(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予熱部、横延伸部、熱セット部および冷却部を備えてなり、該予熱部の加熱装置として遠赤外線加熱装置を設置したフィルム横延伸装置を用いて、フィルムを製造する方法であって、
前記フィルム横延伸装置の予熱部は、加熱制御装置を有しており、
該加熱制御装置は、フィルム破断検知機と、該検知機からのフィルム破断信号によって動作制御されるシリンダーと、遠赤外線加熱装置の下部側面に位置し上記シリンダーによって軸方向へ移動するラックと、このラックと歯合して上記ラックの軸方向移動によって回動する加熱遮断具を備えたピニオンとを有して構成されるリタイヤ機構であって、該破断検知機からのフィルム破断信号によって加熱遮断具が動作し、前記遠赤外線加熱装置の遠赤外線照射部を遮断する構成とされており、
該予熱部において、厚さ５０〜５００μｍのフィルムを、１５０〜３００ｍ／分の移送速度で走行させながら、加熱温度４５０〜８００℃の遠赤外線装置によって加熱することを特徴とするフィルムの製造方法。
【請求項２】
予熱部、横延伸部、熱セット部および冷却部を備えてなり、該予熱部の加熱装置として遠赤外線加熱装置を設置したフィルム横延伸装置であって、
該予熱部は、加熱制御装置を有し、
該加熱制御装置が、フィルム破断検知機と、該検知機からのフィルム破断信号によって動作制御されるシリンダーと、遠赤外線加熱装置の下部側面に位置し上記シリンダーによって軸方向へ移動するラックと、このラックと歯合して上記ラックの軸方向移動によって回動する加熱遮断具を備えたピニオンとを有して構成されるリタイヤ機構であって、
該破断検知機からのフィルム破断信号によって加熱遮断具が動作し、前記遠赤外線加熱装置の遠赤外線照射部を遮断する構成とされていることを特徴とする、フィルム横延伸装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、フィルム横延伸装置に関し、詳しくは加熱効率に優れ予熱部の予熱領域を短縮できて装置のコンパクト化が可能で、縦厚み変動および幅方向厚み斑の生成が抑制できるフィルム横延伸装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フィルム横延伸装置は、図２の模式図に示すように、予熱部、横延伸部、熱セット部および冷却部を備えており、該装置内へ導入される被延伸フィルムは、予熱された後に幅方向に横延伸され、さらに横延伸されたフィルムは、熱処理ついで冷却された後に巻き取られる。
従来、上記フィルム横延伸装置の予熱部の加熱手段としては、高圧蒸気を用いた熱風式加熱装置、燃焼ガス式加熱装置等が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記加熱装置を用いる方法では、予熱される被延伸フィルムに対する熱伝達が律速となり加熱効率が悪く、常温状態で横延伸装置内に導入されるフィルムを延伸温度まで昇温するのに長時間を要する。したがって、フィルムの走行速度を速めることができず、また、予熱領域が長くなって装置自体が大型化する問題がある。
本発明の目的は、上記問題を解決し、加熱効率に優れ、予熱部の予熱領域を短縮できて装置をコンパクト化可能とするフィルム横延伸装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の製造方法は、予熱部の加熱装置として遠赤外線加熱装置を設置したフィルム横延伸装置を用いて、フィルムを製造する方法であって、前記フィルム横延伸装置の予熱部は、加熱制御装置を有しており、該加熱制御装置は、フィルム破断検知機と、該検知機からのフィルム破断信号によって動作制御されるシリンダーと、遠赤外線加熱装置の下部側面に位置し上記シリンダーによって軸方向へ移動するラックと、このラックと歯合して上記ラックの軸方向移動によって回動する加熱遮断具を備えたピニオンとを有して構成されるリタイヤ機構であって、該破断検知機からのフィルム破断信号によって加熱遮断具が動作し、前記遠赤外線加熱装置の遠赤外線照射部を遮断する構成とされており、該予熱部において、厚さ５０〜５００μｍのフィルムを、１５０〜３００ｍ／分の移送速度で走行させながら、加熱温度４５０〜８００℃の遠赤外線装置によって加熱することを特徴とするものである。
また、本発明のフィルム横延伸装置は、被延伸フィルムの予熱部の加熱装置として遠赤外線加熱装置が設置されており、該予熱部は、加熱制御装置を有し、該加熱制御装置が、フィルム破断検知機と、該検知機からのフィルム破断信号によって動作制御されるシリンダーと、遠赤外線加熱装置の下部側面に位置し上記シリンダーによって軸方向へ移動するラックと、このラックと歯合して上記ラックの軸方向移動によって回動する加熱遮断具を備えたピニオンとを有して構成されるリタイヤ機構であって、該破断検知機からのフィルム破断信号によって加熱遮断具が動作し、前記遠赤外線加熱装置の遠赤外線照射部を遮断する構成とされていることを特徴とするものである。
【０００５】
【作用】
本発明の構成によると、遠赤外線加熱装置から発せられる遠赤外線が非延伸フィルムを透過し、このときフィルムに吸収されるエネルギーの内部熱伝導によって、フィルムは均一に、かつ、急速に加熱されるようになるので、延伸ポイントが安定化する。したがって、延伸フィルムの縦厚み変動が抑制できるようになるとともに、幅方向厚み班を減少できるようになる。
また、非延伸フィルムは、その膜厚が厚いほど熱伝導が劣るので、従来の加熱方式では、フィルムの予熱に長時間を要するが、遠赤外線による加熱は、内部熱伝導を伴う加熱効率に優れるので、非延伸フィルムの膜厚が厚いほどその効果が顕著に現れ予熱時間を短縮できるようになる。したがって、被延伸フィルムの予熱が短時間になされるようになり、予熱領域を短縮できるので、横延伸装置をコンパクト化することが可能になる。
【０００６】
【実施例】
以下、一実施例を示す図面に基づき、本発明をより詳細に説明する。
本発明は、前記図２の模式図に示すように、予熱部、延伸部、熱セット部および冷却部を備えるフィルム横延伸装置であって、予熱部の加熱手段として、遠赤外線加熱装置を用いることを特徴とする。
上記遠赤外線加熱装置は、フィルム横延伸装置内に導入される被延伸フィルムを上方および／または下方から加熱するように延伸装置の予熱部に配設される。図１は、上記遠赤外線加熱装置の配設例を示す模式側断面図であり、図１（ａ）は、被延伸フィルム１の上方に遠赤外線加熱装置を配設した例、図１（ｂ）は、被延伸フィルム１の下方に遠赤外線加熱装置を配設した例、図１（ｃ）は、被延伸フィルム１を挟み上下方に遠赤外線加熱装置を配設した例をそれぞれ示している。
上記遠赤外線加熱装置として、遠赤外線ヒータ等が一般的に使用される。
【０００７】
上記遠赤外線加熱装置を用いると、遠赤外線が被延伸フィルムを透過し、フィルムは吸収される内部熱伝導によって加熱されるようになるので、被延伸フィルムを急速に加熱できるようになる。したがって、延伸ポイントが安定化しフィルムの縦厚み変動を抑制できるようになる。
また、フィルムの幅方向の均一加熱が可能になるので、フィルムの幅方向厚み班を減少できるようになる。
さらに、被延伸フィルムを急速に加熱できるので、加熱効率が向上し予熱時間を短縮できるようになる。
【０００８】
なお、本発明では、上記被延伸フィルムの一方のみに遠赤外線加熱装置を設ける場合、図１（ｄ）の模式側断面図に示すように、被延伸フィルムを挟み遠赤外線加熱装置と対向する位置に反射板を配設するようにすると、反射板が被延伸フィルムを透過した遠赤外線を反射し、その反射した遠赤外線で被延伸フィルムが再度加熱されるようになり、加熱効率が向上するので好ましい。
また、本発明では、上記遠赤外線加熱装置に、従来の熱風式加熱装置、蒸気式加熱装置等を併用することもできる。
【０００９】
上記遠赤外線加熱装置を被延伸フィルム面の上下方に配設した場合、フィルムが過加熱されて破断され易い。このときに火災を誘発する恐れがあるので、遠赤外線加熱装置の少なくとも一方に加熱制御装置を接続して、その加熱動作を遮断する構成とすることが好ましい。
【００１０】
上記加熱制御装置としては、例えば図４の側断面図に示すリタイヤ機構が好ましい。このリタイヤ機構は、フィルム破断検知機（図示せず）と、この検知機に接続されて該検知機からのフィルム破断信号によって動作制御されるシリンダーと、遠赤外線加熱装置の下部側面に位置し上記シリンダーによって軸方向へ移動するラックと、このラックと歯合して上記ラックの軸方向移動によって回動する加熱遮断具を備えたピニオンとからなるものである。
【００１１】
上記リタイヤ機構の動作を説明すると、例えばフィルムが過加熱されて破断した場合、上記フィルム破断検知機からフィルム破断信号が発せられ、この信号によって空気圧や油圧が加圧されてシリンダーが軸方向に移動する。このシリンダーの動作に連動してラックが軸方向へ移動する。このラックの軸方向移動によって、該ラックと歯合されているピニオンが矢印方向へ回動する。このピニオンの回動によって、ピニオンに固定されている加熱遮断具が遠赤外線照射部を遮断するようになり、過加熱が防止される。
【００１２】
なお、本発明では、上記ピニオンの矢印方向への回動に連動して、遠赤外線照射加熱装置自体が回動する構成とすると、上記加熱遮断具を不要にできる。
さらに、本発明では、フィルム破断信号によって遠赤外線照射加熱装置の電気導通を遮断する構成とすることもできる。
このように、遠赤外線加熱装置にリタイヤ機構を接続すると、フィルムが過加熱されて破断した場合でも、火災の誘発が未然に防止できるようになる。
なお、本発明においては、一側方に遠赤外線加熱装置を設ける場合にも、上記制御装置を接続できることはいうまでもない。
【００１３】
本発明の他の工程部については、従来公知のフィルム横延伸装置で用いられている装置がそのまま使用できる。例えば、延伸部では、延伸フィルムの両縁部を把持具で把持し、把持具をフィルムの幅方向へ移動させる装置、熱セット部では、ゾーン内で熱風を循環させる熱風式加熱装置、冷却部では、温度４０〜１００℃の冷風を延伸したフィルム面に供給する装置が挙げられる。
【００１４】
本発明の装置で横延伸されるポリマーフィルムとしては、ポリマー分子中に双極子分子を有するフィルムが好適に適用でき、例えばナイロン６、ナイロン６６、ポリプロピレン、添加剤を配合したポリポリエステル樹脂（ＰＥＴ）等のポリマーフィルムが例示される。
本発明の装置では、前記の通り遠赤外線がフィルムを透過して加熱するので、フィルムが厚いほどその加熱作用が顕著に現れ加熱効率が向上する。
したがって、本発明の装置で横延伸するポリマーフィルム厚さは、通常３０μｍ以上、好ましくは５０〜５００μｍ程度のものが適当である。
【００１５】
本発明の装置を用いてフィルムを横延伸する場合、延伸するフィルムの移送速度は、他の工程との兼ね合いで適当な速度を選択することが必要であり、通常１５０〜３００ｍ／分程度である。
したがって、遠赤外線加熱装置による加熱温度は、上記フィルム移送速度により適宜決定されるが、延伸するフィルムを、そのガラス転移温度（Ｔｇ）より高く、溶融温度（ｍｐ）よりも低い温度に昇温する適宜な温度が選択され、通常、４００℃を越える温度、好ましくは４５０〜８００℃程度が適当である。
上記加熱温度が、４００℃以下であると、遠赤外線ヒーターから放射されるエネルギーの絶対値が小さく急激な加熱には不向きであり、８００℃を越えるとフィルムの吸収波長帯との関係からエネルギー効率が急激に低下するため好ましくない。
なお、本発明の装置では、前記したように加熱効率が高いので、上記フィルム移送速度を上昇させるのに伴い加熱温度を高く設定するようにすれば、予熱領域を短縮できるが、上記フィルム移送速度を遅くして予熱温度を高くすると、予熱領域をより短縮できるようになる。
【００１６】
〔実験例〕
フィルム横延伸装置の予熱部では、長さ２．０ｍの予熱領域に、幅４．６ｍ、長さ０．１ｍの遠赤外線ヒータ１５台をフィルム走行面の上方０．１ｍの位置に並列に配設し、約６５０℃の加熱温度に設定した。また、延伸部では、フィルムの両縁部を０．１ｍピッチでクリップ把持し、上記予熱領域を通過したフィルムを、フィルムの走行に伴い上記クリップ把持部を１１０ｍ／分の速度で幅方向に移動させる装置を使用した。また、熱セット部では、フィルム走行面の上下に７８本のノズルを配設し、高圧蒸気により２１０〜２３０℃まで加熱された熱風を延伸フィルム面に各０．３１〜１．０９ｍ３  ／Ｓ供給できる装置を使用した。さらに、冷却部としては、温度４０〜１００℃の冷風を上記熱セットされた延伸フィルム面に供給できる装置を使用した。
上記予熱部、延伸部、熱セット部および冷却部を備えたフィルム横延伸装置を使用して、幅１．９ｍ、厚さ６０μｍのＭＤ延伸後のＰＥＴフィルムを上記装置内へ走行速度２５０ｍ／分で連続的に導入して横延伸を行った。
この結果、フィルムは幅４．７ｍ、厚さ１２±０．２μｍにほぼ均一に延伸され、その表面に発生した幅方向厚み斑は約５％であった。
【００１７】
なお、比較として、予熱装置として遠赤外線ヒーターにかえて、フィルム面に約１２０℃の熱風を供給する熱風式加熱装置を用いた以外はすべて同様にしてフィルムの横延伸を行った。この結果、延伸されたフィルムの厚さは１０．５〜１３．５μｍの範囲でばらつきがあり、フィルム表面の約３０％に幅方向厚み斑が発生した。なお、上記比較実験において、予熱部を７．５ｍとした場合、延伸されたフィルム厚さのばらつきは１１．５〜１２．５μｍの範囲に減少し、幅方向厚み斑の発生は、フィルム表面の約５％に減少した。
【００１８】
【発明の効果】
上記実験例からも明らかなように、本発明のフィルム横延伸装置によると、遠赤外線加熱装置によって、フィルムを急速に、かつ、均一に予熱できるので、延伸ポイントが安定化し、縦厚み変動を抑制でき、また、幅方向の均一加熱が可能となるので、幅方向厚み斑の生成が抑制できる。
したがって、延伸フィルムの生産性が大幅に向上して、延伸フィルムの製造におけるランニングコストを低減できる。
また、非延伸フィルムを急速に、かつ、均一に予熱できるので、予熱効率が大幅に向上し予熱領域を短縮できる。したがって、装置がコンパクトに安価に製造でき、イニシャルコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、遠赤外線加熱装置の配設例を示す側断面図であり、図１（ａ）はフィルム面の上方に遠赤外線加熱装置を設けた例、図１（ｂ）はフィルム面の下方に遠赤外線加熱装置を設けた例、図１（ｃ）はフィルム面の上下方に遠赤外線加熱装置を設けた例、図１（ｄ）はフィルム面の一方に遠赤外線加熱装置、フィルムを挟んだ対向位置に反射板を設けた例である。
【図２】フィルム横延伸装置の構成を示す模式図である。
【図３】加熱制御装置の構成を示す側断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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