(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環水箱(5)内を流れる冷却水中でダイノズル(4)より押出される溶融樹脂を回転するカッタ刃(9)で切断し、ペレットを製造する水中カット造粒装置において、カッタ軸(7)と共に回転する羽根車(13)をカッタ軸(7)に取付け、前記カッタ刃(9)と羽根車(13)の回転によりダイノズル(4)前に冷却水の流入を排除した空間をつくり、ダイノズル(4)出口面と冷却水の接触を妨害し、ダイノズル(4)の目詰まりを防止するようにした水中カット造粒装置において、前記羽根車(13)の反ダイ側端面に邪魔板(14)を取り付けたことを特徴とする水中カット造粒装置。
【請求項２】
前記ダイノズル(4)前の冷却水の流入を排除した空間内に、前記ダイ(3)に設けられた外周部からダイ中央部前のカッタ刃保持板(8)で囲まれた空間部(20)に開口する穴(19)を経由し、気体、蒸気または液体を供給することを特徴とする請求項１記載の水中カット造粒装置。
【請求項３】
前記ダイノズル(4)前の冷却水の流入を排除した空間内に、前記カッタ軸(7)に設けられた穴(7a)より前記ダイ(3)中心部前のカッタ刃保持板(8)で囲まれた空間部(20)を経由し、気体、蒸気または液体を供給することを特徴とする請求項１記載の水中カット造粒装置。
【請求項４】
前記ダイノズル(4)前の冷却水の流入を排除した空間内に、前記羽根車(13)に隙間または切り欠き穴を設けるか、前記邪魔板(14)に穴(14a)を設けることにより、部分的に外部冷却水を取り入れることを特徴とする請求項１記載の水中カット造粒装置。
【請求項５】
前記ダイノズル(4)前の冷却水の流入を排除した空間内に、前記カッタ軸(7)に設けられた穴(7a)より、冷却水を供給することを特徴とする請求項１記載の水中カット造粒装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、押出機、ギアポンプ等で昇圧した合成樹脂材料（一般的には溶融樹脂）をダイに設けられる多数のノズルより循環する冷却水中に押し出し、回転するカッタ刃で切断し冷却することによりペレットを製造する合成樹脂水中カット造粒装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
合成樹脂のペレット製造に用いられる水中カット造粒装置を図５、６を用いて説明する。押出機スクリュ１より押し出される溶融樹脂は、本図には示されてないフィルタにより異物を濾過し，ダイアダプタ２を経てダイ３に設けられたダイノズル４より循環水箱５に押し出される。循環水箱５にはカッタユニット６が取付けられ、回転するカッタ軸７の先端部に固定されたカッタ刃保持板８上に取り付けられたカッタ刃９により、ダイノズル４から押し出される溶融樹脂紐をダイノズル４出口表面で切断しペレット化する。切断されたペレットは、循環水箱５を流れる冷却水１０で直ちに冷却され固化し冷却水１０と共に循環水箱５より流れ出る。
【０００３】
この水中カット造粒装置に於いては、ダイノズル４出口面は図６に示すように、各カッタ刃９の間は大きく開き循環する大量の冷却水１０と接触し、さらにダイノズル４面にほぼ接触して回転するカッター刃９による冷却水流の攪拌やキャビテーション作用とあいまって強く冷却さる。このため、ダイノズル４内を通過して押し出される溶融樹脂は、冷却水と接触し冷却されたダイノズル４外周壁面内で固化付着する目詰まり現象を生ずる。この様な現象を生ずるとダイノズル４は、ノズル外周壁内部が閉塞し中央部のみが開口した細い通路となるため、小径の不良ペレットを発生する原因となる。更にこの様な冷却が進行すると、ノズルは完全に閉塞し運転が困難となる。そのようなダイノズルの目詰まりを起こす現象を防止するため各種の手段が講じられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の水中カット造粒装置に於ける、ダイノズル４内での押出し溶融樹脂の固化（目詰まり）防止方法と問題点は次の様なものである。循環する冷却水温度を高くしダイの冷却を防止する方法は、冷却水の沸騰をさけるため９０°Ｃ前後に限界がある。しかし溶融樹脂の固化温度はこの温度より高いものが多い。このため冷却水の温度上昇のみでダイノズルの目詰まりを防止することは多くの場合困難である。また、冷却水の温度上昇は溶融脂脂紐の切断により製造されるペレットの急速な冷却を阻害し、ペレット間の癒着を起こす原因となる場合がある。
【０００５】
ダイノズル４外周壁近くにノズル加熱ジャケットを設け、ジャケット加熱体（蒸気や熱油）の温度を上げる方法が広く用いられている。しかし、これにも限界があり根本的な解決策とはならない。その理由は、ダイ面には多数のノズル（出口部で通常直径１ｍｍから４ｍｍ程度の円形穴）が狭い間隔（通常５ｍｍから１５ｍｍ程度）で設けられる。このため、各ノズル個別のジャケットでなく複数個のノズルをまとめその周囲にジャケット設ける等の方法をとらざるを得ない。また、ダイ自体が高い強度と、高い剛性を必要とし、ジャケットの耐圧強度やカッタ刃との接触面の対摩耗材貼り付けや肉盛りのため等の理由で、ノズル外周壁のジャケットの最も加熱を要する接水面にジャケットを近づけられない。一方冷却水によりダイノズル出口面からは、ダイと冷却水間の高い温度差（約１５０から２００℃）やカッタ刃による冷却水の攪拌により大量の熱量が奪われる反面、ジャケットからノズル外壁間の熱伝達量に限界があることなどのためである。このように、ダイ内部のジャケットにより、接水面ノズル外壁の冷却水による急激な温度の低下を防止することは困難である。押出し溶融樹脂温度を高くしたり、ノズルより早く押し出し溶融樹脂自身の持つ熱量により目詰まりを防止する方法は、樹脂温度上昇による樹脂物性変化や高い押出し圧力のための押出機やギアポンプの能力に問題を生じる。
【０００６】
その他ダイノズル出口近くの内壁に断熱材料を用いたり、断熱層を設ける方法に関して公開特許公報昭６３−２２６１２号や特開平１０−２６４１５１号が提案されている。しかしダイノズル出口面はいずれの場合も冷却水と接触するため冷却状態は緩和されても、僅かの条件変化で接水面近くのノズル内で溶融樹脂は目詰まりを起こし易く、そのため異形ペレットを生じたり運転困難になる現象を根本的に防止できない。
【０００７】
実際の水中カット造粒装置によるペレット製造は、ダイノズル内での溶融樹脂目詰まり現象防止のため、循環冷却水の温度、ダイ内ジャケット構造、ノズルの形や数、ノズル部での溶融樹脂性状、押出し量などの運転条件等最も目詰まりを起こしにくい極めて狭い範囲の各条件を選び組み合せて設計製作し運転を行う必要がある。このように、装置の設計製作や運転のあらゆる面で制約を受けているのが現状である。溶融樹脂のノズル内での目詰まり現象は、ペレット製造運転開始直後に生じる場合と（ノズルより溶融樹脂の押し出しを行う前に冷却水を流し、押出し溶融樹脂の持つ熱量を利用できないために起る目詰まりを含む。）、運転開始後時間の経過と共にダイノズル外壁の冷却が徐々に進行するために起る場合がある。
【０００８】
この様な現状に鑑み、本発明は水中カット造粒装置に於いて、ダイノズル出口接水面の冷却を防止し、それによりノズル内での押出し溶融樹脂の目詰まりをなくし、各種の樹脂ペレット製造が容易に行えるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による水中カット造粒装置は、循環水箱内を流れる冷却水中でダイノズルより押出される溶融樹脂を回転するカッタ刃で切断し、ペレットを製造する水中カット造粒装置において、カッタ軸と共に回転する羽根車をカッタ軸に取付け、前記カッタ刃と羽根車の回転によりダイノズル前に冷却水の流入を排除した空間をつくり、ダイノズル出口面と冷却水の接触を妨害し、ダイノズルの目詰まりを防止するようにした水中カット造粒装置において、前記羽根車の反ダイ側端面に邪魔板を取り付けた構成であり、また、前記ダイノズル前の冷却水の流入を排除した空間内に、前記ダイに設けられた外周部からダイ中央部前のカッタ刃保持板で囲まれた空間部に開口する穴を経由し、気体、蒸気または液体を供給する構成であり、また、前記ダイノズル前の冷却水の流入を排除した空間内に、前記カッタ軸に設けられた穴より前記ダイ中心部前のカッタ刃保持板で囲まれた空間部を経由し、気体、蒸気または液体を供給する構成であり、また、前記ダイノズル前の冷却水の流入を排除した空間内に、前記羽根車に隙間または切り欠き穴を設けるか、前記邪魔板に穴を設けることにより、部分的に外部冷却水を取り入れる構成であり、また、前記ダイノズル前の冷却水の流入を排除した空間内に、前記カッタ軸に設けられた穴より、冷却水を供給する構成である。
【００１０】
水中カット造粒装置においては、ダイノズル面にたいし放射状に配置され、ほぼ接触し回転する複数のカッター刃は、ダイノズル出口面と接触する冷却水をかきとりカッター刃に沿ってその遠心力により外周方向に送り出すポンプの羽根車の働きをする。さらに、カッタ刃は、回転により発生する冷却水の抵抗を減らす方向にカッタ刃表面が傾斜するするため、ポンプにおける翼の働きと同じく冷却水を軸方向に送りダイノズル出口面から引き離す働きをする。しかし、各カッタ刃は、その間隔が外周方向に広がる放射状に配置されるため、ダイノズル出口面前は冷却水にたいし広く開口する。そのため、冷却水は容易に各カッタ刃の間を通過し、軸方向からダイノズル出口面前に流入してダイノズル出口面と接触し目詰まりの原因となる。この冷却水の流れを遮断するため、カッタ刃後方に少なくともカッタ刃回転径（又はダイノズル面径）と同じ径を持ち、ダイ面に対しカッタ刃表面と同じ方向に傾斜する複数の羽根車を取付ける。この様なカッタ軸と共に冷却水中で回転するカッタ刃と羽根車は、吸入口をダイにより閉塞され、外径方向と反ダイ方向が開口したポンプの働きをし、カッタ刃と羽根車部内の冷却水を、径方向と反ダイ方向に排除する。この作用により冷却水中にダイノズル前空間部を形成する。
【００１１】
この場合、冷却水中にダイノズル前空間部が形成されると、この空間部内は減圧状態となり外部冷却水が進入し易くなる。この現象を防止する手段の一つとし、取付けられる羽根車の反ダイ側端面に羽根車径とほぼ同一径の円形邪魔板を取り付ける。この邪魔板は、ノズル前空間部内に軸方向からの冷却水の進入を遮断するばかりでなく、羽根車が冷却水を攪拌し発生するカッタ軸の損失馬力を低減する効果を有する。このように、回転するカッタ刃、カッタ刃後方の羽根車のポンプ作用と、さらにその効果を高める邪魔板によりダイノズル前空間部をつくり、冷却水とダイノズル出口面との接触を防止する。この羽根車は、ノズル前空間部を作ると共に、ノズル前空間部を軸方向に広くしノズル前空間部内でのペッレト相互の接触による癒着を防止し、製造されるペレットを外部冷却水に送り出す働きをするものである。
【００１２】
ノズル前空間部を作るため、カッタ刃自体の巾を広くしダイノズル出口面を覆うような配置とし、軸方向からの冷却水の進入を防止する方法は、ダイノズル前空間部を作る最も簡単な方法であるが、回転による大きな冷却水の抵抗によりカッタ刃の変形を生じ、カッタ刃の異常摩耗、また不揃いや異形ペレットの原因となり、摩耗のため定期的に交換を要するカッタ刃の材料費や加工費が高くなる原因となる。
【００１３】
カッタ刃数が少ない場合やカッタ軸回転数が低速域で使用される場合、また循環する冷却水圧力等で変化する径方向からの冷却水の進入をより効果的に防止するためには、各カッタ刃の間に、羽根車を設けさらに必要に応じて回転するカッタ外径よりも大きい径の羽根車を設ける。カッタ刃後方の羽根車も必要に応じてその数を増やし外径を変更し冷却水の径方向からの進入を防止する。また、ダイノズル前空間部は、カッタ刃後方の羽根車巾を軸方向に長くしその効果により、軸方向の冷却水の進入を防止し、上記邪魔板を除去した構造のものでも良い。
【００１４】
このように、循環する冷却水中で、径方向、軸方向共に冷却水の流入を阻害されたノズル前空間内で、ノズルより押し出される溶融樹脂を切断する。この際、切断されたペレットやペレット屑がこの空間内で相互に溶着したり滞留することを防止し、速やかに周囲の循環する冷却水中に送り出す必要がある。そのため、ダイ外周部よりダイ中央部を通過しカッター側に開口する穴を設け、外部より媒体（空気、温水または蒸気等の気体または液体）を供給する。供給される媒体は、設けられたダイ穴を通過し、ダイ中心部前のカッタ刃保持板で囲まれた空間部に供給され、さらに、自らの圧力またはカッター刃および羽根車により吸引され、外周方向に広がりカッター刃間からダイノズル前空間部を通過し外部冷却水に合流する。この流れにより回転するカッター刃背面等に発生する減圧現象（キャビテーション）や飛散する冷却水によるダイノズル出口面の冷却を緩和し、カッター刃背面に樹脂屑が溶着滞留するのを防止する。供給する媒体は溶融樹脂の固化温度、ペレットの相互溶着の程度等により最高１５０℃程度に調整された媒体を用いる。供給される媒体は、カッター軸中心に設けられた穴を経由しダイ３中央部前空間部２０に供給してもよい。このさい、カッター軸中心穴から分流する穴を設け直接ダイノズル前空間部に供給してもよい。
【００１５】
さらに、切断されたペレットのダイノズル前空間部内での冷却を促進するとともに、滞留を防止し速やかに外部冷却水中に送り出すため、必要に応じて外部の循環する冷却水を部分的にダイノズル前空間部に取り込む。このため、各カッタ刃背部と各羽根車側面との間に、外径部より中心に向かう縦長の隙間を設けるか、各羽根車を軸方向（または左右）に分割する、同様な溝を設けその間から冷却水を取り込む。さらに、羽根車端の邪魔板等に穴または切り欠きを設け冷却水を取り入れてもよい。媒体の供給がダイを経由して行われる場合には、この冷却水をカッタ軸芯に設けた穴からダイノズル前空間部に開口する穴を設けそこを経由してもよい。この場合カッタ軸芯から供給する冷却水の温度は、循環水箱を流れる冷却水とは異なる温度としてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を図面を参照し説明する。図１は本発明による縦断面図、図２、３はそれぞれ図１におけるＡ−ＡおよびＢ矢視図である。図４は本発明による他の実施の形態の縦断図である。図１において、カッター刃９が取り付けられたカッター刃保持板８を、キー１１を介してカッター軸７端にボルト１２で取付ける。カッター刃９の後方には、隙間１８を隔て羽根車１３を有する邪魔板１４が、スペサー１５とキー１６を介してカッター刃保持板８にナット１７で締め付けられる。一方ダイ３には、外周部より中央に開口する穴１９が設けられ、本図には示されてない外部装置より供給される媒体を、ダイ３中央部前とカッター刃保持板８とで囲まれた空間部２０に供給する。
【００１７】
図２は図１のＡ−Ａ矢視図でダイノズル面側からカッター側を見た図である。即ちカッタ刃９はカッタ刃締め付けボルト２２によりカッター刃保持板８に取り付けられる。その後方にはスペサー１５を介して羽根車１３を有する邪魔板１４がナット１７により取り付けられている。一方カッター刃保持板８のダイ側端面には、各カッタ刃の間に溝２１が設けられ、ダイに供給される媒体をダイ３中央部前とカッター刃保持板８とで囲まれた空間部２０からダイノズル前空間部に送り出す。
【００１８】
図３は図１のＢ矢視図で、ダイ１３とほぼ接触して回転するカッタ刃９の後方にスペーサ１５を経て羽根車１３を有する邪魔板１４が取り付けられる。この際カッタ刃９と羽根車１３は空間１８を設けて取り付けられている。
【００１９】
以上のように構成された水中カット造粒装置において、ダイノズル４より循環する冷却水１０中に押出される溶融樹脂は、ダイノズル出口面にほぼ接触した状態で通常数百回転から二千回転の範囲で回る放射状に配列されカッター刃９で切断されペレットとなる。カッター刃９は溶融樹脂の切れ味を良くし、回転により発生する冷却水の抵抗を減らすため、ダイスノズル出口面に対しカッタ刃９表面は傾斜（ダイ面から約３０°）し取り付ける。このため、ダイノズル出口面前の冷却水は、ポンプ作用によりこのカッタ刃９回転によりかきとられダイ面から引き離されながら、カッタ刃９表面に沿って外周方向に送られる。カッた刃９後方にはカッた刃９と同じ方向に傾斜した羽根車１３と邪魔板１４が取り付けられカッタ軸７と共に回転している。この様な両端をダイスノズル面と邪魔板で構成される円柱状の空間は、軸方向からこの空間部内への冷却水１０の流入を遮断し、空間内部のペレットや冷却水は、カッタ刃９と羽根車１３の回転により外周方向へ送り出す。この作用により冷却水中にダイノズル前空間部を作り、ダイノズル出口面の冷却を防止する。
【００２０】
この場合、切断されたペッレットやペレット屑が、ダイノズル前空間部内で癒着や滞留するのをより効果的に防止し、ダイノズル出口面の保温または加熱のため、図示されてない外部装置から圧縮空気（２−１０  ｋｇｆ・ｃｍ２程度）をダイ３に設けられた供給穴９より供給する。ダイ３中央部前とカッタ刃保持板８で囲まれた空間２０は、回転するカッタ刃９と羽根車１３の作用により減圧状態となっており、供給圧縮空気は容易にこの空間部２０に吸引され、さらにカッタ刃間の溝２１を通過した後、ダイノズル前空間部に送られ切断されたペッレトと共に外部冷却水に送り出される。圧縮空気はダイノズル出口温度の状況やペレットの癒着状況に応じて予熱される。また供給される媒体は蒸気や温水を用いてもよい。
【００２１】
設置される羽根車１３は、ある一定の間隔（最大１０ｍｍ程度）を置いてカッタ刃９の後方に取り付けられる構造を有する。その目的はその間隙より冷却水をダイノズル前空間部に部分的に一旦取り入れ、さらに外部冷却水中に送り出すことにより、ペレットの冷却を促進し、ダイノズル前空間部内でペレットの付着滞留を防止するためである。またこの隙間は、ペレットや樹脂屑が詰まらないように、外径方向で隙間を広くし、羽根車端面裏側を面取りするのが好ましい。この様な構造を持つダイノズル前空間部に上記隙間から冷却水を導入しても、直ちに回転する羽根車１３とカッタ刃９に衝突しその回転作用により、ペッレットと共に外部に送り出される。この隙間は厚さの異なるスペーサ１５を用いることにより調整する。この様なダイノズル前空間部内への冷却水の取り入れは、図４に示すように、カッタ刃９と羽根車１３の隙間１８を無くし、邪魔板１４の後部に穴１４ａを設けそこから取り入れるか、カッタ軸心に設けた穴７ａより冷却水を供給し、カッタ刃保持板固定ボルト１２に設けられた穴１２ａ、１２ｂを経由し、カッタ軸穴７ｂ、カッタ刃保持板穴８ａを経由し供給しても良い。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されるので、以下に記載されるような効果を有する。
【００２３】
カッタ刃後方に羽根車と邪魔板を取り付け冷却水の自由な流入を妨害したノズル前空間部をつくり、冷却水との接触によるダイノズル面の冷却を防止し、ダイノズル内での溶融樹脂の目詰まりを防止する。これにより従来のダイノズル目詰まり防止のため必要とした高溶融樹脂温度、高押出し圧力、高押出し量など造粒のための運転条件設定の必要姓がなくなり、低馬力、低樹脂温、低押出し量など広い運転条件の設定が可能となり、造粒運転が容易となる。
【００２４】
循環する冷却水中で、樹脂押出し無しでもカッタを回転することによりダイノズル出口面の冷却を防止できる。このため冷却水の循環をしながら、造粒運転を開始（水中スタート）できるため、最も起りやすいスタート時のダイノズルの目詰まりが無くする事ができる。このため複雑なスタート時の手順が簡略化され、容易となる。
【００２５】
ダイノズルジャケットが高い伝熱効率を必要としなくなるため、複雑なダイノズルジャケットの簡略化が可能となる。これにより複雑な設計製作製造工程が簡略化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による水中カット造粒装置の縦断面である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視でカッタ刃等の取り付け状況をしめす。
【図３】図１のＢ矢視でカッタ刃等の取り付け図を示す。
【図４】他の実施例の水中カット造粒装置の縦断面図である。
【図５】従来例の押出機および水中カット造粒装置の縦断面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線断面図である。
【符号の説明】
１  押出機スクリュ
３  ダイ
４  ダイノズル
５  循環水箱
６  カッタユニット
７  カッタ軸
８  カッタ刃保持板
８ａ  冷却水取り入れ穴
９  カッタ刃
１３  羽根車
１４  邪魔板
１７  ナット
１８  冷却水取り入れ隙間
【図１】
0003768372.tif 000002
【図２】
0003768372.tif 000003
【図３】
0003768372.tif 000004
【図４】
0003768372.tif 000005
【図５】
0003768372.tif 000006
【図６】
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