JP2006297788A - カッタホルダおよび造粒装置 - Google Patents

Abstract

【課題】造粒運転中にペレットがくぼみ内に残留するのを防止できるカッタホルダおよび造粒装置を提供する。
【解決手段】 本発明のカッタホルダは、円盤部１１ａには、カッタ刃１２が取り付けられる側の取り付け面１１ｃ側から軸嵌入部１１ｂが設けられた側の軸側面１１ｄまで貫通した貫通穴２１が形成されており、軸嵌入部１１ｂには、カッタホルダ１１のカッタ軸１０周りの回転により貫通穴２１方向へと流体を送る送り羽根２０が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、循環箱の水中に溶融樹脂を押し出し、逐次切断してペレットにする、カッタホルダおよびアンダーウォータカット方式の造粒装置に関するものである。

図３に造粒装置に備えられた従来の切断装置の縦断面図、図４（Ａ）に従来の造粒用ダイスとカッタ刃との関係を示す縦断面図、図４（Ｂ）にカッタ刃の構成を示す平面図をそれぞれ示す。

造粒装置は、図３に示すように、温水が循環している循環箱１０６を備えており、循環箱１０６の側壁の一部は、表面に環状のダイス硬化層表面１０３を持つダイス１０２で構成されている。

ダイス硬化層表面１０３には多数の直径が一定のノズルが設けられ、ダイス１０２内部を溶融樹脂が通過してノズルより循環箱１０６内へ押し出される構成となっている。ダイスノズルの穴径はφ２．３〜φ３．５ｍｍの範囲の中から選定される。

また、ダイス硬化層表面１０３に複数枚のカッタ刃１１２が接するように配設されている。複数のカッタ刃１１２は、高速回転（１５０〜１５００ｒｐｍ）可能なカッタ軸１１０の軸端にカッタホルダ１１１を用いて固定されている。

すなわち、ダイス硬化層表面１０３に設けられたノズル穴端面上をカッタ刃１１２がカッタ軸１１０の回転により通過することにより、ノズルより循環箱１０６へ押し出された溶融樹脂を切断する構成である。

このような装置では、カッタ刃１１２は時間の経過と共に摩耗する（０．０１〜０．０３ｍｍ／日）ので、運転中カッタ刃１１２とダイス硬化層表面１０３との間には間隙が生じてしまう。これでは造粒が不可能となるので、それを防止する為に運転中は常時、切断装置１０９に内蔵された油圧シリンダ内に押圧力をかけて、カッタ刃１１２とダイス硬化層表面１０３とが常時接触するように構成されている。

また、カッタ刃１１２が摩耗すると共にダイス硬化層も摩耗するので、環状の硬化層部分をいくらか突出させている。そのため、くぼみ１０５が生じている。

上述した構成の造粒装置では、不図示のダイホルダを通過した溶融樹脂がダイス１０２に流入され、ダイス硬化層表面１０３のノズルから循環箱１０６に押し出される。

それと同時に、図４に示すように、ダイス硬化層表面１０３上で連続高速回転しているカッタ刃１１２により、押し出された溶融樹脂は循環箱１０６を循環している温水中で切断され、ペレット化される。

ペレットは通常、円柱状あるいは碁石状の直径３〜５ｍｍ程度の大きさであり、一時間当たり１０〜５０ｔｏｎ製造される。

しかしながら、上述した造粒装置において、多量に生産（造粒）されるペレットは時折、カッタ刃とダイス表面中央のくぼみとの隙間に入り込み、そのまま残留することがある（図４（Ａ）参照）。

この残留ペレットはカッタ軸が前進することを拒む。さらに、図４に示すようにダイス表面中央のくぼみとカッタ刃根元との隙間にはまり込んだペレットは逃げ場を失い、そこに滞留する。

このペレットの小塊が、次々に造粒されてノズルから吐出される新しいペレットに押されて付着し、更に大きく成長する。

こうなると、カッタ刃の摩耗分（間隙）を埋め合わせる為に自動押圧機構が働いても、カッタ刃は残留ペレット魂に邪魔されて前進不可能となる。それと同時に循環箱の中は固化した溶融樹脂の固まりで埋め尽くされてカッティング不良が発生し、生産性を悪化させていた。

このような問題を解消するため、特許文献１では、ダイスの中央部のくぼみを無くし、ダイス硬化層表面と面一にすることでペレット残留を防止する方法を提案している。
特開平８−２９４９１７号公報

しかしながら、ダイスの中央部のくぼみを無くし、ダイス硬化層表面と面一にすると、カッタ刃およびダイス硬化層表面の磨耗に応じてカッタ刃をダイス側に追い込まなければならないが、この追い込み代を確保することができない。

そこで、本発明は、上述した現状の問題点に鑑み、造粒運転中にペレットがくぼみ内に残留し、ペレット同士が互着するのを防止できるカッタホルダおよび造粒装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のカッタホルダは、カッタ軸が嵌入される軸嵌入部と、回転軸が軸嵌入部の回転軸と同軸であり、軸嵌入部の、カッタ軸が嵌入される側とは反対側に一体的に設けられた、複数のカッタ刃が取り付けられる円盤部とを有するカッタホルダにおいて、円盤部には、カッタ刃が取り付けられる側の取り付け面側から軸嵌入部が設けられた側の軸側面まで貫通した貫通穴が形成されており、軸嵌入部外周には、カッタホルダのカッタ軸周りの回転により貫通穴方向へと流体を送り込む複数の送り羽根が設けられていることを特徴とする。

カッタホルダは、造粒装置に用いられる場合、カッタ刃がダイス硬化層表面に接触回転することでノズルから押出される溶融樹脂を切断してペレット化するのに用いられるが、環状のダイス硬化層表面の内周部分にはくぼみが形成されている。上記の通り構成された本発明のカッタホルダは、カッタホルダの円盤部に複数の貫通穴が形成されており、軸嵌入部には送り羽根が設けられているため、貫通穴を介して流体、例えば、温水をカッタ刃が取り付けられる側の取り付け面側へと送り込むことができる。すなわち、本発明のカッタホルダは送り羽根が貫通穴を介してくぼみ内に温水等の流体を供給し、くぼみ内の流体を撹乱させるため、くぼみ内に滞留しようとしているペレットを貫通穴を介して排出させることができる。さらに、温水を送り込むことにより、高温で押出されたペレット（７０〜３３０℃）を迅速に冷却することができ、ペレット同士の互着を防止することができる。

また、本発明のカッタホルダは複数の貫通穴が、円盤部の円周部分に取り付けられたカッタ刃よりも内周側であって、円盤部の円周方向に均等な間隔で形成されているものであってもよい。くぼみは環状のダイス硬化層表面の内周側に形成されているため、ダイス硬化層表面に接触しながら回転するカッタ刃よりも内周側に複数の貫通穴を形成することで、貫通穴の位置がくぼみの範囲内に存在することとなり、効率的なくぼみ内への流体供給を実現できる。

カッタ軸の回転とともに送り羽根が水流をつくり、その水流は貫通穴を経由し、ダイスのくぼみへと送り込まれる。このように、強制的に水流をつくることで循環箱内の温水は、貫通穴からくぼみ内へと入り込み、カッタホルダの裏面と表面との差圧を無くすことができ、くぼみが低圧になることによるくぼみへのペレット集中、滞留を防止する。さらにくぼみへ押し込まれた温水はカッタホルダ外周に一定の間隔で設けられたカッタ刃同士間のスペース（空洞）を通ってカッタ刃の傾斜部に沿って再び循環箱の中に戻る。この動作の最中にカッタ刃周辺に滞留するペレットを飛散させる効果をもたらす。

また、送り羽根の回転により発生する水流はカッタ軸を中心に放射線状に広がり、カッタホルダ外周に一定間隔に取り付けられたカッタ刃の傾斜部に流れ込み、そこに滞留するペレットを冷却、洗い流し、ペレット同士の互着を防止する。

本発明の造粒装置は、温水を循環させる循環箱の一側面に、溶融樹脂が押出されるノズル、環状のダイス硬化層表面、およびダイス硬化層表面の内周側にダイス硬化層表面よりもくぼんだ円形のくぼみが形成されているダイスを有し、循環箱の一側面に対向する他側面に、本発明のカッタホルダを回転可能に備えた切断装置を有し、カッタホルダのカッタ刃がダイス硬化層表面に接触回転することでノズルから押出される溶融樹脂を切断してペレットを製造する造粒装置であって、貫通穴が、取り付け面に面するくぼみの円内に位置するよう配置されている。

本発明の造粒装置は、円盤部の貫通穴がくぼみの円内に位置するよう本発明のカッタホルダを配置して用いている。これにより、送り羽根が貫通穴を介してくぼみ内に温水等の流体を供給し、くぼみ内の流体を撹乱させるため、くぼみ内に滞留しようとしているペレットを飛散させ、カッタ刃同士間の隙間から効率よく排出させることができる。

本発明によれば、送り羽根が貫通穴を介してくぼみ内に温水等の流体を供給し、くぼみ内の流体を撹乱させるため、くぼみ内に滞留しようとしているペレットを飛散させ、カッタ刃同士間の隙間から効率よく排出させることができる。

［造粒装置］
図１に本実施形態の造粒装置の側断面図を示す。

造粒装置は、温水が循環している循環箱６と、複数枚のカッタ刃１２により溶融樹脂を切断する切断装置９とを有する。

循環箱６の側壁の一部は、表面に環状のダイス硬化層表面３を持つダイス２で構成されている。切断装置９は、ダイス２が設けられている壁面と対向する壁面に取り付けられており、循環箱６内にカッタ軸１０が突出した構成となっている。カッタ軸１０の循環箱６内に突出した側の一端には複数枚のカッタ刃１２を放射状に備えたカッタホルダ１１が取り付けられ、カッタ軸１０の他端はモータ等の回転駆動装置（不図示）に接続されている。

ダイス硬化層表面３には多数のノズル（不図示）が設けられ、ダイス内部を溶融樹脂が通過してノズルより循環箱６内へ押し出される構成となっている。

カッタホルダ１１に取り付けられたカッタ刃１２はダイス硬化層表面３に接するように配設されている。

すなわち、本実施形態の造粒装置は、ノズルより循環箱６へ押し出された溶融樹脂を、ダイス硬化層表面３に接触回転するカッタ刃１２により切断するものである。

ダイス２のカッタホルダ１１に対応する部分（後述する取付面１１ｃ側）には、ダイス硬化層表面３に対してカッタホルダ１１およびカッタ刃１２の押圧方向に凹形状となるくぼみ５が形成されている。すなわち、くぼみ５とカッタホルダ１１の取付面１１ｃとは対面している。くぼみ５は、ダイス硬化層表面３が循環箱６内側へと突出して形成されていることで相対的に凹形状となっているものであり、環状のダイス硬化層表面３の内周側に円形に形成されてなる。

カッタ刃１２は磨耗することでダイス硬化層表面３との間に隙間を生じさせないように、切断装置９に内蔵された油圧機構によってカッタホルダ１１およびカッタ刃１２をダイス硬化層表面３に対して図１中矢印Ａ方向に常時押し付けている。このため、ダイス硬化層表面３はカッタ刃１２の磨耗とともに磨耗し、その表面高さが低くなってしまう。よって、ダイス２側へと押圧されるカッタ刃１２およびカッタホルダ１１に対する逃げとして、ダイス２にはくぼみ５が設けられている。

ダイス硬化層表面３のノズル穴から循環箱６に押し出された溶融樹脂は、ダイス硬化層表面３上で連続高速回転しているカッタ刃１２により、循環箱６を循環している温水中で切断され、ペレット１３となる。
［カッタホルダ］
次に、カッタホルダ１１の構成について説明する。

図２（ａ）に本実施形態のカッタホルダの正面図を、図２（ｂ）に本実施形態のカッタホルダおよびダイスの側断面図をそれぞれ示す。なお、図２（ｂ）には送り羽根を軸半径方向から見た図も同時に示している。

本実施形態のカッタホルダ１１は、その円周部に接触角度３０°で２６枚のカッタ刃１２が取り付けられた円盤部１１ａと、カッタ軸１０が差し込まれる軸嵌入部１１ｂとを有する。

円盤部１１ａにおいて、カッタ刃１２が取り付けられた部分よりも半径方向内周側には円周方向に均等な間隔で形成された貫通穴２１が形成されている。この貫通穴２１はカッタ刃１２が取り付けられる側の取り付け面１１ｃ側と、軸嵌入部１１ｂが設けられた側の軸側面１１ｄとを貫通するように形成されている。すなわち、貫通穴２１は、循環箱６に切断装置９を取り付けた状態でダイス２のくぼみ５に面した側と循環箱６側とを連通させるように形成されている。言い換えれば、貫通穴２１は、円形のくぼみ５の円内（ダイス硬化層表面３の内周円内）に位置するように円盤部１１ａに形成されている。

本実施形態のカッタホルダ１１には角度６０°毎に合計６つの貫通穴２１が形成されている。これら貫通穴２１は、くぼみ５の直径Ｄ（＝ダイス硬化層表面３の内周の直径）よりも小さい円内に形成されている。これは後述するように、くぼみ５へと好適に温水を供給するとともに、くぼみ５内に残留するペレット１３を好適に循環箱６側へと排出することができるようにするためである。

軸嵌入部１１ｂの外周部分には、環状の台座２２が結合されており、この台座２２に半径方向に延びる複数の送り羽根２０が取り付けられている。送り羽根２０はカッタホルダ１１が造粒するために回転すると、循環箱６内の温水を貫通穴２１を介してくぼみ５内へと送り込むことができるように傾斜角αを設けて軸嵌入部１１ｂに取り付けられている。軸嵌入部１１ｂに放射状に設けられた複数の送り羽根２０のうち、軸対象に位置する２枚の送り羽根２０の外端から外端までの距離Ｌ（図２（ｂ）参照）は、円周方向に複数形成された貫通穴２１の円周に接する外周円の直径ｄ（図２（ａ）参照）と同程度とするのが好ましいが制限はない。また、台座２２に対する送り羽根２０の取り付け角度αに特に制限はない。

また、送り羽根２０の軸方向取り付け位置については、温水をくぼみ５内に十分に供給できるような位置とするのが好ましい。

なお、送り羽根２０の円周方向への取り付け位置は、図２（ａ）に示す６つの貫通穴２１の形成されている位置に対応させて取り付けるものであってもよいが、これに限定されるものではない。また、送り羽根２０も貫通穴２１の個数にあわせてもよいが、これに限定されるものではない。

カッタ軸１０の回転とともに送り羽根２０が水流をつくり、その水流は貫通穴２１を経由し、ダイス２のくぼみ５へと送り込まれる。このように、強制的に水流をつくることで循環箱６内の温水は、貫通穴２１からくぼみ５内へと入り込み、カッタホルダ１１の裏面と表面との差圧を無くすことができ、くぼみ５が低圧になることによるくぼみ５へのペレット集中、滞留を防止する。さらにくぼみ５へ押し込まれた温水はカッタホルダ１１外周に一定の間隔で設けられたカッタ刃１２同士間のスペース（空洞）を通ってカッタ刃１２の傾斜部に沿って再び循環箱６の中に戻る。この動作の最中にカッタ刃１２周辺に滞留するペレットを飛散させる効果をもたらす。

また、送り羽根２０の回転により発生する水流はカッタ軸１０を中心に放射線状に広がり、カッタホルダ１１外周に一定間隔に取り付けられたカッタ刃１２の傾斜部に流れ込み、そこに滞留するペレットを冷却、洗い流し、ペレット同士の互着を防止する。

なお、カッタ軸１０、円盤部１１ａ、軸嵌入部１１ｂおよび台座２２の回転軸は同一であり、カッタ刃１２、貫通穴２１および送り羽根２０も当該回転軸に対して回転対称に設けられていることは言うまでもない。
［残留ペレットの排出］
上述したように、ダイス硬化層表面３のノズル穴から循環箱６に押し出された溶融樹脂は、ダイス硬化層表面３上で連続高速回転しているカッタ刃１２により、循環箱６を循環している温水中で切断され、ペレット１３となる。このペレット１３は、通常、循環箱６内を図１中矢印Ｂ方向に流れる温水とともに流れ去るが、時折、カッタホルダ１１とダイス２の中央部のくぼみ５との隙間に入り込み、そのまま残留することがある。

本実施形態のカッタホルダ１１は、円盤部１１ａには循環箱６とくぼみ５とを連通させる複数の貫通穴２１が形成されており、また、軸嵌入部１１ｂには循環箱６内の温水を貫通穴２１を介してくぼみ５内へと送り込むことができる送り羽根２０が軸嵌入部１１ｂに設けられている。

送り羽根２０は、軸嵌入部１１ｂに固定されているため、カッタホルダ１１の回転と同回転速度にて回転し、くぼみ５内へと温水を供給する。そうすると、くぼみ５内の温水は送り羽根２０によって供給された温水により撹乱されることとなる。この撹乱により発生したくぼみ５内の温水流れは、くぼみ５内に残留したペレット１３をカッタ刃１２同士の隙間を通って循環箱６内へと排出するよう導く。これにより、くぼみ５内へのペレット１３の残留を防止することができる。

なお、上述した説明における各数値は一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明の造粒装置の一例の側断面図である。 本発明のカッタホルダの一例の正面図、およびカッタホルダ、ダイスの一例の側断面図である。 従来の造粒装置の一例の側断面図である。 従来のカッタホルダの一例の正面図、およびカッタホルダ、ダイスの一例の側断面図である。

符号の説明

２ ダイス
３ ダイス硬化層表面
６ 循環箱
９ 切断装置
１０ カッタ軸
１１ カッタホルダ
１１ａ 円盤部
１１ｂ 軸嵌入部
１１ｃ 取付面
１１ｄ 軸側面
１２ カッタ刃
１３ ペレット
２０ 送り羽根
２１ 貫通穴

Claims (3)

1. カッタ軸（１０）が嵌入される軸嵌入部（１１ｂ）と、回転軸が前記軸嵌入部（１１ｂ）の回転軸と同軸であり、前記軸嵌入部（１１ｂ）の、前記カッタ軸（１０）が嵌入される側とは反対側に一体的に設けられた、複数のカッタ刃（１２）が取り付けられる円盤部（１１ａ）とを有するカッタホルダ（１１）において、
   前記円盤部（１１ａ）には、前記カッタ刃（１２）が取り付けられる側の取り付け面（１１ｃ）側から前記軸嵌入部（１１ｂ）が設けられた側の軸側面（１１ｄ）まで貫通した貫通穴（２１）が形成されており、
   前記軸嵌入部（１１ｂ）外周には、前記カッタホルダ（１１）の前記カッタ軸（１０）周りの回転により前記貫通穴（２１）方向へと流体を送り込む複数の送り羽根（２０）が設けられていることを特徴とするカッタホルダ。
2. 複数の前記貫通穴（２１）が、前記円盤部（１１ａ）に設けられた前記カッタ刃（１２）よりも内周側であって、前記円盤部（１１ａ）の円周方向に均等な間隔で形成されている、請求項１に記載のカッタホルダ。
3. 温水を循環させる循環箱（６）の一側面に、溶融樹脂が押出されるノズル、環状のダイス硬化層表面（３）、および前記ダイス硬化層表面（３）の内周側に前記ダイス硬化層表面（３）よりもくぼんだ円形のくぼみ（５）が形成されているダイス（２）を有し、前記循環箱（６）の一側面に対向する他側面に、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のカッタホルダ（１１）を回転可能に備えた切断装置（９）を有し、前記カッタホルダ（１１）の前記カッタ刃（１２）が前記ダイス硬化層表面（３）に接触回転することで前記ノズルから押出される溶融樹脂を切断してペレット（１３）を製造する造粒装置であって、
   前記貫通穴（２１）が、前記取り付け面（１１ｃ）に面する前記くぼみ（５）の円内に位置するよう配置されている造粒装置。
   
   

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