JP2010083062A - ラミネートロールの温度制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】品種変更時またはライン立上げ時に、ラミネートロールの表面温度を従来よりも短時間で目標温度に安定させることができるラミネートロールの温度制御方法を提供する。
【解決手段】昇温された金属帯３の表面に樹脂フィルム４，５を熱圧着するラミネートロール１の温度制御方法である。品種変更時またはライン立上げ時には、ラミネートロール１と接触する冷却ロール２に通水される冷却水温を、予め良品製造時の実績値等に基づく目標水温とした状態で運転を開始する。その後、金属帯３の板温が安定した後は、ラミネートロール１の温度が目標温度となるように冷却水温を制御する通常の温度制御に切り替える。
【選択図】図２

Description

本発明は、所定温度に昇温した金属帯の両面もしくは片面に、ラミネートロールを用いて樹脂フィルムを熱圧着する設備におけるラミネートロールの温度制御方法に関するものであり、特に品種変更時またはライン立上げ時におけるラミネートロールの温度制御方法に関するものである。

食缶用鋼板のように表面に樹脂フィルムがラミネートされたラミネート金属板は、所定温度に昇温した金属帯を樹脂フィルムとともに左右一対のラミネートロールの間に送り込み、金属帯の表面に樹脂フィルムを熱圧着する方法で製造されている。この工程においては金属帯およびラミネートロールの表面温度を適切に制御することが必要である。特にラミネートロールの表面温度は、昇温された金属帯の熱伝導率、樹脂フィルムによる抜熱、冷却ロールによる抜熱の微妙な熱収支バランスによって決定され、良品を作り続けるためにはごく狭い温度範囲に制御されることが要求されるものである。

このため、特許文献１に示されるように多数の誘導発熱ローラによって金属帯の温度を制御する装置や、特許文献２に示されるようにラミネートロールの表面に複数個の冷却ロールを接触させてラミネートロールの表面温度を幅方向に制御する装置など、種々の提案がなされている。

しかしこれらの従来技術は何れも定常運転状態における温度制御技術であり、品種変更時またはライン立上げ時については特別の配慮はなされていない。このためラミネートロールの表面温度が定常状態に達するまでに１０分以上の時間を要することとなり、その間に生産される製品は不良品となるため、歩留まりを低下させ、製造コストの悪化や、エネルギーロスの原因となっていた。

具体的には、ラミネートロールの表面温度の制御は、温度センサによって検出されたラミネートロールの表面温度が目標温度となるように、ラミネートロールと接触する冷却ロールに通水される冷却水温を変化させることによって行われているが、図１に示すようにラミネートロールの表面温度はライン停止中は低温となっており、運転開始とともに目標温度となるように制御が開始され急激に昇温して行く。しかしオーバーシュートが発生する等の理由によって、温度が安定するまでに運転開始後、１０分以上の時間を要する。なお昇温速度を上げるために制御応答性を高めることも考えられるが、制御応答性を過度に高めると定常運転状態において制御うねり（制御ハンチング）が発生する可能性が生ずる。
特開２００１−１８５３３７号公報 特開平５−９２４８７号公報

従って本発明の目的は上記した従来技術の問題点を解決し、ラミネート設備における品種変更時またはライン立上げ時に、ラミネートロールの表面温度を従来よりも短時間で目標温度に安定させることができ、しかも定常運転状態における制御うねりも抑制することができ、これによって歩留まり不良を大幅に低減させることができるラミネートロールの温度制御方法を提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明のラミネートロールの温度制御方法は、昇温された金属帯の表面に樹脂フィルムを熱圧着するラミネートロールの温度制御方法であって、品種変更時またはライン立上げ時には、ラミネートロールと接触する冷却ロールに通水される冷却水温を予め目標水温としたうえで運転を開始し、金属帯の板温が安定した後は、ラミネートロールの温度が目標温度となるように前記冷却水温を制御することを特徴とするものである。

なお請求項２のように、冷却水温の目標水温を、良品製造時の実績値に基づいて決定することが好ましい。また請求項３のように、品種変更時またはライン立上げ時には冷却水温の制御周期を短くし、金属帯の板温が安定した後は制御周期を長くするように制御パラメータの自動切替えを行うことが好ましい。さらに請求項４のように、冷却ロールに通水される冷却水温を、熱交換器により制御することが好ましい。

本発明によれば、品種変更時またはライン立上げ時には、ラミネートロールと接触する冷却ロールに通水される冷却水温を予め目標水温としたうえで運転を開始するので、運転開始時にはすでにラミネートロールの表面温度は目標温度の近傍にある。このため従来のように温度安定までに長時間を要することがなくなる。また、昇温速度を上げるために制御応答性を過度に高める必要もないため、歩留まり不良を大幅に低減させることができる。

請求項２の発明によれば、冷却水温の目標水温を良品製造時の実績値に基づいて決定するため、ラミネートロールの表面温度を運転開始と同時に好ましい温度とすることができる。なお過去に生産実績のない品種であっても、冷却水温の目標水温は予測式を用いた推測が可能である。

請求項３の発明によれば、品種変更時またはライン立上げ時には冷却水温の制御周期を短くし、金属帯の板温が安定した後は制御周期を長くするように制御パラメータの自動切替えを行う。これによって昇温時間の短縮と、定常運転状態における制御うねりの抑制とを両立させることが可能である。

請求項４の発明によれば、冷却ロールに通水される冷却水温を熱交換器により制御するので、スチーム等の熱源を利用した低コストの運転が可能となる。

以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
図２は本発明の実施形態を説明する図であり、１は左右一対のラミネートロール、２は各ラミネートロール１の外側面にそれぞれ密着配置された冷却ロールである。図２ではそれぞれ１本の冷却ロール２のみを図示しているが、複数本を配置しても差し支えない。３はラミネートされる金属帯、４、５は樹脂フィルムである。金属帯３は例えば薄板鋼板であり、加熱装置６によって所定温度まで昇温されたうえでラミネートロール１の間に送り込まれる。樹脂フィルム４、５は金属帯３の両側からラミネートロール１の間に送り込まれ、ラミネートロール１により熱圧着（ラミネート）される。図２では金属帯３の両面に樹脂フィルム４、５をラミネートしているが、片面であってもよい。

前記したように、ラミネートロール１の表面温度は、昇温された金属帯３の熱伝導率、樹脂フィルム４、５による抜熱、冷却ロール２による抜熱の微妙な熱収支バランスによって決定され、良品を作り続けるためにはごく狭い温度範囲（例えば９０〜９３℃）に制御されることが要求される。本発明ではラミネートロール１の表面温度は、冷却ロール２に通水される冷却水温を熱交換器７により変化させることによって行われる。なお８は温度調整機能を備えた冷却水タンクであり、冷却水は配管系統を通じて各冷却ロール２に通水される。なお、両方の冷却ロール２に通水される冷却水の水温を同一と仮定して説明を進めるが、樹脂フィルム４と樹脂フィルム５との材質が異なる場合には、各冷却ロール２に通水される冷却水の水温は個別に制御することが好ましい。

熱交換器６には熱源供給ライン９が設けられており、制御装置１０が熱源供給量を制御している。また冷却ロール２に通水される冷却水の水温センサ１１と、ラミネートロール１の表面温度センサ１２とが制御装置１０に接続されており、冷却水の水温とラミネートロール１の表面温度とを制御装置１０に入力している。図２では片側の制御装置１０のみが図示されているが、反対側も同様である。定常運転状態においては、表面温度センサ１２により検出されたラミネートロール１の表面温度が目標温度となるように制御装置１０が熱交換器７への熱源供給量を制御し、冷却ロール２に通水される冷却水の水温を制御している。

しかし品種変更時またはライン立上げ時には運転停止状態からスタートするため、上記した通常のラミネートロールの温度制御方法では温度が安定するまでに運転開始後、１０分以上の時間を要することは前述の通りである。そこで本発明では、品種変更時またはライン立上げ時には、ラミネートロール１と接触する冷却ロール２に通水される冷却水温を予め目標水温まで昇温させておき、その状態から運転を開始する。

ここで用いられる冷却水の目標水温は、過去の良品製造時の操業条件実績値に基づいて決定することが好ましい。操業条件実績値は図４に示すフローに従って取得することができる。すなわち、ラミネートロール１の表面温度のばらつきが所定範囲（Ｘ0）以下となったときの操業条件を記憶媒体に自動的に記録させればよい。操業条件の一例は表１に示されるとおりであり、金属帯３の通板速度、その板厚、樹脂フィルム４、５の種類や厚み、目標とするラミネートロール１の温度、冷却水温度などがテーブルとして記憶されている。表１に示されるように、樹脂フィルム４、５の種類や厚みが異なる場合には左右のラミネートロール１の温度もそれに応じて変える必要があるため、冷却水温も個別に設定することとなる。なお冷却水の温度とラミネートロール１の温度はほぼ比例することから、樹脂フィルム４、５が過去に実績のない新規材料の場合にも予測式モデルを構築することにより、精度のよい目標水温の設定が可能である。

上記のようにラミネートロール１と接触する冷却ロール２に通水される冷却水温を予め目標温度に高めた状態で運転を開始することにより、図３のグラフに示すように運転開始と同時にラミネートロール１の温度は定常運転状態における温度となる。図３と従来技術を示す図１とを対比すると分かるように、従来は金属帯３の板温度が定常状態に到達した後もラミネートロール１の温度が安定するまでにかなりの時間を要しており、その間は製品不良を発生させていた。これに対して本発明によれば、金属帯３の板温度が定常状態に到達すればその後は製品不良を発生させない定常運転に移行することができる。具体的には、製品不良の発生時間を従来の１０分から６分にまで大幅に短縮させることに成功した。

なお、金属帯３の板温が安定した後は制御装置１０の動作を切替え、ラミネートロール１の表面温度が目標温度となるように冷却水温を制御する通常の制御を行う。この場合には冷却水温の制御パラメータ（ＰＩＤ定数）の自動切替えを行って制御周期を長くし、定常運転状態における制御うねりを抑制することが好ましい。

図５は上記した本発明の内容をフローチャートとして示したものであり、スタートすると先ず品種条件の検索（Ｓ１）を行い、過去の操業条件実績値から条件が合致するものがあれば（Ｓ２）、冷却水温度の設定制御を開始（Ｓ３）する。そして水温センサ１１により検出された冷却水の水温Ｔの温度偏差が所定の設定値Ｘ１以下となった（Ｓ４）ときにＰＩＤ制御パラメータをαパターンに変更（Ｓ５）し、さらに水温Ｔの温度偏差が所定の設定値Ｘ２以下となった（Ｓ６）ときにＰＩＤ制御パラメータをβパターンに変更（Ｓ７）する。ここでＸ１＞Ｘ２であり、αパターンの制御周期＜βパターンの制御周期である。

以上に説明した本発明のラミネートロールの温度制御方法によれば、品種変更時またはライン立上げ時に、ラミネートロール１の表面温度を従来よりも短時間で目標温度に安定させることができ、しかも定常運転状態における制御うねりも抑制することができ、これによって歩留まり不良を大幅に低減させることができる。

従来のライン立上げ時のラミネートロールの温度、板温度、ライン速度を示すグラフである。 本発明の実施形態の説明図である。 本発明によるライン立上げ時のラミネートロールの温度、板温度、ライン速度を示すグラフである。 操業条件実績値の取得方法を示すフロー図である。 本発明の内容を示すフロー図である。

符号の説明

１ ラミネートロール
２ 冷却ロール
３ 金属帯
４ 樹脂フィルム
５ 樹脂フィルム
６ 加熱装置
７ 熱交換器
８ 冷却水タンク
９ 熱源供給ライン
１０ 制御装置
１１ 水温センサ
１２ 表面温度センサ

Claims (4)

1. 昇温された金属帯の表面に樹脂フィルムを熱圧着するラミネートロールの温度制御方法であって、品種変更時またはライン立上げ時には、ラミネートロールと接触する冷却ロールに通水される冷却水温を予め目標水温としたうえで運転を開始し、金属帯の板温が安定した後は、ラミネートロールの温度が目標温度となるように前記冷却水温を制御することを特徴とするラミネートロールの温度制御方法。
2. 冷却水の目標水温を、良品製造時の実績値に基づいて決定することを特徴とする請求項１記載のラミネートロールの温度制御方法。
3. 品種変更時またはライン立上げ時には冷却水温の制御周期を短くし、金属帯の板温が安定した後は制御周期を長くするように制御パラメータの自動切替えを行うことを特徴とする請求項１記載のラミネートロールの温度制御方法。
4. 冷却ロールに通水される冷却水温を、熱交換器により制御することを特徴とする請求項１記載のラミネートロールの温度制御方法。

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