CN116963894A - 模具、模具的制造方法、挤出装置及颗粒的制造方法 - Google Patents

Abstract

模具6包含：中央部件6a；注入孔，其从中央部件6a的表面形成至内部；多个喷嘴，其从中央部件6a的相反侧的表面形成至内部，且与注入孔连接；热源，其设置在中央部件6a的内部；以及多个隔热部31a，其设置在中央部件6a的内部。多个隔热部31a在平面观察时从中央部件6a的外周侧朝向中央部件6a的内侧延伸。

Description

模具、模具的制造方法、挤出装置及颗粒的制造方法

技术领域

本发明涉及模具、模具的制造方法、具备模具的挤出装置及使用挤出装置的颗粒的制造方法，例如，能够优选应用于具有隔热层的模具。

背景技术

以往，在制造含有填料的热塑性树脂(作为一例为聚丙烯(PP)复合物等)的颗粒时，当熔融树脂从设置在模具内部的喷嘴孔中通过时，熔融树脂在喷嘴孔中固化的现象(堵塞)成为问题。

例如，专利文献1公开了一种在设置于模具板主体内部的喷嘴孔的周围，在模具面与盖板之间设有隔热用的空气腔室的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2012/500131号

发明内容

发明要解决的课题

通过在模具的内部设置隔热层，从而在熔融树脂从模具内部的喷嘴孔中通过时，期待抑制树脂在喷嘴孔中固化的现象(堵塞)。但是，若模具内部设置的隔热层少，则抑制树脂在喷嘴孔中固化的现象的效果小。另一方面，若模具内部设置的隔热层多，则模具的强度降低，可能产生与之相伴的问题。因此，希望兼顾模具的性能和强度。

其他课题和新特征可根据本说明书的描述及附图获知。

用于解决课题的手段

一个实施方式中的模具包含：第1部件，其包含第1金属材料；注入孔，其从所述第1部件的表面形成至所述第1部件内部；多个喷嘴，其从所述表面的相反侧的表面形成至所述第1部件的内部，且与所述注入孔连接；热源，其设置在所述第1部件的内部；以及多个第1隔热部，其设置在所述第1部件的内部。多个所述第1隔热部在平面观察时从所述第1部件的外周侧朝向所述第1部件的内侧延伸。

发明的效果

根据一个实施方式，能够提高模具的性能及具备模具的挤出装置的性能。另外，能够使用挤出装置提高所制造的颗粒的品质。

附图说明

图1是示出一个实施方式中的挤出装置的示意图。

图2是示出一个实施方式中的模具的平面图。

图3是示出一个实施方式中的模具的平面透视图。

图4是示出一个实施方式中的模具的平面透视图。

图5是示出一个实施方式中的模具的剖视图。

图6是将图3的一部分放大示出的局部放大图。

图7是示出一个实施方式中的模具的剖视图。

图8是将图7的一部分放大示出的局部放大图。

具体实施方式

以下，基于附图详细说明实施方式。需要说明的是，在用于说明实施方式的全部附图中，对具有相同功能的部件标注同一附图标记并省略其重复说明。另外，在下述实施方式中，除非特别需要，原则上不对相同或相似的部分进行重复说明。

另外，在实施方式所使用的附图中，为了使附图清楚易懂，有时即使是剖视图也省略剖面线，有时即使是平面图也标注剖面线。

(实施方式)

＜挤出装置的构成例＞

图1是示出本实施方式中的挤出装置(挤出机)1的示意图。需要说明的是，在图1中，为了便于理解，透视示出内置在缸体2中的螺杆3。

首先，参照图1来说明挤出装置1的概略构成。图1中示出的挤出装置1具有缸体(筒)2、能够旋转(旋转自如)地配置在缸体2内的螺杆3、用于使缸体2内的螺杆3的旋转驱动机构4、配置在缸体2的上游侧(后端侧)的料斗(树脂投入部)5、安装在缸体2的前端部(下游侧端部)的模具(die)6。料斗5与缸体2的上表面连接，能够经由料斗5向缸体2内供给树脂材料。缸体2通过加热器等未图示的温度调整机构(温度调节机构)进行温度控制。挤出装置1还可能具有与缸体2连接的填料供给装置(未图示)，在该情况下，能够从该填料供给装置向缸体2内供给期望的填料。另外，挤出装置1也可以具有与缸体2连接的注液喷嘴(未图示)，在该情况下，能够从该注液喷嘴向缸体2内供给期望的添加剂等。

需要说明的是，在关于挤出装置1称为“下游侧”及“上游侧”的情况下，“下游侧”是指挤出装置1中的树脂流动的下游侧，“上游侧”是指挤出装置1中的树脂流动的上游侧。因此，在挤出装置1中，靠近模具6的挤出面21b一侧为下游侧，远离模具6的挤出面21b一侧、即靠近料斗5一侧为上游侧。

两根螺杆3能够旋转(旋转自如)地插入内置在缸体2的内部。因此，挤出装置1也可以视为双轴挤出装置(双轴挤出机)。在缸体2内，两根螺杆3相互啮合地配置并旋转。缸体2的长度方向(长边方向、轴向、延伸方向)与缸体2内的螺杆的长度方向(长边方向、轴向、延伸方向)相同。

需要说明的是，在本实施方式中，对缸体2内的螺杆3的数量为两根的情况进行说明，作为另一方式，也可以将缸体2内的螺杆3的数量设为一根。但是，在将缸体2内的螺杆3的数量设为两根的情况下，空间容积增大，因此，在同一螺杆口径的情况下，与单轴(螺杆3为一根)相比，双轴(螺杆3为两根)能够提高原料的供给能力。

模具6能够发挥将从挤出装置1的缸体2挤出的熔融树脂成型为规定的截面形状(此处为绳状)并排出的功能。因此，模具6为挤出成型用的模具(die)。

需要说明的是，在本申请中，“熔融”不限定于热熔化的情况，也包含用溶剂等使其溶解的情况。因此，不仅是加热使树脂熔化的情况，用溶剂使树脂溶解的情况、用微波使树脂熔化的情况等也可以包含在“熔融树脂”中。另外，液态树脂也可以包含在“熔融树脂”中。

缸体2的前端部(下游侧的端部)与模具6连接。挤出装置1的模具6安装于包含水槽(循环箱)11及刀架12在内的造粒机13。也可以将造粒机13视为挤出装置1的一部分。

模具6具有相互位于相反侧的面、即注入面(上游面)21a和挤出面(下游面)21b，模具6的注入面21a与缸体2的前端部连接，模具6的挤出面21b配置在水槽11内。水槽11的内部由称为颗粒循环水(PCW)的液体充满。构成颗粒循环水的液体例如为水。

刀架12设置在水槽11的内部，配置在模具6的挤出面21b的附近。在刀架12上以与模具6的挤出面21b相对的方式设有多个刀具(切断刃)，从挤出面21b挤出的树脂材料在颗粒循环水中由刀具切断，切成多个颗粒(树脂颗粒)14。

＜颗粒的制造方法＞

参照图1来说明颗粒的制造方法。

在挤出装置1中，从料斗5供给至缸体2内的树脂材料(热塑性树脂)在缸体2内一边通过螺杆3的旋转被向前方输送一边熔融(即成为熔融树脂)。在从填料供给装置(未图示)向缸体2内供给填料的情况下，在挤出装置1的缸体2内，由于树脂(熔融树脂)和填料通过螺杆3的旋转来混炼，因此缸体2内的熔融树脂成为含有填料的状态。

在挤出装置1中，通过螺杆3的旋转在缸体2内输送到前方的熔融树脂(树脂材料)被从安装在缸体2前端的模具6挤出。需要说明的是，模具6具有用于排出熔融树脂的后述喷嘴24，熔融树脂被从模具6的喷嘴24挤出(排出)。挤出装置1的模具6与水槽11连接，在水槽11内填充有颗粒循环水。因此，熔融树脂被从挤出装置1的模具6的喷嘴24挤出到水槽11内的颗粒循环水中。从模具6的喷嘴24挤出到水槽11内的颗粒循环水中的熔融树脂(树脂材料)由安装于刀架12的刀具接连切断，并由颗粒循环水冷却凝固(固化)。由此，形成(成型)颗粒(树脂颗粒)14。然后，颗粒14被向水槽11的外部移送。由此，能够使用本实施方式的挤出装置1得到多个颗粒14。

另外，在本实施方式中，对将熔融树脂(树脂材料)从模具6的喷嘴24挤出到水槽11(颗粒循环水)中并由刀具切断的情况进行了说明。作为另一方式，也可以不设置水槽11，而加工熔融树脂(树脂材料)从模具6的喷嘴24挤出到空气中(模具6的外部)并由刀具切断。

＜模具的构造＞

参照图2～图8对本实施方式中的模具6的构造进行说明。图2是从挤出面21b侧观察的模具6的平面图。图2是平面图，为了使附图清楚易懂，在硬质板6c上标注点状阴影。图3及图4是从挤出面21b侧观察的模具6的平面透视图。在图3中，将模具6内的隔热层31标注点状阴影示出。另外，在图4中，将模具6内的热源26及热传感器27标注点状阴影示出。图5是模具6的剖视图。图2～图4中示出的A-A线位置的剖视图与图5大致对应。图6是将图3的一部分放大示出的局部放大图。图7是模具6的剖视图，图8是将图7的一部分放大示出的局部放大图(局部放大剖视图)。

需要说明的是，在本申请中说明模具6的构造的情况下，“平面”表示与挤出面21b或注入面21a平行的面，“平面观察”表示从挤出面21b侧或注入面21a侧观察。另外，“剖面”表示与挤出面21b或注入面21a大致垂直的面，“剖切观察”表示观察前述垂直的面。另外，在本申请中，为了便于说明，在剖切观察时，有时也将注入面21a侧设为下方、将挤出面21b侧设为上方来说明各构成。

另外，在本申请中，“注入面21a”是指模具6的与缸体2连接一侧(即上游侧)的整个表面，“挤出面21b”是指模具6的与水槽11连接一侧(即下游侧)的整个表面。更确定来说，“注入面21a”是模具6中的开设有注入孔25的面，“挤出面21b”是模具6中的喷嘴24开口的面或硬质板6c中的喷嘴24开口的面。

如图2～图8所示，模具6具有中央部件6a和包围中央部件6a的外周部件6b。外周部件6b在平面观察时包围中央部件6a。中央部件6a和外周部件6b是独立制造的部件，通过焊接等相互接合而一体化。即，外周部件6b以在平面观察时包围中央部件6a的方式与中央部件6a接合。另外，中央部件6a及外周部件6b分别包含金属材料(例如不锈钢)，但也可以是相互不同的素材(不同种类的不锈钢)。

模具6设有用于与其他部件(例如缸体2)连接的连结孔22、23。其中，在中央部件6a的中央部以贯通中央部件6a的方式设有一个连结孔22，另外，在外周部件6b上以贯通外周部件6b的方式设有四个连结孔23。如图5中虚线所示，通过在各连结孔22、23中设置螺栓等连结部件22a、23a，从而使模具6与缸体2连结。

需要说明的是，在挤出面21b侧，由于刀架12所具备的刀具可动，因此，连结孔22、23的周边部位形成为与其他部位相比向注入面21a侧凹陷，以免连结部件22a、23a从模具6突出被切削。

另外，模具6还具有硬质板(板部件)6c，该硬质板6c设置在中央部件6a的挤出面21b侧的表面。硬质板6c包含硬度高于构成中央部件6a的材料(金属材料)的材料。即，硬质板6c具有比中央部件6a(构成中央部件6a的金属材料)高的硬度。另外，硬质板6c包含硬度高于构成外周部件6b的材料(金属材料)的材料。硬质板6c例如具有包含碳化钛(TiC)的素材，具有例如1～5mm的厚度。硬质板6c及中央部件6a通过使用例如自熔合金进行钎焊而相互接合。这种高硬度的硬质板6c设置在挤出面21b侧，由此能够抑制中央部件6a被刀架12所具备的刀具切削的可能性。

另外，在中央部件6a及硬质板6c上设有多个喷嘴(孔部)24。各喷嘴24具有形成于中央部件6a的部分和形成于硬质板6c的部分，两部分连通。即，中央部件6a上的喷嘴24与硬质板6c上的喷嘴24相互连通，构成一体化的喷嘴。因此，喷嘴24贯通硬质板6c。另外，中央部件6a设有多个注入孔25，多个喷嘴24与各注入孔25连通(空间上相连)。因此，各喷嘴24的端部(上游侧端部)与注入孔25连接(相连)。

在图2～图4的情况下，中央部件6a设有四个注入孔25，由于各注入孔25与11个喷嘴24连通，因此共计设有44个喷嘴24。需要说明的是，与各注入孔25连通的喷嘴24的数量不限定于11个，能够设为任意数量(优选多个)。另外，中央部件6a上设置的注入孔25的数量优选四个，但也可以设为四个以外的任意数量(单个或多个)。

在挤出装置1中，在缸体2内通过螺杆3的旋转输送至前方(下游侧)的熔融树脂被从缸体2注入模具6。此时，熔融树脂在注入面21a侧注入到注入孔25中。从缸体2注入到注入孔25中的熔融树脂经由与注入孔25连通的喷嘴24而被从挤出面21b向模具6的外部(具体来说是水槽11)挤出。

注入孔25从中央部件6a的注入面21a侧的表面形成至中央部件6a的内部，具有相对较宽的开口面积，与多个喷嘴24连接。

喷嘴24贯通硬质板6c，从中央部件6a的挤出面21b侧的表面形成至中央部件6a的内部，与注入孔25连接。喷嘴24的开口面积(开口直径)小于注入面21a的开口面积。

另外，如图4及图5所示，模具6设有主要用于对注入孔25及喷嘴24的周围进行加热的多个热源(加热器)26、和用于测定多个热源26的加热温度的热传感器27。

各热源26以与注入孔25及喷嘴24不直接相接的方式设置，因此，各热源26设置在平面观察时与注入孔25及喷嘴24不重叠的位置。另外，若平面观察时相邻的热源26将注入孔25夹入，则能够利用来自热源26的热高效地对通过注入孔25及喷嘴24的熔融树脂进行加热。

热源26由形成在外周部件6b及中央部件6a上的孔和设置在所述孔内部的加热机构构成。作为这种加热机构，能够举出使用线圈或传热棒等的电加热器、热油或蒸汽等。在图4及图5中，作为热源26的例子，采用设想使用电加热器(筒式加热器)的构造。在使用热油或蒸汽作为加热机构的情况下，例如，也可以借助热传感器27使邻接的两个上述孔(构成热源26的孔)的前端连通，将其设为循环路径。在该情况下，也可以将一个上述孔设为注入口，将另一上述孔设为排出口。这种连通的上述孔及在该上述孔的内部循环的热油或蒸汽也能够用作热源26。

如图3及图5～图8所示，模具6中设有隔热层(隔热部)31。

隔热层31由模具6中设置的孔构成。即，隔热层31由不存在构成模具6的金属材料的空洞(空间)构成。优选构成隔热层31的孔(空洞)内的气体的压力为大气压或低于大气压的减压或真空。也可以使构成隔热层31的孔(空洞)内的气体的压力大于大气压，但在该情况下，很难形成隔热层31。另外，在将构成隔热层31的孔(空洞)内的气体的压力设为减压或真空的情况下，与设为大气压的情况相比，能够提高隔热层31的隔热效果。

在构成隔热层31的孔(空洞)内存在(填充)规定的气体(气体)，作为构成隔热层31的孔(空洞)内的气体，能够应用空气、氮气或非活性气体(例如氩气)等。优选构成隔热层31的孔(空洞)密闭而与模具6的外部的空间不相连。

另外，也可以在构成隔热层31的孔(空洞)内填充液体或固体来取代气体。但是，与在构成隔热层31的孔(空洞)内填充液体或固体的情况相比，填充气体时容易形成隔热层31，且容易提高隔热层31的隔热效果，因此更加优选。在任意情况下，隔热层31均具有比构成中央部件6a的材料、构成外周部件6b的材料及构成硬质板6c的材料低的热传导率。隔热层31具有比该隔热层31周围的材料低的热传导率，因此能够以不妨碍模具6中的热移动(传导)的方式发挥功能。也就是说，在模具6中，能够抑制或防止热从隔热层31中通过而移动(传导)。

本实施方式中的主要特征在于模具6中设置的隔热层31的配置及形状，对此如后更详细地说明。在本实施方式中，通过研究模具6中设置的隔热层31的配置及形状，从而能够提高隔热层31的隔热效果，且能够抑制设置隔热层31引起的模具6的强度降低。由此，能够在模具6的喷嘴24内部可靠地抑制或防止树脂材料的温度降低、发生堵塞，且能够防止在模具6的强度降低的情况下可能产生的问题。因此，能够提高模具6的性能及具备模具6的挤出装置1的性能。另外，能够提高使用挤出装置1制造的树脂制品(此处为颗粒)的品质。

＜研究的经过＞

如上所述，在缸体2的内部混炼后的树脂材料被从模具6的挤出面21b(具体来说是喷嘴24)向水槽11挤出，由设置于刀架12的刀具切成多个颗粒14。此时，水槽11的内部由颗粒循环水(例如水)充满，该颗粒循环水的温度为例如60℃左右。从模具6的喷嘴24向水槽11挤出的树脂材料在挤出面21b附近由颗粒循环水冷却，被固化为一定程度的硬度或粘度变高，因此能够利用刀具容易地切断能够。

另一方面，为了稳定地从模具6的喷嘴24向水槽11挤出树脂材料，在模具6的注入孔25及喷嘴24各自的内部，优选树脂材料的粘度低至一定程度。因此，在模具6中设有多个热源26，各热源26的温度设定为适合树脂种类的温度。树脂材料的粘度对应于该树脂材料的温度而变化。

在此，由于硬质板6c与水槽11直接相接，因此，在从硬质板6c的表面到一定程度深度的区域中，与热源26的加热效果相比，水槽11的冷却效果更为显著。并且，大致决定颗粒14的尺寸的喷嘴24的开口直径(挤出面21b上的开口直径)非常小，为例如1～4mm左右。因此，若树脂材料在喷嘴24的内部固化，则树脂材料很难被从喷嘴24挤出，在喷嘴24的内部发生堵塞。

另外，模具6上设有多个喷嘴24，若各喷嘴24的周边温度存在不均匀，则各喷嘴24中堵塞的程度容易产生不均匀。也可能存在没有堵塞的喷嘴24和有堵塞的喷嘴24混合的情况。由此，从模具6的喷嘴24挤出的颗粒14的尺寸不均匀，很难制造具有均匀尺寸的颗粒14。因此，要求抑制或防止模具6的各喷嘴24中发生堵塞。

因此，在模具6内，直到尽可能接近水槽11的区域为止，优选树脂材料的粘度降低，优选在即将挤出到水槽11之前，树脂材料的粘度变高为树脂材料固化或适合切断的程度。例如，在模具6的喷嘴24内，在接近注入孔25的区域中，优选树脂材料的粘度低，在接近挤出面21b的区域(即喷嘴24中的前端部附近区域)中，优选树脂材料的粘度高至适合切断的程度或树脂材料固化。

因而，本申请发明人研究了在模具6中设有隔热层(与上述隔热层31对应)的情形。通过设置隔热层，从而能够利用隔热层阻断水槽11的冷却作用，因此，在模具6内，直到接近水槽11的区域为止，能够降低树脂材料的粘度。在模具6中设有隔热层的情况下，希望提高隔热层的隔热作用。其理由在于，即使在模具6中设有隔热层，若隔热层的隔热作用低，则在模具6内，很难直到接近水槽11的区域为止降低树脂材料的粘度，因此无法防止喷嘴24堵塞。

像这样，通过在模具6的内部设有隔热层，从而在熔融树脂从模具6内部的喷嘴24中通过时，期待抑制树脂在喷嘴24中固化的现象(堵塞)。但是，若模具6内部设置的隔热层少，则抑制树脂在喷嘴24中固化的现象(堵塞)的效果变小。另一方面，若模具6内部设置的隔热层多，则模具6的强度降低，可能会产生与之相伴的问题。

＜主要特征及效果＞

模具6包含：中央部件6a；注入孔25，其从中央部件6a的注入面21a侧的表面形成至中央部件6a的内部；多个喷嘴24，其从中央部件6a的挤出面21b侧的表面形成至中央部件6a的内部，且与注入孔25连接；热源26，其设置在中央部件6a的内部；以及隔热层31，其设置在中央部件6a的内部。

本实施方式的第1特征在于，隔热层31包含在平面观察时从中央部件6a的外周侧朝向中央部件6a的内侧延伸的多个隔热部31a。即，在中央部件6a的内部设有平面观察时从中央部件6a的外周侧朝向中央部件6a的内侧延伸的多个隔热部31a。具体来说，在平面观察时，多个隔热部31a从中央部件6a的中央侧朝向中央部件6a的外周侧以放射状延伸。中央部件6a内部设置的多个隔热部31a也可以相互(空间)相连。

通过应用第1特征，从而能够在模具6的中央部件6a中高效地配置多个隔热部31a。因此，能够增大隔热层31占据平面观察的模具6的中央部件6a的总面积，能够提高隔热层31的隔热作用。因此，能够可靠地抑制或防止各喷嘴24中发生堵塞。

另外，通过应用第1特征，从而能够无偏差且均等地在中央部件6a配置多个隔热部31a，因此，各喷嘴24的周边温度不易产生不均匀，其结果，各喷嘴24中的堵塞程度不易发生不均匀。因此，能够制造具有均匀尺寸的颗粒14。

因此，能够提高模具6的性能及具备模具6的挤出装置1的性能。另外，能够提高使用挤出装置制造的颗粒14的品质。

另外，在模具6的中央部件6a中，注入孔25位于中央部件6a的注入面21a侧的表面与多个隔热部31a之间。另外，优选注入孔25在平面观察时与多个隔热部31a的至少一部分重叠。由此，能够由多个隔热部31a阻断水槽11的冷却作用，将注入孔25内的树脂材料的温度维持为适当的温度。因此，能够将注入孔25内的树脂材料的粘度设为适当的粘度(低粘度)，由此，能够抑制或防止各喷嘴24中的堵塞。

另外，在模具6的中央部件6a中，热源26位于中央部件6a的注入面21a侧的表面与多个隔热部31a之间。由此，在模具6的中央部件6a中，能够利用热源26可靠地加热比多个隔热部31a靠注入面21a侧的区域。因此，在模具6的中央部件6a中，能够在比多个隔热部31a靠注入面21a侧的区域中将树脂材料的粘度设为适当的粘度(低粘度)，由此，能够抑制或防止各喷嘴24中的堵塞。

另外，在模具6的中央部件6a中，多个喷嘴24从多个隔热部31a之间通过。从另一个角度来说，在模具6的中央部件6a中，多个隔热部31a以避开喷嘴24而与多个喷嘴24不重叠的方式配置。由此，在喷嘴24的内部，在比多个隔热部31a靠注入面21a侧的区域中，能够利用隔热层31阻断水槽11的冷却作用，以将喷嘴24内的树脂材料的温度维持为适当温度。因此，在比多个隔热部31a靠注入面21a侧的区域中，能够将喷嘴24内的树脂材料的粘度设为适当的粘度(低粘度)，由此，能够抑制或防止各喷嘴24中的堵塞。

然而，在使用挤出装置1制造颗粒14时，模具6从挤出面21b侧朝向注入面21a侧产生载荷。即，以图7及图8中示出的箭头YG的方向产生载荷。其理由在于，将从挤出装置1的模具6的喷嘴24挤出的树脂材料(熔融树脂)利用安装于刀架12的刀具切断来制造颗粒14，此时，一边将刀具按压于模具6的挤出面21b一边使刀具旋转。因此，模具6产生与将刀具向模具6的挤出面21b侧按压相伴的载荷，由此，模具6从挤出面21b侧朝向注入面21a侧产生载荷。

但是，在采用第1特征的情况下，能够高效地获得隔热部31a的隔热作用，而另一方面，与设有隔热部31a相伴，中央部件6a的机械强度降低，在模具6从挤出面21b侧朝向注入面21a侧产生载荷时，中央部件6a可能变形。其理由在于，隔热层31进一步来说是隔热层31中包含的隔热部31a由设置于中央部件6a的孔(空洞)构成，更具体来说，由设置于中央部件6a的孔(空洞)和该孔(空洞)内部存在的气体构成。隔热部31a平面观察时占据模具6的中央部件6a的总面积增大会导致中央部件6a的机械强度降低。若由于机械强度降低而中央部件6a变形，则可能导致使用挤出装置制造的颗粒14的品质降低。

因而，在本实施方式中，为了抑制或防止与设有隔热部31a相伴的中央部件6a的机械强度降低，对中央部件6a中设置的隔热部31a的截面形状进行研究。即，作为本实施方式的第2特征，中央部件6a中设置的多个隔热部31a各自的截面形状成为相邻的隔热部31a之间的间隔S1(参见图8)随着从挤出面21b侧趋向注入面21a侧而逐渐变大的形状。在该情况下，就相邻的隔热部31a之间的间隔S1而言，与接近挤出面21b一侧的位置处的间隔S1a相比，接近注入面21a一侧的位置处的间隔S1b较大(即S1a＜S1b)。

从另一个角度来说，第2特征也可以如下表现。即，中央部件6a中设置的多个隔热部31a各自的截面形状为，随着从挤出面21b侧趋向注入面21a侧而隔热部31a的宽度W1(参见图8)逐渐变小的形状。在该情况下，就隔热部31a的宽度W1而言，与接近挤出面21b一侧的位置处的宽度W1a相比，接近注入面21a一侧的位置处的宽度W1b较小(即W1a＞W1b)。若随着从挤出面21b侧趋向注入面21a侧而隔热部31a的宽度W1逐渐变小，则与之相伴，相邻的隔热部31a之间的间隔S1随着从挤出面21b侧趋向注入面21a侧而逐渐变大。

在此，相邻的隔热部31a之间的间隔S1对应于与隔热部31a的延伸方向大致垂直的方向上的间隔(距离)。另外，隔热部31a的宽度W1对应于与隔热部31a的延伸方向大致垂直的方向上的宽度(尺寸)。与隔热部31a的延伸方向大致垂直的方向与中央部件6a的厚度方向大致平行。需要说明的是，中央部件6a的厚度方向对应于与挤出面21b或注入面21a大致垂直的方向，图2～图4、图6及图7中示出的Z方向是中央部件6a的厚度方向，也即模具6的厚度方向。

相邻的隔热部31a之间的间隔S1与相邻的隔热部31a之间的金属区域的宽度对应。因此，作为第2特征的相邻的隔热部31a之间的间隔S1随着从挤出面21b侧趋向注入面21a侧而逐渐变大，表明相邻的隔热部31a之间的金属区域的宽度随着从挤出面21b侧趋向注入面21a侧而逐渐变大。在模具6中，在从挤出面21b侧朝向注入面21a侧产生载荷时，这种构造(相邻的隔热部31a之间的金属区域的宽度随着从挤出面21b侧趋向注入面21a侧而逐渐变大的构造)适合于在相邻的隔热部31a之间的金属区域中使力的集中缓和(分散)，抑制产生局部应力。

在本实施方式中，通过应用第2特征，从而能够抑制或防止与设有隔热部31a相伴的中央部件6a的机械强度降低，在模具6中，在从挤出面21b侧朝向注入面21a侧产生载荷时，能够抑制或防止中央部件6a变形。因此，能够提高模具6的性能及具备模具6的挤出装置1的性能。另外，能够提高使用挤出装置1制造的颗粒14的品质。

举出隔热部31a的尺寸的一例如下，但不限定于此，能够适当变更。各隔热部31a的厚度T1(参见图8)为例如3～7mm左右。另外，各隔热部31a的宽度W1在最大的部位(即接近挤出面21b一侧的位置)为例如5～10mm左右。另外，相邻的隔热部31a的最接近距离S2(与最接近部位的间隔S1对应)优选为0.2～5mm左右，进一步优选为1mm左右。若相邻的隔热部31a的最接近距离S2过小，则中央部件6a的强度降低，另外，若相邻的隔热部31a的最接近距离S2过大，则隔热作用下降。

另外，隔热部31a的截面形状为随着从挤出面21b侧趋向注入面21a侧而隔热部31a的宽度W1逐渐变小的形状，例如，能够设为注入面21a侧成为圆弧侧(凸侧)的半圆形状或半椭圆形状，图8中示出该情况。

另外，更具体说明中央部件6a中设置的多个隔热部31a的排列如下。即，中央部件6a中设置的多个隔热部31a包含属于组G1(第1组)的多个隔热部31a、属于组G2(第2组)的多个隔热部31a、属于组G3(第3组)的多个隔热部31a、和属于组G4(第4组)的多个隔热部31a(参见图6)。

组G1的多个隔热部31a平面观察时分别沿X方向延伸，且在Y方向上排列。组G2的多个隔热部31a平面观察时分别沿Y方向延伸，且在X方向上排列。组G3的多个隔热部31a平面观察时分别沿X方向延伸，在Y方向上排列，且隔着连结孔22位于组G1的相反侧。组G4的多个隔热部31a平面观察时分别沿Y方向延伸，在X方向上排列，且隔着连结孔22位于组G2的相反侧。在此，X方向及Y方向示于图2～图4、图6及图7中。X方向及Y方向是与挤出面21b或注入面21a大致平行的方向，且X方向与Y方向是相互正交的方向。另外，Z方向是与X方向及Y方向正交的方向，即中央部件6a的厚度方向。

通过将中央部件6a中设置的多个隔热部31a设为这样的排列，从而能够更高效地在模具6的中央部件6a中配置多个隔热部31a。

在本实施方式中，为了进一步抑制或防止与设有隔热部31a相伴的中央部件6a的机械强度降低，也对中央部件6a中设置的多个隔热部31a的排列进行研究。

即，作为本实施方式的第3特征，在各组G1、G2、G3、G4中，剖切观察(与隔热部31a的延伸方向大致垂直的剖切观察)时的多个隔热部31a的排列成为排列的大致中央部向挤出面21b侧鼓凸的曲线状(拱状、弓形)的排列(参见图7)。从另一个角度来说，在各组G1、G2、G3、G4中，从中央部件6a的挤出面21b侧的表面到多个隔热部31a各自为止的距离L1(参见图7)随着从多个隔热部31a的排列的中央趋向两侧而逐渐变大。在该情况下，从中央部件6a的挤出面21b侧的表面到隔热部31a的距离L1而言，与接近隔热部31a的排列的中央的位置处的距离L1a相比，接近隔热部31a的排列的两侧的位置处的距离L1b较大(即L1a＜L1b)。这样的多个隔热部31a的排列适合于在模具6中从挤出面21b侧朝向注入面21a侧产生载荷时使力的集中缓和(分散)、抑制产生局部应力。

需要说明的是，图7示出横穿组G4的多个隔热部31a的剖面，对应于与Z方向垂直且与组G4的多个隔热部31a的延伸方向(此处为Y方向)大致垂直的剖面。横穿组G1的多个隔热部31a的剖面、横穿组G2的多个隔热部31a的剖面及横穿组G3的多个隔热部31a的剖面均与图7大致相同。另外，图7是用于示出隔热部31a的排列的示意图，因此，还存在除了隔热部(31a)以外省略记载的情况。

在本实施方式中，通过应用第3特征，从而能够抑制或防止与设有隔热部31a相伴的中央部件6a的机械强度降低，在模具6中从挤出面21b侧朝向注入面21a侧产生载荷时，能够抑制或防止中央部件6a变形。因此，能够提高模具6的性能及具备模具6的挤出装置1的性能。另外，能够提高使用挤出装置1制造的颗粒14的品质。

另外，隔热层31进一步包含在中央部件6a的内部在中央部件6a的厚度方向(Z方向)上延伸的多个隔热部31b。与隔热部31a同样地，隔热部31b也由中央部件6a中设置的孔(空洞)和该孔(空洞)的内部存在的气体构成。设置在中央部件6a内部的多个隔热部31b分别与多个隔热部31a的内侧端部(接近连结孔22一侧的端部)连接。具体来说，多个隔热部31a各自的内侧端部与多个隔热部31b各自的端部(接近挤出面21b一侧的端部)连接(连结)。因此，各隔热部31b从与隔热部31a连结的端部朝向注入面21a沿着中央部件6a的厚度方向(Z方向)延伸。多个隔热部31b也可以由环状的隔热部等连结。

隔热层31不仅具有隔热部31a还具有隔热部31b，从而能够提高隔热层31的隔热效果。另外，通过将隔热部31a与隔热部31b连接(空间相连)，从而容易将隔热部31a、31b内的压力设为低于大气压的减压或真空。

另外，构成隔热部31b的孔也可以到达中央部件6a的注入面21a侧的表面，在该情况下，在中央部件6a的注入面21a侧的表面上，优选构成隔热部31b的孔被堵塞(闭锁)。

另外，隔热层31进一步包含与各隔热部31a的外周侧端部连接的隔热部31c。即，隔热部31a的两个端部中的、接近模具6的中央部(连结孔22)一侧的端部即内侧端部与隔热部31b连接(连结)，远离模具6的中央部(连结孔22)一侧(换言之接近模具6外周一侧)的端部即外周侧端部与隔热部31c连接(连结)。因此，隔热部31a、与隔热部31a的内侧端部连接的隔热部31b、及与隔热部31a的外周侧端部连接的隔热部31c空间相连。隔热部31c在平面观察时包围多个隔热部31a。在模具6中，隔热部31c设有单个或多个。在模具6中，隔热部31c既可以设置于中央部件6a，也可以设置于外周部件6b，或者设置在中央部件6a的侧面与外周部件6b之间。隔热部31c从与隔热部31a连结的端部朝向注入面21a沿着模具6的厚度方向(Z方向)延伸。

隔热层31不仅具有隔热部31a还具有隔热部31c，从而能够提高隔热层31的隔热效果。另外，隔热部31a、隔热部31b及隔热部31c连接(空间相连)，从而容易将隔热部31a、31b、31c内的压力设为低于大气压的减压或真空。

另外，通过由隔热部31a、31b、31c包围注入孔25及热源26，从而来自水槽11的冷却作用由隔热部31a、31b、31c阻断，并且，容易利用热源26将注入孔25内的树脂材料控制为适当的温度。因此，容易将注入孔25内的树脂材料的粘度控制为适当的粘度(低粘度)，由此，能够更加可靠地抑制或防止各喷嘴24中的堵塞。

另外，中央部件6a由于如上所述作用有由刀具引起的载荷等1，因此优选使用强度高的金属材料。但是，金属材料在强度高时韧性低，具有容易开裂的倾向。另外，中央部件6a由于被热源26加热为高温，因此产生一定程度的热膨胀。因而，在本实施方式中，优选使外周部件6b的韧性高于中央部件6a的韧性。即，优选构成外周部件6b的金属材料的韧性高于构成中央部件6a的金属材料的韧性。由此，即使作为中央部件6a用的金属材料由于使强度优先而选择韧性较低的金属材料，外周部件6b也由韧性高的金属材料构成，从而容易防止模具6破损。另外，即使在由于热源26加热而中央部件6a热膨胀的情况下，该膨胀也能够被外周部件6b的高韧性吸收，因此容易防止模具6破损。需要说明的是，就韧性而言，若在拉伸试验中伸长率大或在冲击试验中冲击值大，则能够判断为韧性高。

＜模具6的制造方法＞

本实施方式中的模具6的中央部件6a能够使用多种方法制造，特别优选利用3D打印机制造。作为使用3D打印机的制造方法，例如，能够举出将包含金属材料的粉末以层状铺满、并利用高输出的激光束或电子束等将粉末直接烧结的粉末床熔融层叠法或通过喷墨方式在粉末中添加粘合剂将其固定的粉末粘合式层叠法、使从喷嘴排出的金属熔融并层叠的热熔层叠法等。

需要说明的是，在刚刚制造中央部件6a后，隔热层31、热源26及热传感器27分别为在中央部件6a的内部形成的简单的孔(空间)。但是，为了便于理解，以下将这些孔设为上述各构成来说明。

3D在使用打印机制造中央部件6a前或后，准备外周部件6b及硬质板6c。外周部件6b及硬质板6c与中央部件6a分别制造，但也可以使用3D打印机制造。

在准备中央部件6a、外周部件6b及硬质板6c后，如上所述，中央部件6a与外周部件6b相互接合，中央部件6a被外周部件6b包围。

另外，中央部件6a与硬质板6c相互连接(接合)，在中央部件6a的挤出面21b侧的表面设置硬质板6c。

由此，制造本实施方式中的模具6。

通过利用3D打印机制造中央部件6a，从而能够容易地在中央部件6a的内部形成中空的隔热层31(隔热部31a、31b)。另外，由于包含隔热层31的中央部件6a一体成型，因此能够提高中央部件6a整体的强度。

特别是，在利用3D打印机制造中央部件6a的情况下，能够容易且可靠地制造上述具有多个隔热部31a的中央部件6a。

以上，基于实施方式对本申请发明人提出的发明具体地进行了说明，但本发明并非限定于前述实施方式，当然能够在不脱离其要旨的范围内进行多种变更。

例如，不仅可以由单一部件形成中央部件6a，也可以由多个部件形成中央部件6a。另外，不仅可以由单一部件形成外周部件6b，也可以由多个部件形成外周部件6b。另外，不仅可以使中央部件6a与外周部件6b形成为分体部件，也可以将中央部件6a和外周部件6b合起来形成为一体部件。

附图标记说明

1 挤出装置

2 缸体

3 螺杆

4 旋转驱动机构

5 料斗

6 模具

6a 中央部件

6b 外周部件

6c 硬质板

11 水槽

12 刀架

13 造粒机

14 颗粒

21a 注入面

21b 挤出面

22、23 连结孔

22a、23a 连结部件

24 喷嘴

25 注入孔

26 热源

27 热传感器

31 隔热层

31a、31b、31c 隔热部

L1 距离

S1 间隔

W1 宽度

Claims (29)

1.一种模具，其特征在于，

具有挤出面和位于所述挤出面的相反侧的注入面，

所述模具包含：

第1部件，其包含第1金属材料；

注入孔，其从所述第1部件的所述注入面侧的表面形成至所述第1部件的内部；

多个喷嘴，其从所述第1部件的所述挤出面侧的表面形成至所述第1部件的内部，且与所述注入孔连接；

热源，其设置在所述第1部件的内部；以及

多个第1隔热部，其设置在所述第1部件的内部，

多个所述第1隔热部在平面观察时从所述第1部件的外周侧朝向所述第1部件的内侧延伸。

2.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，

多个所述第1隔热部以放射状延伸。

3.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，

多个所述第1隔热部各自包括设置于所述第1部件的孔和所述孔的内部存在的气体。

4.根据权利要求3所述的模具，其特征在于，

所述孔的内部存在的所述气体的压力为大气压或者压力低于大气压的减压或真空。

5.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，

多个所述第1隔热部的截面形状为相邻的所述第1隔热部之间的间隔随着从所述挤出面侧趋向所述注入面侧而逐渐变大的形状。

6.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，

多个所述第1隔热部的截面形状为随着从所述挤出面侧趋向所述注入面侧而宽度逐渐变小的形状。

7.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，

在所述第1部件的中央部以贯通所述第1部件的方式设有第1连结孔，

多个所述第1隔热部包含属于第1组的多个所述第1隔热部、属于第2组的多个所述第1隔热部、属于第3组的多个所述第1隔热部、和属于第4组的多个所述第1隔热部，

属于所述第1组的多个所述第1隔热部在平面观察时沿第1方向延伸，且在与所述第1方向正交的第2方向上排列，

属于所述第2组的多个所述第1隔热部在平面观察时沿所述第2方向延伸，且在所述第1方向上排列，

属于所述第3组的多个所述第1隔热部在平面观察时沿所述第1方向延伸，在所述第2方向上排列，且隔着所述第1连结孔位于所述第1组的相反侧，

属于所述第4组的多个所述第1隔热部在平面观察时沿所述第2方向延伸，在所述第1方向上排列，且隔着所述第1连结孔位于所述第2组的相反侧。

8.根据权利要求7所述的模具，其特征在于，

在所述第1组、所述第2组、所述第3组及所述第4组各组中，在与多个所述第1隔热部的延伸方向垂直的剖切观察时，多个所述第1隔热部的排列成为向所述挤出面侧鼓凸的曲线状的排列。

9.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，

进一步包含设置在所述第1部件的内部的多个第2隔热部，

多个所述第2隔热部分别与多个所述第1隔热部的内侧端部连接，且在所述第1部件的厚度方向上延伸。

10.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，

进一步具有板部件，所述板部件设置于所述第1部件的所述挤出面侧的表面，且具有高于所述第1金属材料的硬度，

所述喷嘴贯通所述板部件。

11.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，

进一步具有第2部件，所述第2部件包含第2金属材料，且以在所述平面观察时包围所述第1部件的方式与所述第1部件接合。

12.根据权利要求11所述的模具，其特征在于，

在所述第1部件与所述第2部件之间设有第3隔热部，

多个所述第1隔热部的外周侧端部与所述第3隔热部连接。

13.根据权利要求11所述的模具，其特征在于，

所述第2金属材料的韧性高于所述第1金属材料的韧性。

14.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，

所述注入孔位于所述第1部件的所述注入面侧的表面与多个所述第1隔热部之间。

15.根据权利要求14所述的模具，其特征在于，

多个所述喷嘴通过多个所述第1隔热部之间。

16.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，

所述热源位于所述第1部件的所述注入面侧的表面与多个所述第1隔热部之间。

17.一种挤出装置，其特征在于，

具备权利要求1所述的模具，

所述挤出装置具有：

缸体，在其内部设有螺杆；

所述模具，所述模具的所述注入面与所述缸体连接；以及

刀架，其具有以与所述模具的所述挤出面相对的方式设置的多个刀具。

18.一种颗粒的制造方法，其特征在于，

使用权利要求17所述的挤出装置，

所述颗粒的制造方法具有下述工序：

(a)向所述缸体的内部供给树脂材料的工序；

(b)将在所述缸体内混炼后的所述树脂材料从所述注入面侧向所述模具的所述注入孔注入的工序；

(c)将注入所述注入孔的所述树脂材料从多个所述喷嘴挤出的工序；以及

(d)通过将从所述喷嘴挤出的所述树脂材料利用所述刀具切断，从而得到包含所述树脂材料的多个颗粒的工序，

所述(c)工序及所述(d)工序在所述热源被驱动的状态下进行。

19.一种模具的制造方法，其特征在于，包含下述工序：

(a)准备第1部件的工序，所述第1部件包含第1金属材料，使用3D打印机制造，具有挤出面和位于所述挤出面的相反侧的注入面；

(b)准备包含第2金属材料的第2部件的工序；

(c)准备板部件的工序，所述板部件具有高于所述第1金属材料的硬度；

(d)以在从所述挤出面侧观察的平面观察时包围所述第1部件的方式，将第2部件与所述第1部件接合的工序；以及

(e)将所述板部件与所述第1部件的所述挤出面侧的表面接合的工序，

其中，所述第1部件具有：

注入孔，其从所述第1部件的所述注入面侧的表面形成至所述第1部件的内部；

多个喷嘴，其从所述第1部件的所述挤出面侧的表面形成至所述第1部件的内部，且与所述注入孔连接；

热源，其设置在所述第1部件的内部；以及

多个第1隔热部，其设置在所述第1部件的内部，

多个所述第1隔热部在平面观察时从所述第1部件的外周侧朝向所述第1部件的内侧延伸。

20.根据权利要求19所述的模具的制造方法，其特征在于，

多个所述第1隔热部的截面形状为相邻的所述第1隔热部之间的间隔随着从所述挤出面侧趋向所述注入面侧而逐渐变大的形状。

21.一种模具，其特征在于，

具有挤出面和位于所述挤出面的相反侧的注入面，

所述模具包含：

注入孔，其从所述注入面形成至所述模具的内部；

多个喷嘴，其从所述挤出面形成至所述模具的内部，且与所述注入孔连接；

热源，其设置在所述设置在模具内部；以及

多个第1隔热部，其设置在所述模具的内部，

多个所述第1隔热部在平面观察时从所述模具的中央部朝向外周侧延伸。

22.根据权利要求21所述的模具，其特征在于，

多个所述第1隔热部以放射状延伸。

23.根据权利要求21所述的模具，其特征在于，

多个所述第1隔热部各自包括设置于所述模具的孔和所述孔的内部存在的气体。

24.根据权利要求21所述的模具，其特征在于，

多个所述第1隔热部的截面形状为相邻的所述第1隔热部之间的间隔随着从所述挤出面侧趋向所述注入面侧而逐渐变大的形状。

25.根据权利要求21所述的模具，其特征在于，

多个所述第1隔热部的截面形状为随着从所述挤出面侧趋向所述注入面侧而宽度逐渐变小的形状。

26.根据权利要求21所述的模具，其特征在于，

在所述模具的中央部以贯通所述模具的方式设有第1连结孔，

多个所述第1隔热部包含属于第1组的多个所述第1隔热部、属于第2组的多个所述第1隔热部、属于第3组的多个所述第1隔热部、和属于第4组的多个所述第1隔热部，

属于所述第1组的多个所述第1隔热部在平面观察时沿第1方向延伸，且在与所述第1方向正交的第2方向上排列，

属于所述第2组的多个所述第1隔热部在平面观察时沿所述第2方向延伸，且在所述第1方向上排列，

属于所述第3组的多个所述第1隔热部在平面观察时沿所述第1方向延伸，在所述第2方向上排列，且隔着所述第1连结孔位于所述第1组的相反侧，

属于所述第4组的多个所述第1隔热部在平面观察时沿所述第2方向延伸，在所述第1方向上排列，且隔着所述第1连结孔位于所述第2组的相反侧。

27.根据权利要求26所述的模具，其特征在于，

在所述第1组、所述第2组、所述第3组及所述第4组各组中，在与多个所述第1隔热部的延伸方向垂直的剖切观察时，多个所述第1隔热部的排列成为向所述挤出面侧鼓凸的曲线状的排列。

28.根据权利要求21所述的模具，其特征在于，

进一步包含设置在所述模具内部的多个第2隔热部，

多个所述第2隔热部分别与多个所述第1隔热部的内侧端部连接，且在所述模具的厚度方向上延伸。

29.根据权利要求21所述的模具，其特征在于，

进一步包含第3隔热部，所述第3隔热部设置在所述模具的内部，且在所述模具的厚度方向上延伸，

多个所述第1隔热部的外周侧端部与所述第3隔热部连接。