(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の貫通孔を有し該複数の貫通孔が並べられたダイと、
前記複数の貫通孔に溶融状態の樹脂原料を供給する流路を画定する流路部材と、を備え、
前記流路は、前記複数の貫通孔が並ぶ第１の方向に延び該複数の貫通孔に亘る流出口と、前記第１の方向の寸法が前記流出口よりも小さい流入口と、前記第１の方向及び該第１の方向と交わる第２の方向に前記流入口から延びるマニホールド部と、前記第２の方向に前記マニホールド部に連接し該マニホールド部から前記流出口まで延びるスリット部と、を含み、
前記スリット部の、前記第２の方向の寸法は、前記流入口から前記第１の方向に離れるにつれて短くなっており、
前記マニホールド部の、前記第１の方向と交わる断面は、前記流入口から前記第１の方向に離れるにつれて小さくなっており、
前記スリット部は、前記マニホールド部と隣接する隣接スリット部を含み、該隣接スリット部の、前記第１および第２の方向と交わる第３の方向に対向する流路壁が互いに平行しており、前記第１の方向における前記隣接スリット部の端部から前記第１の方向に沿って前記流入口へ向かって距離ｘ離れた位置での前記隣接スリット部の前記第２の方向の寸法Ｔ１は、次式
【数１】
0006297426.tif 000015
に基づいて求められる値であり、
前記マニホールド部の前記断面は円形状を有しており、前記隣接スリット部の前記端部から前記第１の方向に沿って前記流入口へ向かって距離ｘ離れた位置での前記マニホールド部の前記断面の半径Ｒは、次式
【数２】
0006297426.tif 000016
に基づいて求められる値であり、ここで、Ｔｅは前記隣接スリット部の前記端部での前記第２の方向の寸法であり、ａは距離ｘに対する寸法Ｔ１の変化率であり、Ｎは前記樹脂原料のべき乗則指数の逆数であり、ｈ１は前記隣接スリット部の、前記第３の方向の寸法である、ストランド製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のストランド製造装置と、
前記ストランド製造装置を用いてまとめて製造されたストランドを切断する切断装置と、を備えた、ペレット製造装置。
【請求項３】
複数の貫通孔を有し該複数の貫通孔が並べられたダイに溶融状態の樹脂原料を流路部材から供給することと、
前記複数の貫通孔から樹脂原料を押し出してストランドを成形することと、を含み、
前記流路部材として、前記複数の貫通孔が並べられた第１の方向に延び該複数の貫通孔に亘る流出口と、前記第１の方向における寸法が前記流出口よりも小さい流入口と、前記第１の方向および該第１の方向と交わる第２の方向に前記流入口から延びるマニホールド部と、前記第１の方向と交わる第２の方向に前記マニホールド部に連接し該マニホールド部から前記流出口まで延びるスリット部と、を含み、前記スリット部の、前記第２の方向における寸法が、前記流入口から前記第１の方向に離れるにつれて短くなっており、前記マニホールド部の、前記第１の方向と交わる断面が、前記流入口から前記第１の方向に離れるにつれて小さくなっている流路を画定する部材を用い、
前記流路部材として、前記スリット部が、前記マニホールド部と隣接する隣接スリット部を含み、該隣接スリット部の、前記第１および第２の方向と交わる第３の方向に対向する流路壁が互いに平行しており、前記第１の方向における前記隣接スリット部の端部から前記第１の方向に沿って前記流入口へ向かって距離ｘ離れた位置での前記隣接スリット部の前記第２の方向の寸法Ｔ１は、次式
【数３】
0006297426.tif 000017
に基づいて求められる値であり、
前記マニホールド部の前記断面は円形状を有しており、前記隣接スリット部の前記端部から前記第１の方向に沿って前記流入口へ向かって距離ｘ離れた位置での前記マニホールド部の前記断面の半径Ｒは、次式
【数４】
0006297426.tif 000018
に基づいて求められる値であり、ここで、Ｔｅは前記隣接スリット部の前記端部での前記第２の方向の寸法であり、ａは距離ｘに対する寸法Ｔ１の変化率であり、Ｎは前記樹脂原料のべき乗則指数の逆数であり、ｈ１は前記隣接スリット部の、前記第３の方向の寸法である、前記流路を画定する部材を用いる、ストランド製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のストランド製造方法を用いて複数のストランドをまとめて製造することと、
前記複数のストランドを切断することと、を含む、ペレット製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂原料（以下、単に「樹脂原料」という）からなるストランドおよびペレットを製造する装置、並びに、樹脂原料からなるストランドおよびペレットを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂成型品を製造する際、樹脂原料からなるペレット（以下、単に「ペレット」という）が用いられることがある。ペレットを成形する方法の１つとして、ストランドカット法が知られている（特許文献１）。
図１０は、特許文献１に開示されるストランドカット法を説明するための図である。図１０に示されるように、ストランドカット法では、押出機１が樹脂原料を溶融し当該樹脂原料をダイ２から押し出す。ダイ２には貫通孔が形成されている。樹脂原料が当該貫通孔から押し出されて紐状に形成されることで、ストランド３が製造される。その後、切断装置４を用いてストランド３を所定の長さで切断することで、ペレット５が完成する。
【０００３】
近年、複数の貫通孔を有するダイを用いてストランドを製造することが提案されている（特許文献２）。複数の貫通孔は、樹脂原料が押し出される方向と交わる方向（以下、当該方向を「幅方向」という）に配列されている。このようなダイは、流路部材（「ダイ支持装置」とも呼ばれる）を介して押出機に取り付けられる。
図１１は、特許文献２に開示される流路部材およびダイの概略図である。図１１に示されるように流路部材６は、押出機の出口（不図示）とダイ７の貫通孔８とを連通する流路９を画定している。流路９の流入口１０の幅（幅方向の寸法をいう）は流路９の流出口１１の幅よりも小さく、流路９は流入口１０から流出口１１へ向かうにつれて幅方向に広がっている。
流路９をこのような形状とすることで、流路９内には、流入口１０から幅方向に進むことなく貫通孔８に達する第１の経路Ｒ１と、流入口１０から幅方向に進みながら貫通孔８に達する樹脂原料の第２の経路Ｒ２と、が形成される。したがって、押出機から流路９に流入した樹脂原料は複数の貫通孔８へ導かれ、複数のストランドをまとめて製造することが可能になる。その結果、より短い時間でより多くのペレットを製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２７８０２７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６４６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ストランドの外径がばらついていると、各ストランドを所定の長さで切断してなるペレットの１個当たりの重さがばらつく。熱可塑性樹脂成型品を製造する際に重さのばらつきが大きいペレットが用いられると、樹脂原料の計量不良が起き、成形不良の原因となりやすい。このような理由から、ストランドの外径は揃っていることが望ましい。
ストランドの外径は、ダイの貫通孔での樹脂原料の流量に依存することが知られている。したがって、複数の貫通孔を有するダイを用いてストランドを製造する場合には、各貫通孔での樹脂原料の流量を揃えることが求められている。
しかしながら、特許文献２に開示されるストランド製造装置（図１１参照）では、流路９は、幅方向の位置にかかわらず一定の厚さ（樹脂原料が押し出される方向および幅方向と交わる方向の寸法をいう）を有する。第２の経路Ｒ２が第１の経路Ｒ１よりも長いので、第２の経路Ｒ２を流れる樹脂原料の流れ抵抗は第１の経路Ｒ１を流れる樹脂原料の流れ抵抗よりも大きくなる。
第２の経路を流れる樹脂原料の流れ抵抗が第１の経路Ｒ１を流れる樹脂原料の流れ抵抗よりも大きくなることで、第２の経路Ｒ２における樹脂原料の流量が第１の経路Ｒ１における樹脂原料の流量よりも少なくなる。その結果、各貫通孔８における樹脂原料の流量のばらつきが大きくなり、各ストランドの外径のばらつきが許容範囲を超えてしまうことがある。
本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、各ストランドの外径のばらつきを軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係るストランド製造装置は、複数の貫通孔を有し複数の貫通孔が並べられたダイと、複数の貫通孔に溶融状態の樹脂原料を供給する流路を画定する流路部材と、を備え、流路は、複数の貫通孔が並ぶ第１の方向に延び複数の貫通孔に亘る流出口と、第１の方向の寸法が流出口よりも小さい流入口と、第１の方向及び第１の方向と交わる第２の方向に流入口から延びるマニホールド部と、第２の方向にマニホールド部に連接しマニホールド部から流出口まで延びるスリット部と、を含み、スリット部の、第２の方向の寸法は、流入口から第１の方向に離れるにつれて短くなっており、マニホールド部の、第１の方向と交わる断面は、流入口から第１の方向に離れるにつれて小さくなっており、スリット部は、マニホールド部と隣接する隣接スリット部を含み、隣接スリット部の、第１および第２の方向と交わる第３の方向に対向する流路壁が互いに平行しており、第１の方向における隣接スリット部の端部から第１の方向に沿って流入口へ向かって距離ｘ離れた位置での隣接スリット部の第２の方向の寸法Ｔ１は、次式
【数９】
0006297426.tif 000002
に基づいて求められる値であり、マニホールド部の断面は円形状を有しており、隣接スリット部の端部から第１の方向に沿って流入口へ向かって距離ｘ離れた位置でのマニホールド部の断面の半径Ｒは、次式
【数１０】
0006297426.tif 000003
に基づいて求められる値であり、ここで、Ｔｅは隣接スリット部の端部での第２の方向の寸法であり、ａは距離ｘに対する寸法Ｔ１の変化率であり、Ｎは樹脂原料のべき乗則指数の逆数であり、ｈ１は隣接スリット部の、第３の方向の寸法である。
【０００７】
本発明に係るストランド製造方法は、複数の貫通孔を有し複数の貫通孔が並べられたダイに溶融状態の樹脂原料を流路部材から供給することと、複数の貫通孔から樹脂原料を押し出してストランドを成形することと、を含み、流路部材として、複数の貫通孔が並べられた第１の方向に延び複数の貫通孔に亘る流出口と、第１の方向における寸法が流出口よりも小さい流入口と、第１の方向および第１の方向と交わる第２の方向に流入口から延びるマニホールド部と、第１の方向と交わる第２の方向にマニホールド部に連接しマニホールド部から流出口まで延びるスリット部と、を含み、スリット部の、第２の方向における寸法が、流入口から第１の方向に離れるにつれて短くなっており、マニホールド部の、第１の方向と交わる断面が、流入口から第１の方向に離れるにつれて小さくなっている流路を画定する部材を用い、流路部材として、スリット部が、マニホールド部と隣接する隣接スリット部を含み、隣接スリット部の、第１および第２の方向と交わる第３の方向に対向する流路壁が互いに平行しており、第１の方向における隣接スリット部の端部から第１の方向に沿って流入口へ向かって距離ｘ離れた位置での隣接スリット部の第２の方向の寸法Ｔ１は、次式
【数１１】
0006297426.tif 000004
に基づいて求められる値であり、マニホールド部の断面は円形状を有しており、隣接スリット部の端部から第１の方向に沿って流入口へ向かって距離ｘ離れた位置でのマニホールド部の断面の半径Ｒは、次式
【数１２】
0006297426.tif 000005
に基づいて求められる値であり、ここで、Ｔｅは隣接スリット部の端部での第２の方向の寸法であり、ａは距離ｘに対する寸法Ｔ１の変化率であり、Ｎは樹脂原料のべき乗則指数の逆数であり、ｈ１は隣接スリット部の、第３の方向の寸法である、流路を画定する部材を用いる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、各ストランドの外径のばらつきを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るペレット製造装置の概略側面図である。
【図２】図１に示されるダイおよび流路部材の斜視図である。
【図３】図２に示される流路の概略斜視図である。
【図４】流路の形状の一例を説明するための概略図である。
【図５】せん断速度と粘度の関係の一例を示すグラフである。
【図６】マニホールド断面の半径の一例を示すグラフである。
【図７】数値シミュレーション結果を示すグラフである。
【図８】比較例に係るストランド製造装置の流路を説明するための概略図である。
【図９】流路の他の形態を示す斜視図である。
【図１０】ストランドカット法を説明するための図である。
【図１１】関連する流路部材およびダイの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るストランド製造装置を備えるペレット製造装置の概略側面図である。
図１に示されるように、ペレット製造装置１２は、ストランド製造装置１３と、冷却槽１４と、切断手段１５と、を備える。ストランド製造装置１３は、樹脂原料を溶融して押し出す押出機１６と、樹脂原料を紐状に成形するダイ１７と、押出機１６からダイ１７まで延びる流路１８を画定する流路部材１９と、を備える。
図２は、ダイ１７および流路部材１９の斜視図である。図２に示されるように、ダイ１７には第１の方向（以下「Ｘ方向」ともいう）に並べられた複数の貫通孔２０が形成されている。溶融状態の樹脂原料は、押出機１６（図１参照）から押し出され、流路部材１９内の流路１８を通って貫通孔２０に供給される。樹脂原料が貫通孔２０から押し出されて紐状に形成されることで、ストランド２１（図１参照）が製造される。
【００１１】
再び図１を参照する。ダイ１７を用いて成形されたストランド２１は、冷却槽１４において冷却され凝固する。切断手段１５が凝固したストランド２１を所定の長さで切断することで、ペレット２２が製造される。
図３は、図２に示される流路１８の概略斜視図である。図３に示されるように、流路１８は、流入口２３と、流出口２４と、マニホールド部２５と、スリット部２６と、を含む。
流出口２４はＸ方向に延びる長方形形状を有している。流入口２３はＸ方向に関して流路部材１９（図２参照）の略中央に位置する。そして、流入口２３のＸ方向寸法は流出口２４のＸ方向寸法よりも小さい。
マニホールド部２５は、Ｘ方向、およびＸ方向と交わる第２の方向（以下「Ｙ方向」ともいう）に延びている。マニホールド部２５のＸ方向寸法は流出口２４のＸ方向寸法と略等しい。スリット部２６は、Ｙ方向にマニホールド部２５に連接している。そして、スリット部２６はマニホールド部２５から流出口２４まで延びている。
【００１２】
本書の説明において、Ｘ方向およびＹ方向と交わる第３の方向をＺ方向ともいう。スリット部２６のＺ方向寸法は、マニホールド部２５のＺ方向寸法よりも小さい。そのため、スリット部２６における流れ抵抗はマニホールド部２５における流れ抵抗よりも大きくなる。したがって、樹脂原料は、流入口２３からマニホールド部２５に流入した後、マニホールド部２５でＸ方向に広がりつつスリット部２６に流入する。もちろん、樹脂原料の一部は、マニホールド部２５をＹ方向に横切って流入口２３からスリット部２６に達する。
スリット部２６は、マニホールド部２５と隣接する第１のスリット部（「隣接スリット部」とも呼ばれる）２６ａと、第１のスリット部２６ａと流出口２４との間に位置する第２のスリット部２６ｂと、を有する。第２のスリット部２６ｂのＺ方向寸法は、第１のスリット部２６ａのＺ方向寸法よりも小さい。第２のスリット部２６ｂの、Ｙ方向と交わる断面は流出口２４と同じ形状および大きさを有している。
スリット部２６に流入した樹脂原料は、スリット部２６内をＹ方向へ流れ、流出口２４へ導かれる。
【００１３】
ここで、マニホールド部２５とスリット部２６の形状について、より詳細に説明する。
スリット部２６のＹ方向寸法は流入口２３からＸ方向に離れるにつれ短くなっている。そして、マニホールド部２５は流入口２３からＸ方向に離れるにつれ流出口２４の近くに位置している。言い換えれば、マニホールド部２５とスリット部２６との間の境界は、Ｘ方向に対して傾斜している。
マニホールド部２５とスリット部２６との間の境界をＸ方向に対して傾斜させることで、経路間の流れ抵抗の差を縮小することができる。その結果、流出口２４での流量のばらつきを抑制することが可能になる。
経路間の流れ抵抗の差が縮小する理由を、中央経路Ｒｃ（図３参照）と端経路Ｒｅ（図３参照）との比較により説明する。なお、「中央経路Ｒｃ」は、流入口２３からマニホールド部２５をＹ方向に横切ってスリット部２６に流入しその後Ｙ方向に流れて流出口２４に達する樹脂原料の経路である。「端経路Ｒｅ」は、流入口からマニホールド部をＸ方向に流れマニホールド部２５のＸ方向端部近辺においてスリット部２６に流入しその後Ｙ方向に流れて流出口２４に達する樹脂原料の経路である。
【００１４】
流れ抵抗は、樹脂原料が流れる経路の長さおよび当該経路の流路壁間の間隔に依存することが知られている。
中央経路Ｒｃの全長は、樹脂原料がマニホールド部２５でＸ方向に流れない分、端経路Ｒｅの全長よりも短い。したがって、中央経路Ｒｃの流れ抵抗は、端経路Ｒｅに比べ、経路の長さの影響を受けにくい。
また、スリット部２６のＺ方向寸法がマニホールド部２５のＺ方向寸法よりも小さいので、流れ抵抗は、スリット部２６での経路が長いほど流路壁間の間隔の影響を受けやすい。スリット部２６のＹ方向寸法は流入口２３からＸ方向に離れるにつれ短いので、中央経路Ｒｃにおけるスリット部２６の長さは端経路Ｒｅにおけるスリット部２６の長さよりも長い。したがって、中央経路Ｒｃの流れ抵抗は、端経路Ｒｅに比べ、流路壁間の間隔の影響を受けやすい。
以上のように、中央経路Ｒｃの流れ抵抗は、端経路Ｒｅに比べ、経路の長さの影響を受けにくく、流路間壁の間隔の影響を受けやすい。したがって、中央経路Ｒｃの流れ抵抗と端経路Ｒｅの流れ抵抗との差が縮まる。
中央経路Ｒｃの流れ抵抗と端経路Ｒｅの流れ抵抗との差を縮小することで、流出口２４のうち中央経路Ｒｃ上に位置する部分での流量と、端経路Ｒｅ上に位置する部分での流量と、の差を抑制することが可能になる。
【００１５】
次に、マニホールド部２５の、Ｘ方向と交わる断面（以下、単に「マニホールド断面」という）の大きさについて説明する。マニホールド断面は、流入口からＸ方向に離れるにつれ小さくなっている。
樹脂原料は、マニホールド部２５内においてＸ方向に広がりながらスリット部２６に流入する。そのため、マニホールド部２５では流入口２３からＸ方向に離れた位置ほど樹脂原料の量が少なく、樹脂原料の圧力が低くなりやすい。その結果、樹脂原料にＹ方向の力が働きにくくなり、スリット部２６に流入する樹脂原料の量が減りやすい。
本実施形態では、マニホールド断面が流入口からＸ方向に離れるほど小さくなっているので、樹脂原料は流入口２３からＸ方向に離れた位置でも樹脂原料の圧力が維持される。そのため、樹脂原料にＹ方向の力が働きやすく、マニホールド部２５からスリット部２６へ流入しやすい。したがって、スリット部２６に流入する樹脂原料の流量がＸ方向においてばらつきにくくなり、流出口２４での流量のばらつきをより軽減することができる。
本実施形態（図１、図２、図３参照）によれば、流出口２４での流量のばらつきを軽減することができるので、貫通孔２０における流量のばらつきが軽減され、各ストランド２１の外径のばらつきを軽減することができる。また、本実施形態に係るストランド製造装置１３を備えるペレット製造装置１２によれば、ペレット２２のサイズおよび重さのばらつきを軽減することができる。
【００１６】
ここで、マニホールド部２５およびスリット部２６の一例について図４を用いて詳述する。図４は流路１８の形状の一例を説明するための概略図である。なお、図４では、図３に示される流路１８をＸ方向中央部で切断した半分のみが示されている。
図４に示される例では、マニホールド部２５とスリット部２６との間の境界は、Ｘ方向に対して角度θだけ傾いて直線的に延びている。すなわち、第１のスリット部２６ａのＸ方向端部ＯからＸ方向に沿って流入口２３へ向かって距離ｘ離れた位置での第１のスリット部２６ａのＹ方向寸法Ｔ１は、次式に基づいて求められる値である。
【００１７】
【数１】
0006297426.tif 000006
【００１８】
なお、Ｔｅは第１のスリット部２６ａのＸ方向端部ＯでのＹ方向寸法であり、ａは距離ｘに対する寸法Ｔ１の変化率であり、ａ＝ｔａｎθとの式が成り立つ。
また、第１のスリット部２６ａの、Ｚ方向に対向する流路壁は互いに平行し、第２のスリット部２６ｂの、Ｚ方向に対向する流路壁は互いに平行している。マニホールド断面は円形形状を有し、第１のスリット部２６ａのＸ方向端部ＯからＸ方向に沿って流入口２３へ向かって距離ｘ離れた位置でのマニホールド断面の半径Ｒは、次式に基づいて求められる値である。
【００１９】
【数２】
0006297426.tif 000007
【００２０】
なお、ｈ１は第１のスリット部２６ａのＺ方向寸法であり、Ｎはべき乗則指数（ｐｏｗｅｒ  ｌａｗ  ｉｎｄｅｘ）ｎの逆数である。べき乗則指数ｎは、樹脂原料の特性値であり、以下の手順により求められる。
まず、樹脂原料のせん断速度γ’と粘度ηとの関係を実験により求める。図５は、せん断速度γ’と粘度ηの関係の一例を示すグラフである。図５に示されるプロットは、２３０度，２５０度，２７０度の樹脂原料のせん断速度γ’と粘度ηを示している。
樹脂原料においては、粘度ηとせん断速度γ’との間に、定数ｍおよびべき乗則指数ｎを用いて、次の関係が成り立つことが知られている。
【００２１】
【数３】
0006297426.tif 000008
【００２２】
なお、式３は「べき乗則（ｐｏｗｅｒ  ｌａｗ）の式」とも呼ばれる。
式３の関係を示す曲線が、実験により求められた粘度ηおよびせん断速度γ’のプロット（図５）に示される関係に近似するように定数ｍおよびべき乗則指数ｎを定めることで、実験に使用された樹脂原料のべき乗則指数ｎが求められる。このようなべき乗則指数ｎは例えば最小二乗法を用いて算出することができる。図５に示される実線、鎖線及び破線は、それぞれ、２３０度，２５０度，２７０度の樹脂原料の近似曲線を示している。
【００２３】
式２の技術的意義について詳述する。
マニホールド部２５における樹脂原料の流れを円管内の流れと仮定し、スリット部２６における樹脂原料の流れを平行平板間の流れと仮定する。この仮定の下、樹脂原料の圧力による力と、せん断応力による力と、の釣り合い状態を示す式をマニホールド部２５、第１のスリット部２６ａおよび第２のスリット部２６ｂのそれぞれにおいて立てる。それぞれの釣り合いの式をせん断応力について解くことで、マニホールド部２５、第１のスリット部２６ａおよび第２のスリット部２６ｂにおけるせん断応力の式が得られる。
ところで、ニュートン流体においては、せん断応力τ、粘度ηおよびせん断速度γ’の間に、次の関係が成り立つことが知られている
【００２４】
【数４】
0006297426.tif 000009
【００２５】
なお、式４は「ニュートンの流体摩擦法則の式」とも呼ばれる。
式４に式３を代入しせん断速度γ’について解くと、次の式が得られる。
【００２６】
【数５】
0006297426.tif 000010
【００２７】
せん断速度は流速の傾きである。したがって、式５は、流速ｖ、流れに対して垂直方向断面上にとった座標ｒを用いて、次のように変形される。
【００２８】
【数６】
0006297426.tif 000011
【００２９】
式６を流速ｖについて解くと、次の式が得られる。
【００３０】
【数７】
0006297426.tif 000012
【００３１】
マニホールド部２５、第１のスリット部２６ａおよび第２のスリット部２６ｂにおけるせん断応力の式を式７に代入し、流速ｖを座標ｒで積分することで、流れに対して垂直方向断面上における流量を求めることができる。求められた式をさらに変形することで、流量と距離ｘとの関係を表す微分方程式が得られる。
流出口２４における流量がＸ方向に関して一定である場合、圧力勾配に関して次の境界条件が成り立つ。
【００３２】
【数８】
0006297426.tif 000013
【００３３】
ただし、式８において、Ｐ１は第１のスリット部２６ａと第２のスリット部２６ｂとの間の境界における圧力である。式８の条件を用いて流量および距離ｘについての微分方程式を解くことで、式２が得られる。
以上のように、式２は、流出口２４における流量をＸ方向に関して一定とした条件から導き出される。したがって、マニホールド断面の半径Ｒを式２に基づいて変化させることで、流出口２４における流量はＸ方向に関してより均一になる。
なお、図４において、「Ｑ」は距離ｘの位置でのマニホールド断面を通過する樹脂原料の流量を表し、「ｄＱ」は距離ｘの位置から距離ｘ＋ｄｘの位置までのスリット部２６を通過する樹脂原料の流量を表している。「Ｐｍ」はマニホールド部２５と第１のスリット部２６ａとの間の境界における圧力を表し、「Ｐ２」は流出口２４における圧力を表している。
【００３４】
図６は、式２を用いて算出したマニホールド断面の半径Ｒの一例を示すグラフである。図６に示されるグラフを導出するにあたり、各パラメータに次の表の値を用いた。
【００３５】
【表１】
0006297426.tif 000014
【００３６】
表１に示される例では、第１のスリット部２６ａのＺ方向寸法ｈ１が１５ｍｍであり第２のスリット部２６ｂのＺ方向寸法ｈ２が１５ｍｍであることから、スリット部２６は、マニホールド部２５から流出口２４までＺ方向寸法が一定の形状を有している。
もちろん、本発明は表１に示されるパラメータに限定されない。ただし、マニホールド断面の面積の最大値は、押出機１６（図１参照）の出口の面積以下であることが好ましい。図４に示される第１のスリット部２６ａのＺ方向寸法ｈ１はマニホールド断面の半径Ｒの最大値以下であることが好ましい。第２のスリット部２６ｂのＺ方向寸法ｈ２は貫通孔２０の直径以上であり第１のスリット部２６ａのＺ方向寸法ｈ１以下であることが好ましい。第１のスリット部のＹ方向寸法Ｔｅはより短い方が好ましい。変化率ａは０以上１以下であることが好ましい。
【００３７】
図７は、本実施形態に係るストランド製造装置１３（図１参照）の数値シミュレーション結果を示すグラフである。数値シミュレーションにおいて、マニホールド部２５の半径Ｒ（図４参照）を、式２に基づいて変化させた。寸法ｈ１，ｈ２，Ｔｅ，Ｌ、角度θ、べき乗則指数ｎを表１に示される値とした。また、ダイ１７（図２参照）を、Ｘ方向端部からＸ方向中央部までに２７個の貫通孔２０が形成されたものとした。
図７に示されるグラフにおいて、横軸は貫通孔番号を示し、縦軸は流量比を示している。貫通孔番号は、流入口２３から最も離れている貫通孔２０から流入口２３に最も近い貫通孔２０まで、この順に、「１」、「２」、・・・、「２７」とつけられている。すなわち、Ｘ方向端部に最も近い貫通孔２０の番号は「１」とされ、Ｘ方向中央部に最も近い貫通孔２０の番号は「２７」とされている。流量比は、全ての貫通孔２０における流量の平均値に対する各貫通孔２０の流量の比率である。
図７に示すグラフには、比較例に係るストランド製造装置（以下「比較装置」という）の数値シミュレーション結果が併記されている。図８は、比較装置の流路を説明するための概略図である。
図８に示されるように、比較装置の数値シミュレーションに用いられた流路２７では、Ｘ方向寸法は流入口２８から流出口２９へ向かうにつれて大きくなっているが、Ｚ方向寸法ｈは流入口２８から流出口２９まで一定である。すなわち、流路２７は、本実施形態に係るマニホールド部２５（図３，４参照）に相当する部分を含んでいない。他の寸法や指数は、本実施形態に係るストランド製造装置１３（図１参照）の数値シミュレーション結果を求める際に用いられたものと同じである。
【００３８】
再び図１、図２および図７を参照する。図７に示されるグラフからわかるように、本実施形態に係るストランド製造装置１３では、比較装置に比べ、Ｘ方向における流量のバラツキが軽減されている。したがって、貫通孔２０から押し出される各ストランド２１の外径のバラツキを軽減することができる。
ストランド製造装置１３を備えるペレット製造装置１２（図１参照）を用いることで、ペレット２２のサイズおよび重さのばらつきを軽減することができる。
【００３９】
なお、本実施形態では、マニホールド部２５の断面が円形状であり、第１のスリット部２６ａの、Ｚ方向に対向する流路壁が互いに平行し、第２のスリット部２６ｂの、Ｚ方向に対向する流路壁が互いに平行し、流出口２４の形状が長方形形状である。本発明はこの形態に限られない。
例えば、マニホールド部２５の断面は楕円形状や四角形状であってもよい。第１のスリット部２６ａの、Ｚ方向に対向する流路壁が互いに平行していなくてもよいし、第２のスリット部２６ｂの、Ｚ方向に対向する流路壁が互いに平行していなくてもよい、流出口２４は楕円形状であってもよい。このような形態であっても、マニホールド部２５およびスリット部２６が、式２に対応する式に基づいた形状を有していればよい。式２に対応する式は、マニホールド部２５およびスリット部２６それぞれにおける樹脂原料の圧力による力とせん断応力による力との釣り合い状態を示す式を、せん断応力、粘度およびせん断速度の関係と、せん断速度および流速の傾きの関係と、流速および流量の関係と、を用いて、流出口２４における流量がＸ方向に関して一定であるとして解くことで得られる。
また、本実施形態では、マニホールド部２５は、流入口２３からＸ方向に沿って両方向に延びているが、本発明はこの形態に限られない。例えば、図９に示されるように、マニホールド部２５が流入口２３からＸ方向に沿って一方向にのみ延びていてもよい。
【００４０】
以上、実施形態および実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態および実施例に限定されるものではない。本願発明は、当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１２    ペレット製造装置
１３    ストランド製造装置
１５    切断手段
１６    押出機
１７    ダイ
１８    流路
１９    流路部材
２０    貫通孔
２１    ストランド
２２    ペレット
２３    流入口
２４    流出口
２５    マニホールド部
２６    スリット部
２６ａ  第１のスリット部（隣接スリット部）
２６ｂ  第２のスリット部
【図１】
0006297426.tif 000019
【図２】
0006297426.tif 000020
【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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