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公開番号2021109374
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210802
出願番号2020002415
出願日20200109
発明の名称混練機
出願人パナソニックIPマネジメント株式会社
代理人特許業務法人北斗特許事務所
主分類B29B 7/48 20060101AFI20210705BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
要約【課題】製品の品質不良が生じにくくなる混練機を提供する。
【解決手段】本実施形態に係る混練機1は、バレル2と、スクリュー3と、パドル5と、調整機構4とを備える。バレル2は、混練される材料Pが入れられる。スクリュー3は、バレル2に入れた材料Pを送る。パドル5は、バレル2に入れた材料Pを混練する。調整機構4は、バレル2に入れられた材料Pに生じる内部応力を調整する。バレル2は、材料Pが入れられる供給口21と、混練後の前記材料を排出する排出口22と、を有する。調整機構4は、材料Pの混練開始から混練終了までの間において、内部応力を調整するように構成される。また調整機構4は、供給口21よりも排出口22に近い位置に配置されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
混練される材料が入れられるバレルと、
前記バレルに入れた前記材料を送るスクリューと、
前記バレルに入れた前記材料を混練するパドルと、
前記バレルに入れられた前記材料に生じる内部応力を調整する調整機構と、
を備え、
前記バレルは、前記材料が入れられる供給口と、混練後の前記材料を排出する排出口と、を有し、
前記調整機構は、前記材料の混練開始から混練終了までの間において、前記内部応力を調整するように構成され、前記供給口よりも前記排出口に近い位置に配置されている、
混練機。
続きを表示(約 780 文字)【請求項2】
前記調整機構は、リバース部を有し、
前記リバース部は、前記バレルに入れた前記材料を前記排出口から前記供給口に向かう方向に押圧するように構成され、
前記調整機構は、前記リバース部と前記排出口との相対位置を調整することにより、前記内部応力を調整するように構成されている、
請求項1に記載の混練機。
【請求項3】
前記調整機構は、リバース部を有し、
前記リバース部は、前記バレルに入れた前記材料を前記排出口から前記供給口に向かう方向に押圧するように構成され、
前記スクリューは、フォワード部を有し、
前記フォワード部は、前記バレルに入れた前記材料を前記供給口から前記排出口に向かう方向に押圧するように構成され、
前記調整機構は、前記リバース部を前記フォワード部に対して、独立して駆動させる駆動部を備える、
請求項1に記載の混練機。
【請求項4】
前記調整機構は、前記排出口が、前記スクリューの軸方向において、前記リバース部に対する位置を変える構造を更に備える、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の混練機。
【請求項5】
前記調整機構は、前記排出口を開閉するシャッターを更に備える、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の混練機。
【請求項6】
前記スクリューを2機備える、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の混練機。
【請求項7】
前記材料は、前記混練開始時には粉状であり、前記混練終了時には粘土状である、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の混練機。
【請求項8】
前記材料は、熱硬化性樹脂を含む、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の混練機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、一般に混練機に関し、より詳細には、バレルと、スクリューと、パドルと、調整機構とを備える混練機に関する。
続きを表示(約 6,400 文字)【背景技術】
【0002】
特許文献1には、多軸混練機が記載されている。この多軸混練機は、2本のスクリュを備え、2本のスクリュは第1の回転軸の周りを回転可能に形成されている。また多軸混練機は、一対のゲート棒を有し、一対のゲート棒は2本のスクリュを挟んで互いに対向して設けられ、第2の回転軸の周りを回転可能に形成されている。一対のゲート棒の各々は2つの凹部を有し、互いに対向する凹部によって2本のスクリュがそれぞれ貫通する空間部が形成されている。一対のゲート棒の各々は、スクリュとの間で形成される流路の面積が最小となる最小開度位置に回転したときにスクリュに面接触する第1の接触面と、シリンダの溝に嵌合する大径部と、2つの第2の回転軸の軸間距離の半分に等しくかつ大径部より小さい曲率半径を有する小径部と、を有している。一対のゲート棒の小径部同士が互いに接している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2016−185668号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1のような混練機において、混練性能を向上させるために、混練機の途中にゲートを用いて流路を調整し、混練度(充填率)を変化させる事で安定した混練を実現しようとしている。しかしながら、混練される材料に熱硬化性樹脂が含まれている場合には、ゲートに付着した材料が熱により硬化して剥がれ、製品(成果物)に混ざってしまうことにより、品質不良を発生させてしまうことがある。
【0005】
本開示は、品質不良が生じにくい混練機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】
【0006】
本開示の一態様に係る混練機は、バレルと、スクリューと、パドルと、調整機構とを備える。前記バレルは、混練される材料が入れられる。前記スクリューは、前記バレルに入れた前記材料を送る。前記パドルは、前記バレルに入れた材料を混練する。前記調整機構は、前記バレルに入れられた前記材料に生じる内部応力を調整する。前記バレルは、前記材料が入れられる供給口と、混練後の前記材料を排出する排出口と、を有する。前記調整機構は、前記材料の混練開始から混練終了までの間において、前記内部応力を調整するように構成される。また前記調整機構は、前記供給口よりも前記排出口に近い位置に配置されている。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、品質不良が生じにくい、という利点がある。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1Aは、本実施形態に係る混練機の一実施形態を示す横断面図である。図1Bは、本実施形態に係る混練機の一実施形態を示す縦断面図である。
図2Aは、本実施形態に係る混練機の一実施形態を示し、スクリューの一部の斜視図である。図2Bは、本実施形態に係る混練機の一実施形態を示し、スクリューを構成するエレメントを示す正面図である。
図3は、本実施形態に係る混練機の一実施形態を示し、パドルの一部の斜視図である。
図4A〜Dは、本実施形態に係る混練機の一実施形態を示し、パドルのパーツを示す正面図である。
図5A〜Cは、本実施形態に係る混練機の実施形態1を示し、動作を説明する断面図である。
図6Aは、本実施形態に係る混練機の実施形態2を示す断面図である。図6Bは、本実施形態に係る混練機の実施形態2を示し、一部の概略図である。
図7は、本実施形態に係る混練機の実施形態3を示す断面図である。
図8は、本実施形態に係る混練機の実施形態4を示す断面図である。
図9A〜Cは、本実施形態に係る混練機の実験例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
(実施形態1)
(1)概要
本実施形態に係る混練機1は、バレル2と、スクリュー3と、調整機構4とを備える(図1A及び図1B参照)。バレル2は、混練される材料Pが入れられる。スクリュー3は、バレル2に入れた材料Pを送る。パドル5は、バレル2に入れた材料Pを混練する。調整機構4は、バレル2に入れられた材料Pに生じる内部応力を調整する。バレル2は、材料Pが入れられる供給口21と、混練後の前記材料を排出する排出口22と、を有する。調整機構4は、材料Pの混練開始から混練終了までの間において、内部応力を調整するように構成される。また調整機構4は、供給口21よりも排出口22に近い位置に配置されている。
【0010】
このような構成により、本実施形態に係る混練機1は、材料Pの混練開始から混練終了までの間で、材料Pがパドル5で混練されることで生じる内部応力を、調整機構4で変化させながら材料Pを混練することができる。したがって、混練時に材料Pの温度を上昇させなくても、調整機構4で材料Pの内部応力を大きくすることにより、混練性能を向上させることができる。よって、材料Pの温度上昇による硬化が進みにくくなり、製品の品質不良が生じにくくなる。
【0011】
特許文献1のように、混練機の途中にゲートを用いて流路を調整し、混練度(充填率)を変化させる事で安定した混練を実現しようとしている。材料の混練の可否は、材料に対する十分に高い充填率が必要であり、上記のようなゲートを用いて流路を絞る方式は一定の効果がある。しかしながら、混練される材料に熱硬化性樹脂が含まれている場合には、ゲートによって混練機の内部に稼働式の凹凸が出来るため、そこに付着した材料が熱により硬化した後、剥がれ、製品(成果物)に混ざってしまうことにより、品質不良を発生させてしまうことがある。またバレルの温度を上げることで、材料を混練することもできるが、材料に熱硬化性樹脂が含まれている場合には、バレルの温度を上げると反応が進んでしまうため、なるべく低温度で混練したいという要望がある。
【0012】
本実施形態に係る混練機1では、調整機構4により、バレル2に入れられた材料Pの密度を増加させて(充填率を大きくして)、材料Pに生じる内部応力を増加させることによって、低い温度でも材料Pを混練することができる。また材料Pの組成や形態などによっては、混練に必要な内部応力(材料密度)の設定で一律に混練した場合、バレル2から排出(吐出)されずに、バレル2内で固まって、製品が得にくい場合がある。そこで、混練開始と混練終了との間で材料密度をコントロールすることが好ましい。本実施形態では、調整機構4は、材料Pの混練開始から混練終了までの間において、内部応力を調整するように構成されているため、混練中における材料密度(内部応力)のコントロールが可能となる。すなわち、例えば、混練開始時は混練機1のモータートルクが上昇し(内部応力が上昇し)、混練が終了すると混練機1のモータートルクが下がる(内部応力が下降する)、というようなトルク管理が可能である。
【0013】
また混練機1がパドル5を備える場合、継続的な使用により、パドルの摩耗量が増加し、従来では混練が難しくなる場合があったが、本実施形態では、調整機構4により材料密度(充填率)を上げることにより、摩耗量が大きいパドル5でも混練が可能となる。
【0014】
また、材料Pの内部応力を大きくする調整機構4が供給口21よりも排出口22に近い位置に配置されているため、バレル2の内部で材料Pが反応して硬化した場合であっても、調整機構4で排出口22から供給口21に向かって、硬化した材料Pを押圧して排出口22から排出されにくくすることができ、硬化した材料Pが製品に混入しにくくなる。
【0015】
(2)詳細
(2.1)構成
本実施形態に係る混練機1は、バレル2と、スクリュー3と、パドル5と、調整機構4とを備える(図1A及び図1B参照)。本実施形態に係る混練機1は、スクリュー3及びバレル5を2機備える。すなわち、混練機1は2軸混練機である。混練機1はスクリュー3及びパドル5を1機備える単軸混練機であってもよいし、スクリュー3及びパドル5を3機以上備える多軸混練機であってもよい。
【0016】
バレル2は、混練される材料Pが入れられる容器であって、バレル2は、混練される材料Pが入れられる空間部23を内部に有している。バレル2は、スクリュー3の軸方向Xに沿って延びている。バレル2は、供給口21と排出口22とを有している。供給口21は、バレル2の空間部23に材料Pを入れるための開口である。排出口22は混練後の材料Pを空間部23から排出する開口である。
【0017】
供給口21は、軸方向Xにおいて、バレル2の一端部の上面に設けられている。供給口21は、空間部23に連通するように、バレル2の上部を貫通している。バレル2は、供給口21の周囲にホッパー24を有している。
【0018】
排出口22は、軸方向Xにおいて、バレル2の他端部(供給口21がある方の端部と反対側の端部)の下面に設けられている。排出口22は、空間部23に連通するように、バレル2の底部を貫通している。
【0019】
スクリュー3は軸方向Xに沿って延びている。2機のスクリュー3はバレル2の空間部23に配置されている。2機のスクリュー3は軸方向Xと交差する方向に並んでいる。2機のスクリュー3は軸方向Xと直交する方向に並んでいることが好ましい。スクリュー3は、一方の端部がバレル2の外部に突出している。バレル2の外部に突出しているスクリュー3の端部は、排出口22よりも供給口21に近い方の端部である。バレル2の外部に突出しているスクリュー3の端部は、接続部33として駆動部40に接続されている。駆動部40はモータなどで構成され、軸方向Xを中心としてスクリュー3を回転させる。2機のスクリュー3は同じ方向に回転してもよいし、逆回転してもよい。また2機のスクリュー3は同じスピードで回転してもよし、異なるスピードで回転してもよい。
【0020】
スクリュー3は、フォワード部31を有している。さらにスクリュー3は、パドル5を有している。
【0021】
フォワード部31は、バレル2に入れた材料Pを供給口21から排出口22に向かう方向に送るように構成される。すなわち、フォワード部31は螺旋状の羽根部311を有し、材料Pを混練しながら供給口21から排出口22に向かう方向に押圧して送ることができる。
【0022】
リバース部32は、バレル2に入れた材料Pを排出口22から供給口21に向かう方向に送るように構成される。すなわち、リバース部32は螺旋状の羽根部311を有し、材料Pを混練しながら排出口22から供給口21に向かう方向に押圧して送ることができる。本実施形態に係る混練機1は、調整機構4としてリバース部32を備えている。
【0023】
パドル5は、混練機1の材料Pの混練性能を向上させるために設けられている。したがって、パドル5はフォワード部31及びリバース部32よりも材料Pに対するせん断力が大きく混練性能が高い。
【0024】
フォワード部31及びリバース部32は、エレメント35を備えている。フォワード部31及びリバース部32は、複数のエレメント35を軸部34に並べて取り付けて形成されている(図2A参照)。軸部34は軸方向Xに沿って延びている。軸部34の後端は上記接続部33として形成されている。エレメント35は円筒状に形成されており、内側の空間に軸部34が差し込まれている(図2A参照)。
【0025】
リバース部32は、エレメント36を備えている。リバース部32は、複数のエレメント36を軸部34に並べて取り付けて形成されている。エレメント36はエレメント35と同様に円筒状に形成されており、内側の空間に軸部34が差し込まれている。
【0026】
エレメント35は、外周面に羽根部311の一部が形成されている(図2B参照)。フォワード部31を構成するエレメント35の羽根部311と、リバース部32を構成するエレメント36の羽根部311とは、螺旋の回転の向きが逆向きである。したがって、フォワード部31のエレメント35とリバース部32のエレメント36とが同じ方向に回転すると、フォワード部31の材料Pを送る方向と、リバース部32の材料Pを送る方向とが逆になる。
【0027】
エレメント35としては、軸方向Xにおける長さが異なる複数種を用いることができる(図2B参照)。これにより、フォワード部31及びリバース部32のリードを調整することができる。ここで、リードとは、スクリュー3が1回転することにより送れる材料Pの量を意味する。エレメント35は軸方向Xにおける長さが長いほど、リードが大きくなる。したがって、スクリュー3は、軸方向Xに長いエレメント351を備える部分が、軸方向Xに短いエレメント352を備える部分に比べて、単位時間あたりの材料Pの送る量が多くなる。
【0028】
パドル5は、パーツ51を備えている。パドル5は、複数のパーツ51を軸部34に取り付けて形成されている(図3参照)。パーツ51は、正面視において(軸方向Xから見て)、略正三角形状の外周部を有し、中央部には貫通孔52が設けられている(図4A〜D参照)。またパーツ51には、貫通孔52に連通する切欠部53が設けられている。切欠部53はパーツ51毎で位置が異なる。すなわち、例えば、図4Aのパーツ51と図4Bのパーツ51とを、外周を揃えて軸方向Xに重ね合わせた場合、各パーツ51の切欠部53は重ならず、互いに約30°ずれて位置する。同様に、図4Bのパーツ51と図4Cのパーツ51、図4Cのパーツ51と図4Dのパーツ51、及び図4Dのパーツ51と図4Aのパーツ51は、切欠部53は互いに約30°ずれている。
【0029】
パーツ51を軸部34に取り付ける場合、軸部34に表面に設けた突条部341に切欠部53を挿入する。突条部341は軸方向Xに沿って延びるように形成されている。したがって、切欠部53の位置が異なる複数のパーツ51を軸部34に取り付けると、複数のパーツ51の切欠部53の位置が突条部341により揃った状態となる。よって、複数のパーツ51は角度が異なった状態で軸部34に取り付けられる(図3参照)。
【0030】
軸部34には、フォワード部31と、リバース部32と、パドル5とが軸方向Xに沿って並んで取り付けられている。フォワード部31は、第1のフォワード部31aと、第2のフォワード部31bと、第3のフォワード部31cを有している。第1のフォワード部31aは、第2のフォワード部31b及び第3のフォワード部31cで使用されているエレメント352よりも長いエレメント351を有している。第2のフォワード部31b及び第3のフォワード部31cのエレメント352は、第1のフォワード部31aで使用されているエレメント351よりも短い。
(【0031】以降は省略されています)

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