JP2013014062A

JP2013014062A - ストランドカッター

Info

Publication number: JP2013014062A
Application number: JP2011148073A
Authority: JP
Inventors: Junichi Totake; 純一都竹
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2011-07-04
Filing date: 2011-07-04
Publication date: 2013-01-24

Abstract

【課題】
回転刃と固定刃の間隔が所望する値からずれるのを防ぐことができるストランドカッターを提供する。
【解決手段】
一対のフィードローラーと、該フィードローラーから送り出されたストランドを切断する固定刃および回転刃と、フレームとを有し、前記フレームには、固定刃を設置する固定刃ホルダと、前記回転刃の回転軸を支持する軸受けケースとが固定されてなり、前記回転軸の熱膨張係数α1、前記フレームの熱膨張係数α2、前記固定刃ホルダの熱膨張係数α３、前記軸受けケースの熱膨張係数α４のうち最も小さな値をＡ１、最も大きな値をＡ２とした場合に、下記関係式を満たすストランドカッターとする。
（A2−A1）／A2×１００≦２０
【選択図】図２

Description

本発明は、樹脂押出機から押し出され、冷却されたストランドをペレット状に切断するストランドカッターに関する。

従来のペレット製造装置を図１に示す、これは、樹脂押出機１と、該押出機から押し出された複数本のストランド（紐状の樹脂）２を、水３あるいは、他の冷却方法で固化し、固化されたストランド４をペレット５に切断するストランドカッター６とで構成されている。

そして、ストランドカッター６は、図２に示すように、シューター１６と、シューター１６から供給されるストランド４を引き込む一対のフィードローラー７、８と、該フィードローラー７、８から送り出されたストランド４を切断する固定刃１０と回転刃１１等とより構成され、前記固定刃１０はストランド４を下から支え、回転刃１１は矢印A方向に回転して固定刃１０上のストランド４を上方から下方へ向かって切断するようになっている。

このようなストランドカッターは、固定刃１０と回転刃１１との間隔が適正でないと、ストランド４を切断するときにきれいに切れず、切断面・ペレット形状が不良となる。そのため、回転刃１１に対して固定刃１０の位置を調整できるようになっている。

固定刃１０の調整には、例えばボルト１７を設け、該ボルト１７で固定刃１０が設置されている固定刃ホルダ１４を該ボルト１７の軸芯方向に直線移動させて調整する機構が用いられている。

また、特許文献１には、図３に示すように、固定刃１０と回転刃１１との間隔の調整を、該回転刃１１の回転軸１２の両端を支持する軸受１３の軸受ケース１８を、調整ねじ軸２３により、その調整ねじ軸２３の軸芯方向に直線移動させる構造が開示されており、これにより運転中でも固定刃１０と回転刃１１との間隔調整を、安全且つ短時間で容易にできると説明されている。

特許第３７１３６１５号

上記のような固定刃１０や回転刃１１の位置を調整する機構を有しているストランドカッターによれば、切断面が不適切な不良ペレットが発生した際に、適宜、固定刃１０と回転刃１１との間隔を調整し、該間隔を適正な値に修正することができる。しかしながら、このような調整機構だけでは、固定刃１０と回転刃１１との間隔が所望している値からずれること自体を防ぐことはできない。

そこで、本発明は、回転刃１１と固定刃１０の間隔が所望する値からずれるのを防ぐことができるストランドカッターを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、以下のいずれかの構成を採用するものである。
（１）一対のフィードローラーと、該フィードローラーから送り出されたストランドを切断する固定刃および回転刃と、フレームとを有し、前記フレームには、固定刃を設置する固定刃ホルダと、前記回転刃の回転軸を支持する軸受けケースとが固定されてなり、前記回転軸の熱膨張係数α1、前記フレームの熱膨張係数α2、前記固定刃ホルダの熱膨張係数α３、前記軸受けケースの熱膨張係数α４のうち最も小さな値をＡ１、最も大きな値をＡ２とした場合に、下記関係式を満たすことを特徴とするストランドカッター。
（A2−A1）／A2×１００≦２０
（２）前記α１、α２、α３、α４のいずれもが、１０．１×（１０^−６／℃）以上１１．９×（１０^−６／℃）以下である、前記（１）記載のストランドカッター。
（３）前記回転軸の材質が、クロムを１１．５〜１８重量％の範囲で含有するマルテンサイト系ステンレス鋼であり、前記フレーム、前記固定刃ホルダ、および前記軸受けケースの材質が、クロムを１３〜１８重量％の範囲で含み、かつ、ニッケルを３〜８重量％の範囲で含む析出硬化系ステンレス鋼である、前記（１）または（２）記載のストランドカッター。
（４）前記フレーム、前記固定刃ホルダ、および前記軸受けケースの材質が、JIS規格SUS630またはSUS631である、請求項３記載のストランドカッター。

本発明のストランドカッターによれば、回転軸の熱膨張係数α1、前記フレームの熱膨張係数α2、前記固定刃ホルダの熱膨張係数α３、前記軸受けケースの熱膨張係数α４のうち最も小さな値をＡ１、最も大きな値をＡ２とした場合に、それらが特定の関係をみたすため、従来の調整機構を有するストランドカッターにおいても発生していた固定刃と回転刃との間隔が所望している値からずれること自体を防ぐことができる。そして運転前に調整した最適な間隔で運転を続けることができる。

押出機とストランドカッターの概略概略図である。ストランドカッターの概略断面図である。ストランドカッターの概略断面図である。

本発明のストランドカッターは、樹脂押出機から押し出され、冷却固化されたストランドをペレット状に切断するものであって、例えば図２に示すように、シューター１６と、シューター１６から供給されるストランド４を引き込む一対のフィードローラー７、８と、該フィードローラー７、８から送り出されたストランド４を切断する固定刃１０、回転刃１１等とから構成される。固定刃１０は固定刃ホルダ１４に設置され、回転刃１１は回転軸が軸受けケース１８によって支持され、これら固定刃ホルダ１４および軸受けケース１８がフレーム１５に固定されている。その結果、固定刃１０はストランド４を下から支え、回転刃１１は矢印A方向に回転して固定刃１０上のストランド４を上方から下方へ向かって切断するようになっている。

固定刃１０と回転刃１１との間隔を運転前に予め調整するために、回転刃１１に対する固定刃１０の位置、もしくは、固定刃１０に対する回転刃１１の位置を調整できるようにすることが好ましい。具体的には、例えばボルト１７を設け、該ボルト１７で固定刃１０が設置されている固定刃ホルダ１４を該ボルト１７の軸芯方向に直線移動させ調整する機構を採用することができる。また、図３に示すように、回転刃１１の回転軸１２の両端を支持する軸受１３の軸受ケース１８を、調整ねじ軸２３により、その調整ねじ軸２３の軸芯方向に直線移動させる構造も好ましい。

そして、本発明にかかるストランドカッターは、回転刃１１の回転軸１２の熱膨張係数α1、フレーム１５の熱膨張係数α2、固定刃ホルダ１４の熱膨張係数α３、軸受けケース１８の熱膨張係数α４のうち最も小さな値をＡ１、最も大きな値をＡ２とした場合に、Ａ１、Ａ２が下記関係式を満たす。
（A2−A1）／A2×１００≦２０
ストランドカッターは、上記関係式を満足することで、従来の調整機構を有するストランドカッターにおいても発生していた固定刃と回転刃との間隔が所望している値からずれること自体を防ぐことができる。そして運転前に調整した最適な間隔で運転を続けることができる。

すなわち、ストランドカッターは切断時にストランドの余熱により、内部温度が100℃前後の高温状態となり易い。加えて、冷却に使用される水の水分が、ストランドカッター内に持ち込まれるため、耐食性の観点からストランドカッター部品はステンレス鋼により形成されることが多い。中でも、回転刃の回転軸は、負荷が最もかかる部分の一つであるので、ステンレス鋼の中でも、高強度のステンレスで構成されることが多い。また、エンジニアプラスチックに使用される強化樹脂をペレット化する場合は、切断される樹脂が硬いため、回転刃１１はそれに合せ超硬合金を使用することが多い。そのため、超硬材の回転刃と該回転刃の回転軸を接着するのに銀ろう付という処理を実施するが、600~900℃の高温で処理する際の、超硬との熱膨張差による応力集中を避けるため、回転刃の回転軸についてはクロムを１１．５〜１８重量％の範囲で含有するマルテンサイト系ステンレス鋼で形成されることが多い。そして、このような回転刃の回転軸に合わせて、同様に大きな負荷がかかり高強度が必要とされる固定刃ホルダも、従来は、安価である等の理由から、上記マルテンサイト系ステンレス鋼で形成されることが多かった。それに対して、フレームや軸受けケースは、汎用ステンレス鋼としてもっとも広く使用されているSUS304（JIS規格）で形成されることが多かった。しかしながら、フレームや軸受けケースに使用されるSUS304は、回転刃の回転軸や固定刃ホルダに使用されるマルテンサイト系ステンレス鋼より大きな熱膨張係数を有し、この熱膨張係数の差に起因して、回転刃の回転軸および固定刃ホルダの膨張幅よりフレームと軸受けケースの膨張幅の方が大きくなり、回転刃と固定刃との間隔が運転中に広がる現象が起こる。そこで、本発明においては、回転刃１１の回転軸１２の熱膨張係数α1、フレーム１５の熱膨張係数α2、固定刃ホルダ１４の熱膨張係数α３、軸受けケース１８の熱膨張係数α４が上記関係をみたすように構成し、固定刃と回転刃との間隔が所望している値からずれること自体を防ぐ。その結果、本発明によれば、運転前に調整した最適な間隔で運転を続けることができる。

さらに、上記したように、カッターはストランドの余熱により100℃近くの温度になるが、場所によって温度ムラができる。そのため、熱膨張係数が小さいほうが温度ムラによる場所ごとの寸法差が小さくなる。そのため、ステンレス鋼などの中でも熱膨張係数の小さい材料、すなわち前記α１、α２、α３、α４のいずれもが、１０．１×（１０^−６／℃）以上１１．９×（１０^−６／℃）以下であるものを選定することが望ましい。かかる熱膨張係数を有する材料としては、例えばJIS規格SUS430、SUS431、SUS420J2、SUS630、SUS631などが挙げられる。

加えて、フレーム１５、固定刃ホルダ１４、軸受けケース１８は、樹脂ペレットに直接触れる箇所なので、耐食性があり、かつペレットの衝突などにより、これらフレーム１５、固定刃ホルダ１４、軸受けケース１８の表面が欠け、破片がペレット内に混入したとしても、磁力による選別ができる材質とすることが望ましい。上記性質を有する材料として、クロムを１３〜１８重量％の範囲で含有し、かつ、ニッケルを３〜８重量％の範囲で含有する析出硬化系ステンレス鋼が好ましい。なお、他の任意成分としては、例えば銅、ニオブ等を含有することもできる。このような合金の例として、例えば、JIS規格SUS630、SUS631が挙げられるが、中でもSUS630が好ましい。また、析出硬化系ステンレス鋼は、高強度であり、負荷のかかる固定刃ホルダ１４等に使用されるステンレス鋼の代替材料として使用できる。

一方、回転刃１１の回転軸は、エンジニアプラスチックに使用される強化樹脂をペレット化する場合の銀ろう付という処理を考慮して、クロムを１１．５〜１８重量％の範囲で含有するマルテンサイト系ステンレス鋼で形成することが好ましい。ただし、本発明においては、固定刃ホルダ１４まで該マルテンサイト系ステンレス鋼で形成する必要はない。固定刃ホルダ１４は、腐食性の点を考慮して、上記したように析出硬化系ステンレスで形成することが好ましい。

以下、本発明を実施例によって詳細説明するが、これら実施例のみに限定されるものではない。

図２に示すストランドカッターを以下に記す材料で製作し、本体表面温度が常温のときと８０℃過熱後のときの回転刃１１と固定刃１０との間隔を測定した。また、実施例１、比較例１では、ガラス繊維と混練したナイロン６樹脂累計約3000ｔを切断し、その際のペレットを比較した。そして、比較例２では、PBT樹脂を累計約500ｔ切断した。

なお、各材質の熱膨張係数は表１に示すとおりです。

（実施例１）
回転刃１１の回転軸１２がSUS420J2、固定刃ホルダ１４、フレーム１５、軸受けケース１８がSUS630で製作されたストランドカッター。

（比較例１）回転刃１１の軸１２、固定刃ホルダ１４がSUS420J2、フレーム１５、軸受けケース１８がSUS304で製作されたストランドカッター。

（比較例２）回転刃１１の軸１２がSUS304L、固定刃ホルダ１４がSUS420J2、フレーム１５と軸受けケース１８がSUS304で製作されたストランドカッター。

比較例１におけるストランドカッターは、表面温度２７℃のとき間隔を０．０３ｍｍに調整したものが、８０℃過熱後０．０８mmまで広がり、比較例２におけるストランドカッターは、表面温度２６℃のとき間隔を０．０４mmに調整したものが、８０℃過熱後０．０８mmまで広がった。これに対し、実施例１におけるストランドカッターは、表面温度３０℃のとき間隔を０．０３ｍｍに調整したものが、８０℃過熱後も０．０３mmであり、間隔の広がりを抑えることができた。

また、実施例１での形状不良ペレットの発生率（所定量のストランドを切断する際の[形状不良によるカッター交換回数／全カッター交換回数×１００]の値）は、比較例１と比較すると34％削減、比較例２と比較すると18％削減できた。

さらに、形状不良ペレット発生によるカッター交換回数（すなわち形状不良ペレット発生回数）のうち切断開始から40時間経過するまでの間に行ったカッター交換回数の割合は、実施例１で20％であったのに対し、比較例１で48％、比較例２で67%であり、本発明により連続切断量を増加できた。

１、押出機
２、ストランド
３、水
４、固化されたストランド
５、ペレット
６、ストランドカッター
７、８、フィードローラー
１０、固定刃
１１、回転刃
１２、回転刃の回転軸
１３、軸受け
１４、固定刃ホルダ
１５、フレーム
１６、シューター
１７、調整ボルト
１８、軸受けケース
２３、調整ねじ軸

Claims

一対のフィードローラーと、該フィードローラーから送り出されたストランドを切断する固定刃および回転刃と、フレームとを有し、前記フレームには、固定刃を設置する固定刃ホルダと、前記回転刃の回転軸を支持する軸受けケースとが固定されてなり、前記回転軸の熱膨張係数α1、前記フレームの熱膨張係数α2、前記固定刃ホルダの熱膨張係数α３、前記軸受けケースの熱膨張係数α４のうち最も小さな値をＡ１、最も大きな値をＡ２とした場合に、下記関係式を満たすことを特徴とするストランドカッター。
（A2−A1）／A2×１００≦２０
前記α１、α２、α３、α４のいずれもが、１０．１×（１０^−６／℃）以上１１．９×（１０^−６／℃）以下である、請求項１記載のストランドカッター。
前記回転軸の材質が、クロムを１１．５〜１８重量％の範囲で含有するマルテンサイト系ステンレス鋼であり、前記フレーム、前記固定刃ホルダ、および前記軸受けケースの材質が、クロムを１３〜１８重量％の範囲で含み、かつ、ニッケルを３〜８重量％の範囲で含む析出硬化系ステンレス鋼である、請求項１または２記載のストランドカッター。
前記フレーム、前記固定刃ホルダ、および前記軸受けケースの材質が、JIS規格SUS630またはSUS631である、請求項３記載のストランドカッター。