JP2001287259A - フラットダイ及びこれを用いた成形品の製造方法 - Google Patents

フラットダイ及びこれを用いた成形品の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高品質の成形品を効率良く成形することがで
きると共に、設計製作が容易であり、汎用性に優れたフ
ラットダイを提供する。 【解決手段】 注入口２、空洞部３及び排出口７を備え
たフラットダイにおいて、空洞部３と排出口７との間に
形成された収容部１２と、外周断面が略真円状に形成さ
れ、排出口７の幅方向長さと略同じ幅長さを有し、幅方
向に軸線が延びるように収容部１２内に回転自在に設け
られた回転体２０，２２とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、押出機を用いて熱
可塑性樹脂のフイルム、シート等を成形するためのフラ
ットダイに関し、更に、このフラットダイを用いた成形
品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】フラットフイルム、シートあるいは厚板
物などの成形には、多くの場合フラットダイが用いら
れ、その形状としては、フィツシュテールダイ、コート
ハンガー型Ｔダイ、ストレートマニホールド型Ｔダイな
どがある。コートハンガー型Ｔダイにはマニホールドの
断面形状が中央から端部まで変化しないコートハンガー
ストレートマニホールド型と、空洞部の断面形状が中央
から端部に向かって序々にに小さくなるコートハンガー
テーパーマニホールド型があり、成形されたフイルムの
厚みを全幅にわたって均一にするという観点からは、後
者のものがよく用いられている。
【０００３】また、溶融樹脂の流れが幅方向に均一にな
るように、チョーカーバーと呼ばれる部品を設けて溶融
樹脂の流れを絞るように構成したものも多く、更に、リ
ップ間隙調整機構を設けて、排出口から排出される溶融
樹脂の厚みを調整できるように構成したものが一般的で
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したような構成か
らなる従来のフラットダイにおいては、内部における溶
融樹脂の流量分布が幅方向で均一になるように、材料樹
脂の流動特性及び流動による圧力損失をベースに設計が
なされる。ところがかかる設計においては、材料樹脂毎
に複雑な流動特性等を測定解析する必要があるだけでな
く、樹脂の流路に微妙な形状と寸法が要求されるため、
その精度が十分でないことも多いため、性能の高い金型
を一度で製作することは非常に困難であった。この結
果、試行錯誤を通じてフラットダイを繰り返し製作する
ことが一般的であり、時間および製造コストの面で問題
があった。
【０００５】また、このような困難な設計、製作によっ
て得られたフラットダイであっても、押出機の押出量、
温度や圧力、或いは樹脂の種類などの違いにより流動特
性が変化し、成形品の厚み寸法精度の低下を招くおそれ
があるため、各条件毎にフラットダイを取り替えねばな
らず汎用性がないという問題があった。
【０００６】また、幅方向に沿って、溶融樹脂通路の形
状や厚みを変化させたり、溶融樹脂温度のプロファイル
設定を行わなければならず、溶融樹脂に作用する剪断量
が幅方向で変化し、分子配向の違いや内部歪みを含んだ
製品が生じやすい。この結果、製品の厚み、密度、機械
特性、光学特性、などにバラツキが生じたり、製品に反
りや変形が生じるという問題を有していた。
【０００７】また、従来のフラットダイでは、チョーカ
ーバーやリップ間隙調整機構の調整作業に熟練を要し、
作業性が良好でないという問題があった。このため、リ
ップ間隙の自動調整機構を備えたものも存在するが、非
常に高価なものとなっていた。
【０００８】また、従来のフラットダイでは、溶融樹脂
の剪断速度や剪断量が幅方向端部で低下したりネックイ
ンが生じたりすることで、幅方向の厚み調整が十分でき
ないため生じる「耳ロス」 、剪断発熱等による影響が
安定化して製品の厚みが一定になるまでの「調整操作ロ
ス」、保証しなければならない最低厚みよりも厚みが大
きい部分に生ずる「厚み保証ロス」などの各種ロスが大
きいという問題があり、製品化の効率向上が求められて
いた。
【０００９】本発明は、以上の問題を解決すべくなされ
たものであつて、高品質の成形品を効率良く成形するこ
とができると共に、設計製作が容易であり、汎用性に優
れたフラットダイの提供を目的とし、更に、このフラッ
トダイを用いて所望の成形品を得ることができる成形品
の製造方法の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の前記目的は、押
出機から溶融樹脂が供給される注入口と、供給された溶
融樹脂が幅方向に沿って拡がるように形成された空洞部
と、溶融樹脂を幅方向に拡がった状態で吐出する排出口
とを備えたフラットダイにおいて、前記空洞部と前記排
出口との間に形成された収容部と、外周断面が略真円状
に形成され、前記排出口の幅方向長さと略同じ幅長さを
有し、前記幅方向に軸線が延びるように前記収容部内に
回転自在に設けられた回転体とを備えるフラットダイに
より達成される。
【００１１】このフラットダイは、前記回転体の回転数
又は回転力の増減調節可能な回転調節手段を更に備える
ことが好ましい。前記回転調節手段は、前記回転体に連
結されて該回転体の駆動及び／又は制動を行うことが好
ましく、或いは、前記収容部の上流側又は下流側におけ
る溶融樹脂の流路内に設けられた圧力検出手段と、該圧
力検出手段の検出に基づいて前記回転体の回転数又は回
転力を制御する回転制御手段とを備えることが好まし
い。
【００１２】前記回転体は、外周面と前記収容部の内壁
面との間に溶融樹脂が通過可能な間隙が形成されるよう
に配置されることが好ましい。その他、前記回転体は２
つ並設されていることが好ましく、該各回転体の間に形
成される間隙を溶融樹脂が通過するように配置される
か、又は、該各回転体の外周面と前記収容部の内壁面と
の間に形成される間隙のそれぞれを溶融樹脂が分かれて
通過するように配置されることが好ましい。
【００１３】また、前記回転体は、外周面から径方向外
方に突出する突片が全幅にわたって設けられていること
が好ましい。前記突片は、前記回転体の径方向に沿って
進退可能としても良い。或いは、前記回転体は、ロール
状の部材であり、外周面で溶融樹脂に剪断作用を与える
ようにすることが好ましい。
【００１４】押出機から供給された溶融樹脂が通過する
複数の経路を備え、該経路の少なくとも一つが、溶融樹
脂が幅方向に沿って拡がるように形成された空洞部と、
溶融樹脂を幅方向に拡がった状態で吐出する排出口とを
有する多層成形用のフラットダイにおいては、少なくと
も１つの前記空洞部の下流側に設けられた収容部と、外
周断面が略真円状に形成され、前記排出口の幅方向長さ
と略同じ幅長さを有し、前記幅方向に軸線が延びるよう
に前記収容部内に回転自在に設けられた回転体とを備え
ることが好ましい。
【００１５】また、本発明の前記目的は、上述のフラッ
トダイを用いて異形品の表面の一部に樹脂層を形成して
なる成形品の製造方法により達成される。
【００１６】また、前記排出口が矩形である上述のフラ
ットダイを用いて、溶融樹脂をシート状、フィルム状又
は板状に成形することも可能であり、或いは、前記排出
口が異形である上述のフラットダイを用いて、溶融樹脂
の異形品を成形することも可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の具体的な実施の形態について説明する。図１及
び図２は、それぞれ本発明の第１の実施形態に係るフラ
ットダイを示す正面断面図及び側面断面図である。尚、
図１は図２におけるＢ−Ｂ断面図であり、図２は図１に
おけるＡ−Ａ断面図である。
【００１８】図１及び図２において、１はフラットダイ
本体、２は樹脂注入口、３はコートハンガー形の上流側
空洞部、５はストレート形の下流側空洞部、７は矩形の
排出口、９はリップ間隙調整ブロック、１０はリップ間
隙調整ボルトであり、空洞部３，５は、幅方向（長手方
向）が排出口７の幅方向と平行に設けられている。尚、
加熱冷却の温調機構やボルト等の部品連結手段について
は、図示を省略している。
【００１９】上流側空洞部３は、注入口２から注入され
た溶融樹脂を幅方向に分流させるように形成されてお
り、上流側空洞部３を通過した溶融樹脂は、幅方向に拡
がった状態で下流側空洞部５を経て排出口７から排出さ
れる。
【００２０】本実施形態に係るフラットダイにおいて
は、空洞部３，５間を連通する通路１１の途中に収容部
１２が形成されており、この収容部１２の内部に回転体
としての一対のロール状ギヤ２０，２２が収容されてい
る。ロール状ギヤ２０，２２は、回転中心から等距離の
同心円上に、歯先面及び歯底面がそれぞれ等間隔に形成
されている。即ち、外周断面が略真円状の部材表面に、
突片となる歯が等間隔に設けられたものである。このロ
ール状ギヤ２０，２２は、通常のギヤポンプに使用され
るギヤとは異なり、排出口７の幅方向長さに略等しい歯
幅を有する長尺の部材であり、軸線が排出口７の幅方向
に延びて互いに噛合し、歯面が溶融樹脂の流れ方向と垂
直になるよう配置され、回転によって矢示方向に溶融樹
脂を搬送する。ロール状ギヤ２０，２２の幅方向の長さ
は、押出機（図示せず）のシリンダ口径より大きくする
ことが効果的であり、実用的には３０ｃｍ以上とするこ
とが好ましく、より好ましくは５０ｃｍ以上である。
【００２１】ロール状ギヤ２０，２２の一方は、回転調
節手段であるモータ２４に接続されており、モータ２４
の作動により一方のロール状ギヤ２０を駆動すると、他
方のロール状ギヤ２２が従動するように構成されてい
る。
【００２２】次に、上述した構成からなるフラットダイ
の作動について説明する。まず、モータ２４によりロー
ル状ギヤ２０を図２の矢示方向に所定の回転数又は回転
力（トルク）で駆動し、押出機（図示せず）から溶融樹
脂を注入口２に圧入する。供給された溶融樹脂は、空洞
部３において幅方向に分流された後、収容部１２に供給
される。そして、各ロール状ギヤ２０，２２の歯の間の
溶融樹脂が回転と共に移動し、一定の流量で収容部１２
から排出される。
【００２３】収容部１２に供給された溶融樹脂の流れに
よって、ロール状ギヤ２０，２２にはある程度の回転駆
動力が作用するが、一方のロール状ギヤ２０はモータ２
４に接続されており、その回転数は一定に維持される。
即ち、ロール状ギヤ２０，２２はモータ２４によって制
動されるため、溶融樹脂は、流れが抑制されて、上流側
で幅方向に拡がり易くなる。
【００２４】一方、溶融樹脂の粘度が高い場合や、低温
押し出しが必要な場合等においては、ロール状ギヤ２
０，２２を加圧ポンプとして機能させることができ、押
出機（図示せず）の負担を軽減することができる。した
がって、該押出機における溶融樹脂の発熱量の低減や樹
脂温度の均一化を図ることができると共に、溶融樹脂が
ロール状ギヤ２０，２２を通過した後の流量分布の均一
性が保証される。
【００２５】いずれにしても、ロール状ギヤ２０，２２
を経た後の溶融樹脂は、幅方向の流量分布が均一となっ
た状態で下流側空洞部５に流れ込み、整流、調質が行わ
れた後に矩形の排出口７から排出される。この結果、溶
融樹脂は、幅方向で均一な厚みを有するシート状、フィ
ルム状又は板状に成形され、幅方向の端部におけるいわ
ゆる「耳ロス」も削減することができる。
【００２６】以上のように、本実施形態に係るフラット
ダイは、一対のロール状ギヤ２０，２２及びモータ２４
を設けることによって溶融樹脂の幅方向への分流を良好
に行い、成形品の寸法を高精度に維持することを可能に
しており、従来のように、空洞部３の設計において複雑
な解析を要しない。したがって、空洞部３は、コートハ
ンガー型以外に、ストレート型、テーパ型、ファン型な
ど任意の形状とすることができ、容易に設計製造が可能
である。また、従来のように、溶融樹脂の流路を薄く長
くして大きな剪断力を与える必要がなく、或いは、溶融
樹脂に作用する剪断量を幅方向で変化させる必要がない
ため、分子配向が小さく、配向程度のバラツキが少ない
成形品を容易に得ることができる。更に、せん断に基づ
く溶融樹脂の発熱を抑制することができ、熱分解し易い
樹脂であっても好適に使用することができる。
【００２７】また、一対のロール状ギヤ２０，２２は、
本実施形態においては同径で円筒状のものを使用してい
るが、それぞれ異径であっても良く、更に、両者を円錐
状として噛合させることも可能である。また、歯すじの
形状は、すぐば状以外に、はすば状、ねじ状とすること
ができる。
【００２８】また、本実施形態では、歯の高さを幅方向
で一定にすることで、排出口７から吐出される溶融樹脂
の流量を幅方向の各位置で一定としているが、歯の形状
や高さを周期的に変化させたり、傾斜させたりすること
で、溶融樹脂の流量分布を幅方向で所望のように変化さ
せることも可能である。これによって、成形品の厚みを
幅方向で縞状に変化させたり、テーパ状にすることがで
き、異形のシートや板を容易に製造することができる。
この場合、複数の異なった形状のギヤを同軸上に組み合
わせることにより、幅方向で歯の高さや形状が異なるロ
ール状ギヤ２０，２２を容易に製造することができる。
尚、分割された各ギヤの間に、隔壁を設けても良い。
【００２９】また、ロール状ギヤ２０，２２の歯は、全
幅にわたって設けられていれば良く、必ずしも一体であ
る必要はない。即ち、歯を幅方向で適宜分割し、それら
を円周方向にずらした状態で設けることも可能である。
【００３０】また、ロール状ギヤ２０，２２の歯先と収
容部の内周面との間隙は、精度の高い確動流を得るとい
う観点からは小さい方が望ましいが、ある程度大きくす
ることにより圧力変動が小さくなり、ギヤマークの発生
を抑制することができる場合もある。例えば、粘弾性の
高い組成物を成形する場合には、間隙をロール状ギヤ２
０，２２の歯たけに略等しくすることが可能である。
【００３１】また、ロール状ギヤ２０，２２の歯形は、
インボリュート歯形、サイクロイド歯形、円弧歯形とす
ることが可能であり、両ギヤの歯形は、対称、非対称の
いずれであっても良い。脈動によるギヤマークの発生を
抑制するためには、噛合するロール状ギヤ２０，２２に
より絞り出される樹脂の流量変動が、できるだけ少なく
なるような歯形とすることが好ましい。更に、両ギヤに
おける歯同士を接触させずに、歯の間に常に若干の隙間
が形成されるようにすることで、溶融樹脂の脈動を低減
することも可能である。尚、このような脈動軽減を目的
とする構成によって、ロール状ギヤ２０，２２間の動力
伝達を良好に行うことができない場合には、ロール状ギ
ヤ２０，２２を支持する回転軸の端部にそれぞれ新たな
ギヤを取り付け、このギヤ同士を噛合させることによ
り、ロール状ギヤ２０，２２を連動させることができ
る。
【００３２】また、本実施形態においては、図２に示す
ように、ロール状ギヤ２０，２２及びその収容部１２の
断面形状が公知のギヤポンプに類似した構成としている
が、回転体としてロール状ギヤ２０，２２を設ける代わ
りに、円柱状のロータを設け、断面形状が、ベーン形、
二葉形、回転翼形、メカニカルブースタ（ルーツ形）な
どの公知のポンプに類似した構成としても良い。即ち、
外周面から外方に突出する突片を有し、回転によって溶
融樹脂を排出口７に向けて送り込むことができる回転体
であれば適用可能であり、上述したロール状ギヤ２０，
２２と同様の機能を果たすことができる。
【００３３】これらの代表例として、本発明の第２の実
施形態に係るフラットダイの側面断面図を図３に示す。
尚、本実施形態及び以下に示す各実施形態は、図１及び
図２に示す第１の実施形態のフラットダイにおいて、収
容部１２に設けられたロール状ギヤ２０，２２の代わり
に、他の回転体を設けて構成したものであり、その他の
構成部分については第１の実施形態と同様である。した
がって、第１の実施形態のものと同様の部分に同一の番
号を付して、その説明を省略する。
【００３４】本実施形態における収容部１２には、軸線
が排出口７の幅方向に一致するように配置された長尺の
ロータ３０が回転自在に設けられており、ロータ３０の
外周面の略片側半分と収容部１２の内壁面との間には、
溶融樹脂の流路となる間隙４が形成されている。
【００３５】ロータ３０は、外周断面が略真円状に形成
され、排出口７とほぼ同じ幅方向長さを有する２枚の翼
板３２を有しており、各翼板３２は、ロータ３０の中心
部で互いに直交している。これら翼板３２は、それぞれ
ロータ３０の径方向に沿って独立に移動可能とされてお
り、一部をロータ３０の外周面から外方に突出させるこ
とで、この突出した部分を突片として機能させている。
【００３６】即ち、ロータ３０が矢示方向に回転する
と、翼板３２の一方端は、間隙４を通過する間、収容部
１２の内壁面を摺動し、溶融樹脂を排出口７に向けて送
り込む。そして、間隙４を通過した後は、ガイド部１２
１を摺動することによってロータ３０内に徐々に収納さ
れ、これに代わって翼板３２の他方端がガイド部１２２
を摺動しながら徐々に突出することで、他方端による溶
融樹脂の押し込みを開始する。間隙４の径方向長さは、
ロータ３０の回転方向に沿って一定にすることが好まし
く、これにより翼板３２の先端部による溶融樹脂の押し
込み量が常に一定となるので、排出口７から排出される
溶融樹脂の流量変動を防止することができる。
【００３７】尚、ガイド部１２１，１２２は、ロータ３
０の長手方向に沿って複数箇所に適宜設けて良く、或い
は網目状に設けても良い。また、翼板３２は、ロータ３
０の径方向に沿って２つに分割してそれぞれの間にばね
を介在させた構成とすることも可能である。更に、ばね
を介在させる代わりに、ロータ３０の中心にステータを
設け、このステータの外周面に、翼板の端部に設けたフ
ックと係合する偏心した係合部を備えた構成としても良
い。この構成においては、翼板が係合部と係合しながら
ステータの周囲を回転することにより進退するので、ガ
イド部１２１，１２２を設ける必要がないというメリッ
トがある。
【００３８】また、このような翼板３２が径方向に進退
可能とされたロータ３０を、図２に示す第１の実施形態
のロール状ギヤ２０，２２と同様に２つ並設し、両ロー
タ間を溶融樹脂が通過するように構成しても良い。そし
て、両ロータをそれぞれモータ等の回転調節手段に連結
して、図２の矢示方向とは逆方向に同期回転させること
で、各翼板の作用により一定流量の溶融樹脂を送ること
ができる。この構成によれば、通過する溶融樹脂に、収
容部内壁面との接触による剪断作用が生じないので、溶
融樹脂の剪断量及び発熱量が非常に少ないという利点が
ある。両ロータにおける翼板は、ロータの周方向に沿っ
て等間隔に多数設けることが可能であり、また、両ロー
タにおける翼板同士は接触、非接触のいずれであっても
良い。また、ロータのいずれか一方を、翼板を有しない
ロールにしても良い。
【００３９】その他、ベーン形及び二葉形のポンプの断
面形状を参考までに図４及び図５に示す。図４におい
て、４０はロータ、４２はシリンダ、４４は突片として
のベーンである。また、図５において、５０，５２は互
いに逆方向に回転するロータであり、両端部が突片とし
ての機能を果たす。図４及び図５に示すロータは、排出
口７と略同じ幅方向長さの突片を有する長尺のものであ
る点には注意する必要がある。
【００４０】次に、本発明の第３の実施形態に係るフラ
ットダイについて説明する。図６は、本発明の第３の実
施形態に係るフラットダイの側面断面図である。
【００４１】本実施形態においては、収容部１２の内部
に回転体である円筒状のロール３００が収容されてい
る。ロール３００は、外周断面が略真円状に形成され、
排出口７の幅方向長さに略等しい面長を有する長尺の部
材であり、上記第１及び第２の実施形態における全幅に
わたって形成された突片を有していない。このロール３
００は、排出口７の幅方向に沿って軸線が延びるように
設けられており、外周面が収容部１２における内壁面の
一部で摺動する一方、内壁面の他の部分との間に溶融樹
脂の流路となる間隙４ａを形成するように配置されてい
る。
【００４２】ロール３００の面長は、押出機（図示せ
ず）のシリンダー口径より大きくすることが効果的であ
り、実用的には３０ｃｍ以上とすることが好ましい。ロ
ール３００は、回転調節手段であるモータ２４に接続さ
れて、一定の回転数で回転するように構成されている。
【００４３】次に、上述したフラットダイの作動につい
て説明する。まずロール３００に結合されたモータ（図
示せず）により、ロール３００を図６の矢印の方向に所
定の回転数で駆動し、押出機（図示せず）から溶融樹脂
を注入口２に圧入する。供給された溶融樹脂は、空洞部
３において幅方向に分流され、間隙４を通過する。押出
機の押出圧による樹脂の流れによりロール３００にはあ
る程度の回転駆動力が作用するが、ロール３００はモー
タ２４に接続されているため、所定の回転数が維持され
る。即ち、押出圧による回転駆動力が大きい場合には、
モータ２４はロール３００を制動する一方、押出圧によ
る回転駆動力が小さい場合には、モータ２４はロール３
００を駆動する機能を果たし、ロール３００の回転数が
常に一定に保たれる。
【００４４】ロール３００の回転によって、間隙４ａに
ある溶融樹脂は幅方向のどの部位も殆ど均一な剪断作用
を受け、排出口７に向けて搬送される。溶融樹脂の剪断
速度及び剪断量を幅方向の各部位でできる限り均一にす
るために、溶融樹脂の過剰な剪断発熱等が問題とならな
い範囲で、間隙４ａの間隙寸法（ロール３００の外周面
と収容部１２の内壁面との距離）を小さくすることが好
ましく、また、大径のロール３００を使用する等して間
隙４ａの周方向長さを長くすることが好ましい。一例を
挙げると、間隙４ａの間隙寸法が０．３〜３０ｍｍであ
り、ロール３００の直径が５〜５００ｍｍである。ロー
ル３００を経た後の溶融樹脂は、幅方向の流量分布が均
一な状態で下流側空洞部５に流れ込み、整流、調質が行
われた後に矩形の排出口７から排出される。
【００４５】従来は、上流側空洞部３における幅方向へ
の分流を、通路１１を通る溶融樹脂の抵抗による背圧に
よって行うことで、幅方向流量分布の均一化を図ってい
たため、空洞部３や通路１１の形状寸法に高い精度が要
求されると共に、樹脂の種類によって抵抗が変化すると
いう問題があった。これに対し、本実施形態において
は、ロール３００の回転により幅方向に均一な剪断で均
一な流量が保証されるため、空洞部３や通路１１の形状
寸法は許容度が大きく、設計及び製作を容易に行うこと
ができる。更に、樹脂の種類に応じてロール３００の回
転数又は回転力を適宜調節することにより、間隙４ａの
通過時における溶融樹脂の抵抗を一定にすることがで
き、流量分布の均一化が容易である。尚、ロール３００
の上流側又は下流側のいずれが高圧であっても良い。
【００４６】また、従来のフラットダイにおいては、主
として剪断履歴を幅方向各部位において変えることによ
り、成形品の厚みの均一化を図っていたために、発熱量
の違い、粘度の違いなど複雑な問題を惹起させ、形状設
計を著しく難しくし、又製作されたダイは汎用性のない
ものとなっていた。本実施形態では、上述したようにこ
うした問題が解消され、空洞部３もコートハンガー型以
外に、ストレート型、ファン型など任意の型を採用して
容易な設計製作が可能となる。
【００４７】ロール３００は、本実施形態においては円
筒状であるが、円錐状であってもよく、また幅方向の所
定の部位のみを異径とすること可能である。このような
構成にすることにより、幅方向における特定箇所の流量
を増減して肉厚が変化したものや、異形構造品を製造す
ることができる。同様なことは、収容部１２の内壁面に
凹凸を形成して、間隙４の間隙寸法を幅方向で変えるこ
とにより実現してもよい。
【００４８】また、ロール３００は、異なる径寸法の複
数のモジュールを連結して構成しても良い。また、収容
部１２は、筒状の内部空間の断面積が異なる複数のブロ
ックを連結してフラットダイ本体１に挿入することによ
り構成しても良い。これらの構成とすることで、幅方向
で厚みが異なる製品を容易に製造することができる。
尚、各モジュール又はブロック間に隔壁を設けてもよ
い。
【００４９】また、溶融樹脂の温度調節を行うため、特
に、溶融樹脂の剪断発熱による熱量を排除するため、フ
ラットダイ本体１における収容部１２の周囲やロール３
００の内部に、熱媒体を通過させる流路を形成するか、
或いは、ヒートパイプや電子冷却素子等を用いる温度調
節機構を設けた構成とすることが好ましい。
【００５０】本実施形態においては、収容部１２及びロ
ール３００の数を１つだけとしているが、図７及び図８
に示すように、溶融樹脂の流れ方向に沿ってそれぞれ複
数設けることも可能である。この場合、図７に示すよう
に、各ロール３００を同方向に回転させ、各ロール３０
０の外周面が同じ側で溶融樹脂と接触するような構成に
することができ、或いは、図８に示すように、各ロール
３００を上流側から順に反対方向に回転させ、各ロール
３００の外周面が、隣接するロール３００同士で溶融樹
脂と反対側で接触するような構成にすることができる。
尚、図７及び図８に示す構成を任意に組み合わせてもよ
い。このような構成にすることにより、樹脂流れの均一
化をより確かなものとすることができる。更に、各ロー
ル３００に対応させて温度調節機構を設けることによ
り、溶融樹脂の表裏温度の調節をより適切に行うことが
可能となる。
【００５１】次に、本発明の第４の実施形態に係るフラ
ットダイについて説明する。図９は、本発明の第４の実
施形態に係るフラットダイの側面断面図である。本実施
形態のフラットダイは、収容部１２に円筒状のロールを
２つ設けて構成したものである。
【００５２】図９に示すように、２つのロール２００，
２２０は、外周断面が略真円状に形成され、それぞれ軸
線が排出口７の幅方向に延びるようにして、互いに近接
ないしは接触させた状態で収容部１２に設けられてお
り、各ロール２００，２２０の外周面と収容部１２の内
壁面との間にそれぞれ間隙４ｂ、４ｃが形成されるよう
に配置されている。ロール２００，２２０は、回転調節
手段が有する２つのモータ（図示せず）にそれぞれ接続
されており、この回転調節手段は、各ロール２００，２
２０をそれぞれ矢示方向（互いに逆方向）に回転させる
と共に、それぞれの回転数を同期させるように、各ロー
ル２００，２２０の駆動を制御する。
【００５３】以上の構成を備えたフラットダイによれ
ば、収容部１２に流れ込んだ溶融樹脂は、ロール２０
０，２２０の回転方向に沿って間隙４ｂ，４ｃに分かれ
て通過し、再び合流した後、収容部１２から排出され
る。このフラットダイは、上述した第３の実施形態のフ
ラットダイが有する利点に加え、以下に示す利点を有す
る。即ち、間隙４ｂ，４ｃを通過する溶融樹脂は、ロー
ル２００，２２０から剪断作用を受けた後、ロール２０
０，２２０から剥離されることにより、ロール２００，
２２０の外周面近傍に位置していた部分の性状が変化す
ることがあるが、このように性状が変化した溶融樹脂
は、収容部１２の出口で合流する際に内部へ引き込まれ
て、排出口７から排出される溶融樹脂の両面に現れるこ
とはない。したがって、成形品の光沢や表面荒さなどを
表裏同質にすることができ、硬質の樹脂からなる場合で
あっても反りや変形を防止することができる。
【００５４】また、二本のロール２００，２２０は異径
であっても同径であってもよい。収容部１２及びロール
２００，２２０の形状や温度調節機構の有無等について
は、上記第３の実施形態におけると同様に適宜選択可能
である。また、回転調節手段（図示せず）は、ロール２
００，２２０の回転数を必ずしも同期させる必要はな
く、各ロール２００，２２０毎に個別に設けて、それぞ
れの回転数を適宜設定してもよい。例えば、ロール２０
０，２２０の径が異なる場合、両ロール２００，２２０
の周速が等しくなるように回転制御されることが好まし
い。尚、ロール２００，２２０の一方のみに回転調節手
段を連結し、他方は自由回転するように構成しても良
い。
【００５５】次に、本発明の第５の実施形態に係るフラ
ットダイについて説明する。図１０は、本発明の第５の
実施形態に係るフラットダイの側面断面図である。本実
施形態のフラットダイは、図９に示す第４の実施形態の
フラットダイにおいて、２つのロール２００，２２０は
外周断面が略真円状に形成され、収容部１２の内壁面と
の間にそれぞれ間隙４ｂ，４ｃを形成する代わりに、ロ
ール２０２，２２２間に間隙４ｄを形成したものであ
り、更に、各ロール２０２，２２２の回転方向をそれぞ
れ逆にしたものである。
【００５６】図１０に示すように、２つのロール２０
２，２２２は、排出口７の幅方向に沿って互いに平行に
設けられ、それぞれ収容部１２の内壁面の一部を摺動す
ると共に、間隙４ｄを溶融樹脂が通過するように配置さ
れている。ロール２０２，２２２は、回転調節手段（図
示せず）が有する２つのモータにそれぞれ接続されてお
り、この回転調節手段は、各ロール２０２，２２２をそ
れぞれ矢示方向に回転させると共に、それぞれの回転数
を同期させるように、各ロール２０２，２２２の駆動を
制御する。
【００５７】このように構成されたフラットダイによれ
ば、収容部１２に流れ込んだ溶融樹脂は、ロール２０
２，２２２の回転方向に沿って間隙４ｄを通過した後、
収容部１２から排出される。溶融樹脂が排出口７から排
出される際に、ロール２０，２２によって性状が変化し
た部分が両面側にそれぞれ位置するため、この場合も第
４の実施形態と同様に成形品を表裏同質とすることが可
能である。尚、上記第３の実施形態における各変形態様
は、本実施形態においても適用可能である。
【００５８】以上、本発明の各実施形態について詳述し
たが、本発明の具体的な態様がこれに限定されるもので
ないことは言うまでもない。例えば、回転調節手段が調
節する回転体の回転数は、上記各実施形態のように必ず
しも一定である必要はなく、周期的に変動させる等して
成形品の厚みを変化させることも可能である。
【００５９】また、上記各実施形態における回転調節手
段を、押出機の作動から独立したものとして手動制御設
定で作動させても良く、或いは、押出機の運転状況に自
動的に連携させて作動させるようにしても良い。特に前
者の場合には、回転体の上流側で異常に圧力が上昇した
ような場合に圧力を解放する安全弁、あるいはアキュー
ムレーター等の安全機構を設けることが好ましい。ま
た、後者の場合は回転体の上流側あるいは下流側で圧力
をある一定圧になるように、モータの回転数あるいは駆
動力（駆動トルク）と押出機スクリューの回転数とが連
携する機構を設けることが好ましい。或いは、回転体の
上流又は下流の圧力を測定し、回転調節手段、又は押出
機スクリュー回転数を自動制御するべく構成することも
好ましい。尚、回転体の回転数に成形品の引き取り速度
などを連動させても良い。
【００６０】また、上記各実施形態においては、回転調
節手段に回転体の駆動及び制動が可能なモータを使用し
ているが、これは回転数調整あるいは駆動力調整などの
機構が任意に付加されたものであり、この代わりに、回
転体の制動のみが可能な公知のブレーキ装置を設けても
良い。更に、回転体の摩擦負荷によってある程度の制動
が可能であれば、回転調節手段を設けない構成とするこ
とも可能である。
【００６１】また、上記各実施形態においては、回転体
の回転による圧力変動により溶融樹脂の流量が脈動し
て、成形品の表面にギヤマーク等の縞状のマークを生じ
ることがあるので、回転体の下流に圧力変動を抑制する
ような機構を設けることが望ましい。本実施形態におい
ては、下流側空洞部５を設けることで、溶融樹脂の流れ
方向に対して通路の厚みを拡げるような構成としている
が、これとは逆に、通路の厚みを狭くするような構成と
しても良い。このように、収容部１２と排出口７との間
に、溶融樹脂の流れ方向に沿って空間の厚み幅が変化す
る調整部を設けることで、マークの発生を抑制すること
ができる。
【００６２】その他、注入口２を設ける位置は、上記各
実施形態のようにフラットダイ本体１の上面とする代わ
りに、フラットダイ本体１の側面としても良い。この場
合には、ストレート状又はテーパ状の空洞部を切削加工
すると同時に注入口２を形成することができるので、製
造容易であるという利点がある。また、注入口２と空洞
部３を連通する通路は、必ずしも面に対して垂直に設け
る必要はなく、傾斜させて設けても良い。
【００６３】また、上記各実施形態における下流側空洞
部５は、溶融樹脂を整流、調質して、フローマーク（ウ
ェルドライン）や残留歪みを軽減し、ダイスエルや配向
度を調整する役割を果たすが、必ずしも必要ではなくこ
れを設けない構成とすることも可能である。
【００６４】また、排出口７は、本実施形態においては
矩形状としているが、図１１に示すように、（ａ）波形
としたもの、（ｂ）多数の小孔を並列したもの、（ｃ）
三角形の開口部を組み合わせたもの、などの任意の形状
とすることができ、これによって、例えば、波板や多紐
集合体などの成形品や、コルゲートシート、コルゲート
中空シート、マルチウォールシート等の異形品を、効率
良く得ることができる。
【００６５】また、リップ間隙調整ブロック９は、本実
施形態においてはフラットダイ本体１とは別部材として
いるが、フラットダイ本体１と一体になったベンド形と
しても良い。更に、上記各実施形態においては、排出口
７の開口幅の調整をリップ間隙調整ボルト１０により手
動で行うこととしているが、製品厚みを特定ポイント或
いは幅方向に多点で測定し、それらをフィードバックし
て自動調整を行えるようにしても良い。また、必要に応
じて、樹脂流れ調整用のレストリクタ（チョーカー）、
幅調整用のディッケルなどを組み合わせて、フラットダ
イを構成することも可能である。
【００６６】また、上記各実施形態で使用される押出機
としては、一軸押出機、二軸押出機、多軸押出機、ロー
タリー形押出機などいずれでよく、その形式も、ベント
形、非ベント形のいずれでも良い。また通常の押出機と
呼ばれるものではなくとも、圧力を加えて流動体を供給
可能な任意のものを使用することができ、また、押出機
は、単独で使用するだけでなく、同種又は異種の複数の
押出機を直列又は並列に連結して使用することもでき
る。複数の押出機を使用する場合には、同種又は異種の
材料を共押出しして、多層又は異形の板材とすることが
可能である。更に、公知のギヤポンプやスタティックミ
キサー等のユニット装置、或いは、発泡剤注入機構など
を、押出機に適宜付設することが可能である。
【００６７】本発明に係るフラットダイにより成形可能
な材料としては、熱可塑性樹脂、硬化前の熱硬化性樹
脂、加硫前のゴム、ホットメルト接着剤などのような、
加熱により溶融する高分子材料が挙げられる。特に、熱
分解等によりガスを発生するいわゆる化学発泡剤や揮発
性ガス体のいわゆる物理発泡剤などの発泡剤を高分子材
料に溶融混合する場合には、発泡体を押し出し成形する
ことができ、強化繊維材料が混合された溶融樹脂を使用
する場合には、強化樹脂品を押し出し成形することがで
きる。
【００６８】また、図１２に示すように、複数の流路６
０が、それぞれ個別に設けられたマニホールド（空洞
部）６２を経て合流部６４で合流するように構成された
多層成形用のフラットダイにおいては、少なくとも１つ
の流路６０におけるマニホールド６２と合流部６４との
間に収容部６６及び回転体６８，７０を設けて、共押し
出し成形を行うことができる。尚、同図において、７２
はレストリクタバー（チョーカーバー）、７４はレスト
リクタアジャストボルト、７６はリップアジャストボル
トである。
【００６９】この実施形態においては、各樹脂層を形成
する溶融樹脂を合流部６４で合流させる代わりに、その
一部又は全部を別々の排出口から排出した後に合流させ
るように構成しても良い。また、注入口を個別に設ける
ことなく、その一部又は全部を金型内部で分岐するよう
に構成しても良い。また、多層成形には、このような多
層フラットダイを使用する他、上記各実施形態のいずれ
かの構成に多層用フィードブロックを組み合わせて行う
ことも可能である。
【００７０】また、任意の異形成形ダイにおいて、本発
明の上記各実施形態に係る任意のフラットダイの構成を
組み込むことにより、複雑な断面形状を有する異形品の
表面の一部に平面樹脂層を形成することも可能である。
この場合、この平面樹脂層の他の異形成形樹脂部分との
合流はダイ内で行われてもよく、それぞれ別の排出口か
ら吐出された後に合流されるようにしても良い。また、
この場合、注入口が複数であってもよく、或いは、注入
口を一つとして、金型内部で樹脂流路の分岐がなされる
ようにしても良い。
【００７１】また、上記各実施形態の材質は、通常のプ
ラスチック成形ダイに用いられているものを選択して使
用することが可能である。また、回転体の外周面又は収
容部１２の壁面は、平滑面あるいは任意の粗面とするこ
とができ、必要に応じて溶融樹脂との粘着性等を加減す
るために、フッ素樹脂やセラッミック等を溶融樹脂との
接触面にコーティングしたり、めっきや表面改質を施し
たりすることができる。
【００７２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るフラットダイは、空洞部と排出口との間に収容部
を形成し、この収容部に、排出口の幅方向長さと略同じ
幅長さを有し軸線が幅方向に延びる回転体を設けている
ので、供給された溶融樹脂の幅方向への分流を良好に行
うことができ、高品質の成形品を効率良く成形すること
ができると共に、設計製作が容易であり、汎用性に優れ
たものとすることができる。
【００７３】また、回転体に回転数又は回転力の調節可
能な回転調節手段を設けることにより、排出口から吐出
される溶融樹脂について、より良好な流量分布を得るこ
とができる。
【００７４】また、回転体を２つ並設し、各回転体の間
隙、又は、各回転体と収容部内壁面との間隙を溶融樹脂
が通過するように配置することにより、回転体の形状に
拘わらず、成形品の表裏を同質なものとすることがで
き、成形品の反りや変形を防止することができる。
【００７５】また、上記フラットダイを用いた成形品の
製造方法によれば、均一な厚み、或いは、所望の厚みプ
ロファイルを有するフィルム状、シート状、板状、又は
異形板状の成形品を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係るフラットダイ
の正面断面図である。
【図２】 図１に示すフラットダイの側面断面図であ
る。
【図３】 本発明の第２の実施形態に係るフラットダイ
の側面断面図である。
【図４】 本発明の他の実施形態に係るフラットダイの
要部断面図である。
【図５】 本発明の他の実施形態に係るフラットダイの
要部断面図である。
【図６】 本発明の第３の実施形態に係るフラットダイ
の側面断面図である。
【図７】 図６のＣ部の他の実施形態を示す要部断面図
である。
【図８】 図６のＣ部の他の実施形態を示す要部断面図
である。
【図９】 本発明の第４の実施形態に係るフラットダイ
の側面断面図である。
【図１０】 本発明の第５の実施形態に係るフラットダ
イの側面断面図である。
【図１１】 本発明に係るフラットダイの排出口の形状
を示す図である。
【図１２】 本発明の他の実施形態に係るフラットダイ
の側面断面図である。
【符号の説明】
２ 注入口 ３ 上流側空洞部 ４ 間隙 ７ 排出口 １２ 収容部 ２０，２２ ロール状ギヤ ２４ 回転調節手段 ３０ ロータ ３２ 翼板 ２００，２２０ ロール

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 押出機から溶融樹脂が供給される注入口
    と、供給された溶融樹脂が幅方向に沿って拡がるように
    形成された空洞部と、溶融樹脂を幅方向に拡がった状態
    で吐出する排出口とを備えたフラットダイにおいて、 前記空洞部と前記排出口との間に形成された収容部と、 外周断面が略真円状に形成され、前記排出口の幅方向長
    さと略同じ幅長さを有し、前記幅方向に軸線が延びるよ
    うに前記収容部内に回転自在に設けられた回転体とを備
    えることを特徴とするフラットダイ。
  2. 【請求項２】 前記回転体の回転数又は回転力の増減調
    節を可能とする回転調節手段を更に備えることを特徴と
    する請求項１に記載のフラットダイ。
  3. 【請求項３】 前記回転調節手段は、前記回転体に連結
    されて該回転体の駆動及び／又は制動を行うことを特徴
    とする請求項２に記載のフラットダイ。
  4. 【請求項４】 前記回転調節手段は、前記収容部の上流
    側又は下流側における溶融樹脂の流路内に設けられた圧
    力検出手段と、 該圧力検出手段の検出に基づいて、前記回転体の回転数
    又は回転力を制御する回転制御手段とを備えることを特
    徴とする請求項２に記載のフラットダイ。
  5. 【請求項５】 前記回転体は、外周面と前記収容部の内
    壁面との間に溶融樹脂が通過可能な間隙が形成されるよ
    うに配置されることを特徴とする請求項１から４のいず
    れかに記載のフラットダイ。
  6. 【請求項６】 前記回転体は２つ並設されており、該各
    回転体の間に形成される間隙を溶融樹脂が通過するよう
    に配置されていることを特徴とする請求項１から４のい
    ずれかに記載のフラットダイ。
  7. 【請求項７】 前記回転体は２つ並設されており、該各
    回転体の外周面と前記収容部の内壁面との間に形成され
    る間隙のそれぞれを溶融樹脂が分かれて通過するように
    配置されていることを特徴とする請求項１から４のいず
    れかに記載のフラットダイ。
  8. 【請求項８】 前記回転体は、外周面から径方向外方に
    突出する突片が全幅にわたって設けられていることを特
    徴とする請求項１から７のいずれかに記載のフラットダ
    イ。
  9. 【請求項９】 前記突片は、前記回転体の径方向に沿っ
    て進退可能とされていることを特徴とする請求項８に記
    載のフラットダイ。
  10. 【請求項１０】 前記回転体は、ロール状の部材であ
    り、外周面で溶融樹脂に剪断作用を与えることを特徴と
    する請求項１から７のいずれかに記載のフラットダイ。
  11. 【請求項１１】 押出機から供給された溶融樹脂が通過
    する複数の経路を備え、該経路の少なくとも一つが、溶
    融樹脂が幅方向に沿って拡がるように形成された空洞部
    と、溶融樹脂を幅方向に拡がった状態で吐出する排出口
    とを有する多層成形用のフラットダイにおいて、 少なくとも１つの前記空洞部の下流側に設けられた収容
    部と、外周断面が略真円状に形成され、前記排出口の幅
    方向長さと略同じ幅長さを有し、前記幅方向に軸線が延
    びるように前記収容部内に回転自在に設けられた回転体
    とを備えることを特徴とするフラットダイ。
  12. 【請求項１２】 請求項１から１１のいずれかに記載さ
    れたフラットダイを用いて異形品の表面の一部に樹脂層
    を形成してなる成形品の製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記排出口が矩形である請求項１から
    １１のいずれかに記載されたフラットダイを用いて溶融
    樹脂をシート状、フィルム状又は板状に成形してなる成
    形品の製造方法。
  14. 【請求項１４】 前記排出口が異形である請求項１から
    １１のいずれかに記載されたフラットダイを用いて、溶
    融樹脂の異形品を成形してなる成形品の製造方法。
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