混合攪拌轉子和密閉式混合攪拌機的制作方法

本發明涉及用于對塑料和橡膠等高分子材料進行混合攪拌的混合攪拌轉子和密閉式混合攪拌機。
背景技術：
：在現有的密閉式混合攪拌機中，在為了提高混合攪拌物的生產率而想要將混合攪拌容量保持得盡可能大的情況下，而采用切線式的轉子（混合攪拌轉子）（例如參照專利文獻1）。在采用該切線式的轉子的現有的密閉式混合攪拌機中，由于難以在短時間內對被混合攪拌材料施加較大的比能（被混合攪拌材料的每單位重量的混合攪拌能量），所以為了使被混合攪拌材料成為所希望的混合攪拌狀態的混合攪拌物，而采用加長混合攪拌時間的方法。但是，在加長混合攪拌時間的方法中，隨著混合攪拌時間的經過，被混合攪拌材料的溫度升高。另一方面，存在不使被混合攪拌材料劣化的溫度及被混合攪拌材料的預定的反應溫度等溫度的限制。因為這樣的情況，所以在使用現有的切線式轉子的密閉式混合攪拌機中，為了防止被混合攪拌材料的溫度超過溫度限制，有時如果混合攪拌時間達到某個時間則然后需要使轉子轉速下降。如上所述，在現有技術中，發生混合攪拌時間的延長及轉子轉速的下降，存在由于其影響而不能如愿地提高生產率的問題。還開發了這樣的混合攪拌轉子：精心設計葉片的形狀及配置等，與專利文獻1所記載的轉子相比，能夠實現被混合攪拌材料的低溫混合攪拌及混合攪拌質量的提高（例如參照專利文獻2）。但是，在該混合攪拌轉子中，在混合攪拌物的生產率方面有改善的余地。具體而言，在現有的切線式的密閉式混合攪拌機中，對于被混合攪拌材料的每單位重量為了增加對被混合攪拌材料施加的混合攪拌能量的量，即使減小向腔室內投入的被混合攪拌材料的重量而想要在短時間內對被混合攪拌材料施加更大的比能，也由于腔室內部的被混合攪拌材料的填充率下降影響，反而難以對被混合攪拌材料作用混合攪拌能量。因此，不僅不能那么縮短混合攪拌時間，而且加上每個批次投入的被混合攪拌材料的重量的減少，使得不能如愿地提高混合攪拌物的生產率。此外，在這樣的切線式的密閉式混合攪拌機中，為了迅速提高腔室內的被混合攪拌材料的均質性而縮短混合攪拌時間，為了使轉子軸向上的被混合攪拌材料的流動變得活躍，還采用了使葉片相對于轉子軸線的扭轉角度增大的方法。但是，如果使扭轉角度增大，則越過葉片的頂部（也稱為齒頂部或齒刃部）向葉片的背面側流動的被混合攪拌材料增加，所以雖然能看到使轉子軸向上的被混合攪拌材料的流動改善的效果，但其效果較小。即，轉子軸向上的被混合攪拌材料的流動沒有那么增大。結果，在這樣的方法中，沒有看到混合攪拌時間的大幅改善。專利文獻1：日本特公昭58－4567號公報專利文獻2：日本特開2002－11336號公報。技術實現要素：本發明的目的是提供一種能夠不降低混合攪拌物的混合攪拌質量地比現有提高混合攪拌物的生產率的混合攪拌轉子和密閉式混合攪拌機。根據本發明的一個方面的混合攪拌轉子是在密閉式混合攪拌機中使用的混合攪拌轉子，包括：轉子軸部，在內部形成有冷卻流路；和混合攪拌葉片部，設置在上述轉子軸部的外周部，上述混合攪拌葉片部具有在上述轉子軸部的軸向上具有預定長度的短葉片、和具有比上述軸向上的上述短葉片的長度大的上述軸向的長度的至少兩個長葉片，上述各長葉片具有朝向上述混合攪拌轉子的徑向外側的作為該長葉片的端面的齒刃部，上述軸向上的上述各長葉片的長度設定為上述軸向上的上述混合攪拌葉片部的長度的0.6倍以上的長度，上述各長葉片的切入角度設定為31度以下的角度，與上述軸向正交的上述各長葉片的截面中的與上述齒刃部的寬度即齒刃寬度對應的中心角度設定為7度以上的角度。根據本發明的另一方面的密閉式混合攪拌機，包括一對根據上述一個方面的混合攪拌轉子，并且包括腔室，所述腔室以在一對混合攪拌轉子旋轉時該各混合攪拌轉子的徑向最外側的部分所描繪的軌跡相互不交叉的狀態，在內部收納所述一對混合攪拌轉子。附圖說明圖1是表示包括本發明的實施方式的混合攪拌轉子的密閉式混合攪拌機的正面剖視圖。圖2是本發明的實施方式的混合攪拌轉子的說明圖。圖3是圖2所示的混合攪拌轉子的混合攪拌葉片部的繞軸心的展開圖。圖4是表示圖2所示的混合攪拌轉子的混合攪拌葉片部中的設置有長葉片的部分的與混合攪拌轉子的軸向正交的截面的剖視圖。圖5是表示被混合攪拌材料向葉片的背面側的泄漏量與齒刃中心角度的關系的曲線圖。圖6是表示ΔG’值與混合攪拌時間的關系的曲線圖。圖7是表示CV值與混合攪拌時間的關系的曲線圖。圖8是關于齒刃中心角度和切入角度這兩個參數與現有技術比較而總結了能夠在防止被混合攪拌材料過度升溫的同時對被混合攪拌材料施加高比能并且能夠獲得更高的生產率的混合攪拌轉子的形狀的圖。具體實施方式以下，參照附圖對用于實施本發明的方式進行說明。圖1所示的本發明的實施方式的密閉式混合攪拌機也被稱為批次式混合攪拌機。在圖1中，示意地圖示了本實施方式的混合攪拌轉子。另外，本實施方式的混合攪拌轉子和密閉式混合攪拌機適合于在混合攪拌過程中發生反應的配合的橡膠的混合攪拌，特別適合于以高比例配合有硅石的橡膠的混合攪拌。（密閉式混合攪拌機的構成）如圖1所示，密閉式混合攪拌機1包括在內部具有混合攪拌室2的腔室3、左右一對的混合攪拌轉子4、5、設置有料斗6的材料供給筒7和浮動配重8。混合攪拌室2形成為縱截面為繭型形狀。腔室3具有設置在其上部的上方開口部。該上方開口部內的空間與混合攪拌室2連通。左右一對的混合攪拌轉子4、5以繞各自的軸旋轉自如的方式貫穿插入在混合攪拌室2內。這一對混合攪拌轉子4、5形成為對稱形狀。材料供給筒7立設在腔室3的上方開口部上。浮動配重8以上下運動自如的方式收納在材料供給筒7內。在材料供給筒7的上部連結有氣壓缸9。另外，也可以代替氣壓缸9而將利用空氣以外的流體的壓力的流體壓力缸連結在材料供給筒7的上部。在氣壓缸9內收納有活塞10，該活塞10經由活塞桿11與浮動配重8連結。活塞桿11以保持氣壓缸9內的氣密的方式貫穿氣壓缸9的下蓋。通過這樣的構成，通過對氣壓缸9內的上部空間加壓而使活塞10下降，能夠使浮動配重8下降，由此，能夠利用該下降的浮動配重8，將從料斗6供給的材料供給筒7內的被混合攪拌材料推入到腔室3內。另一方面，在腔室3的底部設置有排出口，該排出口被升降門12封閉。該升降門12能夠通過旋轉致動器動作來開閉排出口。通過使封閉排出口的升降門12動作而將該排出口開放，能夠將在混合攪拌室2內被混合攪拌了預定時間的混合攪拌物（混合攪拌完成的被混合攪拌材料）向密閉式混合攪拌機1的外部排出。另外，密閉式混合攪拌機1是左右一對混合攪拌轉子4、5不相互嚙合的非嚙合型的混合攪拌機。即，該密閉式混合攪拌機1的一對混合攪拌轉子4、5的軸心間的距離S（以下稱為轉子軸心間距離S）比各混合攪拌轉子4、5的旋轉外徑Dr（參照圖4）大。換言之，在一對混合攪拌轉子4、5旋轉時，各混合攪拌轉子4、5的徑向最外側的部分所描繪的旋轉軌跡不會相互交叉。（第1實施方式的混合攪拌轉子）參照圖1～圖4，對本發明的第1實施方式的混合攪拌轉子4、5進行說明。另外，圖2是混合攪拌轉子4的說明用的俯視圖。各混合攪拌轉子4、5包括在內部形成有冷卻流路22的轉子軸部20、和設置在轉子軸部20的外周部的混合攪拌葉片部21。各混合攪拌轉子4、5的混合攪拌葉片部21在該混合攪拌轉子4、5的軸向Z（以下稱為轉子軸向Z）上具有預定長度L。在各混合攪拌轉子4、5上分別連接有旋轉接頭，該旋轉接頭用于對形成在該混合攪拌轉子4、5中的冷卻流路22供給冷卻介質和從該冷卻流路22排出冷卻介質。冷卻流路22是有底且截面圓形的孔。各混合攪拌轉子4、5的冷卻流路22設置為，當從轉子軸向Z觀察該混合攪拌轉子4、5時，冷卻流路22位于轉子軸部20的中心部。此外優選的是，在俯視各混合攪拌轉子4、5的情況下，各混合攪拌轉子4、5的冷卻流路22如本實施方式這樣至少設置在轉子軸向Z上的從混合攪拌葉片部21的一端至另一端的范圍上。對冷卻流路22例如供給水作為冷卻介質。供給到冷卻流路22中的水在流過冷卻流路22內之后排出到外部。通過水等冷卻介質流到冷卻流路22中，能夠防止混合攪拌葉片部21變得高溫，結果，能夠防止與混合攪拌葉片部21接觸的被混合攪拌材料產生劣化的過度升溫狀態。一對混合攪拌轉子4、5相互向反向旋轉，以使這些混合攪拌轉子4、5的相互對置的部分向下方移動（參照圖1）。各混合攪拌轉子4、5的混合攪拌葉片部21分別包括多個混合攪拌葉片13～16。混合攪拌葉片13～16在與腔室3中的在內部收納設置有該混合攪拌葉片13～16的混合攪拌轉子4或5的部分的內壁面（內周面）之間形成有間隙（齒頂間隙），在混合攪拌轉子4、5旋轉時，對穿過該間隙的被混合攪拌材料施加剪切力。各混合攪拌葉片13～16具有以設置有這些混合攪拌葉片13～16的混合攪拌轉子4或5的軸心為中心螺旋狀地扭轉的形狀。由于該混合攪拌葉片13～16的形狀，使得在混合攪拌轉子4、5旋轉時，被混合攪拌材料被向轉子軸向Z的一側推動，由此產生轉子軸向Z上的被混合攪拌材料的流動。此外，被混合攪拌材料在隔開預定間隔配置的一對混合攪拌轉子4、5旋轉時在這些混合攪拌轉子4、5之間移動。混合攪拌葉片13～16具有混合攪拌葉片頂部（也稱為齒頂部或齒刃部）13a～16a，該混合攪拌葉片頂部是所述混合攪拌葉片13～16中的朝向設置有該混合攪拌葉片13～16的混合攪拌轉子4或5的徑向外側的前端面。詳細地講，上述齒頂間隙是指混合攪拌葉片13～16的混合攪拌葉片頂部13a～16a與腔室3中的在內部收納設置有該混合攪拌葉片13～16的混合攪拌轉子4或5的部分的內壁面（內周面）之間的間隙。另外，將如下構成的混合攪拌機和混合攪拌轉子稱為切線式的混合攪拌機和切線式的混合攪拌轉子：在一對混合攪拌轉子旋轉時各混合攪拌轉子的徑向最外部所描繪的旋轉軌跡不會相互交叉，換言之，轉子軸心間距離S大于各混合攪拌轉子的轉子旋轉外徑Dr。在圖3中表示各混合攪拌轉子4、5的混合攪拌葉片部21的繞各自的軸心的展開圖。根據該圖3可知，本實施方式的混合攪拌轉子4、5的各混合攪拌葉片13～16配置為相對于圖3中的點O為相互點對稱。因而，在以下的說明中，以兩混合攪拌轉子4、5為代表，對一方的混合攪拌轉子4的結構進行說明。如圖2和圖3所示，混合攪拌轉子4的混合攪拌葉片部21包括4片混合攪拌葉片13～16。4片混合攪拌葉片13～16由第一長葉片13、第二長葉片14、第一短葉片15和第二短葉片16構成。另外，所謂混合攪拌葉片部21是指混合攪拌轉子4中的形成有混合攪拌葉片13～16的整個部分。短葉片一般具有小于轉子軸向上的混合攪拌葉片部的長度的0.5倍的轉子軸向的長度。此外，長葉片一般具有大于轉子軸向上的短葉片的長度的轉子軸向的長度，且具有超過轉子軸向上的混合攪拌葉片部的長度的0.5倍的長度的轉子軸向的長度。（第一長葉片）在本實施方式中，第一長葉片13形成在從轉子軸向Z上的混合攪拌葉片部21的一端到轉子軸向Z上的混合攪拌葉片部21的中間部的區域中。此外，第一長葉片13形成為這樣的形狀：在混合攪拌葉片部21繞其軸心展開為平面狀態的情況下，該第一長葉片13的展開形狀為線形。在本實施方式中，第一長葉片13形成為相對于混合攪拌轉子4的轉子軸線（轉子軸部20的軸線）具有60度的扭轉角度的螺旋狀，以在混合攪拌轉子4旋轉時，利用該第一長葉片13使被混合攪拌材料向轉子軸向Z上的混合攪拌葉片部21的中央側流動。即，第一長葉片13相對于設置有該第一長葉片13的混合攪拌轉子4的轉子軸向Z具有60度的扭轉角度。另外，所謂葉片的扭轉角度，是指在將混合攪拌葉片部繞軸心展開為平面狀的情況下的展開形狀中在該葉片與轉子軸線之間形成的角度。在第一長葉片13的扭轉角度小于40度的情況下，轉子軸向Z上的被混合攪拌材料的流動遲緩，為了提高混合攪拌物的均質性而需要的混合攪拌時間變長。因此優選的是，第一長葉片相對于轉子軸向Z的扭轉角度設定為40度以上的角度。這關于后述的其他葉片也是同樣的。另外更優選的是，第一長葉片相對于轉子軸向Z的扭轉角度是50度以上65度以下。這關于后述的其他葉片也是同樣的。如果葉片的扭轉角度是50度以上，則加上由于齒刃中心角度設定為例如7度以上的角度而引起的被混合攪拌材料的泄漏量的減少效果（詳細后述），能夠使轉子軸向Z上的被混合攪拌材料的流動更加活躍化。結果，能夠以更短的時間提高腔室3內的被混合攪拌材料的均質性。但是，如果葉片的扭轉角度超過65度，則在混合攪拌初始階段中容易發生被混合攪拌材料向腔室3內（混合攪拌室2內）的取入惡化的其它問題。因此，葉片的扭轉角度優選為65度以下。如上所述，轉子軸向上的長葉片的長度一般設定為超過轉子軸向上的混合攪拌葉片部的長度的0.5倍長度的長度。但是，為了使轉子軸向Z上的被混合攪拌材料的流動活躍化，轉子軸向Z上的第一長葉片13的長度Lw優選設定為轉子軸向Z上的混合攪拌葉片部21的長度L的0.6倍以上的長度。這關于后述的第二長葉片也是同樣的。在本實施方式中，轉子軸向Z上的第一長葉片13的長度Lw設定為轉子軸向Z上的混合攪拌葉片部21的長度L的0.7倍的長度。如果轉子軸向Z上的長葉片的長度Lw為同一方向上的混合攪拌葉片部21的長度L的0.6倍以上的長度，則腔室3內（混合攪拌室2內）的被混合攪拌材料的填充率提高，結果，能夠獲得在短時間內容易對被混合攪拌材料施加大比能的效果。<切入角度>在圖4中表示混合攪拌轉子4的混合攪拌葉片部21中的形成有長葉片13、14的部分的與轉子軸向Z正交的截面。該圖4所示的第一長葉片13的切入角度θ1設定為15度。如果設在混合攪拌轉子4旋轉時第一長葉片13的齒刃部13a（混合攪拌葉片頂部）所描繪的軌跡為圓C、該圓C上的第一長葉片13的齒刃部13a與第一長葉片13的作用面13b之間的邊界部的點為點A，則點A處的圓C的切線與點A處的作用面13b的切線之間的角度是“切入角度θ1”。另外，作用面13b是第一長葉片13中的朝向混合攪拌轉子4的旋轉方向r的前側的面。第一長葉片13的切入角度θ1優選設定為31度以下的角度，更優選設定為10度以上21度以下的角度。這關于后述的其他葉片也是同樣的。在長葉片的切入角度θ1大于31度的情況下，作用面13b的表面積減小，結果被混合攪拌材料容易成為過度升溫。對此，如果為了防止被混合攪拌材料成為過度升溫而使轉子轉速下降，則被混合攪拌材料的混合攪拌時間變長，混合攪拌物的生產率降低。因而，長葉片的切入角度θ1優選是31度以下。但是，如果長葉片的切入角度θ1小于10度，則轉子軸向Z上的被混合攪拌材料的流動容易遲緩，結果出現為了提高混合攪拌物的均質性而需要的混合攪拌時間變長的可能。因此，長葉片的切入角度θ1優選設定為10度以上的角度。此外，在切入角度θ1是21度以下的情況下，不論齒刃中心角度θ2（詳細后述）設定為7度以上40度以下的范圍內的怎樣的角度，都能夠進一步提高被混合攪拌材料的冷卻性（參照圖8）。如果被混合攪拌材料的冷卻性提高，則能夠使轉子轉速上升，所以能夠使混合攪拌物的生產率進一步提高。另外，從混合攪拌轉子的結構方面來看，切入角度θ1的上限是約54度。<與齒刃寬度對應的中心角度>長葉片的與齒刃寬度W對應的中心角度θ2優選設定為7度以上的角度。這關于后述的其它葉片也是同樣的。在本實施方式中，第一長葉片13的與齒刃寬度W對應的中心角度是30度。另外，所謂齒刃寬度W是指齒刃部13a的與轉子軸向Z正交的截面中的該齒刃部13a的寬度，是指與腔室3的內壁面平行的齒刃部13a的圓弧部分的沿著其圓弧的長度。該齒刃寬度W在圖3和圖4中圖示。并且，與齒刃寬度W對應的中心角度θ2（以下稱為齒刃中心角度θ2）是指，與轉子軸向Z正交的截面中的將齒刃部13a的一端（點A）和圓C的中心O（混合攪拌轉子4的旋轉中心（軸心））連結的線與該截面中的將齒刃部13a的另一端（點B）和圓C的中心O（混合攪拌轉子4的旋轉中心（軸心））連結的線之間的角度。另外，點B相當于齒刃部13a與第一長葉片13的葉片背面13c的邊界的點。葉片背面13c是第一長葉片13的與作用面13b相反側的面，即第一長葉片13中的朝向混合攪拌轉子4的旋轉方向r的后側的面。通過第一長葉片13（長葉片）的齒刃中心角度θ2是7度以上，使得與主動使被混合攪拌材料穿過齒頂間隙而對該被混合攪拌材料進行混合攪拌的現有的切線式轉子中的一般的長葉片相比，具體而言與具有2度～3度左右的齒刃中心角度的長葉片相比，能夠使穿過齒頂間隙的被混合攪拌材料的量，即越過齒刃部13a向第一長葉片的葉片背面13c側流動的被混合攪拌材料的量（泄漏量）減少。但是，這是就比較對象的長葉片彼此的齒頂間隙相同來進行比較的情況而言的。通過如上所述穿過齒頂間隙的被混合攪拌材料的量減少，使得轉子軸向Z上的被混合攪拌材料的流動活躍化，并且能夠抑制由于被混合攪拌材料穿過齒頂間隙而引起的被混合攪拌材料的發熱量。此外，腔室3內（混合攪拌室2內）的混合攪拌容量比現有小，由此，腔室3內（混合攪拌室2內）的被混合攪拌材料的填充率提高，能夠在短時間內容易地對被混合攪拌材料施加大比能。另外，在齒刃中心角度θ2大于40度的情況下，不能期望被混合攪拌材料的上述泄漏量的減少效果進一步提高，只是腔室3內的混合攪拌容量相對地減少。因此，齒刃中心角度θ2優選是40度以下。這關于后述的其他葉片也是同樣的。此外，第一長葉片13（長葉片）的齒刃部13a與腔室3的內壁面中的對置于該齒刃部13a的部分之間的間隙即齒頂間隙的大小設定為，相對于腔室3中的在內部收納設置有該第一長葉片13的混合攪拌轉子4的部分的內徑為0.005以上0.05以下的比率。這關于后述的其他葉片也是同樣的。另外，上述比率稱為齒頂間隙比。通過齒頂間隙比為0.005以上0.05以下，能夠減少被混合攪拌材料的上述泄漏量，結果，轉子軸向Z上的被混合攪拌材料的流動活躍化。此外，對于混合攪拌轉子的各葉片中的至少長葉片13、14，齒刃部（葉片頂部）的高度從該葉片的一端至另一端為恒定的，以使齒頂間隙的大小從轉子軸向上的葉片的一端至另一端為恒定的。所謂齒刃部的高度是指從混合攪拌轉子的軸心至齒刃部的距離，例如相當于圖4中的中心O與點A之間的直線距離。另外，只要齒頂間隙比包含在0.005～0.05的范圍內，也可以使齒刃部（葉片頂部）的高度在從葉片的一端至另一端之間變化。在該情況下，齒刃部中的高度最大的部分以外的部分也可以不是圓弧狀的面，而形成為平坦面。（第二長葉片）在本實施方式中，第二長葉片14的展開形狀、齒刃寬度、扭轉角度、長度、切入角度和齒刃中心角度等與第一長葉片13的情況相同。第二長葉片14和第一長葉片13相比僅配置不同。具體而言，第二長葉片14在轉子旋轉方向r上配置在第一長葉片13的后方。詳細地講，第二長葉片14配置在該第一長葉片13的轉子旋轉方向r上的后方，以在混合攪拌轉子的旋轉相位中相對于第一長葉片13具有180度的相位差。另外，如果在混合攪拌轉子上僅設置有1個長葉片，則腔室3內的混合攪拌容量變大，不能在短時間內對被混合攪拌材料施加大比能，所以混合攪拌轉子需要至少包括兩個長葉片。（第一短葉片）在本實施方式中，第一短葉片15形成在從轉子軸向Z上的混合攪拌葉片部21的另一端（與形成有第一長葉片13的一側相反側的端部）到轉子軸向Z上的混合攪拌葉片部21的中間部的區域中。此外，第一短葉片15形成為這樣的形狀：在混合攪拌葉片部21繞其軸心展開為平面狀態的情況下，該第一短葉片15的展開形狀為線形。具體而言，第一短葉片15形成為相對于轉子軸線（轉子軸向Z）具有50度的扭轉角度的螺旋狀，以使得在混合攪拌轉子4旋轉時，通過該第一短葉片15使被混合攪拌材料向轉子軸向Z上的第一短葉片15的中央側流動。即，第一短葉片15具有向與長葉片相反的方向扭轉的形狀。轉子軸向Z上的第一短葉片15的長度優選小于同一方向上的長葉片13、14的長度。例如，轉子軸向Z上的第一短葉片15的長度優選是小于同一方向上的混合攪拌葉片部21的長度L的0.4倍的長度。在本實施方式中，轉子軸向Z上的第一短葉片15的長度是轉子軸向Z上的混合攪拌葉片部21的長度L的0.3倍的長度。另外，轉子軸向Z上的第一長葉片13的長度與轉子軸向Z上的第一短葉片15的長度的和、以及轉子軸向Z上的第二長葉片14的長度與轉子軸向Z上的第二短葉片16的長度的和優選等于轉子軸向Z上的混合攪拌葉片部21的長度L。此外，第一短葉片15的起點即第一短葉片15中的轉子旋轉方向r上的前側的端緣位于在轉子旋轉方向r上比第一長葉片13的起點即第一長葉片13中的轉子旋轉方向r上的前側的端緣靠后側的位置。另外，本實施方式的第一短葉片15的齒刃寬度、切入角度和齒刃中心角度等與第一長葉片13的情況相同。（第二短葉片）在本實施方式中，第二短葉片16的展開形狀、齒刃寬度、扭轉角度、長度、切入角度和齒刃中心角度等與第一短葉片15的情況相同。第二短葉片16與第一短葉片15相比僅配置不同。具體而言，第二短葉片16在轉子旋轉方向r上配置在第一短葉片15的后方。詳細地講，第二短葉片16配置在該第一短葉片15的轉子旋轉方向r上的后方，以在混合攪拌轉子的旋轉相位中相對于第一短葉片15具有180度的相位差。（密閉式混合攪拌機的動作（材料混合攪拌方法））參照圖1對密閉式混合攪拌機1的動作進行說明。首先，在使升降門12與腔室3緊密接觸的狀態下，使浮動配重8從腔室3離開，而使腔室3的上部開口部開口。并且，穿過該上部的開口及材料供給筒7內的空間，將被混合攪拌材料裝填到腔室3內（混合攪拌室2內），然后使浮動配重8與腔室3緊密接觸，將該材料向腔室3內（混合攪拌室2內）壓入。接著，開始混合攪拌轉子4、5的向相互相反方向的旋轉，利用這些混合攪拌轉子4、5對被混合攪拌材料進行混合攪拌。并且，在被混合攪拌材料成為所希望的混合攪拌狀態之后，使升降門12從腔室3離開，從腔室3的底部的排出口將混合攪拌室2內的混合攪拌物（混合攪拌完成材料）排出到混合攪拌機的外部。在現有的切線式的密閉式混合攪拌機中，將重點放在通過使被混合攪拌材料穿過齒頂間隙來主動地對該被混合攪拌材料施加剪切力而對該被混合攪拌材料進行混合攪拌（分散混合）上，但由此也產生弊端。本發明是本申請發明人著眼于該弊端反復研究而做出的。具體而言，本申請發明人如果將腔室內的混合攪拌容量限制為比現有小的容量并減少被混合攪拌材料穿過齒頂間隙的穿過量（泄漏量），則即使不像現有那樣主動地對被混合攪拌材料施加剪切力進行混合攪拌，也能夠在短時間內對被混合攪拌材料施加大比能，結果獲得了被混合攪拌材料的分散性不會變差的知識。并且，本申請發明人想到，如果將腔室內的混合攪拌容量限制為比現有小的容量并減少被混合攪拌材料穿過齒頂間隙的穿過量（泄漏量），則促進了被混合攪拌材料的分散混合，被混合攪拌材料的混合攪拌的均勻性提高，結果能夠在短時間內完成被混合攪拌材料的混合攪拌。本申請發明人基于該想法達成了以下結論：如果將腔室內的混合攪拌容量限制為比現有小的容量并減少被混合攪拌材料穿過齒頂間隙的穿過量，則能夠防止被混合攪拌材料過度升溫而劣化，并且能夠通過混合攪拌時間的縮短來補償每一批次的混合攪拌物的生產量的下降，基于該結論做出了本發明。即，根據本發明的混合攪拌轉子和包括該混合攪拌轉子的密閉式混合攪拌機，能夠不降低混合攪拌物的混合攪拌質量地比現有提高混合攪拌物的生產率。（第2實施方式的混合攪拌轉子）接著，對本發明的第2實施方式的混合攪拌轉子進行說明。第2實施方式的混合攪拌轉子相對于第1實施方式的混合攪拌轉子的不同點在于齒刃中心角度（齒刃寬度W）的大小。關于其他構成，第2實施方式的混合攪拌轉子與第1實施方式的混合攪拌轉子同樣地構成。第2實施方式的混合攪拌轉子的各葉片的齒刃中心角度全部為15度。（被混合攪拌材料向葉片背面側的泄漏量的計算結果）使齒刃中心角度變化來計算被混合攪拌材料向葉片背面側的泄漏量。其計算結果在圖5中表示。另外，在圖5的曲線圖中，在縱軸表示泄漏量（%），該泄漏量用設現有的齒刃中心角度是2度的情況下的泄漏量為100%的情況下的比率表示。由圖5可知，如果齒刃中心角度是7度以上，則能夠將泄漏量抑制為現有的約1/3以下。另一方面還可知，即使齒刃中心角度大于40度，也幾乎不能期望泄漏量的抑制效果進一步提高。（實驗結果1）進行使包括上述各實施方式的混合攪拌轉子的密閉式混合攪拌機和包括比較例的混合攪拌轉子的密閉式混合攪拌機在相同的條件下動作并調查兩者的性能差異的實驗。在該實驗中，使用大量地添加了硅石的被混合攪拌材料。具體而言，對于分別配合有硅石以使PHR成為70～90之間的不同值的多種被混合攪拌材料，分別進行了實驗。另外，所謂PHR（Partsperhundredrubber）是指設橡膠重量為100的情況下的各種配合劑的重量部。在以下的表1中，表示上述多種被混合攪拌材料中的配合有硅石以使PHR成為80的被混合攪拌材料的配合內容。［表1］項目PHR充油SBR（溶液聚合丁苯橡膠）96BR（丁二烯橡膠）30硅石80氧化鋅3硬脂酸2蠟1防老化劑1.5偶合劑6.4替代芳香油15※）上述配合是較多含有硅石的模型配合。作為比較例的混合攪拌轉子和比較例的密閉式混合攪拌機，使用作為混合攪拌葉片具有1片非線形葉片和3片線形葉片的日本特開2002－11336號公報所記載的混合攪拌轉子（4）和包括該混合攪拌轉子（4）的批次式混合攪拌機（1）（密閉式混合攪拌機）。另外，在利用實施方式的密閉式混合攪拌機進行的混合攪拌、和利用比較例的密閉式混合攪拌機進行的混合攪拌中，除了混合攪拌葉片的構成不同以外，采用相同的條件（構成）進行這些混合攪拌。關于混合攪拌轉子（密閉式混合攪拌機）的尺寸，在實施方式和比較例中當然也是相同條件。關于腔室的內徑，在實施方式和比較例中也是相同的。在圖6中表示該實驗的結果。在圖6中，實線表示使用第1實施方式的混合攪拌轉子的情況下的實驗結果，虛線表示使用第2實施方式的混合攪拌轉子的情況下的實驗結果，單點劃線表示使用比較例的混合攪拌轉子的情況下的實驗結果。在圖6中，在曲線圖的縱軸取ΔG’值，在曲線圖的橫軸取混合攪拌時間。所謂ΔG’值是指，根據未硫化橡膠組成物的粘彈性特性得到的小變形應變時的儲存彈性率與根據同一粘彈性特性得到的大變形應變時的儲存彈性率的差，是用來判斷混合攪拌物的質量的指標（這里是混合攪拌物中的硅石分散的評價指標）。ΔG’值越小，意味著混合攪拌物的質量越好。此外，圖6所示的結果是在ΔG’值測量時的混合攪拌物的溫度為100℃且對混合攪拌物施加應變的頻率為0.5Hz的條件下，用アルファテクノロジー公司（AlphaTechnologiesCo.）制的橡膠加工分析儀（RubberProcessingAnalyzer）RPA2000測量從儲存彈性率為0.56%的小變形時的狀態至儲存彈性率為60%的大變形時的狀態的混合攪拌物的儲存彈性率G’的應變依存性的結果。由圖6可知，在使用上述第1和第2實施方式的混合攪拌轉子的情況下，與使用現有的混合攪拌轉子的情況相比，大大地改善了混合攪拌物的質量。（實驗結果2）在配合有硅石的被混合攪拌材料中，為了使硅石與橡膠結合而配合了硅烷偶合劑。在該被混合攪拌材料的混合攪拌中，在被混合攪拌材料的溫度例如為140℃～160℃的范圍內，硅烷偶合劑與硅石發生反應。因而，為了使該反應良好地發生，需要在將被混合攪拌材料的溫度維持在140℃～160℃左右的范圍內的同時，將被混合攪拌材料充分地混合攪拌，以使硅石與硅烷偶合劑均勻地混合。于是，為了評價被混合攪拌材料的混合攪拌的均勻性而進行了以下的混合攪拌試驗。在該混合攪拌試驗中，對于在收納一對混合攪拌轉子的腔室的左右部分的內徑相等的試驗裝置中分別裝入第1實施方式的混合攪拌轉子、第2實施方式的混合攪拌轉子和比較例的混合攪拌轉子的各自的三維比例模型來進行被混合攪拌材料的混合攪拌的各情況，調查了被混合攪拌材料中的預定成分的CV值怎樣變化。在該混合攪拌試驗中，使用對CMC（羧甲基纖維素）的30%水溶液添加0.4%的玻璃珠而制作的模擬材料作為被混合攪拌材料。模擬材料中的玻璃珠相當于上述預定成分。另外，在該混合攪拌試驗中，在第1實施方式、第2實施方式及比較例的各情況下，也是除了混合攪拌葉片的構成不同以外全部為相同的條件。在圖7中表示該三維試驗（混合攪拌試驗）的結果。在圖7中，實線表示使用第1實施方式的混合攪拌轉子的情況下的實驗結果，點線表示使用第2實施方式的混合攪拌轉子的情況下的實驗結果，單點劃線表示使用比較例的混合攪拌轉子的情況下的實驗結果。在圖7中，在曲線圖的縱軸取CV值，在曲線圖的橫軸取混合攪拌時間。所謂CV值是作為表示被混合攪拌材料中的成分的均勻性即成分的分散程度的評價指標的值。CV值越小，意味著被混合攪拌材料中的成分的分散進展程度越高，換言之意味著越促進被混合攪拌材料的混合，意味著混合攪拌物的質量越好。該CV值通過以下的式（1）求出。CV=ρ/M???式（1）。在式（1）中，M是收納在腔室內的被混合攪拌材料中的預定成分（玻璃珠）的平均分率。該平均分率M如下所述求出。從在腔室內混合攪拌的1個批次的被混合攪拌材料中的9個部位分別各采集一定量的被混合攪拌材料，分別計測在各采集部位的被混合攪拌材料中含有的珠的個數，基于該計測出的珠的個數來計算各采集部位的被混合攪拌材料中的珠的分率，并根據該計算出的各采集部位的被混合攪拌材料中的珠的分率，來計算各采集部位的被混合攪拌材料中的珠的平均分率。此外，在式（1）中，ρ是收納在腔室內的被混合攪拌材料中的預定成分（玻璃珠）的分率的標準偏差。根據圖6和圖7的結果可知，如果使用第1和第2實施方式的混合攪拌轉子，則與使用比較例（現有）的混合攪拌轉子的情況相比，混合攪拌物的分散性及均勻性都提高。此外可知，如果比較關于各情況的混合攪拌時間，則在使用第1和第2實施方式的混合攪拌轉子的情況下，與使用比較例（現有）的混合攪拌轉子的情況相比，能夠在短時間內獲得相同程度的分散性或均勻性的混合攪拌物。即，可知在使用第1和第2實施方式的混合攪拌轉子的情況下，生產率也提高。（關于齒刃中心角度和切入角度）圖8是關于齒刃中心角度和切入角度這兩個參數與現有技術比較而總結了能夠在防止被混合攪拌材料成為過度升溫的同時對被混合攪拌材料施加高比能并且能夠獲得更高的生產率的混合攪拌轉子的形狀的圖。這里，利用下式（2）求出生產率指數P，生產率指數P是表示由使用混合攪拌轉子的密閉式混合攪拌機得到的混合攪拌物的生產率的指標，如果將葉片的切入角度和齒刃中心角度的值確定為以使該生產率指數P成為大于“1”的值，則混合攪拌物的生產率比現有提高。此外，利用下式（3）求出能量指數E，能量指數E是表示當利用混合攪拌轉子對被混合攪拌材料進行混合攪拌時由該混合攪拌轉子對被混合攪拌材料施加的比能的大小的指標，如果將葉片的切入角度和齒刃中心角度的值確定為以使該能量指數E成為大于“1”的值，則能夠對被混合攪拌材料施加比現有高的比能。此外，利用下式（4）求出冷卻性指數C，冷卻性指數C是表示當利用混合攪拌轉子對被混合攪拌材料進行混合攪拌時的該被混合攪拌材料的冷卻性的指標，如果將葉片的切入角度和齒刃中心角度的值確定為以使該冷卻性指數C成為小于“1”的值，則與現有技術相比，能夠提高防止被混合攪拌材料的過度升溫的效果。P=0.9227+0.006x+0.0042y－0.0001x2+0.0002xy－0.0002y2???式（2）E=1.6453－0.0342x+0.033y+0.0003x2－7.8444×10－18xy－3.1099×10－5y2???式（3）C=0.6304+0.0108x+0.0092y+3.6995×10－5x2－2.8554×10－5xy－0.0002y2???式（4）。另外，在上述式（2）～（4）中，x是葉片的切入角度（度），y是葉片的齒刃中心角度（度）。圖8中的實線是穿過表示由式（2）求出的生產率指數P為“1”的情況下的葉片的切入角度和齒刃中心角度的各點的線。此外，圖8中的單點劃線是穿過表示由式（3）求出的能量指數E為“1”的情況下的葉片的切入角度和齒刃中心角度的各點的線。此外，圖8中的虛線是穿過表示由式（4）求出的冷卻性指數C為“1”的情況下的葉片的切入角度和齒刃中心角度的各點的線。另外，這里作為比較對象的現有技術是在上述的日本特開2002－11336號公報中記載的混合攪拌轉子（4）和使用該混合攪拌轉子（4）的批次式混合攪拌機（1）。通過將葉片的切入角度和齒刃中心角度設定為以使關于由式（2）、（3）、（4）求出的生產率指數P、能量指數E及冷卻性指數C的全部都滿足上述條件（P>1、E>1、C<1），在使不期望進行條件變更的其他條件為相同條件的情況下，與日本特開2002－11336號公報中記載的現有技術的混合攪拌轉子（4）相比，能夠簡單地獲得能夠在防止被混合攪拌材料的過度升溫的同時對被混合攪拌材料施加更高的比能并且能夠獲得更高的生產率的混合攪拌轉子的形狀。另外，在圖8中被施以陰影的區域是這樣的區域：關于生產率指數P、能量指數E及冷卻性指數C的全部滿足上述條件（P>1、E>1、C<1），并且被混合攪拌材料的泄漏量為現有技術的泄漏量的1/3以下。以上對本發明的實施方式進行了說明，但本發明并不限定于上述實施方式，只要記載在權利要求書中，就能夠各種各樣地變更來實施。例如，在上述實施方式中，使第一長葉片和第二長葉片的展開形狀、齒刃寬度、扭轉角度、長度、切入角度和齒刃中心角度等實質上相同，但本發明并不限定于此。此外，在上述實施方式中，在長葉片和短葉片中，使齒刃寬度、切入角度和齒刃中心角度等相同，但本發明并不限定于此。此外，上述實施方式中的一對混合攪拌轉子的混合攪拌葉片形成為實質上相同的形狀，但一對混合攪拌轉子的混合攪拌葉片的形狀也可以是實質上不同的形狀。此外，上述實施方式中的混合攪拌葉片形成為，使將混合攪拌葉片部繞其軸心展開為平面狀態的情況下的該混合攪拌葉片的展開形狀為線形，但本發明的混合攪拌葉片（長葉片和/或短葉片）的展開形狀也可以是非線形。［實施方式的概要］將上述實施方式總結為如下所述。上述實施方式的混合攪拌轉子是在密閉式混合攪拌機中使用的混合攪拌轉子，包括：轉子軸部，在內部形成有冷卻流路；和混合攪拌葉片部，設置在上述轉子軸部的外周部；上述混合攪拌葉片部具有在上述轉子軸部的軸向上具有預定長度的短葉片、和具有比上述軸向上的上述短葉片的長度大的上述軸向的長度的至少兩個長葉片，上述各長葉片具有朝向上述混合攪拌轉子的徑向外側的作為該長葉片的端面的齒刃部；上述軸向上的上述各長葉片的長度設定為上述軸向上的上述混合攪拌葉片部的長度的0.6倍以上的長度；上述各長葉片的切入角度設定為31度以下的角度；與上述軸向正交的上述各長葉片的截面中的與上述齒刃部的寬度即齒刃寬度對應的中心角度設定為7度以上的角度。在上述混合攪拌轉子中優選的是，上述各長葉片具有該長葉片中的作為朝向上述混合攪拌轉子的旋轉方向的前側的面的作用面、和由上述齒刃部和上述作用面形成的它們之間的邊界部，上述齒刃部在與上述軸向正交的截面中在上述混合攪拌轉子旋轉時描繪圓形的軌跡，上述各長葉片的切入角度是上述圓形的軌跡在上述邊界部處的切線和與上述軸向正交的截面中的上述作用面在上述邊界部處的切線之間的角度。在上述混合攪拌轉子中優選的是，上述各長葉片與上述齒刃寬度對應的上述中心角度設定為40度以下的角度。在上述混合攪拌轉子中優選的是，上述各長葉片的上述切入角度設定為10度以上21度以下的角度。在上述混合攪拌轉子中優選的是，上述各長葉片相對于上述轉子軸部的軸線具有40度以上的扭轉角度。在該情況下更優選的是，上述各長葉片的上述扭轉角度設定為50度以上65度以下的角度。在上述混合攪拌轉子中優選的是，在設生產率指數為P、能量指數為E、上述切入角度為x、與上述齒刃寬度對應的上述中心角度為y的情況下，上述切入角度x和上述中心角度y設定為滿足以下條件：由下式（1）求出的生產率指數P和由下式（2）求出的能量指數E都是大于1的值，P=0.9227+0.006x+0.0042y－0.0001x2+0.0002xy－0.0002y2???式（1）E=1.6453－0.0342x+0.033y+0.0003x2－7.8444×10－18xy－3.1099×10－5y2???式（2），其中上述生產率指數是表示由使用上述混合攪拌轉子的上述密閉式混合攪拌機得到的混合攪拌物的生產率的指標，上述能量指數是表示當利用上述混合攪拌轉子對被混合攪拌材料進行混合攪拌時由該混合攪拌轉子對被混合攪拌材料施加的能量的大小的指標。在該情況下優選的是，在設冷卻性指數為C的情況下，上述切入角度x和上述中心角度y設定為滿足以下條件：由下式（3）求出的冷卻性指數C是小于1的值，C=0.6304+0.0108x+0.0092y+3.6995×10－5x2－2.8554×10－5xy－0.0002y2???式（3），其中上述冷卻性指數是表示當利用上述混合攪拌轉子對被混合攪拌材料進行混合攪拌時的該被混合攪拌材料的冷卻性的指標。上述實施方式的密閉式混合攪拌機包括一對上述混合攪拌轉子，并且包括腔室，所述腔室以在一對混合攪拌轉子旋轉時該各混合攪拌轉子的徑向最外側的部分所描繪的軌跡相互不交叉的狀態，在內部收納所述一對混合攪拌轉子。在該密閉式混合攪拌機中優選的是，在上述各混合攪拌轉子的上述長葉片的上述齒刃部與上述腔室中的收納該混合攪拌轉子的部分的內壁面之間分別設置有間隙，關于上述各混合攪拌轉子的上述間隙的大小設定為，相對于上述腔室中的收納該混合攪拌轉子的部分的內徑為0.005以上0.05以下的比率。當前第1頁1 2 3