JPH11156876A - 熱可塑性プラスチックから成るプレートおよびシートの押出し成形時に隆起部横断面を安定して制御するための方法 - Google Patents
熱可塑性プラスチックから成るプレートおよびシートの押出し成形時に隆起部横断面を安定して制御するための方法Info
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Abstract
押出し成形プロセスの一層安定した制御を生ぜしめるよ
うな方法を提供すること。 【解決手段】 熱可塑性プラスチックウェブにおける、
隆起部横断面に関するパラメータを、少なくとも2回交
互に横方向移動して測定し、これらの測定が、一方の圧
延装置ロールの位置に同期して作動し、しかもこれらの
測定を同じ測定条件で行い、かつ、これらの測定から得
られた測定値の、予め規定された目標値に対する誤差
を、押出成形装置の調整部材を変更することによって隆
起部横断面を全幅にわたって制御するために、使用する
ようにした。
Description
ルによって形成された圧延装置間隙と、該圧延装置間隙
の後方に設けられた横方向移動する測定装置とを備えた
押出成形装置において、該押出成形装置の調整部材を変
更することによって、熱可塑性プラスチックから成るウ
ェブの押出し成形時に隆起部横断面を全幅に亘って安定
して制御するための方法に関する。
ら成るウェブを、2つの引込みロールによって形成され
た圧延装置間隙を通して押出し成形する際に、押出成形
装置の調整部材を変更することによって、隆起部横断面
を全幅に亘って安定して制御するための装置であって、
該装置が2つの引込みロールと、前記圧延装置間隙の背
後に設けられた横方向移動する測定装置とから構成され
ている形式のものにも関する。
装置は広く公知である。プレートまたはシート用のプラ
スチックウェブの表面を両側で圧延するために、汎用の
形式のロール圧延装置を使用する。これらのロールはこ
の際、溶融プラスチックを成形しかつ冷却する、という
課題を有している。これらのロールは、溶融された状態
で広幅スリットノズルから鉛直方向に流出するプラスチ
ックを、駆動される2つの引込みロール間の圧延装置間
隙内に受容する。大抵はプラスチックウェブを一方の引
込みロールを介して解離し、やはりこの引込みロールに
圧着する別のロールによって水平方向に変向する。両引
込みロール間の圧延装置間隙を通して押圧することによ
って、プラスチックウェブを、規定の層厚および滑らか
な表面に維持する。
のプラスチックウェブの表面特性に影響を及ぼす要因に
は、ポリマーの構成、ポリマー溶融流体の温度および粘
弾性、ロールの温度および表面特性、圧延装置間隙の大
きさ、ならびにロール回転速度がある。
に通過させることはこの場合、押出し成形される材料の
申し分のない表面特性のために極めて重要である。この
際、いわゆる隆起部の高さに、表面損傷を阻止するため
の大きな意義があり、この隆起部はポリマー溶融体の逆
流によって両引取りロール間の圧延装置間隙内に形成さ
れる。押出ノズルを通過するポリマー溶融体の質量流量
の局所的な差異による変動によって、これらの引込みロ
ールの表面における異なる溶融体速度が生ぜしめられ、
このことにより隆起部の高さも変化してしまう。
の範囲内でのみ変動せねばならない。この隆起部高さが
低すぎると、押出成形物と一方の引込みロールとの接触
が失われてしまう恐れがある。このことは、粗悪な押出
成形物表面を招く結果となり、または、大きく変化する
冷却条件に基づき、他方の引込みロールに付着したまま
となる恐れがある。このようないわゆる巻付きにより、
プロセスが中断させられ、大抵は長時間にわたる装置停
止状態が生ぜしめられる。
llen)によって押出成形物表面の損傷をもたらす。この
際、隆起部は、連続的な押出成形物流と接触することに
よって上方から舌片形状に引き込まれ、かつある程度巻
き込まれる。このことにより、押出成形物表面に対して
横方向に延びる条痕が形成される。非常時には、滞留隆
起部がノズルリップにも達してしまい、このリップを汚
す恐れがある。このことはやはり、押出成形物表面の損
傷を招く。ノズルの清掃は、装置停止状態時にしか行う
ことができない。
である。実際に汎用であるように、冷却されたプラスチ
ックウェブの層厚測定を介して、ロール回転速度を変更
することによって隆起部高さをマニュアルで後制御す
る。このような方法の欠点は、介入がマニュアルで行わ
れるので、主観的な影響を免れない点である。加えて、
比較的遅い層厚測定により、獲得された許容差の範囲内
に調整されるまでに比較的大きな損傷が生じる。さら
に、機械的なガイドまたはレーザ・三角測量法(Laser-T
riangulationsmethode)によって隆起部高さを直接的に
測定する方法が公知である。機械的な測定法は極めて不
正確であるのに対して、光学的な測定法は次のような欠
点を有している。つまりこの測定法は、滞留隆起部の領
域に生じる高い温度と、この温度に起因する空気密度変
動とによって誤差を誘発する恐れがある、という点であ
る。
イツ連邦共和国特許第4033661号明細書により公
知である。一方の引込みロールにおいて、材料ウェブ層
厚のための尺度として、軸受け圧を連続的に測定し、か
つ、ロール回転速度を介して制御する。しかしながら、
この軸受け圧は材料ウェブ層厚にだけでなく、プラスチ
ック流の粘弾性および温度にも依存しているので、前記
制御も不十分である。
6.2号明細書により、5mm以下の層厚を有する透明
なシートを押出し成形するために、隆起部横断面の全幅
に亘る制御が公知である。この場合、押出し成形された
シートの配向複屈折の測定が、隆起部高さのための尺度
として考慮に入れられ、かつ、質量流量の調整装置を変
更することによって押出しノズルが制御される。
(GR-Patent85.1420)には、両側で圧延されるプラスチッ
クウェブの製造時に隆起部横断面を全幅に亘って制御す
るための装置が記載されている。隆起部横断面は安定保
持され、この場合、ロール間隙から流出後のウェブの表
面温度がインフォメーションとして使用される。連続運
転中の安定した運転状態をもたらす目標温度と誤差を生
ずる場合には、成形材料押出しを多くするか、もしくは
絞る。このような方法の欠点は、あまりにも不正確であ
る点である。ヨーロッパ特許出願公開第0429161
号明細書には、さらに前記ギリシャ国特許第85.14
20号明細書に記載の装置とほぼ一致した装置が記載さ
れている。
7.6号明細書には、押出し成形され表面圧延されたシ
ートの層厚分布へのロール衝突影響を排除するための装
置が記載されている。認識されている点は、横方向移動
する隆起部測定によって、および/または、横方向移動
するシート層厚測定によって、カレンダロールにおける
均一な隆起部横断面が形成される点である。製造に起因
した、カレンダロールの非円形性が外乱としてみなさ
れ、この非円形性によって、押出し成形かつ圧延された
シート状ウェブにおける正弦状の層厚変動が生ぜしめら
れる。正弦状のこれらの層厚変動に追従する層厚測定値
を押出ノズルの自動制御のために使用すると、持続的な
隆起部高さ変動が生ぜしめられる恐れがあり、この隆起
部高さ変動自体は隆起部における乱流を引き起こす。結
果として隆起部の回転が生ぜしめられ、この隆起部回転
は、目に見えるイレギュラーをシート上にもたらす。例
えば変位変換器または干渉計のように、シート状ウェブ
の引出し方向に沿ってカレンダロールの半周面分だけシ
フトして測定を行う測定センサで以て、シートウェブに
沿って、横方向移動する層厚測定を行うことと、平均値
を形成することにより記録される、引出し方向で同位置
の層厚値とによって、正弦状のシート層厚変動が排除さ
れる。その都度の第2の測定は、インパルス発生装置に
よって、第1の測定に対してロール半回転分だけずらし
て始動させられる。従って、押出し成形されたシートの
層厚変動は、平均値の最大誤差5%の範囲内に維持させ
られる。
ンベルク在(1993年)の、プラスチック(Kunststof
fe) 83、第11の第894頁〜第897頁に記載の
「オンライン−層厚測定法(On-line-Dickenmessung):
シート状材料のための非接触的な方法(Beruehrungslose
Verfahren fuer folienaritge Materialien)」には、
圧延されたシートにおける種々異なる層厚測定方法が記
載されている。外乱としては、正弦状の延在部分による
顕著な周期的層厚変動が記載されている。この際、この
周期の長さはカレンダロールの周面に相当する。
の方法を改善して、従来技術と比較して押出し成形プロ
セスの一層安定した制御を生ぜしめるような方法を提供
することである。
るために、本発明による方法では、熱可塑性プラスチッ
クウェブにおける、隆起部横断面に関するパラメータ
を、少なくとも2回交互に横方向移動して測定し、これ
らの測定が、一方の圧延装置ロールの位置に同期して作
動し、しかもこれらの測定を同じ測定条件で行い、か
つ、これらの測定から得られた測定値の、予め規定され
た目標値に対する誤差を、押出成形装置の調整部材を変
更することによって隆起部横断面を全幅にわたって制御
するために、使用するようにした。
は、押出し成形されたプラスチックウェブにおいて行わ
れる横方向移動する各測定が、周期的に生じる、ロール
衝突による正弦状の損傷影響を受ける点である。このロ
ール衝突の影響が大抵はほんの僅かにであるにもかかわ
らず、さらに、安定した押出成形プロセスの場合には、
押出し成形されたプラスチックウェブの全幅に亘る隆起
部横断面の変動が大抵は許容誤差の範囲内であるにもか
かわらず、推奨される測定および測定装置との組み合わ
せでは問題が生ぜしめられる。
装置のその都度の位置とが互いに連動していないと、隆
起部横断面に関連したパラメータの、結局のところ比較
不可能な測定がひっきりなしに継続してしまう。なぜな
らば損傷影響は、ロール位置によって変化するからであ
る。従って、押出成形プロセスがこの場合安定している
にもかかわらず、相応の制御工程を作動させる表向きの
測定値変更が記録される恐れがある。結果として、不所
望に、平均的なウェブ層厚からそれてしまう恐れのある
「神経質な」制御が生ぜしめられる。
が作動する位置と、引込みロール位置とが互いに連動し
ている場合に、このようなロール特有の、および/また
はロール固有の影響を極めて良好に均一化することがで
きる。この場合、所定のロール位置においてロール衝突
によって生じる損傷影響はほぼ一定であるので、このロ
ール衝突にもかかわらず安定した押出成形プロセスで、
安定した測定分布図から始めるができる。例えば調整部
材の調整を不所望に変更したり、または溶融流体が脈動
するような別の損傷影響は、この場合、測定分布図の変
更として一層良好に検知され、従って効果的に制御され
る。
面につき詳しく説明する。
シートまたはプレートに用いられる平坦なウェブを押出
し成形するための公知の装置から出発しており、この装
置は、圧延装置と、圧延装置間隙の背後の横方向移動す
る測定装置7とを有している。
向移動する全ての測定装置が適しており、これらの測定
装置は、隆起部横断面に関するパラメータを測定し、圧
延装置間隙の背後に設けられ、ひいては押出成形装置に
設けられた調整部材を変化させることによって隆起部横
断面を全幅に亘って制御するために、公知の形式で使用
される。
えばプラスチックウェブの温度、層厚または配向複屈折
である。従って、横方向移動する測定装置7は例えば、
押出し成形されたウェブの温度分布を記録するパイロメ
トリック式の測定装置であってよく、これにより、間接
的に隆起部横断面を測ることができる(例えばヨーロッ
パ特許出願公開第0429161号明細書、参照)。同
様に、横方向移動する測定システムを、配向複屈折を測
定するために規定することができる(例えばドイツ連邦
共和国実用新案第9212406.2号明細書、参
照)。後者の方法は特に、内在的な大きな複屈折を示す
プラスチック、例えばポリスチレンまたはポリカーボネ
ートのようなプラスチックから成るシートを押出し成形
する場合に適している。同様に、例えば、ドイツ連邦共
和国実用新案第9208837.6号明細書に相応にロ
ール衝突を排除するための測定装置も適している。同時
に多数の測定装置を設けることも可能である。
なわち引込みロール3,4によって形成し、広幅スリッ
ト−押出ノズル1からこれらの引込みロール3,4の間
隙を通して、プラスチック溶融体2を、隆起部5の形成
下で貫通案内する。汎用の形式ではプラスチックウェブ
をさらに、1つまたは複数の変向ロール6を介してガイ
ドする(工業的に汎用のロール配置構成の概略が、例え
ば、グロース ハー(Gross,H)(1997年)の、プラ
スチック(Kunststoffe) 87、第5の第564頁〜第
568頁における「ヴィー ズィート ディー ギュン
スティクステヴァルツェンアンオルドヌング アウス(W
ie sieht die guenstigste Walzenanordnung aus)"から
参照できる)。
横方向移動する測定装置7が組み込まれている。この測
定装置7は、例えばパイロメータ(検熱器)または赤外
線測定センサのような測定センサと、この測定センサを
組み付けた精密直線運動ユニット(Praezisions-Lineare
inheit)とから構成されている。従って、測定センサは
プラスチックウェブの全幅に亘って、有利には押出し方
向に対して直角に、押出し成形されたプラスチックウェ
ブに対して僅かに間隔をおいて、横方向移動することが
できる。
押出成形工程が始まっており、かつ、押出成形装置によ
って押し出されたシートの平均的な層厚が所望の範囲に
あるところから記載し始める。
回の測定を行い、すなわちこれらの条件とは、有利には
一定のロール回転速度、および、横方向移動する測定装
置の等しい速度である。この際、一方の測定下では、多
数の個別測定値、例えば10〜300の個別測定値を所
定の位置においてプラスチックウェブの全幅に亘って記
録する。これらの個別測定値(実際の測定値)から、実
値による測定分布図、すなわち実際の測定値曲線を全幅
に亘って構成する。このような実際の測定値曲線を、予
め規定される目標値曲線と比較することができる。
センサ8、例えば誘導性または容量性の近接センサもし
くは光バリヤ(光学式通過センサ)によって、所定のロ
ール位置、例えば12時の位置において第1の横方向移
動の測定(I)を作動させる。ロール回転速度は、前記
測定中は有利には完全に一定である。測定データに基づ
き第1の測定分布図が全幅に亘って形成される。この測
定分布図は、パイロメトリック式の測定の場合には温度
分布図であってよい。
定装置の測定センサが、プラスチックウェブを全幅に亘
って通過し終えると、前記測定(I)は中断され、か
つ、測定センサは例えば比較的速い速度で初期位置に戻
る。次いで、測定(I)の場合と同様の条件下で、やは
りリリースセンサ8によってロール4の同じロール位置
で作動させられる第2の測定(II)を行う。規則的な
間隔をおいて、やはり同じ条件下で、かつ同じロール位
置で、さらに別の諸測定を行うと有利である。
またはコンピュータ画像上のイメージとして示し、か
つ、予め規定された目標値曲線と比較する。目標値曲線
は、例えば経験値に基づき、マニュアルで予め規定して
調整することによって導き出すことができる。目標値曲
線もしくは目標値直線は、例えば、多数の個別測定値の
平均値からも結果的に得ることができる。大抵は、その
都度の目標値曲線は、その都度の押出成形プロセス用に
特別に選択される。
分析評価と、場合によってはこの分析評価から結果的に
得られる制御工程とは、マニュアルで行われるか、また
はコンピュータの演算プログラムを用いることによって
行うことができる。実際の測定値曲線と目標値曲線と
が、予め規定された範囲内で互いに全く誤差を示さない
か、または僅かにしか誤差を示さなければ、調整工程は
実施されない。なぜならば、押出成形プロセスが全体的
に安定しているからである。
所定の位置において、予め規定された目標値曲線から大
幅にずれていると、公知の形式では押出成形装置の調整
部材、例えば伸張ピン(Dehnbolzen)またはピエゾトラン
スレータ(Piezotranslator)が押出ノズルに相応に局所
的に係合することができる。(例えばヨーロッパ特許出
願公開第367022号明細書、同第435078号明
細書、同第418681号明細書ならびに同48484
1号明細書、参照)。同様に、例えば、押出成形装置の
押出スクリューまたは歯車溶融ポンプ(Zahnradschmelze
pumpe)の回転速度が制御回路を介して変化させられる。
これにより、隆起部横断面は全体的に影響を受ける。有
利には、前記制御は、押出ノズルに設けられた調整部材
を変更することによって行われる。調整部材を変更する
ことによって、圧延装置間隙における隆起部横断面が、
ほぼ安定した条件を再び生ぜしめるように変化させられ
る。引込みロールの回転速度が変更されると、比較可能
な測定条件から新たに始めることができるようにするた
めに、次いで改めて少なくとも2回の測定を等しい条件
下で行わねばならない。
込みロール3,4によって形成された圧延装置間隙を通
して、熱可塑性プラスチックから成るウェブを押出し成
形する際に、押出成形装置に設けられた調整部材を変更
することによって隆起部横断面を全幅に亘って安定して
制御するための本発明による装置は、2つの引込みロー
ル3,4と、圧延装置間隙の背後に設けられた横方向移
動する測定装置7とから構成されており、しかも、圧延
装置間隙の両引込みロール3,4の一方はリリースセン
サ8を備えており、このリリースセンサ8は、横方向移
動する測定装置7を、引込みロールの常に同じ位置で始
動させている。
たは容量性の近接センサ、または光バリヤを使用するこ
とができる。
ことによって、シートまたはプレートを、全種類の熱可
塑性プラスチック、有利には、高い均一性を有する5m
mまでの層厚を備えた熱可塑性プラスチックから製造す
ることができる。この際、本発明による方法および装置
は、熱可塑的に加工処理可能な、実際的には全てのプラ
スチック、特にポリスチレン、ポリエチレンテレフタラ
ートおよびポリブチレンテレフタラートに適しており、
殊に有利にはポリカーボネートおよびポリメチルメタク
リレートに適している。
3,4 引込みロール、 5 隆起部、 6 変向ロ
ール、 7 測定センサ、 8 リリースセンサ
Claims (5)
- 【請求項1】 2つの引込みロールによって形成された
圧延装置間隙と、該圧延装置間隙の後方に設けられた横
方向移動する測定装置とを備えた押出成形装置におい
て、該押出成形装置の調整部材を変更することによっ
て、熱可塑性プラスチックから成るウェブの押出し成形
時に隆起部横断面を全幅に亘って安定して制御するため
の方法において、 熱可塑性プラスチックウェブにおける、隆起部横断面に
関するパラメータを、少なくとも2回交互に横方向移動
して測定し、これらの測定が、一方の圧延装置ロールの
位置に同期して作動し、しかもこれらの測定を同じ測定
条件で行い、かつ、これらの測定から得られた測定値
の、予め規定された目標値に対する誤差を、押出成形装
置の調整部材を変更することによって隆起部横断面を全
幅にわたって制御するために、使用することを特徴とす
る、熱可塑性プラスチックから成るプレートおよびシー
トの押出し成形時に隆起部横断面を安定して制御するた
めの方法。 - 【請求項2】 隆起部横断面に関連したパラメータが、
プラスチックウェブの温度である、請求項1記載の方
法。 - 【請求項3】 隆起部横断面に関連したパラメータが、
プラスチックウェブの層厚である、請求項1記載の方
法。 - 【請求項4】 隆起部横断面に関連したパラメータが、
プラスチックウェブの配向複屈折である、請求項1記載
の方法。 - 【請求項5】 請求項1記載の方法に基づき、熱可塑性
プラスチックから成るウェブを、2つの引込みロール
(3,4)によって形成された圧延装置間隙を通して押
出し成形する際に、押出成形装置の調整部材を変更する
ことによって、隆起部横断面を全幅に亘って安定して制
御するための装置であって、該装置が2つの引込みロー
ル(3,4)と、前記圧延装置間隙の背後に設けられた
横方向移動する測定装置(7)とから構成されている形
式のものにおいて、 圧延装置間隙の両方の引込みロール(3,4)の一方
に、リリースセンサ(8)が設けられており、該リリー
スセンサ(8)が、横方向移動する測定装置(7)を、
引込みロールの常に同じ位置で始動させることを特徴と
する、熱可塑性プラスチックから成るプレートおよびシ
ートの押出し成形時に隆起部横断面を安定して制御する
ための装置。
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