(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂を成形するカレンダーにおいて、軸が互いに平行になるように連続的に配置した３本のロールを備え、該ロールの母線が、軸方向中心を基点として両端部に向かって基線に対して略等しい凹凸高さを有し、かつロール径が緩い凹曲線及び凸曲線からなるロールクラウンを有し、３本が互いに軸方向反対向きにシフトできるようになっており、これによりロールギャップ量を調整し、
前記３本のロールのうち、１番目と２番目のロールは、形状が互いに点対称になっており、２番目と３番目のロールも、形状が互いに点対称になっていることを特徴とするロールシフト式カレンダー。
【請求項２】
形状が互いに点対称であり軸が互いに平行になるように連続的に配置した２本のロールを備え、該ロールの母線が、軸方向中心を基点として両端部に向かって基線に対して略等しい凹凸高さを有し、かつロール径が緩い凹曲線及び凸曲線からなるロールクラウンを有し、更に、前記２本のロールのうち出側のロールが軸方向にシフトできるようになっており、これによりロールギャップ量を調整することを特徴とするロールシフト式カレンダー。
【請求項３】
熱可塑性樹脂の成形材料を圧延してフィルム状部材を成形する多段式カレンダーにおいて、ロールバレルの中心を基点としてロールの母線が、それぞれのロール軸端部方向に向かって基線に対して凹凸の高さが略等しくかつロール径が緩い凹曲線及び凸曲線のロールクラウンを有したカレンダー用ロールと、ロールギャップ量を調整するためにロールを軸方向にシフトさせる液圧シリンダと、カレンダーの下流位置でカレンダーロールから圧延され送出されたフィルム状部材の板厚方向の板厚を検出する板厚検出器と、板厚検出器の検出値又はシュミレーションとの比較から板厚方向の板厚を予測演算する演算装置と、演算装置で算出されたロールギャップ調整量に基づいて付与するロールシフト量の操作信号を出力する指令器と、指令器からの指令出力で作動して前記軸方向にロールをシフトさせる液圧シリンダを制御する液圧サーボ弁と、を備えたことを特徴とするロールシフト式カレンダー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂の成形材料を圧延してフィルム又はシートに成形するカレンダー装置に係わり、詳しくは、カレンダーロールを軸方向へシフトさせるロールシフト式カレンダーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチックやゴムを成形する多段カレンダー装置（以下、単にカレンダーという）において、熱可塑性樹脂の成形材料を圧延して板幅方向に板厚の均一なフィルム又はシート（以下、単にフィルムという）にするには、カレンダーロールの間隙が最も重要な要素となる。この間隙を調整する目的でロール軸を平行に移動させる間隙調整機構が用いられている。
【０００３】
しかし、２本のロールの間隙を成形材料が通過する際に、各ロールが圧下反力による等分布荷重により撓むため、フィルムの中央部近傍が厚くなる傾向がある。すなわち、フィルムの横断面が図４（ａ）に模式的に示すように太鼓形状となる。
【０００４】
この太鼓形状を補正するために、ロールを互いに交差させるクロス機構が用いられている。このクロス機構は、互いに軸が平行に隣接する２本のロールにおいて、少なくとも一方のロールの軸心を他方の軸心に対して任意に交差させる（ロールクロス）。
ロールクロスを行なうと、ロールとロールの間隔が中央近傍では小さく、端部に行くほど大きくなるから、圧延されるフィルムの横断面が図４（ｂ）に模式的に示すように鼓形状となる。即ち、図４（ａ）の太鼓状の横断面を補正する効果がある。
【０００５】
しかし、このクロス機構でも前述の撓みによる太鼓状の横断面を十分に補正できない場合には、互いに軸が平行に隣接する２本のロールの両端部にモーメント荷重を負荷させるベンディング機構が用いられる。この場合の圧延されるフィルムの横断面は図４（ｃ）に模式的に示すように鼓形状となり、太鼓状の横断面を更に補正する効果がある。
【０００６】
前述とは別に圧延時のロール外径熱膨張によるロールヒートクラウンと呼ばれる現象がある。これは、圧延の際に成形材料から受ける熱によって、この熱はロールの端部はロール中央近傍より放熱しやすく、隣接する２本のロールの中央部近傍が外側に膨らむ現象である。この結果、圧延されるフィルムの横断面は図４（ｄ）に模式的に示すように鼓形状となる。
【０００７】
上述したように、カレンダーの板幅方向の形状制御は、個々のロールに圧下機構、ベンディング機構及びクロス機構を必要に応じて、単独又は組合わせて使用して圧延不良現象を防止している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上の各機能別のロールへの挙動による板幅形状への影響を総合すると、圧延後の幅方向板厚を同一になるように調整しても、各々の調整機構等の特性により２次、３次及び４次の曲線の組合わせにより、図４（ｅ）に模式的に示すようにロール両端部近傍に補正不可能な未修正部分が発生する。この現象をその断面形状から通称オックスボー（牛の背）ともいう。その補正不能な数値をΔＹとしフィルムの製品板幅をＬとすると、端部からある距離Ｘの位置でΔＹが最大となる。この距離Ｘは、製品板幅Ｌの約１５％の位置となる。この補正不可能な誤差厚ΔＹが製品の要求値（例えば５μｍ）以内の場合は、実用上は無視しても支障が生じない。しかし、要求値を超える場合には、従来、その補正不可能な板幅範囲を不良箇所として切断しなくてはならず、品質が低下し、更に生産に多大な損害が発生する。
【０００９】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、フィルムの圧延・成形時に発生するオックスボー現象を抑制して板幅方向の板厚を均一で、品質を向上することができるロールシフト式カレンダーを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明では、熱可塑性樹脂を成形するカレンダーにおいて、軸が互いに平行になるように連続的に配置した３本のロールを備え、該ロールの母線が、軸方向中心を基点として両端部に向かって基線に対して略等しい凹凸高さを有し、かつロール径が緩い凹曲線及び凸曲線からなるロールクラウンを有し、３本が互いに軸方向反対向きにシフトできるようになっており、これによりロールギャップ量を調整し、前記３本のロールのうち、１番目と２番目のロールは、形状が互いに点対称になっており、２番目と３番目のロールも、形状が互いに点対称になっている。
【００１１】
すなわち、形状が点対称であり軸が平行になるように配置した３本のロールの母線に緩い凹曲線及び凸曲線のＳ字状のロールクラウンを互いに補完するように設けているので、下流側の２本のロールを互いに反対方向に軸方向にシフトさせることにより、２箇所でロールギャップ量を調整して板クラウンの変化が容易にできるので、オックスボー現象による板幅方向の板厚の不均一さを減少することができる。
【００１２】
請求項２の発明では、形状が点対称であり軸が平行になるように配置した２本のロールを備え、該ロールの母線が、軸方向中心を基点として両端部に向かって基線に対して略等しい凹凸高さを有し、かつロール径が緩い凹曲線及び凸曲線からなるロールクラウンを有し、更に、前記２本のロールのうち出側のロールが軸方向にシフトできるようになっており、これによりロールギャップ量を調整する。
【００１３】
すなわち、形状が互いに点対称であり軸が互いに平行になるように配置した２本のロールの母線に緩い凹曲線及び凸曲線のロールクラウンを互いに補完するように設けているので、出側のロールを軸方向にシフトさせることにより、ロールギャップ量を調整して板クラウンの変化が容易にできるので、オックスボー現象による板幅方向の板厚の不均一さを減少することができる。
【００１４】
請求項３の発明では、熱可塑性樹脂の成形材料を圧延してフィルム状部材を成形する多段式カレンダーにおいて、ロールバレルの中心を基点としてロールの母線が、それぞれのロール軸端部方向に向かって基線に対して凹凸の高さが略等しくかつロール径が緩い凹曲線及び凸曲線のロールクラウンを有したカレンダー用ロールと、ロールギャップ量を調整するためにロールを軸方向にシフトさせる液圧シリンダと，カレンダーの下流位置でカレンダーロールから圧延され送出されたフィルム状部材の板厚方向の板厚を検出する板厚検出器と、板厚検出器の検出値又はシュミレーションとの比較から板厚方向の板厚を予測演算する演算装置と、演算装置で算出されたロールギャップ調整量に基づいて付与するロールシフト量の操作信号を出力する指令器と、指令器からの指令出力で作動して前記軸方向にロールをシフトさせる液圧シリンダを制御する液圧サーボ弁とを備える。
【００１５】
ロールバレルの中心を基点としてロールの母線が、それぞれのロール軸端方向に向かって基線に対して凹凸の高さが略等しくかつロール径が緩い凹曲線及び凸曲線のロールクラウンを有したカレンダー用ロールとしたので、オックスボー現象による板幅方向の板厚の不均一さを減少できる。また、ロールギャップ量を調整するためにロールを軸方向にシフトさせる液圧シリンダを設けたので、板クラウンの変化が容易にできる。更に、板厚検出器の検出値又はシュミレーションとの予測演算からサーボ弁を介してシフト用液圧シリンダを作動させてロールギャップ調整量の制御が容易にでき、オックスボー現象を減少させて均一で品質の向上した偏平なフィルムを効率よく生産できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付して使用する。
【００１７】
図１及び図２は、本発明によるロールシフト式カレンダーの第１実施形態を示す図である。このうち図１は、本発明によるロールシフト式カレンダーのロール配置図と、これらのロールを組合わせて使用する多段式ロールシフト式カレンダー（本実施形態ではいわゆる逆Ｌ型５本ロールカレンダー）の全体構成図であり、図２は、図１のＡ−Ａ矢視図で熱可塑性樹脂の成形材料をロールシフト式カレンダーへの供給からフィルムの成形工程及び制御工程を示している。
【００１８】
ロールシフト式カレンダー２（以下、単にカレンダーという）は、５本のロール１（Ｒ１〜Ｒ５）と、液圧シリンダ３と、板厚検出器４と、演算装置５と、指令器６と、液圧サーボ弁７を有する。カレンダー２は、前工程で加熱混練され搬入された熱可塑性樹脂の成形材料８を圧延する多段ロールＲ１〜Ｒ５を有している。各ロールはそれぞれのロール軸端部１０を図示しない軸箱を介して回転自在にカレンダー本体９に取付けられている。また、隣接する２本のロール間には樹脂溜まりのバンク（本図では４箇所）Ｂ１〜Ｂ４が形成されている。更に、各ロールには要求されるフィルムの板幅方向の形状に合わせて図示しない圧下機構、ベンディング機構及びクロス機構が設けられている。
【００１９】
図１において、本発明のロールシフト式カレンダーでは、５本のロールＲ１〜Ｒ５のうちＲ３〜Ｒ５の３本がＳ字状のロールクラウンを有している。カレンダー用ロール１の外周面は、ロールバレル１１の軸方向中心Ｍ−Ｍを基点Ｐとしてロール１の母線Ｎが、それぞれのロール軸端部１０，１０に向かって基線Ｇに対して凹凸の高さＵ，Ｕが略等しくかつロール径が緩い凹曲線Ｅと凸曲線Ｆが連続するＳ字状曲線を有したロールクラウンが設けられている。なお、残ったＲ１とＲ２のロールバレル１２の外周面は、ロールクラウンが設けられていない。
【００２０】
このようなロールクラウンを設けた３本のカレンダー用ロール１のＲ３〜Ｒ５を、多段ロールの下流側にＲ４を真中にしてＲ３とＲ５のロールクラウンが補完可能に基点Ｐを中心として点対称に配置する。この様なロールクラウンとロール配置としたので、板クラウンの制御効果が増大できるため成形材料８から均一な板厚でオックスボーの少ないフィルムを成形できる。
【００２１】
更に図１において、ロールクラウンが設けられたＲ３〜Ｒ５のうち下流側のＲ４とＲ５の各ロール軸端部１０には、液圧シリンダ３がカレンダー本体９に取付けられている。この液圧シリンダ３は、Ｒ４とＲ５のロールを互いに反対方向に軸方向にシフトＶ（本図ではＲ４は左へ、Ｒ５は右へ）させてＲ３とＲ４とのロールギャップ量Ｚ１及びＲ４とＲ５とのロールギャップ量Ｚ２を調整できる。この様に補完し合うようにロールクラウンを有したロールを軸方向にシフトＶさせたので、オックスボーの状態に合わせて板クラウンを変化でき、ロールギャップ量を自由に制御できる。また、Ｒ３とＲ４間でオックスボーが修正できない場合は、２番目のＲ４とＲ５間のシフトＶさせてロールギャップ量で調整できる。
【００２２】
また、図２において、カレンダー２は、ロールＲ５の下流には圧延された成形材料８を引き出し、順次最終製品のフィルム１３に導く複数の小径ロール群からなるテークオフロール装置１４が設けられている。更に、その下流には必要によって使用されるエッボッシングユニット１５を設けている。更に、その下流にはフィルム１３を冷却して最終製品に仕上げるクーリングロール装置１６を設けている。クーリングロール装置１６の下流の位置には、フィルム１３の板幅方向の板厚を検出する板厚検出器４が設置されている。板厚検出器４として、例えばβ線厚み計がある。この板厚検出器４でフィルム１３の板幅方向の板厚を検出すると、その検出値の結果をフィードバック又は前以って作成したシュミレーションとの比較データから板幅方向の板厚を予測演算する演算装置５に入力する。次に演算装置５で算出されたオックスボーの板厚形状を修正させるためのＲ４とＲ５を軸方向にシフト量Ｖだけシフトさせる操作指令を出力する指令器６が設けられている。指令器６から出力された操作信号を受けて作動し液圧シリンダ３の軸方向のシフト量Ｖを制御する圧油を搬出入する液圧サーボ弁７を備えている。
【００２３】
この様なカレンダー用ロールとロールシフト式カレンダーを設けたので、カレンダーの下流の板厚検出器４でフィルム１３の板厚方向の板厚の形状不良を検出することができる。その検出値の結果又はシュミレーションとの比較データを演算装置から液圧サーボ弁７を介してＳ字状のロールクラウンを設けたＲ４及びＲ５のロールをシフトさせて、ロールギャップを任意に変化させて熱可塑性樹脂の成形材料に発生するオックスボー現象に迅速に対応できる。
【００２４】
図３は、多段式ロールシフト式カレンダー（本実施形態ではいわゆるＺ型４本ロール）の他の実施形態を示す配置図である。この図において、ロールシフト式カレンダー２０は、ロールＲ１１〜Ｒ１４の４本（Ｒ１１は図示せず）から成っている。４本のロールＲ１１〜Ｒ１４のうちＲ１３とＲ１４の２本がＳ字状のロールクラウンを有している。
【００２５】
このようなロールクラウンを設けた２本のカレンダー用ロール１のＲ１３とＲ１４を、多段ロールの下流側にロールクラウンが補完可能に基点Ｐを中心として点対称に配置する。この様なロールクラウンとロール配置としたので、板クラウンの制御効果が増大できるため成形材料８から均一な板厚でオックスボーの少ないフィルムを成形できる。
【００２６】
更に図３において、ロールクラウンが設けられたＲ１３とＲ１４のうち下流側のＲ１４のロール軸端部２１には、液圧シリンダ３が図示しないカレンダー本体に取付けられている。この液圧シリンダ３は、Ｒ１４のロールを軸方向にシフトＶ（本図ではは左へ）させてＲ１３とＲ１４とのロールギャップ量Ｚ３を調整できる。この様に補完し合うようにロールクラウンを有した一方のロールを軸方向にシフトさせたので、オックスボーの状態に合わせて１箇所で板クラウンを変化でき、第１実施形態に比べ多少上流側の板厚の影響は残る場合があるが、ロールギャップ量を制御できる。
【００２７】
なお、発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】
上述したように本発明のロールシフト式カレンダーは、カレンダーの下流側の複数のロール外周部にＳ字状のロールクラウンを点対称に配置しているので、板クラウンの制御効果を増大させて、成形材料から均一な板厚でオックスボーの少ないフィルムを成形できる。また、ロールクラウンを有したロール軸端部に軸方向にシフトさせるシフト用シリンダを設けたので、ロールクラウンを変化させロールギャップ量を容易に制御できる。更に、フィルムの板幅方向の板厚のフィードバック制御装置とを備えたので、板厚が均一で品質を向上させた偏平なフィルムが効率良くできる。更に生産性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるロールシフト式カレンダーの第１実施形態を示す全体構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図であり、ロールシフト式カレンダーにおけるフィルムの成形工程及び制御工程を示す図である。
【図３】本発明によるロールシフト式カレンダーの別の実施形態を示す全体構成図である。
【図４】種々の圧延をした場合に発生するフィルムの断面形状を示す模式図である。
【符号の説明】
１  カレンダー用ロール
２  ロールシフト式カレンダー
３  液圧シリンダ
４  板厚検出器
５  演算装置
６  指令器
７  液圧サーボ弁
８  成形材料
９  カレンダー本体
１０  ロール軸端部
１１  ロールバレル
１２  ロールバレル
１３  フィルム１３
１４  テークオフロール装置
１５  エッボッシングユニット
１６  クーリングロール装置
２０  ロールシフト式カレンダー
２１  ロール軸端部
Ｒ１〜Ｒ５  カレンダー用ロール
Ｒ１１〜Ｒ１４  カレンダー用ロール
Ｂ１〜Ｂ４  バンク
Ｈ  板厚
Ｌ  製品板幅
Ｘ  距離
ΔＹ  補正不可能な数値
Ｍ  中心
Ｐ  基点
Ｎ  母線
Ｇ  基線
Ｕ  凹凸の高さ
Ｅ  緩い凹曲線
Ｆ  緩い凸曲線
Ｖ  シフト
Ｚ１〜Ｚ３  ロールギャップ量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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