JP3702465B2 - インフレーション装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、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に関し、さらに詳しくは、オンラインで正確にブローンフィルムの特性値(特に厚さ)プロファイルを測定し、均一なブローンフィルムを成膜するインフレーション装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図8は、ブローンフィルムを作成する従来のインフレーション装置の基本構成図である。図8において、押出機1から押し出されたプラスティック原料は、リングダイ2で円筒状に成膜されたブローンフィルム3aに成形される。4は給排気装置である。
【0003】
この円筒状のブローンフィルム3a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ブローンフィルム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7に巻取られる。
【0004】
このような円筒状のブローンフィルム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、ブローンフィルム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、厚さセンサ手段を所定の位置に設置する。従来は、ピンチロール5で折り畳まれて定置ロール6を経由して巻取り機7に巻き取られる間、即ち、折り畳まれた後のフィルムの特定部分S点に厚さセンサ手段8を設置し、2枚重ねの厚さ測定値Eiをプロファイル生成部9に導く。厚さセンサ手段8は光学的な光量減衰を測定する手段等で実現される。
【0006】
測定値Eiに基づいて円周方向の厚のプロファイル、即ち1枚に展開した時の厚さプロファイルを推定演算する手法の一つは、厚さセンサ手段8を矢印Qで示すように、周期的に2枚重ねのブローンフィルムの走行方向に直交して端部間を往復移動操作し、操作位置情報Fと測定値Eiに基づいて円周方向の厚さのプロファイルを推定演算する。
【0007】
厚さセンサ手段8を固定配置して円周方向の厚のプロファイルを推定演算する手法としては、オッシレーション操作を利用する手法がある。オッシレーション操作は、ピンチロール5(又はリングダイ2)を所定角度(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´)の同一角度回転させる反転往復させて折りたたみ位置を連続的に移動させる。
【0008】
オッシレーションの目的は、ブローンフィルムの膜厚むらを分散させ、巻き取り後の製品の表面をフラットにするために必要に応じて操作されるものであるが、この操作と併用すれば、厚さセンサ手段を固定配置して得られる測定値Eiと、オッシレーション位置情報部10よりの信号に基づいて厚さセンサ手段の固定場所に対応するブローンフィルムの周上位置を計算する測定位置情報部11からの信号Gとをプロファイル生成部9に与えてプロファイルの推定演算を行うことが可能である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
厚さセンサ手段として光学的な手法を用いる場合には、折り畳まれて走行するブローンフィルムを挟んで投光手段並びに受光手段を設ける減衰量形と、厚さセンサ手段を折り畳まれたブローンフィルムの一方の面側のみに配置して、ブローンフィルムの表面反射と裏面反射の光路差を用いる反射形がある。
【0010】
厚さセンサ手段をシンプルに構成するには反射形の採用が好ましいが、反射形とした場合には、折り畳まれたフィルムの裏面間の接触面が2枚重ねフィルムの不安定な境界面となり正確な測定ができないという問題点がある。
【0011】
特性値の測定手段として光学的な手法以外の放射線や静電容量を用いたセンサ手段でも、同様に折り畳まれたフィルムの裏面間の接触面が2枚重ねフィルムの不安定な境界面となり正確な測定ができないという問題点がある。
【0012】
本発明の目的は、ブローンフィルムの一方の面側のみに配置したセンサ手段により折り畳まれたブローンフィルムの特性値のプロファイルを測定する場合に、折り畳まれたフィルムの境界面の影響を受けないインフレーション装置を実現することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための本発明の構成は次の通りである。
(1)リングダイで成形されたブローンフィルムをピンチロールで折り畳み、折り畳んだブローン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おいて、
前記折り畳んだブローンフィルムの第1層及び第2層を夫々の表面方向に引き離すための吸着器手段並びに引き離された前記第1層及び第2層の表面と対向する面を有する、第1筐体部及び第2筐体部と、
前記第1筐体部及び第2筐体部の少なくとも一方に設けた、ブローンフィルムの特性値を測定するセンサ手段と、
を具備したインフレーション装置。
(2)前記特性値が前記ブローンフィルムの厚さであり、前記センサ手段が厚さセンサ手段であることを特徴とする、請求項1記載のインフレーション装置。
(3)前記厚さセンサ手段は、前記ブローンフィルムに対して所定の角度で投光し、前記ブローンフィルムの表面からの反射ビームと裏面からの反射ビームの光路差に基づいて前記ブローンフィルムの厚さを測定することを特徴とする、請求項2記載のインフレーション装置。
(4)前記厚さセンサ手段は、前記ブローンフィルムに対して放射線若しくは電磁波を照射し、前記ブローンフィルムからの反射光又は散乱光の強さに基づいて前記ブローンフィルムの厚さ測定することを特徴とする、請求項2記載のインフレーション装置。
(5)前記厚さセンサ手段は、前記ブローンフィルムに対して近接して対峙させた一対の電極間の静電容量に基づいて前記ブローンフィルムの厚さを測定することを特徴とする、請求項2記載のインフレーション装置。
(6)前記ブローンフィルムの特性値が、色又は地合又は透過率であることを特徴とする請求項1記載のインフレーション装置。
(7)前記第1筐体部及び第2筐体部を、前記第1層及び第2層ブローンフィルムの走行方向と直交する方向に周期的にスキャンされるための操作手段と、
前記センサ手段の測定信号に基づいて前記第1層及び第2層ブローンフィルムを連続した円周方向の特性値プロファイルを演算するプロファイル生成手段と、
を具備する、請求項1乃至6のいずれかに記載のインフレーション装置。
(8)前記第1筐体部及び第2筐体部を、定位置に移動する操作手段を具備する、請求項1乃至7のいずれかに記載のインフレーション装置。
(9)前記ピンチロールを周期的に揺動操作して前記ブローンフィルムの折り畳み位置を連続的に移動させるオッシレーション手段を具備する、請求項1乃至8のいずれかに記載のインフレーション装置。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施態様を図面により説明する。図1は本発明を適用したインフレーション装置の主要部を示す筐体部及び厚さセンサ手段の断面図、図2は本発明を適用したときのブローンフィルムの変化を縦断面で示した遷移図である。
【0014】
図1において、3b1及び3b2は、P方向に走行する2枚重ねブローンフィルムの第1層及び第2層である。20及び30は、第1層及び第2層を挟み所定距離L1を離して対向配置された第1筐体部及び第2筐体部である。
【0015】
第1筐体部20及び第2筐体部30は、第1層3b1及び第2層3b2の表面と接触対向する平面部20a及び30aを有する。21及び22は第1筐体部20内において平面部20aの両端に所定距離L2をおいて配置された一対の吸着器、同様に31及び32は第2筐体部30内において平面部30aの両端に配置された一対の吸着器である。
【0016】
これら吸着器21,22及び31,32の吸着機能により、第1層3b1及び第2層3b2は、第1筐体部20及び第2筐体部30側に引き離され、平面部20a及び30a間を所定距離L2走行する。
なお、吸着器21,22及び31,32は、ベルヌーイチャックを利用したもので、非接触であるが、接触型の吸着器でも良い。
【0017】
図2は吸着器によるブローンフィルムの引き離し変化を示す縦断面遷移図である。図2(A)はリングダイより吹き上げられた円筒状のブローンフィルムの縦断面図、(B)はピンチロールにより折り畳まれて2枚重ねブローンフィルムの縦断面図、(C)は第1筐体部20の平面部20a及び第2筐体部30の平面部30aに第1層3b1及び第2層3b2が引き離されて吸着された状態を示す縦断面図である。
【0018】
図3は、ベルヌーイの法則を利用した吸着器の実施例を示すイメージ図であり、吸着器21を代表して説明する。円盤形状の吸着器21は、端部が斜めにカットされており、そのカット面に複数の空気噴出穴21aが形成され、空気Aがこの空気噴出穴21aより斜め下方に噴出されている。
【0019】
この空気噴出により、底面21b近傍に負圧が生じ、ブローンフィルムの第1層3b1が第2層3b2より引き離され、矢印Fで示すように底面21bに引き寄せられて走行する。
【0020】
図1に戻り、第1筐体部20及び第2筐体部30内に設けた光学的手法による厚さセンサ手段の実施例を説明する。第1筐体部20において、23はレーザビームの投光器であり、所定の角度θをもって平面部20aを走行するブローンフィルムの第1層3b1に投光する。
【0021】
24は、投光器23とは反対側に所定の角度θをもって平面部20aに対峙する光路差検出器であり、第1層3b1の表面からの反射ビームd1と裏面からの反射ビームd2の光路差Δdを検出する。この光路差Δdはブローンフィルムの厚さに比例する。
【0022】
光路差検出器24は、CCDやフォトダイオードアレイ等で実現され、現在の技術レベルでは分解能10nm〜20nmが採用できる。ブローンフィルムの厚さは50μm程度であり、ビームの入射角度θを45゜としたとき光路差Δdは略70μmであるから、十分な精度で安定して光路差Δdを測定可能である。
【0023】
第2筐体部30における投光器33及び光路差検出器34の構成は、第1筐体部で説明した投光器23及び光路差検出器24の構成と全く同一であり、同様な原理でブローンフィルムの第2層3b2の厚さを測定することができる。
【0024】
図1に示した光学的な厚さセンサ手段とは別のセンサ手段の実施例を図4及び図5に示す。図4の構成は、放射線または電磁波の照射器41よりの放射線のブローンフィルム表面からの反射又はフィルム内の散乱を放射線センサ42で検出する。図5の構成は、ブローンフィルムに近接して配置された電極51,52間の静電容量を容量センサ53で検出する。
【0025】
ブローンフィルムの厚さ以外の管理対象特性値としては、色,地合,透過率等があり、第1及び第2筐体部に設置するセンサ手段として、これらの特性値にフィットするセンサ手段を選択することが可能である。
【0026】
図6により、ブローンフィルムの円周方向のプロファイルを生成するための構成を説明する。第1筐体部20及び第2筐体部30は、ブローンフィルム3bを挟んで対向する配置を保って、スキャン操作部61により、ブローンフィルムの走行方向Pと直交する幅方向に矢印C,C´に示すように周期的に往復スキャン操作される。
【0027】
第1筐体部20内の厚さセンサ手段による第1層3b1の厚さ測定値Ei1及び第2筐体部30内の厚さセンサ手段による第2層3b2の厚さ測定値Ei2は、夫々プロファイル生成部62に入力される。
【0028】
63はブローンフィルムの厚さ測定位置を計算する測定位置情報部であり、スキャン操作部61からの操作位置情報H及びオッシレーションが実施されている場合にはオッシレーション位置情報Jを入力し、厚さ測定位置情報Kを計算してプロファイル生成部62に出力する。
【0029】
プロファイル生成部62は、厚さ測定位置情報K及び厚さの測定値Ei1, Ei2により第1層3b1のプロファイル及び第2層3b2のプロファイルの2本のプロファイルを生成する。これら2本のプロファイルを継げることにより、2枚重ねのブローンフィルムを開いて仮想的に1枚にした場合のプロファイルを推定演算することが可能となる。
【0030】
ブローンフィルムの吹き上げ速度はあらかじめ分かっているので、測定されたプロファイルと厚さの操作が行われるリングダイ2の位置対応を取れば無駄時間を有するフィードバック制御により、厚さの制御が可能である。
【0031】
図7は、図6で説明したスキャン操作される筐体部の設置位置の例を示すインフレーション装置の構成図であり、ピンチロール5と定置ロール6の間(▲1▼で示す)又は定置ロール6と巻き取り器7の間(▲2▼で示す)に設置可能である。
【0032】
図6の実施例のように、第1及び第2筐体部をスキャン操作する構成は、オッシレーションがない場合にはプロファイル生成のために必須であるが、オッシレーションがある場合には、ブローンフィルムの重ね合わせ位置変化を利用し、第1及び第2筐体部を定位置に固定した状態でプロファイルを生成させることが可能である。
【0033】
このように、オッシレーションを利用するプロファイルを生成では、センサ手段は、所定位置に固定配置された第1筐体部20又は第2筐体部30のどちらか一方に設ければよいので構成がシンプルとなるが、オッシレーションの周期は一般に10分程度とゆっくりしたものであるため、制御周期を高速としたい場合にはスキャン操作が有効である。
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果が期待できる。
(1)折り畳んだ後のブローンフィルムからでも各層の厚さを個別に測定することができる。
(2)スキャン操作させることでプロファイルを容易に得ることができる。
(3)吸着器により厚さ測定位置でのブローンフィルムの走行ラインを安定させることができ、測定精度の向上が期待できる。
【0034】
(4)ブローンフィルムの重ね合わせ位置変化を利用する必要がなく、オッシレーションのないブローンフィルムにも適用できる。
(5)円筒状のブローンフィルムをリング型の駆動系で測定する場合に比べ安価なシステムが構成できる。
(6)リングダイ直後の高温なブローンフィルムに部分の測定に比べ、測定を行いやすく、ブローンフィルムへのダメージも小さくすることができる。
【0035】
(7)オフラインで測定する手間を省き、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。
(8)ブローンフィルムそのものを展開する必要が無く、製品部留りを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したインフレーション装置の主要部を示す、筐体部及び厚さセンサ手段の断面図である。
【図2】吸着器によるブローンフィルムの引き離し変化を示す縦断面遷移図である。
【図3】ベルヌーイの法則を利用した吸着器の実施例を示すイメージ図である。
【図4】本発明の他の実施例を示す厚さセンサ手段の構成図である。
【図5】本発明の更に他の実施例を示す厚さセンサ手段の構成図である。
【図6】ブローンフィルムの円周方向のプロファイルを生成するための構成図である。
【図7】スキャン操作される筐体部の設置位置の例を示すインフレーション装置の構成図である。
【図8】ブローンフィルムを作成する従来のインフレーション装置の基本構成図である。
【符号の説明】
3b ブローンフィルム(2枚重ね)
3b1 第1層
3b2 第2層
20 第1筐体部
20a 平面部
21,22 吸着器
23 投光器
24 光路差検出器
30 第2筐体部
30a 平面部
31,32 吸着器
33 投光器
34 光路差検出器
Claims (9)
- リングダイで成形されたブローンフィルムをピンチロールで折り畳み、折り畳んだブローン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おいて、
前記折り畳んだブローンフィルムの第1層及び第2層を夫々の表面方向に引き離すための吸着器手段並びに引き離された前記第1層及び第2層の表面と対向する面を有する、第1筐体部及び第2筐体部と、
前記第1筐体部及び第2筐体部の少なくとも一方に設けた、ブローンフィルムの特性値を測定するセンサ手段と、
を具備したインフレーション装置。 - 前記特性値が前記ブローンフィルムの厚さであり、前記センサ手段が厚さセンサ手段であることを特徴とする、請求項1記載のインフレーション装置。
- 前記厚さセンサ手段は、前記ブローンフィルムに対して所定の角度で投光し、前記ブローンフィルムの表面からの反射ビームと裏面からの反射ビームの光路差に基づいて前記ブローンフィルムの厚さを測定することを特徴とする、請求項2記載のインフレーション装置。
- 前記厚さセンサ手段は、前記ブローンフィルムに対して放射線若しくは電磁波を照射し、前記ブローンフィルムからの反射光又は散乱光の強さに基づいて前記ブローンフィルムの厚さ測定することを特徴とする、請求項2記載のインフレーション装置。
- 前記厚さセンサ手段は、前記ブローンフィルムに対して近接して対峙させた一対の電極間の静電容量に基づいて前記ブローンフィルムの厚さを測定することを特徴とする、請求項2記載のインフレーション装置。
- 前記ブローンフィルムの特性値が、色又は地合又は透過率であることを特徴とする請求項1記載のインフレーション装置。
- 前記第1筐体部及び第2筐体部を、前記第1層及び第2層ブローンフィルムの走行方向と直交する方向に周期的にスキャンされるための操作手段と、
前記センサ手段の測定信号に基づいて前記第1層及び第2層ブローンフィルムを連続した円周方向の特性値プロファイルを演算するプロファイル生成手段と、
を具備する、請求項1乃至6のいずれかに記載のインフレーション装置。 - 前記第1筐体部及び第2筐体部を、セットポジション又は手動操作により所定位置に移動する操作手段を具備する、請求項1乃至7のいずれかに記載のインフレーション装置。
- 前記ピンチロールを周期的に揺動操作して前記ブローンフィルムの折り畳み位置を連続的に移動させるオッシレーション手段を具備する、請求項1乃至8のいずれかに記載のインフレーション装置。
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