(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出し加工された材料でペレットを形成するための造粒組立体であって、押出し加工用の型プレート（３７）であって、
型プレート（３７）の下流側の型面（４５）と、
中央に凹部（３５）を形成するように型面（４５）から外方へ突出した摩耗面を有して型面（４５）の下流側に形成され、前記凹部が前記凹部の下流側で底面（６９，１１１）を有している型リング（４９）と、
型プレート（３７）の上流側から型面（４５）まで延出されて、押出し加工のために型プレートの上流側から型面まで押出し加工された材料を導くように適合され、押出し加工された材料が型プレート（３７）を出るための開口（４７）を型面（４５）に形成しているチャンネル手段（４４）と
を含む押出し加工用の型プレート（３７）、および
型面（４５）に隣接して回転するように取付けられた切断組立体（５１）であって、
型面（４５）と間隔を隔てた関係状態で回転するように駆動シャフト（５５）に取付けることのできるハブ（５３，７３，１０９）と、
ハブ（５３）に取付けられてそれと一緒に回転し、型プレートの下流側の面に隣接して移動する切断縁を有している切断部材（５７，７９）と、
切断組立体（５１）と押出し加工型との間に確立され、切断組立体の自由回転を可能にするとともに、前記ハブ（５３）と前記型リング（４９）の中央における前記凹部（３５）の前記底面（６９，１１１）との間のペレットの移動を防止するバリヤを形成する境界面と
を含む切断組立体（５１）
を備えてなる造粒組立体。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載された造粒組立体であって、前記切断組立体（５１）がシュラウド部材（３３，７５，１０３）からなり、前記シュラウド部材は前記型リング（４９）の内径に等しい外径を有し、これにより切断部材（５７）の切断縁が型リングの下流側の面に隣接して移動できるようになし、また前記シュラウド部材（３３）の外周面と型リング（４９）の内径との間に境界面が確立され、これが、切断組立体（５１）の自由回転を可能にするとともに、ハブ（５３）の内面と型リングの中央における前記凹部（３５）の底面との間のペレットの移動を防止するバリヤを形成する造粒組立体。
【請求項３】
請求の範囲第２項に記載された造粒組立体であって、ハブ（５３）が、中心回転軸線を有して型面（４５）と同軸的に回転することのできる円形プレートであり、前記ハブは、型面に面する内面と、シャフトに隣接した外面と、外周面とを有しており、
前記シュラウド部材（３３，７５）はハブの外周面に固定的に取付けられており、前記シュラウド部材は型に面したハブの内面に取付けられた切断部材（５７，７９）を挿入できるようにするスロットを有し、前記切断部材は１０°〜６０°から選択した角度で型リング（４９）の面に係合しており、
前記切断部材（５７，７９）はハブの回転面に平行な切断縁を有しており、切断部材の切断縁の幅が前記型リングの幅に等しく、
前記切断部材（５７，７９）は、シュラウドの外周面の湾曲に一致するように輪郭付けられた内縁を有し、また前記シュラウド部材（３３，７５）の外周面との間に最小限の間隙を有しており、これによりその内面とシュラウド部材の外周面との間のいかなる間隙も排除している切断ブレードであり、
前記切断部材は内縁に同心に輪郭付けられた外縁を有し、これにより切断縁の幅は切断部材が摩耗しても一定に保持されるようになされた造粒組立体。
【請求項４】
請求の範囲第３項に記載された造粒組立体であって、型に面する上流側のシュラウド（３３）の一部分は型リング（４９）によって形成された凹部（３５）の内部に突出しており、また凹部の内部に突出したシュラウドの前記部分（７１）は、切断部材（５７）の摩耗を補償するために、切断組立体（５１）が型へ向かって前進されるときに、凹部の底面に接触して摩耗できるようになされている造粒組立体。
【請求項５】
請求の範囲第２項に記載された造粒組立体であって、ハブ（７３）が、中心回転軸線を有して型の面に対して間隔を隔てた関係で同軸的に回転する円形プレートであり、前記ハブ（７３）は、型面に面する内面と、シャフトに隣接した外面と、外周面とを有しており、
前記シュラウド部材（７５）は前記切断ハブの外周面および内面に固定的に取付けられたカップ型シュラウドであり、前記カップ形シュラウドは切断部材（７９）を挿入できるようにするスロット（７７）を前記シュラウドの外周面に有しており、
ばね（８１）が、型に面するハブ（７３）の内面とカップ形シュラウド（７５）の内側底面との間に固定されて、型プレートに対するシュラウドの所定位置を保持するようになされており、
カップ形シュラウド部材（７５）と型リングの面との間に境界面が確立され、これが、切断組立体の自由回転を可能にするとともに、カップ形シュラウドの底面と型面の前記凹部の底面との間のペレットの移動を防止するバリヤを形成している造粒組立体。
【請求項６】
請求の範囲第１項に記載された造粒組立体であって、型リング（４９）の中央の前記凹部の面に固定的に取付けられたシュラウド部材（１０３）を含み、前記シュラウド部材は前記型リング（４９）の内径に等しい外径を有しており、シュラウド部材（１０３）の下流側縁部とハブ（５３）の内面との間に境界面が確立され、これが、切断組立体の自由回転を可能にするとともに、ハブの内面と型面の前記凹部の底面との間のペレットの移動を防止するバリヤを形成している造粒組立体。
【請求項７】
請求の範囲第６項に記載された造粒組立体であって、ハブ（５３）が、中心回転軸線を有して型面と同軸的に回転する円形プレートであり、前記ハブは、型面に面する内面と、シャフトに隣接した外面と、外周面とを有しており、シュラウド部材（１０３）の外周面は切断部材（５７）の内面に対して最小限の間隙に保持されており、
前記切断部材（５７）は１０°〜６０°から選択した角度で型リング（４９）の面に係合しており、
前記切断部材（５７）はハブ（５３）の回転面に平行な切断縁を有しており、切断部材の切断縁の幅は前記型リング（４９）の幅に等しく、
前記切断部材（５７）は、その角度位置でシュラウド（１０３）の外周面の湾曲に一致するように輪郭付けられた内縁を有し、また前記シュラウドの外周面との間に最小限の間隙を有しており、これにより切断部材の内面とシュラウドの外周面との間の間隙を排除しており、
前記切断部材（５７）は内縁に同心に輪郭付けられた外縁を有し、これにより切断縁の幅は切断部材が摩耗しても一定に保持されるようになされた造粒組立体。
【請求項８】
請求の範囲第７項に記載された造粒組立体であって、ハブ（５３）に面するシュラウド（１０３）の一部分は、切断部材（５７）の摩耗を補償するために、切断組立体が型へ向かって前進されるときに、ハブの内面に接触して摩耗できるようになされており、ハブに面する側のシュラウド部材の一部分はシュラウドの他の部分の幅よりも薄い幅とされ、これによりシュラウドの摩耗によって生じる材料屑片の量を減少するようにされている造粒組立体。
【請求項９】
請求の範囲第６項に記載された造粒組立体であって、前記シュラウド部材（１０３）は、前記凹部の底面および側面の両方を覆っているカップ形部材、または凹部の側面に取付けられたスカート状部材である造粒組立体。
【請求項１０】
請求の範囲第１項から第９項までのいずれか１項に記載された造粒組立体を使用して液体媒体中において溶融熱可塑性材料でペレットを形成する造粒方法であって、押出し加工された材料を型プレートから出すために型プレートの上流側から型面へ向かって押出し加工された材料を導くステップと、ハブに取付けられている切断ブレードを型プレートの下流側の面に隣接させて移動させ、これにより押出し加工された材料でペレットを形成するようになすためにハブを回転させるステップとを含み、切断組立体と押出型との間の境界面がハブと凹部の底面との間のペレットの移動を防止する造粒方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は水中において熱可塑性材料のペレットを形成する造粒装置に係わり、特に熱可塑性線材（ストランド）を切断してペレットを形成する改良された手段を有する水中造粒装置に関する。本発明はまた押出した材料が造粒組立体において凝集すなわち塊状化するのを防止する改良された方法にも関する。本発明はさらに熱可塑性材料、特に溶融粘度が極度に小さいポリオレフィンのペレットを製造する改良された方法に関する。
背景技術
押出し加工可能材料の造粒は多くの応用例においてかなり重要なものである。ペレットはインゴットやバー材と違って測定および分配装置内を容易に流動し、またペレット材の寸法を小さい公差に容易に制御できる。さらに、粉末と違ってペレットは埃を発生せず、その取扱いに従事する人が吸い込むことはない。したがって多くの熱可塑性重合体、食品などの包装、保存および使用のために大いに都合良い形態を与えている。
水中造粒装置は、線材として形成される重合体が押出機の型プレートから押出されるときにその線材を切断すなわち裁断するために回転ディスクを使用しているものが周知である。この切断は、線材を冷却するとともに切断したペレットを搬送するように機能する循環水で満たされた室内で行われる。先行技術のディスクカッターには次の二つの形式のものがある。すなわち（１）中央ハブから半径方向へ延在するナイフ、および（２）スポークを有するハブに取付けられた複数ブレードである。
凝固するまでに比較的長い時間を必要とする流動性の材料のような押出し加工可能材料でペレットを形成するために先行技術のディスクカッターを使用した試みによれば、その造粒装置の内部で押出し加工された材料が塊状化する結果となった。押出し加工された材料はしばしば切断ハブと型面との間の部分に捕集され、凝集して「ごみ（trashouts）」を形成する。押出し加工された材料はまた凝集して、延在しているナイフブレードを覆ってしまう。
接着剤、シーラント、被覆、溶融吹き出し成形された非織繊維、高速度で作られる収縮モールド成形部品のような様々な製品の製造に溶融粘度の極度に小さい重合体が有用であることは周知である。超低溶融粘度の重合体のあるものは、溶融粘度が約３０００００センチポアズ（以下に「ｃｐｓ」と記載する）以下である。超低溶融粘度の重合体の溶融粘度は５００ｃｐｓ以下にまでなり得る。
熱可塑性重合体、特に高メルトフローの熱可塑性ポリオレフィンのペレット形成は、先行技術の水中造粒装置を使用して行うことが特に困難である。この問題は、約０．１〜８重量％のエチレンを含有し、超高メルトフローで超低粘着性のブチレン−１−エチレン（butene-1-ethylene）共重合体の製造において特に顕著であり、この共重合体は遊離基（フリーラジカル）発生器によってひび割れする。この問題は、ペレット形成において極度に強い粘着性を示す重合体の結晶化速度が遅いことに関係すると見られる。ペレットが切断ブレードを離れるとき、それらのペレットが塊を形成するように互いに対して非常に接着し易く且つ衝突し易いことは周知である。長く滞留することでペレットは不透明色に変化し、結晶化が完了されるとそれらは濃密となって粘着性を失う。ナイフの後端縁のまわりの過度の乱れは、塊状化すなわち凝集の問題にも関与する。このような凝集は切断ブレードを覆い、塗抹（smears）や破片（chunks）を発生して、造粒室、スピン乾燥機、および型とハブとの間隙部分を詰まらせる。このように詰まりが生じた部分の除去処理のために押出し工程ラインは停止されねばならず、このことは望ましくない製造の中断を生じる。凝集はまた不均一すなわち奇形のペレットを過剰に作り、このようなペレットは有尾（tailed）ペレット、長尺ペレット、合体ペレット、エルボー（elbow）、ドッグボーン（dog bones）、およびペレット屑という用語で記載されるもので、望ましくない。
１９８６年１１月１１日付けで付与され、ゲーラ・インダストリーズ社（Gera Industories）に譲渡された米国特許第４６２１９９６号明細書の図１および図２を参照すれば、通常の水中プラスチック造粒装置が提供されており、この造粒装置は被駆動シャフト２５のスポーク付きハブ２３に取付けられた多数の平坦な切断ブレード２１を含み、押出し加工されたプラスチック線材を複数のペレットに切断するようになされている。提案された切断ブレード２１は、図面によればスポーク付きハブ２３から外方へ突出している。スポーク付きハブと型面との間には間隙２９が形成されている。このカッター設計は、高メルトフローで粘着性の重合体では、その重合体が長い線材の場合には塗抹を形成し、また切断ブレード２１とハブ２３の鋭利な縁部とを覆ってしまうために、適正に処理することができない。これは、処理される重合体が水中造粒を非常に困難にするように粘度が比較的低く、高粘着性で、結晶化時間が長いばあいに特に当てはまる。ナイフの後端縁のまわりの過度の乱れも覆いを形成する問題に関与することが周知である。
押出し加工された重合体のペレットは型面３１とハブとの間隙２９に捕捉されて塗抹や破片を形成して、これにより造粒装置を詰まらせることも周知である。この先行技術の造粒装置を上述した粘着性で超高メルトフローのポリブチレン−１−エチレンのペレット形成に使用するのは実際的でない。何故なら、詰まり箇所の除去処理のために頻繁に停止しなければならないからである。
本明細書で使用するように、高溶融粘度の重合体とは１００００００ｃｐｓ以上の溶融粘度を有する重合体であり、超低溶融粘度の重合体とは約３０００００ｃｐｓ以下の溶融粘度を有する重合体である。溶融粘度が約３０００００ｃｐｓの重合体は約１００ｄｇ／分のメルトインデックス（melt index）を有し、また一般に超高メルトインデックスを有する超高メルトフローインデックス（melt flow rate）重合体とみなされる。本明細書に使用されるように、溶融粘度はブルック・フィールド粘度計によってＡＳＴＭ規格Ｄ２５５６を使用して、例えば１３５℃（２７５°Ｆ）で測定すると言うように特別に定められていない限り１７７℃（３５０°Ｆ）の温度で測定される。本明細書で使用されるように、メルトフローインデックスまたはメルトインデックスはＡＳＴＭ規格１２３８の条件Ｅによって１９０℃の温度および２．１６ｋｇ重において測定される。
米国特許第４３２１０２６号は重合体の押出し加工された線材が切断される前に予冷却される装置を開示している。この押出し加工された線材は押出された直後に切断されない。そのかわりに、押出型に続いてそれらの線材は、内部に冷却水が流されている過大寸法のボア穴を通過される。このようにして押出し加工された線材は冷却され、粘着性を軽減される。冷却された線材はこの過大寸法のボア穴の下流側の端部から出ることで回転カッターによって切断される。
【図面の簡単な説明】
図１は、米国特許第４６２１９９６号に開示された、被駆動シャフトに固定されているスポーク付きハブに平坦な切断ブレードが取付けられた先行技術の水中造粒装置の垂直断面図である。スポーク付きハブと型面との間に間隙が形成されている。
図２は、米国特許第４６２１９９６号に開示された先行技術の水中造粒装置の図１の線２−２での正面図である。
図３は、切断ハブの外周面に嵌着された環状リングのシュラウドを有する本発明の第二の好ましい実施例の造粒装置の垂直断面図である。このシュラウドの外周面は隆起された型リングの内径に対して狭い間隙に保持されて、ペレットの移動を防止するバリヤの作用を果たすようになされる。切断ブレードはシュラウドの外形に一致するような形状とされ、切断ブレードと先端ハブの外周面との間のいかなる間隙も排除するようになされる。
図４は、本発明の第二に好ましい実施例によるシュラウド、切断ハブ、型リングおよび切断ブレードの配置を示す部分的断面図である。
図５は、図４の線５−５における拡大寸法の破断断面図であり、切断ブレードが比較的新品であるときのシュラウド、切断ハブ、型リングおよび切断ブレードの境界部を示している。シュラウドの縁部は型面の凹部底面に接触していない。
図６は、切断ブレードが磨滅して切断位置が前進されたときの図４の線５−５における破断断面図である。シュラウドの縁部は型面の凹部底面に当たって摩耗されている。
図７は、本発明の第一の特定の実施例による型から最も離れた側面から見た図４の線７−７における正面図である。
図８は、型に最も接近した側面から見た図７の切断ハブの背面図である。
図９は、図８の切断ハブに対する切断ブレードの取付けを示す図８の線９−９における破断断面図である。
図１０は、図８の切断組立体の図８の線１０−１０における破断側面図であって、切断ブレードの切断面を僅かに超えて延在するシュラウドと、上部よりも薄い環状リングの底部とを示している。
図１１は、本発明の第二の特定な実施例による切断組立体の破断断面図であって、この実施例はカップ形シュラウドを有しており、このカップ形シュラウドは切断ブレードが磨滅して前進しても位置を変化しない。切断ブレードは切断ハブの外面にボルト止めされ、後部カバーは切断ハブの外側にボルト止めされており、切断ハブの外側におけるペレットの移動を防止するようになされている。後部カバーはブレードを挿入するためのスロット内の間隙を閉じるためにスカートを有しており、前記間隙は切断ブレードが磨滅したときにハブおよびブレードが前進することで形成される。
図１２は、図１１の切断組立体の破断断面図であって、切断ブレードが磨滅して前進する入口ポート、シュラウドが同じ位置を保持するときの、型面へ向かって前進した切断ハブを示している。
図１３は、型リングの中央の凹部に固定的に取付けられたカップ形シュラウドを有する補はの第三の好ましい実施例の造粒装置の垂直断面図である。シュラウドはハブの内面に対して最小限の間隙に保持されて、ペレットの移動を防止するバリヤとして作用する。切断ブレードはシュラウドおよびハブの外周面に一致するような形状とされて、これにより切断ブレードと、切断ハブおよびシュラウドの外径との間のいかなる間隙も排除するようになされている。
図１４は、型から最も離れた側面から見た図１３の正面図であり、本発明の第三の好ましい実施例によるシャフト、型リングおよび切断ブレードの配置を示している。
好ましい実施例の詳細な説明
本発明は広義の範囲においては押出し加工された材料でペレットを形成（造粒）するための造粒組立体に関し、この造粒組立体は、
押出し加工された材料でペレットを形成するための造粒組立体であって、
押出し加工用の型プレートであって、
型プレートの下流側の型面と、
中央に凹部を形成するように型面から外方へ突出した摩耗面を有する型面下流側に形成された型リングであって、前記凹部がハブの内面に面した底面を有している型リングと、
型プレートの上流側から型面まで延在されて、押出し加工のために型プレートの上流側から型面まで押出し加工された材料を導くようになされたチャンネル手段であって、押出し加工された材料が型プレートを出るための開口を型面に形成しているチャンネル手段とを含む押出し加工用の型プレート、および
型面に隣接して回転するように取付けられた切断組立体であって、
型面と間隔を隔てた関係状態で回転するように駆動シャフトに取付けられたハブと、
ハブに取付けられて一緒に回転するようになされた切断部材であって、型プレートの下流側の面に隣接して移動するようになされた切断縁を有する切断部材と、
切断組立体と押出し加工型との間に境界面を確立して、これが切断組立体の自由回転を可能にするとともに、前記型リングの中央の前記凹部の前記底面と前記ハブとの間のペレットの移動を防止するバリヤを形成するようになされ、第一面がバリヤ部材となることができ、またはこれに代えて第二面がバリヤ部材となることができるような押出し加工用型プレートの第二面に対応する切断組立体の第一面とを含む切断組立体、
を含んでなる造粒組立体である。
上述したように、先行技術の造粒装置における問題および欠点は、本発明の造粒組立体を使用することで解消され、または最小限に抑えられる。
本発明はまた上述した造粒装置を使用することによって造粒組立体における材料の凝集を防止する処理および方法も提供する。
図３〜図１４を参照すれば、本発明はさらに型面と切断ハブとの間の間隙３５、切断ブレードの取付けられた箇所、切断ブレードのまわりの面積部分、切断ブレードの内側面とハブおよびシュラウドとの間の面積部分などの様々な凝集の生じる箇所における凝集を防止するために、円形ハブ、または型リングの中央凹部の面に固定的に取付けられるシュラウド３３（図３）または１０３（図１３）の使用法に関する。
本発明は以下の実施例で説明され図示されるが、それらの実施例は本発明を図解するだけのために与えられるものであって、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
最初に図３〜図１０を参照するが、これらの図面は本発明の第一の好ましい実施例によって改良された水中造粒装置を示している。
図３を参照すれば、この造粒装置は実質的に型プレート３７を含んでなり、この型プレート３７は複数の円周方向に間隔を隔てて半径方向に配置されたボアすなわち凹部３９を有し、周知の方法によってその型プレートを加熱するために電気的に作動される加熱カートリッジを受入れる。アダプター３９および型プレート３７は熱可塑性重合体のような押出し加工可能材料の入口通路４１を含み、この通路はノーズ円錐体４３によって偏向されて複数のチャンネル４４を通されるようにされ、押出し加工可能材料は連続したリボンまたは線材（ストランド）として型プレートの下流側に位置する型面４５の開口４７から押出されるようになされる。型面４５は摩耗面を備えており、この摩耗面は型面からハブへ向かって外方へ突出した、すなわち型面から持ち上がったすなわち隆起した円形型リング４９を形成している。型リングの摩耗面が型面から外方へ持ち上がってすなわち隆起しているので、これによりペレットの凝集すなわち集塊化をもたらす凹部すなわちボウル形キャビティ３５が形成される。型リング４９は切断ブレードの切断縁の幅と実質的に同じ幅を有しており、これにより造粒作動時に切断ブレード５７が型リング４９に接触して摩耗する際、切断ブレードの切断縁および型リングが均等に摩耗することを確立する。切断ブレード５７の切断縁が型リングより幅広であると、ブレードの切断縁は均等に摩耗しない。これは型の内側および（または）外側縁に「クラウニング」を形成することになり、またナイフが軟質材料にまで摩耗すると型プレート本体を損傷する可能性がある。切断ブレードの切断縁が型リングよりも幅狭であると、型リングに溝が形成され、新品の切断ブレード５７は型リング上を適正に従動し得なくなる。
摩耗面に関連して、型リング４９には複数ブレードを有する回転可能な切断組立体５１が形成されている。図７および図８を参照すれば、切断組立体５１は回転するように円形ハブ５３に取付けられた切断ブレード５７（単数または複数）を含む。このハブは、中心回転軸線を有して型面４５と同軸的に回転できるシャフト５５（図３〜図４を参照）に取付けられており、押出し加工された材料のリボンまたは線材を切断して、複数のペレットを形成するようになされている。すべての部品の寸法は造粒装置の寸法によって決まる。切断組立体に取付けられる切断ブレードの数もまた造粒装置の形式および寸法によって変化し、ブレードの数は１〜約５００の範囲で制限されない。
本発明の第一の好ましい実施例における特定の概念として、スカート状の環状リングすなわちライナーのようなシュラウド部材３３の保護リング部材が、ハブ５３の外周面にピッタリと嵌着される（図５および図６を参照）。シュラウド３３は、ハブ５３に対して図９に示されるようにボルトまたはねじ６１のようないずれかの適当手段によって取付けられた切断ブレードを挿入できるようにするためのスロット５９を有する。
図５および図６を参照すれば、シュラウド３３の外径は型リング４９の内径と実質的に等しく、これにより切断ブレード５７の切断縁が型リング４９と密接に接触されることができるようになされる。ペレット形成（造粒）作動において、切断ブレードが回転し、ハブは型リングを軌道として追従する。シュラウドと型リングとの間には最小限の間隙が形成されて自由回転を可能にすることが好ましい。シュラウドの外周面は型リングの内径に対して狭い公差に保持され、ペレットの移動を防止するバリヤとして作用するようになされる。
限定を意図しない説明例として、シュラウドの外径は型リングの内径よりも例えば約０．０１ｍｍ〜約０．２５ｍｍほどの寸法だけ僅かに小さく、型リングに隣接したスカート６３の一部分が型リングの中央のボウル状凹部すなわちキャビティ内に挿入すなわち突入できるようになされる。本発明の第一の特定の実施例におけるハブ設計の限定を意図しない例において、ハブの内面６７は切断ブレードの切断面より下流側に位置し、これによりハブの内面６７と、切断ブレードによる切断面すなわち型リング４９の下流側の面との間に間隙６５を形成するようになされる。シュラウドはボウル形凹部すなわちキャビティ３５を実質的に覆い、これによりペレットが凹部すなわちキャビティ３５およびハブの下側空間６５に侵入するのを防止する。
先行技術の造粒装置では、シュラウドがないので、特に結晶化速度の遅い高メルトフロー熱可塑性重合体では、ペレットはハブの内面６７と凹部の底面６９との間の間隙すなわちチャンバ内で凝集する傾向を示す。本発明のシュラウド３３はシールすなわちバリヤを形成してハブの内面６７と凹部の底面６９との間隙にペレットが侵入するのを防止し、これによりハブの下側をペレットが再循環するのを実質的に防止することでその間隙内およびハブの内面６７にペレットが凝集するのを解消する。切断ブレードはハブの内側でボルト止めされており、したがって重合体が付着するような切欠き、溝またはねじ頭は存在しない。シュラウドはペレットがハブの内面６７へ向かって侵入するのも防止するので、何もしなければ重合体の捕捉および凝集をもたらすようなねじ６１およびそのねじの隣接部分にペレットが凝集するのをシュラウド３３が防止する。
本発明の第一の好ましい実施例における特定の実施例として、型に面する上流側のシュラウドの一部分７１は型リングによって形成された凹部内に突入し、切断ブレードの摩耗によるブレード長さの減少を補償するように切断ブレードがハブとともに型へ向かって前進されるときに、凹部の底面６９に接触して摩耗される。図５は、切断ブレードが比較的新品の状態にあるときに型面凹部の底面６９と接触していないシュラウドの縁部７１を示している。図６は、切断ブレードが磨滅して切断ブレードが前進されたときに凹部の底面６９にシュラウドの縁部７１が接触して摩耗される状態を示している。
本発明の第一の好ましい実施例における他の特定の実施例として、型に面する上流側のシュラウドの一部分７１はシュラウドの他の部分よりも薄くされており、これによりシュラウドの摩耗により生じる材料屑片の量を減少するようにされている。
シュラウドはいずれかの適当な材料で作られる。シュラウドが摩耗可能とされるならば、シュラウドはペレットを作る材料と共存できる材料で作られる。限定するものではないこの材料の例として、ポリエチレン、ポリプロピレン、テフロン（登録商標）、ナイロン（登録商標）、フェノール樹脂、ポリアクリル重合体、ポリエステル、ポリカーボネートなどが含まれる。
切断ブレード５７はハブに取付けられ、好ましくはハブの内面に対して取付けられ、ペレット形成作動時には型リング４９の下流側の面と密接に接触されて回転される。ペレットはシュラウドによって上記内面に接触するのを防止されるので、ハブの内面６７に切断ブレードを取付けることはボルトおよびねじ６１のまわりにペレットが凝集するのを効果的に防止する。
ここで図１１〜図１２を参照すれば、これらの図面はの第二の好ましい実施例による他の形態の造粒装置を示している。
図示されるように、切断組立体は円形状の後部プレートすなわちハブ７３を含んでおり、その切断ハブの外周面および内面にカップ形のシュラウド７５が固定的に取付けられている。このカップ形シュラウドは前記シュラウドの外周面にスロット７７を有し、切断ブレード７９を挿入できるようにしている。ばね８１（単数または複数）が型に面するハブの内面８３とカップ形シュラウドの底部内面８５との間に取付けられて、ナイフすなわち切断ブレード７９の摩耗を補償するようにハブがナイフすなわち切断ブレードとともに型へ向かって前進されるとき、カップ形シュラウドを型プレートに対する所望位置に保持するようにしている。
本発明の第一の好ましい実施例に記載したシュラウドと同様に、カップ形シュラウド部材は前記型リングの内径に実質的に等しい外径を有し、これにより切断部材の前記切断縁が型リングの下流側の面に隣接して移動できるようにしており、また境界面がシュラウドと型リングの面との間に確立され、これが切断組立体の自由回転を可能にするとともに、カップ形シュラウドの底面と型面の前記凹部の底面との間でのペレットの移動を防止するバリヤを形成している。
切断ブレードはハブの外面に固定されており、また切断部材を挿入させるためのシュラウドの外周面の前記スロットは、切断ブレードの切断縁の磨滅を補償するためにハブおよびそれに取付けられている切断部材を前進できるようにするのに十分な間隙を有する寸法形状をしている。シュラウドは摩耗および摩擦を最小限に抑えるように硬質ボタン８９を介して型面の凹部底面に接触している。
ハブに固定された後部カバー９１はハブの外径に実質的に等しい外径を有しており、熱可塑性材料がハブの外面、および切断ブレードがハブに取付けられている箇所で凝集するのを防止するようになされてい。
第二の好ましい実施例の特定の概念として、後部カバーはハブの前進によって形成されるシュラウドの外周面に位置したスロット内の穴を覆うようになされた軸方向延長部８５を有しており、これによりペレットが凝集し得る箇所を減少している。この実施例において、切断ブレードすなわちナイフが型リングとの緊密な接触により磨滅すると、ハブおよび切断ブレードは型へ向かって前進して、ばね８１（単数または複数）が短い長さとなるように圧縮される。図１２に示されよ、型に対するシュラウドの相対位置はハブが前進しても変化しない。カップ形シュラウドの内面とハブの外周面との間に配置されたＯ−リング８７は、シュラウド７５をペレット形成時にシャフトによって駆動されるハブ７３と一緒に回転させるのに十分な摩擦を与えるように作用し、またハブに対してシュラウドを芯出しするように作用する。
非摩耗形式のシュラウドを形成するのに適当な材料も、上述した重合体で作られることができ、またはステンレス鋼、アルミニウム、真鍮、青銅などの金属で作られることができる。
図１３〜図１４を参照すれば、これらの図面は本発明の第三の好ましい実施例による改良された水中造粒装置を示している。
本発明の第三の好ましい実施例の特定の概念として、造粒装置の凝集を生じる様々な箇所での凝集を防止するために、型リングの中心の凹部すなわちボウル形キャビティの面に保護的なカップ形シュラウド部材１０３が固定的に取付けられている。シュラウド１０３の外径は型リング４９の内径と実質的に等しい。ハブに面するシュラウドの下流側の縁部３４はハブの内面に対して最小限の間隙に保持される。シュラウドの外周面３６は切断ブレードの内面に対して最小限の間隙に保持される。シュラウドにおけるこれらの特定の特徴は、型面とハブとの間でのペレットの移動に対するバリヤをなし、またハブの自由回転を可能にする。ペレット形成作動において、型リングを軌道として追従して切断ブレードはハブと一緒に回転して、切断ブレード５７の切断縁が型リング４９の摩耗面と密接に接触するようになす。
本発明の第三の特定の実施例におけるハブ設計の限定するものではない例において、ハブ１０９の内面は切断ブレードの切断面から下流側に位置され、これによりハブ１０９の内面と凹部の底面１１１との間に間隙３５を形成している。シュラウドはボウル形凹部すなわちキャビティ３５の底面１１１および側面１１２を実質的に覆っており、これによりペレットがその凹部すなわちキャビティ３５と、ハブの下側空間とに侵入するのを防止している。
先行技術の造粒装置においては、シュラウドがないので、特に結晶化速度の遅い高メルトフロー熱可塑性重合体では、ペレットはハブの内面と凹部の底面との間の間隙すなわちチャンバ内で凝集する傾向を示す。本発明のシュラウド１０３はシールすなわちバリヤを形成してハブの内面１０９と凹部の底面１１１との間隙にペレットが侵入するのを防止し、これによりハブの下側をペレットが再循環するのを実質的に防止することでその間隙内およびハブの内面１０９にペレットが凝集するのを解消する。切断ブレードはハブの外側（下流側）でボルト止めされており、したがって重合体が付着するような切欠き、溝またはねじ頭は存在しない。
本発明の第三の好ましい実施例における特定の実施例として、型に面する側のシュラウドの少なくとも一部分は、切断ブレードの摩耗を補償するように切断組立体が型へ向かって前進されるときに、ハブの内面に接触して摩耗可能とされる。任意であるがハブに面する側におけるシュラウド３４の少なくとも一部分はシュラウドの他の部分よりも薄くされており、これによりシュラウドの摩耗により生じる材料屑片の量を減少するようにされており、また任意であるが型に面する内側のハブの一部分は小径部を有して、これにより凹部すなわちショルダ６３を形成するようになされており、前記ショルダ６３は空間３５にペレットが侵入するのを防止するためにシュラウド１０３と密封境界を形成するように設計されている。
切断ブレード５７はハブに取付けられ、好ましくはハブの外側／下流側に取付けられ、またペレット形成作動時には型リング４９の下流側の面と密接に接触した状態で回転される。任意であるが、後部カバー１０５がハブに固定的に取付けられて、取付けボルトまたはねじ１０６のまわりにペレットが凝集するのを効果的に防止するようになされる。任意であるが、型に面する下流側の位置でハブは外周面に凹部を形成され、切断ブレード５７を保持する取付けボルト６６を受入れるようになされ、また後部カバー１０５は任意であるが延長部６８を有し、この延長部は切断ブレード５７を受入れる凹部１０７の中へ延長されて、凹部１０７内および取付けボルトまたはねじ１０６の周囲におけるペレットの移動および凝集を防止するようになされる。
本発明の第四の実施例において、シュラウド部材１０３は、型リングの内面、すなわちボウル形キャビティ／凹部の面、特にそのキャビティ／凹部の側面１１２に固定的に取付けられたスカート状の環状リングすなわちライナーとされる。
本発明の第三の実施例に説明したシュラウドと同様に、スカート形シュラウド部材は前記型リングの内径に実質的に等しい外径を有する。ハブに面するシュラウドの下流側縁部３４はハブの内面に対して最小限の間隙に保持される。シュラウドの外周面３６は切断ブレードの内面に対して狭い公差に保持される。シュラウドのこれらの特定の特徴は型面とハブとの間のペレットの移動を防止するバリヤとして作用し、またハブの自由回転を可能にする。他の特徴は本発明の第一の実施例において説明したことに似ている。
前述した実施例の各々において、切断ブレード５７は約１０°〜約６０°、好ましくは約２０°〜約４０°、さらに好ましくは約３０°〜約３６°の範囲で選択された角度で型リングの面に係合する。小入射角は押出材の塗抹を形成するのに代えてきれいに切断できるようにするだけでなく、周囲の冷却水の乱れを最小限に抑える。冷却水の乱れは、それが流動方向の急激な変化を生じ、これが溶融ペレットまで変形させるとともに、淀み箇所におけるペレットの再循環および凝集をもたらしかねない傾向を示すことから、望ましくない。本発明の切断組立体に使用される小入射角はまた切断ブレードの後方領域に形成されるキャビテーション領域を減少または排除する。他の先行技術による大入射角の鈍い設計では、ナイフの後端縁に蒸気ポケット（vapor pocket）が形成されることになり得る。この蒸気ポケットはブレードと一緒に回転して周囲の冷却水および型リングの面の間の絶縁媒体として作用する。この結果として、冷却水が型に接触されているならば型面は一層高温になり、これにより押出し加工された材料の塗抹を形成する可能性を高め、個別化されないペレットを形成する可能性を高める。
本発明の切断ブレードはハブの回転面に平行な切断縁を有する。切断ブレードの切断縁の幅は型リングの幅と実質的に等しく、また切断ブレードはその角度位置においてシュラウドの外周面の湾曲に一致する輪郭の内縁を有し、前記シュラウドの外周面と連続的に接触するかまたは最小限の間隙を有して位置されて、切断ブレードの内面とシュラウドの外周面との間の間隙を実質的に排除する。切断ブレードの外縁は内縁と同じ湾曲で形状付けされており、したがって切断縁の幅は切断ブレードが磨滅しても一定に保持される。
説明のための例として、作動において高温熱可塑性材料は型リングの開口を通して高温熱可塑性ロッドすなわち線材の形態にて連続的に押出し加工され、このロッドは型リングに接触した状態で作動されるナイフによって短い寸法に、すなわちペレットに切断される。ペレットは水中に沈められる。ペレットは水によって素早く冷却され、そのハウジングから捕集ステーションへと浮遊状態で搬送される。
本発明の第五の好ましい実施例は、上述した造粒組立体を使用して、材料が造粒装置内で凝集するのを防止する処理または方法に関する。
予測的な説明例において、ブルックフィールド粘度計によってＡＳＴＭ規格Ｄ２５５６にしたがって１７７°Ｃ（３５０°Ｆ）の温度で測定して、溶融粘度が３０００００以下の超低溶融粘度を有し、またＡＳＴＭ規格１２３８の条件Ｅにしたがって１９０°Ｃの温度および２．１６のｋｇ重で測定してメルトインデックスが約１００ｄｇ／分以上の熱可塑性重合体が本発明による造粒装置を使用して押出し加工された。特に、（ｉ）約９２重量％〜約９８重量％のブチレン−１、および（ｉｉ）約２重量％〜約８重量％のエチレンを基本的に含んでなる超低溶融粘度の熱可塑性のブチレン−１−エチレン共重合体を含む重合体の原料が、本発明の造粒装置を使用して押出し加工される。この水中造粒装置は長時間にわたって造粒装置の詰まりに起因した押出し加工／造粒の工程ラインの停止を行うことなく、超低粘度の重合体のペレットを製造する。これは発明の背景において記載した先行技術の造粒装置を超えるものとして好ましい対比される。
前述した実施例のそれぞれにおいて、回転切断部材のブレード数は図示例に限定されることなく、１以上のいずれか別の個数にすることができる。
本明細書および請求の範囲の欄の記載で与えられる範囲および制限は、本発明の個々の請求の範囲を特に示すと考えられるものである。しかしながら、同じまたは実質的に同じ結果を得るために実質的に同じ方法で実質的に同じ機能を実行する別の範囲および制限が、本明細書および請求の範囲で定められる本発明の範囲に含められることを意図していることは、理解されねばならない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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