JPH1134095A - バンク成形におけるバンクサイズ測定方法および測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】成形条件の変動に対応してシート温度とバンク
サイズの相関関係式を自動的に補正可能とし、バンクサ
イズを正確に安定的に測定可能とするバンク成形のバン
クサイズ測定方法および測定装置を提供する。 【解決手段】２本の成形ロール間の隙間から搬出される
シート温度を測定し、予め求められたシート温度とバン
クサイズの関係からバンクサイズを求めるバンク成形に
おけるバンクサイズ測定方法において、シート温度とバ
ンクサイズの関係を、成形ロール間の圧延力から求めた
バンクサイズと前記シート温度から求めたバンクサイズ
とが一致するように補正し、以後のバンクサイズの測定
を、この補正されたバンクサイズとシート温度の関係を
用いて行うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチックやゴ
ム等の可塑性材料から成るシートを、２本の成形ロール
間の隙間の上流側に可塑性材料の溜まりであるバンクを
形成しながら挟圧成形するバンク成形のバンクサイズを
測定するバンクサイズ測定方法および測定装置に関し、
特にバンクサイズと成形ロール下流側のシート温度との
相関関係を利用して、シート温度からバンクサイズを測
定するバンクサイズ測定方法および測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】比較的厚いシートを成形する際に、シー
トの表面性をよくする目的で、ダイの吐出口からシート
状に押し出される加熱，可塑化された可塑性材料を２本
の成形ロール間に供給し圧延する方法が用いられてい
る。シートは２本の成形ロールによる圧延，転写作用を
受けるので、表面の光沢、平滑性が良くなる。この２本
の成形ロール間の隙間の上流側には溶融樹脂等の可塑性
材料の溜まりであるバンクが形成されている。

【０００３】このようにバンクを形成するシート成形法
（以下バンク成形と呼ぶ）では、バンクサイズが大きす
ぎたり、小さすぎると成形されたシートの表面に欠陥が
生じる。そのためバンクサイズは、それらの欠陥が発生
しない範囲の大きさに調整する必要がある。しかし、バ
ンクは成形ロール間の狭い部分に形成されるので、目視
により大きさを確認することが困難であった。

【０００４】そこで、本出願人は、既に特公平６ー３７
０６５号公報において、可塑性材料と成形ロールの熱交
換量がバンクサイズにより変わることに着目し、ロール
出口でのシート温度を測定してバンクサイズを計算する
バンクサイズ測定方法を提案してる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
従来のバンクサイズの成形方法では、可塑性材料の温度
変動や成形ロールの温度変動、あるいは引取速度の変更
等により、シート温度とバンクサイズの関係が変動する
ので、その度にシート温度とバンクサイズの相関関係式
を補正する必要があった。

【０００６】本発明は、可塑性材料や成形ロールの温度
変動に対応してシート温度とバンクサイズの相関関係式
を自動的に補正可能とし、バンクサイズを正確に安定的
に測定可能とするバンク成形のバンクサイズ測定方法お
よび測定装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にあっては、ダイの吐出口から２本の成形ロ
ール間に供給される所定温度の可塑性材料を、前記成形
ロール間の上流側に可塑性材料の溜まりであるバンクを
形成しながら挟圧成形するもので、２本の成形ロール間
の隙間から搬出されるシート温度を測定し、予め求めら
れたシート温度とバンクサイズの関係からバンクサイズ
を求めるバンク成形におけるバンクサイズ測定方法にお
いて、前記シート温度とバンクサイズの関係を、成形ロ
ール間の圧延力から求めたバンクサイズと前記シート温
度から求めたバンクサイズとが一致するように補正し、
以後のバンクサイズの測定を、この補正されたバンクサ
イズとシート温度の関係を用いて行うことを特徴とす
る。

【０００８】本発明は、圧延力を測定しこの圧延力から
求めたバンクサイズと実際のシート温度との関係から、
予め求めたバンクサイズとシート温度の関係を補正して
いるので、樹脂の温度変動や引き取り速度の変更等の成
形条件の変化があっても、バンクサイズを正確に安定的
に測定することができる。

【０００９】シート温度とバンクサイズの関係は、可塑
性材料の温度変動が生じた時点，引取速度を変更した時
点で補正してもよいし、所定時間毎に行ってもよいし、
所定の成形長さ毎に行ってもよいし、必要に応じて適宜
行うことができる。

【００１０】より具体的には、所定の条件の下で予めシ
ミュレーションをしてバンクサイズ（Ｈ）とシート温度
（ｔ）との相関関係式（Ｈ＝Ｈ（ｔ））を求め、圧延力
（Ｆ）を測定し、この測定された圧延力（Ｆ）からバン
クサイズ（Ｈｆ）を求め、前記この圧延力測定時のシー
ト幅方向の平均シート温度（ｔａ）を測定し、この平均
シート温度（ｔａ）と前記バンクサイズとシート温度の
相関関係式から得られたバンクサイズ（Ｈｔａ）と、前
記圧延力から求めたバンクサイズ（Ｈｆ）と、を比較し
て、測定された平均シート温度（ｔａ）から演算された
バンクサイズ（Ｈｔａ）が圧延力から求めたバンクサイ
ズ（Ｈｆ）と一致するように前記バンクサイズとシート
温度の相関関係式を補正し（Ｈ＝Ｈ′（ｔ））、この補
正されたバンクサイズとシート温度との相関関係式（Ｈ
＝Ｈ′（ｔ））を利用してバンクサイズを求めることを
特徴とする。

【００１１】すなわち、圧延力から得られるバンクサイ
ズ（Ｈｆ）はシート幅方向の平均サイズであり、このバ
ンクサイズ（Ｈｆ）に合わせて、シート温度はシート幅
方向の平均温度（ｔａ）を求める。この平均温度（ｔ
ａ）からバンクサイズ（Ｈｔａ）を求め、圧延力から求
めたバンクサイズ（Ｈｆ）と比較し、バンクサイズとシ
ート温度の相関関係式を補正する。

【００１２】このように、シート幅方向の平均シート温
度からバンクサイズを求めて圧延力から求めたバンクサ
イズと比較すれば、より正確に補正することができる。

【００１３】場合によっては、平均温度ではなくある特
定の部分の温度を代表として測定してもよい。

【００１４】一方、本発明のバンク成形のバンクサイズ
測定装置は、２本の成形ロール間の隙間からシート状に
搬出される可塑性材料のシート幅方向に沿ってシート温
度を測定する温度センサと、２本の成形ロールによる可
塑性材料の圧延力を測定する力センサと、予めシミュレ
ーションされたバンクサイズ（Ｈ）とシート温度（ｔ）
との関係式（Ｈ＝Ｈ（ｔ））と、バンクサイズ（Ｈｆ）
と圧延力（Ｆ）との関係式を記憶する記憶手段と、前記
力センサから入力される圧延力（Ｆ）のデータを前記記
憶手段から読み出したバンクサイズ（Ｈｆ）と圧延力
（Ｆ）との関係式に代入してバンクサイズ（Ｈｆ）を演
算し、この圧延力測定時における前記温度センサから入
力されるシート幅方向の平均シート温度（ｔａ）を前記
記憶手段から読み出したバンクサイズ（Ｈ）とシート温
度（ｔ）の相関関係式（Ｈ＝Ｈ（ｔ））に代入してバン
クサイズ（Ｈｔａ）を演算し、前記圧延力から求めたバ
ンクサイズ（Ｈｆ）と、前記シート温度から演算された
バンクサイズ（Ｈｔａ）とを比較して、シート温度から
演算されたバンクサイズが圧延力から求めたバンクサイ
ズ（Ｈｆ）と一致するように前記相関関係式（Ｈ＝Ｈ
（ｔ））を補正して記憶手段に記憶させ、前記温度セン
サから読み込まれる温度データと前記記憶手段から読み
出される前記補正されたシート温度とバンクサイズとの
相関関係式（Ｈ＝Ｈ′（ｔ））に基づいてバンクサイズ
を演算する演算処理手段と、を備えたことを特徴とす
る。

【００１５】また、バンクサイズ演算手段によって演算
されたバンクサイズを表示する表示手段を備えているこ
とが好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。

【００１７】図２および図３は本発明のバンク成形のバ
ンクサイズ測定方法に用いられる成形機の基本的な装置
構成および制御ブロック図を示している。

【００１８】すなわち、１は所定温度に加熱，可塑化さ
れた可塑性材料としての溶融樹脂２を吐出するダイであ
り、このダイ１の吐出口の下流側に２本の第１，第２成
形ロール３，４が配設されている。

【００１９】ダイ１は吐出流量の幅方向分布を調節する
機能を有し、図示しないが幅方向分布調節機構を備えて
いる。また、２本の成形ロール３，４はほぼ平行に配列
されており、所望の温度に制御されると共に回転速度も
所望の回転速度に制御されている。

【００２０】そして、ダイ１の吐出口から溶融樹脂２が
２本の成形ロール３，４間のロール隙間５の上流側にシ
ート状に供給され、この供給された可塑性材料２がロー
ル隙間５の上流側に可塑性材料の溜まりであるバンク６
を形成しながら挟圧成形されて所定のシートプロファイ
ルを備えたシート７が成形されるようになっている。シ
ート７は一方の第２の成形ロール４表面に巻き付いた状
態で下流側に搬送され、さらに第２の成形ロール４と第
３成形ロール８との隙間を通過した後、第３の成形ロー
ル８表面に巻き付いた状態でさらに下流側に搬送され
る。

【００２１】この第１，第２成形ロール３，４間のロー
ル隙間５の下流側にはロール隙間５から搬出されたシー
ト７の表面温度を測定する温度センサ１０が設けられて
おり、この表面温度からバンクサイズが演算される。こ
の温度センサ１０は赤外線放射温度計等の非接触の温度
センサが用いられ、ロール隙間５から出てきた直後のシ
ート温度を測定している。また、この温度センサ１０は
スキャナ１１によってシート幅方向に駆動されて、シー
ト表面をシート幅方向に走査するようになっており、シ
ート幅方向の測定位置に関係付けてシート幅方向の温度
分布を測定できるように構成されている。この温度分布
によってシート幅方向のバンクサイズの変化を求めるこ
とができる。

【００２２】また、第１，第２成形ロール３，４には、
溶融樹脂２の挟圧力である圧延力を測定する力センサ１
２が設けられている。この力センサ１２は、第１，第２
成形ロール３，４の一方の軸受部等に取り付けることに
より測定することができる。たとえば、図４に示すよう
に、第１成形ロール３を加圧する加圧装置１３から軸受
１７を支持するテーパブロック１４および間隙調整部材
１５を介してストッパ１６に作用する力をロードセル等
の力センサ１２によって検出すればよい。この場合に
は、加圧装置１３の加圧力から力センサ１２で検知した
ストッパ１６に作用する力を差し引くことによって圧延
力Ｆを求めることができる。

【００２３】図３には、本発明の制御ブロック図が示さ
れている。

【００２４】すなわち、ＣＰＵ等の演算処理手段を備え
た演算処理部１００を有し、この演算処理部１００に対
して、上記した温度センサ１０および力センサ１２が接
続され、それぞれシート温度ｔおよび圧延力Ｆの測定値
が電気信号として入力される。また、この演算処理部１
００には、予めシミュレーションされたバンクサイズ
（Ｈ）とシート温度（ｔ）との関係式（Ｈ＝Ｈ
（ｔ）），バンクサイズ（Ｈｆ）と圧延力（Ｆ）との関
係式および演算処理部における所定の演算手順等が記憶
される記憶手段としてのＲＡＭ，ＣＤ，ＨＤ等のメモリ
１０１と、メモリ１０１に演算処理部１００を介してこ
れらの関係式や成形条件のデータを入力するキーボード
等の入力装置１０２と、演算処理されたバンクサイズを
表示する表示装置１０３とが接続されている。

【００２５】次に、図１に示すフローチャートに基づい
て、本願発明のバンクサイズ測定方法について詳細に説
明する。

【００２６】まず、所定の条件の下で予めシミュレーシ
ョンをしてバンクサイズ（Ｈ）とシート温度（ｔ）との
相関関係式（Ｈ＝Ｈ（ｔ））が求められ、メモリ１０１
に記憶される（ステップ１）。

【００２７】このシミュレーションは入力装置１０２か
ら入力された成形条件のデータに基づいて演算処理部１
００にて演算されてメモリ１０１に記憶される。

【００２８】図５は、このシミュレーションの結果を、
横軸にシート温度（ｔ）、縦軸にバンクサイズ（Ｈ）を
とってグラフＧにしたものである。

【００２９】実験条件は、成形材料がポリプロリレン
（ＰＰ）、ダイからの吐出量は１５０［ｋｇ／Ｈ］、シ
ート厚さは２［ｍｍ］、吐出樹脂温度が２４７［°
Ｃ］、第１，第２成形ロール３，４のロール温度は３０
［°Ｃ］、ロール周速（Ｖ）は１．４５［ｍ／ｍｉ
ｎ．］、温度センサ１０としての放射温度計のスポット
径がφ２０［ｍｍ］として行った。

【００３０】この時のシート温度（ｔ）とバンクサイズ
（Ｈ）の関係式Ｈ＝Ｈ（ｔ）は、たとえば次式で示され
る。

【００３１】

【数１】Ｈ＝Ａ＊ＥＸＰ（Ｂ＊ｔ） Ａ，Ｂは、成形条件によって定まる定数で示される。

【００３２】次に、温度センサ１０によって圧延力測定
時のシート温度ｔが測定される。シート温度ｔの測定は
スキャナ１１によって温度センサ１０をシート幅方向に
走査してシート幅方向の位置情報と共に演算処理部１０
０に入力され、演算処理部１００にて平均シート温度
（ｔａ）が演算される。一方、この平均シート温度（ｔ
ａ）とメモリ１００に記憶されている相関関係式Ｈ＝Ｈ
（ｔ）からバンクサイズ（Ｈｔａ）が求められる（ステ
ップ２）。

【００３３】さらに、圧延力（Ｆ）を測定し、この測定
された圧延力（Ｆ）からシート幅方向のバンクサイズ
（Ｈｆ）を求める（ステップ３）。

【００３４】上記バンク部６のバンクサイズＨとロール
隙間５の隙間寸法Ｓの関係を模式的に図示したのが図５
である。図示例では、バンクサイズＨとして、バンク部
６の第２成形ロール４との接触部からシート状に吐出さ
れる溶融樹脂２の付け根位置までの水平方向の寸法をと
っているが、ロール隙間５の中心からバンク部６上面ま
での高さをとってもよい。

【００３５】ここで、圧延力Ｆは、次のG.Ardihivilの
式を用いて求められる。

【００３６】

【数２】 Ｆ＝ηＶＤ｛（１／Ｓ）−（１／（Ｈｆ＋Ｓ））｝ Ｓ［ｍ］ ；ロール隙間 η［Ｐａ・ｓ］ ；見かけ粘度（apparentviscosit
y） Ｖ［ｍ／ｓ］ ；ロール周速度 Ｄ［ｍ］ ；ロール直径 Ｈｆ［ｍ］ ；バンクサイズこの

【数２】から左辺をＨｆとする式が成立するので、圧延
力（Ｆ）からシート幅方向のバンクサイズ（Ｈｆ）が求
まるのである。

【００３７】次に、前記平均シート温度（ｔａ）から求
めたバンクサイズ（Ｈｔａ）と、前記圧延力から求めた
バンクサイズ（Ｈｆ）とを比較して、測定された平均シ
ート温度（ｔａ）から演算されたバンクサイズ（Ｈｔ
ａ）が圧延力から求めたバンクサイズ（Ｈｆ）と一致す
るように、前記バンクサイズとシート温度の相関関係を
次式のようにＨ′として補正する（ステップ４）。

【００３８】

【数３】 Ｈ′＝Ａ＊ＥＸＰ（Ｂ＊（ｔ−δｔ）） δｔ；ステップ４における補正値 この補正手順を、図６に示すグラフを用いて説明する
と、バンクサイズとシート温度の相関関係Ｈ＝Ｈ（ｔ）
を示すグラフ（Ｇ）から平均シート温度（ｔａ）に対応
するバンクサイズ（Ｈｔａ）が点Ｐとして求まる。次に
圧延力（Ｆ）から演算されたシート幅方向のバンクサイ
ズ（Ｈｆ）を通る横方向のシート温度軸と平行に引いた
線Ｌ１と、グラフ（Ｇ）との交点Ｑを求める。この交点
Ｑでのシート温度と点Ｐでのシート温度の差（δｔ）だ
けグラフ（Ｇ）を右水平方向に平行移動させる。すなわ
ち、圧延力（Ｆ）から演算されたシート幅方向のバンク
サイズ（Ｈｆ）を通る横方向のシート温度軸と平行に引
いた線Ｌ１と、その時のシート幅方向の平均シート温度
（ｔａ）を通る縦方向のバンクサイズ軸と平行に引いた
線Ｌ２上に交点Ｑ′が位置するように補正する。この交
点Ｑ′上を通るグラフＧ′の相関関係式が上記した［数
３］の式であり、メモリ１０１に記憶させる。

【００３９】この相関関係式の補正後、温度センサ１０
から入力される温度情報をメモリ１０１から読み出され
る補正されたバンクサイズとシート温度との相関関係式
（Ｈ＝Ｈ′（ｔ））によって演算してバンクサイズＨが
求められ、表示装置１０３に表示される（ステップ
５）。

【００４０】このように、圧延力Ｆを測定しこの圧延力
Ｆから求めたバンクサイズＨｆと実際に測定したシート
温度ｔａとの関係から、予め求めたバンクサイズＨとシ
ート温度ｔの関係；Ｈ＝Ｈ（ｔ）を補正しているので、
溶融樹脂２の温度変動や引き取り速度の変更等の成形条
件の変化があっても、バンクサイズＨを正確に安定的に
測定することができる。

【００４１】シート温度ｔとバンクサイズＨの関係は、
溶融樹脂２の温度変動が生じた時点，引取速度を変更し
た時点で補正してもよいし、所定時間毎に行ってもよい
し、所定の成形長さ毎に行ってもよいし、必要に応じて
適宜行うことができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のバンク成
形のバンクサイズ測定方法および測定装置によれば、圧
延力を測定しこの圧延力から求めたバンクサイズと実際
のシート温度との関係から、予め求めたバンクサイズと
シート温度の関係を補正しているので、樹脂の温度変動
や引き取り速度の変更等の成形条件の変化があっても、
バンクサイズを正確に安定的に測定することができる。

【００４３】シート幅方向の平均シート温度からバンク
サイズを求めて圧延力から求めたバンクサイズと比較す
れば、より正確に補正することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明のバンク成形のバンクサイズ測定
方法の測定手順を示すフローチャートである。

【図２】図２は本発明の実施の形態に係るバンク成形の
バンクサイズ測定方法が適用されるバンク成形機の基本
構成を示す概略図である。

【図３】図３は図１の本発明のバンクサイズ測定装置の
制御ブロック図ある。

【図４】図４は図３の圧延力を測定する力センサの配置
例を示す図である。

【図５】図５はバンクサイズと圧延力の関係を示す図で
ある。

【図６】図６はシート温度とバンクサイズの関係のシミ
ュレーション結果を示す図である。

【符号の説明】

１ ダイ ２ 溶融樹脂（可塑性材料） ３，４ 成形ロール ５ ロール隙間 ６ バンク部 ７ シート １０ 温度センサ １１ 力センサ １００ 演算処理部（演算処理手段） １０１ メモリ（記憶手段） Ｈバンクサイズ Ｆ 圧延力 ｔ シート温度

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ダイの吐出口から２本の成形ロール間に供
   給される所定温度に加熱され可塑化された可塑性材料
   を、前記成形ロール間の上流側に可塑性材料の溜まりで
   あるバンクを形成しながら挟圧成形するもので、２本の
   成形ロール間の隙間から搬出されるシート温度を測定
   し、予め求められたシート温度とバンクサイズの関係か
   らバンクサイズを求めるバンク成形におけるバンクサイ
   ズ測定方法において、 前記シート温度とバンクサイズの関係を、成形ロール間
   の圧延力から求めたバンクサイズと前記シート温度から
   求めたバンクサイズとが一致するように補正し、 以後のバンクサイズの測定を、この補正されたバンクサ
   イズとシート温度の関係を用いて行うことを特徴とする
   バンク成形におけるバンクサイズ測定方法。
2. 【請求項２】ダイの吐出口から２本の成形ロール間に供
   給される所定温度に加熱され可塑化された可塑性材料
   を、前記成形ロール間の上流側に可塑性材料の溜まりで
   あるバンクを形成しながら挟圧成形するもので、２本の
   成形ロール間の隙間から搬出されるシート温度を測定
   し、バンクサイズとシート温度の関係からバンクサイズ
   を求めるバンク成形におけるバンクサイズ測定方法にお
   いて、 所定の成形条件の下で予めシミュレーションをしてバン
   クサイズ（Ｈ）とシート温度（ｔ）との相関関係式（Ｈ
   ＝Ｈ（ｔ））を求め、 圧延力（Ｆ）を測定し、この測定された圧延力（Ｆ）か
   らバンクサイズ（Ｈｆ）を求め、 この圧延力測定時のシート幅方向の平均シート温度（ｔ
   ａ）を測定し、この平均シート温度（ｔａ）と前記バン
   クサイズとシート温度の相関関係式から得られたバンク
   サイズ（Ｈｔａ）と、前記圧延力から求めたバンクサイ
   ズ（Ｈｆ）と、を比較して、測定された平均シート温度
   （ｔａ）から演算されたバンクサイズ（Ｈｔａ）が圧延
   力から求めたバンクサイズ（Ｈｆ）と一致するように前
   記バンクサイズとシート温度との相関関係式を補正し
   （Ｈ＝Ｈ′（ｔ））、 この補正されたバンクサイズとシート温度との相関関係
   式（Ｈ＝Ｈ′（ｔ））を利用してバンクサイズを求める
   ことを特徴とするバンク成形のバンクサイズ測定方法。
3. 【請求項３】２本の成形ロール間の隙間からシート状に
   搬出される可塑性材料のシート幅方向に沿ってシート温
   度を測定する温度センサと、 ２本の成形ロールによる可塑性材料の圧延力を測定する
   力センサと、 予めシミュレーションされたバンクサイズ（Ｈ）とシー
   ト温度（ｔ）との相関関係式（Ｈ＝Ｈ（ｔ））と、圧延
   力（Ｆ）からバンクサイズ（Ｈｆ）を求める関係式を記
   憶する記憶手段と、 前記力センサから入力される圧延力（Ｆ）のデータを前
   記記憶手段から読み出したバンクサイズと圧延力との関
   係式に代入してバンクサイズ（Ｈｆ）を演算し、 この圧延力測定時における前記温度センサから入力され
   るシート幅方向の平均シート温度（ｔａ）を前記記憶手
   段から読み出したバンクサイズ（Ｈ）とシート温度
   （ｔ）の相関関係式（Ｈ＝Ｈ（ｔ））に代入してバンク
   サイズ（Ｈｔａ）を演算し、 前記圧延力から求めたバンクサイズ（Ｈｆ）と、前記シ
   ート温度から演算されたバンクサイズ（Ｈｔａ）とを比
   較して、シート温度から演算されたバンクサイズが圧延
   力から求めたバンクサイズ（Ｈｆ）と一致するように前
   記相関関係式（Ｈ＝Ｈ（ｔ））を補正して記憶手段に記
   憶させ、 前記温度センサから読み込まれる温度情報と前記記憶手
   段から読み出される前記補正されたシート温度とバンク
   サイズとの相関関係式（Ｈ＝Ｈ′（ｔ））に基づいてバ
   ンクサイズを演算する演算処理手段と、を備えたことを
   特徴とするバンク成形のバンクサイズ測定装置。
4. 【請求項４】バンクサイズ演算手段によって演算された
   バンクサイズを表示する表示手段を備えたことを特徴と
   する請求項３に記載のバンク成形のバンクサイズ測定装
   置。