JP6912332B2

JP6912332B2 - Kneading device

Info

Publication number: JP6912332B2
Application number: JP2017176394A
Authority: JP
Inventors: 孝祐東; 和久福谷
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2017-09-14
Filing date: 2017-09-14
Publication date: 2021-08-04
Anticipated expiration: 2037-09-14
Also published as: JP2019051632A

Description

本発明は、超臨界流体または亜臨界流体の存在下において、材料の混練を行う混練装置に関する。 The present invention relates to a kneading device that kneads materials in the presence of a supercritical fluid or a subcritical fluid.

特許文献１には、超臨界流体または亜臨界流体（超臨界流体等という。）の存在下において、未架橋ゴムとフィラーとを混練するゴム製品の製造方法が開示されている。フィラー含有未架橋ゴムを調製し、このフィラー含有未架橋ゴムで他材接触部を形成することにより、他材接触部の耐摩性が優れるゴム製品を得ることができる。 Patent Document 1 discloses a method for producing a rubber product in which an uncrosslinked rubber and a filler are kneaded in the presence of a supercritical fluid or a subcritical fluid (referred to as a supercritical fluid or the like). By preparing a filler-containing uncrosslinked rubber and forming a contact portion with the other material with the uncrosslinked rubber containing the filler, a rubber product having excellent abrasion resistance of the contact portion with the other material can be obtained.

特許第５２５９２０３号明細書Japanese Patent No. 5259203

特許文献１では、二軸押出混練装置を用いて混練を行っている。しかしながら、二軸押出混練装置を用いる従来の溶融混練では、せん断をかける観点から、チャンバの壁面と混練翼との間に介在する材料の密度を上げることの方が重要であって、超臨界流体等の材料への浸透は不十分であった。一方、超臨界流体等の存在下における混練では、できるだけ多くの超臨界流体等に材料が接して、より多くの超臨界流体等が材料に浸透することが望ましい。 In Patent Document 1, kneading is performed using a twin-screw extrusion kneading device. However, in the conventional melt kneading using a twin-screw extrusion kneading device, it is more important to increase the density of the material interposed between the wall surface of the chamber and the kneading blade from the viewpoint of applying shear, and it is a supercritical fluid. Penetration into materials such as, etc. was insufficient. On the other hand, in kneading in the presence of a supercritical fluid or the like, it is desirable that the material comes into contact with as many supercritical fluids as possible and more supercritical fluids or the like permeate the material.

そこで、本発明は、超臨界流体または亜臨界流体の材料への浸透率を向上させることが可能な混練装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a kneading device capable of improving the penetration rate of a supercritical fluid or a subcritical fluid into a material.

本発明は、超臨界流体または亜臨界流体の存在下において、材料を混練しながら下流に搬送する混練機を有し、前記混練機は、混練物が内部を流通するチャンバと、前記チャンバの内部に設けられた複数の混練翼と、を有し、少なくとも１つの前記混練翼は、前記材料を混練しながら上流に向かって押し出す逆送翼であり、残りの前記混練翼は、前記材料を混練しながら下流に向かって押し出す順送翼であり、前記逆送翼の押出量は、前記順送翼の押出量よりも少なくされており、前記順送翼と前記逆送翼とが、互いに異なる軸上に形成されており、３つ以上の前記混練翼に囲まれた領域であって、前記混練翼に干渉しない領域に、静翼が配置されていることを特徴とする。

The present invention has a kneader that transports the material downstream while kneading the material in the presence of a supercritical fluid or a subcritical fluid, and the kneader has a chamber through which the kneaded material flows and the inside of the chamber. A plurality of kneading blades provided in the above, and at least one of the kneading blades is a reverse feed blade that pushes the material upstream while kneading the material, and the remaining kneading blade kneads the material. It is a forward feed blade that is pushed downward while being pushed out, and the extrusion amount of the reverse feed blade is smaller than the extrusion amount of the forward feed blade, and the forward feed blade and the reverse feed blade are different from each other. It is characterized in that the stationary blades are arranged in a region formed on the shaft and surrounded by three or more of the kneaded blades and not interfering with the kneaded blades.

本発明によると、チャンバの内部に設けられた複数の混練翼のうち、少なくとも１つの混練翼は、材料を混練しながら上流に向かって押し出す逆送翼であり、残りの混練翼は、材料を混練しながら下流に向かって押し出す順送翼である。逆送翼によって、混練物を上流に逆送することで、混練機での混練物の滞留時間が増加し、チャンバ間での混練物の移動が促進される。その結果、より多くの超臨界流体または亜臨界流体が、混練物に浸透する。これにより、超臨界流体または亜臨界流体の材料への浸透率を向上させることができる。さらに、超臨界流体または亜臨界流体が未浸透の材料が減少するので、混練物の品質を向上させることができる。また、逆送翼の押出量は、順送翼の押出量よりも少ないので、混練物を滞りなく下流に搬送することができる。以上により、混練効率が向上するので、生産性を向上させることができる。 According to the present invention, at least one of the plurality of kneading blades provided inside the chamber is a reverse feed blade that pushes the material upstream while kneading the material, and the remaining kneading blade is the material. It is a progressive wing that pushes toward the downstream while kneading. By back-feeding the kneaded material upstream by the reverse feed blade, the residence time of the kneaded material in the kneader is increased, and the movement of the kneaded material between the chambers is promoted. As a result, more supercritical or subcritical fluids permeate the kneaded product. Thereby, the penetration rate of the supercritical fluid or the subcritical fluid into the material can be improved. In addition, the quality of the kneaded product can be improved because the material in which the supercritical fluid or the subcritical fluid has not penetrated is reduced. Further, since the extrusion amount of the reverse feed blade is smaller than the extrusion amount of the forward feed blade, the kneaded material can be conveyed downstream without delay. As a result, the kneading efficiency is improved, so that the productivity can be improved.

混練装置の概略図である。It is the schematic of the kneading apparatus. 第１実施形態における混練機の上面断面図である。It is a top sectional view of the kneader of 1st Embodiment. 図２のＡ−Ａ断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 第１変形例における混練機の上面断面図である。It is a top sectional view of the kneader in the 1st modification. 第２変形例における図４のＢ−Ｂ断面図である。It is a cross-sectional view of BB of FIG. 4 in the 2nd modification. 第３変形例における図４のＢ−Ｂ断面図である。It is a cross-sectional view of BB of FIG. 4 in the 3rd modification. 第２実施形態におけるチャンバの長手方向に直交する方向の断面図である。It is sectional drawing in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the chamber in 2nd Embodiment. チャンバの長手方向に直交する方向の断面図である。It is sectional drawing in the direction orthogonal to the longitudinal direction of a chamber. 第４変形例におけるチャンバの長手方向に直交する方向の断面図である。It is sectional drawing in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the chamber in the 4th modification. 第３実施形態におけるチャンバの長手方向に直交する方向の断面図である。It is sectional drawing in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the chamber in 3rd Embodiment. 第５変形例におけるチャンバの長手方向に直交する方向の断面図である。It is sectional drawing in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the chamber in the 5th modification.

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

［第１実施形態］
（混練装置の構成）
本発明の第１実施形態による混練装置は、超臨界流体または亜臨界流体の存在下において、材料の混練を行うものである。本実施形態において、材料はゴムであるが、樹脂や食品等であってもよい。混練装置は、連続式またはバッチ式にて混練を行う。 [First Embodiment]
(Structure of kneading device)
The kneading apparatus according to the first embodiment of the present invention kneads materials in the presence of a supercritical fluid or a subcritical fluid. In the present embodiment, the material is rubber, but it may be resin, food, or the like. The kneading device performs kneading by a continuous type or a batch type.

ここで、超臨界流体とは、超臨界状態の流体をいう。超臨界状態とは、温度が流体の臨界温度以上で且つ圧力が流体の臨界圧力以上である状態をいう。亜臨界流体とは、亜臨界状態の流体をいう。亜臨界状態とは、温度及び圧力の一方のみが臨界状態に達し且つ他方が臨界状態に達していない状態、或いは、温度及び圧力の両方が臨界状態に達していないが、温度及び圧力の少なくとも一方が常温常圧より十分高く臨界状態に近い状態をいう。 Here, the supercritical fluid means a fluid in a supercritical state. The supercritical state is a state in which the temperature is equal to or higher than the critical temperature of the fluid and the pressure is equal to or higher than the critical pressure of the fluid. A subcritical fluid is a fluid in a subcritical state. A subcritical state is a state in which only one of temperature and pressure has reached the critical state and the other has not reached the critical state, or both temperature and pressure have not reached the critical state, but at least one of temperature and pressure. Is a state that is sufficiently higher than normal temperature and pressure and is close to a critical state.

超臨界流体または亜臨界流体を生じる物質としては、例えば、二酸化炭素、窒素、水素、キセノン、エタン、アンモニア、メタノール、水等が挙げられる。これらのうち、ゴムの混練には二酸化炭素及び窒素が好適である。 Examples of substances that produce supercritical fluids or subcritical fluids include carbon dioxide, nitrogen, hydrogen, xenon, ethane, ammonia, methanol, and water. Of these, carbon dioxide and nitrogen are suitable for kneading rubber.

混練装置１の概略図である図１に示すように、混練装置１は、第１熱交換器２と、ポンプ３と、第２熱交換器４と、混練機５と、ＣＯ₂分離器６と、を有している。本実施形態では、二酸化炭素の超臨界流体（超臨界ＣＯ₂）の存在下で混練を行うが、他の超臨界流体の存在下や、亜臨界流体の存在下で混練を行うものであってもよい。 As shown in FIG. 1, which is a schematic view of the kneading device 1, the kneading device 1 includes a first heat exchanger 2, a pump 3, a second heat exchanger 4, a kneader 5, and a CO ₂ separator 6. And have. In this embodiment, kneading is performed in the presence of a supercritical fluid (supercritical CO ₂ ) of carbon dioxide, but kneading is performed in the presence of another supercritical fluid or a subcritical fluid. May be good.

第１熱交換器２は、ＣＯ₂ガスを冷却して、ＣＯ₂の液体（液体ＣＯ₂）にする。ポンプ３は、液体ＣＯ₂を加圧することで、液体ＣＯ₂の圧力を臨界圧力以上にする。第２熱交換器４は、液体ＣＯ₂を臨界温度以上に加熱して、超臨界ＣＯ₂にする。 The first heat exchanger 2, then cooled CO ₂ gas, into the CO ₂ liquid (liquid CO _2). Pump 3, by pressurizing the liquid CO _2, the pressure of the liquid CO ₂ above the critical pressure. The second heat exchanger 4 heats the liquid CO ₂ to a critical temperature or higher to make it supercritical CO ₂ .

混練機５には、超臨界ＣＯ₂に溶解された材料および添加物が投入される。材料がゴムや樹脂などの高分子材料の場合、添加物は添加剤や混練済ゴム、および、セルロースナノファイバーを含む植物由来材料等である。材料が食品の場合、添加物は食品添加物等である。なお、添加物を用いなくてもよい。混練機５は、超臨界ＣＯ₂の存在下において、材料と添加物とを混練しながら下流に搬送する。ＣＯ₂分離器６は、混練機５で製造された混練物から超臨界ＣＯ₂を分離させて、ＣＯ₂ガスとして外部に放出する。 Materials and additives dissolved in supercritical CO _{2 are charged into the kneader 5.} When the material is a polymer material such as rubber or resin, the additives are additives, kneaded rubber, plant-derived materials containing cellulose nanofibers, and the like. When the material is food, the additive is a food additive or the like. It is not necessary to use additives. The kneader 5 transports the material and the additive downstream while kneading them in the presence of _{supercritical CO 2.} The CO ₂ _{separator 6 separates supercritical CO 2} from the kneaded product produced by the kneader 5 and releases it to the outside as CO _{2 gas.}

（混練機の構成）
混練機５の上面断面図である図２に示すように、混練機５は、チャンバ１１と、複数の混練翼１２と、を有している。混練物は、チャンバ１１の内部を流通する。混練翼１２は、チャンバ１１の内部に複数設けられている。本実施形態において、混練翼１２の数は２つである。 (Composition of kneader)
As shown in FIG. 2, which is a top sectional view of the kneader 5, the kneader 5 has a chamber 11 and a plurality of kneading blades 12. The kneaded product circulates inside the chamber 11. A plurality of kneading blades 12 are provided inside the chamber 11. In this embodiment, the number of kneading blades 12 is two.

図２のＡ−Ａ断面図である図３に示すように、チャンバ１１内には、混練翼１２を中心とする流路１１ａが複数形成されている。本実施形態において、２つの流路１１ａは、互いに径が同じである。また、チャンバ１１の長手方向に直交する方向の断面視において、チャンバ１１は、鉛直方向に沿った中心線Ｏに対して線対称な形状にされている。また、２つの混練翼１２は、中心線Ｏに対して線対称に配置されている。２つの流路１１ａの径が同じであり、チャンバ１１の形状が中心線Ｏに対して線対称であり、２つの混練翼１２が中心線Ｏに対して線対称に配置されていることで、混練物を偏流させることなく混練することができる。 As shown in FIG. 3, which is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2, a plurality of flow paths 11a centered on the kneading blade 12 are formed in the chamber 11. In this embodiment, the two flow paths 11a have the same diameter as each other. Further, in the cross-sectional view in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the chamber 11, the chamber 11 has a shape line-symmetrical with respect to the center line O along the vertical direction. Further, the two kneading blades 12 are arranged line-symmetrically with respect to the center line O. The diameters of the two flow paths 11a are the same, the shape of the chamber 11 is line-symmetrical with respect to the center line O, and the two kneading blades 12 are arranged line-symmetrically with respect to the center line O. The kneaded product can be kneaded without drifting.

２つの混練翼１２のうち、一方の混練翼１２は、材料と添加物とを混練しながら下流に向かって押し出す順送翼１２ａである。これに対して、他方の混練翼１２は、材料と添加物とを混練しながら上流に向かって押し出す逆送翼１２ｂである。 Of the two kneading blades 12, one of the kneading blades 12 is a progressive blade 12a that pushes the material and the additive toward the downstream while kneading the material and the additive. On the other hand, the other kneading blade 12 is a reverse feed blade 12b that pushes the material and the additive toward the upstream while kneading the material and the additive.

従来の溶融混練では、せん断をかけて材料を溶融させる必要があり、チャンバ１１の壁面と混練翼１２との間に介在する材料の密度を上げることが、せん断をかける上で重要であった。そのため、２軸（混練翼１２が２つ）以上の多軸にすることは、必ずしも生産性向上に結び付かなかった。一方、超臨界流体または亜臨界流体（超臨界流体等という。）の存在下における混練では、できるだけ多くの超臨界流体等に材料が接して、より多くの超臨界流体等が材料に浸透することが望ましい。 In the conventional melt-kneading, it is necessary to apply shear to melt the material, and it is important to increase the density of the material interposed between the wall surface of the chamber 11 and the kneading blade 12 in order to apply shear. Therefore, making the number of axes of two or more axes (two kneading blades 12) or more does not necessarily lead to an improvement in productivity. On the other hand, in kneading in the presence of a supercritical fluid or a subcritical fluid (referred to as a supercritical fluid, etc.), the material comes into contact with as many supercritical fluids as possible, and more supercritical fluids, etc. permeate the material. Is desirable.

逆送翼１２ｂによって、混練物を上流に逆送することで、混練機５での混練物の滞留時間が増加し、チャンバ１１間での混練物の移動が促進される。その結果、より多くの超臨界ＣＯ₂が混練物に浸透する。具体的には、超臨界ＣＯ₂が十分に浸透せずに粘度が高い混練物が上流に押し戻され、超臨界ＣＯ₂が十分に浸透して粘度が低下した混練物が下流側に移動する。これにより、超臨界ＣＯ₂の混練物への浸透率を向上させることができる。その結果、超臨界ＣＯ₂が未浸透の材料が減少するので、混練物の品質を向上させることができる。 By back-feeding the kneaded material upstream by the reverse feed blade 12b, the residence time of the kneaded material in the kneading machine 5 is increased, and the movement of the kneaded material between the chambers 11 is promoted. As a result, more supercritical CO ₂ permeates the kneaded product. Specifically, the kneaded product having a high viscosity does not sufficiently permeate the _{supercritical CO 2 and} is pushed back to the upstream side, and the kneaded product having a low viscosity due to the sufficient permeation of the _{supercritical CO 2 moves to the downstream side.} As a result, _{the penetration rate of supercritical CO 2 into} the kneaded product can be improved. As a result, the _{number of materials in which supercritical CO 2} has not penetrated is reduced, so that the quality of the kneaded product can be improved.

ここで、逆送翼１２ｂの搬送能力が順送翼１２ａの搬送能力よりも大きいと、混練物の下流への搬送が滞る。そこで、逆送翼１２ｂの押出量は、順送翼１２ａの押出量よりも少なくされている。これにより、混練物を滞りなく下流に搬送することができる。 Here, if the transport capacity of the reverse feed blade 12b is larger than the transport capacity of the forward feed blade 12a, the transport of the kneaded material to the downstream is delayed. Therefore, the extrusion amount of the reverse feed blade 12b is smaller than the extrusion amount of the forward feed blade 12a. As a result, the kneaded product can be transported downstream without delay.

（第１変形例）
なお、第１変形例における混練機５の上面断面図である図４に示すように、混練機５が混練翼１２を３つ以上有していてもよい。本変形例において、混練翼１２の数は３つである。混練翼１２の数を３つにすることで、混練翼１２の数が２つの場合によりも、混練物が混練翼１２に接触する表面積が増加する。また、混練翼１２の数が増えることで、混練機５の押出能力も増大するため、生産性を増加させることができる。また、流路１１ａの数を増やすことで、チャンバ１１間での混練物の移動をより促進することができる。 (First modification)
As shown in FIG. 4, which is a top sectional view of the kneading machine 5 in the first modification, the kneading machine 5 may have three or more kneading blades 12. In this modification, the number of kneading blades 12 is three. By setting the number of the kneading blades 12 to 3, the surface area where the kneaded material comes into contact with the kneading blades 12 increases even when the number of the kneading blades 12 is two. Further, as the number of the kneading blades 12 increases, the extrusion capacity of the kneading machine 5 also increases, so that the productivity can be increased. Further, by increasing the number of flow paths 11a, the movement of the kneaded material between the chambers 11 can be further promoted.

３つの混練翼１２のうち、少なくとも１つの混練翼１２は、逆送翼１２ｂであり、残りの混練翼１２は、順送翼１２ａである。本変形例では、真ん中の混練翼１２が逆送翼１２ｂであり、その両側の混練翼１２が順送翼１２ａであるが、３つの混練翼１２のいずれが逆送翼１２ｂであってもよい。 Of the three kneading blades 12, at least one kneading blade 12 is a reverse feed blade 12b, and the remaining kneading blade 12 is a forward feed blade 12a. In this modification, the kneading blade 12 in the middle is the reverse feed blade 12b, and the kneading blades 12 on both sides thereof are the forward feed blade 12a, but any of the three kneading blades 12 may be the reverse feed blade 12b. ..

また、本変形例において、２つの順送翼１２ａの少なくとも１つは、静翼であってよい。回転しない静翼には、回転させる動力が不要であるため、混練翼１２の動力を削減することができる。また、混練翼１２が動翼の場合、動翼を回転させる回転体とチャンバ１１との隙間をシールする必要があるが、静翼であれば回転体が不要であるため、チャンバ１１のシール性を向上させることができる。 Further, in this modification, at least one of the two progressive blades 12a may be a stationary blade. Since the stationary blade that does not rotate does not require the power to rotate, the power of the kneading blade 12 can be reduced. Further, when the kneading blade 12 is a moving blade, it is necessary to seal the gap between the rotating body that rotates the moving blade and the chamber 11, but if it is a stationary blade, the rotating body is unnecessary, so that the sealing property of the chamber 11 is good. Can be improved.

（第２変形例）
また、第２変形例における図４のＢ−Ｂ断面図である図５に示すように、３つの混練翼１２は、三角形に内接するように配置されていてもよい。ここで、チャンバ１１の長手方向に直交する方向の断面視において、チャンバ１１は、鉛直方向に沿った中心線Ｏに対して線対称な形状にされている。また、３つの混練翼１２は、中心線Ｏに対して線対称に配置されている。これにより、混練物を偏流させることなく混練することができる。 (Second modification)
Further, as shown in FIG. 5, which is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 4 in the second modification, the three kneading blades 12 may be arranged so as to be inscribed in a triangle. Here, in the cross-sectional view in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the chamber 11, the chamber 11 has a shape line-symmetrical with respect to the center line O along the vertical direction. Further, the three kneading blades 12 are arranged line-symmetrically with respect to the center line O. As a result, the kneaded product can be kneaded without drifting.

（第３変形例）
また、第３変形例における図４のＢ−Ｂ断面図である図６に示すように、３つの流路１１ａには、径が異なる流路１１ａが含まれていてもよい。本変形例では、真ん中の流路１１ａの径が、他の流路１１ａの径よりも大きい。流路１１ａの径を異ならせることで、限られた設置スペースにおいて混練物の生産量を維持したり、増加させたりすることができる。 (Third modification example)
Further, as shown in FIG. 6, which is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 4 in the third modification, the three flow paths 11a may include flow paths 11a having different diameters. In this modification, the diameter of the middle flow path 11a is larger than the diameter of the other flow paths 11a. By making the diameter of the flow path 11a different, it is possible to maintain or increase the production amount of the kneaded product in a limited installation space.

（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係る混練装置１によると、チャンバ１１の内部に設けられた複数の混練翼１２のうち、少なくとも１つの混練翼１２は、材料を混練しながら上流に向かって押し出す逆送翼１２ｂであり、残りの混練翼１２は、材料を混練しながら下流に向かって押し出す順送翼１２ａである。逆送翼１２ｂによって、混練物を上流に逆送することで、混練機５での混練物の滞留時間が増加し、チャンバ１１間での混練物の移動が促進される。その結果、より多くの超臨界流体または亜臨界流体が、混練物に浸透する。これにより、超臨界流体または亜臨界流体の材料への浸透率を向上させることができる。さらに、超臨界流体または亜臨界流体が未浸透の材料が減少するので、混練物の品質を向上させることができる。また、逆送翼１２ｂの押出量は、順送翼１２ａの押出量よりも少ないので、混練物を滞りなく下流に搬送することができる。以上により、混練効率が向上するので、生産性を向上させることができる。 (effect)
As described above, according to the kneading device 1 according to the present embodiment, at least one of the plurality of kneading blades 12 provided inside the chamber 11 heads upstream while kneading the materials. The reverse feed blade 12b is pushed out, and the remaining kneading blade 12 is a forward feed blade 12a that pushes the material downstream while kneading the material. By back-feeding the kneaded material upstream by the reverse feed blade 12b, the residence time of the kneaded material in the kneading machine 5 is increased, and the movement of the kneaded material between the chambers 11 is promoted. As a result, more supercritical or subcritical fluids permeate the kneaded product. Thereby, the penetration rate of the supercritical fluid or the subcritical fluid into the material can be improved. In addition, the quality of the kneaded product can be improved because the material in which the supercritical fluid or the subcritical fluid has not penetrated is reduced. Further, since the extrusion amount of the reverse feed blade 12b is smaller than the extrusion amount of the forward feed blade 12a, the kneaded material can be conveyed downstream without delay. As a result, the kneading efficiency is improved, so that the productivity can be improved.

また、少なくとも１つの順送翼１２ａが静翼である場合、回転しない静翼には、回転のための動力が不要であるため、混練翼１２の動力を削減することができる。また、混練翼１２が動翼の場合、動翼を回転させる回転体とチャンバ１１との隙間をシールする必要があるが、静翼であれば回転体が不要であるため、チャンバ１１のシール性を向上させることができる。 Further, when at least one progressive blade 12a is a stationary blade, the power of the kneading blade 12 can be reduced because the non-rotating stationary blade does not require power for rotation. Further, when the kneading blade 12 is a moving blade, it is necessary to seal the gap between the rotating body that rotates the moving blade and the chamber 11, but if it is a stationary blade, the rotating body is unnecessary, so that the sealing property of the chamber 11 is good. Can be improved.

また、長手方向に直交する方向の断面視において、チャンバ１１は、鉛直方向に沿った中心線Ｏに対して線対称な形状にされている。これにより、混練物を偏流させることなく混練することができる。 Further, in the cross-sectional view in the direction orthogonal to the longitudinal direction, the chamber 11 has a shape line-symmetrical with respect to the center line O along the vertical direction. As a result, the kneaded product can be kneaded without drifting.

また、長手方向に直交する方向の断面視において、複数の混練翼１２を、中心線Ｏに対して線対称に配置する。これにより、混練物を偏流させることなく混練することができる。 Further, in the cross-sectional view in the direction orthogonal to the longitudinal direction, the plurality of kneading blades 12 are arranged line-symmetrically with respect to the center line O. As a result, the kneaded product can be kneaded without drifting.

また、複数の流路１１ａの径を互いに同じにすることで、混練物を偏流させることなく混練することができる。 Further, by making the diameters of the plurality of flow paths 11a the same, the kneaded material can be kneaded without drifting.

また、複数の流路１１ａに、径が異なる流路１１ａが含まれている場合には、次の効果を奏する。即ち、流路１１ａの径を異ならせることで、限られた設置スペースにおいて混練物の生産量を維持したり、増加させたりすることができる。 Further, when the plurality of flow paths 11a include flow paths 11a having different diameters, the following effects are obtained. That is, by making the diameter of the flow path 11a different, it is possible to maintain or increase the production amount of the kneaded product in the limited installation space.

［第２実施形態］
次に、第２実施形態の混練装置について、図面を参照しつつ説明する。なお、第１実施形態と共通する構成およびそれにより奏される効果については説明を省略し、主に、第１実施形態と異なる点について説明する。なお、第１実施形態と同じ部材については、第１実施形態と同じ符号を付している。 [Second Embodiment]
Next, the kneading device of the second embodiment will be described with reference to the drawings. The configuration common to the first embodiment and the effects produced by the configuration will be omitted, and the points different from those of the first embodiment will be mainly described. The same members as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals as those in the first embodiment.

（混練機の構成）
本実施形態の混練装置１０１における混練機１０５は、チャンバ１１の長手方向に直交する方向の断面図である図７に示すように、４つの混練翼１２を有している。チャンバ１１の長手方向に直交する方向の断面視において、チャンバ１１は、鉛直方向に沿った中心線Ｏに対して線対称な形状にされている。また、４つの混練翼１２は、中心線Ｏに対して線対称に配置されている。 (Composition of kneader)
The kneader 105 in the kneading device 101 of the present embodiment has four kneading blades 12 as shown in FIG. 7, which is a cross-sectional view of the chamber 11 in a direction orthogonal to the longitudinal direction. In a cross-sectional view in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the chamber 11, the chamber 11 has a shape that is axisymmetric with respect to the center line O along the vertical direction. Further, the four kneading blades 12 are arranged line-symmetrically with respect to the center line O.

本実施形態において、４つの混練翼１２のうち、右上の混練翼１２が逆送翼１２ｂであり、他の３つの混練翼１２は順送翼１２ａであるが、いずれの混練翼１２が逆送翼１２ｂであってもよい。 In the present embodiment, of the four kneading blades 12, the upper right kneading blade 12 is the reverse feed blade 12b, and the other three kneading blades 12 are the forward feed blades 12a, but any of the kneading blades 12 is the reverse feed blade 12. It may be a wing 12b.

本実施形態において、４つの混練翼１２に囲まれた領域であって、混練翼１２に干渉しない領域には、静翼１３が配置されている。４つの混練翼１２に囲まれた領域は、従来、混練性能が低下する領域である。この領域に静翼１３を配置することにより、従来は混練性能が低下する領域においても混練を行うことができる。静翼１３は、中心線Ｏに対して線対称に配置されている。 In the present embodiment, the stationary blade 13 is arranged in the region surrounded by the four kneading blades 12 and not interfering with the kneading blade 12. The region surrounded by the four kneading blades 12 is a region where the kneading performance is conventionally deteriorated. By arranging the stationary blade 13 in this region, kneading can be performed even in a region where the kneading performance is conventionally deteriorated. The stationary blades 13 are arranged line-symmetrically with respect to the center line O.

なお、４つの混練翼１２が、すべて静翼であってもよい。また、静翼１３が配置される領域は、３つ以上の混練翼１２に囲まれた領域であって、混練翼１２に干渉しない領域であってよい。 The four kneading blades 12 may be all stationary blades. Further, the region in which the stationary blade 13 is arranged may be a region surrounded by three or more kneading blades 12 and may be a region that does not interfere with the kneading blade 12.

ここで、本実施形態では、４つの混練翼１２には、回転数が異なる混練翼１２が含まれている。例えば、右上の逆送翼１２ｂの回転数が３０ｒｐｍ、右下の順送翼１２ａの回転数が１０ｒｐｍ、左上の順送翼１２ａの回転数が１０ｒｐｍ、左下の順送翼１２ａの回転数が３０ｒｐｍにされている。複数の混練翼１２の回転数を異ならせることで、押出によるせん断流れに加えて、混練物を引き伸ばす伸長流れを誘起させることができる。よって、添加物の分散等を促進させることができる。 Here, in the present embodiment, the four kneading blades 12 include kneading blades 12 having different rotation speeds. For example, the rotation speed of the reverse wing 12b on the upper right is 30 rpm, the rotation speed of the forward wing 12a on the lower right is 10 rpm, the rotation speed of the forward wing 12a on the upper left is 10 rpm, and the rotation speed of the forward wing 12a on the lower left is 30 rpm. Has been made. By making the rotation speeds of the plurality of kneading blades 12 different, it is possible to induce an extension flow that stretches the kneaded product in addition to the shear flow due to extrusion. Therefore, it is possible to promote the dispersion of additives and the like.

ここで、チャンバ１１の長手方向に直交する方向の断面図である図８に示すように、混練機１０５が５つの混練翼１２を有し、５つの混練翼１２が中心線Ｏに対して線対称に配置されていない場合を考える。例えば、１つの混練翼１２が右側に突出するように配置されている場合、混練物は、非対称である右側の流路１１ａ内に偏流する。これにより、中心線Ｏよりも右側を流通する混練物と、中心線Ｏよりも左側を流通する混練物とで、混練性能が大きく変わってしまう。したがって、複数の混練翼１２を中心線Ｏに対して線対称に配置する必要がある。 Here, as shown in FIG. 8 which is a cross-sectional view in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the chamber 11, the kneader 105 has five kneading blades 12, and the five kneading blades 12 are lined with respect to the center line O. Consider the case where they are not arranged symmetrically. For example, when one kneading blade 12 is arranged so as to project to the right, the kneaded material drifts into the asymmetric right flow path 11a. As a result, the kneading performance is significantly changed between the kneaded product that circulates on the right side of the center line O and the kneaded product that circulates on the left side of the center line O. Therefore, it is necessary to arrange the plurality of kneading blades 12 line-symmetrically with respect to the center line O.

（第４変形例）
なお、第４変形例におけるチャンバ１１の長手方向に直交する方向の断面図である図９に示すように、４つの流路１１ａには、径が異なる流路１１ａが含まれていてもよい。本変形例では、下側の２つの流路１１ａの径が、上側の２つの流路１１ａの径よりも大きくされている。流路１１ａの径を異ならせることで、限られた設置スペースにおいて混練物の生産量を維持したり、増加させたりすることができる。なお、チャンバ１１は、鉛直方向に沿った中心線Ｏに対して線対称な形状にされている。また、４つの混練翼１２は、中心線Ｏに対して線対称に配置されている。 (Fourth modification)
As shown in FIG. 9, which is a cross-sectional view of the chamber 11 in the direction orthogonal to the longitudinal direction in the fourth modification, the four flow paths 11a may include flow paths 11a having different diameters. In this modification, the diameters of the two lower flow paths 11a are made larger than the diameters of the upper two flow paths 11a. By making the diameter of the flow path 11a different, it is possible to maintain or increase the production amount of the kneaded product in a limited installation space. The chamber 11 has a shape that is line-symmetrical with respect to the center line O along the vertical direction. Further, the four kneading blades 12 are arranged line-symmetrically with respect to the center line O.

（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係る混練装置１０１によると、３つ以上の混練翼１２に囲まれた領域であって、混練翼１２に干渉しない領域に、静翼１３が配置されている。３つ以上の混練翼１２に囲まれた領域は、従来、混練性能が低下する領域である。この領域に静翼１３を配置することにより、従来は混練性能が低下する領域においても混練を行うことができる。 (effect)
As described above, according to the kneading device 101 according to the present embodiment, the stationary blade 13 is arranged in a region surrounded by three or more kneading blades 12 and not interfering with the kneading blade 12. There is. The region surrounded by the three or more kneading blades 12 is a region where the kneading performance is conventionally deteriorated. By arranging the stationary blade 13 in this region, kneading can be performed even in a region where the kneading performance is conventionally deteriorated.

また、複数の混練翼１２には、回転数が異なる混練翼１２が含まれている。複数の混練翼１２の回転数を異ならせることで、押出によるせん断流れに加えて、混練物を引き伸ばす伸長流れを誘起させることができる。よって、添加物の分散等を促進させることができる。 Further, the plurality of kneading blades 12 include kneading blades 12 having different rotation speeds. By making the rotation speeds of the plurality of kneading blades 12 different, it is possible to induce an extension flow that stretches the kneaded product in addition to the shear flow due to extrusion. Therefore, it is possible to promote the dispersion of additives and the like.

［第３実施形態］
次に、第３実施形態の混練装置について、図面を参照しつつ説明する。なお、第１実施形態と共通する構成およびそれにより奏される効果については説明を省略し、主に、第１実施形態と異なる点について説明する。なお、第１実施形態と同じ部材については、第１実施形態と同じ符号を付している。 [Third Embodiment]
Next, the kneading device of the third embodiment will be described with reference to the drawings. The configuration common to the first embodiment and the effects produced by the configuration will be omitted, and the points different from those of the first embodiment will be mainly described. The same members as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals as those in the first embodiment.

（混練機の構成）
本実施形態の混練装置２０１における混練機２０５は、チャンバ１１の長手方向に直交する方向の断面図である図１０に示すように、６つの混練翼１２を有している。即ち、図中上側および下側の各々において、混練翼１２が３つずつ左右方向に並んで配置されている。チャンバ１１は、鉛直方向に沿った中心線Ｏに対して線対称な形状にされている。また、６つの混練翼１２は、中心線Ｏに対して線対称に配置されている。 (Composition of kneader)
The kneader 205 in the kneading device 201 of the present embodiment has six kneading blades 12 as shown in FIG. 10, which is a cross-sectional view of the chamber 11 in a direction orthogonal to the longitudinal direction. That is, three kneading blades 12 are arranged side by side in the left-right direction on each of the upper side and the lower side in the drawing. The chamber 11 has a shape that is line-symmetrical with respect to the center line O along the vertical direction. Further, the six kneading blades 12 are arranged line-symmetrically with respect to the center line O.

本実施形態において、上側中央の混練翼１２と、下側中央の混練翼１２とが逆送翼１２ｂであり、他の４つの混練翼１２が順送翼１２ａであるが、６つの混練翼１２のいずれが逆送翼１２ｂであってもよい。 In the present embodiment, the kneading blade 12 in the upper center and the kneading blade 12 in the lower center are the reverse feed blades 12b, and the other four kneading blades 12 are the forward feed blades 12a, but the six kneading blades 12 Either of the reverse blades 12b may be used.

本実施形態では、４つの混練翼１２に囲まれた領域であって、混練翼１２に干渉しない領域に、冷却流体が流通する冷却路（冷却体）１４が設けられている。混練翼１２の数が多くなると、冷却面であるチャンバ１１に混練物が接する表面積が減少する。そのため、４つの混練翼１２に囲まれた領域において、混練物の冷却が不十分になり、混練物の品質が悪化する。そこで、この領域に冷却路１４を設けて、この領域を流通する混練物を冷却する。これにより、混練物を十分に冷却することができる。 In the present embodiment, the cooling passage (cooling body) 14 through which the cooling fluid flows is provided in the region surrounded by the four kneading blades 12 and not interfering with the kneading blade 12. As the number of kneading blades 12 increases, the surface area of the kneaded material in contact with the chamber 11 which is the cooling surface decreases. Therefore, in the region surrounded by the four kneading blades 12, the cooling of the kneaded product becomes insufficient, and the quality of the kneaded product deteriorates. Therefore, a cooling passage 14 is provided in this region to cool the kneaded product flowing through this region. Thereby, the kneaded product can be sufficiently cooled.

（第５変形例）
なお、第５変形例におけるチャンバ１１の長手方向に直交する方向の断面図である図１１に示すように、４つの混練翼１２に囲まれた領域であって、混練翼１２に干渉しない領域に、冷却路１４の代わりに、内部を冷却流体が流通する冷却翼（冷却体）１５が設けられていてもよい。冷却翼１５は静翼である。このような構成であれば、この領域を流通する混練物に対して、冷却と混練とを行うことができる。 (Fifth modification)
As shown in FIG. 11, which is a cross-sectional view of the chamber 11 in the direction orthogonal to the longitudinal direction in the fifth modification, the region is surrounded by the four kneading blades 12 and does not interfere with the kneading blade 12. Instead of the cooling passage 14, a cooling blade (cooling body) 15 through which a cooling fluid flows may be provided. The cooling blade 15 is a stationary blade. With such a configuration, the kneaded product circulating in this region can be cooled and kneaded.

なお、冷却路１４や冷却翼１５が設けられる領域は、３つ以上の混練翼１２に囲まれた領域であって、混練翼１２に干渉しない領域であってよい。 The region where the cooling passage 14 and the cooling blade 15 are provided may be a region surrounded by three or more kneading blades 12 and not interfering with the kneading blade 12.

（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係る混練装置２０１によると、３つ以上の混練翼１２に囲まれた領域であって、混練翼１２に干渉しない領域に、内部を冷却流体が流通する冷却路１４や冷却翼１５を設ける。混練翼１２の数が多くなると、冷却面であるチャンバ１１の壁面に混練物が接する面積が減少する。そのため、３つ以上の混練翼１２に囲まれた領域において、混練物の冷却が不十分になり、混練物の品質が悪化する。そこで、この領域に冷却路１４や冷却翼１５を設けて、この領域を流通する混練物を冷却する。これにより、混練物を十分に冷却することができる。 (effect)
As described above, according to the kneading device 201 according to the present embodiment, the cooling fluid flows inside the region surrounded by the three or more kneading blades 12 and not interfering with the kneading blade 12. A cooling passage 14 and a cooling blade 15 are provided. As the number of kneading blades 12 increases, the area in which the kneaded material comes into contact with the wall surface of the chamber 11, which is the cooling surface, decreases. Therefore, in the region surrounded by the three or more kneading blades 12, the kneaded product is not sufficiently cooled and the quality of the kneaded product is deteriorated. Therefore, a cooling passage 14 and a cooling blade 15 are provided in this region to cool the kneaded product flowing in this region. Thereby, the kneaded product can be sufficiently cooled.

以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, only specific examples are illustrated, and the present invention is not particularly limited, and the specific configuration and the like can be appropriately redesigned. In addition, the actions and effects described in the embodiments of the present invention merely list the most preferable actions and effects arising from the present invention, and the actions and effects according to the present invention are described in the embodiments of the present invention. It is not limited to what has been done.

１，１０１，２０１混練装置
２第１熱交換器
３ポンプ
４第２熱交換器
５，１０５，２０５混練機
６ＣＯ₂分離器
１１チャンバ
１１ａ流路
１２混練翼
１２ａ順送翼
１２ｂ逆送翼
１３静翼
１４冷却路（冷却体）
１５冷却翼（冷却体） 1,101,201 Kneading device 2 1st heat exchanger 3 Pump 4 2nd heat exchanger 5,105,205 Kneading machine 6 CO ₂ Separator 11 Chamber 11a Flow path 12 Kneading blade 12a Forward feed blade 12b Reverse feed blade 13 Static wing 14 Cooling path (cooling body)
15 Cooling blade (cooling body)

Claims

It has a kneader that transports materials downstream while kneading them in the presence of supercritical fluids or subcritical fluids.
The kneader is
A chamber through which the kneaded material circulates, and
With a plurality of kneading blades provided inside the chamber,
Have,
The at least one kneading blade is a reverse feed blade that pushes the material upstream while kneading the material.
The remaining kneading blade is a progressive blade that pushes the material downstream while kneading the material.
The extrusion amount of the reverse feed blade is smaller than the extrusion amount of the forward feed blade.
The forward blade and the reverse blade are formed on different axes .
A kneading device characterized in that a stationary blade is arranged in a region surrounded by three or more of the kneading blades and which does not interfere with the kneading blade.

The kneading device according to claim 1, wherein the chamber has a shape that is line-symmetrical with respect to a center line along the vertical direction in a cross-sectional view in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the chamber.

The kneading apparatus according to claim 2, wherein the plurality of the kneading blades are arranged line-symmetrically with respect to the center line in a cross-sectional view in a direction orthogonal to the longitudinal direction.

Claims 1 to 3 , wherein a cooling body through which a cooling fluid flows is provided in a region surrounded by three or more of the kneading blades and not interfering with the kneading blades. The kneading device according to any one item.

The kneading apparatus according to any one of claims 1 to 4 , wherein the kneading blades include the kneading blades having different rotation speeds.

A plurality of flow paths centering on the kneading blade are formed in the chamber.
The kneading apparatus according to any one of claims 1 to 5 , wherein the plurality of flow paths have the same diameter.

A plurality of flow paths centering on the kneading blade are formed in the chamber.
The kneading apparatus according to any one of claims 1 to 5 , wherein the plurality of flow paths include the flow paths having different diameters.