CN111448046B - 膜制造装置 - Google Patents

Abstract

膜制造装置(1)具有：框体(2)，其具备将框体(2)的内部与外部连通的开口(2a)；第一空气喷射部(10)，其配置于框体(2)的内部，并朝向被搬运的膜(F)的表面吹送加热空气，该被搬运的膜(F)穿过开口(2a)而在框体(2)的内部与外部之间向规定的方向(MD)被搬运；以及第二空气喷射部(20)，其在框体(2)的外部与开口(2a)相邻地配置，并沿与规定的方向(MD)交叉的方向朝向被搬运的膜(F)的表面呈帘幕状地吹送空气。

Description

膜制造装置

技术领域

本发明涉及膜制造装置。

背景技术

以双轴拉伸聚丙烯膜、双轴拉伸聚酯膜等为代表的双轴拉伸膜的制造通常如以下那样进行。首先，通过挤出机使固体原料熔融可塑化，熔融状态下的树脂材料以薄且宽度宽的片状从T模头排出。然后，排出的树脂材料在通过成形辊而冷却固化之后，被纵向拉伸装置和横向拉伸装置在各自的方向上拉伸成膜状。

上述横向拉伸装置具有进行膜的热处理的热处理装置(拉幅烘箱)。膜在通过拉幅烘箱的内部时，被从设置于管道的喷射口吹出的热风加热。此时，膜的宽度方向上的两端部被夹持件夹持，且通过扩大对置的夹持件的间隔而沿宽度方向拉伸膜。

拉幅烘箱被划分为沿着膜的搬运方向配置的多个温度调节区域。多个温度调节区域分别调整为不同的温度，在各温度调节区域例如分别进行预热、加热、保温、冷却。在各温度调节区域，多个上述管道隔着膜而在上下分别配置。从管道吹出的热风在吹送到膜之后，主要在管道间的间隙流动，并从拉幅烘箱内部的吸引口被回收。然后，被回收的空气由散热器等热交换器再加热，并由鼓风机、风扇等送入管道而再利用。

规定拉幅烘箱的各温度调节区域的框体由在内部埋入有隔热材料的程度厚的壁材构成。因此，隔热效果高，能够将内部的温度保持在稳定的状态。然而，在最上游的温度调节区域(入口区域)和最下游的温度调节区域(出口区域)分别形成有将框体的内部与外部连通的开口，以至少使膜通过。因此，在这些区域，例如由膜的上下的管道和左右的夹持件围起的空间的压力比大气压高，由此产生热风穿过上述开口而从框体的内部向外部的泄漏。另外，当产生热风的泄漏时，根据框体内的空气的质量守恒定律，还产生外部气体(冷风)向框体的内部的流入。并且，特别是在入口区域，由于膜的搬运而产生伴随流，由此外部气体流入。该伴随流随着膜的搬运速度上升而增加，因此在制造速度为高速的情况下显著。

由于这样的热风的泄漏、外部气体的流入，入口区域以及出口区域的温度变得不均匀，从而存在制造出的膜的品质降低的风险。因此，在拉幅烘箱中，进行了用于抑制热风的泄漏、外部气体的流入的各种对策。例如，在专利文献1中记载了如下方法：通过将温度调节区域内的特定的管道相对于膜的表面设定在规定的高度，从而抑制由伴随流引起的影响波及到其他区域。另外，在专利文献2中，记载了通过在拉幅烘箱的上游侧配置的吸引装置而吸引从拉幅烘箱漏出的热风的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-208456号公报

专利文献2：日本特开2015-42388号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上所述，拉幅烘箱的各温度调节区域的隔热效果高，热交换器的加热器输出除了在装置起动时暂时升高之外，大致恒定地保持在低的值。然而，在入口区域以及出口区域，加热器输出由于上述热风的泄漏、外部气体的流入而与其他区域相比变高，从而能耗增加。因此，从节能的观点出发，也谋求抑制热风的泄漏、外部气体的流入。

然而，为了使用专利文献1所记载的方法抑制由伴随流引起的外部气体的流入，而需要在入口区域的更上游侧实质上追加具备上述的管道的区域。因此，该方法不一定实现装置整体的节能。另外，专利文献2所记载的方法是应对如下情况的方法：为了提高框体内的温度均匀性而以将框体内保持在正压为前提，作为其结果，热风的泄漏增加。因此，该方法丝毫没有对能耗由于热风的泄漏增加而增加进行考虑。

于是，本发明的目的在于提供能量效率优异、且制造高品质的膜的膜制造装置。

用于解决课题的方案

为了达成上述的目的，本发明的膜制造装置具有：框体，其具备将框体的内部与外部连通的开口；第一空气喷射部，其配置于框体的内部，并朝向被搬运的膜的表面吹送加热空气，该被搬运的膜穿过开口而在框体的内部与外部之间向规定的方向被搬运；以及第二空气喷射部，其在框体的外部与开口相邻地配置，并沿与规定的方向交叉的方向朝向被搬运的膜的表面呈帘幕状地吹送空气。

根据这样的膜制造装置，通过从第二空气喷射部向膜吹送的帘幕状的空气，而阻断穿过开口的、框体的内部与外部之间的空气的出入。其结果是，能够通过简单的结构来抑制加热空气从框体的泄漏和外部气体向框体的流入，从而不增加能耗而使框体内部的温度保持均匀。

发明效果

以上，根据本发明，能够提供能量效率优异、且制造高品质的膜的膜制造装置。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的膜制造装置的概要立体图。

图2是将图1的膜制造装置的一部分放大而示出的概要立体图。

图3是本实施方式的膜制造装置的内部的概要立体图。

图4是本实施方式的构成第二空气喷射部的空气喷嘴的概要立体图。

图5是示出实施例的模拟结果的图，是三维地绘制出框体的开口面处的空气的速度分布的图。

图6是示出实施例的模拟结果的图，是二维地绘制出框体的开口附近的空气的温度分布的图。

图7是示出比较例的模拟结果的图，是三维地绘制出框体的开口面处的空气的速度分布的图。

图8是示出比较例的模拟结果的图，是二维地绘制出框体的开口附近的空气的温度分布的图。

图9是示出实施例以及比较例的加热器输出的时间变化的图表。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是本发明的一实施方式的膜制造装置(拉幅烘箱)的概要立体图，是从膜的搬运方向上的上游侧观察到的图。图2是将图1的拉幅烘箱的一部分放大而示出的概要立体图。在图2中，为了容易观察附图，膜由虚线表示。图3是本实施方式的拉幅烘箱的主要部分的概要立体图，是同样从膜的搬运方向上的上游侧观察到的图。以下，在本说明书中，将膜的搬运方向称为“MD(Machine Direction)方向”，将与它垂直的膜的宽度方向称为“TD(Transverse Direction)方向”。

拉幅烘箱1在膜制造工序中进行膜F的热处理，具体而言，将向MD方向(规定的方向)搬运的膜F一边加热一边沿TD方向拉伸。拉幅烘箱1被划分为沿着MD方向配置的多个温度调节区域。多个温度调节区域分别调整为不同的温度，在各温度调节区域内例如分别进行预热、加热、保温以及冷却。图1至图3示出了多个温度调节区域中的最上游的区域(入口区域)。

拉幅烘箱1具有：框体2，其规定入口区域；一对夹持件罩3、4，其配置于框体2的内部；第一空气喷射部10，其同样配置于框体2的内部；以及第二空气喷射部20，其配置于框体2的外部。

框体2配置为前面(MD方向上的上游侧的面)和背面(MD方向上的下游侧的面)都垂直于MD方向。在框体2的前面形成有将框体2的外部与内部连通的开口2a，在框体2的背面形成有将在MD方向上相邻的框体的内部与框体2的内部连通的连通口(未图示)。膜F穿过开口2a而被搬运到框体2的内部，并穿过连通口而向相邻的框体被搬运。框体2由在内部埋入有隔热材料的程度厚的壁材构成，具有高的隔热性能。

夹持件罩3、4配置于膜F的TD方向上的两端部，并分别收容有夹持件，该夹持件一边夹持膜F的TD方向上的两端部一边向MD方向运行。夹持件罩3、4在框体2的开口2a与连通口之间沿MD方向延伸，且至少MD方向上的上游侧的端部穿过开口2a而露出于框体2的外部。

第一空气喷射部10具有沿着MD方向以规定的间隔配置的多对管道11、12，各对管道11、12隔着膜F而相互对置地配置。各管道11、12在与膜F对置的面具有朝向膜F的表面喷射加热空气的喷射口13。由此，第一空气喷射部10能够向在框体2的内部向MD方向被搬运的膜F的两面吹送加热空气而加热膜F。吹送到膜F的加热空气主要在管道11、12间的间隙流动，并从吸引口14被回收。然后，被回收的空气由散热器等热交换器(未图示)再加热，并由鼓风机、风扇等送风机(未图示)送入管道11、12而再利用。在图示的实施方式中，在各管道11、12呈狭缝状地形成有一个喷射口13，但也可以形成多个圆形的喷射口。

当从第一空气喷射部10的管道11、12向膜F吹送加热空气时，由于其影响，由管道11、12和夹持件罩3、4围起的膜F的搬运空间成为比大气压高的压力。因此，产生加热空气穿过开口2a而从框体2的内部向外部的泄漏。另外，当产生加热空气的泄漏时，根据框体2内的空气的质量守恒定律，还产生外部气体(冷气)穿过开口2a而向框体2的内部的流入。这样的外部气体的流入还由于由膜F的搬运产生的伴随流而产生。

第二空气喷射部20为了抑制这样的加热空气的泄漏、外部气体的流入而设置。具体而言，第二空气喷射部20在框体2的外部与开口2a相邻地配置，并具有沿与MD方向交叉的方向朝向被搬运的膜F的表面呈帘幕状吹送空气的功能。由此，第二空气喷射部20能够在开口2a的前方(MD方向上的上游侧)形成所谓的空气帘幕，从而阻断穿过开口2a的、框体2的内部与外部的空气的出入。其结果是，根据本实施方式，能够不追加大规模的设备，而通过简单的结构抑制加热空气从框体2的泄漏、外部气体向框体2的流入。因此，能够不增加能耗而使框体2的内部的温度保持均匀，从而能够抑制制造的膜的品质的降低。

若从第二空气喷射部20向膜F吹送的空气能够抑制加热空气从框体2的泄漏、外部气体向框体2的流入，则并非一定要加热。在抑制多余的能量消耗的方面，优选吹送常温的外部气体。

在本实施方式中，第二空气喷射部20包括一对空气喷嘴21、22，该一对空气喷嘴21、22隔着被搬运的膜F而相互对置地配置，并向膜F的两面喷射帘幕状的空气。空气喷嘴21、22分别安装于在框体2的前面固定的分隔板5、6。具体而言，分隔板5、6隔着开口2a而上下配置，且分别具有以覆盖开口2a的一部分的方式朝向膜F延伸的部分，在该部分安装有空气喷嘴21、22。由此，分隔板5、6不仅覆盖开口2a的一部分，还能够使空气喷嘴21、22更接近膜F而配置，从而能够进一步提高加热空气从框体2的泄漏、外部气体向框体2的流入的抑制效果。需要说明的是，分隔板5、6的朝向膜F延伸的部分(覆盖开口2a的部分)的形状并不限定于图示的平板状。例如，也可以是，分隔板5、6的与膜F对置的一侧的前端以平行于膜F地延伸的方式折弯，以抑制从框体2泄漏的加热空气向上方或者下方扩散。即，也可以向沿着MD方向远离开口2a的方向折弯。

在此，对本实施方式的空气喷嘴的详细的结构进行说明。构成第二空气喷射部的一对空气喷嘴具有相同的结构，且相对于膜F相互对称地配置。于是，以下仅说明一方的空气喷嘴的结构。图4是本实施方式的空气喷嘴的概要立体图。

空气喷嘴21具有方筒状的主体部23、在主体部23的棱线上形成的喷射狭缝24、在主体部23的侧面设置的空气供给口25、以及在主体部23的长度方向上的两端部安装的一对托架26。喷射狭缝24形成于主体部23的与膜F对置的棱线上，能够沿主体部23的径向呈帘幕状地喷射空气。空气供给口25为了供给从喷射狭缝24喷射的空气而设置。一对托架26为了将主体部23与框体2固定而设置，且安装于在框体2的前面固定的分隔板5。

空气喷嘴21以喷射狭缝24沿着TD方向延伸的方式相对于框体2定位。由此，空气喷嘴21能够向开口a的前方沿着TD方向吹送帘幕状的空气，从而能够有效地抑制加热空气从框体2的泄漏、外部气体向框体2的流入。

另外，空气喷嘴21以相对于与膜F的表面垂直的方向而向沿着MD方向远离开口2a的方向吹送空气的方式相对于框体2定位。换言之，空气喷嘴21以空气相对于与膜F的表面垂直的方向的喷射角度α向MD方向上的上游侧倾斜的方式相对于框体2定位。由此，在从空气喷嘴21喷射的空气流中，与伴随流的方向(MD方向)相反的方向上的分量增加。其结果是，相比与膜F的表面垂直地吹送空气的情况，能够特别有效地抑制由伴随流引起的外部气体向框体2的流入。需要说明的是，例如优选为通过使主体部23以能够以其长度方向轴为中心旋转的方式安装于托架26而能够调节来自空气喷嘴21的空气的喷射角度d。由此，空气喷嘴21能够根据膜F的搬运速度、即由伴随流引起的外部气体的流入量，而相对于与膜F的表面垂直的方向以任意的角度喷射空气，从而能够更有效地抑制外部气体的流入。

在本实施方式中，作为第二空气喷射部20而设置有一对空气喷嘴21、22，但空气喷嘴的数量、即喷射狭缝的条数并不限定于此。例如，在膜的搬运速度为高速、而由伴随流引起的外部气体的流入量非常多的情况下，也可以沿着MD方向配置多对空气喷嘴，以更可靠地抑制外部气体的流入。或者也可以是，在一对空气喷嘴中的各个空气喷嘴沿着MD方向形成有多个喷射狭缝。

另外，为了发挥进一步的节能效果，作为第二空气喷射部的空气喷嘴不仅可以如本实施方式那样设置于规定最上游的区域(入口区域)的框体的开口，也可以同样地设置于规定最下游的区域(出口区域)的框体的开口。在该情况下，若考虑由伴随流引起的影响，则可以认为来自空气喷嘴的空气的喷射角度优选为向MD方向上的上游侧(靠近开口的方向)倾斜。然而，若向靠近开口的方向喷射空气，则担心该空气本身穿过开口而流入框体内部，从而对框体内部的温度的均匀性造成不良影响。因此，在空气喷嘴设置于出口区域的情况下，来自空气喷嘴的空气的喷射角度优选为向MD方向上的下游侧(远离开口的方向)倾斜。

(实施例)

为了确认本发明的效果，对穿过框体2的开口2a的空气的流动和开口2a附近的空气的温度分布进行基于模拟的解析。以下，对其解析结果进行说明。

模拟针对图1至图4的拉幅烘箱1在以下的条件下进行。即，将膜F的宽度(夹持件罩3、4间的距离)设为800mm，将空气喷嘴21、22相对于膜F的表面的高度设为60mm，将喷射狭缝24的长度设为700mm，将来自空气喷嘴21、22的空气的喷射角度α设为20°。另外，将膜F的搬运速度设为50m/min，将框体2内的温度设为150℃，将从空气喷嘴21、22喷射的空气的温度以及喷射速度分别设为20℃以及5m/s。

图5以及图6是示出实施例的模拟结果的图。具体而言，图5是三维地绘制出框体的开口面(由开口的MD方向上的上游侧的周缘规定的面)处的空气的速度分布的图，是从与膜的表面垂直的方向观察到的图。在图5中，框体的开口面由粗线表示。图6是二维地绘制出框体的开口附近的空气的温度分布的图，是绘制出穿过膜的TD方向上的中心且与TD方向垂直的面处的温度分布的图。在图6中，空气的流动也由箭头表示以供参考。

需要说明的是，作为比较例，除了没有在图1至图4的拉幅烘箱1设置空气喷嘴21、22之外，在与实施例相同的条件下进行了模拟。图7以及图8是示出比较例的模拟结果的图，是分别对应于图5以及图6的图。

根据图5至图8所示的模拟结果可知，根据空气喷嘴21、22的有无，框体2的开口面处的空气的速度分布和开口2a附近的空气的温度分布发生了较大变化。即，可知在实施例(图5以及图6)中，与比较例(图7以及图8)相比，有效地阻断了穿过开口2a的、框体2的内部与外部之间的空气的出入，来自空气喷嘴21、22的帘幕状的空气的喷射非常有效地发挥了作用。

并且，作为实施例，在上述模拟的基础上，使用图1至图4的拉幅烘箱1，在稳定成形条件下进行膜的制造，在25分钟内连续测定此时的热交换器的加热器输出(相对于加热器的最大输出的输出比)。在图9示出了其测定结果(相对于测定时间的加热器输出)。需要说明的是，在图9中，作为比较例，还示出了除了没有设置空气喷嘴21、22之外在与实施例相同的条件下进行测定的结果。

如图9所示，在实施例中，与比较例相比，加热器输出始终以低的值推移，加热器输出的平均值在实施例中为15.48％，相对于此，在比较例中为21.49％。因此，在实施例中，确认了通过来自空气喷嘴21、22的帘幕状的空气的喷射而阻断穿过开口2a的、框体2的内部与外部之间的空气的出入，由此抑制了加热器输出。实施例与比较例的加热器输出之差(约6％)若换算成电能则为数kWh左右，但在以不论昼夜地连续运转为前提的膜制造装置(拉幅烘箱)中，可以认为实现了大的节能效果。

附图标记说明

1 拉幅烘箱

2 框体

3、4 夹持件罩

5、6 分隔板

10 第一空气喷射部

11、12 管道

13 喷射口

14 吸引口

20 第二空气喷射部

21、22 空气喷嘴

23 主体部

24 喷射狭缝

25 空气供给口

26 托架。

Claims (7)

1.一种膜制造装置，其中，

所述膜制造装置具有：

框体，其具备将该框体的内部与外部连通的开口；

第一空气喷射部，其配置于所述框体的内部，并朝向被搬运的膜的表面吹送加热空气，所述被搬运的膜穿过所述开口而在所述框体的内部与外部之间向规定的方向被搬运；以及

第二空气喷射部，其在所述框体的外部与所述开口相邻地配置，并沿与所述规定的方向交叉的方向朝向所述被搬运的膜的表面呈帘幕状地吹送空气，

所述第二空气喷射部安装于在所述框体的外部固定的分隔板，

所述分隔板具有以覆盖所述开口的一部分的方式朝向所述被搬运的膜延伸的部分，所述第二空气喷射部安装于所述分隔板的所述部分。

2.根据权利要求1所述的膜制造装置，其中，

所述第二空气喷射部具有一对喷射狭缝，所述一对喷射狭缝隔着所述被搬运的膜而相互对置地配置，并向所述被搬运的膜的两面喷射空气。

3.根据权利要求1所述的膜制造装置，其中，

所述第二空气喷射部具有多对喷射狭缝，所述多对喷射狭缝沿着所述规定的方向配置，各对所述喷射狭缝隔着所述被搬运的膜而相互对置地配置，并向所述被搬运的膜的两面喷射空气。

4.根据权利要求2或3所述的膜制造装置，其中，

各所述喷射狭缝沿与所述规定的方向垂直的所述膜的宽度方向延伸。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的膜制造装置，其中，

所述第二空气喷射部相对于与所述被搬运的膜的表面垂直的方向而向沿着所述规定的方向远离所述开口的方向吹送空气。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的膜制造装置，其中，

所述第二空气喷射部向所述被搬运的膜的表面吹送外部气体。

7.根据权利要求1所述的膜制造装置，其中，

所述分隔板的所述部分的前端向沿着所述规定的方向远离所述开口的方向折弯。

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