JPS5830127B2 - プロセスコンピュ−タを使ってブロ−フイルム押出しプラントの出力を最適条件に調整する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、押出機と、フィルムブローヘッドと、フィ
ルムの口径調整手段と、反転フィルム取出し手段と、扁
平化した管状フィルムの巻取り機とを具備し、フィルム
の幅と肉厚の制御を行うのにプロセスコンピュータを使
用することから戒るフィルムブロープラントの出力を最
適条件に調整する方法に関する。

フィルムブロープラントを作動させる際には、例えば最
少限の材料を供給して最大限の産物を得るという具合に
このプラントを最も効率良く稼動させることが望１れる
ことは明らかである。

フィルム調整（ｃａｌｉｂｒａｔｉｎｇ ）および取出
しの手段は、フィルムの固化ライン即ち、いわゆる凍結
ラインの上方だけげ配設できるので、管状バブル（ｆｕ
ｂｌａｒ ｂｕｂｂｌｅ ）の冷却速度によってフィル
ムブロープラントの生産高は制限を受けることとなる。

従って、フィルムブロープラントに達成可能な出力は、
押し出された管状フィルムを冷却する手段の稼動に全面
的に左右されることとなる。

ブローフィルム押出しプラントのフィルムバブルを冷却
させる冷媒としては通常大気を使用するので、押出機本
体内の大気温度が高価な空調又は空冷機器によって一定
に保持されていないような場合には、プラントの生産力
は主に日中と夜間の間での大気温度の変動に左右される
。

フィルム冷却用に吸込んだ冷却空気を空冷機器により冷
却することも従来からよく知られているが、しかし建物
内の空気は一日が経過する間に温度の変動を生じるため
に、たとえフィルムの冷却に冷却空気を使ったとしても
生産力の変動は回避できない。

周囲の大気温度と冷却空気の温度に左右されるような冷
却効果によってフィルムブロー装置の出力を最適条件に
調整させることがこの発明の問題点である。

この発明の場合、この問題点は、フローヘッドの上方の
フィルムの固化ラインの高さを測定し、所定値からのず
れに従って押出機の生産量を増減させるという前述の種
類の方法で解決されている。

このためには最高の出力に相当する所定値が与えられる
。

この所定値は、その大半が管状バブルの周囲のフィルム
調整手段の下方支持要素を凍結ラインのレベルの所に配
設させておかねばならないという事実により支配されて
いる。

仮にこの凍結ラインがフィルム調整手段の最下端支持要
素の下方に常時位置させである場合には、フィルムバブ
ルの直径は減少し、その結果、管状フィルムがもはやフ
ィルム調整手段に対向して位置するようなことはなく、
扁平化された管状フィルムの幅方向での不適当な変量が
発生する。

もしも凍結ラインがフィルム調整手段の最下方位置の支
持要素の上方に常時位置している場合には、管状バブル
の不当な膨張をフィルム調整手段の下方で観察すること
ができる。

この発明の方法によると、フィルム固化ラインの高さを
測定し、プラントの最大出力に対応する所定値と比較し
て検知された変量に従って押出機の出力を増減させ、フ
ィルム調整手段の最下方支持要素をフィルム固化ライン
の最適の高さにセットする。

この発明の方法によれば、フィルム固化ラインの測定高
は実際の出力が最大出力からどの程度かけはなれている
かを知る基準として役に立つ。

従って、この発明の方法はプロセスコンピュータを使用
することにより、フィルムブロープラントの出力を簡単
に探知可能なパラメータ、すなわち、フィルム固化ライ
ンの高さによって最適条件に調整することができる。

フィルム固化ラインの高さは管状バブルの直径を測定す
るかあるいは管状バブルの壁面の温度を感知器で精査す
ることによって決めることができる。

押出機の出力のいかなる変化も、材料塊の温度差、圧力
差ならびにフィルムの肉厚に影響の及ぶ押出された材料
の粘性変化に帰因する。

押出機の出力を実質的に一定にすればフィルムの肉厚を
最適の公差に維持できることは従来から知られている。

それゆえ、もしも押出機の出力が変化した場合、フィル
ム肉厚の公差を悪化させない為にフィルムブローヘッド
を再度芯合せすることが必要となる。

しかしながら、管状バブルの周縁でのフィルム肉厚は常
時−律には変化せず、むしろ、周縁部分ではフィルム肉
厚が大きくなったりあるいは小さくなるように形成され
がちである。

従って、材料の供給の節減と同時にフィルムブロープラ
ントの出力を最適条件に調整する場合、単に管体の周縁
で計測されたフィルムの平均厚みだけでなくフィルムの
全周縁部分での厚みがフィルム肉厚の許容範囲の下限の
近くとなるようにしなければならないというフィルムの
品質改善に関する他の問題点が存在している。

このような問題点は本発明の実施例では、管状フィルム
の周縁に沿ってフィルムの肉厚を測定し、フィルムブロ
ーヘッドのノズルリングの関連部分にフィルムの平均肉
厚からのずれに応じて影響が及ぶようにすることにより
、解決している。

これは、その影響が温度変化によって効果を発揮するの
であれば特に簡単で有効となる。

内部を冷却したノズルリングの周辺では溶融温度が低下
し、その結果今なむ可塑状態のフィルムの伸縮性は凍結
ラインよりも下方芽で低下し、これに伴ってフィルムは
比較的肉厚が厚い状態の１１となる。

この発明の方法では、フィルムの肉厚の測定と、測定位
置の近くに設置させたノズルリングの領域の決定とを行
う間に、反転フィルム取出し手段が原因で発生した捩れ
角を補正させるような工程を採用している。

プロセスコンピュータは一般に＝−ｍ＋ｔされたフィル
ムの肉厚を探知してコンピユータ化した正確な命令を関
連のサーボ要素に伝達する。

この発明の秀れた実施態様は特許請求の範囲において一
層詳細に記載しである。

この発明の一実施例を図面を参照しながら詳細に説明す
る。

主駆動モータ２を備えた押出機１は、処理されるべき熱
可塑性材料の融溶物を搬送して可塑化させると共に、こ
の熱可塑性材料を図式的に示した連結部材１′に沿って
外側冷却リング４と内側冷却装置５とを備えたフィルム
ブローヘッド３に供給し、ここで、該材料は管状フィル
ムに形成される。

フィルム固化ライフ２５′のレベルには簡単な形状で図
示されたフィルム調整手段６が設けられ、この手段が管
状フィルムの直径すなわち、扁平化された管状フィルム
２５“のフィルムの幅を規定する。

フィルム調整手段６の後方には取出し１駆動装置１９を
具備した反転フィルム取出し手段１８があって、この手
段は矢印１８′で図示したように３６０度の角度で往復
反転を行う。

反転フィルム取出し手段１８の後方には、フィルム肉厚
測定手段２０、フィルム幅測定手段２１、後方フィルム
取出し手段３０および略図で示されたフィルム２５“の
扁平化された帯状体の巻取機２６が設けである。

フィルム冷却用の空気は、冷却空気送風機１１により中
央に運び込捷れる。

この冷却空気量は、吸引連結部にあるモータ駆動式絞り
弁１２と、外側の冷却リング４渣で導かれた冷却空気導
管１３にあるモータ駆動式絞り弁１３′と、内側冷評装
置５の冷却空気導管１４にあるモータ１駆動式絞り弁１
４′とによって設定される。

フィルムの内側で加熱された冷却空気は、吸引管５′、
連結導管１７ならびにモータ駆動式排出絞り弁１７′を
通じて送風機１６によって排出される。

異なった作動位置を取ることのできるサーボ駆動手段に
よって、プラントに付帯する構成要素の起動むよび生産
の作動位置は、次に示すような正しい位置にセットされ
る。

押出機の起動速度釦よびその後の生産速度は、モータ電
位差計２３により規定され、主駆動モータ２の動力供給
は、交流の記号２９によって簡潔に図示されている。

取出しローラ１９の駆動モータは、所望のフィルム肉厚
に応じてモータ電位差計２３を介して主駆動モータ２と
連結させるようになってかり、このため取出しモータ１
９の速度は主駆動モータ２と一定の関係をもちながら常
に変化する。

冷却空気の供給と排出の状態は、所望のフィルムの生産
率に応じて位置調整駆動装置１２．１３゜１７′により
規定され、フィルムの内側冷却空気用のモータ駆動式絞
り弁１４′は、レギュレータ１５を介してフィルム調整
手段６の感知アーム７でもって制御される。

直径、すなわちフィルムの幅は、フィルム調整手段６に
よって決定され、この手段は、幅に応じて位置決め調整
駆動装置８によって、捷た高さに応じて位置決め調整駆
動装置９によって起動むよび生産位置にセットされる。

フィルムの肉厚とフィルムの幅との測定に用いる測定シ
ステム２０．２１は、共通の位置調整１駆動装置２２に
よって正しい作動位置にセットされる。

第１図乃至第４図の一点鎖線で結ぶライン２７ハ７”ロ
セスコンピュータ２８に対する計測およびサーボ要素の
機械上の連係を図示したものである。

第２図には、例えば、ねじ付きスピンドル２２′と計測
ヘッド保持体２１“上の摺動子２１“とによって予め選
定し杷フィルム幅にセットさせた感知ヘッド２１による
扁平化管状フィルム２５“の幅の計測機構が示しである
。

計測ヘッド保持体２１“は例えばフィルム反転装置１８
の後方にあるフィーダ３０の側枠３０’ｌに配設させて
もよい。

計測ヘッド２１の計測信号をプロセスコンピュータ２８
で検討して、所望の幅からずれている場合にはサーボ駆
動装置８を使ってフィルム調整手段６の直径とこれに伴
って扁平管状フィルム２５“の幅を適当に修正する。

計測ヘッド２１には空圧作動式側端制御に通常使用され
る計測ヘッドを用いることもできる。

しかしながら、例えば、赤外線あるいは放射性同位元素
の放射線などを利用した計測ヘッドを使用することも可
能である。

第３図には、機械的に作動する肉厚測定手段が図示しで
ある。

保持体２０″″ と計測ヨーク２０ ”の上方にある肉
厚計測ヘッド２１の１つには機械的に作動する計測感知
子２０’、２０“が保持される。

この感知子による肉厚の計測値は電気変換器２０を介し
てプロセスコンピュータで検討され、所望の肉厚値から
外れている場合には押出機の主駆動体２と取出し７駆動
体１９との間にあるモータ連結電位差計２４を適切に調
節させて修正される。

肉厚計測手段２０〜２０″″ は扁平根比された管状フ
ィルム２５“の側方の折曲部の近くで二重のフィルムの
肉厚を計測することになる。

反転フィルム取出しのために、フィルムのすべての部分
が計測舌片２０’、２０“の下方を通過することによっ
て、フィルムの肉厚は管状フィルムの全周縁に亘って簡
単な方法で検出できる。

しかしながら、これと同様に赤外線あるいは同位元素の
放射線を使用する通常の肉厚計測法を使用することもで
きる。

これ昔で前述し７た計測も・よび調整の方法を使えば、
平均的なフィルム肉厚むよびフィルム幅は、従来公知の
やり方で自動的に監視できる。

押出機の出力釦よびフィルムの寸法に応じて、フィルム
ブローヘッド３，４の上方での特別のフィルム高さは凍
結すなわち固化ライフ２５惟で確保される。

そして、これは所定の制限範囲内で移動させなければな
らない。

実際の日中温度に応じてブローフィルム押出しプラント
を最大出力で作動させるには、フィルムブローヘッドの
上方にある凍結ラインの高さを計測パラメータとして使
用する。

フィルム調整手段６の第１調整釦よび支持リングは、フ
ィルムバブル（ｆｉｌｍ ｂｕｂｂｌｅ ）２５が凍
結ライン２５′のレベルで正確にこれと接触するように
セットしておかなければならない。

被処理用素材に応じて、フィルムの肉厚、フィルムの幅
、凍結ラインを所定の最大値オで引上げることができる
。

もしも凍結ライン２５′が所定の最大値の上方に位置し
ているならば、押出機の出力を減少させなければならな
い。

もしも凍結ライン２５′が所定の最大値よりも下方にあ
る場合には、押出機を一層高出力で作動させることがで
きる。

被処理用素材に応じて凍結ラインの領域が特に固化温度
に対応することは従来から公知の事項である。

赤外線の照射で作動可能な、あるいは接触熱感知要素を
具備した適切な感温感知素子１０を使うことによって、
凍結ラインの高さを計測し、プロセスコンピュータ２８
とサーボ駆動装置９を介して日経調整手段６の高さを修
正をしている。

前述したブローフィルム押出しプラントはフィルム調整
手段を具備しているので、凍結ラインも同様に間接的に
検出できる。

この目的のために、以下の現象が利用されている。

もしも凍結ラインがフィルム調整手段の最下方位置の支
持リングの所に正確に位置している場合には、フィルム
は正しく「ボトルネック形状」をしていて、フィルムは
調整装置の支持要素と同一線上を通過する。

もしも凍結ラインが常時フィルム調整手段の最下方位置
の支持リングの下方に位置している場合には、フィルム
バブルの直径が一層小さくなり、そのために管状フィル
ムはフィルム調整手段の支持リングと最早や接触しない
。

もしも凍結ラインがフィルム調整装置の最下方位置の支
持リングの相当上方に位置している場合には、管状バル
ブ（ｆｕｂｕｌａｒ ｂｕｂｂｌｅ ） のネック全
体が調整手段の最下方の支持リングの下方で膨出するの
が観察できる。

フィルム調整手段の直径感知器７は管状フィルムのネッ
クの前記の膨出連動に追従する。

感知アームの位置は起動子を介して計測できる。

もしも感知アームが外方に向って一定の距離だけ外れて
いることを示したならば、プロセスコンピュータでセッ
ト命令が出され、この結果フィルム調整手段を一層高く
なるよう移行させる。

しかしながらもしこの感知手段が内側に向って一定の位
置のずれを示ス場合には、プロセスコンピュータがセッ
ト信号を発し、この結果、フィルム調整手段はフィルム
ブローヘッドに対して下方に調節さレル。

プロセスコンピュータ２８が、フィルム調整手段の実際
の高さを所定の最大高度と比較し、押出機の主駆動体２
のモータ電位差計２３により押出機の出力を相当する分
だけ調節することによって出力の極限化を達成させ得る
。

このようにして、可能な最大出力を達成するためにフィ
ルム調節手段の最大高度を利用することが可能である。

すでに説明したように、フィルムの肉厚の公差には押出
機１内での位置を変更することによって不利な影響を受
ける。

この理由からフィルムの肉厚の公差は均一にしてち・か
ねばならない。

フィルムの肉厚の薄い状態を回避するために、冷却区域
をフィルムブローヘッドのノズルリングの周縁部領域に
わたって、特に外側ノズルリングの所に設ける。

しかしながら例えば、ギヤーモータで作動するサーボ螺
子瞥たは所定値に制御された感温素子で作動する膨張部
材など他のサーボ要素を使用することも可能である。

このあと記載するシステムでは、周縁部領域で冷却可能
なノズルリングを使用して、ノズルリングの周縁部領域
を冷却する際にこの領域での溶融温度が低下し、これに
伴ってフィルムの伸縮性が低下し、このためにフィルム
が比較的肉厚の厚い状態の１１になるという効果を利用
している。

ノズルリング３の全周縁部領域３″′は、サーボ駆動体
３２′を備えた調整弁を介して、加熱後排出孔３２ ／
／／／ を通じて排出される冷却空気を供給するよう
に連絡した導管３２“を通して冷却媒体として、例えば
、圧縮空気を受ける。

第４図には、その周縁部に４つの空冷区域を配設させた
ノズルリングを概略的に図示しである。

肉厚感知子２０はフィルム２５“の扁平状の帯状体の端
縁折曲げ部を走査して、相当する計測信号をプロセスコ
ンピュータ２８に与える。

すると、このコンピュータは相当するセット命令をそれ
ぞれのモータサーボ弁３２．３２’に与える。

螺旋状の分配器を備えた最後のフィルムブローヘッドは
、電子的データ処理コンピュータプログラムの助けをか
りて設計されるものであるにもかかわらず、その構造上
の特性の結果フィルム肉厚に薄い部分と厚い部分とが生
じる。

例えば、もしもフィルムブローヘッドが４重の分配用螺
旋を備えている場合には、厳正に指定された位置でフィ
ルム肉厚に４つの厚い部分と４つの薄い部分が生じる。

従って分配用螺旋の数に比べて少なくともその２倍の冷
却室を備えたノズルリングを装備させることにより、対
応する冷却区域が４つのフィルム肉厚の薄い部分に一層
大きなフィルム肉厚とするように作用することを基礎に
して、フィルムの肉厚の調節を行いうるようにすること
が好適である。

反転取出し装置が３６０度の回転を行う間にフィルムの
肉厚を計測することによって平均のフィルム肉厚を調整
するには、プロセスコンピュータ２８を介して取出し速
度を適当に修正してやればよい。

フィルムの周縁部上でのフィルム肉厚の自動調整を行う
ためには、冷却室の数に相当した管状フィルムの周縁部
分でフィルム肉厚を計測しなければならない。

そして、もしもフィルム肉厚にくろいがあったならばプ
ロセスコンピュータを介して対応する調整弁３２．３２
’を開放させなければならない。

図示の調整方法では肉厚の薄いフィルム部分を回避する
目的で冷却室が装備させである。

反転取出し装置１８．１９で生じた管状バブルの捩れを
修正させるために、反転動作の開始に対しである期間だ
け計測の開始を遅らせることがでキル。

そして、フィルムブローヘッド３に対しである角度だけ
、冷却部分の数に相当する接触装置の切換えカムを回転
させることが可能である。

この接触装置はその数と管状フィルムに対する相関位置
の点でフィルムブローヘッド３の冷却セクタ３″′と同
一である。

この発明の方法の基礎となる条件について第５図および
第６図を参照しながらこれから記述する。

第５図には、フィルムブローヘッド３とフィルム肉厚の
固定計測点２０との間にある部分に沿って非常に簡単な
形でフィルムバルブ２５の状態を示しである。

フィルム２５の帯状部は全長に亘って管状をしているよ
うに図示しである。

反転取出し機１８，１９の近くの扁平状のフィルム案内
子は、このような考察を行う上では無視できる。

フィルムにおける仮想上の肉厚の厚い部分３０はフィル
ムブローヘッド３をこのヘッドの横軸上で例えば左側に
見て通過し、ブローヘッド３と管状バブルの軸線の上方
の肉厚計測位置２０との間で距離りに対して角度αだけ
捩れている。

距離りを通過した後の捩れは言＃Ａ１位置２０の平面内
で角度βとなっている。

これらの角度αおよびβは、管状フィルムの周縁部と関
係した取出し速度と周縁向きの反転速度とで構成する速
度の三角形に起因する。

第５図にむいてωは往復反転運動１８′の角速度を表わ
したものである。

例えば反転装置１８の切換カム（図示しない）は反転運
動と関連して角度βだけ引戻してやらなければならない
。

そしてこの切換カムは、例えば円形状に配設してあって
、しかも周縁部領域で冷却させるノズルリング３（第４
図参照）に一体に連結させた冷却室３″′と同数で等角
位置に装備させた接点（図示しない）を起動させる。

切換カムのこのような回転によって計測の結果はノズル
リング３の冷却室に対して正確な位置に持たらされる。

フィルムをフィルムブローヘッド３から計測位置２０オ
で移動するために要する時間だけ反転運動の開始に対し
て計測の開始を遅延させることもまた可能である。

反転運動で元に戻した際に切換カム（図示しない）の修
正角度βの調整を行わずにす昔せる為には、肉厚感知器
２０による肉厚の＝−ｔ−ｉ＋ｔを特定の１方向で反転
運動の期間中にだけ行うのが好適である。

すでに説明したように、フィルム周縁部でのフィルムの
平均肉厚はノズルリング３の冷却部３″′の数に相当す
る切換パルス相互間で形成される。

さらに、所望のフィルム肉厚より外れた時には冷却弁３
２ 、３２’７５咄動的に作動して、予め探知してお・
いたフィルム肉厚の薄い部分の周縁領域内にある冷却室
３″″ を冷却させる。

第６図にはこれ寸でと同様に線図によってフィルム２５
“の扁平化された帯状体の１断面に沿って前述の状態を
図示しである。

フイ、ルムの仮想上の肉厚の厚い部分３０はフィルムの
長手方向を横切って１方向で走行し、反転運動で逆戻り
した後には別の方向で帰還する。

この状態を明確にするためにフィルム２５〃の幅はフィ
ルムの長手方向の状態に比べて相当大きな寸法で図示し
である。

先刻説明したように、別の肉厚計測方法は、一層急速に
横向きに往復動する計測ヘッドによっても行い得る。

この場合には、フィルム肉厚の部分的周縁吉相（］の正
しい角度関係をノズルリング３の関連冷却部３″′に対
する正確な位置で伝達させなければならない。

前述したフィルム肉厚の言＋Ｉ１１方法では、扁平化さ
れた管状フィルム２５“の境界領域での肉厚感知器を使
用して一反転運動を行うために必要な時間の間に計測結
果を得ることになる。

しかしながら、これから生じる計測時間ブローフィルム
押出しプラントが日中むよび夜間を通して連続して作動
しているので、不利な点とはならない。

この発明の方法は、固定のブローヘッド釦よび反転フィ
ルム取出し装置を具備したフィルムブロープラントを例
として記載した。

その理由はこの方式でプロセス制御のために必要な作動
弁が特に検出が容易なためである。

ここに記載した方法を、フィルムブローヘッドが反対向
きに往復動し、フィルム取出し装置は停止したフィルム
ブロープラントに適用することもまた可能である。

この場合計測値の検出および命令信号の問題は同じやり
方で必要に応じて反転フィルムブローヘッドに伝達され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、出力を最適条件にすると共に所定公差の範囲
内でフィルムの肉厚を調整する手段を具備シタフィルム
ブロープラントの概略図、第２図は、フィルムの幅を計
測し、監視し、可能な限り修正する手段の概略図、第３
図は、フィルムの肉厚を言−団１］シ、監視して可能な
限り修正する手段の概略図、第４図は、ノズルリングを
冷却する手段を具備したフィルムブローヘッドの概略平
面図、第５図と第６図とは、反転フィルムの取出し手段
で生じた管状バブルの捩れを示す概略図、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ フィルムブロープラントの出力を最適条件に調整す
   るための方法であって、押出機と、フィルムフローヘッ
   ドと、フィルム調整手段と、反転フィルム取出し手段と
   、扁平化された管状フィルムの巻取り機とを具備し、プ
   ロセスコンピュータを使ってフィルムの幅と肉厚とを制
   御する方法において、ブローヘッド上方のフィルム固化
   ラインの高さを測定し、所望の値からのずれに応じて押
   出機の出力を増減させることを特徴とする方法。 ２ フィルム固化ラインの高さを決定するためにフィル
   ム調整手段の直接下方で管状パルプの直径を測定するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ フィルム同化ラインの高さを決定するために管状バ
   ルブの壁面の温度を測定することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ４ フィルムの肉厚を管状フィルムの周縁沿いに測定す
   ると共に、フィルムのブローヘッドのノズルリングとの
   関連領域がフィルムの平均厚からのずれによって影響を
   受けるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の方法。 ５ その影響は温度変化によってもたらされることを特
   徴とする特許請求の範囲第４項に記載の方法。 ６ フィルムがブローヘッドからフィルム厚の測定地点
   １で移行するのに要した時間だけ、取出し手段の逆回転
   運動の開始に対して測定の開始を遅延させることを特徴
   とする特許請求の範囲第４項又は第５項に記載の方法。 ７ フィルムの厚さは、取出し手段が一方向に逆回転す
   る間だけ測定されることを特徴とする特許請求の範囲第
   ４項乃至第６項のいずれか１項に記載の方法。