JP2010508175A - 共押出フィルム用の環状フィードブロック及び方法 - Google Patents

Abstract

均一な多層ウェブ（１９）を生産するために使用されるフィルム押出成形機用のフィードブロック（１２）。フィードブロックは、芯材料（１５）及び表面材料（１７）を受け入れるために、概ね環形状を有する。フィードブロックは、表面材料が通過するための、変化する半径寸法を有する。芯材料及び表面材料をフィードブロックに通してからダイ（１４）に供給した後では、少なくとも３層を有する、ウェブの幅を横切って均一な、平ウェブ（１９）が得られる。

Description

本開示は、複合層フィルム又はウェブの押出しに使用される、押出装置に関する。

製造される製品のコストを低減したいという願望は、常に存在する。複合層（すなわち、多層）プラスチック材も、違いはない。

２つ以上の異なる材料を有するプラスチック又はポリマーの複合材料を得るのに、一般に２つの異なる方法があるが、これらの方法は、積層と共押出しである。これらの技法は、共通的に、２つ以上の異なるポリマー又はプラスチック材料のフィルムを層状形体で一体にする工程を有する。

積層においては、前もって押出された２つ以上のフィルムが、圧力と温度の条件下で、又はフィルムを互いに粘着させるための接着剤の存在下で、一体にされる。

共押出しの場合、２つの異なる技法が最も多く用いられる。それらの技法の１つでは、２つ以上のフィルムを、別個の押出成形機から別個のフィルム又はシート用ダイを通して押出し、まだ熱い内に相互に接触させ、次に一組のローラーの間を通して、フィルムラインを進めて行く。他の共押出技法では、２台以上の押出成形機からの２つ以上の異なる材料を押出ダイ通過の前に相互に接触させるために、アダプタ、フィードブロック、多マニホールドダイ、又は他の機構が使用される。この技法を用いる幾つかの既知の共押出プロセスは、何らかの形体の封入技法を用いており、その技法では、ポリマー材料の１つの流れが、異なる材料の第二の流れによって、例えば同軸的に完全に包囲されてから、複合流れ全体が、押出ダイを通される。材料を封入して、芯層と２つの外側表面層とを有する多層フィルムを提供するために、環状フィードブロックが使用されてきた。

いずれの共押出例においても、結果として得られるフィルム製品は、第二の材料の２つの外側層の間に挟まれた又はこれに封入された、１つのタイプのポリマー材料の内側（芯）層を有する。既知の封入方法の望ましくない結果の１つに、押出されたウェブの幅を横切って外側層の厚さが変化し得ることがあり、ウェブの中央部が最も薄い外側層を有して、ウェブの縁部が最も厚い外側層を有するか、内側層が全くない可能性もある。

ここに開示される発明は、ウェブの幅を横切ってより一定である多層フィルムを共押出しするための、よりよい設備及びプロセスを提供するものである。

本開示は、ウェブの幅を横切って概ね均一な少なくとも３層を有する多層ウェブを生産するための、フィルム押出成形機用フィードブロックと、フィルム又はシート用ダイと組合わせてフィードブロックを使用する方法と、を対象とする。例えば、５層、７層、及びより多層のウェブが、本開示のフィードブロックで作成可能である。

フィードブロックは、概ね円形の断面を有する押出し可能な材料をフィルム又はシート用ダイに供給するものであり、これからウェブの材料が得られる。多層ウェブは、少なくとも３層を有し、これらはウェブの幅を横切って概ね均一である。

フィードブロックは、押出し可能な芯材料を中央部で通過させるために、概ね環形状を有する。フィードブロックは、押出し可能な表面材料を芯材料の周りで通過させるためのマニホルドを備える。マニホルドは、マニホルドランドを有し、これを横切って、押出し可能な表面材料が通過する。マニホルドランドは、隙間を定め、ここを通って、押出し可能な表面材料が通過する。マニホルドは、表面材料を変化する体積流量で芯材料の周りに供給するように構成される。一般に、表面材料は、結果として得られるウェブ材料の中央部を供給するマニホルドの部分よりも、得られるウェブ材料の縁部を供給するマニホルドの部分において低流量で供給される。

１つの設計では、ランド隙間を変化させて、中央部材料用よりも狭い隙間を縁部材料の通過のために提供する。換言すれば、押出し可能な表面材料用の通路区域が、フィードブロックの周囲周りで変化する。別の設計では、ランド長さを変化させて、中央部材料用よりも長いマニホルドランドを横切る距離を縁部材料のために提供する。押出し可能な表面材料は、マニホルドからフィードブロックの出口まで通過するので、変化するランド隙間又は変化するランド長さが、変化する厚さの押出し可能な表面材料のリングを提供する。不均一な層の押出し可能な表面材料により包囲された押出し可能な芯材料からなる、得られた押出し可能な組成物が、次に、フィルム又はシート用ダイに供給されて、多層材料のウェブを形成する。

得られた層状ウェブ又はフィルムは、少なくとも３層、芯材料から形成された芯層、及び表面材料から形成された２つの表面又は皮膚層を有し、１つの表面層が芯層のそれぞれの側にある。それぞれの層の厚さは、ウェブの幅を横切って又はウェブの横断方向に概ね一定である。

本開示は、１つの特定の実施形態において、第一のブロック半体、及び第一のブロック半体に接合するように適合された第二のブロック半体を有する、環状フィードブロックを提供する。第一のブロック半体と第二のブロック半体との間には、環状マニホルドが存在してランドを有し、マニホルド及びランドは、第二のブロック半体から取外し可能なインサート要素により少なくとも部分的に定められる。マニホルド及びランドは、少なくとも１つのインサート要素によって少なくとも部分的に定めることができると共に、第二のブロック半体によって少なくとも部分的に定めることができる。マニホルド及びランドは、第二のブロック半体と少なくとも１つのインサート要素との間に異なる幾何形状を有することができるが、異なる幾何形状とは、例えば、ランドにより形成される隙間又はランドの長さである。

本開示は、別の特定の実施形態において、第一のブロック半体、及び第一のブロック半体に接合するように適合された第二のブロック半体を有する、環状フィードブロックを提供する。第一のブロック半体と第二のブロック半体との間には、環状マニホルドが存在し、環状マニホルドは、第一のランドが付いた第一の部分及び第二のランドが付いた第二の部分を有し、第一のランドは第二のランドとは異なる。第一のランドは、第二のランドより長くすること、又は第二のランドによって定められる第二の隙間より狭い第一の隙間を定めることができる。第一のランドと第二のランドとの間には、漸減する区域が存在し得る。

本開示は、更に別の特定の実施形態において、多層フィルムを押出す方法を提供するが、その方法は、フィルム又はシート用ダイに流れ連通する環状フィードブロックを提供する工程であって、環状フィードブロックが、第一のランドが付いた第一のマニホルド部分を有する第一の部分、及び第二のランドが付いた第二のマニホルド部分を有する第二の部分を有し、第一のランドが第二のランドと異なる、環状フィードブロックを提供する工程と、第一の押出し可能な材料をフィードブロックを通る軸方向に供給すること、及び同時に、第二の押出し可能な材料をフィードブロックへ半径方向に供給する工程と、マニホルドから、第二の押出し可能な材料を環状形体で、第一のランド及び第二のランドを横切って第一の押出し可能な材料の周りに押出し、組み合わされた押出し可能な流れを提供する工程と、押出し可能な流れをフィルム又はシート用ダイに通して、多層フィルムを形成する工程と、を含む。多層フィルムは、３層以上、例えば、４層、５層、６層などを有することができる。その方法は、マニホルドから並びに第一のランド及び第二のランドを横切って、第二の押出し可能な材料を異なる体積流量で、押出す工程を含むことができる。

本開示はまた、多層フィルムを提供するが、これは、ダイの直後及び分割又は縁部切り揃えの前に、第一の縁部と第一の縁部に平行な第二の縁部、第一の厚さを有する第一の外側層、第二の厚さを有する芯層、並びに第一の厚さを有する第二の外側層を有する。フィルム縁部におけるいかなる縁部ビード又は他の不連続性も、縁部から約１．２７ｃｍ（０．５インチ）を越えて広がっておらず、幾つかの実施形態では、縁部から約０．６３５ｃｍ（０．２５インチ）を越えて広がっていない。別の実施形態では、縁部ビード又は他の縁部不連続性は、フィルムの中央９５％には存在しない。すなわち、いかなる縁部不連続性も、それぞれの側の縁部の最も外側の２．５％を越えて生じることはない。幾つかの実施形態では、いかなる不連続性も、それぞれの側の縁部の最も外側の１％を越えて生じることはない。

これら及び他の実施形態を、本開示にて説明する。

フィルム又はシート用ダイに作動可能に連結された環状フィードブロックの一般形状の概略斜視図であり、それを通る２つの押出し可能な材料の流れを示す。 図１の多層フィルムの一部の拡大図。 図１ａのものに類似する多層フィルムの第二の実施形態の拡大図。 先行技術のフィードブロックの、押出し可能な材料の流れに直交する概略断面図。 本開示によるフィードブロックの、押出し可能な材料の流れに直交する概略断面図。 ２つのブロックを有する、本開示によるフィードブロックの斜視図。 線５−５に沿って見る、図４のフィードブロックの断面図。 図４のフィードブロックの１つの半体の斜視図であり、その半体は第一の構成にある。 第二の構成にある、図６のブロックの斜視図。 図７のブロックと共に使用するためのインサートの第一の斜視図。 図８のインサートの第二の斜視図。 図８及び９のインサートの平面図。 図８〜１０のインサートの側面図。 本明細書の実験セクションからの試験結果のグラフ表示。

本開示は、ウェブの幅を横切って均一な少なくとも３層を有する、多層ウェブ、フィルム、又はシートを生産するための、フィルム押出成形機用のフィードブロックを対象とする。用語「ウェブ」、「フィルム」、及び「シート」は、本明細書において互換的に使用されており、これらの用語は区別されていない。

フィードブロックは、中を通る、典型的には中央を通る、押出し可能な芯材料の通路のために、及び押出し可能な表面材料の通路用の環状マニホルドのために、環形状を有する。マニホルドは、半径寸法又は幅などの変化する幾何形状の環状ランドを有しており、このことが、押出し可能な芯材料を包囲する押出し可能な表面材料の変化する厚さという結果になる。得られた押出し可能な組成物（すなわち、押出し可能な表面材料の不均一層により包囲された押出し可能な芯材料）は、次に、フィルム又はシート用ダイに供給されて、材料のウェブを形成する。

図１は、多層フィルムを形成するフィルム又はシート用ダイに作動可能に連結された環状フィードブロックを通る材料の流れを示す、概略的な擬似ブロック線図である。一般システム１０は、フィルム又はシート用ダイ１４から上流の環状フィードブロック１２を備え、用語「上流」の使用により意図されるのは、押出されるべき材料が、フィルム又はシート用ダイ１４を通過する前にフィードブロック１２を通ることである。押出し可能な芯材料１５は、フィードブロック１２へ軸方向に入り、フィードブロック１２の中央を通過する。第二の押出し可能な材料である表面材料１７は、フィードブロック１２へ半径方向に、すなわち放射状位置から入る。材料１５、１７は、フィードブロック１２により組み合わされて、押出し可能な表面材料１７により半径方向を包囲された押出し可能な芯材料１５を有する組成物を形成する。この組成物がフィルム又はシート用ダイ１４へ進行すると、ウェブ１９に形成されるが、これが図１及び１ａに理想化されて示されている。ウェブ１９は、芯材料１５から形成された中央層１９ａと、表面材料１７から形成された、中央層１９ａの両側の外側層１９ｂ及び１９ｃと、を有する。図１ｂは、中央層１９ａ’がウェブの最外縁部まで延びていないという点を除いて、外側層１９ｂ’、１９ｃ’により包囲された中央層１９ａ’を有するウェブを示す。むしろ、中央層１９ａ’は、外側層１９ｂ’、１９ｃ’により封入されている。システム１０のそのような一般構成及び多層フィルムは、一般に知られている。

図２は、フィルム又はシート用ダイ１４の視点からフィルム又はシート用ダイ１４の上流を見たかのような、図１のフィードブロック１２よりもかなり詳しいがこれに類似の、フィードブロック２０の概要図を示す。フィードブロック２０は、環状マニホルド２２と流体連通している入口２１を有する。マニホルド２２に対して半径的に内側にあるのは、マニホルドランド２４である。ランド２４に対して半径的に内側にあるのは、押出し可能な材料を受け入れるための容積である。ランド２４の長さは、マニホルド２２から、押出し可能な芯材料２５が流れるフィードブロック２０の中央に向かって、放射状に測定される。

押出し可能な芯材料２５は、図１に示されるように、フィードブロック２０へ軸方向に入る。図２においては、押出し可能な芯材料２５は、紙から外へ流れるであろう。押出し可能な表面材料２７は、入口２１を経由してフィードブロック２０に入り、マニホルド２２の周りを流れて押出し可能な表面材料２７の連続リングを形成する。押出し可能な表面材料２７は、そこから半径方向内向きにランド２４を横切って流れ、ここで、押出し可能な芯材料２５に遭遇してこれを包囲する。押出し可能な材料がフィードブロック２０を通過する時、これらは、芯材料２５が表面材料２７により包囲された状態で、芯／外装の押出し可能な組成物を形成する。

押出し可能な組成物は、フィードブロック２０からフィルム又はシート用ダイ１４（図１）へ進み、ここで多層ウェブ１９に形成される。そのようなプロセスは、ウェブ押出技術の分野において周知である。やはり周知であるように、得られた３層（例えば、中央層１９ａ及び外側層１９ｂ、１９ｃを有する）ウェブは、ウェブを横切って、すなわちフィルム又はシート用ダイ１４の長さに沿って、一定ではない。外側層１９ｂ、１９ｃの厚さは、ウェブの幅を横切って変化している。外側層１９ｂ、１９ｃは、環形状から平形状への遷移のために、ウェブの中央区域で最も薄く、ウェブの縁部において最も厚い。換言すれば、外側層１９ｂ、１９ｃは、ウェブの縁部に近づくにつれて、厚さが増加する。多くの実施形態において、厚さのこの変化は、ウェブ１９の中央から縁部まで線形ではないが、縁部において最も優勢である。幾つかの実施形態では、図１ｂに示されるように、芯層１９ａ’が縁部の手前で終了して表面層１９ｂ’、１９ｃ’だけを残している。すなわち、表面層１９ｂ’、１９ｃ’が芯層１９ａ’を封入している。多くの用途において、不充分な芯層及び外側層を有するこの縁部「ビード」は、切断されて廃棄される。縁部ビード及び他の縁部不連続性は、押出し可能な表面材料がダイの先端にあふれて、芯材料がダイの外側縁部に到達するのを妨害する時に、形成される。

本開示の発明は、縁部ビード又は他の縁部不連続性を減少する（好ましくは、無くす）、及びウェブの縁部における封入を減少する（好ましくは、無くす）、フィードブロックを提供する。図３を参照すると、図１のフィードブロック１２及び図２のフィードブロック２０に概ね類似するフィードブロック３０が、フィルム又はシート用ダイ１４（図１）の視点から上流を見るかのように示されている。フィードブロック３０は、フィードブロックの周りを環状に延びるマニホルド３２と流体連通している、入口３１を有する。マニホルド３２に対して半径的に内側にあるのは、マニホルドランド３４である。ランド３４に対して半径的に内側にあるのは、押出し可能な材料を受け入れるための容積である。ランド３４の長さは、マニホルド３２からフィードブロック３０の中心に向かって、放射状に測定される。しかしながら、フィードブロック３０は、マニホルド３２及びランド３４がフィードブロック２０からのものとは異なる押出し可能な材料の流れを供給するように構成されているという点で、フィードブロック２０とは異なる。特に、フィードブロック３０は、フィードブロック３０の周りで変化する体積流量の押出し可能な表面材料を供給するように構成されている。その体積流量は、フィードブロック３０の幾何形状によって調節される。

フィードブロック２０と同様に、押出し可能な芯材料３５が、図１に示されるように、フィードブロック３０へ軸方向に入る。押出し可能な表面材料３７は、入口３１を経由してフィードブロック３０に入り、マニホルド３２の周りを流れて、押出し可能な表面材料３７の連続リングを形成する。押出し可能な表面材料３７は、そこから半径方向にランド３４を横切って流れ、ここで、押出し可能な芯材料３５に遭遇してこれを包囲する。マニホルド３２とランド３４の形状のゆえに、表面材料３７は、芯材料３５の周りに一定厚さのリングを形成することはなく、むしろ、変化する体積又は寸法例えば厚さを有する、３６０度のリングを形成する。押出し可能な材料３７の体積は、マニホルド３２及びランド３４を変更することによって調節可能であり、このことは以下で説明される。

フィードブロック３０及びフィルム又はシート用ダイ１４（図１）から結果として得られる（例えば、中央層１９ａ及び外側層１９ｂ、１９ｃを有する）多層ウェブは、ウェブを横切って、すなわちフィルム又はシート用ダイ１４の長さに沿って、概ね一定である。そのウェブは、ウェブの幅の少なくとも中央９５％について一定であり、いずれかの偏差がわずかでも存在する場合、両側縁部の２．５％内で生じる。他の実施形態では、ウェブは、ウェブの幅の少なくとも中央９８％について一定である。更に別の実施形態では、一定性におけるいずれかの偏差は、両側縁部から約１．２５ｃｍ（０．５インチ）を越えない。別の実施形態では、ウェブの偏差は、両側縁部から約０．６ｃｍ（０．２５インチ）を越えない。

外側層１９ｂ、１９ｃの厚さは、ウェブの幅を横切って概ね一定であり、一般に、芯層１９ａの厚さは、ウェブの幅を横切って概ね一定である。層のそれぞれの、例えば層１９ａ、１９ｂ、１９ｃの厚さは、ウェブの幅の少なくとも中央９５％について一定であり、いずれかの偏差がわずかでも存在する場合、両側縁部の２．５％内で生じる。他の実施形態では、厚さは、ウェブの幅の少なくとも中央９８％について一定である。層のいずれかの、例えば層１９ａ、１９ｂ、１９ｃの厚さのいずれかの偏差は、両側縁部から約１．２５ｃｍ（０．５インチ）を越えない。別の実施形態では、いずれかの厚さの偏差は、両側縁部から約０．６ｃｍ（０．２５インチ）を越えず、約０．２５ｃｍ（０．１インチ）をさえ越えない。

図４及び５を参照すると、上流側面５０ａと反対側の下流側面５０ｂとを有する、フィードブロック５０が示されている。フィードブロック５０は、一般に、共に連結（例えばボルト留め）された、第一のブロック半体５２及び第二のブロック半体５４から形成される。

上流側面５２ａ及び下流側面５２ｂを有する第一の半体５２は、上流側面５４ａ及び下流側面５４ｂを有する第二の半体５４の上流側にある。この実施形態では、フィードブロック５０の上流側面５０ａは、ブロック半体５２の上流側面５２ａにより定められ、フィードブロック５０の下流側面５０ｂは、ブロック半体５４の下流側面５４ｂにより定められる。側面５２ｂ及び５４ａが相互に接触して、下記するように、本発明の環状マニホルドの一部を定める。中央通路５５が、それぞれの半体５２、５４を貫いて延びており、これを通って、押出し可能な芯材料が流れる。フィードブロック５０はまた、この実施形態では半体５２内に、押出し可能な表面材料がフィードブロック５０へ流入するための入口５１を備える。フィードブロック５０内で、押出し可能な表面材料が、押出し可能な芯材料に遭遇して、芯／外装の押出し可能な組成物を形成するが、これはフィードブロック５０を下流側面５０ｂにて出る。

フィードブロック５０は、押出し可能な表面材料を押出し可能な芯材料の周りに芯／外装の形で分配して、最終的にウェブを横切って概ね一定の層厚さを有する多層ウェブを得るための、マニホルド５６を備える。マニホルド５６は、変化する幾何形状を有し、押出し可能な表面材料を変化する体積流量でフィードブロック５０の周りに供給するように構成されている。フィードブロック５０、特に、第二の半体５４の上流表面５４ａが、マニホルド５６を少なくとも部分的に定める。マニホルド５６は、中央通路５５に近接する位置にあり、やはり表面５４ａにより定められる、ランド５７を備える。使用に際して、押出し可能な表面材料は、マニホルド５６及び表面５２ａにより定められる容積を通り、ランド５７を横切って、中央通路５５に至り、ここで押出し可能な芯材料を包囲する。

マニホルド５６を出る時の押出し可能な表面材料の体積流量を変化させるために、押出し可能な表面材料が必ず横切って通るランド５７の幾何形状が、変化する。幾つかの実施形態では、ランド５７の長さ（すなわち、ランド５７の半径寸法）が、中央通路５５の周りで変化する。代替実施形態では、ランド５７と表面５２ｂとの間の隙間が、中央通路５５の周りで変化する。ランド５７は、押出し可能な表面材料が、結果として得られる平ウェブの縁部を形成する場所において、結果として得られる平ウェブの中央部よりも低い流量で中央通路５５に入り、そうしてフィードブロック５０を出るように、構成される。

フィードブロックマニホルドと結果として得られるウェブとの間の相対的な位置の相互作用を容易に理解するために、次の方位を使用する：概略図３を参照して、フィードブロックの頂部における入口３１を０度とする。得られる平ウェブの縁部用の表面材料を供給するマニホルドの部分は、９０度及び２７０度であり、得られる平ウェブの中央部用の押出し可能な表面材料を供給するマニホルドの部分は、０度及び１８０度である。これらの位置は、０度がフィードブロックの頂部にあり、フィルム又はシート用ダイが９０度位置から２７０度位置に延びる平面内で水平であるように、フィードブロックが配置されていると仮定する。しかしながら、フィルム又はシート用ダイが９０度位置から２７０度位置に延びる限り、入口３１は、一般に、いかなる位置にも配置可能であることを理解すべきである。

フィードブロック５０は、位置９０度及び２７０度において、位置０度及び１８０度よりも低い体積流量で押出し可能な表面材料を供給するように、構成される。幾つかの実施形態では、位置９０度及び２７０度におけるランド５７の長さが、位置０度及び１８０度よりも長い。他の実施形態では、位置９０度及び２７０度におけるランド５７と表面５２ｂとの間の隙間が、位置０度及び１８０度よりも狭い。

結果として得られる概ね一定層のフィルムを得るのに必要な、ランド５７の正確な長さ及び／又はランド５７と表面５２ｂとの間の隙間は、押出し可能な表面材料、その粘度、その温度、その化学組成などに依存する。すなわち、ランド５７の幾何形状は、使用される押出し可能な表面材料に依存して変化する。ランド５７の特徴はまた、得られる押出ウェブ、例えば、表面層の所望の厚さ、表面層対芯層の所望の比などに、依存することがある。ランド５７の特徴はまた、表面材料の流れに影響する場合もあるので、芯材料、その粘度、温度、及び化学組成などに、依存することがある。

マニホルド５６及びランド５７の異なる形状を有する複数のブロック半体に対する必要性を無くすために、フィードブロックの部分は、互換性のある要素を含み、マニホルド５６とランド５７との異なる形状の間の変更を容易にすることができる。マニホルド周りでの押出し可能な材料の体積流量の修正を対象とする、本明細書で説明される機構は、永久的要素を有するフィードブロックに、又は取外し可能で互換性のある要素を有するフィードブロックに、適用されることが理解される。

図６及び７の、並びに図７において最もよく見られる実施形態では、第二の半体５４は、マニホルド５６及びランド５７の少なくとも一部を定める互換性のある要素を受け入れるための区域を、表面５４ａに備える。第二の半体５４は、少なくとも１つの取外し可能及び交換可能な要素を受け入れるための窪み区域５８を備える。図示される特定の実施形態では、表面５４ａは第一の窪み５８ａ及び第二の窪み５８ｂを備えるが、このデザインでは、これらは鏡像になっている。窪み５８ａ、５８ｂは、中心にあり、位置９０度及び２７０度の上で広がる。表面５４ａは、窪み５８ａと５８ｂとの間の位置０度及び１８０度において元の状態のままである。半体５４内に永久的に定められて、窪み５８ａと窪み５８ｂとの間に広がるのは、部分的なマニホルドチャネル５６’及び部分的なランド５７’である。窪み区域５８、特に、窪み５８ａ、５８ｂは、マニホルド５６及びランド５７の残りの部分を定める、インサート要素を受け入れるように構成されている。図８〜１１は、窪み区域５８内に受け入れられて、マニホルド５６及びランド５７の部分を定める、インサート要素のための１つのデザインを示す。

図８〜１１を参照すると、インサート要素６０の様々な図が示されている。インサート要素６０は、窪み区域５８に挿入される時、中央通路５５（図５）の一部の周り、通常は押出し可能な表面材料の流量減少が望ましい区域に広がる。図６には、ブロック半体５４内の、２つのインサート要素６０が示される。

インサート要素６０は、一般に、少なくとも３０度の弧、及び幾つかの実施形態では、少なくとも４５度の弧、又は少なくとも９０度の弧、及び幾つかの実施形態では、少なくとも１２０の弧である。多くの実施形態では、２つのインサート要素６０が使用され、１つずつが位置９０度及び位置２７０度のそれぞれをカバーする。幾つかの実施形態では、マニホルド５６及びランド５７の全体がインサート上に存在するのが、望ましい場合がある。そのような実施形態では、インサートは、環状すなわち３６０度であってもよく、又は例えば、１８０度の２個のインサートが使用されてもよい。

インサート要素６０は、第一の表面６０ａ及び反対側の第二の表面６０ｂを有する。インサート要素６０は、第二の表面６０ｂが窪み区域５８内にある状態で、窪み区域５８の中に据えられる。第一の表面６０ａ内に存在するのは、チャネル６２であり、これが、マニホルド５６の一部と、ランド５７の一部を定めるランド区域６４とを定める。すなわち、マニホルドチャネル６２が、マニホルド５６（図６）の一部を形成し、ランド区域６４が、ランド５７（図６）の一部を形成する。インサート要素６０が共に窪み５８ａ、５８ｂの中に配設されるとき、部分マニホルドチャネル５６’及びマニホルドチャネル６２が、マニホルド５６を定め、部分ランド５７’及びランド区域６４が、ランド５７を定める。インサート要素６０は、中央通路５５の一部を定める縁部６５を備える。

この実施形態が使用される際には、２つのインサート要素６０が、ブロック半体５４の窪み５８ａ、５８ｂの中に（図６に示されるように）据えられ、その結果、ブロック半体５２と組み合わされる時、図４及び５の組立品が作成される。押出し可能な芯材料１５が、中央通路５５を通過する時、同時に、押出し可能な表面材料１７が、入口５１を通って、（半体５４内のマニホルドチャネル５６’とインサート６０内のマニホルドチャネル６２とにより形成された）マニホルド５６経由で、中央通路５５を包囲する。押出し可能な表面材料１７は、マニホルド５６から、（半体５４の中の部分ランド５７’とインサート６０の中のランド区域６４とにより形成された）ランド５７を横切って、押出し可能な芯材料１５の周りに外装を形成する。組み合わされた芯／外装の押出し可能な組成物は、フィードブロック５０から、フィルム又はシート用ダイ１４（図１）まで進行し、ここで、多層ウェブ１９に形成される。

フィードブロック５０については、マニホルド５６の幾何形状が、特に、マニホルドランド５７に関係して、変化する。

幾つかの実施形態では、ランド隙間の深さ又は厚さ（すなわち、ランド５７と表面５２ｂとの間の距離）が変化し、ウェブ縁部を形成する押出し可能な表面材料に対してウェブ中央部を形成する材料に対するよりも狭い通路隙間を提供する。ランド隙間の厚さを縮小させると、それを通過する押出し可能な材料の量が減少する。したがって、位置９０度及び２７０度（これらは、この実施形態では、インサート６０上にある）におけるランド隙間は、位置０度及び１８０度におけるよりも狭い。位置０度及び１８０度と比較して位置９０度及び２７０度における差は、一般に少なくとも０．０５ｍｍ（約２ミル）、多くは少なくとも０．１２５ｍｍ（約５ミル）である。幾つかの実施形態では、この差は、少なくとも０．２５ｍｍ（約１０ミル）になる。幾つか他の実施形態では、位置０度及び１８０度と比較して位置９０度及び２７０度における差は、一般に少なくとも１０％、多くは少なくとも２０％である。幾つかの実施形態では、この差は、少なくとも２５％、時には少なくとも５０％にさえなる。幾つかの実施形態では、この差は、１００％もの多さに、又は２００％にさえなることがある。別の変化では、位置０度及び１８０度と比較して位置９０度及び２７０度におけるランド隙間の厚さの比は、少なくとも１：１．１、少なくとも１：１．２を超える。幾つかの実施形態では、その比は、少なくとも１：１．５、例えば、少なくとも１：２、少なくとも１：５、及び少なくとも１：１０にさえなる。１つの特定の実施形態では、位置０度及び１８０度におけるランド隙間は、０．５ｍｍ（２０ミル）であり、位置９０度及び２７０度においては、０．２５ｍｍ（１０ミル）である。

幾つかの他の実施形態では、ランド長さ（すなわち、マニホルド５６から中央通路５５までの距離）が変化して、ウェブ縁部を形成する押出し可能な材料に対してウェブ中央部を形成する材料よりも長い移動距離を提供する。ランド長さを延ばすと、圧力を上昇させることになり、したがって、そこを通過する押出し可能な材料の量を減少させる。したがって、インサート６０の位置９０度及び２７０度におけるランド長さは、位置０度及び１８０度におけるよりも短い。位置０度及び１８０度と比較して位置９０度及び２７０度における差は、一般に少なくとも０．１ｍｍ、多くは少なくとも０．２ｍｍである。幾つかの実施形態では、この差は、少なくとも０．５ｍｍ、又は少なくとも１ｍｍである。幾つかの他の実施形態では、位置０度及び１８０度と比較して位置９０度及び２７０度における差は、一般に少なくとも５％、多くは少なくとも２０％である。幾つかの実施形態では、この差は、少なくとも２５％、時には少なくとも５０％にさえなる。

幾つかの実施形態では、ランド隙間減少部又はランド長さ延長部の長さは、位置９０度及び２７０度のそれぞれにおいて、少なくとも１０度、多くは少なくとも２０度広がる（すなわち、減少したランド隙間又はランド長さは、少なくとも位置８５度〜９５度と２６５度〜２７５度との間、多くは少なくとも位置８０度〜１００度と２６０度〜２８０度との間である）。幾つかの実施形態では、ランド隙間減少部又はランド長さ延長部の長さは、少なくとも３０度、例えば少なくとも４５度、又は少なくとも６０度広がる。インサート６０のランド区域６４の全体が、ランド隙間減少部又はランド長さ延長部を有する必要はなく、むしろ、ランド区域６４の一部だけが、圧力の上昇、したがって押出し可能な材料の流量低下をもたらすように構成されるのが好適である。

ランド隙間減少部又はランド長さ延長部を有する場所（すなわち、位置９０度及び２７０度）から他の場所（すなわち、位置０度及び１８０度）までの多くの実施形態における遷移は、段よりもむしろゆるやかな遷移である。幾つかの実施形態では、遷移は直線的であるが、他の実施形態では、遷移は非直線的、例えば略放物線状である。

結果として得られる押出ウェブの側部においてより少ない材料流れを供給可能な環状マニホルドを提供することによって、概ね均一又は概ね一定の多層ウェブが得られる。

フィードブロック５０などの本発明のフィードブロックは、フィルム又はシート用ダイブロックと作動可能に係合されて、図１のウェブ１９のような、ポリマー材料の多層フィルム又はウェブを提供するように構成される。

フィードブロック５０と共に使用できる押出し可能な材料は、プラスチック又はポリマー材料として広く言及されており、熱可塑性のポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド類、ポリイミド類、ポリオレフィン類（例えば、ポリエチレン及びポリプロピレン）、ポリエステル類（例えば、ポリエチレンテレフタレート）、ポリスチレン、ナイロン類、アセタール類、ブロックポリマー類（例えば、エラストマーのセグメントを有するポリスチレン材料類）、ポリカーボネート、熱可塑性エラストマー類、コポリマー類、及びこれらのブレンドのような材料が挙げられる。押出し可能な材料は、充填剤、繊維、静電気防止剤、滑沢剤、湿潤剤、界面活性剤、顔料、染料、結合剤、可塑剤などのような、任意の添加物を含有してもよい。押出し可能な表面材料は、押出し可能な芯材料と異なってもよく、同一であってもよい。

結果として得られる多層ウェブは、通常は約０．０１３ｍｍ（約０．５ミル）〜約２．５ｍｍ（約１００ミル）の厚さであるが、より薄い及びより厚いウェブも本発明の範囲内である。多くの実施形態では、ウェブは、３層（すなわち、芯層と２つの表面層）を有するが、他の実施形態のウェブは、４層以上を備えてもよい。例えば、２つのフィードブロックを直列に有することによって、５層フィルムを作成することができる。また、偶数層を有するウェブを作成することもできる。ある場合には、表面層の厚さは、芯層の厚さに同じか又はこれに近いが、他の場合には、その厚さが異なる。例えば、１つの代表的な３層フィルムは、２５／５０／２５の表面／芯／表面の組合せであり、別の例では、５／９０／５であり、更に別の例では、１２．５／７５／１２．５である。

幾つかの実施形態では、本発明のフィードブロックは、ウェブの幅を横切って概ね一定の多層ウェブを提供する。加えて又は代替的に、本発明のフィードブロックは、ウェブの幅を横切って概ね一定の各層を有する。すなわち、それぞれの層が、個々に、ウェブの幅を横切って概ね一定である、多層ウェブを提供する。

インサートを有する代表的なフィードブロック及びその使用
インサート要素６０を備えたフィードブロック５０に類似の、取外し可能なインサート要素を備えた１つの代表的なフィードブロックが、作成された。フィードブロックは、ブロック半体５２に類似の第一のブロックと、ブロック半体５４に類似の第二のブロックとを備える。それぞれのブロックは、約２．５ｃｍ（約１インチ）の厚さ及び約２２．９ｃｍ（約９インチ）×約１６．５ｃｍ（６．５インチ）の寸法であった。第一のブロックは、中央通路５５に類似の中央通路と、１８０度位置に入口とを有した。入口は、中央通路５５に接続されておらず、むしろ、図５の側面５２ｂに類似の、第一のブロックの側面から出ていた。第二のブロックは、２個のインサート要素を受け入れるための、窪み５８ａ、５８ｂに類似の、２つの同一の窪みを有した。

インサート要素のそれぞれは、図８〜１１のインサート要素６０に類似であった。それぞれのインサート要素は、１２０度のセグメントであって、約４．３ｃｍ（約１．７インチ）の半径により定められた外周と、中央通路もまた定める、約２．５ｃｍ（約１インチ）の内周とを備える。それぞれのインサート要素は、約５．７ｍｍ（０．２２５インチ）の半径と、インサートの半径中心点から約２．３ｃｍ（０．９２インチ）の位置で約５．７ｍｍ（約０．２２５インチ）の最大深さとを有する、マニホルドチャネル６２に類似の凹形チャネルを有した。ランド区域６４に類似のランド区域が、凹形マニホルドチャネルと内周との間に存在した。ランド区域６４とマニホルドチャネル６２との間の遷移部は、約２．４ｍｍ（０．０９５インチ）の半径で丸みを付けられた。ランド区域の高さは、凹形マニホルドチャネルの他の側の高さよりも約０．２５ｍｍ（０．０１インチ）〜０．５ｍｍ（０．０２インチ）下であった。ランドは、チャネルの中央２０度において０．２５ｍｍ（０．０１インチ）低くなり、０．５１ｍｍ（０．０２インチ）低くなるまで直線的に漸減した。

２つのブロックが、窪みの中に存在する２つのインサートを備えて、共にボルト留めされ、図４に示されるものに類似の仕組を形成した。

組み立てられたフィードブロックは、２つの押出成形機に作動可能に連結された。押出し可能な芯材料（１５メルトフローインデックスのポリプロピレン−ポリエチレンのインパクトコポリマー及び赤色顔料）をフィードブロックの中央通路へ供給する押出成形機は、５０ｒｐｍ及び約９０．８ｋｇ／ｈｒ（２００ポンド／時間）の材料で運転される、約８．９ｃｍ（３．５インチ）の押出成形機であった。押出し可能な表面材料（１５メルトフローインデックスのポリプロピレン−ポリエチレンのインパクトコポリマー）を第一のブロックの中の入口を経由して供給する押出成形機は、７５ｒｐｍ及び約１１．４ｋｇ／ｈｒ（２５ポンド／時間）の材料で運転される、約３．８ｃｍ（１．５インチ）の押出成形機であった。２つの押出し可能な流れは、フィードブロック中で芯／外装の構成を形成し、そこから、標準型のフィルム又はシート用ダイに供給された。

約７７．５ｃｍ（３０．５インチ）幅の３層フィルムが、４３ｍ／ｍｉｎの速度で押出された。得られたフィルムは、約１３０ｇ／ｍ^２の坪量と、５／９０／５の表面／芯／表面の比を有した。

３層フィルムは、ウェブの幅を横切って一定の色を有することが目視観察された。透明な材料だけの非常に少量が最外縁部に存在した可能性がある（すなわち、芯材料が最外縁部に存在しなくても）と考えられているが、このことは、目視観察では視認されなかった。

従来法の３層フィルムが、従来型のストレートマニホルドを有するフィードブロックを使用する、従来法押出技法を用いて作成された。顔料入り芯材料が、フィルムの縁部まで広がっておらず、むしろ、透明な表面材料だけが、縁部からウェブの中へ約１．３ｃｍ（約０．５インチ）まで存在することが、視覚的に明らかであった。

実験フィルム及び従来法フィルムの両方が、フィルム中の色について分析された。フィルムのサンプルが、色分析のために、フラットベッドスキャナーで７８．７ピクセル／ｃｍ（２００ピクセル／インチ）にて走査された。両方のサンプルについて、フィルムの非常に外側の縁部は透明で、フィルムの内側部分は、芯層中に存在する顔料のために、色が付いて不透明であった。フィルムのカラーインデックスが、８ビットＲＧＢ色でのアドビ・フォトショップ（Adobe Photoshop）（商標登録）ソフトウェアを用いて決定され、カラーコンテンツが、未加工のフォーマットファイルとして出力された。このファイルは、次に、色分析のために、マイクロソフト・エクセル（Microsoft Excel）（商標登録）に入力された。フィルムの縁部に平行なピクセルのそれぞれの列についての平均カラーインデックスが、フィルムの約５ｃｍ（２インチ）にわたるピクセルを平均することによって（したがって４００ピクセルを提供して）見出された。

この分析から、８ビットの平均赤色カラーインデックス（ＲＧＢ色）が３つの場所で決定された：（１）フィルムサンプルのそれぞれの側の透明な縁部において、（２）フィルムサンプルのそれぞれの側の縁部から約２．５ｃｍ（約１インチ）内側、及び（３）（走査された画像中のピクセルの２００列について）約０．１３ｍｍ（０．００５インチ）間隔での規則的距離にて。

芯中に存在する顔料は赤色であったので、赤色カラーインデックスである「Ｒ値」（０〜２５５に等級付け）だけが、顔料飽和の表示として使用された。見出された最大及び最小Ｒ値はそれぞれ、２０２及び２５５であり、最大Ｒインデックスが、フィルムの透明な縁部に対応し、最小Ｒインデックスが、縁部から２．５ｃｍ（１インチ）離れた色に対応する。Ｒインデックスが最小値より２５％上に変化する列にて、すなわち、Ｒ＝Ｒ_最小＋０．２５（Ｒ_最大−Ｒ_最小）において、Ｒ＝２１５となる列にて、有効な使用不能フィルム幅が決定された。サンプルの２つの縁部について、縁部からこの目標Ｒ値までの最小距離が決定され、結果が一覧表にされて平均化されたが、これを以下に報告する。図１２は、記録された個々のデータ点に対して一般化された曲線を示す。

漸減のないストレートのマニホルドを有する従来型フィードブロックで作成されたフィルムは、両側に約１．６５ｃｍ（０．６５インチ）の縁部ビード幅を有したが、漸減するマニホルドを有する本発明のフィードブロックで作成されたフィルムは、約０．２５ｃｍ（０．１０インチ）の縁部ビード幅を有した。漸減するマニホルドは、同一ロール幅からより多くの使用可能な製品を生産するのに有利であり、リサイクル又はスクラップ材料を減少した。

以上の明細書、実施例、及びデータが、本発明の組成物の製造及び使用について、完全な説明を提供している。本発明の多数の実施形態が、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく行われ得るので、本発明は、以下に添付される請求項中に存する。

Claims (20)

1. 多層フィルムを押出す方法であって、
   （ａ）フィルム又はシート用ダイに流れ連通する環状フィードブロックを提供する工程であって、前記環状フィードブロックが、第一のランドが付いた第一のマニホルド部分を有する第一の部分、及び第二のランドが付いた第二のマニホルド部分を有する第二の部分を有し、前記第一のランドが前記第二のランドと異なる、環状フィードブロックを提供する工程と、
   （ｂ）第一の押出し可能な材料を前記フィードブロックを通る軸方向に供給する工程、及び同時に、第二の押出し可能な材料を前記フィードブロックへ半径方向に供給する工程と、
   （ｃ）前記マニホルドから、前記第二の押出し可能な材料を環状形体で、前記第一のランド及び前記第二のランドを横切って前記第一の押出し可能な材料の周りに押出し、組み合わされた押出し可能な流れを提供する工程と、
   （ｄ）前記押出し可能な流れを前記フィルム又はシート用ダイに通して、多層フィルムを形成する工程と、を含む、方法。
2. 前記第二の押出し可能な材料を前記マニホルドから押出す工程が、
   （ａ）前記第二の押出し可能な材料を、異なる体積流量で、前記マニホルドから並びに前記第一のランド及び前記第二のランドを横切って押出す工程を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第二のランドと異なる前記第一のランドを有する環状フィードブロックを提供する工程が、
   （ａ）前記第二のランドと異なる長さの前記第一のランドを有する環状フィードブロックを提供する工程を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記第二のランドと異なる長さの前記第一のランドを有する環状フィードブロックを提供する工程が、
   （ａ）前記第一のランドが前記第二のランドより長いものである、前記第二の押出し可能な材料を、前記第一のランドを横切って通過させて前記フィルムの縁部を形成する工程、及び前記第二のランドを横切って通過させて前記フィルムの中央部を形成する工程を含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記第二のランドと異なる前記第一のランドを有する環状フィードブロックを提供する工程が、
   （ａ）前記第一のランドにより定められる第一の隙間、及び前記第二のランドにより定められる、前記第一の隙間と異なる第二の隙間を有する、環状フィードブロックを提供する工程を含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記第二の隙間と異なる前記第一の隙間を有する環状フィードブロックを提供する工程が、
   （ａ）前記第一の隙間が前記第二の隙間より狭いものである、前記第二の押出し可能な材料を、第一の隙間を横切って通過させて前記フィルムの縁部を形成する工程、及び前記第二の隙間を通して通過させて前記フィルムの中央部を形成する工程を含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記第一の隙間及び前記第二の隙間が、少なくとも１：１．１の比を形成する、請求項６に記載の方法。
8. 前記第一の隙間及び前記第二の隙間が、少なくとも１：１．２の比を形成する、請求項６に記載の方法。
9. 前記第一の隙間及び前記第二の隙間が、少なくとも１：２の比を形成する、請求項６に記載の方法。
10. 前記第一の隙間が、前記第二の隙間より少なくとも０．１２５ｍｍ狭い、請求項６に記載の方法。
11. 前記第一の隙間が、前記第二の隙間より少なくとも０．２５ｍｍ狭い、請求項６に記載の方法。
12. 前記ランドが、前記第一の隙間と前記第二の隙間との間に、遷移領域を含む、請求項５に記載の方法。
13. 第一のブロック半体、及び前記第一のブロック半体に接合するように適合された第二のブロック半体と、
    前記第一のブロック半体と前記第二のブロック半体との間の環状マニホルドであって、前記マニホルドがランドを有し、前記マニホルド及び前記ランドが、前記第二のブロック半体から取外し可能なインサート要素によって少なくとも部分的に定められる、環状マニホルドと、を含む、環状フィードブロック。
14. 前記マニホルド及び前記ランドが、前記少なくとも１つのインサート要素によって少なくとも部分的に定められ、かつ前記第二のブロック半体によって少なくとも部分的に定められる、請求項１３に記載の環状フィードブロック。
15. 前記マニホルド及び前記ランドが、前記第二のブロック半体と前記少なくとも１つのインサート要素との間で異なる幾何形状を有する、請求項１４に記載の環状フィードブロック。
16. 前記少なくとも１つのインサート要素が、３０度〜３６０度の弧を有する、請求項１３に記載の環状フィードブロック。
17. 第一のブロック半体、及び前記第一のブロック半体に接合するように適合された第二のブロック半体と、
    前記第一のブロック半体と前記第二のブロック半体との間の環状マニホルドであって、前記環状マニホルドが、第一のランドが付いた第一の部分、及び第二のランドが付いた第二の部分を有し、前記第一のランドが前記第二のランドと異なる、環状マニホルドと、を含む、環状フィードブロック。
18. 前記第一のランドが前記第二のランドより長い、請求項１７に記載の環状フィードブロック。
19. 前記第一のランドが、前記第二のランドによって定められる第二の隙間より狭い第一の隙間を定める、請求項１７に記載の環状フィードブロック。
20. 前記第一のランドと前記第二のランドとの間に漸減区域を更に含む、請求項１７に記載の環状フィードブロック。

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