(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの引込みロールによって形成された圧延装置間隙と、該圧延装置間隙の後方に設けられた横方向移動する測定装置とを備えた押出成形装置において、該押出成形装置の調整部材を変更することによって、熱可塑性プラスチックから成るウェブの押出し成形時に隆起部横断面を全幅に亘って安定して制御するための方法において、
熱可塑性プラスチックウェブにおける、隆起部横断面に関するパラメータを、少なくとも２回交互に横方向移動して測定し、これらの測定が、一方の圧延装置ロールの位置に同期して作動し、しかもこれらの測定を同じ測定条件で行い、かつ、これらの測定から得られた測定値の、予め規定された目標値に対する誤差を、押出成形装置の調整部材を変更することによって隆起部横断面を全幅にわたって制御するために、使用することを特徴とする、熱可塑性プラスチックから成るプレートおよびシートの押出し成形時に隆起部横断面を安定して制御するための方法。
【請求項２】
隆起部横断面に関連したパラメータが、プラスチックウェブの温度である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
隆起部横断面に関連したパラメータが、プラスチックウェブの層厚である、請求項１記載の方法。
【請求項４】
隆起部横断面に関連したパラメータが、プラスチックウェブの配向複屈折である、請求項１記載の方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法に基づき、熱可塑性プラスチックから成るウェブを、２つの引込みロール（３，４）によって形成された圧延装置間隙を通して押出し成形する際に、押出成形装置の調整部材を変更することによって、隆起部横断面を全幅に亘って安定して制御するための装置であって、該装置が２つの引込みロール（３，４）と、前記圧延装置間隙の背後に設けられた横方向移動する測定装置（７）とから構成されている形式のものにおいて、
圧延装置間隙の両方の引込みロール（３，４）の一方に、リリースセンサ（８）が設けられており、該リリースセンサ（８）が、横方向移動する測定装置（７）を、引込みロールの常に同じ位置で始動させることを特徴とする、熱可塑性プラスチックから成るプレートおよびシートの押出し成形時に隆起部横断面を安定して制御するための装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの引込みロールによって形成された圧延装置間隙と、該圧延装置間隙の後方に設けられた横方向移動する測定装置とを備えた押出成形装置において、該押出成形装置の調整部材を変更することによって、熱可塑性プラスチックから成るウェブの押出し成形時に隆起部横断面を全幅に亘って安定して制御するための方法に関する。
【０００２】
また、本発明は、熱可塑性プラスチックから成るウェブを、２つの引込みロールによって形成された圧延装置間隙を通して押出し成形する際に、押出成形装置の調整部材を変更することによって、隆起部横断面を全幅に亘って安定して制御するための装置であって、該装置が２つの引込みロールと、前記圧延装置間隙の背後に設けられた横方向移動する測定装置とから構成されている形式のものにも関する。
【０００３】
【従来の技術】
熱可塑性プラスチックのための押出成形装置は広く公知である。プレートまたはシート用のプラスチックウェブの表面を両側で圧延するために、汎用の形式のロール圧延装置を使用する。これらのロールはこの際、溶融プラスチックを成形しかつ冷却する、という課題を有している。これらのロールは、溶融された状態で広幅スリットノズルから鉛直方向に流出するプラスチックを、駆動される２つの引込みロール間の圧延装置間隙内に受容する。大抵はプラスチックウェブを一方の引込みロールを介して解離し、やはりこの引込みロールに圧着する別のロールによって水平方向に変向する。両引込みロール間の圧延装置間隙を通して押圧することによって、プラスチックウェブを、規定の層厚および滑らかな表面に維持する。
【０００４】
両側で圧延されるプレートおよびシート用のプラスチックウェブの表面特性に影響を及ぼす要因には、ポリマーの構成、ポリマー溶融流体の温度および粘弾性、ロールの温度および表面特性、圧延装置間隙の大きさ、ならびにロール回転速度がある。
【０００５】
プラスチックを圧延装置間隙を通して一様に通過させることはこの場合、押出し成形される材料の申し分のない表面特性のために極めて重要である。この際、いわゆる隆起部の高さに、表面損傷を阻止するための大きな意義があり、この隆起部はポリマー溶融体の逆流によって両引取りロール間の圧延装置間隙内に形成される。押出ノズルを通過するポリマー溶融体の質量流量の局所的な差異による変動によって、これらの引込みロールの表面における異なる溶融体速度が生ぜしめられ、このことにより隆起部の高さも変化してしまう。
【０００６】
隆起部の高さは、可能な限り小さい許容差の範囲内でのみ変動せねばならない。この隆起部高さが低すぎると、押出成形物と一方の引込みロールとの接触が失われてしまう恐れがある。このことは、粗悪な押出成形物表面を招く結果となり、または、大きく変化する冷却条件に基づき、他方の引込みロールに付着したままとなる恐れがある。このようないわゆる巻付きにより、プロセスが中断させられ、大抵は長時間にわたる装置停止状態が生ぜしめられる。
【０００７】
高すぎる隆起部は、隆起部の回転(Wulstrollen)によって押出成形物表面の損傷をもたらす。この際、隆起部は、連続的な押出成形物流と接触することによって上方から舌片形状に引き込まれ、かつある程度巻き込まれる。このことにより、押出成形物表面に対して横方向に延びる条痕が形成される。非常時には、滞留隆起部がノズルリップにも達してしまい、このリップを汚す恐れがある。このことはやはり、押出成形物表面の損傷を招く。ノズルの清掃は、装置停止状態時にしか行うことができない。
【０００８】
隆起部高さのための多数の制御方法が公知である。実際に汎用であるように、冷却されたプラスチックウェブの層厚測定を介して、ロール回転速度を変更することによって隆起部高さをマニュアルで後制御する。このような方法の欠点は、介入がマニュアルで行われるので、主観的な影響を免れない点である。加えて、比較的遅い層厚測定により、獲得された許容差の範囲内に調整されるまでに比較的大きな損傷が生じる。さらに、機械的なガイドまたはレーザ・三角測量法(Laser-Triangulationsmethode）によって隆起部高さを直接的に測定する方法が公知である。機械的な測定法は極めて不正確であるのに対して、光学的な測定法は次のような欠点を有している。つまりこの測定法は、滞留隆起部の領域に生じる高い温度と、この温度に起因する空気密度変動とによって誤差を誘発する恐れがある、という点である。
【０００９】
調整回路を用いて作動する自動制御が、ドイツ連邦共和国特許第４０３３６６１号明細書により公知である。一方の引込みロールにおいて、材料ウェブ層厚のための尺度として、軸受け圧を連続的に測定し、かつ、ロール回転速度を介して制御する。しかしながら、この軸受け圧は材料ウェブ層厚にだけでなく、プラスチック流の粘弾性および温度にも依存しているので、前記制御も不十分である。
【００１０】
ドイツ連邦共和国実用新案第９２１２４０６．２号明細書により、５ｍｍ以下の層厚を有する透明なシートを押出し成形するために、隆起部横断面の全幅に亘る制御が公知である。この場合、押出し成形されたシートの配向複屈折の測定が、隆起部高さのための尺度として考慮に入れられ、かつ、質量流量の調整装置を変更することによって押出しノズルが制御される。
【００１１】
ギリシャ国特許第８５．１４２０号明細書(GR-Patent85.1420)には、両側で圧延されるプラスチックウェブの製造時に隆起部横断面を全幅に亘って制御するための装置が記載されている。隆起部横断面は安定保持され、この場合、ロール間隙から流出後のウェブの表面温度がインフォメーションとして使用される。連続運転中の安定した運転状態をもたらす目標温度と誤差を生ずる場合には、成形材料押出しを多くするか、もしくは絞る。このような方法の欠点は、あまりにも不正確である点である。ヨーロッパ特許出願公開第０４２９１６１号明細書には、さらに前記ギリシャ国特許第８５．１４２０号明細書に記載の装置とほぼ一致した装置が記載されている。
【００１２】
ドイツ連邦共和国実用新案第９２０８８３７．６号明細書には、押出し成形され表面圧延されたシートの層厚分布へのロール衝突影響を排除するための装置が記載されている。認識されている点は、横方向移動する隆起部測定によって、および／または、横方向移動するシート層厚測定によって、カレンダロールにおける均一な隆起部横断面が形成される点である。製造に起因した、カレンダロールの非円形性が外乱としてみなされ、この非円形性によって、押出し成形かつ圧延されたシート状ウェブにおける正弦状の層厚変動が生ぜしめられる。正弦状のこれらの層厚変動に追従する層厚測定値を押出ノズルの自動制御のために使用すると、持続的な隆起部高さ変動が生ぜしめられる恐れがあり、この隆起部高さ変動自体は隆起部における乱流を引き起こす。結果として隆起部の回転が生ぜしめられ、この隆起部回転は、目に見えるイレギュラーをシート上にもたらす。例えば変位変換器または干渉計のように、シート状ウェブの引出し方向に沿ってカレンダロールの半周面分だけシフトして測定を行う測定センサで以て、シートウェブに沿って、横方向移動する層厚測定を行うことと、平均値を形成することにより記録される、引出し方向で同位置の層厚値とによって、正弦状のシート層厚変動が排除される。その都度の第２の測定は、インパルス発生装置によって、第１の測定に対してロール半回転分だけずらして始動させられる。従って、押出し成形されたシートの層厚変動は、平均値の最大誤差５％の範囲内に維持させられる。
【００１３】
シュパング  アー(Spang A.)、ヴュステルンベルク在（１９９３年）の、プラスチック(Kunststoffe)  ８３、第１１の第８９４頁〜第８９７頁に記載の「オンライン−層厚測定法(On-line-Dickenmessung)：シート状材料のための非接触的な方法(Beruehrungslose Verfahren fuer folienaritge Materialien）」には、圧延されたシートにおける種々異なる層厚測定方法が記載されている。外乱としては、正弦状の延在部分による顕著な周期的層厚変動が記載されている。この際、この周期の長さはカレンダロールの周面に相当する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、公知の方法を改善して、従来技術と比較して押出し成形プロセスの一層安定した制御を生ぜしめるような方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明による方法では、熱可塑性プラスチックウェブにおける、隆起部横断面に関するパラメータを、少なくとも２回交互に横方向移動して測定し、これらの測定が、一方の圧延装置ロールの位置に同期して作動し、しかもこれらの測定を同じ測定条件で行い、かつ、これらの測定から得られた測定値の、予め規定された目標値に対する誤差を、押出成形装置の調整部材を変更することによって隆起部横断面を全幅にわたって制御するために、使用するようにした。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の根底にある認識点は、実際的には、押出し成形されたプラスチックウェブにおいて行われる横方向移動する各測定が、周期的に生じる、ロール衝突による正弦状の損傷影響を受ける点である。このロール衝突の影響が大抵はほんの僅かにであるにもかかわらず、さらに、安定した押出成形プロセスの場合には、押出し成形されたプラスチックウェブの全幅に亘る隆起部横断面の変動が大抵は許容誤差の範囲内であるにもかかわらず、推奨される測定および測定装置との組み合わせでは問題が生ぜしめられる。
【００１７】
引込みロール位置と、横方向移動する測定装置のその都度の位置とが互いに連動していないと、隆起部横断面に関連したパラメータの、結局のところ比較不可能な測定がひっきりなしに継続してしまう。なぜならば損傷影響は、ロール位置によって変化するからである。従って、押出成形プロセスがこの場合安定しているにもかかわらず、相応の制御工程を作動させる表向きの測定値変更が記録される恐れがある。結果として、不所望に、平均的なウェブ層厚からそれてしまう恐れのある「神経質な」制御が生ぜしめられる。
【００１８】
本発明によれば、横方向移動する測定装置が作動する位置と、引込みロール位置とが互いに連動している場合に、このようなロール特有の、および／またはロール固有の影響を極めて良好に均一化することができる。この場合、所定のロール位置においてロール衝突によって生じる損傷影響はほぼ一定であるので、このロール衝突にもかかわらず安定した押出成形プロセスで、安定した測定分布図から始めるができる。例えば調整部材の調整を不所望に変更したり、または溶融流体が脈動するような別の損傷影響は、この場合、測定分布図の変更として一層良好に検知され、従って効果的に制御される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。
【００２０】
本発明は、熱可塑性プラスチックから成るシートまたはプレートに用いられる平坦なウェブを押出し成形するための公知の装置から出発しており、この装置は、圧延装置と、圧延装置間隙の背後の横方向移動する測定装置７とを有している。
【００２１】
本発明による方法には、実際的には、横方向移動する全ての測定装置が適しており、これらの測定装置は、隆起部横断面に関するパラメータを測定し、圧延装置間隙の背後に設けられ、ひいては押出成形装置に設けられた調整部材を変化させることによって隆起部横断面を全幅に亘って制御するために、公知の形式で使用される。
【００２２】
隆起部横断面に関するパラメータとは、例えばプラスチックウェブの温度、層厚または配向複屈折である。従って、横方向移動する測定装置７は例えば、押出し成形されたウェブの温度分布を記録するパイロメトリック式の測定装置であってよく、これにより、間接的に隆起部横断面を測ることができる（例えばヨーロッパ特許出願公開第０４２９１６１号明細書、参照）。同様に、横方向移動する測定システムを、配向複屈折を測定するために規定することができる（例えばドイツ連邦共和国実用新案第９２１２４０６．２号明細書、参照）。後者の方法は特に、内在的な大きな複屈折を示すプラスチック、例えばポリスチレンまたはポリカーボネートのようなプラスチックから成るシートを押出し成形する場合に適している。同様に、例えば、ドイツ連邦共和国実用新案第９２０８８３７．６号明細書に相応にロール衝突を排除するための測定装置も適している。同時に多数の測定装置を設けることも可能である。
【００２３】
圧延装置間隙を２つのカレンダロール、すなわち引込みロール３，４によって形成し、広幅スリット−押出ノズル１からこれらの引込みロール３，４の間隙を通して、プラスチック溶融体２を、隆起部５の形成下で貫通案内する。汎用の形式ではプラスチックウェブをさらに、１つまたは複数の変向ロール６を介してガイドする（工業的に汎用のロール配置構成の概略が、例えば、グロース  ハー(Gross,H）（１９９７年）の、プラスチック(Kunststoffe）  ８７、第５の第５６４頁〜第５６８頁における「ヴィー  ズィート  ディー  ギュンスティクステ  ヴァルツェンアンオルドヌング  アウス(Wie sieht die guenstigste Walzenanordnung aus)"から参照できる）。
【００２４】
圧延装置間隙の背後には、公知の形式で、横方向移動する測定装置７が組み込まれている。この測定装置７は、例えばパイロメータ（検熱器）または赤外線測定センサのような測定センサと、この測定センサを組み付けた精密直線運動ユニット(Praezisions-Lineareinheit）とから構成されている。従って、測定センサはプラスチックウェブの全幅に亘って、有利には押出し方向に対して直角に、押出し成形されたプラスチックウェブに対して僅かに間隔をおいて、横方向移動することができる。
【００２５】
以下に、例えばシート押出し成形時に既に押出成形工程が始まっており、かつ、押出成形装置によって押し出されたシートの平均的な層厚が所望の範囲にあるところから記載し始める。
【００２６】
この時点では、同じ条件下で少なくとも２回の測定を行い、すなわちこれらの条件とは、有利には一定のロール回転速度、および、横方向移動する測定装置の等しい速度である。この際、一方の測定下では、多数の個別測定値、例えば１０〜３００の個別測定値を所定の位置においてプラスチックウェブの全幅に亘って記録する。これらの個別測定値（実際の測定値）から、実値による測定分布図、すなわち実際の測定値曲線を全幅に亘って構成する。このような実際の測定値曲線を、予め規定される目標値曲線と比較することができる。
【００２７】
引込みロール４に位置決めされたリリースセンサ８、例えば誘導性または容量性の近接センサもしくは光バリヤ（光学式通過センサ）によって、所定のロール位置、例えば１２時の位置において第１の横方向移動の測定（Ｉ）を作動させる。ロール回転速度は、前記測定中は有利には完全に一定である。測定データに基づき第１の測定分布図が全幅に亘って形成される。この測定分布図は、パイロメトリック式の測定の場合には温度分布図であってよい。
【００２８】
横方向移動する測定装置、もしくはこの測定装置の測定センサが、プラスチックウェブを全幅に亘って通過し終えると、前記測定（Ｉ）は中断され、かつ、測定センサは例えば比較的速い速度で初期位置に戻る。次いで、測定（Ｉ）の場合と同様の条件下で、やはりリリースセンサ８によってロール４の同じロール位置で作動させられる第２の測定（ＩＩ）を行う。規則的な間隔をおいて、やはり同じ条件下で、かつ同じロール位置で、さらに別の諸測定を行うと有利である。
【００２９】
これらの実値測定分布図を、例えば印刷物またはコンピュータ画像上のイメージとして示し、かつ、予め規定された目標値曲線と比較する。目標値曲線は、例えば経験値に基づき、マニュアルで予め規定して調整することによって導き出すことができる。目標値曲線もしくは目標値直線は、例えば、多数の個別測定値の平均値からも結果的に得ることができる。大抵は、その都度の目標値曲線は、その都度の押出成形プロセス用に特別に選択される。
【００３０】
目標値曲線と比較した実際の測定値曲線の分析評価と、場合によってはこの分析評価から結果的に得られる制御工程とは、マニュアルで行われるか、またはコンピュータの演算プログラムを用いることによって行うことができる。実際の測定値曲線と目標値曲線とが、予め規定された範囲内で互いに全く誤差を示さないか、または僅かにしか誤差を示さなければ、調整工程は実施されない。なぜならば、押出成形プロセスが全体的に安定しているからである。
【００３１】
しかしながら、実際の測定値曲線が例えば所定の位置において、予め規定された目標値曲線から大幅にずれていると、公知の形式では押出成形装置の調整部材、例えば伸張ピン(Dehnbolzen)またはピエゾトランスレータ(Piezotranslator）が押出ノズルに相応に局所的に係合することができる。（例えばヨーロッパ特許出願公開第３６７０２２号明細書、同第４３５０７８号明細書、同第４１８６８１号明細書ならびに同４８４８４１号明細書、参照）。同様に、例えば、押出成形装置の押出スクリューまたは歯車溶融ポンプ(Zahnradschmelzepumpe)の回転速度が制御回路を介して変化させられる。これにより、隆起部横断面は全体的に影響を受ける。有利には、前記制御は、押出ノズルに設けられた調整部材を変更することによって行われる。調整部材を変更することによって、圧延装置間隙における隆起部横断面が、ほぼ安定した条件を再び生ぜしめるように変化させられる。引込みロールの回転速度が変更されると、比較可能な測定条件から新たに始めることができるようにするために、次いで改めて少なくとも２回の測定を等しい条件下で行わねばならない。
【００３２】
請求項１に記載の方法に従って、２つの引込みロール３，４によって形成された圧延装置間隙を通して、熱可塑性プラスチックから成るウェブを押出し成形する際に、押出成形装置に設けられた調整部材を変更することによって隆起部横断面を全幅に亘って安定して制御するための本発明による装置は、２つの引込みロール３，４と、圧延装置間隙の背後に設けられた横方向移動する測定装置７とから構成されており、しかも、圧延装置間隙の両引込みロール３，４の一方はリリースセンサ８を備えており、このリリースセンサ８は、横方向移動する測定装置７を、引込みロールの常に同じ位置で始動させている。
【００３３】
リリースセンサ８として、例えば誘導性または容量性の近接センサ、または光バリヤを使用することができる。
【００３４】
本発明による方法もしくは装置を使用することによって、シートまたはプレートを、全種類の熱可塑性プラスチック、有利には、高い均一性を有する５ｍｍまでの層厚を備えた熱可塑性プラスチックから製造することができる。この際、本発明による方法および装置は、熱可塑的に加工処理可能な、実際的には全てのプラスチック、特にポリスチレン、ポリエチレンテレフタラートおよびポリブチレンテレフタラートに適しており、殊に有利にはポリカーボネートおよびポリメチルメタクリレートに適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の概略的な側面図である。
【符号の説明】
１  広幅スリット−押出ノズル、  ２  プラスチック、  ３，４  引込みロール、  ５  隆起部、  ６  変向ロール、  ７  測定センサ、  ８  リリースセンサ
【図１】
0004245698.tif 000002