(57)【要約】  水中ホットカット方式によって造粒する造粒装置（Ｔ）に使用される造粒用ダイス（１）は、冷却媒体に接触して設けられた樹脂吐出面（１３）と、押出機（２）に連通する複数の樹脂流路（１４、１４、…）と、樹脂流路（１４）と連通して樹脂吐出面（１３）に開口するノズル（１５、１５、…）と、樹脂吐出面（１３）の近傍に設けられた複数のカートリッジヒーター（１７）及び短ヒーター（１８）とを備えている。樹脂流路（１４）は、樹脂吐出面（１３９上における仮想円の円周に沿って配置され、カートリッジヒーター（１７）及び短ヒーター（１８）は、樹脂流路（１４）の円周の周方向両側に配置されるとともに、長手方向を円周の径方向に向けて円周を横切った状態で配置されている。本発明によれば、ホットカット法による造粒用ダイスにおいて、ノズルの目詰まりを防ぎ、均一な粒径の粒子を効率よく生産することができる。
2009104671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却媒体に接触して設けられた樹脂吐出面と、
樹脂供給装置に連通する複数の樹脂流路と、
前記樹脂流路と連通して前記樹脂吐出面に開口するノズルと、
前記樹脂吐出面の近傍に設けられた複数のカートリッジヒーターと、
を備え、
前記樹脂流路が前記樹脂吐出面上における仮想円の円周に沿って配置され、
前記カートリッジヒーターは、前記樹脂流路の前記円周の周方向両側に配置されるとともに、長手方向を前記円周の径方向に向けて前記円周を横切った状態で配置されている造粒用ダイス。
【請求項２】
前記カートリッジヒーターは、８本以上設けられており、
それぞれの中心角が４５°以下である請求項１に記載の造粒用ダイス。
【請求項３】
前記カートリッジヒーターは、前記樹脂吐出面から１０〜５０ｍｍの位置に設けられている請求項１記載の造粒用ダイス。
【請求項４】
前記樹脂流路の断面形状は、その外郭に直線部を有し、
前記直線部が前記カートリッジヒーターの長手方向と略平行に配置されている請求項１に記載の造粒用ダイス。
【請求項５】
前記樹脂流路には、その前記断面形状に沿って複数個のノズルが設けられている請求項１に記載の造粒用ダイス。
【請求項６】
少なくとも前記冷却媒体の水流方向の上流側と下流側に温度センサーが設けられ、
前記温度センサーの測定温度に基づいて、前記カートリッジヒーターを個別にオンオフ制御するように構成されている請求項１に記載の造粒用ダイス。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の造粒用ダイスと、
前記造粒用ダイスを先端に取り付けた樹脂供給装置と、
前記造粒用ダイスのノズルから吐出される樹脂を切断するカッターが収容されるとともに、前記造粒用ダイスの樹脂吐出面に冷却媒体を接触させるチャンバーと、を具備する造粒装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかに記載の造粒用ダイスを取り付けた樹脂供給装置に熱可塑性樹脂を供給して溶融混練させる工程と、
前記熱可塑性樹脂を前記造粒用ダイスに向けて移動させながら前記熱可塑性樹脂に発泡剤を注入して発泡剤含有樹脂を形成する工程と、
前記造粒用ダイスのノズルから吐出される前記発泡剤含有樹脂をカッターにより冷却媒体中で切断して発泡性熱可塑性樹脂粒子を得る工程と、
を有する発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法。
【請求項９】
少なくとも冷却媒体の水流方向の上流側と下流側のダイス温度を測定し、それぞれの測定値が等しくなるように、各カートリッジヒーターを個別にオンオフ制御する請求項８に記載の発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至６のいずれかに記載の造粒用ダイスを取り付けた樹脂供給装置に熱可塑性樹脂を供給して溶融混練させる工程と、
前記熱可塑性樹脂を前記造粒用ダイスに向けて移動させながら、前記熱可塑性樹脂に発泡剤を注入して発泡剤含有樹脂を形成する工程と、
前記造粒用ダイスのノズルから吐出される前記発泡剤含有樹脂をカッターにより冷却媒体中で切断して発泡性熱可塑性樹脂粒子を得る工程と、
前記発泡性熱可塑性樹脂粒子を予備発泡して熱可塑性樹脂発泡粒子を得る工程と、
を有する熱可塑性樹脂発泡粒子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至６のいずれかに記載の造粒用ダイスを取り付けた樹脂供給装置に熱可塑性樹脂を供給して溶融混練させる工程と、
前記熱可塑性樹脂を前記造粒用ダイスに向けて移動させながら、前記熱可塑性樹脂に発泡剤を注入して発泡剤含有樹脂を形成する工程と、
前記造粒用ダイスのノズルから吐出される前記発泡剤含有樹脂をカッターにより冷却媒体中で切断して発泡性熱可塑性樹脂粒子を得る工程と、
前記発泡性熱可塑性樹脂粒子を加熱して予備発泡させ熱可塑性樹脂発泡粒子を得る工程と、
前記熱可塑性樹脂発泡粒子を型内発泡成形して熱可塑性樹脂発泡成形体を得る工程と、
を有する熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法により得られた発泡性熱可塑性樹脂粒子。
【請求項１３】
請求項１２に記載の発泡性熱可塑性樹脂粒子を予備発泡して得られた熱可塑性樹脂発泡粒子。
【請求項１４】
請求項１３に記載の熱可塑性樹脂発泡粒子を型内発泡成形して得られた熱可塑性樹脂発泡成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホットカット法により熱可塑性樹脂の粒子を成形するための造粒用ダイス、造粒装置、及び発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法に関する。
本願は、２００８年２月２０日に日本に出願された特願２００８−３９１１６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱可塑性樹脂のペレットを成形するための装置（ペレタイザーと称される。）として、押出機と、この押出機の先端に取り付けられているダイスと、カッターとを備えて構成され、押出機により溶融混練された樹脂材料をダイスから押し出し、それをカッターで切断し、所望の大きさのペレットを製造する装置が一般的に知られている。【０００３】
ダイスのノズルから押し出される樹脂材料のカット法として、ホットカット法がある。
このホットカット法は、複数個のノズルが開口しているダイス先端面を循環する水流と接触させ、水流中に押し出された直後の高温の樹脂をカッターで切断する方法である。ホットカット法による造粒では、樹脂が十分に硬化していない状態で切断されるので、樹脂の粉体化が生じないうえ、球状の粒子が得られるなどの利点がある。【０００４】
しかし、ホットカット法ではダイスの樹脂吐出面が水流と接触しているので、ここから熱が水流側に奪われ、ダイスの内部が部分的に樹脂の融点以下の温度に下がることがある。その結果、ノズルに目詰まりが生じ、生産性が低下する。また、目詰まりによって、粒子の粒径に不揃いが生じ、品質を落とすこともある。さらには、目詰まりが多くなると、ダイスからの樹脂の押出圧力が異常に高くなり、ダイスの耐圧限界を超え押し出しが不可能になることもある。【０００５】
従来、ホットカット法による造粒に用いられる造粒用ダイスにおいて、ノズルの目詰まりを防ぐための技術として、例えば特許文献１、２に開示された技術が提案されている。
特許文献１には、円状に配置されたノズルの中心位置に、ノズルの樹脂流路と同方向に棒状ヒーターを配置した造粒用ダイスが開示されている。棒状ヒーターを配置することにより、ヒーターと各ノズルが等距離となり、各ノズルが均一に加熱される。そのため、ノズルの目詰まりが生じにくくなって、低圧力損失、並びに水中での押出スタートを可能とし、良質のペレットを得ることができる。
特許文献２には、ダイスより押し出した溶融樹脂を回転カッターにより切断して樹脂粒子とする熱可塑性樹脂粒子の製造方法において、ダイス表面に断熱材を設けた構造について開示されている。
なお、特許文献１、２ともに発泡剤を含有しない造粒を行なっている。
【特許文献１】特開平７−１７８７２６号公報
【特許文献２】特開平５−３０１２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２に開示された従来技術には、次のような問題がある。
すなわち、押出機中で発泡剤を混合して、発泡性樹脂粒子を得ようとする場合、ダイスから吐出される発泡剤含有樹脂組成物の発泡を抑制する必要がある。そのため、カッティング室（チャンバー）内への循環水(冷却水)の水温は、非発泡樹脂粒子の場合（８０〜９０℃)より低くしなければならない(３０〜４０℃)。また、発泡剤により樹脂の溶融粘度が低下するため、ダイス表面にカッター刃を接触(押し付け)させないで造粒することは困難となっている。
特許文献１に開示された従来技術は、棒状ヒーターの先端がダイスの樹脂吐出面に近接するように棒状ヒーターを配置しているが、棒状ヒーターは、その構造上、ニクロム線を先端部まで設置できないため、ヒーター先端部は発熱しない。そのため、発泡性樹脂粒子を造粒する場合、このダイス構造では、最も加温が必要なダイス先端部の樹脂吐出面を十分に加温することが難しく、目詰まりを防止できない。【０００７】
また、特許文献２に開示された従来技術では、発泡剤を混合していない単なる樹脂ペレットの製造について記載したものである。一方、上述の通り、発泡性熱可塑性樹脂粒子を造粒する場合には、単なる樹脂ペレットの場合とは異なり、粒子の発泡を抑制する必要から、循環水の温度を４０℃以下とすることが望ましい。そのため、樹脂温度と循環水温度の差が大きくなり、断熱材だけでは水流によるダイス先端部の奪熱を抑制しきれず、ノズルの目詰まりが生じ易くなる。また、上述の通り、発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造においては、発泡剤により樹脂が軟化するため、ダイス表面にカッター刃を接触させて（押し付けて）吐出された樹脂を切断する必要がある。特許文献２に開示されたような、表面を断熱材で覆ったダイス構造では、カッター刃により断熱材が短時間で摩耗してしまい、ダイスの耐久性に問題がある。【０００８】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ホットカット法による造粒用ダイスにおけるノズルの目詰まりを防ぎ、均一な粒径の粒子を効率よく生産できるようにした造粒用ダイス、造粒装置、及び発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る造粒用ダイスでは、以下の構成を採用する。すなわち、この造粒用ダイスは、冷却媒体に接触して設けられた樹脂吐出面と、樹脂供給装置に連通する複数の樹脂流路と、樹脂流路と連通して樹脂吐出面に開口するノズルと、樹脂吐出面の近傍に設けられた複数のカートリッジヒーターとを備える。また、樹脂流路が樹脂吐出面上における仮想円の円周に沿って配置され、カートリッジヒーターは、樹脂流路の円周の周方向両側に配置されるとともに、長手方向を円周の径方向に向けて円周を横切った状態で配置されている。【００１０】
また、本発明に係る造粒用ダイスでは、カートリッジヒーターは、８本以上設けられており、それぞれの中心角が４５°以下であることが好ましい。【００１１】
また、本発明に係る造粒用ダイスでは、カートリッジヒーターは、樹脂吐出面から１０〜５０ｍｍの位置に設けられていることが好ましい。【００１２】
また、本発明に係る造粒用ダイスでは、樹脂流路の断面形状は、その外郭に直線部を有し、直線部がカートリッジヒーターの長手方向と略平行に配置されていることが好ましい。【００１３】
また、本発明に係る造粒用ダイスでは、樹脂流路には、その前記断面形状に沿って複数個のノズルが設けられていることが好ましい。【００１４】
また、本発明に係る造粒用ダイスでは、少なくとも冷却媒体の水流方向の上流側と下流側に温度センサーが設けられ、温度センサーの測定温度に基づいて、カートリッジヒーターを個別にオンオフ制御するように構成されていることが好ましい。【００１５】
また、本発明に係る造粒装置は、上述した造粒用ダイスと、造粒用ダイスを先端に取り付けた樹脂供給装置と、造粒用ダイスのノズルから吐出される樹脂を切断するカッターが収容されるとともに、造粒用ダイスの樹脂吐出面に冷却媒体を接触させるチャンバーと、を具備する。【００１６】
また、本発明に係る発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法は、上述した造粒用ダイスを取り付けた樹脂供給装置に熱可塑性樹脂を供給して溶融混練させる工程と、熱可塑性樹脂を造粒用ダイスに向けて移動させながら熱可塑性樹脂に発泡剤を注入して発泡剤含有樹脂を形成する工程と、造粒用ダイスのノズルから吐出される発泡剤含有樹脂をカッターにより冷却媒体中で切断して発泡性熱可塑性樹脂粒子を得る工程とを有する。【００１７】
また、本発明に係る発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法では、少なくとも冷却媒体の水流方向の上流側と下流側のダイス温度を測定し、それぞれの測定値が等しくなるように、各カートリッジヒーターを個別にオンオフ制御することが好ましい。【００１８】
また、本発明に係る熱可塑性樹脂発泡粒子の製造方法は、上述した造粒用ダイスを取り付けた樹脂供給装置に熱可塑性樹脂を供給して溶融混練させる工程と、熱可塑性樹脂を造粒用ダイスに向けて移動させながら、熱可塑性樹脂に発泡剤を注入して発泡剤含有樹脂を形成する工程と、造粒用ダイスのノズルから吐出される発泡剤含有樹脂をカッターにより冷却媒体中で切断して発泡性熱可塑性樹脂粒子を得る工程と、発泡性熱可塑性樹脂粒子を予備発泡して熱可塑性樹脂発泡粒子を得る工程とを有する。【００１９】
また、本発明に係る熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法は、上述した造粒用ダイスを取り付けた樹脂供給装置に熱可塑性樹脂を供給して溶融混練させる工程と、熱可塑性樹脂を造粒用ダイスに向けて移動させながら、熱可塑性樹脂に発泡剤を注入して発泡剤含有樹脂を形成する工程と、造粒用ダイスのノズルから吐出される発泡剤含有樹脂をカッターにより冷却媒体中で切断して発泡性熱可塑性樹脂粒子を得る工程と、発泡性熱可塑性樹脂粒子を加熱して予備発泡させ熱可塑性樹脂発泡粒子を得る工程と、熱可塑性樹脂発泡粒子を型内発泡成形して熱可塑性樹脂発泡成形体を得る工程とを有する。【００２０】
また、本発明に係る発泡性熱可塑性樹脂粒子は、上述した発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法により得られた発泡性熱可塑性樹脂粒子である。【００２１】
また、本発明に係る熱可塑性樹脂発泡粒子は、上述した発泡性熱可塑性樹脂粒子を予備発泡して得られた熱可塑性樹脂発泡粒子である。【００２２】
また、本発明に係る熱可塑性樹脂発泡成形体は、上述した熱可塑性樹脂発泡粒子を型内発泡成形して得られた熱可塑性樹脂発泡成形体である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の造粒用ダイス、造粒装置、及び発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法によれば、樹脂流路およびノズルがカートリッジヒーターによって両側から挟み込まれた状態で加熱される。そのため、樹脂流路の片側だけが加熱されることがなく、両側から等距離で均等に加熱することができる。その結果、ノズルの目詰まりを抑制することができ、目詰まりによる生産効率の低下を改善し、均一な粒径の高品質な粒子を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態による造粒装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態による造粒用ダイスの概略構成を示す側断面図である。
【図３】図２のダイス本体の樹脂吐出面を示す側面図である。
【図４】ノズルの配置状態の一例を示す図である。
【図５】本実施の形態の変形例によるノズルの配置状態の一例を示す図であって、図４に対応する図である。
【図６Ａ】比較例１で用いたダイスの断面図である。
【図６Ｂ】比較例１で用いたダイスの樹脂吐出面を示す側面図である。
【図７Ａ】比較例２で用いたダイスの断面図である。
【図７Ｂ】比較例２で用いたダイスの樹脂吐出面を示す側面図である。
【図８Ａ】比較例３で用いたダイスの断面図である。
【図８Ｂ】比較例３で用いたダイスの樹脂吐出面を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  造粒用ダイス  ２  押出機（樹脂供給装置）  ３  カッター  ４  チャンバー  ６  発泡剤含有樹脂  １０  ダイス本体  １１  ダイホルダ  １３  樹脂吐出面  １４、１４Ａ  樹脂流路  １４ａ、１４ｂ  斜面（直線部）  １５  ノズル  １６  断熱材  １７  カートリッジヒーター  １８  短ヒーター  １９  測温体  L  ヒーター深さ（樹脂吐出面からのカートリッジヒーターの位置）  Ｔ  造粒装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態による造粒用ダイス、造粒装置、及び発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法について、図１乃至図４に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態による造粒装置の構成図、図２は本発明の実施の形態による造粒用ダイスの概略構成を示す側断面図、図３は図２のダイス本体の樹脂吐出面を示す側面図、図４はノズルの配置状態を示す図である。【００２７】
図１および図２に示すように、本実施の形態による造粒装置Ｔは、水中ホットカット方式によって造粒する造粒装置であり、本発明の実施の形態による造粒用ダイス１を採用したものである。
本造粒装置Ｔは、造粒用ダイス１が先端に取り付けられた押出機２（樹脂供給装置）と、造粒用ダイス１のノズル１５から吐出される樹脂（本実施の形態では発泡剤含有樹脂２０）を切断するカッター３が収容されるとともに、造粒用ダイス１の樹脂吐出面１３に水流を接触させるためのチャンバー４とを備えている。チャンバー４には、循環水を流すための管路５が接続され、この管路５の一端（チャンバー４より上流側）が、送水ポンプ６を介して水槽７に接続されている。また、管路５の他端（チャンバー４より下流側）には、循環水から発泡性熱可塑性樹脂粒子を分離し、脱水・乾燥する脱水処理部８が設けられている。この脱水処理部８で分離され、脱水・乾燥した発泡性熱可塑性樹脂粒子は、容器９に送られる。そして、符号２１はホッパー、２２は発泡剤供給口、２３は高圧ポンプである。
なお、造粒装置Ｔおよび造粒用ダイス１において、樹脂が吐出される側を「先方」、「先端」とし、その反対側を「後方」、「後端」として以下の説明では統一して用いる。【００２８】
図２および図３に示すように、造粒用ダイス１は、ダイス本体１０と、押出機２の先端側（図中右側）に固定されたダイホルダ１１とからなり、ダイス本体１０がダイホルダ１１の先端側に複数のボルト１２、１２、…によって固定されている。
ダイホルダ１１は、押出機２のシリンダに連通して設けられ、後端側から先端側に向けて後端側流路１１ａ、先端側流路１１ｂがその順で形成されている。ダイス本体１０は、後端面中央部において、後方側に突出してなる円錐状凸部１０ａが形成され、ダイス本体１０とダイホルダ１１とが接続した状態で、ダイホルダ１１の先端側流路１１ｂ内に、所定隙間をもって円錐状凸部１０ａが挿入されている。すなわち、ダイホルダ１１の後端側流路１１ａを通過した発泡剤含有樹脂２０は先端側流路１１ａにおいて円錐状凸部１０ａの周面に沿って流れ、ダイス本体１０の後端面に開口する複数の樹脂流路１４、１４、…（後述する）に流入する。【００２９】
ダイス本体１０は、その先端面で水流に接触する樹脂吐出面１３と、押出機２から押出された発泡剤含有樹脂２０を樹脂吐出面１３に向けて移送するための複数の樹脂流路１４、１４、…と、複数の樹脂流路１４、１４、…の先端に設けられると共に樹脂吐出面１３に開口する複数のノズル１５、１５、…と、樹脂吐出面１３の中心位置に設けられた断熱材１６と、樹脂吐出面１３よりも押出機２側の位置で樹脂吐出面１３や樹脂流路１４を温めるためのカートリッジヒーター１７、ダイス本体１０を温めるための短ヒーター１８とを備えて概略構成されている。
カートリッジヒーター１７および短ヒーター１８は、従来周知のカートリッジヒーターの中からダイス本体１０の大きさや形状に応じて適宜選択して使用できる。つまり、カートリッジヒーター１７および短ヒーター１８としては、例えば棒状のセラミックに巻き付けた発熱線（ニクロム線）をパイプ（耐熱ステンレス鋼）の中に挿入し、発熱線とパイプの隙間を高熱伝導性と高絶縁性に優れた材料（ＭｇＯ）で封じ込めた、電力密度の高い棒状ヒーターを用いることができる。      
カートリッジヒーター１７及び短ヒーター１８は、片側にリード線が２本付いたカートリッジヒーターでも、両側にリード線が１本づつ付いたカートリッジヒーター（シーズヒーター）でもよいが、片側にリード線が２本付いたカートリッジヒーターの方が電力密度がより高いので好ましい。【００３０】
ダイス本体１０の樹脂吐出面１３の中心部には、円形断面の断熱材１６が配置され、その断熱材１６の径方向外側に複数のノズル１５、１５、…の吐出口を同心円に沿って設けている。そして、断熱材１６及びノズル１５、１５、…が配置された樹脂吐出面１３の中央部分は、チャンバー４内部で水と接触する。【００３１】
樹脂流路１４、１４、…は、円形断面をなし、樹脂吐出面１３に対して直交する方向に延在されるとともに、ダイス本体１０の中心軸線を中心とした円周（樹脂吐出面１３上における仮想円の円周）に沿って一定の間隔をもって配置されている。本実施の形態では、樹脂流路１４、１４、…は、８箇所設けられており、前記円周の周方向に隣り合う樹脂流路１４、１４どうしの中心角が４５°になっている。そして、上述したように各樹脂流路１４は、ダイホルダ１１の先端側流路１１ｂに連通している。【００３２】
ノズル１５、１５、…は、樹脂吐出面１３上における仮想円の円周に沿って所定間隔をもって配置されている。図４に示すように、具体的に１箇所のノズル１５は、樹脂流路１４の断面形状の範囲内に複数の単体ノズル１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、…が任意に配置されたノズルユニット（本発明では、これを称して「ノズル」と呼ぶ）をなしている。各単体ノズル１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、…の配置方法は、例えば複数の小円周上に多数を並べたものなどを採用することができるが、このような配置形態に限定されることはない。【００３３】
そして、断熱材１６は、複数のノズル１５、１５、…を配置した円周の内側の樹脂吐出面１３に設けられ、チャンバー４内の水にダイス本体１０の熱が逃げないようにしてダイス本体１０の温度低下を抑制する。この断熱材１６としては、耐水性があり、表面硬度の高い構造の断熱材を用いることが好ましい。例えば、高温のダイス本体１０と接触しても変形等を起こさない耐熱性能と断熱性能に優れた断熱材を配し、これを断熱性能に優れたフッ素樹脂等の防水性樹脂で被覆し、さらに樹脂吐出面１３側には、ステンレス鋼、セラミックスなどの表面硬度の高い材料を順に積層した積層タイプの断熱材１６を用いることができる。【００３４】
カートリッジヒーター１７および短ヒーター１８は、それぞれ棒状ヒーターをなし、カートリッジヒーター１７が短ヒーター１８よりも造粒用ダイス１の先端後端方向で樹脂吐出面１３側に位置している。
カートリッジヒーター１７、１７、…は、樹脂流路１４の前記円周の周方向両側に配置されるとともに、長手方向を円周の径方向に向けてその円周を横切った状態で配置され、樹脂吐出面１３の近傍において、樹脂吐出面１３、ノズル１５、及び樹脂流路１４を加熱する機能を有している。本実施の形態のカートリッジヒーター１７、１７、…は、それぞれが円周方向に所定の中心角（ここでは、４５°の角度）をもって８本設けられている。
つまり、個々のノズル１５は、２本のカートリッジヒーター１７、１７によって前記円周の周方向から挟み込まれるようにして配置されている。【００３５】
また、カートリッジヒーター１７は、樹脂吐出面１３の近傍、すなわち樹脂吐出面１３から押出機２側に向かって所定のヒーター深さの範囲内に設けられている。ここで、ヒーター深さとは、樹脂吐出面１３から表面加熱用のカートリッジヒーター１７の中心部までの距離（図２に示す符号Ｌ）であり、樹脂吐出面１３からのカートリッジヒーター１７の位置を示している。ヒーター深さは、ダイスの加工面や耐久性に支障がでない範囲で、その距離が小さい方がノズルの閉塞抑制効果が大きくなり好ましい。つまり、ヒーター深さとしては、１０〜５０ｍｍの範囲が好ましい。１０ｍｍ未満ではダイスの加工面や耐久性に支障がでる可能性があり、５０ｍｍを超えるとノズルの閉塞抑制効果が低下する可能性がある。より好ましい範囲は、１５〜３０ｍｍである。【００３６】
さらに、カートリッジヒーター１７の直径は、発熱容量が確保できる範囲で小さい方が樹脂流路の断面積が大きくとれるとともに、ノズル数が多くなるため好ましい。つまり、カートリッジヒーター１７の直径としては、１５ｍｍ以下が好ましいが、１０ｍｍ未満では必要な発熱容量が確保できにくくヒーターも高価となるため、１０ｍｍ〜１５ｍｍが好ましく、１０ｍｍ〜１２ｍｍがより好ましい。
そして、カートリッジヒーター１７の長さは、ダイス本体１０の半径方向で、配置されるノズル１５より中心側に延びる位置（すなわち、少なくともカートリッジヒーター１７の先端部がノズル１５より中心側となる位置）からダイス本体１０の略外周までの位置とされる。【００３７】
短ヒーター１８、１８、…は、各カートリッジヒーター１７に対して所定間隔をもって後方側に配置され、カートリッジヒーター１７の本数と同数（８本）が配置され、樹脂流路１４の後端側を加熱する機能を有している。短ヒーター１８の長さは、カートリッジヒーター１７より短い。【００３８】
また、ダイス本体１０には、樹脂吐出面１３に近い位置において上下左右の４箇所に熱電対などの測温体１９（１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄ）（温度センサー）が設けられている。すなわち、これら測温体１９の測定温度に基づいてカートリッジヒーター１７を個々にオンオフ制御し、ダイス本体１０を温度調整することができるように構成されている。また、測温体１９の設置位置は、樹脂吐出面１３より後方であり、カートリッジヒーター１７より前方であることが好ましい。設置場所は、上下左右の４箇所に限定されず、上下の２箇所であってもよい。さらに、短ヒーター１８の近くに、短ヒーター１８の温度制御用に別の測温体１９´（図２参照）を設けることが望ましい。【００３９】
次に、上述した造粒用ダイス１を取り付けた造粒装置Ｔを用いた発泡性熱可塑性樹脂粒子、熱可塑性樹脂発泡粒子、および熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法について説明する。
図１に示す造粒装置Ｔに用いる押出機２（樹脂供給装置）は、従来周知の各種押出機の中から造粒する樹脂の種類等に応じて適宜選択して使用でき、例えばスクリュを用いる押出機またはスクリュを用いない押出機のいずれも用いることができる。スクリュを用いる押出機としては、例えば、単軸式押出機、多軸式押出機、ベント式押出機、タンデム式押出機などが挙げられる。スクリュを用いない押出機としては、例えば、プランジャ式押出機、ギアポンプ式押出機などが挙げられる。また、いずれの押出機もスタティックミキサーを用いることができる。これらの押出機のうち、生産性の面からスクリュを用いた押出機が好ましい。また、カッター３を収容したチャンバー４も、ホットカット法において用いられている従来周知のものを用いることができる。【００４０】
本発明において、熱可塑性樹脂の種類は限定されないが、例えばポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂等を単独もしくは２種類以上混合して使用することができる。さらに樹脂製品として一旦使用されてから回収して得られた熱可塑性樹脂の回収樹脂を使用することもできる。特にポリスチレン（ＧＰＰＳ）、ハイインパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）などのポリスチレン系樹脂が好適に用いられる。
ポリスチレン系樹脂としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、クロロスチレン、エチルスチレン、ｉ−プロピルスチレン、ジメチルスチレン、ブロモスチレン等のスチレン系モノマーの単独重合体又はこれらの共重合体等が挙げられ、スチレンを５０質量％以上含有するポリスチレン系樹脂が好ましく、ポリスチレンがより好ましい。
また、前記ポリスチレン系樹脂としては、前記スチレンモノマーを主成分とする、前記スチレン系モノマーとこのスチレン系モノマーと共重合可能なビニルモノマーとの共重合体であってもよく、このようなビニルモノマーとしては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、セチル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロニトリル、ジメチルマレエート、ジメチルフマレート、ジエチルフマレート、エチルフマレートの他、ジビニルベンゼン、アルキレングリコールジメタクリレートなどの二官能性モノマーなどが挙げられる。
また、ポリスチレン系樹脂が主成分であれば、他の樹脂を添加してもよく、添加する樹脂としては、例えば、発泡成形体の耐衝撃性を向上させるために、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−プロピレン−非共役ジエン三次元共重合体などのジエン系のゴム状重合体を添加したゴム変性ポリスチレン系樹脂、いわゆるハイインパクトポリスチレンが挙げられる。あるいは、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、アクリル系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体などが挙げられる。
本発明の発泡性熱可塑性樹脂粒子において、熱可塑性樹脂としてポリスチレン系樹脂を用いた発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、原料となるポリスチレン系樹脂としては、市販されている通常のポリスチレン系樹脂、懸濁重合法などの方法で新たに作製したポリスチレン系樹脂などの、リサイクル原料でないポリスチレン系樹脂（以下、バージンポリスチレンと記す。）を使用できる他、使用済みのポリスチレン系樹脂発泡成形体を再生処理して得られたリサイクル原料を使用することができる。このリサイクル原料としては、使用済みのポリスチレン系樹脂発泡成形体、例えば、魚箱、家電緩衝材、食品包装用トレーなどを回収し、リモネン溶解方式や加熱減容方式によって再生したリサイクル原料を用いることができる。また、使用することができるリサイクル原料は、使用済みのポリスチレン系樹脂発泡成形体を再生処理して得られたもの以外にも、家電製品（例えば、テレビ、冷蔵庫、洗濯機、エアコンなど）や事務用機器（例えば、複写機、ファクシミリ、プリンターなど）から分別回収された非発泡のポリスチレン系樹脂成形体を粉砕し、溶融混練してリペレットしたものを用いることができる。【００４１】
図１および図２に示すように、上述した造粒装置Ｔを用いて、発泡性熱可塑性樹脂粒子を製造する場合には、造粒用ダイス１を先端に取り付けた押出機２に熱可塑性樹脂をホッパー２１から供給し、それを溶融して混練する。次に、造粒用ダイス１に向けて熱可塑性樹脂を移動させながら、この熱可塑性樹脂に発泡剤供給口２２から高圧ポンプ２３によって発泡剤を圧入し、発泡剤と熱可塑性樹脂とを混合して発泡剤含有樹脂２０を形成する。
発泡剤含有樹脂２０は、押出機２の先端からダイホルダ１１を経て、造粒用ダイス１のダイス本体１０の樹脂流路１４に送られる。樹脂流路１４を通って送られた発泡剤含有樹脂２０は、ダイス本体１０の各ノズル１５から吐出され、カッター３の回転刃によりチャンバー４の水流中（冷却媒体中）で直ちに切断される。【００４２】
このようにチャンバー４内で粒状に切断された発泡剤含有樹脂２０は、ほぼ球形の発泡性熱可塑性樹脂粒子となる。この発泡性熱可塑性樹脂粒子は、水流に従って管路５内を搬送され、脱水処理部８に達し、ここで循環水から発泡性熱可塑性樹脂粒子を分離し、脱水・乾燥すると共に、分離した水は水槽７に送られる。この脱水処理部８で分離され、脱水・乾燥した発泡性熱可塑性樹脂粒子は、容器９に送られ、この容器内に収容される。【００４３】
なお、前記発泡剤は限定されないが、例えばノルマルペンタン、イソペンタン、シクロペンタン、シクロペンタジエン等を単独もしくは２種類以上混合して使用することができる。また、上記ペンタン類を主成分として、ノルマルブタン、イソブタン、プロパン等を混合して使用することもできる。特にペンタン類は、ノズルから水流中に吐出される際の粒子の発泡を抑制しやすいので好適に用いられる。【００４４】
また、発泡性熱可塑性樹脂粒子とは、熱可塑性樹脂に発泡剤を含有させて粒状、好ましくは小球状に成形された樹脂粒子を言う。この発泡性熱可塑性樹脂粒子は、自由空間内で加熱して予備発泡し、この予備発泡粒子を所望の形状のキャビティを有する成形型のキャビティ内に入れ、蒸気加熱して予備発泡粒子同士を融着させた後、離型して所望形状の発泡樹脂成形品を製造するのに用いることができる。【００４５】
次に、上述した造粒用ダイス１の温度調整方法について説明する。
図３に示すように、造粒用ダイス１の温度調整方法では、ダイス本体１０を樹脂吐出面１３付近の上下左右に設けられた測温体１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄに対応する２つまたは４つのエリアに分割し、各測温体１９で測定された測定値が等しくなるように、エリア内のカートリッジヒーター１７を個別にオンオフ制御する温度調整を行うことで、ダイス本体１０を所定温度で一定に保持することができる。ここで、エリア内のカートリッジヒーターとは、４つのエリアの場合は、測温体１９に接近している２本のカートリッジヒーター１７、１７である。
ダイス本体１０を２つのエリアに分割した場合は、例えば冷却水の上流側に位置する測温体１９Ｂの測定温度が、予め設定されている所定温度より低い場合には、上流側に位置するカートリッジヒーター１７の４本をオンにして加熱状態として温度を上げる。或いは下流側に位置する測温体１９Ａの測定温度が、予め設定されている所定温度より高い場合には、下流側に位置するカートリッジヒーター１７の４本をオフにして加熱状態を解除して温度を下げるように制御する。
このような温度調整を行うことで、チャンバー４内でカッター３の回転による循環水の当たり具合によって生じる温度差を小さくすることができ、ダイス本体１０（樹脂吐出面１３）において温度が一様となり、より均一な粒径の粒子を成形することができる。【００４６】
上述した本実施の形態による造粒用ダイス、造粒装置、及び発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法では、樹脂流路１４およびノズル１５がカートリッジヒーター１７によって両側から挟み込まれた状態で加熱される。そのため、樹脂流路の片側だけが加熱されることがなく、両側から等距離で均等に加熱することができ、ノズル１５の目詰まりを抑制することができる。その結果、目詰まりによる生産効率の低下を改善し、均一な粒径の高品質な粒子を製造することが可能となる。【００４７】
次に、本発明の実施の形態の変形例について、図面に基づいて説明するが、上述の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、実施の形態と異なる構成について説明する。
図５は本実施の形態の変形例によるノズルの配置状態を示す図であって、図４に対応する図である。
図５に示す変形例による樹脂流路１４Ａは、その断面形状が台形状をなし、その台形状の範囲内に複数の単体ノズル１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、…が任意に配置されたノズル１５が設けられている。そして、樹脂流路１４Ａの外郭をなす斜面１４ａ、１４ｂ（直線部）がカートリッジヒーター１７の長手方向と略平行に配置された構成となっている。本変形例では、台形状をなす断面の樹脂流路１４Ａの斜面１４ａ、１４ｂがカートリッジヒーター１７に対して等距離となっているので、カートリッジヒーター１７によって均等に加熱される面積が増え、円形断面の樹脂流路と比べて均等に加熱され、ノズルの詰まりをより低減させることができる。【００４８】
本実施の形態による造粒用ダイス、造粒装置、及び発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法の効果を裏付けるため、実施例について以下説明する。
【実施例】
【００４９】
［実施例１］
実施例１では、図１に示した造粒装置Ｔに、図２および図３に示した造粒用ダイス１を取り付けて、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造した。ただし、測温体１９Ａのみを用いて、全てのカートリッジヒーター１７をオンオフ制御して、ダイス１の温度調整を行った。
口径９０ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝３５）の単軸押出機に、図２に示す構造の造粒用ダイス、すなわち、直径０．６ｍｍ、ランド長さ３．０ｍｍのノズルを１５個もつ目皿（ノズルユニット）が８個樹脂吐出面の円周上に配置され、樹脂吐出面側にノズルユニットに通じる各樹脂流路を両側から挟むように８本のカートリッジヒーター（直径１２ｍｍ）がヒーター深さ（樹脂吐出面からの距離、図２の符号Ｌに相当）１５ｍｍの位置に前記円周を横切って放射状に配置され、表面中央部に断熱材を装着したダイスを取り付け、ポリスチレン樹脂（東洋スチレン社製、商品名「ＨＲＭ１０Ｎ」）１００質量部に微粉末タルク０．３質量部を予めタンブラーミキサーにて均一に混合したものを、毎時１３０ｋｇの割合で押出機内へ供給した。押出機内の最高温度を２２０℃に設定し、樹脂を溶融させた後、発泡剤として樹脂１００質量部に対して６質量部のペンタン（イソペンタン／ノルマルペンタン＝２０／８０混合物）を押出機途中より圧入した。
そして、押出機内で樹脂と発泡剤を混練しつつ、押出機先端部での樹脂温度が１７０℃となるように冷却しながら、押出機の先端に取り付けた２８０℃に保持した前記ダイスを通して、３０℃の冷却水が循環するチャンバー内に押し出すと同時に、円周方向に１０枚の刃を有する高速回転カッターをダイスに密着させて、毎分３３００回転で切断し、脱水乾燥して球形の発泡性ポリスチレン樹脂粒子を得た。この時の発泡性スチレン樹脂粒子の吐出量は１３８ｋｇ／ｈであった。
この実施例１では、押出開始１時間目のダイスへの樹脂導入部の圧力は１７．０ＭＰａ、乾燥後の樹脂粒子１００粒の質量は０．０７２４ｇであり、ダイスの開孔率は８０．２％と良好であった。
押出開始４８時間目のダイスへの樹脂導入部の圧力は１７．３ＭＰａ、１００粒の質量は０．０７４１ｇ、ダイスの開孔率は７８．４％であり、４８時間以上安定して押出可能なことが確認できた。
押出４８時間目に採取した発泡性スチレン樹脂粒子について、後述する方法にて嵩発泡倍数５０倍（嵩密度０．０２ｇ／ｃｍ３）の予備発泡粒子を作製し、この予備発泡粒子を用いて発泡倍数５０倍（密度０．０２ｇ／ｃｍ３）の発泡成形体を製造した。得られた発泡成形体を目視により観察して、予備発泡粒子の成形金型への充填性を評価した。【００５０】
＜ダイスの開孔率＞
開孔率（ダイス表面の吐出ノズルの押出時開孔率）＝開孔数／ダイス全ノズル数×１００（％）。
吐出量（ｋｇ／ｈ）＝１ｈあたり、カッターで切り出される全発泡性粒子の総質量
＝開孔数×切り出し個数×１粒質量
＝開孔数×カッター刃数×カッター回転数×１粒質量。
開孔数＝吐出量（ｋｇ／ｈ）／〔カッター刃数×カッター回転数(ｒｐｈ) ×１粒質量(ｋｇ／個)〕となるため、開孔率は次式で算出できる。
開孔率（Ｅ）＝  開孔数／全吐出ノズル数×１００（％）
＝〔Ｑ／（Ｎ×Ｒ×６０×（Ｍ／１００）／１０００）〕／Ｈ×１００（％）
（式中、Ｑは吐出量（ｋｇ／ｈ）、Ｎはカッター刃の枚数、Ｒはカッター回転数（ｒｐｍ）、Ｍは１００粒質量（ｇ）（発泡性粒子から任意の１００粒を選び、最小目盛０．０００１ｇの電子天秤で計量した値を１００粒質量とした）、Ｈはダイスの全ノズル数をそれぞれ表す。）【００５１】
＜開孔率の評価基準＞
開孔率（Ｅ）は、以下の基準で評価した（後述する表１参照）。
◎：５０％≦Ｅ、
○：４０％≦Ｅ＜５０％、
△：３０％≦Ｅ＜４０％、
×：Ｅ＜３０％。
＜発泡成形体の製造＞
前述の様にして押出４８時間目に得られた発泡性スチレン樹脂粒子を２０℃で１日放置した。その後、発泡性スチレン樹脂粒子１００質量部に対して、ステアリン酸亜鉛０．１質量部、ヒドロキシステアリン酸トリグリセライド０．０５質量部、ステアリン酸モノグリセライド０．０５質量部を添加、混合して樹脂粒子表面に被覆した後、小型バッチ式予備発泡機（内容積４０Ｌ）に投入して、撹拌しながら、吹込み圧０．０５ＭＰａ（ゲージ圧）の水蒸気により加熱して、嵩発泡倍数５０倍（嵩密度０．０２ｇ／ｃｍ３）の予備発泡粒子を作製した。
続いて、得られた予備発泡粒子を２３℃で１日熟成させた後、外形寸法３００×４００×１００ｍｍ（肉厚３０ｍｍ）で内部に肉厚５ｍｍ、１０ｍｍ、２５ｍｍの中仕切部を有する金型を取り付けた自動成形機（積水工機製作所製、ＡＣＥ−３ＳＰ型）を用いて、下記成形条件で成形して発泡倍数５０倍（密度０．０２ｇ／ｃｍ３）の発泡成形体を得た。
成形条件（ＡＣＥ−３ＳＰ  ＱＳ成形モード）
成形蒸気圧  ０．０８ＭＰａ（ゲージ圧）
金型加熱  ３秒
一方加熱（圧力設定）  ０．０３ＭＰａ（ゲージ圧）
逆一方加熱  ２秒
両面加熱  １２秒
水冷  １０秒
設定取出し面圧  ０．０２ＭＰａ
＜予備発泡粒子の金型充填性の評価基準＞
上記発泡成形体を目視により観察し、下記により金型充填性を評価した。
◎：肉厚５ｍｍ中仕切部分まできっちり充填されている。
○：肉厚５ｍｍ中仕切部分の充填が甘く過大発泡粒が認められるが、 中仕切部は形成されている。
△：肉厚５ｍｍ中仕切部分に、充填不良による粒子欠損が見られ、中仕切部が完全には形成されていない。
×：肉厚５ｍｍ中仕切部分は充填不良であり、中仕切部が全く形成されていない。
＜粒子１００粒の合計質量＞
発泡性ポリスチレン系樹脂粒子においては、任意に選んだ粒子１００粒の合計質量が０．０２〜０．０９ｇの範囲であることが好ましい。０．０９ｇを超えると、成形金型細部への充填が困難となり、成形可能な金型が単純形状のものに限定される可能性がある。また、０．０２ｇ未満では粒子の生産性が劣る可能性がある。より好ましい範囲は０．０４〜０．０６ｇである。なお、ポリスチレン系樹脂以外の樹脂では、上記範囲に樹脂の比重を乗じた値が好ましい粒子１００粒の合計質量の範囲となる。
＜予備発泡粒子の嵩発泡倍数の測定方法＞
十分乾燥した予備発泡粒子をメスシリンダー（例５００ｍｌ容量）内に、漏斗を用いて自然落下させた後、予備発泡粒子の容積が一定となるまで、メスシリンダーの底をたたいて予備発泡粒子を充填した。そのときの予備発泡粒子の容積と質量を測定し次式により算出した。なお容積は１ｍｌ単位で読みとり、質量は最小目盛０．０１ｇの電子天秤にて測定した。スチレン系樹脂の樹脂比重は１．０として計算し、嵩発泡倍数は小数点以下１桁目を四捨五入した。
嵩発泡倍数（倍）＝予備発泡粒子の容積（ｍｌ）／予備発泡粒子の質量（ｇ）×樹脂比重
＜発泡成形体の発泡倍数の測定方法＞
十分に乾燥させた発泡成形体から、測定用試験片（例３００×４００×３０ｍｍ）を切出し、この試験片の寸法と質量を測定し、測定した寸法を基に試験片の体積を算出し、次式により算出した。なお、スチレン系樹脂の樹脂比重は１．０とした。
発泡倍数（倍）＝試験片体積（ｃｍ３）／試験片質量（ｇ）×樹脂比重【００５２】
［実施例２］
実施例２では、実施例１で用いたダイスのノズルユニットへ連通する樹脂流路を拡張（断面積が増加）し、ノズルユニットあたりのノズル数を１５個から２５個に増加させたダイスを取り付けた以外は、実施例１と同様にして、吐出量１３８ｋｇ／ｈで球形の発泡性スチレン樹脂粒子を得た。
この実施例２では、押出開始１時間目のダイスへの樹脂導入部の圧力は１４．０ＭＰａ、乾燥後の樹脂粒子１００粒の質量は０．０４６５ｇであり、ダイスの開孔率は７５．０％と良好であった。
押出開始４８時間目のダイスへの樹脂導入部の圧力は１４．０ＭＰａ、１００粒の質量は０．０４６５ｇ、ダイスの開孔率は７５．０％であり、４８時間以上安定して押出可能なことが確認できた。
押出４８時間目に採取した発泡性スチレン樹脂粒子について、実施例１と同様にして嵩発泡倍数５０倍（嵩密度０．０２ｇ／ｃｍ３）の予備発泡粒子を作製し、この予備発泡粒子を用いて発泡倍数５０倍（密度０．０２ｇ／ｃｍ３）の発泡成形体を製造した。得られた発泡成形体を目視により観察して、予備発泡粒子の成形金型への充填性を評価した。【００５３】
［実施例３］
実施例３では、実施例２で用いたダイスに、ダイス温度測定用センサー（図３に示す測温体１９のうち上下位置に配置される１９Ｂ（流入側）と１９Ａ（流出側）の２本）を用いて、ダイスの循環水流入側（下側、図２の符号４ａ側）のヒーター４本と循環水流出側（上側、図２の符号４ｂ側）のヒーター４本にエリアを２分割して制御して、ダイスを２８０℃に保持した以外は、実施例２と同様にして、吐出量１３８ｋｇ／ｈで球形の発泡性スチレン樹脂粒子を得た。
この実施例３では、押出開始１時間目のダイスへの樹脂導入部の圧力は、１３．３ＭＰａ、乾燥後の樹脂粒子１００粒の質量は０．０４２５ｇであり、ダイスの開孔率は８２．０％と良好であった。
押出開始４８時間目のダイスへの樹脂導入部の圧力は１３．３ＭＰａ、１００粒の質量は０．０４２５ｇ、ダイスの開孔率は８２．０％であり、４８時間以上安定して押出可能なことが確認できた。
押出４８時間目に採取した発泡性スチレン樹脂粒子について、実施例１と同様にして嵩発泡倍数５０倍（嵩密度０．０２ｇ／ｃｍ３）の予備発泡粒子を作製し、この予備発泡粒子を用いて発泡倍数５０倍（密度０．０２ｇ／ｃｍ３）の発泡成形体を製造した。得られた発泡成形体を目視により観察して、予備発泡粒子の成形金型への充填性を評価した。【００５４】
［実施例４］
実施例４では、実施例２で用いたダイスのヒーター深さを１５ｍｍから３０ｍｍに変更したダイスを用いた以外は、実施例２と同様にして、吐出量１３８ｋｇ／ｈで球形の発泡性スチレン樹脂粒子を得た。
この実施例４では、押出開始１時間目のダイスへの樹脂導入部の圧力は１６．１ＭＰａ、乾燥後の樹脂粒子１００粒の質量は０．０５２４ｇであり、ダイスの開孔率は６６．５％と良好であった。
押出開始４８時間目のダイスへの樹脂導入部の圧力は１６．８ＭＰａ、１００粒の質量は０．０５８１ｇ、ダイスの開孔率は６０．０％であり、４８時間以上安定して押出可能なことが確認できた。
押出４８時間目に採取した発泡性スチレン樹脂粒子について、実施例１と同様にして嵩発泡倍数５０倍（嵩密度０．０２ｇ／ｃｍ３）の予備発泡粒子を作製し、この予備発泡粒子を用いて発泡倍数５０倍（密度０．０２ｇ／ｃｍ３）の発泡成形体を製造した。得られた発泡成形体を目視により観察して、予備発泡粒子の成形金型への充填性を評価した。【００５５】
［実施例５］
実施例５では、実施例２で用いたダイスのヒーター深さを１５ｍｍから４５ｍｍに変更したダイスを用いた以外は、実施例２と同様にして、吐出量１３８ｋｇ／ｈで球形の発泡性スチレン樹脂粒子を得た。  
この実施例５では、押出開始１時間目のダイスへの樹脂導入部の圧力は１６．９ＭＰａ、乾燥後の樹脂粒子１００粒の質量は０．０６７０ｇであり、ダイスの開孔率は５２．０％と良好であった。
押出開始４８時間目のダイスへの樹脂導入部の圧力は１８．１ＭＰａ、１００粒の質量は０．０８７１ｇ、ダイスの開孔率は４０．０％であり、４８時間以上安定して押出可能なことが確認できた。
押出４８時間目に採取した発泡性スチレン樹脂粒子について、実施例１と同様にして嵩発泡倍数５０倍（嵩密度０．０２ｇ／ｃｍ３）の予備発泡粒子を作製し、この予備発泡粒子を用いて発泡倍数５０倍（密度０．０２ｇ／ｃｍ３）の発泡成形体を製造した。得られた発泡成形体を目視により観察して、予備発泡粒子の成形金型への充填性を評価した。
［実施例６］
実施例６では、発泡剤としてイソペンタンのみを用いた以外は、実施例２と同様にして、吐出量１３８ｋｇ／ｈで球形の発泡性スチレン樹脂粒子を得た。
この実施例６では、押出開始１時間目のダイスへの樹脂導入部の圧力は、１５．１ＭＰａ、乾燥後の樹脂粒子１００粒の質量は０．０４５８ｇであり、ダイスの開孔率は７６．１％と良好であった。
押出開始４８時間目のダイスへの樹脂導入部の圧力は１５．０ＭＰａ、１００粒の質量は０．０４６１ｇ、ダイスの開孔率は７５．６％であり、４８時間以上安定して押出可能なことが確認できた。
押出４８時間目に採取した発泡性スチレン樹脂粒子について、実施例１と同様にして嵩発泡倍数５０倍（嵩密度０．０２ｇ／ｃｍ３）の予備発泡粒子を作製し、この予備発泡粒子を用いて発泡倍数５０倍（密度０．０２ｇ／ｃｍ３）の発泡成形体を製造した。得られた発泡成形体を目視により観察して、予備発泡粒子の成形金型への充填性を評価した。【００５６】
［比較例１］
図６Ａは比較例１で用いたダイスの断面図、図６Ｂはダイスの樹脂吐出面を示す側面図である。
比較例１では、図６Ａ及び図６Ｂに示す公知の構造のダイス２０、すなわち、直径０．６mm、ランド長さ３．０mmのノズルを１５個もつ１６個のノズルユニット（符号１５）が円周上に配置され、樹脂吐出面１３側にカートリッジヒーターが無い（つまり短ヒーター１８のみが配置された）ダイスに変えた以外は、実施例１と同様にして、吐出量１３８ｋｇ／ｈで球形の発泡性スチレン樹脂粒子を得た。
この比較例１では、押出開始１時間目のダイスへの樹脂導入部の圧力が２１．７ＭＰａと高く、１００粒の質量は０．１３２２ｇ、ダイスの開孔率は２２．０％であった。
経時に伴って樹脂導入部の圧力上昇が認められ、押出開始６時間目にダイスの耐圧上限値（２５ＭＰａ）に到達したため、６時間で押出を打ち切った。【００５７】
［比較例２］
図７Ａは比較例２で用いたダイスの断面図、図７Ｂはダイスの樹脂吐出面を示す側面図である。
比較例２では、図７Ａ及び図７Ｂに示す構造のダイス３０、すなわち、樹脂吐出面１３側にカートリッジヒーター１７、１７、…（直径１２ｍｍ）を４本、ヒーター深さ１５ｍｍの位置にノズルユニットが並ぶ円周を横切って十字に配置し、表面中央部に断熱材１６を装着したダイスに変えた以外は、実施例１と同様にして、吐出量１３８ｋｇ／ｈで球形の発泡性スチレン樹脂粒子を得た。
この比較例２では、押出開始１時間目のダイスへの樹脂導入部の圧力が２０．０ＭＰａとやや高く、１００粒の質量は０．１０３０ｇ、ダイスの開孔率は２８．２％であった。
経時に伴って樹脂導入部の圧力上昇が認められ、押出開始１０時間目にダイスの耐圧上限値（２５ＭＰａ）に到達したため、１０時間で押出を打ち切った。【００５８】
［比較例３］
図８Ａは比較例３で用いたダイスの断面図、図８Ｂはダイスの樹脂吐出面を示す側面図である。
比較例３では、図８Ａ及び図６Ｂに示す公知の構造のダイス４０、すなわち、断熱材がなく、ダイスにオイルの流路４１が設けられており、ダイス上下４１ａ、４１ａから高温のオイルを流入させ、中央の環状流路を通して左右４１ｂ、４１ｂに流出させオイル加熱器に戻す構造のダイスに変えて、オイルを熱媒体とした間接加熱によりダイスを２８０℃に保持した以外は、実施例１と同様にして、吐出量１３８ｋｇ／ｈで球形の発泡性スチレン樹脂粒子を得た。
この比較例３では、押出開始１時間目のダイスへの樹脂導入部の圧力が１８．０ＭＰａ、１００粒の質量は０．０９０７ｇ、ダイスの開孔率は３２．０％であった。
押出開始４８時間目のダイスへの樹脂導入部の圧力は２１．８ＭＰａ、１００粒の質量は０．０９９４ｇ、ダイスの開孔率は２９．２％となった。
押出４８時間目に採取した発泡性スチレン樹脂粒子について、実施例１と同様にして嵩発泡倍数５０倍（嵩密度０．０２ｇ／ｃｍ３）の予備発泡粒子を作製し、この予備発泡粒子を用いて発泡倍数５０倍（密度０．０２ｇ／ｃｍ３）の発泡成形体を製造した。得られた発泡成形体を目視により観察して、予備発泡粒子の成形金型への充填性を評価した。【００５９】
上述した実施例１〜６、及び比較例１〜３の結果を、表１にまとめて記す。【００６０】
【表１】
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【００６１】
表１の結果より、本発明に係る実施例１〜６では、造粒開始から１時間目のダイス圧力が１３．３〜１７．０ＭＰａであり、４８時間目のダイス圧力が１３．３〜１８．１ＭＰａであり、比較例１〜３よりも低くなり、連続運転が可能であった。また、ノズルの開孔率も１時間経過時に５２％以上で４８時間経過時に４０％以上であり、とくに実施例１〜３、および６では１時間経過時に７５％以上で４８時間経過時に７５％以上であり、経時に伴って開孔率（Ｅ）がほとんど変化していないことが確認された。
そして、ヒーター深さが４５ｍｍの実施例５では、ヒーター深さが３０ｍｍの実施例４と比べて開孔率が落ちていることから、ヒーター深さとしては、１０〜５０ｍｍが好ましく、１５〜３０ｍｍがより好ましいことがいえる。【００６２】
一方、比較例１、２では、ノズル閉塞によるダイス圧力の上昇が顕著に見られ、６〜１０時間程度の運転でダイス耐圧上限まで達した。ノズルの開孔率は、１時間経過時で既に２２．０〜３２．０％と低率であった。
比較例３は、実施例１〜６に比べると、ダイス内に環状オイル流路を設ける分、ダイスの構造が複雑となり、オイルの加熱器及び循環ポンプが必要で、オイルを循環させる配管には保温が必要等、設置コストが高い。また、劣化したオイルや異物により流路が詰まったり、流れ難くなると加熱バランスがくずれ、ダイスの温度を均一に保持できなくなる等の欠点を有している。【００６３】
以上、本発明による造粒用ダイス、造粒装置、及び発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では樹脂流路１４が８箇所とし、カートリッジヒーター１７、短ヒーター１８をそれぞれ８本としているが、この数量に限定されることはなく、造粒用ダイス１の大きさ、熱可塑性樹脂の粒子の成形量などの条件に応じて最適な数量に設定することができる。要は、樹脂流路１４の円周の周方向両側にカートリッジヒーターが配置される構成となっていればよい。
そして、測温体１９を４つとしているが、これに限定されることはなく、例えば測温体１９が上下の位置に２つあってもよい。
また、押出機２、カッター３、チャンバー４、ダイホルダ１１、ダイス本体１０などの形状、大きさ、その他の構成については特に制限されることはなく、任意に設定することができる。例えば、本実施の形態では樹脂供給装置として、押出機を採用しているが、この他に、スタティックミキサー、ギアポンプなどを使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明によれば、ホットカット法による造粒用ダイスにおけるノズルの目詰まりを防ぎ、均一な粒径の粒子を効率よく生産できるようにした造粒用ダイス、造粒装置、及び発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法を提供することができる。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【国際調査報告】
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