(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中ペレタイザー用ダイプレートであって、
ダイプレート本体と、ソリッドフェースプレートとを備え、
前記ダイプレート本体は、前記ダイプレート本体の周縁に隣接して形成された複数の押出オリフィスと、前記ダイプレート本体の下流面に形成された複数の開口とを有し、
前記ソリッドフェースプレートは、前記ダイプレート本体の前記下流面を覆うように配置され、前記ソリッドフェースプレートの周縁を通って延び、且つ前記ダイプレート本体の押出オリフィスに結合する押出オリフィス延長部を有し、
前記ソリッドフェースプレートの下流側は、ペレタイザー切断面を形成し、
前記複数の開口は、前記ソリッドフェースプレートによって覆われたときに、中空のキャビティを形成し、
前記複数の開口は、前記ダイプレート本体の下流面の中央部に形成された縦方向に延びる断熱穴であり、
前記複数の開口は、前記ダイプレート本体の下流面を、前記押出オリフィスを有する外側リングと、中央部に形成された複数の縦方向に延びる断熱穴を有する中央ボスとに分ける溝を含む、
ダイプレート。
【請求項２】
水中ペレタイザー用ダイプレートであって、
ダイプレート本体と、ソリッドフェースプレートとを備え、
前記ダイプレート本体は、前記ダイプレート本体の周縁に隣接して形成された複数の押出オリフィスと、前記ダイプレート本体の下流面に形成された複数の開口とを有し、
前記ソリッドフェースプレートは、前記ダイプレート本体の前記下流面を覆うように配置され、前記ソリッドフェースプレートの周縁を通って延び、且つ前記ダイプレート本体の押出オリフィスに結合する押出オリフィス延長部を有し、
前記ソリッドフェースプレートの下流側は、ペレタイザー切断面を形成し、
前記複数の開口は、前記ソリッドフェースプレートによって覆われたときに、中空のキャビティを形成し、
前記複数の開口は、前記ダイプレート本体の下流面の中央部に形成された第１の複数の縦方向に延びる断熱穴と、前記ダイプレート本体の下流面において、周縁に隣接して形成された第２の複数の縦方向に延びる断熱穴とを含み、
前記複数の開口は、溝を更に含み、
前記溝は、
前記ダイプレート本体の周縁と中央部とを分けて、前記第１の複数の縦方向に延びる断熱穴を有する中央ボスと、前記第２の複数の断熱穴を有する外側リングとを形成する、
ダイプレート。
【請求項３】
前記ダイプレート本体の下流面における中空のキャビティは、非反応性雰囲気を提供する、請求項１又は２に記載のダイプレート。
【請求項４】
前記ダイプレート本体の下流面における中空のキャビティは、窒素又は不活性ガスで満たされる、請求項１又は２に記載のダイプレート。
【請求項５】
前記ダイプレート本体の下流面における中空のキャビティ内に、真空が形成される、請求項１又は２に記載のダイプレート。
【請求項６】
前記ダイプレート本体は、一体型構造である、請求項１又は２に記載のダイプレート。
【請求項７】
前記ダイプレート本体は、ダイプレート基部部材と、着脱可能なダイ挿入体とを含む二部構造を有する、請求項１又は２に記載のダイプレート。
【請求項８】
前記ソリッドフェースプレートは、前記押出オリフィス延長部を囲む単数又は複数の硬質耐摩耗要素を有するディスク状のキャリアを含む、請求項１又は２に記載のダイプレート。
【請求項９】
ダイプレートと、ソリッドフェースプレートと、カッターハブアセンブリと、切断チャンバと、を備え、
前記ダイプレートは、ダイプレート本体を含み、
前記ダイプレート本体は、前記ダイプレート本体の周縁に隣接して形成された複数の押出オリフィスと、前記ダイプレート本体の下流面に形成された複数の開口とを有し、
前記ソリッドフェースプレートは、前記ダイプレート本体の前記下流面を覆うように配置され、前記ソリッドフェースプレートの周縁を通って延び、且つ前記ダイプレート本体の押出オリフィスに結合する押出オリフィス延長部を有し、
前記ソリッドフェースプレートの下流側は、ペレタイザーの切断面を形成し、
前記複数の開口は、前記ソリッドフェースプレートによって覆われたときに、中空のキャビティを形成し、
前記カッターハブアセンブリは、前記押出オリフィスを通って押出されるポリマーをペレットに切断するために、前記切断面に隣接して配置された複数のカッターブレードを有し、
前記切断チャンバは、前記カッターハブアセンブリを囲み、給水口と、水及びペレットスラリーの排出口とを備え、前記切断チャンバを通って循環する水は、前記ペレットを冷却し、凝固させ、前記排出口を通じて排出するために水及びペレットスラリーに混入し、
前記複数の開口は、前記ダイプレート本体の下流面の中央部に形成された縦方向に延びる断熱穴であり、
前記複数の開口は、前記ダイプレート本体の下流面を、前記押出オリフィスを有する外側リングと、中央部に形成された複数の縦方向に延びる断熱穴を有する中央ボスとに分ける溝を含む、
水中ペレタイザー。
【請求項１０】
ダイプレートと、ソリッドフェースプレートと、カッターハブアセンブリと、切断チャンバと、を備え、
前記ダイプレートは、ダイプレート本体を含み、
前記ダイプレート本体は、前記ダイプレート本体の周縁に隣接して形成された複数の押出オリフィスと、前記ダイプレート本体の下流面に形成された複数の開口とを有し、
前記ソリッドフェースプレートは、前記ダイプレート本体の前記下流面を覆うように配置され、前記ソリッドフェースプレートの周縁を通って延び、且つ前記ダイプレート本体の押出オリフィスに結合する押出オリフィス延長部を有し、
前記ソリッドフェースプレートの下流側は、ペレタイザーの切断面を形成し、
前記複数の開口は、前記ソリッドフェースプレートによって覆われたときに、中空のキャビティを形成し、
前記カッターハブアセンブリは、前記押出オリフィスを通って押出されるポリマーをペレットに切断するために、前記切断面に隣接して配置された複数のカッターブレードを有し、
前記切断チャンバは、前記カッターハブアセンブリを囲み、給水口と、水及びペレットスラリーの排出口とを備え、前記切断チャンバを通って循環する水は、前記ペレットを冷却し、凝固させ、前記排出口を通じて排出するために水及びペレットスラリーに混入し、
前記複数の開口は、前記ダイプレート本体の下流面の中央部に形成された第１の複数の縦方向に延びる断熱穴と、前記ダイプレート本体の下流面において、周縁に隣接して形成された第２の複数の縦方向に延びる断熱穴とを含み、
前記複数の開口は、溝を更に含み、
前記溝は、
前記ダイプレート本体の周縁と中央部とを分けて、前記第１の複数の縦方向に延びる断熱穴を有する中央ボスと、前記第２の複数の断熱穴を有する外側リングとを形成する、
水中ペレタイザー。
【請求項１１】
前記ダイプレート本体の下流面における中空のキャビティは、非反応性雰囲気を提供する、請求項９又は１０に記載のペレタイザー。
【請求項１２】
前記ダイプレート本体の下流面における中空のキャビティは、窒素又は不活性ガスで満たされる、請求項９又は１０に記載のペレタイザー。
【請求項１３】
前記ダイプレート本体の下流面における中空のキャビティ内に、真空が形成される、請求項９又は１０に記載のペレタイザー。
【請求項１４】
前記ダイプレート本体は、一体型構造である、請求項９又は１０に記載のペレタイザー。
【請求項１５】
前記ダイプレート本体は、ダイプレート基部部材と、着脱可能なダイ挿入体とを含む二部構造を有する、請求項９又は１０に記載のペレタイザー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中ペレタイザーの分野に関し、より具体的には、開口された下流面及びソリッドフェースプレートを有するダイプレート本体を備えた水中ペレタイザー用押出ダイプレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に知られている水中ペレタイザーは、押出ダイ又はダイプレートを通して延びる押出オリフィスを有するダイプレートを備え、これらを通して溶融ポリマーが押出される。カッターナイフを備えたカッターハブは、押出ダイプレートの面に対して回転可能な向きに配置され、ポリマーのストランドをペレットに切断する。ウォータボックス又は給水口と排出口とを備えた切断チャンバは、水の循環を提供し、押出されたストランドを冷却し、凝固させ、カッターハブ上のナイフがストランドをペレットに切断することを可能にする。また、ウォータボックスを通って循環する水は、ウォータボックスの排出口を通じて排出される水及びペレットのスラリーにペレットを混入させる。
【０００３】
押出ダイプレートのダイフェイスに凹部を設け、当該凹部内に断熱材を設置して、押出ダイプレート及び押出オリフィスを通して押出された溶融ポリマーからウォータボックスを通って循環する水への熱伝導を低減させることは、既知の手法の１つである。凹部内に挿入される断熱材は、典型的には、適切なマスチック、接着剤などによって所定の位置に取り付けられたガスケット材料であって、凹部内で薄い金属板に覆われている。薄い板は、適切な留め具によってダイプレートに固定され、断熱材を凹部内に保持する。断熱材は、凹部内で遭遇する温度により相当な劣化を受け、場合によっては、ダイフェイスの中央凹部領域を効果的に断熱していない。非効果的な断熱は、溶融ポリマーが押出オリフィスを通して押出されて溶融ポリマーが過冷却となり、ダイフェイスで溶融ポリマーの凍結を引き起こす。
【０００４】
このような問題の１つの解決策は、米国特許第６，８２４，３７１号（「｀３７１特許」）の明細書に記載されているように、ダイフェイスの凹部を実質的に埋める円形プレート状の断熱プラグを備える方法である。｀３７１特許は、本出願の譲受人に共有されており、その全開示は、本明細書に完全に記載されるように、その全体が参照により明白に本明細書に組み込まれる。
【０００５】
｀３７１特許に係る円形プレートは、本明細書ではガスケット・エリミネーター・プラグ（ＧＥＰ）と呼ばれるが、押出ダイプレートのオリフィスを通して押出される溶融ポリマーから水中ペレタイザーのウォータボックスを通って循環する水への熱伝導を低減させる。更に、従来の断熱技術が抱えている断熱性能の低下及び劣化の問題は生じない。しかしながら、｀３７１特許のＧＥＰ又は従来の断熱材と、ダイフェイスとの間の公差は非常に小さい。従って、日常のメンテナンス中にＧＥＰの取り付け又は取り外しを行う際に、ダイフェイスは、容易に損傷を受ける。これは、ＧＥＰの製造が比較的高価であるとともに、正しく動作させるためには、ＧＥＰをダイプレート内にしっかりと嵌め込まなければならないという点において課題である。
【０００６】
溶融ポリマーが押出オリフィスを通して押出されるときに、溶融ポリマーの過冷却の問題に対する別の解決策は、米国特許第８，５１２，０２１号（「｀０２１特許」）の明細書に記載されている。｀０２１特許も、本出願の譲受人に共有されており、その全開示は、ここに完全に記載されるようにその全体が参照により明白に本明細書に組み込まれる。
【０００７】
｀０２１特許の明細書に記載されたソリッドフェースダイプレートの下流面は、ソリッドセンターを備えることによって、ＧＥＰが不要となった。ソリッドフェースダイプレートは、ポリエチレン、ＥＶＡ、及びＰＶＣなどのポリマーをペレット化するときに良好に機能する。しかしながら、ＰＥＴ、ナイロン６．６、及びポリカーボネートのような高温材料をペレット化する場合、｀０２１特許のソリッドフェースダイプレート設計によって提供される熱特性よりも更に優れた熱特性を有することが望ましい。
【発明の概要】
【０００８】
従来技術における断熱技術に関する既知の課題を克服し、向上された断熱特性を提供するために、本発明は、開口された下流面を有するダイプレート本体とソリッドフェースプレートとを備えた水中ペレタイザー用ダイプレートを提供する。ダイプレート本体は、一体型構造であってもよいが、好ましくは、｀０２１特許に開示されているように、ダイプレート基部部材と着脱可能なダイ挿入体とを含む二部構造を有する。本明細書で使用される「ダイプレート本体」及び「ダイ挿入体」は、交換可能に使用される。
【０００９】
ダイ挿入体は、押出ダイ穴を囲む硬質耐摩耗要素（又は複数の要素）を備えたキャリア又は保持プレートで構成されたソリッドフェースプレートによって覆われた開口された下流面を有する。キャリアは、一枚の材料で作製されたフラットディスクの形状であり、好ましくは、平坦で概ね環状リング形状の硬質耐摩耗要素を保持するために、その周縁に隣接する略環状のスロット又はチャネルを有する。硬質耐摩耗リング要素は、スロット又はチャネル内に嵌め込まれ、キャリアによって保持、支持、且つ保護される。硬質耐摩耗リング要素は、キャリアに取り付けられてもよく、窒素雰囲気のろう付け及び真空ろう付けを含む溶接、ろう付け、又は他の同等の技術によって、チャネル内に固定されてもよい。
【００１０】
ソリッドフェースプレートは、カッターナイフ及び切断チャンバを通って流れる水と接触するように、ダイ挿入体の下流の開口面に固定される。フェースプレートが固体であるため、切断チャンバを通って流れる水がダイプレートの後部に漏出することが防止される。また、ソリッドフェースプレートは、ダイプレートの後部の溶融ポリマーが切断チャンバに漏出しないことを保証する。
【００１１】
ダイプレート本体の開口された下流面には、複数の開口又は少なくとも中央部に形成された縦方向に延びる断熱穴が設けられる。縦方向に延びる断熱穴は、中央部に形成されていることに加えて、ダイプレート本体の周縁に隣接して、押出オリフィスの間に形成されてもよい。ダイプレート本体を貫通して延びていない断熱穴は、フェースプレートによって覆われたとき、中空又は開口したままであり、ダイプレート本体がソリッドフェースプレートに接触する表面積を減少させることによって、キャリアへの熱伝導を制限する。
【００１２】
下流面における複数の開口又は中空の断熱穴に加えて、開口面ダイプレート本体は、押出オリフィスが形成されているダイプレート本体の周縁とダイプレート本体の最も中央の部分との間に位置する環状の溝切りを有することができる。当該環状の溝は、下流面を、押出オリフィスを有する外側リングと断熱穴が形成された中央ボスとに分離させる。環状の溝と断熱穴との組み合わせは、開口されたダイプレート本体の下流面とソリッドフェースプレートとの接触表面積を大幅に減少させ、これにより、キャリアへの熱伝導を制限し、向上された断熱特性を提供する。
【００１３】
従って、本発明の目的は、ダイプレート本体と、ソリッドフェースプレートとを備え、水中ペレタイザー用ダイプレートであって、キャリアへの熱伝導に対する断熱性を向上させるために、ダイプレート本体の下流面が、少なくともその中央部に穿設された複数の中空又は開口した断熱穴を有するダイプレートを提供することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、前の目的に従ったダイプレートにおいて、複数の中空又は開口した断熱穴が、ダイプレート本体の周縁の押出オリフィスの間にも、ダイプレート本体の下流面の中心部にも穿設されるダイプレートを提供することである。
【００１５】
本発明の更なる目的は、前の目的、又は前の２つの目的に従ったダイプレートにおいて、ダイプレート本体の下流面に環状の溝を切り、当該環状の溝が、押出オリフィスを有する外側リングと、複数の断熱穴を有する中央ボスとを形成するダイプレートを提供することである。
【００１６】
更に、本発明の他の目的は、前の目的に従ったダイプレートにおいて、ソリッドフェースプレートが、内部に環状のスロット又はチャネルが形成された一体型ディスク状のキャリアと、硬質耐摩耗リング状要素とを備え、硬質耐摩耗リング状要素は、キャリアの周縁に隣接してキャリアの下流面において同一の平面になるように、スロット又はチャネル内に嵌め込まれるダイプレートを提供することである。
【００１７】
本発明の更なる別の目的は、前の目的に従ったダイプレートであって、開口された下流面を有するダイ挿入体と、ダイ挿入体の開口された下流面に着脱不可又は着脱可能に取り付けることができるソリッドフェースプレートとを備え、着脱可能に取り付けることは、同一のダイ挿入体と複数のソリッドフェースプレートと組み立てることを可能にするとともに、ダイ挿入体の全体を交換することなく、ソリッドフェースプレートのみを交換することが必要とされるため、コスト及び時間の節約をもたらすダイプレートを提供することである。
【００１８】
更に本発明の別の目的は、前の目的に従ったダイプレートであって、溶融ポリマー及び水中ペレタイザーのハウジングから、カッターハブ、カッターナイフ、及びダイフェースに接続する切断チャンバを通って循環する水への熱伝導を減少させるダイプレートを提供することである。
【００１９】
なお、本発明の別の目的は、前の目的に従ったダイプレートであって、従来の製造形態に適合し、構造が簡単で容易に使用され、経済的に実現可能であり、長持ち、且つ比較的トラブルなく動作する装置を構成するダイプレートを提供することである。
【００２０】
これらの目的は、他の目的及び利点とともに、以下で本明細書の一部を形成する添付図面を参照しながら、詳細な構成及び動作について十分な説明及び請求の中で、明らかになる。本明細書における同様の番号は、全体を通して同様の部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、二部ダイプレート本体を示す水中ペレタイザーの部分断面図であり、本発明に従って、当該二部ダイプレート本体は、基部部材とダイ挿入体とを含み、当該ダイ挿入体は、ソリッドフェースプレートを備える開口された下流面を有し、当該ソリッドフェースプレートが前記開口された面の上に取り付けられている。
【図２】図２は、図１に示されたような水中ペレタイザーの部分断面図であるが、本発明に従って、ソリッドフェースプレートを有する開口された下流面を有する一体型のダイプレート本体を示している。
【図３】図３は、図１に示されたような二部構造を有する本発明のダイプレートの第１実施形態に係るダイ挿入体及びフェースプレートの分解斜視図であって、ダイ挿入体の開口された下流面及びその中央部に形成された断熱穴から離間したソリッドフェースプレートを示している。
【図４】図４は、第２実施形態に係る本発明の二部ダイプレートによるダイ挿入体及びフェースプレートの分解斜視図であって、ダイ挿入体の開口された下流面から離間したソリッドフェースプレートを示し、断熱穴は、下流面の周縁、及び中央部に形成されている。
【図５】図５は、図４に示されたダイ挿入体及びソリッドフェースプレートの正面図であって、断熱穴は、破線で示されている。
【図６】図６は、組み立てられたダイ挿入体及びフェースプレートの図５のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図７】図７は、第３実施形態に係る本発明のダイプレートの分解斜視図であって、ダイ挿入体の開口された下流面から離間したソリッドフェースプレートを示しており、押出オリフィスの間に断熱穴を有する外側環状リングと断熱穴を有する中央ボスとを形成するように、その内部に形成された環状の溝を備える。
【図８】図８は、第４実施形態に係る本発明のダイプレートの分解斜視図であって、ダイ挿入体の開口された下流面から離間したソリッドフェースプレートを示しており、その内部に形成された環状の溝によって、外側環状リングと中央ボスとが形成され、断熱穴が、中央ボス内のみに形成され、外側リングにおける押出オリフィスの間には形成されない。
【図９】図９は、図７に示されたダイ挿入体及びソリッドフェースプレートの正面図であって、中央ボス及び断熱穴は、破線で示されている。
【図１０】図１０は、組み立てられたダイ挿入体及びフェースプレートの図９のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図１１】図１１は、第５実施形態に係る本発明のダイプレートの分解斜視図であって、ダイ挿入体の下流面から離間したソリッドフェースプレートを示し、下流面は、サポートポスト／ピラー構造を有し、周縁のピラーは、ソリッドフェースプレートにおける押出オリフィスに整列するように貫通して形成された穴を有する。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図面に示された本発明の好ましい実施形態を説明するに当たって、明確にするために特定の用語が使用される。しかしながら、本発明は、そのように選択された特定の用語に限定されることを意図するものではなく、各特定の用語は、類似の目的を達成するために、類似の方式で動作する技術上等価的なものの全てを含む。
【００２３】
図面の図１及び図２のそれぞれは、本発明に係るダイプレートを含む水中ペレタイザーを示しており、当該ダイプレートは、全体的に参照符号１００，１００’によりそれぞれ示される。図１のダイプレート１００は、ダイプレート基部部材２１と、その中に取り付けられた着脱可能なダイ挿入体３０とを含む二部構造を有する。図２に示されたダイプレート１００’は、図１に示されたものに類似しているが、一体型構造の本体１２１を有する。本明細書において、説明を容易にするため、用語「ダイ挿入体」が、一体型構造のダイプレート本体も含むように参照されることを意図する。
【００２４】
ダイプレート１００，１００’は、押出部の、全体的に参照符号１２により示される、ハウジングに取り付けられる。ハウジング１２は、上流の装置から溶融ポリマーを受け取るための入口通路１４を備えている。溶融ポリマーは、ノーズコーン１６によって外側に向けられ、ダイプレート１００内の複数の押出オリフィス１８を通過する。ダイプレート１００は、好ましくは、その周縁から内部へ延びる放射状加熱素子２２と、ハウジング１２のねじ孔２８に螺合されるボルト２６を受け入れる複数の開口部２４とを有する。
【００２５】
一体型構造と二部構造とのいずれの構造においても、ダイプレート１００，１００’は、その下流側に取り付け面３２を有する。取り付け面３２には、｀０２１特許に詳細に記載されているように、ディスク状キャリア３６と、そのキャリアにおける環状のスロット又はチャネル内に嵌め込まれた概ね環状の硬質耐摩耗要素３８とを含む、全体的に参照符号３４で示された、ソリッドフェースプレートが取り付けられている。硬質耐摩耗要素を有するソリッドフェースプレートの下流側は、ペレタイザー切断面を形成する。ソリッドフェースプレート３４の周縁は、ダイプレート本体における押出オリフィス１８に整列する複数の開口又は貫通した押出オリフィス延長部を有する。本明細書に使用されている用語「押出オリフィス」が、特に明記しない限り、ダイプレート本体におけるオリフィス１８と、オリフィス１８と直線上に並び、押出されるポリマーのためにソリッドフェースプレートにおける出口開口１９を形成する押出オリフィス延長部との両方を含むことを意図する。
【００２６】
また、ダイプレート１００，１００’は、ノーズコーン１６をダイプレート上の所定の位置に保持するために用いられる留め具４２を収容するボア４０を含む。図１に示す実施形態において、ボア４０は、二部ダイプレート１００のダイ挿入体３０部分内に位置する。
【００２７】
ウォータボックス又は切断チャンバ５０は、中空のハウジングの形態に形成され、ボルト２６によってダイプレート１００，１００’及びハウジング１２に固定されるフランジ５２を備えている。シールガスケット２７は、ダイプレート１００，１００’と、キャリア３６との間、及び切断チャンバ５０との間の防水密封を保証する。
【００２８】
切断チャンバ５０は、給水口５４、水及びペレットスラリーの排出口５６、及び駆動ユニット（図示せず）の類似のフランジに接続するフランジ５８を含む。切断チャンバを通って循環する水は、押出ポリマーを冷却且つ凝固させ、排出口５６を通じて排出するように、ペレットを水及びペレットのスラリーに混入させる。切断チャンバ及びペレタイザーに関連する他の標準部品、例えば、ペレタイザー切断面でオリフィス１８を通して押出されたポリマーストランドをペレットに切断するための駆動シャフト、カッターハブ及びカッターナイフは、図示されていないが、当業者により知られているように、溶融ポリマーをダイプレート１００，１００’の押出穴又はオリフィス１８を通じて押出すための周知の方法における従来のデザイン及び機能である。
【００２９】
キャリア３６内に取り付けられた硬質耐摩耗要素３８を有するソリッドフェースプレート３４は、ダイ挿入体３０と同一の平面に位置し、溶接、ろう付け又は他の同等の技術によってダイ挿入体３０に取り付けられてもよい。１つの好ましい方法は、窒素雰囲気ろう付けであり、より好ましい方法は真空ろう付けである。
【００３０】
代替的に、ソリッドフェースプレート３４は、所定の位置にボルト止めされてもよい。ボルト止めされる場合には、留め具、例えばソケットヘッドキャップスクリューは、硬質耐摩耗要素（図示せず）の内部表面に設けられた端ぐり孔に嵌め込まれる。この構造により、ソリッドフェースプレート３４は交換可能であり、ダイ挿入体とは別個に交換することができ、その結果、ユーザは、コストを節約することができる。また、ユーザは、製品変更の間のメンテナンス目的のメリットをもたらす複数のソリッドフェースプレートを備えた同一のダイ挿入体を使用することもできる。
【００３１】
キャリア３６内に硬質耐摩耗要素３８の埋め込まれる位置を設けることによって、キャリアは、硬質耐摩耗要素３８のエッジ６０（図６及び図１０参照）を保護し、それらが損傷を受けることを防止する。また、キャリア３６の一体型構造によって、｀０２１特許に記載された断熱プレート又はＧＥＰの必要がなくなる。ＧＥＰの製造コストを考えると、その除去は、ユーザにとってコストを節約する結果にもなる。更に、キャリアがソリッドであるため、即ち、キャリアが押出オリフィスによって囲まれた中央領域を含むダイプレートの下流面の全体を覆っており、キャリアがダイプレートの下流面の全体を、切断チャンバ内の冷却液の冷却効果から効果的に断熱しているため、熱損失を低減し、作業効率を高めている。
【００３２】
ソリッドフェースプレート３４には、耐摩耗要素の残存摩耗寿命を示す摩耗限界インジケータ穴（図示せず）を更に設けてもよい。当該穴は、ソリッドダイプレートを最大に研削するときに露出されるように、キャリア内に機械加工することができる。
【００３３】
ダイ挿入体３０は、典型的には炭素鋼で作製され、一方、硬質耐摩耗要素３８は、高耐摩耗性材料、例えば、炭化タングステン、炭化チタン合金、コバルトベースのハードクラッド材料、ニッケルベースのハードクラッド材料などで作製される。好ましい構成において、キャリア３６はニッケル合金製である。硬質耐摩耗要素３８は、固体炭化タングステンリングとして形成されてもよく、或いは、当該技術分野で知られているように、複数の炭化タングステンタイルで構成されてもよい。一般に、より小さいダイは、ソリッドフェースリングで作製され、タイルはより大きなダイプレートの構成において用いられる。
【００３４】
ダイプレート（図１参照）の二部構造におけるダイ挿入体及びフェースプレートの第１実施形態の分解図は、図３に示される。全体的に参照符号１０１により示されるダイプレートは、ダイ挿入体１３０とソリッドフェースプレート３４とを備えている。ダイ挿入体１３０の下流面１３２には、複数の開口、即ち面１３２の中央部１３６に形成された中空の縦方向に延びる断熱穴１３４が設けられている。ソリッドフェースプレートがダイ挿入体の下流面に接着されたとき、開口、即ち断熱穴は、非反応性雰囲気、例えば、穴の中に窒素又は不活性ガスの閉じ込めを提供し、非反応性、即ち不活性ガスで満たされた複数の密封されたキャビティを効果的に形成する。非反応性雰囲気ガスは、良好な断熱特性を提供し、固体断熱材料よりも優れていることが分かっている。
【００３５】
代替的に、本明細書に記載された各実施形態において、真空又は部分的な減圧が断熱穴内に形成されてもよい。１つの好ましい実施形態によれば、断熱穴は、内部に真空又は低真空／窒素分圧雰囲気を有する。キャリア層をダイ面にろう付けするのに必要な温度に金属が曝されたとき、酸素が存在する場合に起こり得る、金属の上に酸化物が形成されることを防ぐために、窒素雰囲気が望ましい。不活性雰囲気の場合、アルゴン又は任意の希ガスが使用されてもよい。
【００３６】
本発明に係る二部ダイプレートの第２実施形態の分解図は、及び全体的に参照符号１０２により示される二部ダイプレートは、図４に示される。ダイプレート１０２の二部構造は、ダイ挿入体１３１とソリッドフェースプレート３４とを備えている。ダイ挿入体１３１の下流面１３３には、複数の開口、即ち面１３３の中央部１３６に形成された中空の縦方向に延びる断熱穴１３４が設けられている。中央部１３６に形成された穴に加えて、また、ダイ挿入体１３１の下流面１３３の外縁に隣接する外側リング状周縁領域１３８における押出オリフィス１８の間に、外側断熱穴１３５が形成されている。第１実施形態と同様に、縦方向に延びる断熱穴１３４，１３５は開口しており、即ち、それらは固体断熱材料で塞がれていない。むしろ、穴は、非反応性雰囲気ガス、例えば窒素、即ち不活性ガスを含み、下流面がソリッドフェースプレートによって覆われたとき、ガスで満たされたキャビティを形成する。或いは、前述したように、穴は、真空又は部分的な減圧を有し、ソリッドフェースプレートによって覆われたダイ挿入体の下流面において密閉されたキャビティを形成してもよい。
【００３７】
図示されたように第１及び第２実施形態において、開口されたフェースダイ挿入体１３０，１３１は、二部ダイプレート構造として構成されているが、既に述べたように、図２に示されたように、一体型構造のダイプレートも可能である。二部と一体型構造との両方において、ソリッドフェースプレート３４と接触するダイ挿入体の表面積を減少させることは、キャリア３６への熱伝導を低減する。
【００３８】
複数の押出オリフィス１８の出口開口１９を備え、ダイプレート１０２の第２実施形態のダイ挿入体１３１に結合されたソリッドフェースプレート３４の正面図は、図５に示される。第２実施形態の周縁領域１３８に形成された断熱穴１３５及び中央部１３６に形成された断熱穴１３４は、ソリッドフェースプレート３４によって覆われているため、破線で示されている。
【００３９】
図６は、図５のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、押出オリフィスを通じて延びており、及び下流面１３３の周縁領域１３８における外側断熱穴１３５を通じて延びている。
【００４０】
図６に示されているように、断熱穴１３４，１３５は、ダイ挿入体１３１を貫通して延びていない。断熱穴１３４，１３５は、好ましくは約０．０５０インチ〜０．５００インチの間の深さであり、同一のダイ挿入体において複数の異なる深さの穴を有することができる。同様に、穴は、直径が均一であっても、異なるものであってもよく、例えば、図４に示されたように、周縁領域１３８におけるより小さい直径の外側断熱穴１３５、及び中央部１３６におけるより大きい直径の断熱穴１３４であってもよい。穴の直径がより小さいもの又はより大きいものであってもよいが、好ましいサイズの範囲は、約０．０６２インチと約０．２５０インチとの間である。穴の間の間隔は、概ね、穴の直径に依存するが、穴の直径の約１．２倍〜約２倍の間であることが好ましい。面１３２の無傷の状態を保証するために、穴の間の距離は、約０．０２０インチ以上であることが好ましい。
【００４１】
中心に配置された断熱穴１３４の格子状の配置は、図３に示すような６０°の三角グリッドパターン、又は正方形のパターン、円形のパターンなどを形成ことができる。６０°の三角グリッドパターンは、他の代替的な穴パターンに比べて、ダイ挿入体１３０の中央部の内側を数多くの穴１３４のために適合させることができるため、好ましい。また、断熱穴は、下流面において円形として示されているが、六角形、正方形、長方形、三角形、多角形、楕円形などを含む他の穴形状が形成されてもよい。
【００４２】
全体的に参照符号３００により示されている、本発明に係るダイプレートの第３実施形態の分解図は、図７に示される。
【００４３】
ダイプレート３００の第３実施形態は、全体的に参照符号２４０により示されている概ね環状の溝を備えるダイ挿入体２３０を有し、当該環状の溝２４０は、押出オリフィス１８及び外側断熱穴１３５が形成されているダイ挿入体２３０の、全体的に参照符号２４８により示されている外側の周縁と、ダイ挿入体の、全体的に参照符号２５０により示されている中央部分との間の内部を切り取っている。従って、溝２４０は、下流面を、押出オリフィス１８及び外側断熱穴１３５を有する外側リング２４２と、断熱穴１３４が内部に形成され、溝２４０によってリング２４２から離間している中央ボス２４４とに分ける。環状の溝２４０は、好ましくは、中央に位置する断熱穴１３４のいくつかを切断し、中央ボス２４４の周縁の周りに半円形の切欠き２４６を残している。リング２４２の内径は、好ましくは、面取りされた上部エッジ２３６を有し、ソリッドフェースプレートと熱接触する下流面の表面積を更に低減させる。
【００４４】
全体的に参照符号４００により示される、本発明に係るダイプレートの第４実施形態は、図８に示される。第３実施形態と同様に、ダイプレートの第４実施形態は、環状の溝２４０を備えるダイ挿入体２３１を有し、当該環状の溝２４０は、押出オリフィス１８が形成されているダイ挿入体２３１の、全体的に参照符号２４９により示されている周縁部と、ダイ挿入体２３１の中央部分２５０との間の内部を切り取っている。従って、溝２４０は、押出オリフィス１８を有する外側リング２４３と、断熱穴１３４が内部に形成され、溝２４０によってリング２４３から離間している中央ボス２４４とを形成している。図に示されているように、第４実施形態において、断熱穴１３４の構成は、中央ボス２４４のみに限定され、リング２４３における押出オリフィスの間には外側断熱穴が形成されていない。第３実施形態と同様に、リング２４３の内径は面取りされた上部エッジ２３５を有することが好ましい。
【００４５】
第３及び第４実施形態の両方において、環状溝２４０及びボス２４４における断熱穴１３４の組み合わせは、ダイ挿入体２３０，２３１の結果としての「下流面」の表面積を著しく減少させ、更にキャリアへの熱伝導を制限する。溝が形成された各実施形態において、「下流」面は、リング２４２，２４３の外側面２３７，２３８と、ボス２４４の外側面２３９とによって構成されている。外側面２３７，２３８，２３９は、ダイプレートを組み立てるときに、ソリッドフェースプレート３４の上流側に隣接する。また、第１及び第２実施形態と同様に、開口、即ち縦方向に延びる断熱穴は、ソリッドフェースプレートがダイ挿入体の下流面に接着されたときに、穴の中に非反応性雰囲気、例えば窒素、即ち不活性ガスの閉じ込めを提供し、ガスで満たされた複数のキャビティを効果的に形成する。また、溝は、その中に閉じ込められたガスを除いて、開いたまま、又は「未充填」のままである。代替的に、断熱穴のように、溝内に真空又は部分的な減圧が形成されてもよい。
【００４６】
複数の押出オリフィス１８の出口開口１９を備え、ダイプレート３００の第３実施形態のダイ挿入体２３０に結合されたソリッドフェースプレート３４の正面図は、図９に示される。溝と、周縁領域２４８に形成された断熱穴１３５と、第３実施形態の中央部分２５０に形成された断熱穴１３４とは、ソリッドフェースプレート３４によって覆われているため、破線で示されている。
【００４７】
図１０は、図９のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、押出オリフィスを通じて延びており、及び下流面２３７の周縁領域２４８における外側断熱穴１３５を通じて延びている。
【００４８】
全ての実施形態において、断熱穴は、好ましくは、ダイ挿入体に穿設されるが、他の製造方法を利用することもできる。第３及び第４実施形態で見られる溝２４０は、中央ボス２４４を形成するように機械加工される。中央ボス２４４の外側面２３９は、リング２４２，２４３の外側面２３７，２３８と同一の平面にある。中央ボスは、キャリア３６の歪み及び曲りを低減するように、ソリッドフェースプレート３４を構造的に支持する。キャリア３６及び摩耗面３８に対して概ね環状で同心であることにより、機械加工された溝２４０は、ダイ挿入体２３０，２３１及びキャリア３６の温度を均一化にさせ、押出オリフィス１８を通るポリマーの均一な流れを促進させるのに役立つ。
【００４９】
また、他の形状のボスを残すように溝を形成することもできる。例えば、溝は、ソリッドフェースプレートを支持するために、好ましくは等間隔に配置された４つのボスを残すように二本の交差する直線の形態であってもよい。図１１に示され、全体的に参照符号５００により示されている、ダイプレートの第５実施形態のように、中央部の大部分を切り取ることも可能である。ダイプレート５００の第５実施形態において、切り取った部分は、中央に位置する支持ポスト、即ちピラー５０２と、外側支持ポスト、即ちピラー５０４とを残している。この構造では、中央に位置する支持ポスト、即ちピラー５０２には、その中に断熱穴が形成されていない。むしろ、所望の断熱特性は、ポスト、即ちピラー５０２の間の開口領域５０６によって提供されている。ピラー５０２は、それらの数が充分であり、且つそれらの間の間隔が、キャリアを適切に支持し、そのキャリアの曲り又は歪みの防止を保証するのに十分小さければ、規則的又は不規則的な間隔で互いに離間させることができる。外側ポスト、即ちピラー５０４には、ソリッドフェースプレート内の押出オリフィス出口１９に整列するように貫通して形成された穴３３５を有し、そこを通った押出オリフィス１８を通過するポリマーが、押し出される。
【００５０】
また、下流面とそこに固着されたソリッドフェースプレートとの間の接触表面積を減少させるダイプレート本体の開口された下流面の他の構成は、可能であり、本発明の範囲内に含まれるが、熱伝導に利用可能なダイプレート本体の下流面の表面積を減少させることと、下流面に対するソリッドフェースプレートの良好なろう付けを支持するための十分な表面積を保持することと間の所望のバランスに留意すべきである。
【００５１】
本明細書に記載されているように、本発明は、下流面における環状の溝の有無にかかわらず、縦方向に延びる断熱穴の形成のみを用いてダイプレート本体を効果的に断熱する。非常に良好な断熱特性を得るために追加の部材又は要素は必要とされない。むしろ、非反応性雰囲気、即ち不活性ガスで満たされた、又は内部が真空にされた穴のみは、ダイプレート本体の下流面の全体を覆うソリッドフェースプレートと共に、ダイプレート本体の熱損失を大幅に低減し、切断面における溶融ポリマーの凍結を効果的に防止することができることを見出した。
【００５２】
前述した説明及び図面が、本発明の原理の例示のみであると考えるべきである。本発明は、様々な形状及びサイズで構成されてもよく、好ましい実施形態の寸法によって限定されるものではない。本発明の多くの応用は、当業者に容易に想到される。したがって、本発明は、開示された具体的な実施例、又は図示され、説明された正確な構成及び動作に限定されることは望ましくない。むしろ、全ての適切な修正及び等価のものは、本発明の範囲内に含まれる。
【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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