JP3010262U - 熱可塑性樹脂の造粒装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ペレットを良質にし、ダイノズルとカッタブ
レード間のクリアランスを容易且つ正確に微調整する。 【構成】 ダイプレート３の先端側の周壁部が、ダイノ
ズル４が配設された雄側テーパー部３０とされ、回転カ
ッタ６に、雄側テーパー部３０に外嵌される雌側テーパ
ー部６０が形成され、その内面にカッタブレード７が配
設され、回転カッタ６の回転軸８が冷却水供給管とされ
ている。回転軸用モータＰＭと、ダイプレート３と回転
軸８の先端部間の距離を検出するセンサ２１と、モータ
用コントロールボックスＣＴＲが備えられている。ダイ
ノズル４から吐出された溶融樹脂は、カッタブレード７
によりペレットＰに切断されて、回転軸８からの冷却水
により冷却固化される。センサ２１の信号を受け、ボッ
クスＣＴＲはモータＰＭを駆動して、回転軸８を移動さ
せ、クリアランスＡを調整する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本発明は、熱可塑性樹脂の造粒装置に関する。更に詳しくは、ダイプレートの 複数のダイノズルから連続的に吐出される溶融状態の熱可塑性樹脂（プラスチッ ク材料）を回転する回転カッタで切断して、樹脂（プラスチック）ペレットとし 、冷却水にて冷却固化する造粒装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び考案が解決しようとする課題】

一般に、熱可塑性樹脂の造粒装置（ペレタイザ）による造粒方法としては、 （１）押出機先端のダイから押出された溶融樹脂を冷却水槽に導入して、断面が ほぼ円形のストランド状に冷却固化した後、引き取りローラを介して固定刃と回 転刃に依って切断するストランドカット方式、 （２）押出機先端のダイより溶融樹脂をシート状に押し出し、縦切り、横切りを １段または２段で行なう所謂シートカット方式、 （３）押出機先端のダイプレートから押出された溶融樹脂を、ダイプレートに近 接する回転カッタのカッタブレードで切断するに際し、切断部分に冷却気体を噴 射する空冷カット方式、 （４）上記（３）のように切断するに際し、切断部分に霧状の水を噴射する霧中 カット方式、 （５）押出機先端のダイプレートから水中に押出された溶融樹脂を、ダイプレー トに近接する回転カッタのカッタブレードで切断する水中カット方式 等が通常よく使用されている。

【０００３】 上記各方式の内、例えば、ストランドカット方式は、造粒装置が押出機と直結 しておらず、トラブル時の対応が比較的容易であると共に、固定刃を有すること で、回転刃を頑丈にすることができるため、広く利用されている。又、水中カッ ト方式は水中で造粒されるため、冷却効果がよいが、樹脂圧が著しく変動したり 、あるいは、ダイプレートがストランドカット方式の固定刃的役割を持ち、カッ タブレードが耐久性に欠けるきらいもある。これらの造粒方式はその目的や樹脂 材料によって使い分けられるが、それらの方式の特徴を生かした組合せの試みも なされている。 ところで、上記従来（３）〜（５）の空冷カット方式、霧中カット方式、水中 カット方式によれば、押出機内で粘度の高い溶融樹脂が、ダイプレートのダイノ ズルを通過し、気体や霧状等の冷却媒体によって、即座に完全に固化する理想的 な材料であれば、問題はない。

【０００４】 しかしながら、溶融樹脂はダイノズルを通過した後でも、通常は粘性が残るた め、一旦切断されたペレット同士が、再度、粘着や融着して、団子化し易い特性 がある。 ところが、従来、押出機では、ダイプレートにおける、スクリューに対して直 角な先端垂直壁部に、ダイノズルが設けられて、該ダイノズルに、回転カッタの カッタブレードが軸心（軸）方向に関して正面で対向していた。 このため、溶融樹脂をカッタブレードでペレット（チップ）に切断する際に、 ダイノズルとカッタブレード間、即ち、切断領域に対して、冷却媒体の連続的供 給、即ち、吹き付けができ難く、冷却媒体が届き難かった。その結果、溶融樹脂 の上記特性のために、一旦切断されたペレット同士が、再度、粘着や融着して、 団子化する問題があった。

【０００５】 又、上記のように、冷却媒体の連続的供給がし難いため、切断されたペレット を、切断領域から排出し難く、このため、切断されたペレットをカッタブレード により再度切断するという問題もあった。 上記のように、ペレットが団子したり、再度切断されたりして、良質のペレッ トを得にくいという問題があり、特に、冷却媒体に冷却水を使用すると、溶融樹 脂の固化効力を増大できる代わりに、切断領域に対して、冷却媒体の連続的供給 がより困難となるため、上記両問題が顕著になっていた。 又、造粒装置では、ダイノズルとカッタブレード間のクリアランス（隙間）は 極めて重要で、クリアランスの大きさにより、切断ペレットの形状、造粒効果、 カッタブレードとダイプレートの外面（ダイス面）の寿命が著しく異なる。 もし、クリアランスが狭く、カッタブレードとダイプレートが相互に接触すれ ば、カッタブレードの磨耗を引き起こし、又、クリアランスが広すぎると、樹脂 の剪断が滑らかに行なわれず、ペレットに「ひげ」と呼ばれるバリが発生する事 態を招く。

【０００６】 造粒装置では、一般に、上記クリアランスを極めてデリケート且つ慎重に設定 しているが、稼働中に起こる種々の要因、例えば、ダイプレートの温度上昇の影 響を受けて、回転カッタの回転軸が熱膨張により伸び、クリアランスが変動する のが実情である。クリアランスの大きさは、数値的には、数ミクロン乃至数十ミ クロンの単位であるため、クリアランスの調整は、極めて微細な調整条件が要求 される。 従来、クリアランスの調整装置として、種々の装置が提案されている。例えば 、ダイプレートの先端部に検出センサを備え、この検出センサにより、クリアラ ンスの変動を検出し、パイロットモータの駆動制御をして、回転カッタをダイプ レートに対して自動的に進退させたり、クリアランスを表示器に表示させて、手 動調整したりしている。 ところが、ダイプレートとカッタブレード間には、常時、溶融樹脂が練り込ま れて、検出センサが溶融樹脂により覆われ、熱影響を受け易い。そのため、検出 センサによる検出を良好に行えず、クリアランスの調整を正確に行えないという 問題もあった。 本考案は、上記問題を解決できる熱可塑性樹脂の造粒装置を提供することを目 的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

ペレットの団子化、ペレットの再切断を防止するために、本考案の特徴とする ところは、押出機の先端部に設けられたダイプレートに、溶融状態の熱可塑性樹 脂を造粒室内に押出すダイノズルを周方向等間隔に配設し、ダイプレートの先端 部と近接し且つ回転軸により回転駆動される回転カッタにより、ダイノズルから 押出された樹脂をペレットに切断し、切断されたペレットを冷却水で冷却固化す るものにおいて、ダイプレートの先端側の周壁部を、テーパー状とされ且つダイ ノズルが配設される雄側テーパー部とし、回転カッタの先端部を、テーパー状と され且つ雄側テーパー部に外嵌される雌側テーパー部とし、この雌側テーパー部 の内面に、カッタブレードを周方向等間隔に配設し、回転軸を、ダイプレートと 回転カッタ間に冷却水を供給する冷却水供給管とした点にある。 さらに、ダイノズルとカッタブレード間のクリアランスを常に所望の最適値に 定量管理するために、本考案では、回転カッタを軸心方向に移動させる移動機構 を備え、ダイプレート先端部の軸心部に、回転軸の先端部までの距離を検出する 検出センサを埋込み、検出センサからの信号に応じて移動機構を制御して、ダイ ノズルとカッタブレード間のクリアランスを所定値に維持する制御手段を備える こともある。

【０００８】

【作用】

溶融状態の熱可塑性樹脂をダイプレートのダイノズルから吐出させて、所定速 度で回転する回転カッタのカッタブレードにより、ペレット（チップ）にホット カット（切断）する。 ホットカットされたペレットは、ダイプレートと回転カッタ間に供給された冷 却水により、冷却固化されると共に、冷却水の圧力と回転カッタから作用する力 等により、放射状に外部に容易に吹き飛ばされる。 又、ダイプレート先端部の軸心部に設置された検出センサにより、回転軸の先 端部までの距離を検出し、その距離に応じて、制御手段により、回転カッタを軸 心方向に移動調整して、ダイノズルとカッタブレード間のクリアランスを微調整 する。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づき詳述する。 図１は、本考案の一実施例の装置の全体配置を示す要部縦断正面図である。１ は押出機で、その内部に、押出部材として例示するスクリュー２が備えられると 共に、その前方にフィルタＦが配設されている。スクリュー２は、回転駆動され て、熱可塑性樹脂を溶融混練する。 ダイプレート３の先端側（押出側）の周壁部は、テーパー状とされた雄側テー パー部３０とされ、雄側テーパー部３０には、これをその外面に垂直に貫通する 複数のダイノズル４が周方向等間隔として星型放射状に配設されている。

【００１０】 回転カッタ６は造粒室５の内部に配設されて、ダイプレート３の延長軸心上に 位置し、ダイプレート３の先端部に対して軸心方向に正対し、ダイプレート３と 回転カッタ６間が冷却水室１３とされている。回転カッタ６の先端部（ダイプレ ート側）は、テーパー状とされた雌側テーパー部６０とされ、雄側テーパー部３ ０に外嵌されて、雄側テーパー部３０の外面と雌側テーパー部６０の内面が対面 されている。雌側テーパー部６０の内面には、複数のカッタブレード７が周方向 等間隔に配設されている。両テーパー部３０，６０は、スクリュー２の回転軸心 （回転中心）に対して、好適な角度をなすと共に、カッタブレード７は、雄側テ ーパー部３０に対して、クリアランスＡを隔てて対向している。

【００１１】 回転カッタ６は、回転駆動される回転軸８により支承されている。回転軸８に は、駆動部ハウジング１５の内部に位置するプーリ２３が取り付けられ、ベルト （図示せず）を介して回転軸駆動モータ（図示せず）にて回転カッタ６が回転駆 動される。回転軸８は中空とされて、冷却水室１３に第１次の冷却水を供給する 冷却水供給管とされており、回転軸８の基端部（反ダイプレート側端部）に第１ 次冷却水供給装置Ｗが接続されている。図２に示すように、回転軸８の先端垂直 壁部と、先端側の周壁部には、冷却水室１３内に開口する多数の穴９が貫通形成 されている。

【００１２】 次に、まず、クリアランスＡの調整装置の概要について説明すると、クリアラ ンスＡの調整は、回転カッタ６を回転軸８と共に軸心方向に移動させることによ り、行われる。ところで、本考案では、ダイプレート３の雄側テーパー部３０に 、カッタブレード７を有する雌側テーパー部６０を外嵌している。従って、図３ に示すように、クリアランスＡの大きさをＭとし、このＭを生じさせるための、 回転カッタ６の軸心方向の移動距離をＬとし、両テーパー部３０，６０と軸心方 向のなす角をαとすると、Ｍ＝Ｌｓｉｎαとなり、軸心方向の移動距離Ｌはクリ アランスＡの大きさＭよりも小さくなる。即ち、クリアランスＡを調整する際に は、回転カッタ６及び回転軸８を、クリアランスＡの調整量よりも大きく移動さ せるので、クリアランスＡの微調整を容易に行える。

【００１３】 クリアランスＡの調整装置の詳細について説明すると、回転軸８は、駆動部ハ ウジング１５内にベアリング１４ａ，１４ｂを介して、軸心方向に摺動自在で且 つ回動自在に支持されている。回転軸８に、ウォームホィール１８が相対回転自 在で且つ軸心方向に摺動不能に備えられて、ウォームギヤ１９Ａを介して、ウォ ーム軸１９と噛み合わされ、ウォーム軸１９はパイロットモータＰＭにより駆動 される。検出センサ２１は、ダイプレート３と回転カッタ６間の距離を検出する もので、ダイプレート３の先端部の軸心部に埋込状に備えられている。検出セン サ２１を、ダイプレート３の雌側テーパー部６０ではなく、上記箇所に備えた理 由は、回転軸８における、第１次の冷却水用の穴９の近くに検出センサ２１を 配設することで、検出センサ２１が溶融樹脂の影響をあまり受けず、比較的熱影 響を受けにくいようにするためと、検出センサ２１により、クリアランスＡの 変動量よりも大きな変動量を検出して、クリアランスＡの変動量を正確に検出す るためである。尚、回転カッタ６を水中で回転させると、回転速度や上記軸心方 向の移動距離Ｌの大きさに応じた負荷を受けて、回転軸駆動モータに流れる電流 が変動するので、この電流を検出したり、又は、上記モータの電圧を検出したり 、電気抵抗、静電容量等を検出して、上記軸心方向の移動距離Ｌやクリアランス Ａを補助的に検出することもある。コントロールボックスＣＴＲはマイコンから 成り、検出センサ２１からの信号を検出演算する機能や、パイロットモータＰＭ を正逆回転させる指令を発する操作機構等を有しており、検出センサ２１からの 信号により、パイロットモータＰＭを駆動し、ウォーム軸１９、ウォームギヤ１ ９Ａを介して、ウォームホィール１８を回転させ、回転軸８を回転カッタ６と共 にダイプレート３に対して軸心方向に前後進させ、クリアランスＡを調節する。 尚、ウォームホイール１８とウォームギヤ１９Ａ間のバックラッシュを防止する ために、駆動部ハウジング１５の内面に、ウォームホィール１８と噛み合い可能 なねじ部１５Ａが形成されると共に、ハウジング１５の外面には、回転軸８をダ イプレート側に付勢する上下一対のエヤシリンダ１６が備えられて、エヤシリン ダ１６が連結ロッド１７を介して回転軸８と係合されている。尚、この係合は、 回転軸８の軸心方向に関する係合で、回転軸８の回転は許容されている。尚、上 記ねじ部１５Ａを設けないこともある。又、エアシリンダ１６の個数は自由であ り、又、エアシリンダ１６の代わりに、適宣スプリングが使用されることもある 。

【００１４】 造粒室５は、造粒室ハウジングＨにより囲まれており、ハウジングＨの上部に は、第２次の冷却水を造粒室ハウジングＨ内に取り入れるための取り入れ口１１ が形成されて、この取り入れ口１１に第２次冷却水供給装置Ｖが接続されている 。取り入れ口１１の下方にメッシュフィルタ１０が配設され、又、ハウジングＨ の下部には、ペレット取り出し口１２が形成されている。 上記のように構成した実施例によれば、造粒装置の運転開始前におけるクリア ランスＡの設定は、その調整装置の自動調節機能を解除した状態で、パイロット モータＰＭ、ウォーム軸１９、ウォームギヤ１９Ａ、ウォームホィール１８を介 して回転カッタ６を前進させて、回転カッタ６の各カッタブレード７を各ダイノ ズル４に接近させ、クリアランスＡの大きさを好ましくは１／１００ミリ以内と し、この位置を検出センサ２１が示す信号と対比して、クリアランス原点として コントロールボックスＣＴＲに記憶させる。

【００１５】 造粒装置の運転開始後は、コントロールボックスＣＴＲにより、検出センサ２ １からの信号を演算し、所定のクリアランスと対比しながらパイロットモータＰ Ｍに信号を与え、回転カッタ６を前後進させ、クリアランスＡを所定値に自動調 節する。 ところで、造粒装置の運転を開始すると、スクリュー２により溶融混練された 熱可塑性樹脂は、ダイプレート３のダイノズル４から吐出されて、所定速度で回 転する回転カッタ６のカッタブレード７により、ペレット（チップ）Ｐに切断さ れる。 又、第１次の冷却水供給装置Ｗから、回転する回転軸８の穴９を介して、第１ 次の冷却水が、ダイプレート３や回転カッタ６等により囲まれた冷却水室１３内 に放射状に噴出されて、両テーパー部３０，６０間、即ち、切断領域であるダイ ノズル４とカッタブレード７間に放射状に連続的に供給されており、上記のよう に切断されたペレットＰは冷却固化される。

【００１６】 このように、切断領域に、冷却媒体の内で固化効力の高い冷却水を連続的に供 給できて、ペレットＰを良好に冷却できるので、一旦切断されたペレットＰ同士 が、再度、粘着や融着して、団子化することはない。 又、切断領域に冷却水の圧力流が、回転軸心部から放射状に供給されると共に 、切断されたペレットＰは回転カッタ６から作用する力等も受けるので、ペレッ トは、両テーパー部３０，６０間から放射状に外部に容易に吹き飛ばされて（排 出されて）、造粒室５内に飛散する。 更に、第２次冷却水供給装置Ｖから、取り入れ口１１を介して、造粒室ハウジ ング９内に、第２次の冷却水が供給されているので、上記のように造粒室５内に 飛散したペレットＰは、第２次の冷却水によっても冷却されて、冷却水と共にペ レット取り出し口１２から取り出される。

【００１７】

【考案の効果】

本考案によれば、切断されたペレット同士が、再度、粘着や融着して、団子化 することがないと共に、切断されたペレットが再度切断されることもなく、良質 のペレットを得ることができる。 請求項２によれば、ダイノズルとカッタブレード間のクリアランスを容易且つ 正確に微調整できると共に、常時、所定値に自動的に維持できて、カッタブレー ドとダイプレートによる切れ味を適切に保つことができ、ペレットにひげが生じ ることを防止できると共に、カッタブレードとダイプレートの寿命を長くでき、 常時、良好なペレットを連続して得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す側面断面図である。

【図２】回転軸先端部の第１次の冷却水用の穴を示す断
面図と側面図である。

【図３】クリアランスの大きさと軸心方向の移動距離と
の関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１・・・押出機 ３・・・ダイプレート ４・・・ダイノズル ５・・・造粒室 ６・・・回転カッタ ７・・・カッタブレード ８・・・回転軸 １２・・・ペレット取り出し口 １３・・・冷却水室 １８・・・ウォームホィール １９・・・ウォーム軸 １９Ａ・・・ウォームギヤ ２１・・・検出センサ ３０・・・雄側テーパー部 ６０・・・雌側テーパー部 Ｗ・・・第１次冷却水供給装置 Ｐ・・・ペレット ＰＭ・・・パイロットモータ ＣＴＲ・・・コントロールボックス

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 押出機の先端部に設けられたダイプレー
   トに、溶融状態の熱可塑性樹脂を造粒室内に押出すダイ
   ノズルを周方向等間隔に配設し、 ダイプレートの先端部と近接し且つ回転軸により回転駆
   動される回転カッタにより、ダイノズルから押出された
   樹脂をペレットに切断し、 切断されたペレットを冷却水で冷却固化するものにおい
   て、 ダイプレートの先端側の周壁部を、テーパー状とされ且
   つダイノズルが配設される雄側テーパー部とし、 回転カッタの先端部を、テーパー状とされ且つ雄側テー
   パー部に外嵌される雌側テーパー部とし、 この雌側テーパー部の内面に、カッタブレードを周方向
   等間隔に配設し、 回転軸を、ダイプレートと回転カッタ間に冷却水を供給
   する冷却水供給管としたことを特徴とする熱可塑性樹脂
   の造粒装置。
2. 【請求項２】 回転カッタを軸心方向に移動させる移動
   機構を備え、 ダイプレート先端部の軸心部に、回転軸の先端部までの
   距離を検出する検出センサを埋込み、 検出センサからの信号に応じて移動機構を制御して、ダ
   イノズルとカッタブレード間のクリアランスを所定値に
   維持する制御手段を備えた請求項１記載の熱可塑性樹脂
   の造粒装置。