(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイス外側表面に多数のノズル孔が形成されてなる樹脂ペレット製造用ダイスにおいて、前記ノズル孔に通じるダイス外側表面近傍における樹脂流路と交差する方向に延在し且つこの樹脂流路に沿ってその樹脂流路の貫通する方向に配列した複数列の熱媒流路が設けられてなることを特徴とする樹脂ペレット製造用ダイス。
【請求項２】
前記複数列の熱媒流路における熱媒の導入経路及び排出経路の少なくとも何れか一方が各列に独立して設けられてなる請求項１記載の樹脂ペレット製造用ダイス。
【請求項３】
前記複数列の熱媒流路が、流路軸線に直角の断面を円形とした直線流路であって、ダイス外側表面に対し平行な方向に延在し且つ垂直な方向に配列されてなる請求項１記載の樹脂ペレット製造用ダイス。
【請求項４】
前記樹脂流路が、溶融合成樹脂が送り込まれる側の大径通路と、この大径通路から岐出されて前記ダイス外側表面のノズル孔に連通して設けられた複数の小径通路からなり、各列の熱媒流路が、前記樹脂流路の大径通路側で小径の、小径通路側で大径の異形流路に形成される請求項３に記載の樹脂ペレット製造用ダイス。
【請求項５】
前記複数列の熱媒流路における少なくともダイス外側表面に最近傍の熱媒流路の端部を閉止して断熱空間を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の樹脂ペレット製造用ダイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂のペレットを製造するための樹脂ペレット製造装置に用いられるダイスに関し、特に、樹脂押出しのノズルの部分を効率的に加熱するための加熱手段を具備する樹脂ペレット製造用ダイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の樹脂ペレット製造装置に用いられるダイスは、ダイス表面が水冷されることでノズル部分が樹脂の固化により閉塞することのないようにするために、熱媒体を流してノズル近傍を加熱する熱媒流路がダイプレートに設けられている。前記熱媒流路〔以降、ＨＣ（ヒートチャンネル）と略称する〕に関する典型的な先行技術が特開平 1−278312号公報に挙げられ、図１２にダイプレートにおけるＨＣの形状が示される。
【０００３】
従来のダイスにおけるＨＣ２１は図１２に示されるように、隣り合うノズル２２間に１列設けられていて、流路軸線に直角の断面形状が円形の丸穴になっているものが殆どである。このような丸穴形状では、対向するノズル２２に対して伝熱面積が小さく、従って加熱効率を良くしようとすれば、丸穴径を大きくしなければならなかった。なお、丸穴形状ではドリル加工となり、複雑な断面形状のＨＣの場合に行う放電加工とは異なり、斜め加工が可能であることから、ＨＣ２１に対する熱媒の導入側経路２３及び排出側経路２４を図１３に図示するように斜めに曲げて加工することができ、これによってＨＣ２１を冷却水（ＰＣＷ）側（図１３の左端面側）に近付けて水冷の影響を小さくさせることができる。
【０００４】
しかしながら大径丸穴形状のＨＣ２１では、樹脂が流通するノズル孔数が多くとれなくなり、そのため、図１２に図示するように先端で斜めに分岐させる方法を採用しているが、この斜めノズル孔の加工は複雑であることから手間がかかって、ダイプレートのコストを高騰する要因となっていた。
【０００５】
上記従来例とは別に、典型的な先行技術の他例が米国特許第 4752196号明細書に挙示され、図１４にその要部断面図が示される。この図において、２２は樹脂が流れるノズルであり、３４がＨＣであって、該ＨＣ３４は断面形状が、対向するノズルの大径、小径に対応させて略ラッパ形状になっている。
【０００６】
このような複雑な形状のＨＣ３４の加工には、放電加工機を使用して、長時間かけて加工を行う必要があり、その結果、ダイプレートのコストの高騰並びに製品納期の長期化をもたらす問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の問題点の解消を図るために成されたものであり、本発明の目的は、ダイプレートの加工が容易に行え、しかもＨＣの構造の簡略化並びに加熱効率の向上を図ることができる樹脂ペレット製造用ダイスを提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため以下に述べる構成としたものである。即ち、本発明に係る請求項１の発明は、ダイス外側表面に多数のノズル孔が形成されてなる樹脂ペレット製造用ダイスにおいて、前記ノズル孔に通じるダイス外側表面近傍における樹脂流路（ノズル）と交差する方向に延在し且つこの樹脂流路に沿ってその樹脂流路の貫通する方向に配列した複数列の熱媒流路（ＨＣ）が設けられてなることを特徴とする樹脂ペレット製造用ダイスである。
【０００９】
また、本発明に係る請求項２の発明は、上記請求項１記載の樹脂ペレット製造用ダイスに関して、前記複数列の熱媒流路（ＨＣ）における熱媒の導入経路及び排出経路の少なくとも何れか一方が各列に独立して設けられてなる構成としたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る請求項３の発明は、上記請求項１記載の樹脂ペレット製造用ダイスに関して、前記複数列の熱媒流路（ＨＣ）が、流路軸線に直角の断面を円形とした直線流路であって、ダイス外側表面に対し平行な方向に延在し且つ垂直な方向に配列されてなる構成としたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る請求項４の発明は、上記請求項３記載の樹脂ペレット製造用ダイスに関して、前記樹脂流路が、溶融合成樹脂が送り込まれる側の大径通路と、この大径通路から岐出されて前記ダイス外側表面に形成されたノズル孔に連通して設けられた複数の小径通路からなり、各列の熱媒流路が、前記樹脂流路の大径通路側で小径の、小径通路側で大径の異形流路に形成されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る請求項５の発明は、上記請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の樹脂ペレット製造用ダイスに関して、前記複数列の熱媒流路における少なくともダイス外側表面に最近傍の熱媒流路の端部を閉止して断熱空間を設けた構成としたことを特徴とする。
【００１３】
このような本発明によれば、樹脂ペレットを製造するアンダーウォータ型又はリングウォータ、ホットカット型のペレタイザのＨＣを備えるダイスに好適に用いられるものであって、複数列のＨＣを設けたことにより、伝熱面積が増加するとともに、加熱効率が良くなる。
【００１４】
また、請求項２の発明によれば、複数列のＨＣにおける熱媒の流量を熱負荷に応じてそれぞれ調節できるため、ＰＣＷ側のＨＣの流量を多くするなどして各ＨＣへの熱供給を熱収支よく行わせることにより、高熱効率なダイスを提供し得る。
【００１５】
また、請求項３の発明によれば、複数列のＨＣをドリル加工により形成できて、斜め穴加工が可能となることにより、ＨＣをＰＣＷ側に近付けることができ、高熱効率なダイスが得られる。
【００１６】
また、請求項４の発明によれば、ノズルの配置に合わせて流路径を変えられるので、一つのＨＣの流路径を大きくする場合とは異なり、ＨＣに合わせて斜めのノズル孔加工をする必要がなく、高熱効率なダイスを安価に提供し得る。
【００１７】
また、請求項５の発明によれば、ユーティリティーとしての熱媒の条件が制限される等の場合、例えば、熱媒が蒸気圧の低いスチームしか得られないような場合では、ＰＣＷ側に熱を奪われることにより冷却されたスチームが凝縮してドレンとなることで加熱効率が悪化したり、また、熱媒が比較的低温のホットオイルしか得られないような場合では、ＰＣＷ側に熱を奪われることにより冷却されたオイルの粘度が下がることにより流れにくくなることで加熱効率が悪化したりすることがあるのに対して、このような問題点を簡単な構造の下で回避することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る樹脂ペレット製造用ダイスの水室側から見た外側端面部分図、図２は、図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図、図３は、同じくＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【００１９】
図１乃至図３に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る樹脂ペレット製造用ダイス（以降、ダイスと略称する）１は、ノズル部リング２と、このリング２を挟んで外側及び内側にそれぞれ設けられる外側ダイス部（フランジ部）３及び内側ダイス部４とを一体化した円盤状のもので、外側ダイス部３に穿設された図示しないボルト穴に挿通されるボルトによって、樹脂ペレット製造装置（図示せず）の基体に固定されるようになっている。そして、ノズル部リング２には、ダイス軸方向にそれぞれ貫通する多数のノズル５、５、……で実現される樹脂流路が形成されている。
【００２０】
上記ノズル部リング２の表面（カッターが当たるカッティング面）は前記ダイス軸に直交差する平坦面になっていて、該表面部分は外面に合着させた耐磨耗性に優れる硬質板６により形成されており、この硬質板６には、ノズル５、５、……の先端部のノズル孔７、７、……がそれぞれ開口している。なお、本第１実施形態の場合のノズル５、５、……は、ノズル部リング２におけるリング中心軸を含む基準平面（例えば、図１上でＡ−Ａ線に沿う軸方向切断面）に対して平行にかつ互いに等間隔を保持した配置で貫設されていて、各ノズル５は、溶融合成樹脂が送り込まれる側すなわち前記表面から離れる後部側の個所に設けられた大径通路５b と、この大径通路５b から平行を保った行列配置で岐出されてダイス外側表面近傍の個所にノズル孔７に連通して設けられた複数個例えば７個の小径通路５a とからなる多筒口形のノズルに形成されている。
【００２１】
上記ダイス１には、本発明を特徴付ける構成要素部材としての加熱手段が設けられる。この加熱手段は、ノズル部リング２の外周面及び内周面にそれぞれ設けられた外側環状通路９及び内側環状通路１０と、両環状通路９、１０間を連結する多数の熱媒通路（ＨＣ）８とによって構成されている。
【００２２】
上記外側環状通路９は、公知の構造であるので構造の詳細を図示していないが、上部半円環形通路と下部半円環形通路とに分割されてそれぞれが独立した流体室を形成しており、上部半円環形通路には加熱流体導入口が、下部半円環形通路には加熱流体排出口がそれぞれ設けられている。
【００２３】
このような加熱手段は、前記加熱流体導入口から導入された蒸気等の加熱流体が、外側環状通路９の上部半円環形通路から上半部の多数のＨＣ８、８、……を流通して内側環状通路１０に至り、更に、下半部の多数のＨＣ８、８、……を流通して外側環状通路９の下部半円環形通路から前記加熱流体排出口を経て排出される流通経路を辿る流れとなって、その間に前記ノズル５、５、……部分が加熱されるようになっている。なお、上記加熱手段としては、外側環状通路９、内側環状通路１０を何れも全円環形状に形成して両通路９、１０間に全数のＨＣ８を並列連結するとともに、両通路９、１０の何れか一方に加熱流体導入口を、他方に加熱流体排出口をそれぞれもうけてなる構成としたものであってもよい。
【００２４】
上記加熱手段におけるＨＣ８は、図２及び図３に示されるように、ノズル５、５、……におけるノズル孔７に通じるダイス外側表面近傍の部分に対して、交差する方向に延在しかつノズル５に沿って配列させて設けられる。本第１実施形態の場合のＨＣ８は、隣り合うノズル５、５間に複数列例えば３列の多行３列の配置で設けられていて、個々についてはダイス外側表面に平行な方向に延在し、各行の列間についてはダイス外側表面に垂直な方向に等間隔に配列して設けられる。そして、各ＨＣ８は、流路軸線に直角の断面を等径の真円形とした直線流路に形成されている。
【００２５】
このように構成されてなる加熱手段は、複数列のＨＣ８をノズル５に対して近接して設けているので、伝熱面積が増大することと、熱伝達率が高いこととが相俟って熱効率が良くなる。また、丸孔であることから、ドリル加工による簡単な工法が可能である。
【００２６】
図４には、本発明の第２の実施の形態に係るダイスの要部構造が、図２図示断面図に相当する断面図で図示され、また図５には、同じく図３図示断面図に相当する断面図で図示される。
この第２の実施の形態に係るダイスにおいて、前記第１の実施の形態のダイスに構成が類似し、対応する部材については同一の参照符号を付して個々の詳細な説明は省略する。
この第２の実施の形態に係るダイスに関して、構成上の特徴とされる点は、各ＨＣ８が円形の直線流路に形成されていることと、各行における複数列のＨＣ８が可能な限りにおいてダイス外側表面、すなわち水室側表面に近付けた個所に設けられていることの２点である。
【００２７】
この場合、ダイス外側表面に最も近い最前列のＨＣ８は、ノズル部リング２の表面部分に周縁部からのドリル加工によって穿設するとともに、開口部を栓材１１によって密封することで、簡単に熱媒流路を形成することができる。また、この最前列のＨＣ８は、外側環状通路９、内側環状通路１０に対して前方に張り出した位置にあるので、このままでは両通路９、１０との連通をとることができない。そこで、熱媒流路導入孔１２及び熱媒流路導出孔１３を図４に示すように、ノズル部リング２の所要個所においてドリル加工による斜め丸孔加工を施すことによって、最前列のＨＣ８と両通路９、１０との連通を容易にとらせることができる。このように複数列のＨＣ８をダイス外側表面に近付けた個所に設けることによって、容易に高加熱効率のダイスを提供し得る。
【００２８】
図６には、本発明の第３の実施の形態に係るダイスの要部構造が図３図示断面図に相当する断面図で示される。
この第３の実施の形態に係るダイスにおいて、前記第１の実施の形態のダイスに構成が類似し、対応する部材については同一の参照符号を付して個々の詳細な説明は省略する。
この第３の実施の形態に係るダイスに関して、構成上の特徴とされる点は、ＨＣ８が円形の直線流路に形成されていることと、各行における複数列のＨＣ８がその流路径を相対向するノズル５の流路径に応じて変えた構造となっていることの２点である。すなわち、ノズル５の大径通路５b 側に近接するＨＣ１８（図６で右端のもの）を細径の円形直線流路に形成し、小径通路５a 側に近接するその他のＨＣ８を太径の円形直線流路に形成している。
【００２９】
このような構成としたことにより、ノズル５の配置に合わせてＨＣの径を変えて、熱媒体の流量を調節することが可能となり、単列のＨＣの径を大きくさせてなる従来のものとは異なり、ＨＣに合わせて斜めのノズル孔加工を施したりする必要がなくなり、簡単な構造で高加熱効率のダイスを提供し得る。
【００３０】
図７には、本発明の第４の実施の形態に係る熱媒流路系統を併示してなるダイスが、図２図示断面図に相当する断面図で図示される。
この第４の実施の形態に係るダイスにおいて、前記第１の実施の形態のダイスに構成が類似し、対応する部材については同一の参照符号を付して個々の詳細な説明は省略する。
この第４の実施の形態に係るダイスに関して、構成上の特徴とされる点は、複数列のＨＣ８における熱媒の排出経路が各列に独立して設けられてなる構造となっていることである。この実施形態の例の場合、リング形状を成している２個の隔壁１４を用いて内側環状通路１０を３つに区分させることにより、各列のＨＣ８にそれぞれ連通させた前通路１０A と、中通路１０B と、後通路１０C を形成し、外側環状通路９には熱媒導入管１５を接続し、前記３通路１０A 、１０B 、１０C には熱媒導出管１６A 、１６B 、１６C をそれぞれ接続して、さらに熱媒として例えば高圧蒸気が用いられる際には熱媒導出管１６A 、１６B 、１６C に蒸気トラップ１７A 、１７B 、１７C をそれぞれ介設して、これにより所要の熱媒流路系統を構成している。
【００３１】
このような構成としたことにより、各列のＨＣ８は対応する各熱負荷に応じて加熱能力の調節が行われる。一般に水室側に近いＨＣ８は冷えやすいものであるから、熱媒が蒸気の場合を考えると、ＨＣにドレンが溜まり易くなる傾向がある。従って、排出経路をこのように分けることによりＨＣへの熱供給がさらに良くなり、高加熱効率のダイスが得られる。なお、熱媒が蒸気でなく加熱した油等の場合には、複数列のＨＣ８に通じる外側環状通路９を含む熱媒導入経路側を各列毎に独立させて設けるように構成してもよい。
【００３２】
図８には、本発明の第５の実施の形態に係る熱媒流路系統を併示してなるダイスが図２図示断面図に相当する断面図で図示される。
この第５の実施の形態に係るダイスにおいて、前記第４の実施の形態のダイスに構成が類似し、対応する部材については同一の参照符号を付している。
この第５の実施の形態に係るダイスに関して、構成上の特徴とされる点は、複数列のＨＣ８における熱媒の導入経路及び排出経路が何れも各列に独立して設けられてなる構造となっていることである。この実施形態の例の場合、リング形状を成している２個の隔壁１４をそれぞれ用いて外側環状通路９及び内側環状通路１０を３つに区分させることにより、各列のＨＣ８にそれぞれ連通させた前通路９A ，１０A と、中通路９B ，１０B と、後通路９C ，１０C を形成し、前記３通路１０A 、１０B 、１０C には熱媒導入管１５A 、１５B 、１５C をそれぞれ接続し、前記３通路９A 、９B 、９C には熱媒導出管１６A 、１６B 、１６C をそれぞれ接続して、これにより所要の熱媒流路系統を構成している。
【００３３】
このような構成になる実施の形態は、熱媒が加熱した油等の相変化を来さない流体の場合に用いて好適なダイスであって、各流路を独立させることにより、水室側に近いＨＣ８は冷えやすい等の種々の冷え具合に応じて各ＨＣ８の流量を個別に調節することが可能であり、更にＨＣ８への熱供給が良くなり、高加熱効率のダイスが得られる。
【００３４】
図９には、本発明の第６の実施の形態に係るダイスの要部構造が図２図示断面図に相当する断面図で図示され、また、図１０には、同じく図３図示断面図に相当する断面図で示される。
この第６の実施の形態に係るダイスにおいて、前記第２の実施の形態（図４及び図５参照）のダイスに構成が類似し、対応する部材については同一の参照符号を付している。
この第６の実施の形態に係るダイスに関して、構成上の特徴とされる点は、各行における複数列のＨＣが可能な限りにおいてダイス外側表面、すなわち水室側表面に近付けた個所に設けられていることと、複数列のＨＣが断面円形の直線流路に形成された前列側のＨＣ８と断面ホームベース形の直線流路に形成された後列側のＨＣ２８とを組み合わせた構成であることの２点である。
【００３５】
このような構成を有する実施の形態に係るダイスの場合、ＨＣ２８の加工には放電加工が必要となり、第１乃至第５の実施の形態に係るダイスと比較して、製造時のコスト上昇は避けられないが、高加熱効率のダイスが得られる点では優れている。その際、前列側のＨＣ８を断面円形の直線流路に形成することによって、ドリルでの斜め孔加工による熱媒流路導入孔１２及び熱媒流路導出孔１３の穿設が比較的容易に行えるので、全体としてＰＣＷ水室側に近い個所にＨＣを配設できる。これにより、ノズル壁の温度を高く保持できる高加熱効率のダイスが実現される。なお、断面円形の直線流路に形成したＨＣ８と組み合わせるＨＣ２８については、ホームベース形に限るものではなく、方形状であっても良いことは言う迄もない。
【００３６】
図１１には、本発明の第７の実施の形態に係るダイスの要部構造が、図２図示断面図に相当する断面図で図示される。
この第７の実施の形態に係るダイスにおいて、前記第２の実施の形態のダイスに構成が類似し、対応する部材については同一の参照符号を付して個々の詳細な説明は省略する。
この第７の実施の形態に係るダイスに関して、構成上の特徴とされる点は、各ＨＣ８がドリル加工の容易な円形の直線流路に形成されかつ可能な限りにおいてダイス外側表面、すなわち水室側表面に近付けた個所に設けられていることと、少なくともダイス外側表面に最近傍のＨＣ８（図１１では最左側のもの）が独立した断熱空間に形成されていることの２点である。
【００３７】
ダイス外側表面に最近傍のものを含むＨＣ８に対して上記断熱空間を形成する手段としては、例えば、ドリル加工によってノズル部リング２に有底丸孔を穿孔し、その端部の開口部を栓材１１によって密閉することで、簡単に断熱空間を備えるＨＣ８を形成することができる。この場合、有底丸孔内に空気や断熱材を封入する等、熱を伝え難くする手段を講じた後に端部ょ閉止して目的とする断熱空間を設けるものである。
【００３８】
このような構成を有する実施の形態に係るダイスの場合、前述するように使用される熱媒の態様によってはＰＣＷ側のＨＣ８が冷却水の影響で加熱効率が悪化することがあるのに対して、これを簡単な構造の下で確実に回避することが可能である。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。すなわち、本発明によれば、複数列のＨＣを設けたことにより、伝熱面積が飛躍的に増加して、加熱効率が向上する。また、請求項２の発明によれば、複数列のＨＣにおける熱媒の流量を熱負荷に応じてそれぞれ調節できるため、各ＨＣへの熱供給を熱収支よく行わせることにより、高熱効率なダイスを提供し得る。
【００４０】
また、請求項３の発明によれば、複数列のＨＣをドリル加工により形成できて、斜め穴加工が可能となることにより、ＨＣを水室側に近付けることができ、高熱効率なダイスが得られる。また、請求項４の発明によれば、ノズルの配置に合わせて流路径を変えられるので、一つのＨＣの流路径を大きくする場合とは異なり、ＨＣに合わせて斜めのノズル孔加工をする必要がなく、高熱効率なダイスを安価に提供し得る。
【００４１】
また、請求項５の発明によれば、熱媒の条件が制限される等の場合、ＰＣＷ側に熱を奪われることにより熱媒の加熱効率が悪化したりすることがあるのに対して、このような問題点を簡単な構造によって解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る樹脂ペレット製造用ダイスの水室側から見た外側端面部分図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るダイスの図２図示断面図に相当する断面図である。
【図５】図４に図示するダイスの図３図示断面図に相当する断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るダイスの図３図示断面図に相当する断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る熱媒流路系統を併示してなるダイスの図２図示断面図に相当する断面図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係る熱媒流路系統を併示してなるダイスの図２図示断面図に相当する断面図である。
【図９】本発明の第６の実施の形態に係るダイスの図２図示断面図に相当する断面図である。
【図１０】図９に図示するダイスの図３図示断面図に相当する断面図である。
【図１１】本発明の第７の実施の形態に係るダイスの図２図示断面図に相当する断面図である。
【図１２】従来のダイスの例の図３図示断面図に相当する断面図である。
【図１３】図１１に示されるダイスの例の図２図示断面図に相当する断面図である。
【図１４】従来のダイスの他例の図３図示断面図に相当する断面図である。
【符号の説明】
１…ダイス              ２…ノズル部リング      ３…外側ダイス部
４…内側ダイス部        ５…ノズル            ５a …小径通路
５b …大径通路            ６…硬質板              ７…ノズル孔
８…ＨＣ（熱媒流路）    ９…外側環状通路      １０…内側環状通路
１１…栓材              １２…熱媒流路導入孔    １３…熱媒流路導出孔
１４…隔壁              １５…熱媒導入管    １５A-C …熱媒導入管
１６A-C …熱媒導出管    １７A-C …蒸気トラップ      １８…ＨＣ
２８…ＨＣ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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