JPH03213324A - 薄肉成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、成形材料をダイス内に供給し、押出し成形に
より所望形状の薄肉成形品を製造する方法に関し、特に
ダイス内での薄肉成形品の冷却。

延伸を可能とした薄肉成形品の製造方法に関する。

［従来の技術］ 押出成形により各種製品を加工する場合、ダイス内部て
賦形、冷却までの処理を行なえば工程か簡略化でき、生
産性の向上を図ることかできる。

従来、押出成形すべき製品か肉厚の厚い丸棒やバイブ等
の場合には、固化したのち十分な剛性か生ずるため、ダ
イス内部での賦形、冷却を行なっても成形品をダイス外
へ押し出すことか可能であった。これに対し、フィルム
やシート等の薄肉成形品の場合には、固化したのちの剛
性か低いため、そのような操作を行なうことかできなか
った。したかって、ダイス押出口の間隙を成形すべき製
品の厚みよりも広く設定しておき、まず最終製品より厚
みのある中間品を溶融状態で押し出し、続いて押出速度
よりも速い速度て成形品を引取ったり、またはロールに
より圧延して所望の厚みに賦形し、併せて冷却を行なう
という方法か行なわれていた。

［発明が解決しようとした問題点］ しかし、上記のごとく賦形および冷却をダイスの外部で
行なった場合、ダイスから押し出されたフィルムはネッ
クインと呼ばれる現象により、引取りの際フィルムの耳
にあたる部分が中央部分より厚くなるため、その耳にあ
たる部分を切り落とす工程や切り落としたものをリサイ
クルする工程等が入り、成形工程が複雑になるという問
題かあった。

また、結晶性樹脂を用いて二軸延伸フィルムを成形する
場合、従来は、まず非晶でかつ無配向の状態の原反シー
トな押出成形し、そののち別の装置で縦方向および横方
向の二軸延伸を行なって最終製品を製造していた。この
場合、上述したシートの耳にあたる部分の処理に加え、
別の装置を用いた二輪延伸工程を必要としたため、成形
工程か一層複雑になり、生産性か低いという問題かあっ
た。

本発明は上記の問題にかんがみてなされたものて、ダイ
ス内の成形材料を振動による推進力て強制的にダイス外
へ押し出すことにより、これまで不可能であったフィル
ムやシート等の薄肉成形品についても冷却、賦形、さら
には延伸をダイス内部にて行なえるようにした薄肉成形
品の製造方法の提供を目的とした。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、成形材料をダイ
ス内に供給し、押出し成形により所望形状の薄肉成形品
を製造する方法において、成形材料の押出方向と垂直な
ダイス断面の面積か押出口の位置で最小となるテーパ形
状を有するダイスを、振動により共振させつつ成形を行
なう方法としである。

なお、本発明の好ましい態様としては、共振の腹部か、
ダイスにおける押出口の位置と一致するように共振させ
つつ成形を行なう方法としてもよい。

また、他の好ましい態様としては、共振の節部か、ダイ
スにおける成形材料の流入口の位置と一致するように共
振させつつ成形を行なう方法としてもよい。

結晶性樹脂を成形材料として薄肉成形品を成形する場合
の好ましい態様としては、溶融状態でダイス内に供給さ
れた該成形材料を、ダイス内にて結晶化温度以下に急冷
しつつ成形する方法としである。

なお、本発明において、薄肉成形品とは、厚み５■以下
、好ましくは０．５島ｍ〜５００終ｍの製品をいい、フ
ィルム、シート、パイプ等、各種の用途、形状のものを
含んている。

［実施例コ 以下、上記解決手段の一具体例について説明する。

まず、本発明方法を実施するために好ましい装置の一具
体例を、第１図（ａ）、（ｂ）にもとづいて説明する。

Ｍ１図（ａ）は押出成形装置におけるダイスの側面断面
図で、フィルム、シート成形用のＴダイを示している。

同図（ｂ）は成形時のある瞬間をとらえたダイスの変位
波形を示す図である。

同図（ａ）において、ｌはダイスであり、あらかじめ振
動によって共振するように設計しである。このダイスｌ
は押出口部に近付くほど先細にしてあり、ダイスｌに与
える振動による推進力が押出口１ｂで最大（共振時の振
動変位か最大）となるようになっている（同図（ｂ））
。また、ダイス１の共振時の振動による変位がある程度
大きくなる押出口近傍の部分１ｃにおいて、ダイスｌ内
の成形材料の流路は所望の成形品の厚みに合せて狭くし
である。

成形する材料によっては、推進力か最大となる部分を押
出口１ｂよりも着干、内部にもってくることか良い場合
もある。押出口ｔｂ近傍における共振の節部には内蔵ヒ
ータ２か設けてあり、また狭小通路ＩＣの外周には冷却
用媒体流路１ｄか設けである。内蔵ヒータ２は、冷却用
媒体流路１ｄに１例えば冷却水を通して成形材料を冷却
する場合に有効に作用し、成形材料か薄肉となる前に固
化することを防止するものである。したかりて、成形材
料をダイス内部にて冷却する必要のない場合には、内蔵
ヒータ２と冷却媒体流路１ｄは設ける必要かない。

ダイスｌの材料としては、従来の押出成形装置用ダイス
に使われている金属材料を始め、セラミックスやグラフ
ァイト等の種々の材料を用いることかできるが、このよ
うな材料のうち、成形温度での振動の伝達損失の少ない
材料を用いることか好ましく、特に、ジュラルミン、チ
タン合金、Ｋ−千ネル、燐青銅、グラファイトか好まし
い。

また、ダイスｌには、チョークバーやリップ調節機構等
を設けることもてきる。ダイス１は、成形すべき成形品
の形状によっては二分割以上に分割し、各分割部材の組
立てにより構成することも可能である。この場合、各分
割部材の接合部は共振の腹部に一致させることか好まし
い、ダイスを複数の部材て構成する場合には、ダイスは
同質の材料を用いても、また異質の材料を用いても良い
。さらに、ダイスｌには耐摩耗、耐腐食、あるいは成形
材料との摩擦係数を低くするため等の各種のメツキ処理
やコーティング処理、さらにはシボ加工を施すことも可
能である。

さらに、ダイスｌは部分的に例えば押出口を含む一部分
のみを共振する構成をとることもでき。

また、振動方向を変換する機構を備えることも可能であ
る０例えば、超音波振動の場合に従来より使用されてい
るＬ−Ｌ変換体、Ｌ−Ｒ変換体、あるいはＬ−Ｌ−Ｌ変
換体等の変換体をダイスに具備させることかできる。

共振している状態では、ダイス１のほとんどの部分は振
動するため、従来用いられてきた板状ヒータては、ヒー
タ内部の配線が振動により切断する場合か生じる。した
かって、ダイス１の加熱にはダイスｌに接触せずども加
熱てきる遠赤外線ヒータ３を利用している。遠赤外線ヒ
ータ３は。

共振状態のダイスｌにおいて振動しない部分、すなわち
共振の節部にねじ（図示せず）て固定されている。

４は単軸押出機、多軸押出機等の押出成形装置（図示せ
ず）のノズルてあり、このノズル４からダイス１の流入
口１ａを経てダイスｌ内に成形材料を供給し、最終的に
押出口１ｂから成形材料を押し出す。

またノズル４は、ダイスｌに３ける共振のほぼ節部にあ
たる位置で、ねじ等の取付手段によりダイスｌに固定さ
れている。このようにすると、ダイスｌに与える振動を
ノズル４にほとんど伝達しないようにすることができる
。さらに、ノズルへの振動伝達を押えるためには、ノズ
ルとダイスｌの接触部分に、例えばチタン合金製の繊維
等のクツション材を組み入れると良い。

ダイス１の押出口１ｂから押し出される成形材料の押出
方向と、押出口を伝達する振動の方向については限定す
るものではないか、押出口部において振動による成形材
料の分散、攪拌をも行なう場合には、押出方向とその振
動方向は垂直にすることが好ましい。

また、押出口部の形状を変えることにより、押出口部て
の振動の効果を増減させることもてきる。

５はダイス１に振動を与える超音波振動子であり、ダイ
スｌが付与した振動により共振する位置に結合しである
。ダイス１を共振させる振動発生装置としては、この超
音波式の装置に限らす動電式の装置、電気油圧式の装置
等を用いることができる。振動モードとしては、縦振動
、横振動、捩り振動、径振動、たわみ振動などが利用で
きる。

ダイス１と超音波振動子５との間には、振動を伝達する
振動伝達体を組み込むことも可能であ・す、振動伝達体
の形状を適当に選べば、超音波振動子５で生じた振動の
振幅を容易に増減することが可能となる。超音波振動子
５で生じる振動を高い効率て、しかも容易にダイスｌに
伝達するためには、超音波振動子５とダイスｌの接触部
を、共振状態のダイス１において最も大きい振幅で振動
する部分、すなわち共振の腹部と一致させることか好ま
しい。

さらに、ダイスｌに結合する振動発生装置もしくはその
間に介在する振動伝達体の数は特に限定されるものでは
ないか、それらを複数結合する堝合には、振動の時期を
調整し、ダイスｌの共振状態か乱れないように配慮する
必要かある。振動発生装置もしくは振動伝達体を多く結
合するほどダイスｌを強力に振動させることかてきる。

６は超音波発振器で、超音波振動子５に超音波振動を発
生させ、ダイスｌの共振周波数て励振し、ダイスｌを共
振させる。

このダイスｌの共振周波数は、あらかしめ超音波発振器
６の追尾可能な周波数に設計、製作しており、押出成形
機のノズル４から成形材料をダイス１に供給し、最終的
に押出口１ｂから成形材料か押し出される・までの刻々
の負荷変動による若干の共振周波数の変化に対し常に追
尾できるようになっている。また、必要電力の供給も刻
々の変化に応して必要量（最大出力以下）を供給するよ
うに設定されている。すなわち、自動周波数追尾。

自動電力制御方式か採用されている。

次に、上記押出成形装置を用いて行なう本発明の薄肉成
形品製造方法の実施例について説明する。

図示せざる押出機のノズル４をダイスｌに結合し、ダイ
ス１に成形材料を供給して押出成形を行なうとともに、
超音波発振器６により超音波振動子５に超音波振動を発
生させることによってダイス１を共振させる。ここて、
共振はｎ波長共振（ｎ＝ｍ／２．ｍは自然数）とし、振
動効果を最大限発揮するため共振の腹部を、ダイスｌの
押出口１ａ、および超音波振動子５とダイスｌの接触部
に一致させることか好ましい。また、押出機のノズル４
へ振動か流出しないため共振の節部を、ダイス１におけ
る成形材料の流入口の位置と一致させることか好ましい
。

このときの振動周波数は通常１ＯＮ、〜ＩＯＭ）＋２の
範囲て任意に選定てきるか、流動状態から固体へ変化す
る材料に振動効果をきわめて有効に作用させるためには
、ｌ０ＫＨ，〜Ｉ　Ｍ）１．の周波数としたことか好ま
しい。

さらに、ダイスｌを振動させるときの振幅は、冷却によ
って流れにくくなった材料を推進力によって有効に押し
出すためには、Ｏ−ＩＢｍ〜１００ｇｍとしたことか好
ましい。

ダイスｌか複数に分割されている場合には、それぞれの
ダイス部材は別々の周波数、及び振幅て共振させること
もてき、この方法は、成形材料の流動性か異なる材料を
共押出成形する場合や、成形品にカールを生じさせる場
合、またはフィルムの厚み方向の配向、結晶化度、充填
剤の分散等の構造を故意に不均一にする場合に有効であ
る。

また本発明の好ましい態様は、上述の薄肉成形品の製造
方法において、成形材料として結晶性樹脂を用い、溶融
状態でダイスｌ内に供給された成形材料をダイス１内で
結晶化温度以下に急冷しつつ成形する薄肉成形品の製造
方法である。この方法により非晶状態や配向された状態
の薄肉成形品か容易に得られる。

上述した押出成形方法および装置によって、成形可能な
成形材料としては、プラスチック、ゴム　エラストマー
等の有機材料、無機高分子、セラミックス、金属、ガラ
ス等の無機材料、その他食料品およびそれらの混合材料
等、成形時に少なくとも若干の流動性を有する材料か挙
げられる。

ここて、プラスチ・ンクとしては、次のようなものを挙
げることかてきる。

熱可塑性樹脂として。

α−オレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン
、ポリスチレン、シンジオタクチックポリスチレン、塩
化ビニル樹脂、ポリブテン、超高分子量ポリエチレン、
ポリメチルペンテン、アイオノマー、ポリブチレン等） ポリエステル系樹脂（ポリエチレンテレフタレート、ポ
リブチレンテレフタレート、ボリアリレート等） ポリエーテル系樹脂（ポリサルホン、ポリエーテルサル
ホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリアリルスルホン、ポリオキシベンジレン、ポリ
フェニレンオキサイド、ボッシアノアリルエーテル［特
開昭６２−２２３２２６号、］等） ポリカーボネート系樹脂 ポリイミド系樹脂 ポリアミド系樹脂 ポリアミドイミド系樹脂 メタクリル樹脂 フッソ樹脂 ＭＢＳ（メタクリレート　ブタジェン　スチレン）樹脂 ＡＡＳ　（アクリレート　アクリロニトリルスチレン）
樹脂 ＡＳ（アクリロニトリル　スチレン）樹脂ＡＣ３（塩素
化アクリロニトリル　ポリエチレン　スチレン）樹脂 ＡＢＳ　（アクリロニトリル　ブタジェン　スチレン）
樹脂 ポリアセタール系樹脂 セルロース系樹脂 ポリ塩化ビニリデン 塩素化ポリエチレン ＥＶＡ樹脂（エチレン　ビニル　アセテート′Ｇ：） ボッウレタン系樹脂 シリコーン樹脂 アリル樹脂 フラン樹脂 液晶性ポリマー　など 熱硬化性樹脂として エポキシ樹脂 フェノール樹脂 ポリブタジェン樹脂 シリコーン樹脂 不飽和ポリエステル樹脂 アミノ樹脂　など 熱可塑性エラストマーとして。

スチレン−フタジエン系エラストマー ポリエステル系エラストマー ポリエチレ系エラストマー ウレタン系エラストマー 塩化ビニル系エラストマーなどか挙げられる。

これらのプラスチックの中で、結晶性樹脂としては、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、シンジオタクチックポリ
スチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテル
ニーデルケトン、ポリシアノアリルエーテル等か挙げら
れる。

特に、プラスチックを材料としたシートやフィルム等、
剛性の低い薄肉の成形品に適用すれば、従来なしえなか
った賦形、冷却、延伸をダイス内て同時に行なうことか
可能となるため、生産性も飛躍的に向上し、設備投資も
低減することかできるというメリットかある。

また、本発明における薄肉成形品の製造方法とはインフ
レーション成形、シート成形、多層共押出成形等、従来
からフィルム状の成形品を対象としていた成形方法を意
味するか、その他、肉厚か薄く、ダイス内て冷却すると
良好に押し出せない成形品を対象とした丸棒成形、パイ
プ成形、異形押出成形、中空成形、押出発泡成形等、流
動状態にある成形材料をダイスを用いて所定の形状に押
出し、続いて冷却または延伸（圧延を含む）を行なう方
法にも適用することは可能である。

このように得られた薄肉成形品は、それ自体フィルムや
シート等として用いることかできるのはもちろん、さら
に延伸や熱処理などを施して用いることもてきる。

く実験例〉 以下、本発明の押出成形方法とその装置を用いて行なっ
た実験結果を、比較例と比較しつつ説明する。

実験例 使用装置・第１図に示すダイスおよびその周辺装置を装
備した押出成形装置 （ダイスは２００■Ｉ＠Ｔタイ、リップ開度は０．１■
層、材質チタン合金） 成形材料、シンジオタクチックポリスチレン（ＭＷ＝１
０５万） 超音波発振器・基本周波数１９．１５Ｋｌ（つ（精電舎
電子工業■製、５ＯＮＯＰＥＴ　１２００Ｂ　）押出条
件　流入口における樹脂温度２９５℃遠赤外ヒータ取付
部のダイス表面温 度３００℃ 内蔵ヒータの設定温度３２０°Ｃ 冷却用媒体高圧水１２０°Ｃ 押出口部の振輻９３終ｍ スクリュー回転数２０　ｒｐｍ 上記条件により、ダイスを共振させつつ押出成形を行な
い、押出量を求め、また、成形品であるフィルムの幅方
向の厚み分布、複屈折、および密度を評価した。

実験例の結果を表１に示す。

塩艶１ 従来のフィルム成形方法と同様に超音波の発振を停止さ
せて実験を行なったか、成形品は押し出されなかった。

実験後、ダイスを分解したところ５冷却用の媒体を通し
ている部分て白濁して固化していることか判った。

表　　１ この結果 ■タイを共振するように超音波を印 加することにより、シンジオタクチックポリスチレン製
の薄肉のフィルムをダイス内て冷却して無理なく押し出
せるとともに、輻方向の厚みむらの少ないフィルムを密
度の低い非晶状態てかつ高度に配向した状態に成形する
ことかてきることが判明した。

これにより、従来行なわれていたフィルムの耳とりに関
する工程、そして、二輪延伸フィルムの製造に関して、
縦延伸の工程を省略することが可能となり、フィルムの
製造時間を大幅に短縮できる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明の薄肉成形品の製造方法によれば
、ダイス内の成形材料を振動による推進力て強制的にダ
イス外へ押し出すことにより、これまて不可能てあった
フィルムやシート等の薄肉成形品についても冷却、賦形
、さらには延伸をダイス内にて行なえるようになったの
て、工程の簡略化か図れ生産性か向上するという効果か
ある。

また、二輪延伸フィルムの製造に関しても、縦延伸の工
程をダイス内で行なうことがてき、工程の簡略化を図る
ことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明方法を実施するための押出成形装
置におけるダイスの側面断面図、同図（ｂ）はダイスの
変位波形図である。 １：ダイス　　　　　　　ｌａ：流入口１ｂ；押出０　
　　　１ｃ：狭小通路 ｌｄ：冷却用媒体流路　２：内蔵ヒータ３：遠赤外線ヒ
ータ　　５：超音波振動子６：超音波発振器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）成形材料をダイス内に供給し、押出成形により所
   望形状の薄肉成形品を製造する方法において、成形材料
   の押出方向と垂直なダイス断面の面積が押出口の位置で
   最小となるテーパ形状を有するダイスを、振動により共
   振させつつ成形を行なうことを特徴とした薄肉成形品の
   製造方法。
2. （２）結晶性樹脂を成形材料とし、溶融状態でダイス内
   に供給された該成形材料を、ダイス内にて結晶化温度以
   下に急冷しつつ成形し、薄肉成形品を成形することを特
   徴とした請求項１記載の薄肉成形品の製造方法。