JP7534927B2 - ダイプレートカバー，ダイヘッド，押出機および樹脂ペレット製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ダイプレートカバー，ダイヘッド，押出機および樹脂ペレット製造方法に関する。

溶融樹脂を押し出しつつ切断して樹脂ペレットを製造する押出機が知られている。押出機は、溶融樹脂を混練しながら搬送してダイヘッドから押し出す。さらに、押出機は、ダイヘッドから連続的に押し出される溶融樹脂を所定の長さに切断する。例えば、特許文献１には、溶融樹脂を混練しながら搬送するスクリューと、溶融樹脂が押し出されるダイヘッドと、ダイヘッドから押し出される溶融樹脂を切断する切断手段と、を有する押出機が開示されている。

特開２０１９－１８８６３８号公報

良好な樹脂ペレットを製造するために、溶融樹脂が押し出されるダイヘッドの温度を保つことが望まれる。

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。

一実施の形態によれば、ダイプレートカバーは、断熱層を内包しており、溶融樹脂が押し出されるダイプレートの一面に取り付けられる。前記ダイプレートに取り付けられたダイプレートカバーは、前記ダイプレートの前記一面に設けられている複数の貫通孔及びそれぞれの前記貫通孔に挿通されたボルトを覆う。

一実施の形態によれば、ダイヘッドの温度が保たれ、良好な樹脂ペレットが製造される。

一実施の形態における樹脂ペレット製造システムを示す模式図である。 ダイヘッドおよび切断機構の構造を模式的に示す断面図である。 ダイヘッドの斜視図である。 ダイヘッドの分解斜視図である （ａ）はダイプレートカバーの正面図であり、（ｂ）は（ａ）に示されるＡ－Ａ線に沿ったダイプレートカバーの断面図である。 ダイプレートカバーの斜視図である。 ダイプレートカバーの一変形例を示す斜視図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、ダイプレートカバーの他の変形例を示す模式図である。 ダイヘッドが用いられるシステムの一例を示す模式図である。

以下、一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、同一または実質的に同一の機能を有する部材や機器などには同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

＜樹脂ペレット製造システム＞
図１は、押出機を含む樹脂ペレットの製造システムを示す模式図である。図１に示される樹脂ペレット製造システム１は、主要機器である押出機１０と、複数の付属機器２０と、から構成されている。押出機１０には、モータ１１，減速機１２，混練処理部１３，ダイヘッド１４および切断機構（ペレタイザ、カッターユニット）１５が含まれる。付属機器２０には、タンク２１，循環ポンプ２２，脱水装置２３，輸送ホッパ２４，ブロワー２５およびペレットサイロ２６が含まれ、これら機器は配管によって適宜接続されている。

タンク２１は、配管２７ａを介して循環ポンプ２２に接続されており、循環ポンプ２２は、配管２７ｂを介して押出機１０（切断機構１５）に接続されている。また、脱水装置２３は、配管２７ｃを介して押出機１０（切断機構１５）に接続されている一方、配管２７ｄを介してタンク２１に接続されている。つまり、配管２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄにより、タンク２１，循環ポンプ２２，切断機構１５，脱水装置２３を繋ぐ流路が形成されている。タンク２１には液体が貯留される。本実施形態では、水がタンク２１に貯留されている。タンク２１内の水は、循環ポンプ２２の作用により、タンク２１，循環ポンプ２２，切断機構１５，脱水装置２３，タンク２１の順で循環する。もっとも、切断機構１５から脱水装置２３に流れる水の一部は、分岐部２８で分流され、配管２７ｅを通ってタンク２１に戻る。システム内を循環する水は、樹脂ペレットを輸送する輸送水として機能するとともに、冷却水としても機能する。以下の説明では、システム内を循環する水を“ペレット輸送水”と呼ぶ場合がある。

＜樹脂ペレット製造方法＞
図１に示されている樹脂ペレット製造システム１では、例えば、次のようなプロセスによって樹脂ペレットが製造される。まず、押出機１０に樹脂原料が供給される（原料供給工程）。より特定的には、押出機１０の原料投入口である原料ホッパ３０に樹脂原料が投入される。押出機１０に供給される樹脂原料は、例えば、熱可塑性樹脂である。樹脂原料には、必要に応じて添加剤などが加えられる。

原料ホッパ３０に投入された樹脂原料は、混練処理部１３に供給される。混練処理部１３に供給された樹脂原料は、溶融される（溶融工程）。さらに、溶融された樹脂原料（溶融樹脂）は、混練（混合）されながら搬送される（混練／搬送工程）。より特定的には、溶融樹脂は、混練処理部１３が備えるスクリュー４０の回転によって混練されながら前方へ送られ、ダイヘッド１４に供給される。つまり、混練・搬送工程では、溶融樹脂の混練と搬送とが同時並行で実施される。また、樹脂原料は、主にスクリュー４０の回転によって生じるせん断応力に起因する発熱によって溶融される。もっとも、溶融樹脂を溶融させるときには、ヒータなどの加熱手段によって溶融樹脂に熱が加えられることもある。

ダイヘッド１４に供給された溶融樹脂は、ダイヘッド１４を通過し、当該ダイヘッド１４から連続的に押し出される（押出工程）。言い換えれば、溶融樹脂は、ダイヘッド１４を通過することにより、ストランド状（紐状、ロープ状）に成形される。

図２は、ダイヘッド１４および切断機構１５の構造を模式的に示す断面図である。ダイヘッド１４の先に、切断機構１５の切断処理部（切断処理空間）５０が設けられている。ダイヘッド１４を通過した溶融樹脂は、切断機構１５の切断処理部５０内に押し出される（吐出される）。言い換えれば、切断機構１５の切断処理部５０は、ダイヘッド１４から押し出される溶融樹脂を受け入れる。

切断処理部５０は、ペレット輸送水の流路上に設けられている。よって、ペレット輸送水が樹脂ペレット製造システム１内を循環すると、切断処理部５０はペレット輸送水によって満たされる。つまり、ダイヘッド１４を通過した溶融樹脂は、水中（ペレット輸送水中）に押し出される。

切断機構１５は、切断処理部５０内で回転駆動されるカッターヘッド５１を備えており、カッターヘッド５１には複数のカッター刃が取り付けられている。ダイヘッド１４から切断処理部５０に押し出されたストランド状の溶融樹脂は、カッターヘッド５１（カッター刃）によって水中（ペレット輸送水中）で所定の長さに切断され、固化する（切断／固化工程、ペレット化工程）。つまり、ストランド状に押し出された溶融樹脂は、ペレット状に分断される。この結果、所定の大きさ（長さ及び太さ）の樹脂ペレットが製造される。なお、水中で溶融樹脂を切断する手法は、“アンダーウォータカット”と呼ばれることがある。

再び図１を参照する。樹脂ペレットとペレット輸送水との混合物（スラリー）は、配管２７ｃを通って脱水装置２３に移動する。脱水装置２３では、樹脂ペレットとペレット輸送水とが分離される（脱水工程）。樹脂ペレットから分離されたペレット輸送水は、配管２７ｄを通ってタンク２１に流れる（戻る）。一方、ペレット輸送水が分離（除去）された樹脂ペレットは、輸送ホッパ２４に移動する。

輸送ホッパ２４は、配管２９を介してペレットサイロ２６に接続されている。輸送ホッパ２４に移動した樹脂ペレットは、ブロワー２５が生成する気流により、配管２９を介してペレットサイロ２６に送られる（移送工程）。ペレットサイロ２６に送られた樹脂ペレットは、ペレットサイロ２６内に貯留される（貯留工程）。つまり、樹脂ペレットは、輸送ホッパ２４からペレットサイロ２６へ空送される。また、ペレットサイロ２６は、空送された樹脂ペレットを貯留する容器である。

樹脂ペレット製造システム１では、上記のようなプロセスによって樹脂ペレットが製造される。もっとも、樹脂ペレット製造システム１は、樹脂原料や樹脂ペレットの種類や特性などに応じて種々の変更が可能である。また、樹脂ペレット製造方法は、樹脂原料や樹脂ペレットの種類や特性などに応じて種々の変更が可能である。例えば、図１に示されている脱水装置２３とペレットサイロ２６との間に、遠心脱水乾燥機が設けられることもある。遠心脱水乾燥機は、脱水装置２３では除去しきれなかった水分を樹脂ペレットから除去する。この場合、樹脂ペレット製造方法には、遠心脱水工程や乾燥工程などが含まれる。また、樹脂ペレット製造システム１には、樹脂ペレットを大きさに基づいて分別する篩などの選別手段が設けられることもある。この場合、樹脂ペレット製造方法には、選別工程が含まれる。

＜押出機＞
次に、図１に示されている押出機１０についてより詳しく説明する。上記のとおり、押出機１０は、モータ１１，減速機１２，混練処理部１３，ダイヘッド１４および切断機構（ペレタイザ、カッターユニット）１５を含んでいる。

＜混練処理部＞
モータ１１は、押出機１０の駆動源である。より特定的には、モータ１１は、混練処理部１３の駆動源である。モータ１１から出力される回転駆動力は、減速機１２を介して混練処理部１３のスクリュー４０に入力され、スクリュー４０を回転させる。減速機１２は、モータ１１から出力される回転駆動力の速度を減じ、スクリュー４０に入力される回転駆動力のトルクを増大させる。

スクリュー４０は、螺旋状のブレードを備えており、ハウジング４１の内部に回転可能に設けられている。原料ホッパ３０がハウジング４１の長手方向一端側に設けられており、ダイヘッド１４がハウジング４１の長手方向他端側に設けられている。なお、ハウジング４１の長手方向は、スクリュー４０の軸方向と一致している。

図１に示されているスクリュー４０の背後には、スクリュー４０と同様の他のスクリューが設けられている。他のもう一本のスクリューは、スクリュー４０と平行に並んでおり、モータ１１によってスクリュー４０と同様に回転される。つまり、押出機１０は、互いに平行な２本のスクリューを備えており、一般的に“二軸混練押出機”と呼ばれる。以下の説明では、スクリュー４０および当該スクリュー４０と平行に並んでいる他のもう一本のスクリューを“スクリュー４０”と総称する。

原料ホッパ３０に投入された樹脂原料は、主にスクリュー４０の回転によって生じるせん断応力に起因する発熱によって溶融される。もっとも、混練処理部１３には、必要に応じて樹脂原料を加熱したり、樹脂材料の温度を調節したりするための加熱手段（ヒータ）が設けられている。溶融された樹脂原料（溶融樹脂）は、スクリュー４０の回転によって混練されながら搬送される。具体的には、溶融樹脂は、スクリュー４０の回転によって、原料ホッパ３０が設けられているハウジング４１の長手方向一端側（スクリュー４０の軸方向一端側）からダイヘッド１４が設けられているハウジング４１の長手方向他端側（スクリュー４０の軸方向他端側）に向かって搬送される。

上記のように、溶融樹脂は、回転するスクリュー４０によって混練されつつハウジング４１の長手方向に搬送される。つまり、ハウジング４１の長手方向（スクリュー４０の軸方向）は、溶融樹脂の搬送方向である。そこで以下の説明では、原料ホッパ３０が設けられているハウジング４１の長手方向一端側（スクリュー４０の軸方向一端側）を搬送方向の“上流側”とし、ダイヘッド１４が設けられているハウジング４１の長手方向他端側（スクリュー４０の軸方向他端側）を搬送方向の“下流側”とする。

＜切断機構＞
図２に示されように、切断処理部５０は、配管２７ｂと配管２７ｃとの間に設けられている。よって、循環ポンプ２２が作動すると、配管２７ｂを介して切断処理部５０にペレット輸送水が流入し、配管２７ｃを介して切断処理部５０からペレット輸送水が流出する。この結果、切断処理部５０はペレット輸送水によって満たされ、ダイヘッド１４を通過した溶融樹脂は、切断処理部５０を満たしているペレット輸送水の中に押し出される。

切断処理部５０内で回転駆動されるカッターヘッド５１には、複数のカッター刃が取り付けられている。それらカッター刃は、溶融樹脂が押し出されるダイヘッド１４の一面と対向するカッターヘッド５１の一面に取り付けられている。カッターヘッド５１の一面に取り付けられている複数のカッター刃は、カッターヘッド５１の回転方向に沿って所定ピッチで並んでいる。このため、製造される樹脂ペレットの長さは、ダイヘッド１４とカッターヘッド５１との間の間隔（対向距離），カッターヘッド５１の回転速度，カッター刃のピッチなどに依存する。よって、ダイヘッド１４とカッターヘッド５１との間の間隔，カッターヘッド５１の回転速度，カッター刃のピッチなどを調節することによって、製造される樹脂ペレットの長さを変更することができる。

なお、製造される樹脂ペレットの太さは、後述するダイプレート７０のノズル７７の内径に依存する。よって、ノズル７７の内径が異なるダイプレート７０に交換することによって、製造される樹脂ペレットの太さを変更することができる。

＜ダイヘッド＞
ダイヘッド１４は、スクリュー４０が収容されているハウジング４１の端部に取り付けられている。より特定的には、ダイヘッド１４は、ハウジング４１の下流側の端部に取り付けられている。

図３はダイヘッド１４の斜視図であり、図４はダイヘッドの分解斜視図である。ダイヘッド１４は、ダイホルダ６０，ダイプレート７０およびダイプレートカバー８０から構成されている。ダイホルダ６０は、炭素鋼によって形成されており、ダイプレート７０およびダイプレートカバー８０は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）によって形成されている。もっとも、ダイホルダ６０，ダイプレート７０，ダイプレートカバー８０の材料は、特定の材料に限定されず、好適な材料を適宜選択することができる。例えば、樹脂の種類によっては、腐食に強い耐食材料が選択される。

ダイホルダ６０はダイプレート７０の一側に配置され、ダイプレートカバー８０はダイプレート７０の他側に配置されている。ダイプレート７０はダイホルダ６０に固定され、ダイプレートカバー８０はダイプレート７０に固定されている。つまり、ダイホルダ６０，ダイプレート７０およびダイプレートカバー８０は一体化されている。

＜ダイホルダ＞
ダイホルダ６０は、全体として円柱状の外形を有する。ダイホルダ６０の側面には、４つの固定部６１が一体成形されている。４つの固定部６１は、ダイホルダ６０の周方向に沿って配置されている。それぞれの固定部６１には貫通孔６２が形成されている。それぞれの貫通孔６２には、切断機構（切断処理部５０）とダイホルダ６０とを固定するためのロッドが挿入される。より特定的には、切断処理部５０に設けられている油圧シリンダのピストンロッドが貫通孔６２に挿入される。貫通孔６２に挿入されたピストンロッドを貫通孔６２に対して抜け止めした上でシリンダチューブ内に引き戻すと、切断処理部５０とダイホルダ６０とが互いに固定される。別の見方をすると、切断処理部５０とダイホルダ６０との間にダイプレート７０が挟み込まれる。

図２に示されるように、ダイヘッド１４がハウジング４１に固定されると、ダイホルダ６０の一面６０ｂがハウジング４１の下流側端面４１ｅに突き当たる。以下の説明では、ハウジング４１の下流側端面４１ｅに突き当たるダイホルダ６０の一面６０ｂを“背面６０ｂ”と呼び、背面６０ｂと反対側のダイホルダ６０の他の一面６０ｆを“前面６０ｆ”と呼ぶ場合がある。つまり、ダイヘッド１４がハウジング４１に固定されると、ハウジング４１の下流側端面４１ｅとダイホルダ６０の背面６０ｂとが密接する。なお、ダイヘッド１４は、ダイホルダ６０がハウジング４１にボルトで固定されることにより、ハウジング４１に固定される。

＜ダイプレート＞
図３，図４に示されるように、ダイプレート７０は、全体として円柱状の外形を有し、ダイホルダ６０と同一または実質的に同一の外径を有する。図２に示されるように、ダイホルダ６０に固定されているダイプレート７０の一面７０ｂは、ダイホルダ６０の前面６０ｆに突き当たっている。以下の説明では、ダイホルダ６０の前面６０ｆに突き当たっているダイプレート７０の一面７０ｂを“背面７０ｂ”と呼び、背面７０ｂと反対側のダイプレート７０の他の一面を“前面７０ｆ”と呼ぶ場合がある。つまり、ダイプレート７０がダイホルダ６０に固定されると、ダイホルダ６０の前面６０ｆとダイプレート７０の背面７０ｂとが密接する。

図４に示されるように、ダイプレート７０の前面７０ｆには、当該ダイプレート７０の全周に亘って周縁部７１が形成されている。さらに、周縁部７１の内側に外側環状領域７２が設けられ、外側環状領域７２の内側に内側環状領域７３が設けられ、内側環状領域７３の内側に中央領域７４が設けられている。つまり、ダイプレート７０の前面７０ｆには、周縁部７１，外側環状領域７２，内側環状領域７３および中央領域７４が、径方向外側から径方向内側に向かってこの順で設けられている。ダイヘッド１４の軸方向を高さ方向としたとき、外側環状領域７２は周縁部７１よりも低く、内側環状領域７３は外側環状領域７２よりも高い。また、中央領域７４は内側環状領域７３よりも低い。

ダイプレート７０の外側環状領域７２には貫通孔７５ａが形成されており、ダイプレート７０の中央領域７４には貫通孔７５ｂが形成されている。貫通孔７５ａ，７５ｂの数や配置は、ダイプレート７０の大きさなどに応じて適宜変更されるが、本実施形態では、外側環状領域７２に４つの貫通孔７５ａが等間隔で形成されており、中央領域７４に１つの貫通孔７５ｂが形成されている。外側環状領域７２に形成されている４つの貫通孔７５ａは、ダイプレート７０の周方向に沿って等間隔で配置されている。つまり、４つの貫通孔７５ａは、９０度間隔で配置されている。中央領域７４に形成されている貫通孔７５ｂは、ダイプレート７０の中心に配置されている。

ダイプレート７０は、貫通孔７５ａ，７５ｂに挿通されたボルト７６によってダイホルダ６０に固定されている。つまり、ダイプレート７０は、５本のボルト７６によってダイホルダ６０に固定されている。それぞれのボルト７６は、頭部に穴７６ａが設けられた穴付きボルト（ソケットボルト、キャップボルト）である。より特定的には、それぞれのボルト７６は、頭部に六角形の穴７６ａが設けられた六角穴付きボルト（ヘキサゴンソケットボルト、ヘキサゴンキャップボルト）である。

ダイプレート７０の内側環状領域７３には、複数のノズル７７が形成されている。ここで、内側環状領域７３は、高さが異なる２つの領域にさらに分けられる。より特定的には、内側環状領域７３は、外側環状領域７２に隣接する外側環状領域７２よりも一段高い領域７３ａと、領域７３ａに隣接する領域７３ａよりも一段高い領域７３ｂとに分けられる。ノズル７７は、内側環状領域７３の領域７３ｂに設けられている。領域７３ｂには、それぞれが複数のノズル７７を含む４つのノズル群が設けられている。もっとも、複数のノズル７７は、群を形成するように配列されていなくともよい。例えば、複数のノズル７７がダイプレート７０の周方向に沿って一定間隔で配置される場合もある。

図２に示されるように、それぞれのノズル７７の一端は、ダイプレート７０の内部に形成されている共通のプレート流路７８に連通しており、それぞれのノズル７７の他端は、ダイプレート７０の前面７０ｆで開口している。さらに、ノズル７７が連通しているプレート流路７８は、ダイホルダ６０の内部に形成され、スクリュー４０によって搬送された溶融樹脂が流入するホルダ流路６３に連通している。このように、ダイヘッド１４には、ダイホルダ６０の背面６０ｂからダイプレート７０の前面７０ｆに至る一連の樹脂流路が設けられている。なお、以下の説明では、プレート流路７８に連通しているそれぞれのノズル７７の一端を“入口”と呼び、ダイプレート７０の前面７０ｆで開口しているそれぞれのノズル７７の他端を“出口”と呼ぶ場合がある。

スクリュー４０の回転によってダイヘッド１４に送り込まれた溶融樹脂は、ダイホルダ６０を経由してダイプレート７０に流入する。より特定的には、溶融樹脂は、ダイホルダ６０内のホルダ流路６３を通ってダイプレート７０内のプレート流路７８に流入する。プレート流路７８に流入した溶融樹脂は、それぞれのノズル７７の入口からそれぞれのノズル７７に流入する。ノズル７７に流入した溶融樹脂は、ノズル７７を通過してノズル７７の出口から流出する。つまり、最終的に、それぞれのノズル７７の出口から切断機構１５の切断処理部５０内に溶融樹脂が押し出される。なお、ノズル７７を通過することによって溶融樹脂がストランド状に成形されることは既述のとおりである。

＜ダイプレートカバー＞
図３，図４に示されるように、ダイプレートカバー８０は、全体として環状の外形を有し、ダイプレート７０の外側環状領域７２とほぼ同一の形状および寸法を有する。より特定的には、ダイプレートカバー８０の内径は、ダイプレート７０の外側環状領域７２の内径とほぼ同一であり、ダイプレートカバー８０の外径は、ダイプレート７０の外側環状領域７２の外径とほぼ同一である。言い換えれば、ダイプレートカバー８０の内径は、ダイプレート７０の内側環状領域７３の外径とほぼ同一であり、ダイプレートカバー８０の外径は、ダイプレート７０の周縁部７１の内径とほぼ同一である。

ダイプレートカバー８０は、複数本の皿ボルト８１によってダイプレート７０に固定されている。ダイプレート７０に固定されているダイプレートカバー８０は、ダイプレート７０の外側環状領域７２の実質的に全域を覆っている。ダイプレート７０に固定されているダイプレートカバー８０の表面と、ダイプレート７０の周縁部７１および内側環状領域７３の領域７３ａの表面とは、実質的に同一の高さである。つまり、ダイプレートカバー８０は、ダイプレート７０の外側環状領域７２と周縁部７１との高低差に相当する厚みを有している。また、ダイプレートカバー８０は、ダイプレート７０の外側環状領域７２と内側環状領域７３の領域７３ａとの高低差に相当する厚みを有している。本実施形態のダイプレートカバー８０の厚みは約３．０ｍｍである。別の見方をすると、外側環状領域７２と周縁部７１との高低差は約３．０ｍｍであり、外側環状領域７２と内側環状領域７３の領域７３ａとの高低差も約３．０ｍｍである。なお、ノズル７７が設けられている内側環状領域７３の領域７３ｂは、ダイプレートカバー８０の表面よりも僅かに高い位置にある。

ダイプレートカバー８０は、ダイプレート７０の外側環状領域７２に設けられている４つの貫通孔７５ａ及びそれら貫通孔７５ａに挿通されているボルト７６の頭部を一括して覆っている。また、中央領域７４に設けられている貫通孔７５ｂおよび貫通孔７５ｂに挿通されているボルト７６の頭部は、センターカバー９０によって覆われている。センターカバー９０の厚みは約６．０ｍｍである。また、センターカバー９０は、皿ボルト８１と同一の皿ボルト９１によってダイプレート７０に固定されている。

本実施形態では、ダイプレート７０の前面７０ｆに設けられている貫通孔７５ａ，７５ｂや、それら貫通孔７５ａ，７５ｂに挿通されているボルト７６の頭部は、カバー部材（ダイプレートカバー８０，センターカバー９０）によって覆われている。よって、ノズル７７から押し出された溶融樹脂や切断処理部５０内のペレット輸送水が、貫通孔７５ａ，７５ｂやボルト７６の穴７６ａに入ることはない。つまり、ダイプレートカバー８０やセンターカバー９０は、貫通孔７５ａ，７５ｂやボルト７６の穴７６ａに対する溶融樹脂や水の接触や侵入を防止または抑制する塞ぎ板である。

再び図２を参照する。ダイヘッド１４の最前面に位置しているダイプレートカバー８０は、切断処理部５０内のペレット輸送水に臨んでいる。このため、ダイヘッド１４の熱がダイプレートカバー８０を介してペレット輸送水に伝達されやすく、ダイヘッド１４の温度が低下しやすい。ダイヘッド１４の温度が低下すると、ダイヘッド１４を通過する溶融樹脂の温度が低下し、溶融樹脂の流動性が低下したり、溶融樹脂が固化したりする虞がある。一方、ダイヘッド１４内での溶融樹脂の流動性低下や固化は、良好な樹脂ペレットの製造を妨げる原因となる。そこで、ダイヘッド１４の温度を保つことが望まれる。特に、ノズル７７が設けられているダイプレート７０の温度低下は、製造される樹脂ペレットの良否に与える影響が大きい。そこで、良好な樹脂ペレットを製造するためには、特にダイプレート７０の温度を保つことが望まれる。しかし、ダイプレート７０とペレット輸送水とを隔てるものは、ダイホルダ６０やダイプレート７０よりも薄いダイプレートカバー８０のみである。

なお、樹脂原料の特性（特に、融点）によっては、ペレット輸送水など水を循環させずに樹脂ペレットが製造されることもある。このような樹脂ペレット製造方法では、溶融樹脂は、水が存在していない切断処理部５０内に押し出されて切断される。つまり、溶融樹脂は、空中に押し出されて切断される。この場合、ダイプレートカバー８０は、ペレット輸送水など水ではなく空気に臨む。したがって、ダイプレートカバー８０が水に臨んでいる場合に比べて、ダイプレートカバー８０を介したダイヘッド１４からの放熱は少ない。しかし、ダイプレートカバー８０を介してダイヘッド１４の熱が放熱されることに変わりはない。よって、水を循環させずに樹脂ペレットを製造する場合であっても、良好な樹脂ペレットを製造するためには、ダイヘッド１４の温度を保つことが望ましい。なお、水中で溶融樹脂を切断する手法が“アンダーウォータカット”と呼ばれることがある一方、空中で溶融樹脂を切断する手法は“ホットカット”と呼ばれることがある。

上記のとおり、樹脂ペレットを製造する際に用いられる切断手法がアンダーウォータカットであっても、ホットカットであっても、良好な樹脂ペレットを製造するためには、ダイヘッド１４の温度を保つことが望ましい。しかしながら、ダイプレートカバー８０を介してダイヘッド１４の熱が放熱され続ける状況下でダイヘッド１４の温度を保つためには多くのエネルギーが必要となる。例えば、放熱による温度低下分を加味してダイヘッド１４の加熱温度を高く設定する必要がある。また、ダイヘッド１４内での温度低下分を加味して溶融樹脂の加熱温度を高く設定する必要がある。これらの結果、押出機１０のランニングコストが高くなったり、樹脂ペレットの製造コストが高くなったりする。

そこで、本実施形態では、ダイプレートカバー８０に、ダイヘッド１４の温度を保つための機能を持たせてある。具体的には、ダイプレートカバー８０は、金属３Ｄプリンターを用いて作られており、断熱層を内包している。つまり、ダイプレートカバー８０は、断熱層を内包する金属３Ｄプリンター造形品である。

＜断熱層＞
図５（ａ）はダイプレートカバー８０の正面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示されているＡ－Ａ線に沿ったダイプレートカバー８０の断面図である。ダイプレートカバー８０の内部（内側）には、大気圧よりも圧力が低い内部空間（空隙）８２が設けられている。言い換えれば、ダイプレートカバー８０の内部には、真空の内部空間８２が設けられている。この結果、ダイプレートカバー８０の内部に、断熱層としての真空層８３が形成されている。

内部空間８２は、ダイプレートカバー８０の外形に倣う環状の空間であって、かつ、一連の空間である。また、内部空間８２の厚み（ｔ）は約０．５ｍｍである。言い換えれば、真空層８３は、ダイプレートカバー８０の外形に倣う環状の層であって、かつ、一連の層である。また、真空層８３の厚み（ｔ）は約０．５ｍｍである。なお、ダイプレートカバー８０の全体の厚み（Ｔ）が約３．０ｍｍであることは既述のとおりである。

図６は、ダイプレートカバー８０の斜視図である。ダイプレートカバー８０の一面には、内部空間８２と通じる複数の連通口８４ａが設けられている。本実施形態では、２つの連通口８４ａが設けられている。２つの連通口８４ａは、ダイプレートカバー８０の中心を挟んで対向する位置に配置されている。つまり、２つの連通口８４ａは、１８０度異なる位置に配置されている。それぞれの連通口８４ａは、ダイプレートカバー８０と同一または同種の金属によって作られている封止部材８４ｂによって気密に塞がれている。つまり、封止部材８４ｂは、連通口８４ａを塞ぐ栓である。

真空の内部空間８２（真空層８３）は、真空環境下で、連通口８４ａを封止部材８４ｂによって気密に塞ぐことによって形成される。例えば、真空チャンバー内で連通口８４ａに封止部材８４ｂを嵌め込んで溶接することによって、真空の内部空間８２（真空層８３）が形成される。

本実施形態では、ダイヘッド１４の最前面に位置し、切断処理部５０内の水（ペレット輸送水）や空気に臨むダイプレートカバー８０が断熱層を備えている。よって、ダイホルダ６０やダイプレート７０から水や空気に伝達される熱量が減少し、ダイヘッド１４の温度低下が抑制される。つまり、ダイヘッド１４の保温性が向上する。この結果、ダイヘッド１４を通過する溶融樹脂の流動性の低下や固化が防止または抑止され、良好な樹脂ペレットが製造される。また、樹脂ペレット製造システム１の稼動中にダイヘッド１４やダイヘッド１４を通過する溶融樹脂の温度を所定温度に維持するために要するエネルギーが低減される。

樹脂ペレット製造システム１の立ち上げ方式の１つに“ドライスタート方式”がある。ドライスタート方式では、切断処理部５０にペレット輸送水などの水が到達する前に溶融樹脂の押出し及び切断が開始される。このため、溶融樹脂は一時的に空中で切断され、その後は水中で切断される。

上記のようなドライスタート方式では、切断処理部５０に到達した水がダイヘッド１４に接触すると、ダイヘッド１４の熱が急激に奪われる。しかし、本実施形態では、切断処理部５０に到達した水が接触するダイプレートカバー８０が断熱層を備えているので、ダイヘッド１４から水への熱伝導が抑制される。

樹脂ペレット製造システム１の立ち上げ方式の他の１つに“ウエットスタート方式”がある。ウエットスタート方式の一態様では、切断処理部５０がペレット輸送水など水で満たされ、かつ、ダイヘッド１４の温度が所定温度まで上昇した後に、溶融樹脂の押出し及び切断が開始される。また、ウエットスタート方式の他の一態様では、切断処理部５０がペレット輸送水など水で満たされ、かつ、ダイヘッド１４の温度が所定温度まで上昇する前に、溶融樹脂の押出し及び切断が開始される。つまり、ウエットスタート方式では、ダイヘッド１４が切断処理部５０内の水に臨んでいる状態で、ダイヘッド１４の温度を上昇させる必要がある。本実施形態では、切断処理部５０内の水に臨むダイプレートカバー８０が断熱層を備えているので、ダイヘッド１４の温度を短時間で所定温度まで上昇させることができる。

ペレット輸送水を含む水の熱伝導率は空気の２０倍以上である。よって、ダイプレートカバー８０によるダイヘッド１４の保温性向上は、アンダーウォータカットが行われる場合に特に有効である。また、融点が高い溶融樹脂は、僅かな温度低下によっても流動性が低下したり、固化したりする。よって、ダイプレートカバー８０によるダイヘッド１４の保温性向上は、融点が高い溶融樹脂を処理する場合に特に有効である。

＜ダイプレートカバーの変形例＞
図７は、ダイプレートカバー８０の一変形例を示す分解斜視図である。図７に示されているダイプレートカバー８０は、プレート部材８５，プレート部材８６およびスペーサ部材８７から構成されている。プレート部材８５とプレート部材８６とは互いに対向している。スペーサ部材８７は、対向するプレート部材８５とプレート部材８６との間に介在している。つまり、図７に示されているダイプレートカバー８０は、積層構造（サンドイッチ構造）を有する。

スペーサ部材８７は、複数の開口部８７ａを有するフレーム状に形成されている。スペーサ部材８７を挟んでプレート部材８５とプレート部材８６とを真空環境下で接合すると、それぞれの開口部８７ａが閉塞され、真空の内部空間８２が形成される。つまり、ダイプレートカバー８０の内部に、独立した複数の真空の内部空間８２が形成される。この結果、複数の真空の内部空間８２からなる群によって、ダイプレートカバー８０の内部に、断熱層としての真空層８３が形成される。プレート部材８５とプレート部材８６とは、例えば、放電プラズマ焼結や電子ビーム溶接によって接合される。

図８（ａ），図８（ｂ），図８（ｃ）のそれぞれは、ダイプレートカバー８０の他の変形例を示す模式図である。これらの図に示されているダイプレートカバー８０の内部には、図７に示されているダイプレートカバー８０よりも多数の真空の内部空間８２が設けられている。もっとも、図８（ａ），図８（ｂ），図８（ｃ）に示されているダイプレートカバー８０は、複数の真空の内部空間８２からなる群によって断熱層（真空層８３）が形成されている点で、図７に示されているダイプレートカバー８０と共通している。

図８（ａ）に示されているダイプレートカバー８０に設けられている内部空間８２の平面形状は、六角形または六角形の一部に相当する形状である。図８（ｂ）に示されているダイプレートカバー８０に設けられている内部空間８２の平面形状は、円形または円形の一部に相当する形状である。図８（ｃ）に示されているダイプレートカバー８０に設けられている内部空間８２の平面形状は、ほぼ台形である。

なお、図８（ａ），図８（ｂ），図８（ｃ）に示されているダイプレートカバー８０は、金属３Ｄプリンターによって実現することができ、積層構造（サンドイッチ構造）によって実現することもできる。

隣接する２つの内部空間８２の間の壁は、それら内部空間８２を隔てる隔壁として機能するとともに、ダイプレートカバー８０の強度を高めるリブとしても機能する。よって、独立した複数の内部空間８２からなる群によって断熱層（真空層８３）を形成することは、ダイプレートカバー８０の強度低下を回避しつつ断熱層（真空層８３）の体積を確保できる点で有利である。

＜ダイヘッドの他の使用例＞
上記実施形態では、ダイヘッドが押出機に用いられる場合について説明した。しかし、ダイヘッドの用途は押出機に限られない。

図９は、ダイヘッド１４が用いられるシステムの一例を示す模式図である。図示されているシステム１００は、重合タンク１０１，ギヤポンプ１０２，モータ１０３，減速機１０４，切断機構（ペレタイザ）１０５を含む。ダイヘッド１４は、ギヤポンプ１０２と切断機構（ペレタイザ）１０５との間に配置される。

ギヤポンプ１０２は、重合タンク１０１内の樹脂原料などをダイヘッド１４に供給する。ダイヘッド１４に供給された樹脂原料などは、ダイホルダ６０およびダイプレート７０を通過し、ダイプレート７０のノズル７７から切断機構（ペレタイザ）１０５に向けて押し出される。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態および実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態または実施例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。例えば、ダイプレートカバーや断熱層の厚みは、適宜変更することができる。もっとも、強度や製造コストなどの面からは、ダイプレートカバーの厚みは、３．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下が好ましい。また、ダイプレートカバーの厚みが３．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下である場合、断熱層の厚みは、０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下が好ましい。

大気圧よりも圧力が低い内部空間（真空層／低圧空気層）に代えて、大気圧と圧力が同じ内部空間（空気層）、大気圧よりも圧力が高い内部空間（高圧空気層）、不活性ガス（例えば、窒素ガスやアルゴンガス）が充填された内部空間（ガス層）、断熱材が充填された内部空間（断熱材層）のいずれか１つによって断熱層を形成することもできる。

ダイプレートの前面に配置されるダイプレートカバー以外の塞ぎ板にも断熱層を設けることができる。例えば、図３，図４に示されているダイプレートカバー８０に加えて、センターカバー９０にも断熱層を設けることができる。この場合、ダイプレートカバー８０の断熱層とセンターカバー９０の断熱層の形状，構造，大きさ，厚さなどは、実質的に同一であってもよく、異なっていてもよい。例えば、図３，図４に示されているダイプレートカバー８０の断熱層（真空層８３）の厚さは０．５ｍｍであったが、ダイプレートカバー８０よりも厚いセンターカバー９０に設けられる断熱層（真空層）の厚さは、例えば１．０ｍｍとすることができる。

また、１つのダイプレートカバーやセンターカバーに、２種類以上の断熱層を設けてもよい。例えば、１つのダイプレートカバーに、真空層およびガス層を内包させてもよく、真空層および断熱材層を内包させてもよく、真空層，ガス層および断熱材層を内包させてもよい。また、１つのダイプレートカバーに、断熱層を２層以上設けてもよい。この場合、下層の断熱層と上層の断熱層とは、同種の断熱層であってもよく、異種の断熱層であってもよい。

上記実施の形態では、ダイプレートカバー８０の表面と、ダイプレート７０の周縁部７１および内側環状領域７３の領域７３ａの表面とは、実質的に同一の高さを有していたが、これらの高さが異なる実施の形態も本発明の実施の形態の１つである。

押出機には、少なくとも二軸押出機および単軸押出機が含まれる。また、二軸押出機には、少なくとも連続同方向噛合い二軸押出機および連続異方向非噛合い二軸押出機が含まれる。

１ 樹脂ペレット製造システム
１０ 押出機
１１ モータ
１２ 減速機
１３ 混練処理部
１４ ダイヘッド
１５ 切断機構
２０ 付属機器
２１ タンク
２２ 循環ポンプ
２３ 脱水装置
２４ 輸送ホッパ
２５ ブロワー
２６ ペレットサイロ
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ，２７ｅ，２９ 配管
２８ 分岐部
３０ 原料ホッパ
４０ スクリュー
４１ ハウジング
４１ｅ 下流側端面
５０ 切断処理部
５１ カッターヘッド
６０ ダイホルダ
６０ｂ 一面（背面）
６０ｆ 一面（前面）
６１ 固定部
６２ 貫通孔
６３ ホルダ流路
７０ ダイプレート
７０ｂ 一面（背面）
７０ｆ 一面（前面）
７１ 周縁部
７２ 外側環状領域
７３ 内側環状領域
７３ａ，７３ｂ 領域
７４ 中央領域
７５ａ，７５ｂ 貫通孔
７６ ボルト
７６ａ 穴
７７ ノズル
７８ プレート流路
８０ ダイプレートカバー
８１，９１ 皿ボルト
８２ 内部空間
８３ 真空層
８４ａ 連通口
８４ｂ 封止部材
８５，８６ プレート部材
８７ スペーサ部材
８７ａ 開口部
９０ センターカバー
１００ システム
１０１ 重合タンク
１０２ ギヤポンプ
１０３ モータ
１０４ 減速機

Claims (12)

1. 溶融樹脂が押し出されるダイプレートの一面に取り付けられる、前記一面に設けられた複数の貫通孔及びそれぞれの前記貫通孔に挿通されたボルトを覆う形状を有するダイプレートカバーであって、
   対向する第１のプレート部材および第２のプレート部材と、
   前記第１のプレート部材と前記第２のプレート部材との間に介在し、前記第１のプレート部材と前記第２のプレート部材との間に、断熱層を形成する内部空間を形成するスペーサ部材と、
   前記第１のプレート部材と前記第２のプレート部材との少なくとも一方に設けられ、前記内部空間と通じる連通口と、
   前記連通口を気密に塞ぐ封止部材と、を有する、ダイプレートカバー。
2. 請求項１に記載のダイプレートカバーにおいて、
   前記断熱層は、大気圧よりも圧力が低い前記内部空間、大気圧と圧力が同じ前記内部空間、大気圧よりも圧力が高い前記内部空間、不活性ガスが充填された前記内部空間、断熱材が充填された前記内部空間の少なくともいずれか１つによって形成されている、ダイプレートカバー。
3. 請求項２に記載のダイプレートカバーにおいて、
   一連の前記内部空間によって前記断熱層が形成されている、ダイプレートカバー。
4. 請求項２に記載のダイプレートカバーにおいて、
   複数の前記内部空間によって前記断熱層が形成されている、ダイプレートカバー。
5. 請求項１に記載のダイプレートカバーにおいて、
   前記ダイプレートカバーの厚みは、３．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下であり、
   前記断熱層の厚みは、０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である、ダイプレートカバー。
6. 溶融樹脂が供給されるダイヘッドであって、
   供給された溶融樹脂が通過するノズルを備えるダイプレートと、
   前記ダイプレートの一側に配置されるダイホルダと、
   前記ダイプレートの他側に配置されるダイプレートカバーと、を有し、
   前記ダイプレートには、当該ダイプレートを前記ダイホルダに固定するボルトが挿通される複数の貫通孔が設けられ、
   前記ダイプレートカバーは、前記ダイプレートに設けられている前記複数の貫通孔及びそれぞれの前記貫通孔に挿通された前記ボルトを覆う形状を有し、
   前記ダイプレートカバーは、対向する第１のプレート部材および第２のプレート部材と、前記第１のプレート部材と前記第２のプレート部材との間に介在し、前記第１のプレート部材と前記第２のプレート部材との間に、断熱層を形成する内部空間を形成するスペーサ部材と、前記第１のプレート部材と前記第２のプレート部材との少なくとも一方に設けられ、前記内部空間と通じる連通口と、前記連通口を気密に塞ぐ封止部材と、をさらに有する、ダイヘッド。
7. 請求項６に記載のダイヘッドにおいて、
   前記ダイプレートカバーが有する前記断熱層は、大気圧よりも圧力が低い前記内部空間、大気圧と圧力が同じ前記内部空間、大気圧よりも圧力が高い前記内部空間、不活性ガスが充填された前記内部空間、断熱材が充填された前記内部空間の少なくともいずれか１つによって形成されている、ダイヘッド。
8. ダイヘッドから溶融樹脂を押し出しつつ切断する押出機であって、
   溶融樹脂を混練しながら搬送して前記ダイヘッドに供給するスクリューと、
   前記ダイヘッドから押し出される溶融樹脂を切断する切断機構と、を有し、
   前記ダイヘッドは、
   前記スクリューによって供給された溶融樹脂が通過するノズルを備えるダイプレートと、
   前記ダイプレートの一側に配置されるダイホルダと、
   前記ダイプレートの他側に配置されるダイプレートカバーと、を有し、
   前記ダイプレートには、当該ダイプレートを前記ダイホルダに固定するボルトが挿通される複数の貫通孔が設けられ、
   前記ダイプレートカバーは、前記ダイプレートに設けられている前記複数の貫通孔及びそれぞれの前記貫通孔に挿通された前記ボルトを覆う形状を有し、
   前記ダイプレートカバーは、対向する第１のプレート部材および第２のプレート部材と、前記第１のプレート部材と前記第２のプレート部材との間に介在し、前記第１のプレート部材と前記第２のプレート部材との間に、断熱層を形成する内部空間を形成するスペーサ部材と、前記第１のプレート部材と前記第２のプレート部材との少なくとも一方に設けられ、前記内部空間と通じる連通口と、前記連通口を気密に塞ぐ封止部材と、をさらに有する、押出機。
9. 請求項８に記載の押出機において、
   前記ダイヘッドの前記ダイプレートカバーが有する前記断熱層は、大気圧よりも圧力が低い前記内部空間、大気圧と圧力が同じ前記内部空間、大気圧よりも圧力が高い前記内部空間、不活性ガスが充填された前記内部空間、断熱材が充填された前記内部空間の少なくともいずれか１つによって形成されている、押出機。
10. 請求項８に記載の押出機において、
    前記切断機構は、
    前記ダイヘッドの前記ノズルから押し出された溶融樹脂を受け入れる切断処理部と、
    前記切断処理部内で回転駆動され、前記ノズルから押し出される溶融樹脂を前記切断処理部内で切断するカッターヘッドと、を有する、押出機。
11. 請求項１０に記載の押出機において、
    前記カッターヘッドは、前記切断処理部に供給された水の中で溶融樹脂を切断し、
    前記ダイヘッドの前記ダイプレートカバーは、前記切断処理部内の水に臨む、押出機。
12. ダイヘッドから溶融樹脂を押し出す工程（ａ）と、ダイヘッドから押し出される溶融樹脂を分断する工程（ｂ）と、を含む樹脂ペレット製造方法であって、
    前記工程（ａ）で溶融樹脂が押し出される前記ダイヘッドは、
    供給された溶融樹脂が通過するノズルを備えるダイプレートと、
    前記ダイプレートの一側に配置されるダイホルダと、
    前記ダイプレートの他側に配置されるダイプレートカバーと、を有し、
    前記ダイプレートには、前記ダイプレートを前記ダイホルダに固定するボルトが挿通される複数の貫通孔が設けられ、
    前記ダイプレートカバーは、前記ダイプレートに設けられている前記複数の貫通孔及びそれぞれの前記貫通孔に挿通された前記ボルトを覆う形状を有し、
    前記ダイプレートカバーは、対向する第１のプレート部材および第２のプレート部材と、前記第１のプレート部材と前記第２のプレート部材との間に介在し、前記第１のプレート部材と前記第２のプレート部材との間に、断熱層を形成する内部空間を形成するスペーサ部材と、前記第１のプレート部材と前記第２のプレート部材との少なくとも一方に設けられ、前記内部空間と通じる連通口と、前記連通口を気密に塞ぐ封止部材とをさらに有する、樹脂ペレット製造方法。

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