JP4789956B2 - 水中用ペレタイザーのダイプレート、並びに、ダイプレート及び加熱組立品 - Google Patents

Description

本発明は、水中用ペレタイザーの加熱ダイプレート、特に、水中用ペレタイザーの中央加熱ダイプレート、並びに、ダイプレート及び加熱組立品に関するものである。

水中用ペレタイザーは、よく知られているように、上流側から下流側に、溶解ポリマー又は他の押出可能な材料を押し出すための多数の押出口を有するダイプレートを備えている。押出口は、１以上の円形状で、ダイプレートの中心に対して、同心円上で、放射状に、しかも互いに所定間隔で配置されている。ポリマー又は他の材料からなる押出ストランドは、水室内で切断ブレードを回転させることによりペレット状に切断される。ブレードは、ストランドをペレット状に切断し、それらを水室内で水によって冷却して凝固させている。ペレット状のスラリーと水はペレットの外表面から大体の湿りを除去するために、水室から排出される。

押出口から溶解したポリマーを最適条件で押し出すために、昇温した状態にダイプレート及び押出口を維持するのが望ましい。加熱流体が循環する通路を使用してダイプレートを加熱するために種々の努力が払われてきた。また、放射状のキャビティは、ヒータがダイプレートの外縁から挿入されるダイプレートの表面に形成されている。一般に、そのような公知の構成は、本出願の譲受人に所有された、次の米国特許に図示されており、そこには加熱されたダイプレートが開示されている（米国特許第4,123,207、4,621,996、4,728,276、5,403,176、及び、5,624,688号公報）。

米国特許第4,123,207号公報 米国特許第4,621,996号公報 米国特許第4,728,276号公報 米国特許第5,403,176号公報 米国特許第5,624,688号公報

上述の特許に図示されるように、加熱ダイプレートは、同心円上に形成された押出口を備え、加熱流体のための通路と同様に、キャビティ、あるいは、カートリッジヒータを保持するためのポケットとして一般に知られている。そのようなダイプレートでは、押出口が垂直に延びるダイプレートの一部が、加熱流体用通路又はカートリッジヒータ用キャビティで占有されるのが望ましい。そこで、加熱流体が流動する通路、又は、カートリッジヒータを保持するキャビティ又はポケットにより、押出口をダイプレートの一部で省略することが望まれているという理由から、通路又はキャビティにより、ダイプレートに一体化可能な押出口の数を削減している。また、加熱流体通路とヒートカートリッジキャビティは、通路又はキャビティに隣接する領域で、放熱を集中させる傾向にある。

本発明の中央加熱ダイプレートは、水中用ペレタイザーの押出部と水室の間に、従来と同様にして設置されている。ダイプレートの上流側では、押し出されたポリマーのストランドを形成するため、溶解したポリマーが、ダイプレートの上流側から下流側に延びる多数のオリフィスから押し出された状態で、押出部から溶解したポリマーを受け取る。押し出されたポリマーのストランドは、水室を通過する水によって冷却され、公知の方法である水中ペレット化技術により、ダイプレートの下流側に連結されたカッターブレードを回転させてペレットに切断する。

本発明では、ダイプレートの円形オリフィスパターンが維持され、ダイプレートの中心部には電気抵抗加熱要素が設けられている。本発明の一態様では、ダイプレートの上流面の中心は、ノーズコーンに隣接し、ノーズコーンの内方に、中空又は凹状の管状領域を設けるために、取り除かれ、すなわち切除されている。管状の加熱プレートは、ダイプレートの中心を加熱するために、コーンの内方の凹状の中心領域、及び、ダイプレートのノーズコーンとダイプレートの間に位置決めされている。管状加熱プレートの平坦底面は、全面接触するように、凹状の中心領域の底面に面一に位置決めされているので、加熱プレートからの熱は、直接ダイプレートへと伝わる。ダイプレートは、押出部、ダイプレート及び水室を接続する留め具によって従来と同様な方法で位置決めされている。ノーズコーンは、管状加熱プレートの中心の管状の開口を介して延びる、垂直に設けたノーズコーンのアンカーボルトによって位置決めされている。ヒータリードすなわちヒータ配線は、プレートに電力を供給するために管状ヒータプレートに連結されたヒータリードコネクタに取り付けるべく、ダイプレートの放射穴の１つを介して延びている。ヒータ配線は、ヒータリードコネクタに着脱可能である。本発明のこの態様では、移動可能な中心ダイプレートと同様に、１片のダイプレート上で使用可能である。

本発明の第２の態様では、ダイプレートの内径全体は、ダイプレートの中心に配置された円筒中空領域を形成するために切除されている。円筒コイル状の電気抵抗加熱要素は、中空内方領域に配置されている。円筒コイル状の電気抵抗加熱要素は、可撓性を有し、その外面がダイプレートの中空内方領域の内面に接触するように設計されているので、加熱要素からの熱は、ダイプレート内へと直接伝達する。ノーズコーンは、中空内方領域の上流側を閉鎖するために従来のアンカーボルトによって固定され、他端は、米国特許第６，８２４，３７１号公報に開示されるタイプの環状断熱プラグによって閉鎖されており、その閉鎖部が、（後述する´３７１特許）に全て記載されるように参照としてはっきりと組み込まれ、あるいは、同様な断熱プレートが、ダイプレートの中空下流端のために閉鎖部を構成している。

また、この第２の態様では、ダイプレートの半径方向の穴を介して延びるヒータリードすなわちヒータ配線を利用し、コイル状の電気抵抗加熱要素に電力を供給する。ヒータ配線は、加熱要素に一体化するのが好ましい。本発明の実施形態は、移動可能な中心ダイプレートと同様に、１片のダイプレートに採用することも可能である。

加熱要素をダイプレートの中心に直接接触するように位置決めすることにより、ダイプレートの中心から外方に向かって、より一層効率的で均等に放熱し、ダイプレート及び押出口の温度がより一層効率的に上昇し、ダイプレートの中心回りに同心円上に配置される押出口の全てが均等に加熱される。ダイプレートの中心に円形又は円筒の加熱要素を位置させるようにした現行の配置では、加熱流体通路を利用する際、あるいは、カートリッジヒータを半径方向に延ばすためにキャビティを設ける際、普通であれば必要とされる、ダイプレートの中心での押出口の除去が回避される。特に、中央加熱ダイプレートは、非常に小さな直径の押出口を利用して微小ペレットに小球化する際に有益であり、一般に、押し出されたストランド及び微小なペレットは約５０ミクロン以下の最大外径を有することになる。

そこで、本発明の目的は押出口の全てのパターンが溶解したポリマー又は他の押出物を最適な温度に維持するために、上流側と下流側の間で、ダイプレートの中心に、直接熱変換し、ダイプレートの中心から外方に向かって放熱し、ダイプレートの中心回りの同心円上に円形パターンで配置された押出口に対して均等に伝熱するように接触する電気抵抗加熱要素を有する水中用ペレタイザーのためのダイプレートを提供することである。

本発明の他の目的は、加熱要素が、ダイプレートの上流側のノーズコーンに隣接するダイプレートの中心の凹面に配置された円形の電気抵抗プレートヒータのような中央加熱ダイプレートを提供することである。

本発明のさらなる目的は、ダイプレートの中空領域が、上流側でノーズコーンによって閉鎖され、下流側で、断熱プラグとノーズコーンがアンカーボルトによって位置決めされ、断熱プラグ又はプレートによって閉鎖され、電気抵抗加熱要素が、上流側と下流側の間の中空ダイプレート内に配置された円筒コイル状の中央加熱ダイプレートを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、押出口の全てと、そこを通過する溶解ポリマーとを、一定温度に維持してより一層均一なサイズの高品質のペレットを生成するために、加熱要素の中心位置から、効率的に、かつ、押出口及びダイプレートの関連領域の熱でさえも供給する、水中用ペレタイザーのための中央加熱ダイプレートを提供することである。

また、本発明のさらなる目的は、中央加熱要素に接続したヒータリードすなわちヒータ配線が、ダイプレートの外側の電力供給源に接続するために、ダイプレートの放射孔の１つを介して延びる中央加熱ダイプレートを提供することである。

これらは、他の目的及び効果と共に、後にさらに十分に説明され、かつ、クレーム化されるように、構成及び作用の詳細な説明で実質的に明らかになり、同様な要素に同様な符号を付された、要素を形成する添付図面を参照しなければならない。

円形加熱プレートがダイプレートの下流側の凹部に配置された、本発明に係る中央加熱ダイプレートの一実施形態の縦断面図である。 ダイプレート及びペレタイザー要素に対する円形加熱プレートの関係を示す、図１の構成を分解した一組の斜視図である。 コイルタイプの中央加熱ダイプレートの形式で、従来の組立品の構成要素との関係を示す、本発明の第２実施形態の分解した一組の斜視図である。 本発明の中央加熱ダイプレートの第２実施形態の構成要素の関係を示す部分断面斜視図である。 図３と同様であるが、円筒コイル状の電気抵抗加熱要素を一体化したヒータ配線を示す、本発明の第２実施形態の分解した一組の断面斜視図である。

符号の説明

１０…中央加熱ダイプレート
１２…入口ハウジング
１４…通路
１６…ノーズコーン
１８…上流面
２０…押出口
２２…ナイフ・ブレード組立品
２４…キャビティ
２６…円形加熱プレート
２８…留め具
３４…導線
４０…アンカーボルト
４２…円形断熱プラグ
６０…ダイプレート
６２…円筒内部材
７０…加熱コイル
８０…肩部
８２…閉鎖プレート
８８…アンカーボルト

本発明の好ましい実施形態のみを詳述しているが、本発明は、その範囲内に於いて、後述する説明又は図面に記載された構成の詳細及び要素の配列に限定されるものではない。本発明は、他の実施形態とすることが可能であり、種々の方法で実施される。また、好ましい実施形態の記載では、特定用語は明瞭化するための助けとなるであろう。なお、各特定用語は、同様な目的を達成するために、同様な方法で動作する全ての技術と同等なものを含む。

図において、図１及び２は、水中用ペレタイザーの構成要素に関連する、全体を参照番号１０で示された本発明の中央加熱ダイプレートの一実施形態を示す。水中用ペレタイザーは、溶解したポリマーの押出成形機（図示せず）からの入口ハウジング１２を備える。入口ハウジング１２は、溶解したポリマー又は他の押出物（以下、まとめて「ポリマー」と記載する。）のための通路１４と、ダイプレート１０の上流側１８へとポリマーを導くノーズコーン１６とを備える。ダイプレート１０は、その上流面１８から下流面２１へと延びる、１以上の同心円リングからなる押出口２０を備える。水中用ペレタイザーの水室（図示せず）内で、回転駆動可能な外方ハブ２３に搭載した、多数のナイフ・ブレード組立品２２は、押し出され、冷却され、固められた、押出ポリマーのストランドを、複数のペレットに切断する。ペレットは、水室を通過する冷却水と共に流動し、水及びペレットスラリーとして排出され、ペレットはドライヤーで湿気を除去されることによりほぼ乾燥した状態となる。

図１及び２に示すように、ダイプレート１０の上流面すなわち側面１８は、押出口２０の内側が、管状凹部すなわちキャビティ２４が形成されるように切除されている。凹部２４は、円形で、円形加熱プレート２６を保持する。加熱プレート２６は、内側の貫通孔３０内へと挿通された留め具２８によって凹部２４の底面に固定される。加熱プレート２６は、導線３４に接続される側方固定部材３２を備える。導線３４は、電気エネルギー源に接続するために放射状の穴を介して外方に延びている。円形加熱プレート２６は、表面２７及び２５の間に全面接触させるために、凹部２４の底面２５に対して面一に係合するように設計されている。この全面接触により、円形加熱プレート２６からの熱が、直接、ダイプレートの表面２５からダイプレート１０内へと伝わることが保証される。

加熱プレート２６を所定位置に固定し、導線３４に接続した後、ノーズコーン１６を、加熱プレート２６を覆うように位置決めする。導線３４は、コネクタ３２に強固に取り付けるか、取り外し可能に接続することができる。ノーズコーン１６の底面の浅底凹部３８は、ダイの表面１８にノーズコーン１６をシールするために、ダイの表面１８の開口に係合する。

ノーズコーンのアンカーボルト４０は、´３７１特許に開示されるような、ダイプレート１０の下流側の凹部４４に配置される円形断熱プラグ４２を貫通して延びている。アンカーボルト４０は、ダイプレートの中心孔４６と加熱プレート２６の中心孔３９を介して延びており、ノーズコーン１６の底面の挿通孔４８に螺合されている。図１は、中央加熱ダイプレート１０の構成要素の組立状態を示す。円形断熱プラグ４２とアンカーボルト４０は、中心孔４６の閉鎖部を形成する。そして、上流のダイ表面１８と下流のダイ表面２１の中間地点で、凹部即ちキャビティ２４から放熱させ、加熱プレート２６がダイプレートの上昇温度を維持した状態で、押出口２０を介して溶解したポリマーを押し出すことができる。断熱プレート４２がダイプレートの下流側の閉鎖部を形成し、ノーズコーン１６がダイプレートの上流側の閉鎖部を形成しているので、加熱プレート２６によって生成された熱が、上流面及び下流面すなわちダイプレートの両側面の間で、ダイプレートへと伝わる。

本発明の加熱プレート２６は、商業的に利用可能な、ミズーリ州セントルイスのワトロー社製のＨＴモデルのホイルヒータ等の従来のプレートヒータであるのが好ましい。

図３、４及び５は、本発明に係る第２実施形態を示し、全体を参照符号６０で示されるダイプレートは、上流側すなわち面６４から下流側すなわち面６６まで延びる中空の円筒内部材６２を備える。ダイプレート６０は、上流側６４から下流側６６まで延び、１以上の円からなる円形パターンに配置された押出口６８を備える。筒状コイル形状の加熱装置７０は、ダイプレート６０の円筒内部材６２に位置決めされ、ノーズコーン７４に隣接するコネクタ７２を備える。ノーズコーン７４は、押出口６８の円形パターンの内側の底面に固定されている。コネクタ７２には、電気エネルギー源に接続するための放射方向の穴すなわち通路を介して延びる導線が接続されている。

加熱コイル７０は、円筒内部材６２の内部に配置され、円筒内部材６２の表面６３に接触して直接熱交換する。加熱コイル７０は可撓性を有するので、円筒内部材６２内に係合させるために、外径を小さくした状態に捩ることができる。解放されると、直径が広がるので、コイル７０の外面が円筒内部材６２の表面６３に直接接触するように設置される。このため、加熱コイル７０からの熱は、表面６３を介して直接ダイプレート１０内へと伝わる。コイル７０の下流端７５は、円筒内部材６２の内端で肩部８０に配置される。断熱プラグすなわち閉鎖プレート８２は、ダイプレートの下流面６６に挿入されており、ダイプレートの肩部８０の表面８６に係合するシール縁部８４を備えている。ノーズコーンのアンカーボルト８８は、図４に示すように、プレート８２、加熱コイル７０を介して延び、互いに組み立てられた構造を維持するためにノーズコーン７４に貫通している。

図５に示す第２実施形態において、導線すなわちヒータ配線７６´は、半径方向の穴すなわち通路装置７０´を介して延びている。この全体構造により、コストが抑制され、円筒状コイルヒータ組立品の品質が向上する。

本発明の加熱コイル７０及び７０´は、全ての導線７６´を含む、商業的に利用可能な、ドイツのワルドブローエルにあるゲブハム・アンド・カテグリア社製のＧＣ型コイル等の従来のコイルヒータであるのが好ましい。

前述は、本発明の原理のみを示すものとして考慮されるべきである。当業者であれば多くの改良および変更に容易に想到しうるため、本発明の構成や動作を、ここに示し説明したものだけに厳密に限定することは望ましくない。したがって、本発明の範囲内にある限りにおいて、適切な改良や均等物が用いられうる。

Claims (17)

1. ペレタイザーのためのダイプレート及び加熱組立品であって、
   前記ダイプレートは、上流面から下流面に延びる中心孔によって筒状に形成された押出ダイプレートからなり、
   前記押出ダイプレートは、同心円上に配置され、融解したポリマーを、前記上流面から前記下流面に流動させ、ストランドとして前記下流面から押し出し、切断組立品を移動させることによりペレットに切断する多数の押出口を形成され、前記中心孔内には略円筒状の加熱要素が配置され、
   前記加熱要素は、前記押出ダイプレートの中心孔の内面に圧接し、押出口を昇温してポリマーを溶融した状態で通過させるために、前記押出口に向かって均等に熱を供給する、ダイプレート及び加熱組立品。
2. 前記ダイプレートは、ノーズコーンによって一端を閉鎖され、前記押出口に向かって外方に放熱するために、ダイプレートの中心から熱が逃げないようにする断熱プラグによって他端を閉鎖される請求項１に記載のダイプレート及び加熱組立品。
3. 前記加熱要素は、電力を供給するために、前記ダイプレートの放射通路の１つを介して延びる加熱リードに接続した請求項１に記載のダイプレート及び加熱組立品。
4. 水中用ペレタイザーでポリマーをストランドとして押し出すためのダイプレートであって、
   外周部に環状に配置され、上流面から下流面へと延びる多数の押出口を備え、上流面から下流面に延びる中心孔によって筒状に形成された押出ダイプレートからなり、
   前記押出ダイプレートの中心孔内には略円筒状の加熱要素を配置され、
   前記加熱要素は、前記上流面と前記下流面の間で、前記押出ダイプレートの中心孔の内面に圧接し、押出口を昇温してポリマーを溶融した状態で通過させるために、前記押出口に向かって均等に熱を供給する、ダイプレート。
5. 前記加熱要素は、該加熱要素に接続し、前記ダイプレートの単一の通路を介して前記ダイプレートの外側の電力供給源に延びる加熱リードによって電力が供給される電気抵抗加熱要素である請求項４に記載のダイプレート
6. 前記加熱要素は、前記ダイプレートの上流側から下流側に中心で延びる円筒状の凹部に配置される円筒状コイルからなり、
   前記ダイプレートの上流面で、前記中心孔を閉鎖するノーズコーンと、
   前記ダイプレートの下流面で、前記中心孔を閉鎖する閉鎖プレートと、を備えた請求項５に記載のダイプレート。
7. 前記加熱リードは、前記円筒コイルの端部に一体化した請求項６に記載のダイプレート。
8. 水中用ペレタイザーでポリマーのストランドを押し出すためのダイプレート及び加熱組立品であって、
   前記ダイプレートは、外周部に環状に配置され、上流面から下流面へと延びる多数の押出口を有し、中心孔が形成された押出ダイプレートからなり、
   前記押出ダイプレートの中心孔内に配置された円筒コイルヒータと、
   前記コイルヒータに接続され、前記コイルヒータに電力を供給するために前記ダイプレートの単一の通路を介して延びる加熱リードと、
   を備えた、ダイプレート及び加熱組立品。
9. 前記コイルヒータは、前記上流面に閉鎖部を形成するノーズコーンと、前記下流面に閉鎖部を形成する断熱プラグとによって前記円筒凹部に保持される請求項８に記載のダイプレート及び加熱組立品。
10. 前記ノーズコーン及び前記断熱プラグは、前記断熱プラグ及び前記コイルヒータの中心孔を通過し、前記ノーズコーンに貫通するノーズコーンのアンカーボルトによって所定位置に保持される請求項９に記載のダイプレート及び加熱組立品。
11. 前記加熱リードは、前記円筒コイルヒータの端部に一体化した請求項８に記載のダイプレート及び加熱組立品。
12. 前記単一の通路は、放射状に延びている請求項８に記載のダイプレート及び加熱組立品。
13. 前記加熱要素の一部は、前記加熱要素からの熱が、直接、前記ダイプレートに伝わるように、前記ダイプレートの前記中心孔の内面に全面接触している請求項１に記載のダイプレート及び加熱組立品。
14. 前記円筒コイルヒータの外面は、前記コイルヒータからの熱が、直接、前記ダイプレートに伝わるように、前記中心孔の内面に接触している請求項８に記載のダイプレート及び加熱組立品。
15. 前記加熱要素は、電気抵抗加熱要素である請求項１に記載のダイプレート及び加熱組立品。
16. 前記コイル加熱要素は、外径部を中心孔内に挿入するために捩ることにより縮小可能であり、前記外径部は、組立時、離すことにより前記コイル加熱要素の外面が前記ダイプレートの内面に直接接触するように伸長する請求項１に記載のダイプレート及び加熱組立品。
17. 前記コイル加熱要素は、前記円筒内部材内に挿入するために捩ることによって縮小される外径部を有する柔軟要素であり、組立時、離すことにより前記コイル加熱要素の外面が前記ダイプレートの内面に直接接触するように伸長する請求項１４に記載のダイプレート及び加熱組立品。

Images