(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部（１４０）と、
溶融樹脂が押し出されるリップ隙間を形成するリップ部（１３０）と、
前記リップ隙間が開閉される方向に前記リップ部を前記本体部に対して変位可能に前記本体部（１４０）と前記リップ部（１３０）とを接続するフレキシブル部（１００）とを有する押出成形用のＴダイにおいて、
前記フレキシブル部（１００）は、前記方向に関する厚みが前記本体部（１４０）から前記リップ部（１３０）へ向かうにつれて減少するテーパ形状を有し、
前記フレキシブル部（１００）の少なくとも一部は、任意の位置から前記リップ部へ向かって単位長さ分進んだ際の、前記厚みの減少量の該単位長さに対する比の値である厚み減少率が、一定であるか、または前記本体部（１４０）の側から前記リップ部（１３０）の側へ向かうにつれて大きくなっていることを特徴とする、押出成形用のＴダイ。
【請求項２】
前記フレキシブル部（１００）の前記テーパ形状が、前記フレキシブル部（１００）の厚み減少率に関して、
【数１】
0005039636.tif 000012
面Ａ      ：前記フレキシブル部（１００）の樹脂流路と平行な面、
開始位置ａ：前記フレキシブル部（１００）が開始する位置、
点ｂ      ：前記リップ隙間を調整するために印加する力が作用する力点、
交点ｃ    ：前記点ｂから前記面Ａに引いた垂線との交点を交点ｃ、
直線ｂｃ  ：前記点ｂと前記交点ｃとを結ぶ直線を直線ｂｃ
としたとき、
Ｌ：前記開始位置ａから前記交点ｃまでの距離
ｌ：前記交点ｃから前記力点ｂまでの距離
θ：前記直線ｂｃと力の印加方向とのなす角度
で表される式１により算出される値の範囲で設定される、請求項１に記載の押出成形用のＴダイ。
【請求項３】
前記リップ部（１３０）は、前記リップ部（１３０）に力を印加する印加手段（１１０）の係合部（１１０ａ）と着脱自在に係合する係合部（１３０ａ）を有する、請求項１または２に記載の押出成形用のＴダイ。
【請求項４】
前記リップ部（１３０）は、前記リップ部（１３０）に力を印加する印加手段（１１０）の当接部（１１０ｂ）が当接する当接面（１３０ｂ）を有する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の押出成形用のＴダイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出し成形用Ｔダイに関し、特に、Ｔダイの先端部に設けられたリップ間の隙間を調整することが可能なフレキシブルリップにおいて、リップ間距離を大きく調整可能にするまたはリップの耐久性を向上させるリップ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、樹脂フィルムの製造は、樹脂材料が押出成形機により溶融され、先端部に設けられたフィルム成形ダイリップから幅広の薄いフィルム状に連続的に押出されることにより行われる。このようにして製造される樹脂フィルムの重要な製品品質として厚みの均一性がある。樹脂フィルムの厚みを均一にするには、押出成形ダイの幅方向におけるスリット間隔を均一にするように調整・維持される必要がある。このような目的のために、押出成形ダイにおいて、電熱ヒータの加熱による部材の熱膨張を利用したリップのスリット（隙間）を調整する方法が実用化され（例えば、特許文献１参照）、現在においても利用されている。
【０００３】
具体的には、押出成形用Ｔダイは上部および下部が上下に密着して構成され、両部材の密着面に、押出成形機から押出された溶融樹脂材料を導く流路および流路から先端のリップに開口するダイリップが形成されている。ダイ上部の先端部がダイリップを、ダイ下部の先端部が固定リップをそれぞれ構成し、多数組のリップ隙間調整装置が、押出成形用Ｔダイの押出方向に鉛直な方向のリップ全幅において、ダイ上部の外面に所定間隔で平行して配置されている。
【０００４】
従来の押出成形用Ｔダイは、図１９に示す構造を有する。なお、図１９は従来の押出成形用Ｔダイの溶融樹脂材料の押出方向における主要部断面図である。押出成形用Ｔダイ１はダイ上部２およびダイ下部３が上下に密着して構成され、両部材の密着面に、図示しない押出成形機から押出された溶融樹脂材料を導く流路１ａおよび流路１ａから先端に開口するスリット１ｂが形成されている。押出成形用Ｔダイ１およびスリット１ｂは、図１９の紙面に鉛直な方向を幅方向として幅広に構成され、幅方向の両端においてスリット１ｂが閉じられている。また、スリット１ｂの先端には、Ｔダイ１の開口部である面にリップ隙間１ｃが形成されている。
【０００５】
ダイ上部２の先端部にはその幅方向を可動式とするダイリップ２ａが形成されている。ダイリップ２ａの幅方向には複数のリップ隙間調整装置１０が所定の間隔を空けて平行に配設されている。リップ隙間調整装置１０の各ロッド１１はヒートボルトよりなるとともにヒータ１５を有する。各ロッド１１は、ダイリップ２ａと突出部２ｂとの間に配設され、その横溝２ｃの壁には断熱材４が設けられている。ダイ上部２の肉薄のフレキシブル部２ｄによってダイリップ２ａは曲折可能であり、これによりリップ隙間１ｃを調整することが可能な構成となっている。リップ隙間１ｃは、ロッド１１の伸縮によって調整される。
【０００６】
各リップ隙間調整装置１０は、より具体的には、ロッドであるヒートボルト１１、リップ固定ナット１２、押付け調整ナット１３、引付け調整ナット１４、ヒートボルト１１の中間部外周に設けられたヒータ１５およびヒータ１５の外周を覆うヒータ断熱材１６により構成されている。このヒータ１５には、図示しない結線により図示しない制御装置および外部電源が接続されている。このヒートボルト１１は先端部に先端ネジ部１１ａ、後端部に後端ネジ部１１ｂが形成され、先端ネジ部１１ａにリップ固定ナット１２、後端ネジ１１ｂに押付け調整ナット１３が螺合されている。
【０００７】
ヒートボルト１１の後端ネジ部１１ｂは、突出部２ｂに形成された貫通孔２ｇに挿入された状態で、押付け調整ナット１３および引付け調整ナット１４により突出部２ｂに固定されている。一方、ヒートボルト１１の先端ネジ部１１ａは、ダイリップ２ａの背後面に形成されたメネジ２ｆに螺合され、リップ固定ナット１２によりダイリップ２ａに締付け固定されている。なお、押付け調整ナット１３および引付け調整ナットの締付け固定に際しては、スリット１ｂの隙間が所定の値、すなわちヒータ１５が通電されて所定温度に昇温された状態で所定の隙間になるように押付け調整あるいは引付け調整して固定される。
【０００８】
なお、前述の構成に限らず、ロッド１１を有するリップ隙間調整装置１０をダイ上部２ではなくダイ下部３に取付けてリップ隙間１ｃを調整することもできる。また、前述の構成においては、ダイリップ２ａへのロッド１１の連結は、ロッド１１の先端のネジをナット１２で締結していたが、図２０で示すように、リップ部を螺合せずに引掛かける形式とする場合もある。
【０００９】
すなわち、樹脂フィルムの厚みが許容範囲を越えた箇所に対応する位置のリップ隙間調整装置１０は、ヒータ１５の加熱温度を制御してヒートボルト１１を伸縮させることにより、ヒートボルト１１がダイリップ２ａを押し引きしてスリット１ｂの隙間を調整し、押出される樹脂フィルムの厚みを調整する。
【００１０】
ヒートボルト１１は、ヒータ１５への電力量を増加することにより温度上昇して伸長し、電力量を減少することにより温度降下して短縮する。ダイリップ２ａは、フレキシブル部２ｄにより、制御されるリップ隙間調整装置１０の箇所のみが容易に撓んでスリット１ｂの隙間が変化し、押出された樹脂フィルムの厚みが許容範囲内に戻される。なお、調整の際に加熱状態が変化するヒータ１５は、その変化がヒータ断熱材１６および断熱材４によりダイ上部２の加熱状態へ影響することが防止される。
【００１１】
ヒートボルト１１による厚みの調整は熱によるボルトの伸縮量がわずかであるため微調整が主となる。リップ間の間隔をｍｍ単位で変更する場合、例えば材料のグレード換え、大幅なフィルム厚の変更、あるいは長時間の運転によるリップ表面に焼きつく樹脂の付着物等を取除く清掃の際は、スリット隙間調整装置１０に設けられた調整ナットにより調整を行う。すなわち、調整ナットをまわすことによりボルト１１を軸方向に移動させてリップを押し引きし、可動リップをたわませてリップ隙間を調整する。この方法の他に、図２１中の符号７４で示したような、リップ部が取り外し可能に構成されており、厚みの異なるダイリップに交換することで、リップ間の隙間を変更したりする方法もある。後者の方法ではフィルムもしくはシートの生産を停止しダイリップを交換しなければならない。また、前者の場合においてはリップ隙間を幅方向に配置された調整ボルトを一本一本回し全体の幅を調整する必要があるが、全幅にわたって一度にリップの幅を大きくできるようなＴダイも開発されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】米国特許第４７５３５８７号明細書
【特許文献２】特許第３２２９１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
リップをたわませてリップ間隙を調整するフレキシブルリップにおいては、調整ボルトの押し引きによりフレキシブル部２ｄのＴダイ本体（ダイ上部２）側の付け根部分を支点としてフレキシブル部２ｄが曲げられることとなる。このため、大きなリップ開閉度を得ようとするとこの付近に大きな歪が生じる。すなわち最大応力がこの付近に発生することになる。従って、スリット（隙間）が調整可能な範囲は、この支点付近が弾性変形可能、すなわち降伏応力以上の応力が生じない範囲に制限される。材料の安全率を考えると、さらに範囲は小さくなり、大きなリップ開閉度がえられない。
【００１３】
そこで、本発明は、フレキシブル部に集中する応力を低減させることができる押出成形用のＴダイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため本発明の押出成形用のＴダイは、本体部と、溶融樹脂が押し出されるリップ隙間を形成するリップ部と、リップ隙間が開閉される方向にリップ部を本体部に対して変位可能に本体部とリップ部とを接続するフレキシブル部とを有する押出成形用のＴダイにおいて、フレキシブル部は、当該方向に関する厚みが本体部からリップ部へ向かうにつれて減少するテーパ形状を有し、フレキシブル部の少なくとも一部は、任意の位置からリップ部へ向かって単位長さ分進んだ際の、当該厚みの減少量の該単位長さに対する比の値である厚み減少率が、一定であるか、または本体部の側からリップ部の側へ向かうにつれて大きくなっていることを特徴とする。
【００１５】
従来の均一厚みのフレキシブル部形状の場合には応力が付け根部に集中していた。これに対して本発明のＴダイは、フレキシブル部をテーパ形状としたことにより、同じリップ開閉度を得る場合、フレキシブル部への応力集中が低減される。すなわち、フレキシブル部をテーパ形状にすることにより大きなリップ開閉度を得ることが可能になる。また、大きなリップ開閉度を必要としない場合でも、リップ開閉時に生じる応力が従来よりも低減されることから、リップの耐久性もしくは安全性を向上させる目的で使用することが可能となり、また、Ｔダイの材料を安価な材料等に置き換えるなど、使用できる材料の選択の幅を広げることが可能となる。
【００１６】
また、本発明のフレキシブル部のテーパ形状が、フレキシブル部の厚み減少率に関して、
【００１７】
【数１】
0005039636.tif 000002
【００１８】
面Ａ      ：フレキシブル部の樹脂流路と平行な面、
開始位置ａ：フレキシブル部が開始する位置、
点ｂ      ：リップ隙間を調整するために印加する力が作用する力点、
交点ｃ    ：点ｂから面Ａに引いた垂線との交点、
直線ｂｃ  ：点ｂと交点ｃとを結ぶ直線、
としたとき、
Ｌ：開始位置ａから交点ｃまでの距離
ｌ：交点ｃから力点ｂまでの距離
θ：直線ｂｃと力の印加方向とのなす角度
で表される式１により算出される値を上限とする範囲で設定されるものが好ましい。
【００１９】
この場合、調整ボルトからのモーメントに対して、フレキシブル部のほぼ全体にわたって応力が同程度発生させることができる。
【００２０】
また、本発明のＴダイのリップ部は、リップ部に力を印加する印加手段の係合部と着脱自在に係合する係合部を有するものであってもよい。
【００２１】
さらに本発明のＴダイのリップ部は、リップ部に力を印加する印加手段の当接部が当接する当接面を有するものであってもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によればフレキシブル部に集中する応力を低減させることができ、よって、大きなリップ開閉度が得られるようにする、もしくはリップの耐久性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、フレキシブルリップのフレキシブル部の厚みが均一な平板状ではなく、フレキシブル部の厚みをＴダイ本体のフレキシブル部開始位置から徐々に薄くしていく、すなわちテーパ形状にしたことを特徴とする。
【００２４】
これによりフレキシブル部始点に集中する応力をフレキシブル部全体に分散させることが可能となり、フレキシブル部に生じる応力を低く抑えたまま大きなリップ開閉度を得ることができる。また、大きなリップ開閉度が要求されない場合でも、リップに生じる応力が従来型よりも低減されるため、リップの耐久性（安全性）を向上させることが可能となる。また、高い強度の材料が要求されなくなるので、Ｔダイに使用できる材料の選択の幅を広げたりすることも可能となる。
【００２５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００２６】
図１および図２は、本発明のフレキシブル部をテーパ形状としたＴダイのテーパ形状を決定する際に必要となる寸法の定義を示す説明図である。図１はリップ隙間に開放方向の力を印加したときを示しており、図２はリップ隙間に閉塞方向の力を印加したときを示している。なお、図１および図２における添字は、１はリップ隙間開放方向の力印加時を表し、２はリップ隙間閉塞方向の力印加時を表すものである。
【００２７】
Ｔダイ１５０は、本体部１４０と、溶融樹脂が押し出されるリップ隙間を形成するリップ部１３０と、本体部１４０とリップ部１３０とを接続するフレキシブル部１００とを有し、リップ部１３０は、リップ部１３０に力を印加する印加手段である調整ボルト１１０と着脱自在に係合する係合部１３０ａとを有する。調整ボルト１１０は、係合部１３０ａに係合する係合部１１０ａと、リップ部１３０の当接面１３０ｂに当接する当接部１１０ｂとを有する。
【００２８】
本発明のＴダイ１５０のフレキシブル部１００は、その形状が、本体部１４０からリップ部１３０に向けて先細りとなるテーパ形状である点を特徴とする。なお、フレキシブル部１００の形状の詳細については後述する。
【００２９】
また、調整ボルト１１０とリップ部１３０とは結合されておらず、係合部１３０ａおよび係合部１１０ａにて互いに着脱自在に係合されている。調整ボルト１１０によりリップ隙間を拡げる場合には、図１中の矢印Ｂで示す方向に調整ボルト１１０を引く。これにより、調整ボルト１１０の係合部１１０ａとリップ部１３０の係合部１３０ａとが係合し、図１中の点ｂ１にて調整ボルト１１０からリップ部１３０へと力が印加される。一方、調整ボルト１１０によりリップ隙間を狭める場合には、図２中の矢印Ｃで示す方向に調整ボルト１１０を押す。これにより、調整ボルト１１０の先端部である当接部１１０ｂがリップ部１３０の当接面１３０ｂに当接し、図２中の点ｂ２にて調整ボルト１１０からリップ部１３０へと力が印加される。
【００３０】
フレキシブル部１００のテーパ形状は、フレキシブル部１００の厚み減少率（Ｔｒ）が以下の式１により算出される値を超えない程度で設定することが好ましい。フレキシブル部１００の厚みが式１により算出される値付近まで設計すると、応力分散効果が十分に得られなくなる可能性がある。
【００３１】
【数１】
0005039636.tif 000003
【００３２】
ここで、フレキシブル部１００の開始位置ａとし、リップ部１３０における、フレキシブル部１００の樹脂流路１６０に平行な面Ａとリップ隙間を調整するために印加する力が作用する力点を点ｂとし、点ｂから面Ａに引いた垂線との交点を交点ｃとし、点ｂと交点ｃとを結ぶ直線を直線ｂｃとしたとき、Ｌは開始位置ａから交点ｃまでの距離であり、ｌは交点ｃから力点ｂまでの距離であり、θは直線ｂｃと力が印加される方向とのなす角度である。
【００３３】
なお、厚み減少率は、リップ開口、閉口時それぞれの場合において算出し、値の小さい方を上限の目安とすることが好ましい。もっとも、本発明はフレキシブル部１００のテーパ形状を規定するものであり、他の部分の形状を規定するものではない。
【００３４】
テーパ形状のテーパ角度を規定するために用いたフレキシブル部１００の厚み減少率（Ｔｒ）は、以下のとおりに定義される。厚み減少率（Ｔｒ）は、開始位置ａでのフレキシブル部１００の厚みをｈ０、交点ｃにおける仮想的なフレキシブル部１００の厚みをｈｅとしたとき、開始位置ａから位置ｃまでの距離の間において、フレキシブル部１００の厚みが、厚みｈ０に対して何パーセント減少しているかを示す値であり、式としては以下のように表せる。
【００３５】
【数２】
0005039636.tif 000004
【００３６】
次に本発明の作用について説明する。従来のフレキシブル部が均一厚みのリップでは、リップ先端での調整ボルトからの押し引きする力により、肉厚の薄い、すなわち剛性の弱いフレキシブル部に応力が最も生じる。このとき、フレキシブル部の中でも生じる応力に分布があり、力のモーメントの関係より、調整ボルトの力が作用する点から距離が最も離れているＴダイ本体側のフレキシブル部開始位置に最も大きい力が作用し、最も大きな応力が生じる。
【００３７】
そこで、フレキシブル部の厚みをリップ先端に近づくにしたがって薄くする、すなわちテーパ形状にすることにより調整ボルトからのモーメントにより生じる応力がフレキシブル部のほぼ全域にわたって等しくすることができる。つまり、従来のリップではＴダイ本体側付け根部が主に曲がり、この部分に歪が集中し、この歪が主にリップ先端の開閉度に寄与する。これに対して本発明のテーパ形状のリップでは、フレキシブル部１００が全域において少しずつ歪むことにより、リップ先端の開閉度に寄与する。このため、従来のリップ構造と同じリップ先端の開閉度を得る場合、本発明のようにフレキシブル部１００を適切なテーパ形状にすることにより、フレキシブル部１００に生じる最大応力が低減され、よって、リップ開閉度に対してフレキシブル部１００が耐えられる強度の範囲を広くすることができる。
【００３８】
しかしながら、テーパ形状はその厚みの変化を急激にすると、フレキシブル部１００の終点の厚みが薄くなりすぎて剛性が低くなり、この部分が主にひずんで応力集中が起きるため、テーパ形状を付与しても応力分散効果が得られない。また、力の印加角度が大きくなると、フレキシブル部１００と平行な面内方向の力が増加し、これがフレキシブル部１００全体にほぼ等しいモーメントを生じることになる。フレキシブル部１００全体においてこの力は等しくかかるのでこの力とつりあうフレキシブル部１００の厚みはフレキシブル部１００全体にわたって同じであり、テーパ形状による応力分散の効果はない。力の印加角度が大きくなるにつれて、この力により生じるモーメントの力が強くなることから、これに対応したフレキシブル部１００の厚みがなければ、力に対して剛性の弱い箇所、すなわち最も薄くなるフレキシブル部１００の終点付近が集中して歪み、応力が集中することとなる。このような力の印加角度を考慮して、テーパ形状を設計しなければならず、テーパ形状の目安は上述した式１により算出される値付近を上限とした厚み減少率（Ｔｒ）を設定することが好ましい。
【００３９】
以上のように、本発明によればＴダイ１５０のフレキシブル部をテーパ形状としたことにより、調整ボルト１１０からのモーメントに対して、フレキシブル部１００のほぼ全体にわたって応力が同程度発生する。よって、本発明の場合、従来の均一厚みのフレキシブル部形状の場合は応力が付け根部に集中するのと比較して、同じリップ開閉度を得る場合のフレキシブル部に生じる応力が低減される。すなわち、フレキシブル部１００をテーパ形状にすることにより大きなリップ開閉度を得ることが可能になる。また、大きなリップ開閉度を必要としない場合でも、リップ開閉時に生じる応力が従来よりも低減されることから、リップの耐久性もしくは安全性を向上させる目的で使用することが可能となり、また、Ｔダイ１５０の材料を安価な材料等に置き換えるなど、使用できる材料の選択の幅を広げることが可能となる。
【００４０】
以下に式１の補足説明として式１の導出に関して説明する。この式１は、材料力学で取り上げられるいわゆる自由端に集中荷重を受ける長方形断面の片持ち梁の問題を応用しＴダイ先端部に適用することにより導かれる。材料の引っ張り強度と圧縮強さを同じとし、任意断面の曲げモーメントによって生ずる曲げ応力の最大値は以下のように表せる。
【００４１】
【数３】
0005039636.tif 000005
【００４２】
ここで、σは片持ち梁の固定端からの距離ｘでの断面の最大応力、Ｐは荷重、Ｌは自由端から荷重がかかる地点までの距離、ｂは梁の幅、ｈは梁の厚み、Ｍ（ｘ）はモーメント荷重、Ｚは断面係数を示し、長方形断面ではｂｈ2／６となる（図３参照）。式３より求まるσの値がどのｘの位置でも、すなわち梁のどの断面においても等しくなるような形状とすれば、応力集中が起きず梁全体に同等な応力が生じる梁、いわゆる平等強さの梁となる。
【００４３】
ｘ＝０すなわち固定端の厚みをｈ０、幅をｂとすれば、固定端に生じる曲げ応力の最大値は（式３）より以下のようになる。
【００４４】
【数４】
0005039636.tif 000006
【００４５】
このσ０が断面ｘでの応力の値と等しいとして、すなわち式３のσに式４の右辺に代入し、変形すると式５が導かれる。
【００４６】
【数５】
0005039636.tif 000007
【００４７】
このように、固定端から距離Ｌだけ離れた場所に荷重を受ける梁において、梁の全域にわたって応力が等しくなるような梁では、断面ｘでの厚みは荷重によらず、固定端の厚みｈ０と固定端から荷重がかかるまでの距離Ｌにより決まる。この式でｈ、ｘを、それぞれｈ０、Ｌを１００％としたときの百分率で示すと理想的な均等強さの梁の形状は図４となる。
【００４８】
以上により、理想的な均等強さの形状が算出されるが、Ｔダイのリップにこの式をそのまま適用することができない。Ｔダイのリップ部はリップ先端から樹脂を押し出して、これをロールにより巻き取るという工程のため、このロールとの干渉を抑制するべく図２１のようにＴダイ先端を先細りとし、それに伴う調整ボルト等もこれに平行に設置した構造とすることが多い。このため、リップを開閉するための荷重は梁（フレキシブル部）に対して垂直な方向からずれた方向にかかることとなり、さらにこの荷重が印加される位置が、梁の線上から離れた場所となる。図３と同様に図５にＴダイにどのように荷重がかかるかを考えるための簡略化したモデルを示す。このように角度θだけ傾いた方向に印加した荷重を梁に対して平行な方向と垂直な方向とに分解して考えると、水平方向の力Ｐｓｉｎθは、梁が枝わかれする位置ｃにこの力によるモーメントを生じさせる。片持ち梁の先端にモーメント荷重が生じるとフレキシブル部全体にわたって均等にモーメント荷重Ｐｓｉｎθ×ｌを生じるさせると考えられる。また、梁に対して垂直方向の荷重Ｐｃｏｓθは、図３の場合とほぼ同様と考えられ、モーメント荷重はＰｃｏｓθ×（Ｌ−ｘ）とあらわされ固定端からの距離により変化していくと考えられる。よって、実際には以上の２種類のモーメント荷重がフレキシブル部に足し合わさってかかることとなり、固定端からｘ離れた断面にかかるモーメント荷重Ｍ（ｘ）は以下に示す式であらわされ、グラフにすると図６のようなイメージとなる。
【００４９】
【数６】
0005039636.tif 000008
【００５０】
この式のＭ（ｘ）を式３に代入し、式５を導いたときと同様にｘ＝０、すなわち固定端での応力とフレキシブル部のどの断面でも同じとなるとして方程式を解くと以下のようになる。
【００５１】
σ（ｘ）、σ０は以下のようにあらわせ、
【００５２】
【数７】
0005039636.tif 000009
【００５３】
これらが等しいとすると、
【００５４】
【数８】
0005039636.tif 000010
【００５５】
となり、荷重の印加する角度と荷重の作用する位置により、均等強さの梁となる理想的な梁の形状は変化する。θ＝２０°、Ｌ＝１００、ｌ＝８０としたときの理想的な梁の厚みは図７となる。この式７において、θ＝０の時すなわち、荷重が梁に対して垂直にかかる場合、式７は式５とが同じになることがわかる。
【００５６】
本発明では、テーパの傾きの上限の目安を、式７を利用して定義した。具体的には、式７でｘ＝Ｌとした値、すなわち、荷重の印加される位置ｃでの仮想的な厚みの値ｈｅを利用し、固定端の厚みｈ０から式７で求まる点ｃの厚みｈｅへの減少率で定義することとし、式７のｘ＝Ｌのときの値を式２に代入すると以下のようになる。
【００５７】
【数９】
0005039636.tif 000011
【００５８】
この式により算出したテーパ形状は、θ＝０、２０°のときにはそれぞれ図８および図９で示したような厚みの変化となる。図８においては、求められた形状が式７で示される理想の厚みよりも大きく外れ、理想形状よりも薄い形状となる。このため、荷重作用位置の剛性が弱くなり曲げが集中するので、この値をテーパ形状の上限とするのは好ましくない。よって、これらを補正するために、後に例を示すが、図１の形状をもとにし有限要素法を利用して図１０のように単位リップ開度当りに生じる応力と厚み減少率の関係を求め、このときに応力が極小値付近を示す厚み減少率を図９のように荷重印加角度をプロットした。このプロットと式８の曲線とを比較し、プロットと式８が近い値になるように、式８中の値を変更してフィッテイングし、式１を算出した。
（実施例）
以下本発明の実施の形態を図１１に示し、図１９の従来のリップ隙間調整装置のリップ部の形状、調整ボルトの連結を方式を図１１に変更した場合を例とし説明する。調整ボルト等による調整機構はこの発明の使用において限定されるものではないが、例として図１９に示した調整機構で説明する。
【００５９】
図１１のフレキシブル部１００の形状は、テーパ形状の厚み減少率を５０％とし、フレキシブル部の長さ３５ｍｍ、リップ先端からフレキシブル部１００のＴダイの付け根部までの距離を６９ｍｍ、フレキシブル部１００の開始位置の厚みｈ０を６ｍｍ、また、それぞれの付け根部はそれぞれ曲率半径Ｒを２ｍｍとしたものである。調整ボルト１１０は、Ｔダイ幅方向に複数設けられ、調整ボルト１１０の先端には、図１１に示したような、切り欠き部１１１が設けられ、この切り欠き部１１１がリップ先端の引っ掛け部１２０と接触するようになっており、調整ボルト１１０のリップ開口方向への力は、この部分を介して伝わる。また、図１で定義したこの力が作用する箇所までの距離Ｌ、ｌはそれぞれ４２ｍｍ、３４．２ｍｍとし、ボルトの設置方向θは２０°である。また、調整ボルト１１０のリップ押し込み方向の力は、調整ボルト１１０の先端がリップ部１３０と接触することにより、リップの押し込み方向の力が伝わる。
【００６０】
このように、フレキシブル部１００をテーパ形状にすることで、調整ボルト１１０からの押し引きする力により生じる力（モーメント）に対して、強度がほぼ一様なリップとなり、フレキシブル部１００全体にわたって均等に曲がり、均等な応力が生じる。すなわち、リップ開閉度に対して生じる応力が低減されるため、同じ材料を使用してもリップ開閉度を従来形状よりも大きく設定可能となる。
【００６１】
以下に、フレキシブル部がテーパ形状と従来形状のＴダイに関して、有限要素法を用いて応力解析を行なった結果を示す。図１２に解析に用いたモデルの全体図を示す。モデルは、Ｔダイの幅方向にわたって複数設置される調整ボルトの一間隔分の幅を切り出したモデルを用いた。解析はＳｏｌｉｄｗｏｒｋｓ社のＣＯＳＭＯＳＷＯＲＫＳ２００７を用いて解析を行なった。解析に使用した材料定数には、ヤング率２１０ＧＰａ、ポアソン比０．２８を用いた。調整ボルトからの力を図１および図２中の点ｂ１、ｂ２上の線上に作用するものとして荷重を設定した。Ｔダイ本体はダイ上部とダイ下部をボルトにて結合し面同士が密着することからこの面を完全拘束とし、切り出した面は対称面と定義した。
【００６２】
図１３に従来形状、図１４、図１５はそれぞれ厚み減少率が５０％と７５％と異なるテーパ形状に関してリップを開口したときの解析結果である。また、図１６はテーパ形状の厚み減少率５０％の場合にリップ閉口方向に力を作用させて解析を行った結果である。図１３、図１４および図１５の解析では荷重を図１中の点ｂ１を通る幅方向の線上にかけ、また、図１６の解析では荷重を図２中の点ｂ２を通る幅方向の線上にかけた。荷重は２０００Ｎとし、この場合、調整ボルト１１０の設置角度２０°であることからこの方向に沿って荷重を設定した。
【００６３】
図１３の従来形状では、フレキシブル部のＴダイ側付け根部分に最も高い応力が生じるのに対して、図１４の厚み減少率を５０％に設定したテーパ形状では応力がフレキシブル部全域に同程度の応力が発生しており、応力が集中せず分散していることがわかる。
【００６４】
一方、図１５の厚み減少率を７５％、すなわちテーパの傾斜を大きく設定したテーパ形状では応力がフレキシブル部終点付近に集中しており、テーパ形状の厚み減少率を大きくしても十分な効果が得られないことがわかる。本発明にて定義したテーパ形状の厚み減少率の上限を算出する式により、解析に用いた形状での厚み減少率の上限を計算すると６３％となり、図１５のモデルでは厚み減少率が７５％であることから、上限を超えていることがわかる。図１６は、図１４のモデルを、リップ閉口方向に力を加えた場合であるが、この場合も応力がフレキシブル部全体に応力が分散していることがわかる。
【００６５】
図１７にはリップ開度（リップ先端の図中に示した方向への変位量）に対してフレキシブル部１００に生じる最大応力をプロットしたグラフを示す。同グラフより、同じリップ先端の開閉度を得る場合、テーパ形状とすることにより従来形状よりもフレキシブル部１００に生じる最大応力が低くなっていることがわかる。
【００６６】
また、図１８にはテーパ形状の厚み減少率に対して１ｍｍリップ開度を得るときに生じるフレキシブル部の応力をプロットしたグラフを示す。同グラフより、従来形状、すなわち厚み減少率０％から厚み減少率を増加させてテーパ形状を付与していくと、フレキシブル部の応力が軽減されていくことがわかる。しかし、厚み減少率が大きくなっていくとその軽減効果は頭打ちなることがわかる。これは、図１５のようにフレキシブル部終点付近の厚みが薄いために、応力集中が付近に生じるためである。応力低減効果が頭打ちとなる厚み減少率は、荷重印加角度θやフレキシブル部開始点と荷重作用点の距離に関係して変化していく。この形状の変化に対して有効なテーパ形状の厚み減少率の上限の目安は、本発明で定義した式により算出可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明のフレキシブル部をテーパ形状としたＴダイのテーパ形状を決定する際に必要となる寸法の定義を示す説明図である（リップ隙間開放方向の力印加時）。
【図２】本発明のフレキシブル部をテーパ形状としたＴダイのテーパ形状を決定する際に必要となる寸法の定義を示す説明図である（リップ隙間閉塞方向の力印加時）。
【図３】自由端に集中荷重を受ける長方形断面の片持ち梁のモデル図である。
【図４】自由端に集中荷重を受ける均等強さの片持ち梁となるときの理想的な厚み形状を示すグラフである。
【図５】Ｔダイの先端部を簡略化したモデル図である。
【図６】Ｔダイのフレキシブル部にかかるモーメント荷重の断面位置による変化の概略を示した図である。
【図７】荷重印加角度、荷重作用位置を考慮したときの均等強さの片持ち梁となるときの理想的な厚み形状を示すグラフである。
【図８】θ＝０のとき、式７により算出した厚み形状と理論上で均等強さの梁となるときの厚み形状との比較を示すグラフである。
【図９】θ＝２０°のとき、式７により算出した厚み形状と理論上で均等強さの梁となるときの厚み形状との比較を示すグラフである。
【図１０】荷重印加角度に対する許容厚み減少率の関係のＦＥＭ計算結果とモデルより導いた式、およびそれを補正した式との比較を示すグラフである。
【図１１】本発明のフレキシブル部をテーパ形状としたＴダイの一実施例を示す片側のダイの側面図である。
【図１２】本発明のＴダイを強度解析に用いるための簡略化したモデル全体を示す図である。
【図１３】フレキシブルリップの形状が平板状のＴダイに対して、図中矢印のリップ隙間開口方向（θ＝２０°）へ荷重を印加したときのフレキシブル部の応力分散を計算した結果を示す図である。
【図１４】本発明のフレキシブル部をテーパ形状（厚み減少率約４９％）としたＴダイに対して、図中矢印のリップ隙間開口方向へ（θ＝２０°）荷重を印加したときのフレキシブル部の応力分布を計算した結果を示す図である。
【図１５】本発明のフレキシブル部をテーパ形状（厚み減少率約７４％）としたＴダイに対して、図中矢印のリップ隙間開口方向（θ＝２０°）へ荷重を印加したときのフレキシブル部の応力分布を計算した結果を示す図である。
【図１６】本発明のフレキシブル部をテーパ形状（厚み減少率約４９％）としたＴダイに対して、図中矢印のリップ隙間閉口方向（θ＝２０°）へ荷重を印加したときのフレキシブル部の応力分布を計算した結果を示す図である。
【図１７】リップ先端変位量（リップ開度）とこのときに生じるフレキシブル部の最大応力の関係。図はフレキシブル部のテーパ形状の厚み減少率の違いについて比較したグラフである。
【図１８】単位リップ開度あたりに生じるフレキシブル部の最大応力とフレキシブル部テーパ形状の厚み減少率との関係を示したグラフである。
【図１９】従来のフレキシブルリップを用いたＴダイの一例のスリット調整機構を示す説明図である。
【図２０】リップと調整ボルト連結様式の例を示す図である。
【図２１】従来のリップ交換式Ｔダイの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６８】
１００    フレキシブル部
１１０    調整ボルト
１１０ａ、１３０ａ    係合部
１１０ｂ    当接部
１３０    リップ部
１３０ｂ    当接面
１４０    本体部
１５０    Ｔダイ
１６０    樹脂流路
ａ    フレキシブル部の開始位置
ｂ    リップ隙間を調整するために印加する力が作用する点
ｃ    フレキシブル部の樹脂流路に平行な面Ａと点ｂから面Ａに引いた垂線との交点
ｈ０    開始位置ａにおけるフレキシブル部の厚み
ｈｅ    位置ｃにおける仮想的に考えたフレキシブル部の厚み
Ｌ    フレキシブル部の開始位置ａから交点ｃまでの距離
ｌ  交点ｃから力点ｂまでの距離
θ    直線ｂｃと力印加方向とのなす角度
【図１】
0005039636.tif 000013
【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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【図２０】
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【図２１】
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