(57)【要約】      （修正有）【課題】押出機に設けられたＴダイのスリット部分からカーテン状に押し出される溶融樹脂の樹脂温度を、全幅方向に対して均一制御することが可能な樹脂温度制御方法および樹脂温度制御装置の提供。【解決手段】押出機に設けられたＴダイ１８のスリット部分からカーテン状に押し出される溶融樹脂の熱画像を取得するサーモグラフィ２０と、サーモグラフィ２０の熱画像情報より得られる溶融樹脂温度と目標温度との差を基に、前記押出機に設けられたＴダイ１８を加熱するヒーター１９の温度制御を行なう温度制御システムと、を少なくとも具備し、前記溶融樹脂温度の情報は、Ｔダイ１８から押し出された直後の溶融樹脂の熱画像の情報である樹脂温度制御方法。サーモグラフィ２０の熱画像を等間隔で領域に区切って溶融樹脂温度の各々の領域内の平均温度を算出し、目標との差を元にヒーター１９の制御を行う樹脂温度制御方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出機から押し出される溶融樹脂の温度制御を行なう樹脂温度制御装置であって、
前記溶融樹脂の熱画像を取得するサーモグラフィと、
前記サーモグラフィの熱画像情報より得られる溶融樹脂温度と目標温度との差をもとに、前記押出機に設けられたＴダイを加熱するヒーターの温度制御を行なう温度制御システムを少なくとも具備し、
前記溶融樹脂は、前記押出機に設けられたＴダイのスリット部分からカーテン状に押し出されており、
前記溶融樹脂温度の情報は、前記Ｔダイのスリット部分から押し出された直後の溶融樹脂の熱画像より得られた情報であることを特徴とする押出機の樹脂温度制御装置。
【請求項２】
前記サーモグラフィの熱画像を等間隔の領域に区切り、前記領域内における溶融樹脂の平均温度をそれぞれ算出し、前記平均温度と前記目標温度との差をもとに、前記ヒーターの温度制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載の押出機の樹脂温度制御装置。
【請求項３】
前記Ｔダイを加熱するヒーターは、領域毎に分割された構造であり、それぞれ個別に温度制御を行なうことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の押出機の樹脂温度制御装置。
【請求項４】
前記ヒーターの温度制御が、加熱設定温度が一定であり、かつ、加熱のオン／オフを繰り返し行なう制御であることを特徴とする請求項３に記載の押出機の樹脂温度制御装置。
【請求項５】
前記ヒーターの温度制御が、常時ヒーターを加熱しつつ行なわれており、
前記ヒーターの加熱設定温度は、前記目標温度に対して高温と低温の２種の温度を交互に切り替えることを特徴とする請求項３に記載の押出機の樹脂温度制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の樹脂温度制御装置を用いて、押出機から押し出す溶融樹脂の温度分布を全幅方向に対して均一制御する樹脂温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出機から押し出す溶融樹脂の温度分布を、全幅方向に対して均一制御するための樹脂温度制御方法および樹脂温度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルムのラミネート方法として、ドライやウェット、ノンソルベント方式などの種々の方法がある。その中にエクストルージョン方式と言われる、押出機を使用してラミネートを行なう方法がある。
【０００３】
エクストルージョンラミネート方式は、ＰＥ（ポリエチレン）やＰＰ（ポリプロピレン）等の熱可塑性樹脂を３００℃以上の温度に達するまで加熱し、Ｔダイのスリットから溶融した樹脂をカーテン状に押し出し、他のフィルムと貼り合わせ冷却固化してフィルム状にする方式である。
【０００４】
図１は、エクストルージョンラミネート方式の加工プロセスの一例を示した説明図である。ラミネート基材巻出部１から巻き出された基材に対して、接着剤塗布部２において接着剤が塗布され、サンドイッチ基材巻出部６から巻き出された基材とラミネートされる。この時、両基材間にはＮｏ．１ユニット押出機４から押し出される溶融樹脂が積層される。この積層フィルムに対して、Ｎｏ．２ユニット押出機８から押し出される溶融樹脂がさらに積層されて、最終的にフィルム巻取部９においてラミネートフィルムがロール状に巻き取られる。
【０００５】
このエクストルージョンラミネート方式は、ほぼ全ての樹脂材料に適用でき、加工速度が速いという長所がある。しかし、高温で加工を行なう方式であるため、フィルム状に押し出された樹脂の特性が少なからず加工温度の影響を受けてしまうという短所もある。
【０００６】
ここで、上述のエクストルージョンラミネート方式で樹脂加工を行なう場合、生産時には、樹脂温度の制御は押出機の樹脂混練部となるスクリュー部において行なわれるのが一般的である。前記スクリュー部を複数のエリアに分割し、エリア別に設定された樹脂温度になるように温度管理を行なう仕組みとなっている。このように、エリア別に樹脂温度設定を行ない溶融樹脂温度の調整をしているが、実際に押し出された樹脂は空冷などの外部環境の影響を受けるため厳密な温度管理を行なうことは難しい。そのため、実際に押し出した樹脂温度を測定すると、設定された樹脂温度から外れている場合がある。
【０００７】
このように樹脂温度が設定値から外れて押し出された樹脂で加工を行なうと、フィルム同士の接着強度不足や生産時における溶融樹脂の膜割れといった不良現象の発生に繋がってしまうことが懸念されるため、加工時に押出機のＴダイから押し出される溶融樹脂温度を均一に制御する必要がある。
【０００８】
このような制御を行なう方法として、例えば、特許文献１では、押出機のシリンダ部に複数の温度制御ゾーンを設け、個々の温度制御により押出機のシリンダ出口から押し出される樹脂温度の均一補償を行なう技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−２２８９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、この温度制御方法は、シリンダの押出口に最も近い区域により温度制御がなされる形であり、溶融樹脂に対して一定の温度制御効果は見込めるものの、特に、Ｔダイによるフィルム押出加工時には適用できなかった。つまり、押し出されるフィルム状溶融樹脂の幅方向における温度ムラについては解消できなかった。溶融した樹脂温度と実際の外部環境では１００℃以上の温度差があり、溶融樹脂は空冷による影響を大きく受けることとなる。結果として、フィルム状溶融樹脂の幅方向における中央部と端部で温度差が生じてしまうという課題があった。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、フィルム状溶融樹脂の押出加工時に生じる幅方向における温度ムラを解消し、幅方向に対して均一な樹脂温度を実現可能な樹脂温度制御方法および樹脂温度制御装置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】
【００１２】
本発明は、上述の課題を解決するために、以下の様な手段を講じる。
第１の発明は、押出機から押し出される溶融樹脂の温度制御を行なう樹脂温度制御装置であって、前記溶融樹脂の熱画像を取得するサーモグラフィと、前記サーモグラフィの熱画像情報より得られる溶融樹脂温度と目標温度との差をもとに、前記押出機に設けられたＴダイを加熱するヒーターの温度制御を行なう温度制御システムを少なくとも具備し、前記溶融樹脂は、前記押出機に設けられたＴダイのスリット部分からカーテン状に押し出されており、前記溶融樹脂温度の情報は、前記Ｔダイのスリット部分から押し出された直後の溶融樹脂の熱画像より得られた情報であることを特徴とする押出機の樹脂温度制御装置である。
第２の発明は、前記サーモグラフィの熱画像を等間隔の領域に区切り、前記領域内における溶融樹脂の平均温度をそれぞれ算出し、前記平均温度と前記目標温度との差をもとに、前記ヒーターの温度制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載の押出機の樹脂温度制御装置である。
第３の発明は、前記Ｔダイを加熱するヒーターは、領域毎に分割された構造であり、それぞれ個別に温度制御を行なうことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の押出機の樹脂温度制御装置である。
第４の発明は、前記ヒーターの温度制御が、加熱設定温度が一定であり、かつ、加熱のオン／オフを繰り返し行なう制御であることを特徴とする請求項３に記載の押出機の樹脂温度制御装置である。
第５の発明は、前記ヒーターの温度制御が、常時ヒーターを加熱しつつ行なわれており、前記ヒーターの加熱設定温度は、前記目標温度に対して高温と低温の２種の温度を交互に切り替えることを特徴とする請求項３に記載の押出機の樹脂温度制御装置である。
第６の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の樹脂温度制御装置を用いて、押出機から押し出す溶融樹脂の温度分布を全幅方向に対して均一制御する樹脂温度制御方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様に係る温度制御装置によれば、押出機に設けられたＴダイのスリット部分からカーテン状に押し出された直後の溶融樹脂のサーモグラフィによる熱画像をもとに樹脂温度情報を取得し、目標温度との差をもとに、Ｔダイを加熱するヒーターの温度制御を行なうので、溶融樹脂の温度分布を全幅方向に対して均一に制御することが可能となる。
【００１４】
また、上記温度制御装置において、サーモグラフィによる熱画像を等間隔の領域に区切り、その領域内における溶融樹脂の平均温度を算出し、その平均温度と目標温度との差をもとにＴダイを加熱するヒーターの温度制御を行なうことで、より高精度に溶融樹脂の温度分布を全幅方向に対して均一に制御することが可能となる。
【００１５】
また、上記温度制御装置において、Ｔダイを加熱するヒーターを領域毎に分割した構造とし、それぞれ個別に温度制御可能に構成することで、より効率的に溶融樹脂の温度分布を全幅方向に対して均一に制御することが可能となる。
【００１６】
また、上記温度制御装置において、Ｔダイを加熱するヒーターの温度制御を、加熱設定温度を一定にして、加熱のオン／オフを繰り返し行なうようにすることで、溶融樹脂の温度分布を、目標温度を中心に一定の範囲内に収めることができ、安定した溶融樹脂の押出加工が可能となる。
【００１７】
また、上記温度制御装置において、Ｔダイを加熱するヒーターの温度制御を、ヒーターを常時加熱しつつ行ない、前記ヒーターの加熱設定温度を、溶融樹脂の目標温度に対して高温と低温の２種の温度を交互に切り替えるように制御を行なうことで、押出加工時の溶融樹脂温度低下が大きい場合であっても加熱制御を遅滞なく行なうことができ、安定した溶融樹脂の押出加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】エクストルージョンラミネート方式の加工プロセスの一例を示した説明図である。
【図２】溶融樹脂の押出加工を行なう押出機の構成を示した概略図である。
【図３】本発明の一態様に係る樹脂温度制御装置の構成を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図２は、溶融樹脂の押出加工を行なう押出機の構成を示した概略図である。押出加工を行なうための樹脂材料は、ホッパー１２より加熱シリンダ１４内に供給され、スクリュー１３による混練と加熱が行なわれる。加熱シリンダ１４内ではエリア別に加熱温度設定がなされており、混練と加熱により溶融状態となった樹脂が加熱シリンダ１４より押し出されて、Ｔダイ１８へと供給される。Ｔダイ１８にはスリット部分が設けられており、このスリット部分から溶融樹脂がカーテン状に押し出される。この時、溶融樹脂が冷却固化しないように、Ｔダイに設置されたヒーターで加熱を行なっている。
【００２０】
図３は、本発明の一態様に係る樹脂温度制御装置の構成を示した概略図である。Ｔダイ１８に供給された溶融樹脂は、スリット部分からカーテン状に押し出されてフィルム製膜される。この時、押し出されたカーテン状の溶融樹脂の熱画像を正面方向からサーモグラフィ２０により観測する。これにより、押出直後の溶融樹脂温度情報を得ることができ、この溶融樹脂温度が目標温度になるように、Ｔダイ１８に設置されたヒーターの加熱制御が温度制御システムを通じて行なわれる。
【００２１】
図３に示した樹脂温度制御装置の構成例では、Ｔダイ１８に設置されるヒーター１９として、領域毎に分割された構造を採用しているが、領域毎の大きさや領域の分割数などヒーターの構造については適宜変更することができる。このような分割構造とすることで、溶融樹脂の温度ムラが発生した領域に対して的確にヒーターの加熱制御を行なうことができるので、効率的に溶融樹脂の温度制御を行なうことができる。
【００２２】
また、温度制御を行なう際に、サーモグラフィ２０の熱画像を等間隔の領域に区切り、各領域内における溶融樹脂の平均温度をそれぞれ算出して、この平均温度と目標温度との差をもとに、ヒーター１９の温度制御を行なうようにしても良い。これにより、溶融樹脂の温度ムラが発生した領域を的確に把握して、ヒーターによる温度制御を効率的に行なうことができる。なお、サーモグラフィ２０の熱画像をヒーターの構造に対応するように領域毎に区切り、各領域内における溶融樹脂の平均温度をそれぞれ算出するようにしても良い。このようにして得られた溶融樹脂の平均温度と目標温度との差分をもとに、温度制御システムを通じてヒーターによる温度制御を行なうように構成されている。
【００２３】
また、温度制御を行なう際に、Ｔダイ１８を加熱するヒーターの温度制御を、加熱設定温度を一定にして、加熱のオン／オフを繰り返し行なうようにしても良い。この時、加熱設定温度を溶融樹脂の目標温度に対して高めに設定しておくことが好ましい。また、押出溶融フィルムの端部における温度低下が特に大きいような場合には、ヒーターの加熱設定温度を設定する際に、フィルム端部側においてフィルム中央部よりも高めに設定するようにしても良い。このような制御とすることで、加熱のオン／オフ制御により溶融樹脂温度を目標温度に対して一定の範囲内に収めることができるようになる。
加熱のオン／オフ制御については以下のようなタイミングで行なうようにしても良い。すなわち、目標温度に対して溶融樹脂温度が低い場合は加熱を行ない（オン）、目標温度に到達した時点で加熱を止める（オフ）。その後、再び目標温度よりも溶融樹脂温度が低くなった場合には加熱を行なうようにする（オン）。以下、このような加熱のオン／オフ制御を行なうようにする。なお、上述の制御方法は一例であり、加熱のオン／オフ制御を行なうタイミングは適宜調整することが可能である。
【００２４】
あるいは、温度制御を行なう際に、Ｔダイ１８を加熱するヒーターの温度制御を、ヒーターを常時加熱しつつ行ない、前記ヒーターの加熱設定温度を、溶融樹脂の目標温度に対して高温と低温の２種の温度を交互に切り替えるように制御を行なう形としても良い。押出溶融フィルムの端部における温度低下が特に大きいような場合には、ヒーターの加熱設定温度を設定する際に、フィルム端部側においてフィルム中央部よりも高めに設定するようにしても良い。このような制御とすることで、押出加工時の溶融樹脂温度低下が大きい場合であっても加熱制御を遅滞なく行なうことができるとともに、溶融樹脂温度を目標温度に対して一定の範囲内に収めることができるようになる。
高温と低温の２種の温度を交互に切り替える制御を行なうタイミングとしては、上述の加熱のオン／オフ制御の場合と同様のタイミングで行なうことができる。すなわち、目標温度に対して溶融樹脂温度が低い場合は高温設定での加熱を行ない、目標温度に到達した時点で低温設定での加熱に切り替える。その後、再び目標温度よりも溶融樹脂温度が低くなった場合には高温設定での加熱に切り替えるようにする。以下、このような高温と低温の２種の温度を交互に切り替える制御を行なうようにする。なお、上述の制御方法は一例であり、設定温度を切り替えるタイミングは適宜調整することが可能である。
【００２５】
上述のような温度制御方法は、使用する樹脂の種類や加工温度、押出加工現場の外気温や溶融樹脂の温度ムラ発生状況、Ｔダイを加熱するヒーターの加熱性能などに応じて適宜選択することが可能であり、また、ヒーターの加熱設定温度についても、押出加工時の状況に応じて適宜設定調整することができる。
【００２６】
以上のように、本発明に係る樹脂温度制御装置を用いることで、押出機に設けられたＴダイのスリット部分からカーテン状に押し出される溶融樹脂の温度分布を全幅方向に対して均一制御することができるので、安定した溶融樹脂の押出加工が可能となった。
また、溶融樹脂の温度分布が全幅方向に対して均一に制御されているので、エクストルージョンラミネート方式によるラミネートフィルム作製の際にも、フィルム同士の接着強度不足や生産時における溶融樹脂の膜割れといった不良現象が発生することなく、フィルム加工を行なうことが可能となった。
【符号の説明】
【００２７】
１：ラミネート基材巻出部
２：接着剤塗布部
３：オーブン
４：Ｎｏ．１ユニット押出機
５：Ｎｏ．１ラミネートユニット
６：サンドイッチ基材巻出部
７：Ｎｏ．２ラミネートユニット
８：Ｎｏ．２ユニット押出機
９：フィルム巻取部
１０：モーター
１１：減速機
１２：ホッパー
１３：スクリュー
１４：加熱シリンダ
１５：樹脂圧力計
１６：樹脂温度計
１７：圧力調整弁
１８：Ｔダイ
１９：ヒーター
２０：サーモグラフィ
２１：搬送ロール
２２：クーリングロール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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