説明

フィルム製造装置

【課題】本発明の目的は、均一な厚みのフィルムを製造するためのフィルム製造装置を提供することにある。
【解決手段】フィルム製造装置10は、溶融されたフィルム材料12'を押し出す押し出し装置14、押し出されたフィルム材料12'を延伸する延伸装置、巻き芯16にフィルム12を巻き取る巻き取り装置18、巻き取られたフィルム12の硬度を測定する硬度計20、押し出し装置14を制御する制御手段22を備える。制御手段22は、測定された硬度に応じて押圧手段42を制御し、リップ36の間隔を変更する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、長尺のフィルムを巻き芯に巻き取りながら製造するフィルム製造装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、長尺のフィルムを製造するために種々の方法が開発されている(特許文献1など)。製造方法の一例としては、溶融されたフィルム材料をTダイより押し出し、幅方向や長さ方向に延伸し、巻き芯に巻き取る方法が挙げられる。
【0003】
フィルムの厚みが均一でない状態でフィルムを巻き芯に巻き取ると、厚いところと薄いところでフィルムにかかる圧力が異なる。フィルムの厚みが厚いところほど、巻き取ったときの内部の圧力が高くなる。そして、圧力が高いところでは、フィルムが押しつぶされるおそれがある。
【0004】
そのため、巻き芯に巻き取られるまでに、厚さ計でフィルムの厚みを測定している。厚さ計としては、β線厚さ計が挙げられる。図7に示すように、移動するフィルム12に対して厚さ計50がフィルム12の幅方向に移動し、フィルム12の厚みを測定する。厚み計50が測定したポイントは点線Lの様な軌跡となる。フィルム12の製造途中で、フィルム12の厚さが不均一になっていれば、製造装置のパラメータを変更することによって、厚みが均一になるようにする。均一な厚みのフィルム12が巻き取られることによって、フィルム12の変形を防止できる。
【0005】
しかし、フィルム12と厚み計50の両方が移動しており、測定ポイントが点線Lのように蛇行するため、厚みを正確に求めることは難しい。また、フィルム12の製造途中で厚みを測定しており、フィルム12が完成前であるため、正確に厚みを求めることは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平8−294964号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、均一な厚みのフィルムを製造するためのフィルム製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
フィルム製造装置は、溶融されたフィルム材料をTダイの開口より押し出す押し出し装置と、前記押し出し機で押し出されたフィルム材料を延伸する延伸装置と、前記フィルム材料を押し出しおよび延伸することによって形成されたフィルムを巻き芯に巻き取る巻き取り装置と、前記巻き芯に巻き取られたフィルムを幅方向に沿って硬度測定する硬度計と、前記硬度計で測定された硬度に応じてTダイの開口幅を変更する制御手段とを備える。
【0009】
Tダイの開口からフィルム材料が押し出され、延伸装置に押し出されたフィルム材料が延伸される。延伸後、巻き取り装置で巻き芯に巻き取られる。巻き取り後、硬度計がフィルムの幅方向に沿って硬度を測定し、制御手段が硬度に応じてTダイの開口幅を変更する。また、延伸装置を省略して、無延伸のフィルムの硬度を測定しても良い。
【0010】
前記制御手段は、測定された硬度が基準値よりも大きければ、該硬度の大きいフィルムの位置に対応するTダイの開口幅を狭め、測定された硬度が基準値よりも小さければ、該硬度の小さいフィルムの位置に対応するTダイの開口幅を広げる。制御手段によって開口幅を制御して、フィルムの厚みが所定値になるようにする。
【0011】
前記硬度計が、打点式の硬度計または超音波を使用した硬度計である。ハンマーをフィルムに打ち付け、ハンマーの減速度(マイナスの加速度)から硬度を測定する。または、超音波をフィルムに発して、反射波によって硬度を測定する。
【発明の効果】
【0012】
本発明は、フィルムが巻き芯に巻かれたときに、偏肉が増幅されたようになり、厚さの違いが分かりやすい。フィルムの厚みによってTダイの開口を制御しており、フィルムの厚みを均一にすることができる。フィルムの厚みが均一にできるため、巻き取ったときの内部のフィルムの変形を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】フィルム製造装置の構成を示す図である。
【図2】Tダイの構成を示す図であり、(a)はTダイの断面図であり、(b)は開口の正面図である。
【図3】巻き取られたフィルムと硬度計とを示す図である。
【図4】硬度計が測定した硬度の一例を示す図である。
【図5】フィルムを切り離して硬度測定するフィルム製造装置の構成を示す図である。
【図6】ダンサーローラーを使用したフィルム製造装置の構成を示す図である。
【図7】従来の厚み計による厚さを測定したポイントを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明のフィルム製造装置について図面を使用して説明する。
【0015】
フィルム製造装置10は、溶融されたフィルム材料12'を押し出す押し出し装置14、押し出されたフィルム材料12'を延伸する延伸装置(図示せず)、巻き芯16にフィルム12を巻き取る巻き取り装置18、巻き取られたフィルム12の硬度を測定する硬度計20、押し出し装置14を制御する制御手段22を備える(図1)。押し出し装置14から巻き取り装置18までにローラーRがあり、押し出されたフィルム材料12'や完成したフィルム12が押し当てられて、移動させられる。
【0016】
フィルム12は長尺のフィルムである。フィルム材料12'としては、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ乳酸系樹脂、ジシクロペンタジエン系樹脂などが挙げられる。
【0017】
押し出し装置14は、押し出し機24およびTダイ(T型押し出しダイ)26を備えたものである。Tダイ26は、T字形状の溝28を有する2つのTダイ本体30を備え、溝28を向かい合わせて対向させたものである(図2)。T字の横溝32がマニホールド32'を形成し、T字の縦溝34がフィルム材料12'の入口であり、押し出し機24に接続される。T字の縦溝34の反対側がリップ36であり、マニホールド32'からリップ36の先端部分37まで空隙38となっている。リップ36の先端部分37が対向して開口40を形成している。
【0018】
フィルム材料12'の押し出しは、次の(1)〜(4)の順番でおこなわれる。(1)フィルム材料12'が、押し出し機24から縦溝34を介してマニホールド32'に圧入される。(2)フィルム材料12'がマニホールド32'の全体に広がる。(3)フィルム材料12'が、マニホールド32'からリップ36までの空隙38を通る。(4)リップ36の先端部分37で形成された開口40から、フィルム材料12'が押し出される。
【0019】
リップ36には、押圧手段42が設けられており、リップ36の先端部分37を押圧する。この押圧する力の強弱によってリップ36同士の間隔、すなわち開口40の幅dが変更される。押圧手段42は、例えば、アクチュエータなどの動力手段が利用できる。リップ36にアクチュエータが取り付けられ、アクチュエータによって生成された動力を棒状体などに伝達して、リップ36の先端部分37を押圧する。また他の押圧手段42として、リップ36の先端部分37に押し当てられた金属の棒状体、および棒状体を加熱または冷却する装置であっても良い。金属の棒状体を加熱または冷却し、棒状体の伸縮を利用してリップ36の先端部分37に対する押圧する力の強弱を変化させる。複数の押圧手段42はTダイ本体30の幅方向に並べられる。各押圧手段42を制御することによって、開口40の各部の幅dを制御する。
【0020】
延伸装置は、押し出されたフィルム材料12'を幅方向、長さ方向、またはその両方に延伸するものである。延伸装置として、押し出されたフィルム材料12'の両端をそれぞれ挟み込んで、幅方向に延伸するベルトコンベヤが挙げられる。例えば、押し出されたフィルム材料12'の幅を2.5mから5mに延伸する。また、長さ方向の延伸をおこなうために、2箇所に押し出されたフィルム材料12'を挟み込むローラーを配置する。フィルム12の移動方向下流側のローラーの回転速度を速くする。回転速度の差によって、フィルム材料12'が長さ方向に延伸される。
【0021】
巻き取り装置18は、巻き芯16に押し出しおよび延伸されて形成されたフィルム12を巻き取る。巻き取り装置18には、揺動手段を備える。揺動手段は、EPC(Edge Position Contorol)によってフィルム12の蛇行を修正するものである。EPCによって巻き芯16がフィルム12の幅方向に揺動し、均一にフィルム12が巻き取られる。
【0022】
硬度計20は、巻き取られた状態のフィルム12の硬度を測定する。硬度計20は、フィルム12の幅方向に移動しながら硬度を測定する(図3)。フィルム12が厚いところでは、硬度が大きくなる。フィルム12が薄いところでは、硬度が小さくなる。この理由について説明する。経験的に、フィルム12の偏肉は、フィルム12の幅方向において同じ箇所で発生する。フィルム12を巻いた際、フィルム12の薄い箇所は、フィルム12間に空気層が形成される。フィルム12の厚い箇所は、その厚が非常に大きくなり、空気層は形成されない。したがって、フィルム12の厚みによって、巻き取ったフィルム12の硬度が変化する。
【0023】
従来の厚さ計では、1枚のフィルム12の厚みを測っていたが、本発明は何重にも重ねられたフィルム12の硬度を測っている。本発明は、厚さが増幅されたような形態になっており、微妙な厚さの違いも測ることができる。
【0024】
硬度計20は超音波を使用する硬度計である。フィルム12の幅方向を向いたレール44に硬度計20が備えられている。硬度計20がレール44に沿って移動しながら超音波をフィルム12に発して、反射波を受ける。硬度によって反射波が異なるため、反射波を受信することによって硬度を求めることができる。硬度計20は、巻き取り装置18のある位置に配置して測定しても良いし、他の位置に配置してフィルム12を移動させて測定しても良い。
【0025】
制御手段22は、Tダイ26に取り付けられた押圧手段42を制御するシーケンサーやコンピュータなどである。硬度計20は図4のように硬度を測定している。制御手段22は、測定された硬度に応じて押圧手段42を制御し、リップ36の間隔(開口40の幅d)を変更する。
【0026】
フィルム12の幅方向における各位置は、それぞれTダイ26の開口40における決まった位置からフィルム材料12'が押し出されて形成されている。そのため、測定された硬度が基準値よりも大きければ、硬度の大きいフィルム12の位置に対応するTダイ26のリップ36の開口40を狭める。硬度の大きい箇所に対応するリップ部分は、フィルム12の厚みも大きくなっており、その箇所のリップ部分を狭めることによって、フィルム12の厚みが薄くなるようにする。また、測定された硬度が基準値よりも小さければ、硬度の小さいフィルム12の位置に対応するTダイ26のリップ36の開口40を広げる。硬度の小さい箇所に対応するリップ部分は、フィルム12の厚みが小さくなっており、その箇所のリップ部分を広げることによって、フィルム12の厚みが厚くなるようにする。基準値は、一定の範囲の値であっても良い。
【0027】
超音波式の硬度計20であれば、フィルム12の巻き取り中に硬度測定をおこなう。フィルム12の硬度に応じて硬度を測定してTダイ26のリップ36の開口40を制御する。
【0028】
以上のように、巻き芯16に巻かれたフィルム12の硬度によって偏肉の有無が分かり、Tダイ26の開口幅を調節している。フィルム12が巻き芯16に巻かれたときに、偏肉が増幅されたようになり、厚さの違いが分かりやすい。従来では厚さが精度良く測れなかったため、フィルム12の厚みを制御することができなかったが、本発明では制御できる。
【0029】
以上、本発明について実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、図5のフィルム製造装置10bのように、1本のフィルム12を巻き芯16に巻き取った後、移送中のフィルム12と巻き取ったフィルム12を切断し、その後に硬度測定しても良い。
【0030】
図5のフィルム製造装置10bであれば、フィルム12が巻き取られた後であるため、硬度計20は打点式であっても良い。打点式の硬度計20は、フィルム12に打ち付けられる小型のハンマー、および小型のハンマーの減速度(マイナスの加速度)を測定する加速度センサを備える。硬度計20がフィルム12の幅方向に移動しながら、フィルム12に対して連打する。小型のハンマーをフィルム12に一定の力で打ち付け、加速度センサが打ち付けた際の減速度を求める。減速度が大きければ硬度が高い箇所であり、減速度が小さければ硬度が低い箇所である。上述したようにフィルム12の肉厚によって硬度が異なり、偏肉を検出することができる。
【0031】
フィルム12の巻き取りを停止してフィルム12の硬度を測定する構成であっても良い。図6のフィルム製造装置10cのように、フィルム12の移送途中にダンサーローラーDを使用する。また、ダンサーロールDの他に、ダンサーロールDの位置を検出するレーザー変位計46、ダンサーロールDの下流側に設けられたニップロールN、ダンサーロールDの上流側に設けられ、フィルム12の速度を計測する第1フィルム速度計48a、ニップロールNと巻き取り装置18との間に設けられた第2フィルム速度計48bを備える。
【0032】
レーザー変位計46は、半導体レーザーと受光素子を備える。半導体レーザーから発したレーザーがダンサーロールDで拡散反射する。拡散反射したレーザーの一部が受光素子で受光される。ダンサーロールDの位置によって受光素子内での受光する位置が異なる。受光素子のどの位置で受光したかによってダンサーロールDの位置を検出する。各フィルム速度計48a、48bは、フィルム12に光を発し、反射光の変化からフィルム12の速度を検出するものである。
【0033】
次に、硬度の検出は以下の(1)から(5)の工程でおこなわれる。硬度を検出するときもTダイ30からフィルム材料12'は押し出されている。(1)巻き取り装置18での巻き取り速度を減速して、ダンサーロールDを図6中下方に降下させる。フィルム12が巻き取られなくなった分をダンサーロールDの下降で吸収する。(2)巻き取りが停止したらニップロールNでフィルム12を挟み込む。巻き取り装置18へはフィルム12が移動しない。(3)硬度計20でフィルム12の硬度を計測する。測定中もダンサーロールDは下降する。(4)硬度を計測後、ニップロールNを開放し、巻き取りを再開する。このとき、ダンサーロールDは上昇させる。また、第1フィルム速度計48aと第2フィルム速度計48bとでフィルム12の移動速度を計測し、第1フィルム速度計48aよりも第2フィルム速度計48bで計測されるフィルム12の移動速度が早くなるように巻き取り速度を速くする。(5)ダンサーロールDが元の位置に戻れば、第1フィルム速度計48aと第2フィルム速度計48bとで計測されるフィルム12の移動速度が同じになるように巻き取り装置18でフィルム12を巻き取る。
【0034】
なお、レーザー変位計46のかわりに、ダンサーロールDの上限位置、下限位置、中間位置に発光素子と受光素子とから成る光電センサを配置しても良い。各位置での受光素子のオン・オフによって、ダンサーロールDの位置を求め、ダンサーロールDを停止させるようにフィルム巻き取り速度を制御したり、ダンサーロールDの移動速度を変化させたりするようフィルム巻き取り速度を制御する。
【0035】
また、ダンサーロールDを急に停止させるとフィルム12を損傷するおそれがある。そのため、ダンサーロールDの上限位置および下限位置では、上限位置および下限位置に近づくにつれてダンサーロールDの移動速度が徐々に遅くなるようにフィルム巻き取り速度を制御する。
【0036】
巻き芯16に巻いた後、フィルム12を引き出して、カッターでフィルム12を複数に切断し、それぞれ他の巻き芯に巻き取る形態であっても良い。他の巻き芯に巻き取られた時点でフィルム12の硬度を測定する。フィルム12が切断されているため、硬度計20は、測定された硬度をつなぎ合わせる。つなぎ合わせ方は、元のフィルム12の位置が順番に並ぶようにする。つなぎ合わせたことによって、1本のフィルム12の硬度となる。
【0037】
巻き取り装置18がフィルム12を巻き取る際、フィルム12に係るテンションを徐々に小さくするようにしても良い。巻き取られた内方のフィルム12に大きな圧力をかけないためである。圧力調節により、内方のフィルム12が押しつぶされにくくなる。
【0038】
上記の実施形態ではフィルム材料12'を延伸したが、無延伸のフィルム12を製造する場合であっても、本発明を適用できる。この場合、押し出し装置14と巻き取り装置18の間にある延伸装置が省略される。巻き取られた無延伸のフィルム12の硬度を測定して、Tダイ26の開口幅を調節する。
【0039】
さらに、巻き取られた無延伸のフィルム12を引き出して、延伸し、さらに巻き取っても良い。この場合、硬度を測定するのは、巻き取られた無延伸のフィルム12または延伸されたフィルム12のいずれであって良い。
【0040】
また、延伸の終了から巻き取られるまでに、厚み計でフィルム12の厚みを測定しても良い。硬度計20での測定と厚み計での測定の両方をおこなう。厚み計と硬度計20の両方によって偏肉を検査する。
【0041】
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【符号の説明】
【0042】
10、10b、10c:フィルム製造装置
12:フィルム
12':フィルム材料
14:押し出し装置
16:巻き芯
18:巻き取り装置
20:硬度計
22:制御装置
24:押し出し機
26:Tダイ
28、32、34:溝
33':マニホールド
30:Tダイ本体
36:リップ
37:リップの先端部分
38:間隙
40:開口
42:押圧手段
44:レール
46:レーザー変位計
48a、48b:フィルム速度計

【特許請求の範囲】
【請求項1】
溶融されたフィルム材料をTダイの開口より押し出す押し出し装置と、
前記押し出しによって形成されたフィルムを巻き芯に巻き取る巻き取り装置と、
前記巻き芯に巻き取られたフィルムを幅方向に沿って硬度測定する硬度計と、
前記硬度計で測定された硬度に応じてTダイの開口幅を変更する制御手段と、
を備えたフィルム製造装置。
【請求項2】
前記制御手段は、
測定された硬度が基準値よりも大きければ、該硬度の大きいフィルムの位置に対応するTダイの開口幅を狭め、
測定された硬度が基準値よりも小さければ、該硬度の小さいフィルムの位置に対応するTダイの開口幅を広げる
請求項1のフィルム製造装置。
【請求項3】
前記硬度計が、打点式の硬度計または超音波を使用した硬度計である請求項1または2のフィルム製造装置。
【請求項4】
前記押し出された後にフィルム材料を延伸する延伸装置を備えた請求項1から3のいずれかのフィルム製造装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2012−236387(P2012−236387A)
【公開日】平成24年12月6日(2012.12.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−108452(P2011−108452)
【出願日】平成23年5月13日(2011.5.13)
【出願人】(000001339)グンゼ株式会社 (919)
【Fターム(参考)】