JPH07205252A - 多重層シート状物の製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】熱可塑性樹脂の同時押出成形技術を用い、複数
種類の樹脂薄膜を数百層〜数千層に積層してなる多重層
シートを極めて簡便な装置により能率良く且つ高精度に
成形する。 【構成】多層ダイ8 にて複数枚の前記溶融樹脂シートを
積層して１枚の重層シートとして吐出する。吐出された
重層シートは、続いてセル11′に供給される。セル11′
は円筒状のセル本体の内部に密嵌固定される重層拡巾ダ
イ16を有している。同重層拡巾ダイ16は、樹脂入口16-1
において重層シートを受け入れる所定の厚みと巾を有す
るスリット状に形成され、それに続く樹脂流路は両端が
樹脂出口16-2に向かうにつれて漸次接近すると同時に、
略Ｖ字状に折り畳まれながら漸次樹脂出口16-2に向か
い、同時にその折返し端を下端方向に伸ばし、樹脂出口
において樹脂入口とは丁度９０°反転した状態で溶融樹
脂の巾を重層拡巾ダイの円形断面の直径長さにまで拡げ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は１種類以上の樹脂が数百
〜数千層に積層された多重層のシート状物を製造するた
めの方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の種類の樹脂薄膜が数百層〜数千層
に積層されてなる多重層シート状物の製造方法として、
共押出成形機より供給された樹脂層を水平軸上で分割
し、更にそれを垂直方向に重ねていく方法や、同心の内
外筒の間隙に放射状に分割されて供給された樹脂を、内
筒又は外筒を回転させることにより多層に形成する方法
等が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水平方
向に分割してから重ね合わせる方式では樹脂流路が極め
て複雑であり、装置的にも煩雑な構造となる。同心積層
方式では、積層部において内筒又は外筒の回転駆動が必
要であり、装置的に非常に複雑となるし、単軸２流路方
式では装置的には簡便であるものの、流路間での移動流
が発生しやすい等の問題があった。

【０００４】本発明はかかる状況に鑑みてなされたもの
であり、その目的は熱可塑性樹脂の同時押出成形技術を
用い、複数種類の樹脂薄膜を数百層〜数千層に積層して
なる多重層シートを極めて簡便な装置により能率良く且
つ高精度に成形しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明の第
１の要旨である一種類以上の溶融樹脂からなる樹脂層を
多層ダイより吐出供給し、該樹脂層を折り畳むようにし
て重層化する第１操作と、前記重層化された樹脂層の巾
を拡大する第２操作とを、それぞれの樹脂流路を通して
順次連続的になすことを特徴とする多重層シート状物の
製造方法により達成される。また同方法は、本発明の第
３の要旨である１以上の溶融押出機に接続され、１種類
以上の定量溶融樹脂を層状に吐出する多層ダイと、同多
層ダイから吐出される複数層の樹脂層を折り畳みながら
重層化する重層ダイと、折り畳んで重層化された樹脂層
を巾方向に拡大する拡巾ダイとが順次連設されてなるこ
とを特徴とする多重層シート状物の製造装置により実現
される。

【０００６】更に上記目的は、本発明の第２の要旨であ
る一種類以上の溶融樹脂からなる樹脂層を多層ダイより
吐出供給し、該樹脂層を折り畳むようにして重層化する
第１操作と、前記重層化された樹脂層の巾を拡大する第
２操作とを、単一の樹脂流路を通して同時になすことを
特徴とする多重層シート状物の製造方法によっても達成
される。また同方法は、本発明の第４の要旨である１以
上の溶融押出機に接続され、１種類以上の定量溶融樹脂
を層状に吐出する多層ダイと、同多層ダイから吐出され
る複数層の樹脂層を折り畳み重層化しながら同時に巾方
向に拡大する重層拡巾ダイとが連設されてなることを特
徴とする多重層シート状物の製造装置により実現され
る。

【０００７】

【作用】多層ダイの出口における重層樹脂の層数を複数
として重層ダイに吐出され、同吐出樹脂は重層ダイの内
部でこれを折り畳むようにしてその向きを変換しつつ、
やがて重層ダイの樹脂出口でその巾を縮小した４層に積
層された樹脂層とする。続いて、拡巾ダイにおいてシー
ト巾を拡巾すると同時に厚みを縮小して、元のシート巾
をもつ４層の積層樹脂シートを成形する。重層ダイと拡
巾ダイとが繰り返し多段に連設される場合には、樹脂層
は前記折畳みと拡巾の過程を連続して順次繰り返しつ
つ、薄膜化と多層化とを順次なしていくことになる。

【０００８】多層ダイから吐出される樹脂層の層数をｍ
として、ｎ段の重層ダイ及び拡巾ダイを通過させると、
層数が（ｍ−１）×２ⁿ ＋１層からなる樹脂シートが得
られる。例えば、多層ダイから吐出される樹脂の層数を
１０層として、重層ダイ及び拡巾ダイを７段通過させる
と１１００層以上の多層シートが得られることになる。
このとき、最後の拡巾ダイから吐出される多層シートの
単一層の厚みは、多層シートの厚みを２mmと仮定する
と、概ね１．５μｍの厚みの薄膜となる。

【０００９】本発明では、多層ダイから吐出される重層
シートを、単一の重層拡巾ダイにおいて折り畳むように
して重層化すると同時にそのシート巾を拡大することも
ある。上述の方法によれば、層数を拡大していくための
樹脂の流れは極めて円滑に進行し、その膜厚もミクロン
オーダーに制御可能なものである。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を添付図面に基づいてより詳細
に説明する。図１及び図２は本発明に係る多重層シート
状物の製造装置の代表的な一実施例を概略で示してお
り、図３は本発明の特徴部の一部をなす第１セルの重層
ダイ、図４は同じく第２セルの拡巾ダイの各構造例を示
している。なお、以下の図示実施例では重層ダイ及び拡
巾ダイを略円筒形の外殻セル本体内に密嵌収納した例を
示しているが、ダイの樹脂流路が例えば拡巾ダイの樹脂
流路の如く簡単な形状であり、直接に加工をすることが
可能である場合には、前記セル本体は必ずしも必要とし
ない。また、図１及び図２では異なる２種類の樹脂を用
い、複数段のセルを設けて多重層化する装置の一例を示
している。

【００１１】図１及び図２において、符号１及び符号２
はそれぞれ押出機を示し、各押出機１，２は定量ポンプ
３，４を介して１台の賦形ヘッド５を共有している。賦
形ヘッド５は各押出機１，２から定量ポンプ３，４を介
して定量で押し出される２種類の溶融樹脂を上下２段に
それぞれ分離された樹脂流路６，７を通してシート状に
賦形して多層（図示例では２層）ダイ８に押し出し、同
多層ダイ８にて上下２枚の前記溶融樹脂シートを積層し
て１枚の重層シートとして吐出する。

【００１２】この吐出された重層シートは、続いて第１
セル９に供給される。第１セル９は図３に示す如く円筒
状のセル本体９ａと、その内部に密嵌固定された重層ダ
イ９ｂとを有している。図３（ａ）〜（ｃ）は、それぞ
れ第１セル９の樹脂入口９ｂ−１の正面図、同セル９の
縦断面図、第１セル９の樹脂出口９ｂ−２の正面図を示
している。同重層ダイ９ｂは、樹脂入口９ｂ−１におい
て図３（ａ）に示す如く前記重層シートを受け入れる所
定の厚みと巾とを有する直線スリット状であり、同樹脂
入口９ｂ−１に続く樹脂流路はその上下端部が樹脂出口
に向かうにつれて図５（ａ）〜（ｃ）に示す如く漸次接
近し、樹脂シートが徐々に２つ折りとされる略Ｖ字断面
を有する螺旋状曲面により構成され、最後の直線スリッ
ト状の樹脂出口９ｂ−２において合体する。従って、こ
の実施例では樹脂流路は樹脂出口９ｂ−２において樹脂
入口９ｂ−１に対して９０°反転すると共に、その出口
のシート巾Ｌ−２は入口シート巾Ｌ−１の１／２とさ
れ、同時に樹脂入口９ｂ−１において２層であった重層
シートが樹脂出口９ｂ−２を出る際には４層となる。

【００１３】こうしてシート巾が１／２とされた４層の
半幅重層シートは、続いて第２セル１０の樹脂入口１０
ｂ−１に供給される。図４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ
第２セル１０の樹脂入口１０ｂ−１の正面図、同セル１
０の縦断面図、第２セル１０の樹脂出口１０ｂ−２の正
面図を示している。第２セル１０は、図４に示す如く拡
巾ダイ１０ｂの中心Ｏ′が第１セル９の樹脂出口９ｂ−
２の中心、つまり第２セル１０の中心から拡巾ダイ１０
ｂの半径の１／２ずれた点に設定されており、そのため
第２セル本体１０ａの傾斜空洞部には樹脂流路に沿った
縦断面が平行四辺形をなす拡巾ダイ１０ｂが傾斜した状
態で密嵌固定される。同拡層ダイ１０ｂの樹脂流路は、
図４（ｂ）に示す如く１／２のシート巾を有する入口１
０ｂ−１から元のシート巾を有する出口１０ｂ−２に向
けて均等に且つ直線状に拡がるように形成されていく。

【００１４】なお、図示例では第２セル１０を前述のよ
うに傾斜空洞部を有するセル本体１０ａに拡巾ダイ１０
ｂが傾斜した状態で密嵌固定されるものであるが、セル
本体１０ａを排除して上記樹脂流路を例えばワイヤカッ
ト等の放電加工により中実の第２セル１０に直接形成す
ることも出来るし、或いはセル本体１０ａに軸心から拡
巾ダイ１０ｂの半径の１／２ずらして母線に平行な円筒
状の空洞部を形成すると共に、同空洞部に前述の拡巾形
状を有する樹脂流路を挟んで２分割された拡巾ダイ１０
ｂを密嵌固定するように構成することも出来る。この場
合にも、前記樹脂流路は入口１０ｂ−１が１／２のシー
ト巾を有すると共に、出口１０ｂ−２が元のシート巾と
なるように連続的に流路巾を拡大している。

【００１５】図示実施例では、上述の如く構成された第
１及び第２セル９，１０をもって本発明の一組のセル１
１として、多層ダイ８から吐出される２層の溶融樹脂層
を巾方向に徐々に折り畳むようにして重層ダイ９を通過
させたのち、折り畳まれた樹脂層を続いて拡層ダイ１０
により連続的に巾方向に拡大する。図示例では、かかる
第１及び第２セル９，１０からなるセル１１を複数段に
連設しており、セル１１を通過するたびに積層樹脂の積
層数は指数関数的に増加していく。

【００１６】図５は多層ダイ８から吐出された積層樹脂
の層数が増大していく様子をモデル的に示したものであ
る。多層ダイ８の出口における重層樹脂の層数を、同図
（ａ）に示す如く、仮りに第１の樹脂と第２の樹脂がそ
れぞれ単一層からなる２層であると考えると、重層ダイ
９内では同図（ｂ）に示す如くこれを折り畳むようにし
てその向きを変換しつつ、やがて重層ダイ９の樹脂出口
９ｂ−２では同図（ｃ）に示す如くその巾が縮小された
４層積層の樹脂層となる。そして、拡巾ダイ１０で巾を
再び拡巾すると同時に厚みは縮小されて、同図（ｄ）に
示す如き元のシート巾Ｌ−１をもつ４層の積層樹脂シー
トとなる。セル１１が多段に連設される場合には、樹脂
層はこの過程を連続して繰り返されつつ、薄膜化と多層
化とか順次なされていくことになる。

【００１７】図６は樹脂層を折り畳むようにして重層化
する操作と、重層化された樹脂層の巾を拡大する操作と
を、同一セルの内部で同時に行おうとする多重層シート
状物の製造装置の概要を示したものであり、このセルを
１段〜複数段に連設することも可能であるが、図６に示
す実施例では複数段のセル１１′が配設されている。

【００１８】同図において、符号１及び符号２はそれぞ
れ上記実施例と同様の押出機を示し、各押出機１，２は
定量ポンプ３，４を介して１台の賦形ヘッド５を共有し
ている。賦形ヘッド５は各押出機１，２から定量ポンプ
３，４を介して定量で押し出される２種類の溶融樹脂を
上下２段にそれぞれ分離された樹脂流路６，７を通して
シート状に賦形して多層（図示例では２層）ダイ８に押
し出し、同多層ダイ８にて上下２枚の前記溶融樹脂シー
トを積層して１枚の重層シートとして吐出する。

【００１９】この吐出された重層シートは、続いて第１
段目のセル１１′に供給される。このセル１１′は図示
せぬ円筒状のセル本体の内部に密嵌固定される重層拡巾
ダイ１６を有している。図７（ａ）〜（ｃ）は、それぞ
れ同重層拡巾ダイ１６の樹脂入口１６−１の正面図、同
ダイｌ６の縦断面図、同樹脂出口１６−２の正面図を示
している。また、図９は多層ダイ８から吐出された樹脂
層の層数が重層拡巾ダイの内部で増大していく様子をモ
デル的に示したものである。同重層拡巾ダイ１６は、樹
脂入口１６−１において図７（ａ）に示す如く前記重層
シートを受け入れる所定の厚みと巾を有する直線状のス
リットであり、図９（ａ）に示す樹脂入口１６−１の左
右端部が樹脂出口１６−２に向かうにつれて同図（ａ）
〜（ｄ）に示す如く漸次接近すると同時に、同樹脂流路
の中央が略Ｖ字状に折り畳まれながら同図（ｄ）に示す
樹脂出口１６−２に向かうにつれてその折返し端を漸次
下端方向に伸ばし、樹脂出口１６−２において樹脂入口
１６−１とは丁度９０°反転した状態で溶融樹脂の巾を
重層拡巾ダイ１６の円形断面の直径長さにまで拡げる。
全体的には樹脂流路に従って２つ折りに折畳みながら、
同時にそのシート巾を元の巾まで拡げ、最後の樹脂出口
１６−２において重層合体させる。従って、この実施例
では樹脂流路は樹脂出口１６−２においては樹脂入口１
６−１に対して９０°反転していると共に、その出口の
シート巾Ｌ′−２は入口シート巾Ｌ′−１と同一とさ
れ、同時に樹脂入口１６−１において２層であった重層
シートが樹脂出口１６−２を出る際には４層となる。

【００２０】こうして重層拡巾ダイ１６から吐出される
４層の重層シートは、続いて第２段目のセル１１′の樹
脂入口１６−１に供給される。この第２段目のセル１
１′は、前記第１段目のセル１１′と同一の構造を有し
ており、ただその配置が第１段目のセル１１′の樹脂出
口１６−２に対して第２段目のセル１１′の樹脂入口１
６−２に合致させるため、第１段目のセル１１′と第２
段目のセル１１′とを９０°反転させて連設する。図８
は、第１段目のセル１１′の配置を示す図７に対応する
第２段目のセル１１′の配置図の詳細である。

【００２１】樹脂層を折り畳むようにして重層化する重
層ダイ９及び重層拡巾ダイ１６の樹脂流路は、例えばネ
ジの螺旋状溝の一部と考えて良く、容易に加工できる。
また、図１に示す実施例において前記重層ダイ９及び拡
巾ダイ１０を多段に連設する場合には、各セル１１毎に
１８０°反転させて連設すれば、積層樹脂の折り畳みが
交互になされるため樹脂の種類ごとに均等な厚みが得ら
れるようになり好ましい。これは重層拡巾ダイ１６に対
しても同様である。しかしながら、本発明はその得よう
とする多層シートの用途により多様な積層形態を作成す
ることが可能であるため、前述の如き連設の態様に限定
されるものではない。

【００２２】多層ダイ８から吐出される樹脂層の層数は
多い程、多層シートの薄膜の層数を増大することが出来
るが、通常３０層以下で使用される。これは、図１０に
示す如く、多吐出型定量ポンプ１２，１４及び又は定量
ノズル１３，１５の使用により実現可能である。多吐出
型定量ポンプ１２，１４は１個の吸入口に対し、複数個
の吐出口を有するものであり、溶融紡糸装置等において
既に公知である。また、定量ノズル１３，１５は前記多
吐出型定量ポンプ１２，１４から吐出される樹脂を更に
複数に分岐して、分岐された各樹脂流路にそれぞれ接続
されている。そして、この定量ノズル１３，１５はノズ
ル内の流動抵抗を一定にすることにより、定量性を持た
せようとするものであり、これは内径とノズル長とを適
当な値に設定することにより実施される。

【００２３】本発明の装置に適用される樹脂としては、
要求される多層シートの機能に応じて広範な熱可塑性樹
脂の中から選択が可能であるが、特に光透過性が必要と
される場合はポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ塩
化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメ
タクリレート等のアクリル樹脂やポリプロピレン等の各
種樹脂を挙げることができるが、これらの共重合樹脂、
ブレンド樹脂等も適用可能である。勿論、他の性能が必
要な場合は、これらに限定されない。

【００２４】本発明の方法及び装置により、多様に物性
を有するシート材料の製造が可能となる。その一例を挙
げれば、透明性と金属光沢を兼備した樹脂シートがあ
り、本発明を用いることにより、金属の蒸着やメッキに
よらず、樹脂のみで前記の機能が実現可能となる。ま
た、前述の各種樹脂に各種の着色材を添加することによ
り、様々な意匠を表出させることも可能である。

【００２５】以下、具体例により本発明をより具体的に
説明する。 （具体例１）第１の樹脂としてポリスチレンを用い、ま
た第２の樹脂としてポリメチルメタクリレートを用い
て、さらに断面観察を容易にするため、第２の樹脂にカ
ーボンフラックを少量添加して、図１〜図４に示す装置
にて多層ダイの層数を２層とし、セルを１０段として、
賦形温度２４０℃で同時押出成形し、シート厚み２mm、
５０cm巾×５０cm長の多層シートを製作した。得られた
多層シートを顕微鏡により断面観察した結果、およそ２
μｍの厚みを有する１０２５層の薄膜が交互に積層され
ていた。

【００２６】（具体例２）第１の樹脂としてポリカーボ
ネートを用い、第２の樹脂としてポリメチルメタクリレ
ートにカーボンブラックを少量添加して用い、図１０に
示す装置により、吐出口が６ポートの多吐出型定量ポン
プと、各ポートにつき３個の定量ノズルを、それぞれの
樹脂について設置し、多層ダイ内で交互に３０層積層し
て吐出されるようにし、重層拡巾ダイを６段連設して賦
形温度２４０℃で同時押出成形し、シート厚が３mmで、
５０cm巾×１ｍ長の多重層シートを製作した。得られた
多層シートは、約１．６μｍの厚みを有する１８５７層
の薄膜が交互に積層されていることが顕微鏡観察の結果
確認できた。

【００２７】（具体例３）第１の樹脂としてポリスチレ
ンを用い、第２の樹脂としてポリメチルメタクリレート
を用い、更に断面観察を容易にするために第２樹脂にカ
ーボンブラックを少量添加して図６に示す装置をもって
多層ダイの層数を３層とし、重層拡巾ダイを１０段とし
て、賦形温度２４０℃で同時押出成形し、シート厚み２
mmで、５０cm巾×５０ｍ長の多重層シートを製作した。
得られた多層シートを顕微鏡により断面観察した結果、
およそ２μｍの厚みを有する２０４９層の薄膜が交互に
積層されていた。

【００２８】

【発明の効果】以上、詳述した如く本発明によれば、数
百〜数千層の薄膜からなる多重層シートが、極めて簡便
な装置を用いて高精度に且つ効率よく、同時押出成形に
より安定して製造できるので、その工業的価値は極めて
大きいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的な１実施例を示す装置全体の概
略平面図である。

【図２】同装置全体の概略正面図である。

【図３】同重層ダイの詳細図である。

【図４】同拡巾ダイの詳細図である。

【図５】同樹脂層の層数がセル内で増加する様子を示し
たモデル図である。

【図６】本発明の他の代表的な１実施例を示す装置全体
の概略平面図である。

【図７】同装置の重層拡巾ダイの詳細図である。

【図８】同重層拡巾ダイを他方から見た詳細図である。

【図９】同重層拡巾ダイによる層数の増加及び拡巾を示
したモデル図である。

【図１０】吐出型定量ポンプ及び定量ノズルを組み込ん
だ本発明装置例の概要を示す平面図である。

【符号の説明】

１，２ 押出機 ３，４ 定量ポンプ ５ 賦形ヘッド ６，７ 樹脂流路 ８ 多層ダイ ９ 第１セル ９ａ セル本体 ９ｂ 重層ダイ ９ｂ−１ 樹脂入口 ９ｂ−２ 樹脂出口 １０ 第２セル １０ａ セル本体 １０ｂ 拡巾ダイ １０ｂ−１ 樹脂入口 １０ｂ−２ 樹脂出口 １１，１１′ セル １２，１４ 多吐出型定量ポンプ １３，１５ 定量ノズル １６ 重層拡巾ダイ １６−１ 樹脂入口 １６−２ 樹脂出口

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一種類以上の溶融樹脂からなる樹脂層を
   多層ダイより吐出供給し、該樹脂層を折り畳むようにし
   て重層化する第１操作と、前記重層化された樹脂層の巾
   を拡大する第２操作とを、それぞれの樹脂流路を通して
   順次連続的になすことを特徴とする多重層シート状物の
   製造方法。
2. 【請求項２】 一種類以上の溶融樹脂からなる樹脂層を
   多層ダイより吐出供給し、該樹脂層を折り畳むようにし
   て重層化する第１操作と、前記重層化された樹脂層の巾
   を拡大する第２操作とを、単一の樹脂流路を通して同時
   になすことを特徴とする多重層シート状物の製造方法。
3. 【請求項３】 １以上の溶融押出機に接続され、１種類
   以上の定量溶融樹脂を層状に吐出する多層ダイと、同多
   層ダイから吐出される複数層の樹脂層を折り畳みながら
   重層化する重層ダイと、折り畳んで重層化された樹脂層
   を巾方向に拡大する拡巾ダイとが順次連設されてなるこ
   とを特徴とする多重層シート状物の製造装置。
4. 【請求項４】 前記重層ダイと拡巾ダイとが、繰り返し
   連設されてなることを特徴とする請求項３の多重層シー
   ト状物の製造装置。
5. 【請求項５】 １以上の溶融押出機に接続され、１種類
   以上の定量溶融樹脂を層状に吐出する多層ダイと、同多
   層ダイから吐出される複数層の樹脂層を折り畳み重層化
   しながら同時に巾方向に拡大する重層拡巾ダイとが連設
   されてなることを特徴とする多重層シート状物の製造装
   置。
6. 【請求項６】 前記重層拡巾ダイが複数連設されてなる
   ことを特徴とする請求項５記載の多重層シート状物の製
   造装置。