JP2008049649A

JP2008049649A - 成形用ダイ

Info

Publication number: JP2008049649A
Application number: JP2006230325A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kitayama; 健司北山; Nobuyuki Oji; 信之大路; Shogo Tomiyama; 昇吾富山
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 2006-08-28
Filing date: 2006-08-28
Publication date: 2008-03-06
Also published as: US20080048356A1; US7748975B2; DE102007040536A1

Abstract

【課題】貫通孔径の異なる中空成形体を製造できる成形用ダイの提供。
【解決手段】成形用材料の流入孔14を有するピンプレート11と、流入孔14と連続した成形通路15を形成する筒状のブッシング部13と、成形通路15の延長方向に位置するダイ出口16と、ピンプレート11に垂設され、成形通路15内に配置された円錐状のピン12を有している。ピン12とブッシング部13の軸方向の位置関係を調整することで、貫通孔径の異なる中空成形体を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、押出機出口等に取り付けて使用する成形用ダイと、前記成形用ダイを用いて貫通孔を有する中空成形体を成形する方法に関する。

自動車に搭載するエアバッグ装置に使用するガス発生剤は、各種形状のものがあり、例えば、特許文献１〜３に開示された貫通孔を有する円柱状のものが知られている。

貫通孔を有する円柱状のガス発生剤の製造に際しては、押出機出口に図８で示すようなダイ（口金）５０を取り付けて押出成形する方法が適用されている。

図８で示すダイ５０は、押出機出口に接続するためのピンプレート５１と、ピンプレート５１表面に垂設されたピン５２と、肉厚筒状のブッシング５３からなるものである。ピンプレート５１は、原料の流入孔５４を有している。ピン５２は均一径の棒状のもので、ブッシング５３により形成される原料の成形通路５５内において軸方向に配置されている。成形通路５５の延長方向には、ダイ出口５６が設けられている。

流入孔５４から流入した原料は、成形通路５５を通ってダイ出口５６から押し出される過程で、ピン５２の存在により、ピン５２の外径と同程度の内径を有する貫通孔を有する紐状乃至棒状の状態で押し出される。そして、紐状乃至棒状の成形体を所望長さに切断して、ガス発生剤が得られる。
特開昭６２−８３４０６号公報特開２００２−３１２７３号公報特開２０００−９４１９８号公報

貫通孔を有するガス発生剤を製造する際、貫通孔の径を所望径に調整するためには、所望径のピンを有するダイを使用する必要があるため、複数のダイ又は複数の交換用のピンを用意しなければならない。また、貫通孔の径が小さなものを成形する場合（例えば、径が１．０ｍｍ程度）、ピン５２も径が小さなものを使用する必要があるが、径の小さなピン５４は、それ自体の製造が難しく、成形時に加えられる圧力により折れやすいという問題もある。

本発明は、１つで、径の異なる貫通孔を有する中空成形体を得ることができ、耐久性も高い成形用ダイと、前記成形用ダイを用いて貫通孔を有する各種中空成形体を成形する方法を提供することを課題とする。

本発明は、課題の解決手段として、
中空成形体を成形するための成形用ダイであって、
前記成形用ダイが、成形用材料の流入孔を有するピンプレートと、前記流入孔と連続した成形通路を形成する筒状のブッシング部と、前記成形通路の延長方向に位置するダイ出口と、前記ピンプレートに垂設され、前記成形通路内に配置された円錐状のピンを有するものであり、
前記成形通路の内壁面と前記円錐状のピンの外表面との間には、長さ方向に連続した間隙が形成されており、
前記間隙の内、前記成形通路の長さ方向の特定位置部分と、それに正対する前記円錐状のピンの外表面との間に形成される間隙を基準環状間隙とするとき、前記基準環状間隙の幅を調整する手段を有している、成形用ダイを提供する。

円錐状のピンは、円柱状のピンに比べて強度を大きくでき、耐久性を高めることができるため、成形時におけるピンの破損が生じ難くなる。

また、基準環状間隙の幅を調整する手段により、前記基準環状間隙の幅を所望幅に調整することにより、即ち、前記基準環状間隙と一致する円錐状のピンの直径（以下「基準直径」という）を所望の大きさに調整することができる。よって、成形用材料が成形通路の内壁面と円錐状のピンの外表面との間の間隙を通って押し出されるとき、所望大きさの基準直径と一致する径の貫通孔を有する中空成形体が得られる。

前記基準環状間隙の幅を調整する手段は、前記円錐状のピンを軸方向に可動自在にする手段、前記筒状のブッシング部を軸方向に可動自在にする手段又はそれらの２つの手段を組み合わせた手段を用いることができる。

円錐状のピンの最大外径（Ｄmax）と半分の長さ位置の外径（Ｄmed）との比率（Ｄmed／Ｄmax）は、０．０１〜１．００が好ましく、より好ましくは０．１〜０．８である。Ｄmed／Ｄmaxの比率を前記範囲に設定することにより、ピンの耐久性が高められる。最大外径は、円錐状のピンの底面の直径である。

本発明は、他の課題の解決手段として、請求項１〜３のいずれかに記載の成形用ダイを用いた中空成形体の成形方法であって、前記基準環状間隙の幅を調整することで、所望径の貫通孔を有する中空成形体を得る、中空成形体の成形方法を提供する。

上記した成形用ダイを用い、前記基準環状間隙の幅を調整することで、所望径の貫通孔を有する中空成形体を得ることができる。

本発明の成形方法を適用して得られる中空成形体は、貫通孔を有する棒状、紐状又は糸状の成形体にすることができ、用途に応じて、内径、外径、長さ等は適宜設定される。

本発明の成形方法は、ガス発生剤の製造、食品加工、樹脂加工、中空糸の製造等に適用することができるが、特に、押出機出口と成形用ダイを接続して、貫通孔を有する円柱状のガス発生剤成形体を製造する方法として適している。

本発明の成形用ダイは、耐久性が高く、１つのダイのみで異なる貫通孔径を有する中空成形体を製造することができる。

＜成形用ダイ−１＞
図１〜図４により、成形用ダイの一実施形態について説明する。図１〜図３は、いずれも成形用ダイの縦断面図であり、円錐状ピンの軸方向の位置が異なった状態を示している。図４は、図１〜図３の共通の幅方向の断面図（但し、ピン１２のみが断面図、ブッシング部１３は断面ではなく、端面１３ａが見えている状態）を示しており、ピンプレート１１は略している。図１〜図４の成形用ダイ１０は、押出機出口又は圧伸機に接続して、ガス発生剤の成形、食品加工、樹脂加工等に使用する形態に適している。

成形用ダイ１０は、成形用材料の流入孔１４を有する円板状のピンプレート１１と、肉厚筒状のブッシング部１３を有している。

ピンプレート１１が有する流入孔１４は、環状である。ピンプレート１１は、流動性のある成形用材料の供給口、例えば、押出機出口又は圧伸機出口に対して、直接又はアダプタを介して接続固定されるものであり、その場合には、押出機出口又は圧伸機出口と流入孔１４が連通される。

筒状のブッシング部１３の内側は、成形材料が通過する成形通路１５となっており、成形通路１５の延長方向にはダイ出口１６が設けられている。

ピンプレート１１には、その中央部（環状の流入孔１４内）から円錐状のピン１２が垂設されており、ピン１２は成形通路１５内において軸方向に延ばされている。ピン１２の底面の外径（Ｄmax）と、ピン１２の半分の長さ位置の外径（Ｄmed）との比率（Ｄmed／Ｄmax）は約０．５である。

ピン１２の中心軸と成形通路１５の中心軸は一致しているから、成形通路１５の内壁面（ブッシング部１３の内壁面）１５ａと円錐状のピン１２の外表面との間には、長さ方向に連続した間隙が形成されている。

前記間隙は、成形通路１５中のピン１２が占有していない空間部分であり、成形用材料が通過して、成形に関与する間隙（以下「成形用間隙」と称する）である。なお、ピンプレート１１とブッシング部１３の端面１３ａとの間の空間は、流入孔１４から流入した成形用材料が通過するだけであり、成形に直接関与するものではない。

成形用ダイ１０は、ピン１２及びブッシング部１３のいずれか一方又は両方が軸方向に可動自在になるように設定されている。前記の可動自在にする手段は特に制限されず、例えば、図５及び図６に示す手段を適用できる。

図５は、ブッシング部１３の厚さを変更することで、ピン１２とブッシング部１３との相対位置を変える手段である。ピンプレート１１は、押出機出口に取り付けた筒状アダプタ３０の開口部近傍に固定されている。そして、所望厚みのブッシング部１３は、中央部に開口３２を有する環状保持具３１と開口部周縁３０ａの間において、螺子３３とナット３４にて固定されている。

ピン１２とブッシング部１３との相対位置を変える場合、螺子３３とナット３４を緩めてブッシング部１３を外し、より厚い又はより薄いブッシング部と交換する方法を適用できる。また、ブッシング部１３を薄いワッシャの組み合わせからなるものとして、ワッシャを増減する方法も適用できる。

図６は、ピンプレート１１の軸方向の位置を変更することで、ピン１２とブッシング部１３との相対位置を変える手段である。図示するとおり、押出機出口に取り付けた筒状アダプタ３０の開口部は内向きのフランジ部３０ｂを有しており、ピンプレート１１は内向きのフランジ部３０ｂの内壁面に配置されている。そして、ピンプレート１１と内向きのフランジ部３０ｂの内壁面の間にはワッシャ３５が挟み込まれている。ブッシング部１３は、中央部に開口３２を有する環状保持具３１と開口部周縁３０ａの間において、螺子３３とナット３４にて固定されている。

ピン１２とブッシング部１３との相対位置を変える場合、ピンプレート１１と内向きのフランジ部３０ｂの内壁面の間に挟み込まれたワッシャ３５の枚数を増減する方法を適用できる。

ピン１２とブッシング部１３との相対位置を変えることにより、図１〜図３に示すとおり、成形用通路１５の入口（ダイ出口１６の反対側開口）部分における成形用通路内壁面１５ａとピン１２の外表面との間に形成される基準環状間隙の幅（図１〜図４に示すｗ_１、ｗ_２又はｗ_３）を変更することができ、ｗ_１、ｗ_２及びｗ_３に対応するピン１２の直径（基準直径）Ｄ_１、Ｄ_２及びＤ_３を変更することができる。

基準環状間隙の幅は、図４に示すとおり、ピン１２をブッシング部端面１３ａと同一平面で切断したと考えた場合における、ピン１２の外表面と成形用通路内壁面１５ａとの間隔である。図１〜図３における基準環状間隙の幅の大小関係は、ｗ_３＞ｗ_１＞ｗ_２となっており、それらに対応する基準環状間隙におけるピン１２の基準直径（図４参照）の大小関係は、Ｄ_２＞Ｄ_１＞Ｄ_３となっている。

＜成形用ダイ−２＞
図７により、成形用ダイの他の実施形態について説明する。図７は、成形用ダイ１００の縦断面図である。図７の成形用ダイ１００は、中空糸の成形に適している。

成形用ダイ１００の基本構造及び機能は、一部を除いて成形用ダイ１０と同一であり、ピンプレート１１１、円錐状のピン１１２、肉厚筒状のブッシング部１１３、流入孔１１４、成形通路１１５、ダイ出口１１６を有している。

ピン１１２の先端部１１２ａは、図１〜図３のピン１２のように尖った状態ではなく、平面が形成されている。ピン１１２の内部には、軸方向に貫通して、液体乃至は気体通路１１７が形成されている。液体乃至は気体通路１１７の先端部１１２ａ側の端部は開口しており、反対側の端部はピンプレート１１１の中央部に形成された厚さ方向への貫通孔１１１ａに接続されている。

図７に示す成形用ダイ１００を用いて中空糸を成形するときは、流入孔１１４が紡糸溶液の流入孔となり、液体乃至は気体通路１１７が、凝固液（例えば、水）又は凝固気体（例えば、空気）の通路となる。

＜中空成形体の成形方法＞
次に、図１〜図４に示す成形用ダイ１０を周知の２軸混練押出機の出口に取り付け、長さ方向に貫通孔を有するガス発生剤成形体を成形する方法について説明する。なお、前記ガス発生剤成形体の製造において、本発明の成形用ダイ１０以外の様々な製造条件については、公知のガス発生剤の製造方法（例えば、特開２００１−３４２０９１号公報）の製造条件を適用できる。

２軸混練押出機の原料投入口に、それぞれ所要量の燃料、酸化剤、バインダ、必要な添加剤からなるガス発生剤の成形材料及びイオン交換水を投入し、混練する。

次に、２軸混練押出機中の混練物を、押出機出口を経て、成形用ダイ１０から押し出す。このとき、中空成形体の貫通孔が所望の径になるように（例えば、図１〜図３のいずれか）、予め、成形用ダイ１０のピン１２とブッシング部１３の軸方向位置を調節しておく。

押出機出口から押し出された成形用材料は、流入孔１４から流入した後、成形通路１５を通って、ダイ出口１６からストランド状に押し出される。この過程にて、例えば、ピン１２とブッシング部１３が図１に示す状態のときには、Ｄ_１に相当する貫通孔（例えば、１〜１０ｍｍ程度）を有するストランドが押し出されることになる。

次に、押し出されたストランドを所望長さに裁断して、単孔円柱状のガス発生剤を得る。その後、乾燥し、篩い分して最終製品としてのガス発生剤成形体を得ることができる。

本発明の成形方法では、成形用ダイ１０におけるピン１２とブッシング部１３の軸方向の相対位置を調整することにより、得られるガス発生剤の貫通孔の大きさを調整することができるため、１つの成形用ダイ１０のみで、貫通孔径の異なるガス発生剤を製造することができる。

本発明の成形方法では、成形用ダイ１０のピン１２が円錐状であるため、図８で示すような従来の成形用ダイ５０のピン５２と比べると耐久性が高く、成形時の圧力を受けた場合でも、ピンが折れたりし難い。ピンが折れた場合には、そのときの衝撃により、ガス発生剤が着火する危険性が考えられるが、成形用ダイ１０を用いた場合には、そのような危険性が無くなる。

本発明の成形方法では、成形用ダイ１０のピン１２が円錐状であるため、図８で示すような従来の成形用ダイ５０のピン５２と比べると、成形材料がピン１２と接触する場合に発生する摩擦力と、成形材料がブッシング部１３と接触する場合に発生する摩擦力との差が小さくなるため、得られたガス発生剤成形体の表面が滑らかになる。

２軸混練押出機の押出出口（外径１４．０ｍｍ）に、図１に示す状態になるように成形用ダイ１０を取り付けた。

２軸混練押出機の原料投入口から、ニトログアニジン３６．８重量％、塩基性硝酸銅４４．０重量％、グアガム２．５重量％及びイオン交換水（電気伝導度１μＳ／ｃｍ）１６．７重量％を投入し、混練した。混練は、温度８０℃で、混練時間（滞留時間）２分間行った。

その後、成形用ダイ１０のダイ出口１６から、ストランド状に押し出し、裁断して、単孔円柱状のガス発生剤（外径２．４ｍｍ、内径０．７ｍｍ、長さ４．０ｍｍ）を得た。

次に、このガス発生剤を乾燥機内に入れ、３０℃で保持して予備乾燥し、更に８０℃で乾燥して、加熱減量を０．３重量％以下にした後、篩い分して最終製品を得た。

成形用ダイの縦断面図。図１の成形用ダイにおいて、ピンの位置を変更したものの縦断面図。図１の成形用ダイにおいて、更にピンの位置を変更したものの縦断面図。図１〜図３のいずれかの横断面図。図１〜図３の成形用ダイの使用方法の説明図。図１〜図３の成形用ダイの別形態の使用方法の説明図。図１〜図３とは別形態の成形用ダイの縦断面図。従来技術の成形用ダイの縦断面図。

符号の説明

１０成形用ダイ
１１ピンプレート
１２ピン
１３ブッシング部
１４流入孔
１５成形通路
１６ダイ出口

Claims

中空成形体を成形するための成形用ダイであって、
前記成形用ダイが、成形用材料の流入孔を有するピンプレートと、前記流入孔と連続した成形通路を形成する筒状のブッシング部と、前記成形通路の延長方向に位置するダイ出口と、前記ピンプレートに垂設され、前記成形通路内に配置された円錐状のピンを有するものであり、
前記成形通路の内壁面と前記円錐状のピンの外表面との間には、長さ方向に連続した間隙が形成されており、
前記間隙の内、前記成形通路の長さ方向の特定位置部分と、それに正対する前記円錐状のピンの外表面との間に形成される間隙を基準環状間隙とするとき、前記基準環状間隙の幅を調整する手段を有している、成形用ダイ。
前記基準環状間隙の幅を調整する手段が、前記円錐状のピンを軸方向に可動自在にする手段及び前記筒状のブッシング部を軸方向に可動自在にする手段の少なくとも一方である、請求項１記載の成形用ダイ。
前記ピンの最大外径（Ｄmax）と半分の長さ位置の外径（Ｄmed）との比率（Ｄmed／Ｄmax）が、０．０１〜１．００である請求項１又は２記載の成形用ダイ。
請求項１〜３のいずれかに記載の成形用ダイを用いた中空成形体の成形方法であって、前記基準環状間隙の幅を調整することで、所望径の貫通孔を有する中空成形体を得る、中空成形体の成形方法。
前記中空成形体が、貫通孔を有する棒状、紐状又は糸状の成形体である、請求項４記載の中空成形体の成形方法。
前記中空成形体が、貫通孔を有する円柱状のガス発生剤成形体である、請求項４記載の中空成形体の成形方法。