(57)【要約】【課題】オンラインで正確にブローンフィルムの円周方向の特性値を測定することができるフィルム特性測定装置を提供することを目的とする。【解決手段】連続して成形される円筒状フィルムのプロファイルを測定するフィルム特性測定装置において、前記円筒状フィルムの円周方向の配向度を測定する配向度測定手段と、この配向度測定手段からの信号に基づいて前記フィルムの配向プロファイルまたは厚さプロファイル生成手段を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続して成形される円筒状フィルムのプロファイルを測定するフィルム特性測定装置において、前記円筒状フィルムの円周方向の配向度および配向角を測定する配向度および配向角測定手段と、この配向度および配向角測定手段からの信号に基づいて前記フィルムの配向プロファイルまたは厚さプロファイルを生成するプロファイル生成手段を備えたことを特徴とするフィルム特性測定装置。
【請求項２】
前記配向度および配向角測定手段は、リングダイで成形されたフィルムをピンチロールで折り畳み、折り畳んだフィルムを巻取り機によって巻き取るインフレーション装置に適用され、前記リングダイとピンチロールの間に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のフィルム特性測定装置。
【請求項３】
前記配向度および配向角測定手段は、前記円筒状フィルムの外周を回動するように構成したことを特徴とする請求項１又は２記載のフィルム特性測定装置。
【請求項４】
前記配向度および配向角測定手段及びプロファイル生成手段の出力に基づいて前記リングダイ、押出し機、引き取り速度、ブロー空気量の少なくとも一つを操作することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のフィルム特性測定装置。
【請求項５】
連続して成形されるシート状フィルムのプロファイルを測定するフィルム特性測定装置において、前記シート状フィルムの幅方向の配向度および配向角を測定する配向度および配向角測定手段と、この配向度および配向角測定手段からの信号に基づいて前記フィルムの厚さプロファイルを生成するプロファイル生成手段を備えたことを特徴とするフィルム特性測定装置。
【請求項６】
前記配向度および配向角測定手段は、シート状のフィルムを成膜するキャストフィルム成膜装置に適用され、前記シート状フィルムの近傍に配置されたことを特徴とする請求項５に記載のフィルム特性測定装置。
【請求項７】
前記配向度および配向角測定手段は、前記シート状フィルムの幅方向を往復するように駆動することを特徴とする請求項５又は６記載のフィルム特性測定装置。
【請求項８】
前記配向度および配向角測定手段及びプロファイル生成手段の出力に基づいて押出し機Ｔダイ、引き取り速度、延伸率の少なくとも一つを操作することを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載のフィルム特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば中空のブローンフィルムを成膜するインフレーション装置やシート状のフィルムを成膜するキャストフィルム成膜装置に適用され、さらに詳しくは、ブローンフィルムやキャストフィルムの配向特性を制御することにより均一な厚さのシートを成膜するようにしたインフレーション装置やキャストフィルム成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６はインフレーション装置の基本構成図である。図６において、押出機１から押し出されたプラスチック原料は、リングダイ２で円筒状に成膜されたシート３ａに成形される。４は給排気装置である。
【０００３】
この円筒状のシートはピンチロール５で折り畳まれる。折り畳まれて２枚重ねにフラット化されたシート３ｂは、適当な定置ロール６を経由してＰ方向に移送され、巻取り機（図示省略）に巻取られる。
【０００４】
このような円筒状のシートの膜厚を均一に制御するためには、膜の厚さを測定しなければならない。厚さ測定は、シートの長さ方向だけでなく、幅方向、すなわち円筒の円周方向に対しても行わなければならない。
【０００５】
厚さを測定するために、厚さを測定するセンサを所定の位置に設置する。この形式においては所定角度９０°を４回（例えば３６０゜）時計方向（矢印Ｒ）に回転させた後、反時計方向（矢印Ｒ´）に同一角度回転させる反転往復させることにより各ゾーンの所定位置で畳まれて合わされるシートの特性値をセンサ８で測定している。
【０００６】
そのため、各ゾーンにおけるシートの特性値をセンサで測定する位置を、折り畳まれたシートのエッジ部の所定位置Ｓにおいて、２枚重ねの特性（厚さ）を測定している。
【０００７】
図６において、１０はオシレーション位置情報部であり、ピンチロール５の回動情報を保持する。１１は折り畳み位置情報部であり、回動情報に基づいてシートの折り畳まれる仮想的なゾーン情報を保持する。
【０００８】
１２は演算部であり、折り畳まれるゾーン情報と、折り畳まれたシートのエッジ部Ｓにおける２枚重ねの測定値Ｅｉを１／２する演算によりエッジ部の特性値を演算し、円周方向の特性値を推定演算する。この推定演算を全ゾーンにおいて実行し、その統計処理（例えば平均値）で、シート３ａの円周方向の特性値を演算している。
【０００９】
なお、インフレーション装置におけるフィルム特性測定装置の先行技術としては下記の特許文献が知られている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−３１５０２５号公報
【特許文献２】特開２００３−３１５１６９号公報
【特許文献３】特開２００４−０２５７６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、折り畳んだ後でしか測定できないため、回転設備との併用が必要であり、旋回ロール等で反転角度が３６０度に満たない場合には、1つのセンサでは全周の測定ができず、２つのセンサを用いる等の工夫が必要だった。
【００１２】
また、リングダイの回転やピンチロールの動作速度により、プロファイル生成の時間が決まってしまうため、操作端への早いアクションを取ることができず、フィルムの成膜速度が遅い場合には、遅れ時間が長くなり、制御の無駄時間が長かった。そのため、制御性を良くする為には、モデル予測制御等の高度制御が必要だった。
【００１３】
また、駆動機を持って円筒状のフィルム部分（折り畳み前）を1枚厚で測定することが考えられるが、放射線源としてγ線の後報散乱を用る場合には、ＲＩ線源のため操作や保守の管理が難しかった。
更に静電容量式のセンサを使う場合には、湿度や添加剤の影響を受け易い等の難しさがあった。
【００１４】
本発明の目的は、オンラインで正確にブローンフィルムの円周方向の特性値（例えば厚さ）を測定することができるフィルム特性測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このような課題を解決するために、本発明の請求項１記載のフィルム特性測定装置は、  連続して成形される円筒状フィルムのプロファイルを測定するフィルム特性測定装置において、前記円筒状フィルムの円周方向の配向度および配向角を測定する配向度および配向角測定手段と、この配向度および配向角測定手段からの信号に基づいて前記フィルムの配向プロファイルまたは厚さプロファイルを生成するプロファイル生成手段を備えたことを特徴とするフィルム特性測定装置。
【００１６】
請求項２においては、請求項１記載のフィルム特性測定装置において、
前記配向度および配向角測定手段は、リングダイで成形されたフィルムをピンチロールで折り畳み、折り畳んだフィルムを巻取り機によって巻き取るインフレーション装置に適用され、前記リングダイとピンチロールの間に配置されたことを特徴とする。
【００１７】
請求項３においては、請求項１又は２記載のフィルム特性測定装置において、
前記配向度および配向角測定手段は、前記円筒状フィルムの外周を回動するように構成したことを特徴とする。
【００１８】
請求項４においては、請求項１乃至３のいずれかに記載のフィルム特性測定装置において、
前記配向度および配向角測定手段及びプロファイル生成手段の出力に基づいて前記リングダイ、押出し機、引き取り速度、ブロー空気量の少なくとも一つを操作することを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項５記載のフィルム特性測定装置は、
連続して成形されるシート状フィルムのプロファイルを測定するフィルム特性測定装置において、前記シート状フィルムの幅方向の配向度および配向角を測定する配向度および配向角測定手段と、この配向度および配向角測定手段からの信号に基づいて前記フィルムの厚さプロファイルを生成するプロファイル生成手段を備えたことを特徴とするフィルム特性測定装置。
【００２０】
請求項６においては、請求項５記載のフィルム特性測定装置において、
前記配向度および配向角測定手段は、シート状のフィルムを成膜するキャストフィルム成膜装置に適用され、前記シート状フィルムの近傍に配置されたことを特徴とする。
【００２１】
請求項７においては、請求項５又は６記載のフィルム特性測定装置において、
前記配向度および配向角測定手段は、前記シート状フィルムの幅方向を往復するように駆動することを特徴とする。
【００２２】
請求項８においては、請求項５乃至７のいずれかに記載のフィルム特性測定装置において、
前記配向度および配向角測定手段及びプロファイル生成手段の出力に基づいて押出し機、Ｔダイ、引き取り速度、延伸率の少なくとも一つを操作することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の請求項1乃至４によれば、リングダイとピンチロールの間にフィルムの円周方向の配向度を測定する配向度測定手段を配置し、その円筒状フィルムの外周を回動するように構成し、配向度測定手段及びプロファイル生成手段の出力に基づいてリングダイ、押出し機、引き取り速度作の少なくとも一つを操作するように構成することで、円周方向の配向特性値を基にしたフィルム特性の制御が可能となる。その結果、オンラインで正確にブローンフィルムの円周方向の特性値を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１（ａ，ｂ）は本発明のフィルム特性測定装置の一実施例を示す要部構成図である。なお、図６で説明した従来装置と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００２５】
図１(ａ，ｂ)において、２０は円筒状のブローンフィルム３ａの外周部に近接し、リングダイ２とピンチロール５の間に配置された配向計であり、図示しないリング状部材に沿って図１（ｂ）の矢印で示す円周方向に回動する。
【００２６】
即ち、配向計は例えばＡ点を起点として矢印Ｂ方向に約半周回動し、次にＣ方向に反転しＡ点を通ってＡ点からＤ点まで約半周を回動し、更にＥ方向に反転してＡ点に向かう動作を繰り返す。このような動作は配向計に対する配線によるものであるが、配向計を無線で移動させれば一方向に連続する回転であってもよい。
【００２７】
ここで、配向計の構成について簡単に説明する。
図２は一般に知られている配向計の断面図である。図２において、光源１１１は、被測定対象物１１２に対してほぼ鉛直に設置されたＬＥＤやレーザー等で、集光レンズ１１３を用いて光源１１１から放射される光を被測定対象物１１２に集光する。
【００２８】
受光素子１１４は、光源１１１を中心として例えば８〜１２個設けられた受光ダイオードで、被測定対象物１１２からの反射光を受光して電気信号に変換するもので、例えば光軸となす反射角度θを５５度程度に選定して配向方向を測定する。
【００２９】
上述の構成において、光源１１１から被測定対象物１１２に光を照射し、被測定対象物１１２で反射した光を光源１１１からの照射光軸に対して沿面に配した受光素子１１４を用いて反射光の分布を測定する。
図３は信号の流れを示すもので、受光素子１１４で電気信号に変換された信号は素子信号１３０としてＡ／Ｄ変換器１３１に入力され、分布測定手段１３２により光の分布測定が行われた後、配向演算手段１３３により配向方向が演算されて測定値１３４が出力される。
【００３０】
図４は本発明の根拠となるフィルム成膜時の伸びと配向特性の関係および配向度を制御する時の操作端制御方法の一例を示すものである。
フィルム成膜時の伸びと配向特性の関係は次のようなものとなる。
【００３１】
１）フィルム膜の温度が高いと伸び率は大きくなり、低いと伸び率は小さくなる。
２）膜厚が薄いと伸び率は大きくなり、薄いと伸び率は小さくなる。
３）伸び率が大きいと配向は分散（配向角が左右に広がる）し、伸び率が小さいと配向は集中（配向角は中心に集まる・・・鎖のイメージ参照）。
４）伸び率が大きいとき配向角プロファイルが時計回りをプラスとすると、右肩上がりのＳ字様となる。伸び率が小さいとき配向角プロファイルが時計回りをプラスとすると左肩下がりのＳ字様となる。
５）伸び率が大きいと配向角は大きくなり、逆に伸び率が小さいと配向度は小さくなる。
【００３２】
次に、配向度を制御する時の操作端制御方法の関係は次のようなものとなる。
１）配向度を弱く（小さく）したいときは
ａ．ダイの操作方向としては：温度を下げたり、リップを開く
ｂ．押出し機の操作方向としては：押出し量を多くする。
引取り速度の操作方向としては：引取り速度を遅くする。
【００３３】
２）配向度を強く（大きく）したいときは
ａ．ダイの操作としては：温度を上げたり、リップを絞る
ｂ．押出し機の操作としては：押出し量を少なくする。
引取り速度の操作としては：引取り速度を速くする。
【００３４】
即ち、一般的にフィルムを成膜する際には、以下の性質が現れる。
熱い→良く伸びる→薄くなる→分散方向(配向角は広がる)→架橋が強い(配向が強い)
冷たい→伸びが悪い→厚くなる→凝縮方向(配向角は集まる)→架橋が弱い(配向が弱い)
このように、フィルム成膜時のフィルム原料の延伸によって配向特性とフィルムの厚さには密接な関係が現れる。
従って、フィルムの配向特性をもとにフィルムの厚さ変位の制御を行うことができる。
【００３５】
図1に戻り、３０は、押出機１よりリングダイ２に供給される原料の重量を決定する重量制御機であり、図では省略するが、アクチュエータ部、原料計量部、押出機モータ制御部で構成されている。この重量制御機からの重量信号Ｍが信号処理部２５に入力され、厚さプロファイル信号ＤＰの演算に利用される。
【００３６】
図５は、信号処理部２５の構成例を説明する機能ブロック図である。２１は配向プロファイル生成部であり、配向計２０よりの信号Ｈおよび測定位置情報部２２からの位置信号Ｓを入力し、図４で説明した配向角および配向度プロファイルＨＰを出力する。
【００３７】
２３は厚さプロファイル変換部であり、配向角および配向度プロファイル信号ＨＰを入力し、後述する全体厚と組み合わせて厚さのプロファイルＥＰを出力する。２４はブローンフィルムの全体厚計算部であり、重量制御機３０からの重量信号Ｍとロールスピード信号ＲＳを入力し、全体厚Ｈを計算して出力する。
【００３８】
以上説明したように、本発明によれば、円筒状ブローンフィルムに非接触で測定できるので、ブローンフィルムのフィルム円周方向の厚さプロファイルをオンラインで測定することが可能となる。又回動構造を持つ設備に配向計を固定配置する構成では、センサ駆動部等の構造が不要となり、安価なシステムを構成できる。
【００３９】
オフラインで測定する手間を掛けずに迅速な測定ができることで、膜厚制御へのフィードバックを早め、製品品質を高めることができる。またフィルムそのものを展開する必要が無くなる為、製品部留りを向上させることができる。
【００４０】
以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。実施例では本発明のフィルム特性測定装置をインフレーション装置に適用した例について説明したが、例えば、キャストフィルム成膜装置に適用してもよく、この適用例に限るものではない。
【００４１】
また、配向計は他の構成のものであってもよい。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るフィルム特性測定装置の一実施例を示す要部構成図である。
【図２】配向計の一般的な構成例を示す要部断面図である。
【図３】図２における配向計の信号の流れを示すである。
【図４】フィルム成膜時の伸びと配向特性の関係、配向度および配向角を制御するときの捜査端制御方法の一例を示す図である。
【図５】信号処理部２５の構成例を説明する機能ブロック図である。
【図６】従来の配向計の一例を示す要部構成図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  押出機
２  リングダイ
３ａ  シート（円筒状）
３ｂ  シート（２枚重ね）
４  給排気装置
５  ピンチロール
６  定置ロール
８  センサ
１０  オシレーション位置情報部
１１  折り畳み位置情報部
１２  演算部
２０  配向計
２１  配向プロファイル生成手段
２２  測定位置情報検出手段
２３  厚さプロファイル変換手段
２４  厚さ計算部
３０  重量制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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