JP2015205449A - 押出装置および樹脂フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オフラインにおけるパージ中に、溶融した樹脂または、冷却固化したフィルムの厚さを測定することでＴダイの幅方向膜厚プロファイルを目標値に調整可能な押出装置を提供する事。
【解決手段】オフラインにてパージ中に溶融した樹脂またはそれを冷却固化し形成されたフィルムの厚さを測定するための膜厚測定センサ２１と、Ｔダイのリップ幅を調整可能な複数のリップ幅調整機構２０と、Ｔダイの幅方向における前記膜厚測定センサの位置を検出するための位置検出センサ２２と、を備えてなり、膜厚測定センサが取得した膜厚測定データに基づき作成した幅方向膜厚プロファイルと、予め設定した幅方向膜厚プロファイルから算出した差に基づいて、リップ幅調整機構が前記Ｔダイの幅方向のリップ幅を調整することを特徴とする押出装置。
【選択図】図６

Description

本発明は、Ｔダイを用いた押出装置において、偏肉調整システムを備えた押出装置に関する。

従来の偏肉調整システムを備えた押出装置は、特許文献１にある様に、Ｔダイから溶融樹脂を吐出し、その後、冷却ローラーにより冷却固化して樹脂フィルムを作製し、その樹脂フィルムの膜厚測定を、巻取り直前にて膜厚検査機を用いて実施する構成であった。（図１参照）

膜厚測定にて取得したＴダイの幅方向における膜厚方向における膜厚分布である幅方向膜厚プロファイルと、得ようとする膜厚分布の目標値である、予め設定入力した幅方向膜厚プロファイルとの差をなくす様に、幅方向膜厚プロファイルのデータをＴダイのリップ幅調整機構に送ることでフィードバック制御を実施し、偏肉調整を行っていた。

特許文献１にある様な巻取り直前に膜厚検査機がある場合、幅方向膜厚プロファイルを作成してから、予め設定入力した幅方向膜厚プロファイルとの差をなくす様に、Ｔダイのリップ幅調整機構にそのデータを送ったとしても、その結果が膜厚検査機で再度測定されるまでの間に時間がかかり、非常に応答性の悪い制御となっていた。

また、Ｔダイのリップ幅調整機構には、主に使用されている方式としてエアー調整式とヒートボルト調整式があるが、特にヒートボルト調整式では、ボルトを加熱し、熱膨張によりリップ幅を調整しようとする機構の為、膜厚を所望のプロファイルとするには非常に長い時間を必要としていた。

タンデム押出機や押出ラミネート機などの押出装置では、全箇所の膜厚が許容範囲に入るまでは良品とはならない為、上記のようなシステムでは膨大なロスが発生していた。

また、インラインにてラミネートを行う前に、オフラインにて樹脂の状態が安定するまでパージを行う必要がある。その間、他の段取り作業等を実施するが、樹脂の状態が安定した後も、段取り作業が終了するまではパージを続ける必要がある。この間にパージされた樹脂は廃棄されることとなる。
また、オフラインでのパージが終了し、インラインでのラミネートとなるが、前記Tダイ幅方向リップ調整機構の応答性が悪いために、ロスが発生していた。
この対策として、同一条件、同一樹脂における前回生産時の幅方向出力プロファイルと同一の設定とすることで、ロスの削減を行っていた。しかし、同一条件、同一樹脂で同一プロファイルを設定しても、膜厚が最初から所望の範囲に収まることはまれであり、ロスが発生していた。

特開２００５−４０９８４号公報

上記問題点を解決するため、本発明の課題は、オフラインにおけるパージ中に、溶融した樹脂または、溶融樹脂引取り用冷却ローラーを用いて冷却固化したフィルムの厚さを測
定することでＴダイの幅方向膜厚プロファイルを目標値に調整可能な押出装置を提供することである。

上記の課題を解決する手段として、請求項１に記載の発明は、溶融押出成型法により樹脂フィルムを製造するためのＴダイを備えた押出装置であって、
オフラインにてパージ中に溶融した樹脂の、またはそれを冷却固化し形成されたフィルムの、厚さを測定するための膜厚測定センサと、
前記Ｔダイのリップ幅を調整可能な複数のリップ幅調整機構と、
前記膜厚測定センサを前記Ｔダイの幅方向に移動させながら測定可能とするための送り機構と、
前記Ｔダイの幅方向における前記膜厚測定センサの位置を検出するための位置検出センサと、
Ｔダイを保持してなる押出台車と、を備えてなり、
前記押出台車はオフラインで実施する樹脂パージの位置およびインラインの位置に移動可能であり、
前記膜厚測定センサと前記位置検出センサが取得した膜厚測定データと位置データに基づき作成した幅方向膜厚プロファイルと、予め設定入力した幅方向膜厚プロファイルから算出した差に基づいて、前記リップ幅調整機構が前記Ｔダイの幅方向のリップ幅を調整することを特徴とする押出装置である。

また、請求項２に記載の発明は、溶融押出成型法により樹脂フィルムを製造するためのＴダイを備えた押出装置であって、
オフラインにてパージ中に溶融した樹脂の、またはそれを冷却固化し形成されたフィルムの、厚さを測定するためのＴダイの幅方向に一列に設置された複数の膜厚測定センサと、
前記Ｔダイのリップ幅を調整可能な複数のリップ幅調整機構と、
Ｔダイを保持してなる押出台車と、を備えてなり、
前記押出台車はオフラインで実施する樹脂パージの位置およびインラインの位置に移動可能であり、
前記膜厚測定センサが取得した膜厚測定データに基づき作成した幅方向膜厚プロファイルと、予め設定した幅方向膜厚プロファイルから算出した差に基づいて、前記リップ幅調整機構が前記Ｔダイの幅方向のリップ幅を調整することを特徴とする押出装置である。

また、請求項３に記載の発明は、前記膜厚測定センサがその上に配置され、前記Ｔダイとの位置を変更可能な樹脂膜厚測定架台が、前記Ｔダイとの位置関係が毎回同じになるための位置決め機構を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の押出装置である。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の押出装置を用いた樹脂フィルムの製造方法であって、
前記Ｔダイをオフラインの位置で溶融した樹脂を清浄化かつ安定させるパージ工程と、
前記パージ工程の後、前記Ｔダイをインラインの位置に移動させる工程と、を備えてなることを特徴とする樹脂フィルムの製造方法である。

本発明によれば、押出装置がオフラインで樹脂パージを行う場所に設置され、幅方向のリップ幅調整機構を有するＴダイと、Ｔダイより吐出された樹脂の膜厚測定手段と、測定した膜厚データを元に幅方向の厚みプロファイルを作成する手段と、設定入力した幅方向の厚みプロファイルと測定した幅方向厚みプロファイルを比較して、差をなくすための、
Ｔダイのリップ幅調整機構へ出力を送る手段を有するため、樹脂パージ中に膜厚調整をすることが可能となる。

また本発明によれば、樹脂膜厚測定手段は、膜厚測定センサ、及びＴダイと平行に膜厚測定センサを走査可能なガイド、及び膜厚測定センサを幅方向に移動させるモータ及び送り機構、更に膜厚測定センサの現在位置を検出するセンサから構成されるため、Ｔダイ幅方向リップ幅調整機構直下における膜厚を得ることが可能となる。

また本発明によれば、樹脂膜厚測定手段は、２個以上のセンサを備え、Ｔダイの幅方向のリップ幅調整機構の直下における樹脂膜厚を同時に取得可能であるため、幅方向の樹脂膜厚のプロファイルを作成する際、瞬時にプロファイルを得ることが可能となり、膜厚調整時間を短縮することが可能となる。

また本発明によれば、樹脂膜厚測定架台は、Ｔダイに対して平行且つ距離が毎回同じとする位置決め機構が備えられているため、Ｔダイをインラインの位置へ移動する際に樹脂膜厚測定架台を移動させたとしても、次回再度膜厚測定する際には同じ位置に設置することが可能となり、幅方向プロファイルも幅方向の位置がずれることがない。

また本発明によれば、Ｔダイの直下に、溶融樹脂を引き取ることが可能な冷却ローラーと、引き取ったフィルムを巻き取ることが可能な巻取り機構を備えるため、実際に生産するときの押出回転数、引取速度とした場合の膜厚調整が可能となり、更には樹脂の揺れが押さえられることから、安定した測定を行うことが可能となる。

また本発明によれば、樹脂膜厚測定手段は、冷却ローラーにて溶融樹脂がフィルム化されてから、巻き取られるまでの間に設置されるため、実際に生産するときの押出回転数、引取速度とした場合の膜厚調整が可能となり、更にはセンサーに分光干渉計などを用いることで、共押出における膜厚比が分かり、膜厚比の調整も可能となる。

以上より、本発明によれば、今までインラインで行っていた膜厚調整をオフラインで実施できるようにしたことで、樹脂、フィルムおよび調整時間の膨大なロスを削減することが可能となる。

従来の偏肉調整システムを備えた押出装置の一例を示す概略説明図。 本発明の押出装置におけるインライン及びオフラインの位置関係説明図。 本発明の押出装置の一例を示す概略説明図であって、（ａ）は１台の膜厚測定センサをＴダイの幅方向に移動させて測定する場合を示した概略側面図、（ｂ）はその概略正面図。 本発明の押出装置の一例を示す概略説明図であって、（ａ）は膜厚測定センサをＴダイの幅方向に複数設置した場合を示した概略側面図、（ｂ）はその概略正面図。 本発明の押出装置の一例を示す概略説明図であって、（ａ）はＴダイの直下に引取り用冷却ローラーを設置し、溶融樹脂膜を測定する場合を示した概略説明図、（ｂ）はフィルムを測定する場合を示した概略説明図。 本発明の押出装置における膜厚測定からＴダイのリップ幅調整までのフロー図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図２は、本発明の溶融押出成型法による樹脂フィルムの製造に用いる押出装置（以後、押出装置と記す。）を正面より見た概略説明図であり、Ｔダイ１をオフラインの位置で溶
融樹脂１０をパージし、溶融樹脂１０のパージを十分に行うことにより、押し出される樹脂が清浄かつ安定した状態になった後、押出台車５を移動させることで、Ｔダイ１をインラインの位置に搬送する状況を示している。従来の偏肉調整システムを備えた押出装置では、インラインで成膜されたフィルムの膜厚を測定しＴダイ１のリップ幅を調整していたが、本発明の押出装置では、オフラインで行う前記溶融樹脂１０のパージ中に溶融樹脂１０またはフィルムの膜厚を測定し、その測定データに基づきＴダイ１のリップ幅を調整する偏肉調整システムとなっている。

図３は、本発明の押出装置の一例を示す概略説明図であって、膜厚測定センサ２１をＴダイ１の直下でＴダイ１の幅方向に移動させながら溶融樹脂１０の膜厚を測定する事によって取得した膜厚データをコンピュータ（図示せず）に取り込み、その膜厚データを処理することにより幅方向膜厚プロファイルを作成することができる構成を示したものである。その幅方向膜厚プロファイルをＴダイ１の幅方向に複数設置されているリップ幅調整機構２０に出力し、予め設定した幅方向膜厚プロファイルとの差を出し、それに基づいて各リップ幅調整機構２０がＴダイ１のリップ幅を調整することによって、Ｔダイの幅方向の溶融樹脂の均一な膜厚を実現し、ひいては均一な膜厚の樹脂フィルムを作製することが可能となる。ここで、幅方向膜厚プロファイルにおける膜厚の測定位置に対応した膜厚データを、その位置に対応したリップ幅調整機構２０に出力し、リップ幅を制御することが必要である。

Ｔダイ１のリップ幅調整機構２０には様々な形式があるが、代表的なものは圧縮エアーの圧力を用い、テコの原理を使ってリップ幅を調整するエアー調整式リップ幅調整機構やボルトを加熱し、その熱膨張を利用してリップ幅を調整するヒートボルト式リップ幅調整機構などを挙げることができる。これらリップ幅調整機構を、Ｔダイ１の幅方向に複数設置することで、Ｔダイ１の幅方向の溶融樹脂１０の均一な膜厚を実現し、ひいては均一な膜厚の樹脂フィルムを作製することが可能となる。

膜厚測定センサ２１として、透明な溶融樹脂１０の膜厚測定が可能な分光干渉を用いたセンサや、レーザー変位計を用いることで、透明な溶融樹脂１０の表面反射と裏面反射より溶融樹脂の厚みを測定することが可能となる。また膜厚測定センサ２１を溶融樹脂１０に対して対にして設置し、挟み込みによる測定を行うことで、透明な溶融樹脂１０の膜厚を測定することも可能である。また膜厚測定センサ２１としてはこれらに限定するものではなく、膜厚が測定できる手段であれば、どのような方法であっても採用することが可能である。

膜厚測定センサ２１が１台の場合には、膜厚測定センサ２１に位置検出センサ２２を取り付けておき、モータ２３及び送り機構２４によりＴダイ１の幅方向に平行に沿って膜厚測定センサ２１を走査しながら、Ｔダイ１の幅方向における膜厚と測定位置が分かることから、前記Ｔダイ１のリップ幅調整機構２０の直下での溶融樹脂１０の幅方向膜厚プロファイルを取得することが可能となる。

図４は、膜厚測定センサ２１をＴダイ１の幅方向に複数設置することで、幅方向膜厚プロファイルを取得する場合の構成の一例を示したものである。

膜厚測定センサ２１は、リップ幅調整機構２０の数だけ樹脂膜厚測定架台２５に設置されており、各膜厚測定センサ２１は、リップ幅調整機構２０の直下の溶融樹脂１０の膜厚を測定できるように、溶融樹脂１０との距離と傾きが調整され、配置されている。

図５は、本発明の押出装置の一例を示す概略説明図であって、Ｔダイ１直下に引取り用冷却ローラー２６が設置されており、Ｔダイ１から吐出された溶融樹脂１０を引取り用冷
却ローラー２６で冷却しフィルム化することが可能な押出装置を示している。形成されたフィルムは、引取り用巻取り軸２７により巻き取ることが可能である。引取り用冷却ローラー２６は所望の速度で回転させることが可能であり、実際の生産速度でのフィルム膜厚を測定することが可能である。引取り用巻取り軸２７は、その軸の径の計測及び巻取りトルクを調整することで、所望の張力で巻き取ることを可能である。引取り用巻取り軸２７に関しては、ダンサーロールを用いた速度制御としても良い。

本発明の押出装置は、膜厚測定手段である膜厚測定センサ２１が、Ｔダイ１の直下に配置されることで溶融樹脂１０を測定する構成（図５（ａ））でも、冷却ローラー２６の直後または冷却ローラー２６の表面の、冷却ローラー２６によって固化し形成されたフィルム１１を測定する構成（図５（ｂ））のどちらでも良く、幅方向膜厚プロファイルを取得するのに、膜厚測定センサ２１をＴダイ１の幅方向に、走査させる構成でも良いし、複数の膜厚測定センサ２１を配置した構成でも良い。

また膜厚測定センサ２１に分光干渉を用いたセンサを用いることで、共押出しを行った際の各層の膜厚を測定でき、その膜厚データに基づき、各層の溶融樹脂１０の吐出量を決める押出回転数の調整にも用いることが可能となる。

また、本発明の押出装置に備えられた樹脂膜厚測定架台２５は、Ｔダイ１に対する膜厚測定センサ２１の位置、すなわちＴダイ１と膜厚測定センサ２１の平行度および距離が毎回同じとすることを可能にするための位置決め機構が備えられている。そのため、Ｔダイ１をオフラインの位置からインラインの位置へ移動する際に、樹脂膜厚測定架台２５を移動させたとしても、毎回同じ位置に配置することが可能となり、幅方向膜厚プロファイルもＴダイの幅方向の位置がずれることがない。この位置決め機構としては、樹脂膜厚測定架台２５をレールなどの常に決まったコースを移動させる機械的な機構であっても良いし、樹脂膜厚測定架台２５とＴダイ１との相対的な座標や回転などの配置関係を計測し、樹脂膜厚測定架台２５の移動手段と連携させることによって、常に決まったコースを移動させる機構であっても良い。

図６は、膜厚測定手段である膜厚測定センサで膜厚データを入手してからＴダイのリップ幅調整機構に幅方向膜厚プロファイルを送るまでの簡易的なフロー図を示している。

まず、測定手段である膜厚測定センサと位置検出センサにより、溶融樹脂のＴダイの幅方向膜厚データとその測定位置データを取得する。その幅方向膜厚データと測定位置データをコンピュータに取り込み、幅方向膜厚プロファイルを作成する。この幅方向膜厚プロファイルを使って、コンピュータによりグラフ化することが可能であり、容易に視覚的に膜厚分布が把握できる。

また、コンピュータによって予め目標値として設定入力した幅方向膜厚プロファイルを入力して置き、測定された幅方向膜厚プロファイルと比較し、その差を算出することができる。また両者をグラフ上で、重ね合せることで、目標値とする幅方向膜厚プロファイルとの差を視覚的に把握することができる。

また測定された幅方向膜厚プロファイルと、予め設定入力された幅方向膜厚プロファイルとの差のデータを元に、設定入力された幅方向膜厚プロファイルと一致させるべく、Ｔダイのリップ幅調整機構に出力し、フィードバック制御を行う事が可能である。例えばＰＩＤ制御が望ましいが、その他の制御方法でも構わない。

１…Ｔダイ
２…冷却ローラー
３…膜厚検査機
４…巻取り軸
５…押出台車
１０…溶融樹脂
１１…フィルム
２０…リップ幅調整機構
２１…膜厚測定センサ
２２…位置検出センサ
２３…モータ
２４…送り機構
２５…樹脂膜厚測定架台
２６…引取り用冷却ローラー
２７…引取り用巻取り軸

Claims (4)

1. 溶融押出成型法により樹脂フィルムを製造するためのＴダイを備えた押出装置であって、
   オフラインにてパージ中に溶融した樹脂の、またはそれを冷却固化し形成されたフィルムの、厚さを測定するための膜厚測定センサと、
   前記Ｔダイのリップ幅を調整可能な複数のリップ幅調整機構と、
   前記膜厚測定センサを前記Ｔダイの幅方向に移動させながら測定可能とするための送り機構と、
   前記Ｔダイの幅方向における前記膜厚測定センサの位置を検出するための位置検出センサと、
   Ｔダイを保持してなる押出台車と、を備えてなり、
   前記押出台車はオフラインで実施する樹脂パージの位置およびインラインの位置に移動可能であり、
   前記膜厚測定センサと前記位置検出センサが取得した膜厚測定データと位置データに基づき作成した幅方向膜厚プロファイルと、予め設定入力した幅方向膜厚プロファイルから算出した差に基づいて、前記リップ幅調整機構が前記Ｔダイの幅方向のリップ幅を調整することを特徴とする押出装置。
2. 溶融押出成型法により樹脂フィルムを製造するためのＴダイを備えた押出装置であって、
   オフラインにてパージ中に溶融した樹脂の、またはそれを冷却固化し形成されたフィルムの、厚さを測定するためのＴダイの幅方向に一列に設置された複数の膜厚測定センサと、
   前記Ｔダイのリップ幅を調整可能な複数のリップ幅調整機構と、
   Ｔダイを保持してなる押出台車と、を備えてなり、
   前記押出台車はオフラインで実施する樹脂パージの位置およびインラインの位置に移動可能であり、
   前記膜厚測定センサが取得した膜厚測定データに基づき作成した幅方向膜厚プロファイルと、予め設定した幅方向膜厚プロファイルから算出した差に基づいて、前記リップ幅調整機構が前記Ｔダイの幅方向のリップ幅を調整することを特徴とする押出装置。
3. 前記膜厚測定センサがその上に配置され、前記Ｔダイとの位置を変更可能な樹脂膜厚測定架台が、前記Ｔダイとの位置関係が毎回同じになるための位置決め機構を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の押出装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の押出装置を用いた樹脂フィルムの製造方法であって、
   前記Ｔダイをオフラインの位置で溶融した樹脂を清浄化かつ安定させるパージ工程と、
   前記パージ工程の後、前記Ｔダイをインラインの位置に移動させる工程と、を備えてなることを特徴とする樹脂フィルムの製造方法。

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