JP4256294B2 - ダイプレート - Google Patents

Description

本発明は、樹脂ペレットの造粒機用ダイプレートの構成に関する。

樹脂ペレットの造粒機は、樹脂切断用ナイフ（回転刃）とダイプレートとを有しており、ダイプレートが備える硬化面にはノズル孔が形成されている。この構成で、前記ノズル孔から樹脂を吐出させながら樹脂切断用ナイフを回転させて硬化面上を摺動させ、樹脂を切断することにより、微小なペレットが生成される。

（１）このような造粒機のダイプレートについて、特許文献１は従来技術として、ダイス母材表面に樹脂通過ノズルと連通する凹部を形成し、この各凹部内に予め形成した輪状の超硬金属によるダイス表面硬化部（超硬チップ）を設け、ロウ付けによって接着固定した構成を開示する（特許文献１の図９、段落番号０００３）。

（２）また特許文献１は、従来技術として、複数の樹脂通過ノズルを有するダイス母材の表面に所定厚さの耐摩耗性のあるタングステンカーバイド系の自溶性合金を溶射してダイス表面硬化部を形成する構成を開示する（特許文献１の図８、段落番号０００２）。

（３）また特許文献１は、従来技術として、所定厚さのチタンカーバイド（ＴｉＣ）の焼結板からなるダイス表面硬化部をダイス母材の表面に形成する構成を開示する（特許文献１の図１０、段落番号０００４）。

（４）上記（１）〜（３）に対して特許文献１が提案する製造方法は、ダイス母材の表面に形成された凹部内に硬化層を形成する成分の粉末合金を充填し、熱間静水圧加圧法（ＨＩＰ法）により前記粉末合金を加圧焼結してダイス表面硬化部を形成するというものである。特許文献１は、これにより、ダイプレート硬化部と母材とが拡散接合によって一体化されて強固な密着力を呈し、運転が長期にわたってもクラックや剥離を防止できるとする。
特開平５−１２４０３５号公報

（１）しかし、特許文献１の図９のような構成は、各チップの間の位置において、ダイス表面に多くの母材露出部が形成されてしまう。従って、ダイス表面を樹脂切断用ナイフが摺動することによって母材露出部が選択的に摩滅し、チップの脱落が起こり易い構造となってしまっている。また、一つの超硬チップに一つのノズル孔を設け（いわゆる単孔タイプのチップ）、そのチップを間隔をおいて並べる構成であるため、ダイス表面におけるノズル孔の配置の自由度が少なく、ノズル孔の数を増やして生産効率を上げることが困難である。また、単孔タイプのチップでは、多くのノズル孔を形成するには多数のチップをロウ付けしなければならない。従って、チップ−母材間やチップ−チップ間（いわゆる境目部）のロウ付け露出部分が多くなってしまう。ロウ材はキャビテーション及び腐食により徐々に喪失するので、ロウ付け部分の多い構成では、ロウ材の喪失によりチップの脱落が発生し易くなってしまう。

（２）また、特許文献１の図８のように自溶性合金を溶射してダイス表面硬化部を形成する場合は、ダイス表面硬化部の厚さは０．５〜２ミリメートル程度しかできず、使用寿命が短くなってしまう。特許文献１も、約１年で寿命となってしまう旨を指摘している。また、均一な溶射膜を得るのも困難である。

（３）また、特許文献１の図１０のようにチタンカーバイド（ＴｉＣ）の焼結板でダイス表面硬化部を形成する構成は、広い面積のＴｉＣの固定は技術的に困難であるので、例えば、ＴｉＣをロウ付けでダイプレート母材に固定一体化し、硬化面となる部分にノズル穴を穿設加工した後に析出硬化処理して硬化面の硬度を上げるような方法を採らなければならない。従って、多くの工数が必要となる。
他方、１０ミリメートル角程度のＴｉＣ合金の単孔チップをノズル穴の数だけロウ付けする場合もあるが、上記の方法と同様に工程数が多く、また、チップを一つ一つロウ付けするために、加工に必要なコストが増大してしまう。また、一つのチップに一つのノズル孔を設け、そのチップを間隔をおいて並べる構成では、上記（１）と同様にダイス表面におけるノズル孔の配置の自由度が少ない。

（４）特許文献１が提案する方法は、母材の表面に粉末合金の充填のための凹部を形成する必要があり、また、硬化部の形成サイズもあまり大きくすることができない。従って、多くのノズルを形成するには、比較的小さな凹部を母材に多数形成する必要がある。この結果、特許文献１の図３や図６に示すように凹部と凹部の境目に多くの母材露出部が形成されてしまい、ダイス表面を樹脂切断用ナイフが摺動することによって母材露出部が選択的に摩耗し、チップの脱落が起こり易い構造となってしまっている。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、ノズル孔の配置の自由度が大きく、多数のノズル孔を密集させて配置でき、また、硬化面を構成する部材が脱落しにくく長寿命であり、少ない加工工数で製造できる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及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

◆本発明の観点によれば、硬化面を有するダイプレートにおいて、複数のＷＣ（タングステンカーバイド）合金プレートを母材に対し拡散接合することによって前記硬化面を形成し、前記ＷＣ合金プレートのそれぞれには複数のノズル孔が形成されている、ダイプレートが提供される。

この構成によれば、１枚のＷＣ合金プレートに複数のノズル孔を配置することで、ノズル孔間のピッチを小さくでき、同サイズのチップタイプのダイプレート（特許文献１の図９に示すダイプレート）よりも、ノズル孔を多数密集させて配置できる。この結果、ペレットの生産性が向上する。また、自溶性合金を溶射する構成（特許文献１の図８）に比較して、硬化面の寿命が長く、メンテナンスの必要頻度を低減することができる。
また、チップタイプのダイプレート（特許文献１の図９に示すダイプレート）よりも、プレートとプレートとの境目の目地部を少なくすることができるので、キャビテーション及び腐食によるプレートの剥離・脱落を防ぐことができる。また、母材の露出部分も少なくできるので、母材の選択的な摩耗が発生しにくく、これによってもプレートの剥離・脱落を起こりにくくできる。

◆前記のダイプレートにおいては、前記母材はＳＵＳ鋼からなり、また、前記の各ＷＣ合金プレートは、長さ２０ミリメートル以上の隣合う二辺を少なくとも有する形状であることが好ましい。

このような形状のＷＣ合金プレートであれば、ノズル配置の自由度が増し穴数の制限が無くなるので、一枚のプレートに対しノズル孔を多数密集させて配置するのが容易である。従って、ペレットの生産性が一層向上する。また、母材がＳＵＳ鋼からなるので、水室内で使用する場合（アンダーウォーターカットタイプの造粒機）でも、耐食性に優れ、長寿命とすることができる。

◆前記のダイプレートにおいては、前記母材はＳＵＳ鋼からなり、また、前記の各ＷＣ合金プレートは、各辺の長さが２００ミリメートル以下であり、かつ、厚みが２．５ミリメートル以上であることが好ましい。

この構成により、ＷＣ合金プレートの反りを小さく抑えて、母材に対する接合不良やプレートの歩留まり低下を防止できる。また、母材がＳＵＳ鋼からなるので、水室内で使用する場合（アンダーウォーターカットタイプの造粒機）でも、耐食性に優れ、長寿命とすることができる。

◆前記のダイプレートにおいては、前記の各ＷＣ合金プレートはＷＣを２０〜９０重量％含有する合金からなることが好ましい。

即ち、上記のようなＷＣ合金プレートは、その他のＴｉＣ（チタンカーバイド）、ＮｂＣ（ニオブカーバイド）等の合金に比較して耐摩耗性にすぐれる。従って、ノズル孔から吐出される樹脂を切断するナイフに対する耐摺動摩耗性、耐キャビテーションエロージョン性に優れるダイプレートとすることができる。

◆前記のダイプレートにおいては、前記の各ＷＣ合金プレートは前記母材から１．５ミリメートル以上突出していることが好ましい。

この構成により、母材の露出部分に対して樹脂切断用ナイフが１．５ミリメートル以上離れることになるから、母材とナイフとの接触が確実に回避される。従って、母材の選択的な摩耗を確実に回避することができ、プレートの剥離・脱落を起こりにくくできる。

以下に、図１〜図４を参照して、本発明の望ましい一実施形態としてのダイプレートの製造工程を示す。

まず図１に示すように、ＷＣ合金（タングステンカーバイド合金）のプレートを適当なサイズ（例えば、縦２００ミリメートル、横２００ミリメートル）に成形し、このＷＣ合金プレート１ａを、ダイプレート上に配置できるような形状にワイヤ放電切断するとともに、所定の厚さに研磨する。

本実施形態で用いられるＷＣ合金プレート１ａは、ＷＣを２０〜９０重量％含有する合金に形成している。この合金は、その他のＴｉＣ（チタンカーバイド）、ＮｂＣ（ニオブカーバイド）等の合金に比較して、耐摩耗性に優れる。従って、ノズル孔から吐出される樹脂を切断するナイフに対する耐摺動摩耗性、耐キャビテーションエロージョン性に優れるダイプレートとすることができる。

研磨後のＷＣ合金プレートを図１の符号１ｂで示す。本実施形態では、成形後のＷＣ合金プレート１ｂは、一辺の最大長さＷを９０ミリメートル、厚さｔを３．５ミリメートルとした。このようなＷＣ合金プレート１ｂを複数枚製造しておく。一方、図２の下側に示すように、母材２ｂ側には所定の深さの環状の凹部ｒを凹設しておく。なお、この母材２ｂはＳＵＳ鋼で構成するのが、水室内でダイプレートを使用する場合（アンダーウォーターカットタイプの造粒機）でも優れた耐食性を発揮する点で好ましい。

次に図２に示すように、複数の前記ＷＣ合金プレート１ｂを、母材２ｂの凹部ｒ内に、環状に、且つ隣接するＷＣ合金プレート間に実質的な隙間を形成することのないよう、並べて配置する。なお、凹部ｒの底面とＷＣ合金プレート１ｂとの間には、ロウ材２ａを介在させる。次に、ダイプレートを真空炉に入れ、所定温度で所定時間加熱した後、冷却する。こうすることで、ＷＣ合金プレート１ｂと母材２ｂとがロウ材を介して拡散接合されて一体化したダイプレートが得られ、ＷＣ合金プレート１ｂの上面が、樹脂切断用ナイフの摺動可能な硬化面ｈとなる（図３）。なお、ここで「ＷＣプレート間に実質的な隙間を形成することのない」とは、母材の目地が存在しないという意味であり、ＷＣ合金プレート間の僅かなロウ材層がないという意味ではない。

なお、本実施形態では、母材２ｂとＷＣ合金プレート１ｂとの接合手段としてロウ材２ａによる拡散接合を採用したが、中間層を介することにより、公知のＨＩＰ法による拡散接合も可能である。

更に、ダイプレートのＷＣ合金プレート１枚に対して所定の数及び位置のノズル孔４ａを放電加工により形成する。上記に示すように、ＷＣ合金プレート１ｂは、少なくとも一辺が２０ミリメートル以上（９０ミリメートル）となる形状に構成されているので、１枚のＷＣ合金プレート１ｂに対して複数のノズル孔４ａを形成できるとともに、そのノズル孔４ａの配置の自由度も高く、ノズル孔４ａ、４ａ・・・を図４に示すように密集させて配置することが可能である。

次に母材２ｂには、ＷＣ合金プレート接合面の反対側より、樹脂入口側となるノズル孔（図略）を形成する。そして、ＷＣ合金プレート１ｂの表面（硬化面ｈ）を仕上げ研磨して完成となる。

こうして構成したダイプレートは、１枚のＷＣ合金プレート１ｂに複数のノズル孔４ａを配置することで、ノズル孔４ａ間のピッチを小さくでき、同サイズの単孔チップタイプのダイプレート（チップ−チップ間にロウ付け部（ロウ材層）を有するダイプレート）よりも、ノズル孔４ａを多数密集させて配置できる。この結果、ペレットの生産性が向上する。また、自溶性合金を溶射する構成（特許文献１の図８）に比較して、硬化面ｈの寿命が長く、メンテナンスの必要頻度を低減することができる。
また、上記の単孔チップタイプのダイプレートよりも、母材に接合する部材を少なくできる。即ち、１枚のＷＣ合金プレート１ｂに対し複数のノズル孔４ａを形成することで、ＷＣ合金プレート１ｂの枚数を少なくできる。これは加工工数を低減できることを意味する。また、ＷＣ合金プレート１ｂの枚数を少なくできるから、上記の単孔チップタイプのダイプレートよりも、隣合うＷＣ合金プレート１ｂ同士の境目のロウ付け部（ロウ材層）を大幅に少なくすることができる。従って、造粒機の運転時の上記ロウ付け部（ロウ材層）のキャビテーションエロージョンによるＷＣ合金プレート１ｂの剥離・脱落を防ぐことができる。

また、上記特許文献１に開示される粉末合金の加圧焼結の方法では、粉末合金の充填のための凹部をあまり大きくできないために、ノズル孔の数を多く確保するには母材に多数の凹部を形成する必要がある。それに比較して本実施形態では、環状に連続した大きな凹部ｒを一つ形成し、そこに複数枚のＷＣ合金プレート１ｂを実質的な隙間（母材目地部）を介することなく並べて配置し、一度にロウ付けできる。従って、加工工数を低減できる。また、母材２ｂの露出部分が無いため、造粒機の運転時の樹脂切断用ナイフの摺動による母材の選択的な摩耗が発生しない。これにより、ＷＣ合金プレート１ｂの剥離・脱落が起こらない。

なお、ＷＣ合金プレート１ｂの寸法・形状は種々考えられるが、それぞれ長さが２０ミリメートル以上の隣り合う二辺を有する形状であることが好ましい。こうすれば、１枚のＷＣ合金プレート１ｂに複数のノズル孔４ａを形成し易く、また、ノズル孔４ａ、４ａ・・・の配置の自由度が高くなって、より多数のノズル孔４ａを密集させて配置することも容易だからである。ただし、最大の長さの辺が２００ミリメートル以下であることが好ましい（言い換えれば、それぞれの辺が何れも２００ミリメートル以下であることが望ましい）。通常の厚み、例えば３ミリメートル厚のＷＣ合金では、一辺の長さが２００ミリメートルを上回るとプレートに反りが生じやすく、母材２ｂに対する接合不良や、歩留まりの低下を招くおそれがあるからである。またＷＣ合金プレート１ｂの厚みｔは、２．５ミリメートル以上であるのが、長寿命となるため好ましい。

また、図２に示す母材２ｂの凹部ｒの深さは、前述のＷＣ合金プレート１ｂの厚みｔよりも小さくされているため、母材２ｂに対し接合されているＷＣ合金プレート１ｂは、母材２ｂの上面から若干突出する形となる。本実施形態に照らして言えば、ＷＣ合金プレート１ｂの厚みが３．５ミリメートルであるのに対し凹部ｒの深さは２ミリメートル弱としており、この結果、ＷＣ合金プレート１ｂが母材２ｂの上面から１．５ミリメートル以上突出されている。こうすることによって、硬化面ｈ上を摺動する樹脂切断用ナイフが母材２ｂの露出部分に対して１．５ミリメートル以上離れることになるから、母材２ｂとナイフとの接触が確実に回避される。従って、母材２ｂの選択的な摩耗を確実に回避することができ、選択的摩耗に起因するＷＣ合金プレート１ｂの剥離・脱落を無くすことができる。

ＷＣ合金プレートの成形の様子を示した斜視図。 ＷＣ合金プレートを母材にロウ付けする様子を示す斜視図。 ＷＣ合金プレートを母材に接合した状態を示す斜視図。 ノズル孔を形成した様子を示す斜視図。

符号の説明

１ａ ＷＣ合金プレート（成形前）
１ｂ ＷＣ合金プレート（成形後）
２ａ ロウ材
２ｂ 母材
４ａ ノズル孔

Claims (3)

1. 硬化面を有するダイプレートにおいて、複数のＷＣ合金プレートを母材に対し拡散接合することによって前記硬化面を形成し、前記ＷＣ合金プレートのそれぞれには複数のノズル孔が形成されており、
   前記母材はＳＵＳ鋼からなり、また、前記の各ＷＣ合金プレートは、長さ２０ミリメートル以上の隣合う二辺を少なくとも有する形状であり、
   前記の各ＷＣ合金プレートは、各辺の長さが２００ミリメートル以下であり、かつ、厚みが２．５ミリメートル以上であることを特徴とするダイプレート。
2. 請求項１に記載のダイプレートであって、前記の各ＷＣ合金プレートはＷＣを２０〜９０重量％含有する合金からなることを特徴とするダイプレート。
3. 請求項１または請求項２に記載のダイプレートであって、
   前記母材には、前記の各ＷＣ合金プレートの厚みよりも小さい深さを有する環状の凹部が凹設され、
   当該凹部の底面に前記の各ＷＣ合金プレートが接合されており、当該各ＷＣ合金プレートは前記母材の上面から１．５ミリメートル以上突出していることを特徴とするダイプレート。

Images