(57)【要約】【課題】本発明の目的は、均一な厚みのフィルムを製造するためのフィルム製造装置を提供することにある。【解決手段】フィルム製造装置１０は、溶融されたフィルム材料１２'を押し出す押し出し装置１４、押し出されたフィルム材料１２'を延伸する延伸装置、巻き芯１６にフィルム１２を巻き取る巻き取り装置１８、巻き取られたフィルム１２の硬度を測定する硬度計２０、押し出し装置１４を制御する制御手段２２を備える。制御手段２２は、測定された硬度に応じて押圧手段４２を制御し、リップ３６の間隔を変更する。【選択図】図１
2012236387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融されたフィルム材料をＴダイの開口より押し出す押し出し装置と、
前記押し出しによって形成されたフィルムを巻き芯に巻き取る巻き取り装置と、
前記巻き芯に巻き取られたフィルムを幅方向に沿って硬度測定する硬度計と、
前記硬度計で測定された硬度に応じてＴダイの開口幅を変更する制御手段と、
を備えたフィルム製造装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
測定された硬度が基準値よりも大きければ、該硬度の大きいフィルムの位置に対応するＴダイの開口幅を狭め、
測定された硬度が基準値よりも小さければ、該硬度の小さいフィルムの位置に対応するＴダイの開口幅を広げる
請求項１のフィルム製造装置。
【請求項３】
前記硬度計が、打点式の硬度計または超音波を使用した硬度計である請求項１または２のフィルム製造装置。
【請求項４】
前記押し出された後にフィルム材料を延伸する延伸装置を備えた請求項１から３のいずれかのフィルム製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺のフィルムを巻き芯に巻き取りながら製造するフィルム製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、長尺のフィルムを製造するために種々の方法が開発されている（特許文献１など）。製造方法の一例としては、溶融されたフィルム材料をＴダイより押し出し、幅方向や長さ方向に延伸し、巻き芯に巻き取る方法が挙げられる。
【０００３】
フィルムの厚みが均一でない状態でフィルムを巻き芯に巻き取ると、厚いところと薄いところでフィルムにかかる圧力が異なる。フィルムの厚みが厚いところほど、巻き取ったときの内部の圧力が高くなる。そして、圧力が高いところでは、フィルムが押しつぶされるおそれがある。
【０００４】
そのため、巻き芯に巻き取られるまでに、厚さ計でフィルムの厚みを測定している。厚さ計としては、β線厚さ計が挙げられる。図７に示すように、移動するフィルム１２に対して厚さ計５０がフィルム１２の幅方向に移動し、フィルム１２の厚みを測定する。厚み計５０が測定したポイントは点線Ｌの様な軌跡となる。フィルム１２の製造途中で、フィルム１２の厚さが不均一になっていれば、製造装置のパラメータを変更することによって、厚みが均一になるようにする。均一な厚みのフィルム１２が巻き取られることによって、フィルム１２の変形を防止できる。
【０００５】
しかし、フィルム１２と厚み計５０の両方が移動しており、測定ポイントが点線Ｌのように蛇行するため、厚みを正確に求めることは難しい。また、フィルム１２の製造途中で厚みを測定しており、フィルム１２が完成前であるため、正確に厚みを求めることは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２９４９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、均一な厚みのフィルムを製造するためのフィルム製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
フィルム製造装置は、溶融されたフィルム材料をＴダイの開口より押し出す押し出し装置と、前記押し出し機で押し出されたフィルム材料を延伸する延伸装置と、前記フィルム材料を押し出しおよび延伸することによって形成されたフィルムを巻き芯に巻き取る巻き取り装置と、前記巻き芯に巻き取られたフィルムを幅方向に沿って硬度測定する硬度計と、前記硬度計で測定された硬度に応じてＴダイの開口幅を変更する制御手段とを備える。
【０００９】
Ｔダイの開口からフィルム材料が押し出され、延伸装置に押し出されたフィルム材料が延伸される。延伸後、巻き取り装置で巻き芯に巻き取られる。巻き取り後、硬度計がフィルムの幅方向に沿って硬度を測定し、制御手段が硬度に応じてＴダイの開口幅を変更する。また、延伸装置を省略して、無延伸のフィルムの硬度を測定しても良い。
【００１０】
前記制御手段は、測定された硬度が基準値よりも大きければ、該硬度の大きいフィルムの位置に対応するＴダイの開口幅を狭め、測定された硬度が基準値よりも小さければ、該硬度の小さいフィルムの位置に対応するＴダイの開口幅を広げる。制御手段によって開口幅を制御して、フィルムの厚みが所定値になるようにする。
【００１１】
前記硬度計が、打点式の硬度計または超音波を使用した硬度計である。ハンマーをフィルムに打ち付け、ハンマーの減速度（マイナスの加速度）から硬度を測定する。または、超音波をフィルムに発して、反射波によって硬度を測定する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、フィルムが巻き芯に巻かれたときに、偏肉が増幅されたようになり、厚さの違いが分かりやすい。フィルムの厚みによってＴダイの開口を制御しており、フィルムの厚みを均一にすることができる。フィルムの厚みが均一にできるため、巻き取ったときの内部のフィルムの変形を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】フィルム製造装置の構成を示す図である。
【図２】Ｔダイの構成を示す図であり、（ａ）はＴダイの断面図であり、（ｂ）は開口の正面図である。
【図３】巻き取られたフィルムと硬度計とを示す図である。
【図４】硬度計が測定した硬度の一例を示す図である。
【図５】フィルムを切り離して硬度測定するフィルム製造装置の構成を示す図である。
【図６】ダンサーローラーを使用したフィルム製造装置の構成を示す図である。
【図７】従来の厚み計による厚さを測定したポイントを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のフィルム製造装置について図面を使用して説明する。
【００１５】
フィルム製造装置１０は、溶融されたフィルム材料１２'を押し出す押し出し装置１４、押し出されたフィルム材料１２'を延伸する延伸装置（図示せず）、巻き芯１６にフィルム１２を巻き取る巻き取り装置１８、巻き取られたフィルム１２の硬度を測定する硬度計２０、押し出し装置１４を制御する制御手段２２を備える（図１）。押し出し装置１４から巻き取り装置１８までにローラーＲがあり、押し出されたフィルム材料１２'や完成したフィルム１２が押し当てられて、移動させられる。
【００１６】
フィルム１２は長尺のフィルムである。フィルム材料１２'としては、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ乳酸系樹脂、ジシクロペンタジエン系樹脂などが挙げられる。
【００１７】
押し出し装置１４は、押し出し機２４およびＴダイ（Ｔ型押し出しダイ）２６を備えたものである。Ｔダイ２６は、Ｔ字形状の溝２８を有する２つのＴダイ本体３０を備え、溝２８を向かい合わせて対向させたものである（図２）。Ｔ字の横溝３２がマニホールド３２'を形成し、Ｔ字の縦溝３４がフィルム材料１２'の入口であり、押し出し機２４に接続される。Ｔ字の縦溝３４の反対側がリップ３６であり、マニホールド３２'からリップ３６の先端部分３７まで空隙３８となっている。リップ３６の先端部分３７が対向して開口４０を形成している。
【００１８】
フィルム材料１２'の押し出しは、次の（１）〜（４）の順番でおこなわれる。（１）フィルム材料１２'が、押し出し機２４から縦溝３４を介してマニホールド３２'に圧入される。（２）フィルム材料１２'がマニホールド３２'の全体に広がる。（３）フィルム材料１２'が、マニホールド３２'からリップ３６までの空隙３８を通る。（４）リップ３６の先端部分３７で形成された開口４０から、フィルム材料１２'が押し出される。
【００１９】
リップ３６には、押圧手段４２が設けられており、リップ３６の先端部分３７を押圧する。この押圧する力の強弱によってリップ３６同士の間隔、すなわち開口４０の幅ｄが変更される。押圧手段４２は、例えば、アクチュエータなどの動力手段が利用できる。リップ３６にアクチュエータが取り付けられ、アクチュエータによって生成された動力を棒状体などに伝達して、リップ３６の先端部分３７を押圧する。また他の押圧手段４２として、リップ３６の先端部分３７に押し当てられた金属の棒状体、および棒状体を加熱または冷却する装置であっても良い。金属の棒状体を加熱または冷却し、棒状体の伸縮を利用してリップ３６の先端部分３７に対する押圧する力の強弱を変化させる。複数の押圧手段４２はＴダイ本体３０の幅方向に並べられる。各押圧手段４２を制御することによって、開口４０の各部の幅ｄを制御する。
【００２０】
延伸装置は、押し出されたフィルム材料１２'を幅方向、長さ方向、またはその両方に延伸するものである。延伸装置として、押し出されたフィルム材料１２'の両端をそれぞれ挟み込んで、幅方向に延伸するベルトコンベヤが挙げられる。例えば、押し出されたフィルム材料１２'の幅を２．５ｍから５ｍに延伸する。また、長さ方向の延伸をおこなうために、２箇所に押し出されたフィルム材料１２'を挟み込むローラーを配置する。フィルム１２の移動方向下流側のローラーの回転速度を速くする。回転速度の差によって、フィルム材料１２'が長さ方向に延伸される。
【００２１】
巻き取り装置１８は、巻き芯１６に押し出しおよび延伸されて形成されたフィルム１２を巻き取る。巻き取り装置１８には、揺動手段を備える。揺動手段は、ＥＰＣ（Edge Position Contorol）によってフィルム１２の蛇行を修正するものである。ＥＰＣによって巻き芯１６がフィルム１２の幅方向に揺動し、均一にフィルム１２が巻き取られる。
【００２２】
硬度計２０は、巻き取られた状態のフィルム１２の硬度を測定する。硬度計２０は、フィルム１２の幅方向に移動しながら硬度を測定する（図３）。フィルム１２が厚いところでは、硬度が大きくなる。フィルム１２が薄いところでは、硬度が小さくなる。この理由について説明する。経験的に、フィルム１２の偏肉は、フィルム１２の幅方向において同じ箇所で発生する。フィルム１２を巻いた際、フィルム１２の薄い箇所は、フィルム１２間に空気層が形成される。フィルム１２の厚い箇所は、その厚が非常に大きくなり、空気層は形成されない。したがって、フィルム１２の厚みによって、巻き取ったフィルム１２の硬度が変化する。
【００２３】
従来の厚さ計では、１枚のフィルム１２の厚みを測っていたが、本発明は何重にも重ねられたフィルム１２の硬度を測っている。本発明は、厚さが増幅されたような形態になっており、微妙な厚さの違いも測ることができる。
【００２４】
硬度計２０は超音波を使用する硬度計である。フィルム１２の幅方向を向いたレール４４に硬度計２０が備えられている。硬度計２０がレール４４に沿って移動しながら超音波をフィルム１２に発して、反射波を受ける。硬度によって反射波が異なるため、反射波を受信することによって硬度を求めることができる。硬度計２０は、巻き取り装置１８のある位置に配置して測定しても良いし、他の位置に配置してフィルム１２を移動させて測定しても良い。
【００２５】
制御手段２２は、Ｔダイ２６に取り付けられた押圧手段４２を制御するシーケンサーやコンピュータなどである。硬度計２０は図４のように硬度を測定している。制御手段２２は、測定された硬度に応じて押圧手段４２を制御し、リップ３６の間隔（開口４０の幅ｄ）を変更する。
【００２６】
フィルム１２の幅方向における各位置は、それぞれＴダイ２６の開口４０における決まった位置からフィルム材料１２'が押し出されて形成されている。そのため、測定された硬度が基準値よりも大きければ、硬度の大きいフィルム１２の位置に対応するＴダイ２６のリップ３６の開口４０を狭める。硬度の大きい箇所に対応するリップ部分は、フィルム１２の厚みも大きくなっており、その箇所のリップ部分を狭めることによって、フィルム１２の厚みが薄くなるようにする。また、測定された硬度が基準値よりも小さければ、硬度の小さいフィルム１２の位置に対応するＴダイ２６のリップ３６の開口４０を広げる。硬度の小さい箇所に対応するリップ部分は、フィルム１２の厚みが小さくなっており、その箇所のリップ部分を広げることによって、フィルム１２の厚みが厚くなるようにする。基準値は、一定の範囲の値であっても良い。
【００２７】
超音波式の硬度計２０であれば、フィルム１２の巻き取り中に硬度測定をおこなう。フィルム１２の硬度に応じて硬度を測定してＴダイ２６のリップ３６の開口４０を制御する。
【００２８】
以上のように、巻き芯１６に巻かれたフィルム１２の硬度によって偏肉の有無が分かり、Ｔダイ２６の開口幅を調節している。フィルム１２が巻き芯１６に巻かれたときに、偏肉が増幅されたようになり、厚さの違いが分かりやすい。従来では厚さが精度良く測れなかったため、フィルム１２の厚みを制御することができなかったが、本発明では制御できる。
【００２９】
以上、本発明について実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、図５のフィルム製造装置１０ｂのように、１本のフィルム１２を巻き芯１６に巻き取った後、移送中のフィルム１２と巻き取ったフィルム１２を切断し、その後に硬度測定しても良い。
【００３０】
図５のフィルム製造装置１０ｂであれば、フィルム１２が巻き取られた後であるため、硬度計２０は打点式であっても良い。打点式の硬度計２０は、フィルム１２に打ち付けられる小型のハンマー、および小型のハンマーの減速度（マイナスの加速度）を測定する加速度センサを備える。硬度計２０がフィルム１２の幅方向に移動しながら、フィルム１２に対して連打する。小型のハンマーをフィルム１２に一定の力で打ち付け、加速度センサが打ち付けた際の減速度を求める。減速度が大きければ硬度が高い箇所であり、減速度が小さければ硬度が低い箇所である。上述したようにフィルム１２の肉厚によって硬度が異なり、偏肉を検出することができる。
【００３１】
フィルム１２の巻き取りを停止してフィルム１２の硬度を測定する構成であっても良い。図６のフィルム製造装置１０ｃのように、フィルム１２の移送途中にダンサーローラーＤを使用する。また、ダンサーロールＤの他に、ダンサーロールＤの位置を検出するレーザー変位計４６、ダンサーロールＤの下流側に設けられたニップロールＮ、ダンサーロールＤの上流側に設けられ、フィルム１２の速度を計測する第１フィルム速度計４８ａ、ニップロールＮと巻き取り装置１８との間に設けられた第２フィルム速度計４８ｂを備える。
【００３２】
レーザー変位計４６は、半導体レーザーと受光素子を備える。半導体レーザーから発したレーザーがダンサーロールＤで拡散反射する。拡散反射したレーザーの一部が受光素子で受光される。ダンサーロールＤの位置によって受光素子内での受光する位置が異なる。受光素子のどの位置で受光したかによってダンサーロールＤの位置を検出する。各フィルム速度計４８ａ、４８ｂは、フィルム１２に光を発し、反射光の変化からフィルム１２の速度を検出するものである。
【００３３】
次に、硬度の検出は以下の（１）から（５）の工程でおこなわれる。硬度を検出するときもＴダイ３０からフィルム材料１２'は押し出されている。（１）巻き取り装置１８での巻き取り速度を減速して、ダンサーロールＤを図６中下方に降下させる。フィルム１２が巻き取られなくなった分をダンサーロールＤの下降で吸収する。（２）巻き取りが停止したらニップロールＮでフィルム１２を挟み込む。巻き取り装置１８へはフィルム１２が移動しない。（３）硬度計２０でフィルム１２の硬度を計測する。測定中もダンサーロールＤは下降する。（４）硬度を計測後、ニップロールＮを開放し、巻き取りを再開する。このとき、ダンサーロールＤは上昇させる。また、第１フィルム速度計４８ａと第２フィルム速度計４８ｂとでフィルム１２の移動速度を計測し、第１フィルム速度計４８ａよりも第２フィルム速度計４８ｂで計測されるフィルム１２の移動速度が早くなるように巻き取り速度を速くする。（５）ダンサーロールＤが元の位置に戻れば、第１フィルム速度計４８ａと第２フィルム速度計４８ｂとで計測されるフィルム１２の移動速度が同じになるように巻き取り装置１８でフィルム１２を巻き取る。
【００３４】
なお、レーザー変位計４６のかわりに、ダンサーロールＤの上限位置、下限位置、中間位置に発光素子と受光素子とから成る光電センサを配置しても良い。各位置での受光素子のオン・オフによって、ダンサーロールＤの位置を求め、ダンサーロールＤを停止させるようにフィルム巻き取り速度を制御したり、ダンサーロールＤの移動速度を変化させたりするようフィルム巻き取り速度を制御する。
【００３５】
また、ダンサーロールＤを急に停止させるとフィルム１２を損傷するおそれがある。そのため、ダンサーロールＤの上限位置および下限位置では、上限位置および下限位置に近づくにつれてダンサーロールＤの移動速度が徐々に遅くなるようにフィルム巻き取り速度を制御する。
【００３６】
巻き芯１６に巻いた後、フィルム１２を引き出して、カッターでフィルム１２を複数に切断し、それぞれ他の巻き芯に巻き取る形態であっても良い。他の巻き芯に巻き取られた時点でフィルム１２の硬度を測定する。フィルム１２が切断されているため、硬度計２０は、測定された硬度をつなぎ合わせる。つなぎ合わせ方は、元のフィルム１２の位置が順番に並ぶようにする。つなぎ合わせたことによって、１本のフィルム１２の硬度となる。
【００３７】
巻き取り装置１８がフィルム１２を巻き取る際、フィルム１２に係るテンションを徐々に小さくするようにしても良い。巻き取られた内方のフィルム１２に大きな圧力をかけないためである。圧力調節により、内方のフィルム１２が押しつぶされにくくなる。
【００３８】
上記の実施形態ではフィルム材料１２'を延伸したが、無延伸のフィルム１２を製造する場合であっても、本発明を適用できる。この場合、押し出し装置１４と巻き取り装置１８の間にある延伸装置が省略される。巻き取られた無延伸のフィルム１２の硬度を測定して、Ｔダイ２６の開口幅を調節する。
【００３９】
さらに、巻き取られた無延伸のフィルム１２を引き出して、延伸し、さらに巻き取っても良い。この場合、硬度を測定するのは、巻き取られた無延伸のフィルム１２または延伸されたフィルム１２のいずれであって良い。
【００４０】
また、延伸の終了から巻き取られるまでに、厚み計でフィルム１２の厚みを測定しても良い。硬度計２０での測定と厚み計での測定の両方をおこなう。厚み計と硬度計２０の両方によって偏肉を検査する。
【００４１】
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【符号の説明】
【００４２】
１０、１０ｂ、１０ｃ：フィルム製造装置
１２：フィルム
１２'：フィルム材料
１４：押し出し装置
１６：巻き芯
１８：巻き取り装置
２０：硬度計
２２：制御装置
２４：押し出し機
２６：Ｔダイ
２８、３２、３４：溝
３３'：マニホールド
３０：Ｔダイ本体
３６：リップ
３７：リップの先端部分
３８：間隙
４０：開口
４２：押圧手段
４４：レール
４６：レーザー変位計
４８ａ、４８ｂ：フィルム速度計
【図１】
2012236387.tif 000003
【図２】
2012236387.tif 000004
【図３】
2012236387.tif 000005
【図４】
2012236387.tif 000006
【図５】
2012236387.tif 000007
【図６】
2012236387.tif 000008
【図７】
2012236387.tif 000009