(57)【要約】【課題】  熱可塑性樹脂のシート状物の製造工程で使用するロールやエンドレスベルトの表面が、経時的に汚れる状態を検出することによって清掃時期を判定し、表面性が良好な熱可塑性樹脂のシート状物の製造方法を提供する。【解決手段】  熱可塑性樹脂のシート状物の製造工程で用いられるロールやエンドレスベルトの表面を放射温度計によってインラインで温度測定し、シート状物から析出した低分子成分やガスによってロールやエンドレスベルトの表面が経時的に汚れる度合を評価し、ロールやエンドレスベルトの清掃が必要な時期を判定するシート状物の製造方法。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂のシート状物の製造工程で用いられるロール表面、もしくはエンドレスベルト表面を、非接触式の温度計によってインラインで連続測定、もしくは間欠的に測定し、シート状物から析出した低分子成分やガスによってロール表面もしくはエンドレスベルト表面が経時的に汚れる度合を検出し、ロールもしくはエンドレスベルトの清掃が必要な時期を判定することを特徴とするシート状物の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の非接触式の温度計が、放射温度計であることを特徴とするシート状物の製造方法。
【請求項３】
請求項１および請求項２記載の非接触式の温度計が、ロールもしくはエンドレスベルトの幅方向に対して、往復の走査を繰り返す機構を具備し、幅方向の温度分布を測定し、幅方向の汚れ度合の経時的な変化を検出することを特徴とするシート状物の製造方法。
【請求項４】
請求項１および請求項２記載の非接触式の温度計を、ロールもしくはエンドレスベルトの幅方向の中央付近に一台固定して設置するか、もしくは、中央付近に固定した前記非接触式の温度計以外に、シート状物の有効幅以内の端部の位置に別途一台以上の温度計を固定して設置し、幅方向の各位置の温度変化から、幅方向の各位置の汚れ度合の差を測定することを特徴とするシート状物の製造方法。
【請求項５】
請求項１記載のロールもしくはエンドレスベルトが金属製であることを特徴とするシート状物の製造方法。
【請求項６】
請求項１記載のシート状物の製造方法が、溶融押出法もしくは溶液流延法によって製膜する方法であって、該シート状物を延伸するにあたっては、ロールを用いた一軸方向の延伸であることを特徴とするシート状物の製造方法。
【請求項７】
熱可塑性樹脂のシート状物の製造において、請求項１記載の方法で測定した温度データを、運転の立上前もしくはロール清掃後のロールもしくはエンドレスベルトの表面状態の綺麗さの判断指標とすることを特徴とするシート状物の製造方法。
【請求項８】
ロール表面もしくはエンドレスベルト表面の温度を、非接触式の温度計を用いて連続もしくは間欠的に測定することにより、ロールもしくはエンドレスベルトの清掃が必要な時期を判定することを特徴とする、シート状物の製造方法。
【請求項９】
測定により得られた温度と、ロール表面が汚れていない状態で得られた温度の差が、予め設定したしきい値を越えたことをもって、清掃が必要な時期と判定することを特徴とする、請求項８記載のシート状物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロール表面もしくはエンドレスベルト表面の汚れ状態を評価および判定し、表面性が良好な熱可塑性樹脂のシート状物を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シート状物の製造工程では、溶融樹脂の冷却や押圧成形、引取、延伸等の各所にメッキ処理を施した鏡面の金属製ロール（以下、ロールと記す。）が多く用いられている。
【０００３】
例えば、熱可塑性樹脂からなるシート状物の製造においては、Ｔダイから押し出されたシート状の溶融樹脂を冷却ロールで冷却し、シート状物が冷却ロールに接触する近傍の位置で弾性変形可能なタッチロールで挟み込んで押圧成形して引き取られる。
【０００４】
一般に、ダイラインや疵などがない表面の良好なシート状物を得るには、冷却ロールやタッチロールの表面に疵や汚れなどがないロールを使用する必要があることは言うまでもない。
【０００５】
しかしながら、ダイから押し出されたシート状の溶融状態の樹脂から微量の低分子成分が析出したり、一部がガス化して発煙することがあり、その溶融樹脂やガスがロールと接触した際に、一部がロールに付着して経時的に汚れが積み重なる。そのロールの汚れがシート状物の表面に付着したり、ロール表面の汚れの模様がシート状物の表面に転写され、シート状物の表面性などの品質を悪化させるといった問題があった。
【０００６】
また、溶液流延法においても、エンドレスベルトなどの表面にゲルやオリゴマー等が付着することにより、経時的にエンドレスベルトの表面が汚れ、シート状物の表面に悪影響を来すといった問題があった。
【０００７】
さらに、ロールの速度比によってシート状物を長手方向の一軸延伸を行う縦延伸工程において、シート状物のＴｇ（ガラス転移温度）近傍もしくはＴｇ以上に温度を上げるため、シート状物から微量の低分子成分が析出し、その析出物によってロールが経時的に汚れ、シート状物の表面性を悪化させるといった問題があった。特に、光学用途に用いられるシート状物は、汚れた状態のロールで延伸を行うと、シート状物の長手方向や幅方向に温度分布が生じ、その結果、厚みのばらつきや位相差等の光学特性のバラツキを生じさせるといった問題があった。
【０００８】
これらの問題に対して、ロールなどの汚れを清掃するために、過去経験から一定期間運転後に工程を一時停止し、ロール表面の付着物などの汚れを拭き取って除去していた。また、運転員がロールの汚れ状態を定期的に目視で確認し、必要に応じて工程を一時停止してロール表面の付着物などの汚れを拭き取って除去していた。しかし、ロールを目視点検するために運転員が製膜工程に立ち入ると、異物の混入やその工程周囲の温度を乱すことになるために適切な方法ではない。さらに、ロールへの付着物が透明に近い状態もあり、目視では判断を誤る場合もあった。
【０００９】
これらの問題を解決するため、オンラインでロール面に繊維のシートを接触させて付着させ、その付着した異物を吸引除去する方法（例えば、特許文献１参照）や、ロール表面に紫外線を照射してロール表面の付着物を除去しながらフィルムを製造する方法（例えば、特許文献２参照）や、ロール表面に高出力のレーザ光源やフレームバーナーの火炎を使用して付着物を除去する方法（例えば、特許文献３参照）が提案されている。これらの方法によって、ロール表面の付着物をある程度除去することは可能になる。しかし、これらの方法では、シート状物の表面性などに悪影響を与えないレベルにロール表面上の付着物を除去できたことの判断ができず、これらの装置の設備費に加えて、過剰な清掃処理を行うことによって余剰に生産コストがかかる。また、逆にロール表面上の付着物の除去が不完全な場合には品質不良が発生するリスクがあり、ロールの清掃方法として充分と言えない。
【００１０】
また、ロール汚れの付着状態を判定する際に、ロールに波長が４００ｎｍの光を投射し、汚れがない状態との反射率の割合で判定する方法（例えば、特許文献４参照）が提案されている。この方法では、正反射が支配的な金属ロール表面において、ロールの僅かな振動によっても反射角がずれて反射率が変動し、また、周囲のガスでの吸収などによっても変動するためにノイズが大きく、ロール汚れの判定方法として充分ではない。
【特許文献１】特開２００１−１２９８６６号公報
【特許文献２】特開２００３−８９１４２号公報
【特許文献３】特開２００２−２４０１２５号公報
【特許文献４】特開２００３−１６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、ロールなどの表面の清掃が必要な時期を判定することを可能とし、または、運転立上前やロール表面の清掃後の汚れ除去度合を評価および判定することを可能とし、表面性が良好なシート状物の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは上述の問題に関して、鋭意検討した結果、本発明に到達した。
【００１３】
すなわち、本発明は、熱可塑性樹脂のシート状物の製造工程で用いられるロール表面もしくはエンドレスベルト表面を非接触式の温度計によってインラインで測定し、シート状物から析出した低分子成分やガス等によってロール表面もしくはエンドレスベルト表面が経時的に汚れる度合を検出し、ロールもしくはエンドレスベルトの清掃が必要な時期を判定することを特徴とするシート状物の製造方法を提供した。従来、樹脂から析出した低分子成分などの付着物は、薄い膜のために透明系色であり、目視では付着度合、すなわち、汚れの状態が判断できないことが多かったが、本発明の方法によればロール表面の汚れの検出が可能となった。
【００１４】
このように、ロールなどの表面の温度をインラインで測定することにより、シート状物から析出した低分子成分やガスによってロールなどの表面が経時的に汚れた状態が検出でき、その検出結果に基づいて適切なタイミングでロール掃除を行うため、生産効率が良く、かつ、ロールなどの表面の汚れに起因したシート状物の表面性悪化などの品質異常を防止することを目的とした製造方法である。
【００１５】
具体的には、本発明は、以下に示す製造方法である。
【００１６】
１）熱可塑性樹脂のシート状物の製造工程で用いられるロール表面もしくはエンドレスベルト表面を非接触式の温度計によってインラインで連続測定、もしくは、間欠的に測定し、シート状物から析出した低分子成分やガスによってロール表面もしくはエンドレスベルト表面が経時的に汚れる度合を検出し、ロールもしくはエンドレスベルトの清掃が必要な時期を判定することを特徴とするシート状物の製造方法である。
【００１７】
２）上記１）の非接触式の温度計が、放射温度計であることを特徴とするシート状物の製造方法である。
【００１８】
３）上記１）および２）の非接触式の温度計が、ロールもしくはエンドレスベルトの幅方向に対して、往復の走査を繰り返す機構を具備し、幅方向の温度分布を測定し、幅方向の汚れ度合の経時的な変化を検出することを特徴とするシート状物の製造方法である。
【００１９】
４）上記１）および２）の非接触式の温度計を、ロールもしくはエンドレスベルトの幅方向の中央付近に一台固定して設置するか、もしくは、中央付近に固定した前記非接触式の温度計以外に、シート状物の有効幅以内の端部の位置に別途一台以上の温度計を固定して設置し、幅方向の各位置の温度変化から、幅方向の各位置の汚れ度合の差を測定することを特徴とするシート状物の製造方法である。
【００２０】
５）上記１）のロールもしくはエンドレスベルトが金属製であることを特徴とするシート状物の製造方法である。
【００２１】
６）上記１）のシート状物の製造方法が、溶融押出法もしくは溶液流延法によって製膜する方法であって、該シート状物を延伸するにあたっては、ロールを用いた一軸方向の延伸であることを特徴とする製造方法である。
【００２２】
７）熱可塑性樹脂のシート状物の製造において、請求項１記載の方法で測定した温度データを、運転の立上前もしくはロール清掃後のロールもしくはエンドレスベルトの表面状態の綺麗さの判断指標とすることを特徴とするシート状物の製造方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、従来目視では困難であったロールなどの表面が経時的に汚れる状態をインラインで評価しながら、ロールなどの表面の清掃が必要な時期を判定することができ、生産効率が良く、かつ、ロールなどの表面の汚れに起因したシート状物の表面性悪化などの品質異常を防止することが可能となる。
【００２４】
さらに、運転立上前やロール表面の清掃後の汚れ除去度合を評価および判定することができ、表面性が良好な熱可塑性樹脂のシート状物を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明に係わるシート状物の製造方法に関して、実施形態および実施例に基づいて、添付図を参照して説明する。尚、以下の実施形態および実施例は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００２６】
ここに、図１は、本発明の１実施形態に係るシート状物の製造装置の概略構成を示す模式図である。押出機内で加熱溶融された熱可塑性樹脂は、図示していないが、ギヤポンプやフィルタを通して、Ｔダイに供給されることが好ましい。また、好ましい実施態様においては、Ｔダイから押し出される溶融樹脂を２つの冷却ロールで挟み込んで冷却し、シート状物が製膜される。これらの冷却ロールのうち、一方が、表面が平滑な剛体性の金属ドラムであり、もう一方が、表面が平滑な弾性変形可能な金属製弾性外筒を備えたフレキシブルドラムであることが特に好ましい。以下、このフレキシブルドラムをタッチロールと記す。
【００２７】
また、シート状物表面を良好な状態にするには、冷却ロールやタッチロールの表面にメッキ処理を施した鏡面とすることが好ましい。
【００２８】
冷却ロールを通して引き取ったシート状物は、図示しない巻取機で巻き取って製品としても良いし、シート状物をＴｇ近傍、もしくは、Ｔｇ以上の温度まで過熱して前後のロールに速度差を付けて一軸方向に延伸して製品としても良いし、更に、またはこれに置き換えてテンターによって幅方向にシート状物を延伸して製品としても構わない。
【００２９】
冷却ロールやタッチロールは、溶融状態の樹脂と直接接触するため、樹脂から析出した微量の低分子成分などがロール表面に付着したり、樹脂から発生したガスが凝集して付着するなどして、経時的にロール表面が汚れることが多い。
【００３０】
一方で、冷却ロール表面は、鏡面があるがゆえに放射率が０．２以下と極めて低く、例えば２００℃以下の温度領域では放射温度計によってロール表面の温度の真値を測定することは困難である。但し、ロール表面の面粗度が均一でロールの温度が変化しない場合、放射温度計の測定値は真値から一定の隔たりを保持した値を示す。この様な状況で、前述のようにロール表面に樹脂から析出した低分子成分などが付着して薄い膜が形成されると、それに伴ってロール表面の放射率が上昇し、その結果、放射温度計の見かけ上の測定値も上昇する。本発明者らは、ロール表面の経時的な汚れに比例してロール表面の放射温度計の見かけ上の測定値が上昇することを見出した。即ち、ロール表面が汚れていない状態の放射温度計の測定値を基準として、運転立上から経時的に上昇する放射温度計の測定値が、設定したしきい値を越えたタイミングをロール清掃の時期の判定指標とすることが可能となる。また、溶融樹脂からの析出物やガスが多い樹脂の場合、ロール表面が汚れる時間が早いため、放射温度計の測定値が上昇する勾配を判定指標とすることも可能である。
【００３１】
延伸工程においては、通常シート状物をＴｇ近傍、もしくは、Ｔｇ以上の温度に加熱するため、樹脂から析出した微量の低分子成分や溶剤系のガスなどがロールに付着し、経時的にロール表面を薄い膜で覆うことが多い。そこで、そのロール表面の温度を放射温度計で測定し、上記と同様の方法でロール表面の汚れ状態を判定することも可能である。
【００３２】
ロールなどの表面に付着する汚れの膜は、数十ミクロン以内であることが多く、その付着物による放射エネルギーも小さい。そのため、放射温度計を周囲の熱の影響を受けない場所に設置することが、外乱の影響を防ぐ、すなわち、Ｓ／Ｎ比を向上させる上で効果的である。より好ましくは、付着物の吸収波長の領域に光学的なバンドパスフィルタを有する放射温度計を用いることにより、周囲の熱の外乱を抑制し、かつ、検出感度も向上するので好適である。
【００３３】
放射温度計は、ロールなどの外周面に対して、放射エネルギーが最大となる法線方向に設置することが好ましい。ロールは測定面が曲面であるため、角度がずれると温度測定値が大きくずれるため、ロール測定面と放射温度計との角度がずれないように固定することが必要である。
【００３４】
ロールなどの表面に付着する汚れ状態の幅方向の検出位置に関して、中央付近を評価する場合には放射温度計を中央付近に固定し、ロールなどの幅方向全体の評価が必要な場合は、該放射温度計をロールなどの幅方向に対して往復の走査を繰り返す機構を具備することによって、幅方向の温度分布が測定でき、該放射温度計の測定データをデータロガーで蓄積することによって温度分布の経時的な変化が測定できる。走査する際には、ロール測定面と放射温度計との角度がずれないように留意が必要である。また、設備のスペースの制約などによって放射温度計を走査させる機構が設置できない場合には、該放射温度計を、中央付近に固定した前記非接触式の温度計以外に、シート状物の有効幅以内の端部の位置に別途一台以上を固定して設置し、幅方向に複数点を測定することにより、幅方向の各位置の温度変化から、幅方向の各位置の汚れ度合の差を測定することも可能である。
【実施例】
【００３５】
（実施例１）
図１に示す製造装置において、ポリカーボネート樹脂を用いたシート状物の生産に際し、単軸押出機とＴダイを用いて２５０℃で押出し、冷却ロールとタッチロールは共にロール内部に熱媒を循環させて１１０℃に温度制御しており、ロール表面温度を接触式温度計で測定すると１０９℃から１１０℃の範囲であった。放射温度計はタッチロール幅方向の中央付近の位置で、タッチロール外周表面の法線方向に１００ｍｍの測定距離で固定して温度を測定した。このときの温度測定エリアは約φ２０である。この放射温度計は、実効波長が７．９μｍ±０．１５μｍの光学的なバンドパスフィルタを有するフィルム用温度計（ジャパンセンサー製ＴＭＺ５３−３５０Ｆ７型）を使用した。尚、滑剤などの添加物を含む原料樹脂には、上記の実効波長の吸収ピークがあることを先に確認している。
【００３６】
図１に示す製造装置を昇温して安定化した運転立上前に放射温度計でタッチロール表面温度を測定し、その値を基準の０％とした。そして、運転後に経時的に上昇する見かけ上の温度（測定値）をロール温度制御の設定値で規格化し、温度上昇割合を百分率で表したグラフを図２に示した。尚、ロール表面温度の測定は、サンプリング時間間隔を１秒とし、タッチロールが約５回転する時間の３０秒間を測定し、そのデータの平均値を図２のグラフにプロットしており、データバラツキのσの２倍を誤差範囲として表示した。この測定を運転立上から間欠的に実施した。その結果、運転立上の５時間後からタッチロールの表面温度の測定値が上昇し始め、約８時間後には温度上昇が顕著であった。このとき、タッチロールの表面温度は立上前から約１０℃上昇した。
【００３７】
運転後にタッチロール表面の付着物をサンプリングして分析すると、原料樹脂から析出した低分子成分や樹脂に混合した添加物などを含んでいたことが判った。
【００３８】
図２から、温度上昇が顕著となった基準温度から温度上昇率が５％となる時点を、ロール清掃が必要な判定指標とした。
【００３９】
（実施例２）
タッチロールではなく冷却ロールの表面温度を測定した以外は、実施例１と同様の方法および運転条件において、立上から約７時間後の運転中に一度冷却ロールの表面を専用治具に固定したクリーンルーム用の布などで清掃し、その後、清掃によって付着物除去の度合を評価するために再度表面温度を測定した。
【００４０】
その結果を図３に示した。清掃後の冷却ロールの表面温度は、立上前のレベルに復帰しており、適切な清掃、すなわち、付着物除去の判定指標となり得ることを確認できた。
【００４１】
（実施例３）
放射温度計を光学的なバンドパスフィルタを有しない全放射型の温度計（キーエンス製ＩＴ２−０２型）を使用し、測定距離：５０ｍｍ、温度測定エリア：約φ１とした以外は、実施例２と同様の方法および運転条件でタッチロールの表面温度を測定した。
【００４２】
その結果を図４に示した。タッチロールの表面温度が経時的に上昇する傾向は確認できたが、実施例１に較べて、感度が悪く、Ｓ／Ｎ比も劣っていた。但し、温度上昇は確認されており、事前準備１とは異なる値にロール清掃が必要な判定指標を設定することで、適切な清掃時期を確認することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態に係るシート状物の製造装置の概略構成とロール表面の温度測定位置の一例を示す図。
【図２】本発明の実施例１におけるロール表面温度の測定結果を示す図。
【図３】本発明の実施例２におけるロール表面温度の測定結果を示す図。
【図４】本発明の実施例３におけるロール表面温度の測定結果を示す図。
【符号の説明】
【００４４】
１    押出機
２    Ｔダイ
３    タッチロール
４    冷却ロール
５    シート状物
６    延伸機
７    延伸出口ロール
８    巻取機
Ａ    放射温度計
【図１】
2006305951.tif 000002
【図２】
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【図３】
2006305951.tif 000004
【図４】
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