JP3699528B2 - 組合せ型マニホールドを備えたｔダイ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂等の溶融可塑性材料をフィルム等の薄肉シートに押出し成形するベンディングリップ式のＴダイに係り、特にシート幅方向における厚み分布の均一性を向上させるため、そのマニホールドの形状を組合せ型に形成する際の、ダイランド部の上部稜線の水平方向に対する傾斜即ち、ダイランド角度の設定に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、シート幅を調節するベンディングリップ式のＴダイには、平行ストレート型（図４参照）、傾斜ストレート型（図５参照）およびコートハンガ型（図６参照）からなるマニホールドをそれぞれ備えたＴダイが知られている。
【０００３】
そこで、先ず、Ｔダイ自体について簡単に説明すると、これは、一般的に、図４に示されるように、中央部供給路１０から左右対称にかつ押出し方向へ順次配設されるマニホールド部１２、ダイランド部１４、リップランド部１６およびリップ部１８から形成され、前記供給路１０からの溶融樹脂が、前記各部１２、１４、１６、１８を通る各流路２０より押出されることにより、所定のシートに成形されるよう構成されている。なお、リップ部１８には、その吐出幅を規制する機構（図示せず）が備えられている。
【０００４】
次に、前述したシート幅調節Ｔダイについて説明すると、これは先ず基本的に、前記一般的なＴダイに対して、その溶融樹脂流路２０を制限（調節）するためのディッケル（堰体）を、左右方向に対称でかつ摺動自在に設けられている。
【０００５】
すなわち、平行ストレート型（図４参照）においては、そのマニホールド部１２が、流路の方向を左右方向に平行させるとともに断面を同一形状とした平行ストレート型マニホールドに形成される。そして、このマニホールド部１２およびこれに対応するダイランド部１４内には、インナーディッケル２２が設けられている。
【０００６】
また、傾斜ストレート型（図５参照）においては、そのマニホールド２４が、流路の方向を左右方向に傾斜させるとともに断面を同一形状とした傾斜ストレート型マニホールドに形成される。そして、このマニホールド２４内およびこれに対応するリップ１８上には、それぞれインナーディッケル２６およびアウターディッケル２８が設けられている。
【０００７】
さらに、コートハンガ型（図６参照）においては、そのマニホールド３０が、流路の方向を左右方向に漸次傾斜させると共に断面積を前記流路方向へ漸次縮小したコートハンガ型マニホールド３０に形成される。そして、このマニホールド３０に左右方向に平行に連続するダイランド１４内には、インナーディッケル３２が設けられている。
【０００８】
従って、このようなＴダイによれば、ディッケルを所定方向に移動することにより、任意所望幅のシートを成形することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のシート幅調節Ｔダイにおいては、成形品質を実質的に損うことなくシート幅を充分に調節することは、実際的には、以下に述べるように不可能であった。
【００１０】
すなわち、シート幅調節Ｔダイにおいては、前述したように、成形品質（シート幅方向の流量（厚さ）分布の均一性、あるいは溶融樹脂のＴダイ内部の滞留に起因する熱劣化現象の回避等）を損うことなく、シート幅を充分に調節する（安定した製品幅を達成する）ことが必要である。
【００１１】
しかるに、例えば平行ストレート型（図４参照）において、製品幅Ｌは、この場合に流路２０ｉの範囲がマニホールド部１２およびダイランド部１４に跨がるインナーディッケル２２を介して完全に制限されるので、安定に達成される。しかしながら、製品シートの幅方向の流量（厚さ）分布（溶融樹脂の幅方向の吐出量分布）ｋは、この場合に前記流路２０ｉの流動抵抗が幅方向にマニホールド部１２の経路相違分だけ完全に変動し、従って溶融樹脂の幅方向の分散性が変動するので、均一に達成することができない。
【００１２】
また、傾斜ストレート型（図５参照）においては、シート厚さ分布ｋは、この場合に流路２０ｉの抵抗はそのマニホールド部２４およびダイランド部１４の経路相違分がほぼ相殺され、従って溶融樹脂の分散性が得られるので、図４に比し均一性が改善される。一方、溶融樹脂の熱劣化現象は、この場合に溶融樹脂がダイランド端部１４ａ内に滞留するので、不可避的である。なお、製品幅Ｌは、アウターディッケル２８を介してほぼ安定に達成される。
【００１３】
さらに、コートハンガ型（図６参照）においては、前記傾斜ストレート型の場合とほぼ同様である。すなわち、シート厚さ分布ｋは、この場合に流路２０ｉの抵抗はマニホールド部３０およびダイランド部１４に亘ってほぼ同一であり、従って溶融樹脂の分散性が得られるので、図４に比し均一性が改善される。一方、溶融樹脂の熱劣化現象は、この場合に溶融樹脂がマニホールド端部３０ａ内に滞留するので、不可避的である。なお、製品幅Ｌは、インナーディッケル３２を介してほぼ安定に達成される。
【００１４】
このように、前記従来のシート幅調節Ｔダイにおいては、いずれも成形品質を実質的に損うことなく、シート幅を充分に調節することは、実際的には不可能であった。しかも、この難点は、近来における溶融樹脂材料の性質および成形条件（シートの最大／最少の幅比ｍおよび厚さ比ｎ等）が多様化するに従い、益々増大している。
図５、図６でマニホールドの傾斜線に対し、ダイランド部１４の上部稜線は、それぞれ平行、及び水平となっており、上述のように図４の場合に比べ溶融樹脂の分散性即ち、シート幅方向の厚みの均一性は改善されてはいるが、近来の溶融樹脂材料の性質および成形条件の多様化の中で、この均一性のさらなる向上のための方策が求められている。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、多様な樹脂材料およびシート成形条件に対して、成形品質を損うことなく、シート幅を充分に調節することができる組合せ型マニホールドを備えたＴダイを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
先の目的を達成するために、本発明に係る組合せ型マニホールドを備えたＴダイは、中央部から左右対称にかつ押出し方向へ順次マニホールド部、ダイランド部、リップランド部およびその先端部を構成するリップ部が配設され、前記マニホールド部は、流路の方向を押出し方向へ向けて漸次傾斜させるとともに断面積を前記流路方向へ漸次縮小したコートハンガ型マニホールドと、このコートハンガ型マニホールドに交差接続するように流路の方向を左右方向に平行させるとともに断面を同一形状とした平行ストレート型マニホールドとから形成し、前記交差接続部は、コートハンガ型マニホールドから平行ストレート型マニホールドに終端する折れ線状接続部から構成し、さらに平行ストレート型マニホールドとこれに対応するダイランド部には、シート成形幅を規制するインナーディッケルを左右方向に対称でかつ摺動自在に設けてなるベンディングリップ式の組合せ型マニホールドを備えたＴダイであって、前記コートハンガ型マニホールドの平行ストレート型マニホールドに対する前記折れ線状接続部の交差接続角度（α）は、前記インナーディッケルによる当該成形シートの最大幅設定時におけるシート厚さの幅方向における最小値／最大値の比ｋ 1 及び、当該成形シートの最小幅設定時における厚さの幅方向における最小値／最大値の比ｋ 2 が共に予め定められた許容値以上となるように設定することを特徴とする。
【００１７】
この場合、前記許容値は、０．８５であることが好ましい。
【００１８】
また、前記インナーディッケルの摺動ストローク限に対応する前記成形シートの最大／最小の幅比は、１ないし２倍に設定することができる。
【００１９】
さらに、リップランド部には、インナーディッケルに対応するシールロッドを設けることができる。
【００２０】
本発明に係る組合せ型マニホールド備えたＴダイ、すなわちシート幅調節Ｔダイにおいて、先ず流量（厚さ）分布ｋは、この場合に流路抵抗はマニホールド部およびダイランド部に亘って実質的に（端末部の平行ストレート型マニホールドの対応部分を除き）同一であり、従って溶融樹脂の分散性が充分に得られるので、支障なく達成することができる。また、溶融樹脂の熱劣化現象は、この場合に溶融樹脂はＴダイ内に滞留することはないので、完全に回避される。すなわち、成形シートの品質は損われることはない。なお、ここで前記流量（厚さ）分布ｋ（溶融樹脂の分散性）は、コートハンガ型マニホールドの平行ストレート型マニホールドに対する交差接続角度を所定角度範囲に設定することにより、確実に
（さらに支障なく）達成することができる。一方、成形シートの製品幅Ｌは、この場合に流路範囲はマニホールド部およびダイランド部に跨がるインナーディッケルを介して完全に制限されるので、安定に達成される。
【００２１】
このように、本発明によれば、多様な樹脂材料およびシート成形条件に対しても、成形品質を損うことなくシート幅を充分に調節することが可能となる。
【００２２】
【実施例】
次に、本発明に係る組合せ型マニホールドを備えたＴダイの実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。なお、説明の便宜上、図４ないし図６に示す従来の構成と同一の構成部分には、同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００２３】
先ず初めに、本発明の組合せ型マニホールドを備えたＴダイの基本的構成は、前記従来の構成と同一である。すなわち、Ｔダイは、基本的には図１に示すように、中央部供給路１０から左右対称にかつ押出し方向へ順次配設されるマニホールド部４０、ダイランド部１４、リップランド部１６およびリップ部１８から形成される。そして、前記供給路１０からの溶融樹脂が前記各部４０、１４、１６、１８を通る各流路２０i より押出されることによって、所定のシートに成形されるように構成されている。なお、リップ部１８には、その吐出幅を規制する機構（図示せず）が備えられている。
【００２４】
しかるに、本発明においては、前記構成において、マニホールド部４０は、流路２０の方向を押出し方向へ向けて漸次傾斜／湾曲すると共に、断面積を前記流路２０の方向へ漸次縮小したコートハンガ型マニホールド４２と、このコートハンガ型マニホールド４２に所定の交差接続角度αで接続するように流路２０の方向を左右方向に平行させると共に、断面を同一形状とした平行ストレート型マニホールド４４とから形成する。そして、前記交差接続部は、コートハンガ型マニホールド４２から平行ストレート型マニホールド４４に終端すると共に、その位置がインナーディッケル５０の中央部への摺動ストローク限である後述する成形シートの最小幅Ｗmin（Ｂ）にかけて折れ線状接続部により構成する。
【００２５】
さらに、平行ストレート型マニホールド４４とこれに対応するダイランド部１４には、シート製品幅Ｌを規制するインナーディッケル５０を左右方向に対称でかつ摺動自在に設ける。好適には、リップランド部１６にも、前記インナーディッケル５０に対応するシールロッド５２を設ける。すなわち、前記構成により、平行ストレート型マニホールド４４部分に対応するＡ部分をシート幅調節区間に形成する。そして、調節可能となる成形シートの最大幅Ｗmax （Ｂ＋２Ａ）と最小幅Ｗmin （Ｂ）の幅比ｍは、好適には１ないし２倍に設定する。
【００２６】
このようにして、コートハンガ型マニホールド４２の平行ストレート型マニホールド４４に対する前記交差接続角度（ダイランド角度）αは、シート成形時におけるシート幅方向の流量（厚さ）分布ｋが、許容値内となる角度範囲に設定する。すなわち、その設計手順を説明すると次の通りである。
【００２７】
図２および図３に示すように、ステップ６０において、設計条件データ、すなわち使用溶融樹脂の粘度、密度、温度、吐出量、成形シートの最大／最小の幅比ｍ、厚さ比ｎおよびマニホールド部の基本形状、すなわち中央部Ｓcおよび端部Ｓtをそれぞれ入力する。ステップ６２においては、コートハンガ型マニホールド４２の形状および交差接続角度αを算出する。ステップ６４においては、成形シートの最大の幅Ｗmaxの時における前記流量（厚さ）分布の最小／最大比ｋ1を算出する。ステップ６６においては、前記比ｋ1を、好適には０．８５以上に設定する。ステップ６８においては、成形シートの最小の幅Ｗminおよび厚さから交差接続角度αを介してコートハンガ型マニホールド４２の形状を算出する。ステップ７０においては、成形シートの最小の幅Ｗminおよび厚さの時における前記流量（厚さ）分布の最小／最大比ｋ2を算出する。ステップ７２においては、前記比ｋ2を、好適には０．８５以上に設定する。そして、これにより、ステップ７４においては、コートハンガ型および平行ストレート型の両マニホールド４２、４４からなる組合せマニホールド４０の全体形状を設定する。
ここで、前記ｋ 1 、ｋ 2 の値を０．８５としたのは、本願の発明者の知見によると、シート厚さの分布がこの値以上確保されていないと、上述した多様なニーズを満たすシート成形機として不十分であるからである。例えば、シート厚さの最小／最大比が０．６の場合、厚みの変動が大き過ぎるので、ベンディングリップによる幅方向の修正操作をしても均一化が困難である。また、Ｔダイの後工程として、押出されたシートをさらに２軸延伸しフィルムに成形する場合でも、当該シートの幅方向の厚みむらが大きいと、最終的にフィルム厚さの均一性を確保することが困難である。
【００２８】
従って、このような組合せマニホールド４２、４４は、その交差接続する部分を、折れ線状接続部から形成すると共に、その角度を所定範囲に設定する構成において、先ず流量（厚さ）分布ｋは、この場合に流路抵抗はマニホールド部およびダイランド部に亘って実質的に（端末部の平行ストレート型マニホールド４４の対応部分を除き）同一であり、従って溶融樹脂の分散性が充分に得られるので、支障なく達成される。また、溶融樹脂の熱劣化現象は、この場合に溶融樹脂はＴダイ内に滞留することはないので、完全に回避される。すなわち、成形シートの品質は損われることなく、良好に達成される。
【００２９】
一方、成形シートの製品幅Ｌは、この場合に流路範囲は平行ストレート型マニホールド４４およびダイランド部１４に跨がるインナーディッケル５０と、リップランド部１６内のシールロッド５２とを介して完全に制限されるので、安定にて達成し得ることは明らかである。
【００３０】
そこで、本発明における組合せ型マニホールドを備えたシート幅調節Ｔダイ（図１）と従来の各種マニホールドを備えたシート幅調節Ｔダイ（図４〜図６）とにおける、同一溶融樹脂による分散性流量（厚さ）分布、滞留性（熱劣化現象）および製品幅安定性に関する比較実験した結果は、表１に示す通りである。
【００３１】
【表１】

【００３２】
表１に示す比較実験結果からも明らかなように、本発明の組合わせ型マニホールドを備えたＴダイの優秀性が認められる。
【００３３】
このように、本発明の組合わせ型マニホールドを備えたＴダイによれば、多様な樹脂材料およびシート成形条件に対しても、成形品質を損うことなく、シート幅を充分に調節することが可能となる。
【００３４】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る組合わせ型マニホールドを備えたＴダイは、中央部から左右対称にかつ押出し方向へ順次マニホールド部、ダイランド部、リップランド部およびその先端部を構成するリップ部が配設され、前記マニホールド部は、流路の方向を押出し方向へ向けて漸次傾斜させるとともに断面積を前記流路方向へ漸次縮小したコートハンガ型マニホールドと、このコートハンガ型マニホールドに交差接続するように流路の方向を左右方向に平行させるとともに断面を同一形状とした平行ストレート型マニホールドとから形成し、前記交差接続部は、コートハンガ型マニホールドから平行ストレート型マニホールドに終端する折れ線状接続部から構成し、さらに平行ストレート型マニホールドとこれに対応するダイランド部には、シート成形幅を規制するインナーディッケルを左右方向に対称でかつ摺動自在に設けてなるベンディングリップ式の組合せ型マニホールドを備えたＴダイであって、前記コートハンガ型マニホールドの平行ストレート型マニホールドに対する前記折れ線状接続部の交差接続角度（α）は、前記インナーディッケルによる当該成形シートの最大幅設定時におけるシート厚さの幅方向における最小値／最大値の比ｋ 1 及び、当該成形シートの最小幅設定時における厚さの幅方向における最小値／最大値の比のｋ 2 が共に予め定められた許容値以上となるように、ダイランド角度を設定することにより、溶融樹脂の分散性が充分に得られるのみならず、シート厚さの変動をより小さくする組み合わせ構成のＴダイを提供可能となる。さらにまた、溶融樹脂の熱劣化現象については、溶融樹脂がＴダイ内に滞留することもないので、成形シートの品質が損われることもない。一方、成形シートの幅は、流路範囲がマニホールド部およびダイランド部に跨がるインナーディッケルを介して完全に制限されるので、安定に達成される。
【００３６】
従って、本発明によれば、多様な樹脂材料およびシート成形条件に対しても、成形品質を損うことなく、シート幅を充分に調節することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る組合せ型マニホールドを備えたＴダイの一実施例を示Ｒもので、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面図である。
【図２】本発明に係る組合せ型マニホールドを備えたＴダイの形状（交差接続角度α）を設定するための設計手順を示すフローチャート図である。
【図３】図２に示すフローチャートを説明するものであって、（ａ）はステップ６０に対応する断面図であり、（ｂ）はステップ６８に対応する断面図であり、（ｃ）はステップ７４に対応する断面図である。
【図４】従来のシート幅調節Ｔダイの構成例を示すものであって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIVｂ−IVｂ線断面図である。
【図５】従来のシート幅調節Ｔダイの別の構成例を示すものであって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶｂ−Ｖｂ線断面図である。
【図６】従来のシート幅調節Ｔダイのさらに別の構成例を示すものであって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のVIｂ−VIｂ線断面図である。
【符号の説明】
１０ 供給路
１４ ダイランド部
１６ リップランド部
１８ リップ部
２０ 流路
４０ マニホールド部
４２ コートハンガ型マニホールド
４４ 平行ストレート型マニホールド
５０ インナーディッケル
５２ シールロッド

Claims (4)

1. 中央部から左右対称にかつ押出し方向へ順次マニホールド部、ダイランド部、リップランド部およびその先端部を構成するリップ部が配設され、前記マニホールド部は、流路の方向を押出し方向へ向けて漸次傾斜させるとともに断面積を前記流路方向へ漸次縮小したコートハンガ型マニホールドと、このコートハンガ型マニホールドに交差接続するように流路の方向を左右方向に平行させるとともに断面を同一形状とした平行ストレート型マニホールドとから形成し、前記交差接続部は、コートハンガ型マニホールドから平行ストレート型マニホールドに終端する折れ線状接続部から構成し、さらに平行ストレート型マニホールドとこれに対応するダイランド部には、シート成形幅を規制するインナーディッケルを左右方向に対称でかつ摺動自在に設けてなるベンディングリップ式の組合せ型マニホールドを備えたＴダイであって、
   前記コートハンガ型マニホールドの平行ストレート型マニホールドに対する前記折れ線状接続部の交差接続角度（α）は、前記インナーディッケルによる当該成形シートの最大幅設定時におけるシート厚さの幅方向における最小値／最大値の比ｋ 1 及び、当該成形シートの最小幅設定時における厚さの幅方向における最小値／最大値の比ｋ 2 が共に予め定められた許容値以上となるように設定することを特徴とする組合せ型マニホールドを備えたＴダイ。
2. 前記許容値は、０．８５であることを特徴とする請求項１記載の組合せ型マニホールドを備えたＴダイ。
3. インナーディッケルの摺動ストローク限に対応する成形シートの最大／最小の幅比は１ないし２倍である請求項１または２記載の組合せ型マニホールドを備えたＴダイ。
4. リップランド部に、インナーディッケルに対応するシールロッドを設けてなる請求項１乃至３記載の組合せ型マニホールドを備えたＴダイ。

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