JP2963732B2

JP2963732B2 - バンク量モニタ方法およびシート成形方法ならびにそれらの装置

Info

Publication number: JP2963732B2
Application number: JP17093890A
Authority: JP
Inventors: 勝田口; 正幸八木
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1990-06-28
Publication date: 1999-10-18
Anticipated expiration: 2014-10-18
Also published as: JPH0459210A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、バンク量モニタ方法およびシート成形方法
ならびにそれらの装置に係り、詳しくは、ほぼ平行に配
列されそれぞれ所望の温度に制御されて回転する２本の
対をなす成形ロールの間隙の上流側に、押出機に接続さ
れスリット状の流出部を備えたフラットダイからプラス
チックまたはゴム等の可塑性材料を供給し、この可塑性
材料を成形ロールによりこの成形ロールの間隙の上流側
に可塑性材料の溜りであるバンクを形成しながらシート
状に挾圧成形して間隙の下流側へ搬出するシートの成形
におけるバンク量のモニタ方法およびその装置と、シー
ト成形方法およびその装置に関するものである。

（従来の技術）上記シート成形方法は、第２図に示すように、対をな
して矢印A,B方向に回転している２本の所望温度に制御
された成形ロール11,12の間隙13の上流側に、押出機に
接続されているフラットダイ10から所望温度の可塑性材
料14を供給し、間隙13の上流側に可塑性材料14の溜り、
すなわちバンク14aを形成し、このバンク14aを形成して
いる可塑性材料14を成形ロール11,12の回転によって最
も狭い部分の間隙（以下、単に間隙という）13へ引き込
むことにより、上記可塑性材料14を挾圧成形して間隙13
の下流側ヘシート15として搬出するものである。このシ
ート成形方法によって製造されるシート15の品質の良否
を左右する重要な要素の１つはバンク量すなわち間隙13
の中心からのバンク14aの高さｈを適切な値に保つこと
にある。バンク量ｈが不足していると、“ひけ”と呼ば
れている表面欠損を生じ、またバンク量ｈが過剰な場合
には、“バンクマーク”と呼ばれているシート15の走行
方向に間隔を置いてシート15の巾方向に伸びる波状のマ
ークの表面欠損を生じ、さらには成形ロール11,12をた
わませてシート15の巾方向厚さ分布を悪化させる。上記
のような表面欠損や厚さ分布の悪化を生じないことはも
ちろん、所望の特性を有するシート15を製造するために
は、バンク量ｈをより正確に制御する必要がある。

そこで、従来、特開昭48-47955号および特開昭53-286
57号公報に開示されているように、バンク14aに対し上
流側または横から光を当て、光の反射または通過によっ
てバンク量ｈを測定し、バンク量ｈが所望の値となるよ
うに、フラットダイ10からの可塑性材料14の供給量また
は成形ロール11,12の回転速度を制御する装置が提案さ
れている。

（発明が解決しようとする課題）上記のような光によるバンク量ｈの測定は、光を横か
ら当てる場合にはバンク量ｈの最高値を測定することが
できるのみで巾方向の分布を測定することができない。
また、光を上流側から当てる場合には、巾方向の分布、
好ましくは全域にわたる測定は可能であるが、バンク14
aの上流側は成形ロール11,12による狭い谷間状であり、
かつフラットダイ10がバンク14aにできるだけ接近する
ように配置されて谷間状部の上流側をほぼ塞ぎ、かつバ
ンク14aは第２図には誇張して示してあるが実際には間
隙13の奥にわずかに形成されるものであるため、測定が
非常に困難である。そこで、従来、上記のようなシート
成形は、操作者の経験に頼るところが大きく、良質のシ
ートを容易かつ的確に製造することが困難であった。

本発明の目的は、前述したバンク量を的確に把握する
ことのできるバンク量モニタ方法および装置を提供する
にある。

本発明の他の目的は、前記バンク量の把握に基づき極
めて良質のシートを成形することのできるシート成形方
法および装置を提供するにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明のバンク量モニタ
方法は、ほぼ平行に配列されて回転する一対の成形ロー
ルの間隙の上流側に、押出機に接続されスリット状の流
出部を有するフラットダイから可塑性材料を供給し、こ
の可塑性材料を前記成形ロールによってこの成形ロール
の間隙の上流側に可塑性材料の溜りであるバンクを形成
しながらシート状に挟圧成形して前記間隙の下流側へ搬
出するシート成形におけるバンク量のモニタ方法におい
て、前記成形ロールの間隙から搬出されるシートの残留応
力，歪を測定し、測定された残留応力，歪情報に基づい
て前記バンク量を推定することを特徴とする。

搬出されるシートの残留応力，歪の測定は、前記シー
トの複屈折率を測定することが好ましい。

測定されるシートの残留応力，歪情報は、搬出される
シートの巾方向の少なくとも複数箇所の残留応力，歪分
布であることが望ましい。

また、本発明のバンク量のモニタ装置は、ほぼ平行に
配列されて回転する一対の成形ロールの間隙の上流側
に、押出機に接続されスリット状の流出部を有するフラ
ットダイから可塑性材料を供給し、この可塑性材料を前
記成形ロールによってこの成形ロールの間隙の上流側に
可塑性材料の溜りであるバンクを形成しながらシート状
に挟圧成形して前記間隙の下流側へ搬出するシート成形
におけるバンク量のモニタ装置において、前記成形ロールの間隙から搬出されるシートの残留応
力．歪を測定するための残留応力，歪測定手段と、バン
ク量を推定するために前記残留応力，歪測定手段によっ
て測定された残留応力，歪情報を取り込んで表示する表
示手段と、を有することを特徴とする。

前記残留応力，歪測定手段は、搬出されるシートの複
屈折率を測定する手段であることが望ましい。

前記残留応力，歪測定手段は、搬出されるシートの巾
方向の少なくとも複数箇所の残留応力，歪を測定するよ
うに構成される。

前記残留応力，歪測定手段と前記表示手段との間に、
前記残留応力，歪情報からバンク量に算出するための演
算部を接続することが好ましい。

また、本発明のシート成形方法は、ほぼ平行に配列さ
れて回転する一対の成形ロールの間隙の上流側に、押出
機に接続されスリット状の流出部を有するフラットダイ
から可塑性材料を供給し、この可塑性材料を前記成形ロ
ールによってこの成形ロールの間隙の上流側に可塑性材
料の溜りであるバンクを形成しながらシート状に挟圧成
形して前記間隙の下流側へ搬出するシート成形方法にお
いて、前記成形ロールの間隙から搬出されるシートの残
留応力，歪を測定し、測定された残留応力，歪情報に基
づいて可塑性材料の供給量、成形ロールの間隙、可塑性
材料を供給するフラットダイの巾方向流量分布の少なく
とも１つを成形条件として制御することを特徴とする。

搬出されるシートの残留応力，歪の測定は、前記シー
トの複屈折率の測定によって行うことが好ましい。

測定されるシートの残留応力，歪情報は、搬出される
シートの巾方向の少なくとも複数箇所からなる残留応
力，歪分布であることが好ましい。

測定されるシートの残留応力，歪に対して基準となる
設定残留応力，歪情報が、供給される可塑性材料の巾方
向の残留応力，歪分布に対応した分布となるように定め
ることが好ましい。

さらに、本発明のシート成形方法は、成形すべきシー
トの成形目標となる厚さを設定する工程と、この設定厚さに基づいて、押出機からの可塑性材料の
供給量と、シートを成形するための一対の成形ロールの
間隙と、を初期設定する工程と、この成形ロールの間隙に、押出機に接続されスリット
状の流出部を有するフラットダイから可塑性材料を供給
し、この可塑性材料を前記成形ロールによってこの成形
ロールの間隙の上流側に可塑性材料の溜り部であるバン
クを形成しながら挟圧成形して前記間隙の下流側にシー
トとして搬出する初期成形工程と、初期成形されるシートの平均厚さに基づいて成形ロー
ルの回転速度を初期設定する工程と、成形ロールの間隙から搬出されるシートの残留応力．
歪を測定し、測定された残留応力，歪情報が目標となる
バンク量に対応して予め与えられた値となるように少な
くともフラットダイの流出部近傍に設けられている巾方
向流量分布調整機構を調整してバンク量を調整する工程
と、を備えるようにしてもよい。

なお、バンク量調整後の成形ロールから搬出されるシ
ートの厚さを測定し、その測定値に基づいて成形ロール
の間隙の巾方向分布を調整する工程、を備えるようにし
てもよい。

また、本発明のシート成形装置は、可塑性材料を供給
するための押出機と、同押出様に接続されスリット状の
流出部を有するフラットダイと、同フラットダイから供
給された可塑性材料を挟圧成形するための所定の間隙を
設けてほぼ平行に配列されて回転する一対の成形ロール
と、を備えたシート成形装置において、前記成形ロールの間隙から搬出されるシートの残留応
力，歪を測定するための残留応力，歪測定手段と、該残留応力，歪測定手段により測定された残留応力，
歪情報に基づいてフラットダイに対する押出機からの可
塑性材料供給部、成形ロールの間隙調整部の少なくとも
１つを制御対象として最適の成形条件に制御する制御手
段と、を具備して成ることを特徴とする。

前記残留応力，歪測定手段は、搬出されるシートの複
屈折率を測定する手段であることが好ましい。

残留応力，歪測定手段を、シートの巾方向の少なくと
も複数の測定位置に関連付けて出力を生じるように構成
されることが好ましい。

測定されるシートの残留応力，歪情報に対して基準と
なる設定残留応力，歪情報が、シート巾方向位置によっ
て異なるように構成されていることが好ましい。

一方、可塑性材料供給部は可塑性材料をフラットダイ
に向けて送出するスクリュとギヤポンプとを具備してお
り、制御手段が該スクリュおよびギヤポンプの回転速度
を制御するように構成されていることも好ましい。

また、制御手段が、押出機に接続されたフラットダイ
の巾方向流量分布調整機構を制御するように構成されて
いることも好ましい。

（作用）押出機に接続されたフラットダイから成形ロールの間
隙の上流側に供給された可塑性材料は、成形ロールの回
転により間隙内へ引き込まれて挾圧成形され、シートと
なって間隙の下流側へ搬出される。

ところで、成形ロールによって成形されたシートは、
バンク量が大きい部分と小さい部分とでは圧縮される度
合いが異なるので、バンク量の大きさにより残留応力，
歪が異なり、成形されたシートの残留応力，歪情報とバ
ンク量との間に相関閉係がある。本発明は、この知見に
基づいてバンク量をモニタするものである。

また、本発明のシート成形方法は、間隙から搬出され
るシートの残留応力，歪情報とバンク量との関係、また
はバンク量と直接関連付けることなく前記残留応力，歪
情報と製造されたシートの品質との関係を前もって把握
しておき、実際のシート成形運転においては、間隙から
搬出されるシートの残留応力，歪を測定し、測定された
残留応力，歪情報に基づいて例えばこの残留応力，歪が
所望の残留応力，歪となるように次に述べるバンク量に
関係する部分を制御する。

すなわちバンク量は、フラットダイからの可塑性材料
の供給量、巾方向流量分布、成形ロールの間隙の大小に
よって変化するため、これらの成形条件の１ないし複数
を制御する。

（実施例）以下本発明の実施例について第１図ないし第10図を参
照して説明する。第１図において、１は押出機であり、
ホッパ２へ直接または図示しない計量フィーダにより供
給された原料３をスクリュ４で送りつつ、この送りに伴
なうせん断作用による加熱と加熱・冷却用の熱交換器５
による温度制御によって原料３を溶融し、スクリーン６
を通してギヤポンプ７によりフラットダイ10へ送出す
る。８はスクリュ４の回転駆動用のモータ、９はギヤポ
ンプ７の回転駆動用のモータである。

フラットダイ10には、図示を省略したヒータが取付け
られ、ギヤポンプ７から送出されてくる溶融プラスチッ
クまたはゴム等の可塑性材料14を所望の温度に制御し
て、第２図に示したように、成形ロール11,12の間隙13
の上流側へ供給するようになっている。フラットダイ10
に取付られているヒータは、よく知られているように巾
方向温度分布を適宜に定められるように構成されてい
る。また、フラットダイ10には、公知のリップ調整装置
17a,チョークバー17bおよび前記ヒータ等の巾方向流量
分布調整機構が第２図および第７図に示すようにフラッ
トダイ10の流出部であるリップ10aの近傍に設けられ、
リップ10aから吐出される可塑性材料14の巾方向（第７
図において左右方向）分布を調整できるようになってい
る。

成形ロール12は、第８図に示すように、両端を軸受3
1,32によって回転自在に支持され、これらの軸受31,32
は図示しない装置フレームに固定されている。成形ロー
ル11は両端を主軸受33,34によって回転自在に支持され
ている。両成形ロール11,12は温度制御された流体を内
部に流し、所望の温度に制御されるようになっている。
主軸受33,34は、第１図および第９図に示すように、互
いに逆方向へ等しい量だけ回転されるモータ35,36によ
って駆動されるねじ等の昇降装置37,38により図示を省
略した装置フレームに対し昇降される可動台39,40上に
取付けられ、いわゆる公知のロールクロス制御が可能に
なっている。主軸受33,34は、第１図に示すように（同
図には主軸受34側のみを示す）、可動台39,40のガイド4
1,42により成形ロール12に対し接離する方向へ移動可能
に取付けられている。可動台39,40上にはストッパ43,44
が取付けられ、主軸受33,34にはストッパ43,44に対向す
るテーパブロック45,46が設けられ、これらの間にクサ
ビ状の間隙調整部材47,48が介在されている。間隙調整
部材47,48はモータ49,50によって上下動され、シリンダ
等の加圧装置51,52によって主軸受33,34を成形ロール12
側へ押圧したとき、成形ロール11,12間の間隙13の大き
さを所望の値に設定するようになっている。

また、第８図に示すように、成形ロール11の主軸受3
3,34よりさらに外方の端部には補助軸受53,54が回転自
在に取付けられている。これらの補助軸受53,54は、可
動台39,40に取付けられたシリンダ等の駆動装置55,56に
より第８図において下方に引張られ、成形ロール11をバ
ンク圧延力に抗して第８図に示す方向へ曲げる力を作用
させ、成形ロール11,12間の間隙13の巾方向分布を調整
する、いわゆる公知のロールベンディング制御が可能に
なっている。なお、成形ロール11,12は第１図に示すモ
ータ57,58により回転を与えられる。

第１図および第２図において、成形ロール11,12の間
隙13の下流側には、シートの残留応力，歪と相関関係を
有している複屈折率を測定する残留応力，歪測定手段と
しての複屈折率測定器20が設けられている。

この複屈折率測定器20は、シート15の巾方向における
測定位置ｘと関係付けて残留応力，歪情報としてシート
の複屈折率ｎ（ｘ）を連線的または適宜な間隔で間欠的
に出力するようになっている。この出力すなわちシート
の複屈折率ｎ（ｘ）は、第１図に示すように制御部60に
与えられるようになっている。

制御部60は、第１図に示すようにシートの複屈折率ｎ
（ｘ）に対応してその所望値ns（ｘ）を前もって与えら
れる設定温度記憶部61から前記所望値すなわち設定値ns
（ｘ）が与えられるようになっている。

制御部60は、第４図に示すように、複屈折率測定器20
からのシートの複屈折率ｎ（ｘ）と設定複屈折率記憶部
61の設定値ns（ｘ）とを比較部60-2で比較し、測定位置
ｘに対応した偏差△ｎ（ｘ）を求めると共に制御演算部
60-3で両者のシート巾方向の平均値の偏差▲▼を算
出するようになっている。この偏差△ｎ（ｘ）および▲
▼は表示手段70に表示される。なお、この表示手段
70は複屈折率ｎ（ｘ）を表示してもよく、さらには制御
演算部60-3でバンク量ｈに換算して表示してもよい。

制御部60の制御演算部60-3は、平均値の偏差▲▼
においてシートの複屈折率ｎ（ｘ）が設定値ns（ｘ）と
異なる場合には、各種成形条件となるスクリュ４および
ギヤポンプ７のモータ8,9の回転速度、成形ロール11,12
の回転駆動用のモータ57,58の回転速度、ならびに間隙
調整部材47,48の移動用モータ49,50の少なくとも１組を
制御するようになっている。また、制御演算部60-3は、
測定位置ｘに対応した偏差△ｎ（ｘ）が存在する場合に
は、リップ調整装置17aおよびチョークバー17b等の巾方
向流量分布調整機構，ロールクロス制御用のモータ35,3
6,ならびにロールベンディング制御用の駆動装置55,56
の少なくとも１つを制御するようになっている。

第３図には主要な制御ブロック図を示している。すな
わち、制御部60に対して複屈折率測定器20後述するバン
ク圧延力検知用の検知器62および厚さ計63が接続され、
それぞれ成形ロール11,12から搬出されたシート15の複
屈折率および厚さの計測値等が電気信号として入力され
る。そして、制御部60内のCPU等によって演算処理さ
れ、制御対象80であるところの可塑性材料供給部として
の押出機１のスクリューモータ8,ギヤポンプモータ９、
リップ調整装置17a等の巾方向流量分布調整機構、成形
ロール回転駆動用のモータ57,58、成形ロール間隙調整
用のモータ49,50、ロールクロス制御用のモータ35,36お
よびロールベンディング制御用の駆動装置55,56に対し
て制御信号を出力するようになっている。上記成形ロー
ル間隙調整用のモータ49,50,ロールクロス制御用のモー
タ35,36、ならびにロールベンディング制御用の駆動装
置55,56の制御は、バンク量ｈの大きさに関係して生ず
るバンク圧延力すなわち成形ロール11,12による可塑性
材料14の挾圧力による成形ロール11,12の曲がりに関係
すると共に、製造されたシート15の厚さに直接影響を及
ぼすため、バンク圧延力を検知するための検知器62およ
び厚さ計63からの出力を参照して制御の可否を設定する
ように構成することが好ましい。なお、第１図におい
て、64は、シート15の設定厚さ記憶部である。

また、バンク圧延力を検知するための検知器62は、第
１図に示すように、加圧装置52からテーパブロック46お
よび間隙調整部材48を介してストッパ44に作用する力を
検出するようになっている。本実施例では、加圧装置52
の出力すなわち加圧力から前記検知器62で検知したスト
ッパ44に作用する力を差し引くことによってバンク圧延
力を求める方式を採用した例を示しているが、これに限
定されるものではない。

次いで本装置の作用について説明する。押出機１によ
り加熱溶融され、フラットダイ10に設けた図示しないヒ
ータによって所望の温度に制御された可塑性材料14が、
スクリュ４およびギヤポンプ７の回転速度に応じた供給
量でフラットダイ10からシート状に吐出される。フラッ
トダイ10は、リップ調整装置17a等の巾方向流量分布調
整機構により、全巾にわたり略等しい供給量分布となる
ように可塑性材料14を吐出する。

フラットダイ10から吐出された可塑性材料14は、第２
図に拡大して示すように、成形ロール11,12の間隙13の
上流側にバンク14aを形成し、バンク量ｈに応じて生ず
る形成ロール11,12の引込力によって間隙13へ半強制的
に押込まれ、挾圧作用を受けてシート15となり、間隙13
の下流側へ搬出される。

このとき、成形ロール11,12は、通常、所定温度に制
御された流体を通すことにより、フラットダイ10から吐
出される可塑性材料14の吐出温度より低いシート成形に
適した温度に制御されているため、バンク14aを形成し
ている可塑性材料14は成形ロール11,12によって冷却さ
れてシート15となる。

このとき、成形ロール11のバンク量との大小によって
可塑性材料14の圧縮度合いが変化し、バンク量が大きい
部分は小さい部分よりも圧縮度合いが大きく、シート15
の残留応力，歪も大きくなり、バンク量とシート15の残
留応力，歪との間に相関がある。またシート15の残留応
力，歪はシート15の複屈折率と相関関係を有している。

間隙13から搬出されたシート15は、成形ロール11から
離れ、成形ロール12側に送り出される。そして搬出され
たシート15の複屈折率が複屈折率測定器20によって測定
される。この複屈折率測定器20は、シート15の巾方向の
測定位置ｘに関連したシートの複屈折率ｎ（ｘ）（第６
図参照）を出力し、制御部60へ与える。

制御部60は、第４図に示すようにシートの複屈折率ｎ
（ｘ）を、比較部60-2によって設定複屈折率記憶部61の
設定値ns（ｘ）と比較し、両者の測定位置ｘに対応した
偏差△ｎ（ｘ）を出力すると共に制御演算部60−３で両
者の平均値の偏差△ｎを算出する。

例えばシートの複屈折率ｎの平均値▲▼の方が設
定値ns（ｘ）の平均値▲▼（ｘ）より高い場合は、
第５図から明らかなように、測定時のバンク量h₁が所望
の値h_sより大きいことを示す。そこで、この場合には、
バンク量を全巾的に減少させるように、前記偏差▲
▼の絶対値に応じて成形ロール11,12間の間隙13の間隔
を増加させ、バンク量ｈを減少させる。なおスクリュ４
およびギヤポンプ７の回転速度を高めて可塑性材料14の
供給量を減少させるか、または成形ロール11,12の回転
速度を増加させても同様の効果が得られる。

また、測定位置ｘに対応した偏差△ｎ（ｘ）が存在す
る場合には、バンク量ｈを部分的に変化させるように、
第７図に示したリップ調整装置17a等の巾方向流量分布
調整機構を調整してバンク量ｈ（ｘ）の巾方向分布を所
定の分布にする。

前述した実施例は、間隙13から搬出されるシート15の
複屈折率ｎ（ｘ）を測定してバンク量ｈ（ｘ）を所望値
に保つように制御する方法について述べた、このバンク
量ｈ（ｘ）は良質のシート15を得るための最も重要なパ
ラメータであるが、バンク量ｈ（ｘ）を直接の制御目的
とせずに良質のシート15が得られるときの前記シート15
の複屈折率ｎ（ｘ）を前もって把握しておき、該複屈折
率自身を制御目的としても同様の作用効果が得られるこ
とは言うまでもない。

ここで、最終的なシート15の厚さに影響する要因は、
上述したようにバンク量ｈ（ｘ）と、フラットダイ10か
ら供給される可塑性材料14の巾方向の厚さおよび成形ロ
ール11,12自体の彎曲と互いに関連し合っている。

したがって、より均一厚さで歪みのないシートを成形
する自動化システムを構築するためには、フラットダ
イ10による巾方向流量分布の調整の実施、シート15の
巾方向厚さ分布の調整（ロールクロス，ロールベンディ
ング）、バンク量ｈ調整、を順序立てて制御する必要
がある。

第10図には、この装置を用いたより具体的な成形工程
の一例を示す。

まず、成形目標となるシート厚さを設定する（10
0）。

この厚さの設定値に対応して、押出機１のスクリュー
モータ８、およびギヤポンプモータ９の回転速度と、成
形ロール11,12問の間隙13とが予め定められた値に初期
設定される（101）。

次に、押出機１を作動させて可塑性材料14を成形ロー
ル11,12の間隙13に供給し、成形ロール11,12によってシ
ート状に挾圧成形して間隙13の下流側に搬出して初期成
形し、この初期成形シートの厚さｔを測定する（10
2）。

そして、測定されたシート15の厚さｔに基づいて、成
形ロール11,12の回転速度を制御し、基本的なシート厚
さｔ（平均値）を決定する（103）。

その後、成形ロール11,12の間隙13から搬出されるシ
ート15の複屈折率ｎ（ｘ）を複屈折率測定器20によって
測定する。そして、第４図を参照して上述したように、
測定された複屈折率ｎ（ｘ）が目標となるバンク量hs
（ｘ）に対応して予め与えられた値ns（ｘ）となるよう
にフラットダイ10のリップ調整装置17a等の巾方向流量
分布調整機構によって前記目標のバンク量hs（ｘ）とな
るように細く制御する（104,105）。

さらに、シート15の厚さｔ（ｘ）の測定を行ない、必
要に応じてロールベンディングおよびロールクロス制御
を行なう（106,107）。

このような工程を経ることにより、最終的に初期の設
定シート厚となる。

第11図（ａ）〜（ｃ）には、複屈折率とバンク量の相
関関係を示す実験結果を示している。

テスト機としては、φ90［mm］,L/D＝32のスクリュを
有する押出機、リップ巾1100［mm］のＴダイを用い、ポ
リエチレンテレフタレート（PET），ポリカーボネート
（PC）のシート厚400μの成形を行ない、バンクの大き
さの異なるシートサンプルを作り、レーザ式の複屈折率
測定器により複屈折率の測定を行ない、バンク量と複屈
折率との相関を調査した。その結果は第11図（ａ）〜
（ｃ）に示す通り、各シートサンプル間には明かな差が
あり、バンク量と複屈折率との間には明らかに相関関係
があることが判明した。また、バンクができないところ
は複屈折率が０であることも判明した。

さらに、第12図はバンク量、シートの厚さおよび複屈
折率の測定結果を示している。このテスト条件は、ポリ
カーボネートをφ90,L/D＝32スクリュを有する押出機、
リップ巾1100［mm］のＴダイ、吐出流量130［kg/H］、
シート引取速度を2.16［m/min］、Ｔダイ吐出樹脂温度2
76［°Ｃ］、ロール温度145［°Ｃ］、ロール押付け線
圧を63［kg/cm］として成形した。このグラフからも明
かなように、バンク量と複屈折率、さらにシート厚との
間には強い相関関係がある。

尚、これらの実験において本来であれば、バンク量ｈ
（ｘ）と複屈折率測定器20によって測定したシート15の
複屈折率nx）との相関関係を直接、実験で確認すること
が望ましいが、前述した理由からバンク量ｈ（ｘ）を直
接測定することは非常に困難であるため、あらかじめフ
ラットダイ10と成形ロール11,12の間の距離を実際のシ
ート成形時より意図的にかなり離し、バンク量ｈ（ｘ）
を肉眼で確認できるようにした。更に、成形ロール11,1
2の挾圧力を実際のシート成形時より低くし、成形ロー
ル11,12のロールたわみを極力少なくすることにより、
成形ロール11,12の間隙13の大きさをできるだけ一定に
して実験を行った。

このことにより、シート15の厚さｔは、バンク量ｈが
大きい時はほぼ比例的に厚く、小さいときは薄く、つま
り高い正の相関関係を持たせるようにした。

また、シートの表面欠損についてもシートの複屈折率
ｎ（ｘ）からバンク量ｈ（ｘ）を推定することによって
予知できるので、シート複屈折率ｎ（ｘ）はシート表面
の欠損検知にも極めて有効である。

さらに、第13図（ａ）〜（ｃ）は実際の製造ラインに
適用してバンク成形をおこなった結果を示している。

この装置ではポリカーボネートの400μ厚みのバンク
成形をおこなった。

まず、押出し量を160［kg/H］に固定し、成形ロール
で冷却されたシートの複屈折率を引取機に取付けた複屈
折率測定器で測定し、差動型熱変位自動ダイ（リップ巾
1100［mm］）にコンピュータ処理された信号を送り、Ｔ
ダイ巾方向の流量分布をリップ開度を変えることにより
コントロールした。

また、事前確認でバンクのできない部分は複屈折率が
０となることが判明したために、複屈折率の制御範囲を
50±10［nm］に予め設定した。結果は第12図（ａ）に示
すような複屈折率の分布となり、得られたシートは“ひ
け”や“バンクマーク”のない満足できるものであっ
た。第12図（ｂ）は制御範囲を100±10［nm］に設定し
たもの、第12図（ｃ）は200±10［nm］に設定して成形
確認を行なった結果であり、これらの場合にも充分満足
できるシートを得ることができた。

前述した実施例では、間隙13から搬出されるシート15
の複屈折率ｎ（ｘ）を測定し、その結果に基づいて成形
条件を自動調整する例を示したが、バンク量ｈ（ｘ）を
確実に把握することが最も重要なことであり、これに基
づく成形条件の調整は人手によって行ってもよいことは
言うまでもない。

上記実施例では残留応力，歪情報として複屈折率を測
定するようにしたが、シート15の残留応力，歪を直接測
定するようにしてもよい。すなわち、上記実施例の複屈
折率測定器20の代わりに、第14図に示すようにシートの
成形ライン中に残留応力，歪測定手段として応力測定装
置200を設け、成形シートの残留応力，歪を光学的に測
定するように構成される。

応力測定装置200は、いわゆる光弾性法によるもの
で、残留応力の存在により複屈折性を生じることを利用
したものである。すなわち、シートの表裏両側に偏光板
よりなる偏光子201と検光子201を配置し、光源203から
レンズ204および偏光子201を通してシートに偏光を照射
し、シートを透過した光を偏光子202を通じてカラービ
デオカメラ等の色を判別して光学的画像を電気信号に変
換して読取るカメラ205によって撮影し、シートの残留
応力の状態を検出する。このカメラ205からの画像信号
は画像処理ユニット206に送信され画像処理がなされ
る。そして、この画像処理ユニット206にはモニタ207が
接続され、さらにコンピュータ208を介して制御出力装
置209に接続される。

第15図（ａ）〜（ｅ）には本実施例の応力測定装置の
カメラ205によって撮影されたシートの応力状態を示し
ている。

テストは、φ90［mm］、L/D＝32［mm］のスクリュを
有する押出機と、リップ巾1100［mm］のＴダイを用い、
ポリエチレンテレフタレート（PET）およびポリカーボ
ネート（PC）のシート厚400μの成形を行ない、バンク
の大きさの異なるシートサンプルを作って残留応力の測
定を行ない、バンク量と残留応力との相関を調査した。

その結果、第15図（ａ）〜（ｅ）に示すように、明か
な差があることが判明した。また、バンクができないと
ころは残留応力が０であることも判明した。

すなわち、第15図（ａ）は、バンク量が過多の状態
で、画像パターンは横波で、成形シートにバンクマーク
が発生している。

第15図（ｂ）はバンク量が適切な場合で、ポリカーボ
ネートでほぼ均一の青色（Ｂ）を呈す。

第15図（ｃ）はバンク量が不均一の場合で、黄色から
紺色まで含む多色の大きな縞模様が生じ、残留応力が不
均一を表わす。

第15図（ｄ）はバンク量が過小の場合で、シートが冷
却後狭圧されているため、残留応力が著しく不均一であ
り、画像パターンは細い模様となる。

第15図（ｅ）はバンク量が０の場合で、無色透明であ
る。

この結果に基づいて、以下の種々の制御方法を実施す
ることができる。

第１のケースは、モニタのみで画像処理を行なわない
方法である。

すなわち、オペレータはモニタにてシートの残留応
力，歪の状態を観察し、最適な残留応力分布となるよう
にダイ調整をする。

第２のケースは、モニタと画像処理を行なう方法であ
る。すなわち、残留応力が所望の範囲外になった時に警
報を出す。この警報によりオペレータがダイを調整す
る。このようにすれば、バンクマーク，ヒケ等の欠陥検
知システムとしても有効である。

次に、第３のケースは、モニタと、画像処理を行な
い、さらにコンピュータ208を通じて制御装置を自動制
御する方法である。すなわち、画像処理された応力情報
を制御系にフィードバックさせて、この情報に基づいて
上記したダイのチョークバーやリップの対応するボルト
を調整する。

残留応力を画像化して検出する方法としては、透明の
樹脂に限るものではなく、不透明の樹脂材料についても
適用可能である。すなわち、不透明のシートでも長波長
光では透過性を示す性質があるので、近赤外光を用いる
ことにより光弾性法による検出が可能である。

前述した実施例は、シート15の残留応力、歪を複屈折
率測定器20または、光透過型の応力測定装置200で測定
する例を示したが、これに限らず例えば表面応力計とし
て知られている反射型の応力測定装置等、種々の測定手
段を用いることが可能であり、また、バンク量ｈと相関
関係を有するシート15種々の物性値を用いることができ
る。

（発明の効果）以上述べたように本発明のバンク量モニタ方法および
その装置によれば、バンク量を的確に把握することがで
き、成形条件の解析を的確に行なうことが可能となり、
同成形条件の設定、制御を容易かつ的確に行なうことが
可能になった。

また、本発明のシート成形方法およびその装置によれ
ば、シートの品質に大きく影響するバンク量を自動的に
かつ的確に制御することができるため、”ひけ”や”バ
ンクマーク”等の表面欠陥がないことはもちろん所望の
特性を有する極めて良質のシートを製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図はシート
成形部の部分拡大図、第３図は主要制御ブロック図、第
４図は複屈折率測定の処理系を示すブロック図、第５図
は搬出されるシートの複屈折率ｎとバンク量ｈの関係を
示す図、第６図はシート巾方向の測定位置ｘに対応した
シートの複屈折率ｎ（ｘ）の一例を示す図、第７図はフ
ラットダイを第１図および第２図において下方から見た
図、第８図は成形ロールのベンディング制御部の概略平
面図、第９図は第８図のVII−VII線による断面図、第10
図は成形工程の一例を示す工程図、第11図（ａ）〜
（ｃ）はシートの複屈折率とバンク量との相関を示す実
験例のグラフ、第12図はシートの複屈折率，バンク量と
シート厚間の関係を示すグラフ、第13図（ａ）〜（ｃ）
は実際の成形ラインにおける複屈折率とバンク量との相
関を示すグラフ、第14図は応力測定装置を用いた場合の
制御構成を示すブロック図、第15図（ａ）〜（ｅ）は第
14図の光弾性法により検出される応力状態に対応する画
像パターンを示す図である。符号の説明１……押出器、４……スクリュ７……ギヤポンプ 8,9,35,36,50,57,58……モータ 10……フラットダイ、11,12……成形ロール 13……間隙、14……可塑性材料 14a……バンク、15……シート 17a,17b……巾方向流量分布調整機構 20……複屈折率測定器（残留応力，歪測定手段） 48……間隙調整部材 52……加圧装置、53,54……補助軸受 55,56……駆動装置 60……制御部、61……設定複屈折率記憶部 63……厚さ計、64……設定厚さ記憶部 70……表示手段、80……制御対象 200……応力測定装置（残留応力，歪測定手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B29C 43/22 - 43/24 B29C 43/32 - 43/34 B29C 43/58

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ほぼ平行に配列されて回転する一対の成形
ロールの間隙の上流側に、押出機に接続されスリット状
の流出部を有するフラットダイから可塑性材料を供給
し、この可塑性材料を前記成形ロールによってこの成形
ロールの間隙の上流側に可塑性材料の溜りであるバンク
を形成しながらシート状に挟圧成形して前記間隙の下流
側へ搬出するシート成形におけるバンク量のモニタ方法
において、前記成形ロールの間隙から搬出されるシートの残留応
力，歪を測定し、測定された残留応力，歪情報に基づい
て前記バンク量を推定することを特徴とするバンク量モ
ニタ方法。
【請求項２】搬出されるシートの残留応力，歪の測定
は、前記シートの複屈折率を測定して行うことを特徴と
する請求項１に記載のバンク量のモニタ方法。
【請求項３】測定されるシートの残留応力，歪情報は、
搬出されるシートの巾方向の少なくとも複数箇所の残留
応力，歪分布である請求項１に記載のバンク量モニタ方
法。
【請求項４】ほぼ平行に配列されて回転する一対の成形
ロールの間隙の上流側に、押出機に接続されスリット状
の流出部を有するフラットダイから可塑性材料を供給
し、この可塑性材料を前記成形ロールによってこの成形
ロールの間隙の上流側に可塑性材料の溜りであるバンク
を形成しながらシート状に挟圧成形して前記間隙の下流
側へ搬出するシート成形におけるバンク量のモニタ装置
において、前記成形ロールの間隙から搬出されるシートの残留応
力．歪を測定するための残留応力，歪測定手段と、バン
ク量を推定するために前記残留応力，歪測定手段によっ
て測定された残留応力，歪情報を取り込んで表示する表
示手段と、を有することを特徴とするバンク量モニタ装
置。
【請求項５】前記残留応力，歪測定手段は、搬出される
シートの複屈折率を測定する手段であることを特徴とす
る請求項４に記載のバンク量モニタ装置。
【請求項６】前記残留応力，歪測定手段は、搬出される
シートの巾方向の少なくとも複数箇所の残留応力，歪を
測定するように構成されている請求項４または５に記載
のバンク量モニタ装置。
【請求項７】前記残留応力，歪測定手段と前記表示手段
との問に、前記残留応力，歪情報からバンク量に算出す
るための演算部を接続したことを特徴とする請求項4,5
または６に記載のバンク量モニタ装置。
【請求項８】ほぼ平行に配列されて回転する一対の成形
ロールの間隙の上流側に、押出機に接続されスリット状
の流出部を有するフラットダイから可塑性材料を供給
し、この可塑性材料を前記成形ロールによってこの成形
ロールの間隙の上流側に可塑性材料の溜りであるバンク
を形成しながらシート状に挟圧成形して前記間隙の下流
側へ搬出するシート成形方法において、前記成形ロールの間隙から搬出されるシートの残留応
力，歪を測定し、測定された残留応力，歪情報に基づい
て可塑性材料の供給量、成形ロールの間隙、可塑性材料
を供給するフラットダイの巾方向流量分布の少なくとも
１つを成形条件として制御することを特徴とするシート
成形方法。
【請求項９】搬出されるシートの残留応力，歪の測定
は、前記シートの複屈折率を測定して行うことを特徴と
する請求項８に記載のシート成形方法。
【請求項１０】測定されるシートの残留応力，歪情報
は、搬出されるシートの巾方向の少なくとも複数箇所か
らなる残留応力，歪分布である請求項８または９に記載
のシート成形方法。
【請求項１１】測定されるシートの残留応力，歪に対し
て基準となる設定残留応力，歪情報が、供給される可塑
性材料の巾方向の残留応力，歪分布に対応した分布とな
るように定められている請求項10に記載のシート成形方
法。
【請求項１２】成形すべきシートの成形目標となる厚さ
を設定する工程と、この設定厚さに基づいて、押出機からの可塑性材料の供
給量と、シートを成形するための一対の成形ロールの間
隙と、を初期設定する工程と、この成形ロールの間隙に、押出機に接続されスリット状
の流出部を有するフラットダイから可塑性材料を供給
し、この可塑性材料を前記成形ロールによってこの成形
ロールの間隙の上流側に可塑性材料の溜り部であるバン
クを形成しながら挟圧成形して前記間隙の下流側にシー
トとして搬出する初期成形工程と、初期成形されるシートの平均厚さに基づいて成形ロール
の回転速度を初期設定する工程と、成形ロールの間隙から搬出されるシートの残留応力．歪
を測定し、測定された残留応力，歪情報が目標となるバ
ンク量に対応して予め与えられた値となるように少なく
ともフラットダイの流出部近傍に設けられている巾方向
流量分布調整機構を調整してバンク量を調整する工程
と、を備えて成ることを特徴とするシート成形方法。
【請求項１３】搬出されるシートの残留応力・歪の測定
は、前記シートの複屈折率を測定して行うことを特徴と
する請求項12に記載のシート成形方法。
【請求項１４】バンク量調整後の成形ロールから搬出さ
れるシートの厚さを測定し、その測定値に基づいて成形
ロールの間隙の巾方向分布を調整する工程、を備えて成
ることを特徴とする請求項12または13に記載のシート成
形方法。
【請求項１５】可塑性材料を供給するための押出機と、
同押出様に接続されスリット状の流出部を有するフラッ
トダイと、同フラットダイから供給された可塑性材料を
挟圧成形するための所定の間隙を設けてほぼ平行に配列
されて回転する一対の成形ロールと、を備えたシート成
形装置において、前記成形ロールの間隙から搬出されるシートの残留応
力，歪を測定するための残留応力，歪測定手段と、該残留応力，歪測定手段により測定された残留応力，歪
情報に基づいてフラットダイに対する押出機からの可塑
性材料供給部、成形ロールの間隙調整部の少なくとも１
つを制御対象として最適の成形条件に制御する制御手段
と、を具備して成ることを特徴とするシート成形装置。
【請求項１６】前記残留応力，歪測定手段は、搬出され
るシートの複屈折率を測定する手段であることを特徴と
する請求項15に記載のシート成形装置。
【請求項１７】残留応力，歪測定手段が、シートの巾方
向の少なくとも複数の測定位置に関連付けて出力を生じ
るように構成されている請求項15または16に記載のシー
ト成形装置。
【請求項１８】測定されるシートの残留応力，歪情報に
対して基準となる設定残留応力，歪情報が、シート巾方
向位置によって異なるように構成されている請求項17に
記載のシート成形装置。
【請求項１９】可塑性材料供給部は可塑性材料をフラッ
トダイに向けて送出するスクリュとギヤポンプとを具備
しており、制御手段が該スクリュおよびギヤポンプの回
転速度を制御するように構成されていることを特徴とす
る請求項15に記載のシート成形装置。
【請求項２０】制御手段が、押出機に接続されたフラッ
トダイの巾方向流量分布調整機構を制御するように構成
されていることを特徴とする請求項17または18に記載の
シート成形装置。