JP5446673B2 - スロットダイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂フィルムを成形するスロットダイ装置に関し、特に、樹脂フィルムの端部が厚くなることを抑制するスロットダイ装置に関する。

従来、スロットダイ装置を用いて樹脂フィルムを成形する際に、成形された樹脂フィルムの端部が厚くなってしまい、この端部を切除することが行われている。そこで、樹脂フィルムの端部が厚くなることを抑制し、切除される樹脂量を軽減させている。
例えば、特許文献１には、溶融樹脂をダイ本体に形成されたマニホールド部から供給してダイランド部、リップランド部を介してリップ出口から押出し、目的の幅に拡幅されたシートまたはフィルムを成形する押出成形用Ｔダイにおいて、ダイ本体のマニホールド部およびダイランド部ならびにリップランド部内に摺動自在に配置され互いに接近離間して成形幅を調整可能な一対のインナーディッケルを設け、ダイランド部およびリップランド部に対応するインナーディッケルの内面に、リップ出口端縁部の樹脂流量を絞る端縁絞り部をそれぞれ設けた押出成形用Ｔダイが開示されている。
この押出成形用Ｔダイによれば、端縁絞り部により、樹脂フィルムの端縁部における樹脂の吐出流量を減少させ、リップ出口からの吐出時に、樹脂シートの左右の端縁部が円形断面に膨らむことを抑制している。

また、特許文献２には、樹脂吐出用のスロットの開口部を形成するリップが長手方向に沿って設けられたダイ本体と、リップに付設されてスロットの開口幅を規定するディッケル機構とを備えたフィルム成形用の押出ダイにおいて、ディッケル機構は、リップに沿って互いに接近離間する左右１対のディッケル構成部材から成り、かつ、各ディッケル構成部材は、内面がリップの前端面に面接触するアウターディッケルと、当該アウターディッケルの前記内面から略垂直に立上げられてスロット内に介装された板状のインナーディッケルとから構成されているフィルム成形用の押出ダイが開示されている。

特開２００２−１９２５９４号公報 特開２００１−３０３３０号公報

しかしながら、特許文献１および２によるスロットダイ装置では、スロットから吐出される溶融樹脂はその幅方向の端部側の流速が中央側よりも遅いので、幅方向の端部が流速の速い幅方向の中央側に縮みやすく、その厚さが厚くなりやすかった。
また、特許文献１には、インナーディッケルの内面に、リップ出口端縁部の樹脂流量を絞る端縁絞り部をそれぞれ設けていることにより、樹脂フィルムの端縁部における樹脂の吐出流量を減少させていると記載されているが、リップ出口端縁部を絞ることで樹脂フィルムの端縁部に樹脂が集まり、樹脂フィルムの端縁部が円形断面に膨らみ厚くなることが考えられる。

本発明は、上述する事情に鑑みてなされたもので、スロットから吐出される溶融樹脂の幅方向の端部側の流速を速めることができて、成形された樹脂フィルムの端部が厚くなることを抑制できるスロットダイ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るスロットダイ装置は、溶融樹脂がマニホールドに供給され、前記マニホールドの下流側に設けられたスロットを通過しフィルム状に成形されて排出されるスロットダイ装置において、前記マニホールドおよびスロットの幅方向の両端部には通過する前記溶融樹脂と接してガイドするインナーディッケルが設けられて、前記インナーディッケルは前記溶融樹脂との接触面が前記溶融樹脂の流出方向に直交する断面において凹に湾曲していることを特徴とする。

本発明では、マニホールドおよびスロットの幅方向の両端部に、通過する溶融樹脂と接してガイドするインナーディッケルが設けられて、インナーディッケルは溶融樹脂との接触面が溶融樹脂の流出方向に直交する断面において凹に湾曲していることにより、マニホールドおよびスロットの幅方向の端部側でマニホールドおよびスロットの厚さ方向における中央部側を流れる溶融樹脂は、この厚さ方向における端部側を流れる溶融樹脂よりも流速が速くなる。
そして、スロットから排出される溶融樹脂は、その幅方向の端部側において厚さ方向における中央部側を流れる溶融樹脂が、厚さ方向における両端部側を流れる溶融樹脂よりも流速が速くなることにより、幅方向の端部が幅方向に縮んで厚くなることを抑制することができる。

また、本発明に係るスロットダイ装置では、前記インナーディッケルは、前記溶融樹脂との接触面が上流側よりも下流側が前記マニホールドおよびスロットの幅方向外側に傾斜して拡幅していることを特徴とする。
本発明では、インナーディッケルは、溶融樹脂との接触面が上流側よりも下流側がマニホールドおよびスロットの幅方向外側に傾斜して拡幅していることにより、溶融樹脂には、幅方向の端部にインナーディッケルに沿って、上流側から下流側に向かうと共にマニホールドおよびスロットの幅方向外側に傾斜して拡幅する流れが形成される。そして、この流れによりスロットから排出された溶融樹脂の幅方向の端部が幅方向に縮んで厚くなることを抑制することができる。

また、本発明に係るスロットダイ装置では、前記インナーディッケルは前記溶融樹脂の流出方向に複数に分割して配設されていることを特徴とする。
本発明では、インナーディッケルは溶融樹脂の流出方向に複数に分割して配設されていることにより、マニホールドおよびスロットの幅寸法の調整を行いやすい。

本発明によれば、スロットから排出される溶融樹脂は、その幅方向の端部側で厚さ方向における中央部側を流れる溶融樹脂が、厚さ方向における端部側を流れる溶融樹脂よりも流速が速くなることにより、幅方向の端部が幅方向に縮んで厚くなることを抑制できるので、切除される樹脂フィルムの端部の量を少なくすることができて、コストの低減と廃棄物の減少とを実現することができる。

（ａ）は本発明の実施の形態によるスロットダイ装置の一例を示す図で（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 図１（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。 従来のスロットダイ装置に備えるインナーディッケルの水平断面図である。 （ａ）は本実施の形態によるスロットダイ装置と図３に示すインナーディッケルを備える従来のスロットダイ装置との排出される溶融樹脂の流速と幅中心からの方向の距離の関係を比較した図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。 （ａ）は本実施の形態によるスロットダイ装置で成形された樹脂フィルムを示す図、（ｂ）は従来の実施の形態によるスロットダイ装置で形成された樹脂フィルムを示す図である。

以下、本発明の実施の形態によるスロットダイ装置について、図１乃至図４に基づいて説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態によるスロットダイ装置１は、スロットダイ本体２と、スロットダイ本体２の内部に形成されて溶融樹脂Ｒ１が供給されるマニホールド３と、スロットダイ本体２の内部にマニホールド３と連通して形成されマニホールド３内の溶融樹脂Ｒ１が通過しフィルム状に成形されるスロット４と、スロット４を通過したフィルム状の溶融樹脂Ｒ１（樹脂フィルムＲ２）を排出する排出口５と、マニホールド３およびスロット４の幅方向の長さを規定するインナーディッケル機構６とを備えている。

図１（ａ）に示すように、スロットダイ本体２は、上部に溶融樹脂Ｒ１の供給口２ａを備えており、供給口２ａは溶融樹脂Ｒ１を供給する図示しないアダプターと接続されている。
スロットダイ本体２は、成形される樹脂フィルムＲ２の幅方向に細長い外形に形成されている。
マニホールド３は、スロットダイ本体２の幅方向にわたって筒状に形成されていて、幅方向の中間部の上部にスロットダイ本体２の供給口２ａが接続されており、供給口２ａから溶融樹脂Ｒ１が供給される。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、スロット４は、マニホールド３の下側にスロットダイ本体２の幅方向にわたって形成されている。
排出口５はスロットダイ本体２の下端部に形成されていて、スロット４の下端部に位置している。

インナーディッケル機構６は、マニホールド３およびスロット４の幅方向の両端部に設けられた一対の第一、第二のインナーディッケル１１、１２と絞り部材１３とから構成される。第一、第二のインナーディッケル１１、１２、絞り部材１３は、この順に上から下へ配列されている。
第一、第二のインナーディッケル１１、１２および絞り部材１３は、マニホールド３およびスロット４内において幅方向の移動が可能で、その表面１１ａ、１２ａ、１３ａでマニホールド３とスロット４の幅方向の寸法を規定している。スロットダイ本体２に供給された溶融樹脂Ｒ１は、この表面１１ａ、１２ａ、１３ａにガイドされて下方へ通過する。

第一のインナーディッケル１１は、マニホールド３とスロット４の上部側に位置し、マニホールド３とスロット４の上部側の幅方向の寸法を規定している。第一のインナーディッケル１１の表面１１ａは、上側から下側に向かってマニホールド３およびスロット４の幅方向の寸法を広げるように傾斜または湾曲している。
また、第二のインナーディッケル１２は、スロット４の下部側に位置し、スロット４の下部側の幅方向の寸法を規定している。第二のインナーディッケル１２の表面１２ａは、上側から下側に向かってスロット４幅方向の寸法を広げるように傾斜または湾曲している。
また、絞り部材１３は、スロット４の下端部に位置し、スロット４の下端部の幅方向の寸法を規定することで、排出口５の幅方向の寸法を規定している。

また、図２に示すように、第一のインナーディッケル１１は表面１１ａが水平方向の断面において円弧状に凹に湾曲している。そして、マニホールド３およびスロット４は、厚さ方向の外側３ａ、４ａよりも中央側３ｂ、４ｂのほうが幅方向の寸法が広くなる。
また、第二のインナーディッケル１２も第一のインナーディッケル１１と同様に水平方向の断面において表面１２ａが円弧状に凹に湾曲している。
なお、絞り部材１３も水平方向の断面において表面１３ａが円弧状に凹に湾曲していてもよい。

第一、第二のインナーディッケル１１、１２および絞り部材１３は、上方から下方に向かってマニホールド３およびスロット４の幅方向の寸法を広げるように位置をずらして配設されている。

次に、上述した構成のスロットダイ装置による樹脂フィルムの成形方法について説明する。
まず、スロットダイ本体２に供給口２ａから溶融樹脂Ｒ１を供給する。溶融樹脂Ｒ１はマニホールド３に流入しマニホールド３の幅方向に広がり、下方のスロット４へ流入する。そして、溶融樹脂Ｒ１はスロット４を通過することによって、所定の厚さのフィルム状に成形される。このとき、スロットダイ本体２内には図示しない冷却機構が設けられていて、マニホールド３およびスロット４を流れる溶融樹脂Ｒ１は冷却され、徐々に固化される。
そして、スロット４内でフィルム状に成形された溶融樹脂Ｒ１は、排出口５から樹脂フィルムＲ２の状態で排出され、この樹脂フィルムＲ２はスロットダイ装置１の下方（下流側）に設けられた図示しないローラーによって圧延される。ローラーは樹脂フィルムＲ２が排出されるスピードよりも速いスピードで回転している。
排出口５から排出された樹脂フィルムＲ２は、完全に固化しておらず、排出口５の下流側に設けられた冷却機構によって冷却され固化する。

このとき、排出口５から排出された樹脂フィルムＲ２は、完全に固化していないため端部Ｒ２ａが幅方向に縮み、樹脂フィルムＲ２の端部Ｒ２ａが厚くなる。後にこの厚くなった端部Ｒ２ａは切除されて厚さの均一な樹脂フィルムＲ２が提供される。
本実施の形態では、マニホールド３およびスロット４内を通過する溶融樹脂Ｒ１は、上方から下方に向かってマニホールド３およびスロット４の幅方向の寸法を広げるように位置をずらして配設された第一、第二のインナーディッケル１１、１２および絞り部材１３の表面１１ａ、１２ａ、１３ａに沿って流れているので、この溶融樹脂Ｒ１には下側に流れるにつれて幅方向に広がる流れが形成される。そして、溶融樹脂Ｒ１は、排出口５からこの流れで樹脂フィルムＲ２となって排出されるため、樹脂フィルムＲ２の端部が鉛直方向に排出される従来の形態と比べて樹脂フィルムＲ２の端部Ｒ２ａが幅方向に縮むことを抑制できる。

また、図２に示すように、第一、第二のインナーディッケル１１、１２は表面１１ａ、１２ａが湾曲していることにより、この表面１１ａ、１２ａのマニホールド３およびスロット４の厚さ方向における中央部１１ｂ、１２ｂ側に沿って流れる溶融樹脂Ｒ１は両端部１１ｃ、１２ｃ側に沿って流れる溶融樹脂Ｒ１よりも流速が速くなる。
そして、図１（ａ）、（ｂ）に示す排出口５から排出される樹脂フィルムＲ２は、その幅方向の端部Ｒ２ａ側において厚さ方向の中央部側の溶融樹脂Ｒ１の流速が厚さ方向の両端部側の溶融樹脂Ｒ１の流速よりも速いので、端部Ｒ２ａが幅方向に縮むことが抑制され、厚くなることが抑制される。

次に、上述した本実施の形態によるスロットダイ装置の効果について説明する。
上述した本実施の形態によるスロットダイ装置１では、第一、第二のインナーディッケル１１、１２の表面１１ａ、１２ａが湾曲していると共に、第一、第二のインナーディッケル１１、１２および絞り部材１３が上方から下方に向かってマニホールド３およびスロット４の幅方向の寸法を広げるように配設されているので、排出口５から排出される樹脂フィルムＲ２の端部Ｒ２ａが幅方向に縮むことを抑制でき、成形された樹脂フィルムＲ２の端部Ｒ２ａが厚くなることを抑制できて、切除する樹脂フィルムＲ２の量を削減できる効果を奏する。

ここで、図２にしめすような表面１１ａが湾曲している（第一の）インナーディッケル１１を採用した本実施の形態によるスロットダイ装置１と、図３に示すような表面２１ａが平坦なインナーディッケル２１を採用した従来のスロットダイ装置との溶融樹脂の幅方向の位置とその流速との関係のシミュレーションを行った。図４（ａ）では幅方向全体の位置と流速との関係を示しており、図４（ｂ）では、図４（ａ）の溶融樹脂の端部側の位置と流速との関係を拡大して示している。

また、本実施の形態によるスロットダイ装置１および従来のスロットダイ装置により成形された樹脂フィルムの形状を比較した。成形された樹脂フィルムは、スロットから吐出される時の塗布幅が１ｍ、厚さは１００μｍとし、使用する樹脂は低密度ポリエチレンとする。

図４（ａ）および（ｂ）からわかるように、本実施の形態によるインナーディッケル１１を採用した場合と従来のインナーディッケル２１を採用した場合とでは、溶融樹脂Ｒ１の中央部の流速はほとんど変わらないが、端部では本実施の形態によるインナーディッケル１１を採用した場合の方が従来のインナーディッケル２１を採用した場合と比べて流速が速くなり、約２割速くなることがわかる。

図５（ａ）に示す本実施の形態によるスロットダイ装置１で成形された樹脂フィルムＲ２および図５（ｂ）にしめす従来のスロットダイ装置で成形された樹脂フィルムＲ３には、それぞれ幅方向の端部に中央部よりも厚さのある耳高部８、２８が形成されている。
そして、本実施の形態によるスロットダイ装置１で成形された樹脂フィルムＲ２は耳高部８の幅が５μｍで厚さが１３０μｍであるのに対し、従来のスロットダイ装置で成形された樹脂フィルムＲ３は耳高部２８の幅が５０μｍで厚さが１５０μｍである。
本実施の形態によるスロットダイ装置１で成形された樹脂フィルムＲ２の耳高部８のほうが、従来のスロットダイ装置で成形された樹脂フィルムＲ３の耳高部２８よりも厚さおよび幅寸法が小さいことがわかる。

よって、従来の表面２１ａが平坦なインナーディッケル２１を採用したスロットダイ装置と比べて、本発明による表面１１ａが凹に湾曲しているインナーディッケル１１を採用したスロットダイ装置の方が、溶融樹脂Ｒ１の端部側の流速を速めることができ、排出口５（図１参照）から排出された樹脂フィルムＲ２の幅方向の端部が縮んで厚くなることを抑制することができることがわかる。

以上、本発明によるスロットダイ装置１の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述した実施の形態では、インナーディッケル機構６は第一、第二のインナーディッケル１１、１２が配設されているが、一つのインナーディッケルで構成されたインナーディッケル機構としてもよい。
また、上記の実施の形態では、第一、第二のインナーディッケル１１、１２および絞り部材１３はマニホールド３およびスロット４の幅が上方から下方に向けて徐々に広くなるように配設されているが、マニホールド３およびスロット４の幅が同じ幅になるように配設されてもよい。
また、上記の実施の形態では、溶融樹脂Ｒ１は上方から下方へ鉛直方向に流出して樹脂フィルムＲ２に成形されているが、溶融樹脂Ｒ１は鉛直方向以外に、例えば斜め方向に流出される構成としてもよい。

１ スロットダイ装置
２ スロットダイ本体
３ マニホールド
４ スロット
５ 排出口
６ インナーディッケル機構
１１ 第一のインナーディッケル
１２ 第二のインナーディッケル
１１ａ、１２ａ 表面
Ｒ１ 溶融樹脂
Ｒ２ 樹脂フィルム

Claims (3)

1. 溶融樹脂がマニホールドに供給され、前記マニホールドの下流側に設けられたスロットを通過しフィルム状に成形されて排出されるスロットダイ装置において、
   前記マニホールドおよびスロットの幅方向の両端部には通過する前記溶融樹脂と接してガイドするインナーディッケルが設けられて、前記インナーディッケルは前記溶融樹脂との接触面が前記溶融樹脂の流出方向に直交する断面において凹に湾曲していることを特徴とするスロットダイ装置。
2. 前記インナーディッケルは、前記溶融樹脂との接触面が上流側よりも下流側が前記マニホールドおよびスロットの幅方向外側に傾斜して拡幅していることを特徴とする請求項１に記載のスロットダイ装置。
3. 前記インナーディッケルは前記溶融樹脂の流出方向に複数に分割して配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスロットダイ装置。

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