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技術 シートの製造方法および口金スリット間隙プロファイルの測定装置

出願人 東レ株式会社
発明者 千木良宣嗣野村文保岡城英敏
出願日 2001年10月11日 (20年2ヶ月経過) 出願番号 2001-313743
公開日 2002年7月2日 (19年5ヶ月経過) 公開番号 2002-187190
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の押出成形
主要キーワード 移動制御器 取付用ベース 間隙形状 手動調整機構 組立当初 温度計測点 各金属部材 間隙測定
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重要な関連分野

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図面 (9)

課題

本発明は、溶融材料吐出直後から目標とする厚みプロファイルシートを製造し、シート製造開始直後のロスを大幅に低減する製造する方法を提供する。

解決手段

口金をシートの製造装置に設置し、ヒーターで加熱後、溶融材料を吐出する直前間隙を測定し、目標の間隙に調整することで、吐出直後から目標の厚みプロファイルのシートを製造することを特徴とする。さらに、スリット間隙プロファイルを測定するため、口金本体に取り付けた、スリット間隙プロファイル測定器を備えることを特徴とする。

概要

背景

従来より、ポリエステルポリプロピレンポリアミドポリカーボネートフィルムなどのシートは、一般的に図6に示すような工程により製造している。

図6において、溶融材料押出機1より押出し、その後ギアポンプ2で吐出量を一定にした後、フィルター3を介して異物を除去し、口金4よりシートを吐出する方向に対し直交する口金幅方向紙面に直交する方向。以下、単に幅方向ということもある。)に拡幅して吐出してシート化し、その後冷却ロール5でシート10を固化成形し、延伸装置6による延伸などの工程を経て、ワインダー7で巻き取られる。シートの幅方向厚みプロファイル厚さ計8で測定し、製品レベルのシートを製造するには、厚み制御器9により、現在の厚みプロファイル測定値目標値の差を算出し、目標値になるように口金4にフィードバックする。

図7に口金の一般的な構造を示す。口金は、通常、フィルタを経て流れてきた溶融材料を幅方向に拡幅するマニホールド部11と、これをシートとして吐出する、間に狭いスリット12をなす一対のリップ13からなる先端部とから構成されている。この先端部のスリット形状や温度を操作することで、シートの幅方向の厚みプロファイルを任意に決定することができるので、シートの厚みを調整するために利用されることが多い。スリットの形状は先端部のリップに口金幅方向に沿って複数配列された調整ボルト14を回して押し引き調整する方法や、ボルトカートリッジタイプヒーター15を内装あるいはスリーブタイプのヒーターを外装してボルトを加熱し、ボルトの熱膨脹によりボルトを伸縮させて間隙形状を変形させる方法がしばしばとられる。このスリット形状の決め方によってはシートの厚みむらが1%以内になるようにすることもできる。口金本体の加熱は口金幅方向にカートリッジヒーター17を複数挿入して加熱する方法などが一般的である。

通常、口金は、異物等を除去し、機械的精度を保つために各部を洗浄し、組み立ててからシート製造装置に設置する。この組立の時には、スリットの形状すなわち、先端部間隙の大きさの口金幅方向分布(以下間隙プロファイルとする)を測定し、間隙プロファイルを調整する調整機構を操作して、間隙を所望のプロファイルに調整する。多くの場合は、口金幅方向のシート厚みプロファイルをフラットにするために、間隙プロファイルを均一な幅に調整する。

間隙プロファイルは、隙間ゲージ光学式変位計などを用いて測定されることが多い。また、間隙プロファイルの調整機構は、図7に示した調整ボルト14のようなネジ機構が取り付けられたものが多く、これらのネジ機構を一定量回転させて、間隙プロファイルを調整することが一般的である。

しかしながら、こうして調整した口金を用いて、実際にシートを製造し、シート幅方向の厚みプロファイルを測定すると10〜30%程度の厚みプロファイルのむらが存在することがしばしばであった。

それは、口金を所望のスリット間隙プロファイルとなるように組み立てても、吐出されたシートの厚みプロファイルが目標の値と大きくずれることがしばしばあり、この状態から製品として問題のないレベルの厚みプロファイルに調整するのに多くの時間を有し、大きなロスとなっていた。

また、厚み計測手段により延伸工程等を経た製品に近い状態の厚みを計測し、計測した厚みに基づいて口金の調整機構を用いて厚みを調整するが、製品レベルの厚みむらに到達させるには非常に多くの時間を要していた。製品レベルの厚みむら要求値の高いものや厚物たとえば100μmを越えるものなどでは、24時間たっても製品レベルに到達しないことも度々あった。従って、その間の原料ロスを生じるばかりか、その間の固定費すなわち人件費償却費等の費用がロスすることになる。さらに生産能力も少なくなってしまうなどの問題を生じていた。

概要

本発明は、溶融材料の吐出直後から目標とする厚みプロファイルのシートを製造し、シート製造開始直後のロスを大幅に低減する製造する方法を提供する。

口金をシートの製造装置に設置し、ヒーターで加熱後、溶融材料を吐出する直前の間隙を測定し、目標の間隙に調整することで、吐出直後から目標の厚みプロファイルのシートを製造することを特徴とする。さらに、スリット間隙プロファイルを測定するため、口金本体に取り付けた、スリット間隙プロファイル測定器を備えることを特徴とする。

目的

本発明の目的は、シートを製造するに当たって、口金から溶融材料を吐出しはじめるときから所望のシート厚みプロファイルに近い状態にする製造方法および口金スリット間隙プロファイルの測定装置を提供することにある。すなわち、口金組立時のスリット間隙プロファイルが口金の熱膨脹や自重による撓みによって変形し、シート吐出直後に所望の厚みプロファイルが得られないといった問題を解決し、シート吐出直後から所望の厚みプロファイルに近い初期プロファイルが得られるようなシートの製造方法および口金スリット間隙プロファイルの測定装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

先端部にスリットを有する口金を加熱し、保温しつつ前記スリットから溶融材料吐出してシートとなすシートの製造方法であって、前記口金の加熱後で、かつ前記溶融材料を吐出する前に前記スリットの口金幅方向におけるスリット間隙プロファイルを測定し、そのプロファイルが所定のプロファイルになるように前記スリット間隙を調整することを特徴とするシートの製造方法。

請求項2

前記口金の加熱前に前記スリット間隙のプロファイルが前記所定のプロファイルとなるように前記スリット間隙を予備調整し、口金加熱後に改めて前記所定のプロファイルとなるように前記スリット間隙を再調整することを特徴とする、請求項1に記載のシートの製造方法。

請求項3

口金が、スリット間隙を調整する手段として、手動調整手段と自動調整手段の二つの手段を有しており、前記スリット間隙の予備調整は手動調整手段によって、前記口金加熱後のスリット間隙の再調整は自動調整手段によって行うことを特徴とする、請求項2に記載のシートの製造方法。

請求項4

前記スリット間隙のプロファイルの測定および調整は、前記口金の温度が下記の範囲内にあるときに行うことを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のシートの製造方法。A±(A−B)/10(K)ただし、A:前記溶融材料を吐出するときの前記口金の温度(K)B:前記口金組立時の周囲の雰囲気温度(K)

請求項5

スリットから溶融材料を吐出する口金のスリット間隙を測定する測定器と、該測定器を前記スリットの口金幅方向に移動させる移動手段と、前記口金に対する前記移動手段の位置を固定する固定手段と、口金から前記測定器および/または前記移動手段に熱が伝達するのを抑制する断熱部材とを備えていることを特徴とする、口金スリット間隙プロファイル測定装置

請求項6

前記測定器および/または前記移動手段を冷却する冷却手段を備えていることを特徴とする、請求項5に記載の口金スリット間隙プロファイルの測定装置。

請求項7

前記移動手段は、前記測定器を取り付ける取付用ベースと、該取付用ベースを前記口金幅方向に移動自在に保持するガイドレールと、該ガイドレールを前記口金の幅方向両端部において前記口金に固定する固定手段と、前記測定器の位置およびガイドレールと口金の平行度を調整する調整手段とを備えていることを特徴とする、請求項5または6に記載の口金スリット間隙プロファイルの測定装置。

請求項8

前記移動手段は、前記口金の幅方向両端部において前記口金に対して着脱自在に構成されていることを特徴とする、請求項5〜7のいずれかに記載の口金スリット間隙プロファイルの測定装置。

請求項9

前記測定器は、接触式光学式または静電容量式の測定器であることを特徴とする、請求項5〜8のいずれかに記載の口金スリット間隙プロファイルの測定装置。

請求項10

請求項5〜9のいずれかに記載の口金スリット間隙プロファイルの測定装置と、前記測定器の前記口金幅方向における移動を制御する制御器と、測定した間隙プロファイルおよびプロファイルの目標値に基づいてスリット間隙を調整する出力を演算する演算器と、該演算器からの出力に基づいてスリット間隙を調整する調整手段とを備えていることを特徴とする、口金スリット間隙プロファイルの制御装置

技術分野

0001

本発明は、シートの製造方法および口金スリット間隙プロファイル測定装置に関するものである。

背景技術

0002

従来より、ポリエステルポリプロピレンポリアミドポリカーボネートフィルムなどのシートは、一般的に図6に示すような工程により製造している。

0003

図6において、溶融材料押出機1より押出し、その後ギアポンプ2で吐出量を一定にした後、フィルター3を介して異物を除去し、口金4よりシートを吐出する方向に対し直交する口金幅方向紙面に直交する方向。以下、単に幅方向ということもある。)に拡幅して吐出してシート化し、その後冷却ロール5でシート10を固化成形し、延伸装置6による延伸などの工程を経て、ワインダー7で巻き取られる。シートの幅方向厚みプロファイル厚さ計8で測定し、製品レベルのシートを製造するには、厚み制御器9により、現在の厚みプロファイル測定値目標値の差を算出し、目標値になるように口金4にフィードバックする。

0004

図7に口金の一般的な構造を示す。口金は、通常、フィルタを経て流れてきた溶融材料を幅方向に拡幅するマニホールド部11と、これをシートとして吐出する、間に狭いスリット12をなす一対のリップ13からなる先端部とから構成されている。この先端部のスリット形状や温度を操作することで、シートの幅方向の厚みプロファイルを任意に決定することができるので、シートの厚みを調整するために利用されることが多い。スリットの形状は先端部のリップに口金幅方向に沿って複数配列された調整ボルト14を回して押し引き調整する方法や、ボルトカートリッジタイプヒーター15を内装あるいはスリーブタイプのヒーターを外装してボルトを加熱し、ボルトの熱膨脹によりボルトを伸縮させて間隙形状を変形させる方法がしばしばとられる。このスリット形状の決め方によってはシートの厚みむらが1%以内になるようにすることもできる。口金本体の加熱は口金幅方向にカートリッジヒーター17を複数挿入して加熱する方法などが一般的である。

0005

通常、口金は、異物等を除去し、機械的精度を保つために各部を洗浄し、組み立ててからシート製造装置に設置する。この組立の時には、スリットの形状すなわち、先端部間隙の大きさの口金幅方向分布(以下間隙プロファイルとする)を測定し、間隙プロファイルを調整する調整機構を操作して、間隙を所望のプロファイルに調整する。多くの場合は、口金幅方向のシート厚みプロファイルをフラットにするために、間隙プロファイルを均一な幅に調整する。

0006

間隙プロファイルは、隙間ゲージ光学式変位計などを用いて測定されることが多い。また、間隙プロファイルの調整機構は、図7に示した調整ボルト14のようなネジ機構が取り付けられたものが多く、これらのネジ機構を一定量回転させて、間隙プロファイルを調整することが一般的である。

0007

しかしながら、こうして調整した口金を用いて、実際にシートを製造し、シート幅方向の厚みプロファイルを測定すると10〜30%程度の厚みプロファイルのむらが存在することがしばしばであった。

0008

それは、口金を所望のスリット間隙プロファイルとなるように組み立てても、吐出されたシートの厚みプロファイルが目標の値と大きくずれることがしばしばあり、この状態から製品として問題のないレベルの厚みプロファイルに調整するのに多くの時間を有し、大きなロスとなっていた。

0009

また、厚み計測手段により延伸工程等を経た製品に近い状態の厚みを計測し、計測した厚みに基づいて口金の調整機構を用いて厚みを調整するが、製品レベルの厚みむらに到達させるには非常に多くの時間を要していた。製品レベルの厚みむら要求値の高いものや厚物たとえば100μmを越えるものなどでは、24時間たっても製品レベルに到達しないことも度々あった。従って、その間の原料ロスを生じるばかりか、その間の固定費すなわち人件費償却費等の費用がロスすることになる。さらに生産能力も少なくなってしまうなどの問題を生じていた。

発明が解決しようとする課題

0010

本発明の目的は、シートを製造するに当たって、口金から溶融材料を吐出しはじめるときから所望のシート厚みプロファイルに近い状態にする製造方法および口金スリット間隙プロファイルの測定装置を提供することにある。すなわち、口金組立時のスリット間隙プロファイルが口金の熱膨脹や自重による撓みによって変形し、シート吐出直後に所望の厚みプロファイルが得られないといった問題を解決し、シート吐出直後から所望の厚みプロファイルに近い初期プロファイルが得られるようなシートの製造方法および口金スリット間隙プロファイルの測定装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0011

本発明者らは、上記の問題点を解決するために鋭意検討した結果、以下に述べる本発明に到達した。本発明のシートの製造方法および口金スリット間隙プロファイルの測定装置は、下記の構成からなる。

0012

すなわち、先端部にスリットを有する口金を加熱し、保温しつつ前記スリットから溶融材料を吐出してシートとなすシートの製造方法であって、前記口金の加熱後で、かつ前記溶融材料を吐出する前に前記スリットの口金幅方向におけるスリット間隙のプロファイルを測定し、そのプロファイルが所定のプロファイルになるように前記スリット間隙を調整することを特徴としている。

0013

この場合、前記口金の加熱前に前記スリット間隙のプロファイルが前記所定のプロファイルとなるように前記スリット間隙を予備調整し、口金加熱後に改めて前記所定のプロファイルとなるように前記スリット間隙を再調整すると、加熱後の調整時間を短くすることができる。

0014

また、前記スリット間隙のプロファイルの測定および調整は、前記口金の温度が下記の範囲内にあるときに行うと、精度を出しやすい。

0015

A±(A−B)/10(K)
ただし、A:前記溶融材料を吐出するときの前記口金の温度(K)
B:前記口金組立時の周囲の雰囲気温度(K)
一方、口金スリット間隙プロファイルの測定装置は、スリットから溶融材料を吐出する口金のスリット間隙を測定する測定器と、該測定器を前記スリットの口金幅方向に移動させる移動手段と、前記口金に対する前記移動手段の位置を固定する固定手段と、口金から前記測定器および/または前記移動手段に熱が伝達するのを抑制する断熱部材とから構成することができる。

0016

また、前記測定器および/または前記移動手段を冷却する冷却手段を備えることができる。

0017

さらに、前記移動手段は、前記測定器を取り付ける取付用ベースと、該取付用ベースを前記口金幅方向に移動自在に保持するガイドレールと、該ガイドレールを前記口金の幅方向両端部において前記口金に固定する固定手段と、前記測定器の位置およびガイドレールと口金の平行度を調整する調整手段とから構成することができる。

0018

また、前記移動手段は、前記口金の幅方向両端部において前記口金に対して着脱自在に構成することができる。

0019

前記測定器は、接触式光学式または静電容量式を用いることができる。

0020

また、これらの口金スリット間隙プロファイルの測定装置と、前記測定器の前記口金幅方向における移動を制御する制御器と、測定した間隙プロファイルおよびプロファイルの目標値に基づいてスリット間隙を調整する出力を演算する演算器と、該演算器からの出力に基づいてスリット間隙を調整する調整手段とを備えている口金スリット間隙プロファイルの制御装置を構成することができる。

0021

本発明において、「口金のスリット間隙プロファイル」とは、間隙の大きさの口金幅方向分布をいう。「口金の温度」は図7に示すようにリップ先端温度測定手段18を設けることによって測定する。また例えば、口金外面からマニホールド11近傍まで穴を開けて温度計測手段を挿入する方式でも良い。口金の加熱は均等にされるべきであるが、口金温度を組立時の周囲の雰囲気温度B(K)から溶融材料を吐出するときの温度A(K)にする場合、マニホールド11近傍の温度でもリップ先端の温度でもA、Bの相対差や比はほぼ均一とみなすことができるので温度計測の場所は製造に支障がない場所であれば良い。

0022

また、「口金からの熱の伝達を遅らせる断熱部材」とは、熱伝導対流輻射による測定器や移動手段の温度上昇を遅らせ、精度の良い測定を可能にするものをいう。また、「冷却手段」とは測定器や移動手段から熱を奪い、温度上昇を防止するものである。冷却手段の例としては、測定器や移動手段をフードで覆い、その内部に空気を流し、冷却する方法などがある。

発明を実施するための最良の形態

0023

発明者らの知見によると、口金を所望のスリット間隙プロファイルとなるように組み立てても、吐出されたシートの厚みプロファイルが目標の値と大きくずれる原因としては、イ)口金本体の熱膨脹による間隙の変形、ロ)間隙プロファイル調整機構の取り付け、誤動作による間隙の変形、ハ)口金の自重撓みによる間隙の変形、ニ)溶融材料の内圧による口金の開き変形などの影響がある。

0024

イ)については、次のように考えられる。シートを吐出するには、組立で口金のスリット間隙プロファイルを調整した後、シート製造装置に設置する。口金を溶融材料配管、フィルターを介して押出機に設置した後に、シート製造温度まで加熱し、口金温度が十分飽和した後にシートを吐出する。このとき口金を加熱するヒーターの出力のばらつき、ヒーター加熱面と口金の接触の仕方、口金のヒーターの取り付け箇所などにより、口金の各部で温度のばらつきが生じる。そのため口金部材の熱膨脹量に差が生じ、スリット間隙プロファイルの変形を促すことがあり、組立当初の間隙プロファイルとは異なることがしばしばあった。

0025

ロ)については、次のように考えられる。イ)と同様の理由で間隙プロファイル調整機構も温度のばらつきを生じ、その熱膨脹量の差からスリット間隙プロファイルが変化することがあった。さらに間隙プロファイル調整機構として、スリット間隙を形成するリップ材の先端部に口金幅方向に沿って複数のボルトを設置し、ボルトをヒーターで加熱してボルトの熱膨脹により間隙プロファイルを調整する熱膨脹式調整機構を有する口金の場合、個々の熱膨脹式ボルトに備え付けられたヒーターの出力差などによっても間隙がばらつくことがあった。

0026

ハ)については、次のように考えられる。多くの場合、口金には本体幅方向中央部に溶融材料流入口があり、溶融材料配管との接合によって口金は支えられる。そのため中央部から端部にかけて分布加重(自重)片持ち梁と同様になり、口金釣り下げ方向の変形からスリット間隙プロファイルが変化することがあった。また、撓みを防止するために口金両端部を支持して、口金を水平にすることもあるが、撓みの影響を完全に取り除くことは難しかった。

0027

ニ)については、次のように考えられる。吐出する溶融材料の口金内圧によりスリット間隙が開くことがあり、その結果、吐出初期のシートの厚みプロファイルにむらが生じことがしばしばあった。そこで、口金組立時にあらかじめ内圧による変形を考慮した間隙プロファイルにしておく方法が考えられる。しかしながら、冷間時の状態で前記間隙プロファイルに調整したとしても、イ)ロ)ハ)の変形が複合されて、目標の間隙プロファイルから外れることが多かった。

0028

この対策として、特開平11−183158号公報に、次のような方法が開示されている。すなわち、製品シートを安定的に製造しているときの間隙プロファイルをシート製造後、シートが吐出されていない状態で測定し、その記録を保持して次のシート製造時の間隙プロファイルにフィードバック調整しシートを製造することで、シート吐出直後の厚みプロファイルにむらがなく、シート製造初期のロスを大幅に減少できるというものである。

0029

しかしながら、実際は必ずしもそうではなかった。この方法では、口金の間隙プロファイルを測定する場合の例として、口金の分解、掃除の前後に行うことが記載されている。すなわち、これは口金が加熱状態ではなく冷間時であることが示唆されている。

0030

本発明者の知見によると、このように安定製造時の間隙プロファイルを、口金の冷間時に測定し調整して、さらに次のロットで口金を加熱後、再度間隙プロファイルをフィードバックしても、同じ間隙プロファイルに一致しないのが普通である。これは、口金を一旦冷ますと、それまで熱膨脹していた口金の各部材間締結部がズレることや、毎回の組立によるズレなどの原因などにより、溶融材料吐出時に同じように変形するとは限らないためである。結局、冷間時にシートを安定製造しているときの間隙プロファイルの状態にした口金を加熱しても、毎回同じ変形をするとは限らず、この方法ではシート製造初期に発生するロスを減らすことは難しかった。

0031

本発明では、口金の加熱後で、かつ前記溶融材料を吐出する前に前記スリットの口金幅方向におけるスリット間隙のプロファイルを測定し、そのプロファイルが所定のプロファイルになるように前記スリット間隙を調整することにより、溶融材料を吐出直後から目標の厚みプロファイルに近い状態で吐出することができる。

0032

以下、本発明のシートの製造方法および口金スリット間隙プロファイルの測定装置の一実施形態を図を用いて説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。以下、各方向について、口金幅方向をX、鉛直方向をZとして、X、Zそれぞれに直交する方向をYとして説明することがある。

0033

図1は、本発明のシートを製造するための口金および口金スリット間隙プロファイルの測定装置の一実施形態の外形概略図である。

0034

図1において、20は間隙プロファイル測定器であり、鉛直方向に移動させるZステージ21に取り付けられる。このZステージ21はベース22に設置され、間隙プロファイル測定器20、Zステージ21、ベース22が口金幅方向に沿ってほぼ平行に取り付けられたガイドレール23に取り付けられる。ガイドレール23にはXYステージ25が、口金の側板16には断熱部材24が取り付けられ、着脱機構26を介してこれら測定器と口金が結合される。

0035

間隙プロファイル測定器20は接触式変位センサを用いている。図1のA−A部分の断面図およびその拡大図を図2に示す。このように接触プローブ27の先端をスリットの先端に挿入し、リップの溶融材料が流れる面28に27を接触させ、幅方向の変化を測定する。また、これにかわってそれぞれの幅方向の変位を測定しその差分を取ることで、間隙の大きさの分布すなわち間隙プロファイルを測定するのでもよい。

0036

また、その他の間隙プロファイル測定用センサとして、例えばレーザー変位計キーエンス社製LTシリーズ、LJシリーズ)を用いたり、画像解析用センサ(キーエンス社製CV−300、VH−6300)などを用いることができる。さらに静電容量式間隙測定器(Capacitec社製Gapmaster)を用いても好ましい測定ができる。

0037

間隙プロファイル測定器の構成の一実施形態を図3に示す。この測定器は鉛直方向に動くようZステージ21などに取り付けるのが良い。最初は口金から離れた位置に間隙プロファイル測定器を取り付け、微調整によって、測定プローブをスリットに挿入する。こうすることで、リップ先端を傷つける可能性が減少する。また、X、Y方向にも調整できる機構29を備えると、微小なズレにも対応し最適な位置に測定器を取り付けることができるため、さらに好ましい。間隙プロファイル測定器はこれらの微調整機構を介して測定器取り付けベース22に設置することができる。

0038

これら測定器、調整機構およびベースを口金幅方向に移動させるためのガイドレールは直動式ガイドレールを用いるのが良い。直動式ガイドレールとしては面で摺動する方法が良く、さらには直動ベアリングボールねじなどが好ましく、移動はモーター空圧油圧などによる方式のどれを用いても良い。測定結果信頼性を向上させるために、X方向に移動精度の高いもの、すなわちY方向やZ方向にガタの少ないレールを用いるのが好ましい。また移動は手動式自動式両者とも適用できる。自動式直動ガイドレールの場合には速度制御できる方式のものが好ましい。

0039

ガイドレールは口金両端部で支えることができる。レールの種類によって撓みを生じる場合には、幅方向両端部の中間に複数の支えを設置しても良い。

0040

両端部の構造の詳細を図4に示す。側板16に断熱部材24を固定する。24はアルミナなどのセラミックスが好ましい。ガイドレール23の両端部での接続は、ガイドレールと口金およびスリットとの平行度を調整することができるように鉛直および水平方向に調整できる平行度調整機構32、25を取り付けることが良い。平行度を調整するので、各両端部にレール端部位置を微調整できる機構が好ましい。さらに平行度を確認する目盛りレベルゲージなどを設置するとなお良い。

0041

このガイドレールの平行度調整機構32、25は、口金に設置された取り付け断熱材24と着脱自在であることが良い。着脱はボルトで締結する方法、磁石を用いて取り付ける方法などが良い。図4ではボルト31とブラケット30で着脱可能に固定している。

0042

この断熱部材24は口金からの熱伝導により平行度調整機構やガイドレールなどの精度が悪化しないようにするためのものである。さらに輻射熱の影響を防ぐためには、図5に示すようにガイドレールおよび間隙プロファイル測定器を覆う断熱カバー33を用いることが好ましい。この断熱カバー33は口金スリットに沿って、間隙プロファイル測定器を使用できるように開口部を備えている。さらに好ましくは、この断熱カバー33で覆われた内部の空間を冷却することが良い。例として、図5吸気口34aから吸気し、排気口34bから排気して測定器雰囲気を冷却するように構成することが好ましい。冷却は空冷が好ましく、空気温度は10〜40℃近傍の室温空気でも良いし、10℃近傍以下の冷却空気を用いても良い。

0043

また、測定器や、ガイドレールに輻射熱反射性の表面処理をして熱の入射を防いでも良い。例えば、金メッキなどの処理は輻射熱反射に効果的である。

0044

接触変位センサプローブ先端、または全体は断熱性材料で構成することが好ましい。先述の断熱部材24の材質同様、セラミックスなどのプローブを用いることで、センサ本体に熱の影響を与えず、間隙プロファイル測定を精度良く行うことができ、好ましい実施形態となる。

0045

以上のような口金スリット間隙プロファイル測定装置を用いて、口金加熱前や加熱時の間隙を測定する。

0046

まず、口金を組立・整備する際には口金を室温中で概ね組み上げた後、スリット間隙プロファイルを目標の値に調整しておく。この状態で口金をシートの製造装置に設置し、口金全体を加熱するヒーターでシート製造温度まで口金を加熱する。ヒーターは口金幅方向にカートリッジヒーター17を挿入する。

0047

口金の温度は図7に示すように、リップ先端に幅方向に配列した複数の温度計測手段18を備え測定するのが良い。また、口金外面からマニホールド近傍に幅方向に複数挿入された温度計測手段により測定する方法も好ましい。温度計測手段は熱電対白金抵抗体などを用いることができる。あるいは放射温度計などを用いても良い。シート製造の際の溶融材料を吐出するときの温度はこれら複数の温度計測点の温度で判断し、これらの温度が均等になるようヒーターを温度制御することが好ましい。口金の加熱は目標の温度まで徐々に加熱し、先述の温度計測手段で測定した温度が目標値に達した後も、しばらくおいて間隙プロファイルの測定および調整をすることが良い。

0048

口金の加熱後に前記間隙プロファイル測定器を口金に取り付ける。加熱前から測定器をつけていても良いが、好ましくは十分に加熱された後とする。

0049

間隙の大きさdとシートの厚みtとはt∝d3の関係にあるので、間隙プロファイルの測定はシート製造時の温度に達してから行うことが良いが、予備的に製造温度に達する前に測定しても良い。また、口金加熱のオーバーシュートによる過加熱状態のときに測定しても良い。その範囲は、
A±(A−B)/10(K)
(ここで、Aは前記溶融材料を吐出するときの前記口金の温度(K)であり、Bは前記口金組立時の周囲の雰囲気温度(K)である。)であることが良い。

0050

口金を構成する各金属部材の熱膨脹は実用上温度線形であり、口金を室温Bからシート製造温度Aまで加熱したときの間隙プロファイルの変形は、(A−B)に概ね比例する。そのためこの温度測定範囲では、溶融材料を吐出するときの温度まで加熱した口金の変形量の±10%の範囲にあり、精度の良い間隙プロファイル測定には好ましい温度範囲となる。

0051

上記のようにして間隙プロファイルを測定した後、目標の間隙プロファイルになるように間隙を調整する。また場合によっては、別の条件に適した間隙プロファイルに調整しても良い。間隙プロファイルの調整は、手動調整機構自動調整機構のどちらによっても良い。手動調整機構としては、例えば、口金のリップ先端に幅方向複数取り付けられたボルトを回転させて、口金スリット間隙を調整する、いわゆる押し引きボルトが好ましく用いられる。自動調整機構としては、例えば、口金のリップ先端に幅方向複数取り付けられたボルトに熱量を付加し、付加された熱量によるボルトの熱膨脹を利用して口金スリット間隙を調整する、いわゆるヒートボルト方式や押し引きボルトをモーターで回転させる方式などが用いられる。特に、ヒートボルト方式は調整の効率が高いので好ましく用いられる。さらに口金加熱前に行なうスリット間隙の予備調整では押し引きボルトによる手動調整機構を用い、口金加熱後にスリット間隙を改めて再調整するときはボルトの熱膨脹を利用した自動調整機構を用いると、スリット間隙の調整をきわめて効率よく行なうことができ、より好ましい。

0052

以上の間隙プロファイルの測定および間隙の調整は手動で行っても良いが自動でも良い。図8各制御器の概略を示す。その場合、口金が溶融材料を吐出するときの温度になった後、間隙プロファイル測定器移動制御器35にて測定器を自動で移動させ、間隙プロファイルを測定する。これを演算器36により、測定した値と目標値をもとに間隙を調整する量を算出し、熱膨脹ボルトなどの間隙調整機構に出力する信号を公知の制御アルゴリズム等により演算する。このように間隙プロファイルの測定、調整を自動で行うことで時間を大幅に短縮することもできる。

0053

以上のように、口金スリット間隙プロファイル測定装置を用いて、間隙を調整することで、シート製造立ち上げ直後から目標の厚みプロファイルに近い厚みのシートが得られ、製造初期のロスを大幅に減らすことができる。

0054

さらに、製膜切替時に間隙プロファイルを測定したり、安定してシートを製膜している時に、吐出を中断し間隙プロファイルを測定しても良い。定期的に間隙プロファイルを測定して調整し直すことにより、シートの厚みプロファイルを目標の厚みプロファイルに近いプロファイルに保つことができる。

0055

ポリエチレンテレフタレートを1000kg/時間の吐出量で吐出する条件でシートを製造する場合に、口金は、幅1m、間隙2mmの設定で、幅方向の偏差が±10μmを目標とした。口金は、片側のリップ先端に手動調整用の押し引きボルトが幅方向複数取り付けられ、反対側のリップ先端に自動調整用のヒートボルトが幅方向複数取り付けられたものを、室温時に間隙プロファイルがフラットになるように整備・組立した。組立時に手動調整用の押し引きボルトを回転させて、スリット間隙の幅方向の偏差が±10μmになるように調整した。

0056

該口金を溶融材料配管を介して、フィルター、押出機に接続するに際し、配管のフランジにはガスケットを設け、フランジ部で、配管と口金を接続した。接続後、口金にカートリッジヒーターを挿入し、この状態で口金の加熱を開始した。温度設定は300度とし、口金のリップ先端部に熱電対を設け、温度が飽和後約5時間程度経過するまで加熱した。口金加熱後に、本発明の間隙プロファイル測定器を取り付け、間隙プロファイルを測定した結果、端部間隙が2.05mm、中央部近傍の間隙が2.18mmとなり、中央部が端部に比べて130μm程度間隙が開いていた。そこで、自動調整用のヒートボルトにより、再び全幅において設定値±10μmの範囲に間隙を調整しなおした。

0057

間隙プロファイル測定器は、以下のような構成にした。間隙測定器はミツトヨ社製の型式LH−322の接触式変位計を用いた。ただしプローブの材質はアルミナを加工したものと取り替えた。また、プローブのZステージ、端部の平行度調整機構には神津精機社製の型式YM07−07のステージを用いた。ガイドレールはTHK社製の型式HSR65YRを用いた。口金からの熱を防ぐためにステンレス板グラスウール張り付けカバーを設置し、内部に常温空気を流量5l/minで流した。口金温度を300℃に設定し、加熱して、温度安定後、間隙調整器を口金端部にボルトで締結した。口金端部の断熱材として、アルミナの板(厚さ20mm)を用い、カバー同様グラスウールを外面に取り付けた。調整器のガイドレールの芯出しを端部の平行度調整機構により行い平行度を5μmに設定した。プローブをスリットにZステージを用いて徐々に挿入し、間隙を傷つけないよう十分注意した。間隙プロファイル調整器の取り付け完了後に図8のような自動調整できる構成を用いて、間隙プロファイルを調整した。その後、口金温度を300℃に設定し、シートを吐出して、得られたシートの厚みプロファイルを測定すると幅方向の厚みむらが2.5%となり非常に厚みむらの良いシートが得られた。また、初期のロス時間も、間隙プロファイルを測定しなかった場合5時間かかっていたのに対し、約30分で調整できることが可能となり、時間、原料ともにロスを大幅に低減させることができた。

0058

一方、本発明の方法および間隙プロファイル測定器を用いずにシートを製造すると、シートの厚みむらが大きく、製造初期のロスが非常に大きくなった。先述と同じ条件で整備・組立した口金を用い、間隙プロファイルを測定した。その結果、端部の間隙2.08mm、中央部の間隙2.19mmと110μmほど中央部の間隙が開いていた。この状態でシートを吐出した結果、シートの厚みプロファイルは目標値から約18%程度中央部が凸型となって吐出された。この状態からシートの厚みを調整するのに6時間かかり、製造初期に非常に大きなロスを出すことになった。

発明の効果

0059

以上説明したように、本発明によれば、シートの製造において、溶融材料を吐出直後から目標の厚みプロファイルに近い状態で吐出することができる。そのために最終的な調整で、製品レベルの厚みプロファイルに到達させるには非常に短時間でできるようになった。従って、その間の原料ロスや、その間の固定費すなわち人件費や償却費等の費用がロスすることもなくなり、さらに生産能力も増加するなどの非常に多くの優れた点が得られる。

図面の簡単な説明

0060

図1本発明の口金間隙プロファイル測定器の概略図である。
図2図1の断面図およびリップ先端拡大図である。
図3本発明の間隙プロファイル測定器のプローブの詳細な実施例である。
図4本発明の間隙プロファイル測定器の口金取り付け部の構造である。
図5本発明の間隙プロファイル測定器の断熱構造および冷却構造の一例。
図6一般的なシートを製造する工程の概略図である。
図7一般的なシートを製造する口金の概略図である。
図8本発明の間隙プロファイル測定を自動で行う場合の概略図である。

--

0061

1:押出機
2:ギアポンプ
3:フィルター
4:口金
5:冷却ロール
6:延伸行程
7:ワインダー
8:厚さ計
9:厚み制御器
10:シート
11:マニホールド部
12:スリット
13:リップ
14:間隙調整ボルト
15:ボルト加熱用ヒーター
16:側板
17:口金加熱用ヒーター
18:温度計測手段
19:口金締結ボルト
20:間隙プロファイル測定器
21:Zステージ
22:取り付けベース
23:ガイドレール
24:断熱部材
25:XYステージ
26:着脱機構
27:接触変位計測定プローブ
28:溶融材料流路面
29:間隙プロファイル測定器調整用XYステージ
30:ブラケット
31:ボルト
32:端部調整用Zステージ
33:断熱カバー
34a:冷却用吸気ダクト
34b:冷却用排気ダクト
35:間隙プロファイル測定器移動制御器
36:間隙プロファイルへの出力演算器

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