(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重合体シートを押出しまた前記シートを冷却収集装置に供給する装置であって、重合体を導管を通り前記収集装置に近接して動き得るよう配設されたシート型を通過するよう供給するため連結された押出し機を具備する装置において、
重合体シート供給制御装置が、前記押出し機と前記シート型との間の前記導管に配設された一対の離間した重合体シールの旋回部を具備し、
前記重合体シールの旋回部の一方が前記シート型を前記押出し機に対し独立して上下に揺動運動させるよう連結され、
前記重合体シールの旋回部の他方が前記シート型を前記導管に対し独立して角傾斜運動をさせるよう連結され、
前記シート供給制御装置がさらに、前記シート型を前記一対の旋回部に対し独立して上方及び下方に動かしまた角傾斜運動をさせ前記シート型の高さと姿勢を前記シートが導入されるロールのニップの中心軸線の特定の高さと傾斜とに一致させるよう連結された動力手段を具備している、
重合体シートの押出し供給装置。
【請求項２】
前記旋回部の一方が前記押出し機と前記導管との中間に配設され、前記旋回部の他方が前記導管と前記シート型との中間に配設されている請求項１に記載の装置。
【請求項３】
各旋回部が前記導管の一部であり、別体の動力手段が各旋回部を他の旋回部の運動とは独立して動かすようにしている請求項１に記載の装置。
【請求項４】
歯車ポンプが前記押出し機と前記旋回部の一方との間で重合体供給通路に配設されている請求項１に記載の装置。
【請求項５】
固定した混合機が前記旋回部の前記一方と前記シート型との間で重合体供給通路に配設されている請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記動力手段がスクリュージャッキを含んでいる請求項１に記載の装置。
【請求項７】
制御手段が、前記旋回部が相互に関連運動するよう連結されている請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記旋回部が、重合体の押出しに必要な高い温度と圧力のもとに実質的に重合体が漏れない、内部がシールされた継手である請求項１に記載の装置。
【請求項９】
複数の前記押出し機が、同時押出し装置として、また複数の異なった重合体を前記同時押出し機の型の中に導入するよう設けられている請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
重合体シートを押出しかつ冷却する装置であって、重合体を導管を通ってシート型に通過するよう供給するため連結された押出し機を具備し、また前記シート型から出てくる重合体シートを連続して受け取り冷却するよう前記シート型に近接して配設されたニップを有する複数の冷却ロールを含むロール積層体を具備している装置において、
重合体シート供給制御装置が、
（ａ）前記ロールのニップを垂直面と水平面とを含む角度の間の種々の角度に配置するよう前記ロール積層体を傾斜させる手段と、
（ｂ）前記押出し機と前記シート型との間に位置する一対の離間した旋回部であって、一方の前記旋回部が前記シート型を独立して上下に揺動運動させるよう連結され、他方の前記旋回部が前記シート型を独立して傾斜運動させ前記シート型の傾斜を前記ロール積層体の傾斜に関連させるよう連結されている、一対の離間した旋回部と、
（ｃ）前記シート型を独立して上方及び下方に動かしまた前記傾斜運動をさせるよう連結された動力手段、
とを具備している重合体シートを押出し冷却する装置。
【請求項１１】
前記ロール積層体を傾斜させる前記手段が、前記シート型がシートを生産している間に前記ロール積層体を傾斜させる動力手段を含んでいる請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
動力手段が、前記シート型がシートを生産している間に前記シート型を傾斜運動させるよう設けられている請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
重合体シート型の出口からの連続して押出された重合体シートを連続して冷却するため冷却ロール積層体ニップを用いた時冷却の均一性を達成する方法であって、
（ａ）前記ロール積層体を特定のシートにとって最適のニップロール角度に傾斜させる段階と、
（ｂ）前記シート型の高さと傾斜の角度とを変え前記ロール積層体の傾斜に一致させる段階と、
（ｃ）前記シート型の出口を前記ニップに近接して位置させる段階、
とを含んでいる重合体シートの冷却の均一性を達成する方法。
【請求項１４】
前記ロール積層体の傾斜を前記シート型の位置と角度とに相互に関連させる段階をさらに含んでいる請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ロール積層体を最適のニップロール角度に傾斜させる段階が前記シート型がシートを生産している間に行われる請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記シート型の高さと傾斜角度を変える段階が前記シート型がシートを生産している間に行われる請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記シート型の出口を前記ニップに近接して位置させる段階が前記シート型がシートを生産している間に行われる請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
押出し機から重合体を受け取るよう導管に連結されたシート型の出口から連続して押出される重合体シートを一定の場所で収集する方法であって、温度の変化により前記押出し機と前記導管が膨張収縮する方法において、前記膨張収縮を補償する段階が、
（ａ）前記シート型の高さを揺動により調節する段階と、
（ｂ）前記収集場所の位置に一致するよう前記シート型の傾斜角度を回動により調節する段階、
とを含んでいる、押出される重合体シートを一定場所で収集する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は重合体シートを押出し冷却するための装置と方法に関し、詳細には、重合体シートの冷却が、シートをユニットとして配設された複数の冷却ロールの連続したニップ（挟み部）の間を通過させシートを連続したニップを通って処理することにより行われ、冷却ロールのこのような配置がここでは一般にロール積層体と称される、押出し冷却方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチックシートは通常適当な幅のスリット型から押出されついでこのシートを一連の温度制御ロールを通過させることにより冷却される。多くの数と配置構造とが用いられるけれども、これらロールは通常３個である。これらロールの間の間隙は所望のシートの厚さに精密に調節される。これは冷却にとって熱の伝導に不利な影響を与えるようなロールの間でシートに空気を閉じ込めることをなくするためである。これらロールはまた所望の型式の良好な表面押圧模様（圧痕）をシートに加える。
【０００３】
伝統的には、型出口は水平でありそしてシートは垂直のロール積層体を通って上方に（上向き積層体）又は下方に（下向き積層体）走行する。方法と特定の生産物との両方に利点と欠点とが存在する。
【０００４】
さらに最近、ある用途に対し傾斜した又は水平方向のロール積層体を用いる傾向がある。これらの配置構造は熱い流体シートが型と第１のロールニップとの間に垂れ下がる傾向を減少させる。垂れ下がりはロールニップにより生み出される圧力段階の前にシート表面の冷却をひき起す。このような冷却は表面を早期に凝固させる傾向がありそのため完全なロール表面の圧痕を得ることができない。またロールとシートとの間に空気を閉じ込める傾向があり、不均一の冷却とさらなる表面の欠陥とを生じる。
【０００５】
特定の生産物にとって特別のロールの位置は様々な利点と欠点とがあり、そのため全ての用途に対して理想的に適合した単一の配置構造は存在しない。
【０００６】
圧力ロールを用いる非常に薄いシート生産物を製造するに当り、均一なシートを生産するために十分なロール寸法の精密度を得ることは困難である。このような場合は、単一のロールが用いられるか又は一連の別々のロールがその間に圧力を持たないで配置される。シートは、空気ナイフ又は非接触静電固定ワイヤを用いシートを１つ又は複数のロールに接触保持することにより、１つ又は複数のロール上で成形される。このような場合は、一定個所に通常のように位置する押出し機の歯車箱により、熱膨張がシート型の制御されない運動を生じ、シート型のリップとシートが堆積されるロールとの間の関係を乱すようになる。この欠点を解消し高品質の薄い成形シートを生産することが重要である。
【０００７】
他にロール積層体が種々の固定された構造に又は調節可能な構造に構成された。問題は型の位置と傾斜を種々の配置構造に適合させることであった。過去においてはただ１つの解決策は特定の構造のために押出し機と型との間に種々の堅いアダプターを設けることであった。これらアダプターは取替えるのが困難であり費用がかかる。機械は停止しなければならず、また大きな重い構成部品を高温度で取替え…又はさらに悪いことには…冷却して取替えねばならず、取替えた後に再び加熱しなければならない。
【０００８】
重合体の流れの連結部は、重合体の流動性を保持するのに必要な４００〜６００°Ｆ（２４４〜３１６℃）に加熱することのできる２０００〜５０００ポンド／平方インチ（１４０〜３５０kg／cm2 ）の必要圧力範囲に耐えるよう本質的に堅い成分で作られねばならない。これは大概の用途にとっていかなる公知の可撓チューブ又はホースの使用をも不可能にする。僅かに公知の可撓性チューブが、均一に加熱できない周面が波形とされた高圧金属チューブとされるか又は必要な高い流量にとっては実際上小さすぎまた必要な圧力と温度に耐えるには弱すぎる直径に限定される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は、無限に調節可能な型を上昇位置と傾斜もしくは勾配位置に位置決めしシート型の型リップの姿勢を溶融され押出されたシートが導入されるニップの中心軸線の特定の高さと傾斜に一致させることができるようにすることである。
【００１０】
本発明の他の目的は、ロール積層体を利用してシート型の出口から連続して押出されたシートを連続して冷却する最適の冷却作用を達成する方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記のまた他の目的は、重合体を堅い導管を介してシート型にシート型を通過するよう供給するため連結された押出し機に関連して、押出し機とシート型との間に位置する一対の離間した回し継手を設け、一方の回し継手をシート型を上下に独立して動かすよう連結し他方の回し継手をシート型が独立して角度傾斜運動ができるよう連結することにより達成される。この組合せは、ロールニップを垂直面と水平面を含む種々の角度に配置するようロール積層体を傾斜させる手段と共に、シート型の傾斜をロール積層体の傾斜に関連させ連続して走行するシートの最適の冷却を行うようにする新規で高度に有利な手段を提供する。
【００１２】
本発明の目的はまた、ロール積層体を特定のシートと条件にとって最適のニップロール角度に傾斜する各段階を実施し、シート型の上昇と傾斜角度とをロール積層体の傾斜に一致するよう変え、シート型の出口をロール積層体ニップの直ぐ近くに位置させることにより、ロール積層体ニップを利用してシート型の出口から連続して押出されるシートを均一に冷却する最適の冷却作用を得る方法を提供することにより、達成される。
【００１３】
【実施例】
本発明の上記目的及び他の目的は以下の詳細と図面とに記載される本発明によって達成される。
【００１４】
以下の記載は図面に示されるよう選択された本発明の特定の形式についてなされる。種々の他の実施態様が本発明の精神又は範囲から逸脱することなく用いられる。
【００１５】
さて図面のうち図１を参照すると、符号１０は供給ホッパー１２と駆動モータ１３とを有する重合体押出し機１１のための基体を示す。この図示された型式の押出し機は周知であり、またフランク・アール・ニッセルへの米国特許第３，９１８，８６５号及び米国特許第３，９４０，２２１号に示されその開示が本明細書に参照例として記載されているように、単量体材料を押出すため又は複数層を１つの共通のシートに同時に押出すために連結される。
【００１６】
符号１４は、基体１０に連結され、同時に押出されるようになっている重合体を導入するためのユニバーサルジョイント１６に連結された歯車ポンプモータ１５を支持する枠組みを示している。符号１７は供給パイプ２０（固定混合機を任意に含むことができる）を通り押出し型２１への同時押出しの精密な供給を行う歯車ポンプを示している。
【００１７】
本発明によれば、押出し機１１と押出し型２１との間に多数の回動自在のリンク機構を設けることが重要である。これは図１に示すように、２つ又はそれ以上の曲がり継手が設けられた連結パイプを用いることにより達成される。このような継手の１つは、押出し機とシート型との間に位置しシート型の上下の揺動運動が独立してできるよう連結された旋回又は回動連結部２２である。他のこのような旋回連結部２３が連結され、シート型の独立した上下の傾斜角運動ができシート型の傾斜をシート型２１の直ぐ近くに位置するロール積層体２４のニップの傾斜に関連させるようにする。図１に示されるように、押出し機とシート型との間に延びる堅い導管として作用する供給パイプ２０の運動がこの供給パイプ２０に回動自在に連結されたスクリュージャッキ２５によって行われる。同様に、スクリュージャッキ２６がシート型２１と供給パイプ２０の旋回連結部２２側とに連結される。これは旋回連結部２２と２３に独立した回転運動を与え、そのため一方が他方に対し独立して回動することができシート型の独立した角傾斜運動をする作用をし、本発明の重要な特徴でありその運動がスクリュージャッキ２５によって作動される上下運動とは独立した、制御可能な傾斜運動を生じる。
【００１８】
図１に示されるように、図示のロール積層体２４は３個の平行な整列されたニップロール２７，２７，２７を具備し、これらニップロールは共通の支持体３０に取付けられ、枢軸３１の周りに１つの群として傾斜可能であり、スクリュージャッキ３２により動力駆動される。適当な圧力がロールニップの間に圧力シリンダ３３により任意に与えられる。
【００１９】
したがって、ロール積層体２４が、全てスクリュージャッキ３２の制御のもとに枢軸３１の周りに独立した傾斜運動ができることが明らかである。また押出し型２１がスクリュージャッキ２５の作用のもとに上下運動ができまたスクリュージャッキ２６の作用のもとに傾斜運動ができることが明らかである。
【００２０】
さて図２を参照すると、溶融した連続の重合体シートが下側の２つのロール２７，２７の間のニップ（挟み部）に導入され制御された冷却作用のため２つの上側ロール２７，２７の間のニップを通り上方に向って通過するようにされる上向き積層体の配置構造が示されている。押出し型２１の位置と向きはロール２７，２７の間の下側ニップの位置に精密に相互に関連し、この全方向運動は旋回継手（旋回連結部）２２と２３によって行われ、この２つの下側ロール２７，２７の間のニップに対する押出し型２１の上昇ばかりでなく向きをも精密に制御することができるようにする。各選択された位置はスクリュージャッキ２５と２６によって動力のもとに制御され維持される。
【００２１】
図３を参照すると、ロール積層体２４の傾斜された位置が示されている。さらに、押出し型２１はロール積層体２４の傾斜角度と正確に相互に関連し、溶融重合体シートを２つの下側ロール２７，２７の間のニップに精密に導入するようにしている。この精密な相互関係はスクリュージャッキ２５，２６の作用のもとに生じ、押出し型２１の本質的に全方向の揺動及び傾斜運動ができるようにする。
【００２２】
図４はロール積層体２４の実質的に水平な位置を示し、精密な位置に配置され溶融重合体シートをロール２７，２７の間の隣接ニップに連続して導入する押出し型２１を示している。さらに、スクリュージャッキ２５，２６によって動力駆動されまた旋回継手（旋回連結部）２２，２３の作用により、ニップロール２７の傾斜角度に対する押出し型２１の精密な位置が得られる。
【００２３】
押出し型１１が、重合体を、ここでは固定混合機２０と歯車ポンプ１７とを含むように示されている堅い導管を介してロール積層体２４に近接するシート型２１に供給するよう連結される。ロール積層体は複数の冷却ロール２７を含み、冷却ロール２７は任意の数とすることができ、シート型２１に近接して配設され型から出てくる重合体シートを連続して受け取り冷却するニップを有している。重合体シート供給制御装置が設けられ図示され記載されたロール積層体傾斜手段を含み垂直方向と水平方向との間の種々の角度にロールニップを配置するようにしている。さらに一対の離間した旋回連結部２２と２３が押出し機とシート型との間に位置し、旋回連結部の一方が枢軸としての旋回連結部の周りのシート型の独立した上下の揺動運動ができるよう連結され、また旋回連結部の他方がシート型の独立した傾斜運動をしシート型の傾斜をロール積層体の傾斜に関連させるように連結されている。さらに、ここではスクリュージャッキの好適な形式で示される動力手段が設けられ、シート型の独立した上方と下方のまた傾斜した運動をさせるようにする。
【００２４】
さらにロール積層体のニップを用いた時に最適な冷却の均一性が得られる方法が示されシート型の出口から連続して押出されるシートを連続して冷却することが明らかとなろう。この方法は、ロール積層体を特定のシートと与えられた特定の条件とにとって最適のニップロール角度に傾斜させる段階と、シート型の上昇と傾斜角度とをロール積層体とニップの向きとの傾斜に一致させるよう変える段階と、シート型の出口をニップの直ぐ近くに所望の角度で、好ましくはニップ開口の中央に位置させる段階とを含んでいる。これら段階は以下に容易に明らかとなるように、本発明の重要で有利な特徴である。
【００２５】
旋回連結部２２と２３は望ましくは特別に構成された曲がり継手の形式であり、自己作動シールを有し高圧及び高温の作動条件のもとに漏洩をなくししかも開示された運動ができるようになっている。好ましくは、旋回連結部は内圧のもとに膨張して確実なシールを保証する可撓性の高温Ｖ字形シールリングを組込んでいる。さらに、これらの旋回継手（旋回連結部）は蒸気管の形式に構成され重合体がこれら継手を通過するとき重合体の停滞をなくすようにしている。停滞は、特に必然的に存在する高温条件のもとに、ある種の重合体に劣化を生じる傾向がある。
【００２６】
図面において例示として選択された本発明の好適な実施態様においては、リンク機構（旋回連結部）２２と２３が精密な所定の高さと角度とすることのできる制御モーター付きスクリュージャッキ又は油圧シリンダーに適当な位置で連結されたプログラムエンコーダーによって無限に調節される。シート型とロールが非常に接近して…通常はその最も接近した点で１．５インチ（３．８cm）以内の離間距離で作動されるので、精密な位置決めと精密な位置の維持とはロール表面とシート型とに破滅的な損傷をなくすためには欠くことができない。
【００２７】
図面は最良の押出し品質を得るためには好適の固定混合機の使用を示しているが、堅いパイプで十分である。同様に、図面は歯車ポンプ１７の使用を開示しており、この歯車ポンプは重合体の容積流の精密な制御のためには有用であるが、所望に応じて省略することができる。しかし、離間した旋回連結部２２と２３の間に一種の又は他の堅い連結導管を設けることが重要であり、その理由はこのような導管はロール２７，２７のニップに対する押出し型２１の位置と角度の多くの変更を行うのに非常に有用であるからである。したがって、歯車ポンプと固定混合機とは特定装置においては所望により堅い導管により簡単に置換えられることが理解されるであろう。
【００２８】
内部が漏れのないようにまた重合体の流れの停滞がないようにシールされた２つの旋回連結継手を設けることにより、高度に重要な利点が得られる装置が提供される。冷却ロールが、押出され又は同時に押出される重合体シートの特定の型式、厚さ及び構造にとって最適な傾斜角度で配置され、そして大きな圧力のもとに任意に一緒に押圧されシートとロールとの間の空間から空気を押出すようにすることができる。これは、なし地仕上げ、粒状仕上げ、又はみがき仕上げのような精密に制御された表面が得られるばかりでなく、走行する重合体シートの全幅にわたっての冷却の均一性をもたらす。異なる型式のシートにとって、最適の仕上げと最適の冷却の均一性とを得るために、ロール積層体が異なった特性と用意された条件に適合するよう広範囲の異なった角度で配置される。本発明の装置はしたがって広範囲の事態において用いることができる。広範囲の角度が広範囲の異なった重合体と異なった重合体の厚さにとって必要となる。さらに、異なった角度が用いられ異なった所望の表面特性が生産に当って得られるようにすることができる。
【００２９】
ある目的のためには重合体シートロール積層体２４を通って上方に走行させること（上向き）が望ましくまた他の場合には重合体をロール積層体を通って下方に走行させること（下向き）が望ましい。本発明によれば、本装置は上向き構造から下向き構造に変えるため迅速に変更することができ、またロール積層体２４の傾斜角度も多くの角度に変更することができる。これは、堅いアダプターが必要とされまた変更するのが困難でコストがかかる現在利用可能な装置に勝る大きな利点である。今までは堅いアダプターを用いることが必要であると考えられていたが、その理由は、当該技術において公知の可撓性ホースは必要な高流量を得るには小さすぎまた必要な圧力と温度とに耐えるには弱すぎる直径に限定され、又は均一に加熱することができずまた重合体の滞留を生じる周面が波形の高圧金属チューブであるからである。
【００３０】
本発明はその特定の実施態様を参照して記載されてきたが、多種類の変形が本発明の精神と範囲から逸脱することなくなされることが理解されるであろう。例えば、本発明は押出し又は同時押出しに適用することができ、同時押出しが行われる場合は特定番号又は特定種類のシート又はシート積層体に何ら限定されない。２つの離間した連結リンク機構がこれらリンク機構の間に延びる堅い導管と共に設けられ、これらリンク機構が自由に旋回されまた独立して選択した場所と角度位置とに旋回され、全ての位置で重合体を劣化させるおそれのある滞留が起こらない熱い加圧された重合体材料を本質的に漏れのない状態に保つことが、本発明の本質である。これは本発明の装置によって見事に達成されるものとなる。
【００３１】
ロール２７，２７の特定の積層の配置構造が冷却ロールの軸線が相互に平行で一直線上にあるものとして図面に示されているが、容易に明らかなように、他の冷却ロール構造に代えることができる。
【００３２】
非常に薄い成形シートの形成においてはシートを押出し型からロールの間に圧力を加えることなく成形することが有利であることが多い。このような場合には、単一のロールが用いられシートが例えばエアナイフ又は静電ピンを用いることによりロール表面に当接保持される。本発明はしたがって傾斜可能なロール積層体を用いることなく例えば収集ロールに押出されたシートを供給することにより、有利に実施することもできる。このような場合押出し機とそのパイプと取付け具の長手方向の膨張と収縮がシート型のスリットを収集ロールに近づきまた離れるよう動かす傾向があり、このような動きは本発明の離間した旋回部を関節接合することにより補償することができる。
【００３３】
図面に例示として選択された本発明の特定の形式は２つの旋回連結部又は回動自在の連結部２２と２３の使用を示しているが、さらに追加の枢軸が押出し機とシート型との間でリンク機構に、独立制御手段と動力駆動手段と共に設けられ、シート型の操作の精密性と適合性とをさらに向上させることが理解されるであろう。
【００３４】
多くの他の変形が図示の例示として選択された本発明の特定の形式に対して行われ、また本発明が特許請求の範囲に記載された本発明の精神と範囲から逸脱することなく、このような変形と均等物の変換と方法の段階の順序の変更とを全て包含することが意図されるものであることがまた理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】下向き積層体を実施する本発明の特徴を用いる重合体シートの押出し冷却装置の好適な形式である。
【図２】上向き積層体を実施する部分の関係を示す図１の左側部分と同様な図である。
【図３】傾斜した状態のロール積層体を示す図２と同様な図である。
【図４】実質的に水平の状態のロール積層体を示す図３と同様な図である。
【符号の説明】
１０…基体
１１…重合体押出し機
１３…駆動モータ
１５…歯車ポンプモータ
１６…ユニバーサルジョイント
１７…歯車ポンプ
２０…供給パイプ
２１…押出し型
２２，２３…旋回連結部
２４…ロール積層体
２５，２６…スクリュージャッキ
２７…ニップロール
３０…支持体
３２…スクリュージャッキ
３３…圧力シリンダ
【図１】
0003683609.tif 000002
【図２】
0003683609.tif 000003
【図３】
0003683609.tif 000004
【図４】
0003683609.tif 000005