(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸長する長さの押出し成形品をダイから製造する押出し成形ライン用の空冷装置であって、
前記ダイから下流側の領域にて押出し成形品の表面に接触する冷却空気の分配流を提供する構造とされ、
それぞれの空気流動領域における体積流量を変化させ得るよう該空気流動領域のそれぞれと関係付けられた一連の可調節部材を有する空冷装置にして、
一つの領域から他の領域まで順次、動き得る構造とされ、また、各領域にて、それぞれの可調節部材の位置を調節し、該領域における体積流量を調節し得る構造とされた少なくとも一つの可動のアクチュエータを備えることを特徴とする空冷装置。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載の空冷装置にして、前記ダイが円形であり、前記アクチュエータが、一つの領域から別の領域へと円形の軌道の上を動き得る構造とされることを特徴とする空冷装置。
【請求項３】
請求の範囲第２項に記載の空冷装置にして、前記ダイが環状であり、一本の管を押出し成形し得る構造とされ、該空冷装置が、押出し成形する管の内面に冷却空気流を分配し得る構造とされ、前記可調節部材及び前記可動アクチュエータが前記押出し成形管の内部に配置されることを特徴とする空冷装置。
【請求項４】
請求の範囲第３項に記載の空冷装置にして、前記押出し成形品が、管の両側部を共に密封することにより、ダイとは反対側の端部にて空気を閉じ込めて空気の損失を実質的に防止した泡を形成しており、前記可動のアクチュエータが、前記ダイ内の通路を通して前記泡内に導入される導線により通電且つ制御されるようになされていることを特徴とする空冷装置。
【請求項５】
請求の範囲第１項に記載の空冷装置にして、押出し成形品の外面に冷却空気流を分配し得る構造とされることを特徴とする空冷装置。
【請求項６】
請求の範囲第５項に記載の空冷装置であって、前記ダイが、一本の管を押出し成形し得る構造とされた環状である空冷装置にして、
押出し成形した管の外面に冷却空気流を分配し得る構造とされていることを特徴とする空冷装置。
【請求項７】
請求の範囲第１項に記載の空冷装置にして、前記アクチュエータが、前記空冷装置の下流に配置された検出器の測定値に応答して制御され、
前記検出器が、前記空冷装置からの空気流の変化に応答して変化する前記押出し成形品の特徴を測定し得るようになされていることを特徴とする空冷装置。
【請求項８】
請求の範囲第７項に記載の空冷装置にして、前記押出し成形品が、前記ダイから加熱された形態で出てくるときに張力が加えられるようになされており、
前記検出器が、該空冷装置から下流側の領域にて押出し成形品の厚さを測定し得る構造とされることを特徴とする空冷装置。
【請求項９】
請求の範囲第８項に記載の空冷装置にして、前記検出器が押出し成形品の厚さを走査し、その厚さ及び位置のデータが制御コンピュータに供給され、該制御コンピュータが、前記データに基づいて作動し、所定の位置の厚さ測定値をそれぞれの領域に相関付け、また、前記領域の流れ断面積に必要な変更を加え、前記押出し成形品の周りの厚さの変化を軽減し得るようになされていることを特徴とする空冷装置。
【請求項１０】
請求の範囲第１項に記載の空冷装置にして、前記領域を流れる体積流量が、それぞれの孔の流れ断面積を制御するそれぞれの可調節部材により制御されることを特徴とする空冷装置。
【請求項１１】
請求の範囲第１項に記載の空冷装置にして、前記可調節部材が摺動可能な部材を備えることを特徴とする空冷装置。
【請求項１２】
請求の範囲第11項に記載の空冷装置にして、前記摺動可能な部材の各々には、摩擦要素が弾性的に係合し、該摩擦要素が前記摺動可能な部材の調節後に前記摺動可能な部材を所定位置に保持することを特徴とする空冷装置。
【請求項１３】
請求の範囲第11項に記載の空冷装置にして、前記摺動可能な部材が、並べて配置された一連のスライド板を備えることを特徴とする空冷装置。
【請求項１４】
請求の範囲第11項に記載の空冷装置にして、摺動可能な部材の端部分が空気リング・リップ部分を備えることを特徴とする空冷装置。
【請求項１５】
請求の範囲第11項に記載の空冷装置にして、前記アクチュエータが、各摺動可能な部材の側部に形成された開口部内に漸進動作して入り、且つ制御信号に応答して横方向に動き、次の部材まで動く前にそれぞれの部材を再位置決めし得る構造とされたモータ被動の楔の形態であることを特徴とする空冷装置。
【請求項１６】
請求の範囲第11項に記載の空冷装置にして、前記空冷装置の後方に設けられ、押出し成形品の厚さを測定する検出器と、前記厚さの測定値に応答して、それぞれの摺動可能な部材を位置決めする前記制御信号を発生させるコンピュータと、組み合わされたことを特徴とする空冷装置。
【請求項１７】
請求の範囲第１項に記載の空冷装置にして、押出し成形品の移動方向い沿って互いに離間された少なくとも二系統の前記可調節部材を有し、これらの系統の各々に対し前記可動アクチュエータが少なくとも一つ設けられており、前記少なくとも二系統の可調節部材の各々に対する前記アクチュエータが、該アクチュエータを可調節部材のそれぞれの系統に沿って順次動かす共通のキャリヤに取り付けられていることを特徴とする空冷装置。
【請求項１８】
請求の範囲第17項に記載の空冷装置にして、前記両系統の可調節部材が押出し成形品である泡内に位置するように取り付けられた、内部の泡冷却装置の形態であることを特徴とする空冷装置。
【請求項１９】
請求の範囲第１項に記載の空冷装置にして、少なくとも二系統の前記可調節部材であって、その一方が泡の外側に配置され、その他方が前記泡の内側に配置された、少なくとも二系統の前記可調節部材を有し、それぞれの系統の可調節部材がそれぞれの前記アクチュエータを有するインフレーションフィルムライン内で使用される構造とされることを特徴とする空冷装置。
【請求項２０】
伸長する長さのインフレーション管の形態の押出し成形品を環状ダイから製造する押出し成形ライン用の空冷装置であって、
前記ダイから下流側の領域にて管状押出し成形品の内面の周りに冷却空気流を分配する構造とされ、
それぞれの空気流動領域における体積流量を変化させ得るよう該空気流動領域のそれぞれと関連付けられた一連の可調節部材を有する前記空冷装置にして、
一つの領域から他の領域まで順次、動き得る構造とされ、また、各領域にて、それぞれの可調節部材の位置を調節し、該領域における押出し成形品の内面に沿った体積流量を調節すべくそれぞれの可調節部材の位置を調節し得る構造とされた少なくとも一つの可動のアクチュエータとを備えることを特徴とする空冷装置。
【請求項２１】
請求の範囲第20項に記載の空冷装置にして、供給側ブロア及び排気側ブロアと、泡寸法の制御装置とを備える内部の泡冷却制御装置に作用可能に接続されていることを特徴とする空冷装置。
【請求項２２】
請求の範囲第20項に記載の空冷装置にして、単一のアクチュエータがそれぞれの領域の間を動くようになされていることを特徴とする空冷装置。
【請求項２３】
請求の範囲第20項に記載の空冷装置にして、前記押出し成形品の測定厚さに関係する信号に応答して、前記少なくとも一つの可動アクチュエータに制御信号を提供するコンピュータを有する制御装置を備えることを特徴とする空冷装置。
【請求項２４】
請求の範囲第23項に記載の空冷装置にして、一つの領域における前記可調節部材の一つの調節により、他方の領域に関係する調節がなされ、前記管状の押出し成形品内の空気量を一定に保つようになされていることを特徴とする空冷装置。
【請求項２５】
請求の範囲第23項に記載の空冷装置にして、入力側ブロア及び出力側ブロアを備え、
前記制御装置が、前記可調節部材の一つの調節に変化が生じたとき、少なくとも一つのブロアの速度が調節され、前記管状の押出し成形品内の空気量を一定に保つ構造とされていることを特徴とする空冷装置。
【請求項２６】
請求の範囲第25項に記載の空冷装置にして、前記制御装置がコンピュータを備え、該コンピュータが、前記管状の押出し成形品の寸法に関係する信号および前記領域の流れ断面積に関係する信号を受け取り、該受け取ったこれら信号に基づき、前記入力側ブロア及び出力側ブロアの少なくとも一方に出力信号を提供し、少なくとも一つのブロアの空気の流れを変化させることを特徴とする内部冷却装置。
【請求項２７】
請求の範囲第26項に記載の空冷装置にして、前記コンピュータが、前記管の前記寸法に基づいて前記入力側ブロア及び出力側ブロアの一方に信号を提供し、また、前記領域の合計流れ断面積に基づいて前記ブロアの他方に信号を提供するようになされていることを特徴とする空冷装置。
【請求項２８】
請求の範囲第20項に記載の空冷装置にして、前記可調節部材が並んで位置する一連のスライド板の形態の摺動可能な部材を備え、該摺動可能な部材の各々には、摩擦要素が弾性的に係合し、該摩擦要素が摺動可能な部材の調節後に該摺動可能な部材を所定位置に保持することを特徴とする空冷装置。
【請求項２９】
請求の範囲第28項に記載の空冷装置にして、前記アクチュエータが、摺動可能な部材の各々の側部に形成された開口部内に前進動作して入ると共に、次の部材に移動する前に、それぞれの部材を再位置決めするため制御信号に応答して横方向に動く構造とされたモータ被動の楔の形態であることを特徴とする空冷装置。
【請求項３０】
ダイに隣接する管の閉容積内に取り込まれる空気量に依存して、その寸法が決まる管の形態による、管状の押出し成形ダイから出る押出し成形品を冷却する内部冷却装置であって、
一連の流動領域を通して押出し成形品の内面に冷却空気流を分配し得る構造とされ、前記流動領域の流れ断面積が厚さの測定値に応答して調節可能である前記内部冷却装置にして、
前記領域の各々の流れ断面積を監視し得るようにした制御装置であって、前記領域の何れかにて流れ断面積が変化したとき、前記管内の空気量を一定に保ち得るように、前記内部冷却装置内で補正的調節を為し得る構造及び配置とされた前記制御装置を備えることを特徴とする内部冷却装置。
【請求項３１】
請求の範囲第30項に記載の内部冷却装置にして、前記流動領域のそれぞれと関係付けられた一連の可調節部材と、
前記領域内の体積流量を調節すべく、一方の領域から別の領域まで動き且つそれぞれの可調節部材の位置を調節し得る構造とされた少なくとも一つの可動アクチュエータとを更に備えることを特徴とする内部冷却装置。
【請求項３２】
押出し成形ダイから下流側にて周方向に配置された一連の冷却空気の流量制御装置と、円形の押出し成形品の周りの位置にて前記押出し成形品の厚さを測定し得る構造とされた厚さ検出器とを採用して、前記押出し成形品の冷却を制御する方法にして、
前記押出し成形品の主要本体と著しく異なる厚さの帯状部分を付与し得る方法にて所定の制御装置を効果的に変化させる段階と、このようにして形成された帯状部分の位置を前記検出器で検出する段階と、かかる測定を行うとき、前記検出器の位置をそれぞれの可調節部材と相関させる段階と、その相関データを記憶させる段階と、その後に、前記装置の可調節部材を制御するとき、前記相関データを利用して、厚さ測定値を前記それぞれの可調節部材に相関付ける段階とを備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は、プラスチック樹脂の押出し成形ラインによって製造される製品の品質を向上させる方法に関し、インフレーション（blown）フィルムの製造に特に適用される。
インフレーションフィルムの場合、プラスチック樹脂は環状ダイを有する高温の押出し成形機から押し出され、その溶融体は、膨張した泡の形態にてダイの軸線に沿って運ばれる。冷却空気を付与することによってこの樹脂が冷却して所定の直径寸法になると、泡は潰れて、ニップロール内に進み、更なる製造段階が行われる。
フィルムが押出されるに伴い、この泡の周縁の厚さが変化する。こうした厚さの変化の原因は、ダイ内での流れ分配通路（ポート及びら旋）が周方向に沿って不均一であること、溶融体の粘度が不均一であること、ポリマーがダイから出るときに通る環状のダイ空隙が不均一であることといったことによる。更に、冷却空気が変動し易く、また、押出し成形ラインを囲繞する雰囲気から冷却空気中に吸引される空気が不均一であることもフィルムの厚さが変化する主要な要因である。多くのフィルム加工装置は、典型的に、全体としてフィルム厚さに＋／−10乃至20％の平均的な変化を生じさせる従来のインフレーションフィルム装置を利用する。
このようにフィルムの厚さが変化することは、印刷機、ラミネータ又はバッグ製造機械のような下流側の加工装置に問題を生じさせる。フィルムがインラインで加工されずに、加工に先立ちロールに巻き取られる工程において、ロール上で多数層となったフィルムに厚い領域及び薄い領域があると、これらが全体としてロール表面に凹凸部分を形成し、これらの凹凸部分がその上に重なるフィルムを変形させ、その後の加工上の問題を増大させることになる。
下流側の装置がより高速度で作動し、厚さがより均一なより品質の良い最終製品を製造することのできるように、押出し成形工程中、より高品質のフィルムを形成することが望ましい。
インフレーションフィルムの厚さの変化を制御する原始的で且つ最も広く採用されている方法は、周囲温度の変化を補正するために加工装置の周りに適宜に配置されたファン及びバリヤを使用することである。これは、通常、ポリマーが出るときに通る環状ダイの空隙を操作者が手で調節することと相俟って採用され、ダイ空隙及び溶融体の粘度の変化による作用を最小にし得るようにする。この方法の主要な問題点は、工程設備周囲の雰囲気が常に変動するため、連続的に監視し且つ／又はファンの位置を変更しなければならない点である。また、この方法は、ダイポート及びダイのら旋通路に伴う比較的狭小な厚さ領域は何等、対象としていない。この比較的原始的な方法を使用する場合、典型的な厚さの変化は＋／−10乃至15％となる。
かかる手操作に優る改良は、フィルムの厚さをオンラインで能動的に測定する現在技術のシステムで得られる。閉ループ制御方法を採用することにより、これらのシステムは、膨張しつづけている泡に生ずる厚さの変化を追跡し、ダイ又は冷却装置内における個々の制御領域に対する補正値を計算するコンピュータを使用する。これらの領域は、測定された変化とは反対の局部的な厚さの変化を生じさせ、ある程度、ダイ内のポート及びら旋通路に起因するものを含む泡周囲の厚さの変化を補正する。ダイ内に位置付けられた制御領域を有する装置を利用した場合、厚さの変化は＋／−４乃至７％となる。空気冷却リング利用の装置を使用した場合は、従来、これ程には機能せず、典型的には、＋／−６乃至10％の変化を生ずる。
現在、公知のような能動的な装置（アクティブシステム）は、厚さの変化に関する問題の相当な部分を解消するが、残念ながら、これらのシステムは、望まれる機能は果たし得ない。殆どのフィルム加工業者は、キャストフィルム工程を使用して製造されたフィルムで達成可能な厚さの許容公差と同等、又はより優れた許容公差を望む。キャストフィルムは、ダイ空隙を直接的、局部的、且つ機械的に調節することの出来る平坦な線形ダイで製造され、典型的には＋／−１乃至２％の変化を生ずる。現在技術の装置においては、全体的な性能を制限する幾つかの欠点があり、また、その採用の妨げとなるコスト及び複雑さに伴うその他の欠点もある。
インフレーションフィルム及びキャストフィルムの双方の製造装置に当て嵌まる欠点は、所定の領域を制御するために使用されるアクチュエータの物理的な寸法によって、厚さを制御する極限的精度が制限されることである。典型的には、この理由のため、能動的な制御領域の幅は、12.7乃至25.4mm（1/2乃至１インチ）である。このため、直径254乃至304.8mm（10乃至12インチ）の普通寸法のインフレーションフィルムダイにおいて30乃至60の制御領域しか得られない。典型的なインフレーションフィルム工程においては、かかる領域の一つにおけるスパンに対して数％も厚さが変化する可能性がある。故に、この精度の問題のため、現在の装置は制約を受けているのである。
インフレーションフィルム製造ラインに当て嵌まるもう一つの欠点は、泡の直径がダイリップ付近の制御領域から外方に膨張することに起因して、有効精度が低下する点である。この膨張は、各能動的な制御領域の効果を拡散させ、このため、該装置の極限的な周方向精度が低下する。例えば、幅12.7mm（1/2インチ）の制御領域で泡の膨張比が３対１というのが、フィルムが38.1mm（１−1/2インチ）膨張した後の最終的な精度である。
公知の能動的な制御システムの主な欠点は、コストが高いこと及び複雑な点にある。各領域毎に一つのアクチュエータが必要とされるから、制御信号を個々に伝達しなければならず、また、取り付け金具又は機械的な連結機構を設けなければならない。アクチュエータの各々は、中央製造装置に配線しなければならず、また、精度を向上させるべく領域数が増すに伴い、それに比例して複雑さ及びそれに伴うコストも増大する。既存の装置に取り付ける場合、既存のダイ又は空気リングも交換しなければならないが、これは、また、コストが顕著に増大する。こうした複雑な装置の最初の始動及び保守に伴う連続運転のコストも増大する。
もう一つの欠点は、現在の能動的な装置は、厚さ測定センサの位置に起因する相関上の問題点を十分に補償し得ない点である。これらのセンサは、当然に、実際の制御領域からある程度離れた位置に配置され、その厚さ領域位置が少しでも変位すると、誤った箇所で補正が為されることとなる。残る全ての厚さの変化を仕上げロール上で均一化するため、殆どのインフレーションフィルム製造メーカは、ダイ及び冷却リング組立体か、又はニップロール及びコラプシング（collapsing）遮蔽組立体を回転させ又は揺動させる。この揺動又は回転の結果、所定の厚さ領域の位置がその最初の位置から検出位置まで移動するとき、周方向にら旋状に変位する。この変位量は、多くの因子に関係するが、揺動又は回転速度に略比例し、また、インフレーションフィルムの泡の表面上の一点が制御領域からセンサまで移動するために必要な時間に略比例する。現在公知の装置は、かかる相関上の誤差を補正しようとするが、多数の工程の変動因子が厚さ領域の位置に影響し、実際には、データを採取し、厚さ領域の最初の位置を正確に計算することは極めて難しい。５゜の小さい程度から20゜の大きい程度までの範囲に亙る誤差があれば、従来技術の有効精度が更に低下する。
更なる欠点は、厚さの変動を制御し得るように提案された個々の解決策に関するものである。一つの解決策は、キャストフィルム工程で使用されるものと同様に、ダイリップを直接、機械的に調節し且つ変形させることによって、インフレーションフィルムの厚さの変動を制御しようとするものである。これらの装置において、ダイリップに対する局部的な周方向に可変の機械的調節によって、丸管には、有害な程に大きい曲げ応力及び弾性力が生じ、これらの力は、変形に抵抗し、所期の領域よりも広い領域に亙って調節の効果を拡散させることにより、有効精度が制限を受ける。
もう一つの提案に係る解決策は、ダイからの出口リップを直接的に周方向に可変状態で加熱し且つ／又は冷却するものがある。これらの装置において、個々の製造装置が冷却流体流をダイリップ内の通路を通して流動させたり、又はリップを局部的に冷却し又は加熱する、ダイリップ内に埋め込まれて互いに離間した個々のヒータを制御する。熱は鋼を介して全方向に拡散されるため、効果は、所望のように局部的に集中せずに、精度は低下する。
もう一つの提案に係る解決策は、インフレーションフィルムの泡を囲繞する一時的冷却リングから流れ出る冷却流体（典型的には空気）を周方向に可変状態で加熱し且つ／又は冷却することである。この場合にも、個々のアクチュエータは、冷却流体の局部的な温度を制御し、局部的な冷却程度を変更することにより、フィルムの厚さに影響を与える。空気量が多く、また、それに伴う乱流も大きいため、混合が生じ、その結果、この型式の装置の精度は低下する。また、ダイから出るポリマーと冷却リングからの空気との間には、約350℃乃至400゜Fの温度差が生ずるから、顕著な程度に一つの領域を局部的に冷却することが難しく、フィルムの厚さに対する効果は極めて制限される。加熱した装置は、冷却流体の温度を大きく変化させることが出来るが、全体の温度が上昇するため、冷却機能が失われ、これにより、フィルムの製造効率が低下するという欠点がある。
もう一つの提案に係る解決策は、インフレーションフィルムの泡の外側を囲繞する一時的冷却リングから出る空気の流量を周方向に可変の状態で変更するものである。個々のアクチュエータが、関連する制御領域を通って流れる冷却流体の量を機械的に変化させる。存在する冷却流体の多少により、除去される熱が増減されるから、フィルムの厚さに影響する。この場合にも顕著な混合が生じ、これは、これら装置の性能を低下させる。更に、冷却リングは、泡に安定を与える主要な手段であり、この安定効果は、冷却流体の流量に顕著に依存するから、こうした型式の装置は、泡の安定性が低下したり、及び／又は冷却流体の流量の調節範囲が制限されるという更なる欠点がある。このため、これら装置の性能が著しく制限される結果となる。
インフレーションフィルムの工程と表面上、類似しているが、実際には、著しく異なる事例において、加工業者は、スリット切断される発泡材料を製造するとき、可変の内部冷却を採用することを提案している。この場合、発泡材料を急冷させる固定の環状マンドレル上へと、ダイの面から一定距離だけ、押出し成形発泡体の管を引き出す。円筒状の発泡材料は、マンドレル上で凝固すると直ちにスリット切断され、一対のニップロールにより引き離される。このマンドレルは、発泡製品の側部に形成されたスリットを貫通して伸長するアームにより外側から支持されている。この場合、その内部は雰囲気に開放しているため、発泡材が「泡」を発生させることはない。上述の空気流を周方向に変化させる型式の厚さを制御する空気冷却リングは、環状発泡材の外側にてダイに隣接する位置に取り付ける。この空気リングに対し、個々のアクチュエータを備える多数の流量制御ダンパが採用される。開放した管状発泡材の内部には、同様ではあるが鏡像関係位置にある空気リングを使用することが提案されている。内部の空気リングの場合、全てのアクチュエータ制御ケーブル及び空気流動管は、かって管状の形態をしていたスリット開放側部を貫通する外部支持体から便宜に懸垂されている。閉鎖したインフレーション「泡」を有する管状の成形品には、外部の取り付け構造体を使用することは出来ないから、かかる構成は、インフレーションフィルムの製造ラインでは機能し得ない。また、上述のように、フィルムの厚さを制御するために冷却空気の流量を変化させる結果、取り込む空気流量が完全に不均衡となり、その結果、最終的なフィルム寸法が許容し得ないものとなる。排出空気は、単にマンドレルに形成された穴の周り又は穴を貫通して流動し、管状形態のスリット開放側部から外に出るため、この問題点は、スリットを形成する方法には存在しない。
発明の概要
本発明の一つの特徴によれば、連続長さの押出し成形品をダイから製造する押出し成形成形ラインに一つの冷却装置が設けられ、該冷却装置は、ダイから下流側の領域にて、押出し成形品の表面に接触する冷却空気の流れを分配する構造とされ、該冷却装置は、それぞれの空気流領域に関係し、その領域における流量を変化させる一連の可調節部材を備えており、また、少なくとも一つの可動アクチュエータが、一方の領域から別の領域まで連続的に動き得る構造とされ、更に、各領域にて、それぞれの可調節部材の位置を調節し、その領域における体積流量を調節し得る構造とされている。
本発明のこの特徴の好適な実施例は、以下の特徴を一つ又は複数備えている。
ダイは円形であり、また、アクチュエータは、円形の軌道上を一つの領域から別の領域まで動き得るような構造とされている。ダイは、環状であり、一本の管を押出し成形し得るような構造とされ、また、冷却装置は、押出し成形される管の内面に冷却気流を分配し得るような構造とされ、可調節部材及び可動アクチュエータは、押出し成形管の内部に配置されている。この押出し成形ラインは、インフレーション成形型式であり、ここで押出し成形品は、空気の損失を略防止し得るように管の側部を共に密封することによりダイと反対側の端部が閉じられて、空気を取り込む泡を形成し、また、可動のアクチュエータの通電及び制御は、ダイ内の通路を通じて泡内部に導入される導線によって行われる。
その他の実施例において、空冷装置は、押出し成形品の外面に対して冷却空気の流れを分配する構造とされ、また、該ダイは、一本の管を押出し成形可能な構造とされた環状であることが望ましく、更に、冷却装置は、押出し成形管の外面に冷却空気流を分配し得る構造とされることが望ましい。
各種の実施例にて効果的であるように、アクチュエータが冷却装置の下流に配置された検出器の測定値に応答して制御され、また、この検出器は、冷却装置からの空気流の変化に応答して変化する押出し成形品の特徴を測定し得るようにされている。この特徴の好適な実施例において、押出し成形品は、ダイから加熱した状態で出るときに張力の作用を受け、検出器は、冷却装置から下流の領域にて押出し成形品の厚さを測定可能な構造とされている。この検出器は、押出し成形品の厚さを走査し、その厚さ及び位置のデータを制御コンピュータに提供し、該制御コンピュータは、そのデータに基づいて作動し、所定の厚さ測定位置をそれぞれの領域に相関させ、また、押出し成形品の周りの厚さの変動を少なくし得るように該領域の流れ断面積を所望通りに変化させ得るようにしてある。
好適な実施例において、プレナムが設けられ、領域を通る体積流量は、それぞれの孔の流れ断面積を制御するそれぞれの可調節部材によって制御される。
上述の各種の実施例において、可調節部材は、摺動可能な部材を備えることが望ましい。上記摺動可能な部材の各々には、摩擦要素が弾性的に係合し、該摩擦要素は該摺動可能な部材をその調節後に所定位置に保持する。摺動可能な部材は、並んで配置された一連の摺動板を備えることが望ましい。所定の実施例において、摺動可能な部材の端部分は、空気リングリップ部分を備えている。
本発明の装置の現在の好適な実施例において、アクチュエータは、各可調節部材の側部に形成された一つの開口部に前進動作をして入る構造とされたモータ被動の楔の形態をし、また、該楔は、制御信号に応答して側方向に動いて、次の部材まで動く前にそれぞれの部材の位置を再設定する。かかるアクチュエータは、上記の冷却装置の後方で押出し成形品の厚さを測定する検出器と、該厚さの測定値に応答して、上記の制御信号を発生させる、それぞれの摺動可能な部材を位置決めするコンピュータと組み合わせて採用することが望ましい。
特定の好適な実施例においては、少なくとも二系統の可調節部材が押出し成形品の移動方向に沿って離間して配置され、この可調節部材の各系統に対し少なくとも一つの可動アクチュエータが設けられるようにし、また、各系統のアクチュエータは、それらのアクチュエータをそれぞれの系統の可調節部材に沿って順次に動かす共通のキャリアに取り付けられている。かかる設計は、二系統の可調節部材の双方が上記泡内に位置するように取り付けられる、内部の泡冷却装置に使用すれば有利である。
インフレーションフィルムに使用し得る構造とされた別の好適な実施例において、少なくとも二系統の可調節部材が設けられ、その一方の部材は泡の外側に配置される一方、その他方は泡の内側に配置され、その各々の系統は、そのそれぞれのアクチュエータを有している。
本発明のもう一つの特徴によれば、環状ダイから連続的な長さのインフレーション成形管の形態をした押出し成形品を製造する押出し成形ラインに対し一つの空冷装置が設けられ、該空冷装置は、ダイから下流の領域にて管状の押出し成形品の内面の周りに冷却空気の流れを分配する構造とされ、該冷却装置は、それぞれの空気流領域における流量を変化させるため、その領域と関係した一連の可調節部材と、一つの領域から別の領域まで順次に動き、また、各領域にて、それぞれの可調節部材の位置を調節し、その領域内の押出し成形品の内面に沿った体積流量を調節する構造とされた少なくとも一つの可動アクチュエータとを備えている。
この特徴の好適な実施例は、次の特徴の一又は複数を備えている。
冷却装置は、供給ブロア及び排気ブロアと、泡寸法の制御装置とを備える、内部の泡制御装置に作用可能に接続されている。一台のアクチュエータがそれぞれの領域の間を動く。制御装置は、押出し成形品の測定厚さに関係した信号に応答して、少なくとも一つの可動アクチュエータに制御信号を提供するコンピュータを備えている。
一つの実施例において、一つの領域にて一つの可調節部材を調節する結果、上記管内の空気の体積を一定に保つため、他方の領域と関連した調節が行われる。
現在のより好適な実施例において、冷却装置は、入力側ブロアと、出力側ブロアとを備え、制御装置は、一つの可調節部材の調節が変更されたとき、管内の空気の体積を一定に保ち得るように少なくとも一方のブロアの速度を調節し得る構造とされている。この場合、制御装置は、管の寸法に関係した信号を受け取り且つ領域の流れ断面に関係した信号を受け取り、その受信信号に基づいて、入力側ブロア及び出力側ブロアの少なくとも一方に出力信号を提供し、該ブロアへの空気量を変化させるコンピュータを備えることが望ましい。該コンピュータは、管寸法に基づいて入力側ブロア及び出力側ブロアの一方に信号を提供し、また、領域の流れ断面の合計値に基づいてその他方のブロアに信号を提供することが望ましい。該可調節部材は、上述の特徴を有する摺動可能な部材であることが望ましい。
本発明のもう一つの特徴によれば、環状の押出し成形ダイから出る、管の形態をした押出し成形品を冷却する内部冷却装置が設けられ、該管の寸法は、ダイに隣接する管の閉じた体積内に取り込んだ空気量に依存し、また、内部冷却装置は、一連の流動領域を通じて押出し成形品の内面に冷却空気流を分配し得るような構造とされ、該流動領域の流れ断面積は、厚さの測定値に応答して調節可能であり、また、冷却装置は、各領域の流れ断面積を監視し得るようにされ、制御装置は、任意の領域における流れ断面積が変化したとき、管内の空気の体積を一定に保ち得るように内部冷却装置内で補正的な調節が可能なような構造及び配置とされている。この内部冷却装置は、それぞれの流れ領域と関係付けられた一連の可調節部材と、一つの領域から別の領域まで動くような構造とされ、また、その領域内の体積流量を調節すべくそれぞれの可調節部材の位置を調節し得る構造とされた少なくとも一つの可動のアクチュエータとを更に備えることが望ましい。
本発明の更に別の実施例によれば、押出し成形ダイから下流にて周方向に配置された一連の冷却空気の流量制御装置と、押出し成形品の周りの位置にて押出し成形品の厚さを測定し得る構造とした厚さ検出器と、を採用する、円形の押出し成形機の冷却を制御する方法にして、押出し成形品の主本体と著しく異なる厚さの帯状部分の厚さを導入するようにして、選択した制御装置を所望通りに変化させる段階と、このようにして製造された帯状部分の位置を検出器で検出する段階と、その測定を行うときの検出器の位置をそれぞれの可調節部材と相関させる段階と、その相関データを記憶させる段階と、その後に、装置の可調節部材を制御するとき、その相関データを利用して、厚さの測定値をそれぞれの可調節部材と相関させる段階とを備える制御方法が提供される。
このように、本発明によれば、インフレーションフィルム押出し成形ラインに特に適用可能である自動的な厚さプロファイル制御装置、即ち「プロファイラ（profiler）」が提供される。このインフレーションフィルム押出し成形ラインは、典型的に、溶融プラスチック樹脂の流れを溶融させ且つ加圧する加熱押出し成形機と、溶融樹脂が押出し成形され、また、膨張する泡の形態にて軸線に沿ってそこから樹脂が引き離される環状ダイと、泡の基部を囲繞するプレナムを画成すると共に、一又は複数の一次的冷却空気の流れを泡の基部領域と冷却接触するように導入し、泡に沿ってフィルムの移動方向に流動するようにする構造とされた環状出口機構を有する少なくとも一つの空気冷却リングとを備え、該出口機構が、環状ダイから離間されたフロストラインにて略一定の最大の泡直径が実現される迄、フィルムの膨張に伴い樹脂が冷却するようにした型式のものである。
該自動的な厚さプロファイラは、内部泡冷却（IBC;internal bubble cooling）装置又は外部の空気リングの何れかの一体部分として機能する。一つの好適な実施例によれば、本発明は、環状の空気出口を有する環状のIBCプレナムと一体化された自動厚さプロファイラを備え、該自動厚さプロファイラが、フロストラインの下方の位置にて泡の内部に配置され且つ空気冷却リングにより囲繞されるような構造及び配置とされている。該自動厚さプロファイラは、フィルムラインの軸線と同軸状であり、また、押出し成形される管よりも僅かに小さい寸法であり、その出口機構が泡及び空気冷却リングの出口から半径方向内方に僅かな距離だけ離間されている。IBCプレナムは、泡の外部に配置された供給源から空気を受け取り得るようにされており、また、自動厚さプロファイラは、ダイの出口リップに隣接する泡の基部の周りで方向決めされた空気供給源を提供し得るように配置されている。この自動厚さプロファイラは、次のような構造とされている。即ち、空気流が環状の空気出口から外に出て、泡の基部領域と冷却接触するように導入され、また、泡の内部に沿ってフィルムの移動方向に流動し、更に、環状ダイから離間されたフロストラインにて略一定の最大の泡直径が達成される迄、フィルムの膨張に伴って樹脂が冷却するような構造とされている。該自動厚さプロファイラは、溶融樹脂を周方向に可変の状態で冷却させる作用を果たす周方向に可変の空気流が環状の空気出口から外に流れるような構造及び配置とされている。該環状の空気出口は、IBC空気が流れる周方向に可変の高精度の出口から成っており、該環状の空気出口は、少なくとも一つの走査アクチュエータの作用により調節可能である。該アクチュエータは、制御コンピュータにより発生された制御信号により位置決めされ、該制御コンピュータは、フィルム厚さセンサにより検出された周方向の厚さの変化に応答して、周方向に可変の高精度の出口の適正な寸法を計算する。フィルム厚さセンサは、概ねフロストラインの上方の位置に配置され、泡の外周の周りで機械的に走査される。本発明は、押出し成形ラインと組み合わさった自動厚さプロファイラ、及び単独の自動厚さプロファイラ自体を含む。
本発明のこの特徴の各種の好適な実施例は、本発明の以下の特徴を一又は複数備えている。
該自動厚さプロファイラは、例えば、発生した管状フィルム泡の最終的厚さを制御すべく、IBCの環状空気出口から出る空気流量を周方向に調節可能に変化させる手段を備えることを特徴とする。この特徴が実現されるように、該自動厚さプロファイラの環状の空気出口は、吹き込んだフィルム泡の内部で管の軸線に沿った方向に離間され、泡の異なる位置にてそれぞれの離間された環状の空気流を提供する一又は複数の出口を備え、また、空気流量を調節可能に変化させる手段は、存在するその他の出口の位置と関係なく、一つの出口位置から出る空気流量を周方向に変化させる機構を備えることが望ましい。一つの好適な実施例の場合、その一つの位置に対する出口は、プレナムの側面にてダイリップに対し半径方向及び軸方向の双方に隣接する位置に配置され、また、その他方の位置に対する出口は、プレナムの側面にてフィルムの移動方向に軸方向に配置される。出口は、泡の軸線から略半径方向外方を向き、空気流量を変化させる機構は、環状の空気出口の各々と関係付けられた比較的薄い一連の空気流量調節スライド板を備えており、該環状の空気出口は、該環状の空気出口の有効空気流れ断面積を周方向に選択的に変化させる構造体を備えている。この場合、単一のサーボ被動調節レバーが環状の空気プレナムの内側の周りで走査されることが望ましく、該調節レバーは、空気流調節スライドの各々が動いて、それぞれの出口の有効断面積を変化させ得るような方法にて配置された調節スライドの各々と順次、係合するようにする。
自動厚さプロファイラは、泡に向けて外方を向いた側面の複数の位置に配置された環状の形態の空気出口と、フィルムラインの軸線に関して異なる角度とすることが出来るそれぞれの流れ軸線を有する異なる位置に形成された出口とを備えることを特徴とする。各位置における出口は、IBC環状プレナムの壁に形成された連続的な環状の空気出口を備え、該環状プレナムの少なくとも１つは、周方向に可変の有効断面積を有するようにすることが望ましい。
自動厚さプロファイラは、ダイの面に直接隣接する位置に配置され、また、ダイ及びインフレーションフィルム泡の軸線と同軸状となるような構造及び配置とされることが望ましい。また、自動厚さプロファイラは、第一の空気出口からの冷却空気を可能な限り環状ダイの出口リップに近接する位置に提供し得るような構造とされることが望ましい。
本発明のもう一つの特徴において、自動厚さプロファイラは、環状の空気出口の一方の半体を垂直方向に形成し得るように配置された空気流量調節スライドを複数備えている。該スライドの各々は、可能な限り、周方向に薄いことが望ましく、これは、冷却空気が外に出るときに通る空気出口の断面積の高精度の調節を可能にする。出口通路は、溶融フィルムの泡の内面に向けて略外方に空気の流れ通路に供給し得るように方向決めされている。
本発明の更に別の特徴において、空気流量調節スライド部材は、個々に単一のアクチュエータにより配置され、該アクチュエータは、空気出口の外周の周りで且つ望ましくはIBC環状プレナム内で順次、走査される。この好適な実施例において、サーボ被動の調節楔が調節スライドの各々の内面に形成された溝に係合し、また、該楔は、次のように配置されている。即ち、調節スライドが動いて環状の空気出口の断面積を開放し又は閉鎖し、調節楔がスライドの位置に影響を与えない間は、スライドの各々が所定位置に止まったままであるように配置する。
好適な実施例において、フィルムの動作パラメータ、フィルム厚さ、インフレーションフィルム泡の周囲の関係する周方向位置、環状の空気出口を調節するアクチュエータ及び関係する調節楔の周方向位置に応答するセンサに基づく制御コンピュータにより発生される制御信号により、自動厚さプロファイラの空気出口が調節される。これらの制御信号は、電線により、及びアクチュエータがIBCの環状空気プレナム及び出口に関して回転動作するのを許容するスリップ・リング組立体により、一又は複数のアクチュエータに伝達される。
本発明のもう一つの特徴において、測定厚さの周方向位置と、関係付けられた調節スライドとの間における、その位置におけるフィルムの厚さに対する補正程度に影響を及ぼす相関関係は、厚さセンサにより検出可能である一又は複数の周方向位置における狭小な厚さ帯域を特に形成させることにより所望通りに較正される。この厚さセンサは、一又は複数の狭小な厚さ帯域が生じるセンサ位置について制御コンピュータにより監視され、これにより、精密な較正が行われる。情報は、コンピュータにより記憶され、該コンピュータは、フィルムの動きを監視するその他のセンサから得られた情報に基づき、及び測定された厚さ帯域と自動厚さプロファイラの制御領域との位置の相関関係に影響を与える揺動転回装置、又はダイのような全ての回転装置の構成要素の情報に基づいて適正な位置の相関状態を予測することを可能にする。
更に、好適な実施例において、自動厚さプロファイラの環状の空気出口は、インフレーションフィルム泡に対する厚さを補正するのに必要な流量条件に適合するのに十分な相当な空気量を供給し得るような寸法とされ、また、より多量の冷却流量を得るため、可調節型でない空気出口を追加することが出来るが、その少なくとも一つ、望ましくは、ダイの面に最も近い空気出口が調節可能であるようにする。
本発明のもう一つの別の特徴において、制御コンピュータは、環状の空気出口の全体的な断面積を可能な限り一定に保ち、全体的なIBC空気流量の変化を制限し、これにより、泡寸法の変化に伴う有害な作用を最小限にし得るようにする。
本発明のもう一つの特徴において、自動厚さプロファイラは、全体的な空気流量の補正を為し得るようにするため、現在の全体的な環状空気出口断面積に比例する連続的な制御信号をIBCの寸法制御装置に提供する。このIBCの寸法制御装置は、次のようにして自動厚さプロファイラの全体的なリップ面積の制御信号に応答し得るようにしてある。即ち、例えば、発生した管状フィルム泡の最終的な直径を精密に制御し得るよう、泡に出入りするIBC空気の正味流量を一定に保つべく、IBCの寸法制御装置の流量制御信号を変更するような方法で行われる。
更に、好適な実施例において、自動厚さプロファイラ及びIBCの直径制御装置は、相互に一体化し、厚さの測定及び寸法決めの双方の機能を果たす単一の制御装置を形成することが出来る。
その他の実施例において、使用するアクチュエータの数は、制御領域当り１以下にすることも可能である。
本発明の更に別の実施例は、インフレーションフィルム泡の外側を囲繞する一時的冷却リング内に走査型アクチュエータが使用される。これは、コストを削減し、また、空気リングリップ面の形状を変化させることを可能にするという有利な点がある。
本発明のもう一つの実施例は、外部冷却リング、又はダイ利用による厚さプロファイルシステムと組み合わせてIBC自動厚さプロファイラを使用し、或いは、これら３つの全てを組み合わせて使用する。かかる装置は、困難な問題点を補正し得るよう、フィルムの厚さを極めて顕著に変化させることを可能にする。
本発明のもう一つの別の実施例において、必要な制御信号をアクチュエータに直接提供し得る設計とされた無線テレメータ装置を使用することにより、スリップ・リングを使用せずに、プロファイリング・アクチュエータに制御信号を送ることが出来る。これは、巻き付けたロールにおけるフィルムの厚さの変動を無作為化する目的にて、ダイ組立体を回転させ、又は揺動させる適用例に有効である。スリップ・リングを不要するもう一つの方法は、プロファイリング・アクチュエータを時計方向及び反時計方向に交互に揺動させ、制御ワイヤーが環状の空気プレナムの内部で交互に巻き取ったり、巻きとかれるようにすることである。
更に別の実施例は、自動厚さプロファイラにより形成された可変空隙を使用して、沸騰する液体窒素から放出されるガスのような極めて低温の流体の流量を制御する。これら極く低温のガスは、冷却される溶融プラスチックフィルムに対する温度差が極めて大きく、これに比例してより大きい作用を有する。これらの低温ガスは単独で使用し、又は従来の空気と混合させ、所望の結果を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明による内部冷却装置及び自動厚さプロファイル制御装置（プロファイラ）を備えるインフレーションフィルムの押出し成形装置を示す、概略図的な側面図、
図２は、図１の押出し成形ダイ、冷却装置及び自動厚さプロファイラの概略図的な拡大側面図、
図３は、ダイポートの全体的な機構及びIBC冷却管を示す、インフレーションフィルムダイの概略図的な平面図、
図４は、図１及び図２の自動厚さプロファイラの機械的部分の左側の部分断面図側面図、
図4aは、図４の位置よりも空気流量を少なくする位置にあるときのプロファイラのアクチュエータを示す図４と同様の図、
図4bは、図４の自動厚さプロファイラのアクチュエータ機構の一部切り欠き斜視図、
図５は、図１及び図２の自動厚さプロファイラの機械的部分の右側の部分断面側面図、
図６は、図１及び図２の自動厚さプロファイラの機械的部分の概略図的な平面図、
図6aは、図６の丸で囲った部分の概略図的な拡大平面図、
図７は、典型的な揺動型ニップロール及び自動厚さプロファイラを備えるインフレーションフィルム成形装置を示す、概略図的な側面図、
図８は、外部の二重流れの空気リング内に取り付けられた自動厚さプロファイラの概略図的な断面側面図、
図９は、単一流れの外部空気リング内に取り付けられた自動厚さプロファイラの概略図的な断面側面図、
図10は、可撓性リップが本発明による可動アクチュエータによりその形状が設定される、外部空気リングの部分断面図である。
好適な実施例の説明
図１には、溶融プラスチック樹脂を押出し成形してインフレーションフィルムを形成する公知の技術が示されている。プラスチック・ペレットは、フィードホッパ２内に供給され、また、押出し成形機４内に搬送され、この押出し成形機内で押出し成形機のスクリューの作用によって溶融、混合及び加圧が行われる。その溶融体は、押出し成形機４から出て、また、ダイブロック６を通じて搬送され、ここで、垂直方向ネック８を通じて上方に送られ、インフレーションフィルムダイ10の底部に入り、ここで、プラスチック溶融流は分割され、ダイ10の内部で外方に放射状に伸長する幾つかの穴又はポート12を通して流動する。ダイ10は、ポート12を通して流れる溶融体を再度、組み合わせて、環状の円筒形のプラスチック溶融流14とし、この溶融流14は、次に、ダイ10の頂部に形成された環状のオリフィスダイリップ16から押し出される。この環状の溶融体の流れは、加工装置の中心線18と略同心状の方法にてダイリップ16から連続的に吸引される。この溶融流の環状部分の直径は、ダイから進むのに伴って増大し、フロスト・ライン20（ギザギザの線で概略図的に図示）に達して、冷却され凝固したプラスチックの管状のフィルム泡（bubble）22を形成する。
この工程用の一時的冷却空気は、図示しない供給源から外部の空気リング24に供給される。この空気は、空気リング・リップ26により、泡の基部分に隣接する押出し成形プラスチック溶融体に接触し得るように供給される。この空気は、泡の外側の伸長面に沿って環状の空気流28として流動する。自動厚さプロファイラ30が泡の内部にあり且つ中心線18と同心状であり、該プロファイラは、周方向に制御された可変の冷却空気源を提供する（この好適な実施例において、自動厚さプロファイラは、内部の泡冷却装置、即ち「IBC」装置と一体化されている）。内部の冷却空気は、泡の基部分に隣接する押出し成形プラスチックの溶融体の内面に隣接するように供給され、泡の膨張内面に沿って周方向に制御された可変の環状の空気流32として流動する。このプラスチック溶融体は、十分に冷却され、フロスト・ライン20にて凝固して管状の泡22となる。
内部の冷却空気126は、ブロア120により図示した方向に向けてダイ10の通路を通じて自動厚さプロファイラに供給される。泡22は、その頂部がニップロール152、152aによって密封され、その底部がダイ10によって密封されているため、閉容積を有する。この泡の容積を一定に保つため、空気は、管60及びダイ10を通じて圧送される量と等しい量にて泡22からブロア124を通じて符号128で示した方向に排出される。IBC寸法の制御装置114が距離センサ116を使用して泡の寸法を監視し、泡22に入る空気の流量126と泡22から出る空気の流量128とを等しくし、公知の技術に従って泡22の環状の寸法を一定に保ち得るようにする。
また、公知の技術によれば、管状の泡22は、折り畳み可能なコラプシング（collapsing）フレーム150を通じて上方に連続的に吸引され、ここで、泡は、ニップロール152、152aの間のニップ点を通過するとき、圧縮され、「平坦（layflat）」として公知のフィルム22aの平坦なシートとなる。これらのニップロールは、押出し成形工程を通じてフィルムを連続的に引っ張り得るように駆動される。次に、平坦なフィルムシート22aは、ワインダ156のような下流の加工装置により仕上げ製品158に変換され且つ／又は巻き取られる。
ダイ10に形成された別個の分配ポート12のような押出し成形装置の不均一な特徴により、泡22に周方向の厚さの差が生じる。厚さの変化は、例えば、円形に回転可能な軌道104により泡22の外周に沿って走査される公知のコンデンサ又は中立の後方散乱型式のセンサ102によって測定される。厚さセンサの厚さ情報及びそれぞれの位置情報は、厚さセンサが回転するとき、データリンク108を介して連続的に提供される。例えば、インフレーションフィルムの移動速度、又は回転するダイの場合、ダイの速度及び位置に関するセンサ情報のような追加の検出情報は、データリンク107を介して自動厚さプロファイラ制御装置106に供給される。自動厚さプロファイラ制御装置106は、制御信号を計算し、その信号をダイを通じて泡22の内部に取り付けられた厚さプロファイラ30に送る。これにより内部の空気流32に所望の周方向への変化が生じ、プラスチック溶融体は、選択した位置にて冷却する速度を加減することが出来る。一方、これにより、冷却した管状泡22の外周に沿った厚さが補正され、フィルム22aの厚さの変動が軽減される。
自動的な厚さ制御に応答して、空気流32が周方向に変更されると、泡22に入る空気126の流れ断面積が変化する。自動厚さプロファイラ制御装置106は、プロファイラにより行われる変更を示す信号を提供し、それらの信号をデータリンク112を介してIBC寸法制御装置114に送り、この制御装置114は、これに応答して、泡22への純流量を一定に保つ。この好適な実施例において、入力側ブロア120の速度は、自動厚さプロファイラ制御装置106により変更して、この制御に対して応答し、その結果、制御装置の流量変動動作にも拘わらず、泡22の環状寸法は一定に保たれる。別の実施例において、出力側ブロアの速度は、反対方向に変更することが出来、又は、供給ブロア及び排気ブロアの変更を組み合わせて採用することが出来る。
次に、図２を参照すると、泡22は、関係付けられた冷却リップ26及び空気流28を有する冷却リング24により外部から冷却される。泡の内部を冷却するため、空気流126は、供給管34及びダイ10を通じてダイキャビティ10a内に供給される。IBC供給プレナム38は、この空気を受け取りその空気をIBC排気プレナム40の周りで上方に且つ底部板41に形成された穴66を通じて、第一の自動厚さ制御チャンバ42aに入れる。空気は、穴66aを通じて第二の制御チャンバ42bに入り、更に、穴66bを通じてチャンバ44に入る。周方向に制御された可変の空気は、空隙62a、62bから外に出て厚さを制御し且つ内部を冷却する。モータ58は、駆動シャフト93を回転させ、このシャフトは、空隙62a、62bの周方向断面積を漸進的に変化させるための回転動作を付与し、空隙62aは、可能な限りダイリップ16に略近接して配置され、フィルム泡22に対する厚さの制御の精度を増す。冷却効果を増すためにのみ空隙63から出る周方向への均一な空気流が保たれる。内部の冷却空気32は、フロスト・ライン20を略通じて泡22の内部を上方に流動し、スタック60、管状スペーサ50、48b、48aを通じて排気プレナム40内に入り、更に、排気管36を通じて排出空気流128としてダイ10から外に出る。
図３には、IBC空気管34、36の間でダイ10を通じて外方に放射状に伸長するダイポート12を示す、ダイ10の概略図的な平面図が示してある。ポリマーはダイ10内で分配され、ダイリップ16から外に出る。IBC空気管34、36は、ダイ10を通じて進み、また、管34の端部はプレナム38にて終端となる一方、管36の端部はプレナム40内で終端となる。これらのプレナム38、40は、ダイ10のキャビティ10a内に収容されている。モータ58への電気、即ち、プロファイラから自動厚さプロファイラ制御装置106への検出された信号、及び制御装置から図示しないプロファイラへの制御信号の導線は、一又は複数の小さい断面のケーブルに巻かれ、これらのケーブルは、ダイを通る一又は複数の空気管の内部に配置される。
図４、図4aは、空隙62bの寸法を周方向に変更する自動厚さプロファイラが機械部分の同様の部分断面図及び側面図である一方、図4bには、図４及び図4aと比較して該機構の斜視図が示してある。板64aの頂側部は、空隙62bの下方半体を形成する固定された平坦面である。上方半体は、摩擦パッド70b、71b、75bにより所定位置に保持された比較的薄い垂直方向に可動のスライド板72b、又は指状体（図４には、側面から図の内方に薄い寸法で示してある）の多数で形成されている。摩擦パッド70b、71bは、外壁68bにより所定位置に固定される。パッド75bは、内部保持壁74bにより所定位置に固定される。各スライド板は、その内面に形成された溝73bを有し、該溝には、順次、位置決め楔100bが係合する。位置決め楔100bは、アクチュエータ99bに取り付けられ、該アクチュエータは、図１の自動厚さプロファイラ制御装置106からの制御信号に応答して位置決め楔100bを上昇させ又は下降させる。アクチュエータ99bは、その内径部分に機械加工した歯車の歯を有する回転歯車板80bに取り付けられる。位置決め楔100b、アクチュエータ99b及び歯車板80bの組立体は、図示するように、固定構造体の対応する環状溝内に保持されたボール軸受76b、78b上に乗り上げることにより、図１に示した中心軸線18の周りで周方向に回転自在となる。これら要素100b、99b、80bの組立体の回転位置は、基準ブロック98bが通過するとき、一回転毎に作動する近接スイッチ96bにより測定され、また、組立体が回転するとき、より精密な精度で作動する近接スイッチ97bにより測定される。これらの近接スイッチ96b、97bは、取り付けブラケット95bによって所定位置に固定され、また、組み合わさって、要素100b、99b、80bの組立体の位置を図１の自動厚さプロファイラ制御装置106に連続的にフィードバックする。内壁48bは、板64a、64bを互いに整合状態に保つ働きをする。アクチュエータ99bは、典型的な構造のサーボ制御装置である。電位差計による位置の検出と共に、小型の直流モータが採用され、また、スライドに沿った命令位置に楔を位置決めするフィードバック作用を行う。航空機のトリム・タブの制御に使用される型式のサーボ制御装置を使用して、この作用は、容易に実現される。
図５は、要素100b、99b、80bの組立体を回転させる自動厚さプロファイラの機械部分の一部断面図とした側面図である。図２のモータ58は、駆動シャフト93を回転させ、該駆動シャフトは、継手94bに係合して、取り付けた駆動シャフト92bを回転させ、また、駆動シャフト92bは、継手94aに係合して取り付けた駆動シャフト92aを回転させる。歯車90bが駆動シャフト92bに固定され、歯車板80bに係合して、該歯車板80bを回転させる。図４のアクチュエータ99b用の制御信号は、電気絶縁体82bにより、板64bに恒久的に埋め込まれたスリップ・リング84b、85a、86bを流れる。ブラシ87b、88b、89bは、歯車板80bから絶縁され且つ該歯車板に固定され、また、それぞれスリップ・リング84b、85b、86b上を直接、摺動し得るように案内される。
図６は、自動厚さプロファイラの機械的部分の概略図的な平面図であり、ブラシとスリップ・リングの相対的な動作に起因する急激な電気的ノイズを解消すべくスリップ・リング84b、85b、86bに使用される多数のブラシ87b、88b、89bを示す。壁48b、68bは、環状の形状であり、また、歯車板80bも同様である。モータ58は、シャフト93、継手94b、歯車90bを駆動し、歯車90bは、歯車板80bに係合する。ブラケット95bにより固定状態に保持された制限スイッチ97bが、歯車板80bの位置を追跡する。
図6aは、図６の丸で囲った部分の概略図的な拡大平面図である。壁68bは多数のスライド板72bに隣接し且つ該多数のスライド板を囲繞する一方、スライド板は、その長手方向部分が壁68bの中心線から放射状に伸長する幾つかの小さい矩形部分として示してある。位置決め楔100bが、板80bに取り付けられたアクチュエータ99bに取り付けられ、該板及びアクチュエータの双方がボール軸受78b上で共に回転する。楔100bが壁68bの中心線の周りを回転するとき、位置決め楔100bはスライド板72bに順次、係合する。楔100bの最幅広部分は、スライド板72bの位置を決める（図面の内方への位置）。図4bも参照。基準ブロック98bは、板80bが一回転する毎の静止基準標的を提供する。
自動プロファイラ装置は、通常、泡22の周りのフィルムの厚さをセンサ102で連続的に測定することにより、作動する。これらの測定値に基づき、自動厚さプロファイラ制御装置106は、個々の制御領域に対する補正値を計算し、均一な厚さのフィルムを製造し、アクチュエータ（サーボモータ）99bに制御信号を送ることにより、これらの領域を変化させる。サーボモータは、楔が周方向に前進するとき、命令に基づいて位置決め楔100bを昇降させる。楔が一方のスライド板72bから次のスライド板に前進する（走査される）とき、スライド板72bは、位置決め楔100bにより一つずつ順次に動かされる。位置決め楔100bが各スライド板72bを通過し、その位置に最早、影響を与えないとき、該楔は、摩擦パッド70b、71b、75bにより所定位置に固定状態に保持される。空隙62bに対する所望の周方向輪郭を形成するのに必要な程度、スライド板72bを再位置決めするためサーボ99b及び関係付けられた位置決め楔100bの走査が行われる。
新たな製品の寸法に対しラインを始動し又は変更するためには、通常、厚さプロファイルは典型的に新たな平衡状態に達することを必要とするから、空隙62bを連続的に走査し且つ変更する必要がある。平衡状態が実現され、フィルム22の厚さの変化が最小になった後、装置は、厚さの変動を最小に保つのに必要な程度だけ、空隙62bへの新たな輪郭を走査する。このように、新たな空隙62bの輪郭を走査する頻度は、ある時間に亙り遥かに少なくて済む。
厚さの変動を最小にし得る機能は、個々の板72bにより画成される、関係付けられた制御領域に対する厚さ変動の測定値を如何に十分に相関させ得るかにより、制限される。制御領域に対する厚さ帯域の相関関係は、制御装置106を「相関」モードに入れることにより、直接、行われる。このモードは、フィルム泡22の外周の周りの重要な位置に厚さの薄い帯域を生じさせ得るよう、幾つかの領域（板72b）を慎重に再位置決めする。次に、これらの形成された帯域は、センサ102により検知される。センサ102の位置、及び変更が加えられた個々の制御領域のスライド板72bは、識別されているから、直接、相関されなかった領域に対し適正な補間法を適用することにより、直接、相関させることが可能となる。これにより、自動厚さプロファイラ制御装置106によりスライド板72bを精密に高精度で制御して、実質的に厚さの変動がない、インフレーションフィルム泡22を形成することが可能となる。製品の切り換え中、押出し成形ラインを変更した後に、相関付けを行うことが望ましい。ニップロール152、152aにより画成されるフィルム泡の移動速度のようなフィルムの動作パラメータは、自動厚さプロファイラ制御装置106により監視され、所定の製品に対し通常の押出し成形ラインの作動に伴い生ずる可能性のある、こうしたパラメータの僅かな偏差中に全ての領域を連続的に相関させることが出来る。
図７は、自動厚さプロファイラと組み合わせて典型的な揺動型転回装置を備えるように変更を加えた、インフレーションフィルムの押出し成形装置を示す概略図的な側面図である、揺動型転回装置154は、ロール158が固定ワインダ156に巻かれるような状態にてプラスチック・フィルム22aを再方向決めする一方で、加工装置の中心線18の周りでニップロール152、152a及び折り畳みフレーム150、150aを回転可能に揺動させる働きをする。これは、それ自体公知であるように、時間に亙ってロール156上での厚さ帯域の位置を移動することにより、ロール156上で泡22内に残る全ての小さい厚さ帯域を分配し且つ平均化する働きをする。この実施例における厚さセンサ102は、回転する折畳み式フレーム150に取り付けられ且つ該フレームと共に回転する。これと代替的に、該センサは、図１に示すように、回転する板104に配置してもよい。
図８は、外部の二重流れ空気リング内に取り付けられた自動厚さプロファイラの概略図的な断面側面図である。空気は、入口200に入り、内部プレナム202を通り、ここで、周方向に可変の空隙207が、空気通路205を通じてリップ206、また、リップ204に流れる空気の流量を調節する。空隙207は、図２、図４、図５及び図６に示すと同様の方法で調節される。スライド板222は、壁210、224の間に保持され、これらのスライドは、垂直方向上下に再位置決めすることが出来るが、さもなければ、所定位置に固定されたままである。位置決め楔220は、スライド222に形成されたスロット221に係合する。楔220は、アクチュエータ218に取り付けられ、また、該アクチュエータにより垂直方向に位置決めされる。アクチュエータ218は、ブラケット216により歯車板212に取り付けられる。このアクチュエータ組立体212、216、220は、継手229、シャフト228、歯車226を介して駆動モータ230のよりボール軸受214上で回転する。電気信号は、スリップ・リング232、ブラシ234によりアクチュエータ218に送られる。これらのアクチュエータ組立体212、216、220の半径方向位置は、近接スイッチ236、237によって監視される。
図９は、外部の単一流れの空気リング内に取り付けられた自動厚さプロファイラの概略図的な断面側面図である。空気は、入口160に入り、内部プレナム162を通り、ここで、周方向に可変の空隙167がリップ164、166への空気流量を調節する。空隙167は、機械的機構が垂直方向ではなくて、水平方向に作動する点を除いて、図２、図４、図５及び図６におけると同様の方法で調節される。スライド板182は、壁170、184の間に保持され、このため、これらの板は、機械的に水平方向に前後に再位置決めすることが出来るが、さもなければ、所定位置に止まっている。位置決め楔180は、スライド板182に形成されたスロット181に係合する。楔180は、アクチュエータ178に取り付けられ且つ該アクチュエータ178により水平方向に位置決めされる。アクチュエータ178は、ブラケット176によって歯車板172に取り付けられている。このアクチュエータ組立体172、176、180は、継手189、シャフト188、歯車186を介して駆動モータ190により、ボール軸受174上で回転する。電気制御信号は、スリップ・リング192及びブラシ194によってアクチュエータ178に送られる。アクチュエータ組立体172、176、178の半径方向位置は、近接スイッチ196、197により監視される。
図10を参照すると、代替的な実施例において、空気リング・リップ250は、水平方向に可動の薄いスライド板252の薄い垂直方向伸長部により形成されている。故に、リップ250は、その全長に沿って調節可能に可動であり、このようにして、固定リップ256を有する可変断面の流路258を形成すると共に、可撓性のリップとして機能する。
更に別の実施例において、外部の冷却リング・リップは、これらの板の位置が冷却媒体の流れ断面積に影響を与えることなく、スライド板の端部形成部により薄い部分に形成することが出来る。この何れの場合でも、リップの輪郭の所望の変更に基づく制御信号を使用して、サーボ被動の楔部材を制御し、所望のリップ輪郭を得るため、例えば、泡の「定着」及び安定性を向上させ得るような上述の方法で個々の板の位置を調節することが可能となる。これにより、工程を一層良く制御するためのリップの幾何学的形態に対する新たな制御形態が得られる。その結果、作動速度、押出し成形可能な樹脂の性質、及び製品の仕様に関して押出し成形ラインの範囲を拡張することが可能となる。
本発明は、特定の実施例に関して説明したが、請求の範囲に記載した本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、上述の実施例に幾多の応用例を加えることが可能であることが理解されよう。
【図６】
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【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４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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