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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022156021
(43)【公開日】2022-10-14
(54)【発明の名称】複軸押出混練装置および複軸押出混練方法
(51)【国際特許分類】
B29B 7/82 20060101AFI20221006BHJP
B29B 7/48 20060101ALI20221006BHJP
B29C 48/82 20190101ALI20221006BHJP
B29C 48/40 20190101ALI20221006BHJP
【ＦＩ】
B29B7/82
B29B7/48
B29C48/82
B29C48/40
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021059511
(22)【出願日】2021-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】305037123
【氏名又は名称】ＫＢセーレン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000844
【氏名又は名称】特許業務法人 クレイア特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】斉藤 雅春
(72)【発明者】
【氏名】角谷 啓太
【テーマコード（参考）】
4F201
4F207
【Ｆターム（参考）】
4F201AK02
4F201BA01
4F201BC01
4F201BC02
4F201BC07
4F201BK13
4F201BK26
4F201BK33
4F201BK44
4F201BK65
4F201BN12
4F207AK02
4F207KA01
4F207KA17
4F207KK43
4F207KK48
4F207KL36
(57)【要約】
【課題】フィルタを交換するのみで、安定して５年、１０年レベルでの長期機械運転および安定した被混練物を形成することができる複軸押出混練装置および複軸押出混練方法を提供することである。
【解決手段】複軸押出混練装置は、被混練物を混練する複軸押出混練部と、複軸押出混練部のバレル温度をバレル冷却水循環装置および／または加熱装置により調整するバレル温度制御部と、を含み、複軸押出混練部は、複数のバレルブロック部により被混練物の上流側から下流側への経路が形成され、バレル温度制御部は、複数のバレルブロック部のうち１または複数に対して加熱および冷却を制御し、バレル冷却水循環装置は、複数のバレルブロック毎に形成された配管から、熱交換器、リザーブタンク、循環ポンプ、フィルタおよび電磁弁の第１経路と、循環ポンプ、水流調節弁およびリザーブタンクの第２経路と、を含むものである。
【選択図】図１
【解決手段】複軸押出混練装置は、被混練物を混練する複軸押出混練部と、複軸押出混練部のバレル温度をバレル冷却水循環装置および／または加熱装置により調整するバレル温度制御部と、を含み、複軸押出混練部は、複数のバレルブロック部により被混練物の上流側から下流側への経路が形成され、バレル温度制御部は、複数のバレルブロック部のうち１または複数に対して加熱および冷却を制御し、バレル冷却水循環装置は、複数のバレルブロック毎に形成された配管から、熱交換器、リザーブタンク、循環ポンプ、フィルタおよび電磁弁の第１経路と、循環ポンプ、水流調節弁およびリザーブタンクの第２経路と、を含むものである。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被混練物を混練する複軸押出混練部と、
前記複軸押出混練部のバレル温度をバレル冷却水循環装置および／または加熱装置により調整するバレル温度制御部と、を含み、
前記複軸押出混練部は、複数のバレルブロック部により前記被混練物の上流側から下流側への経路が形成され、
前記バレル温度制御部は、前記複数のバレルブロック部のうち１または複数に対して加熱および冷却を制御し、
前記バレル冷却水循環装置は、前記複数のバレルブロック毎に形成された配管から、熱交換器、リザーブタンク、循環ポンプ、フィルタおよび電磁弁の第１経路と、前記循環ポンプ、水流調節弁および前記リザーブタンクの第２経路と、を含む、複軸押出混練装置。
前記複軸押出混練部のバレル温度をバレル冷却水循環装置および／または加熱装置により調整するバレル温度制御部と、を含み、
前記複軸押出混練部は、複数のバレルブロック部により前記被混練物の上流側から下流側への経路が形成され、
前記バレル温度制御部は、前記複数のバレルブロック部のうち１または複数に対して加熱および冷却を制御し、
前記バレル冷却水循環装置は、前記複数のバレルブロック毎に形成された配管から、熱交換器、リザーブタンク、循環ポンプ、フィルタおよび電磁弁の第１経路と、前記循環ポンプ、水流調節弁および前記リザーブタンクの第２経路と、を含む、複軸押出混練装置。
【請求項2】
前記複軸押出混練部のスクリューは、１または複数のニーディング部を有するセグメント構成からなる、請求項１記載の複軸押出混練装置。
【請求項3】
前記ニーディング部におけるバレルブロックが、前記複数のバレルブロック部のうち一部に相当し、前記ニーディング部以外のバレルブロックが、前記複数のバレルブロックの他の部分に相当する、請求項２記載の複軸押出混練装置。
【請求項4】
前記バレル冷却水循環装置の前記フィルタは、５０μｍ以下の濾過精度である、請求項１から３のいずれか１項に記載の複軸押出混練装置。
【請求項5】
前記バレル冷却水循環装置において、初期または交換の場合に供給される冷却水は、５μＳ／ｃｍ以下の脱イオン水が用いられる、請求項１から４のいずれか１項に記載の複軸押出混練装置。
【請求項6】
前記第１経路には、圧力計が設けられ、
前記圧力計は、少なくとも第１圧力計および第２圧力計を含み、
前記第１圧力計は、前記フィルタの上流に設けられ、
前記第２圧力計は、前記フィルタの下流側に設けられた、請求項１から５のいずれか１項に記載の複軸押出混練装置。
前記圧力計は、少なくとも第１圧力計および第２圧力計を含み、
前記第１圧力計は、前記フィルタの上流に設けられ、
前記第２圧力計は、前記フィルタの下流側に設けられた、請求項１から５のいずれか１項に記載の複軸押出混練装置。
【請求項7】
複数のバレルブロック部により被混練物の上流側から下流側への経路を形成して、前記被混練物を混練する複軸押出混練工程と、
前記複軸押出混練工程におけるバレル温度をバレル冷却水循環工程または加熱工程により調整するバレル温度制御工程と、を含み、
前記バレル温度制御工程は、前記複数のバレルブロック部のうち１または複数に対して加熱および冷却を制御し、
前記バレル冷却水循環工程は、前記複数のバレルブロック部毎に形成された配管内に循環ポンプおよびフィルタ、電磁弁を介して供給し、熱交換器、リザーブタンクへと循環させる第１循環工程と、
前記循環ポンプからの冷却水を、水流調節弁を介して前記リザーブタンクへ循環させる第２循環工程と、を含む複軸押出混練方法。
前記複軸押出混練工程におけるバレル温度をバレル冷却水循環工程または加熱工程により調整するバレル温度制御工程と、を含み、
前記バレル温度制御工程は、前記複数のバレルブロック部のうち１または複数に対して加熱および冷却を制御し、
前記バレル冷却水循環工程は、前記複数のバレルブロック部毎に形成された配管内に循環ポンプおよびフィルタ、電磁弁を介して供給し、熱交換器、リザーブタンクへと循環させる第１循環工程と、
前記循環ポンプからの冷却水を、水流調節弁を介して前記リザーブタンクへ循環させる第２循環工程と、を含む複軸押出混練方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複軸押出混練装置および複軸押出混練方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、プラスチックのシートまたはフィルム等に対して、フィラーまたは顔料等を練り込む装置として少なくとも２本のスクリューを備えた複軸押出混練機が多く用いられている。
【0003】
複軸押出混練機は、少なくとも螺旋状の溝を持つ複数のスクリューと、バレルと言われるスクリューが収まるシリンダ部とスクリューとを回転させる機構を有する。そして、複軸押出混練機は、バレル部を加熱しプラスチックを可塑化して押出しを行ったり、樹脂にフィラーまたは顔料の複合化を行ったりする工程で広く用いられている。
【0004】
複軸押出混練機は、壁内部に冷却ジャケット（冷却水通路）を有するバレルと、このバレルのスクリュー収納部内に同方向もしくは異方向に回転可能な様に構成され、配設されたスクリューとを備え、スクリューを回転させることで樹脂などの材料を搬送しながら混合および／または混練し、押し出すようにしたものである。この複軸押出混練機の運転の際には、冷却水供給装置により、バレルの冷却ジャケットに冷却水を流すことにより、混練物温度を下げたり、バレル温度を下げたりするようにしている。
【0005】
複軸押出混練機の冷却水供給装置は、所定の一定量の冷却水を貯える冷却水タンク（リザーブタンクと称することもある）、冷却水タンクから冷却水を送給するための循環ポンプ、冷却水の温度を所定温度に下げるための熱交換器（クーラ）などを備え、冷却水タンクからの冷却水を、循環ポンプ、クーラなどを経てバレルの冷却ジャケットに供給し、該冷却ジャケットを経て冷却水タンクに戻すように循環させたりしている。
【0006】
特許文献１（特開平３－８１１２９号公報）には、一対のブロックヒータのどちらか一方の昇温が早くなり、一対のブロックヒータの間温度差かあっても安定した、冷却水の供給を可能とした冷却器付きヒータ装置について開示されている。
【0007】
特許文献１記載の冷却器付きヒータ装置は、押出機のバレルを所定の温度に制御する冷却器付きヒータ装置において、バレルを挟んでバレルを包囲するように固定された半円形の一対のヒータブロックと、ヒータブロック内に複数の逆Ｕ字形のパイプを並設した冷却器と、同じくヒータブロック内にあってＵ字形のシーズ線を並設したヒータと、冷却水供給装置からの配管を分岐し一対のヒータブロックの冷却器の両給水側との間に接続した固定絞り弁とによって構成したものである。
【0008】
特許文献２（特開２０１０－０３６５５７号公報）には、混練押出機のバレルの冷却ジャケットに供給される冷却水の溶存酸素量を低減させて、冷却ジャケット内周面の腐食を防止する混練押出機の冷却水供給方法について開示されている。
【0009】
特許文献２記載の混練押出機の冷却水供給方法は、冷却水タンクからの冷却水を混練押出機のバレルの冷却ジャケットに供給し、かつ、該冷却ジャケットを経て当該冷却水タンクに戻すように循環させ、その際、溶存酸素量が低減された冷却水を当該冷却ジャケットに供給する混練押出機の冷却水供給方法であって、 内部を大気と遮断する閉鎖容器として構成されている冷却水タンクに不活性ガスを供給すること、 前記冷却水タンク内の冷却水に前記不活性ガスを接触させ、該冷却水中の溶存酸素を該不活性ガスに移行させることにより、前記冷却水タンク内の冷却水中の溶存酸素量を低減すること、前記冷却水タンクに設けられ、絞り部が設けられたガス放出管路で、前記冷却水中から分離された酸素を含む不活性ガスを前記冷却水タンク内の水面上の空間からタンク外部に放出し、かつ、前記絞り部によってタンク外部から大気が侵入することを防ぐこと、を含むものである。
【0010】
特許文献３（特開平１０－３３７７６８号公報）には、プラスチック溶融シリンダにおいて、ジャケット等のクラックの発生をともなわず、設備コスト又は運用コストを低廉にする冷却系の実現を目指すプラスチック溶融シリンダの冷却方法について開示されている。
【0011】
特許文献３記載のプラスチック溶融シリンダの冷却方法は、プラスチック溶融シリンダの冷却媒体として霧状化した水又は油と空気との混合物をプラスチック溶融シリンダの媒体経路に流通し、該プラスチック溶融シリンダを冷却するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】特開平３－８１１２９号公報
【特許文献2】特開２０１０－０３６５５７号公報
【特許文献3】特開平１０－３３７７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
特許文献１記載の技術においては、Ｙ型ストレーナが記載されている。一般的なＹ型ストレーナは、ステンレスメッシュを用いて、０．１ｍｍ以上数ｍｍ以下のような大きな異物を取り除くものである。そのため、流路が閉塞した場合には、部材を交換する必要があった。
また、例え０．１ｍｍ程度の錆び粒子であっても電磁弁に挟まった場合、完全に弁を閉止することが出来ず、循環冷却水がバレルへ流れ込み、水の大きな潜熱による冷却効果によりバレルの温度が低下する問題がある。
この場合、バレル温度の低下を補う様にバレル温度制御が働き、バレルに付属しているヒータ装置が１００％の出力で加熱したとしても温度低下を抑えることは出来ないか、または非常に大きな温度変動を伴い、いずれにしても、実質的に樹脂加工が不安定な状態になる。
また、例え０．１ｍｍ程度の錆び粒子であっても電磁弁に挟まった場合、完全に弁を閉止することが出来ず、循環冷却水がバレルへ流れ込み、水の大きな潜熱による冷却効果によりバレルの温度が低下する問題がある。
この場合、バレル温度の低下を補う様にバレル温度制御が働き、バレルに付属しているヒータ装置が１００％の出力で加熱したとしても温度低下を抑えることは出来ないか、または非常に大きな温度変動を伴い、いずれにしても、実質的に樹脂加工が不安定な状態になる。
【0014】
また、特許文献２記載の技術は、通常の工業用水に不活性ガスをバブリングすることで溶存酸素を少なくした冷却水を用いるものである。バレルブロック中で気化しても酸化による錆びの発生を抑制できると記載しているが、通常の工業用水には鉄分を含む色々な金属塩等が溶け込んでおり、錆び発生に対しても効果としては不十分なものであり、結果として、実質的に樹脂加工が不安定な状態になる。
【0015】
さらに、特許文献３記載の技術は、冷却媒体として霧状にした水または油を使用すること、さらに水であれば純水またはイオン交換水が好ましいと主張している。しかしながら、水を霧状にした場合、容積当たりの潜熱は非常に小さいものとなり冷却効果が小さいという問題がある。さらに油を霧状にして用いた場合には潜熱が無い、もしくは潜熱が小さいものにしか期待できず、かつ場合によってはバレルの熱により油分が劣化し、タール状となり管路の閉塞を生じる問題が残る。
【0016】
本発明の目的は、上記のような問題点を解決し、フィルタを交換するのみで、安定して５年、１０年レベルでの長期機械運転および安定した被混練物を形成することができる複軸押出混練装置および複軸押出混練方法を提供することである。
本発明の他の目的は、錆びの発生を防止し、電磁弁の不動または固着を防止し、配管内における閉塞を抑止し、フィルタを交換するのみで、安定して５年、１０年レベルでの長期機械運転および安定した被混練物を形成することができる複軸押出混練装置および複軸押出混練方法を提供することである。
本発明の他の目的は、錆びの発生を防止し、電磁弁の不動または固着を防止し、配管内における閉塞を抑止し、フィルタを交換するのみで、安定して５年、１０年レベルでの長期機械運転および安定した被混練物を形成することができる複軸押出混練装置および複軸押出混練方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0017】
（１）
一局面に従う複軸押出混練装置は、被混練物を混練する複軸押出混練部と、複軸押出混練部のバレル温度をバレル冷却水循環装置および／または加熱装置により調整するバレル温度制御部と、を含み、複軸押出混練部は、複数のバレルブロック部により被混練物の上流側から下流側への経路が形成され、バレル温度制御部は、複数のバレルブロック部のうち１または複数に対して加熱および冷却を制御し、バレル冷却水循環装置は、複数のバレルブロック毎に形成された配管から、熱交換器、リザーブタンク、循環ポンプ、フィルタおよび電磁弁の第１経路と、循環ポンプ、水流調節弁およびリザーブタンクの第２経路と、を含むものである。
一局面に従う複軸押出混練装置は、被混練物を混練する複軸押出混練部と、複軸押出混練部のバレル温度をバレル冷却水循環装置および／または加熱装置により調整するバレル温度制御部と、を含み、複軸押出混練部は、複数のバレルブロック部により被混練物の上流側から下流側への経路が形成され、バレル温度制御部は、複数のバレルブロック部のうち１または複数に対して加熱および冷却を制御し、バレル冷却水循環装置は、複数のバレルブロック毎に形成された配管から、熱交換器、リザーブタンク、循環ポンプ、フィルタおよび電磁弁の第１経路と、循環ポンプ、水流調節弁およびリザーブタンクの第２経路と、を含むものである。
【0018】
この場合、複軸押出混練部におけるバレルブロックが、複数のバレルブロック部で形成されているため、被混練物の上流側から下流側まで、適切なバレル温度に調整することができる。また、電磁弁の弁体に付着する可能性のある異物をフィルタにより除去することができる。さらに、循環ポンプから吐出された循環水の一部を第２経路である水流調節弁を経由してリザーブタンクへバイパスさせることにより循環ポンプの負荷を下げることが可能となる。
また、循環ポンプの下流側にフィルタを配置することで、フィルタによる圧力損失の影響を低減することができる。その結果、複軸押出混練装置は、フィルタを交換するのみで、安定して５年、１０年レベルでの長期機械運転および安定した被混練物を形成することができる。
また、循環ポンプの下流側にフィルタを配置することで、フィルタによる圧力損失の影響を低減することができる。その結果、複軸押出混練装置は、フィルタを交換するのみで、安定して５年、１０年レベルでの長期機械運転および安定した被混練物を形成することができる。
【0019】
（２）
第２の発明にかかる複軸押出混練装置は、一局面に従う複軸押出混練装置において複軸押出混練部のスクリューは、１または複数のニーディング部を有するセグメント構成からなってもよい。
第２の発明にかかる複軸押出混練装置は、一局面に従う複軸押出混練装置において複軸押出混練部のスクリューは、１または複数のニーディング部を有するセグメント構成からなってもよい。
【0020】
この場合、複軸押出混練装置は、１または複数のニーディング部を有するので、１または複数のニーディング部近傍において、被混練物に強い剪断力が加わることにより発熱が生じやすい。しかしながら、本発明における複軸押出混練装置は、複数のバレルブロック部を有するので、個々に温度調整を行うことができるため、当該発熱する１または複数の二―ディング部に対応するバレルブロック部を冷却することができる。
【0021】
（３）
第３の発明にかかる複軸押出混練装置は、一局面および第２の発明にかかる複軸押出混練装置において、ニーディング部におけるバレルブロックが、複数のバレルブロック部のうち一部に相当し、ニーディング部以外のバレルブロックが、複数のバレルブロックの他の部分に相当してもよい。
第３の発明にかかる複軸押出混練装置は、一局面および第２の発明にかかる複軸押出混練装置において、ニーディング部におけるバレルブロックが、複数のバレルブロック部のうち一部に相当し、ニーディング部以外のバレルブロックが、複数のバレルブロックの他の部分に相当してもよい。
【0022】
この場合、ニーディング部近傍において、被混練物に強い剪断力が加わることにより発熱が生じやすい部分の複数のバレルブロック部の一部のみの温度調整を行ない、複数のバレルブロック部の他の部分について制御を行わないことができるので、温度制御を最低限に抑制することができる。
【0023】
（４）
第４の発明にかかる複軸押出混練装置は、一局面から第３の発明にかかる複軸押出混練装置において、バレル冷却水循環装置のフィルタは、５０μｍ以下の濾過精度であってもよい。
第４の発明にかかる複軸押出混練装置は、一局面から第３の発明にかかる複軸押出混練装置において、バレル冷却水循環装置のフィルタは、５０μｍ以下の濾過精度であってもよい。
【0024】
この場合、電磁弁の弁体に付着する異物をフィルタにより除去することができるため、複軸押出混練装置の連続運転を安定して行うことができる。
【0025】
（５）
第５の発明にかかる複軸押出混練装置は、一局面から第４の発明にかかる複軸押出混練装置において、バレル冷却水循環装置において、初期または交換の場合に供給される冷却水は、５μＳ／ｃｍ以下の脱イオン水が用いられてもよい。
第５の発明にかかる複軸押出混練装置は、一局面から第４の発明にかかる複軸押出混練装置において、バレル冷却水循環装置において、初期または交換の場合に供給される冷却水は、５μＳ／ｃｍ以下の脱イオン水が用いられてもよい。
【0026】
この場合、初期または交換の場合に供給される冷却水は、５μＳ／ｃｍ以下の脱イオン水が用いられるので、配管における析出を抑制することができる。また、特に、バレル冷却水循環装置において当初に投入される冷却水が、５μＳ／ｃｍ以下の脱イオン水であれば、連続運転において５μＳ／ｃｍ以上に徐々に変化したとしても、配管における析出を５年、１０年単位で抑制することができる。
【0027】
（６）
第６の発明にかかる複軸押出混練装置は、一局面から第５の発明にかかる複軸押出混練装置において、第１経路には、圧力計が設けられ、圧力計は、少なくとも第１圧力計および第２圧力計を含み、第１圧力計は、フィルタの上流に設けられ、第２圧力計は、フィルタの下流側に設けられてもよい。
第６の発明にかかる複軸押出混練装置は、一局面から第５の発明にかかる複軸押出混練装置において、第１経路には、圧力計が設けられ、圧力計は、少なくとも第１圧力計および第２圧力計を含み、第１圧力計は、フィルタの上流に設けられ、第２圧力計は、フィルタの下流側に設けられてもよい。
【0028】
この場合、第１圧力計および第２圧力計の圧力差によりフィルタの目詰まりを判定することができ、フィルタの交換時期を容易に認識することができる。
【0029】
（７）
さらに他の局面に係る複軸押出混練方法は、複数のバレルブロック部により被混練物の上流側から下流側への経路を形成して、被混練物を混練する複軸押出混練工程と、複軸押出混練工程におけるバレル温度をバレル冷却水循環工程または加熱工程により調整するバレル温度制御工程と、を含み、バレル温度制御工程は、複数のバレルブロック部のうち１または複数に対して加熱および冷却を制御し、バレル冷却水循環工程は、複数のバレルブロック部毎に形成された配管内に循環ポンプおよびフィルタ、電磁弁を介して供給し、熱交換器、リザーブタンクへと循環させる第１循環工程と、循環ポンプからの冷却水を、水流調節弁を介してリザーブタンクへ循環させる第２循環工程と、を含む。
さらに他の局面に係る複軸押出混練方法は、複数のバレルブロック部により被混練物の上流側から下流側への経路を形成して、被混練物を混練する複軸押出混練工程と、複軸押出混練工程におけるバレル温度をバレル冷却水循環工程または加熱工程により調整するバレル温度制御工程と、を含み、バレル温度制御工程は、複数のバレルブロック部のうち１または複数に対して加熱および冷却を制御し、バレル冷却水循環工程は、複数のバレルブロック部毎に形成された配管内に循環ポンプおよびフィルタ、電磁弁を介して供給し、熱交換器、リザーブタンクへと循環させる第１循環工程と、循環ポンプからの冷却水を、水流調節弁を介してリザーブタンクへ循環させる第２循環工程と、を含む。
【0030】
この場合、複軸押出混練部におけるバレルブロックが、複数のバレルブロック部で形成されているため、被混練物の上流側から下流側まで、適切なバレル温度に調整することができる。また、電磁弁の弁体に付着する可能性のある異物をフィルタにより除去することができる。さらに、水流調節弁を用いて、第１循環工程の流量に対し、第２循環工程でのバイパス量とのバランス調整を行うことで、循環ポンプの負荷を抑制することができる。
すなわち、水流調節弁を用いて、循環ポンプからの吐出水をリザーブタンクへバイパスさせることで、バレル冷却水循環工程での電磁弁が全閉の時間が長く続いた場合でも、循環ポンプの高負荷運転を防止することができる。また、循環ポンプの下流側にフィルタを配置することで、フィルタによる圧力損失の影響を低減することができる。その結果、複軸押出混練装置は、フィルタを交換するのみで、安定して５年、１０年レベルでの長期機械運転および安定した被混練物を形成することができる。
すなわち、水流調節弁を用いて、循環ポンプからの吐出水をリザーブタンクへバイパスさせることで、バレル冷却水循環工程での電磁弁が全閉の時間が長く続いた場合でも、循環ポンプの高負荷運転を防止することができる。また、循環ポンプの下流側にフィルタを配置することで、フィルタによる圧力損失の影響を低減することができる。その結果、複軸押出混練装置は、フィルタを交換するのみで、安定して５年、１０年レベルでの長期機械運転および安定した被混練物を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本実施の形態にかかる複軸押出混練装置の一例を示す模式図である。
【図2】複軸押出混練機の一例を示す模式図である。
【図3】本実施の形態にかかる複数のバレルブロック部と複軸押出混練装置におけるバレル温度制御機との関係の一例を示す模式図である。
【図4】温度制御部の制御フローの一例を示す図である。
【図5】本実施の形態にかかる複数のバレルブロック部と複軸押出混練装置におけるバレル温度制御機との関係の他の例を示す模式図である。
【図6】本実施の形態にかかる複軸押出混練装置の他の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付す。また、同符号の場合には、それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さないものとする。
【0033】
（実施形態）
図１は、本実施の形態にかかる複軸押出混練装置１００の一例を示す模式図であり、図２は、複軸押出混練機２００の一例を示す一部拡大模式図である。また、図３は、本実施の形態にかかる複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉと複軸押出混練装置１００におけるバレル温度制御機３００との関係の一例を示す模式図である。
また、図４は、温度制御部５００の制御フローの一例を示す図であり、図５は、本実施の形態にかかる複数のバレルブロック部と複軸押出混練装置１００におけるバレル温度制御機３００との関係の他の例を示す模式図であり、更に図６は、本実施の形態にかかる複軸押出混練装置１００の他の例を示す模式図である。
図１は、本実施の形態にかかる複軸押出混練装置１００の一例を示す模式図であり、図２は、複軸押出混練機２００の一例を示す一部拡大模式図である。また、図３は、本実施の形態にかかる複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉと複軸押出混練装置１００におけるバレル温度制御機３００との関係の一例を示す模式図である。
また、図４は、温度制御部５００の制御フローの一例を示す図であり、図５は、本実施の形態にかかる複数のバレルブロック部と複軸押出混練装置１００におけるバレル温度制御機３００との関係の他の例を示す模式図であり、更に図６は、本実施の形態にかかる複軸押出混練装置１００の他の例を示す模式図である。
【0034】
（複軸押出混練装置１００）
図１に示すように、複軸押出混練装置１００は、主に複軸押出混練機２００、バレル温度制御機３００を含む。
図１に示すように、複軸押出混練装置１００は、主に複軸押出混練機２００、バレル温度制御機３００を含む。
【0035】
（複軸押出混練機２００）
図１および図２に示すように、本実施の形態に係る複軸押出混練機２００は、駆動装置２１０、２本のスクリュー２２０、複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉ、当該複数のバレルブロック部毎に接続された配管Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉ、当該複数のバレルブロック部毎に接続されたバレル加熱装置Ｈ２３０ａ，～，Ｈ２３０ｉ、配管Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉ、電磁弁２４０ａ，～，２４０ｉ、ニードルバルブ２５０ａ，～，２５０ｉ、集水マニホールド２６０、および給水マニホールド２７０を含む。
図１および図２に示すように、本実施の形態に係る複軸押出混練機２００は、駆動装置２１０、２本のスクリュー２２０、複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉ、当該複数のバレルブロック部毎に接続された配管Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉ、当該複数のバレルブロック部毎に接続されたバレル加熱装置Ｈ２３０ａ，～，Ｈ２３０ｉ、配管Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉ、電磁弁２４０ａ，～，２４０ｉ、ニードルバルブ２５０ａ，～，２５０ｉ、集水マニホールド２６０、および給水マニホールド２７０を含む。
【0036】
なお、複軸押出混練機２００においては、２本のスクリュー２２０を具備した二軸押出混練機を図示した。なお、本発明に係る複軸押出混練機２００は、スクリュー２２０が２本であることに限定されず、３本、４本、６本、等任意の本数を並列配置または円周上に配置された多軸の押出混練機である。
【0037】
（スクリュー２２０）
図２に示すように、複軸押出混練機２００のスクリュー２２０には、ニーディング部２２１が設けられている。ニーディング部２２１は、被混練物の可塑化または複合化のための分散効率または分配効率を高めるために、スクリューの螺旋溝の一部に摺り合せ部分を設けたり、部分的に逆ねじ方向のらせん溝部分を設けたりするものである。
これらのニーディング部２２１またはニーディング部２２１近傍では、被混練物に強い剪断力が加わることにより発熱が生じて、被混練物の温度が上昇する。
また、スクリュー２２０は、並列に駆動装置２１０に接続されて、スクリュー２２０の軸周りに回転可能に設けられている。
なお、本実施の形態においては、２個のニーディング部２２１を設ける場合について説明を行ったが、これに限定されず、１個またはｎ個（ｎは整数）設けても良い。更に切欠け付き逆ねじ螺旋溝を有するセグメント（ミキシングセグメント）をニーディング部の下流側に配することで分配効率を更に高めても良く、切欠け部を樹脂が通過する際の剪断流ないしは伸長流の発生により、ニーディング部に引き続き発熱が生じる。
図２に示すように、複軸押出混練機２００のスクリュー２２０には、ニーディング部２２１が設けられている。ニーディング部２２１は、被混練物の可塑化または複合化のための分散効率または分配効率を高めるために、スクリューの螺旋溝の一部に摺り合せ部分を設けたり、部分的に逆ねじ方向のらせん溝部分を設けたりするものである。
これらのニーディング部２２１またはニーディング部２２１近傍では、被混練物に強い剪断力が加わることにより発熱が生じて、被混練物の温度が上昇する。
また、スクリュー２２０は、並列に駆動装置２１０に接続されて、スクリュー２２０の軸周りに回転可能に設けられている。
なお、本実施の形態においては、２個のニーディング部２２１を設ける場合について説明を行ったが、これに限定されず、１個またはｎ個（ｎは整数）設けても良い。更に切欠け付き逆ねじ螺旋溝を有するセグメント（ミキシングセグメント）をニーディング部の下流側に配することで分配効率を更に高めても良く、切欠け部を樹脂が通過する際の剪断流ないしは伸長流の発生により、ニーディング部に引き続き発熱が生じる。
【0038】
（複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉ）
次に、複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉは、複数のスクリュー２２０により混練される被混練物の上流側から下流側への経路を形成している。
また、図３に示すように、複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉのそれぞれの内部に、配管Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉが複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉの当該経路の周囲をそれぞれ周回するように設けられている。なお、図３においては、１周回するよう図示しているが、これに限定されず、２周回、３周回、他の任意の回数を周回させてもよい。また、スクリュー経路部を避けた位置でバレル内を直線的に貫通する形で、かつ複数の貫通経路を交差する状態に作製し、必要に応じてバレル外側から交差部までの部分をプラグ封止することで経路を作製しても良い。
次に、複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉは、複数のスクリュー２２０により混練される被混練物の上流側から下流側への経路を形成している。
また、図３に示すように、複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉのそれぞれの内部に、配管Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉが複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉの当該経路の周囲をそれぞれ周回するように設けられている。なお、図３においては、１周回するよう図示しているが、これに限定されず、２周回、３周回、他の任意の回数を周回させてもよい。また、スクリュー経路部を避けた位置でバレル内を直線的に貫通する形で、かつ複数の貫通経路を交差する状態に作製し、必要に応じてバレル外側から交差部までの部分をプラグ封止することで経路を作製しても良い。
【0039】
本実施の形態にかかる複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉは、一般的に１００℃から３５０℃程度の範囲内における温度設定を行っている。例えば６ナイロン樹脂の場合には一般的に２５０℃前後の設定を行い、ＰＥＴ樹脂では一般的に２８０℃前後の設定を行っている。そのため、プラスチック等の混練物の剪断発熱により、複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉの温度が設定温度以上になった場合、上記の配管Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉに通水されて制御される。当該制御については、後述する。
【0040】
通水された冷却水は、上述の様な複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉの熱により直ちに気化し、その大きな潜熱で複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉの温度を下げる働きをする。この場合、通水される冷却水に各種金属等がイオンとして溶け込んでいると、配管Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉの壁面に塩として析出が生じ、配管Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉの内壁面に堆積が生じる現象が生じたり、または冷却水に何らかの溶解物が含まれていると同様に析出してスケールとなり、配管Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉの閉塞が生じたりする。
【0041】
また、本実施の形態における複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉにおいて、スクリュー２２０が挿入される部分は、耐摩耗性および／または耐腐食性の高い特殊鋼材をスリーブとして挿入する、または表面を硬化処理されている。
しかし、複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉにおいて、スクリュー２２０が挿入されない部分は、一般的な鋼材が用いられていることが多く、配管Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉ部分の表面には冷却水または、それらが気化した蒸気により腐食が生じる。
そして、腐食することによる錆びが、徐々に生じる。錆びが発生し、冷却水中に錆びの粒子が混入し錆びの粒子が、電磁弁２４０ａ，～，２４０ｉの閉止面に挟まれた場合、微量の冷却水が複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉ側に流れ込み続けることにより、温度制御が効かなくなる現象が発生する。本実施の形態においては、当該現象を防止するために、後述するフィルタ３４０を設ける。
しかし、複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉにおいて、スクリュー２２０が挿入されない部分は、一般的な鋼材が用いられていることが多く、配管Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉ部分の表面には冷却水または、それらが気化した蒸気により腐食が生じる。
そして、腐食することによる錆びが、徐々に生じる。錆びが発生し、冷却水中に錆びの粒子が混入し錆びの粒子が、電磁弁２４０ａ，～，２４０ｉの閉止面に挟まれた場合、微量の冷却水が複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉ側に流れ込み続けることにより、温度制御が効かなくなる現象が発生する。本実施の形態においては、当該現象を防止するために、後述するフィルタ３４０を設ける。
【0042】
（バレル加熱装置Ｈ２３０ａ，～，Ｈ２３０ｉ）
また、図３に示すように、複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉの周壁には、それぞれバレル加熱装置Ｈ２３０ａ，～，Ｈ２３０ｉが設けられている。バレル加熱装置Ｈ２３０ａ，～，Ｈ２３０ｉは、バレル温度制御機３００からの制御信号に従ってＯＮ（加熱）－ＯＦＦ（非加熱）を行うものである。
また、図３に示すように、複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉの周壁には、それぞれバレル加熱装置Ｈ２３０ａ，～，Ｈ２３０ｉが設けられている。バレル加熱装置Ｈ２３０ａ，～，Ｈ２３０ｉは、バレル温度制御機３００からの制御信号に従ってＯＮ（加熱）－ＯＦＦ（非加熱）を行うものである。
【0043】
（給水マニホールド２７０）
続いて、図２に示すように、給水マニホールド２７０から複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉへの間の配管Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉには、ニードルバルブ２５０ａ，～，２５０ｉおよび電磁弁２４０ａ，～，２４０ｉがそれぞれ設けられる。
続いて、図２に示すように、給水マニホールド２７０から複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉへの間の配管Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉには、ニードルバルブ２５０ａ，～，２５０ｉおよび電磁弁２４０ａ，～，２４０ｉがそれぞれ設けられる。
【0044】
（ニードルバルブ２５０ａ，～，２５０ｉ）
なお、本実施の形態においては、図２に示すようにニードルバルブ２５０ａ，～，２５０ｉを用いることとしているが、これに限定されず、グローブバルブまたはバタフライバルブの様な中間開度で用いることの出来るバルブであれば、その他、任意のバルブまたは水流調節弁などを用いてもよい。本実施の形態においては、特にグローブバルブの中でも流量の微調整が行いやすいニードルバルブを用いた。なお、本実施の形態において、ニードルバルブ２５０ａを設けることとしているが、原料投入口に該当する混練の最上流部には、ニードルバルブ２５０ａを設けても、設けなくてもよい。
なお、本実施の形態においては、図２に示すようにニードルバルブ２５０ａ，～，２５０ｉを用いることとしているが、これに限定されず、グローブバルブまたはバタフライバルブの様な中間開度で用いることの出来るバルブであれば、その他、任意のバルブまたは水流調節弁などを用いてもよい。本実施の形態においては、特にグローブバルブの中でも流量の微調整が行いやすいニードルバルブを用いた。なお、本実施の形態において、ニードルバルブ２５０ａを設けることとしているが、原料投入口に該当する混練の最上流部には、ニードルバルブ２５０ａを設けても、設けなくてもよい。
【0045】
（電磁弁２４０ａ，～，２４０ｉ）
本実施の形態にかかる電磁弁２４０ａ，～，２４０ｉは、バレル温度制御機３００からの制御信号に従って、ＯＮ（全開）－ＯＦＦ（全閉）を行うものである。
なお、電磁弁２４０ａ，～，２４０ｉは、制御信号が無い状態で常時閉（ノーマルクローズ、通電開）タイプでも、常時開（ノーマルオープン、通電閉）タイプであってもよい。すなわち、制御信号でＯＮ（全開）もしくはＯＦＦ（全閉）を達成出来る構造であれば、どのような形式であっても何ら問題は無い。なお、本実施の形態において、電磁弁２４０ａを設けることとしているが、混練の最上流部には、電磁弁２４０ａを設けても、設けなくてもよい。すなわち、原料投入口となる混練の最上流部は、常に冷却水を循環させてもよい。
本実施の形態にかかる電磁弁２４０ａ，～，２４０ｉは、バレル温度制御機３００からの制御信号に従って、ＯＮ（全開）－ＯＦＦ（全閉）を行うものである。
なお、電磁弁２４０ａ，～，２４０ｉは、制御信号が無い状態で常時閉（ノーマルクローズ、通電開）タイプでも、常時開（ノーマルオープン、通電閉）タイプであってもよい。すなわち、制御信号でＯＮ（全開）もしくはＯＦＦ（全閉）を達成出来る構造であれば、どのような形式であっても何ら問題は無い。なお、本実施の形態において、電磁弁２４０ａを設けることとしているが、混練の最上流部には、電磁弁２４０ａを設けても、設けなくてもよい。すなわち、原料投入口となる混練の最上流部は、常に冷却水を循環させてもよい。
【0046】
【0047】
（バレル温度制御機３００）
次に、バレル温度制御機３００について説明を行う。図１、図２および図３に示すように、バレル温度制御機３００は、リザーブタンク３１０，循環ポンプ３２０、ストレーナ３３０、フィルタ３４０、熱交換器３５０、流量調整バルブ３６０、温度計測部３７０ａ，～，３７０ｉ、圧力計３８０、配管Ｐ３００および１または複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉに対する温度制御部５００を含む。
また、温度制御部５００は、図３に示すように、温度計測部３７０ａ，～，３７０ｉからの温度情報を受けて、電磁弁２４０ａ，～，２４０ｉ、ニードルバルブ２５０ａ，～，２５０ｉ、バレル加熱装置Ｈ２３０ａ，～，Ｈ２３０ｉの制御を行うものである。
本実施の形態においては、リザーブタンク３１０、循環ポンプ３２０、ストレーナ３３０、フィルタ３４０、配管Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉおよび熱交換器３５０の経路を第１経路（第１循環工程）と呼び、リザーブタンク３１０、循環ポンプ３２０、流量調整バルブ３６０、熱交換器３５０の経路を第２経路（第２循環工程）と呼ぶ。
次に、バレル温度制御機３００について説明を行う。図１、図２および図３に示すように、バレル温度制御機３００は、リザーブタンク３１０，循環ポンプ３２０、ストレーナ３３０、フィルタ３４０、熱交換器３５０、流量調整バルブ３６０、温度計測部３７０ａ，～，３７０ｉ、圧力計３８０、配管Ｐ３００および１または複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉに対する温度制御部５００を含む。
また、温度制御部５００は、図３に示すように、温度計測部３７０ａ，～，３７０ｉからの温度情報を受けて、電磁弁２４０ａ，～，２４０ｉ、ニードルバルブ２５０ａ，～，２５０ｉ、バレル加熱装置Ｈ２３０ａ，～，Ｈ２３０ｉの制御を行うものである。
本実施の形態においては、リザーブタンク３１０、循環ポンプ３２０、ストレーナ３３０、フィルタ３４０、配管Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉおよび熱交換器３５０の経路を第１経路（第１循環工程）と呼び、リザーブタンク３１０、循環ポンプ３２０、流量調整バルブ３６０、熱交換器３５０の経路を第２経路（第２循環工程）と呼ぶ。
【0048】
なお、本実施の形態においては、ニードルバルブ２５０ａ，～，２５０ｉ、バレル加熱装置Ｈ２３０ａ，～，Ｈ２３０ｉおよび配管Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉを複軸押出混練機２００側に含まれるよう説明を行ったが、バレル温度制御機３００側に含まれるように配設してもよい。
【0049】
なお、温度制御部５００の詳細の制御方法については、後述する。また、本実施の形態において、温度計測部３７０ａ，～，３７０ｉは、熱電対または測温抵抗体であることが好ましい。
【0050】
（リザーブタンク３１０、配管Ｐ３００および配管Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉの材料）
本実施の形態におけるリザーブタンク３１０、配管Ｐ３００および配管Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉの材料（素材）としては、錆などの腐食を考慮して、真鍮材料または／およびステンレス材料で作製されていることが望ましい。なお、本実施の形態においては、リザーブタンク材や直線配管部分、エルボーなどの接手はステンレス材料を用い、電磁弁からバレルの給水側接続口およびバレルの排水側接続口から集水マニホールド間は、銅管を曲げ加工して用いた。
また、本実施の形態においてリザーブタンク３１０の容量は、２０リットル以上５０リットル以下でもよく、３０リットル以上４０リットル以下でもよい。また、リザーブタンク３１０内の冷却水は、８０度以下であることが多く、４０度以上６０度以下の範囲内で維持されることが好ましい。
また、リザーブタンク３１０には、タンク内の圧力を逃がすための通気パイプを設置しても良く、さらに通気パイプには、別途フィルタを具備させ埃、またはごみ、さらには、小虫等の侵入を防いでも良い。
更にリザーブタンク３１０には、循環水の温度を表示する温度計が装置されていたり、液面計等をリザーブタンク３１０に設備したりすることで使い勝手が更に良くなる。
本実施の形態におけるリザーブタンク３１０、配管Ｐ３００および配管Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉの材料（素材）としては、錆などの腐食を考慮して、真鍮材料または／およびステンレス材料で作製されていることが望ましい。なお、本実施の形態においては、リザーブタンク材や直線配管部分、エルボーなどの接手はステンレス材料を用い、電磁弁からバレルの給水側接続口およびバレルの排水側接続口から集水マニホールド間は、銅管を曲げ加工して用いた。
また、本実施の形態においてリザーブタンク３１０の容量は、２０リットル以上５０リットル以下でもよく、３０リットル以上４０リットル以下でもよい。また、リザーブタンク３１０内の冷却水は、８０度以下であることが多く、４０度以上６０度以下の範囲内で維持されることが好ましい。
また、リザーブタンク３１０には、タンク内の圧力を逃がすための通気パイプを設置しても良く、さらに通気パイプには、別途フィルタを具備させ埃、またはごみ、さらには、小虫等の侵入を防いでも良い。
更にリザーブタンク３１０には、循環水の温度を表示する温度計が装置されていたり、液面計等をリザーブタンク３１０に設備したりすることで使い勝手が更に良くなる。
【0051】
（循環ポンプ３２０）
本実施の形態にかかる循環ポンプ３２０は、渦巻ポンプ（カスケードポンプ）を用いた。コストまたは／および長期信頼性等の観点から渦巻ポンプ（カスケードポンプ）を用いることが望ましい。
なお、循環ポンプ３２０は、水流を付与できるものであれば特に限定はされず用いることができ、具体的には、軸流ポンプ、ピストン（プランジャー）ポンプ、ギヤーポンプなどであってもよい。
本実施の形態にかかる循環ポンプ３２０は、渦巻ポンプ（カスケードポンプ）を用いた。コストまたは／および長期信頼性等の観点から渦巻ポンプ（カスケードポンプ）を用いることが望ましい。
なお、循環ポンプ３２０は、水流を付与できるものであれば特に限定はされず用いることができ、具体的には、軸流ポンプ、ピストン（プランジャー）ポンプ、ギヤーポンプなどであってもよい。
【0052】
（フィルタ３４０）
フィルタ３４０としては、ステンレス製または／および樹脂製のハウジング部と実際にフィルトレーションを行うフィルタカートリッジからなる。
本実施の形態にかかるフィルタカートリッジとしては、糸巻き（ワインド）フィルタまたはプリーツフィルタ、不織布フィルタ、スポンジフィルタなどを用いることができる。
本実施の形態にかかるフィルタ３４０は、フィルタカートリッジとして糸巻き（ワインド）フィルタ用いた。
本実施の形態においては、特許文献１のＹ型ストレーナのようなものではない。一般的にＹ型ストレーナは、内部にあるミリメートル単位のパンチングメタル、または、目開きが数ｍｍ以上のステンレスメッシュが一般的である。すなわち、大きな異物を取り除くためのものである。
フィルタ３４０としては、ステンレス製または／および樹脂製のハウジング部と実際にフィルトレーションを行うフィルタカートリッジからなる。
本実施の形態にかかるフィルタカートリッジとしては、糸巻き（ワインド）フィルタまたはプリーツフィルタ、不織布フィルタ、スポンジフィルタなどを用いることができる。
本実施の形態にかかるフィルタ３４０は、フィルタカートリッジとして糸巻き（ワインド）フィルタ用いた。
本実施の形態においては、特許文献１のＹ型ストレーナのようなものではない。一般的にＹ型ストレーナは、内部にあるミリメートル単位のパンチングメタル、または、目開きが数ｍｍ以上のステンレスメッシュが一般的である。すなわち、大きな異物を取り除くためのものである。
【0053】
一方、本実施の形態におけるフィルタカートリッジの濾過精度については、５０μｍ以下であることが必要であり、２０μｍ以下であることがより好ましい。これは、例え０．１ｍｍ程度の錆び粒の様な粒子であっても電磁弁２４０ａ，～，２４０ｉに挟まった場合、完全に止水弁または弁体を閉止することが出来ず、冷却水が複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉへ流れ込み、冷却水の大きな潜熱による冷却効果により複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉの温度が低下するという問題が生じる。
【0054】
複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉ温度の低下を補うために、温度制御部５００が動作し、その複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉに付属しているバレル加熱装置Ｈ２３０ａ，～，Ｈ２３０ｉが１００％の出力で加熱したとしても温度低下を抑えることは困難であるか、非常に大きな温度変動を伴い、実質的に樹脂加工が不安定な状態になるという問題が生じ得る。
このように、濾過精度が５０μｍを超える場合には、微粒子を捕えることが不十分であり、フィルタ３４０を通過してしまった微粒子が、電磁弁２４０ａ，～，２４０ｉの止水面または弁体に挟まって不具合を起こすことがある。濾過精度の下限に関しては、特に限定はされないが、濾過精度が小さ過ぎる場合には、目詰まりが早く生じてメンテナンス回数が増えたり、供給圧力を高く設定する必要が生じ循環ポンプ３２０への負荷が大きくなったりする。
このように、濾過精度が５０μｍを超える場合には、微粒子を捕えることが不十分であり、フィルタ３４０を通過してしまった微粒子が、電磁弁２４０ａ，～，２４０ｉの止水面または弁体に挟まって不具合を起こすことがある。濾過精度の下限に関しては、特に限定はされないが、濾過精度が小さ過ぎる場合には、目詰まりが早く生じてメンテナンス回数が増えたり、供給圧力を高く設定する必要が生じ循環ポンプ３２０への負荷が大きくなったりする。
【0055】
また、バレル温度制御機３００の経路内におけるフィルタ３４０の配置場所については特に限定されるものではないが、フィルタ３４０の素材の耐熱性および濾過圧力を保つことが可能な経路の位置として、循環ポンプ３２０の出口以降が好ましい。なお、循環ポンプ３２０の下流近くにフィルタ３４０を設けることで、フィルタ３４０による圧力損失を抑制することができる。
さらに、本実施の形態においては、濾過流量を大きくし効率的な濾過を行うことができる位置として、熱交換器３５０、リザーブタンク３１０、循環ポンプ３２０の出口からストレーナ３３０および圧力計３８０への第１経路の下流側であり、かつ第２経路における循環ポンプ３２０の負荷を無くすためにフィルタの圧力損失が加わらない部分が最適であるため、図１の位置に配置した。
さらに、本実施の形態においては、濾過流量を大きくし効率的な濾過を行うことができる位置として、熱交換器３５０、リザーブタンク３１０、循環ポンプ３２０の出口からストレーナ３３０および圧力計３８０への第１経路の下流側であり、かつ第２経路における循環ポンプ３２０の負荷を無くすためにフィルタの圧力損失が加わらない部分が最適であるため、図１の位置に配置した。
【0056】
（熱交換器３５０）
本実施の形態にかかる熱交換器３５０は、外界からの汚染を考慮して、プレート式またはシェルアンドチューブ式等の密閉式を用いた。
また、熱交換器３５０自体の冷却媒体としては、空気等の気体でも、水などの液体でも、利用することができる。特に、熱容量が大きい水を冷却水として好ましく用いてもよい。さらに、この冷却媒体は、飲料水または工業用水をワンウェイで使ってもよく、クーリングタワー等と組み合わせた循環冷却水を用いてもよい。
本実施の形態にかかる熱交換器３５０は、外界からの汚染を考慮して、プレート式またはシェルアンドチューブ式等の密閉式を用いた。
また、熱交換器３５０自体の冷却媒体としては、空気等の気体でも、水などの液体でも、利用することができる。特に、熱容量が大きい水を冷却水として好ましく用いてもよい。さらに、この冷却媒体は、飲料水または工業用水をワンウェイで使ってもよく、クーリングタワー等と組み合わせた循環冷却水を用いてもよい。
【0057】
（流量調整バルブ３６０）
本実施の形態においては、流量調整バルブ３６０を用いて、第１経路と第２経路とを流れる冷却水の循環量を調整している。電磁弁２４０の多くが閉じてバレルへの通水量全体が減じている状態では、第２経路を通るバイパス量を小さくすると循環ポンプからの吐出水量が減ると同時に圧力が高くなり、循環ポンプを駆動している電動モーターのトルクが高くなる。そのため、流量調整バルブ３６０を開にして、リザーブタンク３１０、循環ポンプ３２０、ストレーナ３３０、流量調整バルブ３６０および熱交換器３５０の第２経路において、冷却水を循環させることが肝要である。更に長時間に渡り電動モーターを高トルク状態で運転すると、最悪モーターが焼き付く原因となる。
なお、流量調整バルブ３６０は、細かい流量調整を行う必要性が高くないことを考慮して、安価なゲートバルブを用いた。なお、ゲートバルブに限定されず、グローブバルブ、ボールバルブなどの任意のバルブを用いてもよい。なお、本実施の形態においては、最初のバレル温度昇温時（基本的に電磁弁が全閉の状態）に、圧力計３８０の圧力が０．４ＭＰaを超えない様に流量調整バルブ３６０の調整を行った。
本実施の形態においては、流量調整バルブ３６０を用いて、第１経路と第２経路とを流れる冷却水の循環量を調整している。電磁弁２４０の多くが閉じてバレルへの通水量全体が減じている状態では、第２経路を通るバイパス量を小さくすると循環ポンプからの吐出水量が減ると同時に圧力が高くなり、循環ポンプを駆動している電動モーターのトルクが高くなる。そのため、流量調整バルブ３６０を開にして、リザーブタンク３１０、循環ポンプ３２０、ストレーナ３３０、流量調整バルブ３６０および熱交換器３５０の第２経路において、冷却水を循環させることが肝要である。更に長時間に渡り電動モーターを高トルク状態で運転すると、最悪モーターが焼き付く原因となる。
なお、流量調整バルブ３６０は、細かい流量調整を行う必要性が高くないことを考慮して、安価なゲートバルブを用いた。なお、ゲートバルブに限定されず、グローブバルブ、ボールバルブなどの任意のバルブを用いてもよい。なお、本実施の形態においては、最初のバレル温度昇温時（基本的に電磁弁が全閉の状態）に、圧力計３８０の圧力が０．４ＭＰaを超えない様に流量調整バルブ３６０の調整を行った。
【0058】
（バレル温度制御機３００における冷却水）
バレル温度制御機３００に最初に供給する水またはメンテナンスの交換の場合に供給する水については、異物微小粒子または塩類の溶解が無い脱イオン水である事が肝要である。具体的には、塩類が溶解していない目安として電気伝導度が５μＳ／ｃｍ以下である事が必要であり、より好ましくは２μＳ／ｃｍ以下である。
また、長期使用によりバレル冷却水循環装置を循環する水量が低下した際にも、同様に電気伝導度が５μＳ／ｃｍ以下、より好ましくは２μＳ／ｃｍ以下の脱イオン水を追加供給することも可能である。微小粒子除去に対しては、イオン交換する前の原水を２０μｍ以下のフィルタで濾過処理を行ったり、より好ましくはＲＯ（逆浸透）膜処理を行った原水を脱イオン処理したりして用いる。電気伝導度が５μＳ／ｃｍを超える水を用いるとバレル冷却時に塩の発生、さらには錆びの発生を誘発しやすくなるからである。
バレル温度制御機３００に最初に供給する水またはメンテナンスの交換の場合に供給する水については、異物微小粒子または塩類の溶解が無い脱イオン水である事が肝要である。具体的には、塩類が溶解していない目安として電気伝導度が５μＳ／ｃｍ以下である事が必要であり、より好ましくは２μＳ／ｃｍ以下である。
また、長期使用によりバレル冷却水循環装置を循環する水量が低下した際にも、同様に電気伝導度が５μＳ／ｃｍ以下、より好ましくは２μＳ／ｃｍ以下の脱イオン水を追加供給することも可能である。微小粒子除去に対しては、イオン交換する前の原水を２０μｍ以下のフィルタで濾過処理を行ったり、より好ましくはＲＯ（逆浸透）膜処理を行った原水を脱イオン処理したりして用いる。電気伝導度が５μＳ／ｃｍを超える水を用いるとバレル冷却時に塩の発生、さらには錆びの発生を誘発しやすくなるからである。
【0059】
（バレル温度制御機３００）
次いで、複軸押出混練装置１００におけるバレル温度制御機３００の動作について説明を行う。
まず図４に示すように、初期動作として、温度制御部５００は、循環ポンプ３２０をＯＮ（動作）させる（ステップＳ１）。その結果、リザーブタンク３１０に貯水された冷却水が、循環ポンプ３２０により、配管Ｐ３００、ストレーナ３３０、流量調整バルブ３６０、熱交換器３５０からなる第２経路を経由して循環される。
次いで、複軸押出混練装置１００におけるバレル温度制御機３００の動作について説明を行う。
まず図４に示すように、初期動作として、温度制御部５００は、循環ポンプ３２０をＯＮ（動作）させる（ステップＳ１）。その結果、リザーブタンク３１０に貯水された冷却水が、循環ポンプ３２０により、配管Ｐ３００、ストレーナ３３０、流量調整バルブ３６０、熱交換器３５０からなる第２経路を経由して循環される。
【0060】
次に、温度制御部５００は、複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉ毎に設けられた温度計測部３７０ａ，～，３７０ｉで測定された温度を取得（ステップＳ２）し、各複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉの温度と設定された目標温度とを比較し、温度制御部５００は、比較した偏差に応じて演算を行う（ステップＳ３）。
【0061】
温度制御部５００は、演算結果に応じて、設定温度よりも低い場合（ステップＳ３のＣＯＬＤ）には、該当する複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉに設けられたバレル加熱装置Ｈ２３０ａ，～，Ｈ２３０ｉのうち該当する部分をオン（ＯＮ：加熱）する（ステップＳ４）。
温度制御部５００は、ステップＳ４の処理の後、ステップＳ２に戻り処理を繰り返す。
温度制御部５００は、ステップＳ４の処理の後、ステップＳ２に戻り処理を繰り返す。
【0062】
また、温度制御部５００は、演算結果に応じて、設定温度と同じ場合（ステップＳ３のＮＯＮＥ）には、温度制御部５００は、ステップＳ２に戻り処理を繰り返す。
また、温度制御部５００は、演算結果に応じて、設定温度よりも高い場合（ステップＳ３のＨＯＴ）には、温度制御部５００は、該当する複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉに設けられた電磁弁２４０ａ，～，２４０ｉおよびニードルバルブ２５０ａ，～，２５０ｉのうち該当する部分をオン（ＯＮ：通過許可、開）する（ステップＳ５）。
その結果、第２経路を循環していた冷却水が第１経路側に流入される。
温度制御部５００は、ステップＳ５の処理を実施した後、ステップＳ２に戻り処理を繰り返す。
また、温度制御部５００は、演算結果に応じて、設定温度よりも高い場合（ステップＳ３のＨＯＴ）には、温度制御部５００は、該当する複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉに設けられた電磁弁２４０ａ，～，２４０ｉおよびニードルバルブ２５０ａ，～，２５０ｉのうち該当する部分をオン（ＯＮ：通過許可、開）する（ステップＳ５）。
その結果、第２経路を循環していた冷却水が第１経路側に流入される。
温度制御部５００は、ステップＳ５の処理を実施した後、ステップＳ２に戻り処理を繰り返す。
【0063】
その結果、冷却水が、給水マニホールド２７０からニードルバルブ２５０ａ，～，２５０ｉおよび電磁弁２４０ａ，～，２４０ｉの該当する部分を通過し、複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉの配管Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉを流れて、複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉの温度制御を行うことができる。
【0064】
また、本実施の形態にかかる温度制御部５００における制御としては、ＰＩＤ制御を用いた。なお、ＰＩＤ制御に限定されず、ＯＮ－ＯＦＦ制御等を用いても良い。また、本実施の形態においては、１の温度制御部５００が、複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉを制御することとしているが、これに限定されず、図５に示すように、複数の温度制御部５００ａ,～,５００iを設けて、１の温度制御部５００が複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉのうちいずれか１つと、１対１で設けられても良い。
【0065】
なお、電磁弁２４０ａ，～，２４０ｉが全て閉止された場合、循環させるべく冷却水の流量が極僅かとなり、循環ポンプ３２０に非常に大きな負荷がかかるという問題が生じるため、本実施の形態にかかる複軸押出混練装置１００においては、冷却水を直接リザーブタンク３１０に還流させる第２経路を設けている。
また、図１と異なる方法で、当該第２経路を、流量調整バルブ３６０の下流側から、熱交換器３５０を介さずに、直接リザーブタンク３１０へ戻す構成を採用してもよい。
また、図１と異なる方法で、当該第２経路を、流量調整バルブ３６０の下流側から、熱交換器３５０を介さずに、直接リザーブタンク３１０へ戻す構成を採用してもよい。
【0066】
（第１圧力計３８０ａおよび第２圧力計３８０ｂ）
図６に示すように、図１の圧力計３８０の代わりに、第１圧力計３８０ａおよび第２圧力計３８０ｂを設けても良い。
この場合、第１圧力計３８０ａおよび第２圧力計３８０ｂの圧力差が大きい場合には、フィルタ３４０の目詰まりが考えられるため、容易にメンテナンスを実施することができる。
図６に示すように、図１の圧力計３８０の代わりに、第１圧力計３８０ａおよび第２圧力計３８０ｂを設けても良い。
この場合、第１圧力計３８０ａおよび第２圧力計３８０ｂの圧力差が大きい場合には、フィルタ３４０の目詰まりが考えられるため、容易にメンテナンスを実施することができる。
【0067】
なお、本実施の形態にかかる複軸押出混練機２００の被混練物の一部は、ガラス繊維、色顔料、無機粉末であり、複軸押出混練機２００を用いて被混練物の他部である樹脂に練り込むものである。
【0068】
以上のように、本発明に係る複軸押出混練装置１００においては、複軸押出混練機２００が複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉで形成されているため、被混練物の上流側から下流側まで、適切なバレル温度に調整することができる。また、電磁弁２４０ａ，～，２４０ｉの弁体に付着する異物をフィルタ３４０により除去することができる。さらに、リザーブタンク３１０内の冷却水が少ない場合でも、流量調整バルブ３６０を用いて、第２経路に冷却水を循環させるので、通常稼働している循環ポンプ３２０の負荷を抑制することができる。その結果、複軸押出混練装置１００は、フィルタ３４０を交換するのみで、安定して５年、１０年レベルでの長期機械運転および安定した被混練物を形成することができる。
【0069】
本発明に係る複軸押出混練機２００が「複軸押出混練部」に相当し、温度制御部５００が「バレル温度制御部」に相当し、複数のバレルブロック部２３０ａ，～，２３０ｉが「複数のバレルブロック部」に相当し、循環ポンプ３２０が「循環ポンプ」に相当し、熱交換器３５０が「熱交換器」に相当し、リザーブタンク３１０が「リザーブタンク」に相当し、ストレーナ３３０が「ストレーナ」に相当し、流量調整バルブ３６０が「水流調節弁」に相当し、フィルタ３４０が「フィルタ」に相当し、圧力計３８０が「圧力計」に相当し、電磁弁２４０ａ，～，２４０ｉが「電磁弁」に相当し、配管Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉが「複数のバレルブロック毎に形成された配管」に相当し、複軸押出混練装置１００が「複軸押出混練装置」に相当し、スクリュー２２０が「スクリュー」に相当し、ニーディング部２２１が「ニーディング部」に相当し、冷却水が「冷却水」に相当する。
【0070】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。
【符号の説明】
【0071】
１００ 複軸押出混練装置
２００ 複軸押出混練機
２２０ スクリュー
２３０ａ，～，２３０ｉ 複数のバレルブロック部
２２１ ニーディング部
２４０ａ，～，２４０ｉ 電磁弁
３１０ リザーブタンク
３２０ 循環ポンプ
３３０ ストレーナ
３４０ フィルタ
３５０ 熱交換器
３６０ 流量調整バルブ
３８０ 圧力計
３８０ａ 第１圧力計
３８０ｂ 第２圧力計
５００ 温度制御部
Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉ 配管
２００ 複軸押出混練機
２２０ スクリュー
２３０ａ，～，２３０ｉ 複数のバレルブロック部
２２１ ニーディング部
２４０ａ，～，２４０ｉ 電磁弁
３１０ リザーブタンク
３２０ 循環ポンプ
３３０ ストレーナ
３４０ フィルタ
３５０ 熱交換器
３６０ 流量調整バルブ
３８０ 圧力計
３８０ａ 第１圧力計
３８０ｂ 第２圧力計
５００ 温度制御部
Ｐ２３０ａ，～，Ｐ２３０ｉ 配管
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
