JP3758913B2 - 直列２段押出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直列２段押出装置（以下、タンデム押出機と称す）の吐出量の一定制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、第１の従来例に係るタンデム押出機の全体構成を示す図である。図７に示すタンデム押出機は、樹脂を可塑化する第１段押出機１０と、この第１段押出機１０で可塑化された樹脂を均質化、計量、昇圧するための第２段押出機２０と、第１段押出機１０と第２段押出機２０とを連結する接続管３０とにより構成されている。
【０００３】
タンデム押出機の吐出量の一定制御に関する従来例としては、図７に示すように、第２段押出機２０の駆動モータ２４１の回転数を一定に保ちつつ、第１段押出機１０と第２段押出機２０とを連結する接続管３０または第２段押出機２０の樹脂流入部２０Ａに圧力検出器２７１を設置し、ここで検出される圧力が予め設定された圧力になるように、回転数調節器１５を介して第１段押出機１０の駆動モータ１４１の回転数を制御する方法がある。
【０００４】
図８は、第２の従来例に係るタンデム押出機の全体構成を示す図である。図８に示すタンデム押出機は、第１段押出機１０と第２段押出機２０とを連結する接続管３０または第２段押出機２０の樹脂流入部２０Ａに圧力検出器２７１を設置し、ここで検出される圧力が予め設定された圧力になるように、回転数調節器１５を介して第１段押出機１０の駆動モータ１４１の回転数を制御するとともに、さらにダイ５０の流入直前の圧力５１１を検出して、この圧力が一定になるように第２段押出機２０の駆動モータ２４１の回転数を制御する。
【０００５】
図９は、第３の従来例に係るタンデム押出機の全体構成を示す図である。特開平０２−１６０５２８号公報では、図９に示すように、第２段押出機２０の回転数を一定に保ちつつ、フィルタ４０の出口またはダイ５０の流入直前の圧力４１２を検出し、この圧力が一定になるように第１段押出機１０の駆動モータ１４１の回転数を制御する方法を提案している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した第１〜３のいずれの従来例においても、圧力のみを検出して、押出機の駆動モータを制御する方法では、可塑化樹脂温度の変化に伴う溶融樹脂粘度の変化による圧力変化や、フィルタの目詰まりやダイリップ開度調整に伴う流路抵抗変化による圧力変化にまで応答してしまい、吐出量を一定に保つ精度を上げることができなかった。
【０００７】
本発明の目的は、吐出量の高精度な一定化制御が可能な直列２段押出装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の直列２段押出装置は以下の如く構成されている。
【０００９】
（１）本発明の直列２段押出装置は、第１段押出機と第２段押出機が連結され、前記第２段押出機のスクリュ回転数とシリンダ温度を一定に保ちつつ、前記第２段押出機のスクリュ溝内の樹脂温度を一定とし、前記第２段押出機の入口と出口の圧力差を一定とするとともに、検出された前記第２段押出機内の樹脂温度が目標樹脂温度と異なるときは、その温度差と予め測定された樹脂の物性データに基づいて、前記第２段押出機のスクリュ溝内を流れる樹脂の粘度さらには目標吐出量時の前記第２段押出機の入口と出口の圧力差を推定し、目標圧力差を変更することにより、前記第１段押出機の回転数を制御して、吐出量を高精度に一定にする直列２段押出装置であり、前記第１段押出機は、前記第１段押出機の出口または前記第２段押出機の入口の圧力が目標圧力となるように、前記第１段押出機のスクリュ回転数を制御するとともに、目標圧力を、前記第２段押出機の入口と出口の圧力差とその目標圧力差との差に基づき変更して、吐出量の変動を低減する。
【００１０】
（２）本発明の直列２段押出装置は、第１段押出機と第２段押出機が導管で連結され、前記導管の圧力損失測定区間の温度を一定に保ちつつ、前記圧力損失測定区間の樹脂温度を一定とし、前記圧力損失測定区間の入口と出口の圧力差を一定とするとともに、検出された前記圧力損失測定区間の樹脂温度が目標樹脂温度と異なるときは、その温度差と予め測定された樹脂の物性データに基づいて、前記圧力損失測定区間を流れる樹脂の粘度さらには目標吐出量時の前記圧力損失測定区間の入口と出口の圧力差を推定し、目標圧力差を変更することにより、前記第１段押出機の回転数を制御して、吐出量を高精度に一定にする直列２段押出装置であり、前記第１段押出機は、前記第１段押出機の出口または前記圧力損失測定区間の入口または前記圧力損失測定区間の出口の圧力が目標圧力となるように、前記第１段押出機のスクリュ回転数を制御するとともに、目標圧力を、前記圧力損失測定区間の入口と出口の圧力差とその目標圧力差との差に基づき変更して、吐出量の変動を低減する。
【００１１】
（３）本発明の直列２段押出装置は、第１段押出機と第２段押出機が連結され、前記第２段押出機のスクリュ回転数を一定に保ちつつ、前記第２段押出機のスクリュ溝内の樹脂温度を一定とし、前記第２段押出機の入口と出口の圧力差を一定とするとともに、検出された前記第２段押出機内の樹脂温度が目標樹脂温度と異なるときは、その温度差と予め測定された樹脂の物性データに基づいて、前記第２段押出機のスクリュ溝内を流れる樹脂の粘度さらには目標吐出量時の前記第２段押出機の入口と出口の圧力差を推定し、目標圧力差を変更することにより、前記第１段押出機の回転数を制御して、前記第２段押出機の出口温度が一定となるようにシリンダ温度を変化させて、吐出量と吐出樹脂温度を高精度に一定にする直列２段押出装置であり、前記第１段押出機は、前記第１段押出機の出口または前記第２段押出機の入口の圧力が目標圧力となるように、前記第１段押出機のスクリュ回転数を制御するとともに、目標圧力を、前記第２段押出機の入口と出口の圧力差とその目標圧力差との差に基づき変更して、吐出量の変動を低減する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るタンデム押出機（直列２段押出装置、直列２段押出成形装置）の制御システム全体構成図であり、図２は、その制御システム系統図である。図１，図２において図７〜図９と同一な部分には同符号を付してある。また、フィードバック量については正負の符号を付している。
【００１３】
本第１の実施の形態では、第２段押出機２０の回転数と第２段押出機２０のシリンダ温度を一定に保ちつつ、第２段押出機２０の入口に圧力検出器２７１を、第２段押出機２０の出口に圧力検出器２７２を設置して、それらの圧力を検出する。第１段押出機１０の回転数は、第１段押出機１０の出口に設置された圧力検出器１７２によって検出された圧力が、目標圧力設定器６０によって設定される目標圧力になるように、回転数調節器１５１を通じて第１段押出機１０の駆動モータ１４１の回転数を制御して決められる。なお、圧力検出器１７２は、圧力検出器１７１と共用としてもよい。
【００１４】
また、第２段押出機２０の入口と第２段押出機２０の出口に、それぞれ導管３０内を流れる溶融樹脂のための樹脂温度検出器２８１，２８２を設置し、それらで溶融樹脂の温度を検出する。第２段押出機２０の入口の温度検出器２８１で検出される温度が目標温度設定器１６１によって設定される目標樹脂温度となるように、操作量演算器１６２，第１段押出機１０のシリンダ温度調節器１６３を通じて第１段押出機１０のシリンダ１１の温度を変化させる。
【００１５】
また、二つの圧力検出器２７１、２７２の間で検出された圧力差と目標圧力差設定器７０によって設定される目標圧力差との差に基づいて、目標圧力設定器６０によって設定される目標圧力を変更する。なお、樹脂温度検出器２８１、２８２により検出された樹脂温度（片方の値または平均値）が変化した場合は、その変化量に基づいて目標圧力差設定器７０によって設定される目標圧力差を変更するが、精度の若干の低下を許容するなら、本回路は用いなくてもよい。
【００１６】
本タンデム押出機が、目標圧力、目標樹脂温度で運転されているとする。ここで、フィルタ４０の目詰まりや投入原料の温度変化等の吐出量を変化させる外乱（ここでは、例としてフィルタの目詰まりとする。）があったとする。この場合、フィルタの目詰まりにより導管３０の抵抗が増大するため、吐出量が低下し、樹脂温度が上昇しようとする。このとき、第２段押出機２０の入口にて導管３０内を流れる溶融樹脂の温度と目標樹脂温度との差に基づいて、その差が０となるよう、第１段押出機１０のシリンダ温度を低下させることで、樹脂温度の上昇を防止する。さらに、第２段押出機２０の入口と第２段押出機２０の出口のそれぞれの圧力を検出し、それらの圧力差と目標圧力差との差に基づいて、その差が０となるよう、第１段押出機１０の駆動モータ１４１の回転数を増速すべく、第１段押出機１０の出口の圧力１７２の目標圧力を高く再設定する。
【００１７】
なお、温度検出器２８１、２８２により検出される樹脂温度（片方の値または平均値）が変化するときは、予め測定しておいた樹脂の物性データに基づいて、温度上昇分に見合った粘度低下分を推定し、予想される粘度において目標吐出量が達成される第２段押出機２０の入口，出口の圧力差を推定し、その圧力差に前述の目標圧力差を変更（増加）し、これに伴い第１段押出機１０の目標圧力が変更される。こうして、第１段押出機１０は、目標圧力を保つべく、スクリュ１２の回転数を増速して、吐出量の低下を防止する。
【００１８】
このように、第２段押出機２０のスクリュ回転数、シリンダ温度を一定に保ちつつ、第２段押出機２０の入口の樹脂温度を一定、第２段押出機２０の入口，出口の圧力差を一定とするとともに、第２段押出機２０内の樹脂温度が変動したとしても、樹脂温度に見合った目標圧力差に変更して、第１段押出機１０の回転数を制御することで、大きな外乱に対しても、吐出量の高精度な一定化制御が可能となる。
【００１９】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態に係るタンデム押出機の制御システム全体構成図であり、図４は、その制御システム系統図である。図３，図４において図１，図２と同一な部分には同符号を付してある。また、フィードバック量については正負の符号を付している。
【００２０】
本第２の実施の形態では、導管３０の途中に温度調節器付の圧力損失設定手段３００を設ける。導管３０の温度を一定に保ちつつ、圧力損失設定手段（圧力損失測定区間）３００の上流に圧力検出器３１１を、下流に圧力検出器３１２を設置して、それらの圧力を検出する。第１段押出機１０の回転数は、第１段押出機１０の出口に設置された圧力検出器１７２によって検出された圧力が、目標圧力設定器６０によって設定される目標圧力になるように、回転数調節器１５２を通じて第１段押出機１０の駆動モータ１４１の回転数を制御して決められる。なお、圧力検出器１７２は、圧力検出器１７１と共用してもよい。
【００２１】
また、圧力損失設定手段３００の上流および下流に、それぞれ導管３０内を流れる溶融樹脂のための樹脂温度検出器３２１、３２２を設置し、それらで溶融樹脂の温度を検出する。第２段押出機２０の入口の温度検出器３２１で検出される温度が目標温度設定器１６１によって設定される目標樹脂温度となるように偏差量演算器１６２、第１段押出機１０のシリンダ温度調整用操作量演算器１６３’を通じて第１段押出機１０のシリンダ温度調節用加熱器（ヒータ）１３を制御してシリンダ１１の温度を変化させる。
【００２２】
また、二つの圧力検出器３１１、３１２の間で検出された圧力差と目標圧力差設定器７０によって設定される目標圧力差との差に基づいて，目標圧力設定器６０によって設定される目標圧力を変更する。なお，樹脂温度検出器３２１、３２２により検出された樹脂温度（片方の値または平均値）が変化した場合は、その変化量に基づいて目標圧力差設定器７０によって設定される目標圧力差を変更するが、精度の若干の低下を許容するなら、本回路は用いなくてもよい。
【００２３】
圧力損失設定手段３００は、導管３０のそのままの抵抗を評価した抵抗値であっても、図３のように、断面積を導管３０より小さくした絞りであってもよい。また、メッシュ等の抵抗体でもよい。
【００２４】
本タンデム押出機が、目標圧力、目標樹脂温度で運転されているとする。ここで、フィルタ４０の目詰まりや投入原料の温度変化等の吐出量を変化させる外乱（ここでは、例としてフィルタの目詰まりとする。）があったとする。この場合、フィルタの目詰まりによる導管３０の抵抗が増大するため、吐出量が低下し、樹脂温度が上昇しようとする。このとき、圧力損失設定手段３００の上流側で導管３０内を流れる溶融樹脂の温度を測定し、その温度と目標樹脂温度との差に基づいて、その差が０となるよう、第１段押出機１０のシリンダ温度を低下させることで、樹脂温度の上昇を防止する。さらに、圧力損失設定手段３００の上流側と下流側のそれぞれの圧力を検出し、それらの圧力差と目標圧力差との差に基づいて、その差が０となるよう、第１段押出機１０の駆動モータ１４１の回転数を増速すべく、第１段押出機１０の出口の圧力の目標圧力を高く再設定する。
【００２５】
ただし、圧力損失設定手段３００の壁面は、常に一定温度に保たれている。なお、温度検出器３２１，３２２により検出される樹脂温度（片方の値または平均値）が変化するときは、予め測定しておいた樹脂の物性データに基づいて、温度上昇分に見合った粘度低下分を推定し、予測される粘度において目標吐出量が達成される圧力損失設定手段３００の上流側と下流側との圧力差を推定し、その値に前述の目標圧力差を変更（増加）し、これに伴い第１段押出機１０の目標圧力が変更される。こうして、第１段押出機１０は、目標圧力を保つべく、スクリュ１２の回転数を増速して、吐出量の低下を防止する。
【００２６】
このように、圧力損失設定手段３００の導管温度を一定に保ちつつ、圧力損失設定手段３００の入口の樹脂温度を一定、圧力損失設定手段３００の入口，出口の圧力差を一定とするとともに、圧力損失設定手段３００の樹脂温度が変動したとしても、樹脂温度に見合った目標圧力差に変更して、第１段押出機１０の回転数を制御することで、大きな外乱に対しても、吐出量の高精度な一定化制御が可能となる。
【００２７】
（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施の形態に係るタンデム押出機の制御システム全体構成図であり、図６は、その制御システム系統図である。図５，図６において図３，図４と同一な部分には同符号を付してある。また、フィードバック量については正負の符号を付している。
【００２８】
本第３の実施の形態では、第２段押出機２０の回転数を一定に保ちつつ、第２段押出機２０の入口に圧力検出器２７１を、第２段押出機２０の出口に圧力検出器２７２を設置して、それらの圧力を検出する。第１段押出機１０の回転数は、第１段押出機１０の出口に設置された圧力検出器１７２によって検出された圧力が、目標圧力設定器６０によって設定される目標圧力になるように、回転数調節器１５３を通じて第１段押出機１０の駆動モータ１４１の回転数を制御して決められる。なお，圧力検出器２７２は，圧力検出器２７１と共用としてもよい。
【００２９】
また、第２段押出機２０の入口と出口に、それぞれ導管３０内を流れる溶融樹脂のための温度検出器２８１，２８２を設置し，それらの溶融樹脂の温度を検出する。第２段押出機２０の入口の温度検出器２８１で検出される温度が目標温度設定器１６１によって設定される目標樹脂温度となるように温度偏差量演算器１６２，第１段押出機１０のシリンダ温調器用操作量演算器１６３を通じて第１段押出機１０のシリンダ温度調節用加熱器（ヒータ）１３の熱量を変化させる。
【００３０】
また、二つの圧力検出器２７１、２７２の間で検出された圧力差と目標圧力差設定器７０によって設定される目標圧力差との差に基づいて、目標圧力設定器６０によって設定される目標圧力を変更する。なお，樹脂温度検出器２８１，２８２により検出された樹脂温度（片方の値または平均値）が変化した場合は、その変化量に基づいて目標圧力差設定器７０によって設定される目標圧力差を変更するが、精度の若干の低下を許容するなら，本回路は用いなくてもよい。
【００３１】
また、樹脂温度検出器２８２により検出される樹脂温度が目標温度設定器２６１で設定される目標押出樹脂温度になるように、第２段シリンダ２１の温度を調節する。
【００３２】
本タンデム押出機が、目標圧力、目標樹脂温度で運転されているとする。ここで、フィルタ４０の目詰まりや投入原料の温度変化等の吐出量を変化させる外乱（ここでは、例としてフィルタの目詰まりとする。）があったとする。この場合、フィルタの目詰まりによる導管３０の抵抗が増大するため、吐出量が低下し、樹脂温度が上昇しようとする。このとき、第２段押出機２０の入口で導管３０内を流れる溶融樹脂の温度と目標樹脂温度との差に基づいて、その差が０となるよう、第１段押出機１０のシリンダ温度を低下させることで、樹脂温度の上昇を防止する。さらに、第２段押出機２０の入口と出口のそれぞれの圧力を検出し、それらの圧力差と目標圧力差との差に基づいて、その差が０となるよう、第１段押出機１０の駆動モータ１４１の回転数を増速すべく、第１段押出機１０の出口の圧力１７２の目標圧力を高く再設定する。
【００３３】
なお、温度検出器２８１，２８２により検出される樹脂温度（片方の値または平均値）が変化するときは、予め測定しておいた樹脂の物性データに基づいて、温度上昇分に見合った粘度低下分を推定し、予測される粘度において目標吐出量が達成される第２段押出機２０の入口，出口の圧力差を推定し、その圧力差に前述の目標圧力差を変更（増加）し、これに伴い第１段押出機１０の目標圧力が変更される。また、第２段押出機２０の出口の樹脂温度と目標押出樹脂温度との差が０となるように、第２段押出機２０のシリンダ温度を制御する。こうして、第１段押出機１０は、目標圧力を保つべく、スクリュ１２の回転数を増速して、吐出量の低下を防止するとともに、第２段押出機２０から一定温度の溶融樹脂を吐出することができる。
【００３４】
このように、第２段押出機２０のスクリュ回転数を一定に保ちつつ、第２段押出機２０の入口の樹脂温度を一定、第２段押出機２０の入口，出口の圧力差を一定とするとともに、第２段押出機２０内の樹脂温度が変動したとしても、樹脂温度に見合った目標圧力差に変更して、第１段押出機１０の回転数を制御し、また、第２段押出機２０の樹脂温度が一定になるように第２段押出機２０のシリンダ温度を変化させることで、大きな外乱に対しても、吐出量および吐出樹脂温度の高精度な一定化制御が可能となる。
【００３５】
なお、本発明は上記各実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施できる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の直列２段押出装置によれば、第２段押出機のスクリュ回転数とシリンダ温度を一定に保ちつつ、前記第２段押出機のスクリュ溝内の樹脂温度を一定とし、前記第２段押出機の入口と出口の圧力差を一定とするとともに、前記第２段押出機２０内の樹脂温度が変動したとしても、樹脂温度に見合った目標圧力差に変更して、第１段押出機の回転数を制御することで、大きな外乱に対しても、吐出量の高精度な一定化制御が可能となる。
【００３７】
本発明の直列２段押出装置によれば、圧力損失測定区間の導管温度を一定に保ちつつ、前記圧力損失測定区間の樹脂温度を一定とし、前記圧力損失測定区間の入口と出口の圧力差を一定とするとともに、前記圧力損失測定区間の樹脂温度が変動したとしても、樹脂温度に見合った目標圧力差に変更して、第１段押出機の回転数を制御することで、大きな外乱に対しても、吐出量の高精度な一定化制御が可能となる。
【００３８】
本発明の直列２段押出装置によれば、第２段押出機のスクリュ回転数を一定に保ちつつ、前記第２段押出機のスクリュ溝内の樹脂温度を一定とし、前記第２段押出機の入口と出口の圧力差を一定とするとともに、前記第２段押出機内の樹脂温度が変動したとしても、樹脂温度に見合った目標圧力差に変更して、第１段押出機の回転数を制御し、また前記第２段押出機の樹脂温度が一定になるように前記第２段押出機のシリンダ温度を変化させることで、大きな外乱に対しても、吐出量および吐出樹脂温度の高精度な一定化制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るタンデム押出機の制御システム全体構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る制御システム系統図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るタンデム押出機の制御システム全体構成図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る制御システム系統図。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るタンデム押出機の制御システム全体構成図。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るタンデム押出機の制御システム全体構成図。
【図７】第１の従来例に係るタンデム押出機の全体構成を示す図。
【図８】第２の従来例に係るタンデム押出機の全体構成を示す図。
【図９】第３の従来例に係るタンデム押出機の全体構成を示す図。
【符号の説明】
１０…第１段押出機
１１…シリンダ
１２…スクリュ
１３…加熱器（ヒータ）
１４…駆動装置
１４１…モータ
１４２…減速装置
１５…回転数調節器（偏差量演算器）
１５１…回転数調節器
１５１１…偏差量演算器
１５１２…制御量算出力器
１５２…回転数調節器
１５２１…偏差量演算器
１５２２…制御量算出力器
１５３…回転数調節器
１５３１…偏差量演算器
１５３２…制御量算出力器
１６…シリンダ温度調節装置
１６１…目標温度設定器
１６２…操作量演算器（偏差演算器）
１７１…圧力検出器
１７２…圧力検出器
２０…第２段押出機
２１…シリンダ
２２…スクリュ
２３…加熱器（ヒータ）
２４…駆動装置
２４１…モータ
２４２…減速装置
２６…目標温度設定器
２６１…目標温度設定器
２６２…偏差演算器
２６３…制御量演算装置
２７…溶融樹脂圧力検出器
２７１…第２段入口の溶融樹脂圧力検出器
２７２…第２段出口の溶融樹脂圧力検出器
２８…溶融樹脂温度検出器
２８１…第２段入口の溶融樹脂温度検出器
２８２…第２段出口の溶融樹脂温度検出器
３０…連結管
４０…フイルタ
５０…ダイ
６０…目標圧力設定器
７０…目標差圧設定器
８０…差圧演算器
９０…樹脂粘度の圧力補償演算器
９１…樹脂温度重み付け演算器
９２…樹脂粘度〜圧力補償演算器
１００…偏差量演算器
１１０…偏差量演算器
２００…第１段フイルタ
３００…圧力損失設定手段（圧力損失測定区間）
３１０…圧力検出器
３１１…入口圧力検出器
２１２…出口圧力検出器
３２０…圧力検出器
３２１…入口樹脂温度検出器
３２２…出口樹脂温度検出器
【発明の属する技術分野】
本発明は、直列２段押出装置（以下、タンデム押出機と称す）の吐出量の一定制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、第１の従来例に係るタンデム押出機の全体構成を示す図である。図７に示すタンデム押出機は、樹脂を可塑化する第１段押出機１０と、この第１段押出機１０で可塑化された樹脂を均質化、計量、昇圧するための第２段押出機２０と、第１段押出機１０と第２段押出機２０とを連結する接続管３０とにより構成されている。
【０００３】
タンデム押出機の吐出量の一定制御に関する従来例としては、図７に示すように、第２段押出機２０の駆動モータ２４１の回転数を一定に保ちつつ、第１段押出機１０と第２段押出機２０とを連結する接続管３０または第２段押出機２０の樹脂流入部２０Ａに圧力検出器２７１を設置し、ここで検出される圧力が予め設定された圧力になるように、回転数調節器１５を介して第１段押出機１０の駆動モータ１４１の回転数を制御する方法がある。
【０００４】
図８は、第２の従来例に係るタンデム押出機の全体構成を示す図である。図８に示すタンデム押出機は、第１段押出機１０と第２段押出機２０とを連結する接続管３０または第２段押出機２０の樹脂流入部２０Ａに圧力検出器２７１を設置し、ここで検出される圧力が予め設定された圧力になるように、回転数調節器１５を介して第１段押出機１０の駆動モータ１４１の回転数を制御するとともに、さらにダイ５０の流入直前の圧力５１１を検出して、この圧力が一定になるように第２段押出機２０の駆動モータ２４１の回転数を制御する。
【０００５】
図９は、第３の従来例に係るタンデム押出機の全体構成を示す図である。特開平０２−１６０５２８号公報では、図９に示すように、第２段押出機２０の回転数を一定に保ちつつ、フィルタ４０の出口またはダイ５０の流入直前の圧力４１２を検出し、この圧力が一定になるように第１段押出機１０の駆動モータ１４１の回転数を制御する方法を提案している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した第１〜３のいずれの従来例においても、圧力のみを検出して、押出機の駆動モータを制御する方法では、可塑化樹脂温度の変化に伴う溶融樹脂粘度の変化による圧力変化や、フィルタの目詰まりやダイリップ開度調整に伴う流路抵抗変化による圧力変化にまで応答してしまい、吐出量を一定に保つ精度を上げることができなかった。
【０００７】
本発明の目的は、吐出量の高精度な一定化制御が可能な直列２段押出装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の直列２段押出装置は以下の如く構成されている。
【０００９】
（１）本発明の直列２段押出装置は、第１段押出機と第２段押出機が連結され、前記第２段押出機のスクリュ回転数とシリンダ温度を一定に保ちつつ、前記第２段押出機のスクリュ溝内の樹脂温度を一定とし、前記第２段押出機の入口と出口の圧力差を一定とするとともに、検出された前記第２段押出機内の樹脂温度が目標樹脂温度と異なるときは、その温度差と予め測定された樹脂の物性データに基づいて、前記第２段押出機のスクリュ溝内を流れる樹脂の粘度さらには目標吐出量時の前記第２段押出機の入口と出口の圧力差を推定し、目標圧力差を変更することにより、前記第１段押出機の回転数を制御して、吐出量を高精度に一定にする直列２段押出装置であり、前記第１段押出機は、前記第１段押出機の出口または前記第２段押出機の入口の圧力が目標圧力となるように、前記第１段押出機のスクリュ回転数を制御するとともに、目標圧力を、前記第２段押出機の入口と出口の圧力差とその目標圧力差との差に基づき変更して、吐出量の変動を低減する。
【００１０】
（２）本発明の直列２段押出装置は、第１段押出機と第２段押出機が導管で連結され、前記導管の圧力損失測定区間の温度を一定に保ちつつ、前記圧力損失測定区間の樹脂温度を一定とし、前記圧力損失測定区間の入口と出口の圧力差を一定とするとともに、検出された前記圧力損失測定区間の樹脂温度が目標樹脂温度と異なるときは、その温度差と予め測定された樹脂の物性データに基づいて、前記圧力損失測定区間を流れる樹脂の粘度さらには目標吐出量時の前記圧力損失測定区間の入口と出口の圧力差を推定し、目標圧力差を変更することにより、前記第１段押出機の回転数を制御して、吐出量を高精度に一定にする直列２段押出装置であり、前記第１段押出機は、前記第１段押出機の出口または前記圧力損失測定区間の入口または前記圧力損失測定区間の出口の圧力が目標圧力となるように、前記第１段押出機のスクリュ回転数を制御するとともに、目標圧力を、前記圧力損失測定区間の入口と出口の圧力差とその目標圧力差との差に基づき変更して、吐出量の変動を低減する。
【００１１】
（３）本発明の直列２段押出装置は、第１段押出機と第２段押出機が連結され、前記第２段押出機のスクリュ回転数を一定に保ちつつ、前記第２段押出機のスクリュ溝内の樹脂温度を一定とし、前記第２段押出機の入口と出口の圧力差を一定とするとともに、検出された前記第２段押出機内の樹脂温度が目標樹脂温度と異なるときは、その温度差と予め測定された樹脂の物性データに基づいて、前記第２段押出機のスクリュ溝内を流れる樹脂の粘度さらには目標吐出量時の前記第２段押出機の入口と出口の圧力差を推定し、目標圧力差を変更することにより、前記第１段押出機の回転数を制御して、前記第２段押出機の出口温度が一定となるようにシリンダ温度を変化させて、吐出量と吐出樹脂温度を高精度に一定にする直列２段押出装置であり、前記第１段押出機は、前記第１段押出機の出口または前記第２段押出機の入口の圧力が目標圧力となるように、前記第１段押出機のスクリュ回転数を制御するとともに、目標圧力を、前記第２段押出機の入口と出口の圧力差とその目標圧力差との差に基づき変更して、吐出量の変動を低減する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るタンデム押出機（直列２段押出装置、直列２段押出成形装置）の制御システム全体構成図であり、図２は、その制御システム系統図である。図１，図２において図７〜図９と同一な部分には同符号を付してある。また、フィードバック量については正負の符号を付している。
【００１３】
本第１の実施の形態では、第２段押出機２０の回転数と第２段押出機２０のシリンダ温度を一定に保ちつつ、第２段押出機２０の入口に圧力検出器２７１を、第２段押出機２０の出口に圧力検出器２７２を設置して、それらの圧力を検出する。第１段押出機１０の回転数は、第１段押出機１０の出口に設置された圧力検出器１７２によって検出された圧力が、目標圧力設定器６０によって設定される目標圧力になるように、回転数調節器１５１を通じて第１段押出機１０の駆動モータ１４１の回転数を制御して決められる。なお、圧力検出器１７２は、圧力検出器１７１と共用としてもよい。
【００１４】
また、第２段押出機２０の入口と第２段押出機２０の出口に、それぞれ導管３０内を流れる溶融樹脂のための樹脂温度検出器２８１，２８２を設置し、それらで溶融樹脂の温度を検出する。第２段押出機２０の入口の温度検出器２８１で検出される温度が目標温度設定器１６１によって設定される目標樹脂温度となるように、操作量演算器１６２，第１段押出機１０のシリンダ温度調節器１６３を通じて第１段押出機１０のシリンダ１１の温度を変化させる。
【００１５】
また、二つの圧力検出器２７１、２７２の間で検出された圧力差と目標圧力差設定器７０によって設定される目標圧力差との差に基づいて、目標圧力設定器６０によって設定される目標圧力を変更する。なお、樹脂温度検出器２８１、２８２により検出された樹脂温度（片方の値または平均値）が変化した場合は、その変化量に基づいて目標圧力差設定器７０によって設定される目標圧力差を変更するが、精度の若干の低下を許容するなら、本回路は用いなくてもよい。
【００１６】
本タンデム押出機が、目標圧力、目標樹脂温度で運転されているとする。ここで、フィルタ４０の目詰まりや投入原料の温度変化等の吐出量を変化させる外乱（ここでは、例としてフィルタの目詰まりとする。）があったとする。この場合、フィルタの目詰まりにより導管３０の抵抗が増大するため、吐出量が低下し、樹脂温度が上昇しようとする。このとき、第２段押出機２０の入口にて導管３０内を流れる溶融樹脂の温度と目標樹脂温度との差に基づいて、その差が０となるよう、第１段押出機１０のシリンダ温度を低下させることで、樹脂温度の上昇を防止する。さらに、第２段押出機２０の入口と第２段押出機２０の出口のそれぞれの圧力を検出し、それらの圧力差と目標圧力差との差に基づいて、その差が０となるよう、第１段押出機１０の駆動モータ１４１の回転数を増速すべく、第１段押出機１０の出口の圧力１７２の目標圧力を高く再設定する。
【００１７】
なお、温度検出器２８１、２８２により検出される樹脂温度（片方の値または平均値）が変化するときは、予め測定しておいた樹脂の物性データに基づいて、温度上昇分に見合った粘度低下分を推定し、予想される粘度において目標吐出量が達成される第２段押出機２０の入口，出口の圧力差を推定し、その圧力差に前述の目標圧力差を変更（増加）し、これに伴い第１段押出機１０の目標圧力が変更される。こうして、第１段押出機１０は、目標圧力を保つべく、スクリュ１２の回転数を増速して、吐出量の低下を防止する。
【００１８】
このように、第２段押出機２０のスクリュ回転数、シリンダ温度を一定に保ちつつ、第２段押出機２０の入口の樹脂温度を一定、第２段押出機２０の入口，出口の圧力差を一定とするとともに、第２段押出機２０内の樹脂温度が変動したとしても、樹脂温度に見合った目標圧力差に変更して、第１段押出機１０の回転数を制御することで、大きな外乱に対しても、吐出量の高精度な一定化制御が可能となる。
【００１９】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態に係るタンデム押出機の制御システム全体構成図であり、図４は、その制御システム系統図である。図３，図４において図１，図２と同一な部分には同符号を付してある。また、フィードバック量については正負の符号を付している。
【００２０】
本第２の実施の形態では、導管３０の途中に温度調節器付の圧力損失設定手段３００を設ける。導管３０の温度を一定に保ちつつ、圧力損失設定手段（圧力損失測定区間）３００の上流に圧力検出器３１１を、下流に圧力検出器３１２を設置して、それらの圧力を検出する。第１段押出機１０の回転数は、第１段押出機１０の出口に設置された圧力検出器１７２によって検出された圧力が、目標圧力設定器６０によって設定される目標圧力になるように、回転数調節器１５２を通じて第１段押出機１０の駆動モータ１４１の回転数を制御して決められる。なお、圧力検出器１７２は、圧力検出器１７１と共用してもよい。
【００２１】
また、圧力損失設定手段３００の上流および下流に、それぞれ導管３０内を流れる溶融樹脂のための樹脂温度検出器３２１、３２２を設置し、それらで溶融樹脂の温度を検出する。第２段押出機２０の入口の温度検出器３２１で検出される温度が目標温度設定器１６１によって設定される目標樹脂温度となるように偏差量演算器１６２、第１段押出機１０のシリンダ温度調整用操作量演算器１６３’を通じて第１段押出機１０のシリンダ温度調節用加熱器（ヒータ）１３を制御してシリンダ１１の温度を変化させる。
【００２２】
また、二つの圧力検出器３１１、３１２の間で検出された圧力差と目標圧力差設定器７０によって設定される目標圧力差との差に基づいて，目標圧力設定器６０によって設定される目標圧力を変更する。なお，樹脂温度検出器３２１、３２２により検出された樹脂温度（片方の値または平均値）が変化した場合は、その変化量に基づいて目標圧力差設定器７０によって設定される目標圧力差を変更するが、精度の若干の低下を許容するなら、本回路は用いなくてもよい。
【００２３】
圧力損失設定手段３００は、導管３０のそのままの抵抗を評価した抵抗値であっても、図３のように、断面積を導管３０より小さくした絞りであってもよい。また、メッシュ等の抵抗体でもよい。
【００２４】
本タンデム押出機が、目標圧力、目標樹脂温度で運転されているとする。ここで、フィルタ４０の目詰まりや投入原料の温度変化等の吐出量を変化させる外乱（ここでは、例としてフィルタの目詰まりとする。）があったとする。この場合、フィルタの目詰まりによる導管３０の抵抗が増大するため、吐出量が低下し、樹脂温度が上昇しようとする。このとき、圧力損失設定手段３００の上流側で導管３０内を流れる溶融樹脂の温度を測定し、その温度と目標樹脂温度との差に基づいて、その差が０となるよう、第１段押出機１０のシリンダ温度を低下させることで、樹脂温度の上昇を防止する。さらに、圧力損失設定手段３００の上流側と下流側のそれぞれの圧力を検出し、それらの圧力差と目標圧力差との差に基づいて、その差が０となるよう、第１段押出機１０の駆動モータ１４１の回転数を増速すべく、第１段押出機１０の出口の圧力の目標圧力を高く再設定する。
【００２５】
ただし、圧力損失設定手段３００の壁面は、常に一定温度に保たれている。なお、温度検出器３２１，３２２により検出される樹脂温度（片方の値または平均値）が変化するときは、予め測定しておいた樹脂の物性データに基づいて、温度上昇分に見合った粘度低下分を推定し、予測される粘度において目標吐出量が達成される圧力損失設定手段３００の上流側と下流側との圧力差を推定し、その値に前述の目標圧力差を変更（増加）し、これに伴い第１段押出機１０の目標圧力が変更される。こうして、第１段押出機１０は、目標圧力を保つべく、スクリュ１２の回転数を増速して、吐出量の低下を防止する。
【００２６】
このように、圧力損失設定手段３００の導管温度を一定に保ちつつ、圧力損失設定手段３００の入口の樹脂温度を一定、圧力損失設定手段３００の入口，出口の圧力差を一定とするとともに、圧力損失設定手段３００の樹脂温度が変動したとしても、樹脂温度に見合った目標圧力差に変更して、第１段押出機１０の回転数を制御することで、大きな外乱に対しても、吐出量の高精度な一定化制御が可能となる。
【００２７】
（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施の形態に係るタンデム押出機の制御システム全体構成図であり、図６は、その制御システム系統図である。図５，図６において図３，図４と同一な部分には同符号を付してある。また、フィードバック量については正負の符号を付している。
【００２８】
本第３の実施の形態では、第２段押出機２０の回転数を一定に保ちつつ、第２段押出機２０の入口に圧力検出器２７１を、第２段押出機２０の出口に圧力検出器２７２を設置して、それらの圧力を検出する。第１段押出機１０の回転数は、第１段押出機１０の出口に設置された圧力検出器１７２によって検出された圧力が、目標圧力設定器６０によって設定される目標圧力になるように、回転数調節器１５３を通じて第１段押出機１０の駆動モータ１４１の回転数を制御して決められる。なお，圧力検出器２７２は，圧力検出器２７１と共用としてもよい。
【００２９】
また、第２段押出機２０の入口と出口に、それぞれ導管３０内を流れる溶融樹脂のための温度検出器２８１，２８２を設置し，それらの溶融樹脂の温度を検出する。第２段押出機２０の入口の温度検出器２８１で検出される温度が目標温度設定器１６１によって設定される目標樹脂温度となるように温度偏差量演算器１６２，第１段押出機１０のシリンダ温調器用操作量演算器１６３を通じて第１段押出機１０のシリンダ温度調節用加熱器（ヒータ）１３の熱量を変化させる。
【００３０】
また、二つの圧力検出器２７１、２７２の間で検出された圧力差と目標圧力差設定器７０によって設定される目標圧力差との差に基づいて、目標圧力設定器６０によって設定される目標圧力を変更する。なお，樹脂温度検出器２８１，２８２により検出された樹脂温度（片方の値または平均値）が変化した場合は、その変化量に基づいて目標圧力差設定器７０によって設定される目標圧力差を変更するが、精度の若干の低下を許容するなら，本回路は用いなくてもよい。
【００３１】
また、樹脂温度検出器２８２により検出される樹脂温度が目標温度設定器２６１で設定される目標押出樹脂温度になるように、第２段シリンダ２１の温度を調節する。
【００３２】
本タンデム押出機が、目標圧力、目標樹脂温度で運転されているとする。ここで、フィルタ４０の目詰まりや投入原料の温度変化等の吐出量を変化させる外乱（ここでは、例としてフィルタの目詰まりとする。）があったとする。この場合、フィルタの目詰まりによる導管３０の抵抗が増大するため、吐出量が低下し、樹脂温度が上昇しようとする。このとき、第２段押出機２０の入口で導管３０内を流れる溶融樹脂の温度と目標樹脂温度との差に基づいて、その差が０となるよう、第１段押出機１０のシリンダ温度を低下させることで、樹脂温度の上昇を防止する。さらに、第２段押出機２０の入口と出口のそれぞれの圧力を検出し、それらの圧力差と目標圧力差との差に基づいて、その差が０となるよう、第１段押出機１０の駆動モータ１４１の回転数を増速すべく、第１段押出機１０の出口の圧力１７２の目標圧力を高く再設定する。
【００３３】
なお、温度検出器２８１，２８２により検出される樹脂温度（片方の値または平均値）が変化するときは、予め測定しておいた樹脂の物性データに基づいて、温度上昇分に見合った粘度低下分を推定し、予測される粘度において目標吐出量が達成される第２段押出機２０の入口，出口の圧力差を推定し、その圧力差に前述の目標圧力差を変更（増加）し、これに伴い第１段押出機１０の目標圧力が変更される。また、第２段押出機２０の出口の樹脂温度と目標押出樹脂温度との差が０となるように、第２段押出機２０のシリンダ温度を制御する。こうして、第１段押出機１０は、目標圧力を保つべく、スクリュ１２の回転数を増速して、吐出量の低下を防止するとともに、第２段押出機２０から一定温度の溶融樹脂を吐出することができる。
【００３４】
このように、第２段押出機２０のスクリュ回転数を一定に保ちつつ、第２段押出機２０の入口の樹脂温度を一定、第２段押出機２０の入口，出口の圧力差を一定とするとともに、第２段押出機２０内の樹脂温度が変動したとしても、樹脂温度に見合った目標圧力差に変更して、第１段押出機１０の回転数を制御し、また、第２段押出機２０の樹脂温度が一定になるように第２段押出機２０のシリンダ温度を変化させることで、大きな外乱に対しても、吐出量および吐出樹脂温度の高精度な一定化制御が可能となる。
【００３５】
なお、本発明は上記各実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施できる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の直列２段押出装置によれば、第２段押出機のスクリュ回転数とシリンダ温度を一定に保ちつつ、前記第２段押出機のスクリュ溝内の樹脂温度を一定とし、前記第２段押出機の入口と出口の圧力差を一定とするとともに、前記第２段押出機２０内の樹脂温度が変動したとしても、樹脂温度に見合った目標圧力差に変更して、第１段押出機の回転数を制御することで、大きな外乱に対しても、吐出量の高精度な一定化制御が可能となる。
【００３７】
本発明の直列２段押出装置によれば、圧力損失測定区間の導管温度を一定に保ちつつ、前記圧力損失測定区間の樹脂温度を一定とし、前記圧力損失測定区間の入口と出口の圧力差を一定とするとともに、前記圧力損失測定区間の樹脂温度が変動したとしても、樹脂温度に見合った目標圧力差に変更して、第１段押出機の回転数を制御することで、大きな外乱に対しても、吐出量の高精度な一定化制御が可能となる。
【００３８】
本発明の直列２段押出装置によれば、第２段押出機のスクリュ回転数を一定に保ちつつ、前記第２段押出機のスクリュ溝内の樹脂温度を一定とし、前記第２段押出機の入口と出口の圧力差を一定とするとともに、前記第２段押出機内の樹脂温度が変動したとしても、樹脂温度に見合った目標圧力差に変更して、第１段押出機の回転数を制御し、また前記第２段押出機の樹脂温度が一定になるように前記第２段押出機のシリンダ温度を変化させることで、大きな外乱に対しても、吐出量および吐出樹脂温度の高精度な一定化制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るタンデム押出機の制御システム全体構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る制御システム系統図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るタンデム押出機の制御システム全体構成図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る制御システム系統図。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るタンデム押出機の制御システム全体構成図。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るタンデム押出機の制御システム全体構成図。
【図７】第１の従来例に係るタンデム押出機の全体構成を示す図。
【図８】第２の従来例に係るタンデム押出機の全体構成を示す図。
【図９】第３の従来例に係るタンデム押出機の全体構成を示す図。
【符号の説明】
１０…第１段押出機
１１…シリンダ
１２…スクリュ
１３…加熱器（ヒータ）
１４…駆動装置
１４１…モータ
１４２…減速装置
１５…回転数調節器（偏差量演算器）
１５１…回転数調節器
１５１１…偏差量演算器
１５１２…制御量算出力器
１５２…回転数調節器
１５２１…偏差量演算器
１５２２…制御量算出力器
１５３…回転数調節器
１５３１…偏差量演算器
１５３２…制御量算出力器
１６…シリンダ温度調節装置
１６１…目標温度設定器
１６２…操作量演算器（偏差演算器）
１７１…圧力検出器
１７２…圧力検出器
２０…第２段押出機
２１…シリンダ
２２…スクリュ
２３…加熱器（ヒータ）
２４…駆動装置
２４１…モータ
２４２…減速装置
２６…目標温度設定器
２６１…目標温度設定器
２６２…偏差演算器
２６３…制御量演算装置
２７…溶融樹脂圧力検出器
２７１…第２段入口の溶融樹脂圧力検出器
２７２…第２段出口の溶融樹脂圧力検出器
２８…溶融樹脂温度検出器
２８１…第２段入口の溶融樹脂温度検出器
２８２…第２段出口の溶融樹脂温度検出器
３０…連結管
４０…フイルタ
５０…ダイ
６０…目標圧力設定器
７０…目標差圧設定器
８０…差圧演算器
９０…樹脂粘度の圧力補償演算器
９１…樹脂温度重み付け演算器
９２…樹脂粘度〜圧力補償演算器
１００…偏差量演算器
１１０…偏差量演算器
２００…第１段フイルタ
３００…圧力損失設定手段（圧力損失測定区間）
３１０…圧力検出器
３１１…入口圧力検出器
２１２…出口圧力検出器
３２０…圧力検出器
３２１…入口樹脂温度検出器
３２２…出口樹脂温度検出器
Claims (3)
- 第１段押出機と第２段押出機が連結され、前記第２段押出機のスクリュ回転数とシリンダ温度を一定に保ちつつ、前記第２段押出機のスクリュ溝内の樹脂温度を一定とし、前記第２段押出機の入口と出口の圧力差を一定とするとともに、検出された前記第２段押出機内の樹脂温度が目標樹脂温度と異なるときは、その温度差と予め測定された樹脂の物性データに基づいて、前記第２段押出機のスクリュ溝内を流れる樹脂の粘度さらには目標吐出量時の前記第２段押出機の入口と出口の圧力差を推定し、目標圧力差を変更することにより、前記第１段押出機の回転数を制御して、吐出量を高精度に一定にする直列２段押出装置であり、
前記第１段押出機は、前記第１段押出機の出口または前記第２段押出機の入口の圧力が目標圧力となるように、前記第１段押出機のスクリュ回転数を制御するとともに、目標圧力を、前記第２段押出機の入口と出口の圧力差とその目標圧力差との差に基づき変更して、吐出量の変動を低減することを特徴とする直列２段押出装置。 - 第１段押出機と第２段押出機が導管で連結され、前記導管の圧力損失測定区間の温度を一定に保ちつつ、前記圧力損失測定区間の樹脂温度を一定とし、前記圧力損失測定区間の入口と出口の圧力差を一定とするとともに、検出された前記圧力損失測定区間の樹脂温度が目標樹脂温度と異なるときは、その温度差と予め測定された樹脂の物性データに基づいて、前記圧力損失測定区間を流れる樹脂の粘度さらには目標吐出量時の前記圧力損失測定区間の入口と出口の圧力差を推定し、目標圧力差を変更することにより、前記第１段押出機の回転数を制御して、吐出量を高精度に一定にする直列２段押出装置であり、
前記第１段押出機は、前記第１段押出機の出口または前記圧力損失測定区間の入口または前記圧力損失測定区間の出口の圧力が目標圧力となるように、前記第１段押出機のスクリュ回転数を制御するとともに、目標圧力を、前記圧力損失測定区間の入口と出口の圧力差とその目標圧力差との差に基づき変更して、吐出量の変動を低減することを特徴とする直列２段押出装置。 - 第１段押出機と第２段押出機が連結され、前記第２段押出機のスクリュ回転数を一定に保ちつつ、前記第２段押出機のスクリュ溝内の樹脂温度を一定とし、前記第２段押出機の入口と出口の圧力差を一定とするとともに、検出された前記第２段押出機内の樹脂温度が目標樹脂温度と異なるときは、その温度差と予め測定された樹脂の物性データに基づいて、前記第２段押出機のスクリュ溝内を流れる樹脂の粘度さらには目標吐出量時の前記第２段押出機の入口と出口の圧力差を推定し、目標圧力差を変更することにより、前記第１段押出機の回転数を制御して、前記第２段押出機の出口温度が一定となるようにシリンダ温度を変化させて、吐出量と吐出樹脂温度を高精度に一定にする直列２段押出装置であり、
前記第１段押出機は、前記第１段押出機の出口または前記第２段押出機の入口の圧力が目標圧力となるように、前記第１段押出機のスクリュ回転数を制御するとともに、目標圧力を、前記第２段押出機の入口と出口の圧力差とその目標圧力差との差に基づき変更して、吐出量の変動を低減することを特徴とする直列２段押出装置。
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1999
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