(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リップから溶融樹脂をシート状に押し出し、そのシートを延伸してロール状の原反に巻き上げるロール状シートの製造方法において、前記リップの間隙を前記リップの一方または両方を物理的に押し引きして調整する機械的調整機構、該リップ先端の溶融樹脂の温度を調整する温度調整機構、前記延伸後のシートの厚みを測定する厚み計、前記原反形状の外径を測定する形状測定手段または予測する形状演算手段を用いてシート厚みを制御するに際し、前記シートの製造開始からシート厚みむらが２％の範囲内になるまで前記機械的調整機構を用いて前記厚み計の情報に基づくシート厚みむらとその目標値との偏差をなくす厚みむら制御を行い、しかる後に、前記温度調整機構を用いて前記形状測定手段または形状演算手段の情報に基づく原反形状偏差とその目標値との偏差をなくす原反形状偏差制御を行うよう制御を切り替えて厚みむら制御を行い、しかる後、前記厚み計の情報に基づく厚みむらが３％の範囲から外れた場合、前記機械的調整機構の厚みむら制御に復帰させることを特徴とするロール状シートの製造方法。
【請求項２】
前記機械的調整機構は、前記厚みむらの目標値制御のほかに、前記厚み計の情報から算出されるこぶ指数を目標値より小さくする制御を同時に行うことを特徴とする請求項１に記載のロール状シートの製造方法。
【請求項３】
リップから溶融樹脂をシート状に押し出し、そのシートを延伸してロール状の原反に巻き上げるロール状シートの製造装置において、前記リップの間隙を前記リップの一方または両方を物理的に押し引きして調整する機械的調整機構、該リップ先端の溶融樹脂の温度を調整する温度調整機構、前記延伸後のシートの厚みを測定する厚み計、前記原反形状の外径を測定する形状測定手段または予測する形状演算手段を装備し、前記機械的調整機構は前記厚み計の情報に基づくシート厚みむらとその目標値との偏差をなくす制御を行い、また前記温度調整機構は前記形状測定手段または形状演算手段の情報に基づく原反形状偏差とその目標値との偏差をなくす制御を行う構成からなり、かつ前記機械的調整機構はシート製造開始からシート厚みむらが２％以内になるまで制御を行い、前記温度調整機構は前記シート厚みむらが２％に達したのち制御を行う構成にし、該前記温度調整機構による原反形状偏差制御に切り替えられた後、前記厚み計の情報に基づく厚みむらが３％以上となった場合、再び前記機械的調整機構の厚みむら制御に復帰させることを特徴とするロール状シートの製造装置。
【請求項４】
前記機械的調整機構は、前記厚みむらの目標値制御のほかに、前記厚み計の情報から算出されるこぶ指数を目標値より小さくする制御を同時に行うことを特徴とする請求項３に記載のロール状シートの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はロール状シートの製造方法及び装置に関し、さらに詳しくは、樹脂フィルムなどのシートを押出し成形してロール状の原反に巻き上げる際、厚みむらと共にロール原反形状を目標値内に制御できるようにするロール状シートの製造方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、フィルムなどのシートは、リップから溶融樹脂をシート状に押し出し、そのシートを延伸してロール状の原反に巻き取るようにして製造されている。このようにして製造されるシートは、ユーザーからは厚みが均一であることが要求され、特に電子部品に使用される用途においては、厚みむらを一層小さく低減することが要求されている。
【０００３】
上記要請に対する対策の一つとして、特公平４−８０８１４号公報には、シート（フィルム）製造工程で厚みむらを精密に制御する方法が提案されている。この厚み制御方法は、リップの長手方向の数カ所に、リップ間隙幅をリップの片側を押し引きして変化させる機械的調整機構と、リップ間隙を通過する溶融樹脂の温度を調整して粘度を変化させる温度調整機構とを設け、他方、厚み計でシートの厚みむらを幅方向の数カ所で検知し、その厚みむらが大きい箇所は上記機械的調整機構を操作してリップ間隙幅を調整し、また厚みむらが小さい箇所では上記温度調整機構の加熱温度を変えて溶融樹脂の粘度を変えることにより吐出量を変化させ、シートの厚みを均一化するようにしたものである。
【０００４】
しかし、近年、ユーザーからの要望は、単にシートの厚みむらが小さいだけでなく、ロール状に巻き上げられた原反形状が均一で滑らかな形状になっていることが要求されるようになっている。例えば、シートが巻き上げられたロールを軸に直交する方向から見たときの形状（プロファイル）が、緩く滑らかな鼓型になったものなどが要請される。そのため厚みむらの改善が主目的である上記方法では、十分に要望に対応することができないという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、シートの厚みむらを低減すると共に、ロール状の原反形状も良好にするロール状シートの製造方法及び装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のロール状シートの製造方法は、リップから溶融樹脂をシート状に押し出し、そのシートを延伸してロール状の原反に巻き上げるロール状シートの製造方法において、前記リップの間隙を前記リップの一方または両方を物理的に押し引きして調整する機械的調整機構、該リップ先端の溶融樹脂の温度を調整する温度調整機構、前記延伸後のシートの厚みを測定する厚み計、前記原反形状の外径を測定する形状測定手段または予測する形状演算手段を用いてシート厚みを制御するに際し、前記シートの製造開始からシート厚みむらが２％の範囲内になるまで前記機械的調整機構を用いて前記厚み計の情報に基づくシート厚みむらとその目標値との偏差をなくす厚みむら制御を行い、しかる後に、前記温度調整機構を用いて前記形状測定手段または形状演算手段の情報に基づく原反形状偏差とその目標値との偏差をなくす原反形状偏差制御を行うよう制御を切り替えて厚みむら制御を行い、しかる後、前記厚み計の情報に基づく厚みむらが３％の範囲から外れた場合、前記機械的調整機構の厚みむら制御に復帰させることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明のロール状シートの製造装置は、リップから溶融樹脂をシート状に押し出し、そのシートを延伸してロール状の原反に巻き上げるロール状シートの製造装置において、前記リップの間隙を前記リップの一方または両方を物理的に押し引きして調整する機械的調整機構、該リップ先端の溶融樹脂の温度を調整する温度調整機構、前記延伸後のシートの厚みを測定する厚み計、前記原反形状の外径を測定する形状測定手段または予測する形状演算手段を装備し、前記機械的調整機構は前記厚み計の情報に基づくシート厚みむらとその目標値との偏差をなくす制御を行い、また前記温度調整機構は前記形状測定手段または形状演算手段の情報に基づく原反形状偏差とその目標値との偏差をなくす制御を行う構成からなり、かつ前記機械的調整機構はシート製造開始からシート厚みむらが２％以内になるまで制御を行い、前記温度調整機構は前記シート厚みむらが２％に達したのち制御を行う構成にし、該前記温度調整機構による原反形状偏差制御に切り替えられた後、前記厚み計の情報に基づく厚みむらが３％以上となった場合、再び前記機械的調整機構の厚みむら制御に復帰させることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明では、上記のようにシート製造開始時におけるシート厚みむらの安定しない初期には、機械的調整機構によるリップ間隙幅の制御により比較的短時間に厚みむらをその目標値内（２％以内）にし、厚みむらが目標値内（２％）に達してからは、原反形状測定手段または形状演算手段の情報に基づき原反形状偏差を温度調整機構によりその目標値内（２％以内）になるように制御するため、厚みむらのみならず、原反形状についても凹凸の目立たない美しい外観にすることができる。
【０００９】
また、機械的調整機構による目標値（２％以内）制御として、厚みむらの目標値（２％）制御のほかに、厚み計の情報から算出されるこぶ指数を目標値より小さくする制御を同時に行うようにすると、単に厚みむら制御だけでは回避できない局部的なこぶの発生をなくすことができる。
【００１０】
また、上記のように機械的調整機構による厚みむら制御から前記温度調整機構による原反形状偏差制御に切り替えられた後、前記厚み計の情報に基づく厚みむらが目標値（３％）から外れた場合、再び前記機械的調整機構の厚みむら制御に復帰させることが重要であり、このようにすることにより、短時間に厚みむらの低減や原反形状の異常の発生を防止することができる。
なる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において、シートとは熱可塑性重合体から成形されたシート状物をいい、薄いフィルムのみならず、厚い板状のシートも含む。特に、本発明は薄いフィルムを製造する場合に好適である。
【００１２】
熱可塑性重合体は、シート形成性のものであれば特に種類は限定されない。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリブチレンテレフタレートおよびそれらの共重合体などのポリエステル類、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびこれらの共重合体などのポリオレフィン類、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２およびこれらの共重合体などのポリアミド類などを挙げることができる。これらのなかでも、特にポリエステル類は好ましく、特にポリエチレンテレフタレートは好ましい。
【００１３】
リップの間隙幅を調整する機械的調整機構は、リップの一方または両方を物理的に押し引きする手段であれば特に限定されない。例えば、ねじを利用してリップを押し引きするボルト材、内部にヒータを内蔵し、そのヒータの加熱量に応じて熱膨張長さを変化させることによりリップを押し引きするボルト材などを挙げることができる。この機械的調整機構は、リップの長手方向に沿って適宜の間隔で複数箇所に並べるように設けられる。
【００１４】
また、リップの間隙を通過する溶融樹脂の温度を調整する温度調整機構は、前後一対のリップの一方または両方に埋設され、そのリップの長手方向の一部を局部的に加熱するようにしたものであればよい。この温度調整機構も、リップの長手方向に沿って適宜の間隔で複数箇所に並べるように設けられる。
【００１５】
シートの厚み計は、接触式および非接触式のいずれであってもよいが、好ましくはシートを損傷させない非接触式を使用するのがよい。非接触式の厚み計は、特に光学式のものがよい。光学式厚み計としては、光干渉式のほか、β線、紫外線、赤外線などを利用する光吸収式のものなどが挙げられる。厚み計は、延伸工程の後の製品として巻き上げる前のシートの厚みを測定するものであって、シートの幅方向に往復トラバースさせることにより、幅方向の任意の位置の厚みを測定する。
【００１６】
ロール状の原反形状の外径を測定する形状測定手段または該外径を予測する形状演算手段は、原反形状を形成する外径を直接測定するか、または演算で予測するようにしたものである。直接測定する測定器としては、巻取り軸の表面からロール状原反の外周までの距離を光学的に非接触で測定するものがよい。演算で予測する手段としては、上記厚み計で測定したシートの厚みと、巻き上げ時点までの巻数或いは巻取り長などを使用して演算による予測することができる。また、現時点から残りの巻回数或いは巻取り長などから巻取り終了時の巻形状も予測することができる。
【００１７】
以下、図を参照して具体的に説明する。
【００１８】
図１は、本発明をフィルム成形工程に適用した場合のシート製造装置を例示したものである。
【００１９】
溶融樹脂は押出機１からギヤポンプ２により定量ずつ吐出され、フィルター３を経てリップブロック４に供給され、そのリップブロック４下端のリップ間隙からシート状に押し出される。押し出されたシートは冷却ロール５で冷却固化されたのち延伸工程に送られ、縦延伸機６で長さ方向に縦延伸され、さらに横延伸機７で幅方向に横延伸されて延伸フィルムＳになる。最後にロール状の原反８に巻き上げられる。
【００２０】
リップブロック４は、例えば図２に示すように構成されている。リップブロック４の下端にスリット状の間隙２０が紙面に直交するように延長して設けられ、この間隙２０を前後一対のリップ２１，２２が挟むように配置されている。上端に溶融樹脂の入口２３を有し、中間のマニホルド部２４で紙面に直交する方向に拡幅し、下端の間隙２０からシート状に吐出されるようになっている。
【００２１】
前側のリップ２１には、複数本のヒータボルト２５が支持枠２６との間に挟まれるように紙面に直交する長手方向に所定間隔で設けられている。ヒータボルト２５は、前述した機械的調整機構に相当するものであって、それぞれ内部にヒータ２５ａを埋設し、そのヒータ２５ａに供給した電力量に比例した長さにヒータボルト２５が伸縮することにより、そのヒータボルト２５が設けられた箇所付近の間隙２０の幅を縮めたり、広げたりする。
【００２２】
後側のリップ２２には、複数本の加熱器２７が紙面に直交する長手方向に所定間隔で埋設されている。これら加熱器２７は、前述した温度調整機構に相当するものであって、それぞれの加熱器２７にはヒータ２７ａが埋設され、供給された電力量に比例した発熱を行うことによって、その加熱器２７が埋設された付近の間隙２０を通過する溶融樹脂の温度を変える。温度が変わった溶融樹脂は粘度が変わるため吐出量が増減し、その部分のシート厚みが変化する。すなわち、溶融樹脂の温度が上がると粘度が低下して吐出量が増加し、逆に温度が下がると粘度が上昇して吐出量が低下する変化をし、それ応じて厚みを変化させる。
【００２３】
上記フィルム成形工程の横延伸機７の下流側には、延伸フィルムＳに非接触で対向する厚み計１０が設けられている。厚み計１０は延伸フィルムＳの幅方向に往復トラバースしながら、その幅方向の任意の位置の厚みを連続的又は間欠的に測定する。また、ロール状に巻き上げられた原反８に対向するように原反の外径を測定する形状測定手段１１が設けられている。この形状測定手段１１も原反８の軸方向に平行に往復トラバースしながら、軸方向のプロファイルに沿った任意の位置の外径を測定する。
【００２４】
二つの測定器のうち、厚み計１０が測定したフィルムの厚み情報は厚み制御器１２に入力され、この厚み制御器１２からは、ヒータボルト２５（機械的調整機構）に対して厚みむら制御のための押し引き操作量に相当する電力供給が指令される。また、形状測定手段１１が測定したロール状原反の外径情報は原反形状制御器１３に入力され、この原反形状制御器１３からは、加熱器２７（温度調整機構）に対して、原反形状の偏差制御のための加熱量に相当する電力供給が指令される。
【００２５】
上記厚み制御器１２と原反形状制御器１３との間には制御判定器１４が設けられ、この制御判定器１４を介することにより、上記厚みむらの制御と原反形状偏差の制御とを、図３に示すブロック図および図４に示すフローチャートのように実施されるようになっている。
【００２６】
図３および図４により、本発明の厚みむら制御と原反形状偏差制御とを説明する前に、予め本発明に使用される厚みむら目標値と原反形状偏差目標値とについて説明する。
【００２７】
上述したシートの成形工程において、シート幅方向に発生する厚みむらは、例えば図５に示すような分布になる。このような厚みむら分布に対して、厚みむら制御の目標値は一つだけであってもよいが、好ましくは小さい目標値Ｒ１と大きい目標値Ｒ２（Ｒ１＜Ｒ２）との２段階を設定するのがよい。この２段階の目標値Ｒ１，Ｒ２は、図４のフローチャートに示すように、厚みむら目標値制御のときに小さい目標値Ｒ１を用い、原反形状偏差目標値制御のとき大きい目標値Ｒ２を用いるように使い分けする。
【００２８】
本発明の厚みむら目標値制御には、厚みむら目標値だけで制御してもよいが、好ましくは「こぶ」を抑制する制御も合わせて出来るようにするとよい。図７に示すように、「こぶ」とは、巻取軸５１にシート（フィルム）Ｓをロール状に巻き上げたとき、表層の一部が凸条になったこぶ５２のことである。このこぶ５２は、図６に示すように、シート幅方向の厚みむら分布の中に、Ａで示すような特別大きな極大値が現れ（Ｂは、その極大部分の厚みむら微分値を示す）、その極大値部分が同一箇所に何回も巻き重ねられることによって生じたものである。
【００２９】
こぶ抑制用の目標値には「こぶ指数」を用い、好ましくは厚みむら目標値の場合と同様に２値Ｔ１，Ｔ２（Ｔ１＜Ｔ２）を設定するとよい。すなわち、厚みむら目標値制御のときは小さい目標値Ｔ１を使用し、原反形状偏差目標値制御のときは大きい目標値Ｔ２を使用する。こぶ指数としては、例えば、厚みむらの分散σを用い、幅方向の平均値から  ｋ×σ（ｋは比例定数）の絶対値を超えたらこぶ有りと判定する。或いは、厚みむらの微分値をとり、その微分値が或る設定値の絶対値を超えたらこぶ有りと判定する。
【００３０】
図８は、シートがロール状に巻かれた原反形状の一例を示す。  ロール幅方向（ロール軸方向）に緩い二つの鼓型を形成するように外径が変化するようにしたもので、巻取り時に中点Ｃでスリットして、二つのロール状原反に巻き上げられるようになっている。この原反形状の偏差目標値として、偏差プロファイルＺが設定される。もちろん、原反形状は上記の鼓型に限定されるものではなく、他の任意の形状を採用することができる。
【００３１】
このように設定される原反形状偏差の目標値プロファイルＺは、基準厚みｄo＝６μｍのフィルムを１万ｍ巻き上げた原反の場合に、ゆるやかな中央部に約２５０μｍの山形をもつプロファイルを設定すると、これをフィルム１枚当たりに割りかえした値ｚ'は約０．０１μｍになる。厚みむら目標値として、Ｒ１≒０．１２μｍ、Ｒ２≒０．１８μｍを設定したとしても、これらよりも１桁以上小さい値になる。
さらに具体的数値（百分率）で示すと、上記の基準厚みｄo＝６μｍに対して、厚みむら目標値Ｒ１がＲ１≒０．１２μｍであり、この厚みむら目標値は百分率表記で０．１２／６×１００＝２％となる。また、上記の基準厚みｄo＝６μｍに対して、厚みむら目標値Ｒ２がＲ２≒０．１８μｍであり、この厚みむら目標値は百分率表記で０．１８／６×１００＝３％となる。
【００３２】
本発明のロール状シートの製造方法を、以下に図３のブロック図と図４のフローチャートを参照して説明する。
【００３３】
シート製造工程３０でシートの製造運転を開始すると、まず図３のブロック図の下段に示すルート、図４のフローチャートでは右列に示すフローの厚みむら目標値制御を実施する。
【００３４】
シート製造工程３０の運転当初はシートの厚みむらが安定せず、比較的大きな厚みむらが発生する。厚み計１０で測定した厚み情報（厚みデータｄ）は厚み制御器１２に入力され、予め設定された厚み基準値ｄo と比較されて厚みむらＲｅを計算し、また厚みむらからこぶ指数Ｔｅを計算する。さらに、厚みむらＲｅとこぶ指数Ｔｅとを、予め設定された厚みむら目標値Ｒ１、こぶ指数目標値Ｔ１とそれぞれ対比することにより、その偏差ｒe ，ｔe を出す。
【００３５】
上記偏差ｒe ，ｔe がゼロでなくプラス値であるときは、制御判定器１４がその偏差ｒe ，ｔe を押し引き操作量演算手段３１へ渡し、演算された操作量に相当する電力をヒータボルト２５（機械的調整機構）へ送る。ヒータボルト２５は、演算された操作量だけ伸縮し、上記偏差ｒe ，ｔe をゼロにするようにリップ隙間２０を調整する。厚み計１０はシートＳの幅方向にトラバースしながら厚みｄを測定するため、上記調整は、厚みを測定した各位置の厚み情報毎に行うものとし、その位置に対応するヒータボルト２５により各位置の偏差ｒe ，ｔe をゼロにするまで繰り返す。
【００３６】
上記繰返し操作により偏差ｒe ，ｔe がなくなると、厚みむらＲｅとこぶ指数Ｔｅとは、それぞれ厚みむらが  Ｒｅ＜Ｒ１、こぶ指数が  Ｔｅ＜Ｔ１の関係になる。制御判定器１４が、この関係を判定すると、その目標値制御を厚みむら目標値制御から、図３のブロック図で上段に示すルート、図４のフローチャートでは左列に示すフローの原反形状偏差目標値制御に切替える。
【００３７】
原反形状偏差目標値制御では、原反形状測定手段１１により原反形状情報（外径Ｄ）が測定され、原反形状制御器１３に入力される。原反形状制御器１３は、上記原反形状の情報Ｄを予め演算されたその時点での設定巻径Ｄo と比較することで、偏差Ｚｅを出す。さらに偏差Ｚｅを原反形状偏差の目標値Ｚと比較し、偏差ｚe を出す。この偏差ｚe がゼロでないプラス値であるときは、制御判定器１４がその偏差ｚe を温度操作量演算手段３２へ渡し、そこで演算された操作量に相当する電力を加熱器２７（温度調整機構）へ送る。その加熱によって、隙間２０を通過する溶融樹脂の温度および粘度を変化させ、測定位置に対応する部分のシートの厚みを調整し、かつそれによって原反形状を目標値Ｚ内に維持するようにする。
【００３８】
この調整は、原反形状測定手段１１が原反８の幅方向にスキャンして測定した各位置の外径情報毎に行われ、その位置に対応する加熱器２７を調整して、偏差ｚo がなくなるまで繰り返す。
【００３９】
このような原反形状目標値制御の過程において、もし何らかの理由で厚み計１０が測定したシートＳの厚みむらＲｅが、大きい値の厚みむら目標値Ｒ２を超えた場合には、制御判定器１４が制御ルートを再び厚みむら目標値制御へ切り変えて、シート厚みを目標値内に維持するようにする。
【００４０】
本発明では、上記のように厚みむらおよび原反形状の目標値制御を行うことにより、シートの厚みむらを目標値内に制御するようにすると共に、原反形状も目標値内に収められた状態に維持することができる。
【００４１】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、シート製造開始時におけるシート厚みむらの安定しない初期には、機械的調整機構によるリップ間隙幅の制御により比較的短時間に厚みむらをその目標値内にし、厚みむらが目標値内に達してからは、原反形状測定手段または形状演算手段の情報に基づき原反形状偏差を温度調整機構によりその目標値内になるように制御するため、厚みむらのみならず、原反形状についても凹凸の目立たない美しい外観にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシート製造方法を実施するフィルム成形工程の一例を示す概略図である。
【図２】図１のフィルム成形工程におけるブロックリップの拡大縦断面図である。
【図３】本発明のシート製造方法のブロック図である。
【図４】本発明のシート製造方法を実施するフローチャートである。
【図５】本発明に使用する厚みむら目標値とシート厚みむら分布との関係を例示するグラフである。
【図６】本発明に使用する厚みむら目標値とシート厚みむら分布との関係の他の例を示すグラフである。
【図７】ロール状原反を例示する正面図である。
【図８】本発明で得られるロール状原反のロール幅と半径との関係を示す図である。
【図９】本発明に使用する厚みむら目標値とシート厚みむら分布との関係のさらに他の例を示すグラフである。
【符号の説明】
４  リップブロック
５  冷却ロール
６  縦延伸機
７  横延伸機
８（ロール状の）原反
１０  厚み計
１１  形状測定手段
１２  厚み制御器
１３  原反形状制御器
１４  制御判定器
２０  （リップ）間隙
２５  ヒータボルト
２７  加熱器
Ｓ  シート
Ｒ１，Ｒ２  厚みむら目標値
Ｚ  原反形状偏差目標値
【図１】
0004747430.tif 000002
【図２】
0004747430.tif 000003
【図３】
0004747430.tif 000004
【図４】
0004747430.tif 000005
【図５】
0004747430.tif 000006
【図６】
0004747430.tif 000007
【図７】
0004747430.tif 000008
【図８】
0004747430.tif 000009
【図９】
0004747430.tif 000010