JP7393280B2 - インフレーション成形装置 - Google Patents

Description

本発明はインフレーション成形装置に関する。

従来、成形したフィルムをロール上に巻き取る装置において、ロールの厚みを均一にするために反転装置を用いることが知られている（例えば特許文献１）。このような反転装置は、チューブ状のフィルムを成形し、フィルムを折り畳んでからロール上に巻き取るインフレーション成形装置においても使用されている。

特開昭５９－６４３３０号公報

特許文献１に記載された反転装置は、成形用のダイからフィルムを引き上げるピンチロールと、その周辺機器を鉛直軸周りに旋回させる構造を有する。しかしながら、このような反転装置は実際には非常に大がかりなものになってしまう。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、簡単な構造でロールの表面の凹凸を抑制できるインフレーション成形装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の一態様は、チューブ状に成形材料を押し出すダイ装置と、チューブ状に押し出された成形材料を折り畳むピンチロールと、ピンチロールで折り畳まれた成形材料を巻き取る巻取機と、ダイ装置とピンチロールの間、及びピンチロールと巻取機の間の少なくとも一方に配置され、成形材料を送り方向の周方向に捻る捻転機構とを備える。

第１実施形態にかかるインフレーション成形装置の概略構成を示す。 同インフレーション成形装置のガイド部の拡大図である。 同インフレーション成形装置の捻転機構の平面図である。 フィルムの概略図である。 フィルムの概略図である。 変形例によるインフレーション成形装置のブロック図である。 第２実施形態にかかるインフレーション成形装置の捻転機構の概略図である。 同インフレーション成形装置の捻転機構の概略図である。 第３実施形態によるインフレーション成形装置のガイド部の拡大図である。

図１は、実施形態に係るインフレーション成形装置の概略構成を示す。なお、以下の説明において「溶融樹脂」と、溶融樹脂が固化した「フィルム」の用語を用いることがある。また、溶融樹脂とフィルムを総括して「成形材料」の用語を用いることがある。説明の便宜上、これらの用語を使い分けることがあるものの各用語は実質的に同義の場合がある。特に、溶融樹脂を成形するダイ装置からフィルムを巻き上げるピンチロールの間は、溶融樹脂を固化させてフィルムにするための空間でもあるため溶融樹脂とフィルムが混在する。この場合、溶融樹脂とフィルムの語は同一物を示し、同一の意味を有するものと解釈されるべきである。

インフレーション成形装置１００は、チューブ状のフィルムＦを成形する。インフレーション成形装置１００は、ダイ装置１０と、冷却装置１２と、一対のガイド部１４と、ピンチロール１６Ａ，１６Ｂと、厚みセンサ１８と、制御装置２０と、巻取機２２と、を備える。

ダイ装置１０は、押出機（不図示）より供給された溶融樹脂をチューブ状に成形処理する。ダイ装置１０はリング状のスリット（不図示）から溶融樹脂を押し出すことにより、溶融樹脂をスリットの形状に対応するチューブ状に成形する。冷却装置１２は、ダイ装置１０の上方に配置される。冷却装置１２は、ダイ装置１０から押し出された溶融樹脂に対して外側から冷却風を吹き付ける。溶融樹脂は冷却され、フィルムＦが成形される。フィルムＦは、チューブ形状を保ったままダイ装置１０から矢印Ａ（以下、「送り方向Ａ」という）に沿って送られる。

一対のガイド部１４は、複数の案内ロール１４０を備え、冷却装置１２の上方に配置される。ガイド部１４の送り方向Ａの下流側には、複数対のピンチロール１６Ａ，１６Ｂが配置されている。ガイド部１４は、案内ロール１４０により、成形されたフィルムＦを最上流のピンチロール１６Ａの間に案内する。

ピンチロール１６Ａは、ガイド部１４の上方に配置され、案内されたフィルムＦを引っ張り上げながらフィルムＦを下流側に搬送する。ピンチロール１６Ａは、引っ張り上げたフィルムＦを扁平に折り畳む。ピンチロール１６Ｂは、ピンチロール１６Ａから所定距離下流側に配置されフィルムＦをさらに下流側の巻取機２２に搬送する。各ピンチロール１６Ａ，１６Ｂのそれぞれは、フィルムＦを下流側に搬送処理する搬送部に相当する。

巻取機２２は、折り畳まれたフィルムを巻き取り処理し、フィルムロール体２４を形成する。

厚みセンサ１８は、冷却装置１２とガイド部１４との間に配置される。厚みセンサ１８は、チューブ状のフィルムの周りを周りながら、周方向の各位置におけるフィルム厚を継続的に測定する。厚みセンサ１８は、測定した厚みプロファイルを制御装置２０に送る。なお、厚みセンサ１８は、２周以上の測定結果を平均した厚みプロファイルを制御装置２０に送ってもよい。制御装置２０は、厚みセンサ１８から受け付けた厚みプロファイルに応じた制御指令をダイ装置１０に送る。ダイ装置１０は、この制御指令を受けて、厚みのばらつきが小さくなるようスリット（特にその吐出口）の幅を調節する。また、制御装置２０は、ピンチロール１６Ａ等の各駆動ローラを制御する。

インフレーション成形装置１００は、冷却装置１２と、ガイド部１４との間に配置された捻転機構２６を備える。捻転機構２６の位置は、ダイ装置１０から押し出されたフィルムの大凡の固化高さ（Ｚ軸方向における位置）を示すフロストラインよりも＋Ｚ方向側、かつガイド部１４よりも－Ｚ方向側であればどの位置にあってもよい。

以下の説明では説明の便宜上、三次元直交座標を用いることがある。Ｚ軸は、鉛直方向（ダイ装置１０からチューブ状のフィルムを押し出す方向）を示す。Ｙ軸は、案内ロール１４０の回転軸の延び、Ｘ軸は水平面においてＹ軸と直交する。なお、以下の説明において三次元直交座標で示す方向について言及しない点については、図示される形態にかかわらず方向を問わない。

図２は、ガイド部の拡大図である。ガイド部１４は、複数の案内ロール１４０と、案内ロール１４０を定位置に保持する保持部１４２とを備える。保持部１４２は、ＸＺ平面においてＺ軸に対して鋭角をなして延びる。一対のガイド部１４のそれぞれの保持部１４２は、＋Ｚ方向に向かって互いの距離（Ｘ軸に沿った距離）が近づくように配置される。したがって、一対のガイド部１４の複数の案内ロール１４０は、＋Ｚ方向に向かって互いに距離が近づく。このように配置された複数の案内ロール１４０は、＋Ｚ方向に搬送されるチューブ状のフィルムＦのＸ軸に沿った幅を縮小する。案内ロール１４０は、フィルムＦの搬送に伴って回転させられる従動ロールであってもよいし、フィルムＦを積極的に送る駆動ロールであってもよい。

図３は、捻転機構の平面図である。より具体的には図３は、ＸＹ平面における捻転機構２６の平面図である。捻転機構２６は、２つの円錐ロール２６０，２６２を備える。各円錐ロール２６０，２６２は、Ｙ軸に沿って回転軸を有する。円錐ロール２６０，２６２は、駆動源から供給された駆動力に基づいてＹ軸周りに同一回転数で回転する駆動ロールである。円錐ロール２６０，２６２の回転は、制御装置２０により制御される。図示の例では、円錐ロール２６０，２６２は円錐台形状を有するが、Ｚ軸に沿って見たときに三角形をなす円錐形状のロールを用いてもよい。円錐ロール２６０，２６２は、小径面Ｒ１、大径面Ｒ２、及び側面Ｓを有する。円錐ロール２６０，２６２は、互いに逆を向くように配置される。つまり図示のように一方の円錐ロール２６０の小径面Ｒ１は＋Ｙ方向を向いており、他方の円錐ロール２６２の小径面Ｒ１は－Ｙ方向を向いている。円錐ロール２６０，２６２は、互いの側面Ｓの間にチューブ状のフィルムＦを挟めるようＸ軸に沿って離れて配置される。円錐ロール２６０，２６２間のＸ軸に沿った距離は、チューブ状のフィルムＦの直径よりも短い。

円錐ロール２６０，２６２の直径が大きい点Ｐ１と、直径が小さい点Ｐ２（点Ｐ１と点Ｐ２は同一のＸＹ平面上の点）とでは周速度が異なる。したがって、チューブ状のフィルムＦの外面に、フィルムＦの送り方向（この例では＋Ｚ軸方向）と直交させて円錐ロール２６０，２６２を接触させると、点Ｐ１におけるフィルムＦの送り速度は、点Ｐ２におけるフィルムＦの送り速度よりも早くなる。これによりフィルムＦは側面Ｓに沿って、より送り速度が速い点Ｐ１に向けて矢印Ｂ方向に移動する。フィルムＦは、ピンチロール１６Ａによって上部で把持されているためフィルムＦはＹ方向にずれず、その場で送り方向Ａを基準にして矢印Ｃに示すように捻転する。

図４及び図５は、フィルムの概略図である。より具体的には図４は、ダイ装置１０からピンチロール１６Ａ，１６Ｂに向けて搬送されるフィルムＦを示し、図５は、そのフィルムＦを巻き取ったフィルムロール体２４を示す。図４及び図５のハッチング部分は、樹脂の吐出条件、冷却条件等の何らかの理由によりフィルムの膜厚にムラのある（他の部分より厚いか、薄い）領域Ｔを示す。図４に示すように、捻転機構２６を用いてチューブ状のフィルムＦを捻転させると、領域Ｔは、フィルムＦが送られるにしたがって円錐ロール２６０，２６２の軸方向に沿って移動する。これにより領域Ｔは、Ｙ軸方向において同一位置に留まらない。捻転機構２６により捻転させたフィルムＦを巻取機２２で巻き取ると、図５に示すように領域Ｔは、フィルムロール体２４の軸方向に分散して巻き取られる。これにより、フィルムロール体２４の表面の凹凸を少なくできる。

以上のようにインフレーション成形装置１００によれば、フィルムＦの搬送経路に沿って配置され、その場で自転する２つの円錐ロール２６０，２６２のみによりフィルムロール体２４の表面の凹凸を少なくできる。このような捻転機構２６は、ピンチロール等を回転させる従来技術と比較して駆動部分が少なく小型化されていることは明らかである。

次に第１実施形態の変形例について説明する。変形例によるインフレーション成形装置は、第１実施形態と同一の構成を有するが、円錐ロール２６０，２６２の回転数をピンチロール１６Ａの送り速度に基づいてフィードバック制御する点において異なる。

図６は、インフレーション成形装置のブロック図である。インフレーション成形装置１００の制御装置２０は、ピンチロール制御部３０と、捻転機構制御部３２とを備える。ピンチロール制御部３０は、ピンチロール１６Ａの回転数を制御する。ピンチロール制御部３０は、ピンチロール１６Ａが常に所定トルクを発生させるよう回転数を制御する。捻転機構制御部３２は、回転制御部３４と、位置制御部３６とを備える。回転制御部３４は、円錐ロール２６０，２６２の回転数がピンチロール１６Ａの回転数に追従するように円錐ロール２６０，２６２の回転数を制御する。

円錐ロール２６０，２６２によりフィルムＦを捻転させてフィルムＦに応力が加わると、２６０，２６２とピンチロール１６Ａの間のフィルムＦの送り速度が遅くなる場合がある。ピンチロール１６Ａをトルクに基づいて制御することで、フィルムＦの送り速度が遅くなったときに遅れを補償できる。この場合、制御装置２０は円錐ロール２６０，２６２の回転数を増加させ、遅れを補償する。これにより、フィルムＦの張力を制御できる。

位置制御部３６は、ピンチロール１６Ａのトルクの増減に応じて円錐ロールのＸ軸方向の位置を制御する。円錐ロール２６０，２６２の位置を制御することにより、円錐ロール２６０，２６２のフィルムＦに対する接触量を制御できる。位置制御部３６は、フィルムＦの送り速度が低下したときに円錐ロール２６０，２６２をフィルムＦから離す方向に移動させる。これにより、円錐ロール２６０，２６２からフィルムＦに加わる抵抗を減らし、フィルムＦの速度の低下を補償できる。また、フィルムＦの一方の側に複数の円錐ロール２６０，２６２を備えている場合には、位置制御部３６はフィルムＦに接触する円錐ロール２６０，２６２の数を減らしてフィルムＦの送り速度の低下を補償できる。捻転機構制御部３２は、回転制御部３４又は位置制御部３６のいずれか一方、又は両者の組み合わせによりフィルムＦの送り速度の低下を補償する。

次に第２実施形態について説明する。図７は、捻転機構の概略図であり、ＹＺ平面における捻転機構を示す。第２実施形態によるインフレーション成形装置の捻転機構５０は、一対の円柱ロール５２，５４を備える。一対の円柱ロール５２，５４は、Ｙ軸に対して鋭角をなす回転軸周りに回転する。円柱ロール５２，５４を送り方向Ａに対して傾斜させることにより、円柱ロール５２，５４がフィルムＦに接触するタイミングがフィルムＦの幅方向において異なる。ここでいうタイミングとは、送り方向Ａに沿ったタイミングである。したがって、より送り方向Ａ上流側でフィルムＦに接触する場合はタイミングが早いものとし、より送り方向Ａ下流側でフィルムＦに接触する場合はタイミングが遅いものとする。図示の例では、フィルムＦの＋Ｙ側の端が、フィルムＦの－Ｙ側の端よりも早いタイミングで円柱ロール５２に接触する。

図８は、捻転機構の概略図であり、ＸＺ平面における捻転機構を示す。図８（ａ）はフィルムＦの－Ｙ側の端における図を示し、図８（ｂ）はフィルムＦの＋Ｙ側の端における図を示す。フィルムＦの－Ｙ側の端が＋Ｙ側の端よりも早いタイミングでフィルムＦに接触すると、フィルムＦの－Ｙ側の端が円柱ロール５２により加速させられる。これに遅れてフィルムＦの＋Ｙ側の端が円柱ロール５２により加速させられる。このようなタイミングのずれにより、フィルムＦの＋Ｙ側の端と－Ｙ側の端には速度差が生じる。これにより、フィルムＦは送り方向Ａを基準として周方向に捻れる。これにより、フィルムロール体２４の表面の凹凸を少なくできる。

次に第３実施形態について説明する。図９は、第３実施形態によるインフレーション成形装置のガイド部の拡大図である。なお、図９では案内ロールを保持する保持部を省略している。第３実施形態では、ガイド部６０が捻転機構を含む。より具体的には、ガイド部６０の複数の案内ロール６２の一部が、一対の円錐ロール６４で構成される。一対の円錐ロール６４は、第１実施形態において上述したようにＹ軸に沿って逆向きに配置される。円錐ロール６４のＺ軸に沿った位置は、ガイド部６０のどの位置に設けても良いが、ガイド部６０の下部（－Ｚ方向側）に設けた方がよりフィルムＦを捻転させられる。また、一対の円錐ロール６４をＺ軸に沿って同じ位置に設けてもよいし、ずれた位置に配置してもよい。

また、ガイド部６０に内蔵される捻転機構としては、第２実施形態において上述した円柱ロールを用いてもよい。この場合も円柱ロールの軸をＹ軸に対して鋭角をなすよう、傾斜させる。

以上のように実施形態によれば、フィルムＦを捻転させ、フィルムロール体２４の表面の凹凸を少なくできる。捻転機構２６の位置は、上述したダイ装置１０とピンチロール１６Ａとの間以外に、ピンチロール１６Ａと巻取機２２との間に配置してもよい。つまり、捻転機構２６の位置は、ダイ装置１０による成形処理、ピンチロール１６Ａ，１６Ｂによる搬送処理、及び巻取機２２による巻き取り処理が行われておらず、フィルムＦが自由に搬送されている区間であればどこで行ってもよい。ピンチロール１６Ａ，１６Ｂによって搬送されている間に捻転機構２６を設ける場合、捻転機構２６はピンチロール１６Ａと下流側のピンチロール１６Ｂの間に配置される。

フィルムＦがピンチロール１６Ａにより折り畳まれた後にフィルムＦを捻転させる場合、フィルムＦの内部に再度空気を充填して膨張させてから捻転させるのがよい。フィルムＦを捻転させるときに、パウダ等の空気以外の充填物をフィルムＦ内に充填してもよい。これにより、フィルムＦの内面同士を離し捻転させられる。

捻転機構２６は、円錐ロール２６０，２６２、円柱ロール５２等のロールのみで実現できる。これは、例えばロールを軸方向に往復運動させるようなオシレータのような機構と比べて簡単な構造である。したがって、本発明は簡単な構造により、フィルムロールタイ２４の表面の凹凸を少なくできる。

本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、各構成は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

捻転機構としては上述した円錐ロール２６０，２６２又は円柱ロール５２に代えて、空気流を発生させるブロワを用いてもよい。ブロワは、フィルムＦの周方向に向けて空気流を吹き付ける。ブロワは、チューブ状のフィルムの外側若しくは外側、又はその両方に配置できる。

上述の実施形態では、捻転機構が２つのロールを備えることとしたが、１つのロールによりフィルムＦを捻転させてもよい。また、捻転機構としてフィルムＦの幅方向に離れて配置され、周速度の異なる複数のロールを用いてもよい。

１０ ダイ装置、 １６Ａ，１６Ｂ ピンチロール、 ２２ 巻取機、 ２６ 捻転機構、 ５０ 捻転機構、 ５２ 円柱ロール、 １００ インフレーション成形装置、 ２６０，２６２ 円錐ロール。

Claims (4)

1. チューブ状に成形材料を押し出すダイ装置と、
   前記チューブ状に押し出された成形材料を折り畳むピンチロールと、
   前記ピンチロールで折り畳まれた前記成形材料を巻き取る巻取機と、
   前記ダイ装置と前記ピンチロールの間、及び前記ピンチロールと前記巻取機の間の少なくとも一方に配置され、前記成形材料を送り方向の周方向に捻る捻転機構とを備え、
   前記捻転機構は、前記送り方向と直交する軸周りに回転する円錐ロールを備える、インフレーション成形装置。
2. 前記捻転機構は、前記成形材料に対して前記周方向に力を加える、請求項１に記載のインフレーション成形装置。
3. 前記捻転機構は、前記成形材料の幅方向の異なる箇所に、前記送り方向への速度差を持たせる、請求項１又は２に記載のインフレーション成形装置。
4. 前記捻転機構は、前記送り方向と直交する直線に対して鋭角をなす軸周りに回転する円柱ロールを備える、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインフレーション成形装置。

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