JP2010149473A - 水中カット造粒装置用ダイス - Google Patents

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Abstract

【課題】内部に形成された多数の加熱ジャケット５にて多数のダイス孔列の近傍に加熱流体を流通させるダイス孔部３と、該ダイス孔部３の外側に配置された外周側固定部９と、ダイス孔部３の内側に配置された内周側固定部１１とを備えて全体として円盤状をなす水中カット造粒装置用ダイスにおいて、ダイス孔部３と内周側固定部１１との温度差を小さくすることで熱応力の発生を抑制することができるようにした、水中カット造粒装置用ダイスを提供すること。
【解決手段】前記水中カット造粒装置用ダイスにおいて、前記内周側固定部１１の内部に、加熱流体を流す通路を形成する内周側用加熱ジャケット１３を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱可塑性樹脂のペレットを製造するための水中カット造粒装置に備えられる水中カット造粒装置用ダイスに関するものである。
水中カット造粒装置は、混練押出機のシリンダヘッド先端部にダイスホルダーを介して取り付けられ、多数のダイス孔を有するダイス（水中カット造粒装置用ダイス）と、ダイス下流側に冷却水（約６０℃の温水）が充満し流入及び流出する水冷室を形成するウォータチャンバと、前記ウォータチャンバ内に突出させたカッタ駆動軸を有して該カッタ駆動軸を回転させるためのカッタ駆動装置と、前記カッタ駆動軸の先端部に固着されたカッタホルダーに保持され、前記ダイスのダイス表面に対向して位置される複数個のカッターナイフとを備えている。
そして、このように構成される水中カット造粒装置において、前記混練押出機に供給された熱可塑性樹脂は、スクリュにより混練され、前記ダイスを介して前記ウォータチャンバ内にストランド状に押し出され、ダイス表面上を回転している前記カッターナイフによってペレット状に切断されることにより、熱可塑性樹脂の水中ペレット造粒がなされている。
従来、この種の水中カット造粒装置に用いられる水中カット造粒装置用ダイスとして、特開２００８−２０７４３６号公報に示されているようなものがある。この従来の水中カット造粒装置用ダイス（以下、単にダイス体ともいう）は、ダイス体の熱応力を緩和させることを目的としたものであり、これを図６を用いて説明する。図６は従来の水中カット造粒装置用ダイスの１／８分割構成を示す斜視図である。
ダイス体１００は、全体として厚肉の円盤状をなしており、その外周部から順次中心方向へ、それぞれリング状の外周固定部１１１、ダイス孔部１１２、内周固定部１１３及び円盤状の中心部１１５で形成されている。前記外周固定部１１１には、ダイスホルダーに固定するためのボルトを通す複数の外周ボルト穴が、周方向の等間隔の位置において、表面から裏面へ貫通して形成されている。
前記ダイス孔部１１２には、ストランドを押出すための図示しない多数のダイス孔が裏面から表面へ貫通して形成されている。さらに、このダイス孔部１１２の内部には、各ダイス孔の周辺に加熱流体（例えば加熱油、蒸気）を流通させるための図示しない加熱ジャケット（加熱流体を流す通路）が形成されている。前記加熱流体は、混練押出機からの熱可塑性樹脂がダイス孔内で固まることを防止するために流されるものである。また、前記内周固定部１１３には、周方向に複数の内周ボルト穴が表面から裏面へ貫通して形成されている。
そして、このダイス体１００では、前記加熱ジャケットを流れる高温（約３００℃）の加熱流体によって加熱される高温のダイス孔部１１２と、前記ウォータチャンバの前記水冷室の約６０℃の冷却水により冷却される内周固定部１１３及び中心部１１５との温度差による熱応力の発生を緩和するため、図６に示すように、前記内周固定部１１３の表面側の内周に沿ってスリット１１４ｂからなる切欠き部１１４を形成している。
この切欠き部１１４により、ダイス孔部１１２と内周固定部１１３との境界部である内周固定部外周縁１１３ｂ上に発生する熱応力すなわち半径方向に発生する引張応力が遮断されるようにしており、これにより、ダイス体１００に亀裂などの損傷が発生することを防止してダイス体１００の寿命の延長を図るようにしている。
しかしながら、前記従来の水中カット造粒装置用ダイス（ダイス体１００）では、前記切欠き部１１４を設けたため、前記ウォータチャンバの水冷室を満たす冷却水と前記内周固定部１１３とが接触する表面積が増加することで、ダイス孔部１１２が冷されるため、ダイス孔部１１２のダイス孔内で熱可塑性樹脂が固化するという新たな問題が発生する。また、ダイス体１００全体の剛性が損なわれるため、ダイス体１００が変形する心配があった。
特開２００８−２０７４３６号公報（第３図〜第５図）
そこで、本発明の課題は、内部に形成された多数の加熱ジャケットにて多数のダイス孔列の近傍に加熱流体を流通させるダイス孔部と、該ダイス孔部の外側に配置された外周側固定部と、前記ダイス孔部の内側に配置された内周側固定部とを備えて全体として円盤状をなす水中カット造粒装置用ダイスにおいて、前記ダイス孔部におけるダイス孔内での熱可塑性樹脂の固化を引き起こすことなく、前記ダイス孔部と前記内周側固定部との温度差を小さくすることで熱応力の発生を抑制することができるようにした、水中カット造粒装置用ダイスを提供することにある。
前記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
請求項１の発明は、円環状をなすダイス孔部と、該ダイス孔部の外側に配置された外周側固定部と、前記ダイス孔部の内側に配置された内周側固定部とを備えて全体として円盤状をなしており、さらに、前記ダイス孔部と前記外周側固定部との円周状境界面に形成されたトンネル状の外側環状通路と、前記ダイス孔部と前記内周側固定部との円周状境界面に形成されたトンネル状の内側環状通路とを備え、前記ダイス孔部が、内外を貫通する多数のダイス孔列と、ダイス孔部内部に設けられ、前記ダイス孔列の近傍に位置し、前記外側環状通路と前記内側環状通路とを連通する通路を形成して加熱流体を流通させる多数の加熱ジャケットとを備え、さらに、前記内周側固定部の内部に、前記内側環状通路に沿うように、加熱流体を流す通路を形成する内周側用加熱ジャケットを備えていることを特徴とする水中カット造粒装置用ダイスである。
請求項２の発明は、円環状をなすダイス孔部と、該ダイス孔部の外側に配置された外周側固定部と、前記ダイス孔部の内側に配置された内周側固定部とを備えて全体として円盤状をなしており、さらに、前記ダイス孔部と前記外周側固定部との円周状境界面に形成されたトンネル状の外側環状通路と、前記ダイス孔部と前記内周側固定部との円周状境界面に形成されたトンネル状の内側環状通路とを備え、前記ダイス孔部が、内外を貫通する多数のダイス孔列と、ダイス孔部内部に設けられ、前記ダイス孔列の近傍に位置し、前記外側環状通路と前記内側環状通路とを連通する通路を形成して加熱流体を流通させる多数の加熱ジャケットとを備え、さらに、前記内周側固定部の内部に、前記内側環状通路に沿うように配設された電気ヒーターを備えていることを特徴とする水中カット造粒装置用ダイスである。
請求項１の水中カット造粒装置用ダイスは、内部に形成された多数の加熱ジャケットにて多数のダイス孔列の近傍に加熱流体を流通させるダイス孔部と、該ダイス孔部の外側に配置された外周側固定部と、前記ダイス孔部の内側に配置された内周側固定部とを備えて全体として円盤状をなす水中カット造粒装置用ダイスにおいて、前記内周側固定部の内部に加熱流体を流す通路を形成する内周側用加熱ジャケットを備えている。したがって、従来とは違って、ウォータチャンバの水冷室を満たす冷却水と接触する前記内周側固定部が加熱され昇温して前記ダイス孔部と前記内周側固定部との温度差を小さくすることができ、ダイス半径方向に発生する引張応力を生じさせる熱応力の発生を抑制することができ、損傷の発生を防止してその使用寿命の延長を図ることができる。
請求項２の水中カット造粒装置用ダイスは、内部に形成された多数の加熱ジャケットにて多数のダイス孔列の近傍に加熱流体を流通させるダイス孔部と、該ダイス孔部の外側に配置された外周側固定部と、前記ダイス孔部の内側に配置された内周側固定部とを備えて全体として円盤状をなす水中カット造粒装置用ダイスにおいて、前記内周側固定部の内部に配設された電気ヒーターを備えている。したがって、従来とは違って、ウォータチャンバの水冷室を満たす冷却水と接触する前記内周側固定部が加熱され昇温して前記ダイス孔部と前記内周側固定部との温度差を小さくすることができ、ダイス半径方向に発生する引張応力を生じさせる熱応力の発生を抑制することができ、損傷の発生を防止してその使用寿命の延長を図ることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の第１実施形態による水中カット造粒装置用ダイスの要部の構成を概略的に示す正面図、図２は図１のＢ−Ｂ線断面図、図３は図１のＡ−Ａ線断面図である。
図１〜図３において、この第１実施形態による水中カット造粒装置用ダイス１（以下、単にダイス１ともいう）は、全体として円盤状をなしており、円環状をなすダイス孔部３と、該ダイス孔部３の外側に配置された円環状の外周側固定部９と、ダイス孔部３の内側に配置された円盤状の内周側固定部１１とを備えている。なお、後述の内周側用加熱ジャケット１３を形成するため、内周側固定部１１は、この実施形態では、さらに、外側の円環状部とその内側の円盤状部とに分割されている。
また、前記ダイス孔部３と前記外周側固定部９との円周状境界面にトンネル状の外側環状通路７が形成されるとともに、ダイス孔部３と前記内周側固定部１１との円周状境界面にトンネル状の内側環状通路８が形成されている（図１，図２参照）。
そして、外側に位置する前記外周側固定部９は、ダイス１をダイスホルダーに固定するためのボルトを通す複数の取付け用ボルト孔１０を有している。これらの取付け用ボルト孔１０は、周方向の等間隔の位置において、表面から裏面へ貫通して形成されている。
次に、前記ダイス孔部３について説明する。ダイス孔部３は、図１の図例では一列が複数個（本実施形態では６個）のダイス孔４からなる多数のダイス孔列と、図１，図３に示すように、ダイス孔部内部に設けられ、各ダイス孔列の近傍に位置して該列に沿って延び、前記外側環状通路７と前記内側環状通路８とを連通する通路を形成して加熱流体（例えば加熱油、蒸気）を流通させる多数（多列）の加熱ジャケット４とを備えている。ダイス孔部３表面には、硬化層６（例えばＴｉＣ硬化層）が形成されている（図２，図３）。
ここで、前記ダイス孔列は、図１にはその一部分を図示してあり、図示省略しているが、円環状をなすダイス孔部３全体にわたって設けられている。この場合、ダイス孔部３を正面視で周方向に沿って複数等分領域（本実施形態では、上部側領域を３等分、下部側領域を３等分の計６等分領域）に分け、各領域に、それぞれ、列数が２０〜３５程度（本実施形態では２７）のダイス孔列が設けられている。さらに、各領域の中央に位置するダイス孔列の中心線（各ダイス孔の開口中心を結ぶ線）が内周側固定部１１の中心点（ダイス１の中心点）に向うようになされている。
また、前記外側環状通路７は、図示しない仕切りブロックにより、正面視で上側に凸の半円周形状をなす上部側外側環状通路と、正面視で下側に凸の半円周形状をなす下部側外側環状通路とに分割されている。そして、前記上部側外側環状通路に連通する図示しない加熱流体導入口と、前記下部側外側環状通路に連通する図示しない加熱流体排出口とが、外周側固定部９に設けられている。
このように、前記加熱流体導入口から導入された加熱流体が、外側環状通路７の前記上部側外側環状通路から各加熱ジャケット４を通して内側環状通路８に導かれ、次いで下部側の各加熱ジャケット４を通して前記下部側外側環状通路から前記加熱流体排出口を経てダイス外部へ排出されるようになっており、これにより、ダイス孔部３（各ダイス孔４部分）が加熱されるようになっている。
次に、前記内周側固定部１１について説明する。内周側固定部１１は、ダイス１をダイスホルダーに固定するためのボルトを通す複数の取付け用ボルト孔１２を有している。これらの取付け用ボルト孔１２は、周方向の等間隔の位置において、表面から裏面へ貫通して形成されている（図１，図２）。
さらに、内周側固定部１１は、図１，図２に示すように、その内部に、前記内側環状通路８に沿うように、加熱流体を流す通路を形成する円周状の内周側用加熱ジャケット１３を備えている。この内周側用加熱ジャケット１３では、加熱流体（例えば加熱油、蒸気）が正面視で上側頂点部位置から導入され、正面視で下側底部位置から排出されるようになっており、これにより、内周側固定部１１が加熱されて昇温するようになっている。なお、加熱油を用いる場合は、加熱油が下側底部位置から導入され、上側頂点部位置から排出されるようにしてもよい。
このように、本実施形態による水中カット造粒装置用ダイス１は、ウォータチャンバの水冷室を満たす冷却水と接触する内周側固定部１１の内部に加熱流体を流す通路を形成する内周側用加熱ジャケット１３を備えている。したがって、従来とは違って内周側固定部１１が加熱されてダイス孔部３と内周側固定部１１との温度差を小さくすることができ、ダイス半径方向に発生する引張応力を生じさせる熱応力の発生を抑制することができ、損傷の発生を防止してその使用寿命の延長を図ることができる。
図４は本発明の第２実施形態による水中カット造粒装置用ダイスの要部の構成を概略的に示す正面図、図５は図４のＢ−Ｂ線断面図である。ここで、前記第１実施形態による水中カット造粒装置用ダイス１と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる点について説明する。
この第２実施形態による水中カット造粒装置用ダイス２は、図４，図５に示すように、内周側固定部１１’の内部に、内側環状通路８に沿うように、周方向の等間隔の位置に、電気ヒーターとしてのカートリッジヒーター１４を備えている。これらのカートリッジヒーター１４は、例えば、プレス用電熱盤成形機金型に挿入されて使用されるものであり、棒状セラミックコアに発熱線を巻き付けたものを一端が閉じられたが小径円筒状シース内に内蔵したものであり、外観は小径円柱状をなしている。
このように、本実施形態による水中カット造粒装置用ダイス２は、ウォータチャンバの水冷室を満たす冷却水と接触する内周側固定部１１’の内部に配設されたカートリッジヒーター１４を備えている。したがって、従来とは違って内周側固定部１１’が加熱されてダイス孔部３と内周側固定部１１’との温度差を小さくすることができ、ダイス半径方向に発生する引張応力を生じさせる熱応力の発生を抑制することができ、損傷の発生を防止してその使用寿命の延長を図ることができる。
なお、請求項２の発明による水中カット造粒装置用ダイス２では、電気ヒーターとして前記カートリッジヒーター１４に代えてセラミックヒーター等を用い、例えば、前記図１に示す前記内周側用加熱ジャケット１３のような通路を設け、該通路内に円環形状に近いセラミックヒーター等を配置するようにしてもよい。
本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合せ等を適宜変更可能である。例えば、前記第１実施形態においては、内周側用加熱ジャケット１３を形成するために、内周側固定部１１を外側の円環状部とその内側の円盤状部とに分割しているが、分割せずに、内周側固定部に内周側用加熱ジャケットとなる溝及びそれを密閉する蓋を設けるようにしてもよい。また、ダイス孔部３の表面の硬化層６は、硬質材料の溶射、硬質部材の貼り付け等の適宜の方法で形成することができる。
本発明の第１実施形態による水中カット造粒装置用ダイスの要部の構成を概略的に示す正面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の第２実施形態による水中カット造粒装置用ダイスの要部の構成を概略的に示す正面図である。 図４のＢ−Ｂ線断面図である。 従来の水中カット造粒装置用ダイスの１／８分割構成を示す斜視図である。
符号の説明
１，２…水中カット造粒装置用ダイス
３…ダイス孔部
４…ダイス孔
５…加熱ジャケット
６…硬化層
７…外側環状通路
８…内側環状通路
９…外周側固定部
１０…取付け用ボルト孔
１１，１１’…内周側固定部
１２…取付け用ボルト孔
１３…内周側用加熱ジャケット
１４…カートリッジヒーター（電気ヒーター）

Claims (2)

  1. 円環状をなすダイス孔部と、該ダイス孔部の外側に配置された外周側固定部と、前記ダイス孔部の内側に配置された内周側固定部とを備えて全体として円盤状をなしており、さらに、前記ダイス孔部と前記外周側固定部との円周状境界面に形成されたトンネル状の外側環状通路と、前記ダイス孔部と前記内周側固定部との円周状境界面に形成されたトンネル状の内側環状通路とを備え、前記ダイス孔部が、内外を貫通する多数のダイス孔列と、ダイス孔部内部に設けられ、前記ダイス孔列の近傍に位置し、前記外側環状通路と前記内側環状通路とを連通する通路を形成して加熱流体を流通させる多数の加熱ジャケットとを備え、さらに、前記内周側固定部の内部に、前記内側環状通路に沿うように、加熱流体を流す通路を形成する内周側用加熱ジャケットを備えていることを特徴とする水中カット造粒装置用ダイス。
  2. 円環状をなすダイス孔部と、該ダイス孔部の外側に配置された外周側固定部と、前記ダイス孔部の内側に配置された内周側固定部とを備えて全体として円盤状をなしており、さらに、前記ダイス孔部と前記外周側固定部との円周状境界面に形成されたトンネル状の外側環状通路と、前記ダイス孔部と前記内周側固定部との円周状境界面に形成されたトンネル状の内側環状通路とを備え、前記ダイス孔部が、内外を貫通する多数のダイス孔列と、ダイス孔部内部に設けられ、前記ダイス孔列の近傍に位置し、前記外側環状通路と前記内側環状通路とを連通する通路を形成して加熱流体を流通させる多数の加熱ジャケットとを備え、さらに、前記内周側固定部の内部に、前記内側環状通路に沿うように配設された電気ヒーターを備えていることを特徴とする水中カット造粒装置用ダイス。
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