JP2009132103A - T-die and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、樹脂フィルム類を溶融押し出し成形により製造する場合などに用いられるTダイおよびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a T-die used for producing resin films by melt extrusion molding and a method for producing the same.
Tダイを用いた押出成形法により製造される樹脂フィルムは、特に光学用途などに使用されるものについては厚み偏差やスジ状の欠陥、いわゆるダイスジがないものが求められており、これに伴いTダイの品質特性も重要となってきている。このため、溶融樹脂材料の流路となるスリットは、滞留が生じないようにその内壁面が滑らかとされるとともに、特に溶融材料が吐出させられるスリット開口端縁のリップ部は、その先端のエッジ部をシャープエッジに形成することができて、しかも欠けや傷、摩耗が発生しないように、硬度や強度、耐摩耗性の高い材質として、加工精度や離型性を向上させることが要求されている。 Resin films produced by an extrusion method using a T-die, particularly those used for optical applications, are required to have no thickness deviation or streak-like defects, so-called die streaks. Die quality characteristics are also becoming important. For this reason, the slit that becomes the flow path of the molten resin material has a smooth inner wall surface so that no stagnation occurs, and in particular, the lip portion of the slit opening edge where the molten material is discharged is the edge of the tip It is required to improve the processing accuracy and releasability as a material with high hardness, strength, and wear resistance so that the part can be formed with a sharp edge and no chipping, scratching or abrasion occurs. Yes.
そこで、例えば特許文献1、2には、スリット内壁面に溶融樹脂との摩擦を低減するための硬質クロムめっきを施す一方で、リップ部先端のエッジ部にはWCを主成分とした高硬度で耐摩耗性の高い超硬を例えば溶射によって被覆することが記載されている。また、本発明の発明者らも、例えば特許文献3において、リップ部を超硬合金製のリップ部材によって形成するとともに、このリップ部を除いたダイ本体は超硬合金と略等しい熱膨張係数を有する鋼材(低熱膨張合金)として接着等により取り付けたTダイを提案している。
ところが、特許文献1、2に記載のようにスリット内壁面に硬質クロムめっきを施すとともに、その先端開口縁のリップ部には超硬を被覆しようとすると、クロムめっきとWCとは密着性が悪いため、これらの継ぎ目で面荒れやクラック、段差が生じてしまい、成形された樹脂フィルム等にダイスジを発生させる原因となってしまう。また、特に溶射によって超硬を被覆する場合には、WCを主成分とする粉末材料を溶融して吹き付けることになるので、溶射後に研削・みがき加工を施してエッジ部を仕上げる際に粉末材料の粒子の剥がれやクラックが発生し易く、シャープエッジに仕上げることが困難となる。
However, when applying hard chrome plating to the inner wall surface of the slit as described in
この点、リップ部を超硬合金製として鋼材よりなるダイ本体に取り付けた特許文献3に記載のTダイでは、このようなクラックや剥がれを生じることなくエッジ部をシャープで高精度に仕上げることができ、また高い耐摩耗性や耐蝕性、強度を得ることができる。さらに、高温の溶融樹脂材料が流通させられて吐出させられるTダイでは、こうしてリップ部をダイ本体と異なる材質のリップ部材で形成してダイ本体に取り付けると、熱膨張の違いからリップ部に歪みが生じてしまうが、特許文献3に記載のTダイではダイ本体を超硬合金と略等しい熱膨張係数を有する低熱膨張合金よりなる鋼材で形成しているので、このような歪みがリップ部に発生するのも防ぐことができる。
In this respect, in the T-die described in
ところが、このような低熱膨張合金は、その材料組成や製造方法が複雑であって高価であり、しかも難加工材であるためにダイ本体に成型するにもコスト高になるという問題がある。そこで、本発明の発明者らは、このような低熱膨張合金よりなる鋼材に代えて、やはり超硬合金と熱膨張係数が略等しく、かつ低熱膨張合金よりは安価で加工性がよい鋳鉄によってダイ本体を形成することを試みた。 However, such a low thermal expansion alloy has a problem that its material composition and manufacturing method are complicated and expensive, and it is difficult to process, so that it is expensive to mold into a die body. Therefore, the inventors of the present invention replaced the steel material made of such a low thermal expansion alloy with a cast iron that has a substantially the same thermal expansion coefficient as that of the cemented carbide and is cheaper and more workable than the low thermal expansion alloy. Tried to form the body.
しかしながら、このような鋳鉄によって形成したダイ本体には、その表面にポアやボイドといった開気孔が多数形成されており、また鋳造の際に生成した析出物が表面に析出していることもあって、スリットの内壁面に溶融樹脂材料との摩擦を低減するための硬質クロムめっきを施しても、この硬質クロムめっきの表面にダイ本体の表面性状に応じた凹凸が形成されてしまい、スリットを流れる溶融樹脂に滞留や偏りが生じるおそれがある。これは、例えば低熱膨張合金やその他の鋼材によってダイ本体を形成したときでも、そのスリット内壁面に析出物が存在していれば同様である。 However, the die body formed of such cast iron has many open pores such as pores and voids formed on the surface thereof, and precipitates generated during casting may be deposited on the surface. Even if the inner wall surface of the slit is subjected to hard chrome plating for reducing friction with the molten resin material, irregularities corresponding to the surface properties of the die body are formed on the surface of the hard chrome plating, and the slit flows. There is a risk of stagnation and bias in the molten resin. This is the same as long as a precipitate is present on the inner wall surface of the slit even when the die body is formed of, for example, a low thermal expansion alloy or other steel material.
本発明は、このような背景の下になされたもので、超硬合金製のリップ部材をダイ本体に取り付けてリップ部を構成することにより、そのエッジ部をシャープエッジとするとともに精度や耐摩耗性、耐蝕性を確保した上で、さらにダイ本体を鋳鉄や低熱膨張合金あるいはその他の鋼材等によって形成しても、スリット内を流れる溶融樹脂材料の摩擦や滞留、偏りなどを防ぐことが可能なTダイおよびその製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made under such a background. By forming a lip portion by attaching a lip member made of cemented carbide to a die body, the edge portion is made sharp edge, and accuracy and wear resistance are improved. It is possible to prevent friction, stagnation and unevenness of the molten resin material flowing in the slit even if the die body is made of cast iron, low thermal expansion alloy, or other steel material while ensuring the property and corrosion resistance. It aims at providing T-die and its manufacturing method.
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明のTダイは、ダイ本体に形成されたスリットの開口端縁にリップ部が設けられて、上記スリット内を通して供給される溶融材料を上記リップ部から吐出するTダイであって、上記リップ部が超硬合金製のリップ部材を取り付けて構成されるとともに、上記スリットの内壁面には、セラミックスまたはサーメットを溶射してその表面を仕上げ加工した溶射層が被覆されていることを特徴とする。また、このようなTダイを製造するための本発明のTダイの製造方法は、上記ダイ本体の上記スリットの内壁面にセラミックスまたはサーメットを溶射して上記溶射層を形成し、その表面を仕上げ加工することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve such an object, the T-die of the present invention is provided with a lip portion provided at the opening edge of the slit formed in the die body and supplied through the slit. A T-die for discharging molten material from the lip portion, wherein the lip portion is configured by attaching a cemented carbide lip member, and ceramic or cermet is sprayed on the inner wall surface of the slit. It is characterized in that a sprayed layer having a finished surface is coated. Further, the manufacturing method of the T-die of the present invention for manufacturing such a T-die is to thermally spray ceramics or cermet on the inner wall surface of the slit of the die body to form the sprayed layer and finish the surface. It is characterized by processing.
このような構成のTダイでは、まずダイ本体のスリット開口端縁に設けられるリップ部が、超硬合金製のリップ部材を取り付けて構成されたものであるので、耐摩耗性や耐蝕性を確保することができるのは勿論、リップ部のエッジ部に超硬を溶射して被覆したりするのに比べ、高精度でシャープなエッジを形成することができる。そして、例えば上述のような製造方法によって製造される本発明のTダイでは、ダイ本体のスリットの内壁面にセラミックスまたはサーメットを溶射して溶射層を形成し、その表面を仕上げ加工するので、ダイ本体のスリット内壁面表面に開気孔や析出物が存在しても、この溶射層の表面には凹凸を生じさせることなく滑らかな表面状態とすることができ、しかも内壁面を従来の硬質クロムめっき層よりも高硬度として耐摩耗性の向上を図ることができる。 In the T-die with such a configuration, the lip portion provided at the slit opening edge of the die body is configured by attaching a lip member made of cemented carbide, ensuring wear resistance and corrosion resistance. Of course, it is possible to form a sharp edge with high accuracy as compared with the case where the carbide of the lip portion is sprayed and coated on the edge portion of the lip portion. For example, in the T-die of the present invention manufactured by the manufacturing method as described above, a ceramic or cermet is sprayed on the inner wall surface of the slit of the die body to form a sprayed layer, and the surface is finished. Even if there are open pores or deposits on the inner wall surface of the slit of the main body, the surface of this sprayed layer can be made smooth without causing irregularities, and the inner wall surface can be made by conventional hard chrome plating. The wear resistance can be improved with a higher hardness than the layer.
従って、このダイ本体を、上述のような低熱膨張合金やその他の鋼材によって形成した場合は勿論、リップ部材の超硬合金と熱膨張係数が略等しい鋳鉄製としても、スリットを流れる溶融材料との摩擦を低減して滞留を防ぐことができる。このため、このような鋳鉄製のダイ本体を採用することにより、高温の溶融樹脂材料が流れてもリップ部に歪みなどを生じることのないTダイを低コストで提供することが可能となる。 Therefore, not only when the die body is made of the above-mentioned low thermal expansion alloy or other steel material, but also made of cast iron having substantially the same thermal expansion coefficient as the cemented carbide of the lip member, Friction can be reduced to prevent stagnation. For this reason, by adopting such a die body made of cast iron, it is possible to provide a T die that does not cause distortion or the like in the lip portion at a low cost even when a high-temperature molten resin material flows.
ここで、上記溶射層を形成するセラミックスまたはサーメットは、仕上げ加工によって平滑なスリット内壁面が得やすく、かつ耐摩耗性や耐蝕性を考慮すると、WC、TiC、Cr3C2のうちの少なくとも1種であることが望ましい。さらに、そのうちでも、特にリップ部としてスリット開口端縁に設けられる超硬合金製のリップ部材との表面粗さの均一性を考慮すると、WC系の超硬であることがより望ましい。 Here, the ceramic or cermet that forms the thermal sprayed layer is easy to obtain a smooth inner wall surface of the slit by finishing, and considering wear resistance and corrosion resistance, at least one of WC, TiC, and Cr 3 C 2 It is desirable to be a seed. Furthermore, among these, in consideration of the uniformity of the surface roughness with the lip member made of cemented carbide provided as the lip portion at the edge of the slit opening, it is more desirable to be a WC type cemented carbide.
なお、こうして形成される溶射層は、その層の厚みが薄すぎると、表面を仕上げ加工した後でも開気孔や析出物による凹凸が残ってしまってその表面を滑らかにすることができなくなるおそれがある一方、この溶射層の層厚が厚すぎても、その形成に時間がかかる上に、表面仕上げ加工にも時間や労力を要する結果になる。このため、溶射層の厚みは0.03〜0.2mmの範囲とされるのが望ましい。 In addition, if the thickness of the sprayed layer formed in this way is too thin, even after finishing the surface, irregularities due to open pores and precipitates may remain and the surface cannot be smoothed. On the other hand, even if the thickness of the sprayed layer is too thick, it takes time to form the sprayed layer, and it takes time and effort to finish the surface. For this reason, it is desirable that the thickness of the sprayed layer be in the range of 0.03 to 0.2 mm.
さらに、仕上げ加工された溶射層の表面粗さは、勿論粗いままだと溶融材料の滞留を招くおそれがある一方、必要以上に滑らかに仕上げ加工すると無駄に時間と労力を費やす結果となるので、例えばJIS B 0601:2001に規定される最大高さRzにおいて1.6S以下の範囲とされるのが望ましい。 Furthermore, the surface roughness of the finished thermal sprayed layer may, of course, cause the stagnation of the molten material if it is still rough, but if it finishes more smoothly than necessary, it will result in wasted time and effort, For example, it is desirable that the maximum height Rz specified in JIS B 0601: 2001 be in a range of 1.6 S or less.
以上説明したように、本発明によれば、リップ部を超硬合金製のリップ部材によって構成することにより、耐摩耗性や耐蝕性を確保するとともにそのエッジ部に高い精度とシャープさを与えることができる一方、ダイ本体のスリット内壁面表面に開気孔や析出物が存在していても、溶射層を形成してその表面を仕上げ加工することにより、この内壁面を平滑としてスリット内を流れる溶融材料との摩擦を確実に低減するとともに滞留や偏りを防ぎ、厚み偏差やダイスジのない高精度で高品位の樹脂フィルム類の溶融押し出し成形を行うことが可能となる。 As described above, according to the present invention, by configuring the lip portion with a lip member made of cemented carbide, it is possible to ensure wear resistance and corrosion resistance and to give high precision and sharpness to the edge portion. On the other hand, even if there are open pores or precipitates on the surface of the inner wall of the slit of the die body, the molten metal flowing through the slit is smoothed by forming the sprayed layer and finishing the surface. It is possible to reliably reduce friction with the material, prevent stagnation and unevenness, and perform high-precision and high-quality resin film extrusion without thickness deviation and die lines.
図1ないし図3は本発明のTダイの一実施形態を示すものであり、また図3ないし図5はこの一実施形態のTダイを製造する本発明のTダイの製造方法の一実施形態を説明するものである。本実施形態のTダイは、そのダイ本体1が複数(本実施形態では2つ)の本体部材2により構成され、ダイ本体1の後端側(図1および図2において上側)でこれらの本体部材2の側面同士が密着させられて一体化されることによりダイ本体1に組み立てられている。本実施形態では、これらの本体部材2が、後述するリップ部を除いて、例えば特許第2694239号公報に記載されているような、いわゆる低熱膨張鋳鉄製とされている。
1 to 3 show an embodiment of a T-die according to the present invention, and FIGS. 3 to 5 show an embodiment of a T-die manufacturing method according to the present invention for manufacturing the T-die according to this embodiment. Is described. In the T-die of this embodiment, the
一方、ダイ本体1の先端側(図1および図2において下側)においては、後端側で密着させられた本体部材2の側面同士が間隔をあけて互いに対向することにより、該側面間に、このダイ本体1の先端に開口する溝状のスリット3が、当該ダイ本体1の長手方向(図2における左右方向)に亙って延びるように画成される。従って、ダイ本体1のこの先端側において間隔をあけて互いに対向するこれら本体部材2の側面が、スリット3の内壁面4とされる。
On the other hand, on the front end side of the die body 1 (lower side in FIGS. 1 and 2), the side surfaces of the
ここで、このスリット3の後端側には、上記長手方向に延びる断面円形状のマニホールド5が形成されてスリット3に連通させられるとともに、このマニホールド5には、上記長手方向の適宜箇所(本実施形態では中央に1箇所)においてダイ本体1の後端面1Aから延びる供給口6が連通させられている。この供給口6は図示されない押出機に接続されていて、この押出機において粉砕、混和させられるとともに加熱されることにより溶融した例えば高分子有機材料等の溶融樹脂材料が、該供給口6からダイ本体1に供給され、上記マニホールド5を介してダイ本体1の長手方向に給送されるとともに、スリット3を通ってそのダイ本体1先端側の開口端縁から吐出させられる。
Here, on the rear end side of the
このダイ本体1の先端側においては、両本体部材2の上記側面とは反対側の側面が先端側に向かうに従いスリット3側に向かうように傾斜させられて先細り形状とされており、ただしその突端面は、供給口6およびマニホールド5の中心線を含んでスリット3の間隔の中心を通る平面Pに直交する平面状とされている。そして、スリット3の開口端縁となるこの突端面と上記内壁面4との交差稜線部分には、それぞれリップ部7が設けられている。なお、本実施形態のTダイは、図1に示すようにこの平面Pに対して対称形状とされている。
At the front end side of the
本実施形態では、これらのリップ部7は、本体部材2の上記交差稜線部分を断面L字状に切り欠いた切欠部に、本体部材2とは別体に形成された平板状のリップ部材8を、例えばセラミックス系接着剤による接着等によって接合することにより、各本体部材2と一体化されて設けられている。このリップ部材8は、本実施形態では超硬合金製とされており、ダイ本体1の本体部材2を構成する低熱膨張鋳鉄と熱膨張係数が略等しく、例えば300℃でともに8.0×10−6/℃以下とされていて、本実施形態では両者とも約5.5×10−6/℃とされている。
In the present embodiment, these
ここで、これらのリップ部7の対向する内壁面9は、その先端側部分が、互いに平行かつ上記平面Pとも平行とされており、従って上記突端面とは垂直に交差することになって、このリップ部7の内壁面9と上記突端面との交差稜線部がエッジ部となる。これに対して、スリット3の上記内壁面4は、マニホールド5から先端側に向けて一定間隔で延びた後、先端側に向かうに従い互いの間隔が漸次狭まるように傾斜するとともに、リップ部7の内壁面9後端側は上記先端側部分に対して鈍角に曲折して傾斜し、内壁面4の先端側と段差無く面一に連なるように形成されている。
Here, the opposing inner wall surfaces 9 of these
そして、このスリット3の内壁面4には、図3に示すようにセラミックスまたはサーメットを溶射してその表面を仕上げ加工した溶射層10が被覆されている。すなわち、この溶射層10は、このようなセラミックスまたはサーメットの粉末粒子を加熱、溶融させて内壁面4に噴射することにより形成したものであり、該溶射層10を形成するセラミックスまたはサーメットとしては、WC、TiC、Cr3C2のうちの少なくとも1種であることが望ましく、特にリップ部7と同じWC系の超硬であることがより望ましい。
The
なお、このような溶射層10は、内壁面4の表面から0.03〜0.2mmの厚みT1で形成されるとともに、その表面はJIS B 0601:2001に規定される最大高さRzにおいて0.8S以下の粗さとなるように仕上げ加工されている。
Such a sprayed
このような溶射層10によって内壁面4を被覆する場合の本発明の製造方法の一実施形態では、図4に示すような本体部材2の上記内壁面4に、まず図5に示すように上記厚みT1よりも層厚の厚い溶射層10を均一に被覆する。このとき、本体部材2が上述のような鋳鉄である場合には、鋳造の際に生成されるポアやボイドに起因する開気孔Hが内壁面4に多数存在しており、こうして被覆した溶射層10の表面にもこの開気孔Hによる凹凸が図5に示すように残されることになる。
In one embodiment of the manufacturing method of the present invention in which the
そこで、本実施形態では同図5に一点鎖線で示すようにこの層厚が厚く被覆された溶射層10の表面を仕上げ加工して図3に示したように開気孔Hによる凹凸を除去し、上述のような表面粗さにするとともに層厚を上記厚みT1にする。なお、この溶射層10表面の仕上げ加工は、例えば研削加工等により行われる。
Therefore, in the present embodiment, the surface of the
こうして溶射層10が被覆された後に、上記切欠部にリップ部材8を上述のように取り付けてリップ部7を設け、さらに複数の本体部材2を組み付けてダイ本体1とすることにより、上記実施形態のTダイが製造される。なお、この溶射層10表面を仕上げ加工する前に切欠部にリップ部材8を取り付け、この溶射層10の表面の仕上げ加工と同時にリップ部7の後端側の内壁面9も一体に仕上げ加工して、上述のように内壁面4と面一な傾斜面となるようにしてもよい。
After the sprayed
従って、例えばこのような製造方法により製造される上記構成のTダイによれば、まず上記リップ部7が、ダイ本体1を構成する本体部材2とは別部材の超硬合金よりなるリップ部材8を取り付けたものであるので、超硬を溶射した場合のようにエッジ部を形成する際に溶射した粉末粒子が剥離してクラックを生じたりすることが無く、シャープなエッジ部を高精度に形成することができる。また、上述のようにスリット3の内壁面4に被覆された溶射層10と一体に仕上げ加工することにより、この内壁面4とリップ部7の内壁面9との継ぎ目に面荒れやクラック、段差が生じたりすることもない。
Therefore, for example, according to the T-die having the above-described configuration manufactured by such a manufacturing method, the
そして、さらに上記Tダイでは、このスリット3の内壁面4に、セラミックスまたはサーメットよりなる溶射層10が被覆された上で、その表面が仕上げ加工されているので、たとえダイ本体1の本体部材2が鋳鉄製であって内壁面4に多数の開気孔Hが存在していても、その凹凸が表面に現れるのを防いで平滑な内壁面4を得ることができる。このため、スリット3内を流れてリップ部7から吐出される溶融樹脂材料に滞留や偏りが生じるのを防いで、厚み偏差やダイスジのない高精度、高品質の樹脂フィルム類の溶融押し出し成形を行うことが可能となる。さらに、このようなセラミックスまたはサーメットよりなる溶射層10は、従来の硬質クロムめっき層よりも耐摩耗性や耐食性が高く、従ってその寿命の延長を図ることができるとともに、比較的短時間で容易に所望の層厚のものを形成できるので、製造コストの低減を図ることも可能となる。
Further, in the above T die, the
しかも、本実施形態では、このようにダイ本体1として低熱膨張鋳鉄製の本体部材2を用いることができるので、高価で加工性の悪い低熱膨張合金を用いなくても、ダイ本体1と超硬合金製のリップ部材8との熱膨張を略等しくすることができる。このため、高温の溶融樹脂材料がスリット3を流れてもリップ部7に歪みが生じることがなく、従って一層高精度、高品質の樹脂フィルム類の溶融押し出し成形が可能なTダイを、より低コストで提供することができる。
In addition, in the present embodiment, since the
ただし、本実施形態ではこのようにダイ本体1を鋳鉄製としているが、特許文献3に記載したような低熱膨張合金製のダイ本体や、これら以外の鋼材等の素材よりなるダイ本体を用いてもよく、このような材料でスリット3の内壁面4に例えば析出物などが発生していても、溶射層10を被覆した上でその表面を仕上げ加工することにより、平滑な内壁面4を得ることができる。
However, in this embodiment, the
また、本実施形態では、溶射層10を形成するセラミックスまたはサーメットが、より耐摩耗性や耐食性の高いWC、TiC、Cr3C2のうちの少なくとも1種であり、しかもこれらの材種は仕上げ加工によって滑らかな表面状態を得やすいという特徴もある。なお、これらのうちでも特にWC系の超硬を溶射して溶射層10を形成すれば、スリット3の内壁面4から同じ超硬合金製のリップ部7の内壁面9にかけて、その表面粗さや性状を均一として一層円滑な溶融材料の流れを形成することができるとともに、この溶射層10も含めてTダイ全体の熱膨張も均一として、溶射層10に剥離やクラックが発生したりするのを防ぐことができる。
In this embodiment, the ceramic or cermet forming the
なお、この溶射層10の厚みT1は、薄すぎると表面仕上げした後でも開気孔や析出物による凹凸がその表面に残ってしまい、円滑な溶融材料の流れを阻害するおそれがある。その一方で、この溶射層10の厚みT1が厚すぎても、その形成および表面仕上げに時間や労力を要することになるので、本実施形態のように0.03〜0.2mmの範囲とされるのが望ましい。
If the thickness T1 of the
また、表面仕上げ加工された後の溶射層10の表面粗さについても、本体部材2表面の開気孔や析出物による凹凸が残る程度にまで粗いままだと、やはり溶融材料の流れに影響が生じるおそれがある。このため、溶射層10の表面粗さもJIS B 0601:2001に規定される最大高さRzにおいて1.6S以下とされるのが望ましく、本実施形態のように0.8S以下の鏡面加工とされるのがより望ましい。
Further, the surface roughness of the sprayed
1 ダイ本体
2 本体部材
3 スリット
4 スリット3の内壁面
7 リップ部
8 リップ部材
9 リップ部7の内壁面
10 溶射層
DESCRIPTION OF
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