JPH08155954A

JPH08155954A - 熱可塑性樹脂ストランドの造粒方法と装置

Info

Publication number: JPH08155954A
Application number: JP33191094A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yoshikawa; 宏吉川
Original assignee: OM Ltd
Current assignee: OM Ltd
Priority date: 1994-12-09
Filing date: 1994-12-09
Publication date: 1996-06-18
Anticipated expiration: 2013-04-15
Also published as: JP2741176B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ペレットを良質にする。【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。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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性樹脂ストラン
ドの造粒方法と装置に関する。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方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明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。

【０００４】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。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。

【０００５】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。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。

【０００６】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。

【０００７】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。このクリ
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、それ故、クリアランス
の微調整が容易な構造が要望されている。本発明は、上
記問題を解決できる熱可塑性樹脂ストランドの造粒方法
と装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【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、本発明の熱可塑性樹脂
ストランドの造粒方法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、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に対して、回
転駆動される回転カッタを近接させたものにおいて、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、ダイノズルから溶融状
態の熱可塑性樹脂を造粒室内に吐出させて、雌側テーパ
ー部の内面に周方向等間隔に配設されたカッタブレード
により、上記熱可塑性樹脂をペレットに切断すると共
に、回転カッタの軸心部に配設された冷却水供給管によ
り、ダイプレートと回転カッタ間に冷却水を供給して、
上記ペレットを冷却固化する点にある。又、本発明の熱
可塑性樹脂ストランドの造粒装置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て
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、回転カッタの軸心部
に、ダイプレートと回転カッタ間に冷却水を供給する冷
却水供給管を配設した点にある。尚、冷却水供給管を回
転カッタに対して相対回転自在とすることもある。

【０００９】

【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。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１〜図３の図
面に基づき詳述する。図１は、本発明の第１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。

【００１１】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３０
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。

【００１２】回転カッタ６は、回転カッタ６の軸心部
（回転軸心部、回転中心部）に位置し且つ回転駆動され
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の内部に位置するタイミングベルト用
プーリ２３が取り付けられ、タイミングベルト（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。

【００１３】造粒室５は造粒室ハウジングＨにより囲ま
れ、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、取り入れ口１１の下方に位置するペレット排出口１
２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。

【００１４】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１
３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。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。

【００１５】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排出口１２から取り出
される。

【００１６】尚、カッタブレード７と雄側テーパー部３
０のクリアランス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、上記実施例では、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。これによ
り、カッタブレード７とダイプレート３による切れ味を
適切に保つことができ、ペレットＰ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７とダイプレート
３の寿命を長くでき、常時、良好なペレットＰを連続し
て得ることができる。

【００１７】図４は本発明の第２実施例を示し、第１実
施例とほぼ同様の構成であるが、その相違点について説
明すると、回転カッタ６は、そのプーリ部３０６を介し
て、駆動モータ（図示省略）により回転駆動される。回
転カッタ６は、その軸心部（回転軸心部、回転中心部）
に位置する第１次冷却水供給管３０１に、ベアリング３
０４ａ，３０４ｂならびにシール３０５により防水的に
（水密として）回転自在に支承されている。冷却水供給
管３０１は、中空パイプ製で、内部を第１次の冷却水が
通過するもので、その先端部がダイプレート３の先端部
の軸心部（中心部）と嵌合されている。冷却水供給管３
０１の先端側の周壁部には、冷却水室１３に開口する穴
３０３が貫通形成されている。冷却水供給管３０１の基
端部（反ダイプレート側端部）には、その内部に第１次
の冷却水を供給する第１次冷却水供給装置Ｗが接続され
ている。

【００１８】造粒室ハウジングＨの右側部の外周部に
は、上下一対の取り入れ口３１１が形成されて、この取
り入れ口３１１に冷却空気供給装置Ｕが接続されてい
る。この供給装置Ｕは、造粒室５内に冷却圧縮空気（冷
却媒体）を供給して、切断されたペレットを回転カッタ
６の背後に移動させるものである。又、造粒室ハウジン
グＨ上部の取り入れ口１１は、回転カッタ６の雌側テー
パー部６０の背後に位置する。ケージ３０８は、星型に
枠組みされたケージで、図示せる如く、取り入れ口３１
１、３１２、ペレット排出口１２及び軸心部（回転中心
部）付近を除きステンレスメッシュ３０９が張られてお
り、造粒室ハウジングＨの内側に配設されて、造粒室ハ
ウジングＨの内面を覆っている。ケージ３０８は、ベア
リング３１４，３１５、シール３１６，３１７を介し
て、回転カッタ６及び造粒室ハウジングＨに防水的に
（水密として）回転自在に支承され、ケージ回転用プー
リ３１０を介して、駆動モータ３２０に連結され、ケー
ジ３０８は、その内面にペレットが付着しない程度の低
速で一定方向または正逆方向に間歇的に回転駆動され
る。

【００１９】上記のように構成した実施例によれば、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）にホットカット（切断）される。又、第
１次冷却水供給装置Ｗから、冷却水供給管３０１の穴３
０３を介して、第１次の冷却水が、ダイプレート３と回
転カッタ６間の冷却水室１３内に噴出して、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は冷却固化された
後、切断領域から放射状に外部に容易に吹き飛ばされる
（排出される）。しかも、冷却圧縮空気供給装置Ｕか
ら、取り入れ口３１１を介して、造粒室５内に、冷却圧
縮空気が供給されているので、上記吹き飛ばされたペレ
ットは、冷却圧縮空気により、冷却されながら、回転カ
ッタ６の背後に移動させられる。従って、一旦切断され
たペレットがカッタブレード７により再度切断されるこ
とはない。

【００２０】更に、第２次冷却水供給装置Ｖから、取り
入れ口３１２を介して、造粒室５内に、第２次の冷却水
が供給されているので、回転カッタ６の背後に移動させ
られたペレットは、第２次の冷却水により、更に冷却さ
れながら、集合状態で下方に移動させられて、ペレット
排出口１２へスムーズに移動させられ、冷却水と共にペ
レット排出口１２から取りだされる。又、造粒室ハウジ
ングＨの内面は、ほぼ全面にわたって、星型枠組みケー
ジ３０８により覆われているので、造粒室ハウジングＨ
の内面にペレットが付着する惧れは殆どない。又、ケー
ジ３０８の大部分にステンレスメッシュ３０９が張られ
ると共に、ケージ３０８は、駆動モータ３２０により、
その内面にペレットが付着しない程度の低速で一定方向
または正逆方向に間歇的に回転駆動されるので、ケージ
３０８にペレットが付着する惧れも少ない。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、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。又、ダイノズ
ルとカッタブレード間のクリアランスを容易に微調整可
能とできて、常時、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可能で、ペレットにひげが
生じることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１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。

【図４】本発明の第２実施例を示す側面断面図である。

【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（冷却水供給管）１２・・・ペレット排出口１３・・・冷却水室３０・・・雄側テーパー部６０・・・雌側テーパー部３０１・・・冷却水供給管Ｗ，Ｖ・・・第１次・第２次冷却水供給装置Ｐ・・・ペレット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】押出機の先端部に設けられたダイプレー
トに、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に対して、回転駆動される回転カ
ッタを近接させたものにおいて、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、ダイノズルから溶融状態の熱可塑性樹脂を造粒室内に吐
出させて、雌側テーパー部の内面に周方向等間隔に配設されたカッ
タブレードにより、上記熱可塑性樹脂をペレットに切断
すると共に、回転カッタの軸心部に配設された冷却水供給管により、
ダイプレートと回転カッタ間に冷却水を供給して、上記ペレットを冷却固化することを特徴とする熱可塑性
樹脂ストランドの造粒方法。
【請求項２】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て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、回転カッタの軸心部に、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を配設したことを特徴と
する熱可塑性樹脂ストランドの造粒装置。
【請求項３】冷却水供給管を回転カッタに対して相対
回転自在とした請求項２記載の熱可塑性樹脂ストランド
の造粒装置。