JP4714390B2

JP4714390B2 - Ｔダイ及びこのｔダイを使用した熱可塑性樹脂の積層方法

Info

Publication number: JP4714390B2
Application number: JP2001289374A
Authority: JP
Inventors: 正喜伊藤; 一臣三浦
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2021-09-21
Also published as: JP2003094506A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２種類もしくは３種類以上の熱可塑性樹脂を積層させたシート状またはフィルム状の製品を製造するために使用されるＴダイ及びこのＴダイを使用した熱可塑性樹脂の積層方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２種類もしくは３種類以上の熱可塑性樹脂が積層されたシート状製品またはフィルム状製品は、Ｔダイを使用して製造されることが多い。Ｔダイは、２種類もしくは３種類以上の熱可塑性樹脂を供給するフィードブロックに取り付けられており、フィードブロックにて積層状態になるように合流した２種類もしくは３種類以上の熱可塑性樹脂が、Ｔダイの内部に共押出されるようになっている。
【０００３】
図７は、従来のＴダイの内部の構造を示す概略平面図であり、図８は従来の一般的なマニホールド部の形状を示す図７におけるＡ−Ａ断面図である。
【０００４】
図７において１００は、図示しないフィードブロックに連通された樹脂流入路で、該樹脂流入路１００の下流側にはマニホールド１０１が形成されている。上記樹脂流入路１００と対向する反対側にはリップ開口部１０２が形成されており、マニホールド１０１とリップ開口部１０２とは、マニホールド１０１側からプレランド部１０３、リップランド部１０４を通じて連通されている。
【０００５】
一方、マニホールド１０１は、図８に示すように幅方向と直交する断面形状が上下で略対称な略長方形状に形成されており、図８において下側となる下流部側が緩やかなスロープを描いて前記プレランド部１０３に連なっている。
【０００６】
従って、例えば２種類の熱可塑性樹脂を共押出する場合には、フィードブロックから上下方向に積層された状態でＴダイの樹脂流入路１００内に共押出される熱可塑性樹脂は、マニホールド１０１内に流入すると、該マニホールド１０１内において流動し、流入方向とは直交する幅方向に沿って広がった状態になる。
【０００７】
この際、上下に積層された２種類の熱可塑性樹脂の流動性が完全に一致している場合には、それぞれの樹脂は、マニホールド１０１内にて同様の状態で流動する。従って、上下に積層された状態の熱可塑性樹脂は、マニホールド１０１内を等しい速度で幅方向に沿って流動してマニホールド１０１内に充填されるために、マニホールド１０１内における樹脂流動域の幅方向全体にわたって積層された状態になり、そのような積層状態で、リップ開口部１０２から吐出される。その結果、リップ開口部１０２からは、それぞれの熱可塑性樹脂層が幅方向の全体にわたって一定の厚さで積層された状態で吐出される。また、各熱可塑性樹脂層の厚さの比率は、各熱可塑性樹脂の押出量の比率に対応している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｔダイの樹脂流入路１００内に共押出される各熱可塑性樹脂の流動性［例えば、ＭＦＲ（メルト・フロー・レイト、ＪＩＳＫ６７６０）で表される性質］が異なっている場合には、それぞれの熱可塑性樹脂が幅方向の全体にわたって一定の厚さで積層されず、幅方向の左右両端部では、一方の熱可塑性樹脂層が全く積層されない状態で、リップ開口部１０２から吐出されるおそれがある。
【０００９】
すなわち、上記ＭＦＲが大きくて流動性の大きな熱可塑性樹脂は、流れの自由度が大きくなっているために、マニホールド１０１内に流入した際に、流入方向とは直交する幅方向にも容易に推進し得る。
【００１０】
これに対して、ＭＦＲが小さくて流動性の小さな樹脂は、流れの自由度が小さくなっているために、幅方向への推進力が弱く、幅方向に沿って容易には広がらない。従って、マニホールド１０１内に流入した流動性の大きな樹脂は、図７に二点鎖線で示すように、流動性の小さな樹脂よりも先にマニホールド１０１の左右両端部に回り込むのに対して、流動性の小さな樹脂は、図７に破線で示すように、マニホールド１０１の両端部にまでは回り込むことができなくなる。
【００１１】
この結果、マニホールド１０１の両端部には、流動性の大きな樹脂のみが充填された状態になり、マニホールド１０１の両端部には、流動性の小さな樹脂が全く充填されず、リップ開口部１０２からは、図９に示すように、流動性の小さな熱可塑性樹脂層Ｒ１が幅方向の両端部には全く積層されず、当該両端部には、流動性の大きな熱可塑性樹脂層Ｒ２だけになる。通常、各熱可塑性樹脂のＭＦＲが２倍以上の差がある場合に、幅方向の両端部にＭＦＲの小さな熱可塑性樹脂がそれぞれ積層されない状態になるおそれがある。
【００１２】
これに対して、Ｔダイの樹脂流入路１００に入るまでに、複数に積層された樹脂の積層分布を変え、前述の現象を予測した上で予め積層分布のパターンを、フィードブロック内に設けた可動部分で調整する方法があるが、流動性に差があるときには、比較的早急にもとの積層分布パターンに戻ろうとして、本来の望んだパターンでＴダイに流入させることが難しく、効果を十分に発現できないのが現状であった。
【００１３】
このように、幅方向の両端部がそれぞれ単層になっていると、２層構造になったシート状製品またはフィルム状製品とするためには、単層になった両端縁部を切断して除去する必要がある。従って、単層になっている部分が広くなっていればいるほど、切断しなければならない部分も大きくなり、これによってシート状製品またはフィルム状製品の歩留りが悪くなり、経済性が大きく損なわれるという問題があった。
【００１４】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、少なくとも２種類の熱可塑性樹脂を、幅方向の全体にわたって確実に積層させることができるＴダイ及びこのＴダイを使用した熱可塑性樹脂の積層方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明のＴダイは、少なくとも２種類の熱可塑性樹脂が積層状態でマニホールド内に流入し、その流入方向とは直交する幅方向に沿って流動することによってマニホールド内に充填された後に、幅方向に沿って延びるリップ開口部から吐出されるようになされたＴダイであって、前記マニホールドの樹脂流入路側の上流部には、その下側もしくは上側又はその両方に所定形状の膨出部が幅方向に所定の長さ形成されたものである。
【００１６】
請求項２に係る発明の熱可塑性樹脂の積層方法は、少なくとも２種類の熱可塑性樹脂をＴダイによって幅方向の全体にわたって積層する方法であって、積層状態の少なくとも２種類の熱可塑性樹脂を、マニホールドの樹脂流入路側の上流部に形成した膨出部を経て当該マニホールドに充填し、リップ開口部から吐出させることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に係る発明の熱可塑性樹脂の積層方法は、流動性が異なる２種類もしくは３種類の熱可塑性樹脂を積層する場合には、流動性の大きい熱可塑性樹脂が膨出部側になるように積層した状態で、マニホールドに充填させることを特徴とする。
【００１８】
【実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明のＴダイの構造の一例を示したもので、内部を透視して示す斜視図である。
【００２０】
このＴダイ１は、２層もしくは３層以上の熱可塑性樹脂が積層されたシート状製品またはフィルム状製品を製造するために使用されるものであり、図示しないフィードブロック内にて積層状態で合流した２層もしくは３層以上の熱可塑性樹脂が共押出されるように、フィードブロックに取り付けられている。
【００２１】
Ｔダイ１は、下型１１と、二点鎖線で示す上型１２とが相互に突き合わされて構成されており、図１において手前となる前面部にはリップ開口部１３が、このリップ開口部１３の反対側となる後面部には樹脂流入口１４が、これら下型１１と上型１２との間に形成されている。
【００２２】
樹脂流入口１４は、前記フィードブロックに連通され、該フィードブロックから共押出される２種類もしくは３種類以上の熱可塑性樹脂が流入する部位であり、リップ開口部１３と対向する中央部に幅方向に向かってスリット状に形成されている。そして、樹脂流入口１４から流入される積層状態になった２種類もしくは３種類以上の熱可塑性樹脂は、樹脂流入口１４に連なる樹脂流入路１５内を通って、後述するマニホールド１６内に流入するようになっている。
【００２３】
前記リップ開口部１３は、積層状態でシート状またはフィルム状になった熱可塑性樹脂が吐出される部位であり、前記樹脂流入口１４と平行な状態で、且つ幅方向にマニホールド１６と同じ長さのスリット状に形成されている。そして、積層状態になった熱可塑性樹脂は、このリップ開口部１３から一定の厚さおよび幅で順次吐出される。
【００２４】
一方、樹脂流入路１５は、マニホールド１６に連通されている。マニホールド１６は、樹脂流入路１５からの熱可塑性樹脂の流入方向とは直交する幅方向に沿って、前記リップ開口部１３の幅方向の長さと同じ長さに形成されている。このマニホールド１６は、樹脂流入路１５から幅方向に離れるにつれて後述するプレランド部１７側に順次接近するようにそれぞれ傾斜して形成された、いわゆるコートハンガ形になされている。
【００２５】
このように構成されたＴダイ１では、フィードブロックから上下に２種類もしくは３種類以上積層されて共押出される溶融状態の各熱可塑性樹脂が、樹脂流入口１４を通って樹脂流入路１５内に流入し、樹脂流入路１５を通ってマニホールド１６内に流入する。マニホールド１６内に流入した樹脂は、マニホールド１６内にて幅方向に沿って広がりながら当該マニホールド１６内に充填されて、プレランド部１７、リップランド部１８を通って、リップ開口部１３から吐出される。
【００２６】
なお、図１は、下型１１に形成された上述の各流路を図示したもので、上型１２には、膨出部１６１を除いた各流路が下型１１と対称的に形成されている。また、マニホールド１６、プレランド部１７、リップランド部１８及びリップ開口部１３における長手方向（幅方向）の各両端部は、図示しない閉塞手段によって閉塞されている。
【００２７】
ここで、本発明のＴダイ１は、前記マニホールド１６の形状を特徴とするものであり、マニホールド１６の幅方向と直交する方向に切り欠いた断面形状が図２に示すように形成されている。
【００２８】
具体的には、マニホールド１６の樹脂流入路側となる上流部に対応する下型１１の部位に、矩形状の膨出部１６１が形成されている。膨出部１６１は、マニホールド１６内において幅方向に沿ってその両端部まで連続して、又は幅方向の途中部までの所定長さ形成されている。つまり、マニホールド１６の上流部においては膨出部１６１の分だけ空間部の断面積が小さくなっている。
【００２９】
また、膨出部１６１の前記幅方向と直交する方向の長さは、幅方向両端部にかけて均等な長さに形成してもよいし、幅方向両端部に行くに従って漸次短くなるようにしてもよいし、逆に長くしてもよく、流入させて積層成形する各熱可塑性樹脂の特性に応じて適宜に設定すればよい。
【００３０】
従って、マニホールド１６内に流入した樹脂は、マニホールド１６内の膨出部１６１にて幅方向に沿って広がりながら当該マニホールド１６内に充填されて、プレランド部１７、リップランド部１８を通って、リップ開口部１３から吐出されることになる。
【００３１】
次に、このようにマニホールド１６に膨出部１６１を形成したＴダイ１を用いて例えば流動性の異なる２種類の熱可塑性樹脂を積層したシート状製品またはフィルム状製品を製造する場合について説明する。
【００３２】
フィードブロックから流動性の異なる２種類の熱可塑性樹脂を、膨出部１６１側に流動性の大きい熱可塑性樹脂が流入するようにして積層状態で、樹脂流入口１４、樹脂流入路１５を通じてマニホールド１６に共押出し、当該マニホールド１６内に充填してプレランド部１７、リップランド部１８を通って、リップ開口部１３から吐出することで、流動性の異なる２種類の熱可塑性樹脂を積層したシート状製品またはフィルム状製品を製造する。
【００３３】
この際、マニホールド１６内に流入した各熱可塑性樹脂の流速分布は膨出部１６１の作用によって制御されており、これにより流動性の異なる２種類の熱可塑性樹脂が幅方向のほぼ全体にわたって均一に積層された状態になる。
【００３４】
このように各樹脂の流速が制御されるメカニズムは定かでないが、マニホールド１６に形成した膨出部１６１によって、流動性の異なる２種類の熱可塑性樹脂の界面領域近傍にて局部的に流速の大きい領域が発生することで、流動性の大きな樹脂が流動性の小さい樹脂の側に回り込む現象を効果的に阻止するものと推定される。
【００３５】
その結果、リップ開口部１３からは、図３に示すように、幅方向の全体にわたって、それぞれ一定の厚さで流動性の小さい熱可塑性樹脂Ｒ１と流動性の大きい熱可塑性樹脂Ｒ２とが上下に積層された状態で吐出される。
【００３６】
そして、リップ開口部１３から吐出された上下方向に積層された上記２種類の熱可塑性樹脂Ｒ１およびＲ２は、内部に冷媒が通流される冷却ロールによって冷却される。これにより、流動性が異なった熱可塑性樹脂層Ｒ１およびＲ２同士がそれぞれ均一な一定厚みで両端部まで積層されたシート状製品またはフィルム状製品を高い歩留りで製造することができる。
【００３７】
なお、ここでは、膨出部１６１側に流動性の大きい熱可塑性樹脂が流入するようにして積層状態でマニホールド１６に充填させるようにしたが、膨出部１６１側に流動性の小さい熱可塑性樹脂が流入するようにして積層状態でマニホールド１６に充填させるようにしてもよい。この場合、流動性の大きい熱可塑性樹脂がマニホールド１６の両端部にて流動性の小さい熱可塑性樹脂よりも多く回り込む現象が若干見られるものの、従来のマニホールド形状で積層成形するものに比べれば遥かに効果を奏することができる。
【００３８】
また、膨出部１６１は、下型１１側でなく上型１２側に設けてもよく、さらには下型１１及び上型１２の両方に設けてもよい。
【００３９】
さらに、ここでは流動性の異なる２種類の熱可塑性樹脂を積層してシート状製品またはフィルム状製品を製造する場合について説明したが、３種類以上の熱可塑性樹脂を積層する場合でも同様な効果を奏することができる。
【００４０】
また、コートハンガ形のマニホールド１６について説明したが、マニホールド１６は、プレランド部１７と平行にその幅方向と直交する方向の長さを一定にして当該幅方向の両端部まで形成したものでもよく、この場合でも前記膨出部１６１によって同様な効果を得ることができる。
【００４１】
さらに、マニホールド１６、プレランド部１７、リップランド部１８及びリップ開口部１３における長手方向（幅方向）の各両端部に、プレート（いわゆるインナーディッケルなど）を嵌入自在にし、このプレートによりマニホールド１６、プレランド部１７、リップランド部１８及びリップ開口部１３の幅方向の長さを変えて製品幅を調整できるようにしてもよい。
【００４２】
また、流動性にあまり差の無い２種類もしくは３種類以上の熱可塑性樹脂を積層成形する場合では、従来のマニホールド形状でも前述した如く各熱可塑性樹脂をそれぞれ両端部まで積層したシート状製品またはフィルム状製品を製造することができるものの、本発明のＴダイ１を用いて製造した場合には各熱可塑性樹脂の厚みを従来のものに比べて全体的に均一な状態で積層成形することができ、シート状製品またはフィルム状製品の品質向上を図ることができる。
【００４３】
図４及び図５は、マニホールド１６内における断面形状の他の変形例を示したもので、図４は、マニホールド１６内の上流部の下側が二段の段状となるように膨出部１６２を形成したもので、図５は、マニホールド１６内の上流部の下側が傾斜面になるよう膨出部１６３を形成したものである。このような形状の膨出部１６２、１６３によっても前述した膨出部１６１と同様な効果を奏することができる。
【００４４】
さらに、図６（ａ）〜（ｅ）はマニホールド１６内における断面形状のさらなる他の変形例を示したもので、図６（ａ）は、マニホールド１６内の上流部の下側が三段の段状となるように膨出部１６４を形成したもので、図６（ｂ）は、図２に示す膨出部１６１よりも滑らかになるように膨出部１６５を形成したもので、図６（ｃ）は、円弧状の突起１６６１を有する膨出部１６６を形成したもので、図６（ｄ）は、角状の突起１６７１を有する膨出部１６７を形成したもので、図６（ｅ）は、段状部１６８１と角状の突起１６８２とを組み合わせた膨出部１６８を形成したものである。
【００４５】
このように膨出部１６４〜１６８を形成することによっても前述した膨出部１６１と同様な効果を奏することができる。
【００４６】
このように本発明では、膨出部を上述のようにそれぞれ形成することによっても、同様な効果を奏することができるのである。
【００４７】
また、図８に示す従来のマニホールドの空間部の断面積に対して各膨出部が占有する断面積の割合については、各熱可塑性樹脂の円滑な流動を確保する上で１〜５０％とするのがよい。１％未満では局部的に流速の大きい領域を形成できず、５０％を超えると層厚比のバランスを保つことが困難になるからである。また、さらに好ましくは、３〜３３％となるように形成するのが好ましい。
【００４８】
【実施例】
以下、本発明について、実施例を挙げて説明する。
＜実施例１＞
図１に示すＴダイにおいて、図２に示すようなマニホールド１６の断面形状であり、リップ開口部１３における樹脂流動域の幅方向寸法を５００ｍｍ、Ｔダイの金型設定温度を２００℃として、
ＭＦＲが３．７ｇ／１０分のＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン、三井化学株式会社製、商品名「ミラソン１６」）と、ＭＦＲが２０ｇ／１０分のＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体、東ソー株式会社製、商品名「ウルトラセン６３３」）との２種類の熱可塑性樹脂により、ＥＶＡを膨出部を形成した下側にしてそれぞれ４０kg／hr、２０kg／hrにて共押出し、ＬＤＰＥおよびＥＶＡを一定の幅方向寸法となるように積層して、２層のシート状製品を製造した。
【００４９】
得られたシート状製品は、幅方向寸法が４８０ｍｍで、幅方向の両端部ではＥＶＡが単層になっていることなく、ＬＤＰＥとＥＶＡとが幅方向の全体にわたって積層された状態になっていた。
＜実施例２＞
マニホールド１６の断面形状を図４に示すようにしたこと以外は、実施例１と同様にして、２層のシート状製品を製造した。
【００５０】
得られたシート状製品は、幅方向の両端部ではＥＶＡが単層になっていることなく、ＬＤＰＥとＥＶＡとが幅方向の全体にわたって積層された状態になっていた。
＜実施例３＞
マニホールド１６の断面形状を図５に示すようにしたこと以外は、実施例１と同様にして、２層のシート状製品を製造した。
【００５１】
得られたシート状製品は、幅方向の両端部ではＥＶＡが単層になっていることなく、ＬＤＰＥとＥＶＡとが幅方向の全体にわたって積層された状態になっていた。
＜実施例４＞
マニホールド１６の断面形状を図２に示すようにするとともに、ＬＤＰＥとＥＶＡの中間層に、ＭＦＲが１０ｇ／１０分のＬＬＤＰＥ（線状低密度ポリエチレン、出光石油化学株式会社製、商品名「１０１４Ｄ」）を、３つそれぞれを各２０kg／hrにて、共押出して、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥおよびＥＶＡを一定の幅方向寸法となるように積層して、３層のシート状製品を製造した。その他の条件は実施例１と同様である。
【００５２】
得られたシート状製品は、幅方向の両端部ではＥＶＡが単層になっていることなく、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥとＥＶＡが幅方向の全体にわたって積層された状態になっていた。
＜従来例１＞
マニホールド１６の断面形状を図８に示す従来のものにしたこと以外は実施例１と同様にして、２層のシート状製品を製造した。
【００５３】
得られたシート状製品は、幅方向の両端ではＬＤＰＥが積層されていないＥＶＡの単層部分が、幅方向におのおの５０ｍｍにわたって形成されていた。
＜従来例２＞
マニホールド１６の断面形状を図８に示す従来のものにしたこと以外は、実施例４と同様にして、３層のシート状製品を製造した。
【００５４】
得られたシート状製品は、幅方向の両端部ではＬＤＰＥが積層されていないＥＶＡの単層部分が、幅方向におのおの５０ｍｍにわたって形成されていた。
【００５５】
以上のことから、マニホールド１６に膨出部を形成した本発明のＴダイ１で流動性の異なる２種類もしくは３種類の熱可塑性樹脂を積層すると、各熱可塑性樹脂が幅方向の全体にわたって積層された状態になることが確認できた。
【００５６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のＴダイによれば、マニホールドの樹脂流入路側の上流部において、その下側もしくは上側、又はその両方に所定形状の膨出部を幅方向に所定の長さ形成したことにより、マニホールド内の流速分布をこの膨出部の作用により制御し、流動性の異なる少なくとも２種類の熱可塑性樹脂を、吐出方向に直交する幅方向のほぼ全体にわたって均一に積層させた状態にすることができる。
【００５７】
従って、種類の異なる少なくとも２種類の熱可塑性樹脂同士が均一な一定厚みで幅方向全体に亘って積層したシート状製品またはフィルム状製品を高い歩留りで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＴダイの実施の形態の一例を、内部を透視した状態で示す斜視図である。
【図２】マニホールドの断面形状を示す断面図である。
【図３】本発明のＴダイから吐出される各熱可塑性樹脂の積層状態を示す断面図である。
【図４】マニホールドの断面形状の他の例を示す断面図である。
【図５】マニホールドの断面形状の他の例を示す断面図である。
【図６】マニホールドの断面形状のさらに他の例を示す断面図である。
【図７】従来のＴダイの内部の構造を示す概略平面図である。
【図８】従来のマニホールドの断面形状を示す断面図である。
【図９】従来のＴダイから吐出される熱可塑性樹脂の積層状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１Ｔダイ
１１下型
１２上型
１３リップ開口部
１４樹脂流入口
１５樹脂流入路
１６マニホールド
１６１〜１６８膨出部
１７プレランド部
１８リップランド部
Ｒ１流動性の小さい樹脂層
Ｒ２流動性の大きい樹脂層

Claims

少なくとも２種類の熱可塑性樹脂が積層状態でマニホールド内に流入し、その流入方向とは直交する幅方向に沿って流動することによってマニホールド内に充填された後に、幅方向に沿って延びるリップ開口部から吐出されるようになされたＴダイであって、前記マニホールドの樹脂流入路側の上流部には、その下側もしくは上側又はその両方に所定形状の膨出部が幅方向に所定の長さ形成されたことを特徴とするＴダイ。
少なくとも２種類の熱可塑性樹脂をＴダイによって幅方向の全体にわたって積層する方法であって、積層状態の少なくとも２種類の熱可塑性樹脂を、マニホールドの樹脂流入路側の上流部に形成した膨出部を経て当該マニホールドに充填し、リップ開口部から吐出させるものであり、前記膨出部はマニホールドの下側もしくは上側又はその両方に所定形状の膨出部が幅方向に所定の長さ形成されたものであって、前記積層状態の少なくとも２種類の熱可塑性樹脂は、少なくとも２種類の熱可塑性樹脂のうち流動性の大きい熱可塑性樹脂が前記マニホールドの膨出部側に流入するように積層されることを特徴とするＴダイを使用した熱可塑性樹脂の積層方法。
マニホールドは、樹脂流入路から幅方向に離れるにつれてプレランド部側に順次接近するようにそれぞれ傾斜して形成されたコートハンガ形であることを特徴とする請求項１記載のＴダイ。
マニホールドは、プレランド部と平行にその幅方向と直交する方向の長さを一定にして当該幅方向の両端部まで形成したものであることを特徴とする請求項１記載のＴダイ。
マニホールド、プレランド部、リップランド部及びリップ開口部における長手方向（幅方向）の各両端部に、プレートを嵌入自在にし、このプレートによりマニホールド、プレランド部、リップランド部及びリップ開口部の幅方向の長さを変えて製品幅を調製できることを特徴とする請求項１記載のＴダイ。