混練用セグメント
【課題】フライトから欠け落ちた小片が最終的な混練製品のコンタミネーションとならない混練用セグメントを提供する。
【解決手段】混練用セグメント１ａは、混練用フライト１２ａ，１２ｂを有するセグメント本体１７ａを備え、内部が空洞とされたバレルに回転自在に収容される混練スクリュに設けられる。混練用セグメント１ａは、混練スクリュとともに回転してバレル内に供給される材料を混練する。混練用セグメント１ａにおいて、混練用フライト１２ａ，１２ｂの先端部１５ａ，１６ｂはセグメント本体１７ａの材質とは異なる材質で構成されている。
【解決手段】混練用セグメント１ａは、混練用フライト１２ａ，１２ｂを有するセグメント本体１７ａを備え、内部が空洞とされたバレルに回転自在に収容される混練スクリュに設けられる。混練用セグメント１ａは、混練スクリュとともに回転してバレル内に供給される材料を混練する。混練用セグメント１ａにおいて、混練用フライト１２ａ，１２ｂの先端部１５ａ，１６ｂはセグメント本体１７ａの材質とは異なる材質で構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混練用セグメントに関し、特に、混練材料に混入してもコンタミネーションとならない材質でフライトの先端部が構成された混練用セグメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、押出機や連続混練機などの混練設備においては、バレル内に高分子樹脂のペレットや粉状の添加物などの材料が供給される。供給された材料は、バレル内に挿通された一対の混練スクリュによって混練されながら下流側へ送られる。
混練スクリュは様々な種類のセグメントを複数備えており、各セグメントは、セグメントの中心を貫通するスプライン軸に固定されている。例えばロータセグメントやニーディングディスクセグメントなどの混練用セグメントにスクリュセグメントを組み合わせることで製品用途に合わせて様々な材料を混練できるようになっている。
【０００３】
ところで、近年、混練される材料の種類が多くなるとともに、混練機で製造される製品の種類も増加している。それに伴って、複数の材料がどの程度均等に混練されているかといった製品の均質性に対する要求も益々高くなっている。
特許文献１には、上述の要求を満たしつつ生産性を向上させるという二軸連続混練機が開示されている。特許文献１に開示の二軸連続混練機は、互いに連通する左右一対の混練室を内部に有するバレルと、前記混練室内に回転自在に挿通された左右一対の混練スクリューと、前記混練室内に混練材料を供給すべく前記バレルの上流側端部に接続された第一供給手段と、前記混練室内に添加物を供給すべく前記バレルの上流側端部又は中流部に接続された第二供給手段と、を備えており、前記各混練スクリューにおける前記第二供給手段よりも下流側の部分に、前記添加物を前記混練材料に練り込むための混練ゾーンが設けられている二軸連続混練機において、前記混練ゾーンは、「前記セグメント群は、前記混練スクリューの回転によって混練材料を下流側に送る方向に捩じれたフライトを有する送りセグメントのみ、または、これに前記混練スクリューの軸心方向と平行なフライトを有する中立セグメントを付加することによって構成されている。」こと、及び「前記各ロータセグメントのフライトは、混練室の内面とのチップクリアランスが比較的小さい高位チップ部と、同チップクリアランスが比較的大きい低位チップ部とを軸心方向に交互に並設することによって構成されている。」こと、を充足する複数のロータセグメントを軸心方向に並設してなるセグメント群より構成されていることを特徴とするものである。
【０００４】
特許文献１は、このような二軸連続混練機によれば、高品質なコンパウンドの生産量を大幅に向上することができるとしている。
特許文献２には、混練フライトの異常摩耗だけでなく、疲労破壊によるスプライン軸の折損をも防止することが可能とされる混練スクリュが開示されている。特許文献２に開示の混練スクリュは、混練される材料を下流側に送るスクリュセグメントからなる送り部と、当該材料を混練する混練用セグメントからなる混練部とが設けられたスクリュ本体を備えた混練スクリュであって、前記スクリュ本体は、回転外径が軸方向に沿って漸次に変化する多段状部を前記混練部に対して連続的に備えていることを特徴とするものである。
【０００５】
特許文献３には、フライト部における耐磨耗性を損なうことなく靱性が確保されたとされる押出機用スクリュが開示されている。特許文献３に開示の押出機用スクリュは、外周に螺旋状に形成されたフライト部（３ｆ）を有する押出機用スクリュにおいて、前記フライト部（３ｆ）における幅方向の両端部（３ｆ２）の硬度が、前記両端部（３ｆ２）の間に位置する中央部（３ｆ１）の硬度よりも高いことを特徴とし、前記両端部（３ｆ２）は、表面処理加工により形成することを特徴とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２１０７３１号公報
【特許文献２】特開２００９−１４８９３６号公報
【特許文献３】特開２００９−２９８０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、複数の材料を均等に混練するために混練スクリュの回転を高速にすると、特許文献１の明細書中に記載されているように混練スクリュの振れが大きくなり、従来の混練機は機械的損傷を受けやすくなる。具体的には、混練スクリュに備えられたセグメントの翼部（フライト）が、バレルの内壁に接触して欠けてしまうことがある。
このときにフライトから欠け落ちた小片は、混練中の材料に混ざって最終的な混練製品の汚染物（コンタミネーション）となってしまう。通常、セグメントはステンレスなどの金属で構成されているので、フライトから欠け落ちた金属小片が混練中の材料に混ざることとなる。このように金属小片が混ざってしまうと、例えば、混練中の材料が絶縁材料である場合に、最終的な混練製品の電気的な物性に影響を及ぼしてしまう。
【０００８】
問題はこれだけではなく、この混練製品の製造業者がコンタミネーションの混入に気付くのが困難であるという問題も存在する。
特許文献２に開示の混練スクリュにおいても、金属で製作されたセグメントのチップ部がバレルと接触して摩耗し、混練中の材料に混入する恐れがある。
また、特許文献３に開示の押出機用スクリュにおいては、フライト部における両端部を表面処理加工して金属粉の発生を抑制しても、混練時に材料から受ける応力で表面処理部分が剥離してフライト部の中央部及びフライト部本体が露出し、金属製のフライト部本体がバレルと接触して摩耗し、混練中の材料に混入する恐れがある。
【０００９】
このような金属材料によるコンタミネーションの問題を解消するには、２通りのアプローチを考えることができる。１つは、フライトが欠損及び剥離しないようにする工夫であり、もう一つは、フライトから欠け落ちた又は剥離した小片がコンタミネーションとならないようにする工夫である。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、上記２通りのアプローチのうち後者に着目して、フライトから欠け落ちた又は剥離した小片が最終的な混練製品のコンタミネーションとならない混練用セグメント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】
上記課題を解決するため、本発明の混練用セグメントは以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の混練用セグメントは、混練用フライトを有するセグメント本体を備え、内部が空洞とされたバレルに回転自在に収容される混練スクリュに設けられて、当該混練スクリュとともに回転して前記バレル内に供給される材料を混練する混練用セグメントであって、前記混練用フライトの先端部は、前記セグメント本体の材質とは異なる材質で構成されていることを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、前記混練用フライトの先端部には、前記バレル内に供給される材料に対しコンタミとならない材質で構成された非コンタミ部材が設けられているとよい。
また、好ましくは、前記非コンタミ部材は、前記セグメント本体とは別体で形成されており、セグメント本体に対して交換可能となるように構成されているとよい。
さらに、好ましくは、前記非コンタミ部材の材質は、前記バレル内に供給される材料よりも溶融点の高い耐熱性樹脂であるとよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の混練用セグメントによれば、フライトから欠け落ちた小片が最終的な混練製品のコンタミネーションとならない混練用セグメントを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の混練用セグメントを備えた混練設備の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態による混練用セグメントの構成を示す図であり、（ａ）は、その斜視図、（ｂ）は軸垂直方向の断面図である。
【図３】図２（ｂ）において破線で囲んだ部分の拡大図である。
【図４】本発明の第２実施形態による混練用セグメントの構成を示す斜視図、及びその断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態による混練用セグメントの構成を示す斜視図、及びその断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る混練用セグメント１ａ及び混練設備２を、図面に基づき詳しく説明する。
図１は、本実施形態に係る混練用セグメント１ａが設けられた２軸の連続混練機（混練設備）２を示している。なお、混練用セグメント１ａを、連続混練機２以外にも例えば２軸押出機などの設備に設けることができるが、以下の説明では連続混練機２に設けた例を挙げて、本実施形態に係る混練用セグメント１ａを説明する。
【００１５】
図１に示すように、連続混練機２は、長尺で中空かつ空洞のバレル３と、バレル３の長手方向に沿ってバレル３の内部を挿通するように設けられた混練スクリュ４とを備えている。連続混練機２は、この混練スクリュ４を軸心回りに回転させることでバレル３内に供給された材料を混練しつつ下流側に送る構造となっている。
なお、以下の説明において、図１の紙面左側を連続混練機２の上流側とし、紙面右側を下流側とする。また、図１の紙面の左右方向を連続混練機２を説明する際の軸方向とする。さらに、軸方向に対して垂直な方向を連続混練機２を説明する際の軸垂直方向という。
【００１６】
バレル３は、軸方向に沿って長い筒状に形成されており、軸垂直方向に切断した断面は、２つの中空部を並列につなぎ合わせためがね形状の空洞となっている。連続混練機２の上流側にはバレル３の空洞内に材料を供給するホッパ５が設けられており、またバレル３の内部には電気ヒーターや加熱された油を用いた加熱装置（図示略）が備えられている。
図１に示すように、混練スクリュ４は、バレル３内において、空洞を形成する２つの中空部のそれぞれに挿通するように一対設けられている。一対の混練スクリュ４，４は、バレル３とほぼ等尺のスプライン軸６を内部に備えている。スプライン軸６が複数のセグメントを串刺し状に貫通し、かつ各セグメントをスプライン軸６上の所定位置に固定することで、混練スクリュ４が形成される。
【００１７】
混練スクリュ４は、さまざまな種類のセグメントを組み合わせて形成されており、図１では軸方向に３つのパート（機能により区画された部位）から構成されている。これらの３つのパートは、材料を混練する混練部７と、混練部７より上流側に配備されてこの混練部７に材料を送る送り部８と、混練部７より下流側に配備されて混練部７で混練された材料を下流側のペレタイザなどに送る押出部９である。
【００１８】
これら３つのパートのうち送り部８と押出部９とは、それぞれ軸方向に螺旋状に捩れたスクリュフライトを備えた複数のスクリュセグメント１０で構成されており、混練スクリュ４の回転に合わせて材料を下流側に送ることができるようになっている。
混練部７は、混練スクリュ４の中央に位置するパートであり、軸方向に連続して配備された複数の混練用セグメント１ａで構成されている。本実施形態では、混練用セグメント１ａはロータセグメントであり、このロータセグメント１ａを軸方向に連続して６個並べて配備することで混練部７が構成されている。
【００１９】
図２を参照しながら、本実施形態に係るロータセグメント１ａの構成について説明する。図２（ａ）は、一対の混練スクリュ４，４に備えられた隣り合うロータセグメント１ａ，１ａを示す斜視図であり、図２（ｂ）は、その断面図である。
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ロータセグメント１ａは、スプライン軸６に固定された状態において、軸垂直方向の断面が略楕円形状（ラグビーボール形状）となるように形成された柱状の部材であり、当該断面における中央にはスプライン軸６を挿通可能な挿通孔１１が軸方向に沿って形成されている。
【００２０】
略楕円形状の断面を有するロータセグメント１ａにおいて当該楕円形状の長軸の両端側に形成された頂部には、挿通孔１１を挟んで挿通孔１１の径外方向に突出しつつ、ロータセグメント１ａの外周面に軸方向に沿って連続してつながるように２条の混練用フライト１２ａ，１２ｂが形成されている。これら混練用フライト１２ａ，１２ｂは、混練スクリュ４が回転すると混練用フライトの頂部がバレル３の内周面をかすめるように旋回し、バレル３の内周面に付着した材料を掻き取って混練できるようになっている。
【００２１】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、一方の混練用フライト１２ａは、頂部の端面中央を径内側（軸垂直方向に沿ってスプライン軸６側）に向かって切り欠いて凹状に形成された切欠部１３を有している。この切欠部１３は、２つの側面２０と、これらの側面２０の間に形成される底面１４とで形成されている。側面２０は、混練用フライト１２ａの頂部から径内側に向かって軸垂直方向に沿って形成されており、軸方向に距離をあけて互いに向かい合うように２つ形成されている。そして、これらの２つの側面２０の間には２つの側面２０に対してほぼ垂直となるように底面１４が形成されている。切り欠かれずに残った切欠部１３の両隣を、以下凸部という。
【００２２】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、挿通孔１１に対して混練用フライト１２ａの反対側に形成された混練用フライト１２ｂにおいて、頂部の端面中央には、混練用フライト１２ａの切欠部１３に対応する形状となるように凸状に形成された突起部が形成されている。この突起部は、混練用フライト１２ｂの頂面から挿通孔１１の径外側に向かうとともに軸垂直方向に沿うように形成されている。
【００２３】
軸方向に沿った突起部の両隣には、混練用フライト１２ａの凸部に対応する形状の平坦部が形成されている。
このように、混練用フライト１２ｂの端面の形状は、混練用フライト１２ａの端面の形状と異なる。
図２及び図３に示すように、このようなロータセグメント１ａは、挿通孔１１の内周面に複数の歯を備えており、これら複数の歯がスプライン軸６の外周面に備えられた複数の歯と係合することで、スプライン軸６と一体に回転できるようになっている。
【００２４】
ところで本実施形態の場合、図２及び図３に示すように、上述の混練用フライト１２ａ，１２ｂの頂部（先端部）は、ロータセグメント１ａにおける他の部分とは異なる材質で別体に形成されており、この別体の部材を非コンタミ部材１５ａ，１６ａと呼ぶ。以降、ロータセグメント１ａにおいて、非コンタミ部材１５ａ，１６ａ以外をセグメント本体１７ａと呼ぶこととする。
【００２５】
以下、非コンタミ部材１５ａ，１６ａの形状について詳細に説明する。
図２に示すように、非コンタミ部材１５ａ，１６ａは、混練用フライト１２ａ，１２ｂの頂部において軸方向に沿って形成されている。本実施形態によるロータセグメント１ａにおいて、混練用フライト１２ａ側の非コンタミ部材１５ａと混練用フライト１２ｂ側の非コンタミ部材１６ａは、互いに異なる形状を有している。
【００２６】
図２（ｂ）及び図２（ｂ）の断面図において破線で囲んだ部分の拡大図を示す図３に示す。
図３に示すように、非コンタミ部材１５ａの底面、すなわち非コンタミ部材１５ａにおいてセグメント本体１７ａと接する接触面１８ａは、一つの平坦面（平面）であって、断面が略楕円形状を呈するセグメント本体１７ａの長軸に沿った軸垂直方向ｄ、すなわちロータセグメント１ａの長軸に対して傾斜している。その接触面１８ａの傾斜方向は、図２（ｂ）及び図３の紙面に向かって左右方向であるロータセグメント１ａの幅方向において、ロータセグメント１ａの一方の側面から混練材料が接触する他方の側面に向かって下るように傾斜している。つまり、接触面１８ａは、矢印で示すロータセグメント１ａの回転方向に向かって下るように傾斜し、混練時に混練材料から見て、面広となるような法面となっていて、ロータセグメント１ａの回転時すなわち混練作業時において、非コンタミ部材１５ａが混練材料から受ける力を面で受け止めて分散するように傾いている。
【００２７】
それ故、この傾斜した接触面１８ａを備えた非コンタミ部材１５ａをセグメント本体１７ａに取り付ければ、混練材料から受ける力によって接触面１８ａ上で生じる非コンタミ部材１５ａのズレ方向にはたらく力を小さくすることができる。
また、この接触面１８ａの傾きによって、ロータセグメント１ａの回転中に非コンタミ部材１５ａがバレル３の内周面と接触しても、接触時に非コンタミ部材１５ａが受ける応力を、この回転方向に向かって傾斜した接触面１８ａ全体にわたってほぼ均等に分散して受けることができる。
【００２８】
このような接触面１８ａを採用すれば、接触面１８ａ上で非コンタミ部材１５ａのずれ方向にはたらく力がほとんど発生しないので、非コンタミ部材１５ａがセグメント本体１７ａから外れたりずれたりしにくくなる。
図２（ｂ）の断面図からわかるように、混練用フライト１２ｂ側の非コンタミ部材１６ａにおいても、非コンタミ部材１５ａと同様に、セグメント本体１７ａとの接触面１８ａは矢印で示すロータセグメント１ａの回転方向に向かって下るように傾斜している。
【００２９】
これによって、非コンタミ部材１５ａと同様に、接触面１８ａ上で非コンタミ部材１６ａのずれ方向にはたらく力がほとんど発生しないので、非コンタミ部材１６ａが外れたりずれたりしにくくなる。
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、非コンタミ部材１５ａの凸部及び非コンタミ部材１６ａの平坦部のほぼ中央には、挿通孔１１の軸心に向かって接触面１８ａまで貫通した貫通孔２１が形成されている。これに対して、セグメント本体１７ａには、非コンタミ部材１５ａ，１６ａの貫通孔２１に対応する位置に所定深さのボルト孔が形成されている。
【００３０】
非コンタミ部材１５ａ，１６ａの貫通孔２１は、ナットの挿入が可能な大きさで所定深さの上部貫通孔と、当該貫通孔の底面から接触面１８ａまで貫通し、セグメント本体１７ａの先端部（非コンタミ部材の接触面１８ａと接する面）に立設されたアンカボルトの挿入が可能な下部貫通孔とからなっている。
非コンタミ部材１５ａ，１６ａをセグメント本体１７ａに固定した後には、貫通孔２１を塞ぐために、非コンタミ部材１５ａ，１６ａと同一の素材からなるプラグ（栓部材）２２が挿入される。
【００３１】
ところで、非コンタミ部材１５ａ，１６ａは、ステンレス鋼などからなるセグメント本体１７ａとは異なる材質のものであり、例えば、混練される材料よりも溶融点の高いＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの耐熱性樹脂で形成することができる。
例えば、電気絶縁性の材料を混練する場合、非コンタミ部材１５ａ，１６ａがステンレス鋼ではなく耐熱性樹脂で形成されていれば、混練中に非コンタミ部材１５ａ，１６ａから欠け落ちた樹脂性の小片が混練材料に混ざっても、混練される材料の絶縁性を損なうことはない。
【００３２】
つまり、非コンタミ部材１５ａ，１６ａをＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂で構成することで、本実施形態による混練用セグメントを絶縁フィルム用の材料の混練に用いても、絶縁性を損なうコンタミネーションが発生することはない。
このように、非コンタミ部材１５ａ，１６ａには、混練材料の物性を損なわない材質が選択されて用いられるので、混練材料の物性を損なう汚染物（以下、コンタミネーション又はコンタミという）とならない。
【００３３】
よって、非コンタミ部材１５ａ，１６ａを構成する材料は、耐熱性樹脂に限らない。混練用フライトを構成する部材として十分な機械強度があれば、混練材料の物性にあわせてセラミックのような様々な材質を適宜選択することができる。
図２に示すように、このような非コンタミ部材１５ａ，１６ａは、混練用フライト１２ａ，１２ｂの頂部において混練用フライト１２ａ，１２ｂの軸方向（スプライン軸の軸芯方向）に沿って形成されている。
【００３４】
このような非コンタミ部材１５ａ，１６ａをセグメント本体１７ａに固定する方法について説明する。
図２（ｂ）及び図３に示すように、まず、非コンタミ部材１５ａ，１６ａを装着しない状態でセグメント本体１７ａのボルト孔にアンカボルトを設けるようにする。すなわち、非コンタミ部材１５ａの底面（接触面１８ａ）に接するセグメント本体１７ａの面において、軸垂直方向ｄを向くボルト孔を開けておき、このボルト孔に雌ネジを形成しておく。その上で、両端にネジ部が形成されたアンカボルトの基端をねじ込んでおく。
【００３５】
その後、非コンタミ部材１５ａ，１６ａの貫通孔２１にアンカボルトを挿入し、非コンタミ部材１５ａ，１６ａとセグメント本体１７ａを当接させる。その上で、貫通孔２１内に突出したアンカボルトにナットを締め付けるようにし、このようにして、非コンタミ部材１５ａ，１６ａとセグメント本体１７ａとが一体となるように固定する。
図２及び図３に示すように、非コンタミ部材１５ａ，１６ａをセグメント本体１７ａに固定した後に、非コンタミ部材１５ａ，１６ａと同一の素材からなるプラグ（栓部材）２２を貫通孔２１に挿入し、当該貫通孔２１を塞ぐ。
【００３６】
図３に示すように、プラグ２２の側面には、凸状（突起状）の嵌合爪２５が設けられている。非コンタミ部材１５ａ，１６ａの貫通孔２１の側面には、嵌合爪２５の形状に対応した凹状の窪みが形成されている。プラグ２２が貫通孔２１に挿入された際に、当該窪みに嵌合爪２５が係合することで貫通孔２１でプラグ２２が固定されるので、混練中でもプラグ２２が非コンタミ部材１５ａ，１６ａから脱落することはない。なお、嵌合爪２５は、プラグ２２の側面一周にわたって環状に形成されていてもよい。この場合、貫通孔２１の側面に形成された凹状の窪みも貫通孔２１の側面一周にわたって環状に形成される。
【００３７】
上述のように、別体に形成された非コンタミ部材１５ａ，１６ａを取り付けて混練用フライト１２ａ，１２ｂを構成することで、本実施形態によるロータセグメント１ａを構成することができる。
このように構成されたロータセグメント１ａは、平行に配置された２本のスプライン軸６のそれぞれに取り付けられる。このとき、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、隣り合う略楕円形状のロータセグメント１ａは、互いに接触しないように配置される。
【００３８】
上述のように、本実施形態による非コンタミ部材１５ａ，１６ａは、ボルトとナットによってセグメント本体１７ａに対して取り付けたり取り外したりすることができるので、非コンタミ部材１５ａ，１６ａが損傷した場合でも、損傷した非コンタミ部材１５ａ，１６ａだけを容易に交換することができる。
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る混練用セグメントについて説明する。
【００３９】
図４に示すように、本実施形態に係る混練用セグメント１ｂは、第１実施形態に係る混練用セグメント１ａと同様の外観形状を有している。また、本実施形態に係る混練用セグメント１ｂの混練用フライト１２ｃ，１２ｄの先端には、第１実施形態に係る混練用セグメント１ａと同様に、別体に形成された非コンタミ部材１５ｂ，１６ｂが混練用フライト１２ｃ，１２ｄの頂部において軸方向に沿ってそれぞれ取り付けられており、非コンタミ部材１５ｂ，１６ｂを形成する材料も第１実施形態による非コンタミ部材１５ａ，１６ａと略同様である。
【００４０】
ただし、本実施形態による非コンタミ部材１５ｂ，１６ｂは、セグメント本体１７ｂと接する接触面１８ｂが第１実施形態による非コンタミ部材１５ａ，１６ａの接触面１８ａの形態とは異なるので、以下、接触面１８ｂの形状について詳細に説明する。
図４を参照しながら、本実施形態による非コンタミ部材１５ｂの接触面１８ｂの構成を説明する。
【００４１】
第１実施形態による非コンタミ部材１５ａの接触面１８ａは傾斜した平坦面であったが、本実施形態による非コンタミ部材１５ｂの接触面１８ｂは、断面視で水平面２３と垂直面２４とからなるＬ字型に形成されている。
非コンタミ部材１５ｂの水平面２３は、第１実施形態で定義した軸方向に沿って延びる平坦面であり、セグメント本体１７ｂの長軸に沿った軸垂直方向ｄに対して、略垂直となるように水平に延びている。
【００４２】
図４の拡大図に示すように、セグメント本体１７ｂの表面から内部に向かう幅（水平方向での幅）は、セグメント本体１７ｂの幅の約３分の２ほどを占めている。また、非コンタミ部材１５ｂの垂直面２４は、軸垂直方向ｄと略平行であり、水平面２３の軸方向に沿って延びる一辺を共有して水平面２３に対して略垂直に切り立つ平坦面である。
図４に示すように、このような水平面２３と垂直面２４とからなるＬ字型の接触面１８ｂを有する非コンタミ部材１５ｂは、セグメント本体１７ｂに取り付けられた場合、混練用フライト１２ｃの先端部の全体を占めてはおらず、混練用セグメントの回転方向側で当該先端部の約３分の２ほどを占めている。先端部の残りの３分の１ほどは、セグメント本体１７ｂによって構成されている。
【００４３】
このように、セグメント本体１７ｂと当接する非コンタミ部材１５ｂの接触面１８ｂの形状は、第１実施形態における非コンタミ部材１５ａとは異なっている。
以上のようなＬ字型の接触面１８ｂを有する第２実施形態の非コンタミ部材１５ｂをセグメント本体１７ｂに取り付ければ、ロータセグメント１ｂの回転時すなわち混練作業時において、非コンタミ部材１５ｂが混練材料から受ける力の多くを垂直面２４で受けることができる。また、ロータセグメント１ｂの回転中に非コンタミ部材１５ｂがバレル３の内周面と接触しても、接触時に非コンタミ部材１５ｂが受ける応力を、水平面２３と垂直面２４の両面で受けることができる。
【００４４】
このような水平面２３と垂直面２４を有する接触面１８ｂを採用すれば、接触面１８ｂ上で非コンタミ部材１５ｂのずれ方向にはたらく力を受けることができるので、非コンタミ部材１５ｂが外れたりずれたりしにくくなる。
なお、非コンタミ部材１５ｂをセグメント本体１７ｂに固定する方法については、第１実施形態による非コンタミ部材１５ａの取り付け方法と略同様であり、アンカボルト及びナットを用いてセグメント本体１７ｂに固定される。それ故、非コンタミ部材１５ｂも第１実施形態による非コンタミ部材１５ａと同様に、セグメント本体１７ｂに対して取り付けたり取り外したりすることができるので、非コンタミ部材１５ｂが損傷した場合でも、損傷した非コンタミ部材１５ｂだけを容易に交換することができる。
【００４５】
本実施形態で用いられるプラグ２２は、第１実施形態で用いたプラグ２２と同様に嵌合爪２５を有するものである。この嵌合爪２５に合わせて、非コンタミ部材１５ｂ，１６ｂの貫通孔の側面にも、嵌合爪２５の形状に対応した凹状の窪みが形成されている。
一方、本実施形態による非コンタミ部材１６ｂの接触面１８ｂも、非コンタミ部材１５ｂの接触面１８ｂと同様の水平面２３と垂直面２４とからなるＬ字型となっている。その形状や奏する作用効果は、非コンタミ部材１５ｂと同様であるため、詳説は省略する。
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る混練用セグメントについて説明する。
【００４６】
図５に示すように、本実施形態に係る混練用セグメント１ｃは、第１実施形態に係る混練用セグメント１ａと同様の外観形状を有している。また、本実施形態に係る混練用セグメント１ｃの混練用フライト１２ｅ，１２ｆの先端には、第１実施形態に係る混練用セグメント１ａと同様に、別体に形成された非コンタミ部材１５ｃ，１６ｃが混練用フライト１２ｅ，１２ｆの頂部において軸方向に沿ってそれぞれ取り付けられており、非コンタミ部材１５ｃ，１６ｃを形成する材料も第１実施形態による非コンタミ部材１５ａ，１６ａと同様である。
【００４７】
本実施形態による非コンタミ部材１５ｃ，１６ｃは、セグメント本体１７ｃと接する接触面１８ｃが第１実施形態による非コンタミ部材１５ａ，１６ａの接触面１８ａと異なるので、接触面１８ｃの形状について詳細に説明する。
図５を参照しながら、本実施形態による非コンタミ部材１５ｃの接触面１８ｃの構成を説明する。
【００４８】
第１実施形態による非コンタミ部材１５ａの接触面１８ａは傾斜した平坦面であったが、本実施形態による非コンタミ部材１５ｃの接触面１８ｃは、傾斜していない平坦な水平面である。
非コンタミ部材１５ｃの接触面１８ｃは、軸垂直方向ｄに対して略垂直となるように水平に延びていて、長手方向には、第１実施形態で定義したスプライン軸６の軸方向に平行な状態で延びる平坦面である。
【００４９】
図５の拡大図に示すように、セグメント本体１７ｃの表面から内部に向かう接触面１８ｃの水平方向の幅は、紙面に向かって左右方向となるセグメント本体１７ｃの幅全体を占めている。また、この幅方向のほぼ中央に、軸垂直方向ｄに沿って立設された突起１９が設けられている。この突起１９は、セグメント本体１７ｃに設けられた嵌入孔（詳細は後述）に、嵌り込むものであって、セグメント本体１７ｃの幅方向に所定の厚みを有し、その幅方向の両側面は軸垂直方向ｄに沿って略平行である。
【００５０】
このような突起１９は、独立した複数の突起１９が軸方向に沿って断続的に配置されたものでもよいし、軸方向に沿って連続的に１つの突条として形成されたものでもよい。
このように、セグメント本体１７ｃと当接する非コンタミ部材１５ｃの接触面１８ｃの形状は、第１実施形態における非コンタミ部材１５ａとは異なっている。
それ故、ロータセグメント１ｃの回転時すなわち混練作業時において、非コンタミ部材１５ｃが混練材料から受ける力の多くを、斯かる突起１９（突起１９の側面）で受けることができるようになる。また、ロータセグメント１ｃの回転中に非コンタミ部材１５ｃがバレル３の内周面と接触しても、接触時に非コンタミ部材１５ｃが受ける応力を、水平面と突起１９の側面の両方で受けることができる。それ故、このような接触面１８ｃを採用すれば、接触面１８ｃ上で非コンタミ部材１５ｃのずれ方向にはたらく力を受けることができるので、非コンタミ部材１５ｃが外れたりずれたりしにくくなる。
【００５１】
このような非コンタミ部材１５ｃをセグメント本体１７ｃに固定する方法について説明する。本実施形態による非コンタミ部材１５ｃは、第１実施形態及び第２実施形態とは異なり、アンカボルト及びナットを用いない。
図５の断面拡大図に示すように、セグメント本体１７ｃに、非コンタミ部材１５ｃの突起１９に対応する形状の嵌入孔を予め形成しておく。嵌入孔は挿通孔１１の中央を向く方向に形成されている。その上でこの嵌入孔に突起１９を挿入して固定することで、本実施形態によるロータセグメント１ｃを構成することができる。ここで突起１９を嵌入孔に固定する方法には、従来より用いられる締まり嵌めなどを採用することができるが、これに限らず接着剤を用いて固定してもよい。
【００５２】
非コンタミ部材１５ｃも第１実施形態による非コンタミ部材１５ａと同様に、セグメント本体１７ｃに対して取り付けたり取り外したりすることができるので、非コンタミ部材１５ｃが損傷した場合でも、損傷した非コンタミ部材１５ｃだけを容易に交換することができる。
一方、本実施形態による非コンタミ部材１６ｃの接触面１８ｃも、非コンタミ部材１５ｃの接触面１８ｃと同様の水平面と突起１９とからなっている。その形状や奏する作用効果は、非コンタミ部材１５ｃと同様であるため、詳説は省略する。
【００５３】
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【００５４】
例えば、上記の各実施形態では、別体に形成された非コンタミ部材をロータセグメントに適用した例を開示したが、ロータセグメントに限らず、スクリュセグメント及びニーディングセグメントにおいても、その先端を別体に形成された非コンタミ部材で構成できることは、明らかである。
【符号の説明】
【００５５】
１ａ，１ｂ，１ｃ ロータセグメント（混練用セグメント）
２ 連続混練機（混練設備）
３ バレル
４ 混練スクリュ
５ ホッパ
６ スプライン軸
７ 混練部
８ 送り部
９ 押出部
１０ スクリュセグメント
１１ 挿通孔
１２ａ〜１２ｆ 混練用フライト
１３ 切欠部
１４ 底面
１５ａ〜１５ｃ 非コンタミ部材
１６ａ〜１６ｃ 非コンタミ部材
１７ａ〜１７ｃ セグメント本体
１８ａ〜１８ｃ 接触面
１９ 突起
２０ 側面
２１ 貫通孔
２２ プラグ
２３ 水平面
２４ 垂直面
２５ 嵌合爪
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混練用セグメントに関し、特に、混練材料に混入してもコンタミネーションとならない材質でフライトの先端部が構成された混練用セグメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、押出機や連続混練機などの混練設備においては、バレル内に高分子樹脂のペレットや粉状の添加物などの材料が供給される。供給された材料は、バレル内に挿通された一対の混練スクリュによって混練されながら下流側へ送られる。
混練スクリュは様々な種類のセグメントを複数備えており、各セグメントは、セグメントの中心を貫通するスプライン軸に固定されている。例えばロータセグメントやニーディングディスクセグメントなどの混練用セグメントにスクリュセグメントを組み合わせることで製品用途に合わせて様々な材料を混練できるようになっている。
【０００３】
ところで、近年、混練される材料の種類が多くなるとともに、混練機で製造される製品の種類も増加している。それに伴って、複数の材料がどの程度均等に混練されているかといった製品の均質性に対する要求も益々高くなっている。
特許文献１には、上述の要求を満たしつつ生産性を向上させるという二軸連続混練機が開示されている。特許文献１に開示の二軸連続混練機は、互いに連通する左右一対の混練室を内部に有するバレルと、前記混練室内に回転自在に挿通された左右一対の混練スクリューと、前記混練室内に混練材料を供給すべく前記バレルの上流側端部に接続された第一供給手段と、前記混練室内に添加物を供給すべく前記バレルの上流側端部又は中流部に接続された第二供給手段と、を備えており、前記各混練スクリューにおける前記第二供給手段よりも下流側の部分に、前記添加物を前記混練材料に練り込むための混練ゾーンが設けられている二軸連続混練機において、前記混練ゾーンは、「前記セグメント群は、前記混練スクリューの回転によって混練材料を下流側に送る方向に捩じれたフライトを有する送りセグメントのみ、または、これに前記混練スクリューの軸心方向と平行なフライトを有する中立セグメントを付加することによって構成されている。」こと、及び「前記各ロータセグメントのフライトは、混練室の内面とのチップクリアランスが比較的小さい高位チップ部と、同チップクリアランスが比較的大きい低位チップ部とを軸心方向に交互に並設することによって構成されている。」こと、を充足する複数のロータセグメントを軸心方向に並設してなるセグメント群より構成されていることを特徴とするものである。
【０００４】
特許文献１は、このような二軸連続混練機によれば、高品質なコンパウンドの生産量を大幅に向上することができるとしている。
特許文献２には、混練フライトの異常摩耗だけでなく、疲労破壊によるスプライン軸の折損をも防止することが可能とされる混練スクリュが開示されている。特許文献２に開示の混練スクリュは、混練される材料を下流側に送るスクリュセグメントからなる送り部と、当該材料を混練する混練用セグメントからなる混練部とが設けられたスクリュ本体を備えた混練スクリュであって、前記スクリュ本体は、回転外径が軸方向に沿って漸次に変化する多段状部を前記混練部に対して連続的に備えていることを特徴とするものである。
【０００５】
特許文献３には、フライト部における耐磨耗性を損なうことなく靱性が確保されたとされる押出機用スクリュが開示されている。特許文献３に開示の押出機用スクリュは、外周に螺旋状に形成されたフライト部（３ｆ）を有する押出機用スクリュにおいて、前記フライト部（３ｆ）における幅方向の両端部（３ｆ２）の硬度が、前記両端部（３ｆ２）の間に位置する中央部（３ｆ１）の硬度よりも高いことを特徴とし、前記両端部（３ｆ２）は、表面処理加工により形成することを特徴とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２１０７３１号公報
【特許文献２】特開２００９−１４８９３６号公報
【特許文献３】特開２００９−２９８０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、複数の材料を均等に混練するために混練スクリュの回転を高速にすると、特許文献１の明細書中に記載されているように混練スクリュの振れが大きくなり、従来の混練機は機械的損傷を受けやすくなる。具体的には、混練スクリュに備えられたセグメントの翼部（フライト）が、バレルの内壁に接触して欠けてしまうことがある。
このときにフライトから欠け落ちた小片は、混練中の材料に混ざって最終的な混練製品の汚染物（コンタミネーション）となってしまう。通常、セグメントはステンレスなどの金属で構成されているので、フライトから欠け落ちた金属小片が混練中の材料に混ざることとなる。このように金属小片が混ざってしまうと、例えば、混練中の材料が絶縁材料である場合に、最終的な混練製品の電気的な物性に影響を及ぼしてしまう。
【０００８】
問題はこれだけではなく、この混練製品の製造業者がコンタミネーションの混入に気付くのが困難であるという問題も存在する。
特許文献２に開示の混練スクリュにおいても、金属で製作されたセグメントのチップ部がバレルと接触して摩耗し、混練中の材料に混入する恐れがある。
また、特許文献３に開示の押出機用スクリュにおいては、フライト部における両端部を表面処理加工して金属粉の発生を抑制しても、混練時に材料から受ける応力で表面処理部分が剥離してフライト部の中央部及びフライト部本体が露出し、金属製のフライト部本体がバレルと接触して摩耗し、混練中の材料に混入する恐れがある。
【０００９】
このような金属材料によるコンタミネーションの問題を解消するには、２通りのアプローチを考えることができる。１つは、フライトが欠損及び剥離しないようにする工夫であり、もう一つは、フライトから欠け落ちた又は剥離した小片がコンタミネーションとならないようにする工夫である。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、上記２通りのアプローチのうち後者に着目して、フライトから欠け落ちた又は剥離した小片が最終的な混練製品のコンタミネーションとならない混練用セグメント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】
上記課題を解決するため、本発明の混練用セグメントは以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の混練用セグメントは、混練用フライトを有するセグメント本体を備え、内部が空洞とされたバレルに回転自在に収容される混練スクリュに設けられて、当該混練スクリュとともに回転して前記バレル内に供給される材料を混練する混練用セグメントであって、前記混練用フライトの先端部は、前記セグメント本体の材質とは異なる材質で構成されていることを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、前記混練用フライトの先端部には、前記バレル内に供給される材料に対しコンタミとならない材質で構成された非コンタミ部材が設けられているとよい。
また、好ましくは、前記非コンタミ部材は、前記セグメント本体とは別体で形成されており、セグメント本体に対して交換可能となるように構成されているとよい。
さらに、好ましくは、前記非コンタミ部材の材質は、前記バレル内に供給される材料よりも溶融点の高い耐熱性樹脂であるとよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の混練用セグメントによれば、フライトから欠け落ちた小片が最終的な混練製品のコンタミネーションとならない混練用セグメントを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の混練用セグメントを備えた混練設備の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態による混練用セグメントの構成を示す図であり、（ａ）は、その斜視図、（ｂ）は軸垂直方向の断面図である。
【図３】図２（ｂ）において破線で囲んだ部分の拡大図である。
【図４】本発明の第２実施形態による混練用セグメントの構成を示す斜視図、及びその断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態による混練用セグメントの構成を示す斜視図、及びその断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る混練用セグメント１ａ及び混練設備２を、図面に基づき詳しく説明する。
図１は、本実施形態に係る混練用セグメント１ａが設けられた２軸の連続混練機（混練設備）２を示している。なお、混練用セグメント１ａを、連続混練機２以外にも例えば２軸押出機などの設備に設けることができるが、以下の説明では連続混練機２に設けた例を挙げて、本実施形態に係る混練用セグメント１ａを説明する。
【００１５】
図１に示すように、連続混練機２は、長尺で中空かつ空洞のバレル３と、バレル３の長手方向に沿ってバレル３の内部を挿通するように設けられた混練スクリュ４とを備えている。連続混練機２は、この混練スクリュ４を軸心回りに回転させることでバレル３内に供給された材料を混練しつつ下流側に送る構造となっている。
なお、以下の説明において、図１の紙面左側を連続混練機２の上流側とし、紙面右側を下流側とする。また、図１の紙面の左右方向を連続混練機２を説明する際の軸方向とする。さらに、軸方向に対して垂直な方向を連続混練機２を説明する際の軸垂直方向という。
【００１６】
バレル３は、軸方向に沿って長い筒状に形成されており、軸垂直方向に切断した断面は、２つの中空部を並列につなぎ合わせためがね形状の空洞となっている。連続混練機２の上流側にはバレル３の空洞内に材料を供給するホッパ５が設けられており、またバレル３の内部には電気ヒーターや加熱された油を用いた加熱装置（図示略）が備えられている。
図１に示すように、混練スクリュ４は、バレル３内において、空洞を形成する２つの中空部のそれぞれに挿通するように一対設けられている。一対の混練スクリュ４，４は、バレル３とほぼ等尺のスプライン軸６を内部に備えている。スプライン軸６が複数のセグメントを串刺し状に貫通し、かつ各セグメントをスプライン軸６上の所定位置に固定することで、混練スクリュ４が形成される。
【００１７】
混練スクリュ４は、さまざまな種類のセグメントを組み合わせて形成されており、図１では軸方向に３つのパート（機能により区画された部位）から構成されている。これらの３つのパートは、材料を混練する混練部７と、混練部７より上流側に配備されてこの混練部７に材料を送る送り部８と、混練部７より下流側に配備されて混練部７で混練された材料を下流側のペレタイザなどに送る押出部９である。
【００１８】
これら３つのパートのうち送り部８と押出部９とは、それぞれ軸方向に螺旋状に捩れたスクリュフライトを備えた複数のスクリュセグメント１０で構成されており、混練スクリュ４の回転に合わせて材料を下流側に送ることができるようになっている。
混練部７は、混練スクリュ４の中央に位置するパートであり、軸方向に連続して配備された複数の混練用セグメント１ａで構成されている。本実施形態では、混練用セグメント１ａはロータセグメントであり、このロータセグメント１ａを軸方向に連続して６個並べて配備することで混練部７が構成されている。
【００１９】
図２を参照しながら、本実施形態に係るロータセグメント１ａの構成について説明する。図２（ａ）は、一対の混練スクリュ４，４に備えられた隣り合うロータセグメント１ａ，１ａを示す斜視図であり、図２（ｂ）は、その断面図である。
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ロータセグメント１ａは、スプライン軸６に固定された状態において、軸垂直方向の断面が略楕円形状（ラグビーボール形状）となるように形成された柱状の部材であり、当該断面における中央にはスプライン軸６を挿通可能な挿通孔１１が軸方向に沿って形成されている。
【００２０】
略楕円形状の断面を有するロータセグメント１ａにおいて当該楕円形状の長軸の両端側に形成された頂部には、挿通孔１１を挟んで挿通孔１１の径外方向に突出しつつ、ロータセグメント１ａの外周面に軸方向に沿って連続してつながるように２条の混練用フライト１２ａ，１２ｂが形成されている。これら混練用フライト１２ａ，１２ｂは、混練スクリュ４が回転すると混練用フライトの頂部がバレル３の内周面をかすめるように旋回し、バレル３の内周面に付着した材料を掻き取って混練できるようになっている。
【００２１】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、一方の混練用フライト１２ａは、頂部の端面中央を径内側（軸垂直方向に沿ってスプライン軸６側）に向かって切り欠いて凹状に形成された切欠部１３を有している。この切欠部１３は、２つの側面２０と、これらの側面２０の間に形成される底面１４とで形成されている。側面２０は、混練用フライト１２ａの頂部から径内側に向かって軸垂直方向に沿って形成されており、軸方向に距離をあけて互いに向かい合うように２つ形成されている。そして、これらの２つの側面２０の間には２つの側面２０に対してほぼ垂直となるように底面１４が形成されている。切り欠かれずに残った切欠部１３の両隣を、以下凸部という。
【００２２】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、挿通孔１１に対して混練用フライト１２ａの反対側に形成された混練用フライト１２ｂにおいて、頂部の端面中央には、混練用フライト１２ａの切欠部１３に対応する形状となるように凸状に形成された突起部が形成されている。この突起部は、混練用フライト１２ｂの頂面から挿通孔１１の径外側に向かうとともに軸垂直方向に沿うように形成されている。
【００２３】
軸方向に沿った突起部の両隣には、混練用フライト１２ａの凸部に対応する形状の平坦部が形成されている。
このように、混練用フライト１２ｂの端面の形状は、混練用フライト１２ａの端面の形状と異なる。
図２及び図３に示すように、このようなロータセグメント１ａは、挿通孔１１の内周面に複数の歯を備えており、これら複数の歯がスプライン軸６の外周面に備えられた複数の歯と係合することで、スプライン軸６と一体に回転できるようになっている。
【００２４】
ところで本実施形態の場合、図２及び図３に示すように、上述の混練用フライト１２ａ，１２ｂの頂部（先端部）は、ロータセグメント１ａにおける他の部分とは異なる材質で別体に形成されており、この別体の部材を非コンタミ部材１５ａ，１６ａと呼ぶ。以降、ロータセグメント１ａにおいて、非コンタミ部材１５ａ，１６ａ以外をセグメント本体１７ａと呼ぶこととする。
【００２５】
以下、非コンタミ部材１５ａ，１６ａの形状について詳細に説明する。
図２に示すように、非コンタミ部材１５ａ，１６ａは、混練用フライト１２ａ，１２ｂの頂部において軸方向に沿って形成されている。本実施形態によるロータセグメント１ａにおいて、混練用フライト１２ａ側の非コンタミ部材１５ａと混練用フライト１２ｂ側の非コンタミ部材１６ａは、互いに異なる形状を有している。
【００２６】
図２（ｂ）及び図２（ｂ）の断面図において破線で囲んだ部分の拡大図を示す図３に示す。
図３に示すように、非コンタミ部材１５ａの底面、すなわち非コンタミ部材１５ａにおいてセグメント本体１７ａと接する接触面１８ａは、一つの平坦面（平面）であって、断面が略楕円形状を呈するセグメント本体１７ａの長軸に沿った軸垂直方向ｄ、すなわちロータセグメント１ａの長軸に対して傾斜している。その接触面１８ａの傾斜方向は、図２（ｂ）及び図３の紙面に向かって左右方向であるロータセグメント１ａの幅方向において、ロータセグメント１ａの一方の側面から混練材料が接触する他方の側面に向かって下るように傾斜している。つまり、接触面１８ａは、矢印で示すロータセグメント１ａの回転方向に向かって下るように傾斜し、混練時に混練材料から見て、面広となるような法面となっていて、ロータセグメント１ａの回転時すなわち混練作業時において、非コンタミ部材１５ａが混練材料から受ける力を面で受け止めて分散するように傾いている。
【００２７】
それ故、この傾斜した接触面１８ａを備えた非コンタミ部材１５ａをセグメント本体１７ａに取り付ければ、混練材料から受ける力によって接触面１８ａ上で生じる非コンタミ部材１５ａのズレ方向にはたらく力を小さくすることができる。
また、この接触面１８ａの傾きによって、ロータセグメント１ａの回転中に非コンタミ部材１５ａがバレル３の内周面と接触しても、接触時に非コンタミ部材１５ａが受ける応力を、この回転方向に向かって傾斜した接触面１８ａ全体にわたってほぼ均等に分散して受けることができる。
【００２８】
このような接触面１８ａを採用すれば、接触面１８ａ上で非コンタミ部材１５ａのずれ方向にはたらく力がほとんど発生しないので、非コンタミ部材１５ａがセグメント本体１７ａから外れたりずれたりしにくくなる。
図２（ｂ）の断面図からわかるように、混練用フライト１２ｂ側の非コンタミ部材１６ａにおいても、非コンタミ部材１５ａと同様に、セグメント本体１７ａとの接触面１８ａは矢印で示すロータセグメント１ａの回転方向に向かって下るように傾斜している。
【００２９】
これによって、非コンタミ部材１５ａと同様に、接触面１８ａ上で非コンタミ部材１６ａのずれ方向にはたらく力がほとんど発生しないので、非コンタミ部材１６ａが外れたりずれたりしにくくなる。
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、非コンタミ部材１５ａの凸部及び非コンタミ部材１６ａの平坦部のほぼ中央には、挿通孔１１の軸心に向かって接触面１８ａまで貫通した貫通孔２１が形成されている。これに対して、セグメント本体１７ａには、非コンタミ部材１５ａ，１６ａの貫通孔２１に対応する位置に所定深さのボルト孔が形成されている。
【００３０】
非コンタミ部材１５ａ，１６ａの貫通孔２１は、ナットの挿入が可能な大きさで所定深さの上部貫通孔と、当該貫通孔の底面から接触面１８ａまで貫通し、セグメント本体１７ａの先端部（非コンタミ部材の接触面１８ａと接する面）に立設されたアンカボルトの挿入が可能な下部貫通孔とからなっている。
非コンタミ部材１５ａ，１６ａをセグメント本体１７ａに固定した後には、貫通孔２１を塞ぐために、非コンタミ部材１５ａ，１６ａと同一の素材からなるプラグ（栓部材）２２が挿入される。
【００３１】
ところで、非コンタミ部材１５ａ，１６ａは、ステンレス鋼などからなるセグメント本体１７ａとは異なる材質のものであり、例えば、混練される材料よりも溶融点の高いＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの耐熱性樹脂で形成することができる。
例えば、電気絶縁性の材料を混練する場合、非コンタミ部材１５ａ，１６ａがステンレス鋼ではなく耐熱性樹脂で形成されていれば、混練中に非コンタミ部材１５ａ，１６ａから欠け落ちた樹脂性の小片が混練材料に混ざっても、混練される材料の絶縁性を損なうことはない。
【００３２】
つまり、非コンタミ部材１５ａ，１６ａをＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂で構成することで、本実施形態による混練用セグメントを絶縁フィルム用の材料の混練に用いても、絶縁性を損なうコンタミネーションが発生することはない。
このように、非コンタミ部材１５ａ，１６ａには、混練材料の物性を損なわない材質が選択されて用いられるので、混練材料の物性を損なう汚染物（以下、コンタミネーション又はコンタミという）とならない。
【００３３】
よって、非コンタミ部材１５ａ，１６ａを構成する材料は、耐熱性樹脂に限らない。混練用フライトを構成する部材として十分な機械強度があれば、混練材料の物性にあわせてセラミックのような様々な材質を適宜選択することができる。
図２に示すように、このような非コンタミ部材１５ａ，１６ａは、混練用フライト１２ａ，１２ｂの頂部において混練用フライト１２ａ，１２ｂの軸方向（スプライン軸の軸芯方向）に沿って形成されている。
【００３４】
このような非コンタミ部材１５ａ，１６ａをセグメント本体１７ａに固定する方法について説明する。
図２（ｂ）及び図３に示すように、まず、非コンタミ部材１５ａ，１６ａを装着しない状態でセグメント本体１７ａのボルト孔にアンカボルトを設けるようにする。すなわち、非コンタミ部材１５ａの底面（接触面１８ａ）に接するセグメント本体１７ａの面において、軸垂直方向ｄを向くボルト孔を開けておき、このボルト孔に雌ネジを形成しておく。その上で、両端にネジ部が形成されたアンカボルトの基端をねじ込んでおく。
【００３５】
その後、非コンタミ部材１５ａ，１６ａの貫通孔２１にアンカボルトを挿入し、非コンタミ部材１５ａ，１６ａとセグメント本体１７ａを当接させる。その上で、貫通孔２１内に突出したアンカボルトにナットを締め付けるようにし、このようにして、非コンタミ部材１５ａ，１６ａとセグメント本体１７ａとが一体となるように固定する。
図２及び図３に示すように、非コンタミ部材１５ａ，１６ａをセグメント本体１７ａに固定した後に、非コンタミ部材１５ａ，１６ａと同一の素材からなるプラグ（栓部材）２２を貫通孔２１に挿入し、当該貫通孔２１を塞ぐ。
【００３６】
図３に示すように、プラグ２２の側面には、凸状（突起状）の嵌合爪２５が設けられている。非コンタミ部材１５ａ，１６ａの貫通孔２１の側面には、嵌合爪２５の形状に対応した凹状の窪みが形成されている。プラグ２２が貫通孔２１に挿入された際に、当該窪みに嵌合爪２５が係合することで貫通孔２１でプラグ２２が固定されるので、混練中でもプラグ２２が非コンタミ部材１５ａ，１６ａから脱落することはない。なお、嵌合爪２５は、プラグ２２の側面一周にわたって環状に形成されていてもよい。この場合、貫通孔２１の側面に形成された凹状の窪みも貫通孔２１の側面一周にわたって環状に形成される。
【００３７】
上述のように、別体に形成された非コンタミ部材１５ａ，１６ａを取り付けて混練用フライト１２ａ，１２ｂを構成することで、本実施形態によるロータセグメント１ａを構成することができる。
このように構成されたロータセグメント１ａは、平行に配置された２本のスプライン軸６のそれぞれに取り付けられる。このとき、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、隣り合う略楕円形状のロータセグメント１ａは、互いに接触しないように配置される。
【００３８】
上述のように、本実施形態による非コンタミ部材１５ａ，１６ａは、ボルトとナットによってセグメント本体１７ａに対して取り付けたり取り外したりすることができるので、非コンタミ部材１５ａ，１６ａが損傷した場合でも、損傷した非コンタミ部材１５ａ，１６ａだけを容易に交換することができる。
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る混練用セグメントについて説明する。
【００３９】
図４に示すように、本実施形態に係る混練用セグメント１ｂは、第１実施形態に係る混練用セグメント１ａと同様の外観形状を有している。また、本実施形態に係る混練用セグメント１ｂの混練用フライト１２ｃ，１２ｄの先端には、第１実施形態に係る混練用セグメント１ａと同様に、別体に形成された非コンタミ部材１５ｂ，１６ｂが混練用フライト１２ｃ，１２ｄの頂部において軸方向に沿ってそれぞれ取り付けられており、非コンタミ部材１５ｂ，１６ｂを形成する材料も第１実施形態による非コンタミ部材１５ａ，１６ａと略同様である。
【００４０】
ただし、本実施形態による非コンタミ部材１５ｂ，１６ｂは、セグメント本体１７ｂと接する接触面１８ｂが第１実施形態による非コンタミ部材１５ａ，１６ａの接触面１８ａの形態とは異なるので、以下、接触面１８ｂの形状について詳細に説明する。
図４を参照しながら、本実施形態による非コンタミ部材１５ｂの接触面１８ｂの構成を説明する。
【００４１】
第１実施形態による非コンタミ部材１５ａの接触面１８ａは傾斜した平坦面であったが、本実施形態による非コンタミ部材１５ｂの接触面１８ｂは、断面視で水平面２３と垂直面２４とからなるＬ字型に形成されている。
非コンタミ部材１５ｂの水平面２３は、第１実施形態で定義した軸方向に沿って延びる平坦面であり、セグメント本体１７ｂの長軸に沿った軸垂直方向ｄに対して、略垂直となるように水平に延びている。
【００４２】
図４の拡大図に示すように、セグメント本体１７ｂの表面から内部に向かう幅（水平方向での幅）は、セグメント本体１７ｂの幅の約３分の２ほどを占めている。また、非コンタミ部材１５ｂの垂直面２４は、軸垂直方向ｄと略平行であり、水平面２３の軸方向に沿って延びる一辺を共有して水平面２３に対して略垂直に切り立つ平坦面である。
図４に示すように、このような水平面２３と垂直面２４とからなるＬ字型の接触面１８ｂを有する非コンタミ部材１５ｂは、セグメント本体１７ｂに取り付けられた場合、混練用フライト１２ｃの先端部の全体を占めてはおらず、混練用セグメントの回転方向側で当該先端部の約３分の２ほどを占めている。先端部の残りの３分の１ほどは、セグメント本体１７ｂによって構成されている。
【００４３】
このように、セグメント本体１７ｂと当接する非コンタミ部材１５ｂの接触面１８ｂの形状は、第１実施形態における非コンタミ部材１５ａとは異なっている。
以上のようなＬ字型の接触面１８ｂを有する第２実施形態の非コンタミ部材１５ｂをセグメント本体１７ｂに取り付ければ、ロータセグメント１ｂの回転時すなわち混練作業時において、非コンタミ部材１５ｂが混練材料から受ける力の多くを垂直面２４で受けることができる。また、ロータセグメント１ｂの回転中に非コンタミ部材１５ｂがバレル３の内周面と接触しても、接触時に非コンタミ部材１５ｂが受ける応力を、水平面２３と垂直面２４の両面で受けることができる。
【００４４】
このような水平面２３と垂直面２４を有する接触面１８ｂを採用すれば、接触面１８ｂ上で非コンタミ部材１５ｂのずれ方向にはたらく力を受けることができるので、非コンタミ部材１５ｂが外れたりずれたりしにくくなる。
なお、非コンタミ部材１５ｂをセグメント本体１７ｂに固定する方法については、第１実施形態による非コンタミ部材１５ａの取り付け方法と略同様であり、アンカボルト及びナットを用いてセグメント本体１７ｂに固定される。それ故、非コンタミ部材１５ｂも第１実施形態による非コンタミ部材１５ａと同様に、セグメント本体１７ｂに対して取り付けたり取り外したりすることができるので、非コンタミ部材１５ｂが損傷した場合でも、損傷した非コンタミ部材１５ｂだけを容易に交換することができる。
【００４５】
本実施形態で用いられるプラグ２２は、第１実施形態で用いたプラグ２２と同様に嵌合爪２５を有するものである。この嵌合爪２５に合わせて、非コンタミ部材１５ｂ，１６ｂの貫通孔の側面にも、嵌合爪２５の形状に対応した凹状の窪みが形成されている。
一方、本実施形態による非コンタミ部材１６ｂの接触面１８ｂも、非コンタミ部材１５ｂの接触面１８ｂと同様の水平面２３と垂直面２４とからなるＬ字型となっている。その形状や奏する作用効果は、非コンタミ部材１５ｂと同様であるため、詳説は省略する。
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る混練用セグメントについて説明する。
【００４６】
図５に示すように、本実施形態に係る混練用セグメント１ｃは、第１実施形態に係る混練用セグメント１ａと同様の外観形状を有している。また、本実施形態に係る混練用セグメント１ｃの混練用フライト１２ｅ，１２ｆの先端には、第１実施形態に係る混練用セグメント１ａと同様に、別体に形成された非コンタミ部材１５ｃ，１６ｃが混練用フライト１２ｅ，１２ｆの頂部において軸方向に沿ってそれぞれ取り付けられており、非コンタミ部材１５ｃ，１６ｃを形成する材料も第１実施形態による非コンタミ部材１５ａ，１６ａと同様である。
【００４７】
本実施形態による非コンタミ部材１５ｃ，１６ｃは、セグメント本体１７ｃと接する接触面１８ｃが第１実施形態による非コンタミ部材１５ａ，１６ａの接触面１８ａと異なるので、接触面１８ｃの形状について詳細に説明する。
図５を参照しながら、本実施形態による非コンタミ部材１５ｃの接触面１８ｃの構成を説明する。
【００４８】
第１実施形態による非コンタミ部材１５ａの接触面１８ａは傾斜した平坦面であったが、本実施形態による非コンタミ部材１５ｃの接触面１８ｃは、傾斜していない平坦な水平面である。
非コンタミ部材１５ｃの接触面１８ｃは、軸垂直方向ｄに対して略垂直となるように水平に延びていて、長手方向には、第１実施形態で定義したスプライン軸６の軸方向に平行な状態で延びる平坦面である。
【００４９】
図５の拡大図に示すように、セグメント本体１７ｃの表面から内部に向かう接触面１８ｃの水平方向の幅は、紙面に向かって左右方向となるセグメント本体１７ｃの幅全体を占めている。また、この幅方向のほぼ中央に、軸垂直方向ｄに沿って立設された突起１９が設けられている。この突起１９は、セグメント本体１７ｃに設けられた嵌入孔（詳細は後述）に、嵌り込むものであって、セグメント本体１７ｃの幅方向に所定の厚みを有し、その幅方向の両側面は軸垂直方向ｄに沿って略平行である。
【００５０】
このような突起１９は、独立した複数の突起１９が軸方向に沿って断続的に配置されたものでもよいし、軸方向に沿って連続的に１つの突条として形成されたものでもよい。
このように、セグメント本体１７ｃと当接する非コンタミ部材１５ｃの接触面１８ｃの形状は、第１実施形態における非コンタミ部材１５ａとは異なっている。
それ故、ロータセグメント１ｃの回転時すなわち混練作業時において、非コンタミ部材１５ｃが混練材料から受ける力の多くを、斯かる突起１９（突起１９の側面）で受けることができるようになる。また、ロータセグメント１ｃの回転中に非コンタミ部材１５ｃがバレル３の内周面と接触しても、接触時に非コンタミ部材１５ｃが受ける応力を、水平面と突起１９の側面の両方で受けることができる。それ故、このような接触面１８ｃを採用すれば、接触面１８ｃ上で非コンタミ部材１５ｃのずれ方向にはたらく力を受けることができるので、非コンタミ部材１５ｃが外れたりずれたりしにくくなる。
【００５１】
このような非コンタミ部材１５ｃをセグメント本体１７ｃに固定する方法について説明する。本実施形態による非コンタミ部材１５ｃは、第１実施形態及び第２実施形態とは異なり、アンカボルト及びナットを用いない。
図５の断面拡大図に示すように、セグメント本体１７ｃに、非コンタミ部材１５ｃの突起１９に対応する形状の嵌入孔を予め形成しておく。嵌入孔は挿通孔１１の中央を向く方向に形成されている。その上でこの嵌入孔に突起１９を挿入して固定することで、本実施形態によるロータセグメント１ｃを構成することができる。ここで突起１９を嵌入孔に固定する方法には、従来より用いられる締まり嵌めなどを採用することができるが、これに限らず接着剤を用いて固定してもよい。
【００５２】
非コンタミ部材１５ｃも第１実施形態による非コンタミ部材１５ａと同様に、セグメント本体１７ｃに対して取り付けたり取り外したりすることができるので、非コンタミ部材１５ｃが損傷した場合でも、損傷した非コンタミ部材１５ｃだけを容易に交換することができる。
一方、本実施形態による非コンタミ部材１６ｃの接触面１８ｃも、非コンタミ部材１５ｃの接触面１８ｃと同様の水平面と突起１９とからなっている。その形状や奏する作用効果は、非コンタミ部材１５ｃと同様であるため、詳説は省略する。
【００５３】
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【００５４】
例えば、上記の各実施形態では、別体に形成された非コンタミ部材をロータセグメントに適用した例を開示したが、ロータセグメントに限らず、スクリュセグメント及びニーディングセグメントにおいても、その先端を別体に形成された非コンタミ部材で構成できることは、明らかである。
【符号の説明】
【００５５】
１ａ，１ｂ，１ｃ ロータセグメント（混練用セグメント）
２ 連続混練機（混練設備）
３ バレル
４ 混練スクリュ
５ ホッパ
６ スプライン軸
７ 混練部
８ 送り部
９ 押出部
１０ スクリュセグメント
１１ 挿通孔
１２ａ〜１２ｆ 混練用フライト
１３ 切欠部
１４ 底面
１５ａ〜１５ｃ 非コンタミ部材
１６ａ〜１６ｃ 非コンタミ部材
１７ａ〜１７ｃ セグメント本体
１８ａ〜１８ｃ 接触面
１９ 突起
２０ 側面
２１ 貫通孔
２２ プラグ
２３ 水平面
２４ 垂直面
２５ 嵌合爪
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混練用フライトを有するセグメント本体を備え、内部が空洞とされたバレルに回転自在に収容される混練スクリュに設けられて、当該混練スクリュとともに回転して前記バレル内に供給される材料を混練する混練用セグメントであって、
前記混練用フライトの先端部は、前記セグメント本体の材質とは異なる材質で構成されていることを特徴とする混練用セグメント。
【請求項２】
前記混練用フライトの先端部には、前記バレル内に供給される材料に対しコンタミとならない材質で構成された非コンタミ部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の混練用セグメント。
【請求項３】
前記非コンタミ部材は、前記セグメント本体とは別体で形成されており、セグメント本体に対して交換可能となるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の混練用セグメント。
【請求項４】
前記非コンタミ部材の材質は、前記バレル内に供給される材料よりも溶融点の高い耐熱性樹脂であることを特徴とする請求項２又は３に記載の混練用セグメント。
【請求項１】
混練用フライトを有するセグメント本体を備え、内部が空洞とされたバレルに回転自在に収容される混練スクリュに設けられて、当該混練スクリュとともに回転して前記バレル内に供給される材料を混練する混練用セグメントであって、
前記混練用フライトの先端部は、前記セグメント本体の材質とは異なる材質で構成されていることを特徴とする混練用セグメント。
【請求項２】
前記混練用フライトの先端部には、前記バレル内に供給される材料に対しコンタミとならない材質で構成された非コンタミ部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の混練用セグメント。
【請求項３】
前記非コンタミ部材は、前記セグメント本体とは別体で形成されており、セグメント本体に対して交換可能となるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の混練用セグメント。
【請求項４】
前記非コンタミ部材の材質は、前記バレル内に供給される材料よりも溶融点の高い耐熱性樹脂であることを特徴とする請求項２又は３に記載の混練用セグメント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１５３１１４（Ｐ２０１２−１５３１１４Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６６８５（Ｐ２０１１−１６６８５）
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【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１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【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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