JP6770740B2 - 樹脂分配金型 - Google Patents

Description

本発明は、溶融樹脂を吐出してシート状樹脂成形物を成形するための樹脂分配金型に係り、特に不織布シート、樹脂フィルム又は樹脂シートの製造用ダイを構成する金型として好適に用いられる樹脂分配金型に関する。

従来、この種の樹脂分配金型は、シート幅方向に延びるマニホールドとそこから吐出部側に延びる同じくシート横方向に連続したスリットより構成され、これらマニホールド及びスリットは二つ割りの金型部材の合わせ面に形成される空間で構成されている（例えば、特許文献１、２参照。）。

このような樹脂分配金型は、品質を維持するためにはマニホールド部分、スリット部分、さらに二つのブロックの合わせ面等に精密仕上げが要求され、きわめて加工に時間を要する。また、この二つ割のブロックは、供給される溶融樹脂の圧力に耐え、溶融樹脂が漏えいしないように、各々厚肉で十分な強度を備えたものとされ、マニホールドに沿った多数の位置において太いボルトで互いに強固に締結されている。

二つ割のブロックの組み合わせではなく単一ブロックからこれらマニホールド及びスリットを加工することも可能であるが、樹脂圧に耐える強度を維持するためにその肉厚、重量はさらに大きくなる。このように、従来の樹脂分配金型は、重量が大きく、特に、メルトブローン型の不織布製造用のものでは、さらに熱風用の流路なども設けられるため、成形する不織布シートの幅が広く、ノズル列が１ｍ〜２ｍと長くなれば、数百キロ以上の重量になり、金型を加熱するために必要なヒータの容量も非常に大きく、生産コスト上昇の原因となる。

特開２０１１−１７３２６３号公報 特開２０１４−８８６３９号公報

そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、軽量で且つ加工が容易であり、金型製造コスト、管理コスト、シート生産コストを低減でき、品質の安定化も実現できる樹脂分配金型を提供する点にある。

本発明は、以下の発明を包含する。
（１） 溶融樹脂を吐出してシート状樹脂成形物を成形するダイを構成し、供給される溶融樹脂をシート幅方向に分配するための樹脂分配金型であって、シート幅方向に貫通した貫通孔より構成され、外部から溶融樹脂が供給されるマニホールド、及び該マニホールドのシート幅方向に沿った複数の位置から各々分岐し、吐出部側に延びる複数の分流孔を有する金型本体と、前記金型本体のシート幅方向の端部に設けられ、前記マニホールドの流路端部を閉塞する閉塞部材とを備えたことを特徴とする樹脂分配金型。

（２） 少なくとも前記マニホールドのシート幅方向である長さ方向の全領域又は一部領域と、そこから延びる前記分流孔とが、単一ブロックに形成された複数の貫通孔の組み合わせにより構成されている（１）記載の樹脂分配金型。

（３） 前記マニホールドが、断面円形で軸方向に沿って断面積が均一なストレートの貫通孔よりなる（１）又は（２）記載の樹脂分配金型。

（４） 前記分流孔が、断面円形で軸方向に沿って断面積が均一なストレートの貫通孔よりなる（１）〜（３）の何れかに記載の樹脂分配金型。

（５） 前記閉塞部材が、マニホールド端部から内部に嵌入され、マニホールド内面の当該端部から最も近い分流孔の開口端縁に臨む位置まで延びる樹脂規制凸部を有し、これにより前記分流孔の開口よりも端部側への樹脂の移動が規制される（１）〜（４）の何れかに記載の樹脂分配金型。

（６） 前記金型本体が、各分流孔の前記マニホールドと反対の側に連通する、シート幅方向に連続した凹溝よりなる樹脂排出部を有する（１）〜（５）の何れかに記載の樹脂分配金型。

（７） 前記金型本体が、前記マニホールドの一部及び前記分流孔を有する単一ブロックを、前記部分的マニホールドが互いに連通するようにシート幅方向に複数連結して構成される（１）〜（６）の何れかに記載の樹脂分配金型。

（８） 前記シート状樹脂成形物が、不織布シート、樹脂フィルム又は樹脂シートである（１）〜（７）の何れかに記載の樹脂分配金型。

以上にしてなる本願発明に係る樹脂分配金型、及びそれを備えるシート状樹脂成形物製造用ダイによれば、従来のものに比べて、強固な締結力に耐える強度を維持する必要がなくなることから、樹脂圧に対する耐久性を維持しつつ全体としてブロックの肉量を削減して軽量化することが可能となり、製造コストや管理コストを低減でき、ヒータ容量も小さくでき、生産コストを低減できる。

また、マニホールドと従来のスリットの代わりとなる複数の分流孔とはいずれも単一ブロックからドリル加工等で貫通孔を加工することができ、その場合、より容易に形成することができ、従来のような組み合わせの精度による品質のばらつきも生じなく、品質安定化も実現できる。

本発明の第１実施形態に係る樹脂分配金型を用いた不織布製造用ダイの一例を示す正面図。 同じく不織布製造用ダイの側面図。 図１のＡ−Ａ断面の部分拡大図。 図２のＢ−Ｂ断面の部分拡大図。 同じく不織布製造用ダイの要部の分解斜視図。 （ａ）は同じく不織布製造用ダイの変形例を示す正面図、（ｂ）は他の変形例を示す正面図。 同じく不織布製造用ダイのさらに他の変形例を示す断面図。 本発明の第２実施形態に係る樹脂分配金型を用いたフィルム製造用ダイの一例を示す断面図。 同じくフィルム製造用ダイに用いるノズル体の要部を示す斜視図。 同じくノズル体の要部を示す分解斜視図。

次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。

先ず、図１〜図６に基づき、本発明に係る樹脂分配金型の第１実施形態を説明する。

本実施形態に係る樹脂分配金型１は、図１〜図５に示すように、ノズル体７やエアリップ８が更に組み付けられることで、樹脂分配金型１及びノズル体７を通じて吐出した樹脂を、ノズル体７とエアリップ８との間の流路を通じて樹脂吐出口付近に噴出する熱風で延伸・細径化させ、ノズル７２に対面して設けられる図示しないベルトコンベアからなるコレクタ上に集積する繊維で不織布シートを得るメルトブローン式不織布製造用ダイ９を構成する。樹脂分配金型１に組み付けられるノズル体７やエアリップ８の構造、組み付け形態は、従来から公知のものを広く適用でき、以下で説明する構造に限定されるものではない。

樹脂分配金型１には、外部の押出機から押し出されてギヤポンプにより圧送されてきた溶融樹脂が、図示しない配管を通じて樹脂供給路１０に供給される。樹脂分配金型１は、このように外部から供給される溶融樹脂を、マニホールド１１を通じてシート幅方向（図１の左右横方向、すなわち本例の樹脂分配金型１の長手方向）に分配したうえで、ノズル体７へ当該溶融樹脂を供給するための金型である。

従来のこの種の樹脂分配金型は、シート幅方向に延びるマニホールドとそこから吐出部側に延びる同じくシート横方向に連続したスリットより構成され、これらマニホールド及びスリットは二つ割りの金型部材の合わせ面に形成される空間で構成されていた。本発明に係る樹脂分配金型１は、同じくシート幅方向に沿って延びるマニホールド１１、及び該マニホールド１１から吐出部側に延びる複数の分流孔１２，…を有する金型本体２により構成されている。

マニホールド１１は、従来のものと同様、外部から供給される溶融樹脂を当該シート幅方向に一旦広げるためのものであるが、そこからスリットではなく複数の分流孔１２、…により溶融樹脂を吐出部側に流通させるように構成したことで、二つ割りの合わせ面としなくても強度が維持でき、以下に説明するように単一ブロックに対してドリル等で穴あけ加工することにより、これらマニホールド１１及び複数の分流孔１２，…を容易に実現でき、重量軽減、製造コストの低減が図れる構造とされている。

マニホールド１１は、シート幅方向に貫通する貫通孔より構成され、各分流孔１２についても、マニホールド１１のシート幅方向に沿った複数の位置から各々分岐して吐出部側に延設された貫通孔より構成されている。金型本体２の樹脂吐出部側と反対の側には、上記のとおり外部から溶融樹脂を受け入れてマニホールド１１に導く樹脂供給路１０が形成されている。

マニホールド１１、分流孔１２，…はいずれも単一ブロックに対してドリル加工で形成された、断面円形で軸方向に沿って断面積が均一な真っ直ぐなストレート孔であり、樹脂供給路１０も同じくドリル加工で形成された断面円形の真っ直ぐなストレート孔とされている。これにより、マニホールド１１、分流孔１２，…、及び樹脂供給路１０を容易に形成することができる。

ただし、長手方向に長いマニホールド１１は、ドリル加工ではなく金型本体２の押出成形時に成形し、このマニホールド１１に対して、上記の如くドリル加工で分流孔１２，…や樹脂供給路１０を形成することもできる。少なくともマニホールド１１や分流孔１２が単一ブロックからドリル加工で形成できるものが上記のとおり加工の容易性の点で好ましいが、これに更に附属的な別ブロックを組み合わせても勿論よい。

金型本体２のシート幅方向の両端部には、それぞれマニホールド１１の流路端部を閉塞する閉塞部材３が設けられている。閉塞部材３は、内外二枚のサイドブレート３０１、３０２で構成され、内側のサイドプレート３０１の内面側には、マニホールド端部１１ａから内部に嵌入され、マニホールド１１内面の当該端部１１ａから最も近い分流孔の開口端縁１２ｂに臨む位置まで延びる樹脂規制凸部３１が設けられている。

この樹脂規制凸部３１により、分流孔１２の開口よりも端部１１ａ側への樹脂の移動が規制され、樹脂溜まり、これによる樹脂劣化を防止できるように構成されている。金型本体２は図示しないヒータにより所定温度に加熱され、樹脂の溶融状態を維持されているが、滞留時間が長いと樹脂劣化が無視できなくなる。

閉塞部材３は、金型本体２をシート幅方向に貫通するタイロッド４０及びナット４１により金型本体２の端部に固定されている。本例ではタイロッド４０が閉塞部材３の四隅に合計４本設けられている。このようなタイロッド４０は、従来の二つ割りの金型本体を締結していたボルトに比べて強度の低い細いものでよく、金型本体２の肉厚も従来に比べて小さくすることができ、重量軽減を図ることができる。

すなわち、樹脂圧力がかかるのは、マニホールドの円径断面である。例えば、マニホールドの内径を１５ｍｍとすれば、圧力２０Ｍｐａとしても３６０ｋｇゆえに、４本のボルト（例えば１０ｍｍ径：引張許容強度１本あたり９６０ｋｇ）でも十分である。従来のように二つ割りの広い面積が圧力を受けるのではないので多数の大きなボルトナットで組み付ける必要がなく、軽量・コンパクトになり、ヒータ容量も小さくできるのである。

このように本実施形態では従来のように二つ割りでマニホールド等を構成するものではなく単一ブロックのドリル加工等で実現したものであるが、従来と同様、二つ割りの金型で構成することも勿論できる。この場合、従来に比べて互いに独立した貫通孔となる分流孔が強度を維持するため、分割金型同士の組み付け力を低減でき、したがって従来のものに比べて同じく重量軽減が可能となる。

金型本体２の樹脂排出側には、従来の不織布製造用ダイと同様、ノズル体７を取り付けるためのノズル部用凹部２１、エアリップ８を取り付けるためのエアリップ用凹部２２、２２が設けられるとともに、ノズル体７、エアリップ８をそれぞれ固定するための固定ボルト７１、８１が螺合するネジ孔２３、２４が開設されている。

各分流孔１２のマニホールド１１とは反対側には、シート幅方向に連続した凹溝よりなる樹脂排出部１３が前記各分流孔１２に連通して設けられている。樹脂排出部１３は、ノズル部用凹部２１の内面のノズル体７の開口溝７０に対応する位置に開口し、該ノズル部用凹部２１にノズル体７が取り付けられることで前記開口溝７０と連通し、溶融樹脂がノズル体７に供給されるリップ部である。

金型本体２のマニホールド１１を通じてシート幅方向に広がった溶融樹脂は、分流孔１２，…、及びシート幅方向に連続した空間である樹脂排出部１３を通じて、ノズル体７の開口溝７０に流入し、各ノズル７２からシート幅方向に略均等な樹脂圧、樹脂量で繊維状に吐出する。

ノズル体７と金型本体２、エアリップ８との間には、ノズル７２の吐出口の近傍まで熱風を流通させる流路８２及びスリット８３が形成され、金型本体２には、当該熱風を流路８２に供給するための流路２５、２６が形成されている。流路２６は、溶融樹脂に比較して作用する内圧が低いためスリットでもよいが、上記分流孔１２，…と同じようにドリル加工で形成される複数の貫通孔としてもよい。流路２５に対して熱風を供給する流路については、図示省略するが閉塞部材３など適宜な位置に形成される。

図６（ａ），（ｂ）は、それぞれマニホールド１１の一部（部分的マニホールド１１０）と複数の分流孔１２，…とを有する単一ブロック２０Ａ、２０Ｂ（、２０Ｃ）を、複数個、部分的マニホールド１１０が互いに連通するようにシート幅方向に連結して金型本体２を構成した変形例である。

シート幅の寸法が大きくなると、金型本体２に必要なマニホールド１１の長さも長くなる。しかし、ドリル加工は長いほど難しくなる。孔径を大きくすれば加工の難化を避けることもできるが、孔径が大きいと溶融樹脂の滞留時間も長くなり、樹脂の劣化の問題が生じるため孔径を大きくすることもできない。そこで、図６（ａ），（ｂ）に示すように単一ブロック２０Ａ，２０Ｂ（、２０Ｃ）を連結して構成すれば、単一ブロック一つあたりに加工するマニホールド（部分的マニホールド１１０）の長さを抑え、孔径を大きくすることなくドリル加工の難化も回避でき、樹脂劣化の問題も生じない。

このように、シート幅が大きくなれば、上記の問題を避けうる適当な長さの単一ブロックを複数つなぎ合わせ、両端に閉塞部材３を設けてタイロッド４０及びナット４１で上述と同様、締め付けて一体化すればよい。図６の例では、各単一ブロックに樹脂供給路１０を設けているが、これに何ら限定されず、少なくとも1つの単一ブロックに樹脂供給路１０を設ければよい。

図７は、粘性の高い樹脂であってもマニホールド１１の全域に行き渡り、当該樹脂を該マニホールド１１を通じてシート幅方向に均等に分配できるように、マニホールド１１に連通して設けられる各分流孔１２の孔径を、樹脂供給路１０から遠いほど大きく、本例ではマニホールド１１の略中央の位置に開口する樹脂供給路１０に最も近い領域Ａ１に、孔径の最も小さい分流孔１２Ａが配され、この領域Ａ１から離れる領域ほど孔径の大きい分流孔が配されている。すなわち領域Ｂ１／Ｂ２に配される分流孔１２Ｂの孔径は、樹脂供給路１０の開口により近い領域Ａ１に配される分流孔１２Ａの孔径よりも大きく設定され、領域Ｃ１／Ｃ２に配される分流孔１２Ｃの孔径は樹脂供給路１０の開口により近い領域Ｂ１／Ｂ２に配される分流孔１２Ｂの孔径よりも大きくなるように設定されている。

図７は、領域に属する複数の分流孔を一単位として、段階的にその孔径を変化させたが、一部又は全部の分流孔を、領域単位ではなく隣接する個々の分流孔ごとに連続的にその孔径を変化させてもよい。また、孔径の変化に代えて、或いは孔径の変化に加えて、分流孔の間隔を変化させてもよい。間隔を比較的狭くすれば、孔径を比較的大きくしたのと同様の効果が得られる。すなわち分流孔１２の間隔を、樹脂供給路１０から遠いほど狭く設定すればよい。

次に、図８〜図１０に基づき、本発明に係る樹脂分配金型の第２実施形態を説明する。

本実施形態に係る樹脂分配金型１Ａは、図８〜図１０に示すように、板状に溶融樹脂を吐出するスリット状のノズル７２Ｄを有するノズル体７Ｄが更に組み付けられ、樹脂分配金型１Ａ及びノズル体７Ｄを通じて、シート状に吐出（押出）した樹脂を図示しないドラムに薄く延伸させながら巻き取り、フィルムシートを得るフィルムシート製造用ダイ９Ａを構成する。スリット状のノズル体７Ａの構造、組み付け形態は、従来から公知のものを広く適用でき、以下で説明する構造に限定されるものではない。

樹脂分配金型１Ａを構成する金型本体２Ａは、第１実施形態の金型本体２から熱風供給用の流路等を省略したものである。その他の構成、変形例については、基本的には上記第１実施形態の樹脂分配金型１と同様である。すなわち、金型本体２Ａはマニホールド１１から複数の分流孔１２、…により溶融樹脂を吐出部側に流通させるように構成され、これらマニホールド１１、分流孔１２，…はいずれも単一ブロックに対してドリル加工で形成された、断面円形で軸方向に沿って断面積が均一な真っ直ぐなストレート孔とされている。

マニホールド１１は、ドリル加工ではなく金型本体２の押出成形時に成形し、このマニホールド１１に対して、上記の如くドリル加工で分流孔１２，…や樹脂供給路１０を形成することもできる。その他、金型本体２Ａのシート幅方向の両端部に閉塞部材３が設けられ、タイロッド４０及びナット４１により金型本体２Ａの端部に固定されている点など、第１実施形態の樹脂分配金型１と同様であるので、説明を省略する。

金型本体２Ａの樹脂排出側に設けられるノズル体７Ｄは、シート幅方向に連続した開口溝７０及び同じくシート幅方向に連続したスリット状のノズル７２Ｄが形成されている。金型本体２のマニホールド１１を通じてシート幅方向に広がった溶融樹脂は、分流孔１２，…、及びシート幅方向に連続した空間である樹脂排出部１３を通じて、ノズル体７Ｄの開口溝７０に流入し、ノズル７２Ｄから溶融樹脂が均一厚の板状に吐出する。

ノズル体７Ｄは、対向面に前記開口溝７０を構成するテーパー状の凹溝７３ａが形成された二つ割の分割ノズル体７３、７３を、シート幅方向の両端部で固定ボルト７４により組み付けたものであり、組み付けの際に当該両端部にスペーサ板７５を介在させることでノズル７２Ｄの隙間が設定されている。ノズル体７Ｄは、分割ノズル体７３、７３が組み付けられた状態で、第１実施形態と同様、固定ボルト７１により上記樹脂分配金型１Ａの樹脂吐出側の面に樹脂排出部１３と開口溝７０とが連通するように固定されている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、例えばノズル体を組み付けるのではなく上記単一ブロックに一体的に形成し、樹脂分配金型自体が最終的に樹脂を吐出するノズルを備えるものなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

１，１Ａ 樹脂分配金型
２，２Ａ 金型本体
３ 閉塞部材
７，７Ａ−７Ｄ ノズル体
８ エアリップ
９，９Ａ ダイ
１０ 樹脂供給路
１１ マニホールド
１１ａ 端部
１２、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ 分流孔
１２ｂ 開口端縁
１３ 樹脂排出部
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ 単一ブロック
２１ ノズル部用凹部
２２ エアリップ用凹部
２３，２４ ネジ孔
２５，２６ 流路
３１ 樹脂規制凸部
４０ タイロッド
４１ ナット
７０ 開口溝
７１ 固定ボルト
７２，７２Ｄ ノズル
７３ 分割ノズル体
７３ａ 凹溝
７４ 固定ボルト
７５ スペーサ板
８１ 固定ボルト
８２ 流路
８３ スリット
１１０ 部分的マニホールド
３０１ サイドブレート
３０２ サイドプレート
Ａ１，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２ 領域

Claims (8)

1. 溶融樹脂を吐出してシート状樹脂成形物を成形するダイを構成し、供給される溶融樹脂をシート幅方向に分配するための樹脂分配金型であって、
   シート幅方向に貫通した貫通孔より構成され、外部から溶融樹脂が供給されるマニホールド、及び該マニホールドのシート幅方向に沿った複数の位置から各々分岐し、吐出部側に延びる複数の分流孔を有する金型本体と、
   前記金型本体のシート幅方向の端部に設けられ、前記マニホールドの流路端部を閉塞する閉塞部材と、
   を備えたことを特徴とする樹脂分配金型。
2. 少なくとも前記マニホールドのシート幅方向である長さ方向の全領域又は一部領域と、そこから延びる前記分流孔とが、単一ブロックに形成された複数の貫通孔の組み合わせにより構成されている請求項１記載の樹脂分配金型。
3. 前記マニホールドが、断面円形で軸方向に沿って断面積が均一なストレートの貫通孔よりなる請求項１又は２記載の樹脂分配金型。
4. 前記分流孔が、断面円形で軸方向に沿って断面積が均一なストレートの貫通孔よりなる請求項１〜３の何れか１項に記載の樹脂分配金型。
5. 前記閉塞部材が、マニホールド端部から内部に嵌入され、マニホールド内面の当該端部から最も近い分流孔の開口端縁に臨む位置まで延びる樹脂規制凸部を有し、これにより前記分流孔の開口よりも端部側への樹脂の移動が規制される請求項１〜４の何れか１項に記載の樹脂分配金型。
6. 前記金型本体が、各分流孔の前記マニホールドと反対の側に連通する、シート幅方向に連続した凹溝よりなる樹脂排出部を有する請求項１〜５の何れか１項に記載の樹脂分配金型。
7. 前記金型本体が、前記マニホールドの一部及び前記分流孔を有する単一ブロックを、前記部分的マニホールドが互いに連通するようにシート幅方向に複数連結して構成される請求項１〜６の何れか１項に記載の樹脂分配金型。
8. 前記シート状樹脂成形物が、不織布シート、樹脂フィルム又は樹脂シートである請求項１〜７の何れか１項に記載の樹脂分配金型。

Images