(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融樹脂をシート状またはフィルム状に連続的に押出すダイであって、溶融樹脂の流路を形成するリップの少なくとも一方の内部に空洞を設け、該流路の面から空洞に至る肉厚部が厚み１〜4mmの第１薄肉厚部、その下流に該第１薄肉厚部より厚くかつ厚み2〜6mmの第２薄肉厚部、更にその下流に厚み0.5〜3mmの第３薄肉厚部からなり、該第２薄肉厚部の空洞側にはダイ幅方向に所定の間隔で充分剛性のある梁状のブロックが流路側から空洞側へ飛び出す構造とし、該ブロックを流路方向に垂直な方向以外へ押し引きすることで流路の間隙を変更可能としたことを特徴とするダイ。
【請求項２】
押し引きを、ネジピッチの異なるボルトの組み合わせによる差動ボルト、ボルトの熱膨張を利用するヒートボルト、あるいは圧電素子の変形で行う請求項１記載のダイ。
【請求項３】
第１薄肉厚部の空洞側は半円状の断面構造である請求項１記載のダイ。
【請求項４】
第３薄肉厚部の長さＬ(mm)は厚みt(mm)に対し、次式を満足する請求項１記載のダイ。
【数１】
0003737596.tif 000002
【請求項５】
複数のマニーホールドを有し、各マニーホールドからの溶融樹脂を層状に合流させてからシート状またはフィルム状に連続的に押出す多層ダイであって、少なくても１つのリップは請求項１記載の流路間隙を変更する手段を有することを特徴とするダイ。
【請求項６】
第２薄肉厚部の梁の下流側付け根から他の層の樹脂との合流点までの流路長が20〜60mmである請求項５記載のダイ。
【請求項７】
請求項５記載の多層ダイを使用し、溶融樹脂の各層の厚みをコントロールして多層フィルムを生産する多層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】
本発明は溶融樹脂をシート状またはフィルム状に連続的に押出すダイ及びこれを用いた多層フィルムの製造方法に関し、さらに詳しくはシートまたはフィルムの厚みや幅方向の厚み斑を調整する手段を有し、厚み均一性に優れたシートまたはフィルムを連続的に押出すダイ及びこれを用いた多層フィルムの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融樹脂をダイからシート状またはフィルム状に連続的に押出す際、通常シートやフィルムの厚みを制御するが、この制御においてリップランドの間隙（流路）を変化させることにより、流体の流動抵抗を部分的に変化させることで流量を部分的に変化させ、厚み調整を行うことは一般的である。その方法として、チョーカーバーを用いる方法が最も多く用いられている。またダイ全体と比較し、相対的に柔軟な可撓性のある部分をリップに設けるフレキシブルリップ方式もかなりの頻度で用いられている。他にも特開平8-52782号のごとくダイリップ自体を変形させる方法や、実開平7-15321号のごとく内部に極めて薄い肉厚部分を設ける方法が提案されている。さらには流体の温度-粘度依存性を利用し、流路壁面の温度を変えることで厚みを変える方法も一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
チョーカーバー方式は流体がスライド部に侵入したり、流路上に滞留することで、劣化物を発生し易い部分を増やすという問題がある。またスライド部分を持つ為繰り返しの使用でシールが甘くなり、外部への漏れを発生し易くなるという問題もある。一方、フレキシブルリップ方式は、先端の吐出部分でリップが自由に動けることが前提である為、内部に合流部を持つ多層ダイでは他層とのシールが出来ずそのままでは用いる事ができない。また、ダイリップ自体を変形させる方法は、変形させる動力が大きくなること、ダイ全体で変形する為ダイ端面、一般的にエンドプレートとかサイドプレートとか称せられる部分のシールの実用性に問題がある。
【０００４】
薄肉厚リップは、内部に合流部を持つ多層ダイにも適用できるが、実開平7-15321号公報の記述内容では合流部までの距離が長すぎる為に、せっかく幅方向に変化を付けた厚みが周囲に拡散し、鈍ってしまう緩和現象が生じる。従ってこの距離は出来る限り短い方が良い。また内部に複数のマニーホールドがある場合、薄肉部分を押し引きするボルトが流路に対し垂直に伸びることは、ダイ内の各部品の取合いを複雑にし、概してダイが大型化する。このことは既存設備の改造の場合は大きな問題となる。更に、実用的な厚み変化量を得るには塑性変形を起こす手前までリップを変形させる必要がある場合が多く、常用する場合には何らかの保護機構が必要となる。
【０００５】
流路壁面温度を変化させる方法は、流体粘度の温度依存性が前提で、対象とする流体が依存性がない場合は使用できない。
【０００６】
本発明の課題は、従来のフレキシブルリップ方式ダイの問題点を改善する、特殊形状のリップを有するダイ及びこれを用いた多層フィルムの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記の構成からなる。
１．溶融樹脂をシート状またはフィルム状に連続的に押出すダイであって、溶融樹脂の流路を形成するリップの少なくとも一方の内部に空洞を設け、該流路の面から空洞に至る肉厚部が厚み１〜4mmの第１薄肉厚部、その下流に該第１薄肉厚部より厚くかつ厚み2〜6mmの第２薄肉厚部、更にその下流に厚み0.5〜3mmの第３薄肉厚部からなり、該第２薄肉厚部の空洞側にはダイ幅方向に所定の間隔で充分剛性のある梁状のブロックが流路側から空洞側へ飛び出す構造とし、該ブロックを流路方向に垂直な方向以外へ押し引きすることで流路の間隙を変更可能としたことを特徴とするダイ。
【０００８】
２．複数のマニーホールドを有し、各マニーホールドからの溶融樹脂を層状に合流させてからシート状またはフィルム状に連続的に押出す多層ダイであって、少なくても１つのリップは上記１記載の流路間隙を変更する手段を有することを特徴とするダイ、そして、この多層ダイを使用し、溶融樹脂の各層の厚みをコントロールして多層フィルムを生産する方法。
【０００９】
本発明のダイは、溶融樹脂の劣化物が発生しないように、リップランド（流路）面に段差や隙間のないフレキシブルリップ方式のダイである。
【００１０】
以下、図面を引用して本発明を詳述する。
図１は本発明の一つの態様を示す、ダイのマニホールドからランド部の構造を説明する部分断面図である。図２は本発明の一つの態様を示す、多層ダイの断面図である。図３は図２のＡＡ断面の、梁状ブロックの配列を説明する図である。図４は従来の薄肉厚リップを多層ダイに適用した場合の断面図である。
【００１１】
図１において、1は第1薄肉厚部、2は第2薄肉厚部、3は第3薄肉厚部、4は梁状ブロック、5は調整ボルト、6は流体の流路、7はマニーホールド、8は流路間隙、9は流体幅方向、10は薄肉厚部の長さＬ、11は薄肉厚部の厚みt、12は梁状ブロックの下流側付け根から合流あるいは吐出部までの流路の長さＨである。
【００１２】
本発明のダイは、上記のように、単層ダイにおいては図１のごとくマニーホールドから吐出口までの溶融樹脂の流路の、多層ダイにおいては図２のごとく各マニーホールドから樹脂合流部迄のリップ内部に空洞を設け、該流路の一部の壁厚を十分に薄い、薄肉厚リップとしたことに特徴がある。そしてこの薄肉部は単一の一様な厚みではなく、上流から３つの厚み部分に区分されている。
【００１３】
まず１つ目の最上流部に最小厚み１〜4mmの厚み部分（第１薄肉厚部）を設ける。この部分はリップ変形の回転中心のごとく振る舞う地点であり、材料強度が許す限り、流路方向に短い範囲で鋭く薄肉部を形成する方が良い。しかしながら、加工のコストを考慮すれば、R5〜10mm程度の円筒をダイ幅方向に削り取ったような形にするのが実用的である。
【００１４】
つぎに２つ目の中間部（第２薄肉厚部）は、第１薄肉厚部の下流に位置し、該第１薄肉厚部より相対的に厚い肉厚を有するが、その厚みは2〜6mmが適当である。この部分は流路内の流体圧力で薄肉部が変形する事をある程度防止する役割を担う。また、この部分の空洞側には上流の第１薄肉厚部を中心に旋回するように変形を与える為の梁状のブロックが設けられている。このブロックはダイ幅方向にピアノの打鍵のように調整ボルト毎に切り離されている。これにより、幅方向に細かなリップの変形が出来る為、結果として幅方向に細かな厚み制御を可能とする。
【００１５】
この梁の長さと上流の第１薄肉厚部からこの地点までの距離の比を工夫すれば押し引きボルトの推力を加減したり、リップの変形量を精密に変えられるように工夫する事が出来る。一方、厚みを変化させる為には、薄肉リップの変形量は思いのほか大きくなり、かつ一般的なフレキシブルリップと異なり下流側が拘束されている為、応力が高くなる。このため材料の選定、各部の強度バランスをとることが重要で、これには有限要素法によるシミュレーション計算などが有用である。さらに、常用する為には、補修や更新の困難な薄肉部分が弾性限界を超えないように保護をかけることが望ましく、この打鍵の様な梁が、空洞の外側内壁に接触しても薄肉部が弾性限界を超えないように設計することで、保護を確実に実現できる。
【００１６】
前記梁状ブロックの押し引きは、ネジピッチの異なるボルトの組み合わせによる差動ボルト、ボルトの熱膨張を利用するヒートボルト、あるいは圧電素子の変形で行うことが好ましい。この差動ボルト、ヒートボルト、圧電素子は従来から知られているものを用いることができる。
【００１７】
最後の３つ目の最下流部は厚み0.5〜3mmの薄肉部分（第３薄肉厚部）である。この薄肉部分は第１薄肉厚部の厚みと等しいか薄いことが望ましい。さらに第３薄肉厚部は上流の二つの薄肉厚部分に比べ少し長めにした方が、応力集中が避けられることで好ましい。その厚みの少なくとも10倍程度の長さは確保した方が良い。しかし、長くしすぎると、それだけ内圧による変形がし易くなるうえ、合流点までの距離が長くなるという問題点が生じるので、適当な厚みと長さを選ぶことが望ましい。合流点までの距離を20〜60mmとすると、厚み変化で10%以上は確保できる。
【００１８】
このようなリップ構造にすれば、流路での流体の滞留劣化が心配のない状態で、シートまたはフィルムの厚み調整を幅方向に細かく実施できるばかりではなく、多層ダイに適用すれば全ての層の厚み制御が可能になる。かつ流体の漏れも少ない。また従来の薄肉厚リップの弱点である、厚み変化がブロードになる緩和現象を解決し、薄肉部の設備保護も実現することができる。
【００１９】
本発明のダイは、更に、第２薄肉厚部に梁状ブロックを設けているので、例えば押し引きボルトの方向を流路方向に垂直な方向以外にも取りうるようになり、多層ダイの設計が容易になり、既設のダイとの容易な置き換えが可能になるケースも増えるという利点を有する。
【００２０】
このダイによって、多層フィルムの各層厚みを細かく調整できるようになり、特定層の厚み斑が良好なシート、フィルムを作ることが出来る。
【００２１】
【実施例】
以下、実施例によって本発明をさらに説明する。
【００２２】
［実施例１］
図２のごとき断面形状をもつ多層ダイを作成し、幅方向には40mm強のピッチの千鳥配置で調整ボルトを配置した。材質はSUS630を使用し、流路間隙は1.5mmを初期間隙（開度）とした。
【００２３】
流体としてメルトフローインデックスが4及び20前後のポリプロピレンを溶融押し出しした。この結果、流路上に段差が無いことで、筋のないフィルムが押出せ、厚み調整ボルトを1.5回転、すなわち梁状のブロックを約400μm動かすことで、流路の間隙は200μm程度変化し、その結果厚みを13%程度変化させることが出来た。ダイ幅方向周辺部の厚み変化の影響も、従来の単層ダイの他の調整方法のものと同等で、この形状で多層ダイにおける厚み制御に有用であることが明らかとなった。
【００２４】
【発明の効果】
従来のチョーカーバー方式のダイでは、ポリエチレンテレフタレートでは流路内の段差や隙間に滞留劣化物が堆積し、筋を発生するが、本発明では段差や隙間がない為筋が発生しない。さらに、内部に薄肉厚部を設けるだけでは、例えば合流部あるいは吐出部迄の距離が100mm程度になると、開度（流路間隙）が1.5mmで500μｍ狭めても数%の厚み変化しかえられず、制御には使えないが、本発明は10%以上変化させることが出来る。
【００２５】
リップの保護に関しても、従来の薄肉厚部を設けるだけでは容易ではないが、本発明では±500μm以上で内壁に接触させることで、トルクの急上昇により上下限検出が可能である。
【００２６】
また、内部に薄肉厚部を設けるだけでは、多層になった場合、図4のごとくダイが大きくなってしまうが、本発明では調整ボルトを流路と平行に構成することが出来る為、調整機構を設けてもダイの大型化を最小に抑えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の説明図、ダイのマニーホールドからランド部の代表断面を示す。
【図２】３層ダイにて中層に本発明のリップ構造を適用した実施したダイの断面図である。
【図３】第２薄肉厚部（中間部）の梁状ブロックの配列を説明する、図２のAA断面図である。
【図４】従来薄肉厚リップを多層ダイに適用したダイの断面図である。
【符号の説明】
1：第1薄肉厚部
2：第2薄肉厚部
3：第3薄肉厚部
4：梁状ブロック
5：調整ボルト
6：流体の流路
7：マニーホールド
8：流路の間隙
10：薄肉厚部の長さＬ
11：薄肉厚部の厚みt
12：梁状ブロックの下流側付け根から合流あるいは吐出部までの長さＨ
【図１】
0003737596.tif 000003
【図２】
0003737596.tif 000004
【図３】
0003737596.tif 000005
【図４】
0003737596.tif 000006