(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のラミネート層を製造するために少なくとも１つの樹脂材料を共押出するダイにおいて、
ａ）少なくとも１つのセルを含み、第１末端と反対側の第２末端とを有するモジュラーディスク組立体を備え、
ｂ）前記少なくとも１つのセルは、
i)それぞれ内径部、外径部および平坦な中心部分を有し、相互に軸方向に隣接配置された複数の薄い環状ディスクと、
ii)前記複数の薄い環状ディスクのそれぞれに形成された複数の開口であって、前記複数の開口のそれぞれが、前記環状ディスクの前記内径部と前記外径部との間に、前記モジュラーディスク組立体の軸方向に前記環状ディスクを貫通して形成された、複数の開口とを有し、
ｃ）前記複数の開口が、すべての前記樹脂材料が前記モジュラーディスク組立体の軸方向に垂直な同一の平面内において前記第１末端から供給されるように、前記モジュラーディスク組立体を通る樹脂通路を形成する事を特徴とするダイ。
【請求項２】
前記モジュラーディスク組立体が前記第１末端に軸方向に隣接する第１セルと、前記第２末端に軸方向に隣接する最後のセルとを含み、
前記樹脂通路の少なくとも１つが前記最後のセルまで延びている事を特徴とする請求項１に記載のダイ。
【請求項３】
前記モジュラーディスク組立体が前記第１セルと前記最後のセルとの間に少なくとも１つの追加のセルを含み、
前記樹脂通路の少なくとも１つが前記追加のセルまで延びている事を特徴とする請求項２に記載のダイ。
【請求項４】
前記モジュラーディスク組立体の前記第２末端に軸方向に隣接し、ディスク側末端と反対側の排出側末端とを有し、前記モジュラーディスク組立体が前記ディスク側末端に当接するように成された排出板と、
マンドレル軸部とマンドレル先端部とを含むマンドレルであって、前記モジュラーディスク組立体が前記マンドレル軸部回りに周方向に配置されて前記マンドレル軸部と前記モジュラーディスク組立体との間に環状排出溶融物通路が形成され、前記マンドレル軸部が前記排出板を貫通し、前記マンドレル先端部が前記排出板の前記排出側末端に隣接して前記マンドレル軸部に固着され、前記マンドレル先端部と前記排出側末端との間にギャップが形成されるように成されたマンドレルと、を備えた事を特徴とする請求項１に記載のダイ。
【請求項５】
前記モジュラーディスク組立体の前記第２末端に軸方向に隣接し、前記第２末端に隣接するディスク側末端と反対側の排出側末端とを有する排出板と、
マンドレル軸部とマンドレル先端部とを有するマンドレルであって、前記モジュラーディスク組立体が前記マンドレル軸部と前記排出板のディスク側末端とに当接し、前記マンドレル軸部が前記排出板を貫通し、前記マンドレル先端部が前記排出板の前記排出側末端に当接し且つ前記マンドレル軸部に固着されるように成されたマンドレルと、を含み、
前記マンドレルと、前記モジュラーディスク組立体及び前記排出板の少なくとも一方との間に環状排出溶融物通路が形成されている、事を特徴とする請求項１に記載のダイ。
【請求項６】
軸方向に隣接した複数の薄い環状ディスクから成る少なくとも１つのセルを有するモジュラーディスク組立体を備えた共押出ダイにおいて、前記セルは、
ａ）少なくとも第１キャップ導入口と第２キャップ導入口とを含む少なくとも１つの第１キャップディスクと、
ｂ）少なくとも１つの分配ディスクであって、
ｉ）前記第１キャップ導入口に整列した第１分配導入口および前記第２キャップ導入口に整列した第２分配導入口であって、前記第１および第２分配導入口の一方を選択導入口とする、第１分配導入口および第２分配導入口と、
ii）前記選択導入口に接続した連続チャンネルキャビティと、
iii）前記連続チャンネルキャビティを終結する複数の分配排出口と、を含む少なくとも１つの分配ディスクと、
ｃ）少なくとも１つの第２キャップディスクであって、
i）前記第１および第２分配導入口の少なくとも一方と整列された少なくとも１つの流れ調整点（６６ａ−６６ｃ）と、
ii）前記分配排出口に整列された複数のキャップ排出口と、を含む少なくとも１つの第２キャップディスクと、
ｄ）少なくとも１つのスペーサディスクであって、
i）前記分配導入口と整列された第１スペーサ導入口および第２スペーサ導入口と、
ii）前記キャップ排出口と整列された複数の流れポートに接続された流れ区域（７４）と、を含む少なくとも１つのスペーサディスクと、を備え、
１つの前記セルが、１つの前記第１キャップディスク、１つの前記分配ディスク、１つの前記第２キャップディスク、及び１つの前記スペーサディスクを、この順番で配置して形成されている、共押出ダイ。
【請求項７】
前記流れ調整点がキャップ導入口である事を特徴とする請求項６のダイ。
【請求項８】
前記流れ調整点が終結点である事を特徴とする請求項６に記載のダイ。
【請求項９】
前記連続チャンネルキャビティが前記分配導入口を包囲する事を特徴とする請求項６に記載のダイ。
【請求項１０】
前記分配導入口が前記連続チャンネルキャビティを包囲する事を特徴とする請求項６に記載のダイ。
【請求項１１】
前記流れ区域が前記スペーサディスク中のキャビティである事を特徴とする請求項６に記載のダイ。
【請求項１２】
前記連続チャンネルキャビティが前記分配ディスクの選択ポートと前記分配排出口との間に放射方向に配置されている事を特徴とする請求項６に記載のダイ。
【請求項１３】
前記流れ調整点が前記キャップ排出口の放射方向内側に配置されている事を特徴とする請求項６に記載のダイ。
【請求項１４】
前記流れ区域が前記スペーサ導入口を包囲するように配置されている事を特徴とする請求項６に記載のダイ。
【請求項１５】
前記モジュラーディスク組立体が前記第１末端に軸方向に隣接する第１セルと、前記第２末端に軸方向に隣接する最後のセルとを含み、
前記樹脂通路の少なくとも１つが前記最後のセルまで延びている事を特徴とする請求項６に記載のダイ。
【請求項１６】
前記モジュラーディスク組立体が前記第１セルと前記最後のセルとの間に少なくとも１つの追加のセルを含み、
前記樹脂通路の少なくとも１つが前記追加のセルまで延びている事を特徴とする請求項１５に記載のダイ。
【請求項１７】
前記モジュラーディスク組立体の前記第２末端に軸方向に隣接し、ディスク側末端と反対側の排出側末端とを有し、前記モジュラーディスク組立体が前記ディスク側末端に当接するように成された排出板と、
マンドレル軸部とマンドレル先端部とを含むマンドレルであって、前記モジュラーディスク組立体が前記マンドレル軸部回りに配置されて前記マンドレル軸部と前記モジュラーディスク組立体との間に環状排出溶融物通路が形成され、前記マンドレル軸部が前記排出板を貫通し、前記マンドレル先端部が前記排出板の前記排出側末端に隣接して前記マンドレル軸部に固着され、前記マンドレル先端部と前記排出側末端との間にギャップが形成されるように成されたマンドレルと、を備えた事を特徴とする請求項６に記載のダイ。
【請求項１８】
前記モジュラーディスク組立体の前記第２末端に軸方向に隣接し、前記第２末端に隣接するディスク側末端と反対側の排出側末端とを有する排出板と、
マンドレル軸部とマンドレル先端部とを有するマンドレルであって、前記モジュラーディスク組立体が前記マンドレル軸部と前記排出板の前記ディスク側末端とに当接し、前記マンドレル軸部が前記排出板を貫通し、前記マンドレル先端部が前記排出板の前記排出側末端に当接し且つ前記マンドレル軸部に固着されるように成されたマンドレルと、を含み、
前記マンドレルと、前記モジュラーディスク組立体及び前記排出板の少なくとも一方との間に環状排出溶融物通路が形成されている、事を特徴とする請求項６に記載のダイ。
【請求項１９】
軸方向に相互に固着された複数の薄い環状ディスクから成る少なくとも１つのセルを有する押出ダイにおいて、
ａ）少なくとも１つの第１キャップ導入口を含む少なくとも１つの第１キャップディスクと、
ｂ）少なくとも１つの分配ディスクであって、
i）前記第１キャップ導入口に整列した少なくとも１つの分配導入口と、
ii）前記分配導入口の１つに接続された連続チャンネルキャビティと、
iii）前記連続チャンネルキャビティを終結する複数の分配排出口と、を含む少なくとも１つの分配ディスクと、
ｃ）少なくとも１つの第２キャップディスクであって、
i）前記分配導入口の少なくとも１つと整列された少なくとも１つの第２キャップ導入口と、
ii）前記分配排出口に整列された複数のキャップ排出口と、を含む少なくとも１つの第２キャップディスクと、
ｄ）少なくとも１つのスペーサディスクであって、
i）前記分配導入口の少なくとも１つと整列された少なくとも１つのスペーサ導入口と、
ii）前記キャップ排出口と整列された複数の流れポートに接続された流れ区域と、を含む少なくとも１つのスペーサディスクと、を備え、
１つの前記セルが、１つの前記第１キャップディスク、１つの前記分配ディスク、１つの前記第２キャップディスク、及び１つの前記スペーサディスクを、この順番で配置して形成されている、押出ダイ。
【請求項２０】
前記連続チャンネルキャビティが前記分配ディスクの選択ポートと前記分配排出口との間に放射方向に配置されている事を特徴とする請求項１９に記載のダイ。
【請求項２１】
前記第２キャップディスクにおいて流れ調整点が前記キャップ排出口の放射方向内側に配置されている事を特徴とする請求項１９に記載のダイ。
【請求項２２】
前記流れ区域が前記スペーサ導入口を包囲するように配置されている事を特徴とする請求項１９に記載のダイ。
【請求項２３】
前記環状ディスク同士が複数のボルトによって固着されている事を特徴とする請求項１９に記載のダイ。
【請求項２４】
前記環状ディスク同士が接着剤によって固着されている事を特徴とする請求項１９に記載のダイ。
【請求項２５】
共押出システムにおいて、
ａ）それぞれ溶融物を吐出する少なくとも１セットの複数の押出機と、
ｂ）相互に軸方向に隣接した複数の薄い環状ディスクを含み、前記各環状ディスクが軸方向厚さと平坦な中心部分とを有し、前記各環状ディスクが前記軸方向厚さを貫通する複数の導入口を含むように成された共押出ダイと、
ｃ）前記押出機のセットと前記共押出ダイのモジュラーディスク組立体との間に配置され、前記モジュラーディスク組立体を前記押出機のセットと接続するアダプタとを含み、
ｄ）前記溶融物が前記環状ディスクの前記導入口に向かって、前記モジュラーディスク組立体の軸方向に垂直な同一の平面内において送られる事を特徴とする共押出システム。
【請求項２６】
前記押出機のセットが少なくとも３台の押出機を含む事を特徴とする請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
少なくとも４セットの押出機が少なくとも４個のアダプタに接続され、
各アダプタが前記モジュラーディスク組立体に接続されている事を特徴とする請求項２５に記載のシステム。
【請求項２８】
少なくとも８セットの押出機が少なくとも８個のアダプタに接続され、
各アダプタが前記モジュラーディスク組立体に接続されている事を特徴とする請求項２５に記載のシステム。
【請求項２９】
少なくとも１５セットの押出機が少なくとも１５個のアダプタに接続され、
各アダプタが前記モジュラーディスク組立体に接続されている事を特徴とする請求項２５に記載のシステム。
【請求項３０】
請求項１７のダイによって円筒形物体を被覆する方法において、
前記マンドレルを除去する工程と、
前記第１末端から前記モジュラーディスク組立体の中に前記物体を挿入して、前記物体と前記モジュラーディスク組立体との間に前記環状排出溶融物通路を形成する工程と、
少なくとも１種の溶融物を前記モジュラーディスク組立体の中に吐出する工程と、
前記溶融物を前記環状排出溶融物通路の中に送る工程と、
前記溶融物を前記物体と接触させる工程と、
被覆された前記物体を前記第２末端から除去する工程とを含む方法。
【請求項３１】
複数のラミネート層を製造するため１つまたは複数の樹脂材料を共押出しするダイにおいて、前記ダイは、
（ａ）少なくとも１つのセルを含み、第１末端と反対側の第２末端とを有するモジュラーディスク組立体を備え、
（ｂ）前記少なくとも１つのセルは、
i）それぞれ内径部、外径部および平坦な中心部分を有し、相互に軸方向に隣接配置された複数の薄い環状ディスクであって、少なくとも２枚の前記環状ディスクが相互に永久的に接合されている環状ディスクと、
ii）前記複数の薄い環状ディスクのそれぞれに形成された複数の開口であって、前記複数の開口のそれぞれが、前記環状ディスクの前記内径部と前記外径部との間に、前記モジュラーディスク組立体の軸方向に前記環状ディスクを貫通して形成された、複数の開口と、を有し、
ｃ）前記複数の開口が、すべての前記樹脂材料が前記モジュラーディスク組立体の軸方向に垂直な同一の平面内において前記第１末端から供給されるように、前記モジュラーディスク組立体を通る樹脂通路を形成する事を特徴とするダイ。
【請求項３２】
少なくとも１つの環状ディスクが少なくとも１つの他の環状ディスクと異なる厚さを有する事を特徴とする請求項３１に記載のダイ。
【請求項３３】
前記環状ディスクが溶接によって永久的に接合されている事を特徴とする請求項３１に記載のダイ。
【請求項３４】
前記少なくとも２枚の前記環状ディスクが単一の材料片から形成されている事を特徴とする請求項３１に記載のダイ。
【請求項３５】
複数のラミネート層を製造するために１つまたは複数の樹脂材料を共押出しするダイにおいて、前記ダイは、
（ａ）複数のセルを含み、第１末端と反対側の第２末端とを有するモジュラーディスク組立体を備え、
（ｂ）前記各セルは、
i）内径部、外径部および平坦な中心部分と、
ii）複数の開口であって、前記複数の開口のそれぞれが、前記内径部と前記外径部との間に前記セルを貫通して形成された、複数の開口と、を有し、前記複数の開口が、すべての前記樹脂材料が前記モジュラーディスク組立体の軸方向に垂直な同一の平面内において前記第１末端から供給されるように、前記モジュラーディスク組立体を通る樹脂通路を形成し、
（ｃ）前記ダイは前記第１末端に軸方向に隣接する第１セルと、前記第２末端に軸方向に隣接する最後のセルとを有し、前記樹脂通路の少なくとも１つが前記最後のセルまで延びており、
（ｄ）前記ダイは、前記第１セルと前記最後のセルとの間に少なくとも１つの追加のセルを含み、前記少なくとも１つの追加のセルは前記第１セルおよび前記最後のセルの少なくとも一方と異なる厚さを有し、前記樹脂通路の少なくとも１つが前記少なくとも１つの追加のセルまで延びており、
少なくとも１つのセルが複数の薄い環状ディスクを有する、事を特徴とする共押出しダイ。
【請求項３６】
少なくとも１つの環状ディスクが少なくとも１つの他の環状ディスクと相違する厚さを有する事を特徴とする請求項３５に記載のダイ。
【請求項３７】
少なくとも１つのセルが単一材料片から機械加工される事を特徴とする請求項３５に記載のダイ。
【請求項３８】
軸方向に隣接した複数の薄い環状ディスクから成る少なくとも１つのセルを含むモジュラーディスク組立体を備えた共押出ダイにおいて、前記セルは、
ａ）少なくとも第１キャップ導入口と第２キャップ導入口とを含む少なくとも１つの第１キャップディスクと、
ｂ）少なくとも１つの分配ディスクであって、
i）前記第１キャップ導入口に整列した第１分配導入口および前記第２キャップ導入口に整列した第２分配導入口であって、前記第１および第２分配導入口の一方を選択導入口とする、第１分配導入口および第２分配導入口と、
ii）前記選択導入口に接続された連続チャンネルキャビティと、
iii）前記連続チャンネルキャビティを終結する複数の分配排出口と、を含む少なくとも１つの分配ディスクと、
ｃ）少なくとも１つの第２キャップディスクであって、
i）前記第１および第２分配導入口の少なくとも一方と整列された少なくとも１つの流れ調整点と
ii）前記複数の分配排出口に整列された複数のキャップ排出口と、を含む少なくとも１つの第２キャップディスクと、
ｄ）少なくとも１つのスペーサディスクであって、
i）それぞれ前記分配導入口と整列された第１スペーサ導入口および第２スペーサ導入口と、
ii）前記複数のキャップ排出口と整列された複数の流れポートに接続された流れ区域と、を含む少なくとも１つのスペーサディスクと、
ｅ）前記少なくとも１つの分配ディスクと前記少なくとも１つの第２キャップディスクとの間の第１永久接続と、前記少なくとも１つの第２キャップディスクと前記少なくとも１つのスペーサディスクとの間の第２永久接続と、を含み、
１つの前記セルが、１つの前記第１キャップディスク、１つの前記分配ディスク、１つの前記第２キャップディスク、及び１つの前記スペーサディスクを、この順番で配置して形成されている、事を特徴とする共押出ダイ。
【請求項３９】
前記モジュラーディスク組立体は前記第１末端に軸方向に隣接する第１セルと、前記第２末端に軸方向に隣接する最後のセルとを含み、前記樹脂通路の少なくとも１つが前記最後のセルまで延びている事を特徴とする請求項３８に記載のダイ。
【請求項４０】
前記モジュラーディスク組立体は、前記第１セルと前記最後のセルとの間に少なくとも１つの追加のセルを含み、少なくとも１つの前記樹脂通路が前記追加のセルまで延びている事を特徴とする請求項３９に記載のダイ。
【請求項４１】
前記少なくとも１つの追加のセルは前記第１セルおよび前記最後のセルの少なくとも一方と相違する厚さを有する事を特徴とする請求項４０に記載のダイ。
【請求項４２】
前記永久的接続はスポット溶接によって形成されている事を特徴とする請求項３８に記載のダイ。
【請求項４３】
少なくとも１つのセルが単一材料片から形成されている事を特徴とする請求項３８に記載のダイ。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は熱可塑性材料を押出すための環状ダイに関するものである。さらに詳しくは、本発明は複数の薄いディスクを含むモジュラーディスク組立体に関するものである。
発明の背景
熱可塑性溶融物（以下「溶融物」と言う。）から積層製品を形成するために環状ディスクが使用される。通常の環状ダイは、螺旋溝を含む事のできるコアマンドレルと、前記マンドレルを同心的に包囲する軸方向に積層されたディスクから成る環状円筒体とを含む一体的構造から成る。前記マンドレルと最内側の円筒体との間のギャップおよび前記円筒体と放射方向にこれに隣接した次の円筒体との間のギャップが溶融物流の通路を成す。このようにして、通常のダイにおける溶融物通路の数の増大に伴なって、ダイ構造の放射方向厚さの増大が必要となる。溶融物は多数の導入口を放射方向および軸方向に通ってダイに供給される。次に各溶融物流は複数通路に沿ってダイ中を軸方向に流れ、また場合によってはダイの中の通路の合流する複数層の中に入り、最後にダイリップからダイを出てフィルム状に吹込まれる。マンドレルの外側面に備えられる螺旋溝は溶融物流の方向と流速を制御するために役立つ。
通常の環状ダイの場合、プラスチック溶融物の劣化、溶融物温度の制御と調整の困難性、均一フィルム厚さの保持不能など、種々の問題点が見られた。例えば溶融物残留物がマンドレルと円筒体との間のギャップ、また円筒体間のギャップによって作られた通路の中に残留する可能性がある。これらの残留物が新しい溶融物流を汚染し、従ってこのような残留物を含むダイから製造されるフィルムの品質を劣化させる。さらにこのような残留物の除去は、特に通路のサイズが小さくまたダイの分解が困難であるので、きわめて労力を要する。従ってダイ通路中に滞留する溶融物はダイの有効寿命を短縮させる。さらに通常の押出機の設計においては、ダイに供給される各溶融物が別々の押出機を有する必要があり、従って多数の押出機が広大なスペースを必要とし作業区域を雑然とさせる。
さらに相異なる材料から成る複数のフィルム層を有するラミネート製品の製造が困難である。相異なる材料の種々の温度要件を満たす事が困難だからである。ラミネート製品を製造するためには多数の溶融物流が使用され、各溶融物流がその溶融物の特性に依存した相異なる温度を必要とする。例えば１つの溶融物がダイ中を流れる他の溶融物より高い融点または相異なる温度特性を示す場合がある。環状円筒体は通常ダイの中に同心的に配置されるので、これらの円筒体に沿って軸方向に流れる種々の溶融物の温度を制御する事は困難である。ダイの外周から放射方向に熱を加える事によって温度制御が実施されるからである。多層フィルムを製造するためにコアを包囲する同心円筒体の数が増大するので、外周加熱システムはダイの内部円筒体に沿って流れるプラスチック溶融物を適当に加熱するユ事が困難である。
さらに一体的ダイ設計から生じる軸方向高さの増大はフィルム厚さの不均一性を生じる。通常のダイを使用して層数の増大するラミネートを製造する際に、より多数の同心円筒体を使用して放射方向厚さを増大するのみならず、ダイ内部で溶融物通路を合流させるためにダイの軸方向高さの増大を必要とする。軸方向高さの増大はダイの熱膨張を生じやすく、従ってダイの傾斜を伴なうので、押出されたフィルムの厚さの不均一を生じる。
山田ほかに発行された米国特許第５，０７６，７７６号は積層製品の環状共押出ダイを開示している。このダイは中心に開口を有する環状板状リングの積層から成る。各板状リングはその内側に螺旋形に切り込まれた複数のマニホルドを有する。操作に際して、溶融物は各板状リングの中心開口に隣接した流れ導入区域を通して流入する。マニホルドの間にギャップが存在し、溶融物はこのギャップをオーバフローして次のマニホルドに達する。板状リングの中心開口がコアマンドレルとの間にギャップを形成し、軸方向溶融物通路を成す。従って溶融物は板状リングの放射方向外周の溶融物導入口から、マニホルドを通って、流れ導入区域を横断し、溶融物通路に入り、次にダイリップから出る。
山田ほかのダイは種々の厚さの螺旋マニホルドを形成するために労力を要するダイ製造工程が必要である。さらに、リング中に切り込まれるマニホルドはこれらのリングが相当の厚さを有する事を必要とし、これはダイの軸方向全高さの増大を生じる。さらに通常の環状ダイに伴なう溶融物残留物の問題がこの設計の問題点として残る。
発明の概要
本発明は押出ダイ、並びに押出ダイを含む押出システムに関するものである。１つの実施態様において、複数のラミネート層を製造するため少なくとも１つの樹脂物質を共押出しするダイは複数のセルから成るモジュラーディスク組立体を含み、これらのセルは上下に（従って軸方向に相互に隣接して）積層された複数の薄い環状ディスクを含み、この場合、各環状ディスクは内径と外径とを有する。また各環状ディスクは内径と外径との間に放射方向に配置された複数の開口を含む。これらの開口の軸方向整列はモジュラーディスク組立体を通して樹脂通路を形成するので、樹脂材料全部がモジュラーディスク組立体の導入末端から共面的に供給される。好ましい実施態様において、溶融物は一定のネジ速度レートで作動するシステムによってダイに供給され、この供給システムはダイ回りに９０°で離間された数セットの導入口を通して複数溶融物流をダイに供給する。
好ましい実施態様において、ダイは、軸方向に隣接する薄い環状ディスクの少なくとも１つのセルを有するモジュラーディスク組立体を含む。各セルは複数のキャップ導入口を含む少なくとも１つの第１キャップディスクと、複数の分配導入口を含みこれらの分配導入口の１つを選択導入ポートとする少なくとも１つの分配ディスクと、前記選択導入口に接続した連続チャンネルキャビティと、前記連続チャンネルキャビティを終結する複数の分配排出口とを含む。さらに各セルは少なくとも１つの第２キャップディスクを含み、この第２キャップディスクは前記分配導入口の少なくとも１つと整列された少なくとも１つの流れ調整点と、前記分配排出口に整列された複数のキャップ排出口とを含む。また各セルは少なくとも１つのスペーサディスクを含み、このスペーサディスクはそれぞれ前記分配導入口と整列された複数のスペーサ導入口と、前記キャップ排出口と整列された複数の流れポートに接続された流れ区域とを含む。１つの実施態様において、ダイは外向き流れダイである。他の実施態様において、ダイは内向き流れダイである。
本発明の他の好ましい実施態様において、少なくとも１つの分配ディスクと、少なくとも１つの第２キャップディスクと、少なくとも１つのスペーサディスクとを含む単位部品が単一の材料片から機械加工される。他の永久的接続が類似のディスクグループを永久的に接合して類似の単位部品を形成する事ができる。セルを完成するために、この単位部品に対して少なくとも１つの第１キャップディスクのみが追加される。
本発明の好ましい実施態様において、モジュラーディスク組立体全体を使い捨てとし、または清潔な予組立てされた組立体をボルト締めし、接着しまたは溶接する事によって急速に交換する事ができる。本発明のモジュラーディスク組立体の低製造コストの故に、モジュール全部を交換する事によって、困難な清浄化によって生じる死時間を節約する事ができる。さらに、モジュールディスクの最小限厚さの故に、通常のダイよりもはるかに低容積のダイを有する多層製品を製造する事ができる。さらに本発明のモジュラーディスク組立体に対して溶融物物質を供給するため、一般に使用される複数の押出機を使用する事ができる。本発明の押出機システムの設計は通常システムよりも狭いスペースを使用する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のダイを使用する３押出機を含む共押出装置の断面図、
第２図は第１図の組立体の平面図、
第３図は第１図の円形で示された部分の拡大図、
第４図は３溶融物フィードを使用する本発明の７セル環状モジュラーディスク組立体のディスクの整列図であって、本発明の分配ディスクの第１実施態様を含む図、
第５図は第４図の組立体の第１セルのディスクの分解斜視図、
第６図は第４図のモジュラーディスク組立体中の排出溶融物流れを示す断面図、
第７図は第４図の組立体に接続される導入板の平面図、
第８図は第７図の導入板に接続される３溶融物用のネジ山を有する取付け板、
第９図は本発明による分配ディスクの他の実施態様の平面図、
第１０図は本発明による２溶融物−３セル型外向き流モジュラーディスク組立体の各ディスクの整列図、
第１１図は第１０図の部分的に組立てられたモジュラーディスク組立体の断面図、
第１２図は第１０図に図示のモジュラーディスク組立体に接続される導入板の平面図、
第１３図は第１２図の導入板に接続された３溶融物用のネジ山を有する取付け板の正面図、
第１４図は種々の吹込レートで押出された各ラミネート層の厚さを示すグラフ、
第１５図は本発明のモジュラーディスク組立体の１実施態様に使用される螺旋オーバフロー型ディスクの平面図、
第１６図は第１５図および第１７図のディスクの複合体の平面図、
第１７図は螺旋オーバフロー区域を画成するために使用される螺旋オーバフロースペーサの平面図、
第１８図は第１５図と第１９図に示すディスクの複合体の平面図、
第１９図は他の螺旋オーバフロー区域を画成するために使用される星型オーバフロースペーサの平面図である。
好ましい実施態様の詳細な説明
本発明は樹脂材料を押出しまたは共押出しするために使用する事のできる複数の薄いディスクを含むダイに関するものである。この明細書は特に吹込フィルムについて説明するが、本発明によるダイはさらにホースなどの共押出し管、全体として中実のロッド構造を成すように複数の連続材料層から形成された共押出しロッド、またはパリソン（吹込成形に使用される全体として楕円形の膨らまされていない管）を製造するために使用する事ができる。
第１図と第２図について述べれば、本発明のダイは共押出装置１００の中に使用され、この装置１００は中央押出機吐出システム１０２ｂと２つの衛星押出機吐出システム１０２ａ、１０２ｃとを含み、本発明のダイ２００を使用するものである。押出機吐出システム１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは共通ドライブによって駆動される。さもなければ、これらの押出機吐出システムは個別に駆動される。図示の３押出機はそれぞれ０．７５インチ、１．２５インチおよび０．７５インチのネジ直径を有し、また1.116乃至1.0乃至1.116の固定ネジ速度レートで作動する事ができる。第２図において最もよく図示されているように、共押出装置１００はそれぞれａ，ｂ，ｃで図示された３本の樹脂流または溶融物流から積層製品を形成する。この場合、押出機システム１０２ａが樹脂流ａを吐出し、押出機システム１０２ｂが樹脂流ｂを吐出し、押出機システム１０２ｃが樹脂流ｃを吐出する。
第３図において図示し下記に詳細に説明するように、ダイ２００は導入板１０６と、押出機延長部分１０４を導入板１０６に接合するネジ山を有する取付け板１１６と、ディスクモジュールまたはモジュールディスク組立体２０２とを含み、このディスク組立体は第１末端２０８と、反対側の第２末端２０９と、排出板１１８とを含む。
ダイ２００の前記導入板１０６は、その軸方向厚さ１５３に沿って凹形を示す４ダイポート（図示されていない）を含む。各ダイポートはその中にネジ山を切られた取付け板１１６を受ける。押出機延長部分１０４は３樹脂流ａ、ｂ，ｃを１つの導入板１０６まで吐出する。図２において最もよく見られるように、図示のダイ２００は４ダイポートを有するので、１２流までの樹脂流をダイ２００に吐出する事ができる。
第７図乃至第８図において最もよく見られるように、導入板１０６は溶融物流ａ，ｂ，ｃを溶融物孔１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃを通して、ネジ山を有する取付け板１１６に送る。ネジ山を有する板ボルト１０８が導入板１０６をネジ山を有する取付け板１１６に固着する。２つのピン孔１０９を使用して溶融物孔１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃを押出延長部分１０４に整列させる。ネジ山を有する取付け板１１６が溶融物流を、導入板１０６中の導入孔１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃを通して、ダイ２００のモジュールディスク組立体２０２に送る。好ましくは導入板１０６はネジ山を有する取付け板１１６の幅１５５を本質的に収容するだけの軸方向厚さ１５３を有する。また好ましくは、導入板１０６は、ネジ山を有する取付け板１１６の長さ１５６を収容するだけの縁幅１５４を有する。
第３図において最もよく見られるように、ダイ２００はさらにモジュラーディスク組立体またはディスクモジュール２０２を含む。モジュラーディスク組立体２０２は、全体内径２０４と全体外径２０６とを有する環状組立体である。モジュラーディスク組立体２０２はマンドレル１１４を包囲し、このマンドレルは前記内径２０４より小さい半径（図示されていない）を有するので、モジュラーディスク組立体２０２とマンドレル１１４との間に環状樹脂通路１１５が形成される。第３図と第７図に最もよく見られるように、マンドレル１１４は中空中心部分１１３を有する円筒形ロッドである。さらにマンドレル１１４は軸部１２４とマンドレル先端部１２６とを有する。ダイ２００はさらに排出板１１８を含み、この排出板１１８は、モジュラーディスク組立体２０２に当接するディスク末端１１９と反対側の排出側末端１１７とを有する。前記マンドレル軸部１２４がこの排出板１１８を貫通するので、その排出側末端１１７から突出する。マンドレル先端部１２６と排出側末端１１７との間にギャップ１２１が形成されるように、マンドレル先端部１２６が排出板１１８の排出側末端１１７に隣接してマンドレル軸部１２４に固着されている。マンドレル１１４のサイズは本発明にとって決定的ではないが、マンドレル先端部１２６は好ましくは約１インチ乃至約５インチの半径を有する。前記ギャップ１２１のサイズは、例えばマンドレル軸部１２４上にネジ／ロックナット組立体１２３を使用する事によって変更する事ができる。８個のダイボルト１１２が導入板１０６を排出板１１８に固着する。モジュール１１４は調整板１４０によって保持され、また導入板１０６に対して圧着された４本のマンドレルボルト１４１によって整列させられる。各マンドレルボルト１４１はマンドレルボルト孔１４２によって受けられる。排出板１１８の外周に沿って離間配置されたダイボルト孔１５０がダイボルト１１２を受ける。各ダイボルト孔１５０は、モジュラーディスク組立体を保持する８本のダイボルト１１２の遊隙を生じる。熱電対ウエル１４９がダイ温度測定用の熱電対（図示されていない）を受ける。
操作に際して、第３図に最もよく見られるように、樹脂流ａ，ｂ，ｃが押出機延長部１０４を通してダイ２００に供給され、導入板１０６に送られる。次に樹脂流はネジ山を有する取付け板１１６と導入板１０６とを通してモジュラーディスク組立体２０２に送られる。このようにして、溶融物流ａ，ｂ，ｃがモジュラーディスク組立体に対して共面的に送られ、下記に詳細に説明するこのモジュラーディスク組立体２０２を構成するディスク部品によって与えられる流路に従って、モジュラーディスク組立体を通して軸方向１５１及び放射方向１５２に送られる。モジュラーディスク組立体２０２は各溶融物流から１つまたは複数の吹込フィルム層１２０を形成する。下記に詳細に説明するように、図示のモジュラーディスク組立体２０２は３本の溶融物流ａ，ｂ，ｃから７層の吹込フィルム１２０を形成する。一般に、モジュラーディスク組立体２０２は、溶融物流がこのモジュラーディスク組立体を通して軸方向１５１に流れる際に、この溶融物流を一回または数回連続的に選択する事によってこれらのフィルム層を形成する。選択された溶融物流（図示されていない）の溶融物が環状通路１１５に送られる。環状樹脂通路中を流れる溶融物を下記において排出溶融物１６１と呼ぶ。モジュラーディスク組立体２０２から環状樹脂通路１１５への７本の排出溶融物流１６１のパタンは第６図において最もよく見られる。環状樹脂通路１１５は溶融物をモジュラーディスク組立体２０２から外部に送る。環状排出管３００が排出溶融物をダイ２００の外部に送る。溶融物がダイ２００から出てエアリング１２２によって冷却されるに従って吹込フィルム１２０が形成される。吹込形成フィルム１２０の形は、マンドレル１１４の中空中心１１３を通して吹き込まれる空気によって保持される。本発明の他の好ましい実施態様においては、ダイ２００の外部に送られた材料の複数層から管またはロッドを形成する事ができる。
下記においてモジュラーディスク組立体２０２についてさらに詳細に説明する。第４図に図示のように、モジュラーディスク組立体２０２は７セル２１０，２２０，２３０，２４０，２５０，２６０，２７０から成る。各セルが１つのラミネート層を成す。好ましくは各ディスクは４枚の薄い環状ディスクから成る。すなわち、第１キャップディスク２１２、分配ディスク２１４、第２キャップディスク２１６およびスペーサディスク２１８。各ディスクは好ましくは１インチ以下の軸方向厚さ（図示されていない）を有する。これらのディスクがモジュラーディスク組立体２０２の軸方向１５１に積層される。
本発明の他の実施態様において、分配ディスク２１４、第２キャップディスク２１６およびスペーサディスク２１８を含む単位部品（図示されていない）が単一材料片から機械加工される。この単位部品に対して第１キャップディスク２１２のみが追加されてセルを完成する。
第４図と第５図に最もよく見られるように、第１キャップディスク２１２はそれぞれ３開口５０ａ、５０ｂ、５０ｃから成る８セットとして配置された２４の導入口４９を有する。図示の実施態様においては、１セットの３開口のみが使用される。各開口セットは隣接セットに対して一定角度で配置される。下記に使用材料について説明するように、樹脂流は、第１キャップディスク２１２を貫通するこれらの導入ロセットを通してダイ２００に対して供給される。このようにして図示の設計においては、使用されるセットの数に応じて、ダイ２００に対して３、６、１２または２４の樹脂流が供給される。他の実施態様（図示されず）においては、各開口セットは３以上または以下の開口を含む事ができ、また各キャップディスクは８セットより多いまたは少ない開口セットを含む事ができる。例えば２４溶融物流をダイに対して送る事ができるようにキャップディスクは３列に配置された６導入口の２セットを含む事ができる。図示の実施形態においては、モジュラーディスク組立体２０２の設計はそれぞれ樹脂流ａ、ｂおよびｃの３樹脂流を使用する７層のラミネートを成している。例えばこの場合、導入口５０ａは樹脂流の導入口であり、導入口５０ｂは樹脂流ｂの導入口であり、導入口５０ｃは樹脂流ｃの導入口である。これらの樹脂流の名称は下記の環状ディスクの開口についても同様である。すなわちこの場合、３個の導入口４９以外の開口が使用されないモジュラーディスク組立体２０２が図示されている。
分配ディスク２１４は第１キャップディスク２１２に対して軸方向に隣接している。第１ディスクが第２ディスクに対して「軸方向に隣接」している場合、これは第１ディスクが第３図に図示のようにこの第２ディスクに対して軸方向にまたは垂直方向に最も近い事を意味する。第１セル２１０の分配ディスク２１４は分配導入口５２ａ、５２ｃを含み、これらの導入口は分配ディスク２１４を貫通し、またそれぞれ第１キャップディスクの導入口５０ａ、５０ｃと軸方向に整列する。第１キャップディスク２１２の導入口５０ｂは選択ポート６０ｂと軸方向に整列させられ、この選択ポートは分配ディスク２１４を貫通している。この選択ポート６０ｂは、同じく分配ディスク２１４を貫通した連続チャンネル６２に接続する。この連続チャンネル６２は複数の分配排出口６４ｘ、６４ｙに終わっている。用語「ポート」または「チャンネル」とは、その部分がディスクの軸方向厚さ全体を貫通するようなディスク開口である事を意味する。
第３図乃至第４図に図示の分配ディスク２１４はこのディスクを貫通する８個の分配排出口６４ｘ、６４ｙを含む。各開口６４ｘ、６４ｙは、隣接の分配排出口に対して例えば４５°の角度に配置される。選択ポート６０ｂのキャップ導入口５０ａ、５０ｂ、５０ｃに対する軸方向整列態様が、その特定のセルにおいてラミネート層を形成する樹脂流を決定する。すなわち例えば、第１セル２１０の分配ディスク２１４はラミネート層が樹脂流ｂによって形成されるように整列されている。同様に第３セル２３０の選択ポート６０ａはキャップ導入口５０ａと整列しているので、この第３セル２３０は樹脂流ａからラミネート層を形成するように整列されている。従ってモジュラーディスク組立体２０２は、樹脂流ａ、ｂおよびｃから下記の順序、すなわちｂ、ｂ、ａ、ｃ、ａ、ｂ、ｂの順序で７ラミネート層を形成する複数セルから成り立っている。第１キャップディスク２１２の場合と同様に、分配ディスク２１４は相互に９０°の角度に配置された４セットの分配導入口を有する事ができる。第５図において最もよく見られるように、チャンネル６２は第１分岐チャンネル５９、第２分岐チャンネル６１、リリーフ区域６３および第３分岐チャンネル６５を含む。好ましくはこれらの分岐チャンネルが選択ポート６０ｂによって選択された溶融物（「選択溶融物」）（図示されず）を対称的に分割する。さらに詳しくは、各第１分岐チャンネル５９は好ましくは選択ポート６０ｂからきた選択溶融物の約半分をその２つの隣接第２分岐チャンネル６１に送る。同様各第２分岐チャンネル６１は第１分岐チャンネル５９からきた選択溶融物の約半分をその隣接の第３分岐チャンネル６５に送る。選択溶融物が第３分岐チャンネル６５の中に流れる前にこの溶融物流を瞬間的に休止するために、リリーフ区域６３が備えられている。前述のように、８分配排出口６４はそれぞれ第３分岐チャンネル６５の末端に終わっている。このようにして分岐チャンネルは、選択溶融物流の流れゼオメトリーが環状となるまで溶融物流を分割する。理論によって拘束されるつもりはないが、選択溶融物流のゼオメトリーが押出層の実際厚さと均一性と決定するものと考えられる。
第２キャップディスク２１６が分配ディスク２１４に対して軸方向に隣接している。この第２キャップディスク２１６は流れ調整点６６ａ、６６ｂ、６６ｃを含み、これらの調整点はこの第１セル２１０においては、分配ディスク２１４の分配導入口５２ａ、５２ｃおよび選択ポート６０ｂと軸方向に整列する。また第２キャップディスク２１６は排出口６８ｘ、６８ｙを備え、これらの排出口は分配ディスク排出口６４ｘ、６４ｙとそれぞれ軸方向に整列する。第２キャップディスク２１６は選択樹脂流をスペーサディスク２１８に送るように設計されている。さらにこの第２キャップディスク２１６は非選択樹脂流を次のセルに送る。さらにこの第２キャップディスク２１６は樹脂通路を終結する事ができる。例えば第２キャップディスク２１６は樹脂流ｂを排出口６８ｘ、６８ｙを通してスペーサディスク２１８に送る。さらに調整点６６ａ、６６ｂ、６６ｃは第２セル２２０に対する開口を成すので、この第２キャップディスク２１６は３樹脂流全部を第２セル２２０に送る。これに対して、第４セル２４０の選択ポート６０ｃと整列した調整点は終結点７０ｃであって、樹脂流ｃの樹脂通路を終結する。同様に樹脂流ａの樹脂通路は第５セル２５０において終結点７０ａによって終結させられ、また樹脂流ｂの樹脂通路は第７セル２７０において終結点７０ｂによって終結される。
スペーサディスク２１８は第２キャップディスク２１６に対して軸方向に隣接する。このスペーサディスク２１８はスペーサ導入口７２ａ、７２ｂ、７２ｃを含み、これらの導入口は第２キャップディスクの調整点６６ａ、６６ｂ、６６ｃにそれぞれ軸方向に整列する。さらにスペーサディスク２１８は流れポート７６ｘ、７６ｙを含み、これらのポートは前記のキャップ排出口６８ｘ、６９ｙと軸方向に整列する。流れ区域７４は８ポイント星形を成すように図示されている。この流れ区域７４は流れポート７６ｘ、７６ｙに接続され、これらの流れポートは星形の８ポイントである。第３図と第４図に図示のように流れ区域７４は、スペーサディスク２１８の軸方向厚さ全体に延在するキャビテイを成す。スペーサディスク２１８は第２キャップディスク２１６からの選択溶融物を流れポート７６ｘ、７６ｙから受けて、この溶融物をもって流れ区域７４を充填し、次にこの溶融物を環状通路１３０に送る。
本発明の他の好ましい実施態様において、第１６図に図示のように複合スペーサディスク２１８’は螺旋形流れ設計を有する。第４図のスペーサディスク２１８の代わりにこの複合スペーサディスク２１８’を使用する事ができる。この複合スペーサディスク２１８’は、第４図に示す調整点６６ａ、６６ｂ、６６ｃとそれぞれ軸方向に整列するスペーサ導入口７２ａ’、７２ｂ’、７２ｃ’を含む。またこのスペーサディスク２１８’は第４図に示す排出口６８ｘ、６８ｙとそれぞれ軸方向に整列した流れポート７６ｘ’、７６ｙ’を含む。螺旋流れ区域７５の深いチャンネルにオーバフロー区域７４’が図示されている。このオーバフロー区域７４’と螺旋流れ区域７５が流れポート７６ｘ’、７６ｙ’に対して接続され、これらの流れポートは複合スペーサディスク２１８’に対して形成された８螺旋流れ区域７５のそれぞれの出発点を成す。第１６図に図示の流れ区域７４’は、第１５図の螺旋ディスク２１７および第１７図のオーバフロースペーサ２１９の内径によって画成されたキャビテイである。螺旋ディスク２１７がオーバフロースペーサ２１９と結合して、第１６図の複合スペーサディスク２１８’の流れ区域７４’を成す。この複合スペーサディスク２１８’は第４図のスペーサディスク２１８と同様に流れポート７６ｘ’、７６ｙ’において第２キャップディスク２１６（第４図）から選択溶融物を受け、この溶融物をもって螺旋チャンネル７５を満たし、オーバフロー区域７４’の中に入らせ、次にこの溶融物を環状通路１３０の中に送る。このような螺旋オーバフロー設計は、第４図のスペーサディスク２１８の星形よりも広い区域にわたって溶融物ラインを拡大するのに役立つ。複合スペーサディスク２１８’は単一の材料片から機械加工する事ができ、または第１５図と第１７図に示すようなディスク溝から溶接する事ができる。
本発明の他の類似の好ましい実施態様においては、複合スペーサディスク２１８”は第１８図に図示のように螺旋形オーバフロー設計を含む事ができる。第４図のスペーサディスク２１８の代わりに複合スペーサディスク２１８”を使用する事ができる。第１８図の流れ区域７４”は第１５図の螺旋ディスク２１７の内径と第１９図のオーバフロースペーサ２１９の８ポイント星形によって画成される内側区域とによって画成されるキャビティである。第１９図に図示のオーバフロースペーサ２１９’の形状は第４図に図示のスペーサディスク２１８ときわめて類似している。しかしこの実施態様においては、前記の螺旋ディスク２１７がオーバフロースペーサ２１９’と結合され、第１８図の複合スペーサディスク２１８”の流れ区域７４を成している。
第４図において最もよく見られるように、ディスク２１２、２１４、２１６はモジュラーディスク組立体２０２の内径２０４と外径２０６にそれぞれ等しい内径１７０と外径１７５とを有する事ができる。同様にスペーサディスク２１８、２１８’は全体外径２０６に等しい外径１８５を有する事ができる。またモジュラーディスク組立体２０２は最後のセル２７０の中にスペーサディスク２１８に隣接して第３キャップディスク２８０を含む。この第３キャップディスク２８０は、組立体全体２０２が一体的に固着されてダイ２００中において自立的交換自在の単位を成すように、セルの鏡板を成す。
モジュラーディスク組立体を構成するディスクは押出ダイにおいて使用するに適した任意材料で形成する事ができる。適当材料は例えば溶接取付けに耐えまたはダイボルト１１２およびマンドレルボルト１４１などの固着手段の締付圧に耐え、また処理される溶融物と化学的または熱的に反応しないセラミック、プラスチックまたは金属材料を含む。好ましくはディスクは、ディスクそのものの簡易安価な製造を容易にする材料を含む。好ましいディスクは例えば鋼またはアルミニウムなどの金属材料を含む。さらに好ましくは、各ディスクは、ディスク表面が軸方向隣接ディスクの表面と密接に当接するような平滑面を有する。このような密接な接触は、モジュラーディスク組立体２０２中を流れる溶融物流が漏れる事なく適正に配向されるように保証する。劣等表面品質を有するディスクが使用される場合、漏れを低減させるために、これらのディスクを接着または溶接によって相互に固着する事が好ましい。
モジュラーディスク組立体２０２中のセルはディスクボルト（図示されていない）によって相互に固着されるが、これらのボルトは好ましくは導入口と整列させられた複数の未使用溶融物孔の中に挿入する事ができる。あるいは、特にディスクボルト用の専用孔（図示されていない）を各ディスクに備える事ができる。しかしこれらの専用孔は好ましくは分配ディスク２１４中のチャンネルまたはスペーサディスク２１８の流れ区域３７４の中でまたディスクボルトが溶融物流れと干渉しないように配置される。また前述のように、各セル中のディスクは軸方向隣接ディスクに対して、また最後にキャップディスク２１６に対して接着する事ができる。処理される溶融物流が接着剤と化学的に反応しない限り、ディスクの構成材料の固着に適した任意接着剤を使用する事ができる。鋼とアルミニウムとを含有する金属材料（製品番号ＤＫ−１７５−０２２Ａ）の適当接着剤の例は、ペンシルバニア、ワシントンのセドリック・コーポレーションから市販される無機ポリマー・セラミック光沢剤である。
他の好ましい実施態様において、セル中のディスクは相互に永久的に固着される。セル中においてディスクを相互に永久的に接合するこのような手段は隣接ディスクの当接面間のスポット溶接である。さらに詳しくは、分配ディスク２１４、第２キャップディスク２１６およびスペーサディスク２１８の２つまたは２つ以上をスポット溶接によって相互に連接する事ができる。このような溶接は、モジュール組立て中に各セル中のディスクがモジュラーディスク組立体２０２から完全に移動または除去されないのでエラーの可能性を除く。分配ディスク２１４が第２キャップディスク２１６に溶接されまた第２キャップディスク２１６がスペーサディスク２１８に溶接された実施態様においては、第１キャップディスク２１２のみが分離可能である。１つの好ましい実施態様において、セルおよび／または分配ディスク２１８の全体厚さを増大するため、２または２以上の分配ディスク２１４を相互に溶接しまたは永久的に接合する事ができる。
１つのセル中の２または２以上のディスクを接合するために、ろう付けなどの業界公知の他の手段を使用する事ができる。好ましい溶接法として、溶接後にディスク面を平滑に研摩する事ができる。モジュラーディスク組立体２０２の確実な高速組立てを実施するため、複数セルを相互に溶接する事ができる。
さらに他の好ましい実施態様において、各セルまたは複数のディスクグループを単一の材料片から機械加工する事ができる。単一片から機械加工されたセルは溶接されたディスクグループと同様に、ディスクグループ間の永久的連接を成し、従ってモジュール組立て中に隣接ディスクの偶発的交換を防止できるので、組立て中のエラーを排除できる。
第１図乃至第８図に図示の本発明のダイにおいては、吹込フィルム１２０を形成するために溶融物がマンドレル１１４に向かって放射方向内側に送られるので、内向き流ダイである。内向き流ダイの他の実施態様（図示されていない）はマンドレル１１４を使用しない。マンドレルが使用されない時、排出溶融物１６１は中実ラミネートロッド状に押出されるが、マンドレルを使用すれば溶融物を中空管状に膨張させる。中実ラミネートロッド（図示されていない）の押出しも、内側流ダイの中空中心１２５を通るワイヤなどの押出被覆物体には有効である。これは、まずマンドレルを除去し、被覆される物体を中空中心１２５の中に上端から挿入して物体とモジュラー組立体との間に環状排出溶融物通路を形成し、次に中心１２５の中に物体を通す事によって実施される。モジュラーディスク組立体の中に溶融物を送ると同時に排出溶融物通路中を通すと、物体が通過するに従って溶融物が物体と接触して被覆する。
第９図は本発明の内側流ダイにおいて使用する事のできる分配ディスク２１５の他の実施態様を示す。このディスクの中に打ち抜かれたパタンは選択溶融物をさらに対称的に分割し、これによりラミネート中にさらに均一な厚さを生じる。
さもなければ本発明のダイは第１０図乃至第１３図に図示のように、溶融物流をマンドレル３１４から放射方向外側に向けるように構成する事ができる。第１１図に図示のように、外向き流ダイ４００はモジュラーディスク組立体またはモジュラーディスク４０２を含み、このモジュラーディスク組立体は第１末端４０８および反対側の第２末端４０９と、全体内径４０４および全体外径４０６とを有する。モジュラーディスク組立体４０２はマンドレル３１４の回りに配置され、このマンドレルはマンドレル軸部３２４とマンドレル先端部３２６とを有する。モジュラーディスク組立体４０２の内径４０４の表面（図示されていない）がマンドレル軸部３２４に当接する。同様に、マンドレル先端部３２６がモジュラーディスク組立体４０２の第２末端４０９に対して、相互間にギャップが存在しないように当接する。またダイ４００は排出ダイ管５００に連接された環状ダイ壁体５０２を含み、モジュラーディスク組立体とダイ壁体との間に外周樹脂通路３１５が形成されるように、これらの部材５００、５０２がモジュラーディスク組立体を包囲する。ネジ／ロックナット構造によって、種々の半径のマンドレル先端部３２６を取付ける事ができる。また排出ダイ管５００の代わりに、種々の幅の外周樹脂通路３１５を得るために種々の半径の排出ダイ管を使用する事ができる。ダイボルト１１２が導入板３０６、環状ダイ壁体５０２および排出ダイ管５００を固定する。前記ダイボルト１１２が締付圧と干渉しないように、環状ダイ壁体５０２の中にボルト孔が備えられる。
第１０図において最もよく見られるように、２つの溶融物流ａ，ｂが、第１セル４１０、第２セル４２０および最後のセル４３０を含むモジュラーダイに導入される。第１１図について述べれば、第１セル４１０はモジュラーディスク組立体４０２の第１末端４０８に隣接し、これに対して最後のセル４３０はモジュラーディスク組立体の第２末端４０９に隣接する。第１０図において最もよく見られるように、これらの各セルは第１キャップディスク４１２、分配ディスク４１４、第２キャップディスク４１６およびスペーサディスク４１８を含む。溶融物流ａはキャップディスクの導入口３５０ａを通して第１セル４１０に導入されるが、溶融物流ｂはキャップディスクの導入口３５０ｂを通してモジュラーディスク組立体４０２の中に導入される。第１セル４１０の前記分配ディスクの選択ポート３６０ａが前記導入口３５０ａと整列させられ、このようにして第１セル４１０中の分配のために溶融物ａを選択する。分配ディスクを通して延在する連続チャンネル３６２が溶融物流ａから選択された溶融物材料を放射方向外向きに、チャンネル３６２を終結する８排出口３６４ｘ，３６４ｙに向かって送る。第１セル４１０中の分配導入口３５２ｂが分配キャップディスクの導入口３５０ｂと整列させられ、従って溶融物流ｂを、第１セル４１０中のそれぞれ第２キャップディスク４１６とスペーサディスク４１８との流れ調整点３６６ｂおよびスペーサ導入口３７２ｂを通して第２セル４２０の中に送る。第１セル４１０の第２キャップディスクの排出口３６８ｘ、３６８ｙが分配ディスクの排出口３６４ｘ、３６４ｙと整列しているので、溶融物流ａからの選択溶融物がスペーサディスク４１８の８ポート３７６ｘ、３７６ｙに送られる。次にこの選択された溶融物は、スペーサディスク４１８の外周を包囲する流れ区域３７４を満たす。第１１図について述べれば、この流れ区域３７４を満たした選択溶融物は次に外周樹脂通路３１５を通って、吹込フィルム（図示されていない）としてダイ４００から出る。
第１０図において最もよく見られるように第１キャップディスク４１２は好ましくはスペーサディスク４１８の外径５２５より大きな外径５１５を有するので、スペーサディスクの星形の先端を超えて延在する流れ区域３７４は溶融物をその中に合流させた後に、外周樹脂通路３１５の中に入らせる。セル４１０、４２０、４３０を構成するすべてのディスクの内径５１０は全体内径４０４に等しいので、モジュラーディスク組立体４００はマンドレル３１４の中心コア部分の回りにぴったりと嵌合する。
単一の材料片から各セルまたは複数ディスクグループが機械加工される好ましい実施態様においては、星形ディスク４１８以外のディスク形状を使用する事ができる。この好ましい実施態様においては、第１０図に示す星形のスペーサで４１８の代わりに、第１５図と第１６図に図示のうな螺旋オーバフロー設計を有するディスクを使用する事ができる。螺旋オーバフロー設計は、溶融物合流ラインを個別の狭い溶接ラインではなく１つの区域全体に拡大するのに役立つ。
第１２図に図示の導入板３０６と第１３図に図示のネジ山付き取り付け板３１６とを備えモジュラーディスク組立体４０２を第１図の装置１００の中に使用する事ができる。第１３図は、溶融物流ａを溶融物孔３０７ａを通してモジュラーディスク組立体４０２に送る導入板３０６を示す。図示の溶融物流ｂは別個のネジ山を有する導入板（図示されていない）を通してモジュラーディスクに送られる。第１２図において最もよく見られるように、ネジ山を有するボルト３０８が導入板３０６をネジ山を有する取り付け板３１６に対して固着する。導入板３０６の溶融物孔３０７ａを第１図の押出延長部１０４に対して整列させるために、２つのピン孔３０９を使用する事ができる。取り付け板３１６は導入孔３１７ａ、３１７ｂを通して、ダイ４００の部品としてのモジュラーディスク組立体４０２に溶融物流を送る。
内向き流ダイ２０２の分配ディスク２１４、２１５と同様に、溶融物は好ましくは環状ディスク中の対称的分岐チャンネルによって分割される。さらに詳しくは、各第１分岐チャンネル３５９が選択ポート３６０ａからの選択溶融物の約半分を２つの隣接する第２分岐チャンネル３６１に分割する。同様に各第２分岐チャンネル３６１は第１分岐チャンネル３５９からの溶融物の半分を隣接の第３分岐チャンネル３６５に送る。選択溶融物流が前記第３分岐チャンネル３６５の中に流入する前にこの溶融物流を瞬間的に休止するためリリーフ区域３６３が備えられる。前述のように、８個の分配排出口３６４がそれぞれ第３分岐チャンネル３６５の末端を終結する。
本発明の内向き流ダイにつても外向き流ダイについても、溶融物の均一な分布を容易にするため、分配ディスクのチャンネルキャビテイの中にチョーカーロッド８００を挿入する事ができる。第４図において最もよく見られるように、各分配ディスク２１４において第７セル２７０のチャンネル脚を成す選択ポート２６０に最も近い第３分岐チャンネルの中に１セットのチョーカーロッド８００をセットする事ができる。これらのロッド８００はゴムまたは金属のワイヤとする事ができる。他の可能な弁部品は例えば１つまたは複数のリリースゾーン３６３の中に配置されるディスク（図示されていない）を含む。
本発明のダイのディスクおよびセルの薄さの故に、本発明のダイはその与えられたスペースの範囲内で、通常のダイよりも多数のラミネート層を有するラミネート製品を製造する事ができる。また、ダイの一端からダイの中にすべての溶融物流を共面供給する事により、通常のダイに見られるような温度制御の問題が排除される。通常ダイの場合は溶融物流の増大に対応して放射方向厚さを増大する必要がある。さらに、導入口はダイ回りに９０°の角度で離間されまたダイに取り付けられたアダプタが３または３以上の溶融物流を送る事ができるので、通常の被駆動型押出機による押出設計を使用して、大きな床面積をとる事なく多数の溶融物流を送り出す事が可能である。さらにこのダイはモジュール全体を取り外せるので清掃が容易である。モジュールを取り外すと、その代わりに新規なまたは清掃されたモジュールを設置する事ができる。モジュールを構成するディスクは製造コストが低いので、交換コストが低い。またモジュール組立てとそのシステム中への設置はまっすぐな簡単な行程であるから、取り替え作業は問題ない。この交換清掃システムは各種の急速設置型構造から広く選択する事ができる（通常のダイでは見られない特徴）。また本発明はダイの多様性を増大する。例えば本発明のダイは、第１厚さを有する第１枚数の層を含む第１ラミネートを製造できると共に、この第１ラミネートの製造に使用されるディスクよりも多数のしかし薄いディスクを含むモジュールディスク組立体を使用する事により、より多数の第２枚数の層を有する同一厚さの第２ラミネートを製造する事ができる。さらに、１つのモジュラー構成から他のモジュラー構成に切り替える事によりＡＢＡ構造とＡＢＣＤ構造を生じるようにして、使用可能のモジュラー構成の目録を作成する事ができる。
本発明の他の好ましい実施態様において、標準厚さを有するディスクの中に、複数セットのより薄いディスクから成る複数の薄いセルを含む事ができる。この実施態様においては、標準厚さの２枚または２枚以上のフィルムの間に多数の薄いフィルム層を配置する事ができる。このような実施態様は多数の連続的非中断型フィルム層を製造する事が可能である。この実施態様の一例は、商標Ｓａｒａｎ（登録商標）（Ｓ）で市販されているポリジクロロエチレン層から成るホイルを２層のエチレン  ビニル  アセタート（ＥＶＡ）の間に配置してＥＶＡ／Ｓ／ＥＶＡフィルム構造を形成するにある。本発明のこの好ましい実施態様により、単一のポリジクロロエチレン層の代わりにＳ／ＥＶＡ／Ｓ／ＥＶＡ．．．ＥＶＡ／Ｓ構造の同等厚さの層を使用する事ができる。このような実施態様は、１６ゲージディスクを有するセルの間に配置された約0.25”ディスクを含むセルを必要とするであろう。
本発明の他の利点および特徴を下記の例によって説明する。
実施例  １
プラスチック溶融物を模倣するため泡立ちクリームのエアロゾル缶を使用して、選択溶融物の分配均一性をテストした。
４枚の環状ディスクを含むセルを組立てた。これらのディスクは第４図の第１セルの全体構造を有する。各環状ディスクはステンレス鋼であって、１／８インチの厚さと、１インチの内径と、３インチの外径とを有していた。導入口（第４図の５０、５２、６６、７２）は３／８インチであった。排出口（第４図の６４、６８）の直径は１／４インチであった。最初はチョーカーロッドを使用しなかった。次に0.070ミルのワイヤから成る２本のチョーカーロッドを第４図に図示の位置に嵌合した（部品８００）。
チョーカーロッド８００は泡立ちクリームの分布をさらに均一にする事が発見された。
実施例  ２
それぞれ第４図に示す構造を有し第１キャップディスク、分配ディスク、第２キャップディスクおよびスペーサディスクを含む環状ディスクを製造し組立てた。これらのディスクのサイズと材料を下記の表Ｉに示す。
0004165660.tif 000002
導入口（第４図の５０、５２、６６、７２）の直径は３／８インチであった。排出口（第４図の６４、６８）は１／４インチであった。分配ディスク中のチャンネル開口および選択ポートのサイズは下表ＩＩに記載されている。
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第１キャップディスク２１２と第２キャップディスク２１６がオハイオ、ソロンのＨＰＬ  Ｏｈｉｏのスタンピングによって製造された。オス型とメス型とを製造し、スタンピングプレスに取付けた。次に金属シートをこれらの金型の間に挿入した。次にプレスの全圧を加えて、孔またはその他の形状を切り出した。
分配ディスク２１４、２１５とスペーサディスク２１８はフロリダ、Ft. LauderdaleのVersatile Tool & DieCo.によって製造された。これらのディスクの形状は水ジェット切断プロセスによって製造された。さもなければスタンピングプロセスによってディスクが形成されるように、製造工具を製造する事ができる。
薄い分配ディスク２１４、２１５とスペーサディスク２１８とを使用する事により、実施例１と同等のスペースを有するダイから得られるラミネート層の数を少なくとも倍加できると予想される。
実施例  ３
実施例２に記載の４ディスクの７セルを含むモジュラーディスク組立体２０２を第３図に図示のダイ２００の中にボルトによって固着し設置した。まずモジュラーディスク組立体２０２をダイ２００の中に挿入し、ダイ２００の導入板１０６と排出板１１８との間に、８ダイボルト１１２を使用して締付けた。４本のマンドレルボルト１４１を使用してマンドレル１１４と環状樹脂通路１１５とを整列させた。ダイ２００の中にモジュラーディスク組立体２０２を挿入する全工程は約１時間を要した。
モジュラーディスク組立体２０２に対して２本の溶融物流を供給した。しかしおそらくはアルミニウム分配ディスク２１４、２１５とスペーサディスク２１８との不均一な表面仕上げの故に、一定量の溶融物がモジュラーディスク組立体２０２から漏出する事が発見された。
締付ボルトを除去してモジュラーディスク組立体２０２を分解し、次に下記段階によって接着剤により再固着した。（１）モジュラーディスク組立体２０２の組立てに際して、アルミニウム分配ディスク２１４、２１５およびスペーサディスク２１８の両側面に、ペンシルバニア、ワシントン、のセドリック・コーポレーションから市販される無機ポリマー・セラミック光沢剤、ＤＫ−１７５−０２２Ａを塗布した。（２）組立て積層物を１２トンプレスで圧縮し、光沢剤を２４時間乾燥させた。（３）無機ポリマーの完全硬化を保証するため、乾燥光沢剤組立体を約５時間、４６５°Ｆで焙焼した。（４）このようにして組立てられ硬化されたモジュラーディスク組立体２０２を次にダイ２００の中に挿入した。漏れを伴なわない７層ＡＢＡＢＡＢＡラミネート製品が効果的に製造された。従って、モジュラーディスク組立体２０２の光沢剤塗布によって、セラミック被覆が漏れを生じたギャップを充填したので、ディスクの劣等表面品質が改良された。
実施例  ４
合計２９環状ディスクを有する７セルから成るモジュラーディスク組立体２０２を第３図に図示のダイ２００の中に組立て設置した。これらのディスクは第４図に図示の全体的構成を有していた。各環状ディスクは鋼から成り、１／８インチの厚さと、１インチの内径と、３インチの外径とを有していた。導入口（第４図の５０、５２、６６、７２）の直径は３／８インチであった。排出口（第４図の６４、６８）の直径は１／４インチであった。これらのディスクがボルトによって整列され固着された。予備的組立てに約１時間を要した。この予組立てられたモジュラーディスク組立体を２つの1-1/4インチ直径のネジ押出機に対して連接した。第１の押出機はポリプロピレン溶融物（Ａ）を含み、第２押出機は低密度ポリエチレン溶融物（Ｂ）を含んでいた。このモジュラーディスク組立体を半径1.75インチのマンドレル１１４に連接したので、マンドレルと環状ディスクとの間にギャップが形成された。このギャップが排出溶融物の環状軸方向流通路１３０を成す。直径９インチのマンドレル先端部（第３図の１２６）を排出ダイ板に隣接したマンドレル軸部の末端に連接した。このマンドレル先端部は、排出板１１８との間に0.040インチのギャップを残して設定された。直径９インチで、Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ／Ａの順序で配置された７層ラミネート管を得た。各層の厚さは約０．９ミル、合計フィルム厚さは約６ミルであった。
実施例  ５
実施例４のモジュラーディスクダイに連接された９インチ直径マンドレル先端部の代わりに、これより小さいマンドレル先端部（直径２インチ）を使用し、合計８ミル厚さの７層ラミネート組立体を製造した。直径４インチの排出溶融物管から吹き込んで、テスト結果を得た。１セットの冷却リングを設置して、さらに制御されたテストランを得た。得られたラミネート層を個別に検査した。各層のフィルム厚さは０．８ミルと１．８ミルとの間において変動し、厚い部分が導入口側に見られ、薄い部分が反対側に見られた。
実施例  ６
実施例５のシステム中の各分配ディスクの中に、２つの直径0.065インチの銅チョーカーロッド８００を挿入した。これらのチョーカーロッドの位置は第４図においてセル２７０の中に示された通りであった。実施例５において得られた前記のフィルム厚さの変動は＋22.5%乃至−26.5%の極大値まで減少した。従って実施例５において得られたこれより大きな厚さ変動は、各セルの分配ディスク中の選択溶融物の不均一分布からきたと思われる。
実施例  ７
本発明によって得られたフィルムの厚さと均一性とを評価した。７セルから成るモジュラーディスク組立体を組立てた。各セルは５ディスクを含み、これらのディスクは前後に配置された２つの分配ディスクを含んでいた。これらのディスクのサイズと材料を下記の表ＩＩＩに示す。
0004165660.tif 000004
組立体は第９図に図示の分配ディスクを使用した。５セルが順次に酢酸エチレン  ビニル（ＥＶＡ）（２ＭＩ）を第１層として流し、２セルが順次にポリプロピレン（ＰＰ）（１２ＭＦ）を対向第２層として流すようにセルを積層した。ラミネートフィルムは、２−インチマンドレル先端部から、このマンドレル先端部１２６と排出板１１８との間に0.090インチのギャップを残して、マンドレル先端部１２６の直径と空気膨張管直径との比率、約1.75:1をもって吹き出された。製造された外周とフィルム厚さとの関係を第１４図に図示する。全厚さはFederal 22p-10ゲージを使用して1/2インチごとに測定した。次に２層を分離して個別に測定した。
第１４図に図示のグラフはすべての測定の最大厚さ変動を示す。グラフの縦軸は厚さ６００をミルで示し、水平軸は外周６１０をインチで示す。水平線６２０はＰＰ層の平均厚さを示す。水平線６２０の上方の線６３０はＥＶＡ層の平均厚さ６３０を示す。第１４図の線６４０は全７層の平均厚さを示す。ＥＶＡ線６５０上の+10.2%などのパーセント表示は最大限偏差を示し、平均ではない。平均値の最大限５−１５％の厚さ偏差は、第９図に図示の分配ディスクの性能が商業的に受け入れ可能である事を示す。
実施例  ８
１００セルを含むモジュラーディスク組立体を予組立てした。各セルは４ディスクを含み、各ディスクは厚さ0.030インチの２２Ｇａ鋼から成る。このようにして全組立体は12.030インチの高さを有する。第４図の構造の４ディスクから成る１００セルを含むモジュラーディスク組立体は１２までの溶融物流を使用して１００ラミネート層から成るラミネート製品を生じる。
実施例  ９
第４図に図示のディスク構造を有する２インチマンドレル先端部の共押出「実験」ダイを、９インチマンドレル先端部を有する「生産」ダイに変換する。２インチ「実験」ダイ中の３／８インチ溶融物孔を通して毎時５０ポンドの最大限吐出があると仮定して、より大きな溶融物通路を使用してモジュラー９インチ生産ダイを組立てる。溶融物が毎時６００ポンドのレートでダイに供給され、この溶融物が12-3/8インチの導入口を通して流れる。このようにして、本発明は２インチ共押出実験ダイを容易に９インチ生産ダイに変換する事ができる。
実施例  １０
２７セルが順次に酢酸エチレンビニル層（Ｅ５％ＶＡ）とポリプロピレン層（ＰＰ）（１２ＭＦＲ）とを交互層として流すようにセルを積層した。１８０°に対向するソースから交互に導入される導入口を有するモジュールに対して、２つの1.25”押出機から供給した。環状軸方向流れ通路は0.030”であった。この構造は２７層フィルムを生じたが、溶融物の一部が不安定であった。このフィルムは（ＥＶＡ／ＰＰ）13／ＥＶＡ構造を有していた。
実施例  １１
２７セルが順次に酢酸エチレンビニル層（Ｅ５％ＶＡ）とエチレン  ビニル  アルコール層（ＥＶＯＨ）を交互層として流すようにセルを積層した。１８０°に対向するソースから交互に導入される導入口を有するモジュールに対して、２つの1.25”押出機から供給した。環状軸方向流れ通路は0.030”であった。この構造は２７層フィルムを生じたが、溶融物がわずかに不安定であった。このフィルムは（ＥＶＡ／ＥＶＯＨ）13／ＥＶＡ構造を有していた。
実施例  １２
排出口剪断を低減させるため、環状軸方向流れ通路を0.030”から0.050”に拡大した。摩擦作用はポリプロピレンの一部を劣化し酢酸エチレン  ビニルを劣化しないのであるから、ポリプロピレン（ＰＰ）は摩擦を低減するためダイの金属部分に対して流された。２７セルが順次にポリプロピレン（ＰＰ）（１２ＭＦＲ）と酢酸エチレンビニル  アルコール層（Ｅ５％ＶＡ））を交互層として流すようにセルを積層した。１８０°に対向するソースから交互に導入される導入口を有するモジュールに対して、２つの1.25”押出機から供給した。この構造は２７層フィルムを生じたが、溶融物の不安定性は見られなかった。このフィルムは連続的で非断続的であり、（ＰＰ/EVA）13／ＥＶＡ構造を有していた。
従って本発明のダイは多数の層（例えば、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７およびこれ以上の層）を含む共押出吹込フィルムラミネート製品、並びに８種以上の別個の材料から成る製品を製造する能力を有する。このような製品は従来の押出工程からは製造されなかった。さらに本発明のダイは、多数の層（例えば、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７およびこれ以上の層）を有する中空管、中実ロッドおよびパリソンを含む種々の形状のラミネート製品、並びに８種以上の別個の材料から成る製品を製造する能力を有する。本発明によればこれらの製品は押出可能な任意の溶融物材料から成る事ができる。適当材料は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、酢酸エチレン  ビニルなどの熱可塑性材料、並びにアルキル分子鎖中に２乃至約３０の炭素原子を有するアルケンコポリマーなどのエラストマー材料を含む。
もちろん、本発明は前記の説明のみに限定されるものでなく、その主旨の範囲内において任意に変更実施できる。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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