JP5086721B2 - Web heating and cooling apparatus and web heating and cooling method - Google Patents
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本発明は、所定の速度で搬送される帯状のウェブを所定温度に加熱し、冷却できるウェブの加熱冷却装置及びウェブの加熱冷却方法に関する。 The present invention relates to a web heating / cooling apparatus and a web heating / cooling method capable of heating and cooling a belt-like web conveyed at a predetermined speed to a predetermined temperature.
一般に、帯状のプラスチックフィルム、紙や布などの長尺のウェブを一定の速度で搬送しながら、ウェブ表面に所定の塗膜を連続して形成し、例えばヒートシール層や反射防止層などの光学層を有する所望の製品を作製することがある。このような装置として、ウェブをロール状に巻回した保持手段からウェブを所定の速度で搬送する搬送手段と、このウェブの搬送経路中でウェブ表面に所定の塗膜を形成する塗工装置と、塗布された塗膜を加熱乾燥して固化させる加熱手段と、ウェブをロール状に巻き取って回収する巻取手段とから構成されたものが知られている(特許文献1)。 In general, while a long web such as a belt-shaped plastic film, paper or cloth is conveyed at a constant speed, a predetermined coating film is continuously formed on the surface of the web. For example, an optical element such as a heat seal layer or an antireflection layer. The desired product with layers may be made. As such an apparatus, a conveying unit that conveys the web at a predetermined speed from a holding unit that winds the web in a roll shape, and a coating apparatus that forms a predetermined coating film on the web surface in the web conveyance path, There is known a heating means for drying and solidifying a coated film by heating and a winding means for winding and collecting the web in a roll (Patent Document 1).
ここで、例えばウェブ表面にヒートシール層を形成する場合、所定の樹脂成分を塗布した後、100℃程度の温度までウェブを加熱して所定時間保持し、この塗膜を乾燥させる必要がある。このウェブの加熱乾燥時、ウェブ自体も略同温まで加熱されるため、乾燥後直ちにウェブを巻き取って回収すると、ロール状に巻き取られたウェブに熱がこもり、ヒートシール層が溶けてウェブの裏面(ヒートシール層が形成されていない面)に付着するという不具合が生じる。他方で、光学層を形成した製品では、ウェブが幅方向で収縮して光学特性が劣化する等の不具合が生じる。 Here, for example, when a heat seal layer is formed on the web surface, it is necessary to heat the web to a temperature of about 100 ° C. and hold it for a predetermined time after applying a predetermined resin component, and to dry the coating film. When the web is heated and dried, the web itself is also heated to substantially the same temperature. If the web is wound up and collected immediately after drying, the web is wound up in a roll shape, and the heat seal layer is melted and the web is melted. The problem of adhering to the back surface (the surface where the heat seal layer is not formed) occurs. On the other hand, in the product in which the optical layer is formed, the web contracts in the width direction and the optical characteristics are deteriorated.
このような不具合は、加熱手段と巻取手段との間の搬送距離を長く設定したり、ウェブの搬送速度を低下させたりして、ウェブが巻き取られるまでの時間を長くすれば解消できるものの、このような構成では、装置の設置面積の増加や搬送速度の低下による生産効率の低下を招く。このことから、ウェブの搬送経路中で加熱手段の下流側にこの加熱手段に隣接させて冷却手段を設けることが考えられ、簡単な構成の冷却手段としては、ウェブの搬送方向に対して鉛直方向から気体を吹き付けるものが知られている(引用文献2)。
しなしながら、上記のような冷却手段を、装置の設置面積を小さくすべく加熱手段に隣接させて設けると、ウェブに向けて吹き付けた気体の一部が加熱手段側に流出し、加熱手段からの熱気と冷却手段の冷気とが混ざり合う領域が生じる。この領域が生じると、加熱手段での加熱効率が局所的に低下したり、または、加熱手段で加熱した後、気体を吹き付けて冷却するまでの間でウェブが局所的に冷却されたりして、ウェブの幅方向で温度むらが発生する。その結果、ウェブをその全幅に亘り略均一に加熱または冷却ができず、光学層を形成した製品では光学特性が劣化する等の問題が生じる。 However, when the cooling means as described above is provided adjacent to the heating means so as to reduce the installation area of the apparatus, a part of the gas blown toward the web flows out to the heating means side, and from the heating means. A region where the hot air and the cool air of the cooling means are mixed is generated. When this region occurs, the heating efficiency of the heating means is locally decreased, or the web is locally cooled after being heated by the heating means and then cooled by blowing a gas, Temperature unevenness occurs in the width direction of the web. As a result, the web cannot be heated or cooled substantially uniformly over its entire width, and a product having an optical layer has problems such as deterioration of optical characteristics.
そこで、本発明の目的は、上記点に鑑み、小さな設置面積で効率よくウェブを略均一に加熱、冷却できるウェブの加熱冷却装置及び加熱冷却方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a web heating / cooling apparatus and heating / cooling method capable of heating and cooling a web efficiently and uniformly with a small installation area in view of the above points.
上記課題を解決するために、本発明の加熱冷却装置は、所定の速度で搬送されるウェブの搬送経路中でその上流側に加熱手段と下流側に冷却手段とを相互に隣接させて備えたウェブの加熱冷却装置であって、前記冷却手段は、ウェブの片面または両面に向かって気体を吹き出す吹き出しノズルを有し、この吹き出しノズルは、前記ウェブの下流側方向またはウェブに対し直角方向からウェブに近接させ、その先端部をウェブの搬送方向下流側を指向するように曲げたものであり、前記ウェブの上面及び下面の少なくとも一方に対向させて、前記吹き出しノズルの先端部からウェブの搬送方向の少なくとも下流側に向かって延出する遮蔽板を更に備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the heating and cooling apparatus of the present invention includes a heating unit on the upstream side and a cooling unit on the downstream side adjacent to each other in the conveyance path of the web conveyed at a predetermined speed. A heating / cooling device for a web, wherein the cooling means includes a blowing nozzle that blows gas toward one or both sides of the web, and the blowing nozzle is formed on the web from a downstream direction of the web or a direction perpendicular to the web. It is close to the state, and are so bent as to direct the tip portion of the downstream side of the web, so as to face at least one of the upper and lower surfaces of the web, conveying the leading end portion of the blowout nozzle of the web It further includes a shielding plate extending toward at least the downstream side in the direction .
前記吹き出しノズルの吹出口の幅を、ウェブの幅より大きく設定することが望ましい。 It is desirable to set the width of the outlet of the blowing nozzle to be larger than the width of the web.
また、前記加熱手段は内部をウェブが搬送される加熱炉とこの加熱炉内に配置され輻射熱によりウェブを加熱する熱源とを有することが望ましい。 Preferably, the heating means includes a heating furnace in which the web is conveyed and a heat source disposed in the heating furnace for heating the web by radiant heat.
さらに、上記課題を解決するために、上記ウェブの加熱冷却装置を用いた本発明の加熱冷却方法は、所定の速度でウェブを搬送しながら、その搬送経路中でウェブを輻射熱により所定温度に加熱する加熱工程と、その下流側で前記ウェブの搬送方向の上流側斜め方向から気体を吹き付けてウェブを冷却する冷却工程とを含むことを特徴とする。 Furthermore, in order to solve the above problems, the heating and cooling method of the present invention using the web heating and cooling apparatus heats the web to a predetermined temperature by radiant heat in the conveyance path while conveying the web at a predetermined speed. And a cooling step of cooling the web by blowing gas from the oblique direction upstream of the web conveyance direction on the downstream side.
上記冷却工程において、前記気体を予め室温以下に冷却しておけばよい。 In the cooling step, the gas may be cooled to room temperature or lower in advance.
他方で、前記ウェブに気体を吹き付ける周辺の雰囲気を室温以下に冷却するようにしてもよい。 On the other hand, you may make it cool the surrounding atmosphere which blows gas on the said web below room temperature.
本発明によれば、吹き出しノズルを、前記ウェブの下流側方向またはウェブに対して直角方向からウェブに近接させているため、上流側の加熱手段との間の間隔を狭くできることで、装置自体の設置面積を小さくできる。また、吹き出しノズルの先端部を、ウェブの搬送方向下流側を指向するように曲げているため、気体を搬送方向の上流側斜め方向からウェブに吹き付けることができ、高いエネルギー効率でウェブを急冷できる。この冷却の際、ウェブで反射した気体の大部分は、その下流側方向へと流れるため、加熱手段と冷却手段とを狭い間隔で隣接配置しても、加熱手段からの熱気と冷却手段の冷気とが混ざり合うことを防止でき、その結果、ウェブをその幅方向全幅に亘り略均一に加熱または冷却できる。さらに、ウェブの上面及び下面の少なくとも一方に対向させて、吹き出しノズルの先端部からウェブの搬送方向の少なくとも下流側に向かって延出する遮蔽板を備えることで、ウェブ表面に衝突して反射した気体が遮蔽板で再反射されてウェブに再度吹き付けられ、ウェブの冷却効率を一層高めることができる。 According to the present invention, since the blowing nozzle is brought close to the web from the downstream side direction of the web or the direction perpendicular to the web, the distance between the upstream heating means can be reduced, The installation area can be reduced. Moreover, since the front-end | tip part of a blowing nozzle is bent so that it may face in the conveyance direction downstream of a web, gas can be sprayed on a web from the upstream diagonal direction of a conveyance direction, and a web can be rapidly cooled with high energy efficiency . During this cooling, most of the gas reflected by the web flows in the downstream direction, so even if the heating means and the cooling means are arranged adjacent to each other at a narrow interval, the hot air from the heating means and the cooling air from the cooling means Can be prevented from mixing with each other, and as a result, the web can be heated or cooled substantially uniformly over the entire width in the width direction. In addition, by providing a shielding plate that faces at least one of the upper surface and the lower surface of the web and extends from the tip of the blowing nozzle toward at least the downstream side in the web conveyance direction, it collides with the web surface and is reflected. The gas is re-reflected by the shielding plate and blown again to the web, so that the cooling efficiency of the web can be further increased.
また、前記吹き出しノズルの吹出口の幅を、ウェブの幅より大きく設定しておけば、ノズルの吹出口の幅方向両端部で生じ易い乱流状態の気体がウェブに吹き付けられることを防止できる。その結果、流線方向が揃った層流状態の気体のみがウェブに吹き付けられ、加熱手段からの熱気と冷却手段の冷気とが混ざり合うことが防止されることと相俟って、ウェブをその幅方向全幅に亘りより均一に冷却できる。 Further, if the width of the outlet of the blowing nozzle is set larger than the width of the web, it is possible to prevent the turbulent gas that is likely to be generated at both ends in the width direction of the nozzle outlet from being blown onto the web. As a result, only the gas in the laminar flow state in which the streamline direction is aligned is blown onto the web, and it is prevented that the hot air from the heating means and the cool air from the cooling means are mixed with each other. Cooling can be performed more uniformly over the entire width in the width direction.
さらに、加熱手段の熱源を輻射熱によりウェブを加熱するもので構成すれば、冷却手段に熱気が伝わり難くなり、加熱手段からの熱気と冷却手段の冷気とが混ざり合うことが一層防止できる。 Further, if the heat source of the heating means is configured to heat the web by radiant heat, it is difficult for hot air to be transmitted to the cooling means, and it is possible to further prevent the hot air from the heating means and the cool air of the cooling means from being mixed.
図1において、1は、本発明の帯状のウェブの加熱冷却装置であり、加熱冷却装置1は、所定の速度でウェブRを搬送する搬送装置2においてウェブRの搬送経路中に配置される。搬送装置2は、フレーム20に設けた繰出軸21と、巻取軸(巻取手段)22とを有し、繰出軸21には、ロール状に巻回されたウェブRが保持されている。ウェブRは、作製しようとする製品に応じて合成樹脂フィルム、紙や布などから適宜選択された材料で構成される。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a belt-shaped web heating / cooling device according to the present invention, and the heating / cooling device 1 is arranged in a conveyance path of the web R in a
繰出軸21から繰り出されたウェブRは、ガイドローラ23及び上下一対のピンチローラ24a、24b間を通って、フレーム20の下方に案内された後、加熱冷却装置を支持する他のフレーム10の下側に設けたガイドローラ10a、10bによって、このフレーム10の他側まで水平搬送される。そして、後述の塗工装置を支持するフレーム30に設けたガイドローラ31によって直角方向上方に向けられ、塗工装置3へと案内される。塗工装置3は、公知の構造を有し、ウェブRを搬送するバッキングローラ32と、ヒートシール層や反射防止層などウェブR表面に作製しようとする層に応じて適宜選択される所定の塗膜を一定の膜厚で形成するダイコータ33とから構成されている。尚、塗工装置3は、これに限定されるものではなく、ウェブR表面に形成しようとする塗膜に応じて、ロールコート法、ブレードコート法、ナイフコート法やグラビアコート法などを実施するものを適宜選択できる。
The web R fed out from the
所定の塗膜が形成されたウェブRLは水平搬送されつつ、本発明の加熱冷却装置1に搬送される。フレーム10で支持された加熱冷却装置1の加熱手段1aは、内部をウェブRLが水平搬送できるように入口12aと出口12bとが形成された加熱炉12であってウェブRLの周囲を一定の長さで囲うものを有する。加熱炉12内には、赤外線ランプやハロゲンランプなどから構成される公知の構造の熱源13がその長手方向に沿って所定の間隔で列設され、加熱炉12の入口12aから出口12bに到達する間に輻射熱によりウェブRLを所定の温度範囲に加熱して所定時間保持する。この加熱炉12の長さは、ウェブRLの加熱温度や熱源13の加熱効率に応じて適宜設定され、また、効率よくウェブRLを加熱すべく熱源13の上方及び下方には金属製の反射板14が配置されている。加熱手段1aの下流側には、この加熱手段1aに隣接させて冷却手段1bが設けられている。
The web RL on which the predetermined coating film is formed is conveyed to the heating / cooling device 1 of the present invention while being horizontally conveyed. The heating means 1a of the heating / cooling device 1 supported by the
図2に示すように、冷却手段1bは、例えば、筐体15内に設けたブロワーや送風ファンなどの気流発生手段(図示せず)と、気流発生手段に接続された送風ダクト16と、送風ダクト16の先端に接続された吹き出しノズル17とから構成され、吹き出しノズル17は、この吹き出しノズル17の上流側の壁面が鉛直方向、つまり、出口12bを形成した加熱炉12の壁面12cに平行になるように形成され、壁面12cに沿って這うように近接配置されている。
As shown in FIG. 2, the
先細りに形成した吹き出しノズル17の先端部は、ウェブRLの搬送方向下流側を指向するように曲げられ、吹き出しノズル17から吹き出された気体がウェブRLの搬送方向の上流側斜め上方からウェブRLに吹き付けられるように構成されている。また、吹き出しノズル17の吹出口17aの横幅W1は、ウェブRLの全幅W2より広い(図2(b)参照)。このため、流線方向が揃った層流状態の気体のみをウェブRLに吹き付けることができる。吹き付ける気体として通常空気が用いられるが、塗膜の種類に応じてアルゴン、窒素などの不活性ガスを用いてもよい。これにより、吹き出した気体が搬送方向上流側斜め上方からウェブRLに衝突することで、高いエネルギー効率でウェブを急冷できる。
The tip of the blowing
尚、風速は、塗膜の種類や単位時間当たりの冷却速度に応じて適宜設定され、例えば表面平滑性が問われるような塗膜の場合には10m/min以下に設定される。また、ウェブRLからの吹出口17aまでの高さhは、気体を吹き付けたとき、十分な風量でウェブRLに気体が衝突すると共に、衝突した気体が下流側へと流れるように設定される。また、吹出口17aから吹き出された気体のウェブRLへの入射角αは、10〜45度、好ましくは25〜30度になるように吹き出しノズル17の先端部が曲げられている(図2(a)参照)。10度より小さく角度では、高い冷却効率を達成できず、他方で、45度より大きい角度では、気体が加熱炉12側に流出する虞がある。
In addition, a wind speed is suitably set according to the kind of coating film, and the cooling rate per unit time, for example, is set to 10 m / min or less in the case of a coating film which requires surface smoothness. The height h from the web RL to the
上記構成により、加熱炉12の壁面12cに沿って冷却手段1b吹き出しノズル17を配置することで、加熱手段1aと冷却手段1bとの間の間隔を狭くでき、装置の設置面積を小さくできる。それに加えて、加熱炉12の出口12bを出た後、気体を衝突させて冷却が開始される位置までの距離Dが短くなり(図2(a)参照)、加熱後直ちにウェブRLが急冷される。この冷却の際、ウェブRLで反射した気体の大部分がその下流側方向へと流れるため、加熱手段1aと冷却手段1bとを狭い間隔で隣接して配置しても、気体を衝突させて冷却が開始される位置より上流側で加熱手段1aからの熱気と冷却手段1bの冷気とが混ざり合うことが防止でき、加熱または冷却後のウェブRLに温度むらが発生することを防止できる。
By arranging the cooling means
そして、冷却手段1bで所定温度以下に冷却されたウェブRLは、ガイドローラ18a、18b及び18cを介して、モータによって駆動ローラ(図示せず)が回転駆動し、巻取軸22にロール状に巻き付けられて回収される。この場合、モータによって回転駆動する駆動ローラがウェブRLを一定の速度で搬送する搬送手段を構成する。尚、駆動ローラの数や配置場所は適宜設定すればよく、例えば、前述のガイドローラのうち少なくとも1つを駆動ローラとすればよい。
Then, the web RL cooled to a predetermined temperature or lower by the cooling means 1b is rotated by a driving roller (not shown) by a motor via
次に、上記装置によるウェブRへの塗膜の形成を、ヒートシール層を例に挙げて説明する。先ず、搬送装置の繰出軸21にロール状に巻回されたウェブRを保持させた後、ウェブRの先端を繰り出し、ガイドローラ23に掛け回す。そして、ウェブRの先端を上下一対のピンチローラ24a、24bの間を通して、ガイドローラ10a、10b、31及びバッキングローラ32に掛け回した後、加熱炉12内を通す。加熱炉12の出口12bから出たウェブRの先端を、ガイドローラ18a、18b及び18cを介して、その先端を巻取軸22に固定し、ウェブRのセットが完了する。
Next, the formation of the coating film on the web R by the above apparatus will be described by taking a heat seal layer as an example. First, the web R wound in a roll shape is held on the feeding
次いで、加熱炉12内の熱源13及び冷却手段1bの送風ファンを作動させた後、モータを作動させて駆動ローラを回転駆動する。駆動ローラが回転駆動されると、ウェブRに繰り出し力が付与され、所定の速度でウェブRが連続して搬送される。そして、ダイコータ33によりウェブR表面に所定の塗膜が形成され、加熱炉12へと案内される。例えば、ウェブR表面にヒートシール層を形成する場合には、所定の樹脂成分を塗布した後、加熱炉12内で100℃程度の温度範囲でウェブRLが加熱され所定時間保持され、ヒートシール層が形成される。
Next, after operating the
次いで、加熱炉12を出たウェブRLは大気に触れて自然冷却しつつ、冷却手段1bによって気体が吹き付けられる位置に搬送され、この冷却手段1bによって気体が吹き付けられ、所定温度以下に急冷される。ウェブRL表面にヒートシール層を形成し、100℃程度の温度でウェブRLを加熱乾燥した場合であっても、巻取軸22にロール状にウェブRLを巻き取った時にこのウェブRLに熱がこもり、ヒートシール層が融着しないような温度まで急冷される。気体を吹き付けてウェブRLを冷却する際、気体を予め室温以下(例えば、室温〜10℃の範囲の温度)に冷却しておき、この冷却した気体を吹き付けるようにして冷却効率を高めるようにしてもよい。そして、所定温度以下に冷却されたウェブRLが巻取軸22にロール状に連続して巻き取られて回収される。
Next, the web RL exiting the
尚、本実施の形態では、気流発生手段を設けたものについて説明したが、これに限定されるものではなく、吹き出しノズル17を公知のコンプレッサーに接続し、圧縮空気をウェブRLに吹き付けるように構成してもよい。これにより、吹き出しノズル17から噴射された圧縮空気に、吹き出しノズル17周辺の空気が同伴されることでウェブRLに衝突する気体の風量が増加し、冷却効率を高めることができてよい。
In the present embodiment, the air flow generating means is described. However, the present invention is not limited to this, and the
また、図3に示すように、ウェブRLの冷却効率を高めるために、冷却手段1bをウェブRLの上方及び下方に配置(つまり、ウェブRLの両面に気体を吹き付けるように構成)してもよい。また、吹き出しノズル17の先端部からウェブRLの搬送方向の上流側及び下流側に延出する遮蔽板4a、4bを、ウェブRLの上面及び下面に対向させて設けてもよい。遮蔽板4a、4bは、ウェブRLの幅より広い幅に設定される。これにより、ウェブRLで反射した気体が遮蔽板4aで再反射されてウェブRLに再度吹き付けられるようになり、ウェブRLの冷却効率を一層高めることができる。この場合、遮蔽板4aの周囲に冷媒の循環系を設け、遮蔽板4aとウェブRLとで区画される空間が室温より低い雰囲気となるようにしてもよい。尚、図3では、吹き出しノズル17の先端部からウェブRLの搬送方向上流側に向けて、加熱炉12の壁面12cに当接するまで延出する他の遮蔽板を設けているが、この遮蔽板は省略してもよい。
In addition, as shown in FIG. 3, in order to increase the cooling efficiency of the web RL, the cooling means 1b may be disposed above and below the web RL (that is, configured to blow gas on both surfaces of the web RL). . Further, the
また、本実施の形態では、吹き出しのノズル17として、吹き出しノズル17の上流側の壁面をウェブRLに対し直角の直線状に形成し、先細りになるようにその他側の壁面を傾斜させているが、吹き出しノズル17からの気体を上記角度でウェブRLに吹き付けることができれば、吹き出しノズル17の形態は、これに限定されるものではない。図4に示すように、他の形態を有する吹き出しノズル5aとして、両側の壁面をウェブRLに対し直角の直線状に形成し、その先端のみを屈曲させたもの(図4(a)参照)、また、他の吹き出しノズル5b、5cとして、ウェブRLの搬送方向上流側から下流側に向かって吹き出しノズルの上流側の壁面を湾曲または屈曲させると共に、その下面のみをウェブRLに対し略平行に形成し、その先端を略直角に屈曲させたものであってもよい(図4(b)及び図4(c)参照)。
In the present embodiment, as the blowing
1 加熱冷却装置
1a 加熱手段
1b 冷却手段
12 加熱炉
13 熱源
17 吹き出しノズル
17a 吹出口
2 搬送装置
4a、4b 遮蔽板
R、RL ウェブ
W1、W2 幅
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heating /
Claims (6)
前記冷却手段は、ウェブの片面または両面に向かって気体を吹き出す吹き出しノズルを有し、この吹き出しノズルは、前記ウェブの下流側方向またはウェブに対し直角方向からウェブに近接させ、その先端部をウェブの搬送方向下流側を指向するように曲げたものであり、
前記ウェブの上面及び下面の少なくとも一方に対向させて、前記吹き出しノズルの先端部からウェブの搬送方向の少なくとも下流側に向かって延出する遮蔽板を更に備えることを特徴とするウェブの加熱冷却装置。 A heating and cooling apparatus for a web comprising a heating means on the upstream side and a cooling means on the downstream side thereof adjacent to each other in a web conveyance path conveyed at a predetermined speed,
The cooling means has a blow-out nozzle that blows gas toward one or both sides of the web, and the blow-off nozzle is brought close to the web from the downstream side of the web or from the direction perpendicular to the web, and the leading end thereof is web der those bent to direct downstream side of the is,
A web heating / cooling device , further comprising a shielding plate facing at least one of the upper surface and the lower surface of the web and extending toward at least the downstream side in the web conveyance direction from the tip of the blowing nozzle. .
所定の速度でウェブを搬送しながら、その搬送経路中でウェブを輻射熱により所定温度に加熱する加熱工程と、その下流側で前記ウェブの搬送方向の上流側斜め方向から気体を吹き付けてウェブを冷却する冷却工程とを含むことを特徴とするウェブの加熱冷却方法。 A web heating and cooling method using the web heating and cooling device according to claim 1,
While transporting the web at a predetermined speed, a heating step of heating the web to a predetermined temperature by radiant heat in the transport path, and cooling the web by blowing gas from the upstream oblique direction of the web transport direction on the downstream side The method of heating and cooling a web, comprising the step of:
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