(57)【要約】【課題】省エネルギーにて樹脂シートの加熱処理が可能な樹脂シート加熱装置等を提供する。【解決手段】樹脂シート加熱装置１では、樹脂シート２０を加熱炉３０内で搬送しつつヒーター３１によって加熱する。加熱炉３０から出た樹脂シート２０は、幅方向の端部にある幅Ｗ0のシート耳２１の部分がシート切断部４０で切り離される。樹脂シート２０から切り離されたシート耳２１は、冷却部５０で冷却された後、測定部６０で幅Ｗが計測され、収縮率αが測定される。コントローラー１０は、収縮率αを規定値α0と比較し、比較結果に基づいてヒーター３１の出力制御を行い、加熱炉３０による加熱量を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱処理により樹脂シートの残留応力の除去を行う樹脂シート加熱装置であって、
樹脂シートを加熱する加熱部と、
加熱された前記樹脂シートの一部を切り離すシート切断部と、
残留応力の大小に応じて変化する特徴量を前記一部において測定する測定部と、
前記特徴量と規定値との比較により、過度に加熱を行っていると判定される場合には前記加熱部での加熱量を低下させる制御部と、
を備えることを特徴とする樹脂シート加熱装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記特徴量と規定値との比較により、加熱が不足であると判定される場合には前記加熱部での加熱量を上昇させることを特徴とする請求項１記載の樹脂シート加熱装置。
【請求項３】
前記特徴量は、前記樹脂シートの収縮量であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の樹脂シート加熱装置。
【請求項４】
前記樹脂シートの一部が、前記樹脂シートの幅方向の端部であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の樹脂シート加熱装置。
【請求項５】
加熱処理により樹脂シートの残留応力の除去を行う樹脂シート加熱方法であって、
加熱部において樹脂シートを加熱するステップと、
シート切断部において、加熱された前記樹脂シートの一部を切り離すステップと、
測定部において、残留応力の大小に応じて変化する特徴量を前記一部において測定するステップと、
制御部が、前記特徴量と規定値との比較により、過度に加熱を行っていると判定される場合には前記加熱部での加熱量を低下させるステップと、
を含むことを特徴とする樹脂シート加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、省エネルギーにて樹脂シートの加熱処理が可能な樹脂シート加熱装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂シートの製造時には、内部に残留した応力を除去するために加熱炉で加熱処理を行い、アニールを施すことが一般的に行われている（特許文献１、２参照）。特に、寸法安定性が求められるシートでは、残留応力が寸法変化の原因となるので加熱処理は重要な工程である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−８４９９６号公報
【特許文献２】特開２００７−２１６４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、加熱処理においては、求められる製品性能を超えて過剰な加熱量で加熱処理が行われていることがあり、余分なエネルギーが加熱炉に投入されてエネルギーの利用効率が悪いケースがあった。
【０００５】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、省エネルギーにて樹脂シートの加熱処理が可能な樹脂シート加熱装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した目的を達成するための第１の発明は、加熱処理により樹脂シートの残留応力の除去を行う樹脂シート加熱装置であって、樹脂シートを加熱する加熱部と、加熱された前記樹脂シートの一部を切り離すシート切断部と、残留応力の大小に応じて変化する特徴量を前記一部において測定する測定部と、前記特徴量と規定値との比較により、過度に加熱を行っていると判定される場合には前記加熱部での加熱量を低下させる制御部と、を備えることを特徴とする樹脂シート加熱装置である。
【０００７】
第１の発明によれば、樹脂シートの残留応力に係る特徴量を規定値と比較し、樹脂シートを過度に加熱していると判定される場合には、加熱部での加熱量を下げ必要以上に加熱しないようにして、省エネルギーにて樹脂シートを加熱できる。また、加熱後の樹脂シートの一部を切り離し、これを用いて必要な特徴量の測定をインラインで行えるので、特徴量の変化を樹脂シートの加熱処理の制御に迅速に反映させることが可能である。
【０００８】
また、前記制御部は、前記特徴量と規定値との比較により、加熱が不足であると判定される場合には前記加熱部での加熱量を上昇させることが望ましい。
樹脂シートの加熱が不足であると判定される場合には、加熱部での加熱量を上げて残留応力の除去を促進し、製品性能が好適に保たれた樹脂シートを製造できる。
【０００９】
また、前記特徴量は、前記樹脂シートの収縮量であることが望ましい。
樹脂シートの収縮量は、樹脂シートの残留応力の大小に対応するので、これを用いて好適に制御ができる。また、収縮量はシート幅等から容易に測定でき、制御が簡単に行える。
【００１０】
前記樹脂シートの一部が、前記樹脂シートの幅方向の端部であることが望ましい。
これにより、樹脂シートの製品部分を避けて特徴量の測定を行うことができる。また、樹脂シートの幅方向の端部は、それ以外の部分に比べ収縮率が大きい傾向があるので、端部で測定した収縮率に比べ、それ以外の部分の収縮率が大きくなっていたという心配もない。
【００１１】
第２の発明は、加熱処理により樹脂シートの残留応力の除去を行う樹脂シート加熱方法であって、加熱部において樹脂シートを加熱するステップと、シート切断部において、加熱された前記樹脂シートの一部を切り離すステップと、測定部において、残留応力の大小に応じて変化する特徴量を前記一部において測定するステップと、制御部が、前記特徴量と規定値との比較により、過度に加熱を行っていると判定される場合には前記加熱部での加熱量を低下させるステップと、を含むことを特徴とする樹脂シート加熱方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、省エネルギーにて樹脂シートの加熱処理が可能な樹脂シート加熱装置等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】樹脂シート加熱装置１を示す図
【図２】シート切断部４０の付近を示す図
【図３】加熱炉３０での加熱処理の制御の流れを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
［１．樹脂シート加熱装置１の構成］
図１は、本発明の実施形態に係る樹脂シート加熱装置１を示す図である。この樹脂シート加熱装置１は、樹脂シート２０に対し加熱処理を行いアニールを施すとともに、加熱された樹脂シート２０の収縮量をインラインで測定し、これに基づいて加熱処理の制御を行うことで、省エネルギーにて樹脂シート２０の加熱処理を行うようにしたものである。
【００１６】
本実施形態において、樹脂シート２０は熱可塑性樹脂等の樹脂を材料として用いたシートであり、シートの形成後、シートに残留した応力を除去するため、加熱処理を行いアニールが施される。
【００１７】
図１に示すように、樹脂シート加熱装置１は、コントローラー１０（制御部）、加熱炉３０（加熱部）、ヒーター盤３２、シート切断部４０、冷却部５０、測定部６０、巻取部７０ａ、７０ｂ等を有する。
【００１８】
加熱炉３０は、樹脂シート２０を加熱しアニールを施すものである。樹脂シート２０は、搬送装置によって加熱炉３０内を通り過ぎるうちに１または複数のヒーター３１によって加熱される。ヒーター盤３２は、各ヒーター３１の出力を調節して加熱炉３０での加熱量を調整するもので、コントローラー１０により制御される。なお、加熱炉３０での加熱量は、加熱炉３０にて樹脂シート２０に加える熱量を指すものとする。
【００１９】
シート切断部４０は、樹脂シート２０の一部を収縮量の測定に用いるために切り離すものである。本実施形態では、樹脂シート２０の幅方向の端部を、それ以外の製品部分から切り離し、シート耳２１とする。
【００２０】
図２は、シート切断部４０付近を示す図である。加熱炉３０から出た樹脂シート２０はローラー７１等により搬送され、矢印Ａに示す搬送方向に進みながら、これと直交する幅方向の端部から距離Ｗ0の位置に配置されたカッタ４１により、搬送方向に沿って切断される。カッタ４１によって切り離された幅Ｗ０のシート耳２１は、冷却部５０へと搬送される。一方、残った樹脂シート２０の製品部分は巻取部７０ａ（図１参照）へ搬送され、巻き取られる。
【００２１】
図１に示す冷却部５０は、シート耳２１を常温または樹脂シートの使用温度など、所定の温度まで冷却するものである。シート切断部４０で切り離されたシート耳２１は、冷却部５０で冷却されると収縮し、幅Ｗ（Ｗ＜Ｗ0）となって測定部６０に入る。
【００２２】
測定部６０は、冷却部５０を経たシート耳２１を搬送機構で搬送しつつその幅Ｗを計測し、残留応力の大小に応じて変化する特徴量として、シート耳２１の幅方向の収縮量を測定する。加熱後の樹脂シート２０内部の残留応力が大きいほど、冷却後の樹脂シート２０の収縮量は大きくなる。収縮量としては、後述する収縮率αの算出を行う。なお、測定部６０を通過したシート耳２１は、巻取部７０ｂによって巻き取られる。
【００２３】
測定部６０は、制御部６１および計測機構６２を備える。計測機構６２としては、レーザー距離計を用いて幅Ｗの計測を行ってもよいし、あるいはカメラを用いてシート耳２１を撮影し、画像処理によって幅Ｗを計測してもよい。制御部６１は、計測した幅Ｗと、前記の幅Ｗ０を用いて、収縮率αを、例えばα＝（Ｗ0−Ｗ）／Ｗ0として算出する。こうして、測定部６０において収縮率αの測定が行われる。この収縮率αは、コントローラー１０に入力される。上記の幅Ｗ0は、カッタ４１の位置等に合わせて予め設定しておくことができる。なお、収縮量としては、上記の収縮率αの他、幅Ｗ０とＷの差を測定することなども可能である。
【００２４】
コントローラー１０には、要求される樹脂シート２０の製品性能などを元に、好ましい収縮率の値として規定値α0が予め入力されている。コントローラー１０は、測定部６０から入力された収縮率αを、上記の規定値α0と比較し、加熱炉３０で過度に加熱が行われているか、あるいは加熱炉３０での加熱が十分でないかなどを判定し、判定結果に基づいてヒーター盤３２に制御信号を出力し、加熱炉３０での加熱量の制御を行う。
【００２５】
樹脂シート２０の収縮率αが規定値α0より大きい場合、加熱による残留応力の除去が十分でなく加熱が不足していたといえる。この場合、加熱炉３０での加熱量を上げて残留応力の除去を促進するようにしておく。
【００２６】
一方、樹脂シート２０の収縮率αが規定値α0より小さい場合、樹脂シート２０に要求される製品性能を超えて樹脂シート２０の加熱が過度に行われており、エネルギーの利用効率が悪いといえる。この場合、加熱炉３０での加熱量を下げてエネルギーの消費を抑制するようにしておく。
【００２７】
［２．加熱炉３０での加熱処理の制御］
次に、樹脂シート加熱装置１における加熱炉３０での加熱処理の制御について説明する。図３は、加熱炉３０での加熱処理の制御の流れを示す図である。
【００２８】
樹脂シート加熱装置１の運転を開始する（Ｓ１０１）と、樹脂シート加熱装置１では、前記のように加熱炉３０にて樹脂シート２０が加熱され、シート切断部４０にて加熱後の樹脂シート２０からシート耳２１が切り離される。切り離されたシート耳２１は冷却部５０で冷却され、測定部６０に搬送される。
【００２９】
測定部６０では、前記したように、シート耳２１の幅方向の収縮率α＝（Ｗ0−Ｗ）／Ｗ0を測定する（Ｓ１０２）。測定された収縮率αはコントローラー１０に入力される。
【００３０】
コントローラー１０は、収縮率αを、予めコントローラー１０に入力された規定値α0と比較する（Ｓ１０３）。なお、ここでは規定値α0を幅を持った値、例えば０．０１以上０．０２以下などとするが、これに限ることはない。
【００３１】
収縮率αが規定値α0より小さいとき（Ｓ１０３：「規定値より小」）は、コントローラー１０は、樹脂シート２０を過度に加熱していると判定し、ヒーター盤３２を制御して各ヒーター３１の出力を５％下げ（Ｓ１０４）、ヒーター３１による加熱温度を低下させ、加熱量を低下させる。一方、収縮率αが規定値α0の範囲にあるとき（Ｓ１０３：「規定値」）は、各ヒーター３１の出力を変化させず、ヒーター３１による加熱温度をそのままとし、加熱量を維持する。
【００３２】
また、収縮率αが規定値α0より大きいとき（Ｓ１０３：「規定値より大」）は、コントローラー１０は、樹脂シート２０の加熱が不足しているとして、ヒーター盤３２を制御して各ヒーター３１の出力を５％上げ（Ｓ１０５）、ヒーター３１による加熱温度を上昇させ、加熱量を上昇させる。
【００３３】
このようなヒーター３１の出力制御によって、過度に加熱が行われている場合は加熱量を低下させ、加熱が不足である場合は加熱量を上昇させながら運転を行う。これにより、樹脂シート２０の収縮率αは規定値α0に近づき、安定する。以上のＳ１０２〜Ｓ１０５の処理は、運転終了となるまで（Ｓ１０６：「Ｎ」）繰り返され、樹脂シート加熱装置１の運転終了（Ｓ１０６：「Ｙ」）とともに終了する。こうして、製品性能が好適に保たれた樹脂シート２０を、省エネルギーにて製造することができる。
【００３４】
なお、Ｓ１０４、Ｓ１０５では、ヒーター出力を５％ずつ変化させているが、出力の増減の方法はこれに限ることなく、適宜定めることができる。また、加熱量を上昇あるいは低下させる方法としては、上記のように各ヒーター３１の加熱温度を上昇あるいは低下させる他、稼働するヒーター３１の数を増減させるような場合もある。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態の樹脂シート加熱装置１は、シート耳２１の収縮率αが規定値α0より小さい場合には、樹脂シート２０を過度に加熱していると判定して加熱炉３０での加熱量を低下させるので、省エネルギーにて樹脂シート２０を加熱できる。また、収縮率αが規定値α0より大きい場合には、樹脂シート２０の加熱が不足であると判定して加熱炉３０での加熱量を上昇させ、残留応力の除去を促進し、製品性能が好適に保たれた樹脂シート２０を製造できる。
【００３６】
また、樹脂シート加熱装置１は、樹脂シート２０の幅方向の端部をシート耳２１として切り離し、これを用いて収縮率の測定をインラインで行うので、加熱炉３０内の雰囲気（湿度、風速、温度等）や、樹脂シート２０のロット差などの加熱処理条件の変化に伴う樹脂シート２０の収縮率の変化を、加熱炉３０での加熱量の制御に迅速に反映させることができる。例えば、何らかの原因で加熱炉３０内の雰囲気に変化が生じた場合でも、これに伴う樹脂シート２０の収縮率の変化を制御に迅速に反映させ、樹脂シート２０を省エネルギーにて好適に製造できる。
【００３７】
また、本実施形態では樹脂シート２０の収縮率を用いて制御を行っている。前記のように、樹脂シート２０の収縮率は、樹脂シート２０の残留応力に対応するので、好適に加熱処理の制御が行える。また、収縮率はシート耳２１の幅等から容易に計測でき、制御が簡単に行える。
【００３８】
さらに、シート耳２１を用いて収縮率の測定を行うので、樹脂シート２０の製品部分を避けることができ、製品部分に影響を与えることがない。また、シート耳２１の部分は、それ以外の製品部分に比べ収縮率が大きい傾向があるので、シート耳２１で計測した収縮率に比べ、樹脂シート２０の製品部分の収縮率が大きくなっていたという心配もない。
【００３９】
ただし本発明はこれに限ることはない。例えば、本発明の別の例として、上記の実施形態ではシート耳２１の幅方向の収縮量を測定したが、樹脂シート２０の搬送方向の収縮量や、厚さ方向の収縮量を計測することも可能である。また、測定する部分もシート耳２１に限らず、樹脂シート２０の一部であり製品部分に影響を与えない部分であればよい。樹脂シート２０の厚さ方向の一部を切り取ることも可能である。
【００４０】
さらに、上記の実施形態では、残留応力の大小に対応する特徴量として収縮量を測定しているが、特徴量はこれに限らず、樹脂シート２０の残留応力の大小に応じて変化する値であればよい。例えば樹脂シート２０を透過した光の偏光成分の位相差も、残留応力の大小に応じて変化するので、測定部６０において、シート耳２１の位相差を光学的に測定し、これを規定値と比較して上記と同様にして加熱量の制御を行うようにしてもよい。
【００４１】
さらに、樹脂シート加熱装置１の加熱炉３０ではヒーター３１を用いて加熱したが、加熱を行う手段はこれに限らない。例えばマイクロ波を用いて加熱する場合もある。この場合でも同様にして制御が可能である。
【００４２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４３】
１：樹脂シート加熱装置
１０：コントローラー
２０：樹脂シート
２１：シート耳
３０：加熱炉
３１：ヒーター
４０：シート切断部
５０：冷却部
６０：測定部
【図１】
2014148092.tif 000003
【図２】
2014148092.tif 000004
【図３】
2014148092.tif 000005