(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側ダイと外側ダイからなり、内側ダイと外側ダイとの基端部間には樹脂供給口から連通される上流の樹脂流路が設けられ、内側ダイと外側ダイとの末端間に環状の押出流路が設けられた熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイにおいて、上流側の樹脂流路は下流側に向かって周方向にほぼ等間隔に２の冪乗数の分岐流路に分岐され、各分岐流路は下流方向に行くに従い周方向に漸次拡張されると共に各分岐流路の一部には相隣る分岐流路の一部と中仕切り壁を介して半径方向に重複する部分が延設され、各分岐流路及び半径方向に重複する部分の末端で環状の押出流路に合流連通されていることを特徴とする熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイ。
【請求項２】
半径方向に重複する部分の周方向の長さの中心軸に対する角度が１０度〜（３６０度／分岐流路数）であることを特徴とする請求項１記載の熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイに関するものであり、特に、例えば、ゴム・エラストマーの押出成形のように、環状ダイの流路を流れる樹脂の挙動が樹脂の粘性の挙動のみでなく弾性の挙動に大きく依存する場合に使用して好適である。更に、成形する成形品の形状に関しては、フィルム等の薄肉のものよりも肉の厚さの大きい成型品の成形に適用するとウエルドライン部の弾性回復等に起因する変形を防止することができて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、特公昭５８−２９２０９号公報等に記載されているように、所謂スパイラルマンドレルタイプの熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイが知られている。
【０００３】
スパイラルマンドレルタイプの環状ダイは、スパイダータイプの環状ダイを使用したときのようにスパイダーマークが放射状に生じない利点があるので、ポリエチレン、ポリプロピレン等の押出成形用環状ダイとして特にフィルム成形分野に広く使用されている。
【０００４】
スパイラルマンドレルタイプの環状ダイは、図１０に示すように、スパイラル溝（イ）が設けられた内側ダイ（ロ）と外側ダイ（ハ）との間に環状流路（ニ）が設けられ、スパイラル溝（イ）に沿って矢印ａで示すように内側ダイ（ロ）の周囲を周回する樹脂流と内側ダイ（ロ）と外側ダイ（ハ）との間の環状流路（ニ）に沿った矢印ｂで示す軸方向の漏洩流とが生じ、スパイラル溝が終了する箇所では全ての樹脂が漏洩流となって軸方向に押し出されるようにしたものである。
【０００５】
スパイラルマンドレルタイプの環状ダイを使用して通常の熱可塑性樹脂を押出成形した場合の成形された管状体の断面は、図１１に示すように、上流側の漏洩流により構成された樹脂層（ホ）と下流側の漏洩流により構成された樹脂層（ヘ）との境界部にウエルドライン（ト）が形成される。ウエルドラインは一般的に言えばスパイラル溝の切り初めから始まりスパイラル溝の終わりに至るマンドレルを周回する角度とほぼ等しくなることが好ましい。
【０００６】
スパイラル溝の形状は従来の粘度特性曲線に基づいて設計されていたが、理想的にはこのようなウエルドライン（ト）の管状体（チ）内面における端部（リ）から管状体（チ）外面における端部（ヌ）との間の角度αは前記したスパイラル溝の切り初めからスパイラル溝の終わり迄の角度と等しくなることが好ましい。このとき、管状体（チ）の肉の厚みの均一性が良好となり、又、管状体（チ）の強度が大きくなり好ましいと言える。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のスパイラルマンドレルタイプの環状ダイにおいては、近時、自動車の部品等に多用されているゴム・エラストマーの押出成形に使用した場合には、ゴム・エラストマーの環状ダイ内での流れの挙動が通常の熱可塑性樹脂とは全く異なるので、ゴム・エラストマーの成形に適切な環状ダイが要望されている。
【０００８】
即ち、従来のスパイラルマンドレルタイプの環状ダイを使用してゴム・エラストマーを押し出した場合には、軸方向の漏洩流量が通常の熱可塑性樹脂を押し出す場合に比較して遙に少なくなる。従来のスパイラルマンドレルタイプの円環ダイを使用してゴム・エラストマーを押し出した場合には、ゴム・エラストマー特有の弾性の影響によってスパイラル溝に沿った流れを横断する方向の流れ、即ち漏洩流は通常の熱可塑性樹脂に比較して遙に少なくなるものと考えられる。
【０００９】
その結果、図１２に示すように、実際に成形された管状体（ル）の断面に現れるウエルドライン（ト）の長さは短く、又、ウエルドライン（ト）を境界として、その内外で凍結弾性応力の方向が異なるので、凍結弾性応力の緩和によって過去の流れ方向、即ち異なる方向への弾性歪みの回復が発生して管状体（ル）はウエルドライン（ト）で剥離もしくは変形する現象が見られ、従って、強度の大きい管状体、或いは、真円性に優れた管状体の成形ができない問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の従来のスパイラルマンドレルタイプの環状ダイにおける問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、従来のスパイラルマンドレルタイプの円環ダイにおける問題点を解決し、ゴム・エラストマーを押し出した場合にも強度の大きい管状体を成形できる熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明の熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイは、内側ダイと外側ダイからなり、内側ダイと外側ダイとの基端部間には樹脂供給口から連通される上流の樹脂流路が設けられ、内側ダイと外側ダイとの末端間に環状の押出流路が設けられた熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイにおいて、上流側の樹脂流路は下流側に向かって周方向にほぼ等間隔に２の冪乗数の分岐流路に分岐され、各分岐流路は下流方向に行くに従い周方向に漸次拡張されると共に各分岐流路の一部には相隣る分岐流路の一部と中仕切り壁を介して半径方向に重複する部分が延設され、各分岐流路及び半径方向に重複する部分の末端で環状の押出流路に合流連通されていることを特徴とするものである。
【００１２】
又、請求項２記載の本発明の熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイは、請求項１記載の熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイにおいて、半径方向に重複する部分の周方向の長さの中心軸に対する角度が１０度〜（３６０度／分岐流路数）であることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明において、使用できる熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリブチレン、等のオレフィン単独重合体、エチレン−ブロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体等のオレフィンとこれと共重合可能な単量体との共重合体、或いはこれら重合体及び共重合体の混合物からなるポリオレフィン系樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリアミド等の通常の熱可塑性樹脂の他に、次のゴム・エラストマーが使用できる。
【００１４】
即ち、ポリウレタン、クロロプレンゴム等の熱可塑性の特殊ゴム、ポリスチレン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、ポリ塩化ビニル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、フッソ系エラストマー等の熱可塑性エラストマーである。
【００１５】
〔作用〕請求項１記載の本発明の熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイにおいては、上流側の樹脂流路は下流側において周方向にほぼ等間隔に複数の分岐流路に分岐され、各分岐流路は下流方向に行くに従い周方向に漸次拡張されると共に各分岐流路の一部には相隣る分岐流路の一部と中仕切り壁を介して半径方向に重複する部分が設けられ、分岐流路及び半径方向に重複する部分の末端で環状の押出流路に合流連通されているので、半径方向に重複する部分の周方向の長さを大きくすることによりウエルドラインの長さを大きくすることができ、又、分岐流路を流れる樹脂と環状の押出流路を流れる樹脂とは、ほぼ同じ方向に流れ、双方の樹脂に内蔵される凍結残留応力は互いにほぼ同じ向きであり、又、その応力量もほぼ同じ程度とすることができる。従って、合流後にウエルドラインを境界とする２層には層割れ剥離する恐れはない。
【００１６】
又、請求項２記載の本発明の熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイにおいては、半径方向に重複する部分の周方向の長さの中心軸に対する角度が１０度〜（３６０度／分岐流路数）であるから半径方向に重複する部分の周方向の長さを大きくすることができ、ウエルドラインの長さを大きくすることができる。
【００１７】
又、本発明の熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイにおいては、上流より下流に至る分岐流路の出口端の数が夫々２の冪乗数であるので、各分岐流路を流れる樹脂量を等しくすることが容易である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図により説明する。図１は本発明の熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイの断面図である。図１において、１は内側ダイ、２は内側ダイ１の外側に設けられた外側ダイであり、外側ダイ２の基端部には樹脂流入管３がねじ込みにより取付けられている。樹脂流入管３の流入孔３１は外側ダイ２の流入路２１に連通され、流入路２１は内側ダイ１の流入口１１に連通されている。
【００１９】
流入口１１は図２の展開図に示すように、流入路１２の上流側の端部に連通され、流入路１２の下流側の端部において周方向に沿った第１の分岐流路１３の上流側の端部に連通され、２個の分岐流路に分岐される。更に第１の分岐流路１３の下流側の端部は夫々周方向に沿った第２の分岐流路１４の上流側の端部に連通され、夫々２個の分岐流路に分岐される。
【００２０】
図２〜４に示すように、周方向に沿った第２の分岐流路１４は中途部から軸方向に沿った分岐流路１５となり、分岐流路１５は下流方向に行くに従い周方向に次第に拡張され、分岐流路１５の一部は半径方向に拡大され、相隣る分岐流路１５とは中仕切り壁１６を介して半径方向に重複する部分１５１が設けられている。半径方向に重複する部分１５１の周方向の中心軸に対する角度θは約８０度である。中仕切り壁１６の先端部１６１は外側ダイ１の内面に密接されている。
【００２１】
各分岐流路１５及び半径方向に重複する部分１５１は下流側に設けられた環状流路１７において夫々合流され、環状流路１７は狭い部分１７１を経由して出口の環状流路１８に連通されている。
【００２２】
図１において、１８１は内側ダイ１の先端に取付けられた芯型、２２は外側ダイ２の先端に取付けられた先端部であり、ボルト２３を回転することにより出口の環状流路１８の間隙の大きさを調整できるようになっている。
【００２３】
図１〜４に示す本発明の熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイは叙上の構造を備えているので、図示しない押出機から押し出された溶融樹脂は樹脂流入管３の流入孔３１から外側ダイ２の流入路２１を経由し、内側ダイ１の流入口１１に至る。溶融樹脂は流入口１１から流入路１２を流れ、その末端で周方向に沿った第１の分岐流路１３に至って分岐される。更に溶融樹脂は第１の分岐流路１３を流れ第１の分岐流路１３の末端で周方向に沿った第２の分岐流路１４に至り夫々分岐される。尚、図示の実施例では、第１の分岐流路１３で２分割、第２の分岐流路１４で更に２分割されているものであるが、更に、第３の分岐流路、第４の分岐流路を設け、２の冪乗数で分岐流路数を増加してもよい。
【００２４】
更に溶融樹脂は第２の分岐流路１４から軸方向の分岐流路１５を流れ、分岐流路１５に沿って周方向に拡幅される。分岐流路１５を流れる溶融樹脂の一部は半径方向に重複する部分１５１を流れる。分岐流路１５及び半径方向に重複する部分１５１を流れる溶融樹脂は下流において環状流路１７で合流し、狭い部分１７１を経由して出口の環状流路１８から押し出される。
【００２５】
ここで、半径方向に重複する部分１５１の周方向の中心軸に対する角度θは約８０度であり、半径方向に重複する部分１５１を流れる溶融樹脂とその内側の分岐流路１５を流れる溶融樹脂との境界部に形成されるウエルドラインの長さが大きいものとなる。
【００２６】
又、半径方向に重複する部分１５１及び分岐流路１５を流れる各溶融樹脂はその後で合流される環状流路１７を流れる溶融樹脂とは、ほぼ同じ方向に流れ、双方の溶融樹脂に内蔵される凍結残留応力は互いにほぼ同じ向きであり、又、その応力量もほぼ同じとすることができる。
【００２７】
従って、このようにして押出成形された管状体においては、合流後そのウエルドラインを境界とする２層には層割れ剥離する恐れはなく、熱可塑性樹脂としてゴム・エラストマーを使用した場合にも強度の大きい管状体を成形できる。
【００２８】
図５は本発明の環状ダイの他の一例の要部を示す断面図である。図５に示す本発明の環状ダイは、図１〜４に示す本発明の環状ダイの分岐流路１５と半径方向に重複する部分１５１との境界部に存在する中仕切り壁１６の先端部分１６１が削除されたものであり、半径方向に重複する部分１５１が周方向に途切れることなく連続的に存在するものである。
【００２９】
図５に示す本発明の環状ダイにおいては、半径方向に重複する部分１５１が周方向に途切れることなく連続的に存在するので、半径方向に重複する部分１５１を流れる溶融樹脂は拘束を受けることがなく、中仕切り壁１６の先端を経由して中仕切り壁１６の内側の溶融樹脂が中仕切り壁１６の外側の溶融樹脂流へと流れ込むか、或いは、逆に、中仕切り壁１６の外側の溶融樹脂が中仕切り壁１６の内側の溶融樹脂流に流れ込む現象が見られるものである。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態を図により説明したが、本発明の具体的な形態は図示の実施の形態に限定されることがなく、本発明の要旨を逸脱しない変形は本発明に含まれる。
【００３１】
例えば、図示の実施の形態のように、第１の分岐流路から第２の分岐流路に分岐されて１本の流路が４本の流路に分岐されるようにする代わりに、２本以上の流路に分岐されないようにしたり、或いは、４本の流路から更に８本以上の流路に分岐されるようにしてもよい。
【００３２】
又、分岐流路１５、１５１の周方向への拡幅については、図２に示すように、分岐流路１５、１５１が共に矢印ｃ方向（図２の右方向）に拡幅される代わりに、図６に示すように、分岐流路１５、１５１が共に矢印ｄ方向（図６の左方向）に拡幅されてもよく、或いは、又、図７に示すように、分岐流路１５は矢印ｄ方向に拡幅され、分岐流路１５１は逆に矢印ｃ方向に拡幅されていてもよい。
【００３３】
更に、流入路１２の分岐については、図示の実施の形態のように、内側ダイ１と外側ダイ２との接合面で分岐する代わりに、図８、９に示すように、内側ダイ１及び外側ダイ２の中途部に設けられた環状部４と内側ダイ１との接合面を利用し、流入路１２の末端の分岐開始点１２１から２個の分岐終了点１２２へと分岐するようにしてもよい。
【００３４】
又、分岐流路１５と中仕切り壁１６を介して半径方向に重複する部分１５１との位置関係については、図示の実施の形態のように、半径方向に重複する部分１５１は中仕切り壁１６を介して分岐流路１５の外側に設ける代わりに内側に設けるようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明の熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイにおいては、半径方向に重複する部分の周方向の長さを大きくすることによりウエルドラインの長さを大きくすることができ、又、分岐流路を流れる樹脂と環状の押出流路を流れる樹脂とは、ほぼ同じ方向に流れ、双方の樹脂に内蔵される凍結残留応力は互いにほぼ同じ向きであり、又、その応力量もほぼ同じ程度とすることができる。従って、分岐流路からの合流後にウエルドラインを境界とする２層には層割れ剥離する恐れはなく、熱可塑性樹脂としてゴム・エラストマーを使用した場合にも強度の大きい管状体を成形できる。
【００３６】
又、請求項２記載の本発明の熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイにおいては、ウエルドラインの長さを大きくすることができるので、熱可塑性樹脂としてゴム・エラストマーを使用した場合にも強度の大きい管状体を成形できる。
【００３７】
又、本発明の熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイにおいては、上流より下流に至る分岐流路の出口端の数が夫々２の冪乗数であるので、各分岐流路を流れる樹脂量を等しくすることが容易であるから、強度の大きい管状体を成形できる。
ることが容易であるから、強度の大きい管状体を成形できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイの一例を示す断面図。
【図２】図１に示す本発明の熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイの分岐流路の展開図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線における断面図。
【図５】本発明の熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイの他の一例の要部を示す断面図。
【図６】本発明の熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイの更に異なる他の一例の分岐流路の展開図。
【図７】本発明の熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイの更に異なる他の一例の分岐流路の展開図。
【図８】本発明の熱可塑性樹脂押出成形用環状ダイの更に異なる他の一例の要部を示す断面図。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線における断面図。
【図１０】従来のスパイラルマンドレルタイプの環状ダイを示す説明図。
【図１１】従来のスパイラルマンドレルタイプの環状ダイを使用して通常の熱可塑性樹脂を押出成形した場合の管状体の説明図。
【図１２】従来のスパイラルマンドレルタイプの環状ダイを使用してゴム・エラストマーを押し出した場合の管状体の説明図。
【符号の説明】
１ 内側ダイ
１１ 流入口
１２ 流入路
１３ 第１の分岐流路
１４ 第２の分岐流路
１５ 分岐流路
１５１ 半径方向に重複する部分
１６ 中仕切り壁
１７ 環状流路
１７１ 狭い部分
１８ 出口の環状流路
２ 外側ダイ
２１ 流入路
３ 樹脂流入管
４ 環状部
【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】
0003803480.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003803480.tif 000011
【図１１】
0003803480.tif 000012
【図１２】
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