JPS60228111A - 熱可塑材料ペレツト製造機のための押出ダイヘツド組立体 - Google Patents

熱可塑材料ペレツト製造機のための押出ダイヘツド組立体

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JPS60228111A
JPS60228111A JP60001006A JP100685A JPS60228111A JP S60228111 A JPS60228111 A JP S60228111A JP 60001006 A JP60001006 A JP 60001006A JP 100685 A JP100685 A JP 100685A JP S60228111 A JPS60228111 A JP S60228111A
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head assembly
die head
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insert plate
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ロナルド・ジヨン・オシエイ
リチヤード・ウエイン・フアーリー
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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】 明の背景 本発明は、熱可塑材料ペレット製造機、特に浸漬液状ス
トランド切断式の熱可塑材ペレット製造機のための押出
ダイヘッド組立体に関する。
液状ストランド切断式のペレット製造機は、米国特許第
3.029.−466号において初めて開示された。こ
の方式によれば、ペレット化すべき溶融熱可塑材料の流
れを加熱成形部材即ち押出ダイヘッド組立体の導管を通
し、冷却液体(好ましくは水)内の浸漬点に位置するダ
イオリフイスを通し溶融材料のストランドとして排出さ
せる。溶融熱可塑材ストランドが冷却液体によって急冷
されたところで該ストランドを回転フライナイフにより
所定のペレットの長さに切断する。そのようにして得ら
れたペレットを冷却液体の表面のところで収集する。
このような従来の装置は、熱可塑材の流れを加熱する手
段として熱交換導管に加熱流体を通流させる。
従来のペレット製造装置の各構成要素は、例えば溶接な
どにより恒久的に結合されている。ペレット製造装置は
、広範囲の種類の熱可塑材料をペレット化処理するのに
用いられている。そのような熱可塑材料の例としては、
ポリエチレン(高密度および低密度)、ポリプロピレン
、ボリスヂレン、ポリ塩化ビニル、ABSターポリマー
、ナイロン、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル樹
脂などがある。そのようなペレット製造装置は、相当に
異る物理的および流動学特性を有するいろいろな熱可塑
材料を処理するのに用いられてきたが、上記米国特許の
発明がなされて以来はぼ30年間も、どの材料もそれら
の上記特性の相違に何らの考慮も払うことなく処理され
できた。
従って、本発明の目的は、非処理熱可塑材料の物理的お
よび流動学的特性、例えば融点や溶融粘度等を考慮に入
れることによって、溶融熱可塑材料の処理および得られ
るペレットの品質の均一性を高めるようにした、熱可塑
材ペレット製造装置のための押出ダイヘッド組立体を提
供することである。
1貝m 略述すれば、本発明の熱可塑材料ペレット製造機用押出
ダイヘッド組立体は、溶融熱可塑材料のための材料尋人
通路を配設された本体部材と、該本体部材と嵌合し、か
つ、本体部材の前記材料導入通路と密封連通するように
なされた着脱自在の、かつ、選択的に互換自在の挿入プ
レート部材とから成り、該挿入プレート部材は、該挿入
プレート部材に設けられた複数の加熱流体通路に熱的に
接触するようにしてそれらの加熱流体通路の間に囲まれ
た複数の圧力降下の小さい調量毛管通路および該毛管通
路と連通した押出ダイ通路を有しており、該毛管通路の
寸法、個数および配置は、該押出ダイヘッド組立体を通
して処理すべき熱可塑材料の物理的および流動学的特性
に応じて選択されたものであることを特徴とする。
上述のように、本発明によれば、ダイヘッド組立体の本
体部材に対して着脱自在の挿入プレート部材が設けられ
たので、各々、処理ずべき特定の熱可塑材料に適合する
ように定められた最適数および最適寸法の毛管通路およ
びダイ通路を備えた多種類の互換自在の挿入プレート部
材を使用することができる。調量毛管通路の全長を通し
ての層圧力降下を増大させることなく加熱流体通路から
該調量毛管通路内の材料への熱伝達量を制御するために
、毛管通路を通しての材料の流量、ならびに該通路の壁
厚、直径および個数を変更することができる。
ダイプレートの押出通路の個数および寸法・形状は、非
処理熱可塑材料即ちポリマーの特性と処理条件、例えば
粘度、流量、溶融および処理温度、押出すのに必要とさ
れるエネルギー量、ポリマー添加剤くカーボンブラック
、マイカ、過酸化物等)の弾性、およびペレット製造機
のサイズなどに基いて決定される。その際に配慮すべき
事項は下記の通りである。
(a ) 毛管通路を長くすると、商業的に望ましい、
スェル(膨張度)の小さい、安定したペレットを製造す
ることができるが、高い押出圧力を必要とする。従って
、材料の流量を一定とした場合、より大きいモータ、よ
り大きいパワー消費量を必要とし、溶融破壊を生じる危
険性も高くなる。
(b) 押出通路の数を多くすると、ダイを通しての圧
力降下が小さくなるが、同時に、押出材料の粘度も減少
するので、均一なペレットを製造するという点では不安
定になる。
(C) 粘度の高いポリマーは、大径の短い毛管通路で
容易に処理することができるが、溶融破壊を生じ易い。
従って、押出されたポリマー材の表面に歪みや縞が生じ
、スェルが制御されず、押出物の直径を測定することが
できなくなる。
(d ) 例えば低密度ポリエチレンのような、粘度の
低い無添加の原樹脂は、押出された時、急激に膨張する
ので、小径の毛管通路を多数設けることが必要である。
これに対して配合材料の場合は大径の毛管通路を少数設
けることが好ましい。
(e) 処理条件は、主として材料の粘度に関係する。
大抵の溶融ポリマーの流れは、非ニユートン流れである
。せん断速度(即ち、押出速度)が増大すると、粘度は
相当に減少する。べき乗則、即ち、溶融材料の粘度とせ
ん断速度との関係は、一般に認められている。例えば、
べき乗則常数の値は、ポリエチレンの場合の0.3〜0
.6からナイロンの場合の0.6〜0.9までいろいろ
に異る。
固定の形状・寸法を有する。即ち、恒久的に構成された
互換性のないダイプレートは、狭い幅間の処理条件にし
か対処することができないが、本発明によれば、本体プ
レート部材に対して、いろいろな異る流動学的押出パタ
ーンを有する挿入プレート部材を互換自在に組合わせる
ことができるので、いろいろな種類のポリマー材料をそ
れぞれに最適の処理条件で処理することができる。
実施例の説明 第1〜5図の実施例による本発明の押出ダイヘッド組立
体10は、内部流体導管を有する本体部材12と、該本
体部材の内部流体導管と連通ずるようになされた内部流
体導管を有し、該本体部材と嵌合するようになされた着
脱自在の、かつ、互換自在の挿入プレート部材14とを
備えている。
第3図の断面図の左側には、挿入プレート部材14に穿
設された2列の円形配列のボルト穴16が両方井水され
ており、第3図の断面図の右側には、挿入プレート部材
14に設けられた加熱流体通路18が示されている。こ
れらのボルト穴16に挿通するボルト(図示せず)によ
ってダイヘッド組立体10の各構成部材を結合するとと
もに、組立体10を熱可塑材料押出機(図示せず)に固
定する。
加熱流体は、蒸気または加熱油であることが好ましい。
導入蒸気通路18は、複数の軸方向の加熱通路19、お
よび挿入プレート部材の中央に配置された熱可塑材通路
を取巻く連絡加熱通路20に連通している。
処理すべき溶融熱可塑材料22は、挿入プレー1へ部材
14の材料通路25に整合した本体部材12の材料通路
24を通って流れる。この材料の流れは、複数の平行流
れに細分されて、プレート部材14の毛管通路27を通
って流化する。各毛管通路27は、プレート部材14の
排出端のところでダイオリフイス28に終端している。
排出オリフィス28は、挿入プレート部材14のストラ
ンド切断用外表面に設けられた硬質表面層30(タング
ステンカーバイドなど)に設けられている。
加熱流体は、導管18を通してダイヘッド組体体内へ導
入し、本体部材を通し、熱可塑材料通路24.25を取
巻く、挿入部材14の複数の加熱流体通路19へ通すこ
とが好ましい。
第3図に示されるように、加熱流体導管19の周りに密
封を設定し、熱可塑材料通路24.25と加熱流体通路
19との間を通しての漏れを防止するガスケット31が
本体部材12と挿入部材14との間に介設されている。
別法として、第8図に示されるように、4つの弾性Oリ
ング33.34.35.36により加熱流体通路19と
材料通路24.25との間に密封を設定することもでき
る。
第6図に示された実施例では、挿入プレート部材14の
帯域即ち材料通路25は、毛管通路27の5つの群32
から成っている。各群32は、8つの毛管通路27を有
している。
第7図に示されるように、ガスケット部材31は、本体
部材12とそれに接触する挿入部材14の入口端との間
に嵌合するように賦形された弾性材料で形成されている
。ガスケット部材31には、加熱流体通路19および熱
可塑材料通路24.25に対応する穴19′、24.″
、25′がそれぞれ設けられている。
第9図の変形実施例においては、分離自在の構造が用い
られている。即ち、この実施例では、短い中間パイプニ
ップルを本体部材12のクリアランス穴を通して挿入部
材14内に配設したことにより導入加熱流体通路を本体
部材12にではなく、挿入部材14内へ直接挿入するこ
とができるようになされている。この加熱の主目的は熱
可塑材料を溶融状態に維持することであるから、加熱流
体は、導管37を通して直接通路18内へ導入される。
この実施例では、加熱通路は、符号38で示されるよう
に溶接によって閉鎖することができ、ガスケット31は
、材料の漏れを防止するだけに用いられる。
2種類の一般的なプリエチレン樹脂のペレット化処理を
、各々、直径0.093in(2,36+nn+)、長
さ0.5in(12,7n++n)の484本の毛管2
7を有する同じダイプレートで行った場合を比較するに
当っては下記の事項に留意すべきである。
叢ニー低密度ポリエチレンの場合 べき東側常数(n)=0.3 溶融材料の流ffl:6,5001b/時(2948に
97秒) ダイプレートを通しCの圧力降下:300psi(21
kg/cm2 ) スェル(膨張度)=50% 1工:高密度ポリエチレン ベき東側常数(n):o、5 溶融材料の流量:2.0001b/時(907Kg/時
) ダイプレートを通しての圧力降下:1.200ρSi 
(24Kg/cm2 ) スェル(膨張度):25% 実際の実施においては、圧力降下はパワー消費量と等し
くなるので、2つの異なる種類の材料に対してはそれぞ
れ異なるダイプレート即ち挿入プレート部材を使用する
。毛管の直径を大きくするか(例えば3.175mm)
 、あるいは毛管の数を増やせば、溶融材料の流量を高
くすることができる。その場合、圧力降下は小さくなる
。上記例1と例2の圧力降下を同じにするには、例2の
毛管の直径を大きくするか、あるいは毛管の数を増加し
なければならない。
本発明のダイヘッド組立体は、任意のステンレス鋼で製
造することができるが、17−4または15−5析出硬
化ステンレス鋼を素材とすることが好ましい。硬質表面
層は、通常、タングステンカーバイドとする。
本体部材および挿入部材の重量および寸法は下記の通り
である。
小型 イブレートの場合の重量 全体の外型: 211n(53,34Cm)総重量: 
2101b(95に9> 挿入部材の重量: 431b(10,57ty)大型ダ
イプレートの場合の重量 全体の外型: 36in(91,440m)縮重@ :
 1 、1401b(517Ky>挿入部材の重量: 
2531b(114,’u9>
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のダイヘッド組立体の本体部材と、ガス
ケット部材と、着脱自在の挿入プレート部材の分解図、
第2図はダイヘッド組立体の本体部材(ベースプレート
)の平面図、第3図は、第2図の線3−3に沿ってみた
押出ダイヘッド組立体の断面図、第4図は第3図の左側
部分の拡大断面図、第5図は第6図の線5−5に沿って
みた挿入プレート部材の排出オリフィス部分の拡大断面
図、第6図は円周方向に区分された複数の帯域内に配置
された排出オリフィスを有する変型実施例の挿入プレー
ト部材の拡大平面図、第7図は第1図の実施例に示され
るように6つの帯域に排出オリフィスが配置されている
ダイヘッド組立体の挿入プレート部材と本体部材との間
に挿入することができるガスケットの平面図、第8図は
中空または中実0リングまたは断面長方形のガスケット
リングを装着した型式のダイヘッド組立体の一部分の拡
大断面図、第9図は更に他の実施例のダイヘッド組立体
の一部分の拡大断面図である。 10:ダイヘッド組立体 12:本体部材 14:挿入プレート部材(ダイプレート)18:加熱流
体通路 19:加熱流体通路 24:材料導入通路 27:毛管通路 28:ダイオリフイス(ダイ通路) 31:ガスケット部材 FIG、1 FIG、5 FIG、4 FIG、8 FIG、7 手続補正書(方式) 昭和60年5月2o口 特許庁長官 志 賀 学 殿 事件の表示 昭和60年 特願第1006 号発明の名
称 熱可塑材料ペレット製造機のための押出ダイヘッド
組立体 補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称 ユニオン、カーバイド・コーポレーション代理人 補正の対象 明細書 補正の内容 別紙の通り 明細−の浄書(内容に変更なし)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)熱可塑材料ベレット製造機のための押出ダイヘッド
    組立体において、溶融熱可塑材料のための材料導入通路
    を配設された本体部材と、該本体部材と嵌合し、かつ、
    本体部材の前記材料導入通路と密封連通ずるようになさ
    れた着脱自在の、かつ、選択的に互換自在の挿入プレー
    ト部材とから成り、該挿入プレート部材は、該挿入プレ
    ート部材に設けられた複数の加熱流体通路に熱的に接触
    するようにして、それらの加熱流体通路の間に囲まれた
    複数の圧力降下の小さい調量毛管通路および該毛管通路
    と連通した押出ダイ通路を有しており、該毛管通路の寸
    法、個数および配置は、該押出ダイヘッド組立体を通し
    て処理すべき熱可塑材料の物理的および流動学的特性に
    応じて選択されたちのであることを特徴とする押出ダイ
    ヘッド組立体。 2)前記本体部材と挿入プレート部材との間の密封流体
    連通は、着脱自在の固定手段と、該本体部材と挿入プレ
    ート部材との嵌合面の間に設けられた弾性ガスケット部
    材によって設定されている特許請求の範囲第1項記載の
    押出ダイヘッド組立体。 3)熱可塑材料ベレット製造機のための押出ダイヘッド
    組立体において、溶融熱可塑材料および加熱流体のため
    の材料導入通路を配設された本体部材と、該本体部材と
    嵌合し、かつ、本体部材の前記材料導入通路と密封連通
    ずるようになされた着脱自在の、かつ、選択的に互換自
    在の挿入プレート部材とから成り、該挿入プレート部材
    は、該挿入プレート部材に設けられた複数の加熱流体通
    路に熱的に接触するようにして、それらの加熱流体通路
    の間に囲まれた複数の圧力時下の小さい調量毛管通路お
    よび該毛管通路と連通した押出ダイ通路を有しており、
    該毛管通路の寸法、個数および配置は、該押出ダイヘッ
    ド組立体を通して処理すべき熱可塑材料の物理的および
    流動学的特性に応じて選択されたものであることを特徴
    とする押出ダイヘッド組立体。 4) 前記本体部材と挿入プレート部材との間の密封流
    体連通は、着脱自在の固定手段と、該本体部材と挿入プ
    レート部材との嵌合面の間に設けられた弾性ガスケット
    部材によって設定されている特許請求の範囲第3項記載
    の押出ダイヘッド組立体。 5) 熱可塑材料ペレット製造機のための押出ダイヘッ
    ド組立体において、溶融熱可塑材料のための材料尋人通
    路を配設された本体部材と、該本体部材と吹合し、かつ
    、本体部材の前記材料導入通路と密封連通するようにな
    された着脱自在の、かつ、選択的に互換自在の挿入プレ
    ート部材とから成り、該挿入プレート部材は、加熱流体
    を該挿入プレート部材に直接供給するために設けられた
    複数の加熱流体通路に熱的に接触するようにして、それ
    らの加熱流体通路の間に囲まれた複数の圧力時下の小さ
    い!il1毛管通路および該毛管通路と連通した押出ダ
    イ通路を有しており、該毛管通路の寸法、個数および配
    置は、該押出ダイヘッド組立体を通して処理すべき熱可
    塑材料の物理的および流動学的特性に応じて選択された
    ものであることを特徴とする押出ダイヘッド組立体。 6) 前記本体部材と挿入プレート部材との間の密封流
    体連通は、着脱自在の固定手段と、該本体部材と挿入プ
    レート部材との嵌合面の間に設けられた弾性ガスケット
    部材によ、?て設定されている特許請求の範囲第5項記
    載の押出ダイヘッド組立体。
JP60001006A 1984-01-09 1985-01-09 熱可塑材料ペレツト製造機のための押出ダイヘツド組立体 Pending JPS60228111A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US56920184A 1984-01-09 1984-01-09
US569201 1984-01-09

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