特許 7604301 ダイス、ダイスの製造方法、押出装置およびペレットの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-13

(45)【発行日】2024-12-23

(54)【発明の名称】ダイス、ダイスの製造方法、押出装置およびペレットの製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 48/30 20190101AFI20241216BHJP

【ＦＩ】

B29C48/30

【請求項の数】 24

(21)【出願番号】P 2021052668

(22)【出願日】2021-03-26

(65)【公開番号】P2022150181

(43)【公開日】2022-10-07

【審査請求日】2023-10-11

(73)【特許権者】

【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】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】植田 直樹

(72)【発明者】

【氏名】橋本 知典

(72)【発明者】

【氏名】河野 裕之

(72)【発明者】

【氏名】松田 宗一郎

(72)【発明者】

【氏名】山邊 郁也

【審査官】家城 雅美

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－１７９７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭５１－０３２６６０（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開平１１－２７７５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１０３６８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１２－５００１３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ４８／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

押出面および前記押出面と反対側の注入面を有し、以下を含むダイス：
第１金属材料からなる第１部材；
前記注入面側における前記第１部材の表面から前記第１部材の内部にわたって形成された注入孔；
前記押出面側における前記第１部材の表面から前記第１部材の内部にわたって形成され、かつ、前記注入孔に接続された複数のノズル；
前記第１部材の内部に設けられた熱源；および
前記第１部材の内部に設けられた複数の第１断熱部、
ここで、前記複数の第１断熱部は、平面視において前記第１部材の外周側から前記第１部材の内側に向かって延在し、
前記複数の第１断熱部の断面形状は、隣り合う前記第１断熱部の間の間隔が、前記押出面側から前記注入面側に向かうにしたがって徐々に大きくなるような形状である。

【請求項2】

押出面および前記押出面と反対側の注入面を有し、以下を含むダイス：
第１金属材料からなる第１部材；
前記注入面側における前記第１部材の表面から前記第１部材の内部にわたって形成された注入孔；
前記押出面側における前記第１部材の表面から前記第１部材の内部にわたって形成され、かつ、前記注入孔に接続された複数のノズル；
前記第１部材の内部に設けられた熱源；および
前記第１部材の内部に設けられた複数の第１断熱部、
ここで、前記複数の第１断熱部は、平面視において前記第１部材の外周側から前記第１部材の内側に向かって延在し、
前記複数の第１断熱部の断面形状は、前記押出面側から前記注入面側に向かうにしたがって幅が徐々に小さくなる形状である。

【請求項3】

押出面および前記押出面と反対側の注入面を有し、以下を含むダイス：
第１金属材料からなる第１部材；
前記注入面側における前記第１部材の表面から前記第１部材の内部にわたって形成された注入孔；
前記押出面側における前記第１部材の表面から前記第１部材の内部にわたって形成され、かつ、前記注入孔に接続された複数のノズル；
前記第１部材の内部に設けられた熱源；および
前記第１部材の内部に設けられた複数の第１断熱部、
ここで、前記複数の第１断熱部は、平面視において前記第１部材の外周側から前記第１部材の内側に向かって延在し、
前記第１部材を貫通するように、前記第１部材の中央部には第１連結孔が設けられており、
前記複数の第１断熱部は、第１群に属する前記複数の第１断熱部と、第２群に属する前記複数の第１断熱部と、第３群に属する前記複数の第１断熱部と、第４群に属する前記複数の第１断熱部とを含み、
前記第１群に属する前記複数の第１断熱部は、平面視において、第１方向に延在し、かつ前記第１方向と直交する第２方向に配列し、
前記第２群に属する前記複数の第１断熱部は、平面視において、前記第２方向に延在し、かつ前記第１方向に配列し、
前記第３群に属する前記複数の第１断熱部は、平面視において、前記第１方向に延在し、前記第２方向に配列し、かつ、前記第１群とは前記第１連結孔を間に挟んで反対側に位置し、
前記第４群に属する前記複数の第１断熱部は、平面視において、前記第２方向に延在し、前記第１方向に配列し、かつ、前記第２群とは前記第１連結孔を間に挟んで反対側に位置し、
前記第１群、前記第２群、前記第３群および前記第４群のそれぞれにおいて、前記複数の第１断熱部の延在方向に垂直な断面視における前記複数の第１断熱部の配列は、前記押出面側に凸となる曲線状の配列となっている。

【請求項4】

押出面および前記押出面と反対側の注入面を有し、以下を含むダイス：
第１金属材料からなる第１部材；
前記注入面側における前記第１部材の表面から前記第１部材の内部にわたって形成された注入孔；
前記押出面側における前記第１部材の表面から前記第１部材の内部にわたって形成され、かつ、前記注入孔に接続された複数のノズル；
前記第１部材の内部に設けられた熱源；および
前記第１部材の内部に設けられた複数の第１断熱部、
ここで、前記複数の第１断熱部は、平面視において前記第１部材の外周側から前記第１部材の内側に向かって延在し、
前記第１部材の内部に設けられた複数の第２断熱部を更に含み、
前記複数の第２断熱部は、前記複数の第１断熱部の内側端部にそれぞれ接続され、かつ、前記第１部材の厚さ方向に延在する。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載のダイスにおいて、
前記複数の第１断熱部は放射状に延在する、ダイス。

【請求項6】

請求項１～４のいずれか１項に記載のダイスにおいて、
前記複数の第１断熱部のそれぞれは、前記第１部材に設けられた孔と、前記孔の内部に存在するガスとからなる、ダイス。

【請求項7】

請求項６に記載のダイスにおいて、
前記孔の内部に存在する前記ガスの圧力は、大気圧、または、大気圧よりも低い圧力である減圧もしくは真空である、ダイス。

【請求項8】

請求項１～４のいずれか１項に記載のダイスにおいて、
前記押出面側における前記第１部材の表面に設けられ、かつ、前記第１金属材料よりも高い硬度を有するプレート部材を更に有し、
前記ノズルは前記プレート部材を貫通している、ダイス。

【請求項9】

請求項１～４のいずれか１項に記載のダイスにおいて、
第２金属材料からなり、かつ、前記平面視において前記第１部材を囲むように前記第１部材に接合された第２部材を更に有する、ダイス。

【請求項10】

請求項９に記載のダイスにおいて、
前記第１部材と前記第２部材との間に、第３断熱部が設けられ、
前記複数の第１断熱部の外周側端部は、前記第３断熱部と接続されている、ダイス。

【請求項11】

請求項９に記載のダイスにおいて、
前記第２金属材料のじん性は、前記第１金属材料のじん性よりも高い、ダイス。

【請求項12】

請求項１～４のいずれか１項に記載のダイスにおいて、
前記注入孔は、前記注入面側における前記第１部材の表面と前記複数の第１断熱部との間に位置する、ダイス。

【請求項13】

請求項１２に記載のダイスにおいて、
前記複数のノズルは、前記複数の第１断熱部の間を通過している、ダイス。

【請求項14】

請求項１～４のいずれか１項に記載のダイスにおいて、
前記熱源は、前記注入面側における前記第１部材の表面と前記複数の第１断熱部との間に位置する、ダイス。

【請求項15】

請求項１～４のいずれか１項に記載のダイスを備えた押出装置であって、
その内部にスクリュが設けられたシリンダと、
前記シリンダが前記注入面に接続された前記ダイスと、
前記ダイスの前記押出面に対向するように設けられた複数のカッタを有するカッタホルダと、
を有する、押出装置。

【請求項16】

請求項１５に記載の押出装置を用いたペレットの製造方法であって、
（ａ）前記シリンダの内部へ樹脂材料を供給する工程、
（ｂ）前記シリンダ内で混練した前記樹脂材料を前記注入面側から前記ダイスの前記注入孔へ注入する工程、
（ｃ）前記注入孔へ注入された前記樹脂材料を前記複数のノズルから押し出す工程、
（ｄ）前記ノズルから押し出された前記樹脂材料を前記カッタによって切断することで、前記樹脂材料からなる複数のペレットを取得する工程、
を有し、
前記（ｃ）工程および前記（ｄ）工程は、前記熱源が駆動された状態で行われる、ペレットの製造方法。

【請求項17】

以下の工程を含む、ダイスの製造方法：
（ａ）３Ｄプリンタを用いて製造され、押出面および前記押出面と反対側の注入面を有し、かつ、第１金属材料からなる第１部材を用意する工程；
（ｂ）第２金属材料からなる第２部材を用意する工程；
（ｃ）前記第１金属材料よりも高い硬度を有するプレート部材を用意する工程；
（ｄ）前記押出面側から見た平面視において前記第１部材を囲むように、前記第１部材に第２部材を接合する工程；および
（ｅ）前記押出面側における前記第１部材の表面に、前記プレート部材を接合する工程、
ここで、前記第１部材は、
前記注入面側における前記第１部材の表面から前記第１部材の内部にわたって形成された注入孔と、
前記押出面側における前記第１部材の表面から前記第１部材の内部にわたって形成され、かつ、前記注入孔に接続された複数のノズルと、
前記第１部材の内部に設けられた熱源と、
前記第１部材の内部に設けられた複数の第１断熱部と、
を有し、
前記複数の第１断熱部は、平面視において前記第１部材の外周側から前記第１部材の内側に向かって延在し、
前記複数の第１断熱部の断面形状は、隣り合う前記第１断熱部の間の間隔が、前記押出面側から前記注入面側に向かうにしたがって徐々に大きくなるような形状である。

【請求項18】

押出面および前記押出面と反対側の注入面を有し、以下を含むダイス：
前記注入面から前記ダイスの内部にわたって形成された注入孔；
前記押出面から前記ダイスの内部にわたって形成され、かつ、前記注入孔に接続された複数のノズル；
前記ダイスの内部に設けられた熱源；および
前記ダイスの内部に設けられた複数の第１断熱部、
ここで、前記複数の第１断熱部は、平面視において前記ダイスの中央部から外周側に向かって延在し、
前記複数の第１断熱部の断面形状は、隣り合う前記第１断熱部の間の間隔が、前記押出面側から前記注入面側に向かうにしたがって徐々に大きくなるような形状である。

【請求項19】

押出面および前記押出面と反対側の注入面を有し、以下を含むダイス：
前記注入面から前記ダイスの内部にわたって形成された注入孔；
前記押出面から前記ダイスの内部にわたって形成され、かつ、前記注入孔に接続された複数のノズル；
前記ダイスの内部に設けられた熱源；および
前記ダイスの内部に設けられた複数の第１断熱部、
ここで、前記複数の第１断熱部は、平面視において前記ダイスの中央部から外周側に向かって延在し、
前記複数の第１断熱部の断面形状は、前記押出面側から前記注入面側に向かうにしたがって幅が徐々に小さくなる形状である。

【請求項20】

押出面および前記押出面と反対側の注入面を有し、以下を含むダイス：
前記注入面から前記ダイスの内部にわたって形成された注入孔；
前記押出面から前記ダイスの内部にわたって形成され、かつ、前記注入孔に接続された複数のノズル；
前記ダイスの内部に設けられた熱源；および
前記ダイスの内部に設けられた複数の第１断熱部、
ここで、前記複数の第１断熱部は、平面視において前記ダイスの中央部から外周側に向かって延在し、
前記ダイスを貫通するように、前記ダイスの中央部には第１連結孔が設けられており、
前記複数の第１断熱部は、第１群に属する前記複数の第１断熱部と、第２群に属する前記複数の第１断熱部と、第３群に属する前記複数の第１断熱部と、第４群に属する前記複数の第１断熱部とを含み、
前記第１群に属する前記複数の第１断熱部は、平面視において、第１方向に延在し、かつ前記第１方向と直交する第２方向に配列し、
前記第２群に属する前記複数の第１断熱部は、平面視において、前記第２方向に延在し、かつ前記第１方向に配列し、
前記第３群に属する前記複数の第１断熱部は、平面視において、前記第１方向に延在し、前記第２方向に配列し、かつ、前記第１群とは前記第１連結孔を間に挟んで反対側に位置し、
前記第４群に属する前記複数の第１断熱部は、平面視において、前記第２方向に延在し、前記第１方向に配列し、かつ、前記第２群とは前記第１連結孔を間に挟んで反対側に位置し、
前記第１群、前記第２群、前記第３群および前記第４群のそれぞれにおいて、前記複数の第１断熱部の延在方向に垂直な断面視における前記複数の第１断熱部の配列は、前記押出面側に凸となる曲線状の配列となっている。

【請求項21】

押出面および前記押出面と反対側の注入面を有し、以下を含むダイス：
前記注入面から前記ダイスの内部にわたって形成された注入孔；
前記押出面から前記ダイスの内部にわたって形成され、かつ、前記注入孔に接続された複数のノズル；
前記ダイスの内部に設けられた熱源；および
前記ダイスの内部に設けられた複数の第１断熱部、
ここで、前記複数の第１断熱部は、平面視において前記ダイスの中央部から外周側に向かって延在し、
前記ダイスの内部に設けられた複数の第２断熱部を更に含み、
前記複数の第２断熱部は、前記複数の第１断熱部の内側端部にそれぞれ接続され、かつ、前記ダイスの厚さ方向に延在する。

【請求項22】

押出面および前記押出面と反対側の注入面を有し、以下を含むダイス：
前記注入面から前記ダイスの内部にわたって形成された注入孔；
前記押出面から前記ダイスの内部にわたって形成され、かつ、前記注入孔に接続された複数のノズル；
前記ダイスの内部に設けられた熱源；および
前記ダイスの内部に設けられた複数の第１断熱部、
ここで、前記複数の第１断熱部は、平面視において前記ダイスの中央部から外周側に向かって延在し、
前記ダイスの内部に設けられ、かつ前記ダイスの厚さ方向に延在する第３断熱部を更に含み、
前記複数の第１断熱部の外周側端部は、前記第３断熱部と接続されている。

【請求項23】

請求項１８～２２のいずれか１項に記載のダイスにおいて、
前記複数の第１断熱部は放射状に延在する、ダイス。

【請求項24】

請求項１８～２２のいずれか１項に記載のダイスにおいて、
前記複数の第１断熱部のそれぞれは、前記ダイスに設けられた孔と、前記孔の内部に存在するガスとからなる、ダイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ダイス、ダイスの製造方法、ダイスを備える押出装置および押出装置を用いたペレットの製造方法に関し、例えば、断熱層を有するダイスに好適に利用できる。

【背景技術】

【0002】

従来から、フィラー含有の熱可塑性樹脂（一例としてポリプロピレン（ＰＰ）コンパウンド等）のペレット製造において、ダイスの内部に設けられているノズル穴を溶融樹脂が通過する際に、ノズル穴中で溶融樹脂が固化する現象（目詰まり）が問題となっている。

【0003】

例えば、特許文献１には、ダイプレート本体の内部に設けられているノズル穴の周囲において、ダイ面とカバープレートとの間に、断熱のための空気チャンバを設ける技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特表２０１２－５００１３１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ダイスの内部に断熱層を設けることにより、ダイスの内部のノズル穴を溶融樹脂が通過する際に、ノズル穴中で樹脂が固化する現象（目詰まり）を抑制することが期待される。しかしながら、ダイスの内部に設けられる断熱層が少ないと、ノズル穴中で樹脂が固化する現象を抑制する効果が小さくなる。一方、ダイスの内部に設けられる断熱層が多いと、ダイスの強度が低下してしまい、それに伴う不具合が生じる虞がある。したがって、ダイスの性能、および、強度を両立させることが望まれる。

【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】

一実施の形態におけるダイスは、第１金属材料からなる第１部材と、前記第１部材の表面から前記第１部材の内部にわたって形成された注入孔と、前記表面とは反対側の表面から前記第１部材の内部にわたって形成され、かつ、前記注入孔に接続された複数のノズルと、前記第１部材の内部に設けられた熱源と、前記第１部材の内部に設けられた複数の第１断熱部と、を含む。前記複数の第１断熱部は、平面視において前記第１部材の外周側から前記第１部材の内側に向かって延在する。

【発明の効果】

【0008】

一実施の形態によれば、ダイスの性能、および、ダイスを備える押出装置の性能を向上させることができる。また、押出装置を用いて製造されるペレットの品質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施の形態における押出装置を示す模式図である。

【図2】一実施の形態におけるダイスを示す平面図である。

【図3】一実施の形態におけるダイスを示す平面透視図である。

【図4】一実施の形態におけるダイスを示す平面透視図である。

【図5】一実施の形態におけるダイスを示す断面図である。

【図6】図３の一部を拡大して示す部分拡大図である。

【図7】一実施の形態におけるダイスを示す断面図である。

【図8】図７の一部を拡大して示す部分拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

【0011】

また、実施の形態で用いられる図面では、図面を見易くするために、断面図であってもハッチングが省略されている場合もあり、平面図であってもハッチングが付されている場合もある。

【0012】

（実施の形態）
＜押出装置の構成例について＞
図１は、本実施の形態における押出装置（押出機）１を示す模式図である。なお、図１においては、理解を簡単にするために、シリンダ２に内蔵されたスクリュ３を透視して示してある。

【0013】

まず、図１を参照して、押出装置１の概略構成について説明する。図１に示される押出装置１は、シリンダ（バレル）２と、シリンダ２内に回転可能（回転自在）に配置されたスクリュ３と、シリンダ２内のスクリュ３を回転させるための回転駆動機構４と、シリンダ２の上流側（後端側）に配置されたホッパ（樹脂投入部）５と、シリンダ２の先端部（下流側端部）に取り付けられたダイス（ダイ、金型）６と、を有している。ホッパ５は、シリンダ２の上面に接続されており、ホッパ５を介してシリンダ２内に樹脂材料を供給できるようになっている。シリンダ２は、ヒータなどの図示しない温度調整手段（温度調節機構）によって、温度制御される。押出装置１は、更に、シリンダ２に接続されたフィラー供給装置（図示せず）を有する場合もあり得るが、その場合は、そのフィラー供給装置からシリンダ２内に所望のフィラーを供給することができる。また、押出装置１は、更に、シリンダ２に接続された注液ノズル（図示せず）を有する場合もあり得るが、その場合は、その注液ノズルからシリンダ２内に所望の添加剤などを供給することができる。

【0014】

なお、押出装置１に関して「下流側」および「上流側」と称する場合、「下流側」とは、押出装置１における樹脂の流れの下流側を意味し、「上流側」とは、押出装置１における樹脂の流れの上流側を意味する。このため、押出装置１において、ダイス６の押出面２１ｂに近い側が下流側であり、ダイス６の押出面２１ｂから遠い側、すなわちホッパ５に近い側が上流側である。

【0015】

シリンダ２の内部には、２本のスクリュ３が回転可能（回転自在）に挿入されて内蔵されている。このため、押出装置１は、二軸押出装置（二軸押出機）とみなすこともできる。シリンダ２内において、２本のスクリュ３は、互いに噛み合うように配置されて回転する。シリンダ２の長手方向（長辺方向、軸方向、延在方向）と、シリンダ２内のスクリュの長手方向（長辺方向、軸方向、延在方向）とは、同じである。

【0016】

なお、本実施の形態では、シリンダ２内のスクリュ３の数が２本の場合について説明しているが、他の形態として、シリンダ２内のスクリュ３の数を１本とすることもできる。しかしながら、シリンダ２内のスクリュ３の数を２本とした場合には、空間容積を大きくとれるため、同一スクリュ口径の場合、単軸（スクリュ３が１本）よりも二軸（スクリュ３が２本）の方が原料の供給能力を高くすることができる。

【0017】

ダイス６は、押出装置１のシリンダ２から押し出されてくる溶融樹脂を、所定の断面形状（ここでは紐状）に成形して吐出するように機能することができる。このため、ダイス６は、押出成形用のダイス（ダイ、金型）である。

【0018】

なお、本願において、「溶融」とは、熱で溶かす場合に限定されず、溶剤などで溶かす場合も含むものとする。このため、加熱により樹脂を溶かした場合だけでなく、溶剤で樹脂を溶かした場合や、マイクロ波により樹脂を溶かした場合なども、「溶融樹脂」に含まれ得る。また、液状樹脂も、「溶融樹脂」に含まれ得る。

【0019】

シリンダ２の先端部（下流側の端部）は、ダイス６に接続されている。押出装置１のダイス６は、水槽（循環箱）１１およびカッタホルダ１２を含むペレタイザー１３に取り付けられている。ペレタイザー１３を押出装置１の一部とみなすこともできる。

【0020】

ダイス６は、互いに反対側に位置する面である注入面（上流面）２１ａと押出面（下流面）２１ｂとを有しており、ダイス６の注入面２１ａはシリンダ２の先端部に接続され、ダイス６の押出面２１ｂは水槽１１内に配置されている。水槽１１の内部は、ペレット循環水（ＰＣＷ）と称する液体で満たされている。ペレット循環水を構成する液体は、例えば水である。

【0021】

カッタホルダ１２は、水槽１１の内部に設けられ、ダイス６の押出面２１ｂの近傍に配置されている。ダイス６の押出面２１ｂに対向するように、カッタホルダ１２には複数のカッタ（切断刃）が設けられており、押出面２１ｂから押し出されてくる樹脂材料が、ペレット循環水中においてカッタによって切断され、複数のペレット（樹脂ペレット）１４として個片化される。

【0022】

＜ペレットの製造方法＞
図１を参照して、ペレットの製造方法について説明する。

【0023】

押出装置１において、ホッパ５からシリンダ２内に供給された樹脂材料（熱可塑性樹脂）は、シリンダ２内でスクリュ３の回転により前方へ送られながら溶融される（すなわち溶融樹脂となる）。フィラー供給装置（図示せず）からシリンダ２内にフィラーが供給される場合は、押出装置１のシリンダ２内において、樹脂（溶融樹脂）とフィラーとがスクリュ３の回転により混練されるため、シリンダ２内の溶融樹脂は、フィラーを含有した状態になる。

【0024】

押出装置１において、スクリュ３の回転によりシリンダ２内を前方に送られた溶融樹脂（樹脂材料）は、シリンダ２の先端に取り付けられたダイス６から押し出される。なお、ダイス６は、溶融樹脂を吐出するための後出するノズル２４を有しており、ダイス６のノズル２４から溶融樹脂が押し出される（吐出される）。押出装置１のダイス６は、水槽１１に接続されており、水槽１１内にはペレット循環水が充填されている。このため、押出装置１のダイス６のノズル２４から水槽１１内のペレット循環水中に溶融樹脂が押し出される。ダイス６のノズル２４から水槽１１内のペレット循環水中に押し出された溶融樹脂（樹脂材料）は、カッタホルダ１２に装着されたカッタよって次々に切断されるとともに、ペレット循環水で冷却されて凝固（固化）する。これにより、ペレット（樹脂ペレット）１４が形成（成形）される。その後、ペレット１４は、水槽１１の外部へ移送される。このようにして、本実施の形態の押出装置１を用いて、複数のペレット１４を取得することができる。

【0025】

また、本実施の形態では、ダイス６のノズル２４から溶融樹脂（樹脂材料）を水槽１１（ペレット循環水）中へ押し出してカッタで切断する場合について説明した。他の形態として、水槽１１を設けずに、ダイス６のノズル２４から溶融樹脂（樹脂材料）を空気中（ダイス６の外部）へ押し出してカッタで切断する場合もあり得る。

【0026】

＜ダイスの構造について＞
図２～図８を参照して、本実施の形態におけるダイス６の構造について説明する。図２は、押出面２１ｂ側から見たダイス６の平面図である。図２は、平面図であるが、図面を見やすくするために、硬質プレート６ｃにドットのハッチングを付してある。図３および図４は、押出面２１ｂ側から見たダイス６の平面透視図である。図３では、ダイス６内の断熱層３１をドットのハッチングを付して示してある。また、図４では、ダイス６内の熱源２６および熱センサ２７をドットのハッチングを付して示してある。図５は、ダイス６の断面図である。図２～図４に示されるＡ－Ａ線の位置での断面図が、図５にほぼ対応している。図６は、図３の一部を拡大して示す部分拡大図である。図７は、ダイス６の断面図であり、図８は、図７の一部を拡大して示す部分拡大図（部分拡大断面図）である。

【0027】

なお、本願でダイス６の構造を説明する場合、「平面」とは、押出面２１ｂまたは注入面２１ａに平行な面を意味し、「平面視」とは、押出面２１ｂ側または注入面２１ａ側から見ることを意味する。また、「断面」とは、押出面２１ｂまたは注入面２１ａに略垂直な面を意味し、「断面視」とは、前記垂直な面を見ることを意味する。また、本願では説明の便宜上、断面視において、注入面２１ａ側を下方とし、押出面２１ｂ側を上方として各構成を説明する場合もある。

【0028】

また、本願では、「注入面２１ａ」はシリンダ２に接続する側（すなわち上流側）におけるダイス６の表面全体を指し、「押出面２１ｂ」は水槽１１に接続する側（すなわち下流側）におけるダイス６の表面全体を指している。より特定的には、「注入面２１ａ」は、ダイス６のうち注入孔２５が開口している面であり、「押出面２１ｂ」は、ダイス６のうちノズル２４が開口している面、または、硬質プレート６ｃのうちノズル２４が開口している面である。

【0029】

図２～図８に示されるように、ダイス６は、中央部材６ａと、中央部材６ａを囲む外周部材６ｂと、を有している。外周部材６ｂは、平面視において中央部材６ａを囲んでいる。中央部材６ａと外周部材６ｂとは、別々に製造された部材であり、溶接などによって互いに接合されて、一体化している。すなわち、外周部材６ｂは、平面視において中央部材６ａを囲むように中央部材６ａに接合されている。また、中央部材６ａおよび外周部材６ｂは、それぞれ金属材料（例えばステンレス鋼）からなるが、互いに異なる素材（異なる種類のステンレス鋼）でもよい。

【0030】

ダイス６には、他部材（例えばシリンダ２）と接続するための連結孔２２，２３が設けられている。ここでは、中央部材６ａの中央部には、中央部材６ａを貫通するように、１個の連結孔２２が設けられ、また、外周部材６ｂには、外周部材６ｂを貫通するように、４個の連結孔２３が設けられている。図５において破線で示されるように、各々の連結孔２２，２３に、ボルト等の連結部材２２ａ，２３ａを設けることで、ダイス６とシリンダ２とが連結される。

【0031】

なお、押出面２１ｂ側では、カッタホルダ１２に備えられたカッタが可動するので、連結部材２２ａ，２３ａがダイス６から突出して削られる事がないように、連結孔２２，２３の周辺箇所は、他の箇所よりも注入面２１ａ側へ窪むように形成されている。

【0032】

また、ダイス６は、押出面２１ｂ側における中央部材６ａの表面に設けられた硬質プレート（プレート部材）６ｃを、更に有する。硬質プレート６ｃは、中央部材６ａを構成する材料（金属材料）よりも硬度の高い材料からなる。すなわち、硬質プレート６ｃは、中央部材６ａ（を構成する金属材料）よりも高い硬度を有している。また、硬質プレート６ｃは、外周部材６ｂを構成する材料（金属材料）よりも硬度の高い材料からなる。硬質プレート６ｃは、例えば炭化チタン（ＴｉＣ）を含む素材からなり、例えば１～５ｍｍの厚さを有している。硬質プレート６ｃおよび中央部材６ａは、例えば自溶化合金を用いてロウ付けすることで、互いに接合されている。このような硬度の高い硬質プレート６ｃが押出面２１ｂ側に設けられていることによって、中央部材６ａが、カッタホルダ１２に備えられたカッタによって削られる虞を抑制できる。

【0033】

また、中央部材６ａおよび硬質プレート６ｃには、複数のノズル（孔部）２４が設けられている。各ノズル２４は、中央部材６ａに形成された部分と、硬質プレート６ｃに形成された部分とを有しており、両者は連通している。すなわち、中央部材６ａにおけるノズル２４と、硬質プレート６ｃにおけるノズル２４とは、互いに連通しており、一体化したノズルを構成する。このため、ノズル２４は、硬質プレート６ｃを貫通している。また、中央部材６ａには、複数の注入孔２５が設けられており、各注入孔２５に対して、複数のノズル２４が連通している（空間的につながっている）。このため、各ノズル２４の端部（上流側端部）は、注入孔２５に接続されている（つながっている）。

【0034】

図２～図４の場合は、中央部材６ａには、注入孔２５が４つ設けられており、各注入孔２５に１１個のノズル２４が連通しているため、全部で４４個のノズル２４が設けられている。なお、各注入孔２５に連通するノズル２４の数は、１１個に限定されず、任意の数（好ましくは複数）とすることができる。また、中央部材６ａに設ける注入孔２５の数は、４つが好ましいが、４つ以外の任意の数（単数または複数）とすることもできる。

【0035】

押出装置１において、スクリュ３の回転によりシリンダ２内を前方（下流側）に送られた溶融樹脂は、シリンダ２からダイス６に注入される。この際、溶融樹脂は、注入面２１ａ側において注入孔２５に注入される。シリンダ２から注入孔２５に注入された溶融樹脂は、注入孔２５に連通するノズル２４を通って押出面２１ｂからダイス６の外部（具体的には水槽１１）へ押し出される。

【0036】

注入孔２５は、注入面２１ａ側における中央部材６ａの表面から中央部材６ａの内部にわたって形成され、相対的に広い開口面積を有し、複数のノズル２４に接続されている。

【0037】

ノズル２４は、硬質プレート６ｃを貫通し、押出面２１ｂ側における中央部材６ａの表面から中央部材６ａの内部にわたって形成され、注入孔２５に接続されている。ノズル２４の開口面積（開口径）は、注入面２１ａの開口面積よりも小さい。

【0038】

また、図４および図５に示されるように、ダイス６には、主に注入孔２５およびノズル２４の周囲を加熱するための複数の熱源（ヒータ）２６と、複数の熱源２６による加熱温度を測定するための熱センサ２７とが設けられている。

【0039】

各熱源２６は、注入孔２５およびノズル２４に直接接しないように設けられており、従って、各熱源２６は、平面視において注入孔２５およびノズル２４に重ならない位置に設けられている。また、平面視において、隣り合う熱源２６が注入孔２５を挟むようにすれば、熱源２６からの熱により、注入孔２５およびノズル２４を通過する溶融樹脂を効率的に加熱することができる。

【0040】

熱源２６は、外周部材６ｂおよび中央部材６ａに形成された孔と、前記孔の内部に設けられた加熱機構とによって構成される。そのような加熱機構としては、コイル若しくは伝熱棒などを用いた電気ヒータ、ホットオイル、または、スチームなどが挙げられる。図４および図５では、熱源２６の例として、電気ヒータ（カートリッジヒータ）の使用を想定した構造を採用している。ホットオイルまたはスチームを加熱機構として用いる場合は、例えば、熱センサ２７を介して隣接する２つの上記孔（熱源２６を構成する孔）の先端を連通させ、これらを循環経路とすることもできる。その場合、一方の上記孔を注入口とし、他方の上記孔を排出口としてもよい。このような連通した上記孔、および、その上記孔の内部を循環するホットオイルまたはスチームも、熱源２６として採用することができる。

【0041】

図３および図５～図８に示されるように、ダイス６には、断熱層（断熱部）３１が設けられている。

【0042】

断熱層３１は、ダイス６に設けられた孔により構成されている。すなわち、断熱層３１は、ダイス６を構成する金属材料が存在しない空洞（空間）により構成されている。断熱層３１を構成する孔（空洞）内のガスの圧力は、大気圧であるか、あるいは、大気圧よりも低くした減圧または真空であることが好ましい。断熱層３１を構成する孔（空洞）内のガスの圧力を大気圧よりも大きくすることも可能であるが、その場合は、断熱層３１を形成しにくくなる。また、断熱層３１を構成する孔（空洞）内のガスの圧力を減圧または真空とした場合には、大気圧とした場合よりも、断熱層３１による断熱効果を高めることができる。

【0043】

断熱層３１を構成する孔（空洞）内には、所定のガス（気体）が存在（充填）しており、断熱層３１を構成する孔（空洞）内のガスとしては、空気、窒素ガス、または不活性ガス（例えばアルゴンガス）などを適用することができる。断熱層３１を構成する孔（空洞）は、ダイス６の外部の空間にはつながらずに、密閉されていることが好ましい。

【0044】

また、断熱層３１を構成する孔（空洞）内に、ガスの代わりに液体または固体を充填することも可能である。但し、断熱層３１を構成する孔（空洞）内に、液体または固体を充填させる場合よりも、ガスを充填する場合の方が、断熱層３１を形成しやすく、また、断熱層３１による断熱効果も高めやすいため、より好ましい。いずれにしても、断熱層３１は、中央部材６ａを構成する材料、外周部材６ｂを構成する材料、および硬質プレート６ｃを構成する材料よりも、低い熱伝導率を有する。断熱層３１は、その断熱層３１の周囲の材料よりも低い熱伝導率を有しているため、ダイス６における熱の移動（伝導）を妨げるように機能することができる。つまり、ダイス６において、断熱層３１を通過して熱が移動（伝導）するのを、抑制または防止することができる。

【0045】

本実施の形態における主な特徴は、ダイス６に設けられた断熱層３１の配置および形状であるが、これについては後でより詳細に説明する。本実施の形態では、ダイス６に設けられた断熱層３１の配置および形状を工夫したことにより、断熱層３１による断熱効果を高めるとともに、断熱層３１を設けたことによるダイス６の強度の低下を抑制することができる。これにより、ダイス６のノズル２４の内部において樹脂材料の温度が低下して目詰まりが生じるのを的確に抑制または防止することができるとともに、ダイス６の強度が低下した場合に生じ得る不具合を防止することができる。従って、ダイス６の性能、および、ダイス６を備える押出装置１の性能を向上させることができる。また、押出装置１を用いて製造される樹脂製品（ここではペレット）の品質を向上させることができる。

【0046】

＜検討の経緯について＞
上述のように、シリンダ２の内部で混練された樹脂材料は、ダイス６の押出面２１ｂから（具体的にはノズル２４から）水槽１１へ押し出され、カッタホルダ１２に設けられたカッタによって複数のペレット１４へ個片化される。この際、水槽１１の内部はペレット循環水（例えば水）で満たされており、そのペレット循環水の温度は例えば６０℃程度である。ダイス６のノズル２４から水槽１１へ押し出された樹脂材料は、押出面２１ｂ付近において、ペレット循環水によって冷却されることで、ある程度の硬さに硬化されるか、あるいは、粘度が高くなるので、カッタによって容易に切断され得る。

【0047】

一方で、ダイス６のノズル２４から水槽１１へ樹脂材料が安定して押し出されるように、ダイス６の注入孔２５およびノズル２４の各々の内部においては、樹脂材料の粘度はある程度低いことが好ましい。このため、ダイス６には複数の熱源２６が設けられており、各熱源２６の温度は、樹脂の種類に適した温度に設定されている。樹脂材料の粘度はその樹脂材料の温度に依存して変化する。

【0048】

ここで、硬質プレート６ｃは水槽１１に直接接するので、硬質プレート６ｃの表面からある程度の深さに亘る領域では、熱源２６からの加熱効果よりも、水槽１１からの冷却効果の方が顕著となる。そして、ペレット１４のサイズをほぼ決定することになるノズル２４の開口径（押出面２１ｂにおける開口径）は、かなり小さく、例えば１～４ｍｍ程度である。従って、ノズル２４の内部において樹脂材料が硬化すると、樹脂材料がノズル２４から押し出され難くなり、ノズル２４の内部において目詰まりが発生する。

【0049】

また、ダイス６には複数のノズル２４が設けられているが、各ノズル２４の周辺温度にバラつきがあると、各ノズル２４における目詰まりの程度にバラつきが発生しやすい。目詰まりの無いノズル２４と、目詰まりの有るノズル２４とが混在する場合もあり得る。そうすると、ダイス６のノズル２４から押し出されるペレット１４のサイズがバラつくことになり、均一なサイズを有するペレット１４を製造することが困難となる。このため、ダイス６の各ノズル２４における目詰まりの発生を抑制またが防止することが求められる。

【0050】

従って、ダイス６内においては、できるだけ水槽１１に近い領域まで、樹脂材料の粘度が低くなっていることが好ましく、水槽１１に押し出される直前に、樹脂材料が硬化されるか、あるいは、切断に好適な程度まで樹脂材料の粘度が高くなっていることが好ましい。例えば、ダイス６のノズル２４内において、注入孔２５に近い領域では、樹脂材料の粘度は低いことが好ましく、押出面２１ｂに近い領域（すなわちノズル２４における先端部近傍領域）では、樹脂材料の粘度が切断に好適な程度まで高くなるか、あるいは樹脂材料が硬化されることが好ましい。

【0051】

そこで、本発明者は、ダイス６に断熱層（上記断熱層３１に対応）を設けることを検討している。断熱層を設けることにより、水槽１１からの冷却作用を断熱層によって遮断することができるため、ダイス６内において、水槽１１に近い領域まで、樹脂材料の粘度を低くすることができるようになる。ダイス６において、断熱層を設ける場合には、断熱層による断熱作用を高めることが望まれる。なぜなら、ダイス６に断熱層を設けたとしても、断熱層による断熱作用が低ければ、ダイス６内において、水槽１１に近い領域まで樹脂材料の粘度を低くすることが困難になるため、ノズル２４の目詰まりを防止することができなくなるからである。

【0052】

このように、ダイス６の内部に断熱層を設けることにより、ダイス６の内部のノズル２４を溶融樹脂が通過する際に、ノズル２４中で樹脂が固化する現象（目詰まり）を抑制することが期待される。しかしながら、ダイス６の内部に設けられる断熱層が少ないと、ノズル２４中で樹脂が固化する現象（目詰まり）を抑制する効果が小さくなる。一方、ダイス６の内部に設けられる断熱層が多いと、ダイス６の強度が低下してしまい、それに伴う不具合が生じることが懸念される。

【0053】

＜主要な特徴と効果について＞
ダイス６は、中央部材６ａと、注入面２１ａ側における中央部材６ａの表面から中央部材６ａの内部にわたって形成された注入孔２５と、押出面２１ｂ側における中央部材６ａの表面から中央部材６ａの内部にわたって形成され、かつ、注入孔２５に接続された複数のノズル２４と、中央部材６ａの内部に設けられた熱源２６と、中央部材６ａの内部に設けられた断熱層３１と、を含んでいる。

【0054】

本実施の形態の第１の特徴は、断熱層３１は、平面視において中央部材６ａの外周側から中央部材６ａの内側に向かって延在する複数の断熱部３１ａを含んでいることである。すなわち、平面視において中央部材６ａの外周側から中央部材６ａの内側に向かって延在する複数の断熱部３１ａが、中央部材６ａの内部に設けられている。具体的には、平面視において中央部材６ａの中央側から中央部材６ａの外周側に向かって、複数の断熱部３１ａが放射状に延在している。中央部材６ａの内部に設けられた複数の断熱部３１ａは、互いに（空間的に）つながっていてもよい。

【0055】

第１の特徴を適用したことにより、ダイス６の中央部材６ａに複数の断熱部３１ａを効率的に配置することができる。このため、平面視におけるダイス６の中央部材６ａに占める断熱層３１のトータル面積を増大させることができ、断熱層３１による断熱作用を高めることができる。従って、各ノズル２４における目詰まりの発生を、的確に抑制または防止することができる。

【0056】

また、第１の特徴を適用したことにより、中央部材６ａに複数の断熱部３１ａを偏りなく均等に配置することができるため、各ノズル２４の周辺温度にバラつきが生じにくくなり、その結果、各ノズル２４における目詰まりの程度にバラつきが発生しにくくなる。従って、均一なサイズを有するペレット１４を製造することができる。

【0057】

従って、ダイス６の性能、および、ダイス６を備える押出装置１の性能を向上させることができる。また、押出装置を用いて製造されるペレット１４の品質を向上させることができる。

【0058】

また、ダイス６の中央部材６ａにおいて、注入孔２５は、注入面２１ａ側における中央部材６ａの表面と複数の断熱部３１ａとの間に位置している。また、平面視において、注入孔２５は複数の断熱部３１ａの少なくとも一部と重なっていることが好ましい。これにより、水槽１１からの冷却作用を複数の断熱部３１ａによって遮断して、注入孔２５内の樹脂材料の温度を適切な温度に維持することできる。このため、注入孔２５内の樹脂材料の粘度を、適切な粘度（低粘度）とすることができ、それによって、各ノズル２４における目詰まりを抑制または防止することができる。

【0059】

また、ダイス６の中央部材６ａにおいて、熱源２６は、注入面２１ａ側における中央部材６ａの表面と複数の断熱部３１ａとの間に位置している。これにより、ダイス６の中央部材６ａにおいて、複数の断熱部３１ａよりも注入面２１ａ側の領域を熱源２６によって的確に加熱することができる。このため、ダイス６の中央部材６ａにおいて、複数の断熱部３１ａよりも注入面２１ａ側の領域では、樹脂材料の粘度を、適切な粘度（低粘度）とすることができ、それによって、各ノズル２４における目詰まりを抑制または防止することができる。

【0060】

また、ダイス６の中央部材６ａにおいて、複数のノズル２４は、複数の断熱部３１ａの間を通過している。別の見方をすると、ダイス６の中央部材６ａにおいて、複数の断熱部３１ａは、複数のノズル２４と重ならないように、ノズル２４を避けるように配置されている。これにより、ノズル２４の内部において、複数の断熱部３１ａよりも注入面２１ａ側の領域では、水槽１１からの冷却作用を断熱層３１によって遮断して、ノズル２４内の樹脂材料の温度を適温に維持することできる。このため、複数の断熱部３１ａよりも注入面２１ａ側の領域では、ノズル２４内の樹脂材料の粘度を、適切な粘度（低粘度）とすることができ、それによって、各ノズル２４における目詰まりを抑制または防止することができる。

【0061】

ところで、押出装置１を用いてペレット１４を製造する際には、ダイス６には、押出面２１ｂ側から注入面２１ａ側に向かって荷重が発生する。すなわち、図７および図８に示される矢印ＹＧの向きで荷重が発生する。なぜなら、押出装置１のダイス６のノズル２４から押し出された樹脂材料（溶融樹脂）を、カッタホルダ１２に装着されたカッタよって切断してペレット１４を製造するが、その際、カッタをダイス６の押出面２１ｂに押し付けながらカッタを回転させるからである。このため、カッタをダイス６の押出面２１ｂ側に押し付けたことに伴う荷重が、ダイス６に発生してしまうため、ダイス６には、押出面２１ｂ側から注入面２１ａ側に向かって荷重が発生する。

【0062】

しかしながら、第１の特徴を採用した場合、断熱部３１ａによる断熱作用を効率的に得ることができる反面、断熱部３１ａを設けたことに伴い中央部材６ａの機械的強度が低下して、ダイス６に押出面２１ｂ側から注入面２１ａ側に向かって荷重が発生したときに、中央部材６ａが変形することが懸念される。なぜなら、断熱層３１は、従って断熱層３１に含まれる断熱部３１ａは、中央部材６ａに設けられた孔（空洞）により構成されている、より具体的には、中央部材６ａに設けられた孔（空洞）と、その孔（空洞）の内部に存在するガスとにより構成されているからである。平面視におけるダイス６の中央部材６ａに占める断熱部３１ａのトータルの面積が増大することは、中央部材６ａの機械的強度の低下につながる。機械的強度の低下に起因して中央部材６ａが変形すると、押出装置を用いて製造されるペレット１４の品質の低下を招く虞もある。

【0063】

そこで、本実施の形態では、断熱部３１ａを設けたことに伴う中央部材６ａの機械的強度の低下を抑制または防止するために、中央部材６ａに設けた断熱部３１ａの断面形状を工夫している。すなわち、本実施の形態の第２の特徴として、中央部材６ａに設けた複数の断熱部３１ａのそれぞれの断面形状は、隣り合う断熱部３１ａの間の間隔Ｓ１（図８参照）が、押出面２１ｂ側から注入面２１ａ側に向かうにしたがって徐々に大きくなるような形状となっている。この場合、隣り合う断熱部３１ａの間の間隔Ｓ１は、押出面２１ｂに近い側の位置での間隔Ｓ１ａよりも、注入面２１ａに近い側の位置での間隔Ｓ１ｂの方が大きくなる（すなわちＳ１ａ＜Ｓ１ｂ）。

【0064】

別の見方をすると、第２の特徴は、次のように表現することもできる。すなわち、中央部材６ａに設けた複数の断熱部３１ａのそれぞれの断面形状は、押出面２１ｂ側から注入面２１ａ側に向かうにしたがって断熱部３１ａの幅Ｗ１（図８参照）が徐々に小さくなるような形状である。この場合、断熱部３１ａの幅Ｗ１は、押出面２１ｂに近い側の位置での幅Ｗ１ａよりも、注入面２１ａに近い側の位置での幅Ｗ１ｂの方が小さくなる（すなわちＷ１ａ＞Ｗ１ｂ）。押出面２１ｂ側から注入面２１ａ側に向かうにしたがって断熱部３１ａの幅Ｗ１が徐々に小さくなっていれば、それに伴って、隣り合う断熱部３１ａの間の間隔Ｓ１は、押出面２１ｂ側から注入面２１ａ側に向かうにしたがって徐々に大きくなる。

【0065】

ここで、隣り合う断熱部３１ａの間の間隔Ｓ１は、断熱部３１ａの延在方向に略垂直な方向における間隔（距離）に対応している。また、断熱部３１ａの幅Ｗ１は、断熱部３１ａの延在方向に略垂直な方向における幅（寸法）に対応している。断熱部３１ａの延在方向に略垂直な方向は、中央部材６ａの厚さ方向に概ね平行である。なお、中央部材６ａの厚さ方向とは、押出面２１ｂまたは注入面２１ａに略垂直な方向に対応しており、図２～図４、図６および図７に示されるＺ方向が、中央部材６ａの厚さ方向であり、従ってダイス６の厚さ方向である。

【0066】

隣り合う断熱部３１ａの間の間隔Ｓ１は、隣り合う断熱部３１ａの間の金属領域の幅に対応する。このため、第２の特徴である隣り合う断熱部３１ａの間の間隔Ｓ１が、押出面２１ｂ側から注入面２１ａ側に向かうにしたがって徐々に大きくなることは、隣り合う断熱部３１ａの間の金属領域の幅が、押出面２１ｂ側から注入面２１ａ側に向かうにしたがって徐々に大きくなることを意味する。このような構造（隣り合う断熱部３１ａの間の金属領域の幅が押出面２１ｂ側から注入面２１ａ側に向かうにしたがって徐々に大きくなる構造）は、ダイス６において押出面２１ｂ側から注入面２１ａ側に向かって荷重が発生したときに、隣り合う断熱部３１ａの間の金属領域において、力の集中を緩和（分散）させ、局所的な応力の発生を抑制するのに適している。

【0067】

本実施の形態では、第２の特徴を適用することにより、断熱部３１ａを設けたことに伴う中央部材６ａの機械的強度の低下を抑制または防止することができ、ダイス６において押出面２１ｂ側から注入面２１ａ側に向かって荷重が発生したときに、中央部材６ａが変形するのを抑制または防止することができる。従って、ダイス６の性能、および、ダイス６を備える押出装置１の性能を向上させることができる。また、押出装置１を用いて製造されるペレット１４の品質を向上させることができる。

【0068】

断熱部３１ａの寸法の一例を挙げると以下の通りであるが、これに限定されず、適宜変更可能である。各断熱部３１ａの厚さＴ１（図８参照）は、例えば３～７ｍｍ程度である。また、各断熱部３１ａの幅Ｗ１は、最も大きい箇所（すなわち押出面２１ｂに近い側の位置）で、例えば５～１０ｍｍ程度である。また、隣り合う断熱部３１ａの最近接距離Ｓ２（最も近づいた箇所の間隔Ｓ１に対応）は、０．２～５ｍｍ程度が好適であり、１ｍｍ程度が更に好適である。隣り合う断熱部３１ａの最近接距離Ｓ２を小さくしすぎると、中央部材６ａの強度が低くなり、また、隣り合う断熱部３１ａの最近接距離Ｓ２を大きくしすぎると、断熱作用が低下してしまう。

【0069】

また、断熱部３１ａの断面形状は、押出面２１ｂ側から注入面２１ａ側に向かうにしたがって断熱部３１ａの幅Ｗ１が徐々に小さくなる形状であるが、例えば、注入面２１ａ側が円弧側（凸側）となる半円形状または半楕円形状とすることができ、図８にはその場合が示してある。

【0070】

また、中央部材６ａに設けられた複数の断熱部３１ａの配列を更に具体的に説明すると、次のようになっている。すなわち、中央部材６ａに設けられた複数の断熱部３１ａは、グループＧ１（第１群）に属する複数の断熱部３１ａと、グループＧ２（第２群）に属する複数の断熱部３１ａと、グループＧ３（第３群）に属する複数の断熱部３１ａと、グループＧ４（第４群）に属する複数の断熱部３１ａとを含んでいる（図６参照）。

【0071】

グループＧ１の複数の断熱部３１ａは、平面視において、Ｘ方向にそれぞれ延在し、かつＹ方向に配列している。グループＧ２の複数の断熱部３１ａは、平面視において、Ｙ方向にそれぞれ延在し、かつＸ方向に配列している。グループＧ３の複数の断熱部３１ａは、平面視において、Ｘ方向にそれぞれ延在し、Ｙ方向に配列し、かつ、グループＧ１とは連結孔２２を間に挟んで反対側に位置している。グループＧ４の複数の断熱部３１ａは、平面視において、Ｙ方向にそれぞれ延在し、Ｘ方向に配列し、かつ、グループＧ２とは連結孔２２を間に挟んで反対側に位置している。ここで、Ｘ方向およびＹ方向は、図２～図４、図６および図７に示されている。Ｘ方向およびＹ方向は、押出面２１ｂまたは注入面２１ａに略平行な方向であり、かつ、Ｘ方向とＹ方向とは、互いに直交する方向である。また、Ｚ方向は、Ｘ方向およびＹ方向と直交する方向であり、すなわち、中央部材６ａの厚さ方向である。

【0072】

中央部材６ａに設けられた複数の断熱部３１ａを、このような配列とすることにより、ダイス６の中央部材６ａに複数の断熱部３１ａを更に効率的に配置することができる。

【0073】

本実施の形態では、断熱部３１ａを設けたことに伴う中央部材６ａの機械的強度の低下を更に抑制または防止するために、中央部材６ａに設けられた複数の断熱部３１ａの配列も工夫している。

【0074】

すなわち、本実施の形態の第３の特徴として、グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４のそれぞれにおいて、断面視（断熱部３１ａの延在方向に略垂直な断面視）における複数の断熱部３１ａの配列は、配列の略中央部が押出面２１ｂ側に凸となる曲線状（アーチ状、弓形）の配列となっている（図７参照）。別の見方をすると、グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４のそれぞれにおいて、押出面２１ｂ側における中央部材６ａの表面から複数の断熱部３１ａのそれぞれまでの距離Ｌ１（図７参照）は、複数の断熱部３１ａの配列の中央から両側に行くにしたがって徐々に大きくなっている。この場合、押出面２１ｂ側における中央部材６ａの表面から断熱部３１ａまでの距離Ｌ１は、断熱部３１ａの配列の中央に近い位置での距離Ｌ１ａよりも、断熱部３１ａの配列の両側に近い位置での距離Ｌ１ｂの方が大きくなる（すなわちＬ１ａ＜Ｌ１ｂ）。このような複数の断熱部３１ａの配列は、ダイス６において押出面２１ｂ側から注入面２１ａ側に向かって荷重が発生したときに、力の集中を緩和（分散）させ、局所的な応力の発生を抑制するのに適している。

【0075】

なお、図７は、グループＧ４の複数の断熱部３１ａを横切る断面が示されており、Ｚ方向に垂直で、かつグループＧ４の複数の断熱部３１ａの延在方向（ここではＹ方向）に略垂直な断面に対応している。グループＧ１の複数の断熱部３１ａを横切る断面、グループＧ２の複数の断熱部３１ａを横切る断面、およびグループＧ３の複数の断熱部３１ａを横切る断面についても、図７とほぼ同様となる。また、図７は、断熱部３１ａの配列を示すための模式図であるため、断熱部（３１ａ）以外については、記載を省略している場合もある。

【0076】

本実施の形態では、第３の特徴を適用することにより、断熱部３１ａを設けたことに伴う中央部材６ａの機械的強度の低下を抑制または防止することができ、ダイス６において押出面２１ｂ側から注入面２１ａ側に向かって荷重が発生したときに、中央部材６ａが変形するのを抑制または防止することができる。従って、ダイス６の性能、および、ダイス６を備える押出装置１の性能を向上させることができる。また、押出装置１を用いて製造されるペレット１４の品質を向上させることができる。

【0077】

また、断熱層３１は、中央部材６ａの内部において中央部材６ａの厚さ方向（Ｚ方向）に延在する複数の断熱部３１ｂを更に含んでいる。断熱部３１ａと同様に、断熱部３１ｂも、中央部材６ａに設けられた孔（空洞）と、その孔（空洞）の内部に存在するガスとにより構成されている。中央部材６ａの内部設けられた複数の断熱部３１ｂは、複数の断熱部３１ａの内側端部（連結孔２２に近い側の端部）にそれぞれ接続されている。具体的には、複数の断熱部３１ａのそれぞれの内側端部が、複数の断熱部３１ｂのそれぞれの端部（押出面２１ｂに近い側の端部）に接続（連結）されている。このため、各断熱部３１ｂは、断熱部３１ａに連結される端部から、注入面２１ａに向かって、中央部材６ａの厚さ方向（Ｚ方向）に沿って延在している。複数の断熱部３１ｂは、環状の断熱部などで連結してもよい。

【0078】

断熱層３１が、断熱部３１ａだけでなく、断熱部３１ｂも有していることにより、断熱層３１による断熱効果を高めることができる。また、断熱部３１ａと断熱部３１ｂとが接続されている（空間的につながっている）ことにより、断熱部３１ａ，３１ｂ内の圧力を大気圧よりも低い減圧または真空とすることが容易になる。

【0079】

また、断熱部３１ｂを構成する孔は、注入面２１ａ側における中央部材６ａの表面に到達していてもよいが、その場合、注入面２１ａ側における中央部材６ａの表面において、断熱部３１ｂを構成する孔は、塞がれている（閉鎖されている）ことが好ましい。

【0080】

また、断熱層３１は、各断熱部３１ａの外周側端部が接続された断熱部３１ｃを更に含んでいる。すなわち、断熱部３１ａの両方の端部のうち、ダイス６の中央部（連結孔２２）に近い側の端部である内側端部が、断熱部３１ｂに接続（連結）され、ダイス６の中央部（連結孔２２）から遠い側（言い換えるとダイス６の外周に近い側）の端部である外周側端部が、断熱部３１ｃに接続（連結）されている。このため、断熱部３１ａと、断熱部３１ａの内側端部に接続された断熱部３１ｂと、断熱部３１ａの外周側端部に接続された断熱部３１ｃとは、空間的につながっている。断熱部３１ｃは、平面視において複数の断熱部３１ａを囲んでいる。ダイス６において、断熱部３１ｃは、単数または複数、設けられている。ダイス６において、断熱部３１ｃは、中央部材６ａに設けられていてもよいし、外周部材６ｂに設けられていてもよいし、あるいは、中央部材６ａの側面と外周部材６ｂとの間に設けられていてもよい。断熱部３１ｃは、断熱部３１ａに連結される端部から、注入面２１ａに向かって、ダイス６の厚さ方向（Ｚ方向）に沿って延在している。

【0081】

断熱層３１が、断熱部３１ａだけでなく、断熱部３１ｃも有していることにより、断熱層３１による断熱効果を高めることができる。また、断熱部３１ａと断熱部３１ｂと断熱部３１ｃとが接続されている（空間的につながっている）ことにより、断熱部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ内の圧力を大気圧よりも低い減圧または真空とすることが容易になる。

【0082】

また、断熱部３１ａ，３１ｂ，３１ｃによって注入孔２５および熱源２６を囲むことにより、水槽１１からの冷却作用を断熱部３１ａ，３１ｂ，３１ｃによって遮断するとともに、熱源２６によって注入孔２５内の樹脂材料を適切な温度に制御しやすくなる。このため、注入孔２５内の樹脂材料の粘度を、適切な粘度（低粘度）に制御しやすくなり、それによって、各ノズル２４における目詰まりを更に的確に抑制または防止することができる。

【0083】

また、中央部材６ａは、上述のようにカッタによる荷重が加わることなどから、強度が高い金属材料を用いることが好ましい。しかしながら、金属材料は、強度が高いとじん性が低くなって割れやすくなる傾向にある。また、中央部材６ａは、熱源２６による加熱によって高温になるため、ある程度の熱膨張が発生する。そこで、本実施の形態では、好ましくは、外周部材６ｂのじん性を、中央部材６ａのじん性よりも高くする。すなわち、外周部材６ｂを構成する金属材料のじん性は、中央部材６ａを構成する金属材料のじん性よりも高いことが好ましい。これにより、中央部材６ａ用の金属材料として、強度を優先することで、じん性が比較的低い金属材料が選ばれたとしても、じん性が高い金属材料により外周部材６ｂを構成することで、ダイス６の破損を防止しやすくなる。また、熱源２６による加熱によって中央部材６ａが熱膨張した場合でも、その膨張は外周部材６ｂの高いじん性により吸収できるため、ダイス６の破損を防止しやすくなる。なお、じん性については、引張試験で伸びが大きい、あるいは衝撃試験で衝撃値が大きいと、じん性が高いと判断することができる。

【0084】

＜ダイス６の製造方法について＞
本実施の形態におけるダイス６の中央部材６ａは、種々の手法によって製造することができるが、３Ｄプリンタによって製造されるのが特に好適である。３Ｄプリンタを用いた製造方法としては、例えば、金属材料からなる粉末を層状に敷き詰め、高出力のレーザービームまたは電子ビームなどによって、粉末を直接焼結する粉末床溶融積層法、または、インクジェット方式によって粉末にバインダを添加し、これらを固める粉末固着式積層法、ノズルから吐出した金属を溶融させて積層する熱溶解積層法などが挙げられる。

【0085】

なお、中央部材６ａを製造した直後においては、断熱層３１、熱源２６および熱センサ２７は、それぞれ中央部材６ａの内部に形成された単なる孔（空間）である。しかしながら、説明の理解を容易にするため、以下ではこれらの孔を上記の各構成として説明する。

【0086】

３Ｄプリンタを用いて中央部材６ａを製造する前または後に、外周部材６ｂおよび硬質プレート６ｃを用意する。外周部材６ｂおよび硬質プレート６ｃは、中央部材６ａとは別々に製造されるが、これらも３Ｄプリンタを用いて製造されてもよい。

【0087】

中央部材６ａ、外周部材６ｂおよび硬質プレート６ｃが用意された後、上述のように、中央部材６ａと外周部材６ｂとは互いに接合され、中央部材６ａが外周部材６ｂに囲まれる。

【0088】

また、中央部材６ａと硬質プレート６ｃとは、互いに接続（接合）され、押出面２１ｂ側における中央部材６ａの表面に硬質プレート６ｃが設けられる。

【0089】

このようにして、本実施の形態におけるダイス６が製造される。

【0090】

中央部材６ａを３Ｄプリンタによって製造することで、中央部材６ａの内部に中空となる断熱層３１（断熱部３１ａ，３１ｂ）を容易に形成することができる。また、断熱層３１を含む中央部材６ａが一体成型されるため、中央部材６ａ全体の強度を高めることができる。

【0091】

特に、中央部材６ａを３Ｄプリンタによって製造する場合には、上述のような複数の断熱部３１ａを有する中央部材６ａを、容易かつ的確に製造することができる。

【0092】

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の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言うまでもない。

【0093】

例えば、中央部材６ａを単一の部材で形成する場合だけでなく、中央部材６ａを複数の部材で形成する場合もあり得る。また、外周部材６ｂを単一の部材で形成する場合だけでなく、外周部材６ｂを複数の部材で形成する場合もあり得る。また、中央部材６ａと外周部材６ｂとを別部材として形成する場合だけでなく、中央部材６ａと外周部材６ｂとを合わせたものを一体的な部材として形成する場合もあり得る。

【符号の説明】

【0094】

１ 押出装置
２ シリンダ
３ スクリュ
４ 回転駆動機構
５ ホッパ
６ ダイス
６ａ 中央部材
６ｂ 外周部材
６ｃ 硬質プレート
１１ 水槽
１２ カッタホルダ
１３ ペレタイザー
１４ ペレット
２１ａ 注入面
２１ｂ 押出面
２２，２３ 連結孔
２２ａ，２３ａ 連結部材
２４ ノズル
２５ 注入孔
２６ 熱源
２７ 熱センサ
３１ 断熱層
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ 断熱部
Ｌ１ 距離
Ｓ１ 間隔
Ｗ１ 幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】