吹膜成型装置的制作方法

本申请主张基于2019年3月27日申请的日本专利申请第2019-060879号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及一种吹膜成型装置。

背景技术：

已知有将已熔融的树脂从模具挤出成管状，并向其内侧吹入空气以使其膨胀而成型成较薄的薄膜状的吹膜成型。以往，提出有通过调节唇部宽度、冷却风的风量和风温来将树脂的厚度控制在目标范围内的技术。

专利文献1：日本特开2017-177348号公报

以往，在成型中出现了树脂断裂的现象。在断裂的情况下，必须重新启动吹膜成型装置，从而工作效率下降。并且，也浪费了树脂。

技术实现要素：

本发明是鉴于这种状况而完成的，其一种实施方式的例示性目的之一在于提供一种能够抑制树脂断裂的吹膜成型装置。

为了解决上述课题，本发明的一种实施方式的吹膜成型装置具备：获取部，获取与从模具挤出的管状树脂相关的数据；及判定部，根据通过获取部获取的数据来推断在管状树脂中产生的应力，并将所推断的应力与规定的阈值进行比较来判定是否存在管状树脂断裂的可能。

本发明的另一实施方式也为吹膜成型装置。该装置具备：判定部，根据与成型相关的设定值来推断在以该设定值进行成型的情况下在从模具挤出的管状树脂中产生的应力，并将所推断的应力与规定的阈值进行比较来判定是否存在管状树脂断裂的可能。

另外，以上的构成要件的任意组合或将本发明的构成要件和表述在方法、装置、系统等之间相互置换而获得的任意组合也作为本发明的方式而有效。

发明效果

根据本发明，能够提供一种能够抑制树脂断裂的吹膜成型装置。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的吹膜成型装置的基本结构的图。

图2是示意地表示图1的控制装置的功能及结构的框图。

图3是表示基于图1的吹膜成型装置的在设定时判定管泡断裂的动作的流程图。

图4是表示基于图1的吹膜成型装置的在成型时判定管泡断裂的动作的流程图。

图中：1-吹膜成型装置，6-厚度获取部，7-控制装置，10-模具，26-凝固线高度获取部，55-判定部，56-第1判定部，58-第2判定部。

具体实施方式

以下，一边参考附图一边对用于实施本发明的方式进行详细说明。在附图说明中对相同的要件标注相同的符号，并适当省略重复的说明。

吹膜成型中，从模具挤出成管状的树脂有时会断裂。作为会断裂的原因，可以考虑相对于树脂的断裂强度，施加于树脂的力更大。因此，本实施方式中，例如定期性地判定存在断裂的可能的应力是否在管状树脂中产生。具体而言，根据在成型中所获取的与管状树脂相关的数据来推断在树脂中产生的应力，且在所推断的应力为阈值以上的情况下，判定为存在树脂断裂的可能。由此，用户能够在存在管泡断裂的可能的情况下迅速地察觉到该情况，并能够迅速地采取措施。

图1表示实施方式所涉及的吹膜成型装置1的基本结构。吹膜成型装置1具备模具2、冷却装置3、一对稳定板4、牵引机5、厚度获取部6、宽度获取部22、凝固线高度获取部26及控制装置7。

从挤出机(未图示)供给的已熔融的树脂从形成在模具2中的环状的吐出口2a挤出。此时，从形成在模具2的中心部的空气喷出口2b向所挤出的树脂的内侧喷出空气，从而形成膨胀成管状的薄型树脂薄膜(以下，也称为“管泡”)。

冷却装置3配置于模具2的上方。冷却装置3向管泡喷吹冷却风来冷却管泡。

一对稳定板4配置于冷却装置3的上方，并将管泡引导至牵引机5。牵引机5配置于稳定板4的上方。牵引机5包括一对夹送辊38。一对夹送辊38由未图示的马达驱动并旋转，且一边拉起被引导的管泡一边扁平地折叠。卷取机20卷取被折叠的树脂薄膜来形成卷膜体11。

厚度获取部6配置于冷却装置3与稳定板4之间。厚度获取部6一边围绕管泡的周围一边获取(测量)周向上的各位置中的管泡的厚度。通过厚度获取部6获取的厚度数据被发送到控制装置7。

宽度获取部22配置于牵引机5与卷取机20之间。宽度获取部22获取(测量)被折叠的树脂薄膜的薄膜宽度。通过宽度获取部22获取的宽度数据被发送到控制装置7中。

凝固线高度获取部26配置于冷却装置3与稳定板4之间。凝固线高度获取部26一边围绕管泡的周围一边检测周向上的各位置的凝固线高度。凝固线高度为从模具2的吐出口2a至树脂固化的位置即凝固线的高度。凝固线高度获取部26的结构并无特别限定。例如，凝固线高度获取部26可以构成为包括：可见光摄像机，以包括吐出口2a及凝固线的方式拍摄薄膜的外观；及图像处理部，通过对所拍摄的图像进行图像处理来确定凝固线高度。并且，例如，凝固线高度获取部26也可以构成为包括：红外线传感器，拍摄薄膜的热图像；及图像处理部，通过对所拍摄的热图像进行图像处理来确定凝固线高度。基于凝固线高度获取部26的检测结果被发送到控制装置7中。

控制装置7为统一控制吹膜成型装置1的装置。

图2是示意地表示控制装置7的功能及结构的框图。在此所示的各块在硬件中能够通过以计算机的cpu为首的元件或机械装置来实现，在软件中通过计算机程序等来实现，在此，描绘有通过这些协作来实现的功能块。因此，本领域技术人员应理解，这些功能块能够通过硬件、软件的组合以各种形式来实现。

控制装置7包括：通信部40，按照各种各样的通信协议来执行与厚度获取部6及凝固线高度获取部26的通信处理；u/i部42，接收基于用户的操作输入且将各种画面显示于显示部中；数据处理部46，根据从通信部40及u/i部42获取的数据执行各种数据处理；及存储部48，存储由数据处理部46参考、更新的数据。

存储部48包括断裂时应力存储部64。断裂时应力存储部64存储与在过去的成型中管泡断裂时、在管泡中产生的应力相关的信息。与应力相关的信息可以为应力本身，也可以为用于计算应力的信息。

数据处理部46包括接收部50、注册部52、显示控制部54、第1判定部56、第2判定部58及动作控制部60。

接收部50分别从厚度获取部6、宽度获取部22及凝固线高度获取部26接收管泡的厚度、树脂薄膜的薄膜宽度及凝固线高度。

判定部55判定是否存在管泡断裂的可能。判定部55包括第1判定部56及第2判定部58。

第1判定部56从与成型相关的吹膜成型装置1的设计值或设定值及所使用的树脂的特性推断在以这些设计值、设定值及树脂成型的情况下在管泡中产生应力。对基于第1判定部56的应力的推断方法将进行后述。

第1判定部56根据所推断的应力来判定是否存在管泡断裂的可能。具体而言，第1判定部56将所推断的应力与第1阈值进行比较，在所推断的应力为第1阈值以上的情况下，判定为存在管泡断裂的可能，且在所推断的应力小于第1阈值的情况下，判定为不存在管泡断裂的可能。第1阈值例如可以为根据存储于断裂时应力存储部64中的与应力相关的信息来决定的例如断裂时的应力本身，并且例如也可以为断裂时的应力乘以安全率的值。并且，第1阈值例如可以根据所使用的树脂的树脂特性来决定。

第1判定部56在判定为存在管泡断裂的可能的情况下，例如通过经由显示控制部54的画面显示来向用户警告(通知)该内容。另外，并不限于画面显示，也可以使用声音输出或其他方法来进行警告。此时，用户只要变更各种设定值(例如，树脂的挤出量、吹胀比、牵引速度、模具出口温度、大气温度、唇部宽度、冷却风的风温等)即可。

第2判定部58由接收部50接收的数据或与成型相关的吹膜成型装置1的设计值(例如，模具2的吐出口2a的半径、夹送辊38的半径等)来推断在成型中在管泡中产生的应力。对基于第2判定部58的应力的推断方法将进行后述。

第2判定部58根据所推断的应力来判定是否存在管泡断裂的可能。具体而言，第2判定部58将所推断的应力与第2阈值进行比较，在所推断的应力为第2阈值以上的情况下，判定为存在管泡断裂的可能，且在所推断的应力小于第2阈值的情况下，判定为不存在管泡断裂的可能。第2阈值例如可以为根据存储于断裂时应力存储部64中的与应力相关的信息来决定的例如断裂时的应力本身，并且例如也可以为断裂时的应力乘以安全率的值。并且，第2阈值例如可以根据所使用的树脂的树脂特性来决定。第2阈值可以为与第1阈值相同的值，也可以为不同的值。

第2判定部58在判定为存在管泡断裂的可能的情况下，例如通过经由显示控制部54的画面显示来向用户警告(通知)该内容。另外，并不限于画面显示，也可以使用声音输出或其他方法来进行警告。此时，用户只要在管泡实际上断裂之前重新调整各种设定值并进行适当变更即可。

显示控制部54控制画面显示。例如，在判定部56及判定部58判定为存在管泡断裂的可能的情况下，显示控制部54将该内容显示于画面上。并且，例如，显示控制部54显示用于输入各种设定值的输入画面。

在管泡断裂时，注册部52例如以来自用户的指示为契机将与在管泡中产生的应力相关的信息、例如将在管泡断裂紧前所推断的应力存储于断裂时应力存储部64中。在断裂时应力存储部64中已存储有与应力相关的信息的情况下，注册部52只要在此次的应力为更低的应力时更新存储于断裂时应力存储部64中的与应力相关的信息即可。

动作控制部60按照由用户决定的各种设定值来控制吹膜成型装置1的动作。例如，动作控制部60从用户接收到成型开始的指示的情况下，只要在基于第1判定部56的判定中判定为存在管泡断裂的可能，则不开始成型并向用户警告该内容。即，在判定为存在管泡断裂的忧患的情况下，禁止开始成型。另一方面，只要在基于第1判定部56的判定中判定为不存在管泡断裂的可能，则动作控制部60控制吹膜成型装置1的动作以开始成型。即，在判定为不存在管泡断裂的可能的情况下，允许开始成型。具体而言，动作控制部60控制来自未图示的挤出机的树脂的挤出量、从空气喷出口2b喷出的空气的流量、从冷却装置3喷吹到管泡中的冷却风的风温及在驱动夹送辊38的马达中流过的驱动电流等的动作。另外，用户只要设定·变更各种设定值以使通过厚度获取部6获取的管泡的厚度落在目标范围内即可。并且，用户只要参考第2判定部58的判定结果来设定·变更各种设定值即可。

接着，对基于第1判定部56的应力的推断方法进行说明。

在管泡(尤其该凝固线)中产生的应力(σ)通过下式(1)进行计算。

σ＝4ηε……(1)

其中，

η：粘度

ε：应变速率。

关于应变速率(ε)，假定在本实施方式中下式(2)成立。

ε＝(vf-vd)/l……(2)

其中，

vf：牵引管泡的速度即牵引速度

vd：吐出口2a中的树脂的流速

l：凝固线高度。

因此，式(1)可以改写成下式(3)。

σ＝4η×(vf-vd)/l……(3)

即，关于应力(σ)，能够根据与管泡相关的数据来进行推断，具体而言，根据粘度(η)、牵引速度(vf)、吐出口2a中的树脂的流速(vd)及凝固线高度(l)来进行推断。

关于粘度(η)，只要通过公知的技术来进行推断即可。例如，关于粘度(η)，只要通过预先测量所使用的树脂的粘度，并使用粘度模型公式进行拟合来推断即可。在粘度模型公式中，例如可以使用power-law模型。

牵引速度(vf)为设定值。

吐出口2a中的树脂的流速(vd)由下式(4)表示。

vd＝(m/ρmelt)/(2πr0h0)……(4)

其中，

m：树脂的挤出量(质量流量)

ρmelt：树脂的熔融密度

r0：模具2的吐出口2a的半径

h0：唇部宽度

另外，树脂的挤出量(m)及唇部宽度(h0)为设定值，树脂的熔融密度(ρmelt)为树脂特性，且模具2的吐出口2a的半径(r0)为设计值。

凝固线高度(l)由下式(5)表示。

l＝mcp/htc×ln{-(tdie-tair)/(-tsolid+tair)}×1/(2πy)……(5)

其中，

cp：树脂的比热容

htc：树脂的传热系数

tdie：模具2的出口温度

tair：冷却风的温度(周围温度)

tsolid：树脂的固化温度

y：管泡的平均半径

另外，树脂的比热容(cp)及树脂的固化温度(tsolid)为树脂特性，且模具2的出口温度(tdie)及周围温度(tair)为设定值。并且，关于传热系数(htc)，只要预先通过试验来针对来自冷却装置3的冷却风的风量、风温中的每一个求出传热系数即可。

另外，在实际的成型中，调节冷却风的风量或风温以使凝固线高度成为用户所期望的高度的情况也较多。此时，只要将凝固线高度(l)设为设定值即可。

管泡的平均半径(y)由下式(6)表示。

y＝(bur+1)×r0/2……(6)

其中，

bur：吹胀比。

另外，吹胀比(bur)为设定值，且模具2的吐出口2a的半径(r0)为设计值。

接着，对基于第2判定部58的应力的推断方法进行说明。

如上所述，在管泡(尤其该凝固线)中产生的应力通过式(1)进行计算。

以下，再次描述式(1)。

σ＝4ηε……(1)

关于粘度(η)，假定在本实施方式中下式(7)成立。即，不考虑温度的影响而简单地计算出粘度(η)。

η＝fl/{8πrfhf(vf-vd)}……(7)

其中，

f：牵引力

rf：凝固线中的管泡的半径

hf：凝固线中的管泡的厚度。

如上所述，关于应变速率(ε)，假定在本实施方式中式(2)成立。以下，再次描述式(2)。

ε＝(vf-vd)/l……(2)

因此，式(1)可以从式(2)、式(7)改写成下式(8)。

σ＝f/{2πrfhf}……(8)

即，关于应力(σ)，能够根据在成型中所获取的与管泡相关的数据来进行推断，具体而言，根据牵引力(f)、凝固线中的管泡的半径(rf)及凝固线中的管泡的厚度(hf)来进行推断。

牵引力(f)由下式(9)表示。

f＝t/rr……(9)

其中，为如下：

t：转矩

rr：夹送辊38的半径。

另外，关于转矩(t)，能够通过检测在驱动夹送辊38的马达中流过的驱动电流来确定。夹送辊38的半径(rr)为设计值，且能够通过实际测量来确定。

凝固线中的管泡的半径(rf)由下式(10)表示。

rf＝w/π……(10)

其中，

w：薄膜宽度[m]。

另外，薄膜宽度(w)通过宽度获取部22来进行测量。

凝固线中的管泡的厚度(hf)通过厚度获取部6来获取。

以上为吹膜成型装置1的结构。接着，对其动作进行说明。

首先，对在进行设定时判定管泡断裂的动作进行说明。图3是表示基于吹膜成型装置1的在设定时判定管泡断裂的动作的流程图。图3的流程在每当设定·变更设定值时执行。

控制装置7获取由用户输入到输入画面中的与成型相关的吹膜成型装置1的设定值、例如以下的设定值(s10)。

·树脂的挤出量(质量流量)(m)

·吹胀比(bur)

·牵引速度(vf)

·模具2的出口温度(tdie)

·冷却风的温度(tair)

·唇部宽度(h0)

控制装置7从吹膜成型装置1的设计值、输入到输入画面中的设定值及所使用的树脂的特性推断成型时在管泡中产生的应力(s12)。控制装置7将所推断的应力与第1阈值进行比较(s14)。在所推断的应力为第1阈值以上的情况下(s14中的“是”)，存在断裂的可能，因此通过画面显示、声音输出、其他的方法来警告用户，以使其变更设定值(s16)，并结束流程。此时，禁止开始成型。在所推断的应力小于第1阈值的情况下(s14中的“否”)，跳过s16的处理并结束流程。此时，允许开始成型。

接着，对在成型时判定管泡断裂的动作进行说明。

图4是表示基于吹膜成型装置1的在成型时判定管泡断裂的动作的流程图。图4的流程在开始成型时执行。

控制装置7从各获取部等接收与管泡相关的数据(s20)。控制装置7从所接收的数据或吹膜成型装置1的设计值推断成型中在管泡中产生的应力(s22)。控制装置7将所推断的应力与第2阈值进行比较(s24)。在推断出的应力为第2阈值以上的情况下(s24中的“是”)，存在断裂的可能，因此通过画面显示、声音输出、其他的方法来警告用户，以使其调节各种调节要件(s26)。在所推断的应力小于第2阈值的情况下(s24中的“否”)，跳过s26的处理。控制装置7在成型结束了的情况下(s28中的“是”)，结束流程，且在成型没有结束的情况下(s28中的“否”)，返回到s20。

根据以上所说明的本实施方式，判定在管泡中是否产生存在断裂可能的应力。由此，用户能够在存在管泡断裂的可能的情况下迅速地察觉到该情况，并能够迅速地采取措施。

并且，根据本实施方式，在以所输入的设定值成型的情况下，判定是否存在管泡断裂的可能。由此，能够抑制设定引起管泡断裂的设定值。

以上，对实施方式所涉及的吹膜成型装置的结构和动作进行了说明。本领域技术人员应理解，这些实施方式为例示，对于这些各构成要件的组合能够具有各种变形例，并且这种变形例也在本发明的范围内。

(变形例1)

基于第2判定部58的应力的推断方法并不限定于实施方式的方法。

在管泡(尤其该凝固线)中产生的应力(σ)也能够通过下式(11)进行计算。

σ＝f/s……(11)

其中，

s：管泡的截面面积。

管泡的截面面积(s)由下式(12)表示。

s＝2πr0h0……(12)

因此，式(11)可以改写成下式(13)。

σ＝f/(2πr0h0)……(13)

如上所述，唇部宽度(h0)为设定值，且模具2的吐出口2a的半径(r0)为设计值。

上述实施方式及变形例的任意组合均作为本发明的实施方式而有用。通过组合而产生的新的实施方式兼具所组合的实施方式及变形例各自的效果。