(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイリップの溶融熱可塑性樹脂が接する接液面、および前記接液面に隣接する大気に開放されている大気開放面を有する一対のリップがリップ間隙を形成し、熱可塑性樹脂を押し出す押出成形用ダイにおいて、前記大気開放面の表面粗さとしてＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（１９９４）における最大高さ（Ｒｙｂ）が前記接液面の表面粗さの最大高さ（Ｒｙａ）よりも大きいこと、または前記大気開放面の表面粗さの算術平均粗さ（Ｒａｂ）が前記接液面の表面粗さの算術平均粗さ（Ｒａａ）よりも大きいことを特徴とする押出成形用ダイ。
【請求項２】
前記接液面と前記大気開放面がほぼ直角に接して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の押出成形用ダイ。
【請求項３】
前記接液面の表面粗さの最大高さ（Ｒｙａ）と前記大気開放面の表面粗さの最大高さ（Ｒｙｂ）との比（Ｒｙｂ／Ｒｙａ）が１．５〜２０の範囲にあり、かつ、前記接液面の表面粗さの最大高さ（Ｒｙａ）が０．０２５〜１．２５であり、かつ、前記大気開放面の表面粗さの最大高さ（Ｒｙｂ）が０．１６〜２．０であることを特徴とする請求項１または２に記載の押出成形用ダイ。
【請求項４】
前記大気開放面をホーニング仕上したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の押出成形用ダイ。
【請求項５】
前記接液面と前記大気開放面とが交わって作る角の曲率半径Ｒを４０μｍ以下にすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の押出成形用ダイ。
【請求項６】
前記接液面または前記大気開放面に、表面処理としてＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮ、ＤＬＣ、ｃＢＮ、アモルファスＨＣｒメッキのいずれかを施したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の押出成形用ダイ。
【請求項７】
フィルムの製造に適用されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の押出成形用ダイを用いる押出成形方法。
【請求項８】
前記請求項１〜６のいずれかの押出成形用ダイを用いて熱可塑性樹脂を溶融吐出し、フィルムを製造することを特徴とするフィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱可塑性樹脂の押出成形用ダイおよびこのダイを用いた押出成形方法に関し、さらに詳しくは高品質の成形品を安定に生産する押出成形用ダイおよびこのダイを用いた押出成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂を溶融してシート状に押出成形する場合にはダイを用いている。このダイの材質としては、従来Ｓ４５Ｃ、ＳＳ４００等の鉄を主成分とする材料が用いられていたが、近年、熱可塑性樹脂の流路に腐食が生じるために、防錆作用のあるＳＵＳ４２０Ｊ２、ＳＵＳ６３０が用いられるようになってきた。
【０００３】
しかし、これらの材質からなるダイを用いて押出成形を行った場合、「目やに」と呼ばれる品質欠点が発生することが多い。これは大気開放面に熱可塑性樹脂の劣化物や添加剤の一部、あるいはその酸化物、分解物等が「目やに」のように付着し、シート成形中の大気開放面に蓄積し、さらに熱劣化し、この付着物がダイから押し出されるシート状物と接触して、シート状物の表面に、凸型、または凹型のすじを付ける現象である。この「目やに」の発生初期の段階では、「目やに」自身がシート状物の表面に凹型のすじを入れる傾向にある。この「目やに」が発達すると、逆に「目やに」が核となって、その隣の熱可塑性樹脂が引き込まれて凸型のすじとなる傾向にある。
【０００４】
この「目やに」の防止対策として、特公平４−５５３６９号公報では、プラスチックが付着しにくいジルコニア焼結体をダイ材料として用いる方法が提案されいてる。しかし、セラミックスは一般に硬度は高いが、靭性に乏しく、衝撃を受けると欠けやすい欠点があり、長期間使用しているとリップ先端に欠けが生じ、使用できなくなるという問題点がある。
【０００５】
また、特開平６−３１５９６６号公報では、ダイリツプの溶融樹脂が接する内面、および該内面に隣接する外面、およびこれらの両面によって形成される稜線部の硬度がＨＲＣ４５以上であるダイを提案している。この提案では「目やに」除去のため、ダイ清掃によってシートを破る必要があり、生産性を低下させる問題がある。
【０００６】
また、特開平２−２６１６２２号公報では、樹脂流路の面の平面部の綾線部側の端部からリップ外面の延長面までの寸法と、リップ外面の平面部の綾線部側の端部から樹脂流路側の面の延長面までの寸法とがともに０．００５〜０．１ｍｍであることが提案されている。この提案は言い換えると、図２に示すリップ先端７のＲを０．００５〜０．１ｍｍにすることを意味する。しかしながら、本発明者らのテストによれば、単にＲをつけただけでは、本発明の目的とする、充分な「目やに」の発生防止効果や、口金清掃回数の減少をはかることができなかった。
【０００７】
また、特開平４−２０１２２７号公報等では、０．３〜５μｍの厚さのチッ化物系または炭化物系セラミックスで被覆したダイが提案されている。しかしながら、本発明者らのテストによれば、単にチッ化物系または炭化物系セラミックスで被覆しただけでは、本発明の目的とする、充分な「目やに」の発生防止効果や、口金清掃回数の減少をはかることができなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ダイの押出面に付着する「目やに」を大幅に軽減でき、しかも「目やに」をかき取るためのリップ清掃回数が減少し、ダイに傷を付けることがなく、長期にわたって良好な製品を生産できる押出成形用ダイおよびこのダイを用いた押出成形方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成を採用する。
【００１０】
すなわち、本発明の押出成形用ダイは、ダイリップの溶融熱可塑性樹脂が接する接液面、および前記接液面に隣接する大気に開放されている大気開放面を有する一対のリップがリップ間隙を形成し、熱可塑性樹脂を押し出す押出成形用ダイにおいて、前記大気開放面の表面粗さとしてＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（１９９４）における最大高さ（Ｒｙｂ）が前記接液面の表面粗さの最大高さ（Ｒｙａ）よりも大きいこと、または前記大気開放面の表面粗さの算術平均粗さ（Ｒａｂ）が前記接液面の表面粗さの算術平均粗さ（Ｒａａ）よりも大きいことを特徴とする。
特に前記接液面と前記大気開放面がほぼ直角に接して形成されていることが好ましい。
【００１１】
より、具体的な数値としては前記接液面の表面粗さの最大高さをＲｙａとし、前記大気開放面の表面粗さの最大高さをＲｙｂとしたとき、Ｒｙｂ／Ｒｙａ＝１．５〜１０の範囲にあり、かつ、前記接液面の表面粗さの最大高さＲｙａ＝０．０２５μｍ〜１．２５μｍであり、かつ、前記大気開放面の表面粗さの最大高さＲｙｂ＝０．１６μｍ〜２．０μｍであることが好ましい。
【００１２】
特に大気開放面をホーニング仕上するとより効果がある。
【００１３】
また、前記接液面と前記大気開放面とが交わって作る角の曲率半径Ｒを４０μｍ以下にすることも好ましい。
【００１４】
さらに、前記接液面、又は前記大気開放面に表面処理としてＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮ、ＤＬＣ、ｃＢＮ、アモルファスＨＣｒメッキのいずれかを施すことが好ましい。ここで、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣとはチタン系化合物を、ＣｒＮとはチッ化クロムを、ＤＬＣとはダイヤモンドライクカーボンを、ｃＢＮとは立方晶窒化ホウ素を意味する。
【００１５】
また、特に、上記のダイを、フィルムの製造に適応するとより効果がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、「目やに」の発生防止のためには、熱可塑性樹脂の接液面にほぼ直角で大気開放されている大気開放面に熱可塑性樹脂が付着しにくくすればよく、このためには、表面粗さが重要であることを突き止めた。本発明は、熱可塑性樹脂の接液面と接液面の近傍で大気に開放されている大気開放面の表面粗さを適正にすることによって、「目やに」の発生を防止し、生産中にシート状物を破ってダイ清掃をすることなく、長期間表面欠点のないシート状物を生産することができる押出成形用ダイを提供するものである。
【００１７】
以下に本発明を図面に示す実施例に基づいてさらに詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る押出成形用ダイの一実施例を示す正面図であり、図２は図１の側面からみた中央部の断面図である。
【００１９】
ダイはマニホールドを形成するダイホッパ１と、リップ間隙を形成する一対のＡリップ２、Ｂリップ３、および該Ａ、Ｂリップの両サイドを封止する側板４より構成される。ダイ巾方向の吐出量分布としては、ダイホッパの圧損とリップの圧損のバランスによってのみ決定されるが、シート状物の表面状態はリップ本体、特にリップ先端近傍の表面状態に大きく影響される。
【００２０】
図３にそのリップ近傍の拡大図を示す。シート状物の表面状態を決定する要因としては、リップの材質、リップの表面処理、リップ先端７のＲ、リップの表面粗さがあげられる。しかしながら、本発明者らは、大気開放面６の表面粗さが本発明の目的を達成するために、特に重要であることを見出した。
【００２１】
すなわち、「目やに」の発生メカニズムとしては、ダイ内で圧縮された熱可塑性樹脂がダイより押し出されて大気に開放されたとき、バラス効果によって膨らみ、大気開放面６に付着し、成長していくものと考え、これが長期間付着していると、熱劣化し、硬化して、シート状物と接触してシート状物の表面に凸型、又は凹型のすじをつけて品質欠点の１つとなることが判明した。
【００２２】
したがって、「目やに」の発生防止のためには、大気開放面６の状態が熱可塑性樹脂の付着しにくい状態にすることが重要である。そこで、表１に示す表面処理、および表面粗さの異なるサンプルを製作し、熱可塑性樹脂の付着しにくさ、すなわち離型性の評価を行った。
【００２３】
評価方法を図４に示す。材質としてＳＵＳ４２０Ｊ２を用い、５０×２５×ｔ２のサンプル１１を製作した。この表面に各種表面処理を施し、所定の表面粗さに仕上げた。この表面に熱可塑性樹脂の１例としてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のチップ１２を乗せて、２８０℃、５分間保持し、チップを引き剥がす力Ｆの大小を測定した。その結果を表１に合わせて示す。
【００２４】
ここでホーニングとは、液体ホーニング処理によって表面を梨地状に仕上げたものである。なお、各表面処理＋ホーニングとは、母材（ここではＳＵＳ４２０Ｊ２を使用）表面をホーニング仕上げした後、各表面処理を施したことを意味する。また、表面粗さは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（１９９４）における最大高さＲｙで測定したものである。
【００２５】
【表１】
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その結果、表面処理の種類による影響はほとんどなく、表面粗さが粗いほど、ＰＥＴ樹脂がはがれやすくなり、特に、液体ホーニング処理して表面粗さを０．８前後にしたものは非常にはがれやすくなることが分かった。
【００２６】
リップ間隙を形成するＡリップおよびＢリップの熱可塑性樹脂の接液面５はシート状物の表面成形を決定する重要な面であるため、接液面５の表面粗さの最大高さをＲｙａとすると、接液面５の表面粗さの最大高さは少なくともＲｙａ＝１．２５μｍ以下とすることが重要である。しかし、ある程度、接液面５の表面粗さを小さくすると、シート状物の表面の平滑性は頭打ちになり、これ以上の向上はなくなる。したがって、ダイ加工費用との兼ね合いからせいぜいＲｙａ＝０．０２５μｍまでが限界である。
【００２７】
これに対し、接液面５にほぼ直角で大気開放されている大気開放面６の表面粗さは、表１の結果より、ある程度粗い方が良く、熱可塑性樹脂の接液面５の表面粗さの最大高さをＲｙａとし、大気開放面６の表面粗さの最大高さをＲｙｂとしたとき、Ｒｙｂ／Ｒｙａ＝１．５〜１０の範囲にあることが好ましい。
【００２８】
熱可塑性樹脂の接液面５の表面粗さの最大高さ（Ｒｙａ）が０．０２５〜１．２５の範囲にある場合、大気開放面６の表面粗さの最大高さ（Ｒｙｂ）としては０．１６〜２．０の範囲が好ましく、０．４〜２．０の範囲がさらに好ましい。特に、大気開放面６をホーニング処理によって均等に粗くした方がさらに効果がある。
【００２９】
なお、上記の実施例では、表面粗さの最大高さ（Ｒｙ）でのみ説明したが、表面粗さの算術平均粗さ（Ｒａ）を用いてもよい。スクラッチが多く、表面粗さ曲線が極端に増加、減少するような面であれば、Ｒａで評価した方がよい。
【００３０】
また、熱可塑性樹脂の接液面５と大気開放面６とが交わって作る角の曲率半径Ｒ、すなわちリップ先端７のＲはリップと熱可塑性樹脂の離型が良好であること、およびダイ巾方向のばらつきを小さくするために、４０μｍ以下にすることが好ましい。
【００３１】
さらに、生産スタート前にはダイ下面に銅板等を当てて、リップ清掃するため、接液面５、大気開放面６、およびリップ先端７のＲ面には表面処理としてＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮ、ＤＬＣ、ｃＢＮ、アモルファスＨＣｒメッキのいずれかを０．１〜５μｍ程度施して、硬度を高めることが好ましい。ここで、コーティング厚みとしては、コーティングの硬度の性能を発揮させるために、０．１μｍ以上とすることが好ましく、また、所定の表面粗さの維持及び所定のリップ先端Ｒの維持のために、５μｍ以下とすることが好ましい。これら以外のコーティングでも膜厚が０．１〜５μｍ程度で表面粗さの状態を大巾に変えることなく、かつ硬度がＪＩＳ  Ｚ  ２２４４（１９９２）に記載されているビッカース硬さ（ＨＶ）で、ＨＶ＝１０００以上のものであれば使用可能である。
【００３２】
本発明における熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン樹脂、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリ−１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレートなどのポリエチレン樹脂、その他、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレスルファイド樹脂などを用いることができる。また、これらの樹脂はホモポリマの樹脂であってもよく、共重合体またはブレンドであってもよい。また、これらの樹脂の中に、公知の各種添加剤、例えば、酸化防止剤、帯電防止剤、結晶核剤、無機粒子が添付されてもよい。
【００３３】
本発明における押出成形用ダイとは、図１、図２に示したＴダイ、コートハンガダイ、フィッシュテールダイ等のＴダイ類だけでなく、チューブ状のシート状物を成形するためのサーキュラーダイにも同様の効果を発揮する。
【００３４】
図１では特に図示していないが、熱膨張、ポリマの粘度変化等を利用したリップ間隙自動制御機構、差動ねじ等を用いたリップ間隙手動調整機構、あるいは両者を重ね合わせたリップ間隙調整機構等を設けてもよい。
【００３５】
図１では単層ダイについて記載しているが、複合ダイに用いても同様の効果を発揮できる。
【００３６】
また、図１では特に接液面と大気開放面がほぼ直角に接して形成されているリップを例に挙げて説明してきたが、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、接液面５と大気開放面６とが鋭角である場合でもよい。なお、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のリップ先端拡大図である。また、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、接液面５と大気開放面６とがほぼ直角に接しているが、該直角に接する部分の大気開放面６の長さが１ｍｍ以下であれば、接液面５に接する大気開放面６の次に接する大気開放面６も本発明で述べた大気開放面に含まれる。なお、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のリップ先端拡大図である。図５および図６に示される実施態様においても、図５（Ｂ）、図６（Ｂ）に示されるように、リップ先端７にＲを設けることが好ましい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の押出成形用ダイは、熱可塑性樹脂の接液面と接液面にほぼ直角で大気開放されている大気開放面の表面粗さを適正にすることによって「目やに」の発生を防止し、生産中にシート状物を破ってダイ清掃をすることなく長期間表面欠点のないシート状物を生産することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る押出成形用ダイの一実施例を示す正面図である。
【図２】図１の側面からみた押出成型用ダイの中央部断面図である。
【図３】図２のリップ先端拡大図である。
【図４】評価テスト概略図である。
【図５】本発明に係る押出成型用ダイの他の実施例を示す中央部断面図である。
【図６】本発明に係る押出成型用ダイのさらに他の実施例を示す中央部断面図である。
【符号の説明】
１：ダイホッパ
２：Ａリップ
３：Ｂリップ
４：側板
５：熱可塑性樹脂の接液面
６：大気開放面
７：リップ先端Ｒ
８：マニホールド
９：リップ間隙
１１：評価用サンプル
１２：熱可塑性樹脂
【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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