(57)【要約】【課題】より高い応答性で、かつより大きい範囲で押出成形用Ｔダイのスリット間隙の大きさを変化可能にする【解決手段】押出成形用Ｔダイ１１は、互いに対向して配され、スリット間隙１４を形成する一対のリップ部１５ａ，１５ｂと、一対のリップ部１５ａ，１５ｂのうちの少なくとも一方のリップ部を、一対のリップ部１５ａ，１５ｂの対向方向Ｘに沿って変位可能に支持するダイ本体１３ａ，１３ｂと、を備える。この態様において、磁界を受けて伸縮し、ダイ本体１３ａ，１３ｂに対して変位可能に支持されたリップ部１５ａ，１５ｂに対向方向Ｘに沿った力を加える超磁歪部材１８ａ，１８ｂをさらに備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して配され、スリット間隙を形成する一対のリップ部と、
前記一対のリップ部のうちの少なくとも一方のリップ部を、前記一対のリップ部の対向方向に沿って変位可能に支持するダイ本体と、を備える押出成形用Ｔダイにおいて、
磁界を受けて伸縮し、前記ダイ本体に対して変位可能に支持された前記リップ部に前記対向方向に沿った力を加える超磁歪部材をさらに備えることを特徴とする押出成形用Ｔダイ。
【請求項２】
請求項１に記載の押出成形用Ｔダイと、
前記超磁歪部材に対して磁界を作用させる磁界発生手段と、を備えた押出成形機。
【請求項３】
前記磁界発生手段は、発生させる磁界の大きさを調整可能であることを特徴とする、請求項２に記載の押出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融された熱可塑性材料をシート形状に成形する押出成形用Ｔダイ（以下、単にＴダイと称す）および該Ｔダイを備える押出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶融された熱可塑性材料をスリット間隙から押出してシート形状に成形するＴダイが知られている。Ｔダイはスリット間隙の大きさを調整可能に組み立てられており、スリット間隙の大きさを調整することによってシート状物の厚みおよび厚みムラを調整することができる。
【０００３】
スリット間隙の大きさを調整可能なＴダイが、特許文献１ないし５および非特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されているＴダイについて、図３を用いて説明する。
【０００４】
図３は、特許文献１に開示されているＴダイの側断面図である。図３に示すように、特許文献１のＴダイ１は、ダイホッパ２と、ダイホッパ２に固定された一対のダイ本体３ａ，３ｂと、を備える。
【０００５】
一対のダイ本体３ａ，３ｂは、互いに対向して配されてスリット間隙４を形成する一対のリップ部５ａ，５ｂを、一対のリップ部５ａ，５ｂが対向している方向（以下、対向方向Ｘという）に沿って変位可能に支持している。溶融された熱可塑性材料は、ダイホッパ２内のマニホールド６から流路を通ってスリット間隙４へ導かれ、スリット間隙４にて所定の厚みで押出されてシート形状に成形される。
【０００６】
また、Ｔダイ１は、熱によって軸方向に伸縮する複数のヒートボルト７ａ，７ｂを備える。ヒートボルト７ａ，７ｂはヒートボルト７ａ，７ｂの軸方向が対向方向Ｘに沿うように配されており、ヒートボルト７ａ，７ｂの一端はリップ部５ａ，５ｂにナット８を用いて固定され、ヒートボルト７ａ，７ｂの他端はダイ本体３ａ，３ｂに固定用ボルト９を用いて固定されている。
【０００７】
例えばカートリッジヒータ１０の熱によってヒートボルト７ａ，７ｂが伸縮すると、リップ部５ａ，５ｂはダイ本体３ａ，３ｂに対して対向方向Ｘへ沿って変位する。その結果、スリット間隙４の大きさが変化する。
【０００８】
以上のように、特許文献１に開示されているＴダイ１では、スリット間隙４の大きさを調整する手段（以下、間隙調整手段という）としてヒートボルト７ａ，７ｂが採用されている。特許文献２，３においても、ヒートボルトを間隙調整手段として用いたＴダイが開示されている。
【０００９】
間隙調整手段はヒートボルトに限られない。例えば、特許文献４，５および非特許文献１では、間隙調整手段として次のような構成が提案されている。なお、各文献に開示されている構成の説明において、特許文献１に記載されているものと同一の構成要素については同一の名称を用いて説明する。
【００１０】
特許文献４では、間隙調整手段としてエアシリンダを用いたＴダイが開示されている。エアシリンダ作動軸がリップ部に連結されており、エアシリンダ本体がダイ本体に固定されている。エアシリンダを作動させることによりエアシリンダ作動軸が変位し、スリット間隙の大きさが変化する。
【００１１】
特許文献５および非特許文献１では、間隙調整手段として圧電素子を用いたＴダイが開示されている。特許文献５および非特許文献１のＴダイでは、リップ部は圧電素子を用いて形成されている。圧電素子に電圧が加えられることで圧電素子が伸縮し、スリット間隙の大きさが変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特公平６−２８８９１号公報
【特許文献２】特開平７−２０５２５４号公報
【特許文献３】特開２０００−２０２８４３号公報
【特許文献４】特開２０００−３３４３５９号公報
【特許文献５】特開２０１０−１９２４０１号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】“成功事例の概要（Highlights of a success story）”、［online］、レイフェンハウザー社（Reifenhauser E対向方向TRUSION GmbH & Co. KG）、［平成２３年１２月２７日検索］、インターネット（URL:http://www.reifenhauser.com/en/unternehmen/ p0126_geschichte.asp）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１ないし５および非特許文献１に開示されているＴダイでは、次のような課題が生じていた。
【００１５】
特許文献１ないし３のＴダイでは、スリット間隙を変えるためにはヒートボルトを加熱しなければならない。ヒートボルトが所望の温度になるまでに比較的長い時間（最速のものでも１分から数分程度）を必要とし、速い応答性を得ることができない。
【００１６】
特許文献４のＴダイでは、スリット間隙は、エアシリンダ内のエア圧力の変化に伴うエアシリンダ作動軸の移動によって調整される。エア圧力は例えばエアポンプを駆動させることによって変化するが、エアシリンダ内のエア圧力を所望の値に変えるためには一般的にエアポンプの駆動から２秒程度必要である。そのため、エアシリンダを用いたＴダイではスリット間隙の調整の応答性の向上に限界があった。
【００１７】
圧電素子は、比較的高い応答性（０．１ｍｓオーダー）を有するが、加えられる電圧に対する伸縮量が比較的小さい。より大きい伸縮量を得るためにより大きい電圧を圧電素子に加えると、圧電素子が破壊されてしまう虞があった。そのため、特許文献５や非特許文献１に開示されている、圧電素子を用いたＴダイではスリット間隙の調整幅が限られていた。
【００１８】
本発明は、以上のような、特許文献１ないし５および非特許文献１に開示されているＴダイが有する課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、より早い応答性で、かつより大きい範囲でスリット間隙の大きさを変化可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明の一の態様は、互いに対向して配され、スリット間隙を形成する一対のリップ部と、一対のリップ部のうちの少なくとも一方のリップ部を、一対のリップ部の対向方向に沿って変位可能に支持するダイ本体と、を備える押出成形用Ｔダイに係る。この態様において、磁界を受けて伸縮し、ダイ本体に対して変位可能に支持されたリップ部に対向方向に沿った力を加える超磁歪部材をさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、より高い応答性で、かつより大きい範囲でスリット間隙の大きさを変化させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係るＴダイの側断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係るＴダイの側断面図である。
【図３】関連するＴダイの側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態に係るＴダイの側断面図である。図１に示すように、Ｔダイ１１は、ダイホッパ１２と、ダイホッパ１２に固定された一対のダイ本体１３ａ，１３ｂと、を備える。
【００２４】
一対のダイ本体１３ａ，１３ｂは、互いに対向して配されてスリット間隙１４を形成する一対のリップ部１５ａ，１５ｂを対向方向Ｘに沿って変位可能に支持している。溶融された熱可塑性材料は、ダイホッパ１２内のマニホールド１６から、一対のダイ本体１３ａ，１３ｂの間に形成された流路を通ってスリット間隙４へ導かれ、スリット間隙４にて所定の厚みで押出されてシート形状に成形される。
【００２５】
熱可塑性材料としては、ナイロンやポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂が挙げられる。もちろん、熱可塑性材料はこれらの樹脂に限られず、常温では変形しにくいが、加熱により軟化して様々な形に加工することができる材料であればよい。
【００２６】
なお、本実施形態では一対のダイ本体１３ａ，１３ｂが設けられているが、一対のリップ部１５ａ，１５ｂを支持する部材は別個である必要はなく、１つのダイ本体に一対のリップ部１５ａ，１５ｂが支持されていてもよい。１つのダイ本体に一対のリップ部１５ａ，１５ｂが支持されている場合には、当該ダイ本体に穴を形成してその穴を流路とすればよい。
【００２７】
また、Ｔダイ１１は、超磁歪材料を含み、磁界を受けることによって所定の方向に伸縮する超磁歪部材１８ａ，１８ｂをさらに備える。超磁歪部材１８ａの、対向方向Ｘにおける両端部のうちの一端は固定用ボルト１９を用いてダイ本体１３ａに固定されており、超磁歪部材１８ａの他端は、リップ部１５ａの、リップ部１５ｂに対向する面とは反対に位置する面に当接されている。同様に、超磁歪部材１８ｂの一端は固定用ボルト１９を用いてダイ本体１３ｂに固定されており、超磁歪部材１８ｂの他端はリップ部１５ｂに当接されている。
【００２８】
Ｔダイ１１が適用される押出成形機は磁界を発生させる磁界発生手段１７ａ，１７ｂを備えており、磁界発生手段１７ａ，１７ｂは超磁歪部材１８ａ，１８ｂ対向方向Ｘに沿った磁界を作用させるように設けられている。
【００２９】
本実施形態では、磁界発生手段１７ａ，１７ｂは、導線が渦巻状に巻かれてなるコイル２０ａ，２０ｂと、コイル２０ａ，２０ｂに電気的に接続された電源２１ａ，２１ｂと、を含んでいる。コイル２０ａ，２０ｂの軸が対向方向Ｘに沿うようにコイル２０ａ，２０ｂが配されており、コイル２０ａ，２０ｂの内部に超磁歪部材１８ａ，１８ｂが挿通されている。
【００３０】
電源２１ａ，２１ｂは、コイル２０ａ，２０ｂに流す電流の大きさを変えられるようになっている。電源２１ａ，２１ｂの電流の大きさを調整することによって、コイル２０ａ，２２ｂが発生する磁界の大きさを調整することができる。また、電源２１ａ，２１ｂがコイル２０ａ，２０ｂへの電流の供給を停止することによって、コイル２０ａ，２０ｂによる磁界が消失する。
【００３１】
電源２１ａがコイル２０ａに電流を流すと超磁歪部材１８ａに対向方向Ｘに沿った磁界が作用する。超磁歪部材１８ａは、磁界を受けて対向方向Ｘに沿って伸び、リップ部１５ａに対向方向Ｘの力を加える。その結果、リップ部１５ａはリップ部１５ｂに近づく方向に変位し、スリット間隙１４の大きさが小さくなる。
【００３２】
同様に、電源２１ｂがコイル２０ｂに電流を流すと、超磁歪部材１８ｂは磁界を受けて対向方向Ｘに沿って伸び、リップ部１５ｂに対向方向Ｘの力を加える。その結果、リップ部１５ｂはリップ部１５ａに近づく方向に変位し、スリット間隙１４の大きさが小さくなる。
【００３３】
コイル２０ａ，２０ｂに流れる電流の大きさが小さくなると超磁歪部材１８ａ，１８ｂに作用している磁界の大きさが小さくなり、超磁歪部材１８ａ，１８ｂは対向方向Ｘに沿って縮んでリップ部１５ａ，１５ｂから離間する。この状態でスリット間隙１４から熱可塑性材料が押出されると、リップ部１５ａ，１５ｂが熱可塑性材料から力を受けて互いに遠ざかる方向に変位する。その結果、スリット間隙１４の大きさが大きくなる。
【００３４】
以上のように、Ｔダイ１１は、磁界発生手段１７ａ，１７ｂにより発生する磁界を用いて超磁歪部材１８ａ，１８ｂを伸縮させることによって、リップ部１５ａ，１５ｂを変位させてスリット間隙１４の大きさを変えることができる。
【００３５】
超磁歪材料は、圧電素子に比べてより大きく伸びることができる。例えば、圧電素子は伸縮する前の長さに対して最大０．０５％程度しか伸びないのに対し、超磁歪材料は最大０．２％程度伸びることが知られている。したがって、圧電素子を用いたＴダイに比べ、本発明によればスリット間隙の調整幅を大きくすることができる。
【００３６】
例えばリップ部１５ａの調整代の最大値が０．１ｍｍである場合には、超磁歪材料は０．２％程度伸びるため、超磁歪部材１８ａの、対向方向Ｘにおける寸法を５０ｍｍとすればよい。
【００３７】
また、超磁歪材料は、磁界が作用してから伸縮するまでの応答時間が極めて短い（１０-9秒オーダー）。すなわち、Ｔダイ１１では磁界発生手段１７ａ，１７ｂによる磁界の発生とほぼ同時に超磁歪部材１８ａ，１８ｂを伸縮させてスリット間隙の大きさを変えることができる。したがって、本発明によればヒートボルトやエアシリンダを間隙調整手段として用いたＴダイよりも応答性が向上する。
【００３８】
ヒートボルトを間隙調整手段として用いたＴダイでは、例えばカートリッジヒータでヒートボルトを加熱する場合、比較的大きい電力が必要とされる。その結果、電気代といったランニングコストが嵩んでしまう。
【００３９】
超磁歪部材１８ａ，１８ｂを伸縮させるために必要な磁界は、ヒートボルトを加熱するために必要な電力よりも小さい電力で発生させることができる。したがって、本発明に係るＴダイ１１では、ヒートボルトを間隙調整手段として用いたＴダイに比べてランニングコストを抑制することができる。
【００４０】
さらに、ヒートボルトを備えるＴダイでは、ヒートボルトの熱はリップ部を介して熱可塑性材料に伝えられる。その結果、粘性といった熱可塑性材料の特性が変化し、熱可塑性材料を所望の形状に成形できなくなる虞がある。
【００４１】
超磁歪部材１８ａ，１８ｂの伸縮には熱は使われない。そのため、超磁歪部材１８ａ，１８ｂから熱可塑性材料に熱は伝わらない。したがって、本発明に係るＴダイ１１では、粘性といった熱可塑性材料の特性が変化せず、熱可塑性材料を所望の形状に成形することができる。
【００４２】
本発明は、エアシリンダを間隙調整手段として用いたＴダイに比べ、次のような利点も有する。
【００４３】
すなわち、エアシリンダにはエアの漏出を防ぐためゴムパッキンが使用されている。溶融された熱可塑性材料は比較的高い温度を有しているため、ゴムパッキンは熱可塑性材料の熱によって劣化しやすい。そのため、エアシリンダを用いる場合にはゴムパッキンの交換といった保守点検が不可欠であった。
【００４４】
超磁歪材料のキュリー温度（磁界を受けて伸縮する特性がたもたれる温度の限界）は、ゴムパッキンが劣化し始める温度よりも高い。さらに、超磁歪部材１８ａ，１８ｂは熱によって劣化しやすい部品（例えばゴムパッキン）を必要としない。そのため、超磁歪部材１８ａ，１８ｂは熱可塑性材料から熱を受けても正常な状態を維持することができる。したがって、本発明に係るＴダイ１１では、エアシリンダを用いたＴダイに比べ保守点検の頻度を減らすことができる。
【００４５】
また、エアシリンダでは、外部の熱による影響を受けてエアシリンダ内のエア圧が変動し、エアシリンダ作動軸が移動することがあるが、超磁歪材料は熱を受けても伸縮しない。そのため、超磁歪部材１８ａ，１８ｂは熱可塑性材料から熱を受けてもスリット間隙１４の大きさには影響を与えない。したがって、エアシリンダを用いたＴダイに比べ、スリット間隙を所望の大きさに維持することが可能になる。
【００４６】
さらに、間隙調整手段として手動ボルトを用いたＴダイが実用化されているが、本発明は、手動ボルトを間隙調整手段として用いたＴダイに比べて次のような利点も有する。
【００４７】
すなわち、手動ボルトは操作者によって操作される。操作者の熟練度が十分でない場合には手動ボルトの操作に比較的長い時間がかかり、またスリット間隙を所望の大きさに調整できない。
【００４８】
超磁歪材料は磁界の大きさに比例して伸縮するため、磁界の大きさを調整することによって超磁歪部材１８ａ，１８ｂの伸縮量を調整できる。したがって、手動ボルトを間隙調整手段として用いたＴダイに比べて本発明ではスリット間隙１４の大きさをより容易に調整することが可能となり、操作者の熟練度に依存することなくスリット間隙の調整制度を向上させることができる。
【００４９】
特に、コイル２０ａ，２０ｂと、電源２１ａ，２１ｂと、を含む磁界発生手段１７ａ，１７ｂでは、コイル２０ａ，２０ｂに流す電流の大きさを調整するだけで磁界の大きさを調整することができる。したがって、スリット間隙１４の大きさをより容易に調整することができる。
【００５０】
なお、本実施形態に係るＴダイ１１は、リップ部１５ａを変位させるための超磁歪部材１８ａと、リップ部１５ｂを変位させるための超磁歪部材１８ｂと、を備えているが、この形態に限られない。例えば、リップ部１５ｂを変位させる手段が手動ボルトやヒートボルト、エアシリンダ、圧電素子であってもよい。また、リップ部１５ｂがダイ本体１３ｂに対して対向方向Ｘに沿って変位しない構造であってもよい。
【００５１】
また、本実施形態に係るＴダイ１１では、熱可塑性材料がスリット間隙１４から押出される際の力を用いてリップ部１５ａ，１５ｂを互いに遠ざかる方向に変位させているが、他の力を用いてもよい。例えば、リップ部１５ａ，１５ｂとダイ本体１３ａ，１３ｂとを、復元力を有する部材でつなぎ、超磁歪部材１８ａ，１８ｂがリップ部１５ａ、１５ｂから離間した際には当該部材の復元力によってリップ部１５ａ，１５ｂを互いに離れる方向に変位させる。
【００５２】
さらに、本実施形態に係るＴダイ１１では、超磁歪部材１８ａ，１８ｂはリップ部１５ａ，１５ｂに当接されているが、超磁歪部材１８ａ，１８ｂの端部がリップ部１５ａ，１５ｂに固定されていてもよい。超磁歪部材１８ａ，１８ｂの端部をリップ部１５ａ，１５ｂに固定することによって、超磁歪部材１８ａ，１８ｂが伸びる場合だけでなく超磁歪部材１８ａ，１８ｂが縮む場合にもリップ部１５ａ，１５ｂは超磁歪部材１８ａ，１８ｂに追従して変位する。
【００５３】
図１に示される実施形態では、磁界発生手段１７ａ，１７ｂは対向方向Ｘに沿った磁界を超磁歪部材１８ａ，１８ｂに作用させ、超磁歪部材１８ａ，１８ｂは対向方向Ｘ沿って伸縮するが、本発明はこの形態に限られない。
【００５４】
例えば、図２に示されるように、超磁歪部材１８ａ，１８ｂが対向方向Ｘと垂直に交わる方向に伸縮するように超磁歪部材１８ａ，１８ｂはダイ本体１３ａ，１３ｂに設けられていてもよい。この場合には、超磁歪部材１８ａ，１８ｂの力の方向を変換する機構を設ければよい。当該機構によって、超磁歪部材１８ａ，１８ｂの力はリップ部１５ａ，１５ｂに対向方向Ｘに作用する。
【００５５】
超磁歪部材１８ａ，１８ｂはダイ本体１３ａ，１３ｂに固定されている必要はなく、図１，２には示されていない部材に設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１１    Ｔダイ
１２    ダイホッパ
１３ａ，１３ｂ  ダイ本体
１４    スリット間隙
１５ａ，１５ｂ  リップ部
１７ａ，１７ｂ  磁界発生手段
１８ａ，１８ｂ  超磁歪部材
２０ａ，２０ｂ  コイル
２１ａ，２１ｂ  電源
【図１】
2013166262.tif 000003
【図２】
2013166262.tif 000004
【図３】
2013166262.tif 000005