JPH04108194A - シート不透明度の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［０００１］ 本発明は、動いているシート材料の不透明度のオンライ
ン制御に関し、特にシートの不透明度がシートの各側に
対して行なわれる熱接合仕上げ処理の関数であるような
フイルム−繊維糸シート材料の不透明度のオンライン制
御方法に関するスチューバーの米国特許第３，１６９，
８９９号には、連続繊維糸の不規則な重ねられた堆積に
よるフイルム−繊維シートの形成が記述されている。ブ
レイズ他の米国特許第３，０８１，５１９号に記述され
た糸（複数）は、各々が糸に沿った方向と糸を横切る方
向に不規則な間隔で互いに結合されたフイルム−繊維の
３次元の網状組織を特徴とする。 ［０００２］ デイヴイツドの米国特許第３．４４２．７４０号には、
フイルム−繊維シート材料用の熱接合方法及び装置が記
述され、プラテンプレスにおける熱処理のフイルム−繊
維シートの不透明度に対する影響が認められている。 ［０００３］ ケイシイの米国特許第４，０９８，６４１号には、不透
明添加物が坪量（ｇ／　ｍ２）と同様に不透明性をも変
えるような坪量の変化する紙の不透明度のオンライン制
御方法が記述されている。 ［０００４］ 本発明は、不透明度が、織物の仕上げに使用される改造
パーマ−（ｐａｌｍｅｒ）装置にシートを通過させるこ
とによりシートの各側に行なわれる熱接合仕上げ処理の
関数であるような、フイルム−繊維不織シート材料の不
透明度をリアルタイムで制御する方法を提供する。目的
又は目標の不透明度、及び幾つかが操作され得る種々の
センサー位置において感知される可変パラメーターのデ
ータベースカ飄デジタルコンピューターに与えられる。 シートの不透明度が感知され目標の不透明度と比較され
、誤差信号が発生される。不透明度を決定する操作され
得る可変パラメーターが、誤差信号を最小にするように
調整される。 ［０００５］ 第１図を参照すれば、説明のために選定され本発明の方
法の遂行に適した装置は、仕上げ装置を通過するフイル
ム−繊維シート材料１３２の両側に仕上げ処理ができる
ように直列にて作動する米国特許第３．４４２．７４０
号に開示された形式の第１及び第２のパーマ−（ｐａｌ
ｍｅｒ）仕上げ機を本質的に備えていることが分かるで
あろう。より特別には、第１の仕上げ装置は、第１の回
転可能なドラム１００、第１の回転可能な冷却用ドラム
１０２、及びエンドレスベルト１０９を備えこのベルト
はドラム１００．１０２により駆動されそして多数のア
イドルロール１１０により両ドラムの回りを連続的に通
過する。ドラム１００には制御弁１２０及び管路１２４
を経て蒸気が供給される。ドラム１０２は加熱されない
。同様に、第２の回転可能なドラム１０４が、エンドレ
スベル）１０９ａ及び多数のアイドルロール１１０によ
り第２の冷却用ドラム１０６と組み合わされている。 ドラム１０４には、制御弁１２２及び管路１２６を経て
蒸気が供給される。各ドラム（１００，１０２，１０４
及び１０６）は１０馬力のモーター１０８で駆動される
。蒸気管路１１８が蒸気源（図示せず）から制御弁１２
０．１２２に蒸気を供給する。 ［０００６］ 不透明度センサー１１４が第２の仕上装置の先に配置さ
れている。センサー１１４からの信号はデータ線１１４
ａを経てコンピューター１１６に送られる。非接触式の
ドラム表面温度センサー１２８．１３０が、それぞれデ
ータ線１２８ａ１３０ａを経てコンピューター１１６に
信号を送る。コンピューターからの出力信号はそれぞれ
データ線１２０ａ、１２２ａを経て蒸気制御弁１２０．
１２２に送られる。また、これらのデータ線はコンピュ
ーターに蒸気圧力信号を送る。 コンピューター１１６には遠隔手動式の入力部１３４が
接続されている。 ［０００７］ 装置の主要部品を各々より詳細な説明と共に表１に示す
。 ［０００８］

【表１】 １０８　　　　　　１０ＨＰ、２４０Ｖ　　　　　　　
　ＴＹＰＥ　　ＳＫＨ’ｙニスチン’）”ハウス直流モ
ーター １１２　　　　　　回車云言ｆ　　　　　　　　　　Ｍ
−１３７エイヴイートロンクリーフ゛ランド・オハイ第 １１４　　　　不透明度センサー　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　メジ゛ヤーレツクス・シス
テムダハ０チーノ・カルフォルニア １１６　　　　　　コン上０ニーター　　　　　　　　
　　ＶＡＸ　　　　　　　　　　　　　　テ゛ゾ゛タル
・イクイツブメントメイナート １２０　　　圧力制御弁　　　ＳＴ−３０００　　　　
　　　ハネウ引１２２′　　　　同上　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　フォ
ートワシントン・へ０ンシルハ゛ニア１３４　　　　　
　　端子　　　　　　　　　　ＶＴシリーズ゛　　　　
　　　　　　　テ゛ソ゛タル・イクイラフ０メントメイ
ナート・マサチューセッツ 運転の際、ウェブ１３２は、両側に接合させるために、
第１及び第２の蒸気加熱ドラム１００、１０４及び組み
合わされた冷却用ドラム１０２、１０６を部分的に回っ
て通過する。ウェブは、ダクロン製ベルト１０９、１０
９ａにより加熱ドラム及び冷却用ドラムの双方に押し付
けられる。各ドラムは直流モーター１０８で駆動される
。モーター駆動のドラム１０４はこれに組み合わされた
回転計１１２を有し、モーター回転数はデータ線１１２
ａを経てコンピューター１１６によって監視される。ウ
ェブ１３２はドラム１０６から方向付はローラー１１０
上を通過し、不透明度センサー１１４による不透明度測
定に向けられる。 ［０００９］ コンピューター１１６への入力は、データ線１２０ａ上
の第１のドラムの蒸気圧、データ線１２２ａ上の第２の
ドラムの蒸気圧、データ線１１４ａ上に送られるセンサ
ー１１４からの不透明度信号及びそれぞれデータ線１２
８ａ、１３０ａを経たセンサー１２８と１３０からの温
度信号である。 ［００１０］ 図２及び図３は、ウェブの不透明度をリアルタイムで制
御するために使用される方法を示す。図２において、コ
ンピューターはステップ１２にて初期化され、製品の不
透明度目標値を読み取る。ステップ１４において第１及
び第２の側の温度及び工程中を動いているウェブの速度
が読み取られ、不織シートに対する過熱状態を運転者に
警報するための安全性の観点から主に保管される。第１
及び第２の側の蒸気圧がステップ１６で読み取られ、ス
テップ１８において不透明度の生データが得られる。不
透明度のデータはウェブを横切るｎ箇所のデータ測定点
において獲得される。例えば、ウェブが３３０２ｍｍ（
１３０インチ）幅であれば、不透明度の測定は、２５．
４ｍｍ（１インチ）毎の総計１３０点について行なわれ
る（この場合、ｎ＝１３０）。不透明度の目標値に対し
て±９．０％のデータは許容される。ステップ２０にお
いて、データの許容可能性が調べられる。もし、ｎ個の
データ点の８０％以上が有効であれば、これは目標値の
±９．０％に等しく、このときはｎ個のデータ点の平均
不透明度がステップ２２にて計算される。 そうでないときは、データは無効と宣言され、ステップ
１８への戻りが行なわれる。

【００１月 ステップ２４において、ステップ２２からの不透明度平
均値とステップ１２からの目標不透明度とが、不透明度
制御のための比例、積分及び微分（Ｐ　Ｉ　Ｄ）アルゴ
リズムの引数として使用される（例えば、ＰＩＤアルゴ
リズム、第１章第１２節、インスツルメント・エンジニ
ャーズ・ハンドブックーープロセス・コントロール、ビ
ー・リプタツク、チルトン・ブツクス、ラドナー・ペン
シルバニアを参照のこと）。プロセス制御技術、特にＰ
ＩＤアルゴリズムを使用する当業者は、特定の制御の適
用に対して経、験的に導かれたある種の調整パラメータ
ーが、要求される入力であることを認めている。基本的
には、これらの調整パラメーターは、制御ソフトウェア
が要求する変化に応答するシステム能力に関連した時定
数である。更に、傾斜の関数である制御器の利得は、蒸
気圧単位の変化光たりの不透明度単位の変化の項で定義
される。不透明度ＰＩＤ　（図３のステップ２４）に対
する利得は、典型的には、蒸気圧（ポンド／平方インチ
）当たり−０，８から−１，５の不透明度単位の範囲に
ある。図２のステップ２２からの現在の不透明度平均値
と図２のステップ１２からの目標不透明度との差が、ス
テップ２４（図３）の不透明度ＰＩＤに誤差信号を与え
る。制御器の利得は負の傾斜を有するので、目標値より
も大きな測定不透明度は、不透明度が目標値に向かうよ
うに、蒸気圧の増加、従ってシート接合装置の温度の増
加を要求する。逆の状況は目標値より小さい測定不透明
度に適用される。 ［００１２］ ステップ２４における結果として計算された新しい蒸気
圧の目標値は、第１のドラムの蒸気圧用のステップ２８
のＰＩＤ制御器に伝達される。このＰＩＤは、ステップ
４６からの第１のドラムの蒸気圧の測定値を入力として
有する。蒸気圧測定値とステップ２６からの目標蒸気圧
から決定される誤差信号が、第１の蒸気加熱ドラムの蒸
気弁１２０の設定点を計算するためにＰＩＤで使用され
る。正の利得が総ての蒸気圧ＰＩＤ制御器に使用される
。 ［００１３］ 第２の蒸気加熱ドラムは、ステップ２６からの第１のド
ラムの蒸気圧目標値から蒸気圧目標値を算出するステッ
プ３０を経て、その蒸気圧設定目標値を受は取る。通常
は目標蒸気圧は同じである。第１及び第２の蒸気加熱ド
ラムにおける蒸気圧、従って温度を変える能力は、ステ
ップ３０において比率によって導かれる。第１の側のド
ラムの蒸気圧目標値には、ステップ３０において経験的
に決定された比率が掛けられ、その積がステップ３２に
伝達される第２の側の蒸気圧目標値を決定する。比率は
通常は１であるが、１よりも小さく、又は大きくするこ
とができる。１以外の比率は、材料の非標準的な坪量の
接合に対して、又はシート材料の第１の側と第２の側と
の間の接合に相違を導入したい場合に、選定できるステ
ップ３８とステッ、プ４０における同様なフィードバッ
クループは、ステップ４２とステップ４４の蒸気圧制御
弁ドライバーを経て蒸気弁１２０と１２２に伝達すべき
蒸気圧制御信号を決定する別のＰＩＤアルゴリズムに関
連して使用される。 ［００１４］ 本発明の制御方法は、シートの不透明度をある予め定め
られたレベルに制御するリアルタイムな手段を提供する
。従来使用されている手動方法においては、最初の蒸気
圧を評価して、ウェブに形成された不織シートを接合す
る。サンプルを取り、所望の不透明度が得られたが否か
を調べるために、エデイ（Ｅａａｙ）の不透明度メータ
ーを使用してオフラインで測定する。不透明度が目標値
から外れていたならば、蒸気圧を調整し、再びサンプル
を取り測定する。予め定められた不透明度レベルに達す
るまでこの手操作を繰り返す。しかし、これは廃棄され
る材料にンド／平方インチ）が不透明度の１．５％の変
化を与えることであった。これは、測定不透明度が不透
明度目標値より１．５％小さいときには蒸気圧の低下が
０．０７　ｋｇ／ｃｍ２（１ポンド／平方インチ）必要
であること、及びその逆を意味する。しかし、この手動
の試行錯誤的方法は、単位重量、工程速度の変化におけ
る相違を考慮に入れることができず、また不織ウェブの
製造する処理条件を考慮に入れることもできない。従っ
て、手動方法はオフライン計測に要するタイムリーな修
正作業を提供しない。手動方法を使用した数時間の試行
錯誤の後に±１％の許容差の受容し得る不透明度が達成
される。本発明により開発されたオンラインの測定及び
制御方法は、目標不透明度がシステムに読み取られてか
ら５分以内に±０゜２％の許容差の目標不透明度を提供
する。 ［００１５］ 【実施例】 一連の試験（中空形状で、ＲｕｎＮｏ、１乃至Ｎｏ、６
）にて、本発明による不織シート形成材料の不透明度の
制御に使用されるパラメーターを説明する。出発材料は
、ブレイズの米国特許第３，０８１，５１９号に開示さ
れた一般的方法により調製された、融点１３５℃、メル
トインデックス０．９及び密度０．９５ｇ／Ｃｍ３を有
し、非接合の軽く圧縮されたフラッシュスパンライナー
ポリウレタン網状繊維である。非接合の不織シートの単
位重量は約５２乃至約９２ｇ／ｍ２の範囲内にあった。 非接合シートの不透明度は、シー・リーにより米国特許
第４．３１０．５９１号に開示されたイー・ビー・エデ
イの不透明度メーターを使用したオフライン試験法で測
定して９５〜９７％であった。同様にり−の米国特許第
４．３１０゜５９１号に開示されたインストロン積分器
を使用して行なわれた層間剥離強度についての付加的な
オフライン試験を、同じ条件下で処理された不織シート
についての不透明度の所定の変化に対する層間剥離強度
の変化の決定に使用した。軽く圧縮されただけの不織シ
ートとして形成されたロールを、接合装置に１５０乃至
２５０ｍ／分の速度で供給した。圧力が約４．２２乃至
約５．６３ｋｇ／ｃｍ２（約６０乃至約８０ポンド／平
方インチ）の飽和蒸気を接合用ドラムの加熱に使用した
（制御アルゴリズムにおける第１の側の蒸気圧と第２の
側の蒸気圧との比率を１に定めた）。接合装置における
押し付けのための拘束はダクロンベルトにより与えられ
、各ヘルドは幅４．５７ｍ　（１５フイート）　長さ２
７．５８ｍ（９０，５フイート）であり、厚さは約６．
３５ｍｍ（約０．２５インチ）と測定された。接合され
た不織シートに対して８３〜９１％±０．２％の範囲の
目標不透明度を与えるためには、第１及び第２の側のド
ラムは１２８乃至１４５℃の範囲の公称測定表面温度で
あった。最終的に接合されたシートは、７４　、６　ｇ
／ｍ２のシートから成る網状糸の増加した圧縮のため、
約５４乃至約９７ｇ／ｍ２の範囲の増加した単位重量を
有していた。オフライン測定により決定された不透明度
は、この自動制御方法を使用して求めた不透明度の目標
値の許容差（測定値の約±０．２％）内であった。 （サンプルデータの表） 実験香号　　　　　　　　１２３４５６非接合時の単位
重量 ｇ／ｍ２５２．９０　６２．７５　６６．１２　１２．
５１　　’１２．５１　９２．２４（ｏｚ／ｙｄ２）　
　　　１．５６　１．８５　１．９５　２．１４　２．
１４　２．７２非接合時の不透明度 ％　　　　　　９５．０　　９５．０　　９５．０　　
９６．０　　９６．０　　９７．０接合圧力、第１ドラ
ム ａｒ （ｐｓｉａ） 接合圧力、第２ドラム ａｒ （ｐｓｉａ） 機械速度 ｍ／ｍ１ｎ （ｙｄ／ｍ１ｎ） ４．３４　　４．８３　　４．６９　　４．９　　　５
．１　　　５．３６３．０　　７０．０　　６８．０　
　７１．０　　７４．０　　７７．０４．３４　　４．
８３　　４．６９　　４．９　　　５．１　　　５．３
６３．０　　７０．０　　６８．０　　７１．０　　７
４．０　　７７．０２２８、６ ２５０、０ １５５、５ １７０、０ １９２、０ ２１０、０ １３７．２　　１９２．０　　１４６．３１５０．０　
　２１０．０　　１６０．０第１ドラムの表面温度 第２ドラムの表面温度 接合シートの単位重量 接合後の不透明度 接合後の層間剥離 本発明の実施態様につき説明すれば次の通りである。 ［００１６］ の不織シートの不透明度のオンライン制御方法であって
、目標不透明度レベルをコンピューターへ与え、ピユー
タ−へ与え、 第１のドラムの温度 第１のドラムの蒸気圧 第２のドラムの温度 第２のドラムの蒸気圧 シートの速度 第２のドラムの通過後に、シートの幅を横切るｎ箇所に
て不透明度を測定し、シートが第１及び第２のドラムを
回って通過するとき、前記パラメーターの値を繰り返し
決定し、 前記パラメーターの値をコンピューターに繰り返し与え
、不透明度の誤差信号を生成させるために、シートを横
切るｎ箇所の平均不透明度と不透明度目標値とを比較し
、そして不透明度の誤差信号を最小にするために、第１
及び第２のドラムの蒸気圧の調整を行う、 各段階から成る方法。 ［００１７］ ２、前記第２のドラムの蒸気圧が前記第１のドラムの蒸
気圧と等しい値に調整される上記第１項に記載の方法。 ［００１８］ ３、前記第２のドラムの蒸気圧が前記第１のドラムの蒸
気圧よりも大きな値に調整される上記第１項に記載の方
法。 ［００１９］ ４、前記第２のドラムの蒸気圧が前記第１のドラムの蒸
気圧よりも小さな値に調整される上記第１項に記載の方
法。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の方法を行うのに適した装置の図式的説明図であ
る。

【図２及び図３】 本発明の方法の実施に使用されるコンピュータープログ
ラムの論理の流れ図である。

【符号の説明】

１００．１０４　　加熱ドラム １０２．１０６　　冷却用ドラム １０９゜ １２０゜ １２８゜ モーター １０９ａ　　エンドレスベルト アイドルローラー 回転計 不透明度センサー コンピューター １２２　蒸気制御弁 １３０　ドラム表面温度センサー

【書類名】

図面

【図２】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】不透明度が、シートの一方の側が第１の可
   変位置蒸気弁から供給される蒸気によって加熱される第
   １の回転可能な被動ドラムを回り旦つこのドラムと接触
   状態にて通過し、次いでシートの他方の側が第２の可変
   位置蒸気弁から供給される蒸気によって加熱される第２
   の回転可能な被動ドラムを回り旦つこのドラムと接触状
   態にて通過することにより、シートの各側に加えられる
   熱接合仕上げ処理の関数である、コンピューターの支援
   による、動いているフイルム−繊維糸材料の不織シート
   の不透明度のオンライン制御方法であって、目標不透明
   度レベルをコンピューターへ与え、センサー位置におけ
   る感知により次のパラメーターを含むデータベースをコ
   ンピューターへ与え、 第１のドラムの温度 第１のドラムの蒸気圧 第２のドラムの温度 第２のドラムの蒸気圧 シートの速度 第２のドラムの通過後に、シートの幅を横切るｎ箇所に
   て不透明度を測定し、シートが第１及び第２のドラムを
   回って通過するとき、前記パラメーターの値を繰り返し
   決定し、前記パラメーターの値をコンピューターに繰り
   返し与え、不透明度の誤差信号を生成させるために、シ
   ートを横切るｎ箇所の平均不透明度と不透明度目標値と
   を比較し、そして不透明度の誤差信号を最小にするため
   に、第１及び第２のドラムの蒸気圧の調整を行う、各段
   階から成る方法。