(57)【要約】【課題】  シート幅方向に不連続なエア噴出口から出てくるエアによって、シートを加熱、冷却、乾燥させる加工装置において、シート幅方向の熱伝達むらを効果的に低減させることで、シート幅方向の特性が均一なシートを得る加工装置、および加工方法を提供すること。【解決手段】  一定方向に搬送されるシートを、シート幅方向に不連続なエア噴出口から出てくるエアによって加熱または冷却、乾燥させる装置において、シート幅方向の熱伝達むらが低減するように、各ノズルのエア噴出口の位置をシート幅方向にずらす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定方向に搬送されるシートを、搬送方向に複数個設けられているノズルからのエアによって、加熱または冷却、乾燥させるシートの加工装置において、各ノズルは複数のエア噴出口を有し、
シート搬送方向の上流から数えてｎ番目（ｎはａ＋１以上、ノズル本数以下の任意の整数、ａは１以上、（ノズル本数−１）以下の任意の整数）のノズルに付与されているエア噴出口のシート幅方向における位置が、以下の手順で決められているシートの加工装置。
（１）ａ番目からｎ番目の範囲のノズルで、シート表面の熱伝達係数のシート搬送方向の平均値について、
（２）該平均値のシート幅方向のむらが最小になるような、
（３）ｎ番目のノズルに付与されるエア噴出口のシート幅方向における位置を求め、
（４）その位置からシート幅方向に±１０ｍｍ以内の範囲にｎ番目のノズルのエア噴出口のシート幅方向における位置を決定する。
【請求項２】
前記ｎ番目のノズルのエア噴出口のシート幅方向における位置が、前記熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向のむらが最小になる位置である請求項１に記載のシートの加工装置。
【請求項３】
前記シート幅方向のむらが、下記（１）〜（５）のいずれかである請求項１又は２に記載のシートの加工装置。
（１）  熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の標準偏差。
（２）  熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の最大値−熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の最小値。
（３）  （熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の最大値−熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の最小値）／熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の最大値。
（４）  （熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の最大値−熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の最小値）／熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の最小値。
（５）  （熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の最大値−熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の最小値）／熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の平均値。
【請求項４】
前記ｎに、まずｎ１を代入してｎ１番目のノズルのエア噴出口の位置を決め、次にｎ２を代入して、さらにｎ３、ｎ４、・・・、ｎｍと順にｎに値を代入して、ｍ本のノズルのエア噴出口の位置を決める請求項１〜３のいずれかに記載のシートの加工装置。
（ただし、
ｍは１以上、（ノズル本数−ａ）以下の任意の整数。
ｎ１、ｎ２、・・・、ｎｍはいずれもａ＋１以上、ノズル本数以下の整数で、ｎ１＜ｎ２＜・・・＜ｎｍを満たす任意の整数。）
【請求項５】
前記ｍが（ノズルの本数−ａ）の値であり、シート搬送方向の上流から数えて（ａ＋１）列目以降の全てのノズルのエア噴出口の位置が決められている請求項１〜４のいずれかに記載のシートの加工装置。
【請求項６】
前記ａが１である請求項１〜５のいずれかに記載のシートの加工装置。
【請求項７】
各ノズル内での、エア噴出口の相対位置は、どのノズルでも同じである請求項１〜６のいずれかに記載のシートの加工装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のシートの加工装置を用いてシートを加工することを特徴とするシートの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂フィルムなどのシートを加熱または冷却、乾燥させるための加工装置及びシートの加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性フィルムを製造する際に、延伸や熱処理を行う装置はテンタオーブンと呼ばれている。このテンタオーブンを例にして説明すると、一般的にはフィルム長手方向に複数のゾーンが連結して構成され、各ゾーン内を所定の温度に保持しながら、前記フィルムに対して予熱、延伸、熱セット、冷却等の処理を行っている。また、前記ゾーンは、フィルム長手方向に１つまたは複数の室に区画されており、各室で温度設定が行うことが出来るようになっている。
【０００３】
一般的なテンタオーブンの一例を図３に示す。フィルム進行方向は、図中の左から右とする。ノズル４には、フィルム３に向けてエア噴出口が設けられている。このエア噴出口がスリットノズルと呼ばれるフィルム幅方向に連続的に開口したスリット状の場合、理想的にはフィルム幅方向に均一なエアがフィルムに吹き付けられるので、フィルム幅方向には熱伝達むらは起こらない。しかし、実際はスリットノズルでは、室の区切りを越えてエアがフィルム長手方向に流れてしまうＭＤ（ｍａｃｈｉｎｅ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎの略）流が発生しやすく、ノズル流（エア噴出口から吹き出されるエアの流れ）も不安定なので、熱伝達むらや温度むらが発生してしまう。そこで、ＭＤ流の低減、ノズル流の安定性、さらに熱伝達の高さなどの点で優れているホールノズルが採用されている。ホールノズルとは、ノズルの先端に付与されているエア噴出口が多孔板状になったものである。
【０００４】
一般的なホールノズルの一例を図４に示す。この図はホールノズルをフィルムから見た概略図である。図中では、１つのノズルに対してエア噴出口が２列になるよう位置されており、互いの列でエア噴出口の位置が交互になるよう位置されている。これを２列の千鳥配置と呼ぶ。また、エア噴出口の形状は丸穴状である。また、各ノズルでエア噴出口の形状や位置は同じである。
【０００５】
ここで、図４より、ホールノズルを採用した場合、エア噴出口がフィルム幅方向に不連続であることが分かる。そのため、フィルム表面にはフィルム幅方向に熱伝達係数のむらが生じ、結果としてフィルム幅方向の特性が不均一になってしまう。
【０００６】
この問題に対しては、図４ではすでにエア噴出口の位置を２列の千鳥配列にすることで、１列の場合よりも、熱伝達むらを小さくしようとしている。他には、図５に示すようにエア噴出口位置を漸次ずらしたり（例えば、特許文献１参照）、場所によってエア噴出量を変化させる（例えば、特許文献２参照）方法が提案されている。
【特許文献１】特開平７−３２９１５３号公報
【特許文献２】特開平５−９６６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、エア噴出口を千鳥配列にしても、フィルム幅方向の熱伝達係数のむらは小さくはなるが、無くなるわけではなく、また、特許文献１のようにエア噴出口の位置を漸次ずらしていく方法では、場所によっては、逆にエア噴出口の位置が偏って、熱伝達係数のむらが大きくなってしまうことがあるという問題がある。また、特許文献２のように一部のエア噴出口からのエア噴出量を変化させて、フィルム表面の熱伝達むらを小さくさせようとする方法では、調整を間違えると逆に熱伝達むらが大きくなってしまうという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、かかる従来技術の欠点を改良し、シート幅方向の熱伝達係数のむらを効果的に低減させることで、シート幅方向の特性を均一にさせることができるシートの加工装置及びシートの加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明のシートの加工装置は、一定方向に搬送されるシートを、搬送方向に複数個設けられているノズルからのエアによって、加熱または冷却、乾燥させるシートの加工装置において、各ノズルは複数のエア噴出口を有し、
シート搬送方向の上流から数えてｎ番目（ｎはａ＋１以上、ノズル本数以下の任意の整数、ａは１以上、ノズル本数以下の任意の整数）のノズルに付与されているエア噴出口のシート幅方向における位置が、以下の手順で決められているシートの加工装置である。そして、本発明のシートの加工方法は上記シート加工装置を用いたシートの加工方法である。
（１）ａ番目からｎ番目の範囲におけるノズルで、シート表面の熱伝達係数のシート搬送方向の平均値について、
（２）該平均値のシート幅方向のむらが最小になるように、
（３）ｎ番目のノズルに付与されるエア噴出口のシート幅方向における位置を求め、
（４）その位置からシート幅方向に±１０ｍｍ以内の範囲にｎ番目のノズルのエア噴出口のシート幅方向における位置を決定する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、シート幅方向の物性の均一性に優れたシートを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明で言うシートとは熱可塑性樹脂フィルムや布等の薄板のことを言う。本形態のシートの加工装置の特徴は、あるノズルのエア噴出口の位置を、それより上流側でのシート表面の熱伝達分布を元に、シート幅方向の熱伝達むらが小さくなるよう決定することにある。
【００１２】
以下、本発明の最良の実施形態をテンタオーブンに適用した場合を例にとって、図面を参照しながら説明する。テンタオーブン内では、予熱、延伸、熱処理、冷却を行う手段が設けられているのが一般的だが、本形態における加工装置としては、それらの手段の存在は任意である。図１は本形態の加工装置内において、ノズルをシートから見た概略図である。本発明にかかるノズルは、多数のエア噴出口を有する多孔板を備えたノズルであり、一般的にホールノズルと呼ばれている。図中では、シート搬送方向は左から右とする。本形態における搬送方向とは加工装置の入口から出口へ向かう方向を言う。また、シート幅方向とは、シート両端間の距離が最短になる方向を表す。図１では、それぞれのノズルに関して、エア噴出口の位置をノズル単位でシート幅方向にずらしてある。ここで、エア噴出口の位置をシート幅方向にずらすのは、どのノズルでも、また単数でも複数でも良い。また、エア噴出口５は丸型でノズル１つに２列の千鳥配置となっているが、エア噴出口の形状、位置とも、これに限定するものではない。
【００１３】
本発明のシートの加工装置により、シート幅方向での熱伝達むらが低減する原理を、図１と図２を参照しながら説明する。図２はエア噴出口の位置をどのノズルでも同じにしたものである。それぞれの図で、一番左のノズルを１番目、順に右に２、３・・・番目とする。シート表面の熱伝達係数は、エア噴出口直下で一番高く、その位置から離れるにしたがって値が小さくなっていく。そのため、図２の矢印ＡとＢの場所をシートが通った場合では、シート表面の熱伝達係数の平均値が違ってくる。しかし、図１のように、エア噴出口の位置をずらすことで、シートが矢印ＡとＢの場所を通った場合、シート表面の熱伝達係数のシート搬送方向の平均値をシート幅方向で同じ、もしくは近くすることができる。
【００１４】
さらに詳細に説明すると、次のようになる。
【００１５】
先ずａ番目以降のノズルについて考える。ここで、ａ番目のノズルとは１番目のノズル〜（ノズル本数−１）番目のノズルのいずれかのノズルのことである。（ａ＋１）番目以降の、ある番目ノズル（以下、ｎ番目のノズルとする）のエア噴出口のシート幅方向における位置を決めるにあたって、以下の手順により決定している。
【００１６】
先ず、ａ番目からｎ番目のノズルの範囲で、シート表面の熱伝達係数の、シート搬送方向の平均値を求める。そして、その平均値のシート幅方向のむらを求める。ここで、シート幅方向のむらとは下記（１）〜（５）のいずれかの値であり、どのようなむらを解消したいかによって適宜選択することができる。
（１）  熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の標準偏差。
（２）  熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の最大値−熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の最小値。
（３）  （熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の最大値−熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の最小値）／熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の最大値。
（４）  （熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の最大値−熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の最小値）／熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の最小値。
（５）  （熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の最大値−熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の最小値）／熱伝達係数のシート搬送方向平均値のシート幅方向の平均値。
【００１７】
次に、ｎ番目のノズルのエア噴出口の位置をシート幅方向にずらす。そして、再度ａ番目からｎ番目の範囲のノズルで、シート表面の熱伝達係数の、シート搬送方向の平均値を求め、さらにその平均値のシート幅方向のむらを求める。
【００１８】
上記手順を繰り返して、熱伝達係数のシート搬送方向平均値のむらが最小になるエア噴出口のシート幅方向における位置を求める、その位置をｎ番目のノズルでのエア噴出口の位置と決定する。こうすることで、ｎ番目のノズルを通過するシートについて、シート表面の熱伝達係数のシート幅方向むらを最小にすることが出来る。
【００１９】
ここで、上記エア噴出口をずらす量を、熱伝達係数のむらが最小になるようにすると、ノズルが多い場合は、ずれ量のパターンが多くなりすぎて、ノズルの作成が困難になってしまう。そこで、例えばずれ量を１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、・・・のように１０ｍｍ単位にすると、作成するノズルのパターン数を削減させることが出来る。ただし、ずれ量を１０ｍｍ単位にすると、±５ｍｍ以内の範囲で、最適のずれ量からはずれてしまう。ノズルの作成の手間や精度から考えて、最適のずれ量からはずれる量は±１０ｍｍ程度が良い。
【００２０】
好ましくは（ａ＋１）番目以降の複数のノズルについて上記操作を行うと、ａ番目のノズル以降でのシート表面の熱伝達係数のシート幅方向むらをより低減できるので好ましい。具体的に、（ａ＋１）番目のノズル以降のｎ１番目、ｎ２番目、・・・、ｎｍ番目のノズルについて適用した場合で説明する（ただし、ｍは１以上、（ノズル本数−ａ）以下の任意の整数。  ｎ１、ｎ２、・・・、ｎｍはいずれもａ＋１以上、ノズル本数以下の整数で、ｎ１＜ｎ２＜・・・＜ｎｍを満たす任意の整数。）。先ずｎ１番目のノズルについて上記操作を行い、次いでｎ２番目のノズルについて上記操作を行う。これを順次、ｎ３番目のノズル、ｎ４番目のノズル・・・、ｎｍ番目のノズルについて上記操作を行っていけばよい。
【００２１】
さらに好ましくは（ａ＋１）番目以降の全てのノズルについて上記操作を行うと、ａ番目のノズル以降でのシート表面の熱伝達係数のシート幅方向むらをさらに低減できる。
【００２２】
最も好ましくは、２番目以降の全てのノズルについて上記操作を行うと、テンタオーブン中の全体に渡って、シート表面の熱伝達係数のシート幅方向むらを低減することが出来る。
【００２３】
また、ノズル内のエア噴出口の配置（相対位置）は、テンタオーブン内の全てのノズルについて同じ配置であるのが好ましい。全てのノズルのエア噴出口の配置が同じであれば、わざわざ個々のノズルでエア噴出口の配置を変えずに済み、ノズル加工の手間が少なくなるので好ましい。
【実施例】
【００２４】
本発明を実施例に基づいて説明する。
【００２５】
図６のように、テンタオーブンの１室のシート上側半分で、ノズルが６つあり、その外側に大きな開口部を設けた構成のテンタオーブンにおいて、市販の汎用熱流体解析ソフト（株式会社シー・ディー・アダプコ・ジャパン製「ＳＴＡＲ−ＣＤ」）により流体解析を行なうことで、シート表面の熱伝達分布を算出した。
【００２６】
上記ソフトは流体の運動方程式であるナヴィエ・ストークス方程式を有限体積法により解析するものである。もちろん、上記ソフト以外であっても、同様の解析ができるものであれば、どのような熱流体解析ソフトを用いてもよい。
【００２７】
エア噴出口とシート間の距離は１８０ｍｍ、各ノズル間のピッチは３４０ｍｍ、各ノズルのエア噴出口は直径２５ｍｍの丸穴である。また、図７に示すように、それぞれのノズルでのエア噴出口の相対位置は、シート進行方向に８０ｍｍ、シート幅方向に１００ｍｍである。また、エア噴出口でのエアの速度は１５ｍ／ｓである。
【００２８】
本構成において、２列目から６列目までのノズルで、本発明に基づいて各ノズルのエア噴出口の位置をシート幅方向にずらした。
【００２９】
このずれ量の求め方は、例えば２番目のノズルでのシート幅方向のずれ量を求める際は、まず１番目のノズルのエア噴出口のシート幅方向の位置を基準として決めておき、次に、２番目のノズルでは、エア噴出口の位置を基準位置から５ｍｍ又は１０ｍｍ単位で漸次シート幅方向にずらしていき、それぞれのずれ量毎に、１番目、２番目のノズルを合わした範囲で、シート表面の熱伝達係数を求める。そして、そのシート搬送方向の平均値を求め、シート幅方向の標準偏差が一番小さくなったずれ量での位置を２番目のノズルのエア噴出口の位置とした。３番目のノズルでは、１番目と、先に決めた２番目のノズルのエア噴出口の位置は変えずに、３番目のノズルのエア噴出口の最適な位置を同様の方法で求めた。４〜６番目のノズルについても同様にして、エア噴出口の位置を求めた。
【００３０】
この構成での、ノズル１列目から６列目までの範囲でのシート表面の熱伝達係数のシート搬送方向の平均値の分布を図８に示す。ここでは、エア噴出口の位置のずれ量の単位を１０ｍｍのものと、５ｍｍで行ったものの結果を示している。また、比較例として、特許文献１のように漸次ずらしたものと、すべてのノズルでエア噴出口の位置をずらさなかった結果も示す。これより、エア噴出口の位置をずらさないもの（図８の「ずれ無し」）よりは、漸次ずらしたもの（図８の「漸次５ｍｍずれ」）の方が、シート幅方向の熱伝達むらが低減されているが、本発明では、さらにシート幅方向の熱伝達むらが低減されていることが分かる。ここで、ずれ量の単位を１０ｍｍとしたもの（図８の「１０ｍｍ単位ずれ最適化」）と、５ｍｍにしたもの（図８の「５ｍｍ単位ずれ最適化」）を比較すると、５ｍｍにしたものの方がシート幅方向の熱伝達むらが小さくなっている。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、テンタオーブンに限らず、乾燥装置などにも応用することができるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明のエア噴出口を説明するための図である。
【図２】位置をずらさない場合のエア噴出口を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るテンタオーブンを構成するシート、ノズルの概略構成図である。
【図４】ホールノズルを説明するための図である。
【図５】エア噴出口を漸次ずらしたエア排出口の位置を説明するための図である。
【図６】実施例の概略構成図である。
【図７】エア噴出口同士の相対位置を示す図である。
【図８】エア噴出口をずらすことが熱伝達分布に及ぼす影響を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  室１
２  室２
３  フィルム
４  ノズル
５  エア噴出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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