JP2024011564A - Die plate for extruder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は押出機用ダイプレートに係り、熱可塑性樹脂の押出成形に利用される押出機の先端部に設けられ、可塑化した樹脂の通過するオリフィスの耐久性を高めるとともに、目ヤニ等の発生を低減することができる押出機用ダイプレートに関する。 The present invention relates to a die plate for an extruder, which is provided at the tip of an extruder used for extrusion molding of thermoplastic resin, and improves the durability of the orifice through which plasticized resin passes, and also prevents eye stains etc. The present invention relates to a die plate for an extruder that can reduce the
従来、成形用の樹脂ペレットを製造する方法として、溶融した熱可塑性樹脂を押出成形して紐状のストランドを成形し、ストランドを短く切断してペレットとする製造方法が知られている。このとき所望の直径のストランドを成形するために、押出機の先端部分には、所定直径のオリフィス(ノズル)を有したダイプレートが装着されている。可塑化した溶融樹脂がオリフィスを連続して通過することで、紐状のストランドが押出成形される。 Conventionally, as a method for manufacturing resin pellets for molding, a manufacturing method is known in which a molten thermoplastic resin is extruded to form a cord-like strand, and the strand is cut into short lengths to form pellets. At this time, in order to form a strand with a desired diameter, a die plate having an orifice (nozzle) with a predetermined diameter is attached to the tip of the extruder. As the plasticized molten resin passes through the orifice continuously, a string-like strand is extruded.
ダイプレートは、製造すべきストランドの樹脂種類、組成の仕様に応じて異なった径、本数のオリフィスが形成された複数個数を保有する必要がある。また、ダイプレートのオリフィスに摩耗、汚損等が発生した場合にはダイプレート全体を交換しなければならなかった。 It is necessary to have a plurality of die plates each having orifices of different diameters and numbers depending on the resin type and composition specifications of the strand to be manufactured. Furthermore, if the orifice of the die plate becomes worn, contaminated, etc., the entire die plate must be replaced.
また、押出成形工程において、溶融した樹脂組成物をオリフィスから連続して押出していると、オリフィス内壁面の摩耗、汚損によってオリフィスの出口近傍に目ヤニと呼ばれる樹脂塊や炭化物が成長してストランドに付着したり、ストランドにスジや汚れの付着等が生じ、ストランドから製造するペレットの品質低下が生じると言う問題もあった。 In addition, during the extrusion molding process, when the molten resin composition is continuously extruded from the orifice, resin lumps and carbide called tar will grow near the exit of the orifice due to abrasion and staining of the inner wall surface of the orifice, forming strands. There was also the problem that the quality of the pellets produced from the strands deteriorated due to the adhesion of streaks and dirt to the strands.
これらの問題を解決するために、ノズル孔が形成されたノズルピースを有するダイプレートを用いることにより、ダイプレート全体を交換せずにメンテナンスを可能にでき、また目ヤニの発生を低減させることができる押出機用ストランドダイスが提案されている(特許文献1)。 To solve these problems, by using a die plate that has a nozzle piece with nozzle holes formed, maintenance can be performed without replacing the entire die plate, and the occurrence of eye stains can be reduced. A strand die for an extruder has been proposed (Patent Document 1).
特許文献1に開示された押出機用ストランドダイスでは、図2各図に示されたように、ダイプレート5(以下、特許文献1に記載の符号を引用。)内に形成された幅広の樹脂流路7の先端側に細径のネジ切りされたノズル穴が形成され、さらに発明の特徴であるノズルピース6がダイプレート5の下流側からネジ止めにより取り付けられている。このダイプレート5が取り付けられた押出機では、押出機内で可塑化された樹脂はダイプレート5内の幅広の樹脂流路7から細径のノズル穴、ノズルピース6のノズル穴9を通過し、ノズル穴9の先端から押出機外に吐出される。そして、ノズル穴の内面が損傷した場合、ダイプレート全体を交換せずにノズルピースの交換のみにより、低コストで復旧することができ、またノズル穴の出口部に発生する目ヤニも低減できるとされている。
In the strand die for an extruder disclosed in
ところが、特許文献1に開示されたストランドダイスのダイプレートでは、ダイプレート本体内に細径のノズル穴が形成され、このノズル穴にノズルピースのノズル穴が連通するように位置している。したがって、溶融樹脂が一旦溜められた幅広の樹脂流路7から絞られるようにして溶融樹脂が高圧流入するダイプレート本体に形成されているノズル穴側の内壁面がもっとも摩耗しやすい。この部分が摩耗、汚損した場合には、ノズルピースの交換では対応できないため、ダイプレート全体を交換しなければならないという問題がある。
However, in the die plate of the strand die disclosed in
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、オリフィスが劣化しにくく、長期間にわたり使用でき、また成形するストランド径の変更を行う場合に適合するサイズ(内径)のオリフィスピンに交換するだけで対応できるようにした押出機用ダイプレートを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional technology, have an orifice that does not easily deteriorate, can be used for a long period of time, and has a size (inner diameter) that is suitable for changing the diameter of the strand to be formed. To provide a die plate for an extruder which can be used simply by replacing an orifice pin.
本発明の押出機用ダイプレートは、押出機内の溶融樹脂の吐出側に取り付けられるダイプレート本体と、前記ダイプレート本体に設けられたオリフィスピン保持孔内に前記溶融樹脂の流入方向から嵌着され、前記溶融樹脂が通過し、吐出される所定内径のオリフィスが軸方向に形成されたオリフィスピンと、を備えたことを特徴とする。 The die plate for an extruder of the present invention includes a die plate main body that is attached to the discharge side of the molten resin in the extruder, and a die plate that is fitted into an orifice pin holding hole provided in the die plate main body from the inflow direction of the molten resin. and an orifice pin in which an orifice of a predetermined inner diameter through which the molten resin passes and is discharged is formed in the axial direction.
前記オリフィスピン保持孔は、前記ダイプレート本体の溶融樹脂が溜められる凹所内に設けられることが好ましい。 Preferably, the orifice pin holding hole is provided in a recess in the die plate main body in which molten resin is stored.
前記オリフィスピンは、本体部からハンチ部を介して拡径されたカラー部が前記溶融樹脂の入口側に形成され、前記ハンチ部で前記オリフィスピン保持孔内に位置保持されることが好ましい。 Preferably, the orifice pin has a collar portion whose diameter is enlarged from the main body via a haunch portion, and is formed on the inlet side of the molten resin, and is held in position within the orifice pin holding hole by the haunch portion.
前記オリフィスピンは、前記溶融樹脂を前記オリフィスに導くテーパ面が前記カラー部の溶融樹脂の入口側端面に形成されることが好ましい。 It is preferable that the orifice pin has a tapered surface that guides the molten resin to the orifice formed on an end surface of the collar portion on the molten resin inlet side.
前記オリフィスは、前記テーパ面に連続して所定長のランドを設けることが好ましい。 It is preferable that the orifice has a land of a predetermined length continuously provided on the tapered surface.
前記オリフィスピンの材料強度は、前記ダイプレート本体の材料強度より高強度であることが好ましい。 It is preferable that the material strength of the orifice pin is higher than the material strength of the die plate main body.
前記テーパ面は、テーパ角が約120°に設定されることが好ましい。 Preferably, the tapered surface has a taper angle of about 120°.
前記オリフィスは、前記ランドの長さが10~20mmに設定されることが好ましい。 It is preferable that the length of the land of the orifice is set to be 10 to 20 mm.
本発明によれば、成形時に可塑化した溶融樹脂が通過するオリフィスの耐久性を高めるとともに、部品交換作業の簡易化を図り、成形作業においては、成形伴う目ヤニ等の発生を低減することができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to increase the durability of the orifice through which plasticized molten resin passes during molding, simplify parts replacement work, and reduce the occurrence of eye stains etc. that occur during molding. It has the effect of being able to do it.
以下、本発明の押出機用ダイプレートの一実施形態として、その構成について添付図面を参照して説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, as one embodiment of the die plate for extruders of the present invention, its structure will be described with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の押出機用ダイプレートの一実施形態の構成について、添付図面を参照して説明する。図1(a)は、本発明の押出機用ダイプレート10(以下、単にダイプレート10と記す。)を押出機先端側から正面視した正面図である。このダイプレート10は、正面視して4カ所の取付ボルト孔11が形成されており、図示しない固定ボルトを用いて取付ボルト孔11を介して押出機本体の下流側端面に取り付けられ、成形された樹脂の出口となるダイ部が構成される。本実施形態のダイプレート10には高硬度のステンレス鋼(SUS440C)が用いられている。また他の材質としてクロムモリブデン鋼鋼材(SCM材)、アルミクロムモリブデン鋼鋼材(SACM材)、合金工具鋼鋼材(SKD材)等を適宜使用することもできる。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the structure of one embodiment of the die plate for extruders of this invention is demonstrated with reference to an accompanying drawing. FIG. 1(a) is a front view of a
押出機内で加熱され可塑化された溶融樹脂は、このダイ部のダイプレート10に形成された所定内径のオリフィス(後述する。)を連続して通過して押出機外に吐出され、所定直径からなる紐状のストランド(図4(b))が成形される。本実施形態では、このオリフィスとしては、ダイプレート10本体と別部材として組み込まれたオリフィスピン20(図2において後述する。)に形成された細径貫通孔がその役割を果たしている。また、本実施形態のダイプレート10では、図1(a)に示したように、一例として同時に4本のストランドが並列して成形可能なように、ダイプレート10に4個のオリフィスピン20が所定間隔をあけて横並びに取り付けられる(取付後:図4(a))。
The molten resin heated and plasticized in the extruder continuously passes through an orifice (described later) with a predetermined inner diameter formed in the
オリフィスピン20が取り付けられるダイプレート10の内面側(樹脂流れ方向上流側)には、図1(a)、(b)に示したように、奥部12aが半円凸状をなす扁平横長形状の凹所12が形成されている。この扁平横長形状の凹所12は、溶融樹脂を図示しないスクリュー等によって搬送されてきた溶融樹脂を一旦溜めて各オリフィスに溶融樹脂を均一に流入させるためのバッファ部として機能する。さらに半円凸状の奥部12aには、4カ所のオリフィスピン保持孔13が扁平横長形状の凹所12の長手方向に沿って横並びに所定間隔をあけて形成されている。オリフィスピン20(図2(a))は、図3(a)、(b)に示したように、各オリフィスピン保持孔13に密着して嵌め込まれるように装着される。したがって、オリフィスピン保持孔13の内壁面形状は、オリフィスピン20の全体外形形状に倣うように設定されている。なお、押出成形される各種の熱可塑性樹脂の特性に合わせ、可塑化した樹脂が通過するオリフィス径を任意で設定でき、また成形機の規模、仕様に応じてダイプレート10のサイズ、ダイプレート10に取り付けられるオリフィスピン20の設置数も適宜設定できることはいうまでもない。
As shown in FIGS. 1(a) and 1(b), the inner surface of the die plate 10 (upstream side in the resin flow direction) to which the
また本発明の押出機では、スーパーエンジニアリングプラスチック(PEEK樹脂等)の押出成形を予定しているため、ダイプレート10通過時の樹脂温度低下を防止するために、ダイプレート10内にヒータ(図示せず)が装備されている。ヒータは、ダイプレート10内を縦貫する円孔状のヒータ格納部14に格納され、外部電源からの通電によって加熱され、ダイプレート10を所定温度に上昇させることで、ダイプレート10内を通過する溶融樹脂の温度を所定温度に保温することができる。また、本発明は、上述したスーパーエンジニアリングプラスチックの成形以外に、各種のエンジニアリングプラスチックや、フィラー充填汎用プラスチックの効率的、高品質な成形品製造に適用できることは言うまでもない。
Furthermore, since the extruder of the present invention is intended to extrude super engineering plastics (such as PEEK resin), a heater (not shown in the figure) is installed in the
ここで、図1に示したダイプレート10に取り付けられるオリフィスピン20の構成について、図2各図を参照して説明する。本実施形態のオリフィスピン20は、全長15mmの本体部20a(長さ11mm、外径Φ7mm)と、本体部20aの外径を拡幅するハンチ部20b(長さ1mm、ハンチ角45°)と、本体部20aに対して外径が拡径されたカラー部20c(長さ3mm、外径Φ9mm)とが一体となった略円柱形状で、中心軸方向に沿って貫通孔21(内径Φ3mm)が形成されている。この貫通孔21は、溶融樹脂が通過するオリフィス(ノズル)として機能する。また、貫通孔21の溶融樹脂入口側の端面には緩いテーパ部が形成されている。以後、この貫通孔を機能的名称として「オリフィス21」と呼ぶ。均質なストランドの成形のために、オリフィス21の全長のうち、ストランドの直径を規定し、保形するため、ランドの長さは約13.6mmに設定されている。
Here, the configuration of the
オリフィスピン20の全体形状のうち、本体部20aとカラー部20cとをつなぐハンチ部20bは、そのテーパ角度が90°(ハンチ角度45°)となるように設定されている。このハンチ部20bと拡径されたカラー部20cとがダイプレート10に形成されたオリフィスピン保持孔13の内壁面に形成されたハンチ部13bと拡径部13cとに相対して密着する。これにより、樹脂成形中にダイプレート10に嵌め込まれたオリフィスピン20が回転、脱落するのを防止することができる。
Of the overall shape of the
また、オリフィスピン20のカラー部の長さ(厚み)を3mm程度に設定することで、樹脂成形時にオリフィスピン20に作用する溶融樹脂の内部圧力(樹脂圧力)に十分耐えることができる。
Further, by setting the length (thickness) of the collar portion of the
さらに、オリフィス21の溶融樹脂入口側には緩いテーパ面22が形成されている。本実施形態においてテーパ面22のなす角θはθ=120°に設定されている。この緩いテーパ面22を樹脂入口側端面に設けることにより、オリフィス21に到達した溶融樹脂の急激な圧力上昇、それに伴う樹脂の分解を防止することができる。これにより、オリフィス21の腐食の原因となる、樹脂分解に伴うガスの発生も抑制できる。この効果が得られるテーパ角θとしてθ=90°~150°程度とすることが好ましい。
Furthermore, a gently tapered
加えて、オリフィスピン20内のオリフィス21のランド長を10~20mmに設定することが好ましく、この範囲において、オリフィス21を通過する溶融樹脂が受けるせん断速度を緩和し、溶融樹脂の温度上昇を抑制することができる。なお、上述したオリフィスピン20の各部の寸法値(全長、カラー部厚さ、テーパ角、ランド長等)は、使用する熱可塑性樹脂の特性、成形するストランドの仕様(サイズ、材質)により適宜設定することが好ましい。
In addition, it is preferable to set the land length of the
本実施形態のオリフィスピン20の材質には超硬合金(VM10~50程度)が使用されている。また、WC-Co合金等の超硬合金に代えて同等強度を有する超硬鋼等を用いてもよい。たとえば超硬合金の強度はダイプレート10の強度より高強度であり、摩耗、腐食、汚損等に対する抵抗性が高く、ダイプレート10に比べて劣化しにくい。このため、発生する分解ガスやオリフィス21内を通過する溶融樹脂による摩耗に対して荒れが生じにくく、オリフィス21内壁面の平滑性を保持させることができる。これにより、オリフィス21内を通過する熱可塑性樹脂の均一な流れを図ることができ、製造の安定性、得られる製品の品質を損なうオリフィス21出口における目ヤニの発生を大幅に低減することができる。成形品の仕様として、熱可塑性樹脂に強化繊維、充填材、添加剤、難燃材などを含み、目ヤニが生じやすい場合にあっても有効に対応することができる。
The
このように、本実施形態におけるオリフィスピン20の材質は、ダイプレート10より十分な耐久性を有して劣化速度が遅いため、オリフィスピン20の寿命が長く、長期間の使用を図ることができ、オリフィスピン20の交換時期等を延ばすことができる。
As described above, the material of the
図3各図は、ダイプレート10の扁平横長形状の凹所12にオリフィスピン20を装着する状態を示した部分拡大図である。図3(a)に示したように、オリフィスピン20の全体外形形状は、ダイプレート10の扁平横長形状の凹所12内に形成されたオリフィスピン保持孔13の内壁面形状と略同一形状からなる。これにより、ダイプレート10側のオリフィスピン保持孔13内に装着されたオリフィスピン20は、オリフィスピン保持孔13の内壁面に密着するようにして保持される(図3(b))。
Each figure in FIG. 3 is a partially enlarged view showing a state in which the
図4は、ダイプレート10の扁平横長形状の凹所12内に装着されたオリフィスピン20の縦断方向断面を示している。同図中の矢印で示したように、溶融樹脂Rは、ダイプレート10内に形成された樹脂経路に沿って扁平横長形状の凹所12内から滑らかにオリフィスピン20のテーパ面22を介してオリフィス21内に流入し、吐出側から所定径のストランドSが吐出される。
FIG. 4 shows a longitudinal section of the
上述したように、本発明のオリフィスピン20を用いた押出成形作業では、長期間にわたる成形作業の結果、オリフィス21の内壁面の劣化が生じた場合や、成形するストランド径の変更が生じた場合においても、ダイプレート10はそのままで、新しいオリフィスピン20や、変更に対応したオリフィス21内径のオリフィスピン20に交換するだけで足り、メンテナンス作業の大幅な簡略化、合理化が図れる。
As described above, in the extrusion molding operation using the
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に示した範囲内での種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。 Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and various changes can be made within the scope of each claim. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included within the technical scope of the present invention.
10 ダイプレート
12 凹所
13 オリフィスピン保持孔
14 ヒータ格納孔
20 オリフィスピン
21 オリフィス
22 テーパ面
R 溶融樹脂
S ストランド
10
Claims (8)
前記ダイプレート本体に設けられたオリフィスピン保持孔内に前記溶融樹脂の流入方向から嵌着され、前記溶融樹脂が通過し、吐出される所定内径のオリフィスが軸方向に形成されたオリフィスピンと、
を備えたことを特徴とする押出機用ダイプレート。 A die plate body attached to the molten resin discharge side in the extruder;
an orifice pin that is fitted into an orifice pin holding hole provided in the die plate main body from the inflow direction of the molten resin, and has an orifice of a predetermined inner diameter formed in the axial direction through which the molten resin passes and is discharged;
A die plate for an extruder characterized by being equipped with.
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