JPH06728U

JPH06728U - フィルム等溶融樹脂の冷却装置

Info

Publication number: JPH06728U
Application number: JP040353U
Authority: JP
Inventors: 正幸八木; 巧治水沼; 勝啓井口
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1992-06-12
Filing date: 1992-06-12
Publication date: 1994-01-11
Anticipated expiration: 2007-06-12
Also published as: JP2575015Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】一般的なフィルム冷却装置をそのまま利用する
ことができ、しかも構造が簡単で、製品フィルムに厚さ
むらや残留歪みむらを発生させることのないフィルム等
溶融樹脂の冷却装置を提供する。【構成】押出機のＴダイから押出される溶融樹脂を、エ
アチャンバから吹き出されるエア圧をもって冷却ロール
周面に密着させて溶融樹脂を冷却するフィルム等の溶融
樹脂冷却装置において、前記エアチャンバ(4) の外壁と
前記冷却ロールの(3) 外周面が接する上流側のフィルム
表面との間隙寸法（δ）を調整する調整板(5) と、該調
整板(5) を駆動するアクチュエータ(6) とを備えてお
り、フィルム等の押出速度、冷却ロール速度及びエアチ
ャンバの内部圧をフィルム厚さに応じて制御すると共
に、前記アクチュエータを作動して、調整板(5) を制御
駆動し、間隙寸法（δ）を最適な値としてフィルムに厚
さむらや残留歪みむらの発生を防止する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、延伸フィルム製造装置、キャストフィルム製造装置、シート成形装置等に適用され、Ｔダイから押出されるシート状の溶融樹脂表面にエア圧を吹きつけると同時に、同溶融樹脂を冷却ロール表面に接触させながら冷却固定するための溶融樹脂冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の標準的なエアチャンバを備えたフィルム等の溶融樹脂冷却装置を図３に示す。

【０００３】Ｔダイ１から流下した溶融状のフィルム２は低温の冷却ロール３の表面に接触し冷却されて固化する。この冷却を強化・均一化するためにエアチャンバ４が使用される。エアチャンバ４には種々の形式があるが、それらの共通機能は空気圧を利用してフィルム２を冷却ロール３に押付けることである。このために、エアチャンバ４には図示せぬブロアによって加圧空気が供給される。

【０００４】ところで、かかる従来構造のエアチャンバを備えた冷却装置によれば、エアチャンバ４内の空気圧を高くするほど冷却効果が上がる。しかし、同時にエアチャンバ４とフィルム２との間に形成されるギャップからは、渦流を伴い外部に向けて漏出する空気量も増加する。特に、Ｔダイ方向に向かう漏出風は流下中の溶融状態にあるフィルム面に直接作用し、振動、冷却変動等を生じさせる。その結果、厚さむらや残留歪みむらの大きな不良フィルムが成形されることになる。

【０００５】かかる不具合を解消するため、例えば特開昭６１−１３５７２５号公報に開示された冷却装置がある。同公報に開示された冷却装置によれば、従来エアナイフとほぼ同様の構造を有し、先端に空気ジェットの噴出口を形成する圧力室の下部に、内部空気圧を調整可能にしたエアチャンバが連設されると共に、前記エアナイフにおける空気ジェットの噴出口をフィルム面に対して下方に鋭角に配置し、シート状の空気ジェットをフィルム面に沿わせて鋭角に下方に噴出し、続いて同空気ジェットをエアチャンバ内に流入させる。エアチャンバ内の圧力は高圧に保たれており、同チャンバ内の圧力がフィルムを冷却ロールに強力に押しつける。そして、エアチャンバ内の余剰空気は下方のギャップから流出すると共に、排気弁を介して積極的に外部に排出される。その結果、フィルム面に沿う空気流はフィルムの走行方向の上流側に漏出することがなくなるというものである。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかるに、上記公報に開示されたフィルム冷却装置の空気圧付与機構は複雑であり、特にその圧力室とエアチャンバとをそれぞれ独立させて連設した構造であるため、前記機構の開口側形状が冷却ロール径及びフィルム厚に適合する形状を要求されるにも関わらず、微妙な調整が不可能であり、そのため汎用性に乏しく、コストアップにつながる。

【０００７】更に、同公報に開示されたフィルム冷却装置の目的は、フィルム面を押圧する空気流がフィルムの走行方向の上流側に漏出することを防止するためのエアチャンバ構造を開発することにあり、フィルム速度や冷却ロール速度等の諸々の要因に基づく厚さむらや残留歪みむらの発生原因を根本的に解決しようとするものではない。

【０００８】そこで、本考案は上述の一般的なフィルム冷却装置をそのまま利用することができ、しかも上記公報に開示された冷却装置のごとく構造が複雑でなく、製品フィルムに厚さむらや残留歪みむらを発生させることのないフィルム等溶融樹脂の冷却装置を提供することを目的にとする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

かかる目的を達成するため、本考案は押出機のＴダイから押出される溶融樹脂を、エアチャンバから吹き出されるエア圧をもって冷却ロール周面に密着させて溶融樹脂を冷却するフィルム等の溶融樹脂冷却装置において、前記エアチャンバの外壁と前記冷却ロールの外周面が接する上流側のフィルム表面との間隙寸法を調整する調整板と、該調整板を駆動するアクチュエータとを備えてなることを主要な構成としており、前記アクチュエータの好適な例としては圧電素子を利用したアクチュエータを挙げることができる。

【００１０】

【作用】

図５（ａ）（ｂ）は、チャンバ内の空気圧を変えて成形したときのフィルム厚さむらの比較データを示す。同図から明らかな如く高圧下で成形したフィルムには空間波長（ピッチ）が短く振幅の大きな厚さむらが生じており、低圧下で成形したフィルムにはピッチの大きな厚さむらを発生していることが分かる。また、これらのフィルムを偏光計を通して見ると、高圧下で成形したフィルムには全面に細かな加工歪みが生じており、一方の低圧下で成形したフィルムには比較的ピッチの大きな加工歪みが発生していることが判明した。

【００１１】これらの厚さむらや加工歪みの発生原因はダイ側への漏出風によるものである。従って、前記ダイ側への漏出風量はチャンバ内の空気圧によって微妙に影響されることが分かる。

【００１２】一方、前記漏出風は上述の如くエアチャンバ上部と冷却ロール間のギャップを狭めることによっても低減させることができるが、余りギャップを狭めるとフィルムとの接触によるトラブルが発生しやすくなるため、極端にはエアチャンバ上部を冷却ロールに接近させることができない。

【００１３】また、本考案者の研究によれば、エアチャンバ内の空気圧を一定に保持する場合には、冷却ロールのフィルム引取速度が低速になるほどダイ側への漏出風が多くなくことも分かった（図６、図７参照）。この原因は、フィルム表面に付着して移動する伴流空気（随伴空気）層によって漏出風が堰止められること（図４参照）、この堰止め作用は低速ほど弱くなることと密接な関係がある。このため、エアチャンバ内の空気圧を一定としたまま、低速に切替えると成形フィルムの品質を低下させることとなる。

【００１４】そこで、エアチャンバ上部と冷却ロールとの間に形成されるギャップからダイ側への漏出する空気を、運転条件に応じて常に最小化できる手段を提供するには、少なくとも（１）エアチャンバの上面に冷却ロールに向けて進退するギャップ調整板を設け、フィルムの厚さ変化を自動的に捉えると共に、前記ギャップ調整板の先端とフィルム表面間のギャップを自動的に常に一定に保つことが必要であり、更には（２）フィルムの引取速度に応じてエアチャンバ内の空気圧を常に最適値に保つようにする必要がある。

【００１５】

【実施例】

本考案の好適な実施例を図１に示す。また図２は、図１に示すエアチャンバを用いたフィルム成形装置の制御システム例を示すブロック図である。図１において、符号４はエアチャンバを示し、同エアチャンバ４は図３に示し既述した従来のエアチャンバと実質的に同一の構造を備えている。ただ、本考案では同エアチャンバ４の上面に、冷却ロール３に向けて進退可能なギャップ調整板５が取り付けられている。このエアチャンバ４の後部（図１の左方）には応答性に優れ且つ高精度の位置決めが可能な圧電素子を用いたアクチュエータ６が連結され、同アクチュエータ６により前記ギャップ調整板５が前後進動作する。

【００１６】前記圧電素子を用いたアクチュエータとしては、例えば圧電セラミックと電極板とを交互に積層した構造を有する公知の積層型セラミックアクチュエータが採用できる。この積層型セラミックアクチュエータはストロークが数mm、操作分解能が約１０μm である。

【００１７】勿論、前記圧電素子を用いたアクチュエータに代えて、例えばステッピングモータ等を使用することも可能である。また、例えばＴダイから押し出されて溶融状態にあるフィルム２の厚さ分布が他の制御部により均一となるように適切に制御されている場合は、前記アクチュエータの作動を手動で行うようにすることも可能である。

【００１８】図２に示す制御システムによれば、本考案を実施するために押出機のスクリュ速度、冷却ロール速度及びエアチャンバ内の空気圧を検出するために、例えばスクリュ軸７、冷却ロール軸８及びエアチャンバ４の内壁面のそれぞれにセンサ７ａ，８ａ，４ａを設けると共に、各センサ７ａ，８ａ，４ａは信号変換器９ａ〜９ｃを介して演算処理器９の入力側に接続され、該演算処理器９の出力側には同じく信号変換器９ｄ，９ｅを介してそれぞれ上記ギャップ調整板５用のアクチュエータ６及びブロア１０用の可変速モータ１１に制御指令を発する制御器１２，１３に接続される。

【００１９】前記演算処理器９では、各センサ７ａ，８ａ，４ａの検出情報に基づいて、フィルム２に対するエアチャンバ４の内部圧ｇとフィルム２の引取速度ｖを算定し、エアチャンバ４の上部とフィルム２との間のギャップδ及びエアチャンバ４の内部圧Ｐを制御する。

【００２０】本考案における演算制御のポイントは次の２点に集約される。（１）フィルム厚さｇに合わせてギャップδを自動修正すること。（２）引取速度ｖに合わせてエアチャンバの内部圧P を自動修正すること。なお、前記演算処理器にはプログラマブルコントローラの演算カードを使うこともできる。

【００２１】そして図示実施例では、ギャップ調整板５とフィルム２との間のギャップδを、フィルム厚さの変化に応じて上記ギャップ調整板５のアクチュエータ６とブロア１０用の可変速モータ１１をそれぞれ制御駆動することにより、適正な寸法に自動調整する。ただし、フィルム厚さｇは次式或いはこれに準ずる数式に基づいて算定する。ｇ＝C₁・Q/v ＝C₂・Ns/v (1) ここで、Ｑ：押出量（計算値）、ｖ：冷却ロール表面速度（測定値）、Ｎｓ：スクリュ速度（測定値）、Ｃ₁およびＣ₂：比例定数。

【００２２】また、エアチャンバ４の設定圧Psは冷却ロール５の表面速度ｖに応じて、次式或いはこれに準ずる数式に基づいて自動設定する。

【００２３】 Ps＝C₃・v (2) ただし、Ｃ₃：比例定数。

【００２４】エアチャンバ４の内部圧Ｐを設定値Psと一致させるためには、演算処理器９で制御演算を行い、演算処理結果（操作量）に基づいて、ブロア駆動用の可変速モータ速度を自動修正する。この場合の制御動作は特に規定しないがＰＩＤが適当である。

【００２５】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなごとく、本考案によればエアチャンバの上部とフィルムとの間隙を高精度に調整できる調整板を進退可能に設けたため、前記間隙を極限（約０．５ｍｍ）まで狭くすることが可能となる。その結果、前記間隙からダイ側への漏出風量が最小となるため、常に厚さむらや加工歪みが少ない良質のフィルムを成形することができる。

【００２６】特に、本考案の冷却装置においてフィルム等の押出速度、冷却ロール速度及びエアチャンバの内部圧をフィルム厚さに応じて最適な値に追随制御する場合は、生産開始時、運転停止時或いはフィルム厚さ（番手）の変更時に、一時的或いは長時間的にフィルム厚さが変化しても、エアチャンバとフィルムの接触によるトラブルを発生させることがない。

【００２７】従って、本考案の溶融樹脂冷却装置を採用すれば、多品種少量生産型のフィルム成形においても品質及び生産性の向上が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るフィルム等の溶融樹脂冷却装置の
要部断面図である。

【図２】本考案を適用したフィルム成形機の制御ブロッ
ク図である。

【図３】従来のフィルム等の溶融樹脂冷却装置の要部断
面図である。

【図４】図３におけるＡ部の拡大図である。

【図５】エアチャンバ内の空気圧によるフィルムの厚さ
むら変動を示すデータ線図である。

【図６】フィルムの引取速度によるフィルムの厚さむら
変動を示すデータ線図である。

【図７】冷却ロールによる引取速度とフィルムの厚さむ
らの相関を示すグラフである。

【符号の説明】

１Ｔダイ２フィルム３冷却ロール４エアチャンバ４ａ内部空気圧センサ５ギャップ調整板６（圧電素子を用いた）アクチュエータ７ａ（スクリュ軸の）回転速度センサ８ａ（冷却ロールの）回転速度センサ９演算処理器９ａ〜９ｅ信号変換器１０ブロア１１可変速モータ１２，１３制御器

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】押出機のＴダイ(1) から押出される溶融
樹脂を、エアチャンバ(4) から吹き出されるエア圧をも
って冷却ロール(3) 周面に密着させて溶融樹脂を冷却す
るフィルム等溶融樹脂の冷却装置において、前記エアチ
ャンバ(4) の外壁と前記冷却ロール(3) の外周面が接す
る上流側のフィルム表面との間隙寸法を調整する調整板
(5) と、該調整板(5) を駆動するアクチュエータ(6) と
を備えてなることを特徴とするフィルム等の溶融樹脂冷
却装置。
【請求項２】前記調整板を調整するアクチュエータ
(6) が圧電素子によるものである請求項１記載のフィル
ム等の溶融樹脂冷却装置。