特開 2022-179930 押出装置及びストランドダイ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022179930

(43)【公開日】2022-12-06

(54)【発明の名称】押出装置及びストランドダイ

(51)【国際特許分類】

   B29C 48/345 20190101AFI20221129BHJP

   B29C 48/395 20190101ALI20221129BHJP

   B29C 48/92 20190101ALI20221129BHJP

【ＦＩ】

B29C48/345

B29C48/395

B29C48/92

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021086750

(22)【出願日】2021-05-24

(71)【出願人】

【識別番号】000004215

【氏名又は名称】株式会社日本製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】富山 秀樹

【テーマコード（参考）】

4F207

【Ｆターム（参考）】

4F207AJ08

4F207AR12

4F207KA01

4F207KA17

4F207KK12

4F207KL64

4F207KL92

4F207KM16

4F207KM20

(57)【要約】

【課題】ストランドの品質を向上させることができる押出装置及びストランドダイを提供する。
【解決手段】一実施形態に係る押出装置１は、ストランド６１の原料６０が流れる流路２６を有する一方向に延びた筒状のシリンダ２０と、シリンダ２０の一端側に配置され、シリンダ２０から押し出された原料６０が流入する流入口４４、原料６０をストランド６１として吐出する吐出口４５、及び、流入口４４から吐出口４５まで原料６０が流れる流路４６を有するストランドダイ４０と、一方向に延びた回転軸を中心に回転することにより、原料６０を吐出口４５側に押し出すスクリュ３０と、を備え、一方向に直交する流路２６及び４６の断面積を流路断面積とすると、ストランドダイ４０の流路４６におけるスクリュ３０の先端よりも吐出口４５側の流路断面積は、シリンダ２０の流路４６における流路断面積よりも小さい。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ストランドの原料が流れる流路を有する一方向に延びた筒状のシリンダと、
前記シリンダの一端側に配置され、前記シリンダから押し出された前記原料が流入する流入口、前記原料をストランドとして吐出する吐出口、及び、前記流入口から前記吐出口まで前記原料が流れる流路を有するストランドダイと、
前記一方向に延びた回転軸を中心に回転することにより、前記原料を吐出口側に押し出すスクリュと、
を備え、
前記一方向に直交する前記流路の断面積を流路断面積とすると、
前記ストランドダイの前記流路における前記スクリュの先端よりも前記吐出口側の前記流路断面積は、前記シリンダの前記流路における前記流路断面積よりも小さい、
押出装置。

【請求項2】

前記ストランドダイは、
前記流入口を有するダイホルダと、
前記ダイホルダよりも前記吐出口側に配置されたダイヘッドと、
前記ダイヘッドよりも前記吐出口側に配置され、前記吐出口を有するダイと、
を含み、
前記ダイの前記流路断面積は、前記ダイヘッドの前記流路断面積以下であり、
前記ダイヘッドの前記流路断面積は、前記ダイホルダの前記流路断面積以下である、
請求項１に記載の押出装置。

【請求項3】

前記吐出口は、前記一方向に直交する水平方向に複数並び、
前記ダイヘッドの前記流路における前記水平方向の幅は、前記吐出口側ほど大きく、
前記ダイヘッドの前記流路における鉛直方向の幅は、前記吐出口側ほど小さく、
前記ダイヘッドの前記流路断面積は、前記一方向において一定である、
請求項２に記載の押出装置。

【請求項4】

前記ダイホルダの前記流路における前記スクリュの先端よりも前記吐出口側の前記流路断面積は、前記吐出口側ほど小さい、
請求項２または３に記載の押出装置。

【請求項5】

前記スクリュの先端は、前記ダイホルダの前記流路の前記一方向における中点よりも前記シリンダ側に位置する、
請求項２～４のいずれか１項に記載の押出装置。

【請求項6】

ストランドの原料が流れる流路を有する一方向に延びた筒状のシリンダの一端側に配置され、前記一方向に延びた回転軸を中心に回転するスクリュによって、前記シリンダから押し出された前記原料が流入する流入口、前記原料をストランドとして吐出する吐出口、及び、前記流入口から前記吐出口まで前記原料が流れる流路を有するストランドダイであって、
前記一方向に直交する前記流路の断面積を流路断面積とすると、
前記ストランドダイの前記流路における前記スクリュの先端よりも前記吐出口側の前記流路断面積は、前記流入口における前記流路断面積よりも小さい、
ストランドダイ。

【請求項7】

前記流入口を有するダイホルダと、
前記ダイホルダよりも前記吐出口側に配置されたダイヘッドと、
前記ダイヘッドよりも前記吐出口側に配置され、前記吐出口を有するダイと、
を含み、
前記ダイの前記流路断面積は、前記ダイヘッドの前記流路断面積以下であり、
前記ダイヘッドの前記流路断面積は、前記ダイホルダの前記流路断面積以下である、
請求項６に記載のストランドダイ。

【請求項8】

前記吐出口は、前記一方向に直交する水平方向に複数並び、
前記ダイヘッドの前記流路における前記水平方向の幅は、前記吐出口側ほど大きく、
前記ダイヘッドの前記流路における鉛直方向の幅は、前記吐出口側ほど小さく、
前記ダイヘッドの前記流路断面積は、前記一方向において一定である、
請求項７に記載のストランドダイ。

【請求項9】

前記ダイホルダの前記流路における前記スクリュの先端よりも前記吐出口側の前記流路断面積は、前記吐出口側ほど小さい、
請求項７または８に記載のストランドダイ。

【請求項10】

前記スクリュの先端は、前記ダイホルダの前記流路の前記一方向における中点よりも前記シリンダ側に位置する、
請求項７～９のいずれか１項に記載のストランドダイ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、押出装置及びストランドダイに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、溶融樹脂をストランドとして押し出すストランドダイを備えた押出装置が記載されている。特許文献１の押出装置では、樹脂の流路が吐出口に向かって拡径する逆テーパ状となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－２３２４３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

押出装置の先端に装着するストランドダイは、異物を濾過するために、目の細かいメッシュを含むブレーカープレートを装着する場合がある。このような場合には、濾過面積を確保するために、ブレーカープレートの面積を広くする。その結果、樹脂の流路は、吐出口に向かって拡径する部分を有する。

【0005】

一般的に、流路が拡径すると、流速（せん断速度）が低下する。非ニュートン性が強い樹脂は、せん断速度が低い場合に流動性が極端に低下し、壁面に滞留しがちである。そうすると、ヒータからの熱量（熱エネルギー）が増加し、分子量低下などの熱劣化を招き、ストランドの品質が低下する。

【0006】

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一実施形態にかかる押出装置は、ストランドの原料が流れる流路を有する一方向に延びた筒状のシリンダと、前記シリンダの一端側に配置され、前記シリンダから押し出された前記原料が流入する流入口、前記原料をストランドとして吐出する吐出口、及び、前記流入口から前記吐出口まで前記原料が流れる流路を有するストランドダイと、前記一方向に延びた回転軸を中心に回転することにより、前記原料を吐出口側に押し出すスクリュと、を備え、前記一方向に直交する前記流路の断面積を流路断面積とすると、前記ストランドダイの前記流路における前記スクリュの先端よりも前記吐出口側の前記流路断面積は、前記シリンダの前記流路における前記流路断面積よりも小さい。

【0008】

一実施形態にかかるストランドダイは、ストランドの原料が流れる流路を有する一方向に延びた筒状のシリンダの一端側に配置され、前記一方向に延びた回転軸を中心に回転するスクリュによって、前記シリンダから押し出された前記原料が流入する流入口、前記原料をストランドとして吐出する吐出口、及び、前記流入口から前記吐出口まで前記原料が流れる流路を有するストランドダイであって、前記一方向に直交する前記流路の断面積を流路断面積とすると、前記ストランドダイの前記流路における前記スクリュの先端よりも前記吐出口側の前記流路断面積は、前記流入口における前記流路断面積よりも小さい。

【発明の効果】

【0009】

前記一実施形態によれば、ストランドの品質を向上させることができる押出装置及びストランドダイを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態１に係る押出装置の構成を例示した側面図である。

【図2】実施形態１に係る二軸押出装置のシリンダを例示した断面図である。

【図3】実施形態１に係るシリンダの流路断面積を例示した図である。

【図4】実施形態１に係るストランドダイを例示した斜視図である。

【図5】実施形態１に係るストランドダイを例示した一部断面斜視図である。

【図6】実施形態１に係るストランドダイを例示した断面図であり、図４のＶＩ－ＶＩの断面を示す。

【図7】実施形態１に係るストランドダイを例示した断面図であり、図４のＶＩＩ－ＶＩＩの断面を示す。

【図8】比較例に係るストランドダイを例示した一部断面斜視図である。

【図9】比較例に係るストランドダイを例示した断面図である。

【図10】比較例に係るストランドダイを例示した断面図である。

【図11】比較例に係るストランドダイの流路におけるせん断速度を例示した図である。

【図12】実施形態１に係るストランドダイの流路におけるせん断速度を例示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

【0012】

（実施形態１）
実施形態１に係る押出装置を説明する。図１は、実施形態１に係る押出装置の構成を例示した側面図である。図１の一部は、断面が示されている。図１に示すように、押出装置１は、駆動部１０、減速機１１、フィーダ１２、液添ポンプ１３、真空ポンプ１４、ヒータ１５、シリンダ２０、ベント孔２３、スクリュ３０、ストランドダイ４０を備えている。また、押出装置１は、シリンダ２０及びストランドダイ４０の温度及び圧力を測定する温度計及び圧力計を所定の位置に備えている。押出装置１は、さらに、ストランドバス５０、ストランドカッタ５１を備えてもよい。押出装置１は、樹脂等が溶融した原料６０をストランドダイ４０から押し出してストランド６１を形成する。形成されたストランド６１は、ストランドバス５０で冷却させる。その後、ストランド６１は、ストランドカッタ５１によってカットされ、ペレット６２となる。

【0013】

ここで、押出装置１の説明の便宜のために、ＸＹＺ直交座標軸系を導入する。例えば、シリンダ２０が延びる一方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向に直交する２方向を、Ｙ軸方向及びＺ軸方向とする。例えば、Ｚ軸方向は、鉛直方向であり、ＸＹ平面は、水平面である。また、＋Ｚ軸方向は、上方である。シリンダ２０の＋Ｘ軸方向側の端部を一端と呼び、シリンダ２０の－Ｘ軸方向側の端部を他端と呼ぶ。押出装置１において溶融した原料６０が押し出される方向を＋Ｘ軸方向とする。以下で、各構成を説明する。

【0014】

＜駆動部、減速機＞
駆動部１０は、シリンダ２０の他端側、すなわち、シリンダ２０の－Ｘ軸方向側に配置されている。駆動部１０は、スクリュ３０を回転させる。押出装置１が二軸押出装置の場合には、駆動部１０は、スクリュ３１及び３２を回転させる。なお、押出装置１は、二軸押出装置に限らず、多軸押出装置でもよいし、１軸押出装置でもよい。また、スクリュ３１及び３２を総称してスクリュ３０と呼ぶ。

【0015】

駆動部１０は、例えば、モータである。減速機１１は、駆動部１０とスクリュ３０との間に配置されている。減速機１１は、駆動部１０の回転を調整してスクリュ３０に伝達させる。よって、スクリュ３０は、減速機１１で調整された駆動部１０の動力源によって回転する。

【0016】

＜フィーダ＞
フィーダ１２は、シリンダ２０の－Ｘ軸方向側の上方に配置されている。フィーダ１２は、例えば、ペレット６２の原料６０をシリンダ２０の内部に投入する。ペレット６２の原料６０は、例えば、樹脂等である。なお、原料６０は、樹脂単体に限らず、ガラスファイバー等の繊維を含んだ樹脂でもよいし、色素を含んだ樹脂でもよい。シリンダ２０の内部の原料６０が流れる通路を流路２６と呼ぶ。フィーダ１２から流路２６に供給された原料６０は、回転するスクリュ３０の根元部から反対側の先端に向かう方向、すなわち、＋Ｘ軸方向に押し出される。原料６０は、シリンダ２０の内部において、シリンダ２０に取付けられたヒータ１５からの熱とスクリュ３０の回転に伴う作用により溶融し、溶融した原料６０に変化する。溶融した原料６０は、シリンダ２０の＋Ｘ軸方向側の開口部を通って、ストランドダイ４０に送られる。

【0017】

＜液添ポンプ、真空ポンプ、ヒータ＞
液添ポンプ１３は、原料６０に添加物を添加する。真空ポンプ１４は、シリンダ２０の内部の流路を所定の圧力に調整する。ヒータ１５は、原料６０を溶融させるように加熱する。

【0018】

＜シリンダ＞
シリンダ２０は、Ｘ軸方向に延びた筒状の部材である。シリンダ２０は、内部にストランドの原料６０が流れる流路２６を有している。シリンダ２０の流路２６には、スクリュ３０が収容されている。押出装置１が二軸押出装置の場合には、シリンダ２０は、２つのシリンダ２１及びシリンダ２２を含む。２つのシリンダ２１及びシリンダ２２は、側面が部分的に繋がった形状である。

【0019】

図２は、実施形態１に係る二軸押出装置のシリンダ２０を例示した断面図である。図２には、Ｘ軸方向から見たスクリュ３１及びスクリュ３２と、シリンダ２０から外した１つのスクリュ３０を示している。図１及び図２に示すように、押出装置１が二軸押出装置の場合には、シリンダ２０は、Ｘ軸方向に延びた２つのシリンダ２１及びシリンダ２２を含んでいる。シリンダ２１及びシリンダ２２は、Ｙ軸方向に並ぶように配置され、対向した側面を部分的に取り除いて合体させている。シリンダ２０のＸ軸方向に直交する断面は、眼鏡状であり、具体的には、横に倒した「８」字状である。ただし、シリンダ２１及びシリンダ２２の対向した側面は取り除かれている。よって、シリンダ２１の流路２６とシリンダ２２の流路２６とは一体化している。

【0020】

シリンダ２１及びシリンダ２２の内径をＤとする。また、シリンダ２１及びシリンダ２２の中心軸をＣ１及びＣ２とする。中心軸Ｃ１と中心軸Ｃ２との距離をＷとする。シリンダ２１及びシリンダ２２は、対向した側面を部分的に取り除いて合体させているので、距離Ｗ＜内径Ｄとなっている。シリンダ２１の側面とシリンダ２２の側面とは、＋Ｚ軸方向側の交線Ｌ１（断面図では、交点Ｐ１）及び－Ｚ軸方向側の交線Ｌ２（断面図では、交点Ｐ２）で接続する。交線Ｌ１と交線Ｌ２との間の高さをＨとする。高さＨは、中心軸Ｃ１と中心軸Ｃ２との間の中点におけるシリンダの高さである。

【0021】

＜スクリュ＞
スクリュ３０は、Ｘ軸方向に延びた回転軸を中心に回転する。これにより、スクリュ３０は、溶融した原料６０を＋Ｘ軸方向側に押し出す。スクリュ３０は、シリンダ２０の内部に形成された流路２６に配置されている。押出装置１が二軸押出装置の場合には、２つのスクリュ３１及びスクリュ３２が配置されている。スクリュ３１は、シリンダ２１の流路２６に配置されている。スクリュ３２は、シリンダ２２の流路２６に配置されている。スクリュ３２は、スクリュ３１に対してＹ軸方向に隣接した位置で、Ｘ軸方向に延びた回転軸を中心に回転する。例えば、スクリュ３２は、スクリュ３１の＋Ｙ軸方向側に配置されている。

【0022】

スクリュ３１の回転軸は、シリンダ２１の中心軸Ｃ１に位置している。スクリュ３２の回転軸は、シリンダ２２の中心軸Ｃ２に位置している。スクリュ３１及びスクリュ３２をＸ軸方向から見ると、長さ及び幅を有する細長い形状である。スクリュ３０の長さは、各シリンダ２１及び２２の内径と同じＤである。スクリュ３０の幅をｄとする。スクリュ３０の長さ方向がＺ軸方向に向いている場合を縦方向の位置と呼ぶ。スクリュ３０の幅方向がＺ軸方向に向いている場合を横方向の位置と呼ぶ。そうすると、図２のスクリュ３１は、横方向の位置であり、スクリュ３２は、縦方向の位置である。スクリュ３０の長さが各シリンダ２１及び２２の長さＤと同じなので、スクリュ３１が横方向の位置の場合に、スクリュ３２は、縦方向の位置をとる。すなわち、スクリュ３１の回転の位相とスクリュ３２の回転の位相とは、９０°ずれている。また、幅ｄ、スクリュ３１及びスクリュ３２の形状を、９０°ずれた位相で各シリンダ２１及び２２の流路２６で回転できるようにする。具体的には、例えば、αをＤ／ｄと定義して、スクリュ３０の溝深さ比とする。その場合に、距離Ｗ及び高さＨは、以下の（１）式及び（２）式を満たすようにする。

【0023】

【数1】

【数2】

【0024】

図３は、実施形態１に係るシリンダ２０の流路断面積を例示した図である。図３に示すように、Ｘ軸方向に直交する流路２６の断面積を流路断面積Ｓとすると、流路断面積Ｓは、以下の（３）式で求められる。

【0025】

【数3】

【0026】

ここで、面積Ｓ１は、中心軸Ｃ１を中心とし、交点Ｐ１から交点Ｐ２までの扇形の面積及び中心軸Ｃ２を中心とし、交点Ｐ１から交点Ｐ２までの扇形の面積の合計である。面積Ｓ２は、中心軸Ｃ１、交点Ｐ１、中心軸Ｃ２及び交点Ｐ２で囲まれた矩形の面積である。そうすると、面積Ｓ１及び面積Ｓ２は、それぞれ以下の（４）式及び（５）式である。

【0027】

【数4】

【数5】

【0028】

＜ベント孔、圧力・温度計＞
ベント孔２３は、スクリュ３０の回転により混練される原料６０から生じた揮発性物質及び水分等をシリンダ２０の外部に排出する。

【0029】

圧力・温度計は、シリンダ２０、ストランドダイ４０等の所定の位置に取り付けられている。圧力・温度計は、原料６０、溶融した原料６０、ストランド６１等の圧力及び温度を測定する。圧力・温度計は、原料６０の混練により発生するガス等の圧力及び温度を測定してもよい。

【0030】

＜ストランドダイ＞
図１に示すように、ストランドダイ４０は、シリンダ２０の一端側、すなわち、シリンダ２０の＋Ｘ軸方向側に配置されている。ストランドダイ４０は、例えば、直方体状である。ストランドダイ４０は、＋Ｘ軸方向側の前面４７及び－Ｘ軸方向側の後面４８を有する。後面４８は、シリンダ２０の一端に接続されている。後面４８には、流入口４４が形成されている。前面４７には、吐出口４５が形成されている。よって、ストランドダイ４０は、シリンダ２０から押し出された溶融した原料６０が流入する流入口４４、溶融した原料６０をストランド６１として吐出する吐出口４５、及び、流入口４４から吐出口４５まで溶融した原料６０が流れる流路４６を有する。

【0031】

ここで、Ｘ軸方向に直交する流路４６の断面積を流路断面積Ｓ０とする。そうすると、ストランドダイ４０の流路４６におけるスクリュ３０の先端よりも吐出口４５側の流路断面積Ｓ０は、シリンダ２０の流路２６における流路断面積Ｓよりも小さい。すなわち、下記の（６）式を満たす。

【0032】

【数6】

【0033】

図４は、実施形態１に係るストランドダイ４０を例示した斜視図である。図５は、実施形態１に係るストランドダイ４０を例示した一部断面斜視図である。図６は、実施形態１に係るストランドダイ４０を例示した断面図であり、図４のＶＩ－ＶＩの断面を示す。図７は、実施形態１に係るストランドダイ４０を例示した断面図であり、図４のＶＩＩ－ＶＩＩの断面を示す。図４～図７に示すように、ストランドダイ４０は、ダイホルダ４１、ダイヘッド４２及びダイ４３を含む。なお、ダイホルダ４１とダイヘッド４２との間に、ブレーカープレートまたはストレートリングが配置されてもよい。

【0034】

前述のように、ストランドダイ４０の流路４６の流路断面積Ｓ０を総称して流路断面積Ｓ０と呼ぶ。ダイホルダ４１、ダイヘッド４２及びダイ４３における流路断面積を、それぞれ、流路断面積Ｓ４１、流路断面積Ｓ４２及び流路断面積Ｓ４３と呼ぶ。

【0035】

ダイホルダ４１は、溶融した原料６０が流入する流入口４４を有する。また、ダイホルダ４１は、流路４６の一部を有する。ダイホルダ４１の流入口４４は、シリンダ２０の一端に接続している。よって、流入口４４には、シリンダ２０から押し出された溶融した原料６０が流入する。流入口４４から流入した原料６０は、流路４６を移動する。

【0036】

ダイホルダ４１の流路４６には、スクリュ３０の先端部分が配置されてもよい。例えば、スクリュ３０の先端は、ダイホルダ４１の流路４６のＸ軸方向における中点よりもシリンダ２０側に位置してもよい。この場合には、流入口４４の流路断面積Ｓ４１は、シリンダ２０の流路断面積Ｓと同じでもよい。また、流入口４４の流路断面積Ｓ４１の形状は、シリンダ２０の流路断面積Ｓの形状と同様に、８字状でもよい。スクリュ３０の先端が、ダイホルダ４１の流路４６に位置することにより、溶融した原料６０の流速の低下を抑制することができる。さらに、スクリュ３０の先端がダイホルダ４１の流路４６の中点よりもシリンダ２０側に位置することにより、原料６０の流速の低下を抑制しつつ、ダイホルダ４１から吐出口４５まで流路断面積Ｓ０が減少する変化を緩やかにすることができる。

【0037】

ダイホルダ４１の流路におけるスクリュ３０の先端よりも吐出口４５側の流路断面積Ｓ４１は、吐出口２５側ほど（＋Ｘ軸方向側ほど）小さいことが好ましい。すなわち、流路断面積Ｓ４１は、吐出口４５側に向かって徐々に小さくなることが好ましい。これにより、流路４６の壁面におけるせん断速度の低下を抑制することができる。なお、ダイホルダ４１において、流路断面積Ｓ４１は、＋Ｘ軸方向側ほど小さい部分があってもよいし、変化しない部分があってもよい。つまり、ダイホルダ４１の流路４６におけるＸ軸上の位置Ｘ１の流路断面積Ａ１と、位置Ｘ１よりも＋Ｘ軸方向側の位置Ｘ２の流路断面積Ａ２とは、Ａ１＜Ａ２の部分があってもよいし、Ａ１＝Ａ２の部分があってもよい。しかしながら、Ａ１＞Ａ２となる部分はない。

【0038】

ダイホルダ４１において、流路４６の断面の形状は、吐出口４５側に向かって、８字状から楕円状に徐々に変化してもよい。

【0039】

ダイヘッド４２は、ダイホルダ４１よりも吐出口３５側に配置されている。ダイヘッド４２は、流路４６の一部を有する。溶融した原料６０は、流路４６を＋Ｘ軸方向に移動する。ダイヘッド４２の流路４６における水平方向の幅は、吐出口４５側（＋Ｘ軸方向側）ほど大きい。すなわち、ダイヘッド４２の流路４６における水平方向の幅は、＋Ｘ軸方向側に向かって徐々に拡がっている。なお、ダイホルダ４１とダイヘッド４２との接続点において、ダイヘッド４２の流路４６における水平方向の幅は、ダイホルダ４１の流路４６における水平方向の幅と同じである。

【0040】

一方、ダイヘッド４２の流路４６における鉛直方向の幅は、吐出口４５側（＋Ｘ軸方向側ほど小さい。すなわち、ダイヘッド４２の流路４６における鉛直方向の幅は、＋Ｘ軸方向側に向かって細くなっている。なお、ダイホルダ４１とダイヘッド４２との接続点において、ダイヘッド４２の流路４６における鉛直方向の幅は、ダイホルダ４１の流路４６における鉛直方向の幅と同じである。

【0041】

ダイヘッド４２の流路断面積Ｓ４２は、Ｘ軸方向において一定であることが好ましい。ダイヘッド４２の流路４６は、水平方向において拡がり、鉛直方向において細くなっているが、流路断面積Ｓ４２が一定であると、流路４６の壁面において、せん断速度の低下を抑制することができる。ダイヘッド４２の流路断面積Ｓ４２は、ダイホルダ４１の流路断面積Ｓ４１以下である。具体的には、ダイホルダ４１とダイヘッド４２との接続点において、ダイヘッド４２の流路断面積Ｓ４２は、ダイホルダ４１の流路断面積と同じである。接続点よりも＋Ｘ軸方向側において、ダイヘッド４２の流路断面積Ｓ４２は、ダイホルダ４１の流路断面積よりも小さくてもよい。

【0042】

ダイ４３は、ダイヘッド４２よりも吐出口４５側に配置されている。ダイ４３は、溶融した原料６０をストランド６１として吐出する吐出口４５を有する。ダイ４３は、流路４６の一部を有する。吐出口４５は、前面４７において、水平方向に複数並んでいる。ダイ４３の流路断面積Ｓ４３は、ダイヘッド４２の流路断面積Ｓ４２以下である。具体的には、ダイヘッド４２とダイ４３との接続点において、ダイ４３の流路断面積Ｓ４３は、ダイヘッド４２の流路断面積と同じである。しかしながら、接続点よりも＋Ｘ軸方向側において、ダイ４３の流路断面積Ｓ４３は、ダイヘッド４２の流路断面積Ｓ４２よりも小さくてもよい。

【0043】

＜比較例＞
次に、本実施形態の効果を説明する前に、比較例を説明する。その後、比較例と対比させて、本実施形態の効果を説明する。図８は、比較例に係るストランドダイ１４０を例示した一部断面斜視図である。図９は、比較例に係るストランドダイ１４０を例示した断面図である。図１０は、比較例に係るストランドダイ１４０を例示した断面図である。図８～図１０に示すように、ストランドダイ１４０は、ダイホルダ１４１、ダイヘッド１４２及びダイ１４３を含む。ダイホルダ１４１とダイヘッド１４２との間に、ブレーカープレート１４９が配置されてもよい。

【0044】

比較例のストランドダイ１４０における流入口１４４、吐出口１４５、流路１４６、前面１４７及び後面１４８は、実施形態１のストランドダイ４０における流入口４４、吐出口４５、流路４６、前面４７及び後面４８に対応する。

【0045】

比較例においては、ストランドダイ１４０の流路１４６におけるスクリュ３０の先端よりも吐出口１４５側の流路断面積Ｓ１４０は、シリンダ２０の流路における流路断面積Ｓよりも大きい部分がある。例えば、ダイホルダ１４１の流路１４６における一部の流路断面積Ｓ１４１は、シリンダ２０の流路断面積Ｓよりも大きい。また、ダイヘッド１４２の流路１４６における一部の流路断面積Ｓ１４２は、シリンダ２０の流路断面積Ｓよりも大きい。

【0046】

具体的には、例えば、溶融した原料６０に混入した異物を濾過するために、ダイホルダ１４１とダイヘッド１４２との間にブレーカープレート１４９が配置されている。ブレーカープレート１４９は、目の細かいメッシュを含んでいる。比較例では、ブレーカープレート１４９による濾過面積を確保するために、ブレーカープレート１４９、ブレーカープレート１４９の前後における流路断面積Ｓ１４１及びＳ１４２を大きくしている。したがって、ストランドダイ１４０の流路断面積Ｓ１４０は、シリンダ２０の流路断面積Ｓよりも大きい部分を有している。

【0047】

ストランドダイ１４０の流路断面積Ｓ１４０がシリンダ２０の流路断面積Ｓよりも大きい場合には、ストランドダイ１４０の流路１４６における流速（せん断速度）が低下する。これにより、原料６０の流動性が極端に低下し、流路１４６の壁面に滞留するようになる。そうすると、原料６０の熱劣化を招き、ストランド６１の品質低下が生じる。

【0048】

次に、本実施形態の効果を説明する。一般的に、シリンダ２０とスクリュ３０で構成される押出装置１内では、スクリュ３０が回転することで、樹脂等の溶融した原料６０を軸方向へ搬送させる。シリンダ２０内では、スクリュ３０の回転から生じる高いせん断速度によって、原料６０が滞留することはほとんど無く、樹脂の熱劣化は比較的生じにくい。

【0049】

一方で、ストランドダイ４０は、シリンダ２０及びスクリュ３０の先端に装着される。このため、ストランドダイ４０におけるスクリュ３０の先端より先の部分は、スクリュ３０の回転による高せん断速度の作用は生じない。よって、ストランドダイ４０には、純粋に軸方向へ流動する圧力流のみが生じる。そのため、比較例のように、ストランドダイ１４０の流路断面積Ｓ１４０が拡がるほど、せん断速度は低下する。低い流動性を示す樹脂流体は、流路１４６の壁面に滞留しやすく、ストランドダイ１４０に装着されているヒータによる熱エネルギーを吸収し、熱劣化（分子量低下、変色などによる品質低下）を引き起こす。

【0050】

これに対して、本実施形態では、ストランドダイ４０の流路４６におけるスクリュ３０の先端よりも吐出口４５側の流路断面積Ｓ０は、シリンダ２０の流路２６における流路断面積Ｓよりも小さい。すなわち、スクリュ３０の先端よりも吐出口４５側の流路断面積Ｓ０は、どの位置においても、流路断面積Ｓよりも小さい。よって、流路４６における原料６０の流速（せん断速度）が低下しない。このようにして、本実施形態では、ストランドダイ４０の流路４６におけるせん断速度を高めることができる。したがって、原料６０が流路４６の壁面に停滞することを抑制することができる。これにより、原料６０の熱劣化を抑制し、ストランド６１の品質を向上させることができる。なお、この場合には、ブレーカープレートの濾過面積が狭くなるため圧力損失が大きくなる場合がある。しかしながら、原料６０の異物混入管理などを十分に行うことで、ストレートリングを採用し、メッシュを含むブレーカープレートを用いないことも選択肢として有している。

【0051】

【表1】

【0052】

表１は、比較例及び実施形態１に係るストランドダイ１４０及び４０を用いてストランド６１を形成した場合の樹脂の黄変（Ｙｅｌｌｏｗ Ｉｎｄｅｘ、ＹＩ）を例示した表である。例えば、シリンダ２０の径Ｄ＝６９［ｍｍ］の二軸押出装置の一端に、比較例及び実施形態１に示したストランドダイ１４０及び４０を装着し、原料６０として、ポリアミド６を３００［ｋｇ／ｈ］で押し出したテストを実施した。吐出されたストランド６１の温度は、約２８０［℃］、ストランドダイ１４０及び４０のヒータ１５による温度設定を２８０［℃］とした。また、敢えて樹脂の酸化劣化を促進させるために、二軸押出装置へ樹脂の原料６０を供給すると同時に酸素を吹き込み、二軸押出装置内の酸素濃度を高める条件とした。

【0053】

表１に示すように、比較例のストランドダイ１４０を用いて、ストランド６１を形成した場合において、運転時間が６０、１２０、１８０、２４０及び３００［ｍｉｎ］の時には、ＹＩは、それぞれ、２．６、３．３、６．１、８．５及び１２．６である。比較例のストランドダイ１４０では、押出を開始した当初は、透明かつ異物の混入も見られない樹脂が吐出される。しかしながら、時間の経過とともに黄変が確認される。ＹＩを分析したところ、３時間を経た後に数値が上昇し、その後、徐々に増加する。このように、比較例の場合には、運転時間が長くなるほど、ＹＩが大きくなる。実験終了後にストランドダイ１４０を分解したところ、流路１４６の広い壁面で黄褐色に変色した樹脂の堆積が確認された。

【0054】

一方、実施形態１のストランドダイ４０を用いて、ストランド６１を形成した場合において、運転時間が６０、１２０、１８０、２４０及び３００［ｍｉｎ］の時には、ＹＩは、それぞれ、２．２、３．４、３．２、４．０及び３．９である。実施形態１のストランドダイ４０では実験開始から終了までの５時間で黄変した樹脂の吐出は認められない。このように、実施形態１の場合には、運転時間が長くなっても、ＹＩはほとんど変化しない。実験終了後にストランドダイ４０を分解して流路４６の確認を行ったところ、黄変した樹脂の堆積は確認されず、ストランドダイ４０内でもスムーズな樹脂流動がなされたことが確認できた。

【0055】

次に、比較例及び実施形態１に係るストランドダイ１４０及び４０を用いた流動解析の結果を説明する。図１１は、比較例に係るストランドダイ１４０の流路１４６におけるせん断速度を例示した図である。図１２は、実施形態１に係るストランドダイ４０の流路４６におけるせん断速度を例示した図である。図１１及び図１２において、黒くなるほど、せん断速度が小さいことを示す。

【0056】

図１１に示すように、比較例のストランドダイ１４０を用いて、３００［ｋｇ／ｈ］の押出条件で、流路１４６内の３次元流動解析を行った結果では、ブレーカープレート１４９での濾過面積を稼ぐために流路が拡がっていることから、流路１４６の壁面のせん断速度が１［１／ｓｅｃ］以下となる部分が見られる。これは、ブレーカープレート１４９をストレートリングへ変更した解析を行っても同様の壁面せん断速度を示しており、結果的に拡大した流路４６の部位で樹脂が滞留しやすいことを示唆している。

【0057】

一方、図１２に示すように、実施形態１のストランドダイを用いて、比較例と同様の押出条件で、流路４６内の３次元流動解析を行った結果では、流路４６の壁面のせん断速度が全領域で、５［１／ｓｅｃ］以上を確保する。そのため、壁面での原料６０の滞留を抑制することができ、過大な熱量の付与による樹脂劣化を抑制することができる。

【0058】

本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0059】

１ 押出装置
１０ 駆動部
１１ 減速機
１２ フィーダ
１３ 液添ポンプ
１４ 真空ポンプ
１５ ヒータ
２０、２１、２２ シリンダ
２３ ベント孔
２６ 流路
３０、３１、３２ スクリュ
４０ ストランドダイ
４１ ダイホルダ
４２ ダイヘッド
４３ ダイ
４４ 流入口
４５ 吐出口
４６ 流路
４７ 前面
４８ 後面
５０ ストランドバス
５１ ストランドカッタ
６０ 原料
６１ ストランド
６２ ペレット
１４０ ストランドダイ
１４１ ダイホルダ
１４２ ダイヘッド
１４３ ダイ
１４４ 流入口
１４５ 吐出口
１４６ 流路
１４７ 前面
１４８ 後面
１４９ ブレーカープレート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】