薄膜特性測量裝置的製作方法
2023-10-07 05:43:54
專利名稱：薄膜特性測量裝置的製作方法
技術領域：
本發明應用於例如一種用來形成空心吹塑薄膜的充氣設備，或一種用來形成片狀薄膜的流延薄膜形成設備。更具體地講，本發明涉及一種充氣設備或流延薄膜形成設備，該設備通過控制吹塑薄膜或流延薄膜的取向特性來形成一種具有均勻厚度的薄片。
背景技術：
圖6是充氣設備的基本結構圖。圖6中，從擠出機1擠出的塑料原材料通過一個環形模頭2形成為筒形薄片3a(吹塑薄膜)。標號4是供氣/排氣裝置。
該筒形薄片由壓輥5摺疊。被折成雙重薄膜並被壓平的薄片3b(吹塑薄膜)經由一個適當的固定輥6，以方向P傳送並由纏繞裝置(未示出)進行纏繞。
為了控制使得薄片厚度均勻，就必須測量薄膜厚度。測量厚度不僅必須在薄片縱向上進行測量，而且要在薄片的寬度方向上進行測量，也就是在筒形的圓周方向上進行測量。
為了測量該厚度，在指定位置放置一個用來測量厚度的傳感器。在這種類型中，傳感器8測量由轉臺15旋轉的薄片的特性值，由轉臺15旋轉的方式例如，以順時針方向(箭頭R)旋轉指定角度90°四次(例如360°)，接著反向交替以逆時針方向(箭頭R』)旋轉相同角度，以在每個區域的預定位置上摺疊並變為雙重。
因此，在已摺疊薄片邊緣部分的指定位置S，即每一個區域上由傳感器測量薄片特性值的位置上，對雙重薄片的特性(厚度)進行測量。
圖6中，標號10指的是用來保存壓輥5的旋轉信息的擺動位置信息部分。標號11指的是摺疊位置信息部分，其用來保存在其中根據旋轉信息摺疊薄片的有效區域的信息。
標號12指的是計算部分，其根據摺疊薄片的區域的信息和在摺疊薄片邊緣部分S處雙重薄片的測量值Ei除以2的計算值來計算邊緣部分的特性值，並估計和計算出圓周方向的特性值。在所有區域都要進行這種估計和計算，並且薄片3a在圓周方向上的特性值通過對其進行統計處理(例如平均值)來進行計算。
例如，已知JP-A-2003-315025、JP-A-2003-315169和JP-A-2004-025767就是充氣設備中的薄膜特性測量裝置的相關技術。
然而，因為只能在薄片被摺疊之後才能進行測量，所以薄膜特性測量裝置需要與旋轉設備一起使用。當旋轉輥或類似裝置的回動角度小於360°時，就不能僅使用一個傳感器來對整個圓周進行測量了，這樣就必須設計使用兩個傳感器。
由於生成一個輪廓的時間是由環型模頭的旋轉或壓輥的工作速度確定的，因此不能迅速採取結束操作的動作。當薄膜的形成速度變慢時，延遲時間就會增加，這樣就增加了對控制時間的浪費。因此，為了增加可控性，諸如基於模型的預控制之類的高級控制就很必要了。
此外，考慮到使用一臺驅動機來測量筒形薄膜部分的一個薄片(摺疊前)的厚度，然而，當用γ射線的反向散射作為放射源時，由於是RI放射源，所以操作或維護難被管理。
此外，當使用靜電容類型的傳感器時，存在一個困難，即傳感器很容易受到溼氣或添加劑等的影響。
發明內容
考慮到以上情況進行本發明，提供一種薄膜特性測量裝置，其能夠聯機地精確測量出吹塑薄膜的特性值(例如，厚度)。
在一些實施方式中，本發明的薄膜特性測量裝置，包括測量單元，其用於測量筒形薄膜圓周方向上的取向度和取向角；以及輪廓生成部分，其用於在來自測量單元的信號的基礎上，至少生成筒形薄膜的取向輪廓或厚度輪廓之中的一個。在所述薄膜特性測量裝置中，測量單元被應用於一種充氣設備，該設備中由壓輥把通過環形模頭形成的筒形薄膜進行摺疊，折好的薄膜再通過纏繞裝置進行纏繞，並且測量單元被布置在環形模頭和壓輥之間。
在所述薄膜特性測量裝置中，測量單元沿著筒形薄膜的外圍移動。
在所述薄膜特性測量裝置中，根據測量單元和輪廓生成部分的輸出，薄膜特性測量裝置至少控制環形模頭、用於擠出形成筒形薄膜的原材料的擠出機、筒形薄膜的拉延速度、或吹氣量之一。
在一些實施方式中，本發明的薄膜特性測量裝置，包括測量單元，其用於測量片狀薄膜寬度方向上的取向度的取向角；和輪廓生成部分，其用於根據來自測量單元的信號，生成片狀薄膜的厚度輪廓。
在所述薄膜特性測量裝置中，測量單元被應用於一種用來形成片狀薄膜的流延薄膜形成設備，並且測量單元被布置在片狀薄膜附近。
在所述薄膜特性測量裝置中，驅動測量單元從而使其在片狀薄膜的寬度方向上進行往復。
在所述薄膜特性測量裝置中，根據測量單元和輪廓生成部分的輸出，所述薄膜特性測量裝置至少控制用於擠出形成片狀薄膜的原材料的擠出機、T模頭、片狀薄膜的拉延速度、或拉伸度之一。
圖1A和1B為示出根據本發明的一種薄膜特性測量裝置的一個實施例的示圖。
圖2為取向計量器的普通結構實例的截面圖。
圖3示出了圖2中所示取向計量器的信號流程。
圖4A示出了在形成薄膜時的拉伸和取向特性之間的關係。
圖4B示出了在控制取向度和取向角時，用來控制操作結束的方法的一個實例。
圖5是用來說明信號處理部分25的結構實例的功能框圖。
圖6為相關技術的充氣設備和取向計量器的一個實例的框圖。
具體實施例方式
現在，將參考附圖對本發明進行詳細的描述。圖1A和1B為示出了本發明的一種薄膜特性測量裝置的一個實施例的示圖。其中與圖6中所描述的相關技術裝置的元件相同的那些元件被以同樣的標號表示，在這裡將省略對其的說明。
在圖1A和1B中，標號20指的是在環形模頭2和壓輥5中間、緊挨著筒形吹塑薄膜3a的外圍部分放置的取向計量器，並且所述取向計量器沿著圖中未示出的環形構件以圖1B中箭頭所示的圓周方向旋轉。
也就是，例如，所述取向計量器重複以下操作從作為起點的點A沿著箭頭B的方向旋轉大約半個圓周；然後，沿著C的方向反向旋轉，途經點A，接著從點A旋轉大約半個圓周到達點D；進一步沿著方向E反向旋轉，向點A方向移動。由於與取向計量器有關的布線，所以實施這樣的操作。然而，當取向計量器是無線移動時，取向計量器可以連續朝一個方向旋轉。
這裡，簡要描述了計量器的結構。
圖2是一種常見取向計量器的截面圖。圖2中，光源111為LED或雷射器等，其與待測對象112充分垂直地布置，通過使用聚光透鏡113把從光源111發射出的光聚集到待測對象112上。
光接收元件114是例如圍繞作為中心的光源111而提供的8到12個光接收二極體，它們接收從待測對象112反射的光，並將反射光轉換成電信號。例如，相對於光軸的反射角θ被設置成大約55度來測量取向方向。
在上述結構中，光從光源111施加到對象112上，我們通過使用相對於光源111的發射光軸放置在外側上的光接收元件114來測量待測對象112所反射的光的分布。
圖3示出了信號的流程。被光接收元件114轉換成電信號的信號被輸入到模擬/數字轉換器131中作為元件信號130。分布測量部分132對光的分布進行測量。接著，取向計算部分133計算取向方向，以輸出測量值134。
圖4A示出了在形成薄膜時的拉伸和取向特性間的關係。圖4B示出了在控制取向度和取向角時用來控制操作結束的方法的一個例子。
下面將描述關於形成薄膜時的拉伸和取向特性之間的關係。
1)當薄膜溫度高時，拉伸度增加。當溫度低時，拉伸度減小。
2)當薄膜厚度薄時，拉伸度增加。當厚度厚時，拉伸度減小。
3)當拉伸度大時，取向分散(取向角向左右展開)。當拉伸度小時，取向集中(取向角向中心集中)。(參考分子鏈圖。)4)當拉伸度大時，假設順時針方向為正，取向角的輪廓是向上的S型。當拉伸度小時，假設順時針方向為正，取向角的輪廓是向下的S型。
5)當拉伸度大時，取向度增加。相反，當拉伸度小時，取向度減小。
下面描述在控制取向度時用來控制操作結束的方法的一個實例。
1)當想要使取向度削弱(變小)時，
a)作為模頭的操作，要降低溫度或打開邊緣。
b)作為擠出機的操作，要增加擠出量。
c)作為拉延速度的操作，要降低拉延速度。
2)當想要使取向度增強(變大)時，a)作為模頭的操作，要增加溫度或扼緊邊緣。
b)作為擠出機的操作，要減少擠出量。
c)作為拉延速度的操作，要增加拉延速度。
也就是，通常，在形成薄膜時出現下面的特性。
熱→易拉伸→變薄→方向分散(取向角展開)→交聯變強(取向變強)冷→難拉伸→變厚→方向壓縮(取向角集中)→交聯變弱(取向變弱)如上所述，由於形成薄膜時對薄膜材料的拉伸，導致在薄膜的取向特性和厚度之間存在著緊密的關係。
因此，能夠根據薄膜的取向特性來控制薄膜厚度的位移量。
回到圖1A，標號30指的是一個重量控制器，用於確定從擠出機1供應給環形模頭2的材料的重量。重量控制器包括未示出的執行器部分、材料測量部分和擠出機電機控制部分。來自重量控制器的重量信號M被輸入到信號處理部分25，用來計算厚度輪廓信號EP。
圖5為用來說明信號處理部分25的結構實例的功能框圖。標號21指的是取向輪廓生成部分，來自取向計量器20的信號H和來自測量位置信息檢測部分22的位置信號S都被輸入到其中，並且其輸出參考圖4A和4B描述的取向角和取向度的輪廓HP。
標號23指的是厚度輪廓轉換部分，取向角和取向度的輪廓信號HP被輸入其中，並且其通過結合下面描述的整體厚度來輸出厚度輪廓EP。標號24指的是吹塑薄膜的整體厚度計算部分，來自重量控制器30的重量信號M以及輥速信號RS都被輸入到其中，其計算並輸出整體厚度H。
如上所述，根據本發明，由於能夠不與筒形吹塑薄膜接觸就實現測量，因此可對吹塑薄膜圓周方向上的吹塑薄膜的厚度輪廓進行聯機測量。此外，在取向計量器固定在具有旋轉結構的設備的結構中，諸如傳感器驅動單元這樣的結構就不必要了，這樣就能夠形成不昂貴的系統。
由於不需要進行脫機測量的工作就可以實現快速測量，因此就可以加快對薄膜厚度控制的反饋，並且提高產品的質量。此外，由於薄膜自身不需要被展開，因此產品的產量也可以提高。
在上面描述中，為了解釋和舉例說明本發明，只示出了特定優選實施例。所述取向計量器可以有其他結構。此外，在此實施例中，描述了一個例子，即本發明的薄膜特性測量裝置被應用到充氣設備中，然而，本發明可以被應用於例如流延薄膜形成設備中，而不僅僅局限於此應用實例。
在應用到用來形成片狀薄膜的流延薄膜形成設備的薄膜特性測量裝置中，測量單元在片狀薄膜的寬度方向上測量取向度和取向角，並且輪廓生成部分根據來自測量單元的信號，產生片狀薄膜的厚度輪廓。測量單元被布置在片狀薄膜的附近，並被驅動以在片狀薄膜的寬度方向上往復。薄膜特性測量裝置根據測量單元和輪廓生成部分的輸出至少控制擠出機(用來擠出形成片狀薄膜的原材料)、T模頭、和片狀薄膜的拉延速度或拉伸度之一。
根據本發明的薄膜特性測量裝置，用於測量薄膜圓周方向上的取向度的測量單元被布置在環形模頭和壓輥之間，並沿著筒形薄膜的外圍移動。在環形模頭、擠出機、拉延速度和吹氣量中，至少有一個量要根據測量單元和輪廓生成部分的輸出而被控制。這樣，就可以根據圓周方向上的取向特性值來控制薄膜特性。因此，吹塑薄膜在圓周方向上的特性值就可以被聯機準確地測量。
很顯然，在不脫離本發明實質或範圍的情況下，本領域技術人員可以對本發明所描述優選實施例進行各種修改和變化。因此，本發明意在覆蓋所附權利要求及其等同物的範圍內的本發明所有的修改和變化。
權利要求
1.一種薄膜特性測量裝置，包括測量單元，用來測量筒形薄膜圓周方向上的取向度和取向角；和輪廓生成部分，用來根據來自所述測量單元的信號至少生成筒形薄膜的取向輪廓或厚度輪廓之一。
2.根據權利要求1的薄膜特性測量裝置，其中，所述測量單元被應用於充氣設備，在該充氣設備中由環形模頭形成的筒形薄膜被壓輥摺疊，折好的薄膜由纏繞裝置進行纏繞，以及所述測量單元被布置在所述環形模頭和所述壓輥之間。
3.根據權利要求1或2的薄膜特性測量裝置，其中，所述測量單元圍繞所述筒形薄膜的外圍移動。
4.根據權利要求1或2的薄膜特性測量裝置，其中，所述薄膜特性測量裝置根據所述測量單元和所述輪廓生成部分的輸出，至少控制所述環形模頭、用來擠出形成筒形薄膜的原材料的擠出機、筒形薄膜的拉延速度、或吹氣量之一。
5.一種薄膜特性測量裝置，包括測量單元，用於測量片狀薄膜寬度方向上的取向度和取向角；和輪廓生成部分，用於根據來自所述測量單元的信號生成所述片狀薄膜的厚度輪廓。
6.根據權利要求5的薄膜特性測量裝置，其中，所述測量單元被應用到用來形成所述片狀薄膜的流延薄膜形成設備，並且所述測量單元被布置在所述片狀薄膜的附近。
7.根據權利要求5或6的薄膜特性測量裝置，其中，驅動所述測量單元使其在所述片狀薄膜的寬度方向上往復。
8.根據權利要求5或6的薄膜特性測量裝置，其中，所述薄膜特性測量裝置根據所述測量單元和所述輪廓生成部分的輸出，至少控制用來擠出形成所述片狀薄膜的原材料的擠出機、T模頭、所述片狀薄膜的拉延速度、或拉伸度中的一項。
全文摘要
一種薄膜特性測量裝置，其包括測量單元，用於測量筒形薄膜圓周方向上的取向度和取向角；和輪廓生成部分，用於根據來自測量單元的信號，至少生成筒形薄膜的取向輪廓或厚度輪廓之一。
文檔編號G01B21/08GK101071060SQ20071009738
公開日2007年11月14日 申請日期2007年5月11日 優先權日2006年5月12日
發明者大日方祐彥, 佐佐木尚史 申請人:橫河電機株式會社