界部が発生していることになる。そのため、この交差部を混練材料が乗り越え難くなり、これが滞留の原因となる。このような不具合を、第１流し面の形成で解消することができる。
【００１２】
また同時に、翼部の基端部に形成した第２流し面により、翼面と翼側面とが連接する部分の混練材料に対して、翼面側へ向けた流れ促進効果を付与することができる。すなわち、翼面と翼側面とが仮に直交状に交差（谷折れ）していた場合であると（第２流し面が形成されていないと）、この交差部に混練材料が詰まり易くなり、これが滞留の原因となる。このような不具合を、第２流し面の形成で解消することができる。
【００１３】
また、並列状態にある混練セグメントと混練セグメントとの噛み合い間では、両混練セグメントの回転時に、一方の翼部の第１流し面と他方の翼部の第２流し面、並びに、一方の翼部の第２流し面と他方の翼部の第１流し面とが、互いに異方向から近接し、最も近接した後に互いに異なった方向に離反する動きを繰り返すようになる（以下、この動きを「すれ違い」と言う）。そのため、これら第１流し面と第２流し面との相乗効果として混練材料の詰まりを防止できるものである。
【００１４】
このように、混練材料の滞留を防止できるため、そもそも、時間の経過に伴う劣化や化学反応が生じた混練材料そのものを発生させない。従って、混練設備から押し出される押出物として、不純物の混入のない、高品質のものが得られるものとなる。
なお、混練セグメントには、軸方向に隣接する個々の翼部が、板状のディスクとして別体形成されていて、回転中心となるスプライン軸に対して抜き差し自在とされた組立構造のものと、複数の翼部が軸方向に隣接した状態で一体形成された一体構造のものとがある。本発明は、一体構造の混練セグメントであることを前提とする。
【００１５】
前記第１流し面は凸アール面からなり、前記第２流し面は凹アール面からなるものとすることができる。
この場合、前記第２流し面に形成された凹アール面の曲率半径は、前記第１流し面に形成された凸アール面の曲率半径よりも大きく形成するとよい。また、前記第２流し面に形成された凹アール面の曲率半径は、翼部の厚みの２０％以上であるとすることも可能である。
【００１６】
このようにすることにより、第１流し面と第２流し面とが互いに対向する部分での隙間を一層小さくできる。すなわち、第１流し面と第２流し面とを接近させることができる。そのため、万が一、第１流し面と第２流し面との対向間で混練材料の滞留が起こりかけるようなことがあったとしても、混練材料の掻き出しが可能となる。その結果、混練材料の滞留防止効果も高くなる。
【００１７】
なお、第２流し面に形成された凹アール面の曲率半径が翼部の厚みの２０％以上である場合に、翼面と翼側面とが連接する部分の混練材料に対する流れ促進効果を得るうえで、確実且つ十分となることが確かめられている。２０％に満たない場合には、確実性の面で僅かにバラツキを生じるおそれがある。
前記第１流し面は斜面からなり、前記第２流し面は斜面からなるものとしてもよい。
【００１８】
前記第１流し面は凸アール面からなり、前記第２流し面は斜面からなるものとしてもよい。
前記第１流し面は斜面からなり、前記第２流し面は凹アール面からなるものとしてもよい。
一方、本発明に係る混練設備は、平行する複数本の混練スクリュを有し、これら各混練スクリュには軸方向中途部に混練セグメントが設けられ、各混練セグメントが互いの翼部を噛み合わせて配置されており、これら混練セグメントとして、本発明の混練セグメントを採用していることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る混練設備は、平行する複数本の混練スクリュを有し、これら各混練スクリュには軸方向中途部に混練セグメントが設けられ、各混練セグメントが互いの翼部を噛み合わせて配置されており、これら混練セグメントは、前記翼部の先端部に、翼部先端から翼面に沿わせて翼部基端へ混練材料を流す凸アール面の第１流し面が形成されていると共に、翼部の基端に、翼面側の混練材料を翼部基端で隣の翼部側へ流す凹アール面の第２流し面が形成されており、前記第１流し面に形成された凸アール面の曲率半径及び第２流し面に形成された凹アール面の曲率半径は、互いに噛み合う翼部相互間のクリアランスの略２倍とされていることを特徴とするものであってもよい。
【００２０】
ここにおいて、第１流し面及び第２流し面の各曲率半径を、翼部相互間のクリアランスに対する略２倍にするとは、おおよそ１．５倍以上、２．５倍未満の範囲を言うものとする。１．５倍以上、２．５倍未満の範囲である場合に、翼先端面と翼面とが連接する部分の混練材料の流れ促進効果や、翼面と翼側面とが連接する部分の混練材料の流れ促進効果が、確実且つ十分となることが確かめられている。
【００２１】
換言すれば、第１流し面と第２流し面との噛み合い間での混練材料の滞留防止効果（詰まり防止や掻き出しの効果）も確実且つ十分となることが確かめられている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る混練セグメント及び混練設備は、並列状態にある混練セグメントと混練セグメントとの間で混練材料の滞留が生じるのを防止できるので、時間の経過に伴う劣化や化学反応が生じた混練材料、即ち、不純物を発生させることがなく、正常に混練される混練材料に対する不純物の混入を防止でき、もって押出物としての品質低下を防止できる（押出物としての高品質を維持できる）ものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る混練セグメントの第１実施形態を示した斜視図である。
【図２】本発明に係る混練セグメントの第１実施形態を示した側面図である。
【図３】本発明に係る混練セグメントの第１実施形態が並列状態とされて翼部同士が噛み合った状況を示した斜視図である。
【図４】本発明に係る混練セグメントの第１実施形態が並列状態とされて翼部同士が噛み合った状況を示した平面図である。
【図５】本発明に係る混練セグメントの第１実施形態において翼部の噛み合い状況を示した要部拡大平面図であって（Ａ）は第１流し面の凸アール面と第２流し面の凹アール面とが同一曲率半径の場合であり（Ｂ）は第２流し面の凹アール面が第１流し面の凸アール面よりも曲率半径を大きくされている場合である。
【図６】混練設備を模式的に示した側断面図である。
【図７】本発明に係る混練セグメントにおいて翼部の噛み合い状況を示した要部拡大平面図であって（Ａ）は第２実施形態であり（Ｂ）は第３実施形態であり（Ｃ）は第４実施形態である。
【図８】本発明に係る混練セグメントの第５実施形態を示した要部（翼部の先端部）拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１乃至図５は、本発明に係る混練セグメント１の第１実施形態を示しており、図６は、この混練セグメント１を採用可能な混練設備２を模式的に示した側断面図である。
図６に示すように、混練設備２は、内部が空洞のバレル４と、このバレル４の空洞内に互いに平行な並列状態で設けられた複数本の混練スクリュ３とを有しており、この混練スクリュ３の軸方向中途部に混練セグメント１が設けられている。混練セグメント１は、各混練スクリュ３における軸方向の同じ位置に設けられており、混練設備２内（バレル４内）で横並びになる配置とされる。
【００２５】
混練設備２では、混練スクリュ３がバレル４内で同方向に回転することで、連続的に混練材料を混練しつつ混練スクリュ３の軸方向に送るようになり、その送りの途中で、混練材料に対して混練セグメント１による混練を行うようになっている。
なお、以下の説明において、混練スクリュ３の回転軸に沿った方向を混練設備２を説明する際の軸方向と呼ぶ。この軸方向は図６の紙面の左右方向（スクリュの長手方向）と一致する。また、この軸方向において、図６の紙面左側を混練設備２を説明する際の上流側とし、紙面右側を下流側とする。さらに、混練スクリュ３は２本で一対とされており、混練設備２内（バレル４の空洞部）において図６の紙面に垂直な方向に並んで配置されているものとして、この並び方向を並列方向、又は左右方向と呼ぶ。
【００２６】
バレル４は軸方向に沿って長い筒状に形成されている。バレル４の内部には軸方向に沿って長いめがね孔状の空洞部が形成されており、この空洞部に２本の混練スクリュ３が回転自在に挿通されている。２本の混練スクリュ３は、互いに軸方向を平行させて配置されている。
バレル４は、軸方向の上流側に材料供給口５を有しており、この材料供給口５を介して混練材料を空洞部に供給可能となっている。バレル４には電気ヒータや加熱した油などを用いた加熱装置（図示略）が必要に応じて備えられており、材料供給口５から供給された混練材料はこの加熱装置により必要に応じて加熱される。
【００２７】
なお、図例では、材料供給口５に混練材料と添加剤などを供給できるホッパ６及び混練された材料から揮発するガスをバレル４外へ排出する開口部８が設けられたものとしてある。
混練スクリュ３には、軸方向に長いスプライン軸等、セグメントの回り止め機能を有する軸（図示略）が設けられており、このスプライン軸により複数のセグメント部材が串刺し状に固定されている。
【００２８】
混練スクリュ３を構成するセグメント部材には様々な種類のものがあり、混練スクリュ３では複数種のセグメント部材を組み合わすことで混練材料を送る送り部１０、混練材料を混練する混練部１１、及び混練された混練材料を下流側に送り出す押出部１２などが軸方向の所定の範囲に亘って設けられている。
送り部１０は、軸方向に配備された複数のスクリュセグメント１３で構成されている。スクリュセグメント１３は、軸方向に螺旋状に捩れたスクリュフライト（図示略）を備えており、螺旋状に捩れたスクリュフライトが回転することで混練材料を上流側から下流側に送っている。
【００２９】
押出部１２も、送り部１０と同様に螺旋状に捩れたスクリュフライトを備えたスクリュセグメント１３を軸方向に複数有している。押出部１２のスクリュセグメント１３は、スクリュフライトのピッチを一定とすることもあるが、図例では、押出部１２のスクリュセグメント１３は、スクリュフライトのピッチが下流に位置するスクリュセグメント１３ほど小さくなるように（スクリュフライトの捩れ角が大きくなるように）形成されており、下流側に行くほど混練材料の移動速度を低くして混練材料を加圧できるようになっている。
【００３０】
混練部１１は、ニーディングディスクセグメントと複数のロータセグメントとを有している。本実施形態では、ニーディングディスクセグメントに着目して、このニーディングディスクセグメントを「混練セグメント１」と呼ぶものとする。なお、図例の混練部１１は、１個の混練セグメント１と６個のロータセグメント１５とを有したものとしてある。
ロータセグメント１５は、軸方向に螺旋状に捩れた混練用フライトを複数（例えば２条）有しており、この混練用フライトで混練材料を剪断しながら下流側に押し出せるようになっている。
【００３１】
複数のロータセグメント１５のうち、最も下流側に配置されたロータセグメント１５の下流側に隣接するように混練セグメント１が設けられている。またこの混練セグメント１の下流側には、前記した押出部１２のスクリュセグメント１３が隣接する配置となっている。すなわち、混練セグメント１は、ロータセグメント１５とスクリュセグメント１３との間に挟まれるような配置となっている。
【００３２】
図１及び図２に示すように、混練セグメント１は、軸方向に沿って互いに隣接する複数の翼部２０を有している。各翼部２０は同じ形状である。各翼部２０は、軸心から径方向の両外方（周方向で１８０°をおいた２位置）へ突出したものとなっており、その両端に先端部２１，２１を有している。先端部２１は、翼部２０において軸心から最も離れた部位を言う。すなわち、翼部２０が軸心まわりに回転するとき、両側の先端部２１，２１がバレル４の内周面をかすめるように移動して、バレル４の内周面に付着する混練材料を掻き取りながら混練するようになっている。
【００３３】
翼部２０は、両側の先端部２１から軸心へ近づくにつれて徐々に幅広に形成されており、軸心まわりが最も幅広になるように形成されている。従って、翼部２０は、軸方向と垂直な方向で見ると、両側の先端部２１，２１を含めた全体的な端面形状として、略楕円形状に形成されている。
翼部２０は、軸方向で隣接する他の翼部２０との間で、互いに軸まわりの角度を異ならせながら、軸方向で一体形成されている。本第１実施形態では、各翼部２０が軸まわりで９０°ずつ、角度を異ならせたものとしてある。各翼部２０は、軸方向に一体形成されているため、各翼部２０間の相対角度は不変（固定）である。
【００３４】
翼部２０において、先端部２１を除くその他の部位は次のようになっている。すなわち、前記したように、翼部２０がその端面形状を略楕円形状に形成されているものとおけば、軸心を通り、両側の先端部２１，２１を繋ぐ仮想線は楕円形状の長径ｄＡに相当し、軸心を通り、この長径ｄＡの仮想線と直交する短い仮想線は楕円形状の短径ｄＢに相当する。
【００３５】
各翼部２０は、軸まわりで９０°ずつ、角度を異ならせているので、軸方向で隣接する翼部２０，２０では、一方の翼部２０の短径ｄＢの位置で、他方の翼部２０の先端部２１が径方向に向けて突出量Ｈだけ突出していることになる。ここにおいて、前記先端部２１の径方向突出量Ｈは、Ｈ＝（ｄＡ−ｄＢ）／２の長さを有していることになる。
このような翼部２０において、先端部２１が隣接の翼部２０から径方向に突出する根本部分（径方向突出量Ｈにおいて先端部２１とは反対側の基点が通る部分）が、翼部２０の基端部２２である。この基端部２２は、軸まわりに沿って円弧形に形成されている。
【００３６】
また翼部２０において、基端部２２と先端部２１との間を繋ぐ面であって軸方向に垂直な面が、翼部２０の翼面２３であり、翼部２０の外周部で軸方向に沿って生じている面（翼部２０の肉厚に相当する部分である。但し、先端部で軸方向に沿って生じている端面を除く）が、翼部２０の側面２４である。翼部２０の先端部２１で軸方向に沿って生じている面（先端部２１において径方向の外端となる端面）は、以下「翼先端面２１ａ」と言う。
【００３７】
混練セグメント１は、前記したように混練設備２内（バレル４内）で横並びになる配置とされるが、このとき、混練セグメント１，１の相互間では、図３及び図４に示すように、各混練セグメント１の翼部２０が噛み合わされるようになる。
すなわち、一方の混練セグメント１における翼部２０の先端部２１（翼先端面２１ａ）が、他方の混練セグメント１における翼部２０の基端部２２（翼側面２４）と、互いに異方向から近接し、最も近接した後に互いに異なった方向に離反する動き（すれ違い）をしながら回転し、また一方の混練セグメント１における翼部２０の基端部２２（翼側面２４）が、他方の混練セグメント１における翼部２０の先端部２１（翼先端面２１ａ）とすれ違いながら回転するように、両混練セグメント１，１間の相対的な回転角度が設定される。
【００３８】
翼部２０の先端部２１には、翼先端面２１ａと翼面２３とが連接する部分に、この翼先端面２１ａ及び翼面２３間の混練材料の流れを促す第１流し面３０が形成されている。
本第１実施形態において、この第１流し面３０は凸アール面からなる。この凸アール面は、翼先端面２１ａ及び翼面２３に対して連続性を維持しつつ面的な繋がりを有している。すなわち、翼先端面２１ａ及び翼面２３に対して段差的な境界部を生じていない。また、この凸アール面は、翼先端面２１ａと翼面２３との間では単一の曲率半径でアール面を描くようにして形成されたものである。
【００３９】
また、翼部２０の基端部２２には、翼面２３とこの翼部２０に隣接する他の翼部２０における翼側面２４とが連接する部分に、この翼面２３及び翼側面２４間の混練材料の流れを促す第２流し面３１が形成されている。
本第１実施形態において、この第２流し面３１は凹アール面からなる。この凹アール面は、翼面２３及び翼側面２４に対して連続性を維持しつつ面的な繋がりを有している。すなわち、翼面２３及び翼側面２４に対して段差的な境界部を生じていない。また、この凹アール面は、翼面２３と翼側面２４との間では単一の曲率半径でアール面を描くようにして形成されたものである。
【００４０】
このような第１流し面３０及び第２流し面３１が形成されているため、並列状態にある混練セグメント１と混練セグメント１との噛み合い間では（図３及び図４参照）、両混練セグメント１，１の回転時に、一方の翼部２０の第１流し面３０と他方の翼部２０の第２流し面３１、並びに、一方の翼部２０の第２流し面３１と他方の翼部２０の第１流し面３０とが、互いにすれ違いを生じるようになる。
【００４１】
なお、図５（Ａ）に拡大して示すように、第１流し面３０に形成された凸アール面の曲率半径と、第２流し面３１に形成された凹アール面の曲率半径とは、同じにすればよい。ただ、曲率半径を同じにすることは限定されるものではない。
例えば、図５（Ｂ）に示すように、第２流し面３１に形成された凹アール面の曲率半径を、第１流し面３０に形成された凸アール面の曲率半径よりも大きく形成してもよい。このようにすることにより、第１流し面３０と第２流し面３１とが互いに対向する部分での隙間を一層小さくできる。すなわち、第１流し面３０と第２流し面３１とを接近させることができるので、それだけ混練材料の掻き出しがし易くなり、滞留防止効果が高くなる。
【００４２】
更に言えば、第１流し面３０に形成された凸アール面の曲率半径は、互いに噛み合う翼部２０相互間（翼面２３の対向間又は翼先端面２１ａと翼側面２４との対向間）のクリアランスの略２倍（おおよそ１．５倍以上、２．５倍未満）とするとよい。
同様に、第２流し面３１に形成された凹アール面の曲率半径は、互いに噛み合う翼部２０相互間（翼面２３の対向間又は翼先端面２１ａと翼側面２４との対向間）のクリアランスの略２倍（おおよそ１．５倍以上、２．５倍未満）とするとよい。
【００４３】
また、第２流し面３１に形成された凹アール面の曲率半径は、翼部２０の厚みの２０％以上にした場合にも、良好な結果が得られている。
このような構成の混練セグメント１を製造するには、鍛造又は鋳造などにより形成した素材を元に、フライス加工などにより翼部２０の削りだしを行うようにする。このとき、翼部２０の先端部２１に対し、第１流し面３０を成形させるうえで必要な削り代を確保しておき、第１流し面３０の加工を行うようにする。また、翼部２０の基端部２２と、この翼部２０に隣接する翼部２０の翼側面２４との間（隅角部）に対し、第２流し面３１を成形させるうえで必要な削り代を確保しておき、第２流し面３１の加工を行うようにする。
【００４４】
次に、混練設備２の動作状況を説明する。
混練設備２を作動させると、並列状態とされた各混練スクリュ３がバレル４内で同方向に回転し、材料供給口５を介してバレル４内へ供給された混練材料は、混練されつつ混練スクリュ３の軸方向に送られる。
各混練スクリュ３における軸方向の同じ位置で並列状態となっている混練セグメント１，１へと至った混練材料は、各混練セグメント１，１の翼部２０，２０により、これらの先端部２１，２１によってバレル４の内周面から掻き取られながら、翼部２０，２０の噛み合い間で混練される。
【００４５】
ここにおいて、各翼部２０の先端部２１では、翼先端面２１ａと翼面２３とが連接する部分の混練材料が、第１流し面３０から流れ促進効果を受け、その殆どが翼面２３側へ押し出されるように流れる。すなわち、互いに噛み合う翼部２０の先端部２１と翼部２０の基端部２２との対向隙間（径方向クリアランス）では、混練材料が滞留することがない。翼面２３側へと流された混練材料は、翼面２３と翼面２３とが対向する間（軸方向クリアランス）を、翼面２３に沿いながらそれぞれの翼部２０，２０における基端部２２，２２へ向け、円滑に流れるようになる。
【００４６】
また同時に、各翼部２０の基端部２２では、翼面２３と翼側面２４とが連接する部分の混練材料が、第２流し面３１から流れ促進効果を受け、その殆どが翼面２３側へ押し出されるように流れる。同様に、前述の径方向クリアランスでは、混練材料が滞留することがない。翼面２３側へと流された混練材料は、翼面２３と翼面２３とが対向する間を、翼面２３に沿いながら一方の混練セグメント１の翼部２０における基端部２２へ向け、円滑に流れるようになる。隣接する他方の混練セグメント１の翼部２０に着目すれば、混練材料の殆どが先端部２１へ向けて流れるようになる。
【００４７】
このようにして混練材料に付与される流れ促進効果は、これら第１流し面３０と第２流し面３１とによる相乗効果として作用するものであり、混練材料の滞留や詰まりは確実に防止されるものであり、混練材料の滞留は解消される。
それ故、本発明に係る混練セグメント１を採用した混練設備２では、混練部１１での混練材料の滞留を防止でき、そもそも、時間の経過に伴う劣化や化学反応が生じた混練材料そのものを発生させない。そのため、混練設備２から押し出される押出物として、不純物の混入のない、高品質のものが得られるものとなる。
【００４８】
図７（Ａ）は、本発明に係る混練セグメント１の第２実施形態について、翼部２０の噛み合い状況を示した要部拡大平面図である。本第２実施形態において、翼部２０の先端部２１で、翼先端面２１ａと翼面２３とが連接する部分に形成した第１流し面３０は、斜面からなるものとしてある。また、翼部２０の基端部２２で、翼面２３と翼側面２４とが連接する部分に形成した第２流し面３１も、斜面からなるものとしてある。
【００４９】
第１流し面３０を形成する斜面は、翼先端面２１ａ及び翼面２３のいずれにも同じ屈曲角（内角α：１３５°）を有して設けられた単一の面を有したものとしてある。また、第２流し面３１を形成する斜面は、翼面２３及び翼側面２４のいずれにも同じ屈曲角（内角β：２２５°）を有して設けられた単一の面を有したものとしてある。
従って、これら第１流し面３０と第２流し面３１とは、互いに対向する面同士間で平行（面平行）の関係とされている。なお、軸線方向と平行な方向の各斜面の幅は、第１実施形態におけるアール面の曲率半径に相当する寸法に設定すればよい。
【００５０】
本発明に係る混練セグメント１は、このような第１流し面３０及び第２流し面３を有した構成とすることでも、混練材料の滞留や詰まりを確実に防止できるものである。従って、この混練セグメント１を採用した混練設備２では、押出物として、不純物の混入のない、高品質のものが得られるものとなる。
図７（Ｂ）は、本発明に係る混練セグメント１の第３実施形態について、翼部２０の噛み合い状況を示した要部拡大平面図である。本第３実施形態において、翼部２０の先端部２１で、翼先端面２１ａと翼面２３とが連接する部分に形成した第１流し面３０は、凸アール面からなるものとしてある。また、翼部２０の基端部２２で、翼面２３と翼側面２４とが連接する部分に形成した第２流し面３１は、斜面からなるものとしてある。
【００５１】
図７（Ｃ）は、本発明に係る混練セグメント１の第４実施形態について、翼部２０の噛み合い状況を示した要部拡大平面図である。本第４実施形態において、翼部２０の先端部２１で、翼先端面２１ａと翼面２３とが連接する部分に形成した第１流し面３０は、斜面からなるものとしてある。また、翼部２０の基端部２２で、翼面２３と翼側面２４とが連接する部分に形成した第２流し面３１は、凹アール面からなるものとしてある。
【００５２】
本発明に係る混練セグメント１は、このような第１流し面３０及び第２流し面３との組み合わせを有する構成とすることでも、混練材料の滞留や詰まりを確実に防止できるものである。従って、この混練セグメント１を採用した混練設備２では、押出物として、不純物の混入のない、高品質のものが得られるものとなる。
図８は、本発明に係る混練セグメント１の第５実施形態について、翼部２０の先端部２１を拡大して示している。本第５実施形態では、翼部２０の先端部２１で、翼先端面２１ａと翼面２３とが連接する部分に形成した第１流し面３０は、翼先端面２１ａ及び翼面２３のいずれにも同じ屈曲角（内角：１５０°）を有して設けられた二つの斜面３０ａ，３０ｂを有した多段斜面構造としてある。
【００５３】
なお、このような多段斜面構造は、二つの斜面３０ａ，３０ｂの組み合わせとすることが限定されるものではなく、三つ以上の斜面の組み合わせとして形成することも可能である。また、翼先端面２１ａや翼面２３に対する屈曲角は、互いに同じ角度とすることが限定されるものではなく、また数値的に限定されるものでもない。
このような多段斜面構造は、第２実施形態（図７（Ａ）参照）や第４実施形態（図７（Ｃ）参照）の第１流し面３０と置換可能である。また、図示は省略するが、第２実施形態（図７（Ａ）参照）や第３実施形態（図７（Ｂ）参照）のように、第２流し面３１が斜面からなるものとする場合には、この第２流し面３１についても多段斜面構造を採用することができる。なお、第３実施形態、第４実施形態および第５実施形態において、凸アール面や凹アール面の曲率半径、及び軸方向と平行な方向の斜面や多段斜面の幅は、第１実施形態におけるアール面の曲率半径に相当する寸法に設定すればよい。
【００５４】
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。
例えば、混練設備２は、混練スクリュ３を２軸とする完全噛み合い型で同方向回転型の２軸押出機である場合の他、３軸以上備える構成としてもよい。また、混練スクリュ３が異方向に回転するものとしてもよい。混練セグメント１には、ニーディングディスクセグメントと他のセグメントとの間に配置され、ニーディングディスクと類似形状部を備えるトランジションピースを含んでもよい。
【００５５】
混練セグメント１で混練材料を滞留させる時間を長くしたい場合や分配混合性を高めたい場合などには、各混練セグメント１における軸方向に隣接する翼部２０の相対角度を３０°以上８０°未満に設定すればよい。また、場合によっては９０°を超える角度に設定することも可能である。
また、混練スクリュ３における送り部１０、混練部１１、押出部１２の配置や、それらの数は、混練材料の種類や混練の用途に応じて任意に変更することができる。
【００５６】
翼部２０に対して施す表面処理としては、例えば、ダイヤモンドライクカーボン、クロムメッキ、ニッケルメッキ、フッ素樹脂等の膜体を採用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１ 混練セグメント
２ 混練設備
３ 混練スクリュ
２０ 翼部
２１ 先端部
２１ａ 翼先端面
２２ 基端部
２３ 翼面
２４ 翼側面
３０ 第１流し面
３１ 第２流し面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の翼部が軸まわりで互いに角度を異ならせて軸方向に一体形成された混練セグメントにおいて、
前記翼部の先端部には、翼先端面と翼面とが連接する部分に、当該翼先端面及び翼面間の混練材料の流れを促す第１流し面が形成され、
翼部の基端部には、翼面と当該翼部に隣接する他の翼部における翼側面とが連接する部分に、当該翼面及び翼側面間の混練材料の流れを促す第２流し面が形成されている
ことを特徴とする混練セグメント。
【請求項２】
前記第１流し面は凸アール面からなり、前記第２流し面は凹アール面からなることを特徴とする請求項１記載の混練セグメント。
【請求項３】
前記第２流し面に形成された凹アール面の曲率半径は、前記第１流し面に形成された凸アール面の曲率半径よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項２記載の混練セグメント。
【請求項４】
前記第２流し面に形成された凹アール面の曲率半径は、翼部の厚みの２０％以上であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の混練セグメント。
【請求項５】
前記第１流し面は斜面からなり、前記第２流し面は斜面からなることを特徴とする請求項１記載の混練セグメント。
【請求項６】
前記第１流し面は凸アール面からなり、前記第２流し面は斜面からなることを特徴とする請求項１記載の混練セグメント。
【請求項７】
前記第１流し面は斜面からなり、前記第２流し面は凹アール面からなることを特徴とする請求項１記載の混練セグメント。
【請求項８】
平行する複数本の混練スクリュを有し、これら各混練スクリュには軸方向中途部に混練セグメントが設けられ、各混練セグメントが互いの翼部を噛み合わせて配置されており、これら混練セグメントが請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の混練セグメントであることを特徴とする混練設備。
【請求項９】
平行する複数本の混練スクリュを有し、これら各混練スクリュには軸方向中途部に混練セグメントが設けられ、各混練セグメントが互いの翼部を噛み合わせて配置されており、
これら混練セグメントは、前記翼部の先端部に、翼部先端から翼面に沿わせて翼部基端へ混練材料を流す凸アール面の第１流し面が形成されていると共に、翼部の基端に、翼面側の混練材料を翼部基端で隣の翼部側へ流す凹アール面の第２流し面が形成されており、
前記第１流し面に形成された凸アール面の曲率半径及び第２流し面に形成された凹アール面の曲率半径は、互いに噛み合う翼部相互間のクリアランスの略２倍とされていることを特徴とする混練設備。
【請求項１】
複数の翼部が軸まわりで互いに角度を異ならせて軸方向に一体形成された混練セグメントにおいて、
前記翼部の先端部には、翼先端面と翼面とが連接する部分に、当該翼先端面及び翼面間の混練材料の流れを促す第１流し面が形成され、
翼部の基端部には、翼面と当該翼部に隣接する他の翼部における翼側面とが連接する部分に、当該翼面及び翼側面間の混練材料の流れを促す第２流し面が形成されている
ことを特徴とする混練セグメント。
【請求項２】
前記第１流し面は凸アール面からなり、前記第２流し面は凹アール面からなることを特徴とする請求項１記載の混練セグメント。
【請求項３】
前記第２流し面に形成された凹アール面の曲率半径は、前記第１流し面に形成された凸アール面の曲率半径よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項２記載の混練セグメント。
【請求項４】
前記第２流し面に形成された凹アール面の曲率半径は、翼部の厚みの２０％以上であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の混練セグメント。
【請求項５】
前記第１流し面は斜面からなり、前記第２流し面は斜面からなることを特徴とする請求項１記載の混練セグメント。
【請求項６】
前記第１流し面は凸アール面からなり、前記第２流し面は斜面からなることを特徴とする請求項１記載の混練セグメント。
【請求項７】
前記第１流し面は斜面からなり、前記第２流し面は凹アール面からなることを特徴とする請求項１記載の混練セグメント。
【請求項８】
平行する複数本の混練スクリュを有し、これら各混練スクリュには軸方向中途部に混練セグメントが設けられ、各混練セグメントが互いの翼部を噛み合わせて配置されており、これら混練セグメントが請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の混練セグメントであることを特徴とする混練設備。
【請求項９】
平行する複数本の混練スクリュを有し、これら各混練スクリュには軸方向中途部に混練セグメントが設けられ、各混練セグメントが互いの翼部を噛み合わせて配置されており、
これら混練セグメントは、前記翼部の先端部に、翼部先端から翼面に沿わせて翼部基端へ混練材料を流す凸アール面の第１流し面が形成されていると共に、翼部の基端に、翼面側の混練材料を翼部基端で隣の翼部側へ流す凹アール面の第２流し面が形成されており、
前記第１流し面に形成された凸アール面の曲率半径及び第２流し面に形成された凹アール面の曲率半径は、互いに噛み合う翼部相互間のクリアランスの略２倍とされていることを特徴とする混練設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１５８１４５（Ｐ２０１２−１５８１４５Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０７６０（Ｐ２０１１−２０７６０）
【出願日】平成２３年２月２日（２０１１．２．２）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２日（２０１１．２．２）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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