JP2005161781A - 混練押出造粒方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】混練押出機に付設された造粒ユニットの負担を軽減し、大量のペレットを均一かつ安定して造粒することができるようにする。
【解決手段】一台の混練押出機１と、混練押出機１から吐出された溶融樹脂が流入する流入路および前記流入路に流入した溶融樹脂を分流する第１流出路および第２流出路を有する流路切換手段５と、前記第１流出路と前記第２流出路にそれぞれ接続された容量が前記混練押出機に比べて相対的に小さい第１造粒ユニットＡおよび第２造粒ユニットＢと、を備えており、前記混練押出機１によって混練溶融した溶融樹脂を分流して第１造粒ユニットＡおよび第２造粒ユニットＢによって同時にペレットを造粒する。
【選択図】図１

Description

本発明は、大量の熱可塑性樹脂のペレットを造粒するための混練押出造粒方法および装置に関するものである。

熱可塑性樹脂のペレットを造粒するための混練押出造粒装置の従来例について説明する。

図５は一従来例による混練押出造粒装置の主要部の模式断面図である。図５に示す混練押出造粒装置は、混練押出機１０１の吐出口１０２に、ギヤポンプ１０３を介してスクリーン１０４を有するダイホルダ１０５の流入孔１０５ａが連通されている。ダイホルダ１０５は、切換弁１０８によって流入孔１０５ａを２個の流出孔１０５ｂ、１０５ｃのいずれかに連通させるとともに他方を遮断することができ、高粘度の熱可塑性樹脂のペレットを造粒するときは高粘度造粒装置１０６を用い、低粘度の熱可塑性樹脂のペレットを造粒するときは低粘度造粒装置１０７を用いてペレットを造粒するように構成されている（特開平９−１３６３２２号公報）。

図６は他の従来例による混練押出造粒装置の主要部の模式断面図である。

図６に示す混練押出造粒装置は、混練押出装置２０１に対して、流路切換手段２０５を介して択一的に接続される一方の色の熱可塑性樹脂のペレットを造粒するための第１造粒ユニットＡ₀ と、他方の色の熱可塑性樹脂のペレットを造粒するための第２の造粒ユニットＢ₀ とを備えている。

流路切換手段２０５は、混練押出装置２０１のシリンダ２０２の吐出口２０２ａに連通された流入路２０５ａと、流入路２０５ａから略Ｔ字状に両側へ分岐する第１流出路２０５ｂおよび第２流出路２０５ｃと、流入路２０５ａを第１流出路２０５ｂと第２流出路２０５ｃのいずれか一方に連通させると同時に他方を遮断させるスプール２０６を備えている。

第１造粒ユニットＡ₀ は、流路切換手段２０５の第１流出路２０５ｂ側に順次接続された、排出用切換弁２１１、ギヤポンプ２１２、スクリーンチェンジャ２１３、ダイホルダ２１４、ダイ２１５および切断装置２１６を有し、一方の色のペレットのみを造粒する。

第２造粒ユニットＢ₀ は、流路切換手段２０５の第２流出路２０５ｃ側に順次接続された、排出用切換弁２２１、ギヤポンプ２２２、スクリーンチェンジャ２２３、ダイホルダ２２４、ダイ２２５および切断装置２２６を有し、他方の色のペレットのみを造粒する。

例えば、シリンダ２０２の吐出口２０２ａに対して、第１造粒ユニットＡ₀ を連通させるとともに第２造粒ユニットＢ₀ を遮断させて一方の色のペレットを造粒する。そののち、排出用切換弁２１１によって第１流出路２０５ｂを機外に開放させると、混練押出機２０１に残存する一方の色の溶融樹脂を放出することができる（特開平１０−１６６３５８号公報）。
特開平９−１３６３２２号公報 特開平１０−１６６３５８号公報

上記従来例では、一台の混練押出機に対して２台の造粒ユニットが配設されているが、どちらか一方の造粒ユニットによる造粒を行う片肺運転を前提としており、残る他方の造粒ユニットは停止している。その結果、混練押出機の大型化によって処理量が大量になると、これに見合うペレット造粒能力を備えた２台の造粒ユニットを設備しなければならず、設備コスト高を招く。

また、造粒ユニットは、ダイより押し出されたストランドを回転カッタによってペレットに切断する切断装置を備えている。この切断装置は大型化すればするほど回転刃の振動、異常摩耗等が発生し易く、大型の混練押出機に対応することが困難になる。

本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、混練押出機に付設された造粒ユニットの負担を軽減し、大量のペレットを均一かつ安定して造粒することができる混練押出造粒方法および装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明の混練押出造粒方法は、一台の混練押出機に対して複数の容量が前記混練押出機に比べて相対的に小さい造粒ユニットを配設し、前記混練押出機によって熱可塑性樹脂材料を混練溶融した溶融樹脂を複数の流れに分流して前記複数の造粒ユニットへそれぞれ供給し、前記複数の造粒ユニットによって同時にペレットを造粒することを特徴とするものである。

本発明の混練押出造粒装置は、供給口より供給された熱可塑性樹脂材料を混練溶融して少なくとも１つの吐出口より溶融樹脂を吐出する一台の混練押出機と、複数の容量が前記混練押出機に比べて相対的に小さい造粒ユニットと、前記溶融樹脂が流入する流入路および前記流入路に流入した前記溶融樹脂を複数の流れに分流する複数の流出路を有する流路切換手段と、を備えており、前記混練押出機の前記吐出口に前記流路切換手段の流入路を接続するとともに前記各造粒ユニットに前記各流出路をそれぞれ接続することにより、前記複数の造粒ユニットによって同時にペレットを造粒することを特徴とするものである。

また、流路切換手段と各造粒ユニットとの間に、前記流路切換手段側から順次、溶融樹脂を機外へ排出させることができる排出切換弁および異物を除去するスクリーンチェンジャを備えたものとしてもよい。

さらに、混練押出機の吐出口と流路切換手段の流入路との間に、前記吐出口側から順次、溶融樹脂を機外へ排出させることができる排出切換弁および異物を除去するスクリーンチェンジャを備えたものとしてもよい。

加えて、排出切換弁とスクリーンチェンジャとの間に、ギヤポンプを介在させてもよい。

また、混練押出機が超大型であってもよい。

本発明は上述のとおり構成されているので、次に記載するような効果を奏する。

一台の混練押出機によって混練溶融された溶融樹脂を複数の容量が前記混練押出機に比べて相対的に小さい造粒ユニットに分流して供給し、複数の造粒ユニットによって同時にペレットを造粒するので、各造粒ユニットの負担が軽減される。

その結果、各造粒ユニットに小型で低コストのものを用いることができる。

また、混練押出機の溶融樹脂の押出量に基いて、一台の混練押出機に付設する造粒ユニットを適性な数に設定することにより、超大型の混練押出機であっても、均一なペレットを安定して製造することができる。

先ず、本発明の混練押出造粒方法の一実施の形態について、図１を参照しつつ説明する。

本実施の形態による混練押出造粒方法は、一台の混練押出機１に流路切換手段５を介して配設された容量が前記混練押出機に比べて相対的に小さい第１造粒ユニットＡおよび第２造粒ユニットＢを備えた混練押出造粒装置を用いる。混練押出機１の供給口１ａより熱可塑性樹脂材料を供給して混練溶融し、溶融樹脂を流路切換手段５によって二つの流れに分流して第１造粒ユニットＡおよび第２造粒ユニットＢへ供給し、同時にペレットを造粒する。

続いて、本発明の混練押出造粒装置の第１の実施の形態について、図１および図２を参照しつつ説明する。

本実施の形態による混練押出造粒装置は、熱可塑性樹脂材料を混練溶融して大量の溶融樹脂を吐出する一台の大型の混練押出機１と、混練押出機１から吐出された溶融樹脂を二つの流れに分流する流路切換手段５と、二つの流れに分流された溶融樹脂がそれぞれ供給されて同時にペレットを造粒する第１造粒ユニットＡおよび第２造粒ユニットＢと、を備えている。

大型の混練押出機１は、後端部に供給口１ａが設けられているとともに先端部に吐出口２ａが設けられたシリンダ２と、シリンダ２内に回転自在に配設された２本のスクリュ３、４と、２本のスクリュ３、４を回転させる伝動手段１ｂおよびモータ１ｃからなる回転駆動手段とを備えており、供給口１ａより供給された熱可塑性樹脂材料を混練溶融して吐出口２ａより大量の溶融樹脂を吐出するように構成されている。

なお、混練押出機は、本実施の形態に示したものに限らず、超大型の混練押出機であってもよく、また、その種類は問わない。

図２に詳細に示すように、流路切換手段５は、混練押出機１の吐出口２ａに連通する流入路５ａと、流入路５ａから略Ｔ字状に両側へ分岐した第１流出路５ｂおよび第２流出路５ｃと、流入路５ａと第１流出路５ｂおよび第２流出路５ｃとの分岐部を貫通するスプール嵌合孔５ｄと、スプール嵌合孔５ｄに軸方向へ摺動自在に嵌挿されたスプール６とを備えており、スプール６の一端側にカバー筒８に支持された流体圧シリンダまたは電動シリンダ等の直線駆動手段９のロッド７が連結されている。

スプール６は円柱状であって、その外周面には、軸方向略中央部位に流入路５ａを第１流出路５ｂおよび第２流出路５ｃの双方に連通させる第１切欠部６ａ、第１切欠部６ａの軸方向両側に所定の間隔をおいて流入路５ａを第２流出路５ｃのみに連通させる第２切欠部６ｂおよび流入路５ａを第１流出路５ｂのみに連通させる第３切欠部６ｃが設けられており、スプール６を直線駆動手段９のロッド７を介して軸方向へ移動させて第１〜第３切欠部６ａ〜６ｃのいずれかを流入路５ａと第１流出路５ｂおよび第２流出路５ｃとの分岐部に位置決めすることで溶融樹脂の分流および流路変更を行えるようになっている。

第１造粒ユニットＡは、流路切換手段５の第１流出路５ｂに接続されており、第２造粒ユニットＢは、流路切換手段５の第２流出路５ｃに接続されている。そして、第１流出路５ｂと第１造粒ユニットＡとの間に、流路切換手段側から順次、溶融樹脂を機外へ排出させることができる第１排出切換弁１１、第１ギヤポンプ１２および異物を除去する第１スクリーン１４を有する第１スクリーンチェンジャ１３を備えている。また、第２流出路５ｃと第２造粒ユニットＢとの間に、流路切換手段側から順次、溶融樹脂を機外に排出させることができる第２排出切換弁２１、第２ギヤポンプ２２および異物を除去する第２スクリーン２４を有する第２スクリーンチェンジャ２３を備えている。

第１造粒ユニットＡは、流路切換手段側から順次接続された、第１ダイホルダ１５、第１ダイ１６、第１切断装置１７を備えており、第１切断装置１７は第１ダイ１６より押し出されたストランドを第１回転カッタ１８によって逐次切断してペレットを造粒するように構成されている。

また、第２造粒ユニットＢは、流路切換手段側より順次接続された、第２ダイホルダ２５、第２ダイ２６、第２切断装置２７を備えており、第２切断装置２７は第２ダイ２６より押し出されたストランドを第２回転カッタ２８によって逐次切断してペレットを造粒するように構成されている。

流路切換手段５は、スプール６を軸方向へ移動させて第１切欠部６ａ〜第３切欠部６ｃのいずれかを流入路５ａと第１流出路５ｂおよび第２流出路５ｃとの分岐部に位置決めすることで、次のように機能する。

（１）第１切欠部６ａを分岐部に位置決めすると、流入路５ａに第１流出路５ｂおよび第２流出路５ｃの双方が連通し、流入路５ａから流入した大量の溶融樹脂が二つの流れに分流され、第１流出路５ｂを通して第１造粒ユニットＡへ流れてペレットが造粒され、同時に第２流出路５ｃを通して第２造粒ユニットＢへ流れてペレットが造粒される。

（２）第２切欠部６ｂを分岐部に位置決めすると、流入路５ａが第１流出路５ｂに連通されるとともに第２流出路５ｃとは遮断されるため、流入路５ａから流入した溶融樹脂は第１流出路５ｂを通して第１造粒ユニットＡへ流れる。

（３）第３切欠部６ｃを分岐部に位置決めすると、流入路５ａが第２流出路５ｃに連通されるとともに第１流出路５ｂとは遮断されるため、流入路５ａから流入した溶融樹脂は第２流出路５ｃを通して第２造粒ユニットＢへ流れる。

本実施の形態に示したように、スプール６の軸方向略中央部位に第１切欠部６ａを設け、第１切欠部６ａの軸方向両側に所定の間隔をおいて第２切欠部６ｂおよび第３切欠部６ｃを設けておくと、上記（１）の位置決め位置から上記（２）または（３）の位置決め位置へのスプール６の軸方向の移動距離が短くなる。しかしこれに限らず、スプール６に設けられる第１切欠部６ａ〜第３切欠部６ｃのスプール６の軸方向の位置は必要に応じて変更することができる。

また、第１流出路５ｂと第１ギヤポンプ１２との間に第１排出切換弁１１を介在させるとともに、第２流出路５ｃと第２ギヤポンプ２２との間に第２排出切換弁２１を介在させている。

第１排出切換弁１１と第２排出切換弁２１とは同一のものであって、図２の（ａ）においては、第１排出切換弁１１の貫通孔１１ａが第１流出路５ｂに位置決めされて溶融樹脂が矢印で示すように第１造粒ユニットＡ側へ流れる状態を示し、第２排出切換弁２１は切欠部２１ｂが第２流出路５ｃに位置決めされて溶融樹脂が第２造粒ユニットＢ側へ流れずに機外へ排出される状態を示している。

第１排出切換弁１１および第２排出切換弁２１は、次のように機能する。

（１）第１排出切換弁１１の切欠部１１ｂを第１流出路５ｂに位置決めするとともに、第２排出切換弁２１の切欠部２１ｂを第２流出路５ｃに位置決めすると、第１流出路５ｂおよび第２流出路５ｃから流出する溶融樹脂は機外へ排出される。

この第１排出切換弁１１および第２排出切換弁２１の機能を用いると、立ち上げ運転から定常運転に移行する間に混練押出機１から吐出される溶融樹脂を機外へ排出させることができる。

次に、本発明の混練押出造粒装置の第２の実施の形態について説明する。

図３に示すように、本実施の形態による混練押出造粒装置は、図１に示したものと同様の混練押出機１と、混練押出機１の吐出口２ａから吐出された大量の溶融樹脂を二つの流れに分流する流路切換手段３５と、二つの流れに分流された溶融樹脂がそれぞれ供給されて同時にペレットを造粒する第１造粒ユニットＡおよび第２造粒ユニットＢと、を備えている。

混練押出機１のシリンダ２の先端部に設けられた吐出口（不図示）と流路切換手段３５の流入路（不図示）との間に、前記吐出口側から順次、排出切換弁３１、ギヤポンプ３２、スクリーンチェンジャ３３が接続されている。

ここで、流路切換手段３５は、流入路から分岐する第１流出路および第２流出路が、流入路から、約４５°の角度で二又状に分岐している。このため、全体の設置面積が減少し、また、排出切換弁３１、ギヤポンプ３２、スクリーンチェンジャ３３は一組で済むため、設備コストが低減する。

図４は、上述した図１および図２に示す第１の実施の形態による混練押出造粒装置の一変形例を示す主要部の模式断面図である。

本変形例の混練押出造粒装置は、混練押出機１から吐出された大量の溶融樹脂を四つの流れに分流し、四つの流れに分流された溶融樹脂を同時にペレットに造粒する第１造粒ユニットＡ〜第４造粒ユニットＤとを備えている。

混練押出機１のシリンダ２の先端部に２つの吐出口２ａを相対して設け、各吐出口２ａに図２に示したものと同様の流路切換手段５の流入路５ａをそれぞれ連通させることにより、混練押出機１より吐出される大量の溶融樹脂を四つの流れに分流し、各流路切換手段５の第１流出路５ｂおよび第２流出路５ｃ、つまり４つの流出路にそれぞれ造粒ユニットが接続されている。

なお、各流路切換手段５および第１造粒ユニットＡ〜第４造粒ユニットＤは、上述した図１および図２に示した第１の実施の形態による混練押出造粒装置と同様であるので同一部分に同一符号を付して説明は省略する。

上述した各実施の形態では一台の大型の混練押出機に対して複数の造粒ユニットを配設しているが、これに限らず、一台の混練押出機に対して複数の容量が該混練押出機の押出量（吐出量）に比べて小さい造粒ユニットを配設したものとすることができる。

つまり、一台の混練押出機に対して複数の容量が該混練押出機に比べて相対的に小さい造粒ユニットを配設したものにも有効である。

上述したことから明らかなように、本発明に係る混練押出造粒装置において、混練押出機１のシリンダ２に設ける吐出口２ａおよび流路切換手段５、３５の数や組み合わせを必要に応じて変更することで、一台の混練押出機に対して配設する造粒ユニットの数を変更することができ、超大型の混練押出機に対しても対応できることはいうまでもない。

第１の実施の形態による混練押出造粒装置の模式平面図である。 第１の実施の形態による混練押出造粒装置の主要部を示し、（ａ）は模式断面図、（ｂ）は（ａ）の流路切換手段のみを示す模式断面図、（ｃ）は（ａ）のスプールの模式斜視図である。 第２の実施の形態による混練押出造粒装置の模式平面図である。 第３の実施の形態による混練押出造粒装置の主要部の模式断面図である。 混練押出造粒装置の一従来例の主要部の模式断面図である。 混練押出造粒装置の他の従来例の主要部の模式断面図である。

符号の説明

１ 混練押出機
１ａ 供給口
１ｂ 伝動手段
１ｃ モータ
２ シリンダ
２ａ 吐出口
３、４ スクリュ
５ 流路切換手段
５ａ 流入路
５ｂ 第１流出路
５ｃ 第２流出路
６ スプール
６ａ 第１切欠部
６ｂ 第２切欠部
６ｃ 第３切欠部
７ ロッド
８ カバー筒
１１ 第１排出切換弁
１１ａ、２１ａ 貫通孔
１１ｂ、 ２１ｂ切欠部
１２ 第１ギヤポンプ
１３ 第１スクリーンチェンジャ
１４ 第１スクリーン
１５ 第１ダイホルダ
１６ 第１ダイ
１７ 第１切断装置
１８ 第１回転カッタ
２１ 第２排出切換弁
２２ 第２ギヤポンプ
２３ 第２スクリーンチェンジャ
２４ 第２スクリーン
２５ 第２ダイホルダ
２６ 第２ダイ
２７ 第２切断装置
２８ 第２回転カッタ
３１ 排出切換弁
３２ ギヤポンプ
３３ スクリーンチェンジャ

Claims (6)

1. 一台の混練押出機に対して複数の容量が前記混練押出機に比べて相対的に小さい造粒ユニットを配設し、前記混練押出機によって熱可塑性樹脂材料を混練溶融した溶融樹脂を複数の流れに分流して前記複数の造粒ユニットへそれぞれ供給し、前記複数の造粒ユニットによって同時にペレットを造粒することを特徴とする混練押出造粒方法。
2. 供給口（１ａ）より供給された熱可塑性樹脂材料を混練溶融して少なくとも１つの吐出口（２ａ）より溶融樹脂を吐出する一台の混練押出機（１）と、
   複数の容量が前記混練押出機に比べて相対的に小さい造粒ユニット（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）と、
   前記溶融樹脂が流入する流入路（５ａ）および前記流入路に流入した前記溶融樹脂を複数の流れに分流する複数の流出路（５ｂ、５ｃ）を有する流路切換手段（５、３５）と、を備えており、
   前記混練押出機の前記吐出口に前記流路切換手段の流入路を接続するとともに前記各造粒ユニットに前記各流出路をそれぞれ接続することにより、前記複数の造粒ユニットによって同時にペレットを造粒することを特徴とする混練押出造粒装置。
3. 流路切換手段の各流出路と各造粒ユニットとの間に、前記流路切換手段側から順次、溶融樹脂を機外へ排出させることができる排出切換弁（１１、２１）および異物を除去するスクリーンチェンジャ（１３、２３）を備えたことを特徴とする請求項２記載の混練押出造粒装置。
4. 混練押出機の吐出口と流路切換手段の流入路との間に、前記吐出口側から順次、溶融樹脂を機外へ排出させることができる排出切換弁（３１）および異物を除去するスクリーンチェンジャ（３３）を備えたことを特徴とする請求項２記載の混練押出造粒装置。
5. 排出切換弁とスクリーンチェンジャとの間に、ギヤポンプ（１２、２２、３２）を介在させたことを特徴とする請求項３または４記載の混練押出造粒装置。
6. 混練押出機は、超大型であることを特徴とする請求項２ないし５いずれか１項記載の混練押出造粒装置。

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