JPH0517843B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

「産業上の利用分野」 本発明は、熱可塑性樹脂薄板の加熱方法に関す
るものである。更に詳しくは、熱可塑性樹脂製の
フイルムまたはシート等の薄板を、一軸延伸、二
軸延伸、熱固定、コーテイング、積層等の各種操
作によつて目的物とするために、所定の温度に予
熱、加熱ないしは熱処理する際に、精度よく均一
に、または特定の温度プロフイルを持たせて、加
熱する方法に関するものである。 「従来の技術」 熱可塑性樹脂薄板を、上記の各種操作によつて
目的物とするために、所定の温度に予熱、加熱な
いしは熱処理する際には、間接加熱方式が採用さ
れる。間接加熱方式のひとつに、熱風による加熱
方式がある。この熱風加熱方式は、加熱した空気
を被加熱薄板に吹き付けて、薄板を加熱する方式
である。この方式によるときは、熱風の温度と薄
板の温度とはごく近い温度になるので、温度調節
は比較的容易で、加熱炉外の外気温度の影響も少
なく、温度精度も高い。しかしながら、この方式
によるときは、薄板がハタメキやすく、樹脂軟化
温度近くに加熱されている薄板、特にフイルムは
部分的な歪を生じ、いわゆる「フレヤー」となつ
て、製品を巻きほどいた時にフイルム面に凹凸を
生じ、製品の品質を低下させる。また、フイムル
が極めて薄い場合には、ハタメキが原因でフイル
ムが破断してしまうことがある。 間接加熱方式の他の一つに、赤外線、遠赤外線
の領域の電磁波を、被加熱薄板に照射することに
よつて加熱する輻射加熱方式がある。この方式
は、(イ)加熱炉が安くできる、(ロ)加熱炉の保守が容
易である、(ハ)加熱効率がよい、等の長所がある反
面、(ニ)加熱炉は炉内に配置されたヒーターに負荷
する電源電圧の影響をうけやすい、(ホ)加熱炉をと
りまく外気の影響をうけやすい、等の理由で、被
加熱物の加熱精度が悪いという欠点がある。 輻射加熱方式によつて被加熱薄板を加熱する場
合は、第６図に概念図として示したようになると
考えられる。すなわち、ヒーター温度T_H、薄板
温度T_Fおよび周囲空気温度T_Aのそれぞれは、ヒ
ーター温度T_Hが一定に維持されていても、周囲
空気温度T_Aが変われば、薄板温度T_Fも影響をう
けて変動する関係にある。従つて、薄板温度T_F
を一定にするには、ヒーター温度T_Hの設定値を、
時々修正する必要がある。 被加熱薄板を輻射加熱方式によつて加熱する場
合は、第７図に概念図として示したように、ヒー
ター相互で干渉しあうと考えられる。すなわち、
薄板７１上のｉの位置（薄板上の幅方向にｉの位
置から右側をｉ＋１、ｉ＋２…とし、ｉの位置か
ら左側をｉ−１、ｉ−２…とする）では、その真
上のｊの位置のヒーター（薄板のｉにはｊ、ｉ＋
１にはｊ＋１、ｉ＋２にはｊ＋２、ｉ−１にはｊ
−１、ｉ−２にはｊ−２がそれぞれ対応する）か
らの輻射熱が最大となるが、…、ｊ−２、ｊ−
１、ｊ＋１、ｊ＋２、…の各々の位置にあるヒー
ターからの輻射熱も、無視できない。別の言い方
をすれば、ｊの位置のヒーターからの輻射熱は、
薄板７１上のｉの位置に達する量が最大となる
が、…、ｉ−２、ｉ−１、ｉ＋１、ｉ＋２、…の
各々の位置への輻射も無視できない。したがつ
て、薄板７１上のｉの位置の温度を調節するため
には、その真上のｊの位置のヒーター温度の設定
値のみを変更しても、薄板の幅方向全体の温度精
度は向上しない。 熱可塑性樹脂薄板より二軸延伸フイルムを製造
する際に、輻射加熱方式を採用し、加熱する際に
は、加熱炉の中央部に位置するフイルム温度が、
加熱炉壁に近い部分のフイルム温度より、高くな
つてしまう。この場合に、精度よく温度調節する
例としては、(イ)ヒーターとフイルムとの間であつ
て、フイルムが過熱されやすい場所に、異なる孔
径の孔を多数穿設した板状の遮蔽物を介在させる
方法、(ロ)、(イ)の異なる孔径の孔を穿設した板状の
遮蔽物の代わりに、複数枚の金網を介在させる方
法が知られている。しかし、上のような(イ)の方
法、(ロ)の方法によつても、微妙な温度調節は難か
しく、介在させる遮蔽物の位置、孔径、枚数等
を、状況に応じて変更するのは容易ではない。ま
た、介在させる遮蔽物が熱線をさえぎるため、加
熱効率が低下する。 本発明者らは、かかる状況にあつて、熱可塑性
樹脂製のフイルムまたはシート等の薄板を、一軸
延伸、二軸延伸、熱固定、コーテイング、積層等
の加工法によつて目的物とするために、所定の温
度に予熱、加熱または熱処理する際に、精度よく
均一に、または特定の温度プロフイルをもたせ
て、加熱する方法を提供することを目的として、
鋭意検討した結果、発明を完成した（特願昭58−
189617号）。 しかし、更に検討した結果、先きに完成した発
明方法によるときは、薄板温度を所定の値にする
まで長時間を要するという難点があることがわか
つた。すなわち、薄板の移送方向に複数個の輻射
加熱炉を用いる場合には、薄板の移送方向下流の
加熱炉は、それより上流の加熱炉の影響を受け
る。つまり、薄板移送方向の上流方向から下流方
向への干渉があり、上流にある一つの加熱炉から
出た薄板温度を高くした場合、次の加熱炉、次の
次の加熱炉から出た薄板温度も、一時的に高くな
る。 上記の温度干渉の現象について、上流の加熱炉
１から出る薄板温度が設定値よりも−５℃だけ低
く、下流の次の加熱炉２から出る薄板温度が設定
値よりも−２℃だけ低い状態において、温度調節
を行つて上流の加熱炉１のヒーター帯の温度を昇
温した場合を例として具体的に説明すれば、次の
通りである。 温度調節された上流の加熱炉１から出た直後の
薄板温度が目標値とほぼ等しくなる前に下流の次
の加熱炉２の温度調節を行つた場合、例えば、上
流および下流の加熱炉の温度調節を同時に行つた
場合、下流の加熱炉２には、上流の加熱炉１の温
度調節によつて温度が高められつつある状態の薄
板が導入され、下流の次の加熱炉２から出る薄板
の温度は、設定値を越えて高い温度となる。従つ
て、この場合は、上記の加熱炉２の温度を下げる
必要がある。 上流にある加熱炉から出る薄板の温度の変動が
小さい場合には、干渉は一時的なもので、各加熱
炉は対応する加熱炉を出た直後の薄板温度にもと
づき制御されるので、やがてもとの薄板温度に戻
る。しかしながら、上流にある加熱炉から出る薄
板の温度の変動が大きい場合には、移送方向の干
渉が大きくなり、昇温の後に降温のための温度調
節を必要とし、下流側の加熱炉の温度調節に時間
がかかるばかりか、複数個の加熱炉の全体を所望
の設定温度に調節することが困難となる。 殊に、各加熱炉を同時に昇温または降温する場
合、薄板の移送方向の昇温、降温のパターンを変
更する場合等には、薄板の温度変動が大きく、下
流の加熱炉の温度調節が困難となるという問題が
ある。 「発明が解決しようとした問題点」 本発明は、熱可塑性樹脂製のフイルムまたはシ
ート等の薄板を、所定の温度に予熱、加熱または
熱処理する際に、精度よく均一に、または特定の
温度プロフアイルをもたせて、速やかに加熱する
方法を提供することを目的としている。 「問題点を解決するための手段」 しかして本発明の要旨とするところは、広幅長
尺の熱可塑性樹脂薄板を、薄板の移送方向に対し
て直角に配置した複数個の輻射加熱炉によつて、
連続的に加熱するにあたり、前記輻射加熱炉の内
部には、１個ないし複数個のヒータエレメントよ
り構成されるヒーター帯を複数列配置し、前記複
数個の輻射加熱炉について、以下の(A)に記載の温
度調節を、以下の(B)及び(C)に記載の方法に従つ
て、薄板移送方向の上流から下流に向かつて行う
ことを特徴とする熱可塑性樹脂薄板の加熱方法に
存する。 (A) 各輻射加熱炉を出た直後の薄板温度を、薄板
用温度センサーにより薄板の幅方向に複数点検
出し、演算装置を用いて、次の(1)式に従つて、
薄板温度を検出した直前の輻射加熱炉内の各ヒ
ーター帯の温度を調節する。 T′_Hj＝T_Hj＋（ｍ×ｎの係数行列）・ ｛T_Fi−T_Fxi｝ ……(1) ［(1)式において、T′_Hjは加熱炉内でｊ番目のヒ
ーター帯の温度の新しい設定値、T_Hjは加熱炉
内でｊ番目のヒーター帯の温度のもとの設定
値、T_Fiは加熱炉を出た直後に薄板の温度を幅
方向に複数個検出する時のｉ番目の位置におけ
る薄板温度の目標値、T_Fxiは加熱炉を出た直後
に薄板の温度を幅方向に複数点検出する時のｉ
番目の位置における薄板温度の検出値、ｊは１
〜ｍ、ｉは１〜ｎをそれぞれ意味し、（ｍ×ｎ
の係数行列）は使用される輻射加熱炉の熱特性
に見合つた定数である。］ (B) 上流の加熱炉のヒーター帯の温度を調節した
後、下流の次の加熱炉のヒーター帯の温度を調
節することを順次行い、下流側の加熱炉のヒー
ター帯の温度調節を終了した際には、必要に応
じて最初に温度調節を行つた上流側の加熱炉に
戻り、上記と同じ操作による温度調節を繰り返
し行う。 (C) 下流の次の加熱炉のヒーター帯の温度調節
は、温度調節された上流の加熱炉から出た直後
の薄板温度が目標値とほぼ等しくなり安定した
後に行う。 本発明において、熱可塑性樹脂とは、フイルム
化またはシート化できる全ての熱可塑性樹脂をい
う。具体的には、スチレン系樹脂、塩化ビニル系
樹脂、オレフイン系樹脂、ポリアミド類、ポリエ
ステル類、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、
ケイ素樹脂、フツ素樹脂、ポリビニルアルコー
ル、ポリビニルブチラール、ポリアセタール、ポ
リスルフオン、ポリフエニレンオキサイド、ポリ
フエニレンサルフアイド、ポリエーテルサルフオ
ン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリ
アミドイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリイミド等があげられる
が、これら例示されたものに限定されるものでは
ない。薄板とは、フイルムまたはシートであつ
て、厚さ0.5ミクロン〜数ミリメートルのものを
いう。 本発明の加熱方法が適用できるのは、熱可塑性
樹脂製のフイルムまたはシートを、一軸延伸、二
軸延伸する際、結晶性フイルムまたはシートを延
伸した後に熱固定する際、フイルムまたはシート
に塗布液を塗布して乾燥する際、フイルムまたは
シートに積層物を積層する際、フイルムまたはシ
ートを差圧成形法によつて成形品とする際等であ
る。 以下、本発明を図面にもとづいて詳細に説明す
るが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の
例に限定されるものではない。 第１図は、本発明方法によつて熱可塑性樹脂薄
板を加熱している状態の一例を示す概略斜視図、
第２図は輻射加熱炉内のヒーターエレメントの配
置例を示す平面略図、第３図、第４図は温度制御
機構を示す概略図、第５図は、実施例のフイルム
温度プロフアイルを示し、同図イは温度制御機構
作動前のもの、ロは作動後60分経過後のものを示
す。第６図は、輻射加熱の原理を示す概念図、第
７図は、輻射加熱炉内での複数個のヒーターの干
渉状態を示す概念図である。 図において、１１，３１，４１，６１，７１は
それぞれ被加熱薄板、１２ａ〜ｆ，３２ａ〜ｆ，
４２ａ〜ｆは輻射加熱炉、２１，６２，７２はそ
れぞれヒーター、１３ａ〜ｆ，３３ａ〜ｆ，４３
ａ〜ｆはそれぞれ薄板温度計、３４ａ〜ｆ，４４
ａ〜ｆはそれぞれ演算装置、４５は主演算装置、
２２は温度センサー、２３は加熱炉壁、１１′，
３１′，４１′はそれぞれ二軸延伸された薄板、７
３は熱反射板、７４はクリツプ、７５はクリツプ
レール、矢印は薄板の移送方向をそれぞれ示す。 本発明方法は、広幅、長尺の熱可塑性樹脂薄板
を加熱する際に活用される。本発明方法において
は、被加熱薄板を加熱する際に、複数個の輻射加
熱炉を用いる。輻射加熱炉を複数個組み合せて使
用するのは、被加熱薄板を、徐々に加熱するのに
好ましいからである。 複数個の輻射加熱炉は、第１図に斜視図として
示したように、被加熱薄板の移送路に、適宜の間
隔をおいて配置するのがよい。なお、第１図に示
した例は、本発明の加熱方法を、薄板を二軸延伸
する工程に適用した例を示す。被加熱薄板は、第
１図に示したように、各輻射加熱炉の中央部を通
過させるのが好ましい。 輻射加熱炉には、この中を通過させる被加熱薄
板を挟んで、上側および／または下側に、ヒータ
ー帯を配置する。ヒーター帯は、１個ないし複数
個のヒーターエレメントによつて構成する。ヒー
ターエレメントが長いときは、１個のヒーターエ
レメントによつて１列のヒーター帯を構成させて
もよい。ヒーターエレメントが短いときは、複数
本のヒーターエレメントを、薄板の移送方向に対
して直角に複数本並べ、全体としては薄板の移送
方向と平行方向のヒーター帯とする。輻射加熱炉
には、このような薄板の移送方向と平行なヒータ
ー帯を複数列配置する。 第２図は、１個のヒーターエレメントにより１
列のヒーター帯を形成し、このヒーター帯を薄板
の幅方向に複数列配置した輻射加熱炉の例を示
す。 ヒーターエレメントを、被加熱薄板の上側また
は下側の一方のみに設置する場合は、ヒーターエ
レメントを設置しない側に、熱線反射板を配置す
るのがよい。熱線反射板としては、アルミニウム
薄板、金、銀、アルミニウム等を蒸着した金属板
があげられる。 使用できるヒーターエレメントは、赤外線また
は遠赤外線領域の熱線を発生する発熱体であれば
よい。 具体的には、赤外線ランプ、赤外線ヒーター、
遠赤外線ヒーター等があげられるが、これら例示
したものに限定されるものではない。これらヒー
ターエレメントの熱線を被加熱薄板に効率よく輻
射するために、熱線反射笠を組み合せ用いるのが
よい。 なお、輻射加熱炉の加熱効率を高めるために、
炉壁は金属材料より調製し、内壁は熱線を反射す
るように鏡面仕上げとするか、またはアルミニウ
ム箔のような材料で被覆しておくのがよい。また
炉壁面から放熱を防ぐために、炉壁外側を断熱材
で被覆するのが好ましい。 輻射加熱炉内に配置されるヒーター帯には、１
列のヒーター帯に対して、１個の温度センサーを
配置する。この温度センサーは、ヒーターエレメ
ントの表面近くに配置し、配置された場所におけ
る温度を測定し、この測定値は、温度調節器内
で、ヒーター温度設定値と比較され、ヒーターの
出力（電圧または電流）を調節するために活用さ
れる。 温度センサーとしては、熱電対、白金抵抗体等
があげられる。 本発明によるときは、各輻射加熱炉を出た直後
であつて被加熱薄板の温度を薄板の幅方向に複数
点検出し、この検出温度に基づき演算装置を用い
て、薄板温度を検出した直前の輻射加熱炉内のヒ
ーター帯の温度を調節する。 検出された被加熱薄板の温度の測定値は、演算
装置内で、薄板温度の目標値と比較され、ヒータ
ー帯の出力（電圧または電流）を調節するために
活用される。 薄板温度を検出する箇所は、輻射加熱炉を出た
直後とするが、これは薄板温度の検出値が輻射加
熱炉の影響（ヒーターエレメントからの熱線、炉
内で反射する熱線等に起因する。）をうけないよ
うにするためである。薄板温度の検出箇所は、輻
射加熱炉の薄板出口との間隔は、輻射加熱炉の構
造、特に薄板が通過するために設けられている上
下の加熱炉壁間の隙間、被加熱薄板の移送速度等
に応じて決定するのが好ましく、３〜20cmの範囲
から選ぶことができる。 薄板上の温度測定点は、薄板の巾方向に複数点
とするのがよい。特に、薄板が巾広である場合、
特定の温度プロフイルをもたせたい場合には、多
くの点で測定するのがよい。薄板温度を検出する
ためには、薄板用温度計を用いるが、この薄板用
温度計は、被加熱薄板の上側、下側のどちらに設
置してもよい。 薄板用温度計としては、赤外線温度計、放射
（輻射）温度計等があげられ、一箇所（薄板の移
送方向に直角の方向に測定する１つの直線状場所
をいう。）に２台以上設置してもよい。温度計は、
スポツト型（点測定）のものに首振り機構を付加
したもの、スキヤン型（線測定）のものであつて
もよいし、直線状に赤外線センサーを並べたもの
（リニアアレイ）であつてもよい。 本発明者らの実験によれば、上記の構造の輻射
加熱炉を用いて、輻射加熱炉内のヒーターエレメ
ントの出力を制御する際に、複数個の輻射加熱炉
を、薄板移送方向の上流から下流に向つて順に、
次の（）式、すなわち T′_Hj＝T_Hj＋（ｍ×ｎの係数行列）・ ｛T_Fi−T_Fxi｝ ……（） ［（）式において、T′_Hjは加熱炉内でｊ番目の
ヒーター帯の温度の新しい設定値、T_Hjは加熱炉
内でｊ番目のヒーター帯の温度のもとの設定値、
T_Fiは加熱炉を出た直後に薄板の温度を幅方向に
複数点検出する時のｉ番目の位置における薄板温
度の目標値、T_Fxiは加熱炉を出た直後に薄板の温
度を幅方向に複数点検出する時のｉ番目の位置に
おける薄板温度の検出値、ｊは１〜ｍ、ｉは１〜
ｎをそれぞれ意味し、（ｍ×ｎの係数行列）は使
用される輻射加熱炉の熱特性に見合つた定数であ
る。］に従つて調節し、かつ、この調節を、薄板
移送方向の上流から下流にかけて、反復するのが
よいことが判つた。 （）式において、T_Fxiは、第３図に示した場
合には、薄板温度計３３ａ（加熱炉の位置に応じ
３３ｂ〜ｆであつてよい。）によつて測定した薄
板温度の検出値で、事前に計算や実験等で定めた
薄板温度の目標値T_Fiとの差を、演算装置３４ａ
で演算し、薄板温度偏差とし、さらにこの偏差に
ｍ×ｎの係数行列を剰じ、これをヒーター帯の温
度のもとの設定値に加算して、ヒーター帯の温度
の新しい設定値とする。このヒーター帯の新しい
設定値は、温度調節器に送られる。温度調節器で
は、ヒーター温度実測値ａと、ヒーター温度設定
値ｂとが対比され、ａ＜ｂのときは、ヒーター温
度実測値ａを上昇させるようにヒーター出力（電
圧または電流）が変更される。上とは逆にａ＞ｂ
のときは、ヒーター温度実測値ａを降下させるよ
うに、ヒーター出力が変更される。 本発明方法によるときは、薄板移送方向の最も
上流の加熱炉の調節をまず行なう。この間、これ
より下流の加熱炉のヒーター帯の温度設定は固定
しておく。最も上流の加熱炉から出た直後の薄板
温度が目標値とほぼ等しくなり安定した時点で、
次の下流の加熱炉（第３図の場合には３２ｂ）の
調節を、最も上流の加熱炉の場合と同様にして行
なう。第２番目の加熱炉の調節は、第２番目の加
熱炉から出た直後の薄板温度が目標値とほぼ等し
く安定するまで行なう。ついで、第３番目の加熱
炉の調節に移り、以後同様の手順で、順次下流の
加熱炉の調節を行なう。 最も下流に配置された加熱炉の制御調節を終了
して、加熱炉全体のヒーター帯のセツトを完了す
る。そして薄板の加熱操作を継続すると、経時的
に平衡は徐々にずれることがある。しかし、最下
流にある加熱炉の調節が終了したとき最も上流の
加熱炉にもどつて、上と同様に順次調節すること
を反復すれば、薄板温度は所望の温度範囲に調節
することができる。 温度調節を行う加熱炉の順序は、前述した上流
の加熱炉からの影響（常に下流方向に移送される
薄板の温度が上流の加熱炉の温度調節によつて変
動することによる影響）を回避するために、薄板
移送方向の上流から下流に向かう順序でなければ
ならない。しかしながら、上流の加熱炉は、複数
個ある加熱炉の最前の加熱炉である必要はなく、
また、最終の加熱炉の温度調節を常に行う必要は
ない。例えば、第３図に示した温度調節の順送り
のループは複数であつてもよく、ａ→ｂ→ｃ→ａ
→ｂ→…とｄ→ｅ→ｆ→ｄ→ｅ→…の２つの順送
りループであつてもよい。 第３図に示した例では、演算装置３４ａ〜ｆを
薄板の移送方向に直列に接続し、矢印の方向に順
次指令を送るようにし、指令を受けた演算装置の
み制御動作を行ない、他の演算装置ではヒーター
帯の温度の設定値を維持するようにするのがよ
い。第４図に示した例では、各演算装置４４ａ〜
ｆを主演算装置４５に接続した例を示す。 （）式におけるT_Hj、T_Fi、T_Fxiは、それぞれ
薄板の幅方向に計算したり、実測したりして求め
ることができる。T′_Hjは、演算装置３４ａ〜ｆ、
４４ａ〜ｆ内で、演算処理して算出される。演算
装置３４ａ〜ｆ、４４ａ〜ｆとしては、マイクロ
コンピユータ、パーソナルコンピユータ、ミニコ
ンピユータ等が用いられる。ヒーター帯の温度調
節のためには、演算装置と通信する機能を有する
各種温度調節器（コントローラ、DDCコントロ
ーラ、マルチループコントローラ）を用いる。ま
た、この温度調節器は別の演算装置で代用するこ
ともできる。制御するためには、オン−オフ制御
方式、Ｐ制御方式（偏差に比例して、動作量を与
える比例動作フイードバツク制御方式）、PI制御
方式［Ｐ制御方式と、Ｉ制御方式（偏差値の積分
値を動作量として与える積分動作フイードバツク
制御方式）との２つの制御動作を組み合せた制御
方式］、PID制御方式［PI制御方式に、更にＤ制
御方式（偏差値の微分値を動作量として与える微
分動作フイードバツク制御方式）との３つの制御
動作を組み合せた制御方式］のいずれの方式によ
つてもよい。 前記（）式における（ｍ×ｎの係数行列）
は、使用される輻射加熱炉について数値計算（シ
ミユレーシヨン）または実験、もしくは数値計算
と実験の組み合せとを繰り返して、求めることが
できる。ｍは薄板の幅方向と直角の方向に複数列
配置するヒーター帯の数、ｎは薄板の幅方向に複
数点検出する薄板温度の測定点の数である。 次に、（ｍ×ｎの係数行列）を求める手順を説
明する。 (i) まず、数値計算を行つて、行列要素のおおよ
その見当をつける。 (ii) つぎに、輻射加熱炉内に薄板を通過させなが
ら、最適な制御が行なわれるように、数値を変
更する。 数値計算は、次のように行なわれる。 被加熱薄板の幅方向にヒーターを１〜ｍ個並べ
て一列とし、このヒーターの直下の薄板の温度を
１〜ｎ点で測定するとし、ヒーター相互の間隔を
ｄ、ヒーターと薄板との距離をｌとしたとき（第
７図参照）、ｊの位置にあるヒーターから薄板上
のｉの位置に達する輻射エネルギーQijは、次の
（）式で表わされる。 Qij＝σ（Tj⁴−Ti⁴）cos²θ／π｛［ｄ×（
ｉ−ｊ）］²＋l²｝（） ［（）式において、Tjはヒーター温度、Tiは薄
板の温度で、θはｊの位置にあるヒーターから発
射される輻射熱が、薄板上のｉの位置に達する際
に形成する角度であり、ヒーター、薄板ともに黒
体であるとの仮定でσはボルツマン定数である。］
このうち、ｉとｊとの位置関係により変化する部
分は、次の（）式で表わされる。 Kij＝cos²θ／｛［ｄ×（ｉ−ｊ）］²＋l²｝
＝l²／｛［ｄ×（ｉ−ｊ）］²＋l²｝²（） Kijは、形態係数と称されるものであり、ｉ＝
１、…ｎ、ｊ＝１、…ｍのとき、ｎ×ｍの行列と
なる。（）式は、ｊの位置にあるヒーターが、
ｉの位置にある薄板温度に影響する度合を示して
いる。ヒーター温度の微小変化分△T_Hjと薄板温
度の微小変化分△T_Fiとは、温度平衡のごく近く
では、K_ijを用いて、 △T_Fi≒Ｃ［K_ij］・△T_Hj ……（） ［（）式において、Ｃは常数である。］ と近似することができる。このK_ijの逆行列を求
めると、次の（）式 △T_Hj＝C′［K_ij］^-1・△T_Fi ……（） ［（）式において、C′は常数である。］ のとおりであり、［K_ij］^-1は前記（）式の（ｍ
×ｎの係数行列）に一致する。実際に使用される
輻射加熱炉のｊの数、ｉの数、ｄ、ｌを前記
（）式に入れて［K_ij］、［K_ij］^-1を計算する。こ
の計算値が小数点を有する実数となつたときは、
計算の便宜のため小数点以下をカツトして整数値
に修正し、計算するのが好ましい。 こうした数値計算によつて得られる係数行列を
演算装置に記憶させ、実際に輻射加熱炉に被加熱
薄板を通過させて温度調節制御試験を行なうと、
薄板温度の実測値が薄板温度の目標値と一致して
いないにもかかわらず、ヒーター温度設定値T_Hj
が変化しないという不都合な場合が生ずる。この
ような場合には、ｍ×ｎの係数行列の数値を若干
修正し、実験を繰り返し、好ましいｍ×ｎの係数
行列を定めればよい。 「発明の効果」 本発明は、次のように特別に顕著な効果を奏
し、その工業的利用価値は極めて大である。 (1) 被加熱薄板を、ヒーターを複数個の輻射加熱
炉によつて従来の方式により加熱する場合に
は、薄板移送方向の上流側に設置された加熱炉
の下流側への干渉があり、被加熱薄板の温度を
均一に、精度よく調節、制御することは困難で
あつたが、本発明方法によるときは、加熱炉間
の干渉を軽減することができ、薄板温度を均一
に、また特定の温度プロフアイルをもたせて、
極めて精度よく調節、制御することができる。 (2) 被加熱薄板を、複数個の輻射加熱炉を同時に
制御作動させる従来の方式により加熱する場合
には、薄板温度変動が大きいと、制御困難な場
合が生じたが、本発明方法によるときは、制御
可能であり、調節不能になることがない。 (3) 本発明方法によるときは、被加熱薄板を高速
で移送する際にも、複数個の輻射加熱炉によつ
て、段階的に、所望の温度に容易に加熱するこ
とができる。 (4) 本発明方法によるときは、従来の輻射加熱炉
における制御のように、遮蔽板を介在させない
ので、加熱効率に優れ、微妙な温度調節も容易
である。 「実施例」 以下、本発明を、実施例にもとづいて詳細に説
明するが、本発明は、その要旨を越えない限り、
以下の例に限定されるものではない。 実施例 ［ポリアミドフイルムの延伸、熱固定に、本発
明方法を適用した例。］ ポリアミド（三菱化成工業(株)社製、ノバミツド
1020J）を、通常の押出機によつて溶融し、ダイ、
キヤステイングロールによつてシート化した。こ
のシートを、まず、縦延伸ロール群により縦方向
に延伸した。 このように縦方向にのみ延伸したフイルムを、
第１図のから矢印の方向に移送し、６個の輻射
加熱炉を通過させ、予熱、延伸、熱固定を行なつ
た。第１図におけるフイルムは、幅600mm、厚
さ50ミクロンであり、第１図におけるフイルム
は幅2000mm、厚さ15ミクロンである。 ６個の輻射加熱炉は、第１の加熱炉はフイルム
の予熱用に、第２、第３の加熱炉は延伸工程の加
熱用に、第４〜第６の加熱炉は延伸したフイルム
の熱固定用に、それぞれ設置されている。 各加熱炉は、長さ150cmの遠赤外線ヒーター
（石原ヒーター(株)社製、ラジアントヒーター、
200V−2KW）を、相互の間隔を10cmとし、フイ
ルムの上側のみに第２図に平面図として示したよ
うに配置し、フイルムの下側にはアルミニウム箔
を貼りつけた鉄板を反射板として配置し、構成し
た。各遠赤外線ヒーターには、各ヒーターに接触
させて熱電対を配置し、20本のヒーターがそれぞ
れ自動温調を行なうようにした。温調のために
は、マルチループコントローラ（理化工業(株)社
製、REX−Z2000）を用い、温度制御のために
は、PID制御方式を採用した。 各輻射加熱炉のフイルム出口側には、フイルム
面上2mの位置に放射温度計（(株)千野製作所製、
パイロスキヤナ）を設置し、炉の出口附近のフイ
ルム温度を測定した。フイルム温度測定点は、フ
イルムの幅方向に10cm間隔で測定し、１秒ごとに
測定し、演算装置内に取りこんだ。 輻射加熱炉、放射温度計、演算装置は６系統と
し、それぞれを第４図のように接続し、６個の演
算装置４４ａ〜ｆは主演算装置４５に接続した。 主演算装置４５は、６個の演算装置の１個に指
示を送り、指示を受けた演算装置では、フイルム
温度が目標値に等しくなるように調節を開始す
る。温度調節するため作動中の演算装置では、フ
イルム温度の実測値と目標値との差の絶対値を、
フイルム幅方向に積分した値（第５図イで斜線を
付した部分）を計算し、この計算値が特定値以上
であるときは、次の（）式により数値演算を行
ない、作動中の演算装置に接続された加熱炉の設
定値を修正しながら、自動温度調節、制御を行な
つた。 T′_Hj＝T_Hj＋（ｍ×ｎの係数行列）・ ｛T_Fi−T_Fxi｝ ……（） ｉ＝１〜20 ｊ＝１〜20 上記（）式において、（ｍ×ｎの係数行列）
は先きに詳述した方法に従つて整数値とし、実験
結果を勘案して定めたもので、次のようになる。 "Industrial Application Field" The present invention relates to a method for heating a thermoplastic resin thin plate. More specifically, in order to make a thin plate such as a thermoplastic resin film or sheet into a desired object through various operations such as uniaxial stretching, biaxial stretching, heat setting, coating, and lamination, preheating to a predetermined temperature, The present invention relates to a method of heating accurately and uniformly or with a specific temperature profile during heating or heat treatment. "Prior Art" An indirect heating method is employed when preheating, heating or heat treating a thermoplastic resin thin plate to a predetermined temperature in order to convert it into a target object through the various operations described above. One of the indirect heating methods is a heating method using hot air. This hot air heating method is a method in which heated air is blown onto a thin plate to be heated to heat the thin plate. When using this method, the temperature of the hot air and the temperature of the thin plate are very close to each other, so temperature control is relatively easy, the influence of the outside air temperature outside the heating furnace is small, and temperature accuracy is high. However, when this method is used, the thin plate is prone to fraying, and the thin plate, especially the film, which is heated close to the resin softening temperature, may become partially distorted, resulting in so-called "flare", and when the product is unwound, the film surface will be distorted. This causes unevenness on the surface and reduces the quality of the product. Furthermore, if the film is extremely thin, the film may break due to sagging. Another type of indirect heating method is a radiation heating method in which a thin plate to be heated is heated by irradiating electromagnetic waves in the infrared or far infrared region. This method has the following advantages: (a) The heating furnace is inexpensive, (b) The heating furnace is easy to maintain, (c) The heating efficiency is good, but (d) The heating furnace is located inside the furnace. The disadvantage is that the heating accuracy of the object to be heated is poor due to the following reasons: (e) It is easily affected by the power supply voltage loaded on the heated heater; and (e) It is easily affected by the outside air surrounding the heating furnace. When the thin plate to be heated is heated by the radiation heating method, it is thought that the heating process will be as shown in a conceptual diagram in FIG. In other words, each of the heater temperature T _H , thin plate temperature T _F and ambient air temperature T _A will be affected by the thin plate temperature T _F if the ambient air temperature T _A changes, even if the heater temperature T _{H is} kept constant. The relationship changes depending on the situation. Therefore, the sheet temperature T _F
To keep the temperature constant, set the heater temperature T _H to
Needs to be revised from time to time. When a thin plate to be heated is heated by a radiation heating method, it is thought that the heaters interfere with each other, as shown in a conceptual diagram in FIG. That is,
At the position i on the thin plate 71 (the right side from the position i in the width direction on the thin plate is i+1, i+2..., and the left side from the position i is i-1, i-2...), the position j immediately above it is Heater at position (j for thin plate i, i+
j+1 for 1, j+2 for i+2, j for i-1
-1, i-2 correspond to j-2)), but..., j-2, j-
The radiant heat from the heaters located at positions 1, j+1, j+2, . . . cannot be ignored either. In other words, the radiant heat from the heater at position j is
The amount of radiation reaching the position i on the thin plate 71 is the maximum, but the radiation to each position of . . . , i-2, i-1, i+1, i+2, . . . cannot be ignored. Therefore, in order to adjust the temperature at position i on the thin plate 71, even if only the set value of the heater temperature at position j directly above it is changed, the temperature accuracy across the width of the thin plate can be improved. do not. When manufacturing biaxially stretched film from thin thermoplastic resin sheets, a radiation heating method is used, and when heating, the temperature of the film located in the center of the heating furnace is
The temperature of the film will be higher than the part near the furnace wall. In this case, an example of accurately regulating the temperature is (a) interposing a plate-shaped shield with many holes of different diameters between the heater and the film, where the film is likely to overheat. Methods (b) and (b) in which a plurality of wire meshes are interposed in place of the plate-shaped shielding material having holes of different diameters are known. However, even with methods (a) and (b) above, delicate temperature control is difficult, and it is necessary to change the position, hole diameter, number, etc. of the intervening shield depending on the situation. is not easy. Furthermore, since the intervening shield blocks the heat rays, heating efficiency decreases. Under such circumstances, the present inventors have developed a method for converting thin plates such as thermoplastic resin films or sheets into objects by processing methods such as uniaxial stretching, biaxial stretching, heat setting, coating, and lamination. The purpose of the present invention is to provide a method for preheating, heating, or heat-treating to a predetermined temperature, accurately and uniformly, or with a specific temperature profile.
As a result of intensive study, the invention was completed (patent application filed in 1983-
No. 189617). However, as a result of further investigation, it was found that the previously completed method of the invention had the disadvantage that it took a long time to bring the temperature of the thin plate to a predetermined value. That is, when a plurality of radiant heating furnaces are used in the direction in which the thin plate is transferred, the heating furnace downstream in the direction in which the thin plate is transferred is influenced by the heating furnace upstream. In other words, if there is interference from upstream to downstream in the sheet transport direction, and the temperature of the sheet coming out of one upstream heating furnace is increased, the temperature of the sheet coming out of the next heating furnace, the next heating furnace, etc. will also temporarily rise. Regarding the phenomenon of temperature interference mentioned above, the temperature of the thin plate coming out of the upstream heating furnace 1 is -5°C lower than the set value, and the temperature of the thin plate coming out of the next downstream heating furnace 2 is -2°C lower than the set value. The following will specifically explain the case where the temperature is adjusted to raise the temperature of the heater zone of the upstream heating furnace 1. If the temperature of the next downstream heating furnace 2 is adjusted before the temperature of the thin plate immediately after leaving the temperature-controlled upstream heating furnace 1 becomes almost equal to the target value, for example, the temperature of the upstream and downstream heating furnaces will change. When the adjustments are made at the same time, a thin plate whose temperature is being raised by the temperature adjustment of the upstream heating furnace 1 is introduced into the downstream heating furnace 2, and the thin plate coming out of the next downstream heating furnace 2 is introduced into the downstream heating furnace 2. The temperature becomes higher than the set value. Therefore, in this case, it is necessary to lower the temperature of the heating furnace 2 mentioned above. If the fluctuations in the temperature of the sheet exiting the upstream furnace are small, the interference will be temporary and the interference will eventually occur, as each furnace is controlled based on the temperature of the sheet immediately after leaving the corresponding furnace. Return to the thin plate temperature. However, if there are large fluctuations in the temperature of the thin plate coming out of the upstream heating furnace, there will be significant interference in the transfer direction, and it will be necessary to adjust the temperature to lower the temperature after increasing the temperature. Not only does this take time, but it is also difficult to adjust the temperature of all of the plurality of heating furnaces to a desired set temperature. In particular, when raising or lowering the temperature of each heating furnace at the same time, or when changing the pattern of heating and cooling in the direction of transfer of the thin plate, the temperature of the thin plate fluctuates widely and it is difficult to adjust the temperature of the downstream heating furnace. There is a problem that. ``Problems to be Solved by the Invention'' The present invention provides a method for preheating, heating, or heat treating a thin plate such as a thermoplastic resin film or sheet to a predetermined temperature, accurately and uniformly, or with a specific temperature profile. The purpose of the present invention is to provide a method for quickly heating the air. "Means for Solving the Problems" The gist of the present invention is to heat a wide and long thermoplastic resin thin plate by using a plurality of radiant heating furnaces arranged perpendicularly to the direction in which the thin plate is transported. Then,
For continuous heating, a plurality of rows of heater bands each consisting of one or more heater elements are arranged inside the radiant heating furnace, and the following (A) is performed for the plurality of radiant heating furnaces. The method of heating a thermoplastic resin thin plate is characterized in that the temperature adjustment described in (B) and (C) below is carried out from upstream to downstream in the direction of conveyance of the thin sheet. (A) The temperature of the thin plate immediately after leaving each radiant heating furnace is detected at multiple points in the width direction of the thin plate using a temperature sensor for the thin plate, and using a calculation device, according to the following equation (1),
The temperature of each heater zone in the radiant heating furnace immediately before the thin plate temperature is detected is adjusted. T' _Hj = T _Hj + (m×n coefficient matrix) {T _Fi −T _Fxi } ...(1) [In equation (1), T' _Hj is the temperature of the j-th heater zone in the heating furnace. T _Hj is the original setting value of the temperature of the j-th heater zone in the heating furnace, and T _Fi is i when the temperature of the thin plate is detected at multiple points in the width direction immediately after leaving the heating furnace. The target value of the thin plate temperature at the position T _Fxi is i when the temperature of the thin plate is detected at multiple points in the width direction immediately after leaving the heating furnace.
The detected value of the thin plate temperature at the th position, j is 1
~m, i mean 1 to n, respectively, (m×n
(coefficient matrix) is a constant commensurate with the thermal characteristics of the radiant heating furnace used. ] (B) After adjusting the temperature of the heater zone of the upstream heating furnace, the temperature of the heater zone of the next downstream heating furnace is adjusted in sequence, and the temperature adjustment of the heater zone of the downstream heating furnace is completed. If necessary, return to the upstream heating furnace where the temperature was first adjusted and repeat the temperature adjustment by the same operation as above. (C) The temperature of the heater zone of the next downstream heating furnace is adjusted after the temperature of the thin plate immediately after leaving the temperature-controlled upstream heating furnace becomes almost equal to the target value and becomes stable. In the present invention, thermoplastic resin refers to all thermoplastic resins that can be made into a film or a sheet. Specifically, styrene resins, vinyl chloride resins, olefin resins, polyamides, polyesters, polycarbonates, acrylic resins,
Silicone resin, fluororesin, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyacetal, polysulfone, polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide, polyether sulfon, polyarylate, polyetherimide, polyamideimide, polyetherketone, polyetherether Examples include ketones and polyimides, but the material is not limited to these examples. A thin plate is a film or sheet with a thickness of 0.5 microns to several millimeters. The heating method of the present invention can be applied when uniaxially or biaxially stretching a thermoplastic resin film or sheet, when heat-setting a crystalline film or sheet after stretching, or when applying a coating liquid to a film or sheet. When applying and drying a film or sheet, when laminating a laminate onto a film or sheet, or when forming a film or sheet into a molded product by differential pressure molding, etc. Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the drawings, but the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist thereof. FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a state in which a thin thermoplastic resin plate is heated by the method of the present invention;
FIG. 2 is a schematic plan view showing an example of arrangement of heater elements in a radiant heating furnace, FIGS. 3 and 4 are schematic views showing a temperature control mechanism, and FIG. 5 is a film temperature profile of an example. In the same figure, A shows the temperature before the temperature control mechanism is activated, and B shows the result 60 minutes after activation. FIG. 6 is a conceptual diagram showing the principle of radiant heating, and FIG. 7 is a conceptual diagram showing the interference state of a plurality of heaters in a radiant heating furnace. In the figure, 11, 31, 41, 61, 71 are thin plates to be heated, 12a-f, 32a-f,
42a-f are radiant heating furnaces, 21, 62, 72 are heaters, 13a-f, 33a-f, 43
a to f are thin plate thermometers, 34a to f, 44, respectively.
a to f are arithmetic units, 45 is a main arithmetic unit,
22 is a temperature sensor, 23 is a heating furnace wall, 11',
31' and 41' are biaxially stretched thin plates, 7
3 is a heat reflecting plate, 74 is a clip, 75 is a clip rail, and the arrows indicate the direction in which the thin plate is transported. The method of the present invention is utilized when heating a wide and long thermoplastic resin thin plate. In the method of the present invention, a plurality of radiant heating furnaces are used when heating the thin plate to be heated. The reason why a plurality of radiant heating furnaces are used in combination is that it is preferable to gradually heat the thin plate to be heated. As shown in a perspective view in FIG. 1, the plurality of radiant heating furnaces are preferably arranged at appropriate intervals along the conveyance path of the thin plate to be heated. The example shown in FIG. 1 shows an example in which the heating method of the present invention is applied to a process of biaxially stretching a thin plate. Preferably, the thin plate to be heated passes through the center of each radiant heating furnace, as shown in FIG. In the radiant heating furnace, a heater band is arranged above and/or below the thin plate to be heated, which is passed through the radiant heating furnace. The heating zone is composed of one or more heating elements. When the heater element is long, one heater element may constitute one row of heater strips. When the heater element is short, a plurality of heater elements are arranged perpendicularly to the direction in which the thin plate is transported, so that the heater band as a whole is parallel to the direction in which the thin plate is transported. The radiant heating furnace is provided with a plurality of rows of heater bands parallel to the direction in which the thin plate is transported. Figure 2 shows that one heater element
An example of a radiant heating furnace is shown in which rows of heater bands are formed and a plurality of rows of heater bands are arranged in the width direction of a thin plate. When the heating element is installed only on either the upper side or the lower side of the thin plate to be heated, it is preferable to arrange the heat ray reflecting plate on the side where the heating element is not installed. Examples of the heat ray reflecting plate include a thin aluminum plate and a metal plate coated with gold, silver, aluminum, or the like. The heater element that can be used may be any heating element that generates heat rays in the infrared or far infrared region. Specifically, infrared lamps, infrared heaters,
Examples include far-infrared heaters, but the heater is not limited to these examples. In order to efficiently radiate the heat rays of these heater elements to the thin plate to be heated, it is preferable to use a heat ray reflecting shade in combination. In addition, in order to increase the heating efficiency of the radiant heating furnace,
The furnace walls are preferably made of metal, and the inner walls are preferably mirror-finished to reflect heat rays or coated with a material such as aluminum foil. Further, in order to prevent heat radiation from the furnace wall surface, it is preferable to cover the outside of the furnace wall with a heat insulating material. The heater zone placed in the radiant heating furnace has 1
One temperature sensor is placed for each row of heater strips. This temperature sensor is placed near the surface of the heating element and measures the temperature at that location. This measurement is compared to the heater temperature set point in the thermostat and the heater output (voltage or current) is ) is used to adjust. Examples of the temperature sensor include a thermocouple, a platinum resistor, and the like. According to the present invention, the temperature of the thin plate to be heated immediately after exiting each radiant heating furnace is detected at multiple points in the width direction of the thin plate, and based on the detected temperature, an arithmetic device is used to detect the temperature of the thin plate immediately before the temperature of the thin plate is detected. Adjust the temperature of the heater zone in the radiant heating furnace. The measured value of the detected temperature of the thin plate to be heated is compared with a target value of the temperature of the thin plate in the calculation device, and is utilized to adjust the output (voltage or current) of the heater band. The temperature of the thin plate is detected immediately after leaving the radiant heating furnace, but this is because the detected value of the thin plate temperature is due to the effects of the radiant heating furnace (heat rays from the heater element, heat rays reflected within the furnace, etc.). ) to avoid being exposed to. The distance between the thin plate temperature detection point and the thin plate outlet of the radiant heating furnace is determined by the structure of the radiant heating furnace, especially the gap between the upper and lower heating furnace walls provided for the thin plate to pass through, and the transfer speed of the thin plate to be heated. It is preferable to determine the length according to the following, and can be selected from the range of 3 to 20 cm. It is preferable to set the temperature measurement points on the thin plate at a plurality of points in the width direction of the thin plate. In particular, if the thin plate is wide,
If a specific temperature profile is desired, measurements may be taken at many points. In order to detect the thin plate temperature, a thin plate thermometer is used, and this thin plate thermometer may be installed either above or below the thin plate to be heated. Thermometers for thin plates include infrared thermometers, radiation thermometers, etc., and two or more thermometers are installed at one location (meaning one linear location where measurements are taken in a direction perpendicular to the direction of transfer of the thin plate). You may. The thermometer is
It may be a spot type (point measurement) with an oscillating mechanism added, a scan type (line measurement), or a type in which infrared sensors are arranged in a straight line (linear array). . According to experiments conducted by the present inventors, when controlling the output of the heater element in the radiant heating furnace using the radiant heating furnace having the above structure, it was found that when controlling the output of the heater element in the radiant heating furnace, multiple radiant heating furnaces were In order downstream,
The following equation (), that is, T′ _Hj = T _Hj + (m×n coefficient matrix) {T _Fi −T _Fxi } ...() [In equation (), T′ _Hj is the jth T _Hj is the original set value of the temperature of the jth heater zone in the furnace,
T _Fi is the target value of the thin plate temperature at the i-th position when detecting the temperature of the thin plate at multiple points in the width direction immediately after leaving the heating furnace, and T _Fxi is the target value of the thin plate temperature in the width direction immediately after leaving the heating furnace. The detected value of the thin plate temperature at the i-th position when detecting multiple points, j is 1 to m, i is 1 to
(m×n coefficient matrix) is a constant commensurate with the thermal characteristics of the radiant heating furnace used. ] and repeating this adjustment from upstream to downstream in the sheet transport direction. In the equation (), T _Fxi is the detected value of the thin plate temperature measured by the thin plate thermometer 33a (which may be 33b to 33f depending on the position of the heating furnace) in the case shown in FIG. , the difference between the target value T _Fi of the thin plate temperature determined in advance by calculation or experiment, etc. is calculated by the calculation device 34a.
Calculate it as the thin plate temperature deviation, then multiply this deviation by an m x n coefficient matrix, add this to the original setting value of the heater zone temperature, and use it as the new setting value of the heater zone temperature. . This new heater band setting is sent to the temperature controller. In the temperature controller, the actual heater temperature value a is compared with the heater temperature set value b, and when a<b, the heater output (voltage or current) is changed to increase the actual heater temperature value a. . Contrary to above, a>b
In this case, the heater output is changed so as to lower the measured heater temperature value a. When using the method of the present invention, the most upstream heating furnace in the sheet transport direction is first adjusted. During this time, the temperature setting of the heater zone of the heating furnace downstream from this is fixed. When the temperature of the thin plate immediately after leaving the most upstream heating furnace becomes almost equal to the target value and becomes stable,
The next downstream furnace (32b in FIG. 3) is adjusted in the same manner as the most upstream furnace. Adjustment of the second heating furnace is performed until the temperature of the sheet immediately after exiting the second heating furnace is stabilized to be approximately equal to the target value. Next, the third heating furnace is adjusted, and the downstream heating furnaces are successively adjusted in the same manner. The control adjustment of the heating furnace located most downstream is completed, and the setting of the heater zone of the entire heating furnace is completed. If the heating operation of the thin plate is continued, the equilibrium may gradually shift over time. However, when the most downstream heating furnace has been adjusted, the sheet temperature can be adjusted to a desired temperature range by returning to the most upstream heating furnace and repeating the same steps as above. The order of the heating furnaces in which the temperature is adjusted is to avoid the influence from the upstream heating furnace mentioned above (the influence caused by the temperature of the thin plate constantly transferred in the downstream direction changing due to the temperature adjustment of the upstream heating furnace). Therefore, the order must be from upstream to downstream in the sheet transport direction. However, the upstream heating furnace does not need to be the first heating furnace among multiple heating furnaces.
Further, it is not necessary to always adjust the temperature of the final heating furnace. For example, there may be a plurality of sequential temperature control loops shown in FIG. 3, such as a → b → c → a
→b→... and d→e→f→d→e→... may be two sequential loops. In the example shown in FIG. 3, the arithmetic units 34a to 34f are connected in series in the direction of conveyance of the thin plate, and commands are sent sequentially in the direction of the arrow, so that only the arithmetic unit that receives the command performs the control operation, and the other It is preferable that the arithmetic unit maintains the set temperature of the heater zone. In the example shown in FIG. 4, each arithmetic device 44a to
An example is shown in which f is connected to the main processing unit 45. T _Hj , T _Fi , and T _Fxi in equation () can be calculated or measured in the width direction of the thin plate, respectively. T′ _Hj is the arithmetic units 34a to 34f,
It is calculated through arithmetic processing in 44a to 44f. As the arithmetic devices 34a-f, 44a-f, microcomputers, personal computers, minicomputers, etc. are used. To adjust the temperature of the heater zone, various temperature regulators (controllers, DDC controllers, multiloop controllers) that have the function of communicating with a computing device are used. Further, this temperature regulator can also be replaced with another arithmetic device. For control, on-off control method, P control method (proportional action feedback control method that gives the amount of operation in proportion to the deviation), PI control method [P control method, and I control method (integration of deviation value)] A control method that combines two control operations: an integral action feedback control method that gives a value as an operating amount], a PID control method [a PI control method, and a D control method (a differential control method that provides a differential value of a deviation value as an operating amount). Any one of the following methods may be used: a control method that combines three control operations] and a control method that combines three control operations. (m×n coefficient matrix) in the above formula ()
can be determined by repeating numerical calculations (simulations), experiments, or a combination of numerical calculations and experiments for the radiant heating furnace to be used. m is the number of heater strips arranged in multiple rows in the direction perpendicular to the width direction of the thin plate, and n is the number of thin plate temperature measurement points detected at multiple points in the width direction of the thin plate. Next, a procedure for obtaining an (m×n coefficient matrix) will be explained. (i) First, perform numerical calculations to get a rough idea of the matrix elements. (ii) Next, while passing the thin plate through the radiant heating furnace, the numerical values are changed so that optimal control is performed. Numerical calculations are performed as follows. Assume that 1 to m heaters are lined up in a row in the width direction of the thin plate to be heated, and the temperature of the thin plate directly under the heater is measured at points 1 to n.The distance between the heaters is d, and the distance between the heater and the thin plate is l. (see Fig. 7), the radiant energy Qij reaching the position i on the thin plate from the heater at position j is expressed by the following equation (). Qij=σ(Tj ⁴ −Ti ⁴ ) cos ² θ/π {[d×(
i-j) ] ² + l ² } () [In formula (), Tj is the temperature of the heater, Ti is the temperature of the thin plate, and θ is the radiant heat emitted from the heater at position j, which reaches position i on the thin plate. σ is the Boltzmann constant, assuming that both the heater and the thin plate are black bodies. ]
Among these, the portion that changes depending on the positional relationship between i and j is expressed by the following equation (). Kij＝cos ² θ／{[d×(i−j)] ² +l ² }
=l ² /{[d×(i-j)] ² +l ² } ² () Kij is called the view factor, and i=
1,...n, when j=1,...m, it becomes an n×m matrix. Equation () shows that the heater at position j is
It shows the degree of influence on the temperature of the thin plate at position i. The minute change in heater temperature △T _Hj and the minute change in thin plate temperature △T _Fi are as follows: △ _{T Fi ≒} C[K _ij ]・△T _Hj ... () [In formula (), C is a constant. ] It can be approximated as The inverse matrix of K _ij is obtained by the following equation (): △T _Hj = C′[K _ij ] ^-1・△T _Fi ...() [In equation (), C′ is a constant. ], and [K _ij ] ^-1 is (m
×n coefficient matrix). [K _ij ] and [K _ij ] ^-1 are calculated by inserting the number j, the number i, d, and l of the radiant heating furnace actually used into the above equation (). When this calculated value becomes a real number with a decimal point,
For ease of calculation, it is preferable to correct the value to an integer value by cutting off the decimal part before calculating. When the coefficient matrix obtained through such numerical calculations is stored in a calculation device and a heated thin plate is actually passed through a radiant heating furnace to perform a temperature adjustment control test,
Even though the measured value of the thin plate temperature does not match the target value of the thin plate temperature, the heater temperature set value T _Hj
An inconvenient case arises in which no change occurs. In such a case, a preferable m×n coefficient matrix may be determined by slightly modifying the numerical values of the m×n coefficient matrix and repeating experiments. "Effects of the Invention" The present invention has the following particularly remarkable effects, and its industrial utility value is extremely large. (1) When a thin plate to be heated is heated by the conventional method using a plurality of heaters in a radiant heating furnace, there is interference with the downstream side of the heating furnace installed on the upstream side in the direction of conveyance of the thin plate. It has been difficult to uniformly and accurately adjust and control the temperature of the thin plate to be heated, but with the method of the present invention, interference between heating furnaces can be reduced, and the temperature of the thin plate can be uniformly and precisely controlled. with a temperature profile of
It can be adjusted and controlled with extreme precision. (2) When heating a thin plate to be heated using the conventional method of controlling and operating multiple radiant heating furnaces at the same time, control may be difficult if the plate temperature fluctuations are large; however, when using the method of the present invention, is controllable and never becomes unadjustable. (3) When using the method of the present invention, even when the thin plate to be heated is transferred at high speed, it can be easily heated to a desired temperature in stages using a plurality of radiant heating furnaces. (4) When using the method of the present invention, unlike the control in conventional radiant heating furnaces, there is no intervening shielding plate, so heating efficiency is excellent and delicate temperature control is easy. "Examples" The present invention will be explained in detail based on Examples below, but the present invention will not exceed the gist thereof.
It is not limited to the following examples. Example [Example of applying the method of the present invention to stretching and heat setting of polyamide film. ] Polyamide (manufactured by Mitsubishi Chemical Industries, Ltd., Novamitsudo)
1020J) in a normal extruder, die,
It was made into a sheet using a casting roll. This sheet was first stretched in the longitudinal direction using a group of longitudinal stretching rolls. In this way, the film stretched only in the vertical direction,
The material was transferred in the direction of the arrow in FIG. 1, passed through six radiant heating furnaces, and preheated, stretched, and heat-set. The film in Figure 1 is 600 mm wide and 50 microns thick; the film in Figure 1 is 2000 mm wide and 15 microns thick. There are six radiant heating furnaces: the first heating furnace is used to preheat the film, the second and third heating furnaces are used to heat the stretching process, and the fourth to sixth heating furnaces are used to heat the stretched film. Each is installed for fixed purposes. Each heating furnace is equipped with a far infrared heater (manufactured by Ishihara Heater Co., Ltd., radiant heater) with a length of 150 cm.
200V-2KW), with a distance of 10cm between each other, are placed only on the top of the film as shown in the plan view in Figure 2, and a steel plate with aluminum foil pasted is placed on the bottom of the film as a reflector. and configured. A thermocouple was placed in contact with each far-infrared heater, so that each of the 20 heaters could automatically adjust its temperature. A multi-loop controller (REX-Z2000, manufactured by Rika Kogyo Co., Ltd.) was used for temperature control, and a PID control method was used for temperature control. A radiation thermometer (manufactured by Chino Seisakusho Co., Ltd.,
A pyro scanner was installed to measure the film temperature near the furnace exit. The film temperature was measured at 10 cm intervals in the width direction of the film, and the measurements were taken every second, and the measurements were taken into a calculation device. There were six systems of radiant heating furnaces, radiation thermometers, and computing devices, each connected as shown in FIG. 4, and six computing devices 44a to 44f were connected to the main computing device 45. The main processing unit 45 sends an instruction to one of the six processing units, and the processing unit that receives the instruction starts adjusting the film temperature so that it becomes equal to the target value. The arithmetic device operating to adjust the temperature calculates the absolute value of the difference between the actual film temperature value and the target value.
Calculate the value integrated in the film width direction (the shaded area in Figure 5 A), and if this calculated value is greater than a specific value, perform numerical calculations using the following formula (), and calculate the value during operation. The temperature was automatically adjusted and controlled by modifying the settings of the heating furnace connected to the device. T' _Hj = T _Hj + (m×n coefficient matrix) {T _Fi −T _Fxi } ...() i=1~20 j=1~20 In the above equation (), (m×n coefficient matrix )
is an integer value according to the method detailed above, and was determined by taking into account the experimental results, and is as follows.

【表】 〓 ０ ・・・・・・・・・・・
・・・・・・ １ −１ ３〓
フイルム温度の実測値と目標値との差の絶対値
を、フイルム幅方向に積分した値（第５図イで斜
線を付した部分）が特定値以下となつたとき、主
演算装置４５は次の系統の演算装置に指示を送ら
せ作動させ、演算装置に接続された加熱炉の設定
値を修正しながら、上と同様の手順で、自動温度
調節、制御を行なつた。 上と同様の手順で、順次下流の加熱炉の自動温
度調節、制御を行なつた。最下流の６系統目の調
節が終了したとき、主演算装置４５は、再び最上
流の１系統目の演算装置に指示を送り、自動温度
調節、制御を行なつた。以後、同様の手順を繰り
返して、自動温度調節、制御を行なつた。 第１表に、本実施例の場合の温度制御状況を示
す。区分Ａは、フイルム温度の粗い設定を示し、
区分Ｂは本発明方法で調節、制御を開始してから
約60分間経過後のフイルム温度設定値を示す。 第５図は、本実施例によつてフイルム温度を制
御している途中の、加熱炉４２Ｃから出た直後の
フイルム幅方向の温度プロフアイルを示し、イは
温度、制御を開始する前の状態であり、ロは本発
明方法で調節、制御を開始してから約60分経過後
の温度プロフアイルを示す。第５図において、点
線はフイルム温度の目標値であり、実線は実測値
である。[Table] 〓 0 ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・ 1 −1 3〓
When the value obtained by integrating the absolute value of the difference between the actual film temperature value and the target value in the film width direction (the shaded area in FIG. 5A) is below a specific value, the main processing unit 45 performs the following Automatic temperature adjustment and control were carried out in the same manner as above while sending instructions to the computing device in the system and correcting the set values of the heating furnace connected to the computing device. Automatic temperature adjustment and control of the downstream heating furnace was performed in the same manner as above. When the adjustment of the sixth most downstream system is completed, the main processing unit 45 again sends an instruction to the first system most upstream, and performs automatic temperature adjustment and control. Thereafter, the same procedure was repeated to perform automatic temperature adjustment and control. Table 1 shows the temperature control situation in this example. Category A indicates a rough setting of the film temperature;
Section B shows the film temperature set value approximately 60 minutes after the start of adjustment and control using the method of the present invention. FIG. 5 shows the temperature profile in the width direction of the film immediately after it comes out of the heating furnace 42C while the film temperature is being controlled according to this embodiment, and A shows the temperature and the state before starting the control. , and B shows the temperature profile approximately 60 minutes after the start of adjustment and control using the method of the present invention. In FIG. 5, the dotted line is the target value of the film temperature, and the solid line is the actual measured value.

【表】 第１表および第１図より、本発明方法に従つて
加熱する場合は、極めて良好な精度で、フイルム
温度を目標値に昇温できることが、明らかとな
る。[Table] From Table 1 and FIG. 1, it is clear that when heating according to the method of the present invention, the film temperature can be raised to the target value with extremely good accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は、本発明方法によつて熱可塑性樹脂薄
板を加熱している状態の一例を示す概略斜視図、
第２図は輻射加熱炉内のヒーターエレメントの配
置例を示す平面略図、第３図、第４図は、温度制
御機構を示す概略図、第５図は、実施例のフイル
ム温度のプロフアイルを示し、同図イは温度制御
機構作動前のもの、ロは作動後60分経過後のもの
を示す。第６図は、輻射加熱の原理を示す概念
図、第７図は、輻射加熱炉内での複数個のヒータ
ーの干渉状態を示す概念図である。 図において、１１，３１，４１，６１，７１は
それぞれ被加熱薄板、１２ａ〜ｆ，２１，３２ａ
〜ｆ、４２ａ〜ｆはそれぞれ輻射加熱炉、２１，
６２，７２はそれぞれヒーター、１３ａ〜ｆ，３
３ａ〜ｆ，４３ａ〜ｆはそれぞれ薄板温度計、２
２は温度センサー、２３は加熱炉壁、３４ａ〜
ｆ，４４ａ〜ｆはそれぞれ演算装置、１１′，３
１′，４１′はそれぞれ二軸延伸された薄板、７３
は熱反射板、７４はクリツプ、７５はクリツプレ
ール、矢印は薄板の移送方向をそれぞれ示す。 FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a state in which a thin thermoplastic resin plate is heated by the method of the present invention;
Fig. 2 is a schematic plan view showing an example of the arrangement of heater elements in a radiant heating furnace, Figs. 3 and 4 are schematic views showing the temperature control mechanism, and Fig. 5 is a profile of the film temperature in the example. In the same figure, A shows the temperature before the temperature control mechanism is activated, and B shows the result 60 minutes after activation. FIG. 6 is a conceptual diagram showing the principle of radiant heating, and FIG. 7 is a conceptual diagram showing the interference state of a plurality of heaters in a radiant heating furnace. In the figure, 11, 31, 41, 61, 71 are thin plates to be heated, 12a to f, 21, 32a, respectively.
~f, 42a~f are radiant heating furnaces, 21,
62, 72 are heaters, 13a-f, 3
3a-f, 43a-f are thin plate thermometers, 2
2 is a temperature sensor, 23 is a heating furnace wall, 34a~
f, 44a to f are arithmetic units, 11', 3
1' and 41' are biaxially stretched thin plates, 73
74 is a heat reflecting plate, 74 is a clip, 75 is a clip rail, and the arrow indicates the direction of conveyance of the thin plate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ 広幅長尺の熱可塑性樹脂薄板を、薄板の移送
方向に対して直角に配置した複数個の輻射加熱炉
によつて、連続的に加熱するにあたり、前記輻射
加熱炉の内部には、１個ないし複数個のヒータエ
レメントより構成されるヒーター帯を複数列配置
し、前記複数個の輻射加熱炉について、以下の(A)
に記載の温度調節を、以下の(B)及び(C)に記載の方
法に従つて、薄板移送方向の上流から下流に向か
つて行うことを特徴とする熱可塑性樹脂薄板の加
熱方法。 (A) 各輻射加熱炉を出た直後の薄板温度を、薄板
用温度センサーにより薄板の幅方向に複数点検
出し、演算装置を用いて、次の(1)式に従つて、
薄板温度を検出した直前の輻射加熱炉内の各ヒ
ーター帯の温度を調節する。 T′_Hj＝T_Hj＋（ｍ×ｎの係数行列）・ ｛T_Fi−T_Fxi｝ ……(1) ［(1)式において、T′_Hjは加熱炉内でｊ番目のヒ
ーター帯の温度の新しい設定値、T_Hjは加熱炉
内でｊ番目のヒーター帯の温度のもとの設定
値、T_Fiは加熱炉を出た直後に薄板の温度を幅
方向に複数個検出する時のｉ番目の位置におけ
る薄板温度の目標値、T_Fxiは加熱炉を出た直後
に薄板の温度を幅方向に複数点検出する時のｉ
番目の位置における薄板温度の検出値、ｊは１
〜ｍ、ｉは１〜ｎをそれぞれ意味し、（ｍ×ｎ
の係数行列）は使用される輻射加熱炉の熱特性
に見合つた定数である。］ (B) 上流の加熱炉のヒーター帯の温度を調節した
後、下流の次の加熱炉のヒーター帯の温度を調
節することを順次行い、下流側の加熱炉のヒー
ター帯の温度調節を終了した際には、必要に応
じて最初に温度調節を行つた上流側の加熱炉に
戻り、上記と同じ操作による温度調節を繰り返
し行う。 (C) 下流の次の加熱炉のヒーター帯の温度調節
は、温度調節された上流の加熱炉から出た直後
の薄板温度が目標値とほぼ等しくなり安定した
後に行う。[Scope of Claims] 1. When continuously heating a wide and long thermoplastic resin thin plate using a plurality of radiant heating furnaces arranged at right angles to the direction in which the thin plate is transported, Inside, a plurality of rows of heater bands each consisting of one or more heater elements are arranged, and the following (A) is applied to the plurality of radiant heating furnaces.
A method for heating a thermoplastic resin thin plate, characterized in that the temperature adjustment described in (B) and (C) below is performed from upstream to downstream in the direction of conveyance of the thin plate. (A) The temperature of the thin plate immediately after leaving each radiant heating furnace is detected at multiple points in the width direction of the thin plate using a temperature sensor for the thin plate, and using a calculation device, according to the following equation (1),
The temperature of each heater zone in the radiant heating furnace immediately before the thin plate temperature is detected is adjusted. T' _Hj = T _Hj + (m×n coefficient matrix) {T _Fi −T _Fxi } ...(1) [In equation (1), T' _Hj is the temperature of the j-th heater zone in the heating furnace. T _Hj is the original setting value of the temperature of the j-th heater zone in the heating furnace, and T _Fi is i when the temperature of the thin plate is detected at multiple points in the width direction immediately after leaving the heating furnace. The target value of the thin plate temperature at the position T _Fxi is i when the temperature of the thin plate is detected at multiple points in the width direction immediately after leaving the heating furnace.
The detected value of the thin plate temperature at the th position, j is 1
~m, i mean 1 to n, respectively, (m×n
(coefficient matrix) is a constant commensurate with the thermal characteristics of the radiant heating furnace used. ] (B) After adjusting the temperature of the heater zone of the upstream heating furnace, the temperature of the heater zone of the next downstream heating furnace is adjusted in sequence, and the temperature adjustment of the heater zone of the downstream heating furnace is completed. If necessary, return to the upstream heating furnace where the temperature was first adjusted and repeat the temperature adjustment by the same operation as above. (C) The temperature of the heater zone of the next downstream heating furnace is adjusted after the temperature of the thin plate immediately after leaving the temperature-controlled upstream heating furnace becomes almost equal to the target value and becomes stable.