ペレット製造装置のカッタ刃およびペレット製造装置
【課題】押出ノズルの表面に接するカッタ刃の接触面、あるいはカッタ刃が接する押出ノズルの表面の摩耗が少ない、ペレット製造装置のカッタ刃を提供する。
【解決手段】ストランド状に押し出される溶融樹脂を切断する刃部（２０ａ）を押出ノズル（５）の表面に近接して回転駆動される裏側の底面と、表側のテーパ状に薄くなっているすくい面（２０ｄ）とから構成する。前記底面は押出ノズル（５）の表面に接して回転駆動される接触面（２０ｇ）と、この接触面（２０ｇ）より進行方向にみて後方の凹状の逃げ面（２０ｈ）とからなる。そして、すくい面（２０ｄ）には冷却水の入口穴（２１、２１）を、逃げ面（２０ｈ）には冷却水の出口穴（２２、２２）を形成し、入口穴（２１、２１）と出口穴（２２、２２）を通水孔（２３、２３）で連通する。すくい面（２０ｄ）に沿って流れる冷却水の一部を通水孔（２３、２３）からカッタ刃の裏側に導く。
【解決手段】ストランド状に押し出される溶融樹脂を切断する刃部（２０ａ）を押出ノズル（５）の表面に近接して回転駆動される裏側の底面と、表側のテーパ状に薄くなっているすくい面（２０ｄ）とから構成する。前記底面は押出ノズル（５）の表面に接して回転駆動される接触面（２０ｇ）と、この接触面（２０ｇ）より進行方向にみて後方の凹状の逃げ面（２０ｈ）とからなる。そして、すくい面（２０ｄ）には冷却水の入口穴（２１、２１）を、逃げ面（２０ｈ）には冷却水の出口穴（２２、２２）を形成し、入口穴（２１、２１）と出口穴（２２、２２）を通水孔（２３、２３）で連通する。すくい面（２０ｄ）に沿って流れる冷却水の一部を通水孔（２３、２３）からカッタ刃の裏側に導く。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペレット製造装置のカッタ刃およびペレット製造装置に関するもので、具体的には、押出機の下流端の吐出室に取り付けられているダイスあるいは押出ノズルから冷却水中にストランド状に連続して押し出される溶融樹脂を、該ダイスの表面に接しながら回転駆動され、そして冷却水中で所定大きさに切断するカッタ刃および前記カッタ刃を備えたペレット製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合成樹脂成形品の成形には、従来周知のように、合成樹脂に安定剤、可塑剤、無機充填剤等の添加剤が混合・分散された成形材料が使用される。このような成形材料は一般にペレット化されている。ペレタイザーすなわちペレット製造装置は、押出機、この押出機の吐出端部に設けられているダイス、このダイスに対応して設けられているカッタ装置等から構成されている。したがって、ダイスの複数個のノズル孔からストランド状に連続的に押し出される樹脂を、所定速度で回転駆動されるカッタ装置のカッタ刃で切断すると、所定長さのペレットが得られる。このようなペレットの製造方式として水中カット方式が知られている。水中カット方式は、押出機に合成樹脂と所定の添加剤を供給し、溶融混練してダイスから冷却水中にストランド状に押し出した直後に、ダイス表面にカッタ刃を直接接触させた状態で回転駆動して水中で切断する方式で、ホットカット方式とも呼ばれている。このような水中カット方式のペレット製造装置は、本出願人も色々提案しているが、先行技術文献として特許文献１を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−７４０号公報
【０００４】
特許文献１に示されているペレット製造装置は、押出機とカッタ装置とからなっている。押出機は、図には示されていないが、従来周知のようにシリンダバレルと、このシリンダバレル内に回転駆動可能に設けられているスクリュとから構成されている。そして、シリンダバレルの先端部にダイスが取り付けられている。このダイスの裏側に、図５の（ア）にその一部が示されているように、リング状の押出ノズル４０が設けられている。このリング状の押出ノズル４０の断面形状は、略台形を呈し、その頂面あるいは表面４０ｍにシリンダバレルのボアに連通した複数個のノズル孔４１、４１、…が開口している。
【０００５】
一方、カッタ装置は、同様に図には示されていないが、ハウジング内に回転駆動可能に設けられているカッタ軸、このカッタ軸の先端に固着されているカッタホルダ等から構成され、このカッタホルダに複数本のカッタ刃５０、５０、…が取り付けられている。カッタ刃５０は、図５の（ア）の斜視図に示されているように、略直方体状を呈し、長さ方向に厚さが一定の刃部５０ａと、カッタホルダに取り付けられる取付部５０ｂとから構成されている。刃部５０ａの表側は、頂面５０ｉと、この頂面５０ｉから回転方向の先端部に向けて薄くなるように傾斜している傾斜面すなわちすくい面５０ｋとからなり、すくい面５０ｋの先端部が刃先５０ｈとなっている。刃部５０ａの裏側の底面は、刃先５０ｈから所定幅の面が、押出ノズル４０の表面４０ｍに接して回転駆動される接触面５０ｓとなっている。この接触面５０ｓの後方に所定深さの凹状の逃げ５０ｊが形成されている。取付部５０ｂには、２個のボルト挿通孔５０ｃ、５０ｃが明けられている。上記のように構成されている複数本のカッタ刃５０、５０、…が、カッタホルダにボルトによって取り外し自在に取り付けられている。このようにして取り付けられた状態の一部が、図５の（ア）に示されている。
【０００６】
ダイス、押出ノズル４０、カッタ刃５０、５０、…、カッタホルダ等は、冷却水が満たされるカッタケース内に収納されているている。したがって、ダイス、押出ノズル４０、カッタ刃５０、５０、…等は冷却水中に没していることになる。
【０００７】
従来のペレット製造装置は、上記のように構成されているので、カッタケース内に冷却水を供給しながら、押出機のスクリュを回転駆動すると、溶融された樹脂４１ｓ、４１ｓ…は、従来周知のように押出ノズル４０の複数個のノズル孔４１、４１、…からストランド状に押し出される。このとき、図に示されていない駆動装置によりカッタ軸を押出ノズル４０の方向に押しつけながら回転駆動すると、カッタ刃５０、５０、…は押出ノズル４０の表面に接しながら回転駆動するので、ストランド状に連続的に押し出される溶融樹脂４１ｓ、４１ｓ…は、カッタ刃５０、５０、…により冷却水中で切断される。これにより、所定の太さで、所定長さのペレットが得られる。ペレットを冷却水と共に冷却水排出口から排出した後、冷却水から分離して乾燥すると製品となる。
【０００８】
ところで、特許文献１に記載の発明によると、カッタ刃５０のすくい面５０ｋは、取付部５０ｂ側の根元側よりも先端側が広くなるように構成されているので、換言するとカッタ刃５０が冷却水中で回転駆動されるとき、冷却水から受ける反力は先端部側が大きくなるように構成されているので、カッタホルダを介して加えられる押付圧力と、カッタ刃５０に冷却水から加えられる反力の第１の合力の作用点は、刃部５０ａの長手方向の略中心点の方へ移動する、あるいは移動している。
【０００９】
一方、カッタ刃５０には、前記第１の合力の反力として押出ノズル４０の表面４０ｍから第２の合力が作用するが、この第２の合力の作用点は刃部５０ａの長手方向の略中心点である。すなわち、第１、２の合力の作用点は一致するので、カッタ刃５０に曲げモーメントは生じない。したがって、特許文献１に記載の発明によると、カッタ刃５０の刃部５０ａが軸方向に長くても、あるいは半径外方に長くてもカッタ刃５０と押出ノズル４０の表面との間に隙間が生じるようなことはない。したがって、均一な粒径の、品質の高いペレットを製造することができるという、優れた効果が得られる。また、刃部５０ａが軸方向に長くても弾性変形をしないので、ペレット製造装置の大型化が可能である。さらには、刃部５０ａは取付部５０ｂ側の根元側よりも先端部側が厚くなっていると共に、その頂面５０ｉは前記取付部５０ｂ側の根元側よりも先端部側が狭くなっているので、先端部側を極端に厚くしなくてもすくい面５０ｋは広くなり、同様な効果が得られ、有効に実施することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、改良すべき問題も認められる。すなわち、図５の（イ）は、前述した特許文献１に示されているカッタ刃５０、および従来の一般のカッタ刃の模式的側面図であるが、この図に示されているように、刃部５０ａの接触面５０ｓは、押出ノズル４０の表面４０ｍに接して回転駆動されるので、冷却水から受ける圧力により、刃部５０ａの接触面５０ｓと押出ノズル４０の表面４０ｍは金属接触して、これらが摩耗することがある。以下、その理由を冷却水の方が流れると仮定して説明する。図５の（イ）において、押出ノズル４０の表面４０ｍの近傍の流線ｒ１は、押出ノズル４０の表面に平行に左方から右方へ延び、カッタ刃５０のすくい面５０ｋの近傍で上向きに変えられ、そしてカッタ刃５０の後方へ流れる。流線ｒ１よりも押出ノズル４０の表面４０ｍから遠い冷却水の流れは、流線ｒ２、ｒ３で示されている。このように流れる冷却水の、図面に垂直方向の単位長さに対して単位時間当たりの流量をＱａとすると、カッタ刃５０の上流の前方位置では押出ノズル４０と平行に平均流速ｖ１で流れ、すくい面５０ｋの近傍では平均流速ｖ２で流れる。この冷却水の流れの変化によって生じる運動量の変化（Ｑａ）・（ｖ１−ｖ２）により、カッタ刃５０のすくい面５０ｋにはカッタ刃５０を押出ノズル４０の表面４０ｍに押し付けようとする下向きの反力Ｐａが生じる。これにより、刃部５０ａの接触面５０ｓと押出ノズル４０の表面４０ｍは金属接触して摩耗する。
【００１１】
また、カッタ刃５０の後端部は冷却水の流れに対して略直角になっているので、渦Ｕ、Ｕ、…が発生するが、渦Ｕ、Ｕ、…の内部は負圧になっているので、カッタ刃５０の回転抵抗になりカッタ刃５０の駆動エネルギのロスになる。また、キャビテーションによりカッタ刃５０あるいは押出ノズル４０の表面４０ｍに局所的な摩耗あるいは壊食が生じることもある。
【００１２】
したがって、本発明は、押出ノズルの表面に接するカッタ刃の接触面あるいはカッタ刃が接する押出ノズルの表面、またはこれらの両面の摩耗が少ない、ペレット製造装置のカッタ刃を提供することを目的としている。また、カッタ刃の下流側の端部に発生する渦が少ない、あるいは渦が小さい、ペレット製造装置のカッタ刃を提供することも目的としている。さらには、上記のような目的を達したカッタ刃を備えたペレット製造装置を提供することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るペレット製造装置のカッタ刃は、従来のカッタ刃と同様にカッタホルダに取り付けられる取付部と、ストランド状に冷却水中に押し出される溶融樹脂をダイスあるいは押出ノズルの表面に接して切断する刃部とから構成される。刃部は、押出ノズルの表面に近接して回転駆動される裏側の底面と、この底面と実質的に平行で該底面から所定高さ離間した表側の頂面と、この頂面の所定位置から回転方向にみて先端部に向けてテーパ状に薄くなっているすくい面と、このすくい面の先端部の刃先とから構成される。底面は、押出ノズルの表面に近接して、あるいは接触して回転駆動される所定面積の接触面と、この接触面の後方すなわち進行方向にみて後方の凹状の逃げ面とからなっている。そして、本発明に係るカッタ刃は、前記発明の目的を達成するために、前記すくい面には前記凹状の逃げ面に達する通水孔が形成されている。押出機は、少なくとも１本のスクリュを内蔵したシリンダバレルと、該シリンダバレルの先端部に取り付けられているダイスあるいは押出ノズルとから、実質的に従来の押出機と同様に構成される。
【００１４】
かくして、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、カッタホルダに取り付けられる取付部と、押出ノズルの表面上を移動して前記押出ノズルから冷却水中にストランド状に押し出される溶融樹脂を冷却水中で切断する刃部とからなり、前記刃部は、押出ノズルの表面に近接して回転駆動される裏側の底面と、この底面と実質的に平行で該底面から所定高さ離間した表側の頂面と、この頂面の所定位置から回転方向にみて先端部に向けてテーパ状に薄くなっているすくい面と、このすくい面の先端部の刃先とから構成され、前記底面が、押出ノズルの表面に接して回転駆動される所定面積の接触面と、この接触面より進行方向にみて後方の凹状の逃げ面とからなるカッタ刃であって、前記すくい面には冷却水の入口穴が、前記凹状の逃げ面には冷却水の出口穴が形成され、前記入口穴と出口穴は通水孔で連通するように構成される。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカッタ刃において、前記入口穴と出口穴が、複数個形成され、これらの穴がそれぞれの通水孔で連通するように、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のカッタ刃において、前記入口穴が回転あるいは進行方向に見て前記出口穴よりも前方に位置し、それによって前記通水孔は冷却水をカッタ刃の裏側に導きやすいように傾斜するように、そして請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかの項に記載のカッタ刃において、前記入口穴の周囲の一部には、切欠状の拡径部が形成されるように構成される。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、熱可塑性樹脂を軸方向に移送するための少なくとも１本のスクリュが設けられているシリンダバレルと、該シリンダバレルの吐出部に設けられている押出ノズルと、該押出ノズルに対応して設けられているカッタ装置とからなり、前記押出ノズルから冷却水中にストランド状に押し出される溶融樹脂を冷却水中で前記カッタ装置により切断してペレットを得る製造装置であって、前記カッタ装置は、前記押出ノズル側へ所定の力で押圧され、そして所定の回転速度で駆動されるカッタホルダの円周部に円周方向に所定の間隔をおいて取り付けられている複数枚のカッタ刃からなり、前記カッタ刃は、前記カッタホルダに取り付けられる取付部と、押出ノズルの表面上を移動する刃部とからなり、 前記刃部は、押出ノズルの表面に近接して回転駆動される裏側の底面と、この底面と実質的に平行で該底面から所定高さ離間した表側の頂面と、この頂面の所定位置から回転方向にみて先端部に向けてテーパ状に薄くなっているすくい面と、このすくい面の先端部の刃先とから構成され、前記底面が、押出ノズルの表面に接して回転駆動される所定面積の接触面と、この接触面より進行方向にみて後方の凹状の逃げ面とからなり、前記すくい面には冷却水の入口穴が、前記凹状の逃げ面には冷却水の出口穴が形成され、前記入口穴と出口穴は通水孔で連通するように構成され、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の装置において、前記入口穴の周囲の少なくとも一部には、切欠状の拡径部が形成されている。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によると、カッタ刃の表側のすくい面には冷却水の入口穴が、そして裏側の凹状の逃げ面には出口孔が形成され、これらの穴は通水孔で連通しているので、カッタ刃のすくい面に沿って流れる冷却水の一部は、通水孔を通ってカッタ刃の逃げ面と押出ノズルの表面との隙間を流れる。すなわち、すくい面に沿う冷却水の流量は減少し、カッタ刃を押し下げる下向きの反力は減少する。また、隙間を流れるので圧力が立ち、カッタ刃には上向きの力が生じる。これにより、過剰な下向きの反力によるカッタ刃あるいは押出ノズルの表面、または両方の摩耗が防止されるという効果が得られる。また、冷却水の全量がすくい面に沿って流れると、カッタ刃の後端部に多量の渦が生じるが、本発明によると、冷却水の一部は、カッタ刃の逃げ面と押出ノズルの表面との間の隙間を通って流れるので、渦の発生量が少なく、カッタ刃を回転駆動するエネルギは少なくてすむ。さらには渦が小さくなるので、水圧的に安定し、機械の振動、キャビテーションによる局部的な摩耗あるいは壊食も小さくなる。他の発明によると、冷却水の入口穴が複数個設けられているので、あるいは入口穴の周囲の一部に切欠状の拡径部が形成されているので、冷却水の入口穴の数、大きさ等と共に、切欠部の形状、大きさ等を適宜変更して、カッタ刃の回転数に関係なく、カッタ刃を押出ノズルの表面に押し付ける下向きの力と、離す上向きの力とを調整して、カッタ刃あるいは押出ノズルの表面または両方の摩耗を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係るペレット製造装置の一部を示す図で、その（ア）はその正面図、その（イ）はカッタ刃の斜視図、その（ウ）は（イ）において矢視ウーウ方向に見た図に相当する断面図、その（エ）は、カッタ刃の取付状態を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す図で、その（ア）は、カッタ刃が押出ノズルの表面に接して取り付けられている状態を一部拡大して示す斜視図、その（イ）は作用を説明するための要部の断面図である。
【図３】本発明の、他の実施の形態に係るカッタ刃を示す図で、その（ア）はその平面図、その（イ）は（ア）において矢視イーイ方向に見た断面図である。
【図４】本発明の、さらに他の実施の形態に係るカッタ刃を示す図で、その（ア）はその平面図、その（イ）は（ア）において矢視イーイ方向に見た断面図である。
【図５】従来のペレット製造装置の要部を示す図で、その（ア）はカッタ刃が押出ノズルの表面に接して取り付けられている状態を示す斜視図、その（イ）は作用を説明するための要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図１〜４によって説明する。本実施の形態に係るペレット製造装置は、従来の製造装置と同様に、概略的には押出機１とカッタ装置１０とからなっている。押出機１は、図には全体は示されていないが、軸方向に所定長さのシリンダバレル２を備え、このシリンダバレル２の外周部にはバンドヒータが設けられ、内部には少なくとも１本のスクリュが回転駆動されるように設けられている。シリンダバレル２の上流側には、成形材料あるいは押出材料が一時的に貯留されるホッパが設けられ、シリンダバレル２の下流端あるいは吐出室３の末端には、図１の（ア）に示されているように、吐出室３を仕切るような形でダイス４が取り付けられている。ダイス４は、略円盤状を呈しているが、吐出室３の反対側の面にはリング状の押出ノズル５が形成されている。あるいはダイス４の裏側にリング状の押出ノズル５が取り付けられている。この押出ノズル５の断面形状は、略台形を呈し、その頂面あるいは表面６に複数個の所定大きさのノズル孔７、７、…が開口している。これらのノズル孔７、７、…は、ダイス４に形成されている連通孔８、８、…を介してシリンダバレル２の吐出室３に連通している。このように構成されている押出ノズル５の頂面６に近接して、あるいは接して後述する複数枚のカッタ刃２０、２０，…が回転駆動されることになる。
【００２０】
カッタ装置１０は、図１の（ア）に示されているように、ハウジング１１、ハウジング１１内に回転可能に設けられているカッタ軸１２、カッタ軸１２の先端に固着されているカッタホルダ１３、カッタホルダ１３に取り付けられている複数枚のカッタ刃２０、２０、…等から構成されている。カッタホルダ１３は、全体として略円錐状を呈している。すなわち、ダイス４側に面した大径の取付面部と、反対側の小径のボス部１４とからなっている。取付面部の内側には所定深さの逃げが形成され、ボス部１４には軸心方向に前記逃げに達する貫通孔１５が明けられている。カッタホルダ１３は、この貫通孔１５を利用してカッタ軸１２に取り付けられている。また、カッタホルダ１３の、取付面部には２個を１組とするカッタ刃取付用の所定深さの雌ネジが等間隔に複数組形成されている。
【００２１】
このように構成されているカッタホルダ１３は、カッタ軸１２によりダイス４の方向に所定の力で押された状態で回転駆動されるようになっているが、駆動用の電動機等は図には示されていない。
【００２２】
カッタ刃２０は、図１の（イ）の斜視図および（ウ）の断面図に示されているように、略直方体状を呈し、長さ方向に厚さ「ｈ」が一定の刃部２０ａと、カッタホルダ１３に取り付けられる取付部２０ｂとから構成されている。刃部２０ａの表側は、頂面２０ｃと、この頂面２０ｃから回転方向の先端部に向けて薄くなるように傾斜している傾斜面すなわちすくい面２０ｄとからなり、すくい面２０ｄの先端部が刃先２０ｅとなっている。裏側の底面は、押出ノズル５の表面６に接触して回転駆動される所定幅の接触面２０ｇと、この接触面２０ｇの、進行方向に対して後方の、凹状の逃げ面２０ｈとからなっている。この凹状の逃げ面２０ｈにより、図２の（イ）に示されているように、押出ノズル５のノズル孔７、７、…から溶融樹脂７ｓ、７ｓ、…がストランド状に押し出され、所定長さに成長するることが許容される。取付部２０ｂには２個のボルト挿通用の透孔２０ｉ、２０ｉが明けられている。
【００２３】
このように構成されているカッタ刃２０のすくい面２０ｄに、図１の（イ）、（ウ）に示されているように、本実施の形態では２個の冷却水の入口穴２１、２１が形成されている。また、逃げ面２０ｈには冷却水の出口穴２２、２２が同様に２個形成されている。そして、これらの穴２１、２２、…は、通水孔２３、２３により互いに連通している。図１の（イ）、（ウ）に示されている実施の形態では、入口穴２１、２１と出口穴２２，２２および通水孔２３，２３は同径で、入口穴２１、２１は出口穴２２、２２よりも、カッタ刃２０の回転方向あるいは進行方向に見て前方に位置している。これにより、通水孔２３、２３は、図１の（ウ）にも示されているように、カッタ刃２０が回転駆動されるとき冷却水が入りやすいように外方から内方へ傾斜している。
【００２４】
上記のように構成されている複数枚のカッタ刃２０、２０、…が、カッタホルダ１３の取付面部に図示されないボルトによって放射状に取り外し自在に取り付けられている。カッタ刃２０、２０、…を取り付けた状態が、図１の（エ）の側面図に示されている。このようにして取り付けられているカッタ刃２０、２０、…は、ダイス４、押出ノズル５等と共に、図１の（ア）に示されているように、冷却水供給口３０ａと冷却水排出口３０ｂとを備えたカッタケース３０に収納されている。したがって、冷却水供給口３０ａから冷却水を注入すると、カッタケース３０内は冷却水で満たされ、ダイス４、押出ノズル５、カッタ刃２０、２０、…等は冷却水中に没することになる。
【００２５】
次に、上記実施の形態によりペレットを製造する例について説明する。冷却水を冷却水供給口３０ａから供給し、そして冷却水排出口３０ｂから排出しながら、押出機１のスクリュを回転駆動する。ホッパから連続的に供給される押出材料は、シリンダバレル２中を移送される過程で、従来周知のように溶融し、そして吐出室３から押出ノズル５の複数個のノズル孔７、７、…からストランド状にカッタケース３０内に連続的に押し出される。このとき、図に示されていない駆動装置によりカッタ軸１２をダイス４の方向に所定の力で押しつけながら所定の回転速度で駆動すると、カッタ刃２０、２０、…は、その接触面２０ｇ、２０ｇ、…が押出ノズル５の表面６に接した状態で回転駆動される。したがって、ストランド状に連続的に押し出される溶融樹脂７ｓ、７ｓ、…は、カッタ刃２０、２０、…により冷却水中で切断され、所定の大きさで、所定長さのペレットになる。接触面２０ｇ、２０ｇ、…が押出ノズル５の表面６に接しながら回転駆動されている状態が、図２の（ア）の拡大斜視図に、カッタ刃２０、２０、…により切断される状態が図２の（イ）の拡大断面図にそれぞれ示されている。所定長さに切断されたペレットは、冷却水と共に冷却水排出口３０ｂから外部へ排出され、冷却水と分離されて乾燥される。
【００２６】
上記のようにしてペレットを得るとき、従来のカッタ刃５０によると、前述したように、冷却水の、図面に垂直方向の単位長さに対して単位時間当たりの流量をＱａとすると、冷却水の流れの変化によって生じる運動量の変化（Ｑａ）・（ｖ１−ｖ２）により、カッタ刃５０のすくい面５０ｋにはカッタ刃５０を押出ノズル４０の表面に押し付けようとする下向きの反力Ｐａが生じるが、本実施の形態によると、カッタ刃２０のすくい面２０ｄと逃げ面２０ｈとの間は通水孔２３、２３で連通しているので、カッタ刃２０のすくい面２０ｄに生じる流線は、図２の（イ）に示されているように、すくい面２０ｄに沿う流線ｒＡと、通水孔２３、２３を流れる流線ｒＢとに分割される。すくい面２０ｄに沿う冷却水の流量Ｑａは、分流した分だけ減少し、前述したカッタ刃２０を押し下げる下向きの反力Ｐａは減少する。また、分流した冷却水は、カッタ刃２０の逃げ面２０ｈと押出ノズル５の表面６との間の隙間を通って流れるので、このときの圧力によりカッタ刃２０には下向きの反力Ｐａをうち消す上向きの力Ｐｂが生じる。これにより、過剰な下向きの反力Ｐａによるカッタ刃２０あるいは押出ノズル４の表面６、または両方の摩耗が防止される。
【００２７】
さらには、従来のように冷却水の全量がすくい面５０ｋに沿って流れると、カッタ刃５０の後端部に多量の渦Ｕ、Ｕ、…が生じるが、本実施の形態によると、冷却水は分流して、カッタ刃２０の逃げ面２０ｈと押出ノズル５の表面６との間の隙間を通って後端部で合流するので、渦の発生量が少ない。これにより、カッタ刃２０を回転駆動するエネルギは少なくてすむ。また、渦の発生により圧力変動も生じるが、本実施の形態によると渦の発生量が少なくなるので、あるいは渦が小さくなるので、水圧的に安定し、機械の振動、キャビテーションによる局部的な摩耗あるいは壊食も小さくなる。また、渦が小さくなるので、カットされたペレットはスムーズに冷却水排出口３０ｂから排出されるようにもなる。
【００２８】
上記実施の形態によると、冷却水の入口穴２１、２１、通水孔２３、２３および冷却水の出口穴２２、２２は、同じ径で２個宛形成されているが、個数、形状等が上記実施の形態に限定されることなく、カッタ刃２０の刃数、形状、回転速度等により変形可能であることは明らかである。図３および図４に冷却水の入口穴２１、２１の周囲に形状の異なる拡径部が形成されている実施の形態が示されている。すなわち、前述した実施の形態の要素と同じ要素には同じ参照数字を付けて重複説明はしないが、図３に示されている実施の形態によると、冷却水の入口穴２１の周囲の一部に所定深さの方形の切欠部２１ａが形成されている。この切欠部２１ａにより、カッタ刃２０のすくい面２０ｄに沿って流れる冷却水は、切欠部２１ａの垂直壁に当たりせき止められるので、圧力が上がり通水孔２３、２３を通って流れる冷却水の水量が増す。これにより、カッタ刃２０の逃げ面２０ｈを押出ノズル５の表面６から離す前記力Ｐｂが増す。冷却水の入口穴２１の数、大きさ等と共に、切欠部２１ａの形状、大きさを適宜変更して、カッタ刃２０、２０、…の回転速度に関係なく、前記したカッタ刃２０を押出ノズル５の表面６に押し付ける下向きの力Ｐａと、離す上向きの力Ｐｂとを調整して、カッタ刃２０あるいは押出ノズル５の表面６、または両方の摩耗を防ぐことができる。図４には、切欠部２１ｂが、入口穴２１の周囲に形成されている実施の形態が示されている。同様な効果が得られることは明らかである。
【符号の説明】
【００２９】
１ 押出機 ３ 吐出室
４ ダイス ５ 押出ノズル
７ ノズル孔
１０ カッタ装置 １２ カッタ軸
１３ カッタホルダ
２０ カッタ刃 ２０ａ 刃部
２０ｂ 取付部 ２０ｄ すくい面
２０ｇ 接触面 ２０ｈ 逃げ面
２１ 冷却水の入口穴 ２１ａ 切欠部（拡径部）
２１ｂ 切欠部（拡径部） ２２ 冷却水の出口穴
２３ 通水孔
３０ カッタケース ３０ａ 冷却水供給口
３０ｂ 冷却水排出口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペレット製造装置のカッタ刃およびペレット製造装置に関するもので、具体的には、押出機の下流端の吐出室に取り付けられているダイスあるいは押出ノズルから冷却水中にストランド状に連続して押し出される溶融樹脂を、該ダイスの表面に接しながら回転駆動され、そして冷却水中で所定大きさに切断するカッタ刃および前記カッタ刃を備えたペレット製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合成樹脂成形品の成形には、従来周知のように、合成樹脂に安定剤、可塑剤、無機充填剤等の添加剤が混合・分散された成形材料が使用される。このような成形材料は一般にペレット化されている。ペレタイザーすなわちペレット製造装置は、押出機、この押出機の吐出端部に設けられているダイス、このダイスに対応して設けられているカッタ装置等から構成されている。したがって、ダイスの複数個のノズル孔からストランド状に連続的に押し出される樹脂を、所定速度で回転駆動されるカッタ装置のカッタ刃で切断すると、所定長さのペレットが得られる。このようなペレットの製造方式として水中カット方式が知られている。水中カット方式は、押出機に合成樹脂と所定の添加剤を供給し、溶融混練してダイスから冷却水中にストランド状に押し出した直後に、ダイス表面にカッタ刃を直接接触させた状態で回転駆動して水中で切断する方式で、ホットカット方式とも呼ばれている。このような水中カット方式のペレット製造装置は、本出願人も色々提案しているが、先行技術文献として特許文献１を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−７４０号公報
【０００４】
特許文献１に示されているペレット製造装置は、押出機とカッタ装置とからなっている。押出機は、図には示されていないが、従来周知のようにシリンダバレルと、このシリンダバレル内に回転駆動可能に設けられているスクリュとから構成されている。そして、シリンダバレルの先端部にダイスが取り付けられている。このダイスの裏側に、図５の（ア）にその一部が示されているように、リング状の押出ノズル４０が設けられている。このリング状の押出ノズル４０の断面形状は、略台形を呈し、その頂面あるいは表面４０ｍにシリンダバレルのボアに連通した複数個のノズル孔４１、４１、…が開口している。
【０００５】
一方、カッタ装置は、同様に図には示されていないが、ハウジング内に回転駆動可能に設けられているカッタ軸、このカッタ軸の先端に固着されているカッタホルダ等から構成され、このカッタホルダに複数本のカッタ刃５０、５０、…が取り付けられている。カッタ刃５０は、図５の（ア）の斜視図に示されているように、略直方体状を呈し、長さ方向に厚さが一定の刃部５０ａと、カッタホルダに取り付けられる取付部５０ｂとから構成されている。刃部５０ａの表側は、頂面５０ｉと、この頂面５０ｉから回転方向の先端部に向けて薄くなるように傾斜している傾斜面すなわちすくい面５０ｋとからなり、すくい面５０ｋの先端部が刃先５０ｈとなっている。刃部５０ａの裏側の底面は、刃先５０ｈから所定幅の面が、押出ノズル４０の表面４０ｍに接して回転駆動される接触面５０ｓとなっている。この接触面５０ｓの後方に所定深さの凹状の逃げ５０ｊが形成されている。取付部５０ｂには、２個のボルト挿通孔５０ｃ、５０ｃが明けられている。上記のように構成されている複数本のカッタ刃５０、５０、…が、カッタホルダにボルトによって取り外し自在に取り付けられている。このようにして取り付けられた状態の一部が、図５の（ア）に示されている。
【０００６】
ダイス、押出ノズル４０、カッタ刃５０、５０、…、カッタホルダ等は、冷却水が満たされるカッタケース内に収納されているている。したがって、ダイス、押出ノズル４０、カッタ刃５０、５０、…等は冷却水中に没していることになる。
【０００７】
従来のペレット製造装置は、上記のように構成されているので、カッタケース内に冷却水を供給しながら、押出機のスクリュを回転駆動すると、溶融された樹脂４１ｓ、４１ｓ…は、従来周知のように押出ノズル４０の複数個のノズル孔４１、４１、…からストランド状に押し出される。このとき、図に示されていない駆動装置によりカッタ軸を押出ノズル４０の方向に押しつけながら回転駆動すると、カッタ刃５０、５０、…は押出ノズル４０の表面に接しながら回転駆動するので、ストランド状に連続的に押し出される溶融樹脂４１ｓ、４１ｓ…は、カッタ刃５０、５０、…により冷却水中で切断される。これにより、所定の太さで、所定長さのペレットが得られる。ペレットを冷却水と共に冷却水排出口から排出した後、冷却水から分離して乾燥すると製品となる。
【０００８】
ところで、特許文献１に記載の発明によると、カッタ刃５０のすくい面５０ｋは、取付部５０ｂ側の根元側よりも先端側が広くなるように構成されているので、換言するとカッタ刃５０が冷却水中で回転駆動されるとき、冷却水から受ける反力は先端部側が大きくなるように構成されているので、カッタホルダを介して加えられる押付圧力と、カッタ刃５０に冷却水から加えられる反力の第１の合力の作用点は、刃部５０ａの長手方向の略中心点の方へ移動する、あるいは移動している。
【０００９】
一方、カッタ刃５０には、前記第１の合力の反力として押出ノズル４０の表面４０ｍから第２の合力が作用するが、この第２の合力の作用点は刃部５０ａの長手方向の略中心点である。すなわち、第１、２の合力の作用点は一致するので、カッタ刃５０に曲げモーメントは生じない。したがって、特許文献１に記載の発明によると、カッタ刃５０の刃部５０ａが軸方向に長くても、あるいは半径外方に長くてもカッタ刃５０と押出ノズル４０の表面との間に隙間が生じるようなことはない。したがって、均一な粒径の、品質の高いペレットを製造することができるという、優れた効果が得られる。また、刃部５０ａが軸方向に長くても弾性変形をしないので、ペレット製造装置の大型化が可能である。さらには、刃部５０ａは取付部５０ｂ側の根元側よりも先端部側が厚くなっていると共に、その頂面５０ｉは前記取付部５０ｂ側の根元側よりも先端部側が狭くなっているので、先端部側を極端に厚くしなくてもすくい面５０ｋは広くなり、同様な効果が得られ、有効に実施することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、改良すべき問題も認められる。すなわち、図５の（イ）は、前述した特許文献１に示されているカッタ刃５０、および従来の一般のカッタ刃の模式的側面図であるが、この図に示されているように、刃部５０ａの接触面５０ｓは、押出ノズル４０の表面４０ｍに接して回転駆動されるので、冷却水から受ける圧力により、刃部５０ａの接触面５０ｓと押出ノズル４０の表面４０ｍは金属接触して、これらが摩耗することがある。以下、その理由を冷却水の方が流れると仮定して説明する。図５の（イ）において、押出ノズル４０の表面４０ｍの近傍の流線ｒ１は、押出ノズル４０の表面に平行に左方から右方へ延び、カッタ刃５０のすくい面５０ｋの近傍で上向きに変えられ、そしてカッタ刃５０の後方へ流れる。流線ｒ１よりも押出ノズル４０の表面４０ｍから遠い冷却水の流れは、流線ｒ２、ｒ３で示されている。このように流れる冷却水の、図面に垂直方向の単位長さに対して単位時間当たりの流量をＱａとすると、カッタ刃５０の上流の前方位置では押出ノズル４０と平行に平均流速ｖ１で流れ、すくい面５０ｋの近傍では平均流速ｖ２で流れる。この冷却水の流れの変化によって生じる運動量の変化（Ｑａ）・（ｖ１−ｖ２）により、カッタ刃５０のすくい面５０ｋにはカッタ刃５０を押出ノズル４０の表面４０ｍに押し付けようとする下向きの反力Ｐａが生じる。これにより、刃部５０ａの接触面５０ｓと押出ノズル４０の表面４０ｍは金属接触して摩耗する。
【００１１】
また、カッタ刃５０の後端部は冷却水の流れに対して略直角になっているので、渦Ｕ、Ｕ、…が発生するが、渦Ｕ、Ｕ、…の内部は負圧になっているので、カッタ刃５０の回転抵抗になりカッタ刃５０の駆動エネルギのロスになる。また、キャビテーションによりカッタ刃５０あるいは押出ノズル４０の表面４０ｍに局所的な摩耗あるいは壊食が生じることもある。
【００１２】
したがって、本発明は、押出ノズルの表面に接するカッタ刃の接触面あるいはカッタ刃が接する押出ノズルの表面、またはこれらの両面の摩耗が少ない、ペレット製造装置のカッタ刃を提供することを目的としている。また、カッタ刃の下流側の端部に発生する渦が少ない、あるいは渦が小さい、ペレット製造装置のカッタ刃を提供することも目的としている。さらには、上記のような目的を達したカッタ刃を備えたペレット製造装置を提供することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るペレット製造装置のカッタ刃は、従来のカッタ刃と同様にカッタホルダに取り付けられる取付部と、ストランド状に冷却水中に押し出される溶融樹脂をダイスあるいは押出ノズルの表面に接して切断する刃部とから構成される。刃部は、押出ノズルの表面に近接して回転駆動される裏側の底面と、この底面と実質的に平行で該底面から所定高さ離間した表側の頂面と、この頂面の所定位置から回転方向にみて先端部に向けてテーパ状に薄くなっているすくい面と、このすくい面の先端部の刃先とから構成される。底面は、押出ノズルの表面に近接して、あるいは接触して回転駆動される所定面積の接触面と、この接触面の後方すなわち進行方向にみて後方の凹状の逃げ面とからなっている。そして、本発明に係るカッタ刃は、前記発明の目的を達成するために、前記すくい面には前記凹状の逃げ面に達する通水孔が形成されている。押出機は、少なくとも１本のスクリュを内蔵したシリンダバレルと、該シリンダバレルの先端部に取り付けられているダイスあるいは押出ノズルとから、実質的に従来の押出機と同様に構成される。
【００１４】
かくして、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、カッタホルダに取り付けられる取付部と、押出ノズルの表面上を移動して前記押出ノズルから冷却水中にストランド状に押し出される溶融樹脂を冷却水中で切断する刃部とからなり、前記刃部は、押出ノズルの表面に近接して回転駆動される裏側の底面と、この底面と実質的に平行で該底面から所定高さ離間した表側の頂面と、この頂面の所定位置から回転方向にみて先端部に向けてテーパ状に薄くなっているすくい面と、このすくい面の先端部の刃先とから構成され、前記底面が、押出ノズルの表面に接して回転駆動される所定面積の接触面と、この接触面より進行方向にみて後方の凹状の逃げ面とからなるカッタ刃であって、前記すくい面には冷却水の入口穴が、前記凹状の逃げ面には冷却水の出口穴が形成され、前記入口穴と出口穴は通水孔で連通するように構成される。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカッタ刃において、前記入口穴と出口穴が、複数個形成され、これらの穴がそれぞれの通水孔で連通するように、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のカッタ刃において、前記入口穴が回転あるいは進行方向に見て前記出口穴よりも前方に位置し、それによって前記通水孔は冷却水をカッタ刃の裏側に導きやすいように傾斜するように、そして請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかの項に記載のカッタ刃において、前記入口穴の周囲の一部には、切欠状の拡径部が形成されるように構成される。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、熱可塑性樹脂を軸方向に移送するための少なくとも１本のスクリュが設けられているシリンダバレルと、該シリンダバレルの吐出部に設けられている押出ノズルと、該押出ノズルに対応して設けられているカッタ装置とからなり、前記押出ノズルから冷却水中にストランド状に押し出される溶融樹脂を冷却水中で前記カッタ装置により切断してペレットを得る製造装置であって、前記カッタ装置は、前記押出ノズル側へ所定の力で押圧され、そして所定の回転速度で駆動されるカッタホルダの円周部に円周方向に所定の間隔をおいて取り付けられている複数枚のカッタ刃からなり、前記カッタ刃は、前記カッタホルダに取り付けられる取付部と、押出ノズルの表面上を移動する刃部とからなり、 前記刃部は、押出ノズルの表面に近接して回転駆動される裏側の底面と、この底面と実質的に平行で該底面から所定高さ離間した表側の頂面と、この頂面の所定位置から回転方向にみて先端部に向けてテーパ状に薄くなっているすくい面と、このすくい面の先端部の刃先とから構成され、前記底面が、押出ノズルの表面に接して回転駆動される所定面積の接触面と、この接触面より進行方向にみて後方の凹状の逃げ面とからなり、前記すくい面には冷却水の入口穴が、前記凹状の逃げ面には冷却水の出口穴が形成され、前記入口穴と出口穴は通水孔で連通するように構成され、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の装置において、前記入口穴の周囲の少なくとも一部には、切欠状の拡径部が形成されている。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によると、カッタ刃の表側のすくい面には冷却水の入口穴が、そして裏側の凹状の逃げ面には出口孔が形成され、これらの穴は通水孔で連通しているので、カッタ刃のすくい面に沿って流れる冷却水の一部は、通水孔を通ってカッタ刃の逃げ面と押出ノズルの表面との隙間を流れる。すなわち、すくい面に沿う冷却水の流量は減少し、カッタ刃を押し下げる下向きの反力は減少する。また、隙間を流れるので圧力が立ち、カッタ刃には上向きの力が生じる。これにより、過剰な下向きの反力によるカッタ刃あるいは押出ノズルの表面、または両方の摩耗が防止されるという効果が得られる。また、冷却水の全量がすくい面に沿って流れると、カッタ刃の後端部に多量の渦が生じるが、本発明によると、冷却水の一部は、カッタ刃の逃げ面と押出ノズルの表面との間の隙間を通って流れるので、渦の発生量が少なく、カッタ刃を回転駆動するエネルギは少なくてすむ。さらには渦が小さくなるので、水圧的に安定し、機械の振動、キャビテーションによる局部的な摩耗あるいは壊食も小さくなる。他の発明によると、冷却水の入口穴が複数個設けられているので、あるいは入口穴の周囲の一部に切欠状の拡径部が形成されているので、冷却水の入口穴の数、大きさ等と共に、切欠部の形状、大きさ等を適宜変更して、カッタ刃の回転数に関係なく、カッタ刃を押出ノズルの表面に押し付ける下向きの力と、離す上向きの力とを調整して、カッタ刃あるいは押出ノズルの表面または両方の摩耗を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係るペレット製造装置の一部を示す図で、その（ア）はその正面図、その（イ）はカッタ刃の斜視図、その（ウ）は（イ）において矢視ウーウ方向に見た図に相当する断面図、その（エ）は、カッタ刃の取付状態を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す図で、その（ア）は、カッタ刃が押出ノズルの表面に接して取り付けられている状態を一部拡大して示す斜視図、その（イ）は作用を説明するための要部の断面図である。
【図３】本発明の、他の実施の形態に係るカッタ刃を示す図で、その（ア）はその平面図、その（イ）は（ア）において矢視イーイ方向に見た断面図である。
【図４】本発明の、さらに他の実施の形態に係るカッタ刃を示す図で、その（ア）はその平面図、その（イ）は（ア）において矢視イーイ方向に見た断面図である。
【図５】従来のペレット製造装置の要部を示す図で、その（ア）はカッタ刃が押出ノズルの表面に接して取り付けられている状態を示す斜視図、その（イ）は作用を説明するための要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図１〜４によって説明する。本実施の形態に係るペレット製造装置は、従来の製造装置と同様に、概略的には押出機１とカッタ装置１０とからなっている。押出機１は、図には全体は示されていないが、軸方向に所定長さのシリンダバレル２を備え、このシリンダバレル２の外周部にはバンドヒータが設けられ、内部には少なくとも１本のスクリュが回転駆動されるように設けられている。シリンダバレル２の上流側には、成形材料あるいは押出材料が一時的に貯留されるホッパが設けられ、シリンダバレル２の下流端あるいは吐出室３の末端には、図１の（ア）に示されているように、吐出室３を仕切るような形でダイス４が取り付けられている。ダイス４は、略円盤状を呈しているが、吐出室３の反対側の面にはリング状の押出ノズル５が形成されている。あるいはダイス４の裏側にリング状の押出ノズル５が取り付けられている。この押出ノズル５の断面形状は、略台形を呈し、その頂面あるいは表面６に複数個の所定大きさのノズル孔７、７、…が開口している。これらのノズル孔７、７、…は、ダイス４に形成されている連通孔８、８、…を介してシリンダバレル２の吐出室３に連通している。このように構成されている押出ノズル５の頂面６に近接して、あるいは接して後述する複数枚のカッタ刃２０、２０，…が回転駆動されることになる。
【００２０】
カッタ装置１０は、図１の（ア）に示されているように、ハウジング１１、ハウジング１１内に回転可能に設けられているカッタ軸１２、カッタ軸１２の先端に固着されているカッタホルダ１３、カッタホルダ１３に取り付けられている複数枚のカッタ刃２０、２０、…等から構成されている。カッタホルダ１３は、全体として略円錐状を呈している。すなわち、ダイス４側に面した大径の取付面部と、反対側の小径のボス部１４とからなっている。取付面部の内側には所定深さの逃げが形成され、ボス部１４には軸心方向に前記逃げに達する貫通孔１５が明けられている。カッタホルダ１３は、この貫通孔１５を利用してカッタ軸１２に取り付けられている。また、カッタホルダ１３の、取付面部には２個を１組とするカッタ刃取付用の所定深さの雌ネジが等間隔に複数組形成されている。
【００２１】
このように構成されているカッタホルダ１３は、カッタ軸１２によりダイス４の方向に所定の力で押された状態で回転駆動されるようになっているが、駆動用の電動機等は図には示されていない。
【００２２】
カッタ刃２０は、図１の（イ）の斜視図および（ウ）の断面図に示されているように、略直方体状を呈し、長さ方向に厚さ「ｈ」が一定の刃部２０ａと、カッタホルダ１３に取り付けられる取付部２０ｂとから構成されている。刃部２０ａの表側は、頂面２０ｃと、この頂面２０ｃから回転方向の先端部に向けて薄くなるように傾斜している傾斜面すなわちすくい面２０ｄとからなり、すくい面２０ｄの先端部が刃先２０ｅとなっている。裏側の底面は、押出ノズル５の表面６に接触して回転駆動される所定幅の接触面２０ｇと、この接触面２０ｇの、進行方向に対して後方の、凹状の逃げ面２０ｈとからなっている。この凹状の逃げ面２０ｈにより、図２の（イ）に示されているように、押出ノズル５のノズル孔７、７、…から溶融樹脂７ｓ、７ｓ、…がストランド状に押し出され、所定長さに成長するることが許容される。取付部２０ｂには２個のボルト挿通用の透孔２０ｉ、２０ｉが明けられている。
【００２３】
このように構成されているカッタ刃２０のすくい面２０ｄに、図１の（イ）、（ウ）に示されているように、本実施の形態では２個の冷却水の入口穴２１、２１が形成されている。また、逃げ面２０ｈには冷却水の出口穴２２、２２が同様に２個形成されている。そして、これらの穴２１、２２、…は、通水孔２３、２３により互いに連通している。図１の（イ）、（ウ）に示されている実施の形態では、入口穴２１、２１と出口穴２２，２２および通水孔２３，２３は同径で、入口穴２１、２１は出口穴２２、２２よりも、カッタ刃２０の回転方向あるいは進行方向に見て前方に位置している。これにより、通水孔２３、２３は、図１の（ウ）にも示されているように、カッタ刃２０が回転駆動されるとき冷却水が入りやすいように外方から内方へ傾斜している。
【００２４】
上記のように構成されている複数枚のカッタ刃２０、２０、…が、カッタホルダ１３の取付面部に図示されないボルトによって放射状に取り外し自在に取り付けられている。カッタ刃２０、２０、…を取り付けた状態が、図１の（エ）の側面図に示されている。このようにして取り付けられているカッタ刃２０、２０、…は、ダイス４、押出ノズル５等と共に、図１の（ア）に示されているように、冷却水供給口３０ａと冷却水排出口３０ｂとを備えたカッタケース３０に収納されている。したがって、冷却水供給口３０ａから冷却水を注入すると、カッタケース３０内は冷却水で満たされ、ダイス４、押出ノズル５、カッタ刃２０、２０、…等は冷却水中に没することになる。
【００２５】
次に、上記実施の形態によりペレットを製造する例について説明する。冷却水を冷却水供給口３０ａから供給し、そして冷却水排出口３０ｂから排出しながら、押出機１のスクリュを回転駆動する。ホッパから連続的に供給される押出材料は、シリンダバレル２中を移送される過程で、従来周知のように溶融し、そして吐出室３から押出ノズル５の複数個のノズル孔７、７、…からストランド状にカッタケース３０内に連続的に押し出される。このとき、図に示されていない駆動装置によりカッタ軸１２をダイス４の方向に所定の力で押しつけながら所定の回転速度で駆動すると、カッタ刃２０、２０、…は、その接触面２０ｇ、２０ｇ、…が押出ノズル５の表面６に接した状態で回転駆動される。したがって、ストランド状に連続的に押し出される溶融樹脂７ｓ、７ｓ、…は、カッタ刃２０、２０、…により冷却水中で切断され、所定の大きさで、所定長さのペレットになる。接触面２０ｇ、２０ｇ、…が押出ノズル５の表面６に接しながら回転駆動されている状態が、図２の（ア）の拡大斜視図に、カッタ刃２０、２０、…により切断される状態が図２の（イ）の拡大断面図にそれぞれ示されている。所定長さに切断されたペレットは、冷却水と共に冷却水排出口３０ｂから外部へ排出され、冷却水と分離されて乾燥される。
【００２６】
上記のようにしてペレットを得るとき、従来のカッタ刃５０によると、前述したように、冷却水の、図面に垂直方向の単位長さに対して単位時間当たりの流量をＱａとすると、冷却水の流れの変化によって生じる運動量の変化（Ｑａ）・（ｖ１−ｖ２）により、カッタ刃５０のすくい面５０ｋにはカッタ刃５０を押出ノズル４０の表面に押し付けようとする下向きの反力Ｐａが生じるが、本実施の形態によると、カッタ刃２０のすくい面２０ｄと逃げ面２０ｈとの間は通水孔２３、２３で連通しているので、カッタ刃２０のすくい面２０ｄに生じる流線は、図２の（イ）に示されているように、すくい面２０ｄに沿う流線ｒＡと、通水孔２３、２３を流れる流線ｒＢとに分割される。すくい面２０ｄに沿う冷却水の流量Ｑａは、分流した分だけ減少し、前述したカッタ刃２０を押し下げる下向きの反力Ｐａは減少する。また、分流した冷却水は、カッタ刃２０の逃げ面２０ｈと押出ノズル５の表面６との間の隙間を通って流れるので、このときの圧力によりカッタ刃２０には下向きの反力Ｐａをうち消す上向きの力Ｐｂが生じる。これにより、過剰な下向きの反力Ｐａによるカッタ刃２０あるいは押出ノズル４の表面６、または両方の摩耗が防止される。
【００２７】
さらには、従来のように冷却水の全量がすくい面５０ｋに沿って流れると、カッタ刃５０の後端部に多量の渦Ｕ、Ｕ、…が生じるが、本実施の形態によると、冷却水は分流して、カッタ刃２０の逃げ面２０ｈと押出ノズル５の表面６との間の隙間を通って後端部で合流するので、渦の発生量が少ない。これにより、カッタ刃２０を回転駆動するエネルギは少なくてすむ。また、渦の発生により圧力変動も生じるが、本実施の形態によると渦の発生量が少なくなるので、あるいは渦が小さくなるので、水圧的に安定し、機械の振動、キャビテーションによる局部的な摩耗あるいは壊食も小さくなる。また、渦が小さくなるので、カットされたペレットはスムーズに冷却水排出口３０ｂから排出されるようにもなる。
【００２８】
上記実施の形態によると、冷却水の入口穴２１、２１、通水孔２３、２３および冷却水の出口穴２２、２２は、同じ径で２個宛形成されているが、個数、形状等が上記実施の形態に限定されることなく、カッタ刃２０の刃数、形状、回転速度等により変形可能であることは明らかである。図３および図４に冷却水の入口穴２１、２１の周囲に形状の異なる拡径部が形成されている実施の形態が示されている。すなわち、前述した実施の形態の要素と同じ要素には同じ参照数字を付けて重複説明はしないが、図３に示されている実施の形態によると、冷却水の入口穴２１の周囲の一部に所定深さの方形の切欠部２１ａが形成されている。この切欠部２１ａにより、カッタ刃２０のすくい面２０ｄに沿って流れる冷却水は、切欠部２１ａの垂直壁に当たりせき止められるので、圧力が上がり通水孔２３、２３を通って流れる冷却水の水量が増す。これにより、カッタ刃２０の逃げ面２０ｈを押出ノズル５の表面６から離す前記力Ｐｂが増す。冷却水の入口穴２１の数、大きさ等と共に、切欠部２１ａの形状、大きさを適宜変更して、カッタ刃２０、２０、…の回転速度に関係なく、前記したカッタ刃２０を押出ノズル５の表面６に押し付ける下向きの力Ｐａと、離す上向きの力Ｐｂとを調整して、カッタ刃２０あるいは押出ノズル５の表面６、または両方の摩耗を防ぐことができる。図４には、切欠部２１ｂが、入口穴２１の周囲に形成されている実施の形態が示されている。同様な効果が得られることは明らかである。
【符号の説明】
【００２９】
１ 押出機 ３ 吐出室
４ ダイス ５ 押出ノズル
７ ノズル孔
１０ カッタ装置 １２ カッタ軸
１３ カッタホルダ
２０ カッタ刃 ２０ａ 刃部
２０ｂ 取付部 ２０ｄ すくい面
２０ｇ 接触面 ２０ｈ 逃げ面
２１ 冷却水の入口穴 ２１ａ 切欠部（拡径部）
２１ｂ 切欠部（拡径部） ２２ 冷却水の出口穴
２３ 通水孔
３０ カッタケース ３０ａ 冷却水供給口
３０ｂ 冷却水排出口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッタホルダに取り付けられる取付部と、押出ノズルの表面上を移動して前記押出ノズルから冷却水中にストランド状に押し出される溶融樹脂を冷却水中で切断する刃部とからなり、
前記刃部は、押出ノズルの表面に近接して回転駆動される裏側の底面と、この底面と実質的に平行で該底面から所定高さ離間した表側の頂面と、この頂面の所定位置から回転方向にみて先端部に向けてテーパ状に薄くなっているすくい面と、このすくい面の先端部の刃先とから構成され、
前記底面が、押出ノズルの表面に接して回転駆動される所定面積の接触面と、この接触面より進行方向にみて後方の凹状の逃げ面とからなるカッタ刃であって、
前記すくい面には冷却水の入口穴が、前記凹状の逃げ面には冷却水の出口穴が形成され、前記入口穴と出口穴は通水孔で連通していることを特徴とする、ペレット製造装置のカッタ刃。
【請求項２】
請求項１に記載のカッタ刃において、前記入口穴と出口穴が、複数個形成され、これらの穴がそれぞれの通水孔で連通している、ペレット製造装置のカッタ刃。
【請求項３】
請求項１または２に記載のカッタ刃において、前記入口穴が回転あるいは進行方向に見て前記出口穴よりも前方に位置し、それによって前記通水孔は冷却水をカッタ刃の裏側に導きやすいように傾斜している、ペレット製造装置のカッタ刃。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの項に記載のカッタ刃において、前記入口穴の周囲の一部には、切欠状の拡径部が形成されている、ペレット製造装置のカッタ刃。
【請求項５】
熱可塑性樹脂を軸方向に移送するための少なくとも１本のスクリュが設けられているシリンダバレルと、該シリンダバレルの吐出部に設けられている押出ノズルと、該押出ノズルに対応して設けられているカッタ装置とからなり、前記押出ノズルから冷却水中にストランド状に押し出される溶融樹脂を冷却水中で前記カッタ装置により切断してペレットを得る製造装置であって、
前記カッタ装置は、前記押出ノズル側へ所定の力で押圧され、そして所定の回転速度で駆動されるカッタホルダの円周部に円周方向に所定の間隔をおいて取り付けられている複数枚のカッタ刃からなり、
前記カッタ刃は、前記カッタホルダに取り付けられる取付部と、押出ノズルの表面上を移動する刃部とからなり、
前記刃部は、押出ノズルの表面に近接して回転駆動される裏側の底面と、この底面と実質的に平行で該底面から所定高さ離間した表側の頂面と、この頂面の所定位置から回転方向にみて先端部に向けてテーパ状に薄くなっているすくい面と、このすくい面の先端部の刃先とから構成され、
前記底面が、押出ノズルの表面に接して回転駆動される所定面積の接触面と、この接触面より進行方向にみて後方の凹状の逃げ面とからなり、前記すくい面には冷却水の入口穴が、前記凹状の逃げ面には冷却水の出口穴が形成され、前記入口穴と出口穴は通水孔で連通していることを特徴とする、ペレット製造装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、前記入口穴の周囲の少なくとも一部には、切欠状の拡径部が形成されている、ペレット製造装置。
【請求項１】
カッタホルダに取り付けられる取付部と、押出ノズルの表面上を移動して前記押出ノズルから冷却水中にストランド状に押し出される溶融樹脂を冷却水中で切断する刃部とからなり、
前記刃部は、押出ノズルの表面に近接して回転駆動される裏側の底面と、この底面と実質的に平行で該底面から所定高さ離間した表側の頂面と、この頂面の所定位置から回転方向にみて先端部に向けてテーパ状に薄くなっているすくい面と、このすくい面の先端部の刃先とから構成され、
前記底面が、押出ノズルの表面に接して回転駆動される所定面積の接触面と、この接触面より進行方向にみて後方の凹状の逃げ面とからなるカッタ刃であって、
前記すくい面には冷却水の入口穴が、前記凹状の逃げ面には冷却水の出口穴が形成され、前記入口穴と出口穴は通水孔で連通していることを特徴とする、ペレット製造装置のカッタ刃。
【請求項２】
請求項１に記載のカッタ刃において、前記入口穴と出口穴が、複数個形成され、これらの穴がそれぞれの通水孔で連通している、ペレット製造装置のカッタ刃。
【請求項３】
請求項１または２に記載のカッタ刃において、前記入口穴が回転あるいは進行方向に見て前記出口穴よりも前方に位置し、それによって前記通水孔は冷却水をカッタ刃の裏側に導きやすいように傾斜している、ペレット製造装置のカッタ刃。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの項に記載のカッタ刃において、前記入口穴の周囲の一部には、切欠状の拡径部が形成されている、ペレット製造装置のカッタ刃。
【請求項５】
熱可塑性樹脂を軸方向に移送するための少なくとも１本のスクリュが設けられているシリンダバレルと、該シリンダバレルの吐出部に設けられている押出ノズルと、該押出ノズルに対応して設けられているカッタ装置とからなり、前記押出ノズルから冷却水中にストランド状に押し出される溶融樹脂を冷却水中で前記カッタ装置により切断してペレットを得る製造装置であって、
前記カッタ装置は、前記押出ノズル側へ所定の力で押圧され、そして所定の回転速度で駆動されるカッタホルダの円周部に円周方向に所定の間隔をおいて取り付けられている複数枚のカッタ刃からなり、
前記カッタ刃は、前記カッタホルダに取り付けられる取付部と、押出ノズルの表面上を移動する刃部とからなり、
前記刃部は、押出ノズルの表面に近接して回転駆動される裏側の底面と、この底面と実質的に平行で該底面から所定高さ離間した表側の頂面と、この頂面の所定位置から回転方向にみて先端部に向けてテーパ状に薄くなっているすくい面と、このすくい面の先端部の刃先とから構成され、
前記底面が、押出ノズルの表面に接して回転駆動される所定面積の接触面と、この接触面より進行方向にみて後方の凹状の逃げ面とからなり、前記すくい面には冷却水の入口穴が、前記凹状の逃げ面には冷却水の出口穴が形成され、前記入口穴と出口穴は通水孔で連通していることを特徴とする、ペレット製造装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、前記入口穴の周囲の少なくとも一部には、切欠状の拡径部が形成されている、ペレット製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２４５７３９（Ｐ２０１２−２４５７３９Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２０７９５（Ｐ２０１１−１２０７９５）
【出願日】平成２３年５月３０日（２０１１．５．３０）
【出願人】（０００００４２１５）株式会社日本製鋼所 (840)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３０日（２０１１．５．３０）
【出願人】（０００００４２１５）株式会社日本製鋼所 (840)
【Ｆターム（参考）】
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