JP7578539B2 - 造粒機，混練調整機構及び樹脂ペレット製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂ペレットを製造する装置や方法に関する。

溶融樹脂を押し出しつつ切断して樹脂ペレットを製造する装置や方法が知られている。例えば、特許文献１には、ダイヘッドのノズルから押し出される溶融樹脂を水中で切断する水中カット式造粒機が開示されている。

特開２０１９－５１６１７号公報

樹脂ペレットの製造では、溶融樹脂をより均一に混練することが望まれる。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

一実施形態によれば、混練調整機構は、混練された溶融樹脂が搬送される流路の一部を形成する流路形成面を備える一対の可動部材と、それぞれの前記可動部材の前記流路形成面の間に配置されるスクリューと、を有する。一対の前記可動部材の少なくとも一方は、前記流路形成面と前記スクリューとの間の隙間が増減するように動作可能である。また、前記スクリューの前記外周には、少なくとも１つの突起部が設けられる。

一実施形態によれば、溶融樹脂がより均一に混練される。

一実施形態に係る造粒機の構成を示す模式図である。 混練処理部の構造を示す断面図である。 混練調整部の構造を示す斜視図である。 ゲート部の断面積が最小となるまで回転させた可動部材を示す断面図である。 ゲート部の断面積が最大となるまで回転させた可動部材を示す断面図である。 混練調整機構を構成するスクリューを示す斜視図である。 図５Ａに示されるスクリュー及びその周囲の可動部材を示す断面図である。 混練調整機構を構成するスクリューの一変形例を示す斜視図である。 図６Ａに示されるスクリュー及びその周囲の可動部材を示す断面図である。 混練調整機構を構成するスクリューの他の一変形例を示す斜視図である。 図７Ａに示されるスクリュー及びその周囲の可動部材を示す断面図である。 混練調整機構を構成するスクリューの他の一変形例を示す斜視図である。 図８Ａに示されるスクリュー及びその周囲の可動部材を示す断面図である。 混練調整機構を構成するスクリューの他の一変形例を示す斜視図である。 図９Ａに示されるスクリュー及びその周囲の可動部材を示す断面図である。 シミュレーションの結果を示す図である。 他の実施形態に係る造粒機が備えるスクリューを示す斜視図である。 図１１Ａに示されるスクリュー及びその周囲の可動部材を示す断面図である。 他の実施形態に係る造粒機が備えるスクリューを示す斜視図である。 図１２Ａに示されるスクリュー及びその周囲の可動部材を示す断面図である。 他の実施形態に係る造粒機が備えるスクリューを示す斜視図である。 図１３Ａに示されるスクリュー及びその周囲の可動部材を示す断面図である。 他の実施形態に係る造粒機が備えるスクリューを示す斜視図である。 図１４Ａに示されるスクリュー及びその周囲の可動部材を示す断面図である。

以下、一実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一または実質的に同一の機能を有する部材や機器などには同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。

＜全体構成＞
図１は、一実施形態に係る造粒機の構成を示す模式図である。図２は、図１に示される造粒機が備える混練処理部の構造を示す断面図である。図１に示される造粒機１Ａは、メインモータ１０，減速機１１，混練処理部１２，ギヤポンプ１３，異物除去部（スクリーンチェンジャ）１４，ダイヘッド１５および切断部（ペレタイザ，カッターユニット）１６を有する。

＜メインモータ，減速機＞
メインモータ１０は、混練処理部１２の駆動源である。メインモータ１０から出力される回転駆動力は、減速機１１を介して混練処理部１２のスクリュー７０に入力され、スクリュー７０を回転させる。減速機１１は、メインモータ１０から出力される回転駆動力の速度を減じ、スクリュー７０に入力される回転駆動力のトルクを増大させる。

＜混練処理部＞
混練処理部１２は、回転するスクリュー７０によって、樹脂原料を溶融させつつ搬送する。また、混練処理部１２は、溶融された樹脂原料（溶融樹脂）を回転するスクリュー７０によって混練しつつ搬送する。

図２に示されるように、混練処理部１２は、樹脂原料や溶融樹脂が搬送される流路（搬送路）２０を形成するシリンダ（バレル）２１を有する。シリンダ２１の長手方向一端側には、原料ホッパ２２が設けられている。原料ホッパ２２は、上方開口部２２ａと、上方開口部２２ａよりも小さく、かつ、シリンダ２１と連通する下方開口部２２ｂと、を備えている。

樹脂原料は、上方開口部２２ａから原料ホッパ２２に投入される。原料ホッパ２２に投入された樹脂原料は、下方開口部２２ｂからシリンダ２１内に落下する。別の見方をすると、樹脂原料は、原料ホッパ２２を介して流路２０に供給される。以下の説明では、原料ホッパ２２の上方開口部２２ａを“投入口２２ａ”と呼び、原料ホッパ２２の下方開口部２２ｂを“排出口２２ｂ”と呼ぶ場合がある。

流路２０に供給された樹脂原料は、原料ホッパ２２が設けられているシリンダ２１の一端側から他端側に向かって搬送される。つまり、原料ホッパ２２が設けられているシリンダ２１の一端側（図２の左側）が流路２０の上流側であり、シリンダ２１の他端側（図２の右側）が流路２０の下流側である。

混練処理部１２は、シリンダ２１及び原料ホッパ２２に加えて、搬送部３０，混練部４０，混練調整部５０，放出部６０及びスクリュー７０を少なくとも備えている。スクリュー７０は、シリンダ２１の内部に設けられ、回転自在に支持されている。別の見方をすると、スクリュー７０は、流路２０内に回転自在に設けられている。上記のとおり、スクリュー７０は、メインモータ１０によって回転駆動される。

図２に示されているスクリュー７０の背後には、同様のスクリュー７０が設けられている（図１参照）。これら２本のスクリュー７０は、互いに平行に並んでおり、メインモータ１０によって同様に回転駆動される。つまり、造粒機１Ａは、互いに平行な２本のスクリュー７０を備えており、一般的に“二軸造粒機”や“二軸押出機”と呼ばれる。以下の説明では、造粒機１Ａが備える２本のスクリュー７０を“スクリュー７０”と総称する。また、図２に示されているスクリュー７０に関する説明は、図２に示されていない他方のもう一本のスクリュー７０に関する説明でもある。

搬送部３０，混練部４０，混練調整部５０及び放出部６０は、流路２０上に設けられている。さらに、搬送部３０，混練部４０，混練調整部５０及び放出部６０は、この順で流路２０に沿って一列に配置されている。言い換えれば、搬送部３０，混練部４０，混練調整部５０及び放出部６０は、この順でスクリュー７０の中心軸Ｘに沿って一列に配置されている。

＜ギヤポンプ，異物除去部＞
再び図１を参照する。ギヤポンプ１３は、混練処理部１２によって混練された溶融樹脂を、異物除去部（スクリーンチェンジャ）１４を通してダイヘッド１５に供給（圧送）する。ギヤポンプ１３は、モータ１３ａによって駆動される。モータ１３ａから出力される回転駆動力は、減速機１３ｂを介してギヤポンプ１３に入力される。異物除去部１４は、通過する溶融樹脂から不要成分，残渣，混入物などを除去する。

＜ダイヘッド＞
ダイヘッド１５は、ダイホルダ，ダイプレート，ダイプレートカバー等から構成されており、溶融樹脂が押し出される複数のノズルを備えている。異物除去部１４を通過してダイヘッド１５に供給された溶融樹脂は、ダイヘッド１５のノズルから押し出されることにより、ストランド状（紐状、ロープ状）に成形される。

＜切断部＞
切断部１６は、ダイヘッド１５のノズルから押し出されるストランド状の溶融樹脂を受け入れる切断処理部を備えている。切断処理部は、造粒機１Ａを含む樹脂ペレット製造システム内を循環する水（ペレット輸送水）の流路上に設けられている。製造システムの稼動中、切断処理部は、ペレット輸送水によって満たされる。つまり、ダイヘッド１５によってストランド状に成形された溶融樹脂は、水中（ペレット輸送水中）に押し出される。

切断部１６の切断処理部内には、回転駆動されるカッターヘッドが設けられている。カッターヘッドには複数のカッター刃が取り付けられている。カッターヘッドは、モータ１６ａによって駆動され、ダイヘッド１５から押し出されるストランド状の溶融樹脂を所定の長さに切断する。

＜樹脂ペレット製造方法＞
造粒機１Ａでは、例えば、次のような工程によって樹脂ペレットが製造される。まず、混練処理部１２に樹脂原料が供給される。より特定的には、原料ホッパ２２に樹脂原料が投入される。混練処理部１２に供給される樹脂原料は、例えば、熱可塑性樹脂である。より特定的には、例えば、バイモーダル構造を有するポリオレフィン系樹脂などが混練処理部１２に供給される。樹脂原料には、必要に応じて添加剤などが加えられる。

混練処理部１２に供給された樹脂原料は、回転するスクリュー７０によって流路２０の上流側から下流側に向かって搬送される。流路２０内を搬送される樹脂原料（溶融樹脂）は、その搬送中に溶融され、混練される。より特定的には、樹脂原料（溶融樹脂）は、搬送部３０，混練部４０，混練調整部５０及び放出部６０をこの順で通過する間に、溶融され、混練される。以下、各工程についてより具体的に説明する。

図２に示されている原料ホッパ２２の投入口２２ａに投入された樹脂原料は、搬送部３０に供給される。搬送部３０に供給された樹脂原料は、溶融されつつ流路２０の下流側に搬送される（溶融工程）。次いで、溶融工程で溶融された樹脂原料（溶融樹脂）が混練部４０に搬送される。混練部４０に供給された溶融樹脂は、混練（混合）されつつ流路２０のさらに下流側に搬送される（混練工程）。

上記溶融工程では、主にスクリュー７０の回転によって生じるせん断作用に起因する発熱によって、樹脂原料が溶融される。また、上記混練工程では、主にスクリュー７０の回転によって生じるせん断作用及び伸長作用によって、溶融樹脂が混練（分散混合及び分配混合）される。なお、混練工程中も溶融樹脂の発熱は継続する。少なくとも、混練工程中の溶融樹脂の温度は、発熱によって所定の温度範囲内に維持される。もっとも、必要に応じて、ヒータなどの加熱手段によって樹脂原料や溶融樹脂を加熱してもよく、冷却手段によって樹脂原料や溶融樹脂を冷却してもよい。

混練工程で混練された溶融樹脂は、混練調整部５０，放出部６０を経て図１に示されているギヤポンプ１３に供給される（放出される）。混練調整部５０では、混練工程での溶融樹脂の混練の度合い（混練度）を調整する工程（混練調整工程）が実行される。混練調整部５０については、後に改めて説明する。

ギヤポンプ１３に供給された溶融樹脂は、異物除去部１４を通してダイヘッド１５に供給（圧送）される。異物除去部１４では、溶融樹脂に含まれている揮発性成分，触媒残渣，外部から混入した異物などが取り除かれる（異物除去工程）。

ダイヘッド１５に圧送された溶融樹脂は、ダイヘッド１５が備える複数のノズルから連続的に押し出される（押出工程）。溶融樹脂は、ダイヘッド１５のノズルを通過することにより、ストランド状（紐状、ロープ状）に成形される。

ダイヘッド１５のノズルから押し出されたストランド状の溶融樹脂は、切断部１６の切断処理部内で所定の長さに切断され、固化する（切断／固化工程，ペレット化工程）。つまり、ストランド状に押し出された溶融樹脂がペレット状に分断される。この結果、所定の大きさ（長さ及び太さ）の樹脂ペレットが製造される。

上記のとおり、切断部１６の切断処理部は水（ペレット輸送水）によって満たされており、溶融樹脂は水中（ペレット輸送水中）で切断される。このように、水中で溶融樹脂を切断する手法は、“アンダーウォータカット”と呼ばれることがある。

なお、樹脂原料の特性（特に、融点）によっては、ペレット輸送水を循環させずに樹脂ペレットが製造されることもある。この場合、ダイヘッド１５のノズルから押し出された溶融樹脂は、ペレット輸送水が存在していない切断処理部内で切断される。つまり、溶融樹脂は、空中に押し出されて切断される。このように、空中で溶融樹脂を切断する手法は“ホットカット”と呼ばれることがある。

アンダーウォータカットが行われる本実施形態の樹脂ペレット製造方法の説明に戻る。切断処理部から送り出された樹脂ペレットとペレット輸送水との混合物（スラリー）は、樹脂ペレットとペレット輸送水とに分離される（脱水工程）。次いで、ペレット輸送水から分離された樹脂ペレットは、ペレットサイロ等の貯留容器に送られる（移送工程）。樹脂ペレットは、例えば、ブロワーが発生させる気流によってペレットサイロに送られる。

本実施形態の樹脂ペレット製造方法では、上記のような工程を経て樹脂ペレットが製造される。もっとも、樹脂ペレット製造方法は、樹脂原料や樹脂ペレットの種類や特性などに応じて種々の変更が可能である。例えば、他の実施形態では、脱水工程の後に乾燥工程が実行される。乾燥工程では、遠心脱水装置など用いて、脱水工程では除去しきれなかった水分が樹脂ペレットから除去される。さらに他の実施形態では、脱水工程や乾燥工程の後に、樹脂ペレットを大きさに基づいて分別する選別工程が実行される。

＜混練処理部＞
次に、造粒機１Ａの混練処理部１２についてより詳しく説明する。図２に示されるように、混練処理部１２は、シリンダ２１（流路２０）及びスクリュー７０の長手方向に沿って設けられた搬送部３０，混練部４０，混練調整部５０及び放出部６０を有する。別の見方をすると、シリンダ２１（流路２０）及びスクリュー７０は、機能に基づいて、搬送部３０，混練部４０，混練調整部５０及び放出部６０に区別することができる。

上記のように、搬送部３０は、シリンダ２１及びスクリュー７０の一部によって構成されている。また、混練部４０はシリンダ２１及びスクリュー７０の他の一部によって構成され、混練調整部５０はスクリュー７０の他の一部によって構成され、放出部６０はシリンダ２１及びスクリュー７０の他の一部によって構成されている。

以下の説明では、搬送部３０を構成しているシリンダ２１の一部を“上流部”，混練部４０を構成しているシリンダ２１の他の一部を“中流部”，放出部６０を構成しているシリンダ２１のさらに他一部を“下流部”と呼んで区別する場合がある。もっとも、かかる区別は説明の便宜上の区別に過ぎない。

また、以下の説明では、搬送部３０を構成しているスクリュー７０の一部を“搬送スクリュー部７０ａ”，混練部４０を構成しているスクリュー７０の他の一部を“前段混練スクリュー部７０ｂ”，混練調整部５０を構成しているスクリュー７０の他の一部を“後段混練スクリュー部７０ｃ”，放出部６０を構成しているスクリュー７０の他一部を“放出スクリュー部７０ｄ”と呼んで区別する場合がある。かかる区別も説明の便宜上の区別に過ぎない。

＜スクリュー＞
スクリュー７０は、シリンダ２１の一端から他端まで延びるシャフト７１に設けられたフライトや突起部を備えている。より特定的には、スクリュー７０の搬送スクリュー部７０ａ，前段混練スクリュー部７０ｂ及び放出スクリュー部７０ｄの外周には、フライトが設けられている。また、スクリュー７０の後段混練スクリュー部７０ｃの外周には、突起部が設けられている。

スクリュー７０に設けられているフライトや突起部は、シャフト７１に装着されたニーディングディスク，ロータ，セグメント等によって形成され、又はシャフト７１に一体成形されている。スクリュー７０に設けられるフライトの形態（構造，形状，大きさ，ピッチ等）は、それぞれのフライトの目的や樹脂の種類などに応じて適宜決定される。

本実施形態のスクリュー７０の一部（搬送スクリュー部７０ａ及び放出スクリュー部７０ｄ）に設けられているフライトは、樹脂原料や溶融樹脂の搬送を主な目的としている。一方、本実施形態のスクリュー７０の他の一部（前段混練スクリュー部７０ｂ）に設けられているフライトは、溶融樹脂の混練を主な目的としている。

そこで本実施形態では、搬送スクリュー部７０ａ及び放出スクリュー部７０ｄに設けられているフライトは、シャフト７１に一体成形された螺旋状のブレードによって形成されている。一方、スクリュー７０の前段混練スクリュー部７０ｂに設けられているフライトは、シャフト７１に装着された複数のニーディングディスク或いはロータによって形成されている。なお、スクリュー７０の後段混練スクリュー部７０ｃに設けられている突起部については後述する。

＜混練調整部＞
図３は、混練調整部５０の構造を示す斜視図である。混練調整部５０は、流路２０上であって、混練部４０よりも下流に設けられている。混練調整部５０は、流路２０の一部を形成するとともに、溶融樹脂の混練度を調整する混練調整機構８０を備えている。

混練調整機構８０は、混練調整部５０によって形成される流路２０の一部の断面積を変化させることにより、溶融樹脂の混練度を調整する。さらに、混練調整機構８０は、自らも溶融樹脂を混練する。

混練調整機構８０は、一対の可動部材８１，８２と、保持ブロック８３と、スクリュー８４によって構成されている。もっとも、混練調整機構８０を構成しているスクリュー８４は、スクリュー７０の一部である。より特定的には、混練調整機構８０を構成しているスクリュー８４は、スクリュー７０の後段混練スクリュー部７０ｃである。

可動部材８１，８２は、回転可能に保持された金属製のロッドである。それぞれの可動部材８１，８２は、シリンダ２１の中流部と下流部との間に配置され、流路２０の一部を形成している保持ブロック８３によって回転可能に保持されている。保持ブロック８３には、流路２０の上方を横断する上側保持部８３ａと、流路２０の下方を横断する下側保持部８３ｂとが設けられている。上側保持部８３ａ及び下側保持部８３ｂは、流路２０を垂直に横断しており、かつ、互いに平行に延びている。

可動部材８１は上側保持部８３ａに挿通され、可動部材８２は下側保持部８３ｂに挿通されている。この結果、可動部材８１は流路２０の上方を垂直に横断しており、可動部材８２は流路２０の下方を垂直に横断している。また、可動部材８１の外周面の一部は流路２０に露出しており、可動部材８２の外周面の一部も流路２０に露出している。別の見方をすると、可動部材８１，８２は、保持ブロック８３とともに流路２０の一部を形成している。

それぞれの可動部材８１，８２の長手方向両側には、互いに噛み合うギヤが全周に亘って形成されている。よって、少なくとも一方の可動部材が回転すると、両方の可動部材が同時に逆方向に回転する。例えば、上側の可動部材８１が時計回りに回転すると、下側の可動部材８２が同時に反時計回りに回転する。つまり、２つの可動部材８１，８２は、連動して逆方向に回転する。そして、可動部材８１，８２の回転角（回転量）に応じて、流路２０の一部の断面積が変化（増減）する。

上記のとおり、混練調整機構８０は、混練部４０よりも下流に設けられている。より特定的には、混練調整機構８０は、シリンダ２１の中流部と下流部との間に設けられている。言い換えれば、混練調整機構８０は、混練部４０と放出部６０との間に設けられている。この結果、混練部４０と放出部６０とを繋ぐ流路２０の一部（領域）の断面積が、混練調整機構８０によって変更される。以下の説明では、混練調整機構８０によって断面積が変更される流路２０の一部（領域）を“ゲート部Ｇ”と呼ぶ場合がある。

ゲート部Ｇは混練部４０よりも下流に位置している。よって、混練調整機構８０によってゲート部Ｇの断面積が変更されると、ゲート部Ｇでの溶融樹脂の圧力（背圧）が変化する。具体的には、混練調整機構８０によってゲート部Ｇの断面積が縮小されると、ゲート部Ｇでの溶融樹脂の圧力が上昇する。一方、混練調整機構８０によってゲート部Ｇの断面積が拡大されると、ゲート部Ｇでの溶融樹脂の圧力が低下する。そして、ゲート部Ｇでの溶融樹脂の圧力が上昇すると、混練部４０で溶融樹脂が混練される時間が長くなり、混練度が強まる（高くなる）。一方、ゲート部Ｇでの溶融樹脂の圧力が低下すると、混練部４０で溶融樹脂が混練される時間が短くなり、混練度が弱まる（低くなる）。つまり、混練調整機構８０は、流路２０の断面積を部分的に変化させることによってゲート部Ｇでの溶融樹脂の圧力を制御し、溶融樹脂の混練度を調整する。

図４Ａは、ゲート部Ｇの断面積が最小となるまで回転させた可動部材８１，８２を示す断面図である。図４Ｂは、ゲート部Ｇの断面積が最大となるまで回転させた可動部材８１，８２を示す断面図である。

可動部材８１，８２には、流路２０の一部（ゲート部Ｇ）を形成する流路形成面８５が設けられている。それぞれの可動部材８１，８２の流路形成面８５は、スクリュー８４（後段混練スクリュー部７０ｃ）の外形に倣う曲面形状を有しており、スクリュー８４の径方向両側（上下）に配置されている。別の見方をすると、スクリュー８４は、可動部材８１の流路形成面８５と可動部材８２の流路形成面８５との間に配置されている。

ゲート部Ｇの上側を形成する可動部材８１の流路形成面８５は、スクリュー８４の概ね上半分と対向し、ゲート部Ｇの下側を形成する可動部材８２の流路形成面８５は、スクリュー８４の概ね下半分と対向する。言い換えれば、可動部材８１の流路形成面８５は、後段混練スクリュー部７０ｃの外周面の上側と対向し、可動部材８２の流路形成面８５は、後段混練スクリュー部７０ｃの外周面の下側と対向する。もっとも、流路形成面８５と対向するスクリュー８４上の領域は、スクリュー８４の回転に伴って変化する。また、可動部材８１，８２の回転角（回転量）により、流路形成面８５とスクリュー８４とは、平行に対向する場合もあれば、斜めに対向する場合もある。

図４Ｂに示されている可動部材８１が反時計回りに回転すると、当該可動部材８１の流路形成面８５がスクリュー８４に近接する。同時に、可動部材８２が時計回りに回転し、当該可動部材８２の流路形成面８５もスクリュー８４に近接する。この結果、可動部材８１，８２の流路形成面８５とスクリュー８４との間の隙間（クリアランス）が減少する。つまり、ゲート部Ｇの断面積が縮小する。

一方、図４Ａに示されている可動部材８１が時計回りに回転すると、当該可動部材８１の流路形成面８５がスクリュー８４から離反する。同時に、可動部材８２が反時計回りに回転し、当該可動部材８２の流路形成面８５もスクリュー８４から離反する。この結果、可動部材８１，８２の流路形成面８５とスクリュー８４との間の隙間（クリアランス）が増加する。つまり、ゲート部Ｇの断面積が拡大する。

上記のように、一対の可動部材８１，８２は、流路形成面８５とスクリュー８４との間の隙間（クリアランス）が増減するように動作可能である。そして、流路形成面８５とスクリュー８４との間の隙間（クリアランス）の増減に伴って、ゲート部Ｇの断面積が拡縮する。

図４Ｂに示されている可動部材８１，８２は、それぞれ５０度回転すると、図４Ａに示されている状態（全閉状態）となる。ゲート部Ｇの断面積は、可動部材８１，８２が全閉状態のときに最小となる。一方、図４Ａに示されている可動部材８１，８２は、それぞれ５０度回転すると、図４Ｂに示されている状態（全開状態）になる。ゲート部Ｇの断面積は、可動部材８１，８２が全開状態のときに最大となる。さらに、ゲート部Ｇの断面積は、可動部材８１，８２が全開状態から全閉状態に移行するに連れて次第に縮小し、可動部材８１，８２が全閉状態から全開状態に移行するに連れて次第に拡大する。

なお、可動部材８１，８２の少なくとも一方の流路形成面８５とスクリュー８４との間の隙間（クリアランス）を増減させれば、ゲート部Ｇの断面積を拡縮させることができる。また、可動部材８１，８２を昇降させることによっても、それぞれの流路形成面８５とスクリュー８４との間の隙間（クリアランス）を増減させることができる。

＜スクリュー（後段混練スクリュー部）＞
次に、混練調整機構８０を構成しているスクリュー８４の形状について説明する。なお、スクリュー８４がスクリュー７０の一部（後段混練スクリュー部７０ｃ）であることは、既述のとおりである。

スクリュー８４は、混練調整部５０を通過する溶融樹脂を混練可能な形状を有している。より特定的には、スクリュー８４は、混練調整部５０を通過する溶融樹脂を分散混合可能な形状を有している。

図５Ａは、スクリュー８４の斜視図である。図５Ｂは、図５Ａに示されているスクリュー８４及びその周囲の可動部材８１，８２の断面図である。図５Ｂに示されているスクリュー８４の断面は、中心軸Ｘと直交する断面である。これまでの説明により、中心軸Ｘは、スクリュー７０の中心軸であると同時に、スクリュー８４の中心軸でもあることが分かる。以下の説明では、特に断らない限り、スクリュー７０（スクリュー８４）の断面とは、中心軸Ｘと直交する断面を意味する。なお、図５Ｂに示されている可動部材８１，８２は、実際には図３に示されるような形状を有しており、図５Ｂでは模式的に示されている。

スクリュー８４の外周には、少なくとも１つの突起部８６が設けられている。本実施形態では、スクリュー８４の外周に、それぞれが角を有する６個の突起部８６が設けられている。別の見方をすると、スクリュー８４の周方向の６箇所にエッジが設けられている。

スクリュー８４に設けられている６個の突起部８６は、スクリュー８４の周方向（回転方向）に等間隔（６０度間隔）で配置されている。また、それぞれの突起部８６は、スクリュー８４の中心軸Ｘと平行に延びている。この結果、スクリュー８４の断面内でそれぞれの突起部８６の頂点（先端）８６ａを結ぶ線分は、正多角形（正６六角形）を形成する。つまり、スクリュー８４は、正６角形の断面形状を有している。

外周に突起部８６が設けられているスクリュー８４は、混練調整部５０（ゲート部Ｇ）を通過する溶融樹脂に伸長流れを発生させる。具体的には、スクリュー８４が回転すると、流路形成面８５がスクリュー８４の突起部８６の先端に対して、相対的に近接離反する。この結果、流路断面積が連続的に変化し、溶融樹脂に伸長変形が生じる。

別の見方をすると、スクリュー８４の外周に突起部８６を設けることにより、混練調整部５０で伸長速度が得られる。つまり、混練部４０を通過する間に混練（混合）された溶融樹脂は、混練調整部５０を通過する間にも混練（混合）される。

ここで、流路断面積が小さすぎると混練が過剰になる一方、流路断面積が大きすぎると混練が不十分になる虞がある。つまり、スクリュー８４と流路形成面８５との間のクリアランスが小さすぎると、混練が過剰になる虞がある。一方、スクリュー８４と流路形成面８５との間のクリアランスが大きすぎると、混練が不十分になる虞がある。

そこで、図５Ｂに示されている最小クリアランスａと最大クリアランスｂとの比（ｂ／ａ）は、４以下であることが好ましい。また、可動部材８１，８２が全閉状態のときの最小クリアランスａは、ゲート部Ｇの内径ｄの１／１０以下であることが好ましい。

なお、図５Ｂに示されている最小クリアランスａは、スクリュー８４の突起部８６と流路形成面８５との間のクリアランスである。より特定的には、突起部８６の先端と流路形成面８５との間のクリアランスである。また、図５Ｂに示されている最大クリアランスｂは、隣接する２つの突起部８６の間の平坦部分と流路形成面８５との間のクリアランスである。

本実施形態では、スクリュー８４の外周に６個の突起部８６が設けられている。もっとも、スクリュー８４の外周に突起部８６が少なくとも１つ設けられていれば、溶融樹脂に伸長流れを発生させることができる。よって、スクリュー８４の外周に設けられる突起部８６の数、形状、配置などに制限はない。そこで、スクリュー８４の変形例の幾つかについて以下に説明する。

＜変形例１＞
図６Ａは、スクリュー８４の一変形例を示す斜視図である。図６Ｂは、図６Ａに示されているスクリュー８４及びその周囲の可動部材８１，８２の断面図である。

図６Ａ，図６Ｂに示されているスクリュー８４の外周には、それぞれが角を有する８個の突起部８６が設けられている。これら８個の突起部８６は、スクリュー８４の周方向（回転方向）に等間隔（４５度間隔）で配置されている。この結果、スクリュー８４の断面内でそれぞれの突起部８６の頂点８６ａを結ぶ線分は、正多角形（正８角形）を形成する。つまり、図６Ａ，図６Ｂに示されているスクリュー８４は、正８角形の断面形状を有している。

＜変形例２＞
図７Ａは、スクリュー８４の他の一変形例を示す斜視図である。図７Ｂは、図７Ａに示されているスクリュー８４及びその周囲の可動部材８１，８２の断面図である。

図７Ａ，図７Ｂに示されているスクリュー８４の外周には、それぞれが角を有する１０個の突起部８６が設けられている。これら１０個の突起部８６は、スクリュー８４の周方向（回転方向）に等間隔（３６度間隔）で配置されている。この結果、スクリュー８４の断面内でそれぞれの突起部８６の頂点８６ａを結ぶ線分は、正多角形（正１０角形）を形成する。つまり、図７Ａ，図７Ｂに示されているスクリュー８４は、正１０角形の断面形状を有している。

＜変形例３＞
図８Ａは、スクリュー８４の他の一変形例を示す斜視図である。図８Ｂは、図８Ａに示されているスクリュー８４及びその周囲の可動部材８１，８２の断面図である。

図８Ａ，図８Ｂに示されているスクリュー８４の外周には、それぞれが角を有する１２個の突起部８６が設けられている。これら１２個の突起部８６は、スクリュー８４の周方向（回転方向）に等間隔（３０度間隔）で配置されている。この結果、スクリュー８４の断面内でそれぞれの突起部８６の頂点８６ａを結ぶ線分は、正多角形（正１２角形）を形成する。つまり、図８Ａ，図８Ｂに示されているスクリュー８４は、正１２角形の断面形状を有している。

＜変形例４＞
図９Ａは、スクリュー８４の他の一変形例を示す斜視図である。図９Ｂは、図９Ａに示されているスクリュー８４及びその周囲の可動部材８１，８２の断面図である。

図９Ａ，図９Ｂに示されているスクリュー８４の外周には、それぞれが角を有する２４個の突起部８６が設けられている。これら２４個の突起部８６は、スクリュー８４の周方向（回転方向）に等間隔（１５度間隔）で配置されている。この結果、スクリュー８４の断面内でそれぞれの突起部８６の頂点８６ａを結ぶ線分は、正多角形（正２４角形）を形成する。つまり、図９Ａ，図９Ｂに示されているスクリュー８４は、正２４角形の断面形状を有している。

＜シミュレーション＞
次に、本実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーション（流動解析）について説明する。本シミュレーションでは、外周に突起部が設けられていない円柱状スクリューと、外周に突起部が設けられているスクリューと、を同一条件で回転させたときに、同一特性の溶融樹脂に生じる伸長速度を算出した。別の見方をすると、断面形状が円形のスクリューと、断面形状が正多角形のスクリューと、を同一条件で回転させたときに、同一特性の溶融樹脂に生じる伸長速度を算出した。

なお、それぞれのスクリューは、同一条件のシリンダ内において同一速度で回転駆動されるものと仮定した。また、それぞれのスクリューの外径は同一又は実質的に同一であるものと仮定した。断面形状が正多角形のスクリューについては、それぞれの突起部の頂点を結ぶ円の直径を当該スクリューの外径とした。

本シミュレーションによって算出された伸長速度の比較結果を図１０に示す。図１０の表には、断面形状が正多角形の各スクリューによって得られた伸長速度の、断面形状が円形のスクリューによって得られた伸長速度に対する比率が示されている。

本シミュレーションにより、断面形状が正６角形のスクリュー８４を有する本実施形態の造粒機１Ａでは、混練部４０のみでなく、混練調整部５０においても溶融樹脂が混練（混合）されることが確認された。別の見方をすると、本実施形態の造粒機１Ａが備える混練調整部５０（混練調整機構８０）は、混練機能及び混練度調整機能を有する。したがって、本実施形態の造粒機１Ａによれば、より均一に樹脂を混練することができる。かかる効果を有する本実施形態の造粒機１Ａは、粘度差がある樹脂の混練や、凝集力の強いフィラーの分散などに特に適している。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態および実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態または実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、スクリュー８４は、少なくとも１つの突起部８６を備えていればよく、その断面形状は正多角形に限られない。そこで、上記実施形態のスクリュー８４は、例えば、図１１～図１４に示されるスクリュー８４に置換することができる。

図１１Ａは、他の実施形態の造粒機が備えるスクリュー８４の斜視図である。図１１Ｂは、図１１Ａに示されているスクリュー８４及びその周囲の可動部材８１，８２の断面図である。

図１１Ａ，図１１Ｂに示されているスクリュー８４の外周には、断面形状が三角形の突起部８６が８個設けられている。別の見方をすると、このスクリュー８４は、概ね星形の断面形状を有している。さらに別の見方をすると、このスクリュー８４の外周には、複数の山部及び谷部が設けられている。また、それら山部及び谷部は、周方向に交互に並んでいる。

図１２Ａは、さらに他の実施形態の造粒機が備えるスクリュー８４の斜視図である。図１２Ｂは、図１２Ａに示されているスクリュー８４及びその周囲の可動部材８１，８２の断面図である。

図１２Ａ，図１２Ｂに示されているスクリュー８４の外周には、断面形状が三角形（楔形）の突起部８６が２４個設けられている。図１２Ａ，図１２Ｂに示されているスクリュー８４に設けられている突起部８６は、図１１Ａ，図１１Ｂに示されているスクリュー８４に設けられている突起部８６よりも先鋭であり、かつ、狭ピッチで並んでいる。別の見方をすると、このスクリュー８４の外周には、複数のトゲが設けられている。

図１３Ａは、さらに他の実施形態の造粒機が備えるスクリュー８４の斜視図である。図１３Ｂは、図１３Ａに示されているスクリュー８４の断面図である。

図１３Ａ，図１３Ｂに示されているスクリュー８４の外周には、４個の突起部８６が設けられている。さらに、隣接する突起部８６同士を繋いでいるスクリュー８４の外周面がうねっている（波打っている）。別の見方をすると、隣接する突起部８６同士が曲面によって接続されている。なお、図１３Ａ，図１３Ｂに示されているスクリュー８４でも、中心軸Ｘと直交する断面内でそれぞれの突起部８６の頂点８６ａを結ぶ線分は正多角形（正４角形）を形成している。

図１４Ａは、さらに他の実施形態の造粒機が備えるスクリュー８４の斜視図である。図１４Ｂは、図１４Ａに示されているスクリュー８４の断面図である。

図１４Ａ，図１４Ｂに示されているスクリュー８４の外周には、６個の突起部８６が設けられている。このスクリュー８４は、図５Ａ，図５Ｂに示されているスクリュー８４と同じく、正６角形の断面形状を有している。しかし、図５Ａ，図５Ｂに示されているスクリュー８４に設けられている各突起部８６が中心軸Ｘに対して平行に延びているのに対し、図１４Ａ，図１４Ｂに示されているスクリュー８４に設けられている各突起部８６は、中心軸Ｘに対して交差する方向に延びている。別の見方をすると、図１４Ａ，図１４Ｂに示されているスクリュー８４に設けられている各突起部８６は、中心軸Ｘを旋回軸として螺旋状に延びている。なお、図６～図１３に示されているスクリュー８４に設けられている突起部８６は、全て中心軸Ｘに対して平行に延びている。

本明細書では、混練調整機構８０を構成するスクリュー８４の形状について幾つかの例を示した。しかし、本明細書に示されているスクリュー８４の形状は一例に過ぎない。混練調整機構８０を構成するスクリュー８４に設けられる突起部８６の形状，大きさ，個数，ピッチ等は、混練調整部５０を通過する溶融樹脂に作用させる応力に応じて適宜変更することができる。例えば、突起部８６は先鋭でなくともよい。突起部８６の先端は、例えば円弧面であってもよい。突起部８６の先端が円弧面である場合、その円弧の中点が突起部８６の頂点８６ａに相当する。

造粒機には、少なくとも二軸造粒機および単軸造粒機が含まれる。また、二軸造粒機には、少なくとも連続同方向噛合い二軸造粒機および連続異方向非噛合い二軸造粒機が含まれる。

１Ａ：造粒機
１０：メインモータ
１１：減速機
１２：混練処理部
１３：ギヤポンプ
１３ａ，１６ａ：モータ
１３ｂ：減速機
１４：異物除去部
１５：ダイヘッド
１６：切断部
２０：流路
２１：シリンダ
２２：原料ホッパ
２２ａ：上方開口部（投入口）
２２ｂ：下方開口部（排出口）
３０：搬送部
４０：混練部
５０：混練調整部
６０：放出部
７０，８４：スクリュー
７０ａ：搬送スクリュー部
７０ｂ：前段混練スクリュー部
７０ｃ：後段混練スクリュー部
７０ｄ：放出スクリュー部
７１：シャフト
８０：混練調整機構
８１，８２：可動部材
８３：保持ブロック
８３ａ：上側保持部
８３ｂ：下側保持部
８５：流路形成面
８６：突起部
８６ａ：頂点
ａ：最小クリアランス
ｂ：最大クリアランス
ｄ：内径
Ｇ：ゲート部
Ｘ：中心軸

Claims (4)

1. 溶融樹脂が搬送される流路と、
   前記流路上に設けられ、溶融樹脂を混練しつつ搬送する混練部と、
   前記流路上であって、前記混練部よりも下流に設けられる混練調整部と、を有し、
   前記混練調整部は、前記流路の一部を形成する流路形成面を備える一対の可動部材と、それぞれの前記可動部材の前記流路形成面の間に配置されるスクリューと、を含む混練調整機構を備え、
   一対の前記可動部材の少なくとも一方は、前記流路形成面と前記スクリューとの間の隙間が増減するように動作可能であり、
   前記スクリューの外周に、前記スクリューの周方向に沿って配置されている複数の突起部が設けられ、
   それぞれの前記突起部は先鋭であって、かつ、前記スクリューの中心軸に対して平行に延びており、
   前記中心軸と直交する前記スクリューの１つの断面内に、全ての前記突起部の頂点が存在し、前記断面内でそれぞれの前記頂点を結ぶ線分が正多角形を形成する、造粒機。
2. 混練された溶融樹脂が搬送される流路上に設けられる混練調整機構であって、
   前記流路の一部を形成する流路形成面を備える一対の可動部材と、
   それぞれの前記可動部材の前記流路形成面の間に配置されるスクリューと、を有し、
   一対の前記可動部材の少なくとも一方は、前記流路形成面と前記スクリューとの間の隙間が増減するように動作可能であり、
   前記スクリューの外周に、前記スクリューの周方向に沿って配置されている複数の突起部が設けられ、
   それぞれの前記突起部は先鋭であって、かつ、前記スクリューの中心軸に対して平行に延びており、
   前記中心軸と直交する前記スクリューの１つの断面内に、全ての前記突起部の頂点が存在し、前記断面内でそれぞれの前記頂点を結ぶ線分が正多角形を形成する、混練調整機構。
3. 請求項２に記載の混練調整機構において、
   前記突起部の前記頂点と前記流路形成面との間のクリアランスを最小クリアランス（ａ）とし、
   前記スクリューの周方向で隣接する２つの前記突起部の間の平坦部分と前記流路形成面との間のクリアランスを最大クリアランス（ｂ）としたとき、
   前記最小クリアランス（ａ）と前記最大リアランス（ｂ）との比（ｂ／ａ）が４以下である、混練調整機構。
4. 溶融樹脂を混練する工程（ａ）と、前記工程（ａ）での溶融樹脂の混練度を調整する工程（ｂ）と、を含む樹脂ペレット製造方法であって、
   前記工程（ｂ）では、前記工程（ａ）で混練された溶融樹脂が搬送される流路の断面積を混練調整機構によって変化させて、前記工程（ａ）において溶融樹脂が混練される時間を増減させ、
   前記工程（ｂ）で用いられる前記混練調整機構は、
   前記流路の一部を形成する流路形成面を備える一対の可動部材と、
   それぞれの前記可動部材の前記流路形成面の間に配置されるスクリューと、を有し、
   一対の前記可動部材の少なくとも一方は、前記流路形成面と前記スクリューとの間の隙間が増減するように動作可能であり、
   前記スクリューの外周に、前記スクリューの周方向に沿って配置されている複数の突起部が設けられ、
   それぞれの前記突起部は先鋭であって、かつ、前記スクリューの中心軸に対して平行に延びており、
   前記中心軸と直交する前記スクリューの１つの断面内に、全ての前記突起部の頂点が存在し、前記断面内でそれぞれの前記頂点を結ぶ線分が正多角形を形成する、樹脂ペレット製造方法。

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