(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイの吐出口から２本の成形ロール間に供給される所定温度に加熱され可塑化された可塑性材料を、前記成形ロール間の上流側に可塑性材料の溜まりであるバンクを形成しながら挟圧成形するもので、２本の成形ロール間の隙間から搬出されるシート温度を測定し、予め求められたシート温度とバンクサイズの関係からバンクサイズを求めるバンク成形におけるバンクサイズ測定方法において、
前記シート温度とバンクサイズの関係を、成形ロール間の圧延力から求めたバンクサイズと前記シート温度から求めたバンクサイズとが一致するように補正し、
以後のバンクサイズの測定を、この補正されたバンクサイズとシート温度の関係を用いて行うことを特徴とするバンク成形におけるバンクサイズ測定方法。
【請求項２】
ダイの吐出口から２本の成形ロール間に供給される所定温度に加熱され可塑化された可塑性材料を、前記成形ロール間の上流側に可塑性材料の溜まりであるバンクを形成しながら挟圧成形するもので、２本の成形ロール間の隙間から搬出されるシート温度を測定し、バンクサイズとシート温度の関係からバンクサイズを求めるバンク成形におけるバンクサイズ測定方法において、
所定の成形条件の下で予めシミュレーションをしてバンクサイズ（Ｈ）とシート温度（ｔ）との相関関係式（Ｈ＝Ｈ（ｔ））を求め、
圧延力（Ｆ）を測定し、この測定された圧延力（Ｆ）からバンクサイズ（Ｈｆ）を求め、
この圧延力測定時のシート幅方向の平均シート温度（ｔａ）を測定し、この平均シート温度（ｔａ）と前記バンクサイズとシート温度の相関関係式から得られたバンクサイズ（Ｈｔａ）と、前記圧延力から求めたバンクサイズ（Ｈｆ）と、を比較して、測定された平均シート温度（ｔａ）から演算されたバンクサイズ（Ｈｔａ）が圧延力から求めたバンクサイズ（Ｈｆ）と一致するように前記バンクサイズとシート温度との相関関係式を補正し（Ｈ＝Ｈ′（ｔ））、
この補正されたバンクサイズとシート温度との相関関係式（Ｈ＝Ｈ′（ｔ））を利用してバンクサイズを求めることを特徴とするバンク成形のバンクサイズ測定方法。
【請求項３】
２本の成形ロール間の隙間からシート状に搬出される可塑性材料のシート幅方向に沿ってシート温度を測定する温度センサと、
２本の成形ロールによる可塑性材料の圧延力を測定する力センサと、
予めシミュレーションされたバンクサイズ（Ｈ）とシート温度（ｔ）との相関関係式（Ｈ＝Ｈ（ｔ））と、圧延力（Ｆ）からバンクサイズ（Ｈｆ）を求める関係式を記憶する記憶手段と、
前記力センサから入力される圧延力（Ｆ）のデータを前記記憶手段から読み出したバンクサイズと圧延力との関係式に代入してバンクサイズ（Ｈｆ）を演算し、
この圧延力測定時における前記温度センサから入力されるシート幅方向の平均シート温度（ｔａ）を前記記憶手段から読み出したバンクサイズ（Ｈ）とシート温度（ｔ）の相関関係式（Ｈ＝Ｈ（ｔ））に代入してバンクサイズ（Ｈｔａ）を演算し、
前記圧延力から求めたバンクサイズ（Ｈｆ）と、前記シート温度から演算されたバンクサイズ（Ｈｔａ）とを比較して、シート温度から演算されたバンクサイズが圧延力から求めたバンクサイズ（Ｈｆ）と一致するように前記相関関係式（Ｈ＝Ｈ（ｔ））を補正して記憶手段に記憶させ、
前記温度センサから読み込まれる温度情報と前記記憶手段から読み出される前記補正されたシート温度とバンクサイズとの相関関係式（Ｈ＝Ｈ′（ｔ））に基づいてバンクサイズを演算する演算処理手段と、を備えたことを特徴とするバンク成形のバンクサイズ測定装置。
【請求項４】
バンクサイズ演算手段によって演算されたバンクサイズを表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載のバンク成形のバンクサイズ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチックやゴム等の可塑性材料から成るシートを、２本の成形ロール間の隙間の上流側に可塑性材料の溜まりであるバンクを形成しながら挟圧成形するバンク成形のバンクサイズを測定するバンクサイズ測定方法および測定装置に関し、特にバンクサイズと成形ロール下流側のシート温度との相関関係を利用して、シート温度からバンクサイズを測定するバンクサイズ測定方法および測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
比較的厚いシートを成形する際に、シートの表面性をよくする目的で、ダイの吐出口からシート状に押し出される加熱，可塑化された可塑性材料を２本の成形ロール間に供給し圧延する方法が用いられている。シートは２本の成形ロールによる圧延，転写作用を受けるので、表面の光沢、平滑性が良くなる。この２本の成形ロール間の隙間の上流側には溶融樹脂等の可塑性材料の溜まりであるバンクが形成されている。
【０００３】
このようにバンクを形成するシート成形法（以下バンク成形と呼ぶ）では、バンクサイズが大きすぎたり、小さすぎると成形されたシートの表面に欠陥が生じる。そのためバンクサイズは、それらの欠陥が発生しない範囲の大きさに調整する必要がある。しかし、バンクは成形ロール間の狭い部分に形成されるので、目視により大きさを確認することが困難であった。
【０００４】
そこで、本出願人は、既に特公平６ー３７０６５号公報において、可塑性材料と成形ロールの熱交換量がバンクサイズにより変わることに着目し、ロール出口でのシート温度を測定してバンクサイズを計算するバンクサイズ測定方法を提案してる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記した従来のバンクサイズの成形方法では、可塑性材料の温度変動や成形ロールの温度変動、あるいは引取速度の変更等により、シート温度とバンクサイズの関係が変動するので、その度にシート温度とバンクサイズの相関関係式を補正する必要があった。
【０００６】
本発明は、可塑性材料や成形ロールの温度変動に対応してシート温度とバンクサイズの相関関係式を自動的に補正可能とし、バンクサイズを正確に安定的に測定可能とするバンク成形のバンクサイズ測定方法および測定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明にあっては、ダイの吐出口から２本の成形ロール間に供給される所定温度の可塑性材料を、前記成形ロール間の上流側に可塑性材料の溜まりであるバンクを形成しながら挟圧成形するもので、２本の成形ロール間の隙間から搬出されるシート温度を測定し、予め求められたシート温度とバンクサイズの関係からバンクサイズを求めるバンク成形におけるバンクサイズ測定方法において、
前記シート温度とバンクサイズの関係を、成形ロール間の圧延力から求めたバンクサイズと前記シート温度から求めたバンクサイズとが一致するように補正し、
以後のバンクサイズの測定を、この補正されたバンクサイズとシート温度の関係を用いて行うことを特徴とする。
【０００８】
本発明は、圧延力を測定しこの圧延力から求めたバンクサイズと実際のシート温度との関係から、予め求めたバンクサイズとシート温度の関係を補正しているので、樹脂の温度変動や引き取り速度の変更等の成形条件の変化があっても、バンクサイズを正確に安定的に測定することができる。
【０００９】
シート温度とバンクサイズの関係は、可塑性材料の温度変動が生じた時点，引取速度を変更した時点で補正してもよいし、所定時間毎に行ってもよいし、所定の成形長さ毎に行ってもよいし、必要に応じて適宜行うことができる。
【００１０】
より具体的には、所定の条件の下で予めシミュレーションをしてバンクサイズ（Ｈ）とシート温度（ｔ）との相関関係式（Ｈ＝Ｈ（ｔ））を求め、
圧延力（Ｆ）を測定し、この測定された圧延力（Ｆ）からバンクサイズ（Ｈｆ）を求め、
前記この圧延力測定時のシート幅方向の平均シート温度（ｔａ）を測定し、この平均シート温度（ｔａ）と前記バンクサイズとシート温度の相関関係式から得られたバンクサイズ（Ｈｔａ）と、前記圧延力から求めたバンクサイズ（Ｈｆ）と、を比較して、測定された平均シート温度（ｔａ）から演算されたバンクサイズ（Ｈｔａ）が圧延力から求めたバンクサイズ（Ｈｆ）と一致するように前記バンクサイズとシート温度の相関関係式を補正し（Ｈ＝Ｈ′（ｔ））、
この補正されたバンクサイズとシート温度との相関関係式（Ｈ＝Ｈ′（ｔ））を利用してバンクサイズを求めることを特徴とする。
【００１１】
すなわち、圧延力から得られるバンクサイズ（Ｈｆ）はシート幅方向の平均サイズであり、このバンクサイズ（Ｈｆ）に合わせて、シート温度はシート幅方向の平均温度（ｔａ）を求める。この平均温度（ｔａ）からバンクサイズ（Ｈｔａ）を求め、圧延力から求めたバンクサイズ（Ｈｆ）と比較し、バンクサイズとシート温度の相関関係式を補正する。
【００１２】
このように、シート幅方向の平均シート温度からバンクサイズを求めて圧延力から求めたバンクサイズと比較すれば、より正確に補正することができる。
【００１３】
場合によっては、平均温度ではなくある特定の部分の温度を代表として測定してもよい。
【００１４】
一方、本発明のバンク成形のバンクサイズ測定装置は、
２本の成形ロール間の隙間からシート状に搬出される可塑性材料のシート幅方向に沿ってシート温度を測定する温度センサと、
２本の成形ロールによる可塑性材料の圧延力を測定する力センサと、
予めシミュレーションされたバンクサイズ（Ｈ）とシート温度（ｔ）との関係式（Ｈ＝Ｈ（ｔ））と、バンクサイズ（Ｈｆ）と圧延力（Ｆ）との関係式を記憶する記憶手段と、
前記力センサから入力される圧延力（Ｆ）のデータを前記記憶手段から読み出したバンクサイズ（Ｈｆ）と圧延力（Ｆ）との関係式に代入してバンクサイズ（Ｈｆ）を演算し、
この圧延力測定時における前記温度センサから入力されるシート幅方向の平均シート温度（ｔａ）を前記記憶手段から読み出したバンクサイズ（Ｈ）とシート温度（ｔ）の相関関係式（Ｈ＝Ｈ（ｔ））に代入してバンクサイズ（Ｈｔａ）を演算し、
前記圧延力から求めたバンクサイズ（Ｈｆ）と、前記シート温度から演算されたバンクサイズ（Ｈｔａ）とを比較して、シート温度から演算されたバンクサイズが圧延力から求めたバンクサイズ（Ｈｆ）と一致するように前記相関関係式（Ｈ＝Ｈ（ｔ））を補正して記憶手段に記憶させ、
前記温度センサから読み込まれる温度データと前記記憶手段から読み出される前記補正されたシート温度とバンクサイズとの相関関係式（Ｈ＝Ｈ′（ｔ））に基づいてバンクサイズを演算する演算処理手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、バンクサイズ演算手段によって演算されたバンクサイズを表示する表示手段を備えていることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１７】
図２および図３は本発明のバンク成形のバンクサイズ測定方法に用いられる成形機の基本的な装置構成および制御ブロック図を示している。
【００１８】
すなわち、１は所定温度に加熱，可塑化された可塑性材料としての溶融樹脂２を吐出するダイであり、このダイ１の吐出口の下流側に２本の第１，第２成形ロール３，４が配設されている。
【００１９】
ダイ１は吐出流量の幅方向分布を調節する機能を有し、図示しないが幅方向分布調節機構を備えている。また、２本の成形ロール３，４はほぼ平行に配列されており、所望の温度に制御されると共に回転速度も所望の回転速度に制御されている。
【００２０】
そして、ダイ１の吐出口から溶融樹脂２が２本の成形ロール３，４間のロール隙間５の上流側にシート状に供給され、この供給された可塑性材料２がロール隙間５の上流側に可塑性材料の溜まりであるバンク６を形成しながら挟圧成形されて所定のシートプロファイルを備えたシート７が成形されるようになっている。シート７は一方の第２の成形ロール４表面に巻き付いた状態で下流側に搬送され、さらに第２の成形ロール４と第３成形ロール８との隙間を通過した後、第３の成形ロール８表面に巻き付いた状態でさらに下流側に搬送される。
【００２１】
この第１，第２成形ロール３，４間のロール隙間５の下流側にはロール隙間５から搬出されたシート７の表面温度を測定する温度センサ１０が設けられており、この表面温度からバンクサイズが演算される。この温度センサ１０は赤外線放射温度計等の非接触の温度センサが用いられ、ロール隙間５から出てきた直後のシート温度を測定している。また、この温度センサ１０はスキャナ１１によってシート幅方向に駆動されて、シート表面をシート幅方向に走査するようになっており、シート幅方向の測定位置に関係付けてシート幅方向の温度分布を測定できるように構成されている。この温度分布によってシート幅方向のバンクサイズの変化を求めることができる。
【００２２】
また、第１，第２成形ロール３，４には、溶融樹脂２の挟圧力である圧延力を測定する力センサ１２が設けられている。この力センサ１２は、第１，第２成形ロール３，４の一方の軸受部等に取り付けることにより測定することができる。たとえば、図４に示すように、第１成形ロール３を加圧する加圧装置１３から軸受１７を支持するテーパブロック１４および間隙調整部材１５を介してストッパ１６に作用する力をロードセル等の力センサ１２によって検出すればよい。この場合には、加圧装置１３の加圧力から力センサ１２で検知したストッパ１６に作用する力を差し引くことによって圧延力Ｆを求めることができる。
【００２３】
図３には、本発明の制御ブロック図が示されている。
【００２４】
すなわち、ＣＰＵ等の演算処理手段を備えた演算処理部１００を有し、この演算処理部１００に対して、上記した温度センサ１０および力センサ１２が接続され、それぞれシート温度ｔおよび圧延力Ｆの測定値が電気信号として入力される。また、この演算処理部１００には、予めシミュレーションされたバンクサイズ（Ｈ）とシート温度（ｔ）との関係式（Ｈ＝Ｈ（ｔ）），バンクサイズ（Ｈｆ）と圧延力（Ｆ）との関係式および演算処理部における所定の演算手順等が記憶される記憶手段としてのＲＡＭ，ＣＤ，ＨＤ等のメモリ１０１と、メモリ１０１に演算処理部１００を介してこれらの関係式や成形条件のデータを入力するキーボード等の入力装置１０２と、演算処理されたバンクサイズを表示する表示装置１０３とが接続されている。
【００２５】
次に、図１に示すフローチャートに基づいて、本願発明のバンクサイズ測定方法について詳細に説明する。
【００２６】
まず、所定の条件の下で予めシミュレーションをしてバンクサイズ（Ｈ）とシート温度（ｔ）との相関関係式（Ｈ＝Ｈ（ｔ））が求められ、メモリ１０１に記憶される（ステップ１）。
【００２７】
このシミュレーションは入力装置１０２から入力された成形条件のデータに基づいて演算処理部１００にて演算されてメモリ１０１に記憶される。
【００２８】
図５は、このシミュレーションの結果を、横軸にシート温度（ｔ）、縦軸にバンクサイズ（Ｈ）をとってグラフＧにしたものである。
【００２９】
実験条件は、成形材料がポリプロリレン（ＰＰ）、ダイからの吐出量は１５０［ｋｇ／Ｈ］、シート厚さは２［ｍｍ］、吐出樹脂温度が２４７［°Ｃ］、第１，第２成形ロール３，４のロール温度は３０［°Ｃ］、ロール周速（Ｖ）は１．４５［ｍ／ｍｉｎ．］、温度センサ１０としての放射温度計のスポット径がφ２０［ｍｍ］として行った。
【００３０】
この時のシート温度（ｔ）とバンクサイズ（Ｈ）の関係式Ｈ＝Ｈ（ｔ）は、たとえば次式で示される。
【００３１】
【数１】
Ｈ＝Ａ＊ＥＸＰ（Ｂ＊ｔ）
Ａ，Ｂは、成形条件によって定まる定数
で示される。
【００３２】
次に、温度センサ１０によって圧延力測定時のシート温度ｔが測定される。シート温度ｔの測定はスキャナ１１によって温度センサ１０をシート幅方向に走査してシート幅方向の位置情報と共に演算処理部１００に入力され、演算処理部１００にて平均シート温度（ｔａ）が演算される。一方、この平均シート温度（ｔａ）とメモリ１００に記憶されている相関関係式Ｈ＝Ｈ（ｔ）からバンクサイズ（Ｈｔａ）が求められる（ステップ２）。
【００３３】
さらに、圧延力（Ｆ）を測定し、この測定された圧延力（Ｆ）からシート幅方向のバンクサイズ（Ｈｆ）を求める（ステップ３）。
【００３４】
上記バンク部６のバンクサイズＨとロール隙間５の隙間寸法Ｓの関係を模式的に図示したのが図５である。図示例では、バンクサイズＨとして、バンク部６の第２成形ロール４との接触部からシート状に吐出される溶融樹脂２の付け根位置までの水平方向の寸法をとっているが、ロール隙間５の中心からバンク部６上面までの高さをとってもよい。
【００３５】
ここで、圧延力Ｆは、次のG.Ardihivilの式を用いて求められる。
【００３６】
【数２】
Ｆ＝ηＶＤ｛（１／Ｓ）−（１／（Ｈｆ＋Ｓ））｝
Ｓ［ｍ］          ；ロール隙間
η［Ｐａ・ｓ］    ；見かけ粘度（apparentviscosity）
Ｖ［ｍ／ｓ］      ；ロール周速度
Ｄ［ｍ］          ；ロール直径
Ｈｆ［ｍ］        ；バンクサイズ
この【数２】から左辺をＨｆとする式が成立するので、圧延力（Ｆ）からシート幅方向のバンクサイズ（Ｈｆ）が求まるのである。
【００３７】
次に、前記平均シート温度（ｔａ）から求めたバンクサイズ（Ｈｔａ）と、前記圧延力から求めたバンクサイズ（Ｈｆ）とを比較して、測定された平均シート温度（ｔａ）から演算されたバンクサイズ（Ｈｔａ）が圧延力から求めたバンクサイズ（Ｈｆ）と一致するように、前記バンクサイズとシート温度の相関関係を次式のようにＨ′として補正する（ステップ４）。
【００３８】
【数３】
Ｈ′＝Ａ＊ＥＸＰ（Ｂ＊（ｔ−δｔ））
δｔ；ステップ４における補正値
この補正手順を、図６に示すグラフを用いて説明すると、バンクサイズとシート温度の相関関係Ｈ＝Ｈ（ｔ）を示すグラフ（Ｇ）から平均シート温度（ｔａ）に対応するバンクサイズ（Ｈｔａ）が点Ｐとして求まる。次に圧延力（Ｆ）から演算されたシート幅方向のバンクサイズ（Ｈｆ）を通る横方向のシート温度軸と平行に引いた線Ｌ１と、グラフ（Ｇ）との交点Ｑを求める。この交点Ｑでのシート温度と点Ｐでのシート温度の差（δｔ）だけグラフ（Ｇ）を右水平方向に平行移動させる。すなわち、圧延力（Ｆ）から演算されたシート幅方向のバンクサイズ（Ｈｆ）を通る横方向のシート温度軸と平行に引いた線Ｌ１と、その時のシート幅方向の平均シート温度（ｔａ）を通る縦方向のバンクサイズ軸と平行に引いた線Ｌ２上に交点Ｑ′が位置するように補正する。この交点Ｑ′上を通るグラフＧ′の相関関係式が上記した［数３］の式であり、メモリ１０１に記憶させる。
【００３９】
この相関関係式の補正後、温度センサ１０から入力される温度情報をメモリ１０１から読み出される補正されたバンクサイズとシート温度との相関関係式（Ｈ＝Ｈ′（ｔ））によって演算してバンクサイズＨが求められ、表示装置１０３に表示される（ステップ５）。
【００４０】
このように、圧延力Ｆを測定しこの圧延力Ｆから求めたバンクサイズＨｆと実際に測定したシート温度ｔａとの関係から、予め求めたバンクサイズＨとシート温度ｔの関係；Ｈ＝Ｈ（ｔ）を補正しているので、溶融樹脂２の温度変動や引き取り速度の変更等の成形条件の変化があっても、バンクサイズＨを正確に安定的に測定することができる。
【００４１】
シート温度ｔとバンクサイズＨの関係は、溶融樹脂２の温度変動が生じた時点，引取速度を変更した時点で補正してもよいし、所定時間毎に行ってもよいし、所定の成形長さ毎に行ってもよいし、必要に応じて適宜行うことができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のバンク成形のバンクサイズ測定方法および測定装置によれば、圧延力を測定しこの圧延力から求めたバンクサイズと実際のシート温度との関係から、予め求めたバンクサイズとシート温度の関係を補正しているので、樹脂の温度変動や引き取り速度の変更等の成形条件の変化があっても、バンクサイズを正確に安定的に測定することができる。
【００４３】
シート幅方向の平均シート温度からバンクサイズを求めて圧延力から求めたバンクサイズと比較すれば、より正確に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明のバンク成形のバンクサイズ測定方法の測定手順を示すフローチャートである。
【図２】図２は本発明の実施の形態に係るバンク成形のバンクサイズ測定方法が適用されるバンク成形機の基本構成を示す概略図である。
【図３】図３は図１の本発明のバンクサイズ測定装置の制御ブロック図ある。
【図４】図４は図３の圧延力を測定する力センサの配置例を示す図である。
【図５】図５はバンクサイズと圧延力の関係を示す図である。
【図６】図６はシート温度とバンクサイズの関係のシミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
１  ダイ
２  溶融樹脂（可塑性材料）
３，４  成形ロール
５  ロール隙間
６  バンク部
７  シート
１０  温度センサ
１１  力センサ
１００  演算処理部（演算処理手段）
１０１  メモリ（記憶手段）
Ｈバンクサイズ
Ｆ  圧延力
ｔ  シート温度
【図１】
0003753164.tif 000002
【図２】
0003753164.tif 000003
【図３】
0003753164.tif 000004
【図４】
0003753164.tif 000005
【図５】
0003753164.tif 000006
【図６】
0003753164.tif 000007