KR20190076016A - 종연신 장치 - Google Patents

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KR20190076016A
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rolls
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thermoplastic film
roll
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KR1020197015283A
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나리미츠 가네시마
오사무 아오키
Original Assignee
토레이 엔지니어링 컴퍼니, 리미티드
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Abstract

종연신 시의 열가소성 필름에 있어서 전사 손상이나 찰상 등의 발생을 억제할 수 있는 종연신 장치를 제공한다. 구체적으로는, 가열 롤(13)에 의해 가열된 열가소성 필름(F)을, 복수의 저속 구동 롤(8)과 복수의 고속 구동 롤(9)의 주속 차에 의해 연신하는 종연신 장치(5)에 있어서 복수의 저속 구동 롤(8)과 복수의 고속 구동 롤(9)이, 열가소성 필름(F)의 반송면에 복수의 흡인 구멍인 저속측 흡인 구멍(8b)과 고속측 흡인 구멍(9b)을 갖는 석션 롤로 구성되고, 인접하는 저속 구동 롤(8)과 고속 구동 롤(9) 사이에 복수의 가열 롤(13)이 마련되고, 복수의 가열 롤(13)에 액추에이터인 추종용 전동 모터(15)가 각각 마련되어, 복수의 가열 롤(13)을 각각 독립적으로 회전 구동 가능하게 구성되고, 추종용 전동 모터(15)마다의 출력 토크가 추종용 전동 모터(15)마다 설정되는 목표값에 일치하도록 제어된다.

Description

종연신 장치
본 발명은, 종연신 장치에 관한 것이다. 상세하게는, 열가소성 필름을 가열하여 반송 방향으로 연신하는 종연신 장치에 관한 것이다.
종래, 폴리에스테르, 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 폴리올레핀, 폴리아미드 등의 열가소성 폴리머로 이루어지는 열가소성 필름은, 포장용 필름, 제판 기판, 인쇄용 필름, 라미네이트 필름, 자기 기록 매체 혹은 광 디스크 등의 지지체로서 널리 사용되고 있다. 이러한 폴리에스테르 수지 등의 열가소성 필름은, 연신됨으로써 우수한 물성이 얻어지는 것이 알려져 있고, 통상 1축 연신 필름 혹은 2축 연신 필름으로서 사용되고 있다. 상기 2축 연신 필름은, 종1축 연신한 후, 횡연신함으로써 제조된다. 열가소성 필름을 종연신하는 경우, 상류측의 저속 롤과 하류측의 고속 롤의 속도 차를 이용하여 유동 방향으로 연신시킨다. 이때, 열가소성 필름을 파단하는 일 없이 안정적으로 연신을 행할 수 있도록 상류측의 저속 롤과 하류측의 고속 롤의 간격을 넓힘으로써(장스팬화) 단위 시간당 필름의 연신량을 작게 하는 방법이 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에 기재된 바와 같다.
특허문헌 1에 기재된 종연신 장치는, 상류측의 저속 롤러(저속 롤)와 하류측의 고속 롤러(고속 롤) 사이에 가열로가 마련되고, 가열로 중에 복수의 패스 롤러가 마련되어 있다. 종연신 장치는, 가열로에 의해 가열된 열가소성 필름이 스팬을 넓혀 배치된 저속 롤러와 고속 롤러에 의해 연신되면서, 복수의 패스 롤러에 의해 필름의 종방향의 주름이 펴짐으로써, 필름이 굴곡되는 것을 방지하여 안정된 연신을 행할 수 있다. 그러나 특허문헌 1에 기재된 기술은, 열가소성 필름을 복수의 패스 롤러에 접촉시킴으로써 주름을 펴기 때문에, 반송 시의 저항이 크다. 따라서 종연신 장치는, 고속 롤러와 저속 롤러에 있어서 열가소성 필름이 슬립되지 않도록 닙 롤러에 의해 열가소성 필름을 압박하면서 반송하고 있다. 이 때문에, 열가소성 필름은, 닙 롤러의 압박력에 의해 표면에 전사 손상이 발생하거나, 패스 롤러와의 사이에서의 슬립에 의해 찰상이 발생하거나 하는 경우가 있었다.
일본 특허 공개 제2008-221722호 공보
본 발명의 목적은, 종연신 시의 열가소성 필름에 있어서 전사 손상이나 찰상 등의 발생을 억제할 수 있는 종연신 장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상과 같으며, 다음으로 이 과제를 해결하기 위한 수단을 설명한다.
즉, 가열 롤에 의해 가열된 열가소성 필름을, 복수의 저속 구동 롤과 상기 저속 구동 롤보다 주속이 큰 복수의 고속 구동 롤의 주속 차에 의해 연신하는 종연신 장치에 있어서 상기 복수의 저속 구동 롤과 상기 복수의 고속 구동 롤이, 상기 열가소성 필름의 반송면에 복수의 흡인 구멍을 갖는 석션 롤로 구성되고, 인접하는 상기 저속 구동 롤과 상기 고속 구동 롤 사이에 복수의 가열 롤이 마련되고, 상기 복수의 저속 구동 롤과 상기 복수의 고속 구동 롤과 상기 복수의 가열 롤에 액추에이터가 각각 마련되어, 상기 복수의 저속 구동 롤과 상기 복수의 고속 구동 롤과 상기 복수의 가열 롤을 각각 독립적으로 회전 구동 가능하게 구성되고, 상기 액추에이터마다의 출력 토크가 상기 액추에이터마다 설정되는 목표값에 일치하도록 제어되는 것이다.
종연신 장치는, 상기 복수의 저속 구동 롤과 상기 복수의 고속 구동 롤과 상기 복수의 가열 롤에 상기 액추에이터가 각각 토크 제어 장치를 통해 접속되고, 상기 출력 토크와 상기 목표값의 차가 규정값보다 큰 경우, 그 액추에이터에 접속되어 있는 토크 제어 장치의 출력축의 회전 속도를 유지하도록, 그 토크 제어 장치의 입력축과 출력축 사이에 회전 속도 차가 발생하고, 상기 출력 토크와 상기 목표값의 차가 규정값보다 작은 경우, 그 액추에이터에 접속되어 있는 토크 제어 장치의 입력축과 출력축 사이에 회전 속도 차가 발생하지 않도록 구성되는 것이다.
종연신 장치는, 상기 토크 제어 장치가 파우더 클러치로 구성되고, 상기 목표값에 기초하여 그 토크 전달량이 제어되는 것이다.
종연신 장치는, 상기 복수의 가열 롤이 각각 독립적으로 온도 제어 가능하게 구성되는 것이다.
본 발명의 효과로서, 이하에 나타내는 효과를 발휘한다.
종연신 장치에 있어서는, 가열 롤에 의한 열가소성 필름의 반송 시의 저항이 작으므로, 저속 구동 롤과 고속 구동 롤에 있어서 열가소성 필름을 닙 롤러에 의해 압박하여 마찰력을 부여할 필요가 없다. 또한, 독립적으로 구동 제어되는 복수의 가열 롤과 열가소성 필름 사이에서 슬립이 발생하지 않는다. 이에 의해, 종연신 시의 열가소성 필름에 있어서 전사 손상이나 찰상 등의 발생을 억제할 수 있다.
종연신 장치에 있어서는, 열가소성 필름의 반송 속도가 변동된 경우, 가열 롤이 액추에이터의 제어와 관계없이 열가소성 필름에 추종하여 회전한다. 이에 의해, 종연신 시의 열가소성 필름에 있어서 전사 손상이나 찰상 등의 발생을 억제할 수 있다.
종연신 장치에 있어서는, 열가소성 필름의 반송 속도, 연신량에 기초하여 가열 롤의 회전 속도가 제어된다. 이에 의해, 종연신 시의 열가소성 필름에 있어서 전사 손상이나 찰상 등의 발생을 억제할 수 있다.
종연신 장치에 있어서는, 열가소성 필름이 소정의 연신 비율로 연신되므로 속도 변동이 발생하기 어렵다. 이에 의해, 종연신 시의 열가소성 필름에 있어서 전사 손상이나 찰상 등의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 종연신 장치를 구비하는 제조 장치의 일 실시 형태에 있어서의 전체 구성을 나타내는 개략도.
도 2는 종연신 장치의 일 실시 형태에 있어서의 전체 구성을 나타내는 개략도.
도 3은 종연신 장치의 일 실시 형태에 있어서의 저속 구동 롤과 고속 구동 롤의 구성을 나타내는 정면도.
도 4는 종연신 장치의 일 실시 형태에 있어서의 가열 롤과 냉각 롤의 구성을 나타내는 정면도.
도 5는 종연신 장치의 일 실시 형태에 있어서의 제어 구성을 나타내는 블록도.
도 6은 종연신 장치의 일 실시 형태에 있어서의 가열 롤의 슬립 억제 제어에서의 동작 양태를 나타내는 모식도.
도 7은 종연신 장치의 일 실시 형태에 있어서의 가열 롤의 슬립 억제 제어에서의 구동 토크의 변동을 나타내는 그래프를 도시하는 도면.
먼저, 도 1을 사용하여, 본 발명에 관한 종연신 장치의 일 실시 형태인 종연신 장치(5)를 구비하는 제조 장치(1)에 대해 설명한다. 또한, 제조 장치(1)는, 폴리에스테르, 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 폴리올레핀, 폴리아미드 등의 열가소성 폴리머로 이루어지는 열가소성 필름(F)을 제조하는 것이지만, 본 실시 형태에 있어서는 트리아세틸셀룰로오스(TAC)로 이루어지는 열가소성 필름(F)을 제조하는 것으로서 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 제조 장치(1)는, 트리아세틸셀룰로오스(TAC)로 이루어지는 열가소성 폴리머를 가공하여 원하는 필름 두께로 이루어지는 열가소성 필름(F)을 제조하는 것이다. 제조 장치(1)는, 용융 압출 장치(2), 슬릿 형상 다이(3), 캐스팅 롤(4), 종연신 장치(5), 횡연신 장치(6) 및 권취 장치(7)를 구비하고 있다.
제조 장치(1)는, 칩 형상의 열가소성 폴리머를 용융 압출 장치(2)에 의해 가열 용융하고, 슬릿 형상 다이(3)로부터 압출한다. 제조 장치(1)는, 슬릿 형상 다이(3)로부터 연속해서 압출되는 열가소성 폴리머를 캐스팅 롤(4)에 밀착시켜 시트 형상으로 경화시킨다. 즉, 제조 장치(1)는, 칩 형상의 열가소성 폴리머로부터 미연신의 열가소성 필름(F)을 형성한다. 또한, 제조 장치(1)는, 연속해서 형성되는 미연신의 열가소성 필름(F)을 종연신 장치(5)에 의해 반송 방향(종방향)으로 연속해서 연신시켜 종연신된 열가소성 필름(F)을 형성한다. 다음으로, 제조 장치(1)는, 열가소성 필름(F)을 횡연신 장치(6)에 의해 폭 방향(횡방향)으로 연속해서 연신시켜 2축 연신된 열가소성 필름(F)을 형성한다. 제조 장치(1)는, 형성된 열가소성 필름(F)을 권취 장치(7)에 의해 코어재에 권취시킨다.
이와 같이 구성함으로써, 제조 장치(1)는, 칩 형상의 열가소성 폴리머로부터 종방향과 횡방향으로 2축 연신시킨 열가소성 필름(F)을 연속해서 형성할 수 있다.
이하에, 도 2 내지 도 5를 사용하여, 본 발명에 관한 종연신 장치의 일 실시 형태인 종연신 장치(5)에 대해 설명한다. 종연신 장치(5)는, 미연신의 열가소성 필름(F)을 반송 방향(이하, 「종방향」이라고 기재함)으로 연신시키는 것이다. 종연신 장치(5)는, 복수의 저속 구동 롤(8), 복수의 고속 구동 롤(9), 흡인 펌프(10), 저속용 전동 모터(11), 고속용 전동 모터(12), 복수의 가열 롤(13), 복수의 냉각 롤(14), 복수의 추종용 전동 모터(15), 복수의 파우더 클러치(16), 제어 장치(17)를 구비한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 저속 구동 롤(8)은, 고속 구동 롤(9)과 함께 미연신의 열가소성 필름(F)을 종방향으로 연신하는 것이다. 저속 구동 롤(8)은, 종연신 장치(5)의 최상류측에 배치되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 종연신 장치(5)에는, 복수의 저속 구동 롤(8)이 배치되어 있다. 저속 구동 롤(8)은, 금속제의 롤이며, 하드 크롬 도금 처리나 텅스텐 카바이트 용사, 불소 수지 피복, 세라믹 피복 등의 표면 처리가 실시되어 있다. 저속 구동 롤(8)은, 열가소성 필름(F)이 저속 구동 롤(8)에 소정의 랩각으로 권취되도록 배치되어 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 저속 구동 롤(8)의 열가소성 필름(F)이 접촉하는 면(이하, 단순히 「반송면」이라고 기재함)인 저속측 반송면(8a)에는, 롤 내부에 관통하는 복수의 구멍이 형성되어 있다. 또한, 저속 구동 롤(8)은, 흡인 펌프(10)에 의해 롤 내부가 흡인되도록 구성되어 있다(도 2에 있어서의 옅은 먹색 부분 참조). 이에 의해, 저속 구동 롤(8)은, 저속측 반송면(8a)의 구멍이 저속측 흡인 구멍(8b)으로서 작용하여, 열가소성 필름(F)을 흡착 보유 지지할 수 있도록 구성되어 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 고속 구동 롤(9)은, 저속 구동 롤(8)과 함께 미연신의 열가소성 필름(F)을 종방향으로 연신하는 것이다. 고속 구동 롤(9)은, 종연신 장치(5)의 최하류측에 배치되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 종연신 장치(5)에는, 복수의 고속 구동 롤(9)이 배치되어 있다. 고속 구동 롤(9)은 금속제의 롤이며, 하드 크롬 도금 처리나 텅스텐 카바이트 용사, 불소 수지 피복, 세라믹 피복 등의 표면 처리가 실시되어 있다. 고속 구동 롤(9)은, 열가소성 필름(F)이 고속 구동 롤(9)에 소정의 랩각으로 권취되도록 배치되어 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 고속 구동 롤(9)은, 열가소성 필름(F)이 접촉하는 고속측 반송면(9a)에 롤 내부에 관통하는 복수의 구멍이 형성되어 있다. 또한, 복수의 고속 구동 롤(9)은, 흡인 펌프(10)에 의해 롤 내부가 흡인되도록 구성되어 있다(도 2에 있어서의 옅은 먹색 부분 참조). 이에 의해, 복수의 고속 구동 롤(9)은, 고속측 반송면(9a)의 구멍이 고속측 흡인 구멍(9b)으로서 작용하여, 열가소성 필름(F)을 흡착 보유 지지할 수 있도록 구성되어 있다.
액추에이터인 저속용 전동 모터(11)와 고속용 전동 모터(12)는, 복수의 저속 구동 롤(8)과 복수의 고속 구동 롤(9)을 각각 회전 구동시키는 것이다. 저속용 전동 모터(11)와 고속용 전동 모터(12)는, 각각이 제어 장치(17)(도 5 참조)에 포함되는 벡터 인버터에 접속되고, 독립적으로 토크 제어되도록 구성되어 있다. 저속용 전동 모터(11)는, 토크 제어 장치인 파우더 클러치(16)를 통해 저속 구동 롤(8)마다 각각 마련되고, 고속용 전동 모터(12)는 파우더 클러치(16)를 통해 고속 구동 롤(9)마다 각각 마련되어 있다. 즉, 복수의 저속용 전동 모터(11)는, 각각에 접속되어 있는 저속 구동 롤(8)을 독립적으로 구동 제어할 수 있다. 마찬가지로, 복수의 고속용 전동 모터(12)는, 각각에 접속되어 있는 복수의 저속 구동 롤(8)을 독립적으로 구동 제어할 수 있다.
각 고속 구동 롤(9)은, 각 저속 구동 롤(8)에 대해 드로우 제어되어 있다. 즉, 각 고속 구동 롤(9)은, 각 저속 구동 롤(8)보다 주속이 커지도록 구동되고 있다. 열가소성 필름(F)은, 복수의 저속 구동 롤(8)에 의해 소정의 단위 조출 속도로 상류측으로부터 조출됨과 함께, 복수의 고속 구동 롤(9)에 의해 저속 구동 롤(8)의 조출 속도보다 큰 소정의 단위 조입 속도로 하류측을 향해 조입된다. 이에 의해, 복수의 저속 구동 롤(8)과 복수의 고속 구동 롤(9)은, 서로의 피치 사이에 있어서 열가소성 필름(F)을 소정의 조출 속도에 있어서의 단위 조출량과 소정의 조입 속도에 있어서의 단위 조입량의 차분만큼 늘이도록 구성되어 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 가열 롤(13)은, 열가소성 필름(F)을 가열하는 것이다. 가열 롤(13)은, 가장 하류측의 저속 구동 롤(8)과 가장 상류측의 고속 구동 롤(9) 사이에 배치되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 종연신 장치(5)에는, 복수의 가열 롤(13)이 배치되어 있다. 가열 롤(13)은, 금속제의 롤이며, 하드 크롬 도금 처리나 텅스텐 카바이트 용사, 불소 수지 피복, 세라믹 피복 등의 표면 처리가 실시되어 있다. 가열 롤(13)은, 열가소성 필름(F)이 가열 롤(13)에 소정의 랩각으로 권취되도록 배치되어 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 각 가열 롤(13)에는, 가열 수단인 카트리지 히터(13b)와 가열 롤(13)의 열가소성 필름(F)이 접촉하는 가열 반송면(13a)의 온도를 측정하는 온도 측정 수단인 가열 온도 센서(13c)가 각각 마련되어 있다. 각 가열 롤(13)에 마련되어 있는 카트리지 히터(13b)와 가열 온도 센서(13c)는, 제어 장치(17)(도 5 참조)로부터의 제어 신호에 의해, 가열 롤(13)의 가열 반송면(13a)을 각각 독립적으로 소정의 온도로 가열하여 유지하도록 구성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 가열 롤(13)의 가열 수단을 카트리지 히터(13b)로 하였지만 이것에 한정되는 것은 아니며, 온수, 가압 온수, 가열 오일 등의 열매체의 순환에 의한 가열 장치, 유도 가열 장치 등이어도 된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 냉각 롤(14)은, 열가소성 필름(F)을 냉각하는 것이다. 냉각 롤(14)은, 가장 하류측의 가열 롤(13)과 가장 상류측의 고속 구동 롤(9) 사이에 배치되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 종연신 장치(5)에는, 복수의 냉각 롤(14)이 배치되어 있다. 냉각 롤(14)은, 금속제의 롤이며, 하드 크롬 도금 처리나 텅스텐 카바이트 용사, 불소 수지 피복, 세라믹 피복 등의 표면 처리가 실시되어 있다. 냉각 롤(14)은, 열가소성 필름(F)이 각 냉각 롤(14)에 소정의 랩각으로 권취되도록 배치되어 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 복수의 냉각 롤(14)은, 냉각 수단인 히트 파이프(14b)와 냉각 롤(14)의 열가소성 필름(F)이 접촉하는 냉각 반송면(14a)을 측정하는 온도 측정 수단인 냉각 온도 센서(14c)가 각각 마련되어 있다. 복수의 냉각 롤(14)에 마련되어 있는 히트 파이프(14b)와 냉각 온도 센서(14c)는, 제어 장치(17)(도 5 참조)로부터의 제어 신호에 의해, 각 냉각 롤(14)의 냉각 반송면(14a)을 각각 독립적으로 냉각하도록 구성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 냉각 롤(14)의 냉각 수단을 히트 파이프(14b)로 하였지만 이것에 한정되는 것은 아니며, 피에조 소자나 열매체의 순환에 의한 냉각 장치 등이어도 된다.
액추에이터인 추종용 전동 모터(15)는, 가열 롤(13)과 냉각 롤(14)을 회전 구동시키는 것이다. 추종용 전동 모터(15)는, 각 가열 롤(13)과 각 냉각 롤(14)에 토크 제어 장치인 파우더 클러치(16)를 통해 각각 마련되어 있다. 추종용 전동 모터(15)는, 각각이 제어 장치(17)(도 5 참조)에 포함되는 벡터 인버터에 접속되고, 서로 독립적으로 토크 제어되도록 구성되어 있다. 즉, 복수의 추종용 전동 모터(15)는 각각에 접속되어 있는 가열 롤(13) 또는 냉각 롤(14)을 독립적으로 구동 제어할 수 있도록 구성되어 있다.
도 3과 도 4에 나타내는 바와 같이, 토크 제어 장치인 복수의 파우더 클러치(16)는, 저속 구동 롤(8)과 저속용 전동 모터(11) 사이의 전달 토크, 고속 구동 롤(9)과 고속용 전동 모터(12) 사이의 전달 토크, 가열 롤(13)과 추종용 전동 모터(15) 사이의 전달 토크, 또는 냉각 롤(14)과 추종용 전동 모터(15) 사이의 전달 토크를 제한하는 것이다. 파우더 클러치(16)는, 입력축(16a)과 출력축(16b) 사이에 개재되는 자성 철분(파우더)에 자속을 가함으로써 마찰을 발생시켜, 입력축(16a)과 출력축(16b) 사이에서 토크 전달되는 상태로 전환한다. 본 실시 형태에 있어서, 각 파우더 클러치(16)에는, 그 입력축(16a)에 복수의 저속용 전동 모터(11), 복수의 고속용 전동 모터(12) 또는 복수의 추종용 전동 모터(15) 중 어느 하나가 각각 접속되고, 그 출력축(16b)에 복수의 저속 구동 롤(8), 복수의 고속 구동 롤(9), 복수의 가열 롤(13) 또는 복수의 냉각 롤(14) 중 어느 하나가 각각 접속되어 있다. 즉, 각 파우더 클러치(16)는, 저속 구동 롤(8)과 저속용 전동 모터(11) 사이의 전달 토크, 고속 구동 롤(9)과 고속용 전동 모터(12) 사이의 전달 토크, 가열 롤(13)과 추종용 전동 모터(15) 사이의 전달 토크 또는 냉각 롤(14)과 추종용 전동 모터(15) 사이의 전달 토크를 임의로 설정할 수 있도록 구성되어 있다. 각 파우더 클러치(16)는, 각각이 제어 장치(17)(도 5 참조)에 접속되고, 서로 독립적으로 전달 토크의 크기를 제어할 수 있도록 구성되어 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(17)는, 종연신 장치(5)를 제어하는 것이다. 제어 장치(17)는, 실체적으로는, CPU, ROM, RAM, HDD 등이 버스에 의해 접속되는 구성이어도 되고, 혹은 원칩의 LSI 등으로 이루어지는 구성이어도 된다. 제어 장치(17)는, 도시하지 않은 제조 장치(1)의 제어 장치에 접속되고, 종연신 장치(5) 등을 제어하기 위해 다양한 프로그램이나 데이터가 저장되어 있다.
제어 장치(17)는, 각 저속 구동 롤(8)의 저속용 전동 모터(11)와 각 고속 구동 롤(9)의 고속용 전동 모터(12)에 접속되어, 각 저속용 전동 모터(11)와 각 고속용 전동 모터(12)에 각각 구동 토크에 관한 지령값을 송신하여 임의의 구동 토크 Td를 출력하도록 제어할 수 있다. 또한, 제어 장치(17)는, 각 저속용 전동 모터(11)와 각 고속용 전동 모터(12)로부터 실제 구동 토크를 각각 취득할 수 있다.
제어 장치(17)는, 흡인 펌프(10)에 접속되어, 흡인 펌프(10)를 제어할 수 있다.
제어 장치(17)는, 각 가열 롤(13)에 마련되어 있는 각 카트리지 히터(13b)와 각 가열 온도 센서(13c)에 접속되어, 각 가열 온도 센서(13c)로부터 대응하는 가열 롤(13)의 실제 온도를 취득할 필요가 있다. 또한, 제어 장치(17)는, 각 카트리지 히터(13b)에 온도의 지령값을 송신하여 소정의 온도를 유지하도록 제어할 수 있다.
제어 장치(17)는, 각 냉각 롤(14)에 마련되어 있는 각 냉각 온도 센서(14c)에 접속되어, 각 냉각 온도 센서(14c)로부터 대응하는 냉각 롤(14)의 실제 온도를 취득할 필요가 있다.
제어 장치(17)는, 각 가열 롤(13)의 추종용 전동 모터(15)와 각 냉각 구동 롤의 추종용 전동 모터(15)에 접속되고, 각 추종용 전동 모터(15)에 각각 구동 토크에 관한 지령값을 송신하여 임의의 구동 토크 Td를 출력하도록 제어할 수 있다. 또한, 제어 장치(17)는, 각 추종용 전동 모터(15)로부터 실제 구동 토크를 각각 취득할 수 있다.
제어 장치(17)는, 각 파우더 클러치(16)에 접속되고, 임의의 전달 토크에 관한 지령값을 송신하여 임의의 전달 토크 이하로 입력축(16a)과 출력축(16b) 사이에서 토크 전달되는 상태로 제어할 수 있다.
이와 같이 구성되는 종연신 장치(5)는, 복수의 저속 구동 롤(8)에 의해 열가소성 필름(F)을 흡착 보유 지지하면서 소정의 단위 송출량으로 조출한다. 종연신 장치(5)는, 저속 구동 롤(8)로부터 조출된 열가소성 필름(F)을 복수의 가열 롤(13)에 의해 소정의 온도까지 가열한다. 한편, 종연신 장치(5)는, 가열 롤(13)에 의해 가열된 열가소성 필름(F)을 복수의 고속 구동 롤(9)에 의해 흡착 보유 지지하면서 소정의 단위 조입량으로 조입한다. 이에 의해, 종연신 장치(5)는, 가열된 열가소성 필름(F)을 소정의 조출 속도에 있어서의 단위 조출량과 소정의 조입 속도에 의한 단위 조입량의 차분만큼 종연신시킨다. 그리고 종연신 장치(5)는, 열가소성 필름(F)을 복수의 냉각 롤(14)에 의해 소정의 온도까지 냉각한다. 종연신 장치(5)는, 복수의 저속 구동 롤(8)과 복수의 고속 구동 롤(9)의 간격을 넓혀 열가소성 필름(F)을 연신시킴으로써, 열가소성 필름(F)의 단위 시간당 연신량이 적어져, 연신 시의 필름에 대한 부하를 작게 할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 액추에이터는, 저속용 전동 모터(11), 고속용 전동 모터(12) 및 추종용 전동 모터(15)로 이루어지는 전동 모터로 구성되어 있지만 이것에 한정되는 것은 아니며, 구동 장치이면 된다.
이하에서는, 도 3, 도 6과 도 7을 사용하여, 복수의 저속 구동 롤(8)과 복수의 고속 구동 롤(9)에 있어서의 열가소성 필름(F)의 보유 지지의 양태, 그리고 저속 구동 롤(8), 복수의 고속 구동 롤(9), 복수의 가열 롤(13) 및 복수의 냉각 롤(14)에 의한 열가소성 필름(F)의 연신 시의 양태에 대해 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 종연신 장치(5)는, 4개의 저속 구동 롤(8), 3개의 고속 구동 롤(9), 4개의 가열 롤(13) 및 4개의 냉각 롤(14)로 구성되어 있지만 이것에 한정되는 것은 아니다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 종연신 장치(5)의 복수의 저속 구동 롤(8)은, 소정의 랩각으로 각각의 저속측 반송면(8a)에 권취되어 있는 열가소성 필름(F)을 반송면의 전체면에 형성되어 있는 구멍에 의해 흡착 보유 지지하고 있다. 즉, 각 저속 구동 롤(8)은, 열가소성 필름(F) 중 저속측 반송면(8a)에 접촉하고 있는 면의 전역을 흡착 보유 지지하고 있다. 이 때문에, 각 저속 구동 롤(8)은, 닙 롤러에 의해 압박 보유 지지하고 있는 경우보다 작은 압력으로 열가소성 필름(F)을 보유 지지할 수 있다. 또한, 각 저속 구동 롤(8)은, 기체인 공기에 의해 열가소성 필름(F)이 저속측 반송면(8a)에 압박되어 있다. 이 때문에, 각 저속 구동 롤(8)은, 고체인 닙 롤러에 의해 압박 보유 지지하고 있는 경우보다 균일한 압력으로 열가소성 필름(F)을 보유 지지할 수 있다. 즉, 각 저속 구동 롤(8)은, 열가소성 필름(F)에 국소적인 압력 집중이 발생하기 어렵다. 이에 의해, 본 실시 형태에 있어서의 저속 구동 롤(8)은, 열가소성 필름(F)을 흡착 보유 지지함으로써 열가소성 필름(F)의 표면에 있어서의 전사 손상의 발생을 억제할 수 있다. 복수의 고속 구동 롤(9)에 대해서도 마찬가지이다.
다음으로, 도 4, 도 6 및 도 7을 사용하여, 복수의 저속 구동 롤(8), 복수의 고속 구동 롤(9), 복수의 가열 롤(13) 및 복수의 냉각 롤(14)에 있어서의 슬립 억제 제어에 대해 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 가열 롤(13)에 있어서의 슬립 억제 제어에 대해 설명하고, 마찬가지의 제어가 행해지는 복수의 저속 구동 롤(8), 복수의 고속 구동 롤(9) 및 복수의 냉각 롤(14)에 대한 설명을 생략한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 종연신 장치(5)의 각 가열 롤(13)은, 소정의 랩각으로 각각의 가열 반송면(13a)에 열가소성 필름(F)이 권취되어 있다. 복수의 가열 롤(13)은, 각각에 접속되어 있는 추종용 전동 모터(15)(도 4 참조)에 의해, 열가소성 필름(F)에 추종하도록 회전 구동되고 있다. 즉, 가열 롤(13)은, 열가소성 필름(F)의 반송 속도 Vt에 동기하도록 제어된다. 열가소성 필름(F)은, 종방향으로 연신됨으로써, 반송 속도 Vt가 저속 구동 롤(8)의 소정의 조출 속도로부터 고속 구동 롤(9)의 소정의 조입 속도까지 커지면서 반송되고 있다. 이 때문에, 열가소성 필름(F)은, 그 반송 경로 위치에 따라 반송 속도 Vt가 상이하다. 따라서, 복수의 가열 롤(13)은, 배치마다 상이한 열가소성 필름(F)의 반송 속도 Vt에 추종할 수 있도록 독립적으로 회전 속도 Vr(주속도)이 제어되도록 구성되어 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 복수의 가열 롤(13)은, 각각의 파우더 클러치(16)(도 4 참조)를 통해 접속되어 있는 추종용 전동 모터(15)와의 사이에서의 전달 토크가 제한되어 있다. 각 파우더 클러치(16)에는, 입력축(16a)에 추종용 전동 모터(15)의 구동 토크 Td가 전달되고, 출력축(16b)에 가열 롤(13)을 소정의 속도로 회전시키기 위해 필요한 회전 토크 Tr로서 전달되고 있다. 파우더 클러치(16)는, 입력축(16a)에 전달되고 있는 구동 토크 Td와 출력축(16b)에 전달되고 있는 회전 토크 Tr 사이에 규정값 Tg 이상의 차가 발생하면 입력축(16a)과 출력축(16b)이 어긋나 입력축(16a)과 출력축(16b) 사이에 회전 속도 차가 발생한다.
복수의 가열 롤(13) 중 임의의 위치에 배치되어 있는 하나의 가열 롤(13)은, 그 회전 속도 Vr로부터 정해지는 주속도가 열가소성 필름(F)의 반송 속도 Vt와 일치하도록 추종용 전동 모터(15)에 의해 회전 구동되고 있다. 열가소성 필름(F)의 반송 속도 Vt가 기준 반송 속도 Vt0인 경우, 추종용 전동 모터(15)는, 하나의 가열 롤(13)의 회전 속도 Vr로부터 정해지는 주속도가 열가소성 필름(F)의 반송 속도 Vt와 일치하기 위해 필요한 구동 토크 Td를 기준 구동 토크 Td0으로 하여 제어되고 있다.
도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 열가소성 필름(F)의 반송 속도 Vt가 기준 반송 속도 Vt0이고, 반송 속도 Vt와 하나의 가열 롤(13)의 회전 속도 Vr에 의해 정해지는 주속도가 일치하고 있는 경우, 반송되고 있는 열가소성 필름(F)에 의해 가열 롤(13)의 회전 속도 Vr이 영향을 받지 않는다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 열가소성 필름(F)이 반송 속도 Vt0으로 반송되고 있는 시간 t1까지의 동안, 파우더 클러치(16)의 입력축(16a)과 출력축(16b)에 전달되고 있는 구동 토크 Td와 출력축(16b)에 전달되고 있는 회전 토크 Tr이 각각 기준 구동 토크 Td0이 된다. 즉, 파우더 클러치(16)의 입력축(16a)과 출력축(16b) 사이에 규정값 Tg 이상의 차가 발생하고 있지 않으므로, 입력축(16a)과 출력축(16b)이 어긋나는 일 없이, 각 축이 동일한 회전 속도 Vr로 회전하고 있다(도 6의 (a) 참조). 이 결과, 가열 롤(13)은, 반송되고 있는 열가소성 필름(F)에 추종하여 회전하고 있으므로 열가소성 필름(F)과 가열 롤(13)의 반송면 사이에서 슬립의 발생이 억제된다.
도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 하나의 가열 롤(13)에 있어서, 열가소성 필름(F)의 반송 속도 Vt가 기준 반송 속도 Vt0보다 커져, 하나의 가열 롤(13)의 회전 속도 Vr에 의해 정해지는 주속도보다 큰 반송 속도 Vt1이 된 경우, 열가소성 필름(F)에 의해 가열 롤(13)의 회전 속도 Vr을 크게 하는 방향으로 외력 Fr1이 가해진다. 이에 의해, 파우더 클러치(16)의 출력축(16b)은, 출력축(16b)에 전달되고 있는 회전 토크 Tr이 변동된다. 파우더 클러치(16)는, 입력축(16a)에 전달되고 있는 구동 토크 Td와 파우더 클러치(16)의 출력축(16b)에 전달되고 있는 회전 토크 Tr 사이에 규정값 Tg 이상의 차가 발생하면, 입력축(16a)과 출력축(16b)의 위상이 어긋나 입력축(16a)과 출력축(16b) 사이에 회전 속도 차가 발생한다. 즉, 하나의 가열 롤(13)의 회전 속도 Vr(주속도)은, 열가소성 필름(F)으로부터의 외력 Fr1에 의해, 열가소성 필름(F)의 반송 속도 Vt1과 일치하는 주속도인 회전 속도 Vr1까지 커진다. 이 결과, 하나의 가열 롤(13)은, 열가소성 필름(F)의 반송 속도 Vt가 커져도, 외력 Fr1에 의해 열가소성 필름(F)에 추종하여 회전 속도 Vr이 커지므로 열가소성 필름(F)과 하나의 가열 롤(13)의 반송면 사이에서 슬립의 발생이 억제된다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 하나의 가열 롤(13)을 회전 구동시키고 있는 하나의 추종용 전동 모터(15)의 구동 토크 Td는, 열가소성 필름(F)으로부터의 외력 Fr1이 하나의 가열 롤(13)의 회전을 보조하는 방향으로 작용함으로써, 시간 t1로부터 시간 t2까지의 동안에 구동 토크 Td1까지 감소한다. 제어 장치(17)는, 하나의 추종용 전동 모터(15)의 구동 토크 Td의 감소를 검출하면, 감소한 하나의 추종용 전동 모터(15)의 구동 토크 Td1을 증가시키도록 제어한다. 즉, 제어 장치(17)는, 하나의 가열 롤(13)의 회전 속도 Vr이 회전 속도 Vr1이 되도록 구동 토크 Td를 제어한다(도 6의 (b) 참조). 이에 의해, 가열 롤(13)은, 열가소성 필름(F)의 반송 속도 Vt에 추종하도록 회전된다.
도 6의 (c)에 나타내는 바와 같이, 하나의 가열 롤(13)에 있어서, 열가소성 필름(F)의 반송 속도 Vt가 하나의 가열 롤(13)의 회전 속도 Vr에 의해 정해지는 주속도보다 작은 반송 속도 Vt2로 된 경우, 열가소성 필름(F)에 의해 가열 롤(13)의 회전 속도 Vr을 작게 하는 방향으로 외력 Fr2가 가해져, 파우더 클러치(16)의 출력축(16b)에 전달되고 있는 회전 토크 Tr이 변동된다. 파우더 클러치(16)의 입력축(16a)에 전달되고 있는 구동 토크 Td와 파우더 클러치(16)의 출력축(16b)에 전달되고 있는 회전 토크 Tr 사이에 규정값 Tg 이상의 차가 발생하면, 파우더 클러치(16)는, 입력축(16a)과 출력축(16b)의 위상이 어긋나 입력축(16a)과 출력축(16b) 사이에 회전 속도 차가 발생한다. 즉, 하나의 가열 롤(13)은, 회전 속도 Vr(주속도)이 열가소성 필름(F)으로부터의 외력 Fr2에 의해, 열가소성 필름(F)의 반송 속도 Vt2와 일치하는 주속도인 회전 속도 Vr2까지 작아진다. 이 결과, 하나의 가열 롤(13)은, 열가소성 필름(F)의 반송 속도 Vt가 작아져도, 외력 Fr2에 의해 열가소성 필름(F)에 추종하여 회전 속도 Vr이 작아지므로 열가소성 필름(F)과 하나의 가열 롤(13)의 반송면 사이에서 슬립의 발생이 억제된다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 하나의 가열 롤(13)을 회전 구동시키고 있는 하나의 추종용 전동 모터(15)의 구동 토크 Td는, 열가소성 필름(F)으로부터의 외력 Fr2가 하나의 가열 롤(13)의 회전을 방해하는 방향으로 작용함으로써, 시간 t3 내지 시간 t4의 동안에 구동 토크 Td2까지 증가한다. 제어 장치(17)는, 하나의 추종용 전동 모터(15)의 구동 토크 Td의 증가를 검출하면, 증가한 하나의 추종용 전동 모터(15)의 구동 토크 Td2를 감소시키도록 제어한다. 즉, 제어 장치(17)는, 하나의 가열 롤(13)의 회전 속도 Vr이 회전 속도 Vr2가 되도록 제어한다. 이에 의해, 가열 롤(13)은, 열가소성 필름(F)의 반송 속도 Vt에 추종하도록 회전된다.
이와 같이 구성함으로써, 종연신 장치(5)는, 열가소성 필름(F)이 소정의 연신 비율로 연신되므로 속도 변동이 발생하기 어렵다. 또한, 종연신 장치(5)는, 복수의 가열 롤(13)과 복수의 냉각 롤(14)이 열가소성 필름(F)에 능동적으로 추종하도록 제어되어 있으므로, 가열 롤(13)과 냉각 롤(14)에 의한 열가소성 필름(F)의 반송 시의 저항이 작다. 따라서, 종연신 장치(5)는, 저속 구동 롤(8)과 고속 구동 롤(9)에 있어서, 열가소성 필름(F)을 닙 롤러에 의해 압박하여 슬립을 억제하기 위한 마찰력을 부여할 필요가 없다. 또한, 종연신 장치(5)는, 열가소성 필름(F)의 반송 속도 Vt에 기초하여 복수의 가열 롤(13)과 복수의 냉각 롤(14)의 회전 속도 Vr이 독립적으로 토크 제어된다. 또한, 열가소성 필름(F)의 반송 속도 Vt가 변동된 경우, 파우더 클러치(16)의 작용에 의해 가열 롤(13) 또는 냉각 롤(14)이 추종용 전동 모터(15)의 제어와 관계없이 열가소성 필름(F)에 추종하여 회전된다. 따라서, 종연신 장치(5)는, 가열 롤(13)과 열가소성 필름(F) 사이에서 슬립이 발생하지 않는다. 이에 의해, 종연신 시의 열가소성 필름(F)에 있어서 전사 손상이나 찰상 등의 발생을 억제할 수 있다.
이상, 본 실시 형태에 있어서의 종연신 장치(5)는, 클러치로서 파우더 클러치(16)가 사용되고 있지만 이것에 한정되는 것은 아니며, 전달 토크를 임의의 값으로 제어할 수 있는 것이면 된다. 또한, 종연신 장치(5)는, 열가소성 필름(F)을 가열 롤(13)의 가열 반송면(13a)에 접촉시킴으로써 열가소성 필름(F)을 1면씩 교대로 가열하고 있지만 이것에 한정되는 것은 아니며, 밀폐 타입의 에어 가열 노즐에 의한 가열에 의해, 열가소성 필름(F)을 동시에 양면으로부터 가열해도 된다. 상술한 실시 형태는, 대표적인 형태를 나타낸 것에 불과하고, 일 실시 형태의 골자를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. 더욱 다양한 형태로 실시할 수 있는 것은 물론이며, 본 발명의 범위는, 청구범위의 기재에 의해 나타나고, 또한 청구범위에 기재된 균등의 의미 및 범위 내의 모든 변경을 포함한다.
5 : 종연신 장치
8 : 저속 구동 롤
9 : 고속 구동 롤
13 : 가열 롤
8a : 저속측 반송면
8b : 저속측 흡인 구멍
9a : 저속측 반송면
9b : 고속측 반송면
15 : 추종용 전동 모터

Claims (4)

  1. 가열 롤에 의해 가열된 열가소성 필름을, 복수의 저속 구동 롤과 상기 저속 구동 롤보다 주속이 큰 복수의 고속 구동 롤의 주속 차에 의해 연신하는 종연신 장치에 있어서,
    상기 복수의 저속 구동 롤과 상기 복수의 고속 구동 롤이, 상기 열가소성 필름의 반송면에 복수의 흡인 구멍을 갖는 석션 롤로 구성되고,
    인접하는 상기 저속 구동 롤과 상기 고속 구동 롤 사이에 복수의 가열 롤이 마련되고,
    상기 복수의 저속 구동 롤과 상기 복수의 고속 구동 롤과 상기 복수의 가열 롤에 액추에이터가 각각 마련되어, 상기 복수의 저속 구동 롤과 상기 복수의 고속 구동 롤과 상기 복수의 가열 롤을 각각 독립적으로 회전 구동 가능하게 구성되고,
    상기 액추에이터마다의 출력 토크가 상기 액추에이터마다 설정되는 목표값에 일치하도록 제어되는, 종연신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 저속 구동 롤과 상기 복수의 고속 구동 롤과 상기 복수의 가열 롤에 상기 액추에이터가 각각 토크 제어 장치를 통해 접속되고,
    상기 출력 토크와 상기 목표값의 차가 규정값보다 큰 경우, 그 액추에이터에 접속되어 있는 토크 제어 장치의 출력축의 회전 속도를 유지하도록, 그 토크 제어 장치의 입력축과 출력축 사이에 회전 속도 차가 발생하고, 상기 출력 토크와 상기 목표값의 차가 규정값보다 작은 경우, 그 액추에이터에 접속되어 있는 토크 제어 장치의 입력축과 출력축 사이에 회전 속도 차가 발생하지 않도록 구성되는, 종연신 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 토크 제어 장치가 파우더 클러치로 구성되고, 상기 목표값에 기초하여 그 토크 전달량이 제어되는, 종연신 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 가열 롤이 각각 독립적으로 온도 제어 가능하게 구성되는, 종연신 장치.
KR1020197015283A 2016-10-31 2017-10-05 종연신 장치 KR20190076016A (ko)

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JP2016213894A JP6622680B2 (ja) 2016-10-31 2016-10-31 縦延伸装置
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PCT/JP2017/036207 WO2018079213A1 (ja) 2016-10-31 2017-10-05 縦延伸装置

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