KR100846757B1 - 시트 제조방법 - Google Patents

Abstract

복수개의 두께조정수단을 구비한 다이를 이용해서 중합체를 압출하고, 성형해서 시트로 할 때, 상기 두께조정수단에 가해지는 조작량을 소정의 시계열패턴을 따라 변화시키는 동시에, 그 시트의 폭방향에 있어서의 두께분포를 측정한다. 얻어진 시트두께분포변동, 또는 시트두께분포변동의 표준시계열패턴과 두께분포측정값의 시계열패턴의 비교결과에 기초하여 두께조정수단과 두께측정위치의 대응관계를 신속하고, 정밀도좋게 결정한다.

Description

시트 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING SHEET}

본 발명은 필름 등의 시트 제조방법에 관한 것이다.

복수개의 두께조정수단을 구비한 다이로부터 중합체를 압출하고, 성형해서 시트로 만들고, 그 후 연속적으로 시트성형프로세스, 예를 들면 연신프로세스를 통과시켜서 시트를 성형해서 이루어지는 시트 제조방법에 있어서, 얻어진 시트의 두께를 두께측정기로 시트폭방향으로 측정하고, 얻어진 두께로부터 두께분포를 산출하고, 두께측정값이 미리 설정된 목표값에 가까워지도록 제어장치를 통해 상기 두께조정수단을 제어하도록 한 시트 제조방법이 행해지고 있다.

이러한 시트 제조방법에 있어서는 각 두께조정수단과 시트두께의 측정위치의 대응관계가 정밀도좋게 결정되어 있는 것이 중요하다. 정밀도좋게 결정되어 있지 않으면, 본래 조정해야할 위치와는 다른 위치의 시트두께를 조정하게 되어, 시트의 두께를 정밀도좋게 제어할 수 없어, 시트의 품질이 저하된다.

시트가 폭방향의 각 곳에서, 시트폭방향으로 균일하게 연신되는 것이면, 캐스트위치에서의 시트폭과 측정위치에서의 시트폭의 상사적 관계로부터 각 두께조정수단에 대응하는 측정위치를 결정할 수 있지만, 실제로는 넥인현상이나 시트폭방향에서 장소에 따라 연신상태가 다르므로, 상기와 같이 단순하게 상사적 관계를 이용 해서 대응관계를 결정할 수 없고, 각 두께조정수단에 대응하는 측정위치를 실측할 필요가 있다.

두께조정수단과 측정위치의 대응관계를 결정하는 방법으로서는, 다이로부터 토출된 직후의 시트의 두께조정수단에 대응하는 위치에 잉크로 시트의 주행방향으로 선을 그리는 등의 마킹을 실시하고, 시트두께를 측정하는 개소에서 상기 마킹을 관찰해서 상기 두께조정수단에 대응하는 측정위치를 결정하는 방법이 있다. 이 방법은 간편하지만, 잉크에 의해 시트를 반송하는 롤러가 더러워지고, 결과적으로 시트자체를 더럽게 한다라는 문제가 있다.

이 문제를 해결하기 위해, 특정의 두께조정수단을 소정량 조작하고, 그것에 의해 일어나는 시트의 두께변동이 정상상태로 된 곳에서 상기 시트두께변동의 피크위치를 검출하고, 피크위치에 가장 가까운 측정위치를 상기 특정의 두께조정수단의 대응위치로 하는 방법이 알려져 있다(일본국 특허공개 평성9-323351호 공보).

그러나, 두께변동이 정상상태로 될 때까지 다대한 시간이 걸리므로, 시트두께변동의 피크위치를 검출할 때까지 장시간 걸려, 원료손실이 커지는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은 다이의 차이나 제막조건에 따라 두께조정수단과 두께측정위치의 대응관계를 신속하고, 정밀도좋게 결정하고, 정밀도좋게 두께를 제어할 수 있는 시트 제조방법을 제공하는 데에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 시트 제조방법은 복수개의 두께조정수단을 구비한 다이를 이용해서 중합체를 압출하고, 성형해서 시트로 만드는 동시에, 그 시트의 폭방향에 있어서의 두께분포를 측정하고, 측정값 및 두께조정수단과 두께측정위치와의 대응관계에 기초하여 상기 두께조정수단에 가해지는 조작량을 구하고, 이 조작량을 상기 두께조정수단에 출력해서 시트의 두께를 제어하는 시트 제조방법으로서, 상기 두께조정수단 중 특정의 두께조정수단에 대해서, 0부터 소정의 피크값까지 변화한 후에 상기 피크값보다 절대값이 작은 소정의 오프셋값을 향해 변화하는 시계열 패턴을 따른 조작량 변화를 직전의 조작량에 가산하여 조작량을 산출하고, 산출된 조작량을 상기 특정의 두께조정수단에 출력함으로써 얻어진 시트의 두께변동에 기초하여 상기 특정의 두께조정수단과 두께측정위치와의 대응관계를 결정하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 상기 대응관계의 결정에 있어서, 특정의 두께조정수단에 인접하는 복수개의 상기 두께조정수단의 조작량도 변화시키는 것도 본 발명의 바람직한 형태이다.

또, 상기 조작량변화의 시계열 패턴을 두께조정수단의 조작량과 이 조작량에 의해 얻어져야 할 시트두께의 관계식을 이용한 두께조정시뮬레이션을 행한 결과에 기초하여 결정하는 것도 본 발명의 바람직한 형태이다.

또, 상기 두께조정시뮬레이션을 행한 결과에 기초하여 결정한 조작량변화의 시계열패턴을 따라, 특정의 두께조정수단 및 그 양옆 각각 2개소의 두께조정수단의 조작량을 변화시키는 것도 본 발명의 바람직한 형태이다.

또, 상기 시계열패턴을 따른 조작량변화를 상기 특정의 두께조정수단의 직전의 조작량에 가산한 조작량을 순차 상기 두께조정수단에 출력한 후, 상기 시계열패턴의 부호를 반대로 한 패턴을 따른 조작량 변화를 상기 시계열패턴의 마직막 조작량 변화를 추가한 조작량에 가산해서 순차 상기 두께조정수단에 출력하는 것도 본 발명의 바람직한 형태이다.

또, 상기 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 시트 제조방법은 복수개의 두께조정수단을 구비한 다이를 이용해서 중합체를 압출하고, 성형해서 시트로 만드는 동시에, 그 시트폭방향의 두께분포를 측정하여, 측정값 및 두께조정수단과 두께측정위치의 대응관계에 기초하여 상기 두께조정수단에 가해지는 조작량을 계산하고, 이 조작량에 의해 두께조정수단을 조작해서 시트두께를 제어하는 시트 제조방법으로서, 미리 준비된 소정의 조작량을 두께조정수단에 가했을 때의 상기 두께조정수단에 대응하는 측정위치를 중심으로 한 시트두께분포변동의 표준시계열패턴과, 상기 소정의 조작량을 실제로 특정의 두께조정수단에 가했을 때의 두께분포측정값의 시계열패턴을 비교하고, 비교결과에 기초하여, 상기 특정의 두께조정수단과 두께측정위치의 대응관계를 결정하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 상기 시트두께분포변동의 표준시계열패턴과, 시트폭방향에 대해서 각 측정위치를 중심으로 한 시트두께분포측정값의 시계열데이터의 제곱합오차를 계산하여, 상기 제곱합오차가 최소로 되었을 때의 상기 측정위치를 상기 조작량을 가한 두께조정수단의 대응측정위치로 하는 것도 본 발명의 바람직한 형태이다.

상기 시트두께분포변동의 표준시계열패턴의 작성방법으로서는 두께조정수단을 소정량 조작했을 때의 그 영향을 받는 두께측정값에 기초하여 작성하는 것이나, 두께조정수단의 조작량과, 상기 조작량에 의해 얻어지는 시트두께와의 관계를 표시하는 수학관계식으로부터 작성하는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명의 필름제막프로세스의 일실시예의 개략 설명도이다.

도 2는 도 1에 나타낸 다이의 주요부분 확대사시도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서의 조작량변화의 시계열패턴을 나타낸 도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서의 조작량변화의 시계열패턴을 특정의 두께조정수단에 가하여, 그 직후에 부호를 반대로 한 패턴을 가했을 때의 조작량의 변화를 나타낸 도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서의 임의의 두께조정수단의 조작량을 변화시켰을 때의 실제의 시트두께변화를 나타낸 도이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서의 조작량변화의 시계열패턴을 결정하기 위한 제어시뮬레이션을 행하는 블록선도이다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서의 조작량변화의 시계열패턴을 나타낸 도이다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 있어서의 대응위치를 결정하고 싶은 두께조정수단위치와 시트두께측정위치의 대응관계를 나타낸 도이다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 있어서의 전체두께조정수단과 시트두께측정위 치의 대응관계를 나타낸 도이다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 있어서의 두께조정수단을 조작후의 시트두께를 나타낸 도이다.

도 11은 본 발명의 일실시예에 있어서의 전체두께조정수단과 시트두께측정위치의 대응관계를 나타낸 도이다.

도 12는 본 발명과 종래방법에 있어서의 대응위치의 시트두께의 시간변화를 비교한 도이다.

도 13은 본 발명의 일실시예에 있어서의 시트의 두께변화의 표준시계열패턴을 나타낸 도이다.

도 14는 본 발명의 일실시예에 있어서의 실제의 시트의 두께변화의 시계열패턴을 나타낸 도이다.

도 15는 도 14에 있어서의 마지막 측정시각의 시트두께측정분포를 나타낸 도이다.

(부호의 설명)

1:시트 2:연신기

3:압출기 4:다이

5:냉각롤 6:권취기

7:반송롤 8:두께측정기

9:제어수단 10:두께조정수단

11:간극 21:두께조정수단의 위치

21a∼21d:조작량변화에 따라, 대응하는 시트두께측정위치를 결정하고 싶은 두께조정수단의 위치
22:시트두께측정위치

22a∼22d:21a∼21d에 대응하는 시트두께측정위치

31:조작전의 두께프로파일 32:조작후의 두께프로파일

이하에 도면을 인용하면서 본 발명을 플라스틱필름의 제조에 적용한 실시형태예에 기초하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시에 사용되는 제조설비 전체개략구성을 나타낸 도이며, 도 2는 도 1에 나타낸 다이의 주요부분 확대사시도이다.

이 시트의 제조설비는 중합체를 압출하는 압출기(3)와, 압출된 중합체를 시트형상으로 성형하는 다이(4), 상기 시트형상으로 성형된 중합체(이하 시트(1)라 함)를 냉각하는 냉각롤(5), 시트(1)를 종횡방향으로 연신하는 연신기(2), 연신된 시트(1)를 권취하는 권취기(6)를 구비하고 있다. 다이(4)는 시트(1)의 폭방향(도 1의 지면에 대해서 수직인 방향)으로 배열된 다수의 두께조정수단(10)과 중합체를 토출하는 간극(11)을 구비하고 있다. 또한 이 시트의 제조설비는 시트의 폭방향으로 두께분포를 측정하는 두께측정기(8)와, 상기 두께분포에 기초하여 두께조정수단을 제어하는 제어수단(9)을 구비하고 있다.

두께측정기(8)로서는 β선, X선, 자외선 또는 광 간섭식을 이용한 것 등, 임의의 두께측정기를 이용할 수 있고, 시트의 폭방향의 두께분포를 측정한다.

제어수단(9)은 상기 시트(1)의 두께측정값과 목표두께값의 차값에 기초하여 조작량을 연산하고, 얻어진 조작량을 두께조정수단(10)에 출력한다.

두께조정수단(10)은 다이(4)에 있어서 시트(1)의 폭방향으로 복수개, 등간격으로 배치되어 있고, 시트의 두께를 조정하는 수단으로서는 두께조정수단(10)에 히트볼트를 이용하여, 이들의 볼트의 온도를 변화시켜서 볼트를 열팽창, 수축시킴으로써 다이(4)의 간극(11)을 조정하는 히트볼트방식이나, 두께조정수단(10)에 립히터를 이용하여, 다이(4)의 특정부분의 온도를 바꾸어서 중합체의 온도를 변화시켜 중합체의 점성율을 변화시킴으로써, 이 부분으로부터 토출되는 중합체의 토출량을 바꿈으로써 시트(1)의 두께를 조정하는 립히터방식의 것 등을 이용할 수 있다.

제어수단(9)은 상기 시트(1)의 두께측정값과 목표두께값의 차인 편차데이터에 대해서 필터처리 등의 변환처리를 행하는 것이 가능한 것이 바람직하다. 필터처리로서는 시트의 폭방향으로 이동평균처리하는 것이나, 현시점이전의 편차데이터와의 사이에서 가중평균처리하는 방법 등을 이용할 수 있다.

또한, 제어수단(9)은 상기 필터처리가 끝난 두께조정수단의 수에 개수를 뺀 편차데이터에 기초하여 조작량을 산출하고, 두께조정수단(10)을 제어한다. 제어방법은 PID제어나 현대제어를 이용할 수 있다.

여기에서 조작량이란 두께조정수단에 공급되는 단위시간당의 전력을 나타낸다.

상기 시트의 제조설비에 있어서, 각 두께조정수단과 각 두께측정위치의 대응관계는 대충 알 수 있지만, 정밀도좋게 시트의 두께를 제어하기에는 상기 대응관계가 정밀도좋게 결정되어 있을 필요가 있다. 또, 시트원료의 손실을 삭감하기 위해 서는 대응위치결정에 필요한 시간을 짧게 할 필요가 있다. 이하에 본 형태에 있어서의 시트의 각 두께조정수단과 각 두께측정위치의 대응관계를 결정하는 방법에 대해서 설명한다.

먼저, 두께측정위치에 있어서의 대응위치를 결정하고 싶은 두께조정수단을 복수점 선택한다. 선택한 두께조정수단은 각각의 조작량변화에 의한 두께변동분포가 서로 간섭하지 않는 정도로 간격을 떨어트리는 것이 대응위치의 결정정밀도의 관점에서 바람직하다.

여기에서, 선택한 각 두께조정수단의 조작량을 변화시키는 방법에 대해서 설명한다. 각 두께조정수단에 가해지는 조작량변화의 시계열패턴은 0부터 소정의 피크값까지 변화시킨 후에 상기 피크값보다 절대값이 작은 소정의 오프셋값을 향해 변화시키는 패턴으로 한다.

또한, 각 선택된 두께조정수단뿐만 아니라, 각각의 선택된 두께조정수단에 인접하는 두께조정수단도 조작하는 것이 바람직하다. 폭방향으로 나타나는 두께변동의 형상의 관점에서 양옆 각각 2개소까지의 두께조정수단을 조작하는 것이 바람직하다. 도 3에 조작량변화의 시계열패턴의 예를 나타냈지만, 중앙위치의 변화폭을 가장 크게 하여 양단부분을 작게 한다. 이 조작을 행하면, 중앙위치의 두께조정수단만을 조작하는 경우에 비해 대응위치를 결정하기 위한 볼록형 두께분포가 빠르게 나타나서, 단시간에 대응위치를 결정할 수 있다.

또한, 두께제어시뮬레이션을 행한 결과에 기초하여 조작량변화의 시계열패턴을 결정하는 것이 볼록형 두께분포를 보다 신속하게 만드는 관점에서 바람직하다. 이 경우, 조작량변화의 시계열패턴을 다음과 같이 해서 작성한다. 먼저, 두께조정수단에 출력하는 조작량과 이것에 의해 얻어져야할 시트두께의 관계식을 준비한다. 두께조정수단의 조작량변화가 시트의 폭방향두께분포에 미치는 영향은 가우스함수에 가까운 분포형상으로 되는 것, 또, 상기 두께조정수단에 대응하는 측정위치근방의 각 측정위치에 있어서의 시트두께의 시간변동은 1차 지연계에서 근사할 수 있으므로, 시트폭방향의 두께분포와 각 두께측정위치의 시간적 변화를 조합함으로써 조작량과 시트두께의 관계식을 얻을 수 있다.

또, 가우스함수의 분산이나 최대값, 1차지연의 시정수는 측정값 등으로부터 결정하는 것이 바람직하다. 또, 상기 관계식은 시트폭방향의 두께분포 또는 각 두께측정위치의 시간적 변화 중 어느 하나만을 나타내는 것이어도 좋다. 다음에, 컴퓨터상에 상술한 관계식을 실현하고, 두께제어시뮬레이션을 행한다. 이 때의 제어방법은 PID제어나 현대제어 등 실제의 시트제조에 이용하는 제어방법으로 하는 것이 바람직하다. 제어시뮬레이션은 임의의 두께조정수단의 조작량을 변화시켰을 때 얻어지는 볼록형 분포형상을 목표두께분포로 해서 행한다. 그리고 두께제어시뮬레이션에 의해 조작량변화의 시계열패턴을 얻는다. 이렇게 해서 얻어진 시계열패턴 중, 대응관계를 구하고 싶은 특정의 두께조정수단과 양옆 각각 2개소까지의 위치의 두께조정수단에 대응하는 조작량변화의 시계열변화패턴을 이용하는 것이 대응위치를 결정하기 위한 볼록형 두께분포가 빠르게 나타나고, 단시간에 대응위치를 결정하는 것이 가능하므로 바람직하다.

이상과 같이 해서 결정한 조작량변화의 시계열패턴을 직전의 조작량에 가산해서 조작량을 산출하고, 산출된 조작량을 대응위치를 결정하고 싶은 두께조정수단과 그 인접하는 두께조정수단에 가한다. 이 조작에 의해, 간단히 대응위치를 결정하고 싶은 두께조정수단만을 조작한 경우보다 단시간에 시트폭방향의 두께분포변화가 두께계로 관측된다. 변화후의 폭방향두께분포는 조작량변화를 가한 개소에 대응하는 위치에 피크를 갖는 형상으로서 관찰되며, 얻어진 피크위치를 상기 특정의 두께조정수단에 대응하는 두께측정위치로 함으로써 대응관계를 결정할 수 있다.

또, 상기 대응관계를 결정한 후, 가한 조작량변화의 시계열패턴의 부호를 반대로 한 시계열패턴을 따른 조작량변화를 가함으로써 빠르고 또한 정확하게 평탄한 두께분포로 되돌릴 수 있다. 여기에서 역패턴이란 가하는 조작량변화의 시계열패턴을 {a(1),a(2),a(3),…,a(n-1), a(n)}으로 했을 때, {-a(1),-a(2),-a(3),…,-a(n-1), -a(n)}이 된다. 조작량변화의 시계열패턴을 특정의 두께조정수단에 가하여, 그 직후에 부호를 반대로 한 조작량변화의 시계열패턴을 가하여 조작량을 원래로 되돌렸을 때의 조작량의 변화를 도 4에 나타낸다.

상술한 조작순서를 반복함으로써, 모든 두께조정수단에 대해서, 각각의 대응두께 측정위치를 결정할 수 있지만, 작업시간이 매우 길어지며, 원료손실도 팽대하게 된다. 여기에서, 상술한 조작순서로 결정한 복수개소의 대응관계를 이용하여 아직 결정하지 않은 대응관계를 보간에 의해 결정하는 것이 바람직하다.

다음에, 본 발명의 다른 형태에 있어서의 시트의 각 두께조정수단과 각 두께측정위치의 대응관계를 결정하는 방법에 대해서 설명한다.

먼저, 도 13에 나타내는 두께조정수단을 소정량 조작한 경우에 있어서의 소 정 구간의 시트의 두께분포변동의 시계열패턴을 작성한다. 도 13에 있어서, k는 시트폭방향에 있어서의 측정위치, t는 측정시각이다. 소정구간은 두께조정수단을 조작함으로써 시트두께가 5%정도이상 변화하는 구간인 것이 바람직하다. 또, 시간의 범위로서는 시트의 두께가 변화하기 시작한 측정시각으로부터 두께변화가 포화했다라고 간주되는 측정시각까지의 범위가 바람직하지만, 시트의 두께가 변화하고 있는 동안이면, 상기 범위보다 짧아도 좋다. 도 13의 시계열패턴은 두께조정수단을 조작했을 때, 그것에 대응하는 측정위치를 K로 한 표준패턴이다.

도 13에 나타낸 시계열패턴은 예를 들면 다음과 같이 해서 작성한다. 먼저, 어느 정도 안정되게 두께분포가 제어된 상태의 필름의 제조프로세스에 있어서, 임의의, 예를 들면 중앙의 두께조정수단(10)(도 2)을 조작, 구제적으로는 제어수단(9)(도 1)으로부터 계단형상으로 조작량을 가했을 때, 상기 조작량에 의해 시트두께가 변화하는 소정구간의 시트두께분포의 시계열적 변화를 측정하고, 이 조작을 복수회 행함으로써 얻어진 복수의 두께분포변동의 시계열데이터의 평균값을 이용하는 방법이나, 두께조정수단을 소정량 조작했을 때 얻어지는 조작량과 시트두께의 수학관계식을 이용해서 작성하는 방법 등을 이용할 수 있다. 예를 들면, 어느 정도 안정되게 두께분포가 제어된 상태에 있어서, 제어수단(9)으로부터 두께조정수단(10)에 계단형상으로 조작량을 가한 경우, 시트폭방향의 두께분포는 간섭의 영향으로 상기 두께조정수단에 대응하는 측정위치를 중심으로 한 가우스함수에 가까운 분포형상으로 된다. 또, 상기 두께조정수단에 대응하는 측정위치근방의 각 측정위치에 있어서의 시트두께의 시간변동은 1차지연계에 근사할 수 있다. 가우스함수의 분산이나 최대값, 1차지연의 시정수는 측정값 등으로부터 결정하는 것이 바람직하다. 이렇게 해서 시트폭방향의 두께분포와 각 두께측정위치의 시간적 변화를 조합함으로써, 도 13에 나타낸 시트두께분포의 표준시계열패턴을 얻을 수 있다. 또, 도 13은 두께조정수단에 조작량을 가하고, 실제로 시트두께에 그 효과가 나타나기 시작한 후의 시계열패턴이다.

다음에, 복수개의 두께조정수단 중, 소정의 간격, 바람직하게는 두께조정수단의 조작에 의한 두께변동분포의 간섭을 무시할 수 있는 간격만큼 떨어진 2개이상의 복수점의 두께조정수단에 일정한 조작량을 가한다. 두께조정수단에 가하는 조작량은 상기 시계열패턴을 작성할 때와 마찬가지의 계단형상 변화가 바람직하다. 그리고, 조작량을 가한 두께조정수단의 하나에 대응하는 시트두께분포의 시트의 폭방향에 대해서 상기 소정의 구간의 시계열데이터를 측정한다. 이 때, 상기 조작량을 가한 두께조정수단에 대응하는 두께측정위치의 대략의 위치는 알 수 있으므로, 그 측정위치의 근방에서의 소정 구간의 시트두께분포의 시간변동을 측정해 두면 좋다. 그리고, 상기 측정한 시계열데이터와, 도 13에 나타낸 상기 미리 작성한 시계열패턴을 비교하여, 그 결과에 기초하여 각 두께조정수단에 대응하는 두께측정위치를 결정한다.

측정한 시트두께분포의 시계열패턴과, 미리 작성한 시트두께분포의 표준시계열패턴을 비교하는 바람직한 방법은 다음과 같다. 미리 작성한 시트두께분포의 표준시계열패턴의 시트폭방향의 위치k, 시각t에 있어서의 시트두께를 g_k(t), 측정위치i, 시각t에 있어서의 시트두께분포의 실제의 측정값을 y_j(t)로 하고, 측정위치i에 있어서의 두께분포측정값의 시계열패턴과, 미리 작성한 시트두께분포의 표준시계열패턴과의 유사도J_i를 다음 식으로 제곱합오차로 해서 구한다.

(식1)

단, t=1,2,…tm은 시트두께분포측정회수이다. 구간[-α, α]은 상기 소정의 구간이며, 다이나 두께측정기의 성능에 의해 결정하는 것이 바람직하다.

여기에서, i를 상기 조작량을 가한 두께조정수단에 대응하는 측정위치가 될 수 있는 범위에서 변화시킨다. 그리고, J_i가 가장 작아졌을 때의 i가 상기 두께조정수단에 대응하는 측정위치로 결정할 수 있다.

상기 방법을 조작량을 가한 전체의 두께조정수단에 대해서 실시한다. 도 8에 위치 21a∼21d의 4개소의 두께조정수단에 조작량을 가한 예를 나타낸다. 이 경우의 상기 4개소의 두께조정수단에 대응하는 시트두께측정위치는 22a∼22d가 된다. 또, 도 9에 횡축을 두께조정수단위치, 종축에 시트두께측정위치로 했을 때의 양자의 대응관계를 나타내는 그래프를 나타낸다. 조작량을 가하지 않은 두께조정수단에 대응하는 측정위치는 도 9에 나타낸 그래프로부터 구할 수 있다. 예를 들면, 도 9의 두께조정수단A에 대응하는 측정위치는 B로 결정할 수 있다. 조작량을 가한 두께조정수단으로부터 외측의 두께조정수단에 대응하는 측정위치는 도 9에 나타낸 그래프를 이용하여 외삽에 의해 구할 수 있다.
실시예1

이하, 본 발명을 필름 제조공정에 적용한 실시예를 나타낸다.

먼저, 첫째, 조작량변화의 시계열패턴을 두께제어시뮬레이션을 행함으로써 결정했다. 본 실시예에서는 두께조정수단은 히트볼트방식으로 하고, 조작량은 각 볼트에 출력하는 전력량을, 최대값에 대한 비율로서 정규화하고, 퍼센트(%)표시한 것을 사용했다.

두께조정수단의 조작량변화가 시트의 폭방향두께에 미치는 영향은 실측값으로부터 대응위치로의 영향을 1.0으로 하면, 하나로 되어 위치로는 0.7, 또한 하나로 되어 위치로는 0.2라는 결과가 얻어졌다.

따라서, α₁=0.7, α₂=0.2로서 간섭행렬W는

로 나타낼 수 있었다.

또, 일반적으로, 조작량과 두께의 시간적 관계는 허비시간과 1차지연계로 근사할 수 있고, 실측값으로부터 시정수:3.2스캔, 게인:0.06㎛/%, 허비시간:5스캔으로 했다. 여기에서, 스캔이란 제어주기의 단위이다. 이 예에서는 1스캔은 50초에 해당한다. 이상으로부터 조작량μ과 시트두께y의 관계식을 이산시간 전달함수G(z)로 해서,

로 표현했다. 여기에서, z는 z변환을 나타낸 것으로 한다.

그리고, 둘째로, 상기 관계식을 컴퓨터상에 실현하고, PID제어에 의한 시뮬레이션을 행했다. PID제어에 있어서의 파라미터는 실제로 필름제조에 이용하고 있는 값을 기초로 하여, 최종적으로 다음과 같이 했다.

비교게인:K_P=6.0, 적분시간:K_I=0.4, 미분시간:K_D=0.2

시뮬레이션은 시각 0에서 평탄한 두께분포를 임의의 두께조정수단의 조작량을 10%변화시켜서 충분한 시간이 경과했을 때 얻어진다. 도 5에 나타낸 볼록형 두께분포형상을 목표두께로 하는 제어시뮬레이션으로 했다. 도 6에 시뮬레이션을 행하기 위한 블록선도를 나타냈다. 시뮬레이션의 결과, 얻어진 조작량의 시계열데이터 중, 가장 조작량변화를 크게 하는 중앙의 두께조정수단과 그 양옆 2개씩 합계 5개소의 두께조정수단의 시계열데이터를 대응위치결정용 시계열패턴으로 해서 이용했다. 얻어진 조작량변화의 시계열패턴을 도 7에 나타냈다.

세째, 서로 조작량변화에 의한 두께변동분포의 간섭을 무시할 수 있는 간격만큼 떨어져 있는 4개소의 두께조정수단을 선택하고, 이들 대응위치를 결정하는 것으로 했다. 도 8의 위치 21a∼21d의 4개소의 두께조정수단을 각각 12,21,48,57로 하고, 각각의 두께조정수단에 가해지는 조작량을 도 7의 중앙위치와 같이 변화시키고, 각각의 양옆위치, 또한 그 옆위치도 동시에 도 7에 나타내듯이 변화시켰다. 단, 21a, 21c는 오목형으로 두께변화시키기 위해서, 도 7의 시간변화패턴의 양음 반대로 한 패턴으로 조작량을 변화시켰다. 도 10에 조작량변화전후의 두께분포를 나타냈다. 두께분포(32)는 조작량변화전의 두께분포이다. 위치 21a∼21d는 서로 조작량 변화에 의한 두께변동분포의 간섭을 무시할 수 있는 간격만큼 떨어져 있으므로, 피크를 4개 갖는 두께분포(31)가 얻어졌다. 이 피크위치22a∼22d를 상기 4개소의 두께조정수단에 대응하는 시트두께측정위치로 결정했다. 도 11에, 횡축을 두께조정수단위치, 종축을 시트두께측정위치로 했을 때의 양자의 대응관계를 나타내는 그래프를 나타냈다.

마지막으로, 대응위치가 결정되어 있지 않은 두께조정수단의 대응관계를 결정했다. 즉, 도 11에 있어서, 두께조정수단A에 대응하는 측정위치는 B라는 식으로 보간에 의해 결정했다. 조작량을 가한 두께조정수단보다 외측의 두께조정수단에 대응하는 측정위치는 외측 2점의 대응관계로부터 외삽에 의해 구했다. 이와 같이 해서 모든 두께조정수단의 대응위치를 결정해서 시트를 제조해도 실용상 문제없는 결과가 얻어졌다.

비교로서 도 12에, 21b의 조작량을 계단형상으로 변화시킨 경우의 두께측정위치22b에 있어서의 두께의 시간변화를 나타냈다. 조작량변경후, 변화가 정상상태에 도달할 때까지 프로세스고유의 시정수로 결정하는 시간이 필요하며, 대응위치를 결정하는 데에 필요한 두께분포형상에 도달할 때까지 T₁=13[분]을 소요했다. 또, 대응위치결정후, 조작량을 결정전의 값으로 단계적으로 되돌리고, 두께를 원래대로 되돌린 결과, 대응 위치를 시점으로 해서 두께를 원래대로 되돌릴 때까지 T₂=33[분]을 소요했다. 한편, 본 발명의 방법에 의하면, 대응위치결정까지의 소요시간은 T₃=6[분]이고, 대응위치를 시작으로 해서 두께를 원래대로 되돌릴 때까지 T₄=16[분]이 되며, 작업시간을 1/2이하로 까지 단축시킬 수 있는 결과가 얻어졌다. 두께분포를 평탄하게 되돌릴 때에는 대응위치결정까지 가한 조작량변화의 부호를 반대로 한 시계열패턴을 가해서 조작량, 두께 모두 원래대로 되돌렸다.

이와 같이, 본 발명은 종래와 같이 두께조정수단과 두께측정위치의 대응관계의 결정정밀도를 유지하면서, 대응위치결정의 소요시간을 대폭 단축시킬 수 있으므로 작업을 단시간에 종료할 수 있으며, 그 결과, 시트원료의 손실을 대폭 절약할 수 있다.

실시예2

다음에, 본 발명의 다른 실시형태를 필름 제조공정에 적용한 실시예를 나타낸다.
도 8에 있어서의 위치21a의 두께조정수단에 도 13에 나타낸 시계열패턴을 작성했을 때와 같은 계단형상의 조작량을 가한다. 이 때의 두께분포측정값의 시계열데이터를 도 14에 나타낸다. 도 14는 실제로 시트두께에 그 효과가 나타나기 시작하고 나서부터의 시계열데이터이다.

도 13과 도 14에 있어서의 각 두께측정값에 대해서 식1을 이용해서 대응하는 측정위치를 결정했다. 또, 이 예에서는 측정위치i가 1증감할 때마다, 측정위치는 15mm변화한다.

결과적으로, 측정위치i=21일 때 J_i가 가장 작아지며, 여기를 대응위치로서 결정했다.

비교로서 도 15에, 도 14의 마지막 측정시각(두께조정수단에 조작량을 가한 후, 실제로 필름두께로의 영향이 나타나고 난 후 16분 후)에서의 두께분포프로파일을 나타낸다. 피크위치가 2개소이며, 이 데이터만으로 피크위치로부터 대응위치를 결정하는 것은 곤란하다. 또, 두께변동이 시트폭방향으로 광범위하게 넓어지며, 형상도 중심에 대해서 대칭이 아니므로, 단순하게 무게중심을 구하여 이것을 대응위치로 하는 방법으로는 정밀도좋게 대응 위치를 결정할 수는 없다.

본 발명은 두께조정수단과 두께측정위치의 대응관계를 종래와 같이 하나의 두께분포프로파일로부터 구하는 것은 아니고, 동적인 두께변동패턴과 비교해서 결정하므로, 상기 대응관계를 정밀도좋게 결정할 수 있다.

본 발명에 의하면, 두께조정수단과 두께측정위치의 대응관계를 신속하고 정밀도좋게 결정할 수 있다. 따라서, 대응위치결정작업을 단시간에 마칠 수 있으므로 원료손실이 저감되며, 시트제조시에는 정확한 두께조정을 실시할 수 있고, 수율이 향상하여 생산성이 향상된다.

또, 본 발명에 의하면, 적어도 하나의 두께조정수단을 조작했을 때의 시트폭방향의 소정구간에서의 시트두께변동의 소정기간에서의 시계열패턴을 미리 작성하 고, 실제로 두께조정수단을 조작했을 때의 시트폭방향의 상기 소정구간에서의 상기 소정기간의 시트두께를 측정하고, 상기 시트두께의 시계열패턴과 상기 두께측정값을 비교함으로써, 두께조정수단과 두께측정위치의 대응관계를 결정해서 시트를 제조하므로, 두께조정을 정확하게 행할 수 있고, 시트원료의 수율이 향상되며, 시트의 생산성이 향상된다.

Claims (9)

1. 복수개의 두께조정수단을 구비한 다이를 이용해서 중합체를 압출하고, 성형해서 시트로 만드는 동시에, 그 시트의 폭방향에 있어서의 두께분포를 측정하고, 측정값 및 두께조정수단과 두께측정위치의 대응관계에 기초하여 상기 두께조정수단에 가해지는 조작량을 구하고, 이 조작량을 상기 두께조정수단에 출력해서 시트의 두께를 제어하는 시트 제조방법으로서, 상기 두께조정수단 중 특정의 두께조정수단에 대해서, 0부터 소정의 피크값까지 변화한 후에 상기 피크값보다 절대값이 작은 소정의 오프셋값을 향해 변화하는 시계열 패턴에 따라서, 상기 특정의 두께조정수단에 출력하는 조작량을 변화시킴으로써 얻어진 시트의 두께변동에 기초하여 상기 특정의 두께조정수단과 두께측정위치의 대응관계를 결정하는 것을 특징으로 하는 시트 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 대응관계의 결정에 있어서, 특정의 두께조정수단에 인접하는 복수개의 상기 두께조정수단의 조작량도 변화시키는 것을 특징으로 하는 시트 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 조작량변화의 시계열 패턴을, 두께조정수단의 조작량과 이 조작량에 의해 얻어져야 할 시트두께의 관계식을 이용한 두께조정시뮬레이션을 행한 결과에 기초하여 결정하는 것을 특징으로 하는 시트 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 두께조정시뮬레이션을 행한 결과에 기초하여 결정된 조작량변화의 시계열패턴을 따라, 특정의 두께조정수단 및 그 양옆 각각 2개소의 두께조정수단의 조작량을 변화시키는 것을 특징으로 하는 시트 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 시계열패턴에 따라서, 상기 특정의 두께조정수단에 출력하는 조작량을 변화시킨 후에, 상기 시계열패턴의 부호를 반대로 한 패턴에 따라서 상기 특정의 두께조정수단의 조작량을 변화시키는 것을 특징으로 하는 시트 제조방법.
6. 복수개의 두께조정수단을 구비한 다이를 이용하여 중합체를 압출하고, 성형해서 시트로 만드는 동시에, 그 시트폭방향의 두께분포를 측정하여, 측정값 및 두께조정수단과 두께측정위치의 대응관계에 기초하여 상기 두께조정수단에 가해지는 조작량을 계산하고, 이 조작량에 의해 두께조정수단을 조작해서 시트두께를 제어하는 시트 제조방법으로서, 미리 준비된 소정의 조작량을 두께조정수단에 가했을 때의 상기 두께조정수단에 대응하는 측정위치를 중심으로 한 시트두께분포변동의 표준시계열패턴과, 상기 소정의 조작량을 실제로 특정의 두께조정수단에 가했을 때의 두께분포측정값의 시계열패턴을 비교하고, 비교결과에 기초해서 상기 특정의 두께조정수단과 두께측정위치의 대응관계를 결정하는 것을 특징으로 하는 시트 제조방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 시트두께분포변동의 표준시계열패턴과, 시트폭방향에 대해서 각 측정위치를 중심으로 한 시트두께분포측정값의 시계열데이터의 제곱합오차를 계산하여, 상기 제곱합오차가 최소로 되었을 때의 상기 측정위치를 상기 조작량을 가한 두께조정수단의 대응측정위치로 하는 것을 특징으로 하는 시트 제조방법.
8. 제6항에 있어서, 두께조정수단을 소정량 조작했을 때의 그 영향을 받는 두께측정값에 기초하여 상기 시트두께분포변동의 표준시계열패턴을 작성하는 것을 특징으로 하는 시트 제조방법.
9. 제6항에 있어서, 두께조정수단의 조작량과, 상기 조작량에 의해 얻어지는 시트두께와의 관계를 표시하는 수학관계식으로부터 상기 시트두께분포변동의 표준시계열패턴을 작성하는 것을 특징으로 하는 시트 제조방법.

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