JP4402701B2 - 合成樹脂造粒用ダイス - Google Patents

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Description

本発明は、水中カット造粒装置の合成樹脂造粒用ダイスに関し、特に、ダイス孔部より軸中心側の位置に、高温のダイス孔部と低温の中心部とを絶縁する切欠き部を形成し、大型化されるダイス体の熱応力を緩和するための新規な改良に関する。
一般に、合成反応により生産された合成樹脂材料は、材料の改質および均質化、後工程の成形装置における取扱いを容易にする等の目的で、スクリュ式混練押出機およびその押出部（先端）に連結される水中カット造粒装置（例えば、特許文献１に開示）により構成される溶融混練押出造粒装置において、連続的に溶融混練して押出され、造粒されている。水中カット造粒装置は、冷却水（約６０℃の温水）が充満し流入および流出する水室、水室の一方の側面において表面が水室内に位置するように組み付けられる合成樹脂造粒用ダイス（以下において、「ダイス体」と略称して記述する。）、複数のカッター刃をダイスの表面に沿って摺動させるカッター装置等により構成されている。水中カット造粒装置は、通常、ダイス体とその他の部分との組み付け・分離が容易に行えるように構成されている。先ず、ダイス体がスクリュ式混練押出機の先端に組み付けられ、その後、その他の部分の水中カット造粒装置を移動させ、水室がダイス体に組み付けられる。
前述の特許文献１の装置に用いられる代表的な合成樹脂造粒用ダイスを図８から図１０に示す。図１０は代表的な水中カット造粒装置２０に用いられているダイス体１を示しており、このダイス体１は厚肉の円盤状に構成されている。このダイス体１は、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１１、ダイス孔部１２、内周固定部１３および円盤状の中心部１５で形成されている。すなわち、外周固定部１１、ダイス孔部１２および内周固定部１３は同心円状に形成して構成され、前記外周固定部１１には、複数の外周ボルト穴１１ａ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。ダイス孔部１２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。前記内周固定部１３には、複数の内周ボルト穴１３ａ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。
以上のように構成されたダイス体１は、スクリュ式混練押出機の押出部すなわち先端の端面に組み付けられ、その後、水中カット造粒装置２０がダイス体１に組み付けられる。
スクリュ式混練押出機の運転時には、水中カット造粒装置２０において、冷却水が水室に充満されるとともに循環し、ダイス体１のダイス孔部１２の表面に沿って図示しない複数のカッター刃が連続的に摺動する。
スクリュ式混練押出機の高温溶融状態の合成樹脂材料は、押出口からダイス体１の多数のダイス孔へ押出され、ダイス孔部１２の表面から水室へストランドとして押出されると共に、カッター刃により適宜の長さのペレットに切断される。ペレットは、流出する冷却水によりさらに冷却されながら、後続の処理装置へ輸送される。
特開２００４−０１７５４８号公報
従来の合成樹脂造粒用ダイスは以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。すなわち、大型化されるダイス体において、部分的に非常に大きな熱応力が発生し、ダイスの運転可能期間短縮の可能性、損傷等の危険性が出てきた。
スクリュ式混練押出機と水中カット造粒装置とを組み合わせた合成樹脂材料の溶融混練押出造粒装置は、生産設備の大型化と効率化の要求により順次大型化されている。ダイス体の大型化においては、各ダイス孔の口径は通常変更されないので、ダイス孔の数を増加する必要がある。従って、ダイス孔部の表面積が拡大され、その直径が大きくなり幅が広くなり、結果として、ダイス体の外周直径が大きくなっている。
厚肉の円盤状に構成されているダイス体において、加熱ジャケット内で高温（約３００℃）の熱媒体により加熱され、水室の約６０℃の冷却水により冷却される内周固定部および中心部と、の間に、温度差による熱応力が発生する。この熱応力は、ダイス体が大型化し、ダイス孔の数が増加し、ダイス孔部の表面積が拡大することに伴って増大する。図９および図７に示すように、ダイス体の表面において、ダイス孔部と内周固定部との境界部、すなわち内周固定部外周縁上に大きな熱応力が発生する。図９におけるＡ部、すなわち、内周固定部の隣接する内周ボルト穴間の外周部である内周固定部外周縁の部分において、特に大きな熱応力が発生し、数値解析した事例では、図７に示すように、大きな引張応力が半径方向に発生し、ダイス体の安全に問題が存在していた。
本発明による合成樹脂造粒用ダイスは、厚肉の円盤状部材からなるダイス体よりなると共に、前記ダイス体の外周部から中心方向へ、それぞれリング状の外周固定部、ダイス孔部および内周固定部が順次隣接して同心円状に形成され、前記ダイス孔部より軸中心側の位置において、前記ダイス孔部と中心部とを絶縁する切欠き部を設け、前記切欠き部により、前記ダイス孔部と内周固定部との境界部である内周固定部外周縁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合成樹脂造粒用ダイスにおいて、前記切欠き部は、前記ダイス孔部の内周に沿って前記内周固定部に形成された貫通孔からなり、前記貫通孔が前記ダイス孔部の内周に沿って前記内周固定部の複数の内周ボルト穴の中間部に形成されている構成である。
る構成である。
本発明による合成樹脂造粒用ダイスは以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。すなわち、厚肉の円盤状部材からなるダイス体において、外周部から中心方向へ、それぞれリング状の外周固定部、ダイス孔部および内周固定部が順次隣接して同心円状に形成され、ダイス孔部より中心側の位置において、高温のダイス孔部と低温の中心部とを絶縁する切欠き部を同心円方向へ形成して構成されていることにより、高温のダイス孔部と低温の中心部とが遮断され、その間の急傾斜の温度変化により発生する熱応力すなわち半径方向の引張応力が遮断され、安全性及び信頼性を向上させ、大量生産可能な大径のダイス体を得ることができる。
本発明は、ダイス孔部より軸中心側の位置に、高温のダイス孔部と低温の中心部とを絶縁する切欠き部を形成し、大型化されるダイス体の熱応力を緩和させるようにした合成樹脂造粒用ダイスを提供することを目的とする。
以下、図面と共に本発明による合成樹脂造粒用ダイスの好適な実施の形態について説明する。図１に第１実施形態、図３に第２実施形態、図５に第３実施形態をそれぞれ示す。尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図１に示す第１実施形態において、符号１で示されるものは円盤状のダイス体であり、このダイス体１は厚肉の円盤状部材の中心部を中抜き部１４ａからなる切欠き部１４として切除した広幅の厚肉リング状に構成されている。特に、広幅の厚肉リング状部材のダイス体１の外周部から順次内周部へ、それぞれリング状の外周固定部１１、ダイス孔部１２、内周固定部１３を形成して構成され、この内周固定部１３の内側の中心部が部材の存在しない空洞部状の切欠き部１４となって、ダイス体１が構成されている。外周固定部１１、ダイス孔部１２および内周固定部１３は同心円状に構成されている。
前記外周固定部１１には、周方向に複数の外周ボルト穴１１ａが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１２には、図示しない多数のダイス孔が裏面から表面へ貫通して構成されている。このダイス孔部１２の内部には、各ダイス孔の周辺に熱媒体（例えば加熱油）を流動させるための図示しない加熱ジャケットが形成されている。前記内周固定部１３には、周方向に複数の内周ボルト穴１３ａが表面から裏面へ貫通して形成されている。
図２は、図１のダイス体１を８等分割した１個のセグメントを示しており、前記切欠き部１４を形成する中抜き部１４ａが前記内周固定部１３の内側に形成されている状態が示されている。
図３に示す第２実施形態において、前記ダイス体１は、厚肉円盤状部材であり、その外周部から順次中心方向へ、それぞれリング状の前記外周固定部１１、前記ダイス孔部１２、前記内周固定部１３および円盤状の中心部１５が形成され、内周固定部１３の表面側の内周に沿ってスリット１４ｂからなる切欠き部１４が形成されている。
尚、他の部分は図１と同様であるため、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
図５に示す第３実施形態において、前記ダイス体１は、厚肉円盤状部材であり、その外周部から順次中心方向へ、それぞれリング状の前記外周固定部１１、前記ダイス孔部１２、前記内周固定部１３および円盤状の前記中心部１５が形成され、内周固定部１３において、ダイス孔部１２の内周に沿って複数の表面から裏面へ貫通する貫通孔１４ｃからなる切欠き部１４が形成され、ダイス体１が構成されている。すなわち、外周固定部１１、ダイス孔部１２、内周固定部１３および複数の貫通孔１４ｃは同心円状に構成されている。各貫通孔１４ｃは円弧状の長円形、楕円形、円形、その他鋭角の角部の無い任意形状が採用されている。尚、他の部分は図３と同一であるため、図３と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
図１に示す第１実施形態のダイス体１において、ダイス体１は、外周から中心部へ外周固定部１１、ダイス孔部１２および内周固定部１３を順次配置して構成され、内周固定部１３の中心部側の中心部１５が存在しない切欠き部１４で形成されている。従って、冷却される部分がリング状の内周固定部１３のみとなり、加熱されるダイス孔部１２との間に発生する熱応力が大幅に減少する。ダイス孔部１２と内周固定部１３との境界部である内周固定部外周縁１３ｂ上に発生する熱応力（半径方向に発生する引張応力）は、図７に示す数値解析した事例において、従来１／３となった。
図３に示す第２実施形態のダイス体１において、ダイス体１は、外周から中心へ外周固定部１１、ダイス孔部１２、内周固定部１３および中心部１５が順次配置され、内周固定部１３の表面側の内周に沿ってスリット１４ｂからなる切欠き部１４が構成されている。従って、加熱されるダイス孔部１２と冷却される中心部１５との間の熱応力の大部分がスリット１４ｂの不連続部により遮断され、内周固定部外周縁１３ｂ上に発生する熱応力が大幅に減少する。
図５に示す第３実施形態のダイス体１において、ダイス体１は、外周から中心へ外周固定部１１、ダイス孔部１２、内周固定部１３および中心部１５を順次配置し、ダイス孔部１２の内周に沿って内周固定部１３の複数の内周ボルト穴１３ａの中間部にそれぞれ貫通孔１４ｃからなる切欠き部１４が形成して構成されている。この貫通孔１４ｃを形成して構成することにより、熱応力を効果的に遮断し、減少させることができる。
本発明による合成樹脂造粒用ダイスの第１実施形態の表面側を示す斜視図である。 図１の１／８分割構成を示す斜視図である。 本発明による合成樹脂造粒用ダイスの第２実施形態の１／８分割構成を示す斜視図である。 図３の要部を示す拡大図である。 本発明による合成樹脂造粒用ダイスの第３実施形態の１／８分割構成を示す斜視図である。 図５の要部を示す拡大図である。 本発明による合成樹脂造粒用ダイスおよび従来の合成樹脂造粒用ダイスにおけるダイス孔部の内周に発生する熱応力を示す線図である。 従来の合成樹脂造粒用ダイスの表面側を示す斜視図である。 図８の１／８分割構成を示す拡大斜視図である。 従来の水中カット造粒装置を示す斜視図である。
１ ダイス体
１１ 外周固定部
１１ａ 外周ボルト穴
１２ ダイス孔部
１３ 内周固定部
１３ａ 内周ボルト穴
１３ｂ 内周固定部外周縁
１４ 切欠部
１４ａ 中抜き部
１４ｂ スリット
１４ｃ 貫通孔
１５ 中心部

Claims (1)

  1. 厚肉の円盤状部材からなるダイス体(1)よりなると共に、前記ダイス体(1)の外周部から中心方向へ、それぞれリング状の外周固定部(11)、ダイス孔部(12)および内周固定部(13)が順次隣接して同心円状に形成され、前記ダイス孔部(12)より軸中心側の位置において、前記ダイス孔部(12)と中心部(15)とを絶縁する切欠き部(14)を設け、前記切欠き部(14)により、前記ダイス孔部(12)と内周固定部(13)との境界部である内周固定部外周縁(13b)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た合成樹脂造粒用ダイスにおいて、前記切欠き部(14)は、前記ダイス孔部(12)の内周に沿って前記内周固定部(13)に形成された貫通孔(14c)からなり、前記貫通孔(14c)が前記ダイス孔部(12)の内周に沿って前記内周固定部(13)の複数の内周ボルト穴(13a)の中間部に形成されてい
    ることを特徴とする合成樹脂造粒用ダイス。
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