(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出機（３）を通過するポリマー材料（２）の塊の光学検査用装置（１）であって、
前記押出機（３）は、
長手方向に細長であり、ポリマー材料のペレット（２ａ）を受ける入口（４ａ）と、融解されたポリマー材料（２ｂ）を放つ出口（４ｂ）と、を有する中空押出成形シリンダ（４）と、
モータ（６）に接続されて、前記押出成形シリンダ（４）内部において回転し、前記入口（４ａ）から前記出口（４ｂ）に前記ポリマー材料（２）を移動させる押出スクリュー（５）と、
前記押出成形シリンダ（４）に結合されているヒータ（７）と、
を有し、
前記光学検査装置（１）は、
前記押出成形シリンダ（４）に動作可能に結合することができ、前記押出成形シリンダ（４）内部の前記ポリマー材料（２）の光学的特性を表す測定パラメータを測定するように構成される赤外光発光体（８ａ）及び受光体（８ｂ）を有する光学センサ（８）
を備え、
前記光学検査装置（１）は、
前記長手方向に沿って連続して位置し且つ互いから間隔をおいて配置されている複数の測定箇所において前記押出成形シリンダ（４）に動作可能に結合することができる複数の前記光学センサ（８）と、
前記複数の光学センサ（８）のうち前記対応する光学センサ（８）によって測定された前記測定パラメータを含む複数の測定信号を取得するようにプログラムされ、前記複数の測定信号を処理することにより、前記ポリマー材料（２）の物質的状態を示す制御パラメータの対応する複数の値を演算するようにプログラムされるプロセッサ（９）と、
を備え、
前記複数の値は、長手方向の位置の関数として前記押出成形シリンダ（４）内部の前記制御パラメータの変化の曲線を表す、
装置。
【請求項２】
前記プロセッサ（９）は、所定の測定時間間隔の間に前記測定信号を取得し、各測定箇所について、前記測定時間間隔における前記対応する測定信号の前記測定パラメータ曲線の関数として前記制御パラメータを演算するようにプログラムされる、請求項１に記載の装置（１）。
【請求項３】
前記測定パラメータは、前記プラスチック材料の透過率及び／又は反射率を表し、
前記プロセッサ（９）は、各測定箇所について、高基準範囲から低基準範囲までの前記対応する測定信号の前記測定パラメータの変動周波数の関数として前記制御パラメータを演算するようにプログラムされる、
請求項２に記載の装置（１）。
【請求項４】
前記プロセッサ（９）は、各測定箇所について、前記測定時間間隔において、前記対応する測定信号の前記測定パラメータの平均値の関数として前記制御パラメータを演算するようにプログラムされる、請求項２又は３に記載の装置（１）。
【請求項５】
前記光学センサ（８）の前記受光体（８ｂ）は、１００ｎｍ未満の帯域幅を定める、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項６】
前記複数の光学センサ（８）の各光学センサ（８）用として、前記光学センサ（８）に接続されており、前記受光体（８ｂ）の前記帯域幅の位置を選択的に変動させるように調節可能であるフィルタ（１０）
を備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項７】
前記プロセッサ（９）は、前記押出機（３）によって加工された前記ポリマー材料（２）に関する情報を受信するように構成され、前記フィルタ（１０）に接続されて、前記フィルタ（１０）を調節し、各光学センサ（８）について、吸収ピーク間の中間の前記ポリマー材料（２）の赤外スペクトルの区域における前記帯域幅の前記位置を設定するようにプログラムされる、請求項６に記載の装置（１）。
【請求項８】
前記プロセッサ（９）に接続されて、前記押出機（３）によって加工された前記ポリマー材料（２）に関する前記情報を伝送する散乱分光光度計又はフーリエ変換型分光光度計
を備える、請求項７に記載の装置（１）。
【請求項９】
前記プロセッサ（９）は、
前記押出スクリュー（５）の回転速度、
前記ヒータ（７）の加熱電力、
前記押出成形シリンダ（４）内部の圧力、
のうち、１つ又は複数の動作パラメータを受信するように据え付けられており、前記押出成形シリンダ（４）内部の前記制御パラメータの前記変化の前記曲線の関数として１つ又は複数のフィードバック制御信号を生成することにより、前記押出成形シリンダ（４）内部の前記制御パラメータの前記変化の前記曲線の関数として前記１つ又は複数の動作パラメータを変動させるようにプログラムされる、
請求項１から８のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項１０】
前記光学センサ（８）は、７００ｎｍから１ｍｍの間の波長を有する赤外光を発する及び／又は検出するように構成される、請求項１から９のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項１１】
ポリマー材料用の押出機（３）であって、
長手方向に細長に延在し、ポリマー材料（２）のペレット（２ａ）を受ける入口（４ａ）と、融解されたポリマー材料（２ｂ）を放つ出口（４ｂ）と、を有する中空押出成形シリンダ（４）と、
モータ（６）に接続されて、前記押出成形シリンダ（４）内部において回転し、前記入口（４ａ）から前記出口（４ｂ）に前記ポリマー材料（２）を移動させる押出スクリュー（５）と、
前記押出成形シリンダ（４）に結合されているヒータ（７）と、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の光学検査装置（１）と、
を備える、押出機。
【請求項１２】
前記複数の測定箇所において前記押出成形シリンダ（４）の壁部に作られている複数の孔部
を備え、
各光学センサ（８）は、前記光学センサ（８）の前記孔部への挿入によって前記押出成形シリンダ（４）に結合することができる、
請求項１１に記載の押出機（３）。
【請求項１３】
前記押出成形シリンダ（４）は、前記押出スクリュー（５）が挿入されている第１の区域と、前記押出スクリュー（５）の一方の端部及び前記出口（４ｂ）の間に配置されている第２の区域と、を有し、
前記複数の光学センサ（８）のうち少なくとも１つの前記光学センサ（８）は、前記第１の区域において前記押出成形シリンダ（４）に結合されており、前記ポリマー材料（２）によって反射された赤外光を検出するように構成され、
前記複数の光学センサ（８）のうち少なくとも１つの前記光学センサ（８）は、前記第２の区域において前記押出成形シリンダ（４）に結合されており、前記ポリマー材料（２）によって透過された赤外光を検出するように構成される、
請求項１１又は１２に記載の押出機（３）。
【請求項１４】
押出機（３）を通過するポリマー材料（２）の塊の光学検査用の方法であって、
前記押出機（３）は、
長手方向に細長に延在し、ポリマー材料のペレット（２ａ）を受ける入口（４ａ）と、融解されたポリマー材料（２ｂ）を放つ出口（４ｂ）と、を有する中空押出成形シリンダ（４）と、
モータ（６）に接続されて、前記押出成形シリンダ（４）内部において回転し、前記入口（４ａ）から前記出口（４ｂ）に前記ポリマー材料（２）を移動させる押出スクリュー（５）と、
前記押出成形シリンダ（４）に結合されているヒータ（７）と、
を有し、
前記方法は、
それぞれが、前記押出成形シリンダ（４）内部の前記ポリマー材料（２）の光学的特性を表す測定パラメータを測定するように構成される赤外光発光体（８ａ）及び受光体（８ｂ）を有する複数の光学センサ（８）を準備するステップと、
各光学センサ（８）を前記押出成形シリンダ（４）の壁部に作られているそれぞれの孔部に挿入することによって、前記長手方向に沿って連続して位置し且つ互いから間隔をおいて配置されている複数の測定箇所において前記複数の光学センサ（８）を前記押出成形シリンダ（４）に結合するステップと、
前記複数の光学センサ（８）のうち前記対応する光学センサ（８）によって測定された前記測定パラメータを含む複数の測定信号を取得するステップと、
前記測定信号を処理することにより、前記ポリマー材料の物質的状態を示す制御パラメータの対応する複数の値を演算するステップと、
を含み、
前記複数の値は、長手方向の位置の関数として前記押出成形シリンダ（４）内部の前記制御パラメータの変化の曲線を表す、
方法。
【請求項１５】
複数の測定信号を取得する前記ステップは、所定の測定時間間隔の間持続し、
前記測定信号を処理する前記ステップは、
各測定箇所について、前記測定時間間隔において、前記対応する測定信号の測定パラメータ曲線の関数として前記制御パラメータを演算する更なるステップ
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記光学センサ（８）の前記受光体（８ｂ）は、帯域幅を定め、
前記押出機（３）によって加工された前記ポリマー材料（２）の赤外スペクトルに関する情報を取得するステップと、
各光学センサ（８）に接続されており、前記受光体（８ｂ）の前記帯域幅の位置を選択的に変動させるように調節可能なフィルタ（１０）を準備するステップと、
吸収ピーク間の中間の前記ポリマー材料（２）の前記赤外スペクトルの区域における前記帯域幅を位置決めすることによって、各光学センサ（８）を設定するステップと、の、
前記更なるステップ
を含む、請求項１４又は１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出機用の光学検査装置及び方法に関する。本発明はまた、押出機に関する。
【０００２】
本発明は、プラスチック業界に関するものである。より具体的には、熱可塑性ポリマー材料の押出成形の分野において適用可能である。熱可塑性ポリマーは、加熱されるときに軟化又は融解し、冷却するときに固体状態に戻る。
【背景技術】
【０００３】
概して、押出成形機（又は押出機）によれば、所定の長さの（典型的には断面が一定である）押出物即ちプラスチック材料からなる物体を得ることを可能にする。押出物は、ポリマー又はポリマー混合物からなり、プラスチックの物体を製造する原料として用いられるペレット（又は細粒、例えば、径が１ｍｍから５ｍｍの間の小さいシリンダ又は円板）から始まる。
【０００４】
押出成形機はまた、プラスチック成型業界において用いられ、射出成形用金型が、押出成形機の下流に位置して、融解されたポリマー材料を受け、プラスチックの物体を製造する。概して、融解されたポリマー材料は、ポンプによって金型に注入される。
【０００５】
押出成形機の一例が、特許文献ＵＳ４２９０９８６に記載されている。
【０００６】
これらの押出成形機は、例えば、ポリマー材料のペレットが、典型的には細長く、長手方向に延在する内側中空押出成形シリンダに供給される供給ホッパを備える。押出成形シリンダ内部において、圧力条件及び温度条件によって、ポリマー材料のペレットが（半晶質ポリマーの場合）融解する又は（アモルファスポリマーの場合）軟化するという結果になる。
【０００７】
なお、「融解されたポリマー材料」という用語は、半晶質ポリマーに適用し、一方、アモルファスポリマーの場合、より正確な用語として、「軟化したポリマー材料」が用いられる。しかしながら、別に明示しない限り、「融解する」及び「軟化する」という用語は、本文脈において同義として用いられる。
【０００８】
押出成形シリンダは、通常、長手方向軸を中心にエンドレススクリュー（又は押出スクリュー）を回転駆動させるモータに接続されているエンドレススクリューを収納する。動作方向の押出スクリューの回転によって、押出成形シリンダの入口から出口まで供給方向にポリマー材料を移動させる。
【０００９】
概して、押出成形シリンダは、加熱素子（典型的には電気抵抗体）によって加熱され、一方、押出スクリューのコアの径が供給方向に沿ってより大きくなり、これにより、押出成形シリンダの押出スクリュー及び内壁部の間の自由空間を減少させる。これにより、押出成形シリンダ内部において、ポリマー材料を融解させる圧力条件及び温度条件が作り出される。
【００１０】
押出成形シリンダの温度を制御するために、加熱素子は、例えば、フィードバック制御装置に接続されており、ポリマー材料の供給方向に沿って、押出成形シリンダ内部の温度を徐々に高め、ペレットが押出成形シリンダに沿って移動するにつれてペレットを徐々に融解可能にし、これにより、ポリマーの劣化を招きうる過熱を防止する。
【００１１】
ポリマー材料は、内径が押出成形シリンダの内径より小さいダイ及び融解されたポリマー材料用出口孔部を備える出口区域に到達するまで、押出成形シリンダに沿って押出スクリューによって移動される。
【００１２】
しかしながら、これらの従来技術の押出成形機は、幾つかの問題を抱えている。
【００１３】
１つの問題は、押出機の劣化につながっている。例えば、押出機の長期の使用は、押出スクリューの摩耗の原因となる（押出成形パラメータの変化という結果になる）。なお、押出スクリューを交換することは、特に複雑であり、費用がかかる。
【００１４】
別の問題は、押出機から供給された生成物（押出物）が必要とされる特徴を有しないおそれがあることである。より具体的には、押出物の品質は、押出機の出口区域において、融解していない材料（即ち完全には融解していないポリマー材料のペレット）によって損なわれるおそれがある（例えば、局所的な不具合が出現するおそれがある）。
【００１５】
押出生成物を検査する必要性が、対処されてきた。
【００１６】
学術記事「Ｎｅａｒ  ｉｎｆｒａｒｅｄ  （ＮＩＲ）  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ  ｆｏｒ  ｉｎ−ｌｉｎｅ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｏｆ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」（Ｔ．  Ｒｏｈｅ，  Ｗ．  Ｂｅｃｋｅｒ，  Ｓ．  Ｋｏｅｌｅ，  Ｎ．  Ｅｉｓｅｎｒｅｉｃｈ，  Ｐ．  Ｅｙｅｒｅｒ，  Ｔａｌａｎｔａ  ５，  １９９９，  ｐａｇｅｓ  ２８３−２９０）には、押出生成物の品質の管理を向上させ、特に、押出成形シリンダの出口近くの区域における融解されたポリマー材料の特性を分析するように意図される検査システムが記載されている。この解決法は、押出成形シリンダの径方向両側に位置する赤外光源及び受光体を有する赤外分光光度計を含む。より具体的には、吸収スペクトル（即ち赤外スペクトル）を得るために、光源は、赤外光を発するように構成され、受光体は、波長の関数として融解されたポリマー材料を通じて発せられた光を測定するように構成される。赤外スペクトルを分析することによって、加工されたポリマー材料の種類についての、例えば、出口区域の近傍におけるその組成についての情報を得ることを可能にする。
【００１７】
別の解決法は、特許文献ＤＥ１９８２０９４８に記載されており、この文献は、押出機の下流に位置して押出物の特性及び規格を観測する光学検査システムを備える押出機に関する。他の技術的解決法は、特許文献ＤＥ１０２０１３１００８６６Ａ１、ＷＯ２０１４／１８３１４５Ａ１、ＥＰ０７１６２９９Ａ１、ＪＰＨ０９８９７８９Ａ、ＣＮ１０４０８９９２３Ａに開示されている。
【００１８】
しかしながら、これらの光学検査システムは、押出成形加工の下流のポリマー材料を調べることを可能にするものの、押出機の摩耗の問題に対処しておらず、押出生成物の規格との整合性を確実にする問題に対して確かで信頼性が高い解決策を提供していない。
【発明の概要】
【００１９】
本発明の目的は、従来技術の上述の欠点を解消する押出機用の光学検査装置及び方法を提供することにある。
【００２０】
より具体的には、この開示は、特に押出機の動作についての重要な情報を提供することを可能にし、起こり得る押出機の不具合及び／又は悪い生成物の品質の原因を明らかにするのに有用な情報を得ることを可能にする押出機用の光学検査装置及び方法を提供する。
【００２１】
開示の更なる目的は、特に効果的であり、高価でない押出機用の光学検査装置及び方法を提供することにある。
【００２２】
開示の更なる目的は、特に効率的であり、信頼性が高い押出機を提供することにある。
【００２３】
これらの目的は、添付の特許請求の範囲に特徴づけられた本発明に係る光学検査装置及び方法によって完全に達成される。
【００２４】
より具体的には、本発明に係る検査装置は、押出機を通過するポリマー材料の塊を分析するように構成される。
【００２５】
押出機は、長手方向に細長に延在する中空押出成形シリンダを備える。押出成形シリンダは、好ましくは、第１の端部に位置し、ポリマー材料のペレットを受ける入口と、好ましくは、第２の端部に位置し、融解されたポリマー材料を放つ出口と、を有する。
【００２６】
押出機は、押出成形シリンダ内部に位置する押出スクリューを備える。押出スクリューは、その（長手方向）軸を中心に回転する。押出成形シリンダは、当該軸に沿って細長に延在する。好ましくは、押出スクリューは、押出成形シリンダ内部において押出スクリューを回転駆動させて、入口から出口にポリマー材料を移動させるモータに接続されている。
【００２７】
押出機は、押出成形シリンダに結合されて、押出成形シリンダと熱交換する複数のヒータを備える。
【００２８】
本発明に係る光学検査装置は、複数の対応する測定箇所において押出成形シリンダに動作可能に結合されている（即ち、動作可能に結合されるように結合することができる）複数の光学センサを備える。測定箇所は、長手方向に沿って位置し且つ互いから間隔をおいて配置されている。これにより、測定箇所（押出成形シリンダに結合されている光学センサの位置によって定められる）は、長手方向に沿って連続して位置する。
【００２９】
これによって、異なる長手方向の位置に位置する、即ち、押出成形シリンダの出口から（又は入口から）異なる距離に配置されている押出成形シリンダ内部の区域を同時に検査可能にする。
【００３０】
少なくとも１つの（しかし、好ましくは２つ以上の）光学センサは、押出成形スクリュー周囲の区域において押出機に結合されている。
【００３１】
これによって、異なる高さ（長手方向に間隔をおいて配置されている見積値）に配置されている測定区域において、押出成形スクリュー周囲の領域を光学的に観測可能にする。
【００３２】
一例示の実施形態において、各光学センサは、押出成形シリンダ内部のポリマー材料の光学的特性を表す測定パラメータを測定するように構成される発光体及び受光体を備える。
【００３３】
本発明に係る検査装置は、光学センサに接続されて、対応する光学センサによって測定された測定パラメータを含む複数の測定信号を取得するプロセッサを備える。
【００３４】
プロセッサは、取得された測定信号を処理するようにプログラムされる（ように構成される）。より具体的には、プロセッサは、（各々の）測定信号を処理することにより、押出機を通過する（即ち、押出機によって加工された）ポリマー材料の物質的状態を示す制御パラメータを測定パラメータから導き出すようにプログラムされる（ように構成される）。
【００３５】
換言すると、プロセッサは、複数の測定信号から、制御パラメータの対応する複数の値を演算するようにプログラムされ（ように構成され）、複数の値の各値がそれぞれの測定箇所に対応する。
【００３６】
押出機に沿って位置する様々な光学センサが、押出機を通過する（又は押出機によって加工された）ポリマー材料の物質的状態を示す同じ制御パラメータを導き出す測定パラメータ又は対応する測定パラメータを全く同じように検出するように構成されることがわかる。
【００３７】
複数の演算された制御パラメータ値は、（押出機の長手方向の広がりという観点から）長手方向の位置の関数として制御パラメータの曲線を表す。
【００３８】
なお、この解決法によれば、特に、可塑化（即ち、融解）の、即ち、ペレット（固体）から融解されたポリマー材料へのポリマー材料の経過の変遷のパターンについて、押出機の動作についての有用な情報を得ることを可能にする。
【００３９】
実際に、押出機に沿った（材料の物質的状態即ち固相又は液相即ち粘度即ち軟化を表す）制御パラメータの変化を知ることによって、（融解していない）ペレットから融解されたポリマー材料への移行が発生する押出機の内部空間の区域を明らかにすることを可能にする。
【００４０】
この解決法（この解決法によって、融解加工の間にポリマー材料を検査することができる）によればまた、悪い最終生成物の品質の原因である起こり得る押出機の不具合（例えば、押出機の出口区域における融解していない材料の存在）を明らかにすることを可能にすることに加えて、不具合の原因を調査することを可能にする。
【００４１】
換言すると、この解決法によれば、押出成形シリンダの異なる区域におけるポリマーの物質的状態を追跡することによって、融解加工の進行についての情報を得ることを可能にする。
【００４２】
好ましくは、測定パラメータは、ポリマー材料の透過率及び／又は反射率を表す。制御パラメータはまた、好ましくは、測定パラメータ即ち光学センサによって受信された電磁放射の強度の振幅の関数として演算される。
【００４３】
これは、出願人によって行われた研究及び試験によって、ポリマー材料が固体状態から融解状態に移る場合に、ポリマー材料の透過性即ち透過率（及び／又は反射率）が変化することが示されたので、有利である。
【００４４】
発光体及び受光体は、それぞれ、波長が所定の帯域（例えば、７００ｎｍから１ｍｍの間の）の範囲内にある電磁波を発する及び検出するように構成される。好ましくは、発光体及び受光体は、それぞれ、波長が７００ｎｍから３０００ｎｍの間の電磁波を発する及び検出するように構成される。
【００４５】
好ましくは、プロセッサは、所定の測定時間間隔（即ち測定時間）の間に測定信号を取得するようにプログラムされる。プロセッサはまた、各測定箇所について、当該測定時間における対応する測定信号の測定パラメータ曲線の関数として制御パラメータを演算するように構成される。
【００４６】
その場合、好ましくは、プロセッサは、当該測定時間における測定パラメータの曲線即ち波形の関数として制御パラメータを演算するようにプログラムされる。
【００４７】
これにより、制御パラメータの演算が特に簡潔で確かになる。
【００４８】
例えば、プロセッサは、各測定箇所について、高基準範囲から低基準範囲までの対応する測定信号の測定パラメータの変動周波数の関数として制御パラメータを演算するようにプログラムされる（換言すると、測定時間における測定曲線のピークの数が演算される）。
【００４９】
一例において、光学センサの受光体は、１００ｎｍ未満の帯域幅を定める。また、光学センサの受光体は、（例えば、フォトダイオード及び光学的な通過帯域フィルタによって）所定の波長で動作する。
【００５０】
光学センサの受光体の帯域幅を限定することには、光学センサを、特に簡潔で、経済的であり、精密なものにする長所がある。
【００５１】
なお、実際に、制御パラメータを演算する目的で、（出願人によって行われた研究及び試験から）赤外スペクトルにおけるピークの位置又は波長を評価するよりもむしろ、所定の波長での測定パラメータの振幅を評価することが重要であることが判明した。
【００５２】
好ましくは、光学検査装置は、光学センサに接続されており、受光体の帯域幅の（波長ドメイン内の）位置を選択的に変動させるように調節可能である、複数の光学センサの各光学センサ用として、フィルタを備える。
【００５３】
なお、この解決法によれば、受光体の帯域幅を選択してより大きな振幅の測定信号を受信することを可能にし、これにより、検査装置及び押出機の効力及び信頼性を高める。
【００５４】
一例示の実施形態において、プロセッサは、押出機によって加工されたポリマー材料の種類に関する情報を受信するように構成される。好ましくは、プロセッサは、押出機によって加工されたポリマー材料の赤外スペクトルに関する情報を受信するように構成される。
【００５５】
一例示の実施形態において、プロセッサは、フィルタに接続されることによりフィルタを調節し、各光学センサについて、（２つの連続する）吸収ピーク間の中間の赤外スペクトルの区域における帯域幅の位置を設定するようにプログラムされる。
【００５６】
加工されたポリマー材料の赤外スペクトルに関する情報によれば、フィルタによって各センサの動作帯域を位置決めする波長区域を選ぶことを最適化することを可能にする。
【００５７】
一例示の実施形態において、この装置は、プロセッサに接続されて、押出機によって加工されたポリマー材料に関する情報（即ち、ポリマー材料の赤外スペクトルに関する情報）を伝送する散乱分光光度計又はフーリエ変換型分光光度計を備える。
【００５８】
一例示の実施形態において、プロセッサは、押出スクリューの回転速度及び／又はヒータの加熱電力及び／又は押出成形シリンダ内部の圧力に関する動作パラメータを受信するように据え付けられている。好ましくは、プロセッサは、長手方向の位置に対する制御パラメータの曲線の関数として１つ又は複数の制御信号を生成するようにプログラムされる。これらは、押出成形シリンダ内部の制御パラメータの基準構成（即ち、基準曲線）の関数として動作パラメータを変動させるためのフィードバック制御信号である。
【００５９】
なお、この解決法によれば、ポリマー材料の押出成形加工を最適化することを可能にする。より具体的には、制御パラメータ値の関数として押出機の動作パラメータを変動させることによれば、融解していない材料が押出成形シリンダの出口の近傍に到達することを防止可能にする。押出機の動作パラメータを調整して、押出スクリューの摩耗の影響を打ち消すことがまた可能であり、これにより、押出機をより信頼性が高いものにする。
【００６０】
本記載の更なる目的は、ポリマー材料用の押出機を提供することにある。押出機は、好ましくは長手方向に細長に延在する中空押出成形シリンダを備える。押出成形シリンダは、（好ましくは、第１の端部に位置する）ポリマー材料のペレットを受ける入口と、（好ましくは、第２の端部に位置する）融解されたポリマー材料を放つ出口と、を有する。
【００６１】
押出機は、好ましくは、押出成形シリンダ内部において押出スクリューを回転駆動させて、入口から出口に供給方向にポリマー材料を移動させるモータに接続されている押出スクリューを備える。一例示の実施形態において、押出スクリューは、供給方向に大きさが増大することによって、押出スクリュー及び押出成形シリンダの間の空間を徐々に低減させるコア（「コア」という用語は、ねじ山の底辺において測定された径を示す）を有する。
【００６２】
押出機はまた、押出成形シリンダに結合されて、押出成形シリンダと熱交換する複数のヒータを備える。
【００６３】
本発明に係る押出機は、前述に記載の１つ又は複数の特徴を有する検査装置を備える。
【００６４】
一例示の実施形態において、押出機は、押出成形シリンダの壁部に作られている複数の孔部を備える。各孔部は、測定箇所において作られている。好ましくは、各光学センサは、センサの孔部への挿入によって押出成形シリンダに結合することができる。
【００６５】
例示の実施形態において、押出成形シリンダは、スクリューが挿入されている第１の区域と、スクリューの一方の端部及び押出成形シリンダの出口の間に配置される第２の区域と、を有する。好ましくは、複数の光学センサのうち少なくとも１つの光学センサは、第１の区域において押出成形シリンダに結合されており、ポリマー材料によって反射された赤外光を検出するように構成され、複数の光学センサのうち少なくとも１つの光学センサは、第２の区域において押出成形シリンダに結合されており、ポリマー材料によって透過された赤外光を検出するように構成される。
【００６６】
本記載によれば、押出機を通過するポリマー材料の塊の光学検査用の方法がまた規定されており、押出機は、好ましくは長手方向に細長に延在する中空押出成形シリンダを有する。押出成形シリンダは、ポリマー材料のペレットを受ける入口と、融解されたポリマー材料を放つ出口と、を有する。押出機は、押出成形シリンダ内部において押出スクリューを回転駆動させて、入口から出口にポリマー材料を移動させるように構成される、好ましくはモータに接続されている押出スクリューを有する。押出機はまた、押出成形シリンダに結合されているヒータを備える。
【００６７】
検査方法は、
それぞれが、押出成形シリンダ内部のポリマー材料の光学的特性を表す測定パラメータを測定するように構成される赤外光発光体及び受光体を有する複数の光学センサを準備するステップと、
各光学センサを押出成形シリンダの壁部に作られているそれぞれの孔部に挿入することによって、長手方向に沿って連続して位置し且つ互いから間隔をおいて配置されている複数の測定箇所において複数の光学センサを押出成形シリンダに結合するステップと、
複数の光学センサのうち対応する光学センサによって測定された測定パラメータを含む複数の測定信号を取得するステップと、
測定信号を処理することにより、ポリマー材料の物質的状態を示す制御パラメータの対応する複数の値を演算するステップと、
を含み、複数の値は、長手方向の位置の関数として押出成形シリンダ内部の制御パラメータの変化の曲線を表す。
【００６８】
複数の測定信号を取得するステップが、所定の測定時間間隔の間持続する場合、測定信号を処理するステップは、
各測定箇所について、測定時間間隔において、対応する測定信号の測定パラメータ曲線の関数として制御パラメータを演算する更なるステップ
を含む。
【００６９】
光学センサの受光体が、帯域幅を定める場合、この方法は、
押出機によって加工されたポリマー材料の赤外スペクトルに関する情報を取得するステップと、
各光学センサに接続されており、受光体の帯域幅の（波長ドメイン内の）位置を選択的に変動させるように調節可能なフィルタを準備するステップと、
（２つの連続する）吸収ピーク間の中間のポリマー材料の赤外スペクトルの位置に帯域幅を位置決めすることによって、各光学センサを設定するステップと、の
更なるステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
本発明の上述の及び他の特徴は、添付の図面に一例としてのみ示されている、以下の本発明の好ましい実施形態の記載からより明らかとなろう。
【００７１】
【図１】本記載に係る光学検査装置を備える押出機の略図を示す。
【図２】図１の光学検査装置の詳細の略図を示す。
【図３】図１の光学検査装置の詳細の略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００７２】
図面を参照すれば、符号１は、押出機３を通過するポリマー材料２の塊を分析するように構成される光学検査装置を示す。
【００７３】
押出機３は、長手方向に細長に延在する中空押出成形シリンダ４を備える。押出成形シリンダ４は、好ましくは、第１の端部に位置し、ポリマー材料２のペレット２ａを受ける入口４ａを有する。押出成形シリンダ４は、好ましくは、第２の端部に位置し、融解されたポリマー材料２ｂを放つ出口４ｂを有する。
【００７４】
押出機３は、好ましくは、押出成形シリンダ４内部において長手方向軸Ａを中心に押出スクリュー５を回転駆動させて、入口４ａから出口４ｂにポリマー材料２を移動させるように構成されるモータ６に接続されている押出スクリュー５を有する。
【００７５】
押出機３はまた、押出成形シリンダ４に結合されて、押出成形シリンダ４と熱交換する複数のヒータ７を備える。例示の実施形態において、ヒータ７は、電気抵抗体及び／又は熱交換器を備える。
【００７６】
本発明に係る光学検査装置１は、複数の対応する測定箇所において押出成形シリンダ４に動作可能に結合されている複数の光学センサ８を備える。測定箇所は、長手方向に沿って連続して位置し且つ互いから間隔をおいて配置されている。
【００７７】
例示の実施形態において、各光学センサ８は、押出成形シリンダ４を通過するポリマー材料２の光学的特性を表す測定パラメータを測定するように構成される発光体８ａ及び受光体８ｂを備える。
【００７８】
好ましくは、測定パラメータは、ポリマー材料の透過率及び／又は反射率を表す。換言すると、測定パラメータは、ポリマー材料２によって透過された及び／又は反射された電磁放射の強度を表す。
【００７９】
好ましくは、発光体８ａ及び受光体８ｂは、それぞれ、波長が７００ｎｍから１ｍｍの間の電磁波（即ち、波長が赤外スペクトル域にある電磁波）を発する及び検出するように構成される。なおより好ましくは、発光体８ａ及び受光体８ｂは、それぞれ、波長が７００ｎｍから３０００ｎｍの間の電磁波（即ち、波長が近赤外スペクトル域にある電磁波）を発する及び検出するように構成される。
【００８０】
本発明に係る検査装置１はまた、対応する光学センサ８によって測定された測定パラメータを含む複数の測定信号を取得するようにプログラムされるプロセッサ９を備える。例示の実施形態において、プロセッサ９は、複数の測定信号を処理し、押出成形シリンダ４内部のポリマー材料２の物質的状態を示す制御パラメータの対応する複数の値を演算するようにプログラムされる。
【００８１】
好ましくは、複数の制御パラメータ値は、長手方向の位置の関数として制御パラメータの曲線を表す。換言すると、プロセッサ９は、対応する測定箇所において押出成形シリンダ４に結合されている各光学センサ８からの測定信号を処理し、制御パラメータの複数の値を生成するように構成される。制御パラメータの複数の値のそれぞれは、それぞれの測定箇所の長手方向の位置において制御パラメータによって採用された値に対応する。
【００８２】
例示の実施形態において、プロセッサ９は、所定の測定時間間隔（即ち測定時間）の間に測定信号を取得するようにプログラムされる。プロセッサ９はまた、各測定箇所について、当該測定時間における対応する測定信号の測定パラメータ曲線の関数として制御パラメータを演算するように構成される。
【００８３】
例示の実施形態において、プロセッサ９は、当該測定時間における対応する測定信号の測定パラメータの平均値及び標準偏差を演算するようにプログラムされる。
【００８４】
別の例示の実施形態において、プロセッサ９は、各測定箇所について、測定時間における高基準範囲から低基準範囲までの対応する測定信号の測定パラメータの変動周波数の関数として制御パラメータを演算するようにプログラムされる。
【００８５】
好ましくは、この高基準範囲は、融解されたポリマー材料と対応付けられ、この低基準範囲は、ポリマー材料のペレットと対応付けられる。
【００８６】
なお、電磁放射を吸収するポリマー材料２の容量は、ポリマー材料２の物質的状態によって影響される。より具体的には、ポリマー材料２の吸収度は、ポリマー材料の融解加工の間に減少する。
【００８７】
出願人によって行われた研究及び試験によって、（所定の波長で）受光体８ｂによって検出された電磁放射の平均強度は、対応する発光体８ａによって発せられた光が融解されたポリマー材料２ｂに当たる場合、最高になり、発光体８ａによって発せられた光がポリマー材料２のペレット２ａに当たる場合、最低になることが示された。
【００８８】
押出成形シリンダ４の入口４ａに近接する測定箇所において押出成形シリンダ４に結合されている光学センサ８は、当該測定箇所において検査されたポリマー材料２がポリマー材料のペレット２ａから主に（又はほぼ完全に）なるので、測定時間間隔において、経時変動が低い状態で、低平均強度の電磁放射を受信する。
【００８９】
押出成形シリンダ４の出口４ｂに近接する測定箇所において押出成形シリンダ４に結合されている光学センサ８は、当該測定箇所において検査されたポリマー材料２が融解されたポリマー材料２ｂから（主に又はほぼ完全に）なるので、測定時間間隔において、経時変動が限定された状態で、高平均強度の電磁放射を受信する。
【００９０】
出願人によって行われた研究及び試験によって、ポリマー材料２が同様の割合（例えば、重量又は質量）のペレット２ａ及び融解されたポリマー材料２ｂから構成される測定箇所に位置する光学センサ８は、高基準範囲から低基準範囲まで経時的に可変の強度の電磁放射を受信することが示された。より具体的には、対応する測定信号の測定パラメータの変動周波数は、ポリマー材料２が同様の割合（例えば、重量又は質量）のペレット２ａ及び融解されたポリマー材料２ｂからなる場合、最高になる。
【００９１】
例示の実施形態において、光学センサ８の受光体８ｂは、１００ｎｍ未満の帯域幅を定める。例えば、受光体８ｂは、特性波長で動作するように構成されるフォトダイオードである。
【００９２】
好ましくは、検査装置１は、複数の光学センサ８の各光学センサ用のフィルタ１０を備える。フィルタ１０は、光学センサ８に接続されており、受光体８ｂの帯域幅の（波長ドメイン内の）位置を選択的に変動させるように調節可能である。
【００９３】
例示の実施形態において、プロセッサ９は、押出機３によって加工されたポリマー材料２の種類に関する情報を受信するように構成される。好ましくは、プロセッサ９は、押出機３によって加工されたポリマー材料２の赤外スペクトルに関する情報を受信するように構成される。
【００９４】
なお、ポリマー材料２の赤外スペクトルは、典型的には、それぞれがポリマー材料２の分子の振動状態の特性波長と対応付けられている複数の吸収ピークを有する。これらの特性波長で、ポリマー材料２の吸収度は、大幅に増大する。これらの特性波長で受光体８ｂによって検出された電磁放射強度は、特性波長間の中間の波長で検出された電磁放射強度よりもはるかに低くてもよく、検出されるために、非常に感度が良く費用がかかる光学センサを必要とする。
【００９５】
例示の実施形態において、プロセッサ９は、フィルタ１０に接続されることによりフィルタ１０を調節し、各光学センサ８について、（２つの連続する）吸収ピーク間の中間の赤外スペクトルの区域における帯域幅の（波長ドメイン内の）位置を設定するようにプログラムされる。
【００９６】
好ましくは、プロセッサ９は、各フィルタ１０に接続されることによりフィルタ１０を調節し、各光学センサ８について、（２つの連続する）続く吸収ピーク間の中間の赤外スペクトルの区域における帯域幅の（波長ドメイン内の）位置を設定するようにプログラムされる。
【００９７】
例示の実施形態において、装置１は、ポリマー材料２の赤外スペクトルを検出するように構成される散乱分光光度計又はフーリエ変換型分光光度計を備える。好ましくは、散乱分光光度計又はフーリエ変換型分光光度計は、７００ｎｍから３０００ｎｍの間の波長区域において動作する（即ち、近赤外スペクトル域において動作する）ように構成される。
【００９８】
好ましくは、散乱分光光度計（又はフーリエ変換型分光光度計）は、プロセッサ９に接続されて、押出機３によって加工されたポリマー材料２に関する情報（即ち、ポリマー材料２の赤外スペクトルに関する情報）を伝送する。好ましくは、プロセッサ９は、フィルタ１０に接続されることにより、各光学センサについて、ポリマー材料２の赤外スペクトルに関する情報に関する情報の関数として帯域幅の（波長ドメイン内の）位置を設定する。
【００９９】
例示の実施形態において、プロセッサ９は、押出スクリュー５の回転速度及び／又はヒータ７の加熱電力及び／又は押出成形シリンダ４内部の圧力に関する動作パラメータを受信するように据え付けられている。好ましくは、プロセッサ９は、長手方向の位置に対する制御パラメータの曲線の関数として１つ又は複数の制御信号を生成するようにプログラムされる。これらは、長手方向の位置の関数として制御パラメータの基準構成（即ち、基準曲線）の関数として動作パラメータを変動させるためのフィードバック制御信号である。
【０１００】
例示の実施形態において、プロセッサ９は、押出スクリュー５のモータ６に接続されて、押出スクリュー５の回転速度を表す動作パラメータを受信し、回転速度を変動させる第１の制御信号を伝送する。
【０１０１】
更なる例示の実施形態において、プロセッサ９は、ヒータ７に接続されて、ヒータ７及び押出成形シリンダ４の間で交換された電力を表す動作パラメータを受信し、好ましくは長手方向の位置の関数として第２のフィードバック制御信号を伝送する。
【０１０２】
更なる例示の実施形態において、プロセッサ９は、少なくとも１つの圧力トランスデューサに接続されて、押出成形シリンダ４内部の圧力値を表す動作パラメータを受信し、押出成形シリンダ４内部の圧力を変動させる第３のフィードバック制御信号を伝送する。
【０１０３】
本記載の更なる目的は、ポリマー材料２用の押出機３を提供することにある。押出機３は、好ましくは長手方向に細長に延在する中空押出成形シリンダ４を備える。押出成形シリンダ４は、（好ましくは、第１の端部に位置する）ポリマー材料２のペレット２ａを受ける入口４ａと、（好ましくは、第２の端部に位置する）融解されたポリマー材料２ｂを放つ出口４ｂと、を有する。
【０１０４】
押出機３は、押出成形シリンダ４内部において長手方向軸Ａを中心に押出スクリュー５を回転駆動させ、入口４ａから出口４ｂにポリマー材料２を移動させるモータ６に接続されている押出スクリュー５を備える。
【０１０５】
押出機３は、押出成形シリンダ４内部において長手方向軸Ａを中心に回転して入口４ａから出口４ｂに供給方向にポリマー材料２を移動させるように構成される押出スクリュー５を備える。好ましくは、押出スクリュー５は、モータ６に接続されて、長手方向軸Ａを中心に回転する。例示の実施形態において、押出スクリュー５は、供給方向に大きさが増大することによって、押出スクリュー５及び押出成形シリンダ４の間の空間を徐々に低減させるコア（「コア」という用語は、ねじ山の底辺において測定された径を示す）を有する。
【０１０６】
押出機３はまた、押出成形シリンダ４に結合されて、押出成形シリンダ４と熱交換する複数のヒータ７を備える。
【０１０７】
本発明に係る押出機３は、前述に記載の１つ又は複数の特徴を有する検査装置１を備える。
【０１０８】
一例示の実施形態において、押出機３は、押出成形シリンダ４の壁部に作られている複数の孔部を備える。各孔部は、測定箇所において作られている。好ましくは、各光学センサ８は、センサ８の孔部への挿入によって押出成形シリンダ４に結合することができる。
【０１０９】
例示の実施形態において、押出成形シリンダ４は、押出スクリュー５が挿入されている第１の区域と、押出スクリュー５の一方の端部及び押出成形シリンダ４の出口４ｂの間に配置されている第２の区域と、を有する。好ましくは、複数の光学センサ８のうち少なくとも１つの光学センサ８は、第１の区域において押出成形シリンダ４に結合されており、ポリマー材料２によって反射された赤外光を検出するように構成され、複数の光学センサ８のうち少なくとも１つの光学センサ８は、第２の区域において押出成形シリンダ４に結合されており、ポリマー材料２によって透過された赤外光を検出するように構成される。
【０１１０】
本記載によれば、押出機３を通過するポリマー材料２の塊の光学検査用の方法がまた規定されている。押出機３は、長手方向に細長に延在する中空押出成形シリンダ４を有する。押出成形シリンダ４は、ポリマー材料２のペレット２ａを受ける入口４ａと、融解されたポリマー材料２ｂを放つ出口４ｂと、を有する。押出機３は、（好ましくは、モータ６に接続されており）押出成形シリンダ４内部において回転し、入口４ａから出口４ｂにポリマー材料２を移動させるように構成される押出スクリュー５を有する。押出機３はまた、押出成形シリンダ４に結合されているヒータ７を備える。
【０１１１】
検査方法は、
それぞれが、押出成形シリンダ４内部のポリマー材料２の光学的特性を表す測定パラメータを測定するように構成される赤外光発光体８ａ及び受光体８ｂを有する複数の光学センサ８を準備するステップと、
各光学センサ８を押出成形シリンダ４の壁部に作られているそれぞれの孔部に挿入することによって、長手方向に沿って連続して位置し且つ互いから間隔をおいて配置されている複数の測定箇所において複数の光学センサ８を押出成形シリンダ４に結合するステップと、
複数の光学センサ８のうち対応する光学センサ８によって測定された測定パラメータを含む複数の測定信号を取得するステップと、
測定信号を処理することにより、ポリマー材料２の物質的状態を示す制御パラメータの対応する複数の値を演算するステップと、
を含み、
複数の値は、長手方向の位置の関数として押出成形シリンダ４内部の制御パラメータの変化の曲線を表す。
【０１１２】
複数の測定信号を取得するステップが、所定の測定時間の間持続する場合、測定信号を処理するステップは、
各測定箇所について、測定時間間隔において、対応する測定信号の測定パラメータ曲線の関数として制御パラメータを演算する更なるステップ
を含む。
【０１１３】
光学センサ８の受光体８ｂが、帯域幅を定める場合、この方法は、
押出機３によって加工されたポリマー材料２の赤外スペクトルに関する情報を取得するステップと、
各光学センサ８に接続されており、受光体８ｂの帯域幅の（波長ドメイン内の）位置を選択的に変動させるように調節可能なフィルタ１０を準備するステップと、
（２つの連続する）吸収ピーク間の中間のポリマー材料２の赤外スペクトルの位置に帯域幅を位置決めすることによって、各光学センサ８を設定するステップと、の
更なるステップを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１４】
【特許文献１】ＵＳ４２９０９８６
【特許文献２】ＤＥ１９８２０９４８
【特許文献３】ＤＥ１０２０１３１００８６６Ａ１
【特許文献４】ＷＯ２０１４／１８３１４５Ａ１
【特許文献５】ＥＰ０７１６２９９Ａ１
【特許文献６】ＪＰＨ０９８９７８９Ａ
【特許文献７】ＣＮ１０４０８９９２３Ａ
【非特許文献】
【０１１５】
【非特許文献１】Ｎｅａｒ  ｉｎｆｒａｒｅｄ  （ＮＩＲ）  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ  ｆｏｒ  ｉｎ−ｌｉｎｅ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｏｆ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ（Ｔ．  Ｒｏｈｅ，  Ｗ．  Ｂｅｃｋｅｒ，  Ｓ．  Ｋｏｅｌｅ，  Ｎ．  Ｅｉｓｅｎｒｅｉｃｈ，  Ｐ．  Ｅｙｅｒｅｒ，  Ｔａｌａｎｔａ  ５，  １９９９，  ｐａｇｅｓ  ２８３−２９０）
【図１】
0006442623.tif 000002
【図２】
0006442623.tif 000003
【図３】
0006442623.tif 000004