TWI711526B

TWI711526B - 薄膜成形裝置

Info

Publication number: TWI711526B
Application number: TW108109070A
Authority: TW
Inventors: 日置一弥; 八若佐知
Original assignee: 日商住友重機械工業股份有限公司
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2020-12-01
Also published as: JP6948281B2; CN111971158A; WO2019188478A1; JP2019177508A; TW201941910A

Abstract

本發明是為了提供一種能夠形成突起、凹陷比較少或小的薄膜卷體之薄膜成形裝置。薄膜成形裝置，係從模具擠出熔融樹脂，使其固化而成形為薄膜，並將所成形的薄膜捲繞來形成薄膜卷體。薄膜成形裝置具備：依據薄膜卷體的半徑的軸向變化判定捲姿是否存在異常之判定部(52)。

Description

薄膜成形裝置

本申請主張基於2018年3月30日申請之日本專利申請第2018-066751號的優先權。該日本申請的全部內容藉由參閱援用於本說明書中。本發明關於一種薄膜成形裝置。

已知有一種從模具擠出熔融樹脂，使其固化而成形為薄膜之薄膜成形裝置。以往，提出有一種藉由改變吐出口的寬度來減少薄膜的厚度(以下，稱為“膜厚”)的不均之薄膜成形裝置(專利文獻1)。 (先前技術文獻) (專利文獻) 專利文獻1：日本特開平6-99472號公報

(發明所欲解決之問題) 依據在專利文獻1中記載之以往的薄膜成形裝置，能夠一定程度上減少膜厚不均，能夠滿足作為薄膜的精度。然而，通常，膜厚不均或多或少會有殘留。即使該不均為滿足作為薄膜的精度者，但若在捲繞薄膜而形成薄膜卷體時讓該不均堆疊，更詳細而言，讓膜厚厚的部分彼此或膜厚薄的部分彼此堆疊，則會在薄膜卷體產生突起、凹陷。薄膜卷體的突起、凹陷成為薄膜之應變的原因。本發明係鑑於此種情形而完成者，其目的在於提供一種能夠形成突起、凹陷比較少或小的薄膜卷體之薄膜成形裝置。 (解決問題之技術手段) 為了解決上述問題，本發明之一態樣的薄膜成形裝置，係從模具擠出熔融樹脂，使其固化而成形為薄膜，並將所成形的薄膜捲繞來形成薄膜卷體，前述薄膜成形裝置具備：依據薄膜卷體的半徑的軸向變化判定捲姿是否存在異常之判定部。另外，以上構成要件的任意組合或本發明的構成要件和表現在方法、裝置、系統等之間相互置換者，作為本發明的態樣亦有效。 (發明之效果) 依本發明，能夠形成突起、凹陷比較少或小的薄膜卷體。

以下，參照圖式對用以實施本發明之形態進行詳細說明。在圖式的說明中，對相同要件標註相同符號，適當省略重複說明。圖1表示實施形態之薄膜成形裝置1的概略結構。薄膜成形裝置1是將管狀的薄膜進行成形。薄膜成形裝置1具備：模具2、膜厚調節部15、一對的穩定板4、牽引機5、厚度測量感測器6、捲繞機20、捲姿測量感測器22、以及控制裝置7。模具2將由擠出機(未圖示)供給之熔融樹脂成形為管狀。尤其，模具2藉由從環狀的狹縫18(圖2中後述)擠出熔融樹脂來將熔融樹脂成形為管狀。膜厚調節部15，將從模具2擠出的熔融樹脂進行膜厚的調節並冷卻。熔融樹脂被冷卻而成形為薄膜。一對的穩定板4配置於冷卻裝置3的上方，並將所成形之薄膜引導至牽引機5。牽引機5配置於穩定板4的上方。牽引機5包含一對的夾送輥38。一對的夾送輥38藉由未圖示的馬達驅動而旋轉，將被引導之薄膜往上拉並將其扁平地折疊。捲繞機20將被折疊的具有既定寬度之薄膜捲繞，形成薄膜卷體11。厚度測量感測器6配置於膜厚調節部15與穩定板4之間。厚度測量感測器6一邊繞管狀的薄膜旋轉一邊測量周向上各位置的膜厚。厚度測量感測器6以既定週期測量周向上各位置的膜厚。厚度測量感測器6所產生之測量值被發送至控制裝置7。將捲姿測量感測器22與薄膜卷體11相鄰配置。捲姿測量感測器22以既定週期測量關於薄膜卷體11在軸向上各位置的半徑之資訊，亦即關於薄膜卷體11的半徑的軸向變化之資訊。捲姿測量感測器22，在本實施形態中作為關於半徑之資訊是確定半徑本身，但作為關於半徑之資訊，例如也可以測量軸向上各位置的直徑，又例如也可以確定與薄膜卷體11的中心軸平行的某一軸和薄膜卷體11在軸向上各位置的距離。捲姿測量感測器22例如為雷射移位計，一邊沿薄膜卷體11的中心軸移動一邊測量軸向上各位置，具體而言在軸向上以一定間隔排列之第1位置～第n(n為自然數)位置為止的n個各位置的薄膜卷體11的半徑。另外，第1位置、第n位置分別為軸向上的與薄膜卷體11的一側端部、另一側端部對應之位置。捲姿測量感測器22所產生之測量值發送至控制裝置7。控制裝置7將與從厚度測量感測器6或捲姿測量感測器22接收的測量值相應之控制指令發送至膜厚調節部15。膜厚調節部15接收該控制指令，以使厚度不均變小之方式調節狹縫18(尤其其吐出口)的寬度或調節冷卻風的風量。圖2係表示模具2及膜厚調節部15之剖視圖。圖3、圖4係表示模具2及膜厚調節部15之俯視圖。在圖3中，示出透視冷卻裝置3的內部之狀態。在圖4中，省略冷卻裝置3的表示。模具2具備：模具本體10、內周構件12及外周構件14。內周構件12係載置於模具本體10的上表面之大致圓柱狀的構件。外周構件14係環狀的構件，且環繞內周構件12。在內周構件12與外周構件14之間，形成呈環狀且沿上下方向延伸之狹縫18。熔融樹脂朝向上側流經該狹縫18，且熔融樹脂從狹縫18的吐出口(亦即上端開口)18a被擠出，形成與吐出口18a的寬度相應之厚度的薄膜。膜厚調節部15包括冷卻裝置3、複數個(在此為32個)調節單元16。冷卻裝置3配置於模具2的上方。冷卻裝置3具備空氣冷卻環8、設置於空氣冷卻環8內並調節從空氣冷卻環8吹出之冷卻風的風量之複數個(圖3中為20個)閥裝置9。空氣冷卻環8係內周部向下方凹陷之環狀的殼體。在空氣冷卻環8的內周部形成有在上側開口之環狀的吹出口8a。尤其，吹出口8a形成為與環狀的狹縫18同心。在空氣冷卻環8的外周部，在周向等間隔地形成有複數個軟管口8b。複數個軟管口8b分別連接有軟管(未圖示)，冷卻風經由該軟管從鼓風機(未圖示)送入空氣冷卻環8內。送入空氣冷卻環8內之冷卻風從吹出口8a吹出而吹送至熔融樹脂。複數個閥裝置9在周向上無間隙地配置於吹出口8a與軟管口8b之間的通風路內。藉由分別調節複數個閥裝置9的開度，能夠調節從吹出口8a吹出之冷卻風的風量。例如，藉由將所有閥裝置9的開度設為相同，能夠使從吹出口8a吹出之冷卻風的風量在周向上均勻。又例如，藉由將至少1個閥裝置9的開度設為與其他閥裝置9不同的開度，能夠使從吹出口8a吹出之冷卻風的風量在周向上變化。在薄膜中產生厚度不均時，例如，加大與壁厚較薄的部分對應(例如位於壁厚薄的部分的下方)之閥裝置9的開度，而增加吹送至壁厚薄的部分的下方的熔融樹脂之風量。藉此，之後成形的薄膜的壁厚不均變小。複數個調節單元16以圍繞外周構件14的上端側之方式在周向上幾乎無間隙地配置。尤其，調節單元16以懸臂狀安裝於外周構件14。在複數個調節單元16的上方固定冷卻裝置3。複數個調節單元16分別構成為能夠對外周構件14賦予朝向徑向內側的按壓荷重或朝向徑向外側的拉伸荷重。外周構件14藉由被賦予按壓荷重或拉伸荷重而彈性變形。因此，藉由調節複數個調節單元16，能夠在周向上局部調節吐出口18a的寬度，且能夠在周向上局部控制膜厚。膜厚在周向上產生不均時，例如，從與壁厚薄的部分對應(例如位於壁厚薄的部分的下方)之調節單元16對外周構件14賦予拉伸荷重，加大壁厚薄的部分的下方的吐出口18a的間隙。藉此，使膜厚不均變小。如圖2所示，調節單元16作為一例，係包括：依據來自控制裝置7的控制指令進行驅動的致動器24、以轉動軸32為支點被支撐並接受致動器24的旋轉力之槓桿34、以及藉由外周構件14沿軸線方向可移位地支撐且被支撐在槓桿34的作用點之動作桿36。又，槓桿34的旋轉力轉換為動作桿36在軸線方向上的力，該軸線方向的力成為對內周構件12或外周構件14之荷重，槓桿34在槓桿34的作用點直接對動作桿36賦予力。圖5係表示控制裝置7的功能及結構之方塊圖。在此所示之各方塊在硬體上能夠由以電腦的CPU為代表之元件或機械裝置來實現，在軟體上能夠由電腦程式等來實現，在此，描述藉由整合該等來實現之功能方塊。因此，本領域技術人員應理解，這些功能方塊能夠藉由硬體、軟體的組合而以各種形式實現。控制裝置7包括：按照各種通訊協定執行與厚度測量感測器的通訊處理之通訊部40、接收使用者的操作輸入並使各種畫面顯示於顯示部之U/I部42、依據從通訊部40及U/I部42獲取的資料執行各種資料處理之資料處理部46、以及儲存藉由資料處理部46參照、更新的資料之儲存部48。儲存部48包括：容許膜厚儲存部60、實測膜厚儲存部62及捲姿資訊儲存部64。容許膜厚儲存部60儲存所容許之膜厚的範圍。實測膜厚儲存部62，是將管狀時的薄膜在周向的各位置、藉由厚度測量感測器6測量之在各位置上的膜厚，和其測量時刻建立對應關聯來儲存。捲姿資訊儲存部64，是將薄膜卷體11在軸向的各位置、藉由捲姿測量感測器22測量之在各位置上的薄膜卷體11的半徑，和其測量時刻建立對應關聯來儲存。另外，亦可以將後述獲取部50獲取膜厚、半徑之時刻分別視為測量時刻。資料處理部46包括：獲取部50、判定部52、決定部54、動作控制部56及通知部58。獲取部50獲取藉由厚度測量感測器6測量之膜厚。判定部52以既定週期依據薄膜卷體11的半徑的軸向變化判定薄膜卷體11的捲姿是否存在異常，換言之，判定在薄膜卷體11是否存在突起、凹陷。圖6係用以說明判定部52判定捲姿是否存在異常的處理之圖。在圖6中，橫軸表示薄膜卷體11的軸向位置，縱軸表示半徑。亦即，圖6表示薄膜卷體11在軸向上各位置的半徑，亦即薄膜卷體11的半徑的軸向變化。在本實施形態中，判定部52在從軸向的第i(i=1，2，…，n-m(m為自然數的常數))位置至第i+m位置為止的範圍R_i 內的薄膜卷體的半徑的最大值R_i max與最小值R_i max之差為既定的差異閾值D以上時，判定為在該範圍R_i 內存在突起、凹陷，亦即判定為捲姿存在異常。應設定為m的值，依據實驗等來決定即可。另外，如用虛線圍繞的2個軸向位置那樣，即使半徑存在差異閾值D以上的差異時，在這2個軸向位置比較分開的情況下，由於半徑的軸向變化平緩，因此不會成為薄膜之應變的原因。若m的值過大，則會導致將該情況亦判定為突起、凹陷。又，若m的值過小，則只能將存在半徑的軸向變化急劇的突起、凹陷之情況判定為捲姿存在異常。因此，應設定為m的值需要考慮該等來決定。通知部58，將在範圍R₁ 、範圍R₂ 、……、範圍R_n-m 中判定為存在突起、凹陷之範圍和捲姿存在異常之訊息一同藉由向顯示部的顯示或聲音而進行通知。決定部54決定各調節單元16應賦予外周構件14之荷重及/或各閥裝置9的開度。尤其，決定部54決定各調節單元16應賦予外周構件14之荷重及/或各閥裝置9的開度，以使藉由厚度測量感測器6測量之膜厚且為管狀的薄膜在周向的各位置上的膜厚在所容許之膜厚的範圍內。動作控制部56控制膜厚調節部15的動作，亦即調節單元16及閥裝置9的動作。具體而言，動作控制部56向調節單元16發送控制指令以將藉由決定部54決定之荷重賦予外周構件14，並將表示藉由決定部54決定之開度之控制指令發送至閥裝置9。對如上構成之薄膜成形裝置1的動作進行說明。從模具2的吐出口18a擠出熔融樹脂，從膜厚調節部15的冷卻裝置3吹送冷卻風來固化熔融樹脂而成形為薄膜。在薄膜的成形中，厚度測量感測器6以既定週期測量管狀的薄膜在周向的各位置的膜厚。又，在薄膜的成形中，捲姿測量感測器22以既定週期測量薄膜卷體11在軸向的各位置的半徑。控制裝置7以使藉由厚度測量感測器6測量之膜厚在所容許之膜厚的範圍之方式控制膜厚調節部15。又，控制裝置7進一步判定薄膜卷體11的捲姿是否存在異常，在判定為存在異常時向使用者通知該訊息。接收該通知後，使用者以解除捲姿的異常，亦即消除突起、凹陷之方式手動調節膜厚調節部15。接著，說明依據本實施形態之效果。依據本實施形態之薄膜成形裝置1，判定薄膜卷體11的捲姿是否存在異常，亦即判定是否產生突起、凹陷，因此能夠掌握其存在。藉此，能夠處理成解除捲姿的異常，且能夠形成突起、凹陷比較少或小的薄膜卷體。又，依據本實施形態之薄膜成形裝置1，藉由捲姿測量感測器22直接測量關於薄膜卷體11的半徑之資訊。因此，能夠精度比較良好地測量關於薄膜卷體11的半徑之資訊，並能夠精度比較良好地判定捲姿是否存在異常。以上，對實施形態之薄膜成形裝置的結構與動作進行了說明。這些實施形態為例示，本領域技術人員應理解，該等各構成要件的組合能夠有各種變形例，並且這些變形例亦屬於本發明的範圍。 (變形例1) 圖7係表示變形例之薄膜成形裝置1的牽引機5和其周邊之圖。牽引機5包括一對的第1夾送輥138、一對的第2夾送輥140、第1轉向輥142～第5轉向輥150。第1夾送輥138及第1轉向輥142～第5轉向輥150構成為能夠繞鉛垂軸往復迴旋。這樣的牽引機5的結構為公知，因此省略詳細的說明，藉由第1夾送輥138及第1轉向輥142～第5轉向輥150迴旋而使薄膜扭曲，藉此，使藉由第1夾送輥138折疊之前的管狀的薄膜在周向的位置與捲繞機20捲繞薄膜時堆疊的薄膜的位置逐漸相對挪移而平均化，藉此減少薄膜的捲姿產生異常。在本變形例中，亦可以與實施形態同樣地判定薄膜卷體11的捲姿是否存在異常，並通知判定結果。又，接收判定結果的通知後，使用者可以以解除捲姿的異常之方式手動調節膜厚調節部15。又，使用者可以藉由改變第1夾送輥138及第1轉向輥142～第5轉向輥150中至少1個的迴旋速度，或改變迴旋時點來解除捲姿的異常。 (變形例2) 在實施形態及上述變形例中，對藉由捲姿測量感測器22測量關於薄膜卷體11在軸向上各位置的半徑之資訊的情況進行了說明。作為變形例，可以依據藉由厚度測量感測器6測量之膜厚確定(推定)關於薄膜卷體11在軸向上各位置的半徑之資訊。圖8係表示變形例之薄膜成形裝置1的控制裝置7的功能及結構之方塊圖。圖8是對應於圖5。在本變形例中，資料處理部46還包括確定部59。確定部59依據折疊前的管狀的薄膜之相對應的周向位置的膜厚來確定薄膜卷體11在軸向上各位置的半徑。更具體而言，薄膜卷體11為將管狀的薄膜折疊後捲繞而成者，因此軸向上各位置的薄膜卷體11的半徑，能夠藉由將折疊前的管狀的薄膜的相對應之2個周向位置的膜厚合計來確定。依本變形例之薄膜成形裝置1，依據厚度測量感測器6的測量值來確定關於薄膜卷體11的半徑之資訊，因此無需捲姿測量感測器22。藉此，能夠降低薄膜成形裝置1的成本。 (變形例3) 在實施形態及上述變形例中所說明的情況，是控制裝置7在判定為薄膜卷體11中產生了突起、凹陷時，將該訊息藉由向顯示部的顯示或聲音而進行通知。作為變形例，可以自動調節膜厚調節部15以消除該突起、凹陷。此時，決定部54進一步決定各調節單元16應賦予外周構件14的荷重及/或各閥裝置9的開度，以在藉由判定部52判定為薄膜卷體11的捲姿存在異常時解除該異常狀態，亦即在判定為在薄膜卷體11產生了突起、凹陷時消除該突起、凹陷。具體而言，決定部54決定各調節單元16應賦予外周構件14的荷重及/或各閥裝置9的開度，以在判定為在某一範圍R_i 的捲姿存在異常時，使該範圍R_i 的各位置(第i位置～第i+m位置)的半徑接近某一基準值。例如決定部54決定各調節單元16應賦予外周構件14的荷重及/或各閥裝置9的開度，以使範圍R_i 的各位置中與比基準值厚的部分對應之膜厚在容許的膜厚範圍內變薄，而與比基準值薄的部分對應之膜厚在容許的膜厚範圍內變厚。基準值可以為藉由捲姿測量感測器22測量之範圍R_i 的各位置的半徑的測量值的最大值，亦可以為最小值、平均值、中間值、分散值。若將平均值、中間值或分散值作為基準值，則能夠比較早解除捲姿的異常。另外，將最大值、最小值、平均值、中間值或分散值中的哪一個設為基準值，可以依據情況而不同。又例如，在範圍R_i+1 、範圍R_i-1 等的相近範圍的捲姿不存在異常時，例如可以將其中任一個範圍的平均值、中間值或分散值作為基準值。 (變形例4) 在實施形態及上述變形例中，對模具2的吐出口18a為環狀之所謂圓形模具的情況進行了說明，但並不限於此。實施形態的技術思想的至少一部分亦能夠運用到吐出口為直線狀之所謂T型模具。上述實施形態及變形例的任意的組合亦作為本發明的實施形態而有用。藉由組合而產生之新的實施形態，兼具所組合之各實施形態及變形例的效果。

1‧‧‧薄膜成形裝置 2‧‧‧模具 6‧‧‧厚度測量感測器 7‧‧‧控制裝置 22‧‧‧捲姿測量感測器 52‧‧‧判定部

圖1係表示實施形態之薄膜成形裝置的概略結構之圖。圖2係表示圖1的模具及膜厚調節部之剖視圖。圖3係表示模具及膜厚調節部的俯視圖。圖4係表示模具及膜厚調節部的俯視圖。圖5係表示圖1的控制裝置的功能及結構之方塊圖。圖6係用以說明判定部判定捲姿是否存在異常的處理之圖。圖7係表示變形例之薄膜成形裝置的牽引機和其周邊之圖。圖8係表示變形例之薄膜成形裝置的控制裝置的功能及結構之方塊圖。

6‧‧‧厚度測量感測器

7‧‧‧控制裝置

22‧‧‧捲姿測量感測器

40‧‧‧通訊部

42‧‧‧U/I部

46‧‧‧資料處理部

48‧‧‧儲存部

50‧‧‧獲取部

52‧‧‧判定部

54‧‧‧決定部

56‧‧‧動作控制部

58‧‧‧通知部

60‧‧‧容許膜厚儲存部

62‧‧‧實測膜厚儲存部

64‧‧‧捲姿資訊儲存部

Claims

一種薄膜成形裝置，係從環狀的模具之吐出口將熔融樹脂呈管狀擠出，使其固化而成形為薄膜，並將所成形的薄膜捲繞來形成薄膜卷體，其特徵在於，係具備：感測器，測定在周向上各位置的薄膜的厚度；確定部，依據藉由前述感測器測定之在周向上各位置的膜厚，確定關於薄膜卷體在軸向上各位置的半徑之資訊；及判定部，依據薄膜卷體的半徑的軸向變化判定捲姿是否存在異常；前述確定部，藉由將折疊前的管狀的薄膜的相對應之2個周向位置的膜厚合計，來確定關於薄膜卷體在軸向上各位置的半徑之資訊。
如申請專利範圍第1項所述之薄膜成形裝置，其中，前述判定部，在軸向的既定範圍內的薄膜卷體的半徑的最大值與最小值之差為既定的差異閾值以上時，判定為捲姿存在異常。
如申請專利範圍第1或2項所述之薄膜成形裝置，其係具備：通知部，藉由前述判定部判定為捲姿存在異常時，向使用者通知捲姿存在異常。
如申請專利範圍第1或2項所述之薄膜成形裝置，其係具備：膜厚調節部，調節所成形之薄膜的厚度；及動作控制部，控制前述膜厚調節部的動作，前述動作控制部，在藉由前述判定部判定為捲姿存在異常時，控制前述膜厚調節部以解除異常。
如申請專利範圍第1或2項所述之薄膜成形裝置，其係具備：感測器，測量關於軸向上各位置的薄膜卷體的半徑之資訊。