JPH02160686A - 爆発性ペレット製造方法及び多数ピン型ダイス組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は不均質及び変質に鋭敏な材料の押し出し成型に
関し、特に、長手方向に孔が設けられた紐状に押し出し
成型され、ペレットサイズに切断される爆発性の材料の
押し出し成型に関する。

本発明が関係する技術分野において遭遇する典型的な材
料は粒子状固形物に混ぜ合わされた高粘度の物質である
。該材料は連続式かバッチ式の混合機から合成プラスチ
ックバインダー中に包まれたｍ発性材料、例えばニトロ
アミンの粒子固形物に混ぜ合わされた高粘度流体として
吐出される。

典型的なプラスチックバインダーは溶剤を含む酢酸ブチ
ルセルロースである。該材料はマルチピン型から押し出
し成型される際に溶剤気化と共に固化する。

米国特許第４７４４６６９号に開示された形式の連続式
混合押し出し機は上記したエネルギ材料の混合押し出し
に利用可能である。該機械はインライン押し出し能力を
備えた、共に回転、自動拭き取り、完全噛み合いの２ス
クリユ一連続式混合機である。典型的なエネルギ材料は
、１塩基推進薬にトロセルロース）、２塩基推進薬にト
ロセルロース−ニトログリセリンあるいは他の液体爆薬
）及び３１！基推進薬にトロセルロース十ニトログリセ
リン−ニトログアニジン）として認められ得る。別の銃
砲用推進薬の製造方法はバッチ処理装置である。該装置
においては、シグマブレード（Ｓｉ（ｌｌｌｌａ　ｂｌ
ａｄｅ　”）混合の製品はラム押し出し機に送られ、該
機械は混合された材料を直接型に供給する。従来技術の
押し出し成型機は均質性を備えてなく、型中の二次流れ
及びデッドスポットの形成を促進するかなりの圧力降下
によって特徴付【プられている。

本発明は、流体中の剪断応力が流路全体を通してより一
定であり、固形爆発性粒子が爆発する危険性を伴う互い
の接触をしないように流体バインダー中の固形爆発性粒
子の移転が最小にされたマニホールドマルチピン型押し
出し成型機の提供を企図している。

本発明の目的の一つは、粘性、すなわちこね粉のような
押し出し成型可能な固まりにして、別々の−様な流れに
分割され、圧力降下が小さく、より一様な剪断力での材
料流れを促進するように設計された複数の型へ送られる
固まりから長手方向に孔明けされた紐状材料を製造する
方法及び装置を提供することである。

本発明の他の目的は、デッドスポット及び逆流の発生が
排除されたマニホールド型装置を設計することである。

本発明の他の目的は、流れの分裂、流れ方向の急激な変
化が避けられ、装置を通して進む材料中の剪断応力がよ
り一定である装置を提供することである。

本発明の伯の目的は、より安全に材料を処理し、改善さ
れた押し出し性をもたらすと共に型を通る際の圧力降下
を５０％はど減じる装置を提供することである。

本発明の他の目的は、より容易に製造し、温度制御出来
る装置を提供することである。

本発明の他の目的は、型全部を交換する必要がなく型部
品の相互交換を容易にするマルチピン型組立体を提供す
ることである。

本発明の他の目的は、押し出し成型された紐状の材料が
一様精度の長さに切断されるように、連続式混合機の一
つの吐出口からの処理された材料が各型に一定の速度で
提供され、処理されるマニホールドマルチピン式マルチ
型装置を提供することである。

本発明の他の目的は、型の孔明はピンの幾何学的配列が
型全部を交換する事なく変更し得る装置を提供すること
である。

本発明の他の目的及び利点は、添付した特許請求の範囲
及び図面と合わせて考慮されるとき以下の記載から明ら
かに指摘される又は明瞭となろう。

従来の典型的なダイ構造は第１図及び第２図に示されて
いる。第３図は従来のシグマミキサーから混合物質を受
は取り、かつその混合物質を多くの上記ダイに供給する
典型的なラム型押し出し園の概略図を示す。それは、全
体的に１１にて示されるフレームにより堅固に保持され
るシリンダ１０と、咳フレームに堅固に取り付けられ、
かつシリンダ１０の直ぐ上方にて軸上に整合する水力シ
リンダ１２と協働する。オイルの入り口開口及び出口開
口１３．１４は通常の転置可能なラムピストン１５が取
り付けであるシリンダ１２内に設けである。ピストン１
５は閉鎖シリンダ１２の下側端部内の密閏された開口１
６を介して、シリンダ１０の密閏された上側開口端部へ
と延びている。

シリンダ１０の下側の壁には、特に第１図及び第２図に
て全体的にＤにて示され、上記ダイを受ける円ｆ：Ｒ型
に開けられた開口１７が設けられている。

従来のダイユニットは全体的に１８にて示されかつマス
受はスパイダリングである上側放出・部材と、下側放出
部材１９とからそれぞれ成るように示しである。リング
１８は、一体リブ１８ｃにより内側円柱状コア１８ｂに
連結された外側壁１８ａを備えており、その一体リブ１
８Ｇは該リブの間に全体的に２０で示される入り口開口
を画定するために、円周方向に離隔している。放出部材
１９は円筒型に開けられた開口１７の一つに嵌合するよ
うに、１９ａにて示すように肩部が設けられており、か
つ円筒型の放出通路２２に連通する、狭くなるように収
束する円錐台遷移入り口２１を有する。上記コア１８ｂ
内には、一連の開口２３が設けられており、その開口内
には、長く延びるピン２４が固定されている。このピン
２４は放出部材１９内の出口オリフィス２５に向かって
下方に延びている。

シリンダ１０からラムピストン１５が持ち上げられた際
に、混合物質はシリンダ１ｏ内に落下する。ラムピスト
ン１５が下げられると、開口１３を介して水力流体を供
給することにより作用する水力的圧力の下にて、またそ
の圧力は間口１４を介して外へ逃げる状態にて、各ダイ
Ｄを介して、軸線的に平行なピン２４により形成される
細長い穴を有する円柱の形状に押し出された生産物が得
られる。

一連の性質の少なくとも二つの主な欠点が示された構造
から経敲されている。その第１のものはシリンダー１０
とダイスＤにおける製品のかなりの非均質性（ｄｅｈｏ
ｍｏｇｅｎｉｚａｔｉｏｎ）か不混合性（ｕｎｇｉｉｘ
ｉｎｇ）であり、第２は、特に材料がダイスＤを通過す
る時に起こる過度の圧力低下である。

第４図に示すように、平行な表面間を流れる粘性ニュー
トン流体は放物線状の流体速度分布を有し、これは流体
が通過壁面に接着する傾向があるためである。流れの速
度は壁部では零であり、通過部の中央すなわち軸線にお
いては、示されるように、最大となる。Ｙ方向における
速度の変化率は、通過壁部での最大値と流れの中央部で
の零の間を変化するが、剪断の割合で決められ、含まれ
た粘性のための過度の剪断の割合は不適当な剪断応力を
生む。粘性バインダー流体と混合された固体の爆発性粒
子は、ある特定の剪断の差を越すと、低い？Ｊ断応力域
の方へ移行する傾向がある。この現象はまた流体の温度
によっても影￥１され、これは剪断の割合と同様に粘性
にも影響する。

第３図は急な変化があった時に流れチャンネルの断面で
起こることを示している。ここではａ方向での流れの連
続性は再循環する第２の流れｂによって分断される。９
ｇ断の割合での明確な不連続が起こり非均質性の蓋然性
が非常に高い。同様な状況が、また、流れの方向がａで
示され第２の流れがｂで示されている第４Ａ図にあるよ
うに、流れの方向において急な変化が生じたとき、起こ
る。

これは、固まり（ｍａｓｓ）が第１図のリング１８の上
部表面に対して押され、９０度、方向を変えられる時に
起こる。第２流域において製品は、圧力下でゆっくりと
再循環し、流体が次第に固まりから追い出されるという
意味で不混合となり、半固体となりよどむ。爆発物の製
造において、重大な危険がそのよどんだポケットで起き
る低落によって生み出される。また第１図の通路２１が
、ダイスを通って進む材料における圧力低下に大きく寄
与すると同様に、この位置でより大きな剪断応力を生む
急な流れ方向の変化を生ずることに注意したい。

第５図より第８図において、現在の受託者の前述の米国
特許で開示されたタイプの連続押し出しシステムによっ
て使用されるタイプのマニホールドとダイスの組立体が
開示されている。みて分かるように、流れの方向の変化
はそのシステムを通してそれに導く流れの軸線に大体１
５度かそれ以下の値で保持されている。

マニホールド組立体は、全体的にＭで示されるが、同一
で一対の半割部２６を含み、その半割部のそれぞれが、
断面で８の字形の半分の形をした通路２８に次第に合わ
される半円断面２７の入口開口部を備えている。半割部
２６で開口ｒＡ２７と合わせ通路２８を合わせることに
より形成される入口開口部１０は、１５度かそれ以下の
角度Ｘで（第５図で）裾広がりに見えるようにテーパが
ついていて、ここで引例により結合された、前述の米国
特許第４，７４４，６６９号で開示された連続ミキサー
の出口オリフィスから材料を受は取る。

開口部２７により形成された循環入口から混成通Ｗ１１
０はレベル２９に対して８の字断面であり、そこではそ
れは通路が広がり始めるまで第１２図で開示された一定
の形状である。それぞれマニホールド竿ｓｔＪ部２６に
おいて二つの二重にがさなった半円開口部２８ａと２８
ｂはサドル２８ｃをもった８の字形の通路を画定し、そ
れは、第１２図のレベルから、（第１３図の）位置２９
ａで次第に収束して細くなり、その位置では、各半割部
２６の半楕円形断面の隣接する穴として形成された（ｌ
ａｌ　３図の）楕円断面の通路３０が大体１５度の角度
Ｃで曲がっている。第７２図のレベルから第１３図のレ
ベルにおいて、通路２８は次第に第１１図において示さ
れるような第１３図の形状に変化し合わされる。

第１４図に示すように、軸に対して直角な断面で円筒状
の通路３ｏはぞれぞれ、３０ａにおいて、該円筒状通路
３０が再び直角になり、次の分岐への分岐路を提供する
８の字形の断面３０ｂ　（第１６図）を分岐づる通路と
合流し始める位置に、直径線３２上の点３１から半径ｒ
でほぼ同一角度Ｃで後方にそらゼる。半径ｒは、環状の
通路３０（第１５図）の半径ｒ′の８倍の大きさを維持
される。レベル３２において、各通路３０は、分岐し始
め、第１６図に示されているような８の字形の断面にそ
の形状を徐々に変える。この断面積は、断面形状が第１
７図に示されている１ａ３４の′ｒＸ前の位置において
最大となり、該位置において、材料の流れは、軸に対し
て直角な断面が円筒状である通路３５に分岐する。各通
路３５は、通路３０を形成する凹部と同じ大きさの半分
部分２６にある半円筒形の凹部から成る。各円筒状通路
３０から一対の通路３５への移行は、境界面３０ｃを通
って、サドル３５ｃへ同じ角度Ｘで導くように、通路３
０への最初の移行と同じ方法で達成される。

第６図において、８の宇部の断面の幅が大きくなるに連
れてサドル部３５Ｃは徐々に狭まる。一方このとき、深
さは変化しないよう維持され（第５図）、そして、同様
の方法で通路３５に合流するのである。レベル３４では
、通路３０ｂは、およそ１５°の同一角度Ｃで合流し、
徐々に円筒状断面を増加するダイス状入口通路３６に分
岐連結するように３５ａのような下端部で後方へ曲がる
分岐路３５を形成する。通路３６は、マニホールド部２
６により形成されたマニホールドの下端に設けられた円
筒状断面のダイス状収容穴３７と連通ずる。通路３５及
び３６は、それぞれのマニホールド半部２６に設けられ
た半円筒断面凹部３５ａ及び３６ａにより同様にして形
成され、開口３７は、それぞれの対のマニホールド半部
２６に設けられた半円筒形断面の凹部３７ａにより形成
される。対の半部２６により設けられた流路には、１５
度以上の方向の変化は起きない。マニホールド半部２６
は、再循環熱伝達流体用の管路を提供する対の熱伝達通
路２６ａを有している。プラグ２６ｂは、適当に様々な
位置に設けられ得る。

第５図及び第６図の各マニホールド組立体Ｍの下端部に
は、本発明の重要な部分を構成するＣで示されるダイス
状要素を担持するダイス状搭載プレート３８がある。一
方、上記の装置は、第８図から第１０図に特に示される
ように、４組のその様なダイス状要素Ｃを有しても良い
し、より少ないあるいはより多い数のダイス状要素のＩ
ＩＣが使われ得る。第８図から第１０図は特に、ダイス
状盟素の組のそれぞれがその分解を容易にするような方
法で組み立てられる方法を示している。このようにして
、各装置Ｃは、屑状フランジ４３を有する４２で示され
る下方排出部材に設けられる凹状開口４１に担持される
下方７ランジ４０（第９図）を有する３９で示される上
方担持部材を含む。

部材３８に設けられたカウンタボア４４（第６図）は、
図示の方法で部材４２を担持し、同様に、各部材３９は
通路３７に担持される。

部材３９のそれぞれは、３９Ｃで示される放射状リブに
より３９ｂで示されるコアから分割された３９ａで示さ
れる外側リングからなる。該放射状リブは、コア３９ｂ
を囲む複数の間隔をあ番ノて延びた区分通路４５を限定
する。部材４２の下端部の円筒状排出通路４２ｂと連通
する、部材４２の分岐する円錐状通路４２ａに塊が通っ
ていく通路４５の形状については、以下に述べる。

各々の芯３９ｂは中心に穴４Ｇを有しピン４７を収容す
る。減少しネジを切られた上方端部４７ａは流れ分割部
材４８を収容し、流れ分割部材４８はネジを切られた穴
４８ｂを有している。各各の部材４８は円錐部分４８ａ
を有し、円錐部分４８ａは上方へマニホールド通路３６
内に延び又円筒部分４８ｃ内で終端となっている。テー
パー部分４８ａは芯３９ｂの軸線から角度旦で流れの方
向りに延びている。その下方端部で、ピン４７はネジ部
分４７ｂを有し、内側にネジを切られたスリーブ部材４
９を収容する。スリーブ部材４９は分岐通路４２ａ内に
延び又円筒部分４９ａと円錐部分４９ｂを有している。

部分４９ｂ内に設けられた一連の開口５０は長いピンＰ
を固定的に装着し、長いピンＰは通路４２ａから通路の
出口端部４２ｂまで延び、通路４２ｂからの円筒として
示される製品内の長手方向穴を形成する。

部材３９の外方部分３９ａの上方内方壁が流れ方向に角
度ｆで５１で示される様に傾けられ、開口４５の周辺壁
の各々は半径方向と円周方向に下方に又内側へ傾斜する
表面４５ａと４５ｂでそれぞれ作られ、下方に同じ角度
で傾斜している。各各のり１３９Ｇの隣接する半径方向
表面４５ａは、半径方向隆起線４５ｃから隣接し減少す
る計量ネック４５ｄの端部まで、流れ通路４５の端部の
中間で通路４５内で傾斜している。下方へ且つ内側へ傾
斜する収束表面４５ｂは傾斜して各々のネック４５ｄの
相対する側を形成し、ネック４５ｄはほぼ長円形である
。通路４５の下方部分は軸線方向に於いて類似形状であ
り、しかし垂直方向に逆にされている。それらは発散す
る半径方向又円周方向の壁５４と５４ａ並びに円周方向
内側と外側垂直壁５５によりそれぞれ形成される。通路
４５はこうして、第９図に示される様に、垂直横断面に
於いて、はぼ砂時計形である。

角度ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、に、ｌの各々は１５度以
下であり、それにより第二次流が発生したり材料の死点
が蓄積する急な転回或いは角は表れない。リブ３９ｃの
間の通路４５は開示される形状でありこの形状に於いて
各々の減少するオリフィス４５ｄに収束している。それ
らは同じ形状に於いて外側に広がり収束する通路４２ａ
内に入る。リブ３９ｃは第１０図に示され、収束する上
方下方側表面を有している。ダイ部品Ｃの各々の放出通
路４２ｂ内では圧力降下があり、それはシステムの他の
何れの場所の圧力降下より遥かに大きい。通路４２ｂ内
での圧力降下は単なる圧力降下であり、それは従来の装
置より約５０パーセント小さい圧力降下の本形状では重
要である。

様々な供給と分配通路が一対の同一の組み合わせのダイ
の半分２６内に設けられるので、マニホ−ルドアツセン
ブリーＭの流れ通路の製作は大きく容易になる。組み合
わせの熱伝達通路の繋がり　４は又分離された半分２６
内に容易に設けられ、ユニットを冷却し過熱を防ぐ為の
再循環熱伝達流体を収容する。開口１０に連続して供給
される潜在的に爆発性の粘性物質は円滑に通路を介して
マニホールド内で１５度より大きい方向の急な変更無く
流れる。同様に、流れが通路３６内でダイ部品Ｃの組み
合わせの円錐形部分４８ａにより分配される時、材料が
通路４５の入口部分により計量ネック４５ｄに案内され
てそれから更に砂時計形の通路４５の放出部分により円
錐台形通路４２ａ内に案内されるので、はぼ圧力降下が
生じない。ピンＰはそれらの内方端部で溶接等により固
定され、容易に交換される事ができ、様々なスリーブ４
９に代える事により通路４２ｂから突き出される製品に
於いて所望の数の所望の形状の長手方向通路を形成する
。固体化する製品が放出通路４２ｂから出る時、それは
適当なカッタ一部材によりある長さに切断され、両端部
に開口する軸線方向に平行な通路を有する円筒形ペレッ
トを形成する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のダイを示寸縦断両立面図、第２図は第１
図の線２−２に沿った平面図、第３図は第１図及び第２
図に開示された構造のダイを介してエネルギー物質を即
し出すためのバッチ工程において使用される型の従来の
ラム押し出し機を示した概略断面立面図、第４図は管内
粘性流体の層流に伴う放物状速皮分布を示す概略図、第
４Ａ図は流れ通路に急激な方向の変化が起こった際の２
次流れを示す説明図、第５図はマルチピンと協働した状
態のダイマニホールドを示す端面立面図、第６図はマニ
ホールドの手部分の一つの内側面を示す、第５図の線５
−５に沿った立面図、第７図は第６図の１１７−７に沿
った平面図、第８図はこのシステムと協働するマルチピ
ンダイユニットの一つの平面図、第８Ａ図は第９図のｌ
ｌ８Ａ−８Ａに沿った反面断面図、第９図は第８図の線
９−９に沿った断面立面図、第１０図は第８図の線１０
−１０に沿った断片的断面立面図、第１１図は物質の流
れが分岐した籠所でのマニホールド内の通路の進行形状
を示す説明図、第１２図は第６図のｌｓｌ　２−１２に
沿った断片的断面平面図、第１３図は第６図の線１３−
１３に沿った断片的断面平面図、第１４図は第６図のａ
ｌ　４−１４に沿った断片的断面平面図、第１５図は第
６図の［１１５−１５に沿った断片的断面平面図、第１
６図は第６図の線１６−１６に沿った断片的断面平面図
、第１７図は第６図の線１７−１７に沿った断片的断面
平面図、及び第１８図は第６図の１１８−１８に沿った
断片的断面平面図。 図面において、 Ｃ・・・ダイ、４０・・・７ランジ、３９ｃ・・・リブ
、４５・・・通路、４７・・・ピン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）混合機または圧力下の流れの他の供給源からの押
   出材料を受取り且つ該材料を軸線方向に延在する複数個
   の穴を有する筒状に排出するための多数ピン型ダイス組
   立体において、 ａ、複数個の分岐路を有するダイス通路装置とｂ、夫々
   が前記分岐路の１個に連通する複数個の下流側のダイス
   とを有し、 ｃ、前記各ダイスは、入口チャンネルと出口チャンネル
   とを有する包囲体を有し、且つ半径方向のリブを有する
   軸線方向のコア部分を含み、上流側の収斂した面を有し
   、前記コア部分包囲体に結合し且つ前記リブの円周方向
   の間において軸線方向に延在する複数個の通路を有し、
   該通路を通つて前記材料が前記入口チャンネルから出口
   チャンネルに流れるようになつており、 ｄ、前記各コア部分には、該コア部分から前記出口チャ
   ンネルに向かつて延在する軸線方向に延在する複数個の
   細長いピンを有し、 ｅ、前記各コア部分は、該コア部分の軸線方向上流側に
   設けられた円錐形の突起部と、流れの中に進入し且つデ
   ツドスポツトの発生を防止しながら材料の流れを前記通
   路から又は前記通路に向けて均一に分布する下流側端部
   を有する、多数ピン型ダイス組立体。
2. （２）材料を圧力下で排出する混合機からの押出材料ま
   たは他の処理装置からの押出材料をマニホールドおよび
   ダイス組立体を介して処理することによつて軸線方向に
   平行して延在する穴を有する爆発性のペレットを製造す
   るための方法において、前記マニホールドおよびダイス
   組立体は材料の流れを複数個の分岐路に分割するための
   チャンネル通路装置と前記分岐路の各々に連通するダイ
   ス装置とを備え、該ダイス装置は入口通路と出口通路と
   を有し、外壁と軸線方向のコアとを含み、該コアは上流
   側の円錐形突起部分と、前記コアと外壁との間にかけら
   れて収斂する上流側の縁部を有して前記コアを囲繞する
   関係で円周方向に離隔された複数個の計測通路を形成し
   ているリブを有し、ａ、前記各分岐路を通る流れを前記
   コアの上流の円錐形部分に衝突させてこの流れを中空の
   環状の形の流れにする段階と、 ｂ、前記中空の環状の形の流れを前記リブに衝突させ且
   つこれを分割して複数個の流れとして前記通路を通つて
   流れさせる段階と、 ｃ、前記通路を介して流れる流れを計測し且つ軸線方向
   の平行な穴によつて間をいれて中空の環状の流れを形成
   する段階と有する爆発性のペレットを製造する方法。