特許 7160743 混練装置、および、これにおける添加剤供給方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-17

(45)【発行日】2022-10-25

(54)【発明の名称】混練装置、および、これにおける添加剤供給方法

(51)【国際特許分類】

   B29B 7/94 20060101AFI20221018BHJP

   B29B 7/02 20060101ALI20221018BHJP

   B29B 7/30 20060101ALI20221018BHJP

   B29B 7/72 20060101ALI20221018BHJP

【ＦＩ】

B29B7/94

B29B7/02

B29B7/30

B29B7/72

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019069701

(22)【出願日】2019-04-01

(65)【公開番号】P2020168755

(43)【公開日】2020-10-15

【審査請求日】2021-10-26

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】弁理士法人ＡＴＥＮ

(72)【発明者】

【氏名】東 孝祐

(72)【発明者】

【氏名】福谷 和久

(72)【発明者】

【氏名】木原 伸一

(72)【発明者】

【氏名】滝嶌 繁樹

【審査官】▲高▼橋 理絵

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－０９０２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１５９１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３２２２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１７３８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１３－００３７８９４（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｂ ７／００－ ７／９４

Ｂ２９Ｃ ４８／００－４８／９６

Ｃ０８Ｊ ３／００－ ３／２８

Ｂ０１Ｊ ３／００－ ３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超臨界流体または亜臨界流体の存在下において、原材料と添加剤と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混練翼と、
前記チャンバ内の圧力を検出する圧力計と、
前記チャンバ内の温度を検出する温度計と、
前記チャンバ内に前記添加剤を供給する供給口と、
前記供給口から前記チャンバ内に供給される前記添加剤の量を制御する制御装置と、
を有し、
前記制御装置は、前記圧力計の検出値と、前記温度計の検出値とから算出される飽和溶解量から求まる量の前記添加剤を、前記供給口から前記チャンバ内に供給し、
前記チャンバが、その長手方向に１以上の領域に区分されており、
前記１以上の領域の各々に、前記圧力計、前記温度計、および、前記供給口が設けられており、
前記制御装置は、前記１以上の領域の各々において、前記圧力計の検出値と、前記温度計の検出値とから算出される飽和溶解量から求まる量の前記添加剤を、前記供給口から前記チャンバ内に供給し、
前記１以上の領域の各々において、入口側と出口側とにそれぞれ、前記圧力計と前記温度計とが設けられており、
前記制御装置は、前記１以上の領域の各々において、前記入口側の前記圧力計の検出値と、前記入口側の前記温度計の検出値とから算出される前記入口側の飽和溶解量と、前記出口側の前記圧力計の検出値と、前記出口側の前記温度計の検出値とから算出される前記出口側の飽和溶解量と、から求まる量の前記添加剤を、前記供給口から前記チャンバ内に供給することを特徴とする混練装置。

【請求項2】

前記混練機の下流側に設けられ、前記添加剤を回収する回収器をさらに有し、
前記回収器で回収された前記添加剤が、前記チャンバ内に供給されることを特徴とする請求項１に記載の混練装置。

【請求項3】

超臨界流体または亜臨界流体の存在下において、原材料と添加剤とを混練翼で混練しながら下流に搬送する混練機を有する混練装置における添加剤供給方法であって、
前記混練機の、混練物が内部を流通するチャンバ内の圧力を検出する圧力計の検出値と、前記チャンバ内の温度を検出する温度計の検出値とから算出される飽和溶解量から求まる量の前記添加剤を、供給口から前記チャンバ内に供給し、
前記チャンバを、その長手方向に１以上の領域に区分し、
前記１以上の領域の各々に、前記圧力計、前記温度計、および、前記供給口を設け、
前記１以上の領域の各々において、前記圧力計の検出値と、前記温度計の検出値とから算出される飽和溶解量から求まる量の前記添加剤を、前記供給口から前記チャンバ内に供給し、
前記１以上の領域の各々において、入口側と出口側とにそれぞれ、前記圧力計と前記温度計とを設け、
前記１以上の領域の各々において、前記入口側の前記圧力計の検出値と、前記入口側の前記温度計の検出値とから算出される前記入口側の飽和溶解量と、前記出口側の前記圧力計の検出値と、前記出口側の前記温度計の検出値とから算出される前記出口側の飽和溶解量と、から求まる量の前記添加剤を、前記供給口から前記チャンバ内に供給することを特徴とする添加剤供給方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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、原材料と添加剤との混練を行う混練装置、および、これにおける添加剤供給方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５２５９２０３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、超臨界流体等は、溶解性が高い流体であるため、従来は微量で投入していたオイル等の添加剤が、超臨界流体等へ抽出されてしまう。その結果、原材料に添加剤を十分に混練させることができず、目標とする物性が混練物に発現しないという問題がある。

【0005】

そこで、添加剤の量を増やすことが考えられるが、添加剤の量が多すぎると、混練物の物性が悪化する場合がある。また、コストの観点から、使用する添加物の量は少ない方が望ましい。

【0006】

本発明の目的は、超臨界流体または亜臨界流体を用いた混練において、使用する添加物の量を抑えながら、目標とする物性を混練物に発現させることが可能な混練装置、および、これにおける添加剤供給方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の混練装置は、超臨界流体または亜臨界流体の存在下において、原材料と添加剤と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混練翼と、前記チャンバ内の圧力を検出する圧力計と、前記チャンバ内の温度を検出する温度計と、前記チャンバ内に前記添加剤を供給する供給口と、前記供給口から前記チャンバ内に供給される前記添加剤の量を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記圧力計の検出値と、前記温度計の検出値とから算出される飽和溶解量から求まる量の前記添加剤を、前記供給口から前記チャンバ内に供給し、前記チャンバが、その長手方向に１以上の領域に区分されており、前記１以上の領域の各々に、前記圧力計、前記温度計、および、前記供給口が設けられており、前記制御装置は、前記１以上の領域の各々において、前記圧力計の検出値と、前記温度計の検出値とから算出される飽和溶解量から求まる量の前記添加剤を、前記供給口から前記チャンバ内に供給し、前記１以上の領域の各々において、入口側と出口側とにそれぞれ、前記圧力計と前記温度計とが設けられており、前記制御装置は、前記１以上の領域の各々において、前記入口側の前記圧力計の検出値と、前記入口側の前記温度計の検出値とから算出される前記入口側の飽和溶解量と、前記出口側の前記圧力計の検出値と、前記出口側の前記温度計の検出値とから算出される前記出口側の飽和溶解量と、から求まる量の前記添加剤を、前記供給口から前記チャンバ内に供給することを特徴とする。

【0008】

また、本発明の添加剤供給方法は、超臨界流体または亜臨界流体の存在下において、原材料と添加剤とを混練翼で混練しながら下流に搬送する混練機を有する混練装置における添加剤供給方法であって、前記混練機の、混練物が内部を流通するチャンバ内の圧力を検出する圧力計の検出値と、前記チャンバ内の温度を検出する温度計の検出値とから算出される飽和溶解量から求まる量の前記添加剤を、供給口から前記チャンバ内に供給し、前記チャンバを、その長手方向に１以上の領域に区分し、前記１以上の領域の各々に、前記圧力計、前記温度計、および、前記供給口を設け、前記１以上の領域の各々において、前記圧力計の検出値と、前記温度計の検出値とから算出される飽和溶解量から求まる量の前記添加剤を、前記供給口から前記チャンバ内に供給し、前記１以上の領域の各々において、入口側と出口側とにそれぞれ、前記圧力計と前記温度計とを設け、前記１以上の領域の各々において、前記入口側の前記圧力計の検出値と、前記入口側の前記温度計の検出値とから算出される前記入口側の飽和溶解量と、前記出口側の前記圧力計の検出値と、前記出口側の前記温度計の検出値とから算出される前記出口側の飽和溶解量と、から求まる量の前記添加剤を、前記供給口から前記チャンバ内に供給することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によると、圧力計の検出値と、温度計の検出値とから算出される飽和溶解量から求まる量の添加剤が、供給口からチャンバ内に供給される。添加剤は、飽和溶解量以上の量を添加することで、添加剤として機能する。しかし、添加剤の量が多すぎると、混練物の物性が悪化する場合がある。また、コストの観点から、使用する添加物の量は少ない方が望ましい。そこで、飽和溶解量から求まる量の添加剤を添加する。これにより、超臨界流体または亜臨界流体を用いた混練において、使用する添加物の量を抑えながら、目標とする物性を混練物に発現させることができる。なお、飽和溶解量とは、ある温度、圧力の条件下で超臨界流体等に溶解し得る添加剤の量である。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】二酸化炭素の状態線図である。

【図2】混練装置の概略図である。

【図3】混練機の断面図である。

【図4】従来の混練過程の概要を示す図である。

【図5】超臨界流体等を用いた混練過程の概要を示す図である。

【図6】オイル量とペイン効果との関係を示す図である。

【図7】オイル量とフィラーの状態との関係を示す図である。

【図8】オイルの種類（炭素数ｎ）とＣＯ₂中のオイルの質量分率（オイルの飽和溶解量）との関係を示す図である。

【図9】異なる温度・圧力条件下でのオイル量とペイン効果との関係を示す図である。

【図10】添加剤供給方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。

【0012】

（混練装置の構成）
本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、原材料と添加剤との混練を行うものである。本実施形態において、原材料はゴムであり、添加剤はオイルであるが、これに限定されず、例えば、添加剤はシリカであってもよい。混練装置は、連続式またはバッチ式にて混練を行う。

【0013】

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。

【0014】

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。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。

【0015】

二酸化炭素の状態線図である図１に示すように、二酸化炭素は、比較的低温（３１℃）で低圧（７．４ＭＰａ）のときに、超臨界状態となる流体である。ここで、超臨界状態とは、ある物質が液体と気体の双方の特性をもつ状態のことを言う。超臨界状態では、液体のように溶質を融解させる力と、気体のように溶質を拡散させる力とをそれぞれ得ることができるため、この特性を混練に用いている。

【0016】

混練装置１の概略図である図２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、回収器７と、を有している。

【0017】

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。

【0018】

原材料および添加剤は、第２熱交換器４と混練機５との間の投入部８において、超臨界ＣＯ₂に溶解された後に、混練機５に投入される。また、添加剤は、後述する供給口から後述するチャンバ内に供給される。混練機５は、超臨界ＣＯ₂の存在下において、原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。

【0019】

回収器７は、混練機５の下流側に設けられ、添加剤を回収する。回収器７で回収された添加剤は、混練機５に再投入される。

【0020】

（混練機の構成）
混練機５の断面図である図３に示すように、混練機５は、チャンバ１１と、混練翼１２と、ヒータ１３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の内部に設けられている。本実施形態において、混練翼１２の数は１つであるが、２つ以上であってもよい。また、本実施形態において、混練翼１２は、図示しない駆動装置により回転される動翼であるが、回転しない静翼であってもよい。ヒータ１３は、チャンバ１１内を加熱する。

【0021】

また、混練機５は、圧力計Ｐ１～Ｐ６と、温度計Ｔ１～Ｔ６と、を有している。圧力計Ｐ１～Ｐ６は、チャンバ１１内の圧力を検出する。温度計Ｔ１～Ｔ６は、チャンバ１１内の温度を検出する。

【0022】

また、混練機５は、供給口Ｓ１～Ｓ５と、コントローラ（制御装置）１４と、を有している。供給口Ｓ１～Ｓ５は、チャンバ１１内に添加剤を供給する。ここで、最も上流側の供給口Ｓ１は、混練機５よりも上流の投入部８（図２参照）に設けられている。他の供給口Ｓ２～Ｓ５は、チャンバ１１の側面に設けられている。コントローラ１４は、供給口Ｓ１～Ｓ５からチャンバ１１内に供給される添加剤の量を制御する。

【0023】

回収器７（図２参照）で回収された添加剤は、チャンバ１１の側面や投入部８に設けられた投入口からチャンバ１１内に再投入（供給）される。回収した添加剤と未使用状態の添加剤とが混ざらないように、上述の供給口Ｓ１～Ｓ５と投入口とは別物であることが好ましいが、両者は同じであってもよい。このように、添加剤を再利用することで、コストを抑えることができる。

【0024】

本実施形態では、チャンバ１１が、その長手方向に５つの領域１～５に区分されている。そして、各領域１～５に、圧力計Ｐ１～Ｐ６、温度計Ｔ１～Ｔ６、および、供給口Ｓ１～Ｓ５が設けられている。

【0025】

具体的には、領域１には、供給口Ｓ１が設けられているとともに、その入口には、圧力計Ｐ１と温度計Ｔ１とが設けられ、その出口には、圧力計Ｐ２と温度計Ｔ２とが設けられている。領域２には、供給口Ｓ２が設けられているとともに、その入口には、圧力計Ｐ２と温度計Ｔ２とが設けられ、その出口には、圧力計Ｐ３と温度計Ｔ３とが設けられている。このように、圧力計Ｐ２は、領域１の出口の圧力計と、領域２の入口の圧力計とを兼ねている。温度計Ｔ２についても同様である。また、他の領域３～５についても同様である。

【0026】

チャンバ１１内は、ヒータ１３により徐々に加熱される。よって、下流側の領域になるほど、チャンバ１１内の温度は高くなる。即ち、領域１内の温度が最も低く、領域５内の温度が最も高くなる。

【0027】

ここで、超臨界流体等を用いない、従来の混練過程の概要を、図４を用いて説明する。ゴム等のポリマーにオイル等の添加剤、および、カーボンブラック等のフィラーを投入し、混練を開始する（Ａ）。混練によるせん断とその発熱による温度上昇で、ポリマーの分子鎖がほぐれ、フィラーの分散および分配が進行する。添加剤は、ポリマー表面の濡れ性を向上させることで、フィラーとポリマーとの親和性を高める（Ｂ）。混練が進むと、フィラーの分散および分配は改善するが、温度上昇や強いせん断により、ポリマーの分子鎖の一部が切れ始め、物性が悪化する（Ｃ）。

【0028】

このように、従来の混練方法では、材料にせん断を加えることで、せん断発熱を起こし、材料を溶融させることで、混練を行っている。せん断発熱が生じるため、材料の劣化やエネルギー効率が悪いといったことが課題となっていた。

【0029】

次に、超臨界流体等を用いた混練過程の概要を、図５を用いて説明する。ゴム等のポリマーにオイル等の添加剤、および、カーボンブラック等のフィラーを投入し、混練を開始する（Ａ）。超臨界流体等の高分散性と高溶解性とにより、フィラーの分散とポリマー分子鎖のほぐれは急激に進むが、添加剤が超臨界流体等へ抽出されることで、ポリマーの表面が乾く（Ｂ）。混練が進み、フィラーの分散・分配およびポリマー分子鎖のほぐれはさらに進展する。このとき、せん断がかからないため、ポリマー分子鎖は切れにくい。しかし、ポリマーの表面が乾いているため、物性が発現しにくい（Ｃ）。

【0030】

このように、超臨界流体等を用いた混練方法では、超臨界流体等に材料を溶解させることで、混練を進めるため、材料の劣化やエネルギー効率の悪化といった課題は解決できる。しかし、超臨界流体等は溶解性の高い流体であるため、従来は微量で投入していたオイル等の添加剤が超臨界流体等へ抽出されることで、材料に添加剤を十分に混練させることができず、目標とする物性が発現しない。

【0031】

オイル量とペイン効果との関係を図６に示す。ペイン効果は、未加硫ゴム（架橋させていないゴム）のフィラー分散評価に用いられる手法で、値が小さい程、フィラー分散が進んでいるという評価になる。図６に示すように、超臨界流体等を用いた混練では、オイル量が微量である状態１からオイル量を増加させていくと、ペイン効果が悪化した状態２となり、次に、ペイン効果が最適値である状態３となり、次に、ペイン効果が悪化した状態４となり、次に、ペイン効果が一定値に落ち着いた状態５となる。

【0032】

オイル量とフィラーの状態との関係を図７に示す。状態１では、フィラーの分散は進むが、超臨界流体等により添加剤であるオイルが抽出されてしまうため、ポリマーとフィラーのみが存在している状態となる。このとき、ポリマーの表面が乾いているため、ポリマーとフィラーとの親和性は悪く、物性（ペイン効果）は悪くなる。状態２では、状態１に比べ、オイル量が増加することにより、超臨界流体等の中にオイルが存在しているが、フィラーはオイルへのなじみが良いため、微量に存在するオイルへ浸透し、凝集してしまう。そのため、分散性が悪化し、且つ、ポリマーの濡れ性も変化しないため、物性は状態１よりも悪化する。

【0033】

状態３では、状態２よりもオイル量が増加するため、オイルへ浸透したフィラーの凝集が安定し、供給したオイルがポリマー表面の濡れ性改善に機能し始める。そのため、ポリマーとフィラーとの親和性が改善し、物性（ペイン効果）も併せて改善する。状態４では、状態３よりも更にオイル量が増加し、供給されたオイルによりポリマー表面の濡れ性が確保される。すると、余剰のオイルにフィラーが浸透し、フィラーの凝集が進む。これにより、ポリマーへ供給されるフィラーの量が減少するため、物性（ペイン効果）は悪化する。状態５では、状態４よりも更にオイル量が増加することにより、チャンバ１１内はオイルで満ちた状態となる。これにより、オイルに浸透して凝集したフィラーもポリマー表面に供給されるため、物性（ペイン効果）は改善する傾向となる。

【0034】

実機運転を鑑みると、コストの観点から、使用するオイル量は少ない方が望ましい。よって、理想とする運転条件は状態３となる。

【0035】

そこで、本実施形態では、コントローラ１４は、圧力計Ｐ１～Ｐ６の検出値と、温度計Ｔ１～Ｔ６の検出値とから算出される飽和溶解量から求まる量の添加剤を、供給口Ｓ１～Ｓ５からチャンバ１１内に供給する。具体的には、コントローラ１４は、図６の状態３になるような量の添加剤を、チャンバ１１内に供給する。ここで、飽和溶解量とは、ある温度、圧力の条件下で超臨界流体等に溶解し得る添加剤の量である。添加剤は、飽和溶解量以上の量を添加することで、添加剤として機能する。図６の状態２が、飽和溶解量より少し多い量の添加剤を添加した状態である。

【0036】

ここで、オイルの種類（炭素数ｎ）とＣＯ₂中のオイルの質量分率（オイルの飽和溶解量）との関係を図８に示す。ここで、図８では、圧力が１５ＭＰａのときの関係を図示している。図８から、温度が高いほど、飽和溶解量が多くなることがわかる。

【0037】

ここで、チャンバ１１内はヒータ１３により徐々に加熱されるため、下流側の領域ほど、温度が高くなる。上述したように、温度が高いほど、飽和溶解量が多くなるので、５つの領域１～５で最も飽和溶解量が多くなるのは、領域５である。つまり、添加剤の最適量は、５つの領域１～５でそれぞれ異なる。

【0038】

そこで、コントローラ１４は、各領域１～５において、圧力計の検出値と、温度計の検出値とから算出される飽和溶解量から求まる量の添加剤を、供給口からチャンバ１１内に供給する。具体的には、コントローラ１４は、領域１において、圧力計Ｐ１または圧力計Ｐ２の検出値と、温度計Ｔ１または温度計Ｔ２の検出値とから算出される飽和溶解量から求まる量の添加剤を、供給口Ｓ１からチャンバ１１内に供給する。他の領域２～５についても同様である。

【0039】

さらに、チャンバ１１内はヒータ１３により徐々に加熱されるため、各領域１～５において、出口の温度が最も高い温度となる。上述したように、温度が高いほど、飽和溶解量が多くなるので、各領域１～５内で最も飽和溶解量が多くなるのは、出口である。

【0040】

異なる温度・圧力条件下でのオイル量とペイン効果との関係を図９に示す。５つの領域１～５のうち、任意の領域での、入口における温度・圧力条件下でのオイル量とペイン効果との関係を実線で示し、出口における温度・圧力条件下でのオイル量とペイン効果との関係を破線で示す。このように、１つの領域の入口から出口までにおいて、温度や圧力が変化すると、最適なオイル量も併せて変化する。

【0041】

そこで、コントローラ１４は、各領域１～５において、入口側の圧力計の検出値と、入口側の温度計の検出値とから、入口側の飽和溶解量を算出する。さらに、出口側の圧力計の検出値と、出口側の温度計の検出値とから、出口側の飽和溶解量を算出する。そして、両者から求まる量の添加剤を、供給口からチャンバ１１内に供給する。

【0042】

具体的には、領域１では、コントローラ１４は、入口側の圧力計Ｐ１の検出値と、入口側の温度計Ｔ１の検出値とから、入口側の飽和溶解量を算出する。さらに、出口側の圧力計Ｐ２の検出値と、出口側の温度計Ｔ２の検出値とから、出口側の飽和溶解量を算出する。そして、両者から求まる量の添加剤を、供給口Ｓ１からチャンバ１１内に供給する。他の領域２～５についても同様である。

【0043】

本実施形態では、各領域において、入口側の飽和溶解量の１．４倍以上、且つ、出口側の飽和溶解量の２．５倍以下の範囲内の量の添加剤を、チャンバ１１内に供給する。これにより、各領域において、ポリマーとフィラーとの親和性が改善した状態３になるので、目標とする物性を混練物に発現させることができる。

【0044】

なお、入口側の飽和溶解量と出口側の飽和溶解量とから求まる量は、上記の範囲内の量に限定されず、入口側の飽和溶解量と出口側の飽和溶解量との平均量であってもよいし、領域１の中間部において図６の状態３になるような量であってもよい。

【0045】

（添加剤供給方法）
次に、フローチャートである図１０を用いて、混練装置における添加剤供給方法を説明する。

【0046】

まず、５つの領域の領域番号ｎ（ｎ＝１～５）を１とし、領域ｎまでに供給されたオイル量ｍを０とする（ステップＳ１）。次に、領域ｎの入口側の圧力計Ｐｎの検出値と、領域ｎの出口側の圧力計Ｐｎ＋１の検出値から、領域ｎ内の超臨界ＣＯ₂の流量Ｑを算出する（ステップＳ２）。

【0047】

次に、領域ｎの入口側の圧力計Ｐｎの検出値と、入口側の温度計Ｔｎの検出値とから、領域ｎの入口側の飽和溶解量を算出する（ステップＳ３）。また、領域ｎの出口側の圧力計Ｐｎ＋１の検出値と、出口側の温度計Ｔｎ＋１の検出値とから、領域ｎの出口側の飽和溶解量を算出する（ステップＳ４）。

【0048】

次に、領域ｎに供給するオイル量Ｍを算出する（ステップＳ５）。ここで、領域ｎに供給するオイル量Ｍは、入口側の飽和溶解量の１．４倍以上であって、且つ、出口側の飽和溶解量の２．５倍以下の範囲内の量である。

【0049】

次に、領域ｎに供給するオイル量Ｍが、領域ｎまでに供給されたオイル量ｍよりも多いか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６において、領域ｎに供給するオイル量Ｍが、領域ｎまでに供給されたオイル量ｍよりも多いと判定した場合には（Ｓ６：ＹＥＳ）、オイル量Ｍからオイル量ｍを差し引いた量のオイルを領域ｎに供給する（ステップＳ７）。そして、オイル量ｍをオイル量Ｍと同じにし（ステップＳ８）、ステップＳ９に進む。これにより、次の領域ｎ＋１に対するフローにおいて、領域ｎ＋１までに供給されたオイル量ｍが、オイル量Ｍとなる。

【0050】

ステップＳ６において、領域ｎに供給するオイル量Ｍが領域ｎまでに供給されたオイル量ｍよりも多くないと判定した場合には（Ｓ６：ＮＯ）、オイル量が十分な状態であるため、オイルを領域ｎに供給せず、ステップＳ９に進む。ステップＳ９では、領域番号ｎをｎ＋１とする（ステップＳ９）。

【0051】

次に、領域番号ｎが６であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０において、領域番号ｎが６でないと判定した場合には（Ｓ１０：ＮＯ）、ステップＳ２に戻る。これにより、５つの領域１～５に対して、順番にフローが実行されることになる。一方、ステップＳ１０において、領域番号ｎが６であると判定した場合には（Ｓ１０：ＹＥＳ）、フローを終了する。

【0052】

（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係る混練装置１、および、添加剤供給方法によると、圧力計Ｐ１～Ｐ６の検出値と、温度計Ｔ１～Ｔ６の検出値とから算出される飽和溶解量から求まる量の添加剤が、供給口Ｓ１～Ｓ５からチャンバ１１内に供給される。添加剤は、飽和溶解量以上の量を添加することで、添加剤として機能する。しかし、添加剤の量が多すぎると、混練物の物性が悪化する場合がある。また、コストの観点から、使用する添加物の量は少ない方が望ましい。そこで、飽和溶解量から求まる量の添加剤を添加する。これにより、超臨界流体または亜臨界流体を用いた混練において、使用する添加物の量を抑えながら、目標とする物性を混練物に発現させることができる。

【0053】

また、本実施形態に係る混練装置１によると、チャンバ１１が、その長手方向に１以上の領域に区分されている。各領域において、添加剤を供給して混練することで、混練効率を向上させることができる。よって、各領域の長さを短くすることができる。

【0054】

また、本実施形態に係る混練装置１、および、添加剤供給方法によると、１以上の領域の各々において、圧力計の検出値と、温度計の検出値とから算出した飽和溶解量から求まる量の添加剤が、供給口からチャンバ１１内に供給される。チャンバ１１内はヒータ１３により徐々に加熱されるため、下流側の領域ほど、温度が高くなる。そして、温度が高いほど、飽和溶解量が多くなるので、下流側の領域ほど、飽和溶解量が多くなる。そこで、各領域において飽和溶解量を求め、これから求まる量の添加剤を添加する。これにより、各領域において適切な量の添加剤を添加することができるので、目標とする物性を混練物に好適に発現させることができる。

【0055】

また、本実施形態に係る混練装置１、および、添加剤供給方法によると、１以上の領域の各々において、入口側の圧力計の検出値と、入口側の温度計の検出値とから算出される入口側の飽和溶解量と、出口側の圧力計の検出値と、出口側の温度計の検出値とから算出される出口側の飽和溶解量と、から求まる量の前記添加剤が、供給口からチャンバ１１内に供給される。チャンバ１１内はヒータ１３により徐々に加熱されるため、各領域１～５において、出口の温度が最も高い温度となる。そして、温度が高いほど、飽和溶解量が多くなるので、各領域１～５内で最も飽和溶解量が多くなるのは、出口である。そこで、各領域において、入口側の飽和溶解量と、出口側の飽和溶解量と、を求め、これらから求まる量の添加剤を添加する。これにより、各領域において最適な量の添加剤を添加することができるので、目標とする物性を混練物に一層好適に発現させることができる。

【0056】

また、本実施形態に係る混練装置１によると、回収器７で回収された添加剤が、チャンバ１１内に供給される。このように、添加剤を再利用することで、コストを抑えることができる。

【0057】

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。

【符号の説明】

【0058】

１ 混練装置
２ 第１熱交換器
３ ポンプ
４ 第２熱交換器
５ 混練機
６ ＣＯ₂分離器
７ 回収器
８ 投入部
１１ チャンバ
１２ 混練翼
１３ ヒータ
１４ コントローラ（制御装置）
Ｐ１～Ｐ６ 圧力計
Ｔ１～Ｔ６ 温度計
Ｓ１～Ｓ５ 供給口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】