專(zhuān)利名稱(chēng)：混煉段及混煉設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混煉段及混煉設(shè)備。
背景技術(shù)：
通常，在擠出機(jī)或連續(xù)混煉機(jī)等混煉設(shè)備中，將高分子樹(shù)脂的顆?；蚍蹱畹奶砑游锏炔牧舷蚧鞜捦矁?nèi)供給，利用穿過(guò)混煉筒內(nèi)的ー對(duì)混煉螺桿對(duì)這些材料進(jìn)行混煉并同時(shí)向下游側(cè)傳送。混煉螺桿具備多個(gè)通過(guò)設(shè)置于中心的花鍵軸呈貫通狀地固定的各種段。通過(guò)在例如旋轉(zhuǎn)段、捏合盤(pán)段等混煉段上組合螺桿段，而能夠根據(jù)產(chǎn)品用途來(lái)混煉材料。
然而，近年來(lái)，需要混煉的材料的種類(lèi)增多，而要求提高混煉設(shè)備的混煉能力。因而，在上述的混煉段中，尤其是使用利用了 VCMT(Variable Cliarance MixingTechnology)的旋轉(zhuǎn)段的混煉設(shè)備正在開(kāi)發(fā)。如專(zhuān)利文獻(xiàn)I所示，在利用了 VCMT的旋轉(zhuǎn)段中，混煉螺桿的混煉刮除部的頂面沿著軸向形成為凹凸?fàn)?。由此，在混煉刮除部的頂?前端面)與混煉筒的內(nèi)壁面之間，末端間隙大的部分與小的部分沿著軸向交替形成。通常，為了良好地混煉材料而必須對(duì)材料賦予分配性及分散性。在此，分配性是使混入的材料的粒子在應(yīng)混煉的材料中均勻地散開(kāi)的特性。而且，分散性是在混入的材料的粒子中存在有例如粒子彼此聚集成的粒子塊時(shí)，使該粒子塊破碎而微細(xì)化的特性。為了對(duì)材料賦予分散性，而需要將材料以切斷的方式剪切的混煉，而且為了對(duì)材料賦予分配性，需要使材料以拉伸的方式伸長(zhǎng)的混煉。根據(jù)上述的使用了 VCMT的混煉螺桿，利用末端間隙小的高位末端部來(lái)剪切材料，并利用末端間隙大的低位末端部來(lái)使材料伸長(zhǎng)。因此，對(duì)混煉的材料賦予高分散性及分配性，能夠得到良好的混煉能力。先行技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I日本國(guó)專(zhuān)利第3905397號(hào)公報(bào)然而，如上所述，VCMT是在樹(shù)脂混煉時(shí)剪切材料并使材料伸長(zhǎng)，從而提高材料的分配性和分散性這兩者的技木。在此，近年來(lái)，像一部分的聚こ烯或聚丙烯的混煉那樣，存在例如對(duì)因分子量或熔融粘度之差大而難以混煉的材料進(jìn)行混煉的情況。在對(duì)此種難以混煉的材料進(jìn)行混煉的情況下，即便使用具有混煉能力大的VCMT的混煉螺桿，也存在混煉不充分的情況，在混煉后的材料中有時(shí)殘留有分子量大的凝膠物。為了抑制凝膠物，可以向材料中添加例如分解促進(jìn)劑等，但即便使用分解促進(jìn)劑等，也無(wú)法完全消除凝膠物。在由混煉的材料形成膜或片時(shí)，此種凝膠物成為在膜或片上產(chǎn)生被稱(chēng)為縮孔的小凹陷等缺陷的原因。因此，希望在混煉時(shí)能可靠地防止凝膠物的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述的問(wèn)題而作出，其目的在于提供ー種不殘留凝膠物而能夠可靠地混煉材料的混煉段及混煉設(shè)備。為了解決上述課題，本發(fā)明的混煉段及混煉設(shè)備采用以下的技術(shù)手段。
即，本發(fā)明的混煉段設(shè)置在以旋轉(zhuǎn)自如的方式收容于具有內(nèi)部空洞的混煉筒內(nèi)的混煉螺桿上，具備對(duì)應(yīng)于所述混煉螺桿的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)而將向所述混煉筒內(nèi)供給的材料混煉的混煉用刮除部，所述混煉段的特征在于，在所述混煉用刮除部的頂面形成有切ロ部，該切ロ部是將所述頂面的軸向的一部分朝向徑向內(nèi)側(cè)進(jìn)行切除而形成為凹狀的部分，并由在軸向上相面對(duì)的兩個(gè)側(cè)面和設(shè)置在這兩個(gè)側(cè)面之間的底面包圍，通過(guò)將所述切ロ部的所述底面形成為相對(duì)于所述頂面傾斜的面狀，而使得所述切ロ部形成為朝向所述混煉螺桿的旋轉(zhuǎn)方向的ー側(cè)的所述切ロ部的開(kāi)ロ比朝向另ー側(cè)的開(kāi)ロ的面積大。本發(fā)明者們?yōu)榱讼z物等未混煉部分，而發(fā)現(xiàn)了以拉伸的方式混煉材料的方法有效。并且，本發(fā)明者們考慮了只要能夠?qū)⒁酝腣CMT等設(shè)備所不足的以伸長(zhǎng)的方式混煉材料的能力提高，是不是就能夠不殘留凝膠物而可靠地混煉材料。并且，本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)了例如對(duì)適用了 VCMT的混煉刮除部的低位末端部那樣的朝向混煉筒側(cè)的混煉用刮除部的端面的一部分進(jìn)行切除時(shí)，使切ロ部的底面傾斜而使得在混煉時(shí)材料涌出側(cè)(出側(cè))比 材料進(jìn)入側(cè)(入側(cè))變窄，如此，在混煉中，向切ロ部流入的材料被節(jié)流而拉伸，能夠?qū)Σ牧腺x予強(qiáng)的伸長(zhǎng)流動(dòng)。由此，本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)了能夠不殘留凝膠物而可靠地混煉材料的方法，而完成了本發(fā)明。S卩，在本發(fā)明的混煉段中，切ロ部如下形成切ロ部的底面形成為相對(duì)于頂面傾斜的面狀，在混煉螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)材料涌出的出側(cè)比材料進(jìn)入的入側(cè)變窄。因而，向切ロ部供給的材料被從大面積開(kāi)ロ的另ー側(cè)的開(kāi)ロ導(dǎo)向小面積開(kāi)ロ的一側(cè)的開(kāi)ロ，由此，能夠以拉伸的方式混煉材料而對(duì)材料賦予伸長(zhǎng)流動(dòng)，能夠避免混煉不充分的部分作為凝膠物殘留地混煉材料。另外，優(yōu)選的是，所述混煉用刮除部沿著軸向交替地具有與所述混煉筒的內(nèi)壁的末端間隙恒定的高位末端部和末端間隙比所述高位末端部大的低位末端部，所述低位末端部通過(guò)所述切ロ部形成。上述的能夠分配性良好地混煉材料的混煉用刮除部尤其對(duì)于交替具備高位末端部和低位末端部的VCMT的混煉螺桿來(lái)說(shuō)有效。在具備上述的混煉用刮除部的VCMT的混煉螺桿中，能夠利用多個(gè)低位末端部分別對(duì)材料賦予伸長(zhǎng)流動(dòng)，因此能夠提高材料的分配性而可靠地防止凝膠物的產(chǎn)生。需要說(shuō)明的是，在具備上述的混煉段的混煉設(shè)備中，即使是難以混煉的材料，也能夠進(jìn)行不殘留凝膠物的可靠的混煉。發(fā)明效果通過(guò)本發(fā)明的混煉段及混煉設(shè)備，能夠不殘留凝膠物而可靠地混煉材料。


圖I是在具備本發(fā)明的混煉段的混煉設(shè)備中使用的混煉筒及混煉螺桿的說(shuō)明圖。圖2(a)是本發(fā)明的混煉段的立體圖，(b)是(a)的剖視圖。圖3是將本發(fā)明的混煉段沿著軸向剖開(kāi)的剖視圖。圖4是表示在實(shí)施例中使用的材料的剪切速度與剪切粘度的關(guān)系的圖。圖5(a)是相對(duì)于間隙來(lái)表示混煉時(shí)向材料施加的對(duì)數(shù)延伸的平均值的圖，(b)是相對(duì)于間隙來(lái)表示混煉時(shí)向材料施加的對(duì)數(shù)延伸的標(biāo)準(zhǔn)偏差的圖。
圖6 (a)是表示混煉時(shí)間到5秒為止的對(duì)數(shù)延伸的頻數(shù)分布的圖，(b)是混煉時(shí)間到10秒為止的對(duì)數(shù)延伸的頻數(shù)分布的圖。圖7 (a)是相對(duì)于間隙來(lái)表示混煉時(shí)向材料施加的應(yīng)カ積分值的平均值的圖，(b)是相對(duì)于間隙來(lái)表示混煉時(shí)向材料施加的應(yīng)カ積分值的標(biāo)準(zhǔn)偏差的圖。圖8 (a)是表示混煉時(shí)間到5秒為止的應(yīng)カ積分值的頻數(shù)分布的圖，(b)是表示混煉時(shí)間到10秒為止的應(yīng)カ積分值的頻數(shù)分布的圖。圖9 (a)是相對(duì)于間隙來(lái)表示混煉時(shí)在材料上產(chǎn)生的累積應(yīng)變的平均值的圖，(b)是相對(duì)于間隙來(lái)表示混煉時(shí)在材料上產(chǎn)生的累積應(yīng)變的標(biāo)準(zhǔn)偏差的圖。圖10(a)是表不混煉時(shí)間到5秒為止的累積應(yīng)變的頻數(shù)分布的圖，(b)是表不混煉時(shí)間到10秒為止的累積應(yīng)變的頻數(shù)分布的圖。圖11(a)是相對(duì)于間隙來(lái)表示混煉時(shí)向材料施加的能量(對(duì)向材料施加的應(yīng)變與 應(yīng)カ的積進(jìn)行了時(shí)間積分后的值)的平均值的圖，(b)是相對(duì)于間隙來(lái)表示混煉時(shí)向材料施加的能量(對(duì)向材料施加的應(yīng)變與應(yīng)カ的積進(jìn)行了時(shí)間積分后的值)的標(biāo)準(zhǔn)偏差的圖。圖12(a)是表示混煉時(shí)間到5秒為止的能量的頻數(shù)分布的圖，(b)是表示混煉時(shí)間到10秒為止的能量的頻數(shù)分布的圖。圖13 (a)、(b)是表示與具備實(shí)施例的混煉段的混煉螺桿的旋轉(zhuǎn)相伴的材料粒子的擴(kuò)散狀態(tài)的圖，(C)、(d)是表示與具備比較例的混煉段的混煉螺桿的旋轉(zhuǎn)相伴的材料粒子的擴(kuò)散狀態(tài)的圖。圖14(a)是以往的混煉段的立體圖，(b)是(a)的剖視圖。
具體實(shí)施例方式以下，基于附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的混煉段I及連續(xù)混煉機(jī)2的實(shí)施方式。圖I表示設(shè)有本發(fā)明的混煉段I的兩軸的連續(xù)混煉機(jī)2 (混煉設(shè)備)。設(shè)有本發(fā)明的混煉段I的混煉設(shè)備除了連續(xù)混煉機(jī)以外，也可以是例如兩軸擠出機(jī)等設(shè)備。然而，在以后的說(shuō)明中，列舉將混煉段I使用于連續(xù)混煉機(jī)的例子，來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的混煉段I。連續(xù)混煉機(jī)2包括具有空洞的混煉筒3 ；以沿著軸向穿過(guò)該混煉筒3的內(nèi)部的方式設(shè)置的混煉螺桿4。需要說(shuō)明的是，在圖I中，為了便于說(shuō)明，而將混煉筒3及混煉螺桿4排列表示。連續(xù)混煉機(jī)2通過(guò)使混煉螺桿4旋轉(zhuǎn)而能夠?qū)⒒鞜捦?內(nèi)的材料混煉并向下游側(cè)傳送。需要說(shuō)明的是，在以后的連續(xù)混煉機(jī)2的說(shuō)明中，圖I的紙面的左側(cè)為上游側(cè)，紙面的右側(cè)為下游側(cè)。而且，圖I的紙面的左右方向?yàn)檩S向，與該軸向垂直的方向(紙面的上下方向)為軸垂直方向。混煉筒3形成為沿軸向長(zhǎng)的筒狀，在其內(nèi)部形成的空洞的截面是將兩個(gè)圓排列或使一部分重復(fù)而連接的形狀(眼鏡形狀)。在混煉筒3的軸向的上游側(cè)設(shè)有向混煉筒3內(nèi)供給材料的料斗5。而且，在混煉筒3的內(nèi)部具備電加熱器或使用了加熱后的油的加熱裝置(未圖示)?；鞜捖輻U4以穿過(guò)混煉筒3的眼鏡形狀的內(nèi)部空洞的方式設(shè)置左右一対。ー對(duì)混煉螺桿4、4在內(nèi)部具備沿著軸向形成的花鍵軸6，通過(guò)該花鍵軸6呈貫通狀(串狀)地固定多個(gè)段。
混煉螺桿4通過(guò)將各種段組合而形成，在圖I中沿軸向由3個(gè)部分構(gòu)成。這3個(gè)部分包括混煉材料的混煉部7 ；比混煉部7靠上游側(cè)配置而向混煉部7傳送材料的傳送部8 ；比混煉部7靠下游側(cè)配置而將由混煉部7混煉后的材料向下游側(cè)的造粒機(jī)等傳送的擠出部9。3個(gè)部分中的傳送部8及擠出部9分別由具備沿軸向扭轉(zhuǎn)成螺旋狀的螺桿刮除部(未圖示)的多個(gè)螺桿段10構(gòu)成，對(duì)應(yīng)于混煉螺桿4的旋轉(zhuǎn)而能夠?qū)⒉牧舷蛳掠蝹?cè)傳送。混煉部7位于3個(gè)部分的中央，由沿軸向連續(xù)配置的多個(gè)混煉段I構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，混煉段是旋轉(zhuǎn)段I，混煉部7通過(guò)將該旋轉(zhuǎn)段I沿軸向連續(xù)排列配置6個(gè)而構(gòu)成。各個(gè)旋轉(zhuǎn)段I的軸垂直方向的截面形成為大致橢圓形狀。而且，能夠供花鍵軸6穿過(guò)的插通孔11沿著軸向形成在各個(gè)旋轉(zhuǎn)段I的中央側(cè)。旋轉(zhuǎn)段I在插通孔11的內(nèi)周面具備多個(gè)齒，與花鍵軸6卡合而能夠一體旋轉(zhuǎn)。各旋轉(zhuǎn)段I具備隔著混煉螺桿4的旋轉(zhuǎn)中心進(jìn)行配置并沿著軸向連續(xù)形成的兩個(gè) 混煉用刮除部12。當(dāng)混煉螺桿4旋轉(zhuǎn)吋，以這些混煉用刮除部12的頂面15掠刮混煉筒3的內(nèi)周面的方式旋轉(zhuǎn)，將附著于混煉筒3的材料不殘留地刮除而能夠混煉材料。在混煉用刮除部12的頂面15形成有切ロ部13，該切ロ部13通過(guò)朝向徑內(nèi)側(cè)(軸垂直方向的內(nèi)側(cè))對(duì)該頂面15的軸向的一部分切除而形成為凹狀。本實(shí)施方式的混煉螺桿4具備沿著軸向隔開(kāi)恒定的間隔(具體而言，如圖3所示，以使未形成切ロ部13的頂面15的軸向長(zhǎng)度a與切ロ部13的軸向長(zhǎng)度b彼此相等的方式形成)的多個(gè)切ロ部13。由此，與混煉用刮除部12的頂面15相比，切ロ部13的后述的底面14到混煉筒3的內(nèi)壁的間隔(末端間隙)増大。即，在本實(shí)施方式的混煉螺桿4中，混煉用刮除部12的頂面15成為末端間隙小的高位末端部16，切ロ部13的底面14成為相比高位末端部16末端間隙大的低位末端部17。在將上述的高位末端部16和低位末端部17沿軸向交替設(shè)置的旋轉(zhuǎn)段、例如圖14(a)、(b)所示的以往的VCMT的旋轉(zhuǎn)段21中，高位末端部16的與混煉筒的3的內(nèi)壁的末端間隙比低位末端部17小。向該小的末端間隙引導(dǎo)材料而向材料施加剪切方向的カ并同時(shí)進(jìn)行混煉，因此能夠?qū)鞜挼牟牧腺x予高分配性。另ー方面，低位末端部17的與混煉筒3的內(nèi)壁的末端間隙比高位末端部16大。向該大的末端間隙引導(dǎo)材料而向材料施加伸長(zhǎng)方向的カ并同時(shí)進(jìn)行混煉，因此能夠?qū)鞜挼牟牧腺x予高分配性。因而，能夠?qū)Σ牧腺x予高分散性和分配性而良好地進(jìn)行混煉。然而，在對(duì)難以混煉的材料彼此進(jìn)行混煉時(shí)，例如在將分子量或熔融粘度全然不同的聚こ烯或聚丙烯相互混煉時(shí)，即便通過(guò)混煉能力高的VCMT的旋轉(zhuǎn)段1，也可能發(fā)生混煉能力不足的情況。這種情況下，混煉不充分的部分有時(shí)作為凝膠物而殘留在混煉后的材料中。此種凝膠物即使添加分解促進(jìn)劑等也無(wú)法完全除去，在將混煉后的材料成形為膜或片時(shí)成為縮孔等缺陷的原因，因此不優(yōu)選。因此，如圖2(a)所示，在本發(fā)明的混煉段I中，在混煉用刮除部12的頂面15形成有切ロ部13，該切ロ部13由朝向軸向的兩個(gè)側(cè)面20、20和設(shè)置在上述側(cè)面20、20之間的底面14包圍。該切ロ部13的底面14形成為相對(duì)于頂面15傾斜的面狀。由此，朝向混煉螺桿4的旋轉(zhuǎn)方向的一側(cè)的切ロ部13的開(kāi)ロ 18比朝向另ー側(cè)的開(kāi)ロ 19的面積大。接下來(lái)，說(shuō)明本發(fā)明的切ロ部13。
通過(guò)對(duì)混煉用刮除部12的頂面15的軸向的一部分朝向徑內(nèi)側(cè)進(jìn)行切除而形成凹狀的切ロ部13。該切ロ部13由兩個(gè)側(cè)面20和形成在這些側(cè)面20之間的底面14形成。側(cè)面20從混煉用刮除部12的頂面15朝向徑內(nèi)側(cè)沿著軸垂直方向形成，且以沿著軸向隔開(kāi)距離相互面對(duì)的方式形成。并且，在這兩個(gè)側(cè)面20之間形成有后述的底面14。如圖2(a)所示，底面14形成為相對(duì)于頂面15傾斜的平面狀，且與混煉筒3的內(nèi)壁的距離沿著混煉螺桿4的旋轉(zhuǎn)方向逐漸遠(yuǎn)離。如此，底面14形成為相對(duì)于頂面15傾斜的平面狀，由此，朝向混煉螺桿4的旋轉(zhuǎn)方向的一側(cè)的切ロ部13的開(kāi)ロ 18比朝向另ー側(cè)的開(kāi)ロ 19的面積大。由此，切ロ部13中的材料通過(guò)的面積隨著從ー側(cè)的開(kāi)ロ 18朝向另ー側(cè)的開(kāi)ロ 19而變窄。并且，若以材料從大面積的開(kāi)ロ 18側(cè)流入的方式使混煉螺桿4旋轉(zhuǎn)，則流入切ロ部13的材料由兩個(gè)側(cè)面20夾持，沒(méi)有逃散而通過(guò)面積逐漸變窄，從而沿著伸長(zhǎng)方向施力。由此,能夠?qū)Σ牧鲜┘訌?qiáng)的伸長(zhǎng)流動(dòng)而分配性良好地混煉材料。
其結(jié)果是，在本發(fā)明的混煉段I中，即使是難以混煉的材料彼此也能夠分配性良好地混煉。因此，在混煉后的材料中不會(huì)出現(xiàn)混煉不充分的部分作為凝膠物殘留的情況，能夠可靠地防止縮孔等缺陷。如圖2(b)所示，底面14相對(duì)于頂面15形成的傾斜角度Θ為10 25°，優(yōu)選為15 20°。如此，若底面14的傾斜角度Θ為10 25°，優(yōu)選15 20°，則ー側(cè)與另一側(cè)的開(kāi)ロ面積形成較大的差，因此能夠使材料產(chǎn)生充分的伸長(zhǎng)流動(dòng)而分配性良好地混煉材料。另外，從底面14到頂面15的距離(最短距離)L優(yōu)選為從混煉螺桿4的軸心到頂面15的最大距離的3 14%，更優(yōu)選為5 10%。若從底面14到頂面15的距離L過(guò)小，則從材料施加大力而底面14的端部可能發(fā)生缺損。而且，若距離L過(guò)大，則通過(guò)切ロ部13的材料過(guò)多，無(wú)法對(duì)材料施加充分的伸長(zhǎng)方向的力。因而，距離L如上所述優(yōu)選3 14%，進(jìn)一步優(yōu)選5 10 %。實(shí)施例以下，使用實(shí)施例及比較例，進(jìn)一歩詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。作為實(shí)施例，使用切ロ部13的底面14相對(duì)于頂面15傾斜的旋轉(zhuǎn)段I (本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)段I)進(jìn)行混煉。而且，作為比較例，使用底面14與頂面15大致平行地形成的旋轉(zhuǎn)段21(以往的旋轉(zhuǎn)段)進(jìn)行混煉。并且，對(duì)于后述的對(duì)數(shù)延伸(混煉時(shí)向材料施加的延伸的對(duì)數(shù)值)、應(yīng)カ積分值(向材料施加的應(yīng)カ的時(shí)間積分值)、累積應(yīng)變(材料產(chǎn)生的應(yīng)變的時(shí)間積分值)、能量(應(yīng)カ與應(yīng)變的積的時(shí)間積分值)，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬來(lái)計(jì)算旋轉(zhuǎn)段1、21的不同所引起的影響。如圖2 (a)、(b)所示，在實(shí)施例中使用的旋轉(zhuǎn)段I以混煉螺桿4的軸心為中心而以直徑60_的圓筒面為頂面15。該旋轉(zhuǎn)段I在隔著混煉螺桿4的軸心對(duì)稱(chēng)的位置具備ー對(duì)混煉用刮除部12、12，且在各個(gè)混煉用刮除部12上形成有切ロ部13。實(shí)施例的切ロ部13具備相對(duì)于頂面15傾斜的底面14。這些底面14、14間的徑向的最大距離(底面14中的處于最靠徑外側(cè)的入側(cè)的開(kāi)ロ緣彼此的距離)為53. 15mm，最短距離(底面14中的處于最靠徑內(nèi)側(cè)的出側(cè)的開(kāi)ロ緣彼此的距離)為45mm。需要說(shuō)明的是，若通過(guò)上述的傾斜角度Θ及距離L來(lái)表現(xiàn)，則實(shí)施例的底面14相對(duì)于頂面15以?xún)A斜角度Θ =20°形成，且距離L相對(duì)于從頂面15到混煉螺桿4的軸心的最大距離為8%。另ー方面，如圖14所示，在比較例中使用的旋轉(zhuǎn)段21以切ロ部22的底面23沿著頂面成為平行的方式形成。因此，比較例的旋轉(zhuǎn)段21的切ロ部22的底面23與實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)段I的底面14不同，相對(duì)于頂面不傾斜。除了底面不傾斜的點(diǎn)之外，比較例的旋轉(zhuǎn)段21構(gòu)成為與實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)段I相同的形狀。表I表示使用實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)段I及比較例的旋轉(zhuǎn)段21時(shí)的混煉條件。需要說(shuō)明的是，在表I中，末端間隙Cl是以使頂面15 (高位末端部16即混煉用刮除部12的頂面15)與混煉筒3的內(nèi)壁之間形成的間隔成為I. 3mm的方式將旋轉(zhuǎn)段I配置在混煉筒3內(nèi)的例子。而且，末端間隙C2是以 使頂面15與混煉筒3的內(nèi)壁之間形成的間隔成為2. 6mm的方式將旋轉(zhuǎn)段I配置在混煉筒3內(nèi)的例子。表I
轉(zhuǎn)速200_rpm
溶·融溫度180 C
_材料__PP系樹(shù)脂_
Cl (1.3mm)
與混煉筒的末端間隙 -
C2 (2.6mm)按照表I的混煉條件，計(jì)算以下所示的各評(píng)價(jià)指標(biāo)并進(jìn)行了評(píng)價(jià)。需要說(shuō)明的是，在計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)之前，通過(guò)將熔融狀態(tài)的材料作為非牛頓流體處理，而判斷是否能夠適用Carreau(力ロー)模型。如圖4所示，當(dāng)使熔融溫度變化而實(shí)際測(cè)量材料的剪切速度和剪切粘度吋，實(shí)測(cè)結(jié)果是，相比平方律模型的計(jì)算結(jié)果，對(duì)于Carreau模型的計(jì)算結(jié)果顯示出良好的一致。因此可知，在實(shí)驗(yàn)中使用的材料的動(dòng)粘度特性可以按照Carreau模型來(lái)計(jì)算。因此，使用粒子追蹤法(根據(jù)乘載于材料(樹(shù)脂)的流動(dòng)而移動(dòng)的材料粒子的受到的應(yīng)變速度、應(yīng)カ等的經(jīng)歷，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法)，假定配置在旋轉(zhuǎn)段間的材料粒子在旋轉(zhuǎn)段旋轉(zhuǎn)時(shí)顯示出按照Carreau模型而計(jì)算的行為，求出了各評(píng)價(jià)指標(biāo)。對(duì)于全部的材料粒子分別計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)，并求得計(jì)算出的評(píng)價(jià)指標(biāo)的平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差，由此來(lái)評(píng)價(jià)各評(píng)價(jià)指標(biāo)。結(jié)果如以下所示。(I)對(duì)數(shù)延伸對(duì)數(shù)延伸表示配置在旋轉(zhuǎn)段間的全部的材料粒子在混煉螺桿4旋轉(zhuǎn)時(shí)乘載于流動(dòng)解析產(chǎn)生的速度，而材料粒子(線(xiàn)要素)如何移動(dòng)(擴(kuò)散)。對(duì)數(shù)延伸是將規(guī)定時(shí)間混煉后的線(xiàn)要素的長(zhǎng)度與混煉前的線(xiàn)要素的長(zhǎng)度之比以對(duì)數(shù)來(lái)表示的，分別對(duì)以混煉時(shí)間5秒進(jìn)行混煉的情況和以混煉時(shí)間10秒進(jìn)行混煉的情況進(jìn)行求取。對(duì)數(shù)延伸是在評(píng)價(jià)混煉的分配性時(shí)使用的指標(biāo)，“對(duì)數(shù)延伸”越大，而分配性越良好。將計(jì)算出的對(duì)數(shù)延伸相對(duì)于全部的材料粒子進(jìn)行平均而求得對(duì)數(shù)平均值，將該對(duì)數(shù)平均值相對(duì)于間隙進(jìn)行標(biāo)繪的曲線(xiàn)作為“對(duì)數(shù)延伸的平均值”如圖5(a)所示，將該對(duì)數(shù)延伸的標(biāo)準(zhǔn)偏差相對(duì)于間隙進(jìn)行標(biāo)繪的曲線(xiàn)作為“對(duì)數(shù)延伸的標(biāo)準(zhǔn)偏差”如圖5(b)所示。而且，混煉時(shí)間為5秒時(shí)的“對(duì)數(shù)延伸”的頻數(shù)分布(頻率分布)如圖6 (a)所示，混煉時(shí)間為10秒時(shí)的頻數(shù)分布如圖6(b)所示。當(dāng)觀察圖5(a)的混煉時(shí)間為5秒?yún)?，無(wú)論是末端間隙為Cl(1.3mm)的情況還是C2(2. 6mm)的情況，使用了實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)段I (涂黑的圓圈)的混煉的情況的“對(duì)數(shù)延伸的平均值”都大于比較例的旋轉(zhuǎn)段21 (涂白的圓圈)。而且，實(shí)施例的“對(duì)數(shù)延伸的平均值”大于比較例的傾向在混煉時(shí)間為10秒時(shí)也相同。由此可知，在使用實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)段I進(jìn)行混煉時(shí)，與使用比較例的旋轉(zhuǎn)段21相比，能夠以使材料拉伸的方式進(jìn)行混煉。
另ー方面，在圖5(b)的結(jié)果中可知，在使用實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)段I進(jìn)行混煉的情況下和使用比較例的旋轉(zhuǎn)段21進(jìn)行混煉的情況下，“對(duì)數(shù)延伸的標(biāo)準(zhǔn)偏差”沒(méi)有較大的差別。該傾向無(wú)論是末端間隙為Cl還是為C2均相同，而且在圖6 (a)及圖6(b)中也相同。S卩，無(wú)論是使用實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)段I進(jìn)行混煉，還是使用比較例的旋轉(zhuǎn)段21進(jìn)行混煉，“對(duì)數(shù)延伸”的標(biāo)準(zhǔn)偏差都沒(méi)有大的差別，因此可知，上述的結(jié)果是“對(duì)數(shù)延伸”整體増大，不是僅材料粒子的一部分的“對(duì)數(shù)延伸”局部増大。(2)應(yīng)カ的積分值應(yīng)カ的積分值是將混煉螺桿4旋轉(zhuǎn)時(shí)向材料粒子施加的應(yīng)カ進(jìn)行時(shí)間積分至規(guī)定的混煉時(shí)間為止的值。對(duì)于進(jìn)行時(shí)間積分至混煉時(shí)間5秒為止的情況和進(jìn)行時(shí)間積分至混煉時(shí)間10秒為止的情況這兩者進(jìn)行應(yīng)力的積分值的求取。將求出的積分值對(duì)粒子整體進(jìn)行平均，將平均值相對(duì)于間隙進(jìn)行標(biāo)繪的曲線(xiàn)作為“應(yīng)カ的積分值的平均值”如圖7(a)所示，將積分值的標(biāo)準(zhǔn)偏差相對(duì)于間隙進(jìn)行標(biāo)繪的曲線(xiàn)作為“應(yīng)力的積分值的標(biāo)準(zhǔn)偏差”如圖7(b)所示。而且，混煉時(shí)間為5秒時(shí)的“應(yīng)カ的積分值”的頻率分布如圖8(a)所示，混煉時(shí)間為10秒時(shí)的頻率分布如圖8(b)所示。觀察圖7(a) 圖8(b)的結(jié)果可知，在使用了實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)段I進(jìn)行混煉的情況下和使用比較例的旋轉(zhuǎn)段21進(jìn)行混煉的情況下，“應(yīng)カ的積分值的平均值”、“應(yīng)力的積分值的標(biāo)準(zhǔn)偏差”、及“應(yīng)カ的積分值”的頻率分布沒(méi)有大的差別。實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)段I是通過(guò)使底面14傾斜，而將比比較例的旋轉(zhuǎn)段21更多量的材料向切ロ部13導(dǎo)入的部件。然而，由于上述的評(píng)價(jià)指標(biāo)沒(méi)有大的差別，因此在實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)段I的混煉時(shí)，與比較例的旋轉(zhuǎn)段21相比，并未施加大負(fù)載。因此，可以認(rèn)為不必?fù)?dān)心在混煉時(shí)會(huì)產(chǎn)生例如對(duì)混煉螺桿4的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)施加過(guò)大的負(fù)載這樣的間題。另ー方面，若觀察圖8(a)所示的混煉時(shí)間為5秒時(shí)的“應(yīng)カ的積分值”的頻率分布，則在應(yīng)カ積分值為2000000 2600000附近的結(jié)果(圖中Pl所示的部分)中，僅在比較例的結(jié)果中能觀察到頻率的變動(dòng)。在具有此種頻率變動(dòng)的混煉中，有時(shí)會(huì)弓I起剪切發(fā)熱等異常的發(fā)熱，因發(fā)熱而引起材料劣化等問(wèn)題的可能性高。而且，在圖8(b)所示的混煉時(shí)間為10秒時(shí)的結(jié)果中，在應(yīng)カ積分值為5000000附近的結(jié)果(圖中P2所示的部分)中，與圖8(a)同樣的變動(dòng)僅在比較例中能看見(jiàn)，引起異常發(fā)熱的可能性高。然而，在實(shí)施例的結(jié)果中可知，由于完全看不到此種頻率的變動(dòng)，因此在實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)段I中不易引起異常發(fā)熱，不會(huì)發(fā)生異常發(fā)熱引起的劣化而能夠混煉材料。(3)累積應(yīng)變及能量累積應(yīng)變是將混煉螺桿4旋轉(zhuǎn)時(shí)材料粒子產(chǎn)生的應(yīng)變進(jìn)行時(shí)間積分至規(guī)定的混煉時(shí)間為止的值。對(duì)于進(jìn)行時(shí)間積分至混煉時(shí)間5秒為止的情況和進(jìn)行時(shí)間積分至混煉時(shí)間10秒為止的情況這兩者進(jìn)行累積應(yīng)變的求取。
將求出的積分值相對(duì)于粒子整體進(jìn)行平均，將平均值相對(duì)于間隙進(jìn)行標(biāo)繪的曲線(xiàn)作為“累積應(yīng)變的平均值”如圖9(a)所示，將標(biāo)準(zhǔn)偏差相對(duì)于間隙進(jìn)行標(biāo)繪的曲線(xiàn)作為“累積應(yīng)變的標(biāo)準(zhǔn)偏差”如圖9(b)所示。而且，混煉時(shí)間為5秒時(shí)的“累積應(yīng)變”的頻率分布如圖10(a)所示，混煉時(shí)間為10秒時(shí)的頻率分布如圖10(b)所示。另一方面，將該應(yīng)變與上述的應(yīng)力值的積進(jìn)行時(shí)間積分得到的值是“能量”?！澳芰俊笔窃谠u(píng)價(jià)混煉的分散性時(shí)使用的指標(biāo)，“能量”越大而分散性越良好。能量也是對(duì)進(jìn)行時(shí)間積分至混煉時(shí)間5秒為止的情況和進(jìn)行時(shí)間積分至混煉時(shí)間10秒為止的情況這兩者進(jìn)行求取。將求出的“能量”相對(duì)于粒子整體進(jìn)行平均得到的值作為“能量的平均值”如圖11(a)所示，將積分值的標(biāo)準(zhǔn)偏差作為“能量的標(biāo)準(zhǔn)偏差”如圖11(b)所示。而且，混煉時(shí)間為5秒時(shí)的“能量”的頻率分布如圖12(a)所示，混煉時(shí)間為10秒時(shí)的頻率分布如圖12(b)所示。觀察圖9 (a) 圖12 (b)的結(jié)果可知，在使用實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)段I進(jìn)行混煉的情況下和使用比較例的旋轉(zhuǎn)段21進(jìn)行混煉的情況下，“累積應(yīng)變”和“能量”的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、頻率分布沒(méi)有大的差別。即，判斷為實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)段I與比較例的旋轉(zhuǎn)段21相比，不使材料的分散性下降而能夠混煉。此外，圖13是分別在實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)段I及比較例的旋轉(zhuǎn)段21中，末端間隙為Cl或C2時(shí),視覺(jué)化地表示材料粒子如何分布的情況。在圖13(a)及(b)所示的實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)段I中可知，與圖13(c)及(d)所示的比較例的旋轉(zhuǎn)段21相比，材料粒子繞旋轉(zhuǎn)段I大范圍地?cái)U(kuò)散，能夠分配性良好地混煉材料。由此可知，在實(shí)施例的混煉段I中，與比較例的混煉段21相比，能夠分配性良好地混煉材料。因此，在實(shí)施例的混煉段I中，判斷為在混煉后的材料中，混煉不充分的部分不會(huì)作為凝膠物而殘留，能夠可靠地防止縮孔等缺陷。本發(fā)明并未限定為上述各實(shí)施方式，在不變更發(fā)明的本質(zhì)的范圍內(nèi)，可以適當(dāng)變更各構(gòu)件的形狀、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、組合等。例如，在上述實(shí)施方式中，混煉用刮除部12沿著軸向交替地形成有與混煉筒3的內(nèi)壁的末端間隙恒定的高位末端部16和末端間隙比該高位末端部16大的低位末端部17,相對(duì)于具有該混煉用刮除部12的VCMT的混煉螺桿4，列舉了將該混煉螺桿4的低位末端部17形成切口部13的例子而說(shuō)明了本發(fā)明的混煉段I?？墒?，切口部13并未限定于VCMT的混煉螺桿4的低位末端部17，設(shè)置切口部13的混煉段I并不局限于旋轉(zhuǎn)段。例如，也可以在捏合盤(pán)段的混煉用刮除部12的頂面15設(shè)置切口部13，使該切口部13的底面14相對(duì)于頂面14傾斜，而將該捏合盤(pán)段作為混煉段I。本申請(qǐng)基于2009年12月25日提出申請(qǐng)的日本專(zhuān)利出愿(特愿2009-295056)，并將其內(nèi)容作為參照包含于此。符號(hào)說(shuō)明I混煉段(旋轉(zhuǎn)段)2連續(xù)混煉機(jī)(混煉設(shè)備)3混煉筒
4混煉螺桿5 料斗6花鍵軸7混煉部8傳送部9擠出部10螺桿段11插通孔
12混煉用刮除部13 切口部14切口部的底面15混煉用刮除部的頂面16高位末端部17低位末端部18 一側(cè)的開(kāi)口(與材料流入側(cè)面對(duì)的切口部的開(kāi)口)19另一側(cè)的開(kāi)口(朝向材料流出側(cè)的切口部的開(kāi)口 )20切口部的側(cè)面21旋轉(zhuǎn)段(現(xiàn)有例)22切口部(現(xiàn)有例)23底面(現(xiàn)有例)Θ底面相對(duì)于頂面所形成的角度L從底面到頂面的距離(最短距離)a混煉用刮除部的頂面的軸向長(zhǎng)度b切口部的底面的軸向長(zhǎng)度
權(quán)利要求
1.一種混煉段，其設(shè)置在以旋轉(zhuǎn)自如的方式收容于具有內(nèi)部空洞的混煉筒內(nèi)的混煉螺桿上，并具備對(duì)應(yīng)于所述混煉螺桿的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)而將向所述混煉筒內(nèi)供給的材料混煉的混煉用刮除部，所述混煉段的特征在干， 在所述混煉用刮除部的頂面形成有切ロ部，該切ロ部是將所述頂面的軸向的一部分朝向徑向內(nèi)側(cè)進(jìn)行切除而形成為凹狀的部分，并由在軸向上相面對(duì)的兩個(gè)側(cè)面和設(shè)置在這兩個(gè)側(cè)面之間的底面包圍， 通過(guò)將所述切ロ部的所述底面形成為相對(duì)于所述頂面傾斜的面狀，而使得所述切ロ部形成為朝向所述混煉螺桿的旋轉(zhuǎn)方向的ー側(cè)的所述切ロ部的開(kāi)ロ比朝向另ー側(cè)的開(kāi)ロ的面積大。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混煉段，其特征在干， 所述混煉用刮除部沿著軸向交替地具有與所述混煉筒的內(nèi)壁的末端間隙恒定的高位末端部和末端間隙比所述高位末端部大的低位末端部， 所述低位末端部通過(guò)所述切ロ部形成。
3.ー種混煉設(shè)備，其具備權(quán)利要求I或2所述的混煉段。
全文摘要
本發(fā)明提供一種以不會(huì)發(fā)生混煉不充分的部分作為凝膠物殘留的方式混煉材料的混煉段(1)。本發(fā)明的混煉段(1)設(shè)置在以旋轉(zhuǎn)自如的方式收容于具有內(nèi)部空洞的混煉筒(3)內(nèi)的混煉螺桿(4)上，并具備對(duì)應(yīng)于混煉螺桿(4)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)而將向混煉筒(3)內(nèi)供給的材料混煉的混煉用刮除部(12)。在混煉用刮除部(12)的頂面(15)上通過(guò)將頂面(15)的軸向的一部分朝向徑向內(nèi)側(cè)進(jìn)行切除而形成凹狀的切口部(13)，切口部(13)由在軸向上相面對(duì)的兩個(gè)側(cè)面(20)和設(shè)置在這兩個(gè)側(cè)面(20)之間的底面(14)包圍。將切口部(13)的底面(14)形成為相對(duì)于頂面(15)傾斜的面狀，由此，形成為朝向混煉螺桿(4)的旋轉(zhuǎn)方向的一側(cè)的切口部(13)的開(kāi)口(18)比朝向另一側(cè)的開(kāi)口(19)的面積大。
文檔編號(hào)B29B7/38GK102666048SQ20108005793
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者三浦穗高, 山田紗矢香, 福谷和久, 菊池直樹(shù) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶(hù)制鋼所