JP6198283B2 - ペレットの水中造粒装置及び水中造粒法 - Google Patents

Description

本発明は、溶融樹脂を水中で切断してペレットを成形する水中造粒法及び水中造粒装置に係り、特に粘着性の高い熱可塑性エラストマーのペレットの成形に好適に使用される水中造粒法及び水中造粒装置に関する。

粘着性を有する熱可塑性エラストマーのペレットを成形するには、水中造粒法又は水中造粒装置が使用されている。しかし、高粘着性の熱可塑性エラストマーの場合には、溶融樹脂を切断して成形された粒状物が水中造粒装置に付着する問題や粒状物の互着の問題があり、これらの問題に対して以下の様な提案がなされている。

例えば、特許文献１に、溶液状アクリル系ブロック共重合体から減圧押出機を用いて固体状アクリル系ブロック共重合体を取り出した後、滑剤を含有する冷却水中で切断する該重合体ペレットの製造方法が提案されている。

特許文献２に、芳香族ビニル単量体を主として重合したブロック（ａ）を少なくとも１つと、共役ジエン単量体を主として重合したブロック（ｂ）を少なくとも１つを有するブロック共重合体を、押し出し機のダイより押し出し、シリカとタルクを分散させた水中で切断するブロック共重合体ペレットの製造方法が提案されている。従来、タルク循環水中でカットしてペレットの造粒を行う場合に、ペレット同士がくっついて大きな塊を形成し易いためダスティング剤を後添加し、ペレット同士が接着しないようにする必要があったところ、本ブロック共重合体ペレットの製造方法によりダスティング剤の添加が不要になったとされる。

特許文献３に、ダイスから押し出された溶融樹脂を、水が入口ノズルから出口ノズルへ循環する循環箱内で回転するカッタ刃により、ペレットに切断するようにした互着性ペレット用循環装置において、前記入口ノズルは断面形状が楕円形をなし、前記循環箱の縦断面積が前記入口ノズルの断面積の２〜３倍である互着性ペレット用循環装置が提案されている。この互着性ペレット用循環装置によれば、循環箱内の水流が従来よりも強くなるため、ペレットの滞留時間が大幅に短くなり、互着しやすい互着ペレットの互着を完全に防止することができ、良質なペレットを得ることができるとされる。

特開2003-266430号公報 特開2000-43039号公報 特開平11-5216号公報

水中造粒法は、ダイから吐出した溶融樹脂を水中で切断して粒状物を成形し、その粒状物を水と分離したのち乾燥してペレットを成形する。このため、特許文献１又は２に記載のような水に滑剤等の他の物質を含有させる製造方法は、滑剤等の除去など余分な工数、コストを要するおそれがあるので好ましくない。

一方、特許文献３に記載の互着性ペレット用循環装置は、特許文献１又は２の製造方法と異なり滑剤等の物質を要しないので好ましい。しかしながら、この互着性ペレット用循環装置は循環箱内の粒状物の互着の防止を目的としており、循環箱から送出された粒状物が配管内で互着する問題や、目詰まりの問題については不明である。また、粒状物の互着を防止するには、循環箱内の水流の流速をどの程度にすればよいのかも不明である。

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、高粘着性の熱可塑性エラストマーのペレットを成形する水中造粒法において、水中で切断されて成形された粒状物の互着を防止し、良質なペレットを効率的に成形することができるペレットの水中造粒装置及び水中造粒法を提供することを目的とする。

本発明に係る水中造粒装置は、循環する冷却水が入口管を通して流入するカッティングチャンバと、そのカッティングチャンバ内に収容され、ダイの前面にそのダイから吐出される溶融樹脂を粒状に切断するカッタ刃が回転するカッタヘッドに設けられた切断手段と、その切断により成形された粒状物を前記冷却水とともに前記カッティングチャンバから送出する出口管を有する水中造粒装置であって、前記出口管の管路に、旋回流発生防止手段を設けている。

上記発明において、旋回流発生防止手段は、管路の長手方向に延在する整流板とすることができる。この整流板は、管路の内径をDとするとき、その管路の管壁から内部に0.1D以上突出しているのがよい。また、整流板は、管路内に複数設けることができる。

また、整流板は出口管の管路に脱着可能に設けることができ、例えば、出口管に設けられたフランジ接手部分に螺着可能な環状板と、これに取付けられる整流板を有する整流部材とすることができる。

旋回流発生防止手段は、水流の旋回を有効に防止することができるものであればよく、管路の断面形状を非円形にしたもの、管路の長手方向に内径の大小が生じる部分を設けたもの又は管路に屈曲部を設けたものであってもよい。

本発明に係る水中造粒法は、冷却水が循環するカッティングチャンバ内にダイから吐出される溶融樹脂をそのダイの前面に設けられて回転するカッタ刃により粒状に切断し、その切断により成形された粒状物を乾燥してペレットを成形する水中造粒法であって、前記粒状物と前記冷却水が一層状態に混在して前記カッティングチャンバから送出されるようにすることによって実施される。

本発明によれば、高粘着性の熱可塑性エラストマーのペレットを成形する水中造粒法において、成形された粒状物の互着を防止し、良質なペレットを効率的に成形することができる。

水中造粒法によりペレットを成形する説明図である。 本発明に係る水中造粒装置の模式図である。 水中造粒装置の出口管を流動するスラリーの状態を示し、スラリーが二層流になって流動する場合（ａ）、一層流で流動する場合を示す（ｂ）。 出口管に設けられる整流板の種々の実施例を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を基に説明する。図１は水中造粒法によりペレットを成形するときの説明図であり、図２は本発明に係る水中造粒装置の断面を示す。水中造粒法によるペレットの成形は、図１に示すように、押出機に供給された合成樹脂原料が押出機により溶融され、押出機の先端に設けられたダイから吐出される。そして、吐出された溶融樹脂は、水中造粒装置により水中で粒状に切断され、これにより成形された粒状物は循環する冷却水とともに配管中を流動し、脱水機、乾燥機を経て乾燥される。粒状物は、さらに篩にかけられ、所定の粒径を有するペレットが成形される。循環する冷却水は、冷却水タンクからポンプにより送り出され、水中造粒装置を循環している。

本発明に係る水中造粒装置10は、図２に示すように、循環する冷却水が入口管12を通して流入するカッティングチャンバ11と、そのカッティングチャンバ11の内部に収容されている切断手段15と、切断により成形された粒状物を冷却水とともにカッティングチャンバ11から送出する出口管13を有する。切断手段15は、回転手段151と、その回転手段151の端部に設けられたカッタヘッド153と、これに保持されたカッタ刃155を有している。カッタ刃155は、押出機1の先端部に設けられたダイ2の前面に設けられており、ダイ2のノズル部から吐出された溶融樹脂が、カッタ刃155により切断されて粒状物が成形される。そして、この粒状物はカッティングチャンバ11から冷却水とともに出口管13に送出される。出口管13の管路には旋回流発生防止手段が設けられる。本例の場合は、旋回流発生防止手段として整流板14が設けられている。

旋回流とは、入り口管12からカッティングチャンバ11に流入する冷却水の流速や、カッティングチャンバ11内のカッタ刃155の回転などに基づいて出口管13において観察される渦巻き状の水流を意味する。水中造粒装置において旋回流が発生すると、図３（ａ）に示すように、出口管13の管路を粒状物と水が分離して流れ、二層状の水流を生ずる。例えば、粒状物の比重が1より小さい場合は、図３（ａ）に示すように粒状物は配管中央部に密集し、その粒状物の回りを冷却水が取り囲んだ状態になる。一方、粒状物の比重が1より大きい場合は、粒状物は配管内壁近くに密集し、中心部は冷却水が流動する。いずれの場合においても、粒状物と冷却水が分離した二層状の水流を生ずる。

図３（ａ）に示す旋回流は、出口管13の管路に整流板14を設けることによって防止することができる。整流板14により旋回流の発生を防止した例を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）に示すように、旋回流を生じなくすると、スラリーは管路を一層状態で流動し、粒状物は管路内に充満した状態になって流動する。旋回流の発生は、スラリーの流速が低速であるほど顕著であるが、図３（ａ）に示すように、スラリーの流速が3ｍ/ｓと比較的高速な場合であっても粒状物の密集が観察される。なお、図３（ａ）及び（ｂ）に示す粒状物は、比重が0.871の樹脂であった。

整流板14は、出口管13のカッティングチャンバ11に近い管路内に設けるのがよい。効率的、経済的に整流板14を設けることができる。整流板14の交換、改修作業も容易に行うことができる。しかしながら、整流板14はチャンバ内にも設けることができる。この場合は、カッティングチャンバ11内に粒状物が滞留し易いことを考慮する必要がある。

また、整流板14は、管路の長手方向に延在するものが好ましく、出口管13の管路の内径をDとするとき、その管路の管壁から内部に0.1D以上突出しているものがよい。すなわち、図４（ａ）に示すように、整流板14は、出口管13の管壁から内部に0.1D以上突出しているもの（突出高さhのもの）であればよく（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）又は（ｉｖ）に示す形態のものであってもよい。また、整流板14は、管路の同一断面内に複数個設けてもよく、管路の上流側及び下流側に複数設けることもできる。整流板14の管路の長手方向に延在する長さは、水中造粒装置の形状やサイズ等により最適な長さが選択される。

整流板14は、図４（ｂ）に示すように、出口管13に設けられたフランジ接手部分に脱着可能に設けることができる。この例は、出口管13のフランジ接手部分に螺着することができる整流部材となっており、このような整流部材は単独で取り扱うことができ、容易に交換することができる。本例の整流部材140は、フランジ接手部分に螺着可能な環状板141と、これに取付けられる整流板145を有している。

本発明に係る旋回流発生防止手段は、上述のような旋回流を効果的に抑制することができる整流板型のものが取扱い、設置又は経済性に優れる。しかしながら、旋回流発生防止手段は旋回流を効果的に抑制することができるものであればよく、例えば、管路の断面形状を非円形にしたもの、管路の長手方向に内径の大小が生じる部分を設けたもの又は管路に屈曲部を設けたものであってもよい。

以上、本発明について説明した。本発明は、水中造粒装置の出口管に設けた旋回流発生防止手段により旋回流の発生を効果的に阻止している。このため、本発明によれば、切断されて形成されたばかりの粒状物の冷却が損なわれず、また、その粒状物の集合又は密集が阻止され粒状物の互着を防止することができる。なお、粒状物の互着防止は、粒状物の集合又は密集を阻止し、粒状物がばらけた状態にすることが重要である。

1 押出機
2 ダイ
10 水中造粒装置
11 カッティングチャンバ
12 入口管
13 出口管
14 整流板
140 整流部材
141 環状板
145 整流板
15 切断手段
151 回転手段
153 カッタヘッド
155 カッタ刃

Claims (8)

1. 循環する冷却水が入口管を通して流入するカッティングチャンバと、そのカッティングチャンバ内に収容され、ダイの前面にそのダイから吐出される溶融樹脂を粒状に切断するカッタ刃が回転するカッタヘッドに設けられた切断手段と、その切断により成形された粒状物を前記冷却水とともに前記カッティングチャンバから送出する出口管を有する水中造粒装置であって、
   前記出口管の管路に、旋回流発生防止手段を設けた水中造粒装置。
2. 旋回流発生防止手段は、管路の長手方向に延在する整流板であることを特徴とする請求項１に記載の水中造粒装置。
3. 整流板は、管路の内径をDとするとき、その管路の管壁から内部に0.1D以上突出していることを特徴とする請求項２に記載の水中造粒装置。
4. 整流板は、管路内に複数設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の水中造粒装置。
5. 旋回流発生防止手段は、出口管に設けられたフランジ接手部分に螺着可能な環状板と、これに取付けられる整流板を有する整流部材であることを特徴とする請求項１に記載の水中造粒装置。
6. 請求項２〜５の何れか一項に記載の水中造粒装置に使用される整流板。
7. 旋回流発生防止手段は、管路の断面形状を非円形にしたもの、管路の長手方向に内径の大小が生じる部分を設けたもの又は管路に屈曲部を設けたものであることを特徴とする請求項１に記載の水中造粒装置。
8. 冷却水が循環するカッティングチャンバ内にダイから吐出される溶融樹脂をそのダイの前面に設けられて回転するカッタ刃により粒状に切断し、その切断により成形された粒状物を乾燥してペレットを成形する水中造粒法であって、
   前記粒状物と前記冷却水が旋回流のない一層状態に混在して前記カッティングチャンバから送出される水中造粒法。

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