JPH0467910A - 水中造粒装置用ダイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、可塑物質を加工する技術分野て使用される押
出機のダイスやベレットダイ等として利用されるダイス
に関し、特に水中造粒装置等の造粒装置に好適に利用す
ることがてきるダイスに関する。

［従来の技術］ プラスチック等の可塑物質の造粒は次のようにして行な
われる。

すなわち、可塑化された溶融物を、押出機のダイス（ダ
イプレート）に設けられた押出穴から、ストランドとし
て押し出し、この押出穴の出口面において、押し出され
たストランドをカッターて切断するようにする。

しかしながら、従来のダイスにおいては、可塑物質の融
点あるいは軟化点以上の高温度にダイスを加熱している
のて、ダイスの押出し面に近接して配置されるカッター
にまで熱が伝導する。その結果、カッターて切断された
可塑物質が固化せずに半溶融状態のままになってしまう
のて、ベレット同士が接着しあったりして、個々に分離
したベレットを製造することかてきないと言う問題点か
ある。

あるいは、半溶融状態のベレットがカッターに付着して
剥離しなくなることかあり、そのようなときには、後続
するベレットが、先行するベレットに次々に付着してし
まい、満足な造粒か行なえないという問題点もある。

そこて、このようなベレットのカッターへの付着を防止
する方策として、ダイスから押し出された直後のストラ
ンドやカッター自身を、適当な温度範囲にある水等の冷
媒で急冷する方式、特に冷媒の接触下で切断するいわゆ
る水中造粒方式か知られている。

そして、最近、カッターへの付着を防止すると共に作業
性や長期的運転を良好に保つべく改善を加えた水中造粒
装置方式として、力・ンター内に冷媒の通路を設け、適
当な温度に冷却された水等の冷媒を前記通路から流出さ
せて力・ンタ〜を効率よく冷却しながらストランドを切
断する方式の造粒装置か提案されている（特開昭６２−
２７９９０５号公報）。

しかしながら、前記水等の冷媒を用いるいわゆる水中造
粒方式では、ベレットのカッターへの付着は防止するこ
とかできるものの、ダイスの押出穴（ノズル、樹脂孔）
の目詰りが生じて、押し出し操作が困難になると言う問
題点、あるいは樹脂ベレットやそのカスがダイスの出口
面に付着したり、押出物かダイスのノズルの内面（特に
先端部）に半溶融状態になって付着したりするのて、形
状の整ったベレットを形成することができなくなるなど
の新たな問題かある。

このような新たな問題点は、冷却をダイス（ダイプレー
ト）のカッター側表面の極く近傍て行うのて、冷媒の作
用によってダイスにおけるカッター側表面の温度か低下
し過ぎることにより生じるものて、従来の造粒装置はも
とより前記公報に開示されているような改善を加えた造
粒装置（水中造粒装置）を用いた場合においても、従来
のダイスを用いる限り発生する。

こうした目詰りの発生の防止策方法として、金属製、セ
ラミック製あるいはセラミックとの合金製などのダイス
の表面や押出穴（樹脂孔やノズルとも言われる）の内面
すなわちストランドの通路内面に硬化層（保護層）をコ
ーティングにより設けたり、さらにはダイスにおける樹
脂孔（ノズル）の先端にまで可塑物質の溶融状態を十分
に保つことかできるようにダイスを加熱する方法（たと
えば、特開昭６３−１２６７０５号公報に記載の方法な
ど）が提案されている。

しかしながら、このようなダイスの加熱やコーティング
の手段ては、成形物の種類やノズルの孔径によっては、
目詰りやノズルやダイス面への付着に対する十分な防止
効果が得られず、また、たとえ目詰りの発生を防止てき
たとしても前記ノズル内面への押出物の付着は避けられ
ず、きれいな形状の造粒物（ベレット）の形成は困難で
ある。

たとえば、ポリエチレンやホットメルト接着剤樹脂等で
はきれいな形状のベレットか得られるか、ポリスチレン
などではノズルの周辺を加熱してもきれいな形状のベレ
ットを得ることは容易ではない、特に、粘度が温度に対
して急激に変化するような、たとえばナイロン等の熱可
塑性樹脂は、そのベレット化が困難である。また、いず
れの熱可塑性樹脂においても、ノズル径を小さくすると
、樹脂の目詰り等の問題が発生し、したがって、小径の
ベレットを製造することができない。

すなわち、従来のダイス、特に水中造粒装置用ダイスに
おいては、上記のような種々の未解決の問題点がある。

［発明か解決しようとする課題］ 本発明は、前記の事情を鑑みてなされたものである。

本発明の目的は、前記の問題点を解決し、特に水中造粒
方式に用いた場合においても、汎用熱可塑性樹脂等の各
種の樹脂を、小径のものに至る各種の径の造粒物（ベレ
ット）として、目詰りなく、しかもきれいな形状て、容
易に形成することかてきる造粒装置用のダイスを提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、前記問題点を解決すべ′く鋭意研究を重
ねた結果、従来のダイスの出口面（力・ンター側の表面
）に適当な断熱層を設けたならば、前記水中造粒方式に
おける冷媒によるダイスに対する冷却作用を有効に防止
することができ、前記目的を容易に達成することかでき
るであろうという着想を得た。

この着想に基づいて本発明者らは、断熱層の材質等につ
いて種々検討を行った結果、特定の融点以上の極性基を
有する樹脂やこれを含有する樹脂組成物からなる断熱層
を出口面に有する新しいタイプのダイスすなわち断熱層
付きダイスによれば前記目的を満足に達成することがで
きることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、造粒装置用ダイスにおいて、ダイ
スのカッター側表面に融点２５０℃以上の極性基含有樹
脂を有する断熱層を設けてなることを特徴とする造粒装
置用ダイスである。

以下、本発明について詳述する。

本発明のダイスには、ダイス母体のカッター側表面（押
出ストランドの出口面）に前記断熱層が設けられている
。

この断熱層の形成に供することのできる極性基含有樹脂
としては、一種または二種以上の極性基を含有し、かつ
融点か２５０℃以上の樹脂であれば、公知の各種の樹脂
を使用することができる。

なお、一般に樹脂は、結晶化の程度や組成によっては、
明確な融点を定義することはてきないが、本発明におい
ては、そのような場合には前記融点として軟化点を適用
する。

前記極性基としては、たとえば、−５−−０−１−〇〇
−１−ＳＯ，−１）Ｎ−ＣＯ−−ｏ−ｃｏ−ｏ−などを
挙げることかできる。これらの中ても、特に、−〇−１
−ＣＯ−などか好ましい。

なお、前記極性基含有樹脂の構成成分としての高分子化
合物は、前記例示の極性基等の各種の極性基を一種含有
する樹脂であってもよく、あるいは二種以上を含有する
樹脂てあってよい、また、これらの極性基は、通常、少
なくとも高分子の主鎖中に含有されていることか望まし
い。

前記断熱層に使用する前記極性基含有樹脂の具体例とし
ては、たとえば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェ
ニレンスルフィド（ＰＰＳ）、芳香族ポリエーテルスル
ホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥ
Ｋ）やポリシアノアリールエーテル等の芳香族ポリエー
テル類、芳香族ポリイミドポリパラバン酸樹脂などを挙
げることかできる。なお、これらＰＣ，ＰＰＳ、ＰＥＳ
、芳香族ポリエーテル類、芳香族ポリイミド等にはそれ
ぞれ芳香族環単位の種類（たとえば、フェニレン単位、
ビフェニル単位、ビスフェノール単位、ナフタレン単位
等やこれらの芳香族環に各種の置換基を有するものなど
）やこれらと前記極性基とを組み合わせた各種の樹脂（
単独重合体および共重合体、さらに共重合体にはランダ
ム型、ブロック型、グラフト型、交互型などがある）か
知られているが、本発明においては、これらの樹脂を適
宜に選択して用いることかできる。

これらの中ても、芳香族ポリエーテル類か好ましく、特
にＰＥＥＫが好ましい。

なお、これらの極性基含有樹脂は、一種単独で使用して
もよいし、二種以上を併用してもよい 本発明のダイスにおける前記断熱層は、少なくとも一種
の前記極性基含有樹脂を用いて形成することができるが
、この断熱層には、その特性をより一暦向上させるべく
、前記極性基含有樹脂と共にともに充填材を含有させる
ことか好ましく、また、所望に応じてこれら以外の他の
成分を含有させることもてきる。

前記充填材としては、多くの樹脂利用分野において、強
度、耐摩耗性等の機械的性質を主として向上させるため
の強化材、耐熱性向上材、熱膨張率調節材等として樹脂
の特性の改善を目的に適宜に配合して利用されるところ
の、粒子状または繊維状等の各種の有機系充填材または
無機系充填材を使用することかてき、中でも無機系充填
材が好適に使用される。

この無機系充填材としては、たとえば、ガラス繊維（Ｏ
Ｆ）、ガラスピーズ（ＱＢ）、炭素繊維（ＣＦ）、カー
ボンブラック（ＣＢ）、金属繊維（ＭＦ）、金属粉、チ
タネートｍ誰、アルミナ。

シリカ等の各種の酸化物、タルク、マイカ等の各種の複
合酸化物（ケイ酸塩、炭酸塩、チタン酸塩、硫酸塩等の
酸素酸塩を含む）、繊維状マグネシウムオキシサルフェ
ートなどを挙げることができる。

これらの中でも、たとえばＣＦやＱＢなどが目的に応じ
て特に好適に使用することかできる。

これらの無機充填材の配合割合は、使用する無機充填材
の種類や樹脂の種類等、あるいは断熱層の特性の向上に
対する目的に応じて適宜に設定すればよい。

前記有機充填材としては、たとえば、フッ素樹脂粉、フ
ッ素樹脂繊維などを挙げることができる。

なお、これらの充填材は、所望に応じて、一種単独で使
用してもよいし、二種以上を併用してもよい。

また、前記能の成分としては、たとえば、酸化防止剤、
耐候性向上剤等の安定剤、分散性向上剤、接着性向上剤
、可塑剤等の各種の添加剤、前記極性基含有樹脂以外の
樹脂を挙げることができる。なお、これらは、所望に応
じて本発明の目的を阻害しない範囲で適宜に添加するも
のであり、一種単独て使用してもよいし、二種以上を併
用してもよい。

本発明のダイスにおいて、前記断熱層を形成させるダイ
ス本体としては、従来の造粒装置に使用されるダイスは
もとより各種のタイプのダイス（ノズルか単一である単
孔型ダイス、ノズルか２個以上有する多孔型ダイス）を
使用することかできる。これらの中ても、本発明の効果
か特に顕著に発揮できるという点から、水中造粒装置用
のダイス本体か好適である。

本発明のダイスは、前記ダイス本体のストランド出口面
（カッター側表面）に前記断熱層か設けられている。

この断熱層は、単層構造としてもよく、あるいは２層以
上の多層構造としてよいか、通常は、こめ断熱層のダイ
ス本体に対する接着強度、断熱層の力・ンター側表面の
耐摩耗性や断熱層全体の機械的強度等を考慮して、使用
する前記極性基含有樹脂の種類、充填材の種類や配合割
合などを適宜に選定して、互いに組成（すなわち、特性
）の異なる層からなる多層構造とするのが好ましい。

この好ましい態様の断熱層の多層構造の一例を第１図に
示す。

第１図に示す例においては、ダイス本体Ｉのカッター側
表面に、極性基含有樹脂からなる接着層ｌ、極性基含有
樹脂と炭素繊維（ＣＦ）との組成物からなる中間層２、
極性基含有樹脂とガラスピーズ（ＧＢ）との組成物から
なる表面層３とから構成されている３層構造の断熱層■
か設けられており、この断熱層■とダイス本体Ｉとから
本発明のダイスの一例が構成されている。

接着層ｌにはダイス本体Ｉ（通常、金属またはセラミッ
ク合金製）との接着性をも考慮して充填材を含有しない
極性基含有樹脂（好ましくはＰＥＥＫ）が使用されてお
り、中間層２には主として機械的強度、耐熱性（高温下
における自形性など）等を向上させ、しかも断熱層■の
熱膨張係数をダイス本体工のそれに近付けるべく、極性
基含有樹脂（好ましくはＰＥＥに）に繊維状の無機充填
材（この例ではＣＦ）を配合した組成物が使用されてお
り、また１表面層３には主として耐摩耗性を向上すべく
極性基含有樹脂（好ましくはＰＥＥＫ）に粒子状の無機
充填材（この例ではＯＢ）を配合した組成物か使用され
ている。

このように断熱層■をダイス本体Ｉとの接着性に優れた
接着層１、断熱層■自体の機械的強度や耐熱性等をより
一層向上させることかできる組成の中間Ｊ！Ｆ２および
カッターや造粒物による摩耗をより一層防止することか
できる組成の表面層３からなる３層構造とすることによ
り、本発明の効果を十分にかつ安定に発揮させると共に
本発明のダイスの性能をより一層向上させることかでき
る。

本発明のダイスにおいては、前記断熱層の厚みとして、
通常、０．５〜１．５ｍｍの範囲に適宜に設定するのが
適当である。この厚みか０．５ｍｍ未満ては断熱層とし
ての効果か十分に発揮されないことがあり、一方、１．
５ｍｍを超えると。

断熱層がダイス本体から剥離しやすくなる。

また、断熱層を第１図に例示のように３層構造とする場
合には、前記表面Ｍ３の厚みを１通常、０．２ｍｍ以下
とし、前記中間層２の厚みを、通常、０．５〜１．５ｍ
ｍの範囲内にし、前記接着層ｌの厚みを１通常、０．２
ｍｍ以下にし、かつ断熱層■全体の厚みを１通常、０．
５〜１．５ｍｍの範囲に設定するのか適当である。なお
、前記接着層ｌの厚みは接着性を十分に維持する範囲で
、てきるだけ薄くするのか望ましい。接着層ｌを薄くす
ることにより、その分生間層２に基づく機械的強度、耐
熱性および熱膨張係数調節効果等の特性をより効果的に
発揮することかてきるからである。

本発明のダイスは、その製造方法としては特に制限はな
いか、通常は、前記所定の極性基含有樹脂またはその組
成物を所望の形式のダイス本体のカッター側表面に塗装
し、所定の断熱層を設ける方法により好適に製造するこ
とかできる。

この塗装には、たとえばロールコータ−法、グラビアコ
ーター法、スプレーコーター法、刷毛塗り法などを各種
の塗布法を利用する各種の方法により行うことかてきる
か、通常は、たとえばスプレーコーティング法などを用
いる粉体塗装法か好適に採用される。

このようにして、従来のダイス（ダイス本体）など所望
の形式の各種のダイス（ダイス本体）のカッター側表面
に前記断熱層を形成させた種々の形式のダイス（すなわ
ち、本発明のダイス）を得ることかできる。

本発明のダイスは、そのカッター側表面に、断熱性に優
れ、しかも機械的性質、耐熱性などに優れた特定の樹脂
または樹脂組成物からなる断熱層が設けられているので
１本発明のダイスを水中造粒装置に用いて水中造粒を行
う際に、その断熱層の断熱作用によって、カッター側で
使用する冷媒によるダイス温度の低下を十分に防止する
ことがてき、したかって、従来問題になっていたダイス
ノズルの温度低下によるノズルの目詰りやノズルの内面
や出口への樹脂の付着（もしくは滞留）を十分に防止す
ることかでき、その結果、汎用熱可塑性樹脂等の広範囲
の樹脂を、目詰りなく、しかも整った形状に安定に造粒
することがてきる。

また、同様の理由によってノズル径の小さい場合にも前
記同様に安定に造粒することかてきるのて、従来困難て
あった小径の造粒物（ベレット）をも生産性よく製造す
ることかできる。

なお、本発明のダイスは、所望に応して水中造粒装置以
外の他の造粒装置あるいはより一般の押出機用のダイス
として適用することもてきる。

［発明の効果］ 本発明によると、特に水中造粒装置に適用する場合、大
径から小径に至る各種の径を有するところの、汎用熱可
塑性樹脂等の造粒物（ベレット）に、目詰りなく、しか
もきれいな形状て、容易に形成することがてきる造粒装
置用のダイスを提供することかてきる。

［実施例］ 以下に、本発明を実施例および比較例によってさらに具
体的に説明するか１本発明はこれらの実施例に制限され
るものではない。

（実施例１および２） ダイス本体にして市販のダイス（形式：　ＰＡＳＣ２１
−Ｈ３、ノズル径：３ｍｍ、ノズル数：８）および市販
のダイス（形式：ＰＡＳＣ２１−Ｈ３、ノズル径：０．
６ｍｍ、ノズル数、８）を用い、それぞれのストランド
出口面（カッター側表面）に、第１図に示す３層構造の
断熱層を粉体塗装法により設けて、二種類の断熱層付き
ダイスを作製した。

なお、この３層構造における接着層ｌ、中間層２および
表面ｌ！！！３の形成に使用した樹脂または樹脂組ｄｔ
物およびそれぞれの層の厚みは以下の通りにした。

接着層１：ＰＥＥＫ；約０．１ｍｍ 中間層２　：　ＰＥＥＫ＋ＣＦ　；約０．８ｍｍ表面層
３　：　ＰＥＥＫ＋ＧＢ　；約０．１ｍｍ［ただし、上
記のＰＥＥＫとしては、市販のポリエーテルエーテルケ
トン（ＩＣＩ社製）を用い、ＣＦとしては、市販の炭素
繊！ｌ（東し社製：商品名ミルドファイハーニ平均繊維
長１００　ｕＬｍ）を用い、また、ＧＢとしては、市販
のガラスピーズ（東芝へロディン社製：商品名ＧＢ７３
１．平均粒径３０ｇｍ）を用いた。なお、中間層２にお
けるＣＦの配合割合は、ＰＥＥＫ１００重量部に対して
２０重量部にし、表面層３におけるＧＢの配合割合は、
ＰＥＥＫ１００重量部に対して１０重量部にした。］ 上記で作製したそれぞれのダイスを、４０　ｍ　ｍφの
押出機（押し出し能力２０ｋｇ／ｈｒ；加熱機構付き）
に装着し、前記ノズル径３　ｍ　ｒｒＢのダイスからナ
イロン樹脂（ナイロン６）を、押し出し量１５　ｋ　ｇ
　／　ｈ　ｒの条件で押し出して水中造粒法によりベレ
ット化し、一方、前記ノズル径０．６ｍｍのダイスから
ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂（出光石油化学■社製）を
ダイ設定温度２３０℃にて押し出して水中造粒法により
ベレット化した。

その結果、なんら支障なく安定に造粒を行うことかてき
た。なお、得られたナイロンベレットおよびＰＰベレッ
トの断面を拡大率１０倍のルーペにより目視により観察
したところ、いずれも形状の整った球状であった。また
、それぞれの粒径はよ〈揃フており、目視ても、ノズル
に目詰りがないことか分かった。

（比較例比ｌおよび２） 実施例１および２てダイス本体にして用いたそれぞれの
市販ダイスを断熱層を設けることなくそのままダイスに
して用いた以外は、実施例１および２と同様にしてナイ
ロンベレットおよびＰＰベレットへの水中造粒を試みた
。

その結果、いずれの場合にも、きれいな断面形状のベレ
ットを得ることはてきず、しかも、極く短時間の内にノ
ズルに目詰りか発生し造粒か不可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のダイスの一例であるダイスの断熱層
部分を示す部分断面図である。 ■・・・断熱層、　■・・・ダイス本体、ｌ・・・接着
層、　２・・・中間層、 ３・・・表面層３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）造粒装置用ダイスにおいて、ダイスのカッター側
   表面に融点２５０℃以上の極性基含有樹脂を有する断熱
   層を設けてなることを特徴とする造粒装置用ダイス。