JP6823961B2 - ダイス、押出成形機及び成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、スクリュを内蔵した押出成形機のシリンダバレルの軸方向の一端に配され、該シリンダバレル内の成形材料が成形品として排出される押出口を有するダイス、及び該ダイスに相当する部位を有する押出成形機に関する。

従来、樹脂材料、木質材料などの成形材料を成形品とするために、押出成形機が用いられている。斯かる成形品の用途は、スナック、ペットフード、生分解性緩衝材など多岐にわたる。図６には、従来一般に知られている押出成形機の押出口近傍の概略構成が示されている。図６に示す押出成形機１００は、スクリュ１２を２本内蔵した二軸型押出成形機であり、筒状のシリンダバレル１０と、シリンダバレル１０の軸方向Ｘの一端に配されたダイス９０Ａとを具備する。シリンダバレル１０内の成形材料の流路１１には、２本のスクリュ１２が、それぞれ周方向に回転自在に挿通されている。ダイス９０Ａは、成形材料の流路９１及び押出口９２を具備する。シリンダバレル１０の流路１１に供給された成形材料は、シリンダバレル１０の外部に配された図示しない加熱手段からの熱エネルギーとスクリュ１２の回転に伴う機械的エネルギーとによって高温状態とされ、流動、混練され易くなり、スクリュ１２の回転によってダイス９０Ａの流路９１に送り込まれ、押出口９２から押し出される。この押出口９２から押し出されるものが成形品となる。

一方、シリンダバレル内の成形材料をダイスの押出口に向けて徐々に絞り込むように、流路の形状等を改良したものが提案されている（例えば特許文献１及び２）。図７には、この改良された流路を持つ押出成形機１０１が示されている。押出成形機１０１におけるダイス９０Ｂは、流路９１の断面積Ｓが押出方向Ｘ１の下流側に向かって漸次縮小する流路縮小部９３と、流路９１の断面積Ｓが軸方向Ｘに一様な賦形部９４とを軸方向Ｘに有する。流路縮小部９３の流路９１を画成する内壁面９３ａはテーパー状に加工されており、図７に示す如き軸方向Ｘに沿う断面視において直線である。

特開平１０−１９１９４８号公報 特開２００９−１５３５０８号公報

図６に示す押出成形機１００においては、シリンダバレル１０の流路１１とダイス９０Ａの流路９１との境界に段差１３が存在し、この段差１３によって、シリンダバレル１０内の成形材料がダイス９０Ａに送り込まれる際に急激に絞り込まれるようになされているため、段差１３やその近傍の内壁面に成形材料が滞留しやすい。このようなシリンダバレル内での成形材料の滞留は、押出口の詰まりを誘発し、成形加工をしばしば中断させる。

これに対して、図７に示す押出成形機１０１は、流路がテーパー状に加工された流路縮小部９３を有するダイス９０Ｂの採用によって、図６に示す流路内に段差１３を有する押出成形機１００に比べれば、成形材料の滞留は起こりにくいものの、成形材料の種類、あるいは成形品の断面形状に対応する押出口９２の断面形状等によっては、成形材料の滞留が依然として問題となり得ることを本発明者は見出した。即ち、例えば図８に示すように、押出成形機１０１のシリンダバレル１０の流路１１に、植物由来の粉砕固形物を主成分とする流動性の低い成形材料Ｍを供給し、且つ押出口９２の平面視形状を非円形として、断面が非円形の成形品Ｐを製造する場合には、賦形部９４での成形材料の賦形のための圧力が比較的高いために、流路縮小部９３の流路９１を画成する内壁面９３ａが、押出方向Ｘ１に対して垂直になっておらずに傾斜しているにもかかわらず、その傾斜した内壁面９３ａに成形材料Ｍが滞留しやすくなる。内壁面９３ａに滞留した成形材料Ｍは、シリンダバレル１０の外部に配された加熱手段によってその滞留時間中加熱され続けるため、焦げたり変質したりして流動性が失われて固形物Ｍ１となる。そして、この固形物Ｍ１から一部が剥がれてダイス９０Ｂの流路９１に入り込み、押出口９２を詰まらせることが起こり得ることを本発明者は見出した。

図７に示す押出成形機１０１において、ダイス９０Ｂの流路縮小部９３による成形材料の滞留防止効果を高めるためには、流路縮小部９３の流路９１を画成する内壁面９３ａの軸方向Ｘの長さをなるべく長くし、内壁面９３ａの軸方向Ｘに対する傾斜角度をなるべく小さくして、内壁面９３ａに緩やかなテーパーを付与する方法が有効である。しかしながら、斯かる方法は押出成形機の大型化を招くため、一般には採用し難い。押出口に成形材料が詰まり難く、成形加工を安定的に実施し得る技術は未だ提供されていない。

本発明の課題は、押出口に成形材料が詰まり難く、成形加工を安定的に実施し得るダイス及び押出成形機を提供することに関する。

本発明者らは、図７に示すダイス９０Ｂ、即ち、「流路９１の断面積Ｓが成形材料の押出方向Ｘ１の下流側に向かって漸次縮小する流路縮小部９３を具備し、且つ流路縮小部９３の流路９１を画成する内壁面９３ａが、軸方向Ｘに沿う断面視において直線であるダイス９０Ｂ」の改良技術について種々検討した結果、内壁面９３ａの軸方向Ｘに対する傾斜角度を過度に小さくせずとも、軸方向Ｘに沿う断面視における内壁面９３ａの形状（輪郭線）を、流路縮小部９３の内側に向かって凸形状となる曲線部分を有する形状とすることによって、前述した、流動性の低い成形材料を使用して断面が非円形の成形品を製造するような場合でも、成形材料の滞留が低減され、ダイスの押出口に成形材料が詰まり難くなることを知見した。

本発明は、前記知見に基づきなされたもので、スクリュを内蔵したシリンダバレルを具備する押出成形機の該シリンダバレルの軸方向の一端に配され、該スクリュによって押し出される成形材料の流路及び押出口を有するダイスであって、前記流路は、その断面積が成形材料の押出方向の下流側に向かって漸次縮小する流路縮小部と、該流路縮小部から前記押出口に向かって成形材料を通過させながら該成形材料を所定形状に賦形する賦形部とを具備し、前記流路縮小部の流路を画成する内壁面は、前記軸方向に沿う断面視において、該流路縮小部の内側に向かって凸の曲線である流れ制御部を有するダイスである。

また本発明は、前記知見に基づきなされたもので、スクリュを内蔵したシリンダバレルを具備する押出成形機であって、前記シリンダバレルの軸方向の一端側に、前記スクリュによって押し出される成形材料の流路及び押出口を有し、前記流路は、その断面積が成形材料の押出方向の下流側に向かって漸次縮小する流路縮小部と、該流路縮小部から前記押出口に向かって成形材料を通過させながら該成形材料を所定形状に賦形する賦形部とを具備し、前記流路縮小部の流路を画成する内壁面は、前記軸方向に沿う断面視において、該流路縮小部の内側に向かって凸の曲線である流れ制御部を有する押出成形機である。この本発明の押出成形機には、スクリュを内蔵したシリンダバレルを具備し、該シリンダバレルの軸方向の一端に前記の本発明のダイスが配された形態が含まれる。

本発明によれば、押出口に成形材料が詰まり難く、成形加工を安定的に実施し得るダイス及び押出成形機が提供される。

図１は、本発明のダイス及び押出成形機の一実施形態における押出成形機の軸方向に沿う断面を模式的に示す断面図である。 図２は、図１に示すダイス及び押出成形機におけるダイス及びその近傍の使用状態の模式的な拡大断面図である。 図３は、図１に示すダイス及び押出成形機における流路縮小部の各部の寸法等の説明図である。 図４は、本発明のダイス及び押出成形機の他の実施形態の模式的な斜視図である。 図５は、実施例及び比較例のダイス及び押出成形機を用いた押出成形におけるバレル先端圧力の経時変化を示すグラフである。 図６は、従来のダイス及び押出成形機におけるダイス及びその近傍の軸方向に沿う断面を模式的に示す断面図である。 図７は、従来の他のダイス及び押出成形機におけるダイス及びその近傍の軸方向に沿う断面を模式的に示す断面図である。 図８は、図７に示す従来のダイス及び押出成形機におけるダイス及びその近傍の使用状態の断面図である。

以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。図１には、本発明のダイス及び押出成形機の一実施形態の概略構成が示され、また図２には、図１に示すダイス及び押出成形機におけるダイス及びその近傍の使用状態（成形材料が充填されている状態）が拡大して示されている。本実施形態の押出成形機２０は、スクリュ１２を２本内蔵した二軸型押出成形機であり、筒状のシリンダバレル１０と、シリンダバレル１０の軸方向Ｘの一端（成形材料の押出方向Ｘ１の先端）に配されたダイス１とを具備する。

押出成形機２０を構成するシリンダバレル１０内の成形材料の流路１１には、２本のスクリュ１２が、それぞれ周方向に回転自在に挿通されている。スクリュ１２におけるダイス１側とは反対側の一端には、図示しないギア装置が設けられており、該ギア装置によってスクリュ１２は回転駆動される。押出成形機２０は、シリンダバレル１０内の流路１１に成形材料を投入するためのホッパー１４を具備する。成形材料は、ホッパー１４からシリンダバレル１０内の流路１１に投入された後、シリンダバレル１０の外部に配された図示しない加熱手段によって加熱されながら、スクリュ１２の回転によって混練されつつダイス１に送り込まれる。押出成形機２０におけるダイス１以外の構成は、従来の２軸型押出成形機と基本的に同じであり、該構成については前述した押出成形機１００，１０１についての説明が適宜適用される。

ダイス１は、スクリュ１２によって押し出される成形材料の流路２及び押出口３を有する。流路２は、シリンダバレル１０（流路１１）の軸方向Ｘと直交する方向の中心を通って軸方向Ｘに延びる仮想的な中心軸線ＣＬ（図２参照）を通り、ダイス１の軸方向Ｘの全長にわたって連続している。押出口３は、流路２の押出方向Ｘ１の先端に位置し、シリンダバレル１０の中心軸線ＣＬ上に存している。ダイス１は、シリンダバレル１０の軸方向Ｘの一端に、ネジなどの固定手段によって取り外し可能に配されていても良く、あるいはシリンダバレル１０と一体的に形成され、取り外し不可能に配されていても良い。

ダイス１は、流路２の断面積Ｓが成形材料の押出方向Ｘ１の下流側に向かって漸次縮小する流路縮小部４と、流路縮小部４から押出口３に向かって成形材料を通過させながら該成形材料を所定形状に賦形する賦形部５とを具備する。ダイス１では、賦形部５の流路２は、流路縮小部４の流路２と異なり、その断面積Ｓはシリンダバレル１０の軸方向Ｘに一様である。このようなダイス１の構成は、前述した従来のダイス９０Ｂと基本的に同じである。

本実施形態のダイス１の主たる特徴の１つとして、流路縮小部４の流路２を画成する内壁面４ａが、図１及び図２に示す如き軸方向Ｘに沿う断面視において、流路縮小部４の内側に向かって、より具体的にはシリンダバレル１０（流路１１）の中心軸線ＣＬに向かって、凸の曲線である流れ制御部４１を有している点が挙げられる。流路縮小部４の内壁面４ａの輪郭線が、このような内側に凸の曲線である流れ制御部４１を有する形状であることにより、内壁面４ａに成形材料が滞留し難くなるため、押出口３に成形材料が詰まり難く、成形加工を安定的に実施し得るようになる。

ダイス１では、流れ制御部４１は図１及び図２に示すように、流路縮小部４の内壁面４ａにおいて賦形部５寄りに位置している。より具体的にはダイス１では、流路縮小部４の内壁面４ａの一部が流れ制御部４１であり、内壁面４ａ全体が流れ制御部４１とはなっていない。そして、その内壁面４ａの一部である流れ制御部４１は、図２に拡大して示すように、流路縮小部４の始端（流路縮小部４の押出方向Ｘ１の上流側端）４Ｓと終端（流路縮小部４の押出方向Ｘ１の下流側端）４Ｅとの中間点よりも終端４Ｅ寄りに偏在している。流路縮小部４の始端４Ｓは、シリンダバレル１０の流路１１即ち流路断面積が軸方向Ｘにおいて均一の部位と流路縮小部４との連接部分（境界）に位置し、流路縮小部４の終端４Ｅは、流路縮小部４と賦形部５との連接部分（境界）に位置している。つまり、ダイス１においては、流路縮小部４の始端４Ｓよりも押出方向Ｘ１の下流側に位置する部位から賦形部５との連接部分までが流れ制御部４１となっている。流れ制御部４１がこのように配置形成されていることにより、流れ制御部４１の存在によって流路縮小部４の内壁面４ａが軸方向Ｘに沿う断面視において内側に向かって凸の曲線であっても、その内壁面４ａはシリンダバレル１０の内壁面１０ａと滑らかな曲線で連結されているため、押出口３のみならず、シリンダバレル１０と流路縮小部４との境界付近にも成形材料が滞留し難い。

流路縮小部４の内壁面４ａの輪郭線である曲線の種類は特に限定されず、例えば、楕円、放物線、双曲線が挙げられる。図３には、内壁面４ａの軸方向Ｘに沿う断面視における輪郭線が楕円の一部、具体的には楕円のほぼ１／４の弧である場合が示されている。尚、図３では、説明の便宜のため、中心軸線ＣＬに対して上方に位置する流路縮小部４の内壁面４ａの描写を省略しているが、特に断らない限り、この図示を省略した部分については以下の説明が適宜適用される。

図３に示す如きダイス１の軸方向Ｘに沿う断面視において、流路縮小部４の内壁面４ａを図３に示す如く仮想的に延長して仮想楕円を形成した場合、この仮想楕円は、軸方向Ｘと平行な径２ａと、軸方向Ｘと直交する方向に平行な径２ｂとを有する。仮想楕円の径２ａが長いほど、成形材料の滞留防止には有効であるが、径２ａが長すぎると、押出成形機の大型化を招くことになる。斯かる観点から、仮想楕円の径２ａは、シリンダバレルの内径Ｄに対して、好ましくは０．３倍以上、さらに好ましくは０．５倍以上、そして、好ましくは３倍以下、さらに好ましくは２倍以下である。また仮想楕円の径２ｂは、シリンダバレルの内径Ｄに対して、好ましくは０．８倍以上、さらに好ましくは１．２倍以上、そして、好ましくは３倍以下、さらに好ましくは２倍以下である。

また図２を参照して、シリンダバレル１０の軸方向Ｘに沿う内壁面１０ａと流路縮小部４の内壁面４ａとの境界及びその近傍を押出方向Ｘ１に沿って見たときに、平坦な内壁面１０ａから内側に凸形状の内壁面４ａへの変化はなるべく緩やかであることが、成形材料の滞留防止の観点から好ましい。この点、ダイス１においては前述したように、図２に示す如き軸方向Ｘに沿う断面視において、内側に向かって凸の曲線である流れ制御部４１が、流路縮小部４の内壁面４ａにおいて賦形部５寄りに位置し、流路縮小部４の始端４Ｓ即ちシリンダバレル１０との境界から押出方向Ｘ１に所定距離離間した位置にわたっては存在していないため、シリンダバレル１０の内壁面１０ａから流路縮小部４の内壁面４ａへの変化は比較的緩やかになっており、成形材料の滞留が起こりにくい。

また同様の観点から、流路縮小部４の内壁面４ａの押出方向Ｘ１の上流側の端部４０、即ち内壁面４ａにおける始端４Ｓ及びその近傍は、図３に示す如きダイス１の軸方向Ｘに沿う断面視において、外側に向かって凸の曲線であることが望ましい。この内壁面４ａの端部４０の軸方向Ｘに沿う断面視における輪郭線たる、曲線の種類は特に限定されず、楕円（円形含む）、放物線、双曲線が挙げられる。斯かる曲線が円形の場合、その円形の曲線の直径は、シリンダバレル１０の内径Ｄに対して、好ましくは０．１倍以上、さらに好ましくは０．２倍以上、そして好ましくは０．５倍以下、さらに好ましくは０．３倍以下である。内壁面４ａの輪郭線たる曲線の種類を問わず、滑らかな曲線でシリンダバレル１０の内壁面１０ａと流路縮小部４の内壁面４ａとが滑らかに連結されることが、成形材料の滞留防止の観点から望ましい。

前記仮想楕円の中心Ｃは、流路縮小部４とは重複せずに、シリンダバレル１０の外側に位置していることが好ましい。より具体的には、図３に示す如きダイス１の軸方向Ｘに沿う断面視において、流路縮小部４の内壁面４ａの輪郭線が、楕円の弧であるとした場合のその楕円の中心Ｃと、ダイス１の流路縮小部４の終端４Ｅとの、軸方向Ｘ（楕円の長径方向）のずれｐは、シリンダバレルの内径Ｄに対して、好ましくは０．０１倍以上、さらに好ましくは０．０５倍以上、そして、好ましくは０．３倍以下、さらに好ましくは０．２倍以下である。また、ダイス１の流路縮小部４の終端４Ｅと前記楕円の中心Ｃとの、軸方向Ｘと直交する方向（仮想楕円の短径方向）のずれｑは、シリンダバレルの内径Ｄに対して、好ましくは０．０１倍以上、さらに好ましくは０．０５倍以上、そして、好ましくは０．８倍以下、さらに好ましくは０．５倍以下である。

シリンダバレル１０の内径Ｄ（図３参照）、即ち流路縮小部４における成形材料の流入口径は、好ましくは２０ｍｍ以上、さらに好ましくは３０ｍｍ以上、そして、好ましくは２００ｍｍ以下、さらに好ましくは１６０ｍｍ以下である。
押出口３の内径ｄ（図３参照）、即ち流路縮小部４における成形材料の流出口径は、好ましくは２ｍｍ以上、さらに好ましくは３ｍｍ以上、そして、好ましくは１０ｍｍ以下、さらに好ましくは８ｍｍ以下である。
シリンダバレル１０の内径Ｄと押出口３の内径ｄとの比率は、前者／後者として、好ましくは２以上、さらに好ましくは８以上、そして、好ましくは１００以下、さらに好ましくは５０以下である。
尚、ここでいう「内径」とは、対象が円形の場合は直径、対象が非円形の場合は、当該対象の中心を通る線のうち最長のものの長さを意味する。

流路縮小部４の軸方向Ｘの長さ４Ｌ（図３参照）は、シリンダバレルの内径Ｄに対して、好ましくは０．４倍以上、さらに好ましくは０．６倍以上、そして、好ましくは１．５倍以下、さらに好ましくは１．２倍以下である。
賦形部５の軸方向Ｘの長さ５Ｌ（図３参照）は、好ましくは１０ｍｍ以上、さらに好ましくは２０ｍｍ以上、そして、好ましくは４０ｍｍ以下、さらに好ましくは３０ｍｍ以下である。

流路縮小部４が図１〜図３に示す特徴を具備している場合、即ち、図１及び図２に示すように、流れ制御部４１が流路縮小部４の内壁面４ａにおいて賦形部５寄りに位置し、且つ図３に示すように、内壁面４ａの押出方向Ｘ１の上流側の端部４０が、軸方向Ｘに沿う断面視において外側に向かって凸の曲線である場合、軸方向Ｘに沿う各部の長さに関して以下の関係が成立することが、成型材料のダイス内でのよりスムーズな流れを実現し、長時間詰りを抑制する上で好ましい。即ち、端部４０の軸方向Ｘに沿う長さは、流路縮小部４の同方向に沿う全長に対して、好ましくは０％以上３０％以下、さらに好ましくは２％以上２０％以下である。また、流れ制御部４１の軸方向Ｘに沿う長さは、流路縮小部４の同方向に沿う全長に対して、好ましくは７０％以上１００％以下、さらに好ましくは８０％以上９８％以下である。そして、流れ制御部４１は賦形部５と連接している、即ち図１に示す如き軸方向に沿う断面視において、流れ制御部４１の輪郭線たる凸の曲線と賦形部５の内壁面の輪郭線たる直線とが滑らかに連結していることが好ましい。

図２に示す如き軸方向Ｘに沿う断面視において、中心軸線ＣＬを挟んで上下両側それぞれにおける流路縮小部４の内壁面４ａについてその始端４Ｓと終端４Ｅとを結ぶ仮想直線を引いた場合に、その２本の仮想直線のなす角度θ（以下、内壁面傾斜角度ともいう。）は、好ましくは４５度以上、さらに好ましくは５５度以上、そして、好ましくは１２０度以下、さらに好ましくは９０度以下である。

流路縮小部４及び賦形部５は、動摩擦係数の小さい材料で形成されていることが好ましい。これにより、ダイス１内での成形材料の滞留がより一層発生し難くなる。流路縮小部４の動摩擦係数は、外観及び成形速度の向上の観点から、好ましくは０．４以上、さらに好ましくは０．５以上、そして、好ましくは０．７以下、さらに好ましくは０．６以下である。同様の観点から、賦形部５の動摩擦係数は、好ましくは０．０８以上、さらに好ましくは０．１以上、そして、好ましくは０．４以下、さらに好ましくは０．３以下である。ダイス１の各部の動摩擦係数は、摩擦摩耗試験機（イワタニ エレクトロニクス社製）を用いて常法に従って測定することができる。

流路縮小部４と賦形部５とは、互いに同じ材質であっても良く、異なる材質であっても良いが、ダイス強度、成形物外観、成形速度及びダイスの製造コストなどを考慮すると、流路縮小部４は、ステンレス等で形成されていることが好ましく、賦形部５は、テフロン（登録商標）樹脂等で形成されていることが好ましい。

押出口３の平面視形状（賦形部５の軸方向Ｘと直交する方向の断面形状）は、所望の成形品Ｐの軸方向Ｘと直交する方向の断面形状に合わせて適宜設定すれば良く、円形の他、楕円形、三角形、四角形、五角形形状の多角形、星形、ハート形等の任意の形状を適宜選択できる。一般に、押出成形機の押出口の平面視形状が円形以外の形状（非円形）であると、押出口の平面視形状が円形の場合に比して、成形加工の際に押出口にかかる圧力が高まるため、押出口の詰まりが発生しやすくなるが、ダイス１によれば、前述した流路縮小部４の内壁面４ａの特徴的な形状により、押出口の平面視形状が非円形であっても、その非円形の押出口に成形材料が詰まり難く、成形加工を安定的に実施し得る。

押出成形機２０は、種々の成形品の製造に使用できる。成形品の製造に際しては、先ず、ホッパー１４から成形材料Ｍを投入し、図２に示すようにシリンダバレル１０内に供給する。シリンダバレル１０内に供給する成形材料Ｍは、予め縦型混合機等の混合機で予備混合するなどして、混合物とすることが好ましい。そして、成形材料Ｍをシリンダバレル１０内で加熱・加圧しながらスクリュ１２によって混練し、ダイス１に送り込む。ダイス１に送り込まれた成形材料Ｍは、流路縮小部４にて徐々に絞り込まれてから賦形部５に送り込まれ、賦形部５では流路２を通過中に所定形状に賦形されて、押出口３から成形品Ｐとして押し出される。

本発明のダイスを具備する押出成形機では、この種の押出成形機で通常使用し得る成形材料を特に制限なく使用することができるが、特に効果を発揮するのが、従来の押出成形機では流路での滞留がしばしば生じていた流動性の低い成形材料であり、具体的には例えば、固形物を含有する成形材料、特に植物由来素材の粉砕固形物を主体とする成形材料である。植物由来素材の粉砕物の具体例として、木粉が挙げられる。成形材料中の植物由来素材の粉砕固形物の含有量は、成形品の用途等に応じて適宜調整すれば良く特に制限されないが、通常５０質量％以上である。

植物由来素材の粉砕固形物を主体とする成形材料を用いた成形品の一例として、犬や猫などのペットの排泄物の処理に用いられるペット用排泄物処理材が挙げられる。以下、本発明のダイスを具備する押出成形機を用いた成形品の製造方法における製造目的物たる成形品としての、ペット用排泄物処理材について説明する。

ペット用排泄物処理材を製造するための成形材料として用いる植物由来素材の粉砕物としては、木本及び草本の何れの粉砕物も用いることができ、例えば、木本の粉砕物（木質又は樹皮の粉砕物）、種子油残査、穀物外皮粉砕物、草本粉砕物などが挙げられる。特に、成形性及び消臭効果の点から、木本の粉砕物、特にスギ科、マツ科又はヒノキ科などの針葉樹の粉砕物を用いることが好ましい。粉砕物の大きさは、０．０１〜１ｍｍ、特に０．０５〜０．５ｍｍ程度であることが好ましい。植物由来素材の粉砕物の含有量は、成形材料の全量に対して、好ましくは５０質量％以上、さらに好ましくは６０質量％以上、そして、好ましくは８０質量％以下、さらに好ましくは７０質量％以下である。

ペット用排泄物処理材を製造するための成形材料としては、植物由来素材の粉砕物に加えてさらに合成樹脂を用いることが好ましい。合成樹脂は、排泄物処理材に保形性を付与すると共に、排泄物処理材の吸水性を調整する役割を担う。合成樹脂としては、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン類、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル類、ポリアミド類、ビニル系樹脂類などが挙げられる。合成樹脂の含有量は、成形材料の全量に対して、好ましくは２０質量％以上、さらに好ましくは３０質量％以上、そして、好ましくは５０質量％以下、さらに好ましくは４０質量％以下である。

ペット用排泄物処理材を製造するための成形材料としては、前述の各成分に加えて必要に応じ、ワックス、抗菌剤、着色剤等の他の成分を含有させても良い。他の成分の含有量は、成形材料の全量に対して、好ましくは０．１質量％以上、さらに好ましくは０．５質量％以上、そして、好ましくは１０質量％以下、さらに好ましくは５質量％以下である。

本発明のダイスを具備する押出成形機を用いて、前述した成分を含む成形材料を成形加工してペット用排泄物処理材を製造する際の製造条件は、例えば次のように設定することができる。
・シリンダバレル内の流路の温度：８０〜１５０℃
・スクリュの回転速度：１０〜１００ｒｐｍ
・成形材料の押出速度：１〜１０ｋｇ／ｈｒ

図４には、本発明のダイスの他の実施形態が示されている。他の実施形態については、前述したダイス１と異なる構成部分を主として説明し、同様の構成部分は同一の符号を付して説明を省略する。特に説明しない構成部分は、ダイス１についての説明が適宜適用される。

図４に示すダイス１Ａは、互いに平行に配された複数のシリンダバレルで共用される１個のダイスとして使用可能なものである。ダイス１Ａは、互いに平行に配された複数（図４では３本）のシリンダバレル１０の共通の軸方向Ｘの一端として利用され、平面視において複数より具体的にはシリンダバレル１０と同数の流路縮小部４が間欠配置された流路縮小部配置部６を具備する。流路縮小部配置部６のシリンダバレル１０との対向面側とは反対側には、複数の賦形部５が流路縮小部配置部６の複数の流路縮小部４と１対１で対応するように配されている。流路縮小部配置部６は平面視円形状をなし、複数（図４では３個）の流路縮小部４が、平面視円形状の流路縮小部配置部６の周方向に沿って等間隔で配置され、各流路縮小部４に対して、円筒状の賦形部５が連接されている。ダイス１Ａは、前述したダイス１と同じ構成のダイスを複数具備しているため、成形加工をより効率良く実施することができる。

以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。例えば、シリンダバレル内に配されるスクリュの数は２本に制限されず、１本でも良く、３本以上でも良い。

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は斯かる実施例に限定されるものではない。

〔実施例１〕
図１及び図２に示す押出成形機２０と同様の構成の押出成形機を用い、ペット用排泄物処理材を一定時間連続的に製造した。実施例１で使用した押出成形機の各部の寸法等は下記のとおり（図２及び図３参照）。
・流路縮小部の内壁面の輪郭線の種類：楕円
・前記仮想楕円の径２ａの長さ：７５ｍｍ
・前記仮想楕円の径２ｂの長さ：９０ｍｍ
・前記仮想楕円の中心Ｃとダイスの流路縮小部の終端４Ｅとの軸方向Ｘにおけるずれｐ：４ｍｍ
・前記仮想楕円の中心Ｃとダイスの流路縮小部の終端４Ｅとの軸方向Ｘと直交する方向におけるずれｑ：１０ｍｍ
・シリンダバレルの内径Ｄ：７５ｍｍ
・押出口の内径ｄ：６ｍｍ
・シリンダバレルの内径と押出口の内径ｄとの比率（Ｄ／ｄ）：１２．５
・押出口の平面視形状：６角形
・流路縮小部の前記内壁面傾斜角度θ：８０度
・流路縮小部の軸方向の長さ４Ｌ：４７ｍｍ
・賦形部の軸方向Ｘの長さ５Ｌ：２０ｍｍ
・流路縮小部の材質：ステンレス
・賦形部の材質：テフロン（登録商標）樹脂
・賦形部の流路縮小部に対する動摩擦係数の比率（前者／後者）：５
・流路縮小部の軸方向Ｘに沿う長さ：４７ｍｍ
・賦形部の軸方向Ｘに沿う長さ：２０ｍｍ
尚、賦形部の内径は、その軸方向Ｘの全長にわたって６ｍｍで一定であった。

実施例１で使用した成形材料の組成は下記の通り。
・スプルース（針葉樹）の木粉：６５質量％
・合成樹脂（ポリエチレン）：３０質量％
・ワックス：５質量％

〔比較例１〕
図７に示す押出成形機１０１と同様の構成の押出成形機を用いた以外は、実施例１と同様にしてペット用排泄物処理材を製造した。尚、比較例１で用いた押出成形機が具備するダイスにおける流路縮小部の前記内壁面傾斜角度は９０度であった。

〔比較例２〕
図６に示す押出成形機１００と同様の構成の押出成形機を用いた以外は、実施例１と同様にしてペット用排泄物処理材を製造した。

〔性能評価〕
各実施例及び比較例において、成形加工中のバレル先端圧力を下記方法によって測定した。その結果を図５に示す。バレル先端圧力の成形加工開始時からの増加量が少ないほど、押出口に成形材料が詰まり難く、成形加工が安定的に実施され得ることを示す。

＜バレル先端圧力の測定方法＞
理化工業株式会社製樹脂圧力センサ（ＣＺ−１００Ｐ）をシリンダバレル先端内壁に貫通させた取り付け孔に設置し、該圧力センサからの信号を出力変換器（ＰＣＴ−３００）で増幅し、表示装置に表示させた。

図５中、（Ａ）が実施例１、（Ｂ）が比較例１、（Ｃ）が比較例２である。図５から明らかなように、流路内に段差を有する押出成形機（図６参照）を用いた比較例２が最も成形材料の詰まりが起こりやすかった。比較例１は、使用したダイスが、流路の断面積が成形材料の押出方向の下流側に向かって漸次縮小する流路縮小部を具備しているものの、同様の流路縮小部を具備するダイスを使用した実施例１に比して劣る結果となった。この実施例１と比較例１との性能差は、流路縮小部の流路を画成する内壁面の形状の差に起因するものであり、安定的な成形加工の実施を実現するためには、流路縮小部の流路を画成する内壁面は、シリンダバレルの軸方向に沿う断面視において、実施例１のように、該流路縮小部の内側に向かって凸の曲線を有することが好ましいことがわかる。

１，１Ａ，９０Ａ，９０Ｂ ダイス
２，９１ ダイスの流路
３，９２ 押出口
４，９３ 流路縮小部
４ａ，９３ａ 流路縮小部の内壁面
４Ｓ 流路縮小部の始端
４Ｅ 流路縮小部の終端
４０ 流路縮小部の内壁面の押出方向の上流側の端部
４１ 流れ制御部
５，９４ 賦形部
６ 流路縮小部配置部
２０，１００，１０１ 押出成形機
１０ シリンダバレル
１１ シリンダバレルの流路
１２ スクリュ
１３ 段差
１４ ホッパー
Ｍ 成形材料
Ｘ シリンダバレルの軸方向
Ｘ１ 成形材料の押出方向

Claims (8)

1. スクリュを内蔵したシリンダバレルを具備する押出成形機の該シリンダバレルの軸方向の一端に配され、該スクリュによって押し出される成形材料の流路及び押出口を有するダイスであって、
   前記流路は、その断面積が成形材料の押出方向の下流側に向かって漸次縮小する流路縮小部と、該流路縮小部から前記押出口に向かって成形材料を通過させながら該成形材料を所定形状に賦形する賦形部とを具備し、
   前記流路縮小部の流路を画成する内壁面は、前記軸方向に沿う断面視において、該流路縮小部の内側に向かって凸の曲線である流れ制御部を有し、
   前記流路縮小部の内壁面の前記押出方向の上流側端部は、前記軸方向に沿う断面視において、外側に向かって凸の曲線であり、
   前記軸方向に沿う断面視において、前記流路縮小部の内壁面について該流路縮小部の押出方向の上流側端と下流側端とを結ぶ仮想直線を引いた場合に、前記流れ制御部における凸の曲線は該仮想直線よりも内側に位置し、且つ前記上流側端部における凸の曲線は該仮想直線よりも外側に位置しており、
   植物由来素材の粉砕固形物を含有する前記成形材料を成形するために用いられる、ダイス。
2. 前記賦形部はその流路の断面積が前記軸方向に一様である請求項１に記載のダイス。
3. 前記流れ制御部は、前記流路縮小部の内壁面において前記賦形部寄りに位置している請求項１又は２に記載のダイス。
4. 前記押出口の平面視形状が非円形である請求項１〜３の何れか１項に記載のダイス。
5. 互いに平行に配された複数の前記シリンダバレルの共通の前記軸方向の一端として利用され、平面視において複数の前記流路縮小部が間欠配置された流路縮小部配置部を具備し、該流路縮小部配置部の該シリンダバレルとの対向面側とは反対側に、複数の前記賦形部が該流路縮小部配置部の複数の流路縮小部と１対１で対応するように配されている請求項１〜４の何れか１項に記載のダイス。
6. スクリュを内蔵したシリンダバレルを具備する押出成形機であって、
   前記シリンダバレルの軸方向の一端側に、前記スクリュによって押し出される成形材料の流路及び押出口を有し、
   前記流路は、その断面積が成形材料の押出方向の下流側に向かって漸次縮小する流路縮小部と、該流路縮小部から前記押出口に向かって成形材料を通過させながら該成形材料を所定形状に賦形する賦形部とを具備し、
   前記流路縮小部の流路を画成する内壁面は、前記軸方向に沿う断面視において、該流路縮小部の内側に向かって凸の曲線である流れ制御部を有し、
   前記流路縮小部の内壁面の前記押出方向の上流側の端部は、前記軸方向に沿う断面視において、外側に向かって凸の曲線であり、
   前記軸方向に沿う断面視において、前記流路縮小部の内壁面について該流路縮小部の押出方向の上流側端と下流側端とを結ぶ仮想直線を引いた場合に、前記流れ制御部における凸の曲線は該仮想直線よりも内側に位置し、且つ前記上流側端部における凸の曲線は該仮想直線よりも外側に位置しており、
   植物由来素材の粉砕固形物を含有する前記成形材料を用いる、押出成形機。
7. 請求項１〜５の何れか１項に記載のダイスを具備する押出成形機を用いた成形品の製造方法であって、
   成形材料として、固形物を５０質量％以上含有するものを用いる、成形品の製造方法。
8. 前記固形物が植物由来の粉砕固形物である、請求項７に記載の成形品の製造方法。