特開 2024-11564 押出機用ダイプレート

(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】P2024011564

(43)【公開日】2024-01-25

(54)【発明の名称】押出機用ダイプレート

(51)【国際特許分類】

   B29C 48/30 20190101AFI20240118BHJP

【ＦＩ】

B29C48/30

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022113656

(22)【出願日】2022-07-15

(71)【出願人】

【識別番号】500049646

【氏名又は名称】川崎三興化成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098246

【弁理士】

【氏名又は名称】砂場 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(72)【発明者】

【氏名】篠▲崎▼ 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】倉部 匡史

【テーマコード（参考）】

4F207

【Ｆターム（参考）】

4F207AG14

4F207AJ08

4F207AM23

4F207AR07

4F207AR12

4F207KA01

4F207KA17

4F207KL63

4F207KL64

4F207KM15

(57)【要約】      （修正有）

【課題】押出成形時に可塑化した溶融樹脂が通過するオリフィスの耐久性を高めるとともに、部品交換作業を簡易化する押出機用ダイプレートを提供する。また、押出成形作業において成形に伴う目ヤニ等の発生を低減する押出機用ダイプレートを提供する。
【解決手段】押出機用ダイプレートは、押出機内の溶融樹脂の吐出側に取り付けられるダイプレート本体１０と、ダイプレート本体１０に設けられたオリフィスピン保持孔内に溶融樹脂の流入方向から嵌着され、溶融樹脂Ｒが通過し、吐出される、流入側にテーパ面２２を有する所定内径のオリフィス２１が軸方向に形成されたオリフィスピン２０とを備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

押出機内の溶融樹脂の吐出側に取り付けられるダイプレート本体と、
前記ダイプレート本体に設けられたオリフィスピン保持孔内に前記溶融樹脂の流入方向から嵌着され、前記溶融樹脂が通過し、吐出される所定内径のオリフィスが軸方向に形成されたオリフィスピンと、
を備えたことを特徴とする押出機用ダイプレート。

【請求項2】

前記オリフィスピン保持孔は、前記ダイプレート本体の溶融樹脂が溜められる凹所内に設けられた請求項１に記載の押出機用ダイプレート。

【請求項3】

前記オリフィスピンは、本体部からハンチ部を介して拡径されたカラー部が前記溶融樹脂の入口側に形成され、前記ハンチ部で前記オリフィスピン保持孔内に位置保持された請求項１に記載の押出機用ダイプレート。

【請求項4】

前記オリフィスピンは、前記溶融樹脂を前記オリフィスに導くテーパ面が前記カラー部の溶融樹脂の入口側端面に形成された請求項３に記載の押出機用ダイプレート。

【請求項5】

前記オリフィスは、前記テーパ面に連続して所定長のランドが設けられた請求項１に記載の押出機用ダイプレート。

【請求項6】

前記オリフィスピンの材料強度は、前記ダイプレート本体の材料強度より高強度である請求項１に記載の押出機用ダイプレート。

【請求項7】

前記テーパ面は、テーパ角が約１２０°に設定された請求項４または請求項５に記載の押出機用ダイプレート。

【請求項8】

前記オリフィスは、前記ランドの長さが１０～２０ｍｍに設定された請求項５に記載の押出機用ダイプレート。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は押出機用ダイプレートに係り、熱可塑性樹脂の押出成形に利用される押出機の先端部に設けられ、可塑化した樹脂の通過するオリフィスの耐久性を高めるとともに、目ヤニ等の発生を低減することができる押出機用ダイプレートに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、成形用の樹脂ペレットを製造する方法として、溶融した熱可塑性樹脂を押出成形して紐状のストランドを成形し、ストランドを短く切断してペレットとする製造方法が知られている。このとき所望の直径のストランドを成形するために、押出機の先端部分には、所定直径のオリフィス（ノズル）を有したダイプレートが装着されている。可塑化した溶融樹脂がオリフィスを連続して通過することで、紐状のストランドが押出成形される。

【0003】

ダイプレートは、製造すべきストランドの樹脂種類、組成の仕様に応じて異なった径、本数のオリフィスが形成された複数個数を保有する必要がある。また、ダイプレートのオリフィスに摩耗、汚損等が発生した場合にはダイプレート全体を交換しなければならなかった。

【0004】

また、押出成形工程において、溶融した樹脂組成物をオリフィスから連続して押出していると、オリフィス内壁面の摩耗、汚損によってオリフィスの出口近傍に目ヤニと呼ばれる樹脂塊や炭化物が成長してストランドに付着したり、ストランドにスジや汚れの付着等が生じ、ストランドから製造するペレットの品質低下が生じると言う問題もあった。

【0005】

これらの問題を解決するために、ノズル孔が形成されたノズルピースを有するダイプレートを用いることにより、ダイプレート全体を交換せずにメンテナンスを可能にでき、また目ヤニの発生を低減させることができる押出機用ストランドダイスが提案されている（特許文献１）。

【0006】

特許文献１に開示された押出機用ストランドダイスでは、図２各図に示されたように、ダイプレート５（以下、特許文献１に記載の符号を引用。）内に形成された幅広の樹脂流路７の先端側に細径のネジ切りされたノズル穴が形成され、さらに発明の特徴であるノズルピース６がダイプレート５の下流側からネジ止めにより取り付けられている。このダイプレート５が取り付けられた押出機では、押出機内で可塑化された樹脂はダイプレート５内の幅広の樹脂流路７から細径のノズル穴、ノズルピース６のノズル穴９を通過し、ノズル穴９の先端から押出機外に吐出される。そして、ノズル穴の内面が損傷した場合、ダイプレート全体を交換せずにノズルピースの交換のみにより、低コストで復旧することができ、またノズル穴の出口部に発生する目ヤニも低減できるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０００－５２４０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところが、特許文献１に開示されたストランドダイスのダイプレートでは、ダイプレート本体内に細径のノズル穴が形成され、このノズル穴にノズルピースのノズル穴が連通するように位置している。したがって、溶融樹脂が一旦溜められた幅広の樹脂流路７から絞られるようにして溶融樹脂が高圧流入するダイプレート本体に形成されているノズル穴側の内壁面がもっとも摩耗しやすい。この部分が摩耗、汚損した場合には、ノズルピースの交換では対応できないため、ダイプレート全体を交換しなければならないという問題がある。

【0009】

そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、オリフィスが劣化しにくく、長期間にわたり使用でき、また成形するストランド径の変更を行う場合に適合するサイズ（内径）のオリフィスピンに交換するだけで対応できるようにした押出機用ダイプレートを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の押出機用ダイプレートは、押出機内の溶融樹脂の吐出側に取り付けられるダイプレート本体と、前記ダイプレート本体に設けられたオリフィスピン保持孔内に前記溶融樹脂の流入方向から嵌着され、前記溶融樹脂が通過し、吐出される所定内径のオリフィスが軸方向に形成されたオリフィスピンと、を備えたことを特徴とする。

【0011】

前記オリフィスピン保持孔は、前記ダイプレート本体の溶融樹脂が溜められる凹所内に設けられることが好ましい。

【0012】

前記オリフィスピンは、本体部からハンチ部を介して拡径されたカラー部が前記溶融樹脂の入口側に形成され、前記ハンチ部で前記オリフィスピン保持孔内に位置保持されることが好ましい。

【0013】

前記オリフィスピンは、前記溶融樹脂を前記オリフィスに導くテーパ面が前記カラー部の溶融樹脂の入口側端面に形成されることが好ましい。

【0014】

前記オリフィスは、前記テーパ面に連続して所定長のランドを設けることが好ましい。

【0015】

前記オリフィスピンの材料強度は、前記ダイプレート本体の材料強度より高強度であることが好ましい。

【0016】

前記テーパ面は、テーパ角が約１２０°に設定されることが好ましい。

【0017】

前記オリフィスは、前記ランドの長さが１０～２０ｍｍに設定されることが好ましい。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、成形時に可塑化した溶融樹脂が通過するオリフィスの耐久性を高めるとともに、部品交換作業の簡易化を図り、成形作業においては、成形伴う目ヤニ等の発生を低減することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の押出機用ダイプレートのボックス本体を示した正面図、ＩｂーＩｂ断面線図。

【図2】本発明の押出機用ダイプレートのオリフィスピンの全体形状を示した正面図、端面図、及び縦断方向断面図。

【図3】オリフィスピンをダイプレートのボックス本体のピン収容部への装着状態を示した部分拡大断面図。

【図4】オリフィスピンがダイプレートのボックス本体のピン収容部へ装着され、ダイプレート内の溶融樹脂流路が形成された状態を示した正面図、ＩＶｂーＩＶｂ断面線図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の押出機用ダイプレートの一実施形態として、その構成について添付図面を参照して説明する。

【0021】

以下、本発明の押出機用ダイプレートの一実施形態の構成について、添付図面を参照して説明する。図１（ａ）は、本発明の押出機用ダイプレート１０（以下、単にダイプレート１０と記す。）を押出機先端側から正面視した正面図である。このダイプレート１０は、正面視して４カ所の取付ボルト孔１１が形成されており、図示しない固定ボルトを用いて取付ボルト孔１１を介して押出機本体の下流側端面に取り付けられ、成形された樹脂の出口となるダイ部が構成される。本実施形態のダイプレート１０には高硬度のステンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃ）が用いられている。また他の材質としてクロムモリブデン鋼鋼材（ＳＣＭ材）、アルミクロムモリブデン鋼鋼材（ＳＡＣＭ材）、合金工具鋼鋼材（ＳＫＤ材）等を適宜使用することもできる。

【0022】

押出機内で加熱され可塑化された溶融樹脂は、このダイ部のダイプレート１０に形成された所定内径のオリフィス（後述する。）を連続して通過して押出機外に吐出され、所定直径からなる紐状のストランド（図４（ｂ））が成形される。本実施形態では、このオリフィスとしては、ダイプレート１０本体と別部材として組み込まれたオリフィスピン２０（図２において後述する。）に形成された細径貫通孔がその役割を果たしている。また、本実施形態のダイプレート１０では、図１（ａ）に示したように、一例として同時に４本のストランドが並列して成形可能なように、ダイプレート１０に４個のオリフィスピン２０が所定間隔をあけて横並びに取り付けられる（取付後：図４（ａ））。

【0023】

オリフィスピン２０が取り付けられるダイプレート１０の内面側（樹脂流れ方向上流側）には、図１（ａ）、（ｂ）に示したように、奥部１２ａが半円凸状をなす扁平横長形状の凹所１２が形成されている。この扁平横長形状の凹所１２は、溶融樹脂を図示しないスクリュー等によって搬送されてきた溶融樹脂を一旦溜めて各オリフィスに溶融樹脂を均一に流入させるためのバッファ部として機能する。さらに半円凸状の奥部１２ａには、４カ所のオリフィスピン保持孔１３が扁平横長形状の凹所１２の長手方向に沿って横並びに所定間隔をあけて形成されている。オリフィスピン２０（図２（ａ））は、図３（ａ）、（ｂ）に示したように、各オリフィスピン保持孔１３に密着して嵌め込まれるように装着される。したがって、オリフィスピン保持孔１３の内壁面形状は、オリフィスピン２０の全体外形形状に倣うように設定されている。なお、押出成形される各種の熱可塑性樹脂の特性に合わせ、可塑化した樹脂が通過するオリフィス径を任意で設定でき、また成形機の規模、仕様に応じてダイプレート１０のサイズ、ダイプレート１０に取り付けられるオリフィスピン２０の設置数も適宜設定できることはいうまでもない。

【0024】

また本発明の押出機では、スーパーエンジニアリングプラスチック（ＰＥＥＫ樹脂等）の押出成形を予定しているため、ダイプレート１０通過時の樹脂温度低下を防止するために、ダイプレート１０内にヒータ（図示せず）が装備されている。ヒータは、ダイプレート１０内を縦貫する円孔状のヒータ格納部１４に格納され、外部電源からの通電によって加熱され、ダイプレート１０を所定温度に上昇させることで、ダイプレート１０内を通過する溶融樹脂の温度を所定温度に保温することができる。また、本発明は、上述したスーパーエンジニアリングプラスチックの成形以外に、各種のエンジニアリングプラスチックや、フィラー充填汎用プラスチックの効率的、高品質な成形品製造に適用できることは言うまでもない。

【0025】

ここで、図１に示したダイプレート１０に取り付けられるオリフィスピン２０の構成について、図２各図を参照して説明する。本実施形態のオリフィスピン２０は、全長１５ｍｍの本体部２０ａ（長さ１１ｍｍ、外径Φ７ｍｍ）と、本体部２０ａの外径を拡幅するハンチ部２０ｂ（長さ１ｍｍ、ハンチ角４５°）と、本体部２０ａに対して外径が拡径されたカラー部２０ｃ（長さ３ｍｍ、外径Φ９ｍｍ）とが一体となった略円柱形状で、中心軸方向に沿って貫通孔２１（内径Φ３ｍｍ）が形成されている。この貫通孔２１は、溶融樹脂が通過するオリフィス（ノズル）として機能する。また、貫通孔２１の溶融樹脂入口側の端面には緩いテーパ部が形成されている。以後、この貫通孔を機能的名称として「オリフィス２１」と呼ぶ。均質なストランドの成形のために、オリフィス２１の全長のうち、ストランドの直径を規定し、保形するため、ランドの長さは約１３．６ｍｍに設定されている。

【0026】

オリフィスピン２０の全体形状のうち、本体部２０ａとカラー部２０ｃとをつなぐハンチ部２０ｂは、そのテーパ角度が９０°（ハンチ角度４５°）となるように設定されている。このハンチ部２０ｂと拡径されたカラー部２０ｃとがダイプレート１０に形成されたオリフィスピン保持孔１３の内壁面に形成されたハンチ部１３ｂと拡径部１３ｃとに相対して密着する。これにより、樹脂成形中にダイプレート１０に嵌め込まれたオリフィスピン２０が回転、脱落するのを防止することができる。

【0027】

また、オリフィスピン２０のカラー部の長さ（厚み）を３ｍｍ程度に設定することで、樹脂成形時にオリフィスピン２０に作用する溶融樹脂の内部圧力（樹脂圧力）に十分耐えることができる。

【0028】

さらに、オリフィス２１の溶融樹脂入口側には緩いテーパ面２２が形成されている。本実施形態においてテーパ面２２のなす角θはθ＝１２０°に設定されている。この緩いテーパ面２２を樹脂入口側端面に設けることにより、オリフィス２１に到達した溶融樹脂の急激な圧力上昇、それに伴う樹脂の分解を防止することができる。これにより、オリフィス２１の腐食の原因となる、樹脂分解に伴うガスの発生も抑制できる。この効果が得られるテーパ角θとしてθ＝９０°～１５０°程度とすることが好ましい。

【0029】

加えて、オリフィスピン２０内のオリフィス２１のランド長を１０～２０ｍｍに設定することが好ましく、この範囲において、オリフィス２１を通過する溶融樹脂が受けるせん断速度を緩和し、溶融樹脂の温度上昇を抑制することができる。なお、上述したオリフィスピン２０の各部の寸法値（全長、カラー部厚さ、テーパ角、ランド長等）は、使用する熱可塑性樹脂の特性、成形するストランドの仕様（サイズ、材質）により適宜設定することが好ましい。

【0030】

本実施形態のオリフィスピン２０の材質には超硬合金（ＶＭ１０～５０程度）が使用されている。また、ＷＣ－Ｃｏ合金等の超硬合金に代えて同等強度を有する超硬鋼等を用いてもよい。たとえば超硬合金の強度はダイプレート１０の強度より高強度であり、摩耗、腐食、汚損等に対する抵抗性が高く、ダイプレート１０に比べて劣化しにくい。このため、発生する分解ガスやオリフィス２１内を通過する溶融樹脂による摩耗に対して荒れが生じにくく、オリフィス２１内壁面の平滑性を保持させることができる。これにより、オリフィス２１内を通過する熱可塑性樹脂の均一な流れを図ることができ、製造の安定性、得られる製品の品質を損なうオリフィス２１出口における目ヤニの発生を大幅に低減することができる。成形品の仕様として、熱可塑性樹脂に強化繊維、充填材、添加剤、難燃材などを含み、目ヤニが生じやすい場合にあっても有効に対応することができる。

【0031】

このように、本実施形態におけるオリフィスピン２０の材質は、ダイプレート１０より十分な耐久性を有して劣化速度が遅いため、オリフィスピン２０の寿命が長く、長期間の使用を図ることができ、オリフィスピン２０の交換時期等を延ばすことができる。

【0032】

図３各図は、ダイプレート１０の扁平横長形状の凹所１２にオリフィスピン２０を装着する状態を示した部分拡大図である。図３（ａ）に示したように、オリフィスピン２０の全体外形形状は、ダイプレート１０の扁平横長形状の凹所１２内に形成されたオリフィスピン保持孔１３の内壁面形状と略同一形状からなる。これにより、ダイプレート１０側のオリフィスピン保持孔１３内に装着されたオリフィスピン２０は、オリフィスピン保持孔１３の内壁面に密着するようにして保持される（図３（ｂ））。

【0033】

図４は、ダイプレート１０の扁平横長形状の凹所１２内に装着されたオリフィスピン２０の縦断方向断面を示している。同図中の矢印で示したように、溶融樹脂Ｒは、ダイプレート１０内に形成された樹脂経路に沿って扁平横長形状の凹所１２内から滑らかにオリフィスピン２０のテーパ面２２を介してオリフィス２１内に流入し、吐出側から所定径のストランドＳが吐出される。

【0034】

上述したように、本発明のオリフィスピン２０を用いた押出成形作業では、長期間にわたる成形作業の結果、オリフィス２１の内壁面の劣化が生じた場合や、成形するストランド径の変更が生じた場合においても、ダイプレート１０はそのままで、新しいオリフィスピン２０や、変更に対応したオリフィス２１内径のオリフィスピン２０に交換するだけで足り、メンテナンス作業の大幅な簡略化、合理化が図れる。

【0035】

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に示した範囲内での種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0036】

１０ ダイプレート
１２ 凹所
１３ オリフィスピン保持孔
１４ ヒータ格納孔
２０ オリフィスピン
２１ オリフィス
２２ テーパ面
Ｒ 溶融樹脂
Ｓ ストランド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】