JP2022553196A - 溶融物をホットダイ表面で造粒するためのダイプレート及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、溶融タイプの材料のホットダイ表面造粒用ダイプレートであって、溶融物チャネルを有するダイプレート本体を備え、当該溶融物チャネルは、ダイプレート本体を通り、リング状の形態で分布する出口表面へ供給され、当該出口表面において、出て来る溶融物のストランドが、回転ブレードにより分割されるダイプレート、このタイプのダイプレートを備える造粒ヘッド、このタイプの造粒ヘッドを備える水中式又はウォーターリング式造粒機、およびこのタイプのダイプレートの製造方法に関する。本発明によれば、ダイプレートの温度を制御しかつ／又は溶融物チャネルを熱絶縁するために設けられた少なくとも１つの中空チャンバと、溶融物チャネルを取り囲む部分とを含むダイプレート本体が、付加的材料の適用によって一体の単一部品の層状体として形成され、中空チャンバ及び溶融物チャネル壁が有機的に丸められ、温度制御用媒質の流れに適切となり得る。【選択図】図１

Description

本発明は、概ね、ポリマー溶融物など溶融タイプの材料の造粒に関し、当該材料は、ダイプレートの溶融物チャネルを通り、出口表面に高温で排出されて粒状化される。一方で、本発明は、溶融物チャネルを備えるダイプレート本体を有するダイプレートであって、当該溶融物チャネルは、ダイプレート本体を通り、リング状の形態で分布する出口表面へ供給され、当該出口表面において、出て来る溶融物のストランドが、回転ブレードによりホットカットされるダイプレート、このタイプのダイプレートを有する造粒ヘッド、並びに造粒機、特に、このタイプのホットダイ表面造粒ヘッドを有する水中式、ウォーターリング式又は空気式の造粒機に関する。他方で、本発明は、このタイプのダイプレートの製造方法に関する。

このタイプのダイプレートは、造粒機のカッターヘッドと協働することができ、その回転ブレードが、溶融物チャネルから出て来る溶融物のストランドをホットカットするためにダイプレートの出口表面に沿ってすれすれを通り、溶融物チャネルの口の周りの出口表面は、回転ブレードに対して係合又は対向する面を形成し、ブレードの外形加工に依存して、ブレードの縁が平坦又は直線状に動くのを支持するために平坦であることが多いが、球状にする、もしくは凹状にする、もしくは湾曲させることもできる。

水中式造粒機の場合、前記ブレードは、水槽中で回転して、切断されたペレットが、相互に付着せず、固化する、すなわち、扱いやすい温度に冷却される。

ウォーターリング式造粒機の場合、ブレード及びダイプレート表面は、水槽中には位置しないが、流れて行く環状の水流により円周方向に囲まれ、当該水流が、切断されたペレットを取り込み運び去り、冷却して固化が開始される。回転ブレードは、ダイプレートの表面から本質的に乾燥状態で出て来る溶融物のストランドを切断し、高温のままの溶融タイプの造粒を回転するウォーターリング内へ排出する。「ウォーターリング」とは、必ずしも、水からなるものでなければならない訳ではなく、そうでなくてもよい場合があるが、別の輸送及び／又は冷却媒質、例えば、物質の液体状混合物の形態、又は少なくとも部分的に液滴及び／もしくはスプレーミスト流もしくはその混合物の形態の輸送及び／又は冷却媒質も含み得る。前記水中式造粒機の場合も、水槽又はブレードとダイプレートとを流れ去る水流は、必ずしも水からなるものでなければならない訳ではなく、そうでなくてよい場合もあるが、別の輸送及び／又は冷却媒質も類似の方法で使用可能である。

空気式又は冷却空気式造粒機の場合、ホットダイ表面は、乾燥しており、回転ブレードはまた、チャネル口から出てくる溶融物のストランドを切断するためにダイプレートに沿って動き得る。高温で切断された造粒は、さらに運ばれ空気流により冷却されるが、これには、水と比較して空気の熱伝導率が低いのでさらに長い時間がかかる。

前記の場合、特に水中式造粒及びウォーターリング式造粒において、ただし、前記空気式造粒でもある程度まで、ダイプレートは、通過するブレードにより生じた機械的応力を受けるだけでなく高温のダイ表面に起因する複雑な熱的要件も受ける。一方で、溶融物又は溶融物のストランドは、溶融物チャネルの凍結を防止し、同時に造粒対象の材料の温度限界を維持するために、特定の温度範囲内でダイプレートの内外を流れるようにすべきである。結果として、ダイプレートは、所定の温度にすべきであり、当該温度は、比較的高温であることが多い。他方で、水槽又はウォーターリングの形態のダイプレートの環境は、かなり低温であって、その結果、非常に急な温度勾配がダイプレートに生じる。

ダイプレートが出口表面から過剰に冷却されることを防止するために、特に、ダイプレートが、水中式造粒機において使用され水槽により取り囲まれて冷却用処理水と接触する場合、このようなダイプレートには、熱絶縁させるか又は絶縁を提供する場合がある。このような絶縁は、例えば、ダイプレート本体内の中空チャンバを含む場合があり、当該中空チャンバは、ダイプレート本体の熱伝導性が高く、通常金属の材料を介したダイプレートの高温の入口側から低温の出口側への直接的な熱伝導を回避するために、できる限り広い面積に形成可能である。

空気もしくはガスを充填した又は真空にしたこのような中空チャンバの代わりに又はそれに加えて、加熱流体が前記中空チャンバの中を循環するか又は別個の加熱チャネルの中を循環する、内側からダイプレートを加熱することも知られている。

通過するウォーターリングによる冷却及び溶融物チャネル又はチャネル口の凍結はウォーターリング式造粒機では比較的小さい問題であっても、造粒対象の材料の正確な温度制御も、ウォーターリング式造粒機において維持する必要がある。原則として、これもまた、空気式造粒機に同様に当てはまる。ウォーターリング式造粒機及び空気式造粒機は、熱可塑性プラスチックを造粒するために使用されるばかりでなく、薬剤又は食品材料を造粒するのにも多用され、当該薬剤又は食品材料は、造粒中の不正確な温度に通常過敏であり非常に狭い温度範囲を必要とし、その結果、ダイプレートは、きめ細かく、加熱及び／もしくは冷却をするか、又は絶縁をする必要がある。

水中式造粒用のダイプレートが、例えば、米国特許出願公開第２００６／０１６５８３４号明細書、米国特許出願公開第２００７／０２５４０５９号明細書、国際公開第２０１０／０１９６６７号又は独国特許出願公開第４０３６１９６号明細書から知られている。

これに関連して、後者の文書国際公開第２０１０／０１９６６７号は、溶融物チャネルと、溶融物チャネルが開口する摩耗リングとを、低導電性材料からなる不活性物によりダイプレート本体の残りの部分から絶縁することを提案している。独国特許出願公開第４０３６１９６号明細書は、ダイプレートの溶融物チャネル間に加熱媒質チャネルを設けること、及びこれらの加熱媒質チャネルと水槽により冷却されるプレート表面との間のダイプレート本体に追加の絶縁チャネルを形成することとを示唆しており、当該絶縁チャネルは、溶融物チャネルが外へ開口するダイプレート出口表面を形成し、その中を不活性ガスが絶縁媒質として流れる。

ウォーターリング式造粒用のダイプレートが、例えば、オーストリア国特許発明第５０８１９９号明細書又は独国特許出願公開第１０２０１２０１２０７０号明細書から知られている。

空気式又は冷却空気式造粒用のダイプレートが、例えば、欧州特許第２６９９２３５号明細書から知られている。

種々の絶縁及び温度制御方法によって、このようなダイプレートは、益々複雑な外形を有し、当該外形には、相応の製造努力を必然的に伴う。特に、ダイプレートの中空チャンバは、製造が困難である。

その上、このようなダイプレートには、外力及び熱応力に耐えるのに十分な安定性が必要である。回転ブレードにより生じる応力に加えて、ダイプレートは、水中ボックス中の処理水により外側表面にかかる水圧に耐える必要もある。その上、熱応力が、ダイプレートにおける急な温度勾配により生じる。この点において、絶縁目的又は温度制御のため、ダイプレートは広い面積にわたって中空にされており、ダイプレートの入口表面及び出口表面の温度制御用キャビティを限る壁は、非常に薄いことが多く、その結果、限られた水圧でさえ、変形することにつながりかねない。同時に、ダイプレートは、処理水の侵入を防止するように、永久に密で亀裂のない状態を維持する必要がある。

米国特許出願公開第２００６／０１６５８３４号明細書 米国特許出願公開第２００７／０２５４０５９号明細書 国際公開第２０１０／０１９６６７号 独国特許出願公開第４０３６１９６号明細書 オーストリア国特許第５０８１９９号明細書 独国特許出願公開第１０２０１２０１２０７０号明細書 欧州特許出願公開第２６９９２３５号明細書

本発明の基本的な目的は、先行技術の欠点を回避し先行技術をさらに有利に発展させる改良されたダイプレート、このタイプのダイプレートを有する改良された造粒ヘッド、改良された造粒機、並びにこのタイプのダイプレートの改良された製造方法を提供することである。特に、目的は、機械的安定性を損なうことなく、ダイプレート構造体を熱的要件及び作動条件にさらによく適合させることである。

本発明によれば、前記課題は、請求項１に記載のダイプレート、請求項１８に記載のダイプレートを有する造粒ヘッド、請求項２０に記載の造粒機及び請求項２３に記載のダイプレート製造方法により解決される。本発明の好ましい実施形態は、従属項の主題である。

したがって、種々の挿入物及びカバー部品からダイプレート本体を組み立てるのではなく、少なくとも１つの中空チャンバを含めて、所望の外形加工において付加的材料を適用することにより一層ずつ構築することを提案し、それにより、プレート部品を機械加工しはんだ付けすることにより生じる従来のダイプレートの幾何学的制限が取り除かれる。本発明によれば、ダイプレート本体は、少なくとも１つの温度制御及び／又は絶縁用の中空チャンバと、溶融物チャネルを取り囲む本体部分とを含めて、付加的材料を適用することにより、その材料層が個別に一層ずつ統合された一体化した単一部品の積層体として形成される。付加的材料を適用し、その結果一層ずつの外形を得ることによって、複雑で調和的な有機的に成長した壁の外形を、温度制御又は熱絶縁用に形成された中空チャンバの領域において得ることができ、これによって、安定性のあるダイプレートが提供され、ひび割れが防止されるとともに、温度制御又は絶縁用媒質の中空チャンバを通る流れのための好ましい条件が提供される。同時に、一体的な単一部品の積層構造体によって、中空チャンバ及び溶融物チャネルがあっても、高密度に設計することができる。

特に、積層型ダイプレート本体は、金属の材料から形成可能である。それにも拘わらず、積層型ダイプレート本体は、３Ｄ印刷ヘッドを用いた３Ｄ印刷プロセス、ステレオリソグラフィープロセス又は別の付加的構築プロセスで層から構築することができる。

特に、材料層は、エネルギービームにより一層ずつ連続的に液化及び／又は固化させることができる。例えば、１つ以上の材料を、微粉及び／又はペースト状及び／又は液状の層に適用し、硬化層を形成するようにレーザビーム又は電子ビーム又はプラズマビームにより溶融又は固化及び／もしくは硬化及び／又は化学的反応をさせることができる。積層させて形成するので、ダイプレート本体は、また、温度制御及び／もしくは絶縁用の中空空間、又は溶融物チャネルの壁もしくは加熱流体用連結部もしくは種々の外形部分間の変化する湾曲及び／もしくは角度をなすもしくは丸められた移行部を有するチャネルなどの形成が困難な他の部分の領域に、外形が小粒子の表面を有していても、精確に形状を適合させることが可能である。

溶融物チャネルは、少なくとも部分的にダイプレート本体の中空チャンバ内において自立するとともに、前記中空チャンバを対向する側において限るダイプレート本体の壁と材料を均質にして、単一の部品に一体的に形成されるチャネルカラムに形成することができる。前記チャネルカラムは、その中を溶融物チャネルが延びるものであって、それにより、中空の空間をその間に限る入口表面の本体壁及び出口表面の本体壁から有機的に成長することができるので、安定した構造体になるばかりでなく、溶融物チャネルの出口地点における漏出の問題も回避されることになる。

前記チャネルカラムは、ダイプレート本体の他の外形の部分とともに、前記方法、特に、３Ｄ印刷プロセスを用いて印刷されて、平行して又は連続した作業工程で積層させて構築することができる。前記チャネルカラムを、まず固体材料の本体として形成し、そこに、それぞれの溶融物チャネルを、次の機械加工工程において機械加工する。あるいは、チャネルカラムを、積層構造体に止まり穴又は貫通孔を予め設けておいて、当該止まり穴又は貫通孔を、次の加工ステップ、例えば、ドリル加工及び／又は研磨加工及び／又は接地加工ステップで機械加工してもよい。有利には、溶融物チャネルの壁表面は、溶融物の流れの低下をできる限り少なくするために、できる限り滑らかで粗さ深度が低いものとする。前記チャネルカラムの外壁を機械加工せずにおくか又は積層体表面を有するようにできるが、溶融物チャネルの壁には、有利には、機械加工、特に、ドリル加工及び／又はフライス加工及び／又は研磨加工及び／又は接地加工及び／又はホーニング加工をする。

チャネルカラムの根元の領域における応力のピークを低下させるために、又は入口側の本体壁及び出口側の本体壁への移行領域におけるひび割れを防止するためにも、前記チャネルカラムは、好ましくは、調和的に幅が広くなる端部分を有し、かつ／又は断面視で、隣接するダイプレート壁への移行領域の外周の外形を丸めることができる。特に、チャネルカラムは、外壁が溶融物の流れに平行な両方の軸方向に切り取られたものとすることができる。しかしながら、構造体が積層されていることによって、脱型の通常の課題は、このように切り取られた外形では発生しない。

本発明をさらに発展させて、中空チャンバの面積を広くした場合でも中空チャンバを限るダイプレートの端壁を十分に安定させるために、支持壁又は柱を中空チャンバ内に設けることができ、当該支持壁又は柱が、入口側の本体壁を出口側の本体壁に連結して、それらの壁を相互に支持する。

本発明のさらなる実施形態において、前記支持壁及び／又は柱はまた、積層構造物からなるか又は積層体として形成され、かつ／又は前記中空チャンバを両側、特にダイプレートの入口側及び出口側で限る本体壁に対して一体的に成形される。支持壁及び／又は柱をダイプレートの端壁に一体成形することによって、安定性を一層高くすることができる。同時に、積層式の一層ずつの設計にすることによって、支持壁又は柱を非常に薄く外形加工することができるので、不必要な熱伝達が回避される。

有利には、中空の空間に分布されて均一な支持を提供しかつ／又は温度制御用流体が中空チャンバを流れているときに温度制御用流体を分配するように、複数の支持壁及び／又は柱を設けることができる。有利には、例えば、１０を超える又は２０を超える又は３０を超える支持壁及び／又は柱を、前記中空チャンバ内に設けることができる。

前記支持壁及び／又は柱の厚さ又は直径を、それぞれの支持壁又は柱の高さの４０％未満又は３０％未満又は２０％未満とすることができる。

本発明のさらなる実施形態において、支持壁及び／又は柱は、中空チャンバに概ね均等に分布されて形成されかつ／又は均等な支持パターンを形成する支持構造体を形成可能である。

本発明のさらなる実施形態において、支持壁及び／又は支持柱は、波打つパターンを形成可能であり、かつ／又は主要な溶融物の流れの方向に垂直な断面で見てかつ／又はダイプレートの端壁が切り取られて露出した中空チャンバを溶融物の流れの方向に概ね平行な視認方向に見て波打つ進路を有することが可能である。

支持壁及び／又は柱は、ダイプレートの一方の側からダイプレートの対向する側へ、特に、ダイプレートが温度制御センターの入口を有する側から温度制御センターの出口が設けられた対向するダイプレートの側へ、平行な波線に沿って延び得る。よって、中空チャンバ内に導入された温度制御用流体は、支持壁及び／又は柱の数が多くても、ダイプレートを均等に流れることができる。支持壁の波打つ進路で、中を流れる流体の温度制御効果が一層高くなる。

本発明のさらなる発展では、前記支持壁は、少なくとも断面において、縁の外形が丸められかつ／又はアーチ状とし得る開口を有するようにできる。特に、アーチ状の開口を、それぞれの支持壁が窓形又はアーチ状の開口の列を有するような列で支持壁に設けることができる。縁の外形を丸めることによって、応力のピークを回避することができ、力を均等に導入することができる。

本発明の有利なさらなる実施形態では、前記中空チャンバは、溶融物チャネルの環状パターンにより囲まれた少なくともダイプレートの内側の領域及び／又は溶融物チャネルの環状パターンを取り囲むダイプレートの少なくとも外側の領域を延び得る。有利には、中空チャンバは、前記溶融物チャネルの外側及び内側の両方を延びる、その一方で、環状の溶融物チャネルパターンの隣り合う隣接領域が、熱絶縁されかつ／又は温度制御され得る。特に、中空チャンバは、溶融物チャネル又は溶融物チャネルが形成されたチャネルカラムを越えて内側から外側へ延び、その結果、前記溶融物チャネルが中空チャンバ内において自立する。

中空チャンバは、ダイプレートの断面積の少なくとも３０％を超え又はさらに５０％より大きくもしくは６０％より大きくもしくは７０％より大きく延びて、最善の絶縁及び／又は温度制御を提供することができる。それにも拘わらず、中空チャンバの高さは、軸方向、すなわち、ブレードの回転体の方向又は溶融物の流れの方向の高さにすることができ、その高さは、ダイプレートの高さ又は厚さの少なくとも２５％であるか又はさらに３３％より大きいかもしくはさらに５０％より大きい。

繰り返し、形成中の中空チャンバからダイプレートの付加的製造中に固化しなかった原料粒子又は原料を得るために、ダイプレートは、少なくとも１つの排出孔、好ましくは分布させて配置されたいくつかの排出孔を備えることができ、これによって、前記中空チャンバを外と通じさせダイプレートの外側で、好ましくは、ダイプレートの対向する端面の一方において開口させる。有利には、前記排出孔は、ダイプレートが造粒ヘッドの連結体に配置されたダイプレートの入口側で開口可能であり、その結果、排出孔は、造粒ヘッドが組み立てられると、覆われるか又は閉鎖される。

ダイプレートの早すぎる摩耗を防止するために、耐摩耗性の硬質材料のリングを、ダイプレートの出口側に配置することができ、当該出口側に沿って、カッターヘッドのブレードが、既存の溶融物のストランドを切断するように動く。耐摩耗性の硬質材料のリングの前記外側表面は、ブレードと協働するブレード摺動面を形成し、当該ブレード摺動面の上を回転ブレードが摺動でき、当該ブレード摺動面に対してブレードを押さえつけることができる。

前記耐摩耗性の硬質材料のリングは、ダイプレートの積層体とは別に製造することができ、ダイプレート本体に取り付けることができ、それは、積層体として、種々の方法で、例えば、ろう付け又ははんだ付けで形成することができる。

しかしながら、本発明のさらなる別の発展では、積層型ダイプレート本体を、硬質材料のリングに材料結合しかつ／又は積層組立中に前記硬質材料のリングの上に構築することも可能である。硬質材料のリングは、ダイプレート本体が一層ずつ構築されるベース体として機能することができ、積層型本体のもっとも下の層又は硬質材料のリングのすぐ隣の積層型本体の層が、硬質材料のリングに材料結合及び／又はマイクロフォーム及び／又は化学結合により結合される。硬質材料のリングのすぐ上の粉末層又は原料層が溶融し固化すると、固化する層の材料は、硬質材料の微小孔で絡み合い、微小孔を堅固に覆ってしまう。これは、前記はんだ付けなど次の結合ステップを節減するばかりでなく、硬質材料のリングと隣接するダイプレート本体との間の連結を強固にする。

硬質材料のリングを、単一の層にすることはできるが、３Ｄ印刷で構築することはできない。

しかしながら、他方では、ダイプレート本体は、層状体として構成され、対向側、すなわち入口側から構築することもでき、本発明の有利なさらなる発展では、層状体を造粒ヘッドの隣接する連結部品の上に直接構築することができる。前記連結部品は、押出成形機などの溶融物源からくる溶融材料をダイプレートの溶融物チャネルに分配するように、分配チャンバ及び／又は分配チャネルを有することができる。

付加的プロセスにおいて一層ずつ構築されるダイプレート本体は、それにより、造粒ヘッドの前記連結体に、材料結合及び／又はマイクロフォーム結合、例えば、連結部品上に載っている粉末層を溶融させ固化させることにより、前記のように連結可能であり、その結果、材料結合及び／又はマイクロフォーム結合及び／又は化学結合によって、前記のような結果が得られる。

ダイプレート本体の付加的組立中にダイプレート本体をこのような形状にする代わりに、後者は、造粒ヘッドに別の方法、例えば、ねじ留め及び／又ははんだ付け及び／又は別の方法で締め付けて連結することもできる。

本発明をさらに詳細に好ましい例示的な実施形態及び対応する図面に基づいて以下に説明する。

図１は、ホットダイ表面造粒機、例えば水中式造粒機の造粒ヘッド及びブレードヘッドの一部を切り取った概略図であり、付加的に製造されて造粒ヘッドの連結体に配置されたダイプレートと、その上を動くブレードヘッドのブレードとを示している。 図２は、図１のホットダイ表面造粒ヘッドの斜視図であり、ダイプレートと、溶融物チャネルが開口するその硬質材料のリングとを示している。 図３は、先の図面からのダイプレートの断面図であり、ダイプレート内の中空チャンバと、溶融物チャネルが延びるチャネルカラムとを示している。 図４は、ダイプレートの断面を斜め上から見た斜視図であり、チャネルカラムの外形加工を図示している。 図５は、硬質材料のリングはなく溶融物チャネルがまだ穿孔されていないダイプレート本体を示すダイプレートの断面の斜視図であって、ダイプレートの中空チャンバ内に、本発明の有利な実施形態に係る支持壁及び／又は柱構造体が、示されている。 図６は、図５と同様のダイプレートを切り取り斜めから見た斜視図であり、その入口側を示し、支持壁にあけたアーチ状の開口部を図示している。 図７は、図５及び図６のダイプレートの断面図である。 図８は、ダイプレートの中空チャンバにおける支持壁構造体の破断上面図を示す、先行する図面からのダイプレートの上面図であり、支持壁の波打つ進路を示している。

図１に示すように、ホットダイ表面造粒機１は、定位置に配置することができる造粒ヘッド２と、カッターヘッド軸線４の周りを回転駆動可能であるカッターヘッド３であって、カッターヘッド軸線４の方向に造粒ヘッド２に対して押圧することができかつ／又は閉鎖することができかつ／又は予荷重をかけることができるカッターヘッド３とを備え、その結果、カッターヘッド３の端表面に設けられたブレード５が、造粒ヘッド２のブレード摺動表面６に沿って摺動することができる。

溶融物チャネル７が、環状パターンに分布されており、前記ブレード摺動表面６に開口している。これらのチャネルは、造粒ヘッド２を通り、溶融物が、造粒ヘッド２の入口側から、例えば、溶融物を混錬し圧力下で造粒ヘッド２へ運ぶ混練機により供給され得る。溶融物チャネル７は、環状パターンに分布されており、前記の方法で圧縮された溶融物が供給される分配チャンバと入口側において連通することができる。

溶融物チャネル７は、共通のピッチ円上に配置可能であるが、必要に応じて、このようなピッチ円に対して内側及び／又は外側にずらして配置することもでき、溶融物チャネルの２つ以上の列を環状パターンに分布させて設けることもできる。

図１に示すように、造粒ヘッド２は、ダイプレート８を備え、当該ダイプレート８は、入口側の端面を造粒ヘッド２の連結体９に接触させて設置されている。溶融物チャネル７の前記環状パターンは、ダイプレート８のダイプレート本体１０を通って延び、前記連結体９に対応して配置された溶融物チャネルと連通する。

ダイプレート本体１０の出口側には、耐摩耗性の硬質材料のリング１１があり、当該リングの中を前記溶融物チャネル７が進み、その出口側に前記溶融物チャネル７が開口する。硬質材料のリング１１の前記外側表面は、ブレードヘッド３のブレード５が既存の溶融物のストランドを切断するために摺動するブレード摺動面６を形成する。

図に示すように、前記ブレード摺動面６及び／又はダイプレート８の出口表面は、実質的に平坦にしてよく、かつ／又はブレードヘッド３が回転するブレードヘッド軸線４に実質的に垂直又は横向きに延びるようにしてよい。あるいは、溶融物チャネル７が開口するダイプレート８の出口側及び／又は少なくともブレード摺動面６もまた、湾曲させてもしくは円錐状にして又はブレードヘッド軸線４に角度をつけて、例えば、球状のキャップ帽又は円錐台もしくは別の環状トーラスの外形に加工することができ、このような場合、溶融物チャネル７を、有利にはブレードヘッド軸線４に角度をつけて設置しかつ／又は斜めに設置されたブレード摺動面６に垂直に開口させることができる。

それにも拘わらず、ダイプレート８の入口側の表面は、湾曲した又は円錐状の外形に加工することもでき、あるいは凹状もしくは凸状にすることもできる。図１に示した入口側を本質的に平坦な設計にする場合、後者は、平坦な連結体９の端面に配置することができる。

水中式造粒の場合、前記ブレード５は、ブレードヘッド３を取り囲む切断チャンバ内の水槽中で回転し、ダイプレートの出口面と当接して、既存の溶融物のストランドが水槽の中で切断される（国際公開第２０１０／０１９６６７号を参照）。ウォーターリング式造粒機の場合、ブレード及びダイプレート表面は、水槽の中には位置しないが、流れて行く環状の水流により円周方向に囲い込まれ、当該水流が、切断されたペレットを取り込み運び去り、冷却して固化が開始される。回転するブレードは、ダイプレートの表面から出て来る溶融物のストランドを本質的に乾燥した状態で切断し、まだ高温の溶融タイプの造粒を回転するウォーターリング内へ排出する（オーストリア国特許第５０８１９９号明細書を参照）。

図に示すように、ダイプレート８は、その内部に中空チャンバ１２を有し、当該中空チャンバは、ダイプレート８を、熱絶縁しかつ／又は温度制御する、例えば、加熱もしくは冷却するように構成されており、ダイプレート８の入口端面及び出口端面に向かって２つの本体壁１３及び１４により限られている。外周に向かって、前記中空チャンバ１２は、外周壁１５により閉じられ、当該外周壁１５は、２つの端部の本体壁１３及び１４に円周方向に連結され、特に、均質な材料で単一の部品に形成されている。特に、中空チャンバ１２は、溶融物チャネル７の温度を制御するために、例えば、中空チャンバ１２の中を流れる加熱媒質によりそれらを加熱するために、かつ／又はダイプレート８の出口端面からそれらを熱絶縁するために設けることができる。

図に示すように、前記調整用及び／又は絶縁用の中空チャンバ１２は、実質的にダイプレート８の断面積全体におよぶようにしてよく、特に、環状の溶融物チャネルパターンの内側の領域を占めかつ／又は溶融物チャネルの前記環状パターンを取り囲む外側の領域を占めるようにしてよい。特に、中空チャンバ１２は、溶融物チャネル７又は溶融物チャネル７がその中を延びるチャネルカラム１６が中空チャンバ１２内において自立し中空チャンバ１２を貫通するように、内側から外側へ溶融物チャネル７を横切って延びるようにしてよい。

中空チャンバ１２をともに画定する端部の本体壁１３及び１４と外周壁１５と、前記チャネルカラム１６とを含む前記ダイプレート本体１０は、層を積み重ねて統合した積層構造体として形成される。特に、前記積層体は、３Ｄ印刷プロセスにより製作することができるものであって、前記積層体と、本体壁１３、本体壁１４及び外周壁１５と、チャネルカラム１６とが、材料の点で均質に、相互に一体的に連結され、それぞれを積層させて構築することができる。

図３～図６に示すように、チャネルカラム１６は、最初は、中実のカラムとして一層ずつ構築することができる。溶融物チャネル７は、その後、溶融物チャネル７がダイプレート８の入口側からダイプレート８を通って出口側へ、望ましい場合断面を変化させた貫通孔のように延び得るように、前記チャネルカラム１６に機械加工することができる。

図に示すように、前記チャネルカラム１６は、有利には、全体を円錐状に外形加工してもよいし、又は例えば、外側表面を、入口側から出口側へテーパーがつけられる場合もある円錐状に外形加工してよい。

このように円錐状に外形加工されるにも拘わらず、チャネルカラム１６の端部は、隣接する本体壁１３及び１４に向かって広がるようにしてもよく、かつ／又は外形を丸めてもよく、その結果、チャネルカラム１６は、端部において調和的な厚さとなるか又は幅が広がり、本体壁１４及び１５に向かって滑らかで丸められた移行部を備えるようにしてよい。

比較的薄い前方の本体壁１３及び１４を支持するために、支持壁１７及び／又は柱を前記中空チャンバ１２に設けてもよく、当該支持壁１７及び／又は柱は、対向する本体壁１３と１４とを相互に連結又は支持する、全体がはちの巣状の支持構造体１８を形成可能である。

前記支持構造体１８は、対向する本体壁１３及び１４の一方又は両方に一体的に連結させてよく、また、特に、積層構造化によりその上に一体的に形成してよい。それにも拘わらず、前記支持構造体１８は、積層体として積み重ねて形成することができ、特に、３Ｄ印刷プロセスにより作り出すことができる。有利には、前記支持構造体１８は、本体及び／もしくは外周壁１３、１４、１５又はチャネルカラム１６の層ごとの構成と平行して３Ｄ印刷プロセスで作り出すことができる。

前記支持壁１７は、壁の厚さが薄い、例えば、壁の厚さ対壁の高さの比が、１：５又は１：７又はそれ未満であることを特徴とすることができる。

図８に示すように、支持壁１７は、当該壁をブレードヘッドの軸線に平行な方向に見て波打つ外形を備え得る。波形は、波の方向を本質的にまっすぐにすることができるが、必要な場合は、波の方向をアーチ状にしてもよい。特に、波形の支持壁１７は、一方のダイプレート側から対向するダイプレート側に延ばし得る。

それにも拘わらず、支持壁１７は、実質的に相互に平行な進路を有するようにしかつ／又はそれらの間の間隙を実質的に一定の寸法にして形成してよい。

有利には、１０より多い又は２０より多い支持壁１７を設けることができ、特に、相互に平行な進路にして配置することができる。

図に示すように、前記支持壁１７には、それぞれ、好ましくは窓又はドアがアーチ状の開口部１９を設けてよく、当該開口部を通って、隣接する支持壁の間の隣接チャネルが相互連結されている。温度制御用流体が支持構造体１８の中を流れると、温度制御用流体は、開口部の中を支持壁の進路を横切るように流れて、それ自体均等に中空チャンバ上に行き渡ることができる。

支持壁１７に定められた開口部１９は、有利には、少なくとも断面においてアーチ状に丸めることができ、特に、少なくとも１つの本体壁１４に向かってアーチ状に丸めるか、又は丸め部２０を備えることができる。支持壁１７は、開口部１９を囲んでアーチ道を形成することができる。

図３に示すように、ダイプレート８は、入口ポート２１及び出口ポート２２を備えることができ、当該ポートを通して、温度制御用媒質、例えば、油もしくは水、又はダイプレートの温度制御用混合物を導入もしくは排出もしくは循環させることができる。特に、温度制御用媒質は、中空チャンバ１２の少なくとも一部を通して循環させることができ、支持壁１７が温度制御用媒質の分配に影響し得る。

図４及び図６に示すように、ダイプレート８に、さらに、中空チャンバ１２を外部に連結可能な排出孔２３を備えてよい。前記排出孔２２によって、３Ｄ印刷プロセスによる未固化の粒子を中空チャンバ１２から除去することができる。

有利には、排出孔２３は、造粒ヘッド２の連結体９に取り付けられると隠れるように、ダイプレート８の入口表面に開口するようにしてよい。

有利には、ダイプレート本体１０は、ダイプレート本体１０が材料結合及び／又はマイクロフォーム結合及び／又は化学結合により連結体９に取り付けられるように、造粒ヘッド２の連結体９上に構築することができる。特に、連結体９は、３Ｄ印刷プロセスにおいてベース体として機能するようにでき、その上に、材料粒子又は原料が注入又は塗布されて、一層ずつ液化され固化される。連結体９の上に直接位置する層は、それにより、連結体９に堅固に結合される。

しかしながら、逆に、ダイプレート本体１０はまた、耐摩耗性の硬質材料のリング１１に合う方法で取り付けることができ、この場合、前記硬質材料のリングは、３Ｄ印刷プロセスにおいてベース体として機能させ得る。

しかしながら、あるいは、ダイプレート本体１０はまた、連結体９及び／又は硬質材料のリング１１に、従来の方法、例えば、はんだ付け及び／又はねじ留め及び／又は圧着により連結することもできる。

硬質材料のリング１１は、単一の部品にすることができるが、各種のリングセグメントからなるものにしてよい。同じことが、連結体９に適用され、必要な場合、積層型ダイプレート本体１０にも適用され、当該本体は、例えば、２分割体もしくは４等分のケーキ体又は他の何分割かのセグメントから構成することができる。しかしながら、有利には、ダイプレート本体１０には、溶融物チャネルを通ることになる境界面又は分割線は存在しない。

Claims (24)

1. 溶融物をホットダイ造粒するためのダイプレートであって、溶融物チャネル（７）を有するダイプレート本体（１０）を備え、当該溶融物チャネルは、前記ダイプレート本体（１０）を通り、リング状の形態で分布する出口表面（６）へ供給され、当該出口表面において、出て来る前記溶融物のストランドが、回転ブレードによりホットカットされ、前記ダイプレート本体（１０）は、前記ダイプレートの温度を調節しかつ／又は前記溶融物チャネル（７）を前記環状の溶融物チャネルのパターン内において少なくとも部分的に熱絶縁するための少なくとも１つの中空チャンバ（１２）を有し、前記ダイプレート本体（１０）は、材料層が個別に一層ずつ統合された積層構造体として構成されることを特徴とするダイプレート。
2. 前記溶融物チャネル（７）は、チャネルカラム（１６）に形成され、当該チャネルカラム（１６）は、前記中空チャンバ（１２）内に少なくとも部分的に自立して配置され、前記中空チャンバ（１２）を対向する側に限る前記ダイプレート本体（１０）の本体壁（１３、１４）に対して、材料を均質にして、一体的に連結された請求項１に記載のダイプレート。
3. 前記チャネルカラム（１６）は、積層構造体として形成され、当該構造体の前記材料層が、個別に一層ずつ統合された請求項２に記載のダイプレート。
4. 前記チャネルカラム（１６）は、対向する端部分に向かって幅が広がりかつ／又は対向する端部分において隣接するそれぞれの本体壁（１３、１４）に対して調和的な移行部を形成する幅が広がり丸められた部分を有する、請求項２又は３に記載のダイプレート。
5. 前記チャネルカラム（１６）の外壁は、前記溶融物の流れの方向に平行な両方の軸方向において切り取られている請求項４に記載のダイプレート。
6. 支持構造体（１８）が、前記中空チャンバ（１２）を限る対向した本体壁（１３、１４）を相互に支持するように前記中空チャンバ（１２）に形成された請求項４又は５に記載のダイプレート。
7. 前記支持構造体（１８）は、ダイプレートの一方の周縁側からダイプレートの他方の周縁側へ波の進行方向に沿って進む波のパターンを形成する請求項６に記載のダイプレート。
8. 前記支持構造体（１８）は、前記対向する本体壁（１３、１４）と材料を均質にして一体的に連結されかつ／又は一体的に形成された支持壁（１７）及び／又は柱を備える請求項１～７のいずれか１項に記載のダイプレート。
9. 前記支持壁（１７）及び／又は柱は、積層構造体として構造化され一層ずつ統合された請求項８に記載のダイプレート。
10. １５又は２５よりも多い支持壁が、前記中空チャンバ（１２）に設けられた請求項９に記載のダイプレート。
11. 前記支持壁（１７）及び／又は柱は、相互に平行な線に沿って配置された請求項９又は１０に記載のダイプレート。
12. 前記支持壁（１７）及び／又は柱は、アーチ状又は窓状の開口部（１９）が設けられ、当該開口部（１９）は、少なくとも前記中空チャンバ（１２）を限る前記本体壁（１３、１４）に向かって丸められている請求項１０又は１１に記載のダイプレート。
13. 前記支持壁（１７）及び／又は柱は、厚さ／高さの比が１：５以下である請求項１～１２のいずれか１項に記載のダイプレート。
14. 前記ダイプレート本体（１０）が、前記中空チャンバ（１２）から未統合の原料を除去するための少なくとも１つの排出孔（２３）を有する請求項１～１３のいずれか１項に記載のダイプレート。
15. 前記少なくとも１つの排出孔（２３）は、前記ダイプレート（２）の前記入口側端面に開口している請求項１４に記載のダイプレート。
16. 耐摩耗性の硬質材料のリング（１１）が、前記回転ブレード用の対向面を形成するものであって、前記ダイプレート本体（１０）の出口側に設置され、前記溶融物チャネル（７）は、前記硬質材料のリング（１１）の外側に開口している請求項１～１５のいずれか１項に記載のダイプレート。
17. 前記ダイプレート本体（１０）は、前記硬質材料のリング（１１）に隣接した前記積層体の溶融した前記材料層が固化すると、材料結合及び／又はマイクロフォーム結合及び／又は化学結合により前記硬質材料のリング（１１）に結合される請求項１６に記載のダイプレート。
18. 請求項１～１７のいずれか１項の記載にしたがって形成されたダイプレート（８）が装着される連結体（９）を有するホットダイ表面造粒ヘッド（２）。
19. 前記ダイプレート（８）が、前記連結支持部（９）に隣接した前記積層構造体の溶融した前記材料層の固化中に、材料結合及び／又はマイクロフォーム結合及び／又は化学結合により連結される請求項１８に記載のホットダイ表面造粒ヘッド。
20. 請求項１８又は１９にしたがって構成された、造粒ヘッドを備えるホットダイ表面造粒機。
21. 水中式又はウォーターリング式造粒機として構成される請求項２０に記載のホットダイ表面造粒機。
22. 空気式造粒機である請求項２１に記載のホットダイ表面造粒機。
23. 前記ダイプレート本体（１０）を、付加的材料の適用により一層ずつ形成する請求項１～１７のいずれか１項にしたがって構成されるダイプレート（８）を製造する方法。
24. 前記ダイプレート本体（１０）を、３Ｄ印刷プロセスにおいて３Ｄ印刷ヘッドにより形成する請求項２３に記載の方法。

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