(57)【要約】【課題】優れた切れ味を維持して正常な形状のペレットを長期間安定して連続生産できるストランドカッターと、それを用いた樹脂ペレットの製造方法を提供する。【解決手段】固定刃上に送り出されてくる樹脂を主成分とするストランドを、回転方向に複数の刃先を備えた回転刃と前記固定刃との間に形成される切断部でペレットに切断するストランドカッターにおいて、固定刃上におけるストランドの切断部への進入速度をＶ、切断部での回転刃の刃先の回転軌跡円の接線方向速度ｖ１における、ストランドの切断部への進入方向の速度成分をｖとしたとき、ｖ＞Ｖの関係を満たすことを特徴とするストランドカッター、およびそれを用いた樹脂ペレットの製造方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定刃上に送り出されてくる樹脂を主成分とするストランドを、回転方向に複数の刃先を備えた回転刃と前記固定刃との間に形成される切断部でペレットに切断するストランドカッターにおいて、前記固定刃上におけるストランドの前記切断部への進入速度をＶ、前記切断部での前記回転刃の刃先の回転軌跡円の接線方向速度ｖ１における、ストランドの前記切断部への進入方向の速度成分をｖとしたとき、ｖ＞Ｖの関係を満たすことを特徴とするストランドカッター。
【請求項２】
前記固定刃が、ストランドの前記切断部への進入路を形成するストランド進入路形成面と、該ストランド進入路形成面の回転刃側端縁に続いて前記回転刃に対向する面として形成される回転刃対向面とを有し、該両面のなす角度θが鈍角に設定されている、請求項１に記載のストランドカッター。
【請求項３】
前記固定刃に前記鈍角の角度θをなす角部が複数設けられており、前記固定刃が、その設置姿勢を変更することにより、各角部形成面の一方が前記ストランド進入路形成面を、他方が前記回転刃対向面を形成可能に構成されている、請求項２に記載のストランドカッター。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載のストランドカッターを用いて樹脂を主成分とするストランドをペレットに切断する、樹脂ペレットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂吐出装置から吐出され、冷却された樹脂の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、およびそれを用いた樹脂ペレットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の樹脂ペレット製造装置は、例えば特許文献１に示されるように構成されている。例えば図１に示すように（図１は後述の本発明の説明でも共通に使用する。）、樹脂吐出装置１と、該樹脂吐出装置１から吐出された複数本のストランド（紐状の樹脂）２を、水あるいは他の方法で冷却、固化する冷却装置３と、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で構成されている。
【０００３】
ストランドカッター６は、例えば図２に示すように（図２は後述の本発明の説明で使用するものであるが、全体の概略構成については本背景技術でも共通に使用する。）、シューター１６と、シューター１６を通して供給されるストランド９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９を切断する固定刃１０と回転刃１１とから構成され、固定刃１０はストランド９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９を上方から下方へ向かって切断するようになっている。
【０００４】
このようなストランドカッターにおいては、ペレット化する樹脂の種類や樹脂の固化状態によっては、ストランド９を切断するとき、切断面がきれいに形成されず、ペレット形状が不良となることがある。特に、樹脂中にガラス繊維等の強化繊維等からなる無機充填材を混練して強化したエンジニアリングプラスチックでは、切断する樹脂自体が硬く、樹脂を切断するに従い固定刃１０や回転刃１１が摩耗する。このカッター刃の摩耗は、ペレット形状不良を発生させる大きな要因の１つである。従来、カッター刃の摩耗は、刃の再研磨や刃の交換により対応してきたが、その作業をするためには、生産を停止する必要があり、スタート、ストップ作業時に発生する原料屑や装置の整備費用、また生産機会損失など、さまざまなコストロスが発生するため、正常なペレット形状を保ちつつ、同時に生産停止時間を最小とすることが要求される。
【０００５】
このような問題に対し、特許文献２では、主として回転刃（図１の回転刃１１に相当）の形状に改善を加え、回転刃の回転方向前方に向かう面と回転中心からの半径方向の線またはその延長線とのなす角度（特許文献２ではナイフ角と呼んでいる。）を＋１０°以下の正の角度とし、回転刃の刃先角（特許文献２では切刃角と呼んでいる。）を８５°を超える角度として、回転刃の刃先部分の強度を上げることで、刃の欠損や摩耗を減少させ、正常なペレット形状を保ちつつ、長期生産を可能にしたと説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１４０６２号公報
【特許文献２】特許第４２４９３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載の技術のように、主として回転刃側のみに強度を向上する等の改善を加えるだけでは、摩耗の減少、正常なペレット形状の確保、長期間の連続生産の可能化には限界があると考えられる。すなわち、回転刃、固定刃のいずれの摩耗が進んでも切れ味は低下し正常なペレット形状の確保が困難になるので、より効果的に刃の交換頻度を減らし長期間安定して連続生産を可能にするためには、切断部における回転刃と固定刃との関係の改善や、固定刃側についての改善も必要になると考えられる。
【０００８】
そこで本発明の課題は、樹脂ストランドをペレット状に切断する際の、切断部に送り出されてくるストランド、回転刃と固定刃との関係を含む切断部における必須要素の基本動作に立ち返り、優れた切れ味を維持して正常な形状のペレットを長期間安定して連続生産できるようにするための改善を加えたストランドカッターと、それを用いた樹脂ペレットの製造方法を提供することにある。
【０００９】
加えて、本発明の課題は、固定刃側にも着目し、切断部における固定刃の形状に改善を加えることで、固定刃の摩耗を抑え刃の交換頻度を減らして、より効果的に長期間安定して正常な形状のペレットを連続生産できるようにしたストランドカッターと、それを用いた樹脂ペレットの製造方法を提供することにもある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係るストランドカッターは、固定刃上に送り出されてくる樹脂を主成分とするストランドを、回転方向に複数の刃先を備えた回転刃と前記固定刃との間に形成される切断部でペレットに切断するストランドカッターにおいて、前記固定刃上におけるストランドの前記切断部への進入速度をＶ、前記切断部での前記回転刃の刃先の回転軌跡円の接線方向速度ｖ１における、ストランドの前記切断部への進入方向の速度成分をｖとしたとき、ｖ＞Ｖの関係を満たすことを特徴とするものからなる。
【００１１】
このような本発明に係るストランドカッターにおいては、ストランドの切断部において、回転刃の刃先の回転軌跡円の接線方向速度ｖ１における（ｖ１中の）、ストランドの切断部への進入方向の速度成分ｖの方が、固定刃上におけるストランドの切断部への進入速度Ｖよりも大きく設定されているので、固定刃上で切断部へ送り出されてくるストランドは、回転刃の刃先により積極的に回転刃側に引き込まれながら固定刃と回転刃の刃先との間の剪断によって切断される。すなわち、ストランドは、回転刃の刃先による引き込み動作成分を含む剪断によって切断される。この切断動作では、送り出されてくるストランドが切断部において行き詰まる、つまり、切断完了前のストランド部分が切断部に対して押し込められるような動作は発生せず、ストランドの切断面（つまり、切断により製造されるペレットの切断面）は、切断面がストランド進行方向に対し直角な目標とする正常な形状のペレットが形成される。送り出されてくるストランドが切断部において行き詰まるような動作が発生すると、切断面がストランド進行方向に対し直角でない、例えば斜めに切断された平行四辺形型をしたペレットが形成されてしまい、目標とする正常な形状のペレット（両端面がストランド進行方向に対し直角である切断面に形成された柱状のペレット）を安定して連続生産することが困難になる。また、ストランドが目標とするきれいな切断面に安定して切断されるので、回転刃、固定刃ともに摩耗の抑制が可能となり、長期間安定した連続生産の達成にも寄与できる。特に、樹脂中にガラス繊維等の強化繊維等からなる無機充填材を混練して強化したエンジニアリングプラスチックでは、切断する樹脂自体が硬く、樹脂を切断するに従い固定刃や回転刃の摩耗の進行が進みその度合は早いが、このような場合にも、摩耗の抑制が可能となり、長期間安定した連続生産が可能になる。
【００１２】
上記のような本発明に係るストランドカッターにおいて、固定刃側にも着目してより効果的に長期間安定して正常な形状のペレットを連続生産できるようにするためには、上記固定刃が、ストランドの上記切断部への進入路を形成するストランド進入路形成面と、該ストランド進入路形成面の回転刃側端縁に続いて上記回転刃に対向する面として形成される回転刃対向面とを有し、該両面のなす角度θが鈍角に設定されていることが好ましい。
【００１３】
従来の固定刃では、ストランドの切断部への進入路を形成するストランド進入路形成面と、該ストランド進入路形成面の回転刃側端縁に続いて回転刃に対向する面として形成される回転刃対向面とによって形成される固定刃の切断部形成用角部は、通常、直角〈９０°〉あるいは鋭角の角部に形成されていたが、上記形態においては、この角部における角度（上記両面のなす角度θ）が鈍角に設定されている。両面のなす角度θが鈍角に設定されていることにより、固定刃または／および回転刃に多少の摩耗が生じた場合にあっても、切断部における固定刃と回転刃との間の隙間の増大代を小さく抑えることが可能になり、それによって切断部での切れ味の低下を抑制することが可能になって、長期間安定したペレットの連続生産が可能になる。また、特に固定刃の摩耗を抑えて刃の交換頻度を低減することも可能になる。上記切断部における固定刃と回転刃との間の隙間があるレベル以上に大きくなると、本来主として固定刃と回転刃との間の剪断により切断されるべきストランドが、上記隙間を通してストランドの一部を引き延ばすように引きちぎる動作によって切断される度合が増え、その結果、前述の切断部における行き詰まり動作とは異なる原因で、例えば目標とする切断面に対して変形したストランド成分が引きちぎられるように接続したおたまじゃくし形状のペレットが形成されてしまい、目標とする正常な切断面形状を有するペレットを安定して連続生産することが困難になる。上記形態では、このような事態に至るのを大幅に遅らせることができ、長期間安定したペレットの連続生産が可能になるとともに、刃の交換頻度を低減できる。なお、上記鈍角θは、例えば、上記固定刃の回転刃対向面と、切断部（上記固定刃の切断部形成用角部）における回転刃の刃先の回転軌跡円の接線とのなす角度が、１〜１５°の範囲内となるように、設定されることが好ましい。
【００１４】
また、上記形態においては、上記固定刃に上記鈍角の角度θをなす角部が複数設けられており、上記固定刃が、その設置姿勢を変更することにより、各角部形成面の一方が上記ストランド進入路形成面を、他方が上記回転刃対向面を形成可能に構成されていることが好ましい。鈍角の角度θをなす角部が複数設けられていることにより（例えば、固定刃の４隅に設けられていることにより）、切断に使用していた角部の摩耗があるレベルを超えそうになった時、固定刃全体を交換することなく、単に固定刃の設置姿勢を変更するだけで新たな切断用角部を所定位置に設定することが可能になる。したがって、生産停止時間を必要最小限に留めることが可能になる。
【００１５】
本発明に係る樹脂ペレットの製造方法は、上記のようなストランドカッターを用いて樹脂を主成分とするストランドをペレットに切断する方法からなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るストランドカッターによれば、特定の速度成分を有する回転刃と、好ましくは特定の形状を有する固定刃によるストランドの切断により、切断部における優れた切れ味を維持することができ、目標とするきれいな切断面を有する正常な形状のペレットを長期間安定して連続生産することができる。
【００１７】
また、本発明に係る樹脂ペレットの製造方法によれば、上記のようなストランドカッターを用いることで、ストランドカッターの優れた切れ味を維持して正常な形状のペレットを長期間安定して連続生産できるようになり、また、固定刃の摩耗を抑え刃の交換頻度を減らして、より効果的に長期間安定して連続生産できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】樹脂吐出装置とストランドカッターの概略構成図である（従来技術、本発明共通）。
【図２】本発明の一実施形態に係るストランドカッターの縦断面図である。
【図３】本発明に係るストランドカッターの切断部周辺の各形態を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
ストランドカッターの設置位置は、前述の図１を用いて説明したとおりである。すなわち、樹脂ペレット製造装置としては、図１に示したように、樹脂吐出装置１と、該樹脂吐出装置１から吐出された複数本のストランド（紐状の樹脂）２を、水あるいは他の方法で冷却、固化する冷却装置３と、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で構成されている。
【００２０】
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を通して供給されるストランド９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９を切断する固定刃１０と回転刃１１とから構成されている。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１２が軸受け１３、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。固定刃１０はストランド９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９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ために、調整ボルト１７を設け、該調整ボルト１７で固定刃１０が設置されている固定刃ホルダ１４を該調整ボルト１７の軸芯方向に直線移動させ調整する機構が採用されている。
【００２１】
本発明に係るストランドカッター６は、回転刃１１と固定刃１０との間に形成される切断部およびその周辺構造に特徴を有する。本発明に係るストランドカッターの切断部周辺の各実施形態を図３に示す。
【００２２】
図３（Ａ）に示す実施形態においては、切断部２０への進入路を形成する固定刃１０のストランド進入路形成面２１上に送り出されてくる樹脂を主成分とするストランド９が、回転方向（矢印方向）に複数の刃先１１ａを備えた回転刃１１と固定刃１０との間に形成される切断部２０でペレット５（図１に図示）に切断される。固定刃１０のストランド進入路形成面２１上におけるストランド９の切断部２０への進入速度をＶ、切断部２０での回転刃１１の刃先１１ａの回転軌跡円２２の接線方向速度ｖ１における、ストランド９の切断部２０への進入方向の速度成分をｖとしたとき、ｖ＞Ｖの関係を満たすように構成されている。本実施形態においては、固定刃１０における、ストランド進入路形成面２１と、該ストランド進入路形成面２１の回転刃１１側端縁に続いて回転刃１０に対向する面として形成される回転刃対向面２３との両面のなす角度θは直角に設定されている。
【００２３】
このような図３（Ａ）に示す形態においては、ストランド９の切断部２０において、ストランド９の切断部２０への進入方向の速度成分をｖの方が、ストランド９の切断部２０への進入速度Ｖよりも大きく設定されているので、ストランド９は、回転刃１１の刃先１１ａにより積極的に回転刃１１側に引き込まれながら固定刃１０と回転刃１１の刃先１１ａとの間の剪断によって切断される。この切断動作では、前述したように、送り出されてくるストランド９が切断部２０において行き詰まり、切断完了前のストランド部分が切断部２０に対して押し込められるような動作は発生せず、ストランド９の切断面は、シャープできれいな切断面に保たれ、目標とする正常な形状のペレット（両端面がきれいな切断面に形成された柱状のペレット）を安定して連続生産することができる。また、ストランド９が目標とするきれいな切断面に安定して切断されるので、回転刃１１、固定刃１０ともに摩耗の抑制が可能となり、長期間安定した連続生産の達成を助長できる。特に、樹脂中にガラス繊維等の無機充填材を混練して強化した、固定刃１０や回転刃１１の摩耗の進行度合が早いエンジニアリングプラスチックにおいても、摩耗の抑制が可能となり、長期間安定した連続生産が可能になる。
【００２４】
図３（Ｂ）に示す実施形態においては、固定刃１０ａにおける、ストランド進入路形成面２１と、該ストランド進入路形成面２１の回転刃１１側端縁に続いて回転刃１１に対向する面として形成される回転刃対向面２３との両面のなす角度θが鈍角に設定されている。図における角部２４の角度θが鈍角に設定されている。このように角度θが鈍角に設定されていることにより、固定刃１０ａまたは／および回転刃１１に多少の摩耗が生じた場合にあっても、切断部２０における固定刃１０ａと回転刃１１との間の隙間の増大代を小さく抑えることが可能になり、それによって切断部２０での切れ味の低下を抑制することが可能になって、長期間安定したペレットの連続生産が可能になる。また、固定刃１０ａの摩耗を抑えて刃の交換頻度を低減することも可能になる。したがって、上記摩耗に伴う隙間の増大による切れ味の低下等による不良形状のペレットの生成を抑制でき、目標とする正常な形状のペレットを長期間安定して連続生産することが可能になるとともに、刃の交換頻度を低減できる。
【００２５】
図３（Ｃ）に示す実施形態においては、固定刃１０ｂに、上記のような鈍角の角度θをなす角部２４が複数設けられており、図示例では、固定刃１０ｂの断面における４隅に設けられている。このように、鈍角の角度θをなす角部２４が複数設けられていることにより、切断に使用していた角部２４の摩耗があるレベルを超えそうになった時、固定刃１０ｂ全体を交換することなく、単に固定刃１０ｂの設置姿勢を変更するだけで新たな切断用角部を所定位置に設定することが可能になる。したがって、生産停止時間を必要最小限に留めることが可能になる。
【実施例】
【００２６】
以下に、本発明の実施例について説明する。
【００２７】
図３（Ａ）に示したような、固定刃の切断部形成用角部の角度θが９０°の固定刃を用い、ポリアミド樹脂からなるストランドの進入速度Ｖと、回転刃刃先の回転軌跡円の接線方向速度ｖ１における、ストランドの切断部への進入方向の速度成分ｖが、Ｖ＝ｖとなるようにストランドを進入させ、回転刃を回転させて樹脂ペレットを製造したところ、切断部における優れた切れ味を発現させることができ、目標とするきれいな切断面を有する正常な形状のペレットを安定して連続生産することができた。ただし、連続切断量２０ｔｏｎを経過した後、ストランドの切断不良がおきやすくなり、固定刃の摩耗によりおたまじゃくし形状の樹脂ペレットの発生にいたり、固定刃の交換が必要となった。
【００２８】
次に、図３（Ｂ）または（Ｃ）に示したような、固定刃の切断部形成用角部の角度θが１１０°の固定刃を用い、ストランド進入速度Ｖと、回転刃刃先の回転軌跡円の接線方向速度ｖ１における、ストランドの切断部への進入方向の速度成分ｖが、ｖ＞Ｖとなるようにストランドを進入させ、回転刃を回転させて樹脂ペレットを製造したところ、ストランドの切断不良がおこることがなく、連続切断量４２ｔｏｎを経過したあとも、安定した連続切断が可能となり、より長期間安定して連続生産できるようになった。
【００２９】
本発明のストランドカッターは、樹脂を主成分とするストランドを切断するのに好適に用いることができる。ここで樹脂としては、熱可塑性樹脂が好ましく、熱可塑性樹脂としては、一般的に使用されているものなら何でもよく、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、スチレン系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、アクリル系樹脂、および各種熱可塑性エラストマーなど幅広く使用可能である。また、本発明のストランドカッターは、カッターの摩耗が起こりやすい、樹脂と無機充填材などを溶融混練して得られたストランドを切断するのに特に好適に使用できる。無機充填材としては、ガラス繊維、炭素繊維、炭酸カルシウム、マイカ、タルク、アルミナなどが挙げられる。ストランドを構成する熱可塑性樹脂組成物を１００重量部としたときに、これらの無機充填材を５〜５０重量部含有する熱可塑性樹脂組成物からなるストランドの切断に特に適する。また、ストランドを構成する熱可塑性樹脂組成物には、難燃剤、離型剤、着色剤等の任意の成分が含まれていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明に係るストランドカッターは、樹脂を主成分とするあらゆるストランドの切断に適用でき、とくに無機充填材などを混練したストランドの切断に好適に使用できる。
【符号の説明】
【００３１】
１  樹脂吐出装置
２  ストランド
３  冷却装置
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
９  ストランド
１０、１０ａ、１０ｂ  固定刃
１１  回転刃
１１ａ  刃先
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
２０  切断部
２１  ストランド進入路形成面
２２  刃先の回転軌跡円
２３  回転刃対向面
２４  角部
【図１】
2019217645.tif 000003
【図２】
2019217645.tif 000004
【図３】
2019217645.tif 000005