JP4452762B2 - カット断片を生産するための切断式造粒装置及びカット断片の生産方法 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

この発明は、粘性材料からカット断片を生産するための切断式造粒装置及びカット断片を生産する方法に関するものである。

粘性状態の材料から粒体又はカット断片を生産するために、複数の方法が用いられている。

その方法の一つは、圧延機械に材料を供給することである。その圧延ロールは適当な温度に維持されるようになっている。圧延ロール上には球状物が置かれ、それは強く押圧される。新たに供給された材料は、球状物に渡され、入り込む。同時に、その材料は、適当な粘性の材料が得られる程度にまで冷えるようになっている。

例えば、冷却された熱可塑性ポリマーの帯状体がロールから引き離される。前記帯状体は、「立方体の粒体」を得るため、そのとき造粒機によって切断される。他の形態が、同様に切断されるか帯状体から型押しされる。その手順は、例えば、ベーカリー製品を生産する製パン所でなされる一般的なパン生地の処理の手順である。

更なる方法は、冷却され且つ上記のような形に切断されるか又は型でパンチをされる帯状体を、ノズルによって直接しぼり出すことである。これは、強く、高い粘性の状態で、液体がノズルからしぼり出されることを前提とする。

更なる方法は、多くの開口を備えたノズルによってしぼり出すことである。糸状体が、更に引き伸ばしによって変化させられた直径で、しぼり出される。適当な冷却後、糸状体は紡がれるか又は切断され、特定形状（おおよそ円柱形状）の粒体が得られる。

更なる方法は、多くの開口を備えたノズルによってしぼり出すことである。しぼり出した糸状体は、ノズルの部分で切断具（たいていの場合切断刃である）によって直接切断される。ノズルから抜け出る速度と切断する頻度により、特定の長さの円柱形の粒体が得られる。

本発明は、最近ますます一般的になってきた、最後に言及した方法に基づくものである。

重要なことは、ノズルから出る材料が実際に切断可能な粘性をもっていることである。粘性の低い材料は、切断が不可能である。カット断片は、粘性が増加すると、粘着性と油性を持ち始める。これは、汚れ、固化又はカット断片の相互の結合につながる。

粘性が十分に高いときのみ、独立して存在可能な十分に堅いカット断片が得られる。

そのように得られたカット断片は、円形のノズル開口の場合に、予期された円柱形状からかけ離れていることがよくある。

材料によっては、例えば、球、レンズ型或いはシェル型の粒体が得られる（例えば、熱可塑性ポリマーの場合）。

その原因は、材料の表面張力、材料の内側と外側の冷却率の変化、粒子の中で閉ざされたストレス、更に、ノズルから出た後の弾力的な弛緩である。

カット断片が変形する更なる理由は、切断の間、切断刃から除去される間、又は壁や部品との衝突の間に生じる機械的な力である。しばしば機械的変形の結果として、長めの扁平なカット断片が生じる。

カット断片の変形は、多くの場合好ましくない。

多くの材料、特に、粘性状態のプラスチックは、熱伝導度が乏しく、それらの体積は、大体の場合、温度に依存する。

多くの材料の場合、表面が急速に冷えると堅くなる。熱伝導率が乏しいため、粒子の内側は、長期間にわたって、高い温度、低い粘性、大きい体積のままとなる。

ゆっくりとした割合で粒体の内側の一部の冷却を行うと、前述の材料は体積が減少する。

外膜は既に寸法が安定しているので、内側には、真空の空洞（所謂、空胞）が形成される。非常にゆっくりと冷却すると、前記空胞は形成されない。例えば、機械的な動作により又は過度に薄い壁のために、前記空洞が開放されると、周りの空気又は液体がすぐに前記空洞の中に浸透する。更なる処理の間、開放された空洞に含まれる材料のために品質の損失が発生する。入り込んだ水は、更なる処理の間に、例えば発泡の原因になる。

切断後のカット断片の冷却率は、その形状と空胞の内容に対して大きな影響を有する。

一般に、たいていの冷却方法は、カット断片を水の中に置く、水を噴霧する、蒸気、空気、その他の冷却剤で処置をすることである。

切断の直後に、適当な冷却によってカット断片の形状を安定させること、及び、刃物への粘着を防止することも問題となる。したがって、冷却は、既に切断の間に始まらなければならない。この冷却は、例えば、切断刃への噴霧によって達成することができる。カット断片が切断刃から放出される間も、切断刃は自身の回転によって冷却剤を回転させ、冷却剤の霧との接触を確実にする。

回転する切断刃を冷却する公知の方法は、軸方向に冷却剤を噴霧することである。

ノズル開口がその時同じく噴霧され、それと同時に冷却されることは不都合なことである。

ノズル開口が冷え、多くの開口が完全に又は部分的に閉ざされる。その結果、開いた状態に維持されたノズル噴口は大きい処理能力、言い換えれば、大きなカット断片を形成し、そして、部分的に開口されたものは、非常に小さいカット断片（グリッター、小さな板状体）を形成する。幅広い粒径の範囲でカット断片が得られる。

ノズル噴口への好ましくない噴霧の問題は、この発明によって同様に解決される。

この発明の目的は、公知の装置の欠点を回避し、比較上より良い画一的な品質の製品（特にポリマーの粒体）を供給する、カット断片を生産するための切断式造粒装置及び方法を提供することである。

その目的は、切断式造粒装置において、切断刃間の隔たりが回転軸に固定されたスプレーガードに少なくとも一部が覆われる、という構成により、本発明によって達成される。

本発明は、液体のスプレー装置を有し、軸周りに複数の切断刃が配置されている少なくとも１つの回転軸と、回転軸の作動中に切断刃によって上面が払われるダイプレートを有する押出装置と、を備えた、粘性材料、特にポリマーからカット断片を生産するための切断式造粒装置において、切断刃間の隔たりが、回転軸に固定されたスプレーガードにより、少なくとも部分的に覆われていることを特徴とする。

例えば、切断具への冷却剤の噴霧の間、切断具間の隔たりは、切断具に続いて取り付けたスプレーガードによって冷却剤から保護される。前記スプレーガードは、切断刃とともに回転する。スプレーガードは、好ましくは、切断刃の直後に接続され、後続の切断刃の直前に及ぶ。そこで切断された成型物が離脱することができるように、後続の切断刃のすくい面は、軸方向からみて、覆われてはならない。スプレーガードは、ダイプレートのノズル噴口から十分な距離をおいてセットされる。カット断片は、スプレーガード上に沿って滑り、そのときに、それらの形状を安定させる、スプレーガード上の冷却剤と接触する。特別な実施形態では、スプレーガードに随意に刻印され又は設置され溝、スリット、プレートが、スプレーガード上のカット断片の通路とその滞留時間とを制御する。

スプレー装置は、ダイプレートに向けて整列された、液体ミストを作る１以上の噴霧ノズルからなることが好ましい。スプレーガードは、スプレー液をノズル開口に直接的に噴霧することを防止する。

この発明の好ましい実施形態では、スプレー装置が、切断刃の後側に向けて配置されている。

この発明の好ましい実施形態では、スプレー装置が、切断刃の回転軸に配置されている。

スプレー装置の液体供給部が、回転軸又は回転軸中に配置されて、回転軸とともに回転し、パイプを通して切断刃の領域内に供給され、液体供給部の出口開口が、切断刃の領域内に配置され、ダイプレートの方へ向いている、という切断式造粒装置の実施形態により、特別な利点が達成される。

更なる改善を、水等の冷却剤が回転軸のヘッド上で噴霧されるという、発明の特に好ましい実施形態により、達成できる。「キャッチング装置」がそこに設置される。後者では、通路及びパイプが切断刃に通ずる。回転ポンプの原理に従い、冷却剤は、切断刃へ向けて外方へ切断刃のアームに沿って流れ、すくい面において分散する。切断刃に軸方向に冷却剤を噴霧するために、冷却剤の出口開口を、切断刃の前で少し距離をおいて終わらせることが有益である。

カットされた材料の品質は、切断刃が、スプリングによって回転軸に固定され、そして、スプリングによってダイプレート上を移動可能であるように構成された、好ましい実施形態によって、更に向上される。このような方法により滑らかなカットが保証される。

応用例では、ダイプレートのノズルは、特別な形、例えば、星型やサンタクロース型（ベーカリー製品への応用）に構成される。

本発明は、スプレー装置を有する切断式造粒装置により、粘性材料からカット断片又は粒体を生産する方法を提供し、その方法は、切断刃の軸方向に液体を噴霧した場合に、ダイプレートが、直接的な液体の噴霧から、切断刃に取り付けられてそれとともに回転するスプレーガードによって保護されていることを特徴とする。

この発明による望ましい切断式造粒装置は、上記に示されたものが用いられる。

粘性材料として、ポリマーメルト、特に、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリビニルクロライド、ポリオレフィン（特に、ポリプロピレン、ＡＢＳ、ＳＡＮ樹脂又はポリウレタン）、又は上記ポリマーの混合物、から選択された熱可塑性ポリマーが用いられる。

粘性材料として、ポリアミド、好ましくは、特にグラスファイバーで補強され、且つ、グラスファイバーを１５〜５０重量パーセント、特に好ましくは２０〜３０重量パーセントの割合で含む、ポリアミドが用いられる。

冷却液、特に水は、スプレーする液体として使うことができる。

粒体の加熱をもたらす加熱する流体、特に、オイルもスプレーする液体の代わりとして役立つ。前述の手順は、ベーカリ製品の生産において、有利に使われる。

以下の図面を参照して本発明を詳細に説明する。しかしながら、図面は本発明を限定するものではない。

図１は、本発明の切断式造粒装置を、ケーシングを開いた状態で部分的に示す図である。

図２は冷却液の供給の変形例を示す図である。

回転軸５の周囲に配置された２つの切断刃１，２は、軸回転する（図１参照；ケーシングを省略した造粒装置のダイプレートとその周囲が示された図である）。そのスピードは１２００ｒｐｍに至る。切断刃１，２は、すくい面において１０cmの幅を有する。スプレーガード４は、内方と外方との両側で切断刃１，２よりも１cm広く構成されている。終端では、すなわち、それぞれの後続の切断刃１又は２の前では、スプレーガードが２cm上昇され、且つ、そのようにしてノズル噴口６から約２cmの間隔があけられる。スプレーガード４は、後続する切断刃のすくい面の０．５cm手前で終わる。

スプレーガード４は、半円形のステンレス鋼よりなるリングであり、中央の角度が１７０°、外径が３１cm、そして、内径が１９cmである。

ノズル６を有するダイプレート３は、外径３０cm、内径２０cmである。ノズル噴口６は直径０．３５cmである。

切断刃１，２とスプレーガード４には、８０℃の水が冷却剤として軸方向に噴霧される。

切断式造粒装置の変形例（例えば、図２）において、冷却剤（水）は、回転軸５を経て追加のパイプ７に供給され、そして、切断刃１，２の領域にある末端の開口８から噴霧される。

本発明の切断式造粒装置を、ケーシングを開いた状態で部分的に示す図である。 冷却液の供給の変形例を示す図である。

Claims (11)

1. 軸周りに複数の切断刃（１，２）が配置されている少なくとも１つの回転軸（５）と、
   切断刃（１，２）に液体を噴霧する、液体のスプレー装置と、
   回転軸（５）の作動中に切断刃（１，２）によって上面が払われるダイプレート（３）を有する押出装置と、を備えており、
   粘性材料、特にポリマーが、前記押出装置によって押し出され、切断刃（１，２）によって切断され、それにより、カット断片が生産される、切断式造粒装置において、
   切断刃（１，２）の間の隔たりが、回転軸（５）に固定されたスプレーガード（４）により、少なくとも部分的に覆われていることを特徴とする切断式造粒装置。
2. スプレー装置が、ダイプレート（３）に向けて整列された液体ミストを作る１以上の噴霧ノズルからなっている、請求項１記載の切断式造粒装置。
3. スプレー装置が、切断刃（１，２）の後側に向けて配置されている、請求項１又は２記載の切断式造粒装置。
4. スプレー装置が、切断刃の回転軸（５）に配置されている、請求項１〜３のいずれか１つに記載の切断式造粒装置。
5. スプレー装置の液体供給部が、回転軸（５）又は回転軸（５）中に配置されて、回転軸（５）とともに回転し、切断刃（１，２）の領域にパイプ（７）を通して液体を供給し、液体供給部の出口開口（８）が、切断刃（１，２）の領域内に配置され、ダイプレート（３）の方へ向いている、請求項４記載の切断式造粒装置。
6. 切断刃（１，２）が、スプリングによって回転軸（５）に固定され、スプリングによってダイプレート（３）上を移動可能である、請求項１〜５のいずれか１つに記載の切断式造粒装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の切断式造粒装置によって、粘性材料からカット断片又は粒体を生産する方法において、
   切断刃（１，２）の軸方向に液体を噴霧する間、ダイプレート（３）が、切断刃に取り付けられてそれとともに回転するスプレーガード（４）によって、液体の直接的な噴霧から保護されていることを特徴とするカット断片の生産方法。
8. 粘性材料として、ポリマーメルト、特に、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリビニルクロライド、ポリオレフィン（特に、ポリプロピレン、ＡＢＳ、ＳＡＮ樹脂又はポリウレタン）、又は上記ポリマーの混合物から選択された熱可塑性ポリマーが用いられる、請求項７記載のカット断片の生産方法。
9. 粘性材料として、ポリアミド、好ましくは、特にグラスファイバーで補強され且つグラスファイバーを１５〜５０重量パーセント、特に好ましくは２０〜３０重量パーセントの割合で含む、ポリアミドが用いられる、請求項８記載のカット断片の生産方法。
10. 前記切断式造粒装置のスプレー装置のスプレー液体として、冷却液、特に水が用いられる、請求項７〜９のいずれか１つに記載のカット断片の生産方法。
11. 前記切断式造粒装置のスプレー装置のスプレー液体として、加熱流体、特に加熱オイルが用いられる、請求項７〜９のいずれか１つに記載のカット断片の生産方法。

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