(57)【要約】【課題】  比較的構成が簡単な直立２本型カレンダ形式でありながら、平坦性および厚み精度の高い樹脂シートを確実に成形することのできるカレンダ成形装置を得る。【解決手段】  カレンダ成形装置は、一対の成形ロール１ａ，１ｂと、成形ロールへ樹脂材料４を供給する材料供給手段３と、成形ロールの一方１ａに対向しかつ当該成形ロール１ａの軸心方向Ｌａと軸心方向Ｌｃを相対的に変更可能な状態で設けられた矯正ロール２、とを少なくとも備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の成形ロールと、成形ロールへ樹脂材料を供給する材料供給手段と、成形ロールの一方に対向しかつ当該成形ロールの軸心方向と軸心方向を相対的に変更可能な状態で設けられた矯正ロール、とを少なくとも備えることを特徴とするカレンダ成形装置。
【請求項２】
一対の成形ロール間と一方の成形ロールと矯正ロールとの間との領域にある樹脂シートの膜厚分布を測定する手段と、該測定手段からの情報により矯正ロールの軸心方向を制御する制御機構とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のカレンダ成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種合成樹脂を複数本の加熱ロールで圧延して一定厚みのフィルムあるいはシートを作るためのカレンダ圧延装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カレンダ成形方法および装置は知られており、加工の対象となる樹脂材料や得ようとする製品精度などに応じて、逆Ｌ型、Ｚ型、直立２本型などのカレンダ形式が採用されている。また、シート厚みの変動を精度よく抑制するようにした装置として、例えば、特許文献１（特開平６−１１４８６６号公報）には、温度調節された相対する一対の２本のロールの間に合成樹脂を通して樹脂シートを加工するカレンダ圧延装置において、２本のロールを案内し支承するロールスタンドを温度調整装置による温度調整することにより、２本のロールの軸間距離の変動を防止するようにしたものが開示されている。
【０００３】
さらに、特許文献２（特開平５−２５３９６２号公報）には、カレンダ装置により熱可塑性樹脂シートを製造する方法において、逆Ｌ型カレンダ形式における圧延ロールの最終熱ロール対の側方に離間して非加熱の補助ロールを配置し、最終熱ロール対間を通過した圧延シートを補助ロールを経由して再び最終熱ロールへ導くことにより、表裏の光沢差のない熱可塑性シートを製造することが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１１４８６６号公報
【特許文献２】特開平５−２５３９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
逆Ｌ型やＺ型のカレンダ形式は厚み精度の高いシートやフィルムを成形できる利点があるが、装置の構成が複雑となる。特許文献２に記載の装置では表裏の光沢差のない熱可塑性シートが成形できるが、基本構成が逆Ｌ型形式であり、さらに最終熱ロール対の側方に離間して非加熱の補助ロールを配置していることから、構成は一層複雑となる。特許文献１に記載の装置は、形式的には直立２本型のカレンダであり、構成的には簡素である。
【０００６】
本発明者は基本的に直立２本型カレンダ形式であるカレンダ成形装置を用いて樹脂シートを成形することを行ってきているが、一対の加熱圧延ロールを用いるのみであることから、ロールの温度調整を行っても、投入される樹脂材料精度に起因する成形品の波打ち現象に適切に対処することができず、十分に満足する平坦性を持つ樹脂シートを得るのが困難であることを経験した。
【０００７】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、比較的構成が簡単な直立２本型カレンダ形式の成形装置を用いながら、平坦性および厚み精度の高い樹脂シートを得ることができるようにした、改良されたカレンダ成形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】
【０００８】
上記の課題を解決する本発明によるカレンダ成形装置は、一対の成形ロールと、成形ロールへ樹脂材料を供給する材料供給手段と、成形ロールの一方に対向しかつ当該成形ロールの軸心方向と軸心方向を相対的に変更可能な状態で設けられた矯正ロール、とを少なくとも備えることを特徴とする。
【０００９】
上記のカレンダ成形装置は、基本的に一対の成形ロールからなるカレンダ形式であり、構成は容易である。一対の成形ロールは従来の装置と同様に加熱されかつ所要の温度調整が行われており、樹脂材料は一対の成形ロール間でシート状に圧延されて送り出される。成形ロール間の距離および所要の温度制御を行うことにより、ある程度は厚みの均一な表面平坦性の高い樹脂シートを得ることができる。
【００１０】
しかし、前記したように、投入される樹脂材料精度に起因する成形品の波打ち現象を一対の成形ロールのみで回避することはできない。本発明の装置では、成形ロールの一方に対向しかつ当該成形ロールの軸心方向と軸心方向を相対的に変更可能な状態で矯正ロールを設けることにより、成形ロールで発生した波打ち形状を平坦化する処理を行い、表面精度の高い樹脂シートを得るようにしている。
【００１１】
上記平坦化処理は次のような処理原理に基づく。すなわち、図２は上下２本のロールａ，ｂが軸心方向Ｌ１，Ｌ２を平行にして設置されている場合に、シートＳが受ける力Ｆの向きを示しており、図３は一方のロールｂの軸心方向Ｌ２を他方のロールａの軸心方向Ｌ１に対して角度θだけ傾けた場合に膜Ｓが受ける力Ｆの向きを示している。
【００１２】
図２の場合は、膜Ｓはロールの送り方向、すなわち膜の流れ方向（ＭＤ）にしか力を受けないため、流れ方向に直交する方向（ＴＤ）には力を受けることはなく、膜厚をＴＤ方向にならす（平坦化）効果は得られない。そのために、シートＳの表面に波打ちがある場合に、ＭＤ方向の波打ち（凹凸）はある程度は平坦化されるが、ＴＤ方向の波打ち（凹凸）はほぼそのまま残ることとなる。
【００１３】
一方、図３の場合は、傾けた角度θに対してＦｓｉｎθの力ｆをＴＤ方向に受けることとなる。この力ｆによってシートＳはＴＤ方向（巾方向）にならされることとなり、全体的に平坦化が進行する。なお、図３から明らかなように、シートＳの膜厚が中央〜左側に厚く、中央〜右側が比較して薄い場合には、図３に示される方向にロールｂの軸心方向Ｌ２を傾斜させれば、膜厚を平坦化することができる。中央〜右側が比較して厚い場合には、図３と逆の方向にロールｂの軸心方向Ｌ２を傾斜させればよく、同様に膜厚を平坦化することができる。
【００１４】
上記の処理原理を、本発明による装置の成形ロールの一方とそれに圧接する矯正ロールとの間に適用することにより、一対の成形ロール間を通過したときにシートの生じている波打ち形状を効果的に解消することができ、結果として、平坦化の進んだ厚み精度の高い樹脂シートが得られる。最終的に得ようとする樹脂シートの厚みや一対の成形ローの直径および矯正ロールの直径などによってその範囲は変化するが、前記角度θは５°〜０．５°の範囲、好ましくは１°程度であることが望ましく、実際的である。
【００１５】
本発明の装置において、一対の成形ロール間と一方の成形ロールと矯正ロールとの間との領域にある樹脂シートの膜厚分布を測定する手段と、該測定手段からの情報により矯正ロールの軸心方向を制御する制御機構とをさらに備えることは、特に好ましい。膜厚分布を測定する手段としては、赤外線（ＩＲ）厚さ測定装置、β線厚さ測定装置などの非接触型測定装置のようなものを採用することができる。矯正ロールの軸心方向を制御する制御機構としては、厚さ分布に応じて矯正ロール角度を変更できるサーボモータなどによる調整機構のようなものを採用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によるカレンダ成形装置によれば、比較的構成が簡単な直立２本型カレンダ形式の成形装置でありながら、平坦性および厚み精度の高い樹脂シートを確実に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら実施の形態に基づき本発明を説明する。図１は本発明によるカレンダ成形装置の要部を示す概念図である。
【００１８】
カレンダ成形装置１０は、一対の成形ロール１ａ，１ｂを持つ。２つの成形ロール１ａ，１ｂは図示しない適宜の加熱手段により所要温度に加熱される。各ロールの回転軸心Ｌａ，Ｌｂは互いに平行であり、図示しない回転機構により、矢印Ａ方向の回転が与えられる。また、回転軸心Ｌａ，Ｌｂの軸心間距離は変更可能となっており、成形しようとする樹脂シート５の厚みに応じて、図示しない機構により最適な軸心間距離に設定される。
【００１９】
この例において、一対の成形ロール１ａ，１ｂの上位には案内部材３が備えられる。案内部材３は中空部材であり、下端に樹脂材料の出口を持つ。シート成形しようとする樹脂材料４は、中空内部を通過して出口から一対の成形ロール１ａ，１ｂ間に案内される。成形しようとする樹脂シート５の横幅は、案内部材３のロールの回転軸心Ｌａ，Ｌｂ方向の対向する両側壁により規制される。樹脂材料４の成形ロール１ａ，１ｂ間への案内を確実にするために、案内部材３の下端部は一対の成形ロール１ａ，１ｂに接することのできる曲面部３ａとされている。
【００２０】
本発明のカレンダ成形装置１０では、一方の成形ロール１ａに対向して矯正ロール２が備えられる。矯正ロール２の軸心線Ｌｃは成形ロール１ａの回転軸心Ｌａと平行であり、該矯正ロール２には、図示しない回転機構により矢印Ａ方向に、成形ロール１ａの回転に同期した回転が与えられる。また、成形ロール１ａの回転軸心Ｌａと矯正ロール２の回転軸心Ｌｃの軸心間距離も変更可能となっており、成形しようとする樹脂シート５の厚みに応じて、図示しない機構により最適な軸心間距離に設定される。さらに、矯正ロール２は、適宜の加熱手段により所要温度に加熱される。
【００２１】
矯正ロール２の回転軸心Ｌｃは、クロスヘッド機構２０により、成形ロール１ａの軸心方向Ｌａに対して平行を維持しながら、その方向（傾き）を所定角度だけ変更できるようにされている。その関係は、図３に基づき説明したロールａの軸心方向Ｌ１とロールｂの軸心方向Ｌ２との関係と同じであり、成形ロール１ａの軸心方向Ｌａがロールａの軸心方向Ｌ１に相当し、矯正ロール２の回転軸心Ｌｃがロールｂの軸心方向Ｌ２に相当する。
【００２２】
また、この例において、一対の成形ロール１ａ，１ｂで圧延された樹脂シート５が成形ロール１ａと矯正ロール２との間との間で厚みの矯正を受けるまでの間にある樹脂シート５の軸心線方向の膜厚分布を測定するラインセンサのような非接触の測定手段２１が設けてあり、該測定手段２１からの信号は制御手段２３に送られる。制御手段２３は測定手段２１からの信号に応じて、矯正ロール２の軸心方向Ｌｃを図１に矢印Ｘで示すように、成形ロール１ａの軸心方向Ｌａに対して、矯正ロール２の回転軸心Ｌｃを角度θ（図３およびその説明参照）だけ傾斜させる信号をクロスヘッド機構２０に送信する。
【００２３】
上記のようであり、何らかの原因で、一対の成形ロール１ａ，１ｂで圧延された樹脂シート５がその巾方向に厚みの違いがある場合に、その（平均した）厚みの違いの大小と、厚みの違いが中央から見て右側が大であり左側が小であるか、または、その逆であるかによって、矯正ロール２の回転軸心Ｌｃの角度θをどの程度の角度とするか、その角度は右回りの角度か左回りの角度か、を適宜選択することにより、比較的構成が簡単な直立２本型カレンダ成形装置を用いながら、平坦性および厚み精度の高い樹脂シートを得ることができる。
【００２４】
上記のカレンダ成形装置は種々の樹脂材料からシートあるいはフィルムを成形するときに有効に用いることができるが、特に、ＰＴＦＥの円筒状成形物（ビード）を圧延して厚さが均一な膜厚分布を持つＰＴＦＥ多孔質膜を成形する場合にきわめて効果的である。特に、図示した形態の案内部材３を用いることにより、ＰＴＦＥ多孔質膜の横幅を規制することができ、かつ、案内部材３の取り付けとは無関係に矯正ロール２の角度を制御できるので、均一な厚さ分布を持つ多孔質膜を確実に圧延成形することができる。
【００２５】
図１に示した装置を用いて実際にＰＴＦＥシートを成形した例を示す。図１に示す装置において、成形ロール１ａ，１ｂおよび矯正ロール２として、直径がすべて２００ｍｍである金属ロールを用いた。また、原材料してＰＴＦＥのファインパウダーを円柱状に成形したもの（ビード）を用いた。成形ロール１ａ，１ｂ間のロールギャップは０．５ｍｍ，成形ロール１ａと矯正ロール２間のロールギャップは０．１ｍｍとした。成形ロール１ａの軸心方向Ｌａに対する矯正ロール２の回転軸心Ｌｃの相対角度θを０°（実施例１）、０．５°（実施例２）、１°（実施例３）として、成形されたシートの膜厚を巾方向にて測定して厚さ変化率を求めた。その結果を表１に示す。
【００２６】
なお、膜厚の測定は巾方向を５等分した各点において実施した。厚さ変化率の定義としては、（膜厚の最大値）／（膜厚の最小値）とした。
【００２７】
比較例として、矯正ロール２を用いずに、成形ロール１ａ，１ｂのギャップを０．１ｍｍとしてＰＴＦＥシートを成形し、実施例と同様にして厚さ変化率を測定した。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
実施例１では軸クロスさせていないために、比較例（従来型）に近い結果となったが、若干は改善されている。これは、圧延が２段になった結果と思われる。実施例２と３では明らかに改善が見られる。ただ、実施例２と３では厚さ変化率が異なっており、クロス角度（θ）が得られるシートの均平性に影響を与えることもわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明によるカレンダ成形装置の要部を示す概念図
【図２】本発明の装置により平坦化が達成される原理を説明するための図であり、上下２本のロールの軸心方向が平行の場合を示す。
【図３】本発明の装置により平坦化が達成される原理を説明するための図であり、一方のロールの軸心方向が他方のロールの軸心方向に対して角度θだけ傾いている場合を示す。
【符号の説明】
【００３１】
ａ，ｂ…一対のロール、Ｌ１，Ｌ２…ロールａ，ｂの軸心方向、θ…軸心方向Ｌ１，Ｌ２およびＬａ，Ｌｃの傾斜角、１０…カレンダ成形装置、１ａ，１ｂ…一対の成形ロール、Ｌａ，Ｌｂ…成形ロール１ａ，１ｂの回転軸心、２…矯正ロール、Ｌｃ…矯正ロールの回転軸心、３…案内部材、４…シート成形しようとする樹脂材料、５…成形される樹脂シート、２０…クロスヘッド機構、２１…厚み測定手段、２３…制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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