(57)【要約】【課題】従来のスパイラルダイは、回動環駆動力伝達がピニオンギヤ経由のため、ダイ構造が複雑で，機構寸法が大きく、重量が大きく、製作費が高く、駆動部分での伝熱量が大きかった。【解決手段】ダイの外側を構成するダイシリンダーの内面とダイシリンダーの内側に設けられたマンドレルの外面の間に溶融樹脂を流動させ、マンドレルの表面にスパイラル溝が設けられ、ダイシリンダー部の一部分に前記スパイラル溝の先頭端よりスパイラル溝の最終端までの間に対応する部位に可動可能な回動環をスパイラル溝の外周面に沿って設け、回動環は該回動環の外側に設けた歯型の表面にその先端を接し、必要な力を歯型の表面に与えるピストンにより回動されることを特徴とするスパイラルダイ。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイの外側を構成するダイシリンダーの内面とダイシリンダーの内側に設けられたマンドレルの外面の間に溶融樹脂を流動させ、前記マンドレルの表面にスパイラル溝が設けられ、前記ダイシリンダー部の一部分に前記スパイラル溝の先頭端より前記スパイラル溝の最終端までの間に対応する部位に可動可能な回動環を前記スパイラル溝の外周面に沿って設け、前記回動環とダイ本体の隣接する摺動部位に溶融した使用原料を漏洩させて潤滑材とし，且つ該潤滑材の排出量を調節可能な弁を備えて、該潤滑材を機外に排出する流路を設けたスパイラルダイにおいて、
前記回動環は、該回動環の外側に設けた歯型の表面にその先端を接し、必要な力を前記歯型の表面に与えるピストンにより回動されることを特徴とするスパイラルダイ。
【請求項２】
前記ピストンの先端部の形状が、半球形又はそれに類似した形状であることを特徴とする請求項１記載のスパイラルダイ。
【請求項３】
前記ピストンは、前記回動環を前記シリンダーの円周方向に正逆動させ、またその回転速度が０より大きく６０ｒｐｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のスパイラルダイ。
【請求項４】
前記回転環の溶融樹脂の接する内面の表面あらさは、鏡面（０．１Ｓ〜６．３Ｓ），粗面（梨地深度４μ〜１５０μ）、歯形状面（平歯形状、スパイラル歯形状）のいずれかであることを特徴とする請求項１記載のスパイラルダイ。
【請求項５】
前記スパイラル溝を外面に有するマンドレルにスパイラル溝の末端からダイリップの直線部（ランド部）迄の間に溜り部（マニホールド部）を設けたことを特徴とする請求項１記載のスパイラルダイ。
【請求項６】
請求項１記載の複数のスパイラルダイを中央の管状軸に挿通縦設し、該各スパイラルダイの溶融樹脂投入口より各溶融樹脂を投入して、前記中央の管状軸の外表面に前記溶融樹脂を逐次積層し多層溶融樹脂膜を構成することを特徴とする多層用スパイラルダイ。
【請求項７】
請求項６記載の多層用スパイダルダイにおいて、
複数のスパイダルダイを挿通縦設した管状軸の内部に、最終段のスパイラルダイの末端部と前記管状軸の末端部との間を管状に流出する多層溶融樹脂の厚みを制御するため、上下方向進退動手段を有するプランジャーを設け、その下端に設けたテーパーコーン状ダイマンドレルと、前記スパダルダイの末端部下部に設けた左右前後移動可能なダイリップを構成するダイを設けたことを特徴とする多層用スパイラルダイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出法による多層管状体の成形に於ける各層の厚み精度の良好な多層用スパイラルダイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の押出法による管状体フィルムの成形に好適なダイとしてスパイダーマークの頻発するスパイダーダイや偏肉を伴いがちなストレートダイは余り使用されず、マンドレル外面に２〜８本のスパイラル溝を設け，押出機から供給される溶融樹脂流を平準整流するため２〜８本の流路に分割し、マンドレル外面の各スパイラル溝内に導入し、溶融樹脂をスパイラル溝を経てリップまで移動させるスパイラルダイを使用することが多い。スパイラル溝は先端から末端に向けて順次浅くなり、溶融樹脂はスパイラル溝を移動する過程でダイ本体シリンダー内壁とマンドレルの間に一部移行し、溜り部（マニホールド部）等及び直線部（ランド部）で平準化整流されて層状流となり、リップに達する。
【０００３】
またブロー成形においてはダイ出口より押し出される円柱状溶融樹脂パリソンの流動方向の厚み制御のための上下方向進退動手段を有するプランジャーと該パリソンの円周方向の厚み精度を制御する機構とを併設し、該プランジャーやブロー用気体通気管等の通るダイ中央部を避けて溶融樹脂流を分割し中央部通過後合流させるクロスヘッドダイが通常採用されている。
【０００４】
該パリソンの円周方向の厚み精度を制御する機構としてはダイボディに陥設されたダイとマンドレルに延設されたコアの間に構成される溶融樹脂流路の間隙を、ダイに連結された位置調整ボルトの出し入れでフレキシブルダイ、コアを変形させて調整するもの（特許文献３参照）、ダイハウジング下端に設けた、油圧シリンダー作動の分割された上下方向進退動自在な可動リングと固定マンドレルの間隙で調整するもの（特許文献４参照）、該パリソンの曲がりをカメラで検出、ダイを前後左右に移動させるもの（特許文献５参照）等が挙げられる。
【０００５】
通常ダイ本体シリンダー内壁に沿って移動する溶融樹脂流（以下、ランドフローと称する）とスパイラル溝を移動する溶融樹脂流（以下、スパイラルフローと称する）は量的に一定のバランスを保ってリップへ移動するが、このバランスは重要でありランドフローが多いとウェルドマークが発生し、スパイラルフローが多いとスパイラルマークが発生するため何れの場合も管状体の外観不良−スジ、ムラ、偏肉、シワ、強度ムラ等を引き起こす。現在ではランドフローとスパイラルフローの適正なバランスは、経験的にスパイラル幅−溝深さ、ピッチ等により決定している。しかし各フローの適性バランスは溶融樹脂の流量、温度−粘弾性度等によっても変化するが、その変化に即時対応する適当な手段がないためウェルドマークやスパイラルマークを頻発したり、混練によって各マークを解消するため温度を上げ、粘弾性度を下げようとして偏肉を悪くしたり、樹脂の熱劣化によるダイリップ汚れ，ダイマーク等を引き起こす問題があったが特許文献１、２に記載の技術により解決された。しかし特に多層構造のダイでは構造が複雑で，機構寸法が大きく、重量が大きく、製作費が高価だった（図５（ｂ）参照）。
【０００６】
また、ブロー成形の場合は薄肉製品強度保証のため、高分子量の材料が用いられる場合が多いが、高粘度流になるためクロスヘッドダイ内で、出口までに分割された溶融樹脂流の接合が完全に完了できず所謂「膜切れ」となる。気体遮断性能を目的とした材料層を使用している場合に「膜切れ」が発生すると、積層を構成する他の層の該接合が完全であっても、該材料の「膜切れ」部よりのブロー容器の内容物の漏洩や外部からの酸素等の侵入による変質、腐敗を惹起する。その「膜切れ」につきブロー成形用ダイに上記フィルム用ダイ同様の回動環の回動により膜切れの発生を防ぎ、合流点で撹拌を加え補修を行うことで解決出来ることが判明した。しかし、必要数のダイブロックを挿通縦設した管状軸の内部の最終段の該ダイブロックの末端部と該管状軸末端部との間を管状に流出する多層溶融樹脂の厚みを制御する、上下方向進退動手段を有するプランジャーを設け、その下端に設けたテーパーコーン状ダイマンドレルと該ダイブロックの末端部下部に設けた左右前後移動可能なダイリップで構成される回動環内蔵スパイラルダイを使用する場合、特に多層構造の多いブロー容器製造用としてはダイ構造が複雑で，機構寸法が大きく、重量が大きく、製作費が高価だった（図６（ｂ）参照）。
【０００７】
また３００℃以上の融点を有する樹脂例えば高耐熱性樹脂からインフレフィルムを製造する場合、該回動環内蔵ダイを使用する場合は良い偏肉精度が得られるので従来の製膜方法に対して製膜時バブル形成の安定、得られたフィルムの偏肉精度で良い結果が得られている。しかし、装置が大きく、金属製の回動環外側に設けた歯車の歯の表面から面接触又は線接触したピニオンギヤの歯の表面への放熱で溶融樹脂に接する回動環内面温度を全面均一に保持することが難かしく、放熱の大きい部位の溶融樹脂の温度が下がり、フィルム厚み制御，インフレフィルムの製膜の安定性が不十分であったので前記「ダイ構造が複雑で，機構寸法が大きく、重量が大きく、製作費が高価と云う問題」に加えて駆動部分での伝熱量の削減が必要となった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３５６８５２４号公報
【特許文献２】特許第４２６７６７８号公報
【特許文献３】特開２００８−０４４２４９号公報
【特許文献４】特開平６−２２６８２１号公報
【特許文献５】特開平９−０９９４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の問題点（１）偏肉、（２）ダイマーク、（３）ウェルドマーク、（４）置換性、（５）膜切れは特許文献１，２に記載の技術により解決されたが、該回動環駆動力伝達がピニオンギヤ経由のため、ダイ構造が複雑で，機構寸法が大きく、重量が大きく、製作費が高く、駆動部分での伝熱量が大きいという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
【００１１】
（１）ダイの外側を構成するダイシリンダーの内面とダイシリンダーの内側に設けられたマンドレルの外面の間に溶融樹脂を流動させ、前記マンドレルの表面にスパイラル溝が設けられ、前記ダイシリンダー部の一部分に前記スパイラル溝の先頭端より前記スパイラル溝の最終端までの間に対応する部位に可動可能な回動環を前記スパイラル溝の外周面に沿って設け、前記回動環とダイ本体の隣接する摺動部位に溶融した使用原料を漏洩させて潤滑材とし，且つ該潤滑材の排出量を調節可能な弁を備えて、該潤滑材を機外に排出する流路を設けたスパイラルダイにおいて、
前記回動環は、該回動環の外側に設けた歯型の表面にその先端を接し、必要な力を前記歯型の表面に与えるピストンにより回動されることを特徴とするスパイラルダイ。
【００１２】
（２）前記ピストンの先端部の形状が、半球形又はそれに類似した形状であることを特徴とする前記（１）記載のスパイラルダイ。
【００１３】
（３）前記ピストンは、前記回動環を前記シリンダーの円周方向に正逆動させ、またその回転速度が０より大きく６０ｒｐｍ以下であることを特徴とする前記（１）記載のスパイラルダイ。
【００１４】
（４）前記回転環の溶融樹脂の接する内面の表面あらさは、鏡面（０．１Ｓ〜６．３Ｓ），粗面（梨地深度４μ〜１５０μ）、歯形状面（平歯形状、スパイラル歯形状）のいずれかであることを特徴とする前記（１）記載のスパイラルダイ。
【００１５】
（５）前記スパイラル溝を外面に有するマンドレルにスパイラル溝の末端からダイリップの直線部（ランド部）迄の間に溜り部（マニホールド部）を設けたことを特徴とする前記（１）記載のスパイラルダイ。
【００１６】
（６）前記（１）記載の複数のスパイラルダイを中央の管状軸に挿通縦設し、該各スパイラルダイの溶融樹脂投入口より各溶融樹脂を投入して、前記中央の管状軸の外表面に前記溶融樹脂を逐次積層し多層溶融樹脂膜を構成することを特徴とする多層用スパイラルダイ。
【００１７】
（７）前記（６）記載の多層用スパイダルダイにおいて、
複数のスパイダルダイを挿通縦設した管状軸の内部に、最終段のスパイラルダイの末端部と前記管状軸の末端部との間を管状に流出する多層溶融樹脂の厚みを制御するため、上下方向進退動手段を有するプランジャーを設け、その下端に設けたテーパーコーン状ダイマンドレルと、前記スパダルダイの末端部下部に設けた左右前後移動可能なダイリップを構成するダイを設けたことを特徴とする多層用スパイラルダイ。
【発明の効果】
【００１８】
回動環方式による（１）偏肉、（２）ダイマーク、（３）ウェルドマーク、（４）置換性、（５）膜切れの改善効果を得るに際し、従前のピニオンギヤ経由駆動回動環方式に対し、本願のピストン駆動回動環方式ではダイシリンダー内にピニオンギヤを収納する必要がなくなったのでダイ寸法が縮小出来、特に多層押出装置を設計しやすくなると共に付随ヒーター類も小型化出来、制作費を軽減できた。また３００℃以上の融点を有する樹脂例えば高耐熱性樹脂からインフレフィルムを製造する場合、該回動環内蔵ダイを使用する場合は良い偏肉精度が得られるので従来の製膜方法に対して製膜時バブル形成の安定、得られたフィルムの偏肉精度で良い結果が得られているが、装置が大きく、金属製の回動環外側に設けた歯車の歯の表面から面接触又は線接触したピニオンギヤの歯の表面への放熱で溶融樹脂に接する回動環内面温度を全面均一に保持することが難かしく、放熱の大きい部位の溶融樹脂の温度が下がりフィルム厚み制御、インフレフィルムの製膜の安定性が不十分であったので前記「ダイ構造が複雑で，機構寸法が大きく、重量が大きく、製作費が高価と云う問題」に加えて駆動部分での伝熱量の削減が必要となったが該回動環駆動が点接触で行えることもあり放熱量が大幅に減少させることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】４層積層インフレフィルム押出成形装置の一例を示す図
【図２】ダイ回動環の作動を説明する図
【図３】ピストン式ダイブロックを示す図
【図４】ピニオンギヤ式ダイブロックを示す図
【図５】（ａ）駆動改造前、（ｂ）駆動改造後の４層積層ダイを示す図
【図６】（ａ）駆動改造前、（ｂ）駆動改造後の回動環内蔵ブロー成形用ダイを示す図
【図７】無回動、正回動、逆回動における一層フィルムの厚み状況を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらの実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００２１】
まず、回動環内蔵積層ダイ使用の４層積層インフレフィルム押出成形装置について、図１により説明する。
【００２２】
４種類の熱可塑性材料に対応する台数の押出機１−１，１−２，１−３，１−４の材料ホッパー２−１，２−２，２−３，２−４から投入された材料が押出機で溶融、脱気、計量され、回動環内蔵積層ダイ３内で材料毎に流入口９（図３参照）を経て流入、各材料毎に分割、スパイラル流動，回動環による撹拌整流，溜りによる円周方向への整流後各材料同志がダイ内接合により積層され、偏肉調整ボルト１４（図３参照）により前後左右厚み調整をする偏肉調整リング１５を経てダイリップ１６より流出、インフレフレーションさせるための内圧によりバブル状フィルム４となり、バブル外径規制と冷却固化のための冷却装置６、折り畳みのためのガイド板７、該内圧保持と引き取りのためのニップロール８を経て各材料層毎と全厚み精度の良好な４層積層インフレフィルム５となる。
【００２３】
回動環の駆動方法の改良内容について図２を用いて、以下に詳述する。
【００２４】
前記特許文献２に記載の「回動環の外周に設けた歯車をピニオンギヤを経由してダイ外部からの駆動力により回動させる」に対し、ダイシリンダー部２０に設置され、サーボモーター等のスクリューネジ回転により前後動する図２で図示したピストン２３ａの先端部２５で回動環と一体の歯車２４の歯車直線勾配を押すことで矢印方向の回動を生じさせ、該ピストンの先端部２５が該歯車２４の谷部に到達する前に、該歯車山を乗り越えた位置にあるピストン２３ｂを間断なく作動させ回動を連続継続させる。３本以上の該ピストンの連動と適当な回動環一体歯車の歯数を組み合わせることにより該回動環１２の均一な正逆回動が可能であること、回動環一体歯車２４の直線勾配表面をピストン２３の半球形先端部２５で押すことになるので歯型とピストンの接触が点接触となり、該放熱伝熱面積が最小となるので放熱による上記影響を大幅に減少出来ることを見出した。この改良によりピニオンギヤ２８による駆動方式（図４参照）に比べ、駆動機構が簡単、且つ小さい構造となり、部品点数が減少、溶融樹脂の漏洩に対する密閉の確保も容易となった。作動上の問題はなく、上記の「ダイ構造が複雑で，機構寸法が大きく、重量が大きく、製作費が高かった。また融点の高い樹脂例えば高耐熱性樹脂を使用する場合は装置が大きく、ピニオンギヤ回転駆動部位からの面，又は線接触による放熱等で温度保持が難しかった」という問題が該回動環駆動が点接触で行えることもあり放熱量が大幅に減少し、解決出来た。半球形又は類似形状の該ピストン先端部及び駆動力を受ける回動環一体歯車の表面材質は耐摩耗性の高い窒化鋼（例えばＨＲＣ６４−６８）等を用いた。
【００２５】
多層用回転環内蔵スパイラルダイの駆動方式の違いによる差異についての実施・比較例にて説明する。
【００２６】
図３において、９は溶融樹脂流入口，１０はマンドレル，１１はマンドレル表面のスパイラル溝，１２は回動環，１４は偏肉調整リング調整ボルト，１５は偏肉調整リング，１６はダイリップ，１７はダイブロック，１８は回動環の回動、ダイブロックへの保持用のベアリングである。また、１９は漏洩物流路，２０は管状軸，２２はダイシリンダー，２３は回動環作動ピストンである。また、２１はスパイラル溝の末端からダイリップの直線部（ランド部）までの間に位置する溜り部（マニホールド部）である。更に、回動環１２の溶融樹脂の接する内面の表面あらさは、鏡面（０．１Ｓ〜６．３Ｓ），粗面（梨地深度４μ〜１５０μ）、歯形状面（平歯形状、スパイラル歯形状）のいずれかである。
【００２７】
該ダイの各材料層の一部は回動環１２の回動機能を補助し、且つ回動環を勘合し、ダイブロックに保持するベアリング１７内も含め、摺動部位を円滑に摺動させるため、各摺動部位空間に漏洩させられ、漏洩量を調整可能な弁（不図示），漏洩物流路１９を経てダイ外に排出される。
【００２８】
図３に図示したピストン式ダイブロック１７ではピストン２３のキー溝側にサーボモーター等の駆動部を設けるだけで良いのに対し、図４に図示したピニオンギヤ式ダイブロックではピニオンギヤに接するピニオンギヤ駆動ギア、そのギアの回転軸、軸受け、回転軸駆動部等が必要となり、部品点数差は大きく組立後の外形寸法差も大きい。またピストン２３の他端部での駆動時の前後動に対するダイブロックとの摺動部分の溶融樹脂漏洩防止は簡単に実施出来るが、ピニオンギヤ式では溶融樹脂漏洩部分が多く、簡単には漏洩防止が実施できない。更に駆動時の回動環一体歯車への接触はピストン式では点接触であるのに対し、ピニオンギヤ式では少なくとも線接触、殆んど面接触となり、それだけ熱伝導、放熱差は大きく溶融温度が高い材料ほど局部的放熱差により温度バラツキが発生し、該樹脂の温度差による流動挙動差となり、厚み差への影響が大きい。
【００２９】
図５（ａ）、（ｂ）に図示したピストン式ダイブロック、ピニオンギヤ式ダイブロックを積み重ねた４層スタック（積層）ダイにおいても両者の差異は積層した分、更に拡大された。
【００３０】
図６（ａ）、（ｂ）に図示したピストン式ダイブロック、ピニオンギヤ式ダイブロックを積み重ねたブロー成形用４層スタック（積層）ダイにおいても両者の差異は積層した分、更に拡大された。
【００３１】
図７に一層フィルムでの回動環作動による厚み状況を図示した。無回動に対し、正、逆０．０５ｒｐｍの回動環作動で厚みムラが大幅に改善された。４層フィルムでも同様の結果が得られた。なお、回転速度は０より大きく６０ｒｐｍ以下で厚みムラの改善がみられた。
【００３２】
スパイラルダイが使用可能な用途全て、管状フィルム、中空成形品、パイプ等に適用出来、膜厚、肉厚精度の良い製品が得られる。
【符号の説明】
【００３３】
１  押出成形装置
２  材料供給ホッパー
３  回動環内蔵積層ダイ
４  バブル状フィルム
５  ４層積層フィルム
６  バブル状フィルム外径規制、冷却装置
７  ガイド板
８  ニップロール
９  溶融樹脂流入口
１０  ダイマンドレル
１１  マンドレル表面のスパイラル溝
１２  回動環
１４  偏肉調整リング調整ボルト
１５  偏肉調整リング
１６  ダイリップ
１７  ダイブロック
１８  ベアリング
１９  漏洩物流路
２０  管状軸
２１  溜り部
２２  ダイシリンダー
２３  回動環作動ピストン
２４  歯車
２５  半球形又は類似形状の回動環作動ピストン先端部
２６  回動環内蔵ブロー成形用ダイ・プランジャー部
２７  プランジャー部下端部テーパーコーン状ダイマンドレル
２８  ピニオンギヤ
２９  ダイリップを構成するダイ
３０  回動環作動ピストンキー溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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