JP6559794B2 - フィルム延伸プラントにおける処理流体案内 - Google Patents

Description

本発明は、それぞれが換気ユニットを備える幾つかの処理ゾーンからなる炉又はオーブンを伴う請求項１の前文に係るフィルム延伸プラントに関する。

フィルム延伸機とも称されるそのようなフィルム延伸プラントは、流動可能なプラスチックが冷却ロール上へ押し出されて、そこで冷却され、凝固又は硬化された後に、延伸されるべきフィルムがプラント内に生じるような程度までプラスチックフィルムを一般に二軸延伸するのに役立ち、このフィルムは、処理ステーションといわゆる炉又はオーブンを形成する複数の処理ゾーンとを通じて案内される。連続する処理ゾーンでは、処理流体が所定の温度まで加熱され、その後、フィルムの処理のために、処理流体がフィルムとその上面及び下面で接触される。これに関して、個々の処理ゾーンは、それらを必要に応じて及び処理されるべきフィルムのプラスチックタイプに応じて互いに無関係に対応する熱交換器によってそれぞれの処理ゾーンにおけるフィルムの処理に必要な温度に至らせることができるように設計又は構成される。そのようなフィルム延伸機はドイツ連邦共和国特許第３６１６９５５号明細書に記載されている。

フィルム延伸プラントの必要な縦延伸領域及び横延伸領域の他に、フィルム延伸プラントの中央部分、すなわち、炉における空気案内又は空気搬送は、そのようなプラントのエネルギー最適化にとって及び製造されるべきフィルムの品質にとって中心的な役割を果たす。

最も均一化可能な処理流体分布及びそれぞれの処理ゾーンにおける熱処理を達成するために、それぞれの処理ゾーン内の処理流体のための多数のノズルシステムが開発されてきた。そのため、欧州特許第２１２３４２７号明細書には、フィルムの幅方向で最も均一化可能な熱伝達率を得ることができるように、処理流体のための出口ノズルを、プラントを通過するフィルムの移動方向に対して垂直な幾つかの列を成してジグザグ形状に配置することが提案されてきた。しかしながら、この従来技術では、プラント全体を通じた処理流体の案内又は搬送の全体の最適化に取り組んでいない。

製造されたフィルムの品質も空気案内又は空気搬送に決定的に依存する。例えば、空気が炉内部に沿って炉を通過する層流を形成しつつフィルムと共に様々な異なる処理ゾーンを流通する場合には、これが結果として温度の比較的小さな均一性を有する。この問題が回避されなければならない場合、既知のプラントでは、除去されるべき処理流体の量を常に供給又は追加することが提案されてきた。しかしながら、これは、大量の処理流体が移動されて加熱されなければならないという結果をもたらし、それはエネルギー効率の理由から不利である。

高品質フィルムの達成に関連して重要な更なる課題は、以下で汚染物質と呼ばれる蒸発される又は揮発されるフィルム含有材料の除去又は急激な減少である。これらの汚染物質は、例えば、フィルム材料に応じて、オリゴマー、ワックス、及び、油、又は、カプロラクタム又は他のものである。これに関連して、汚染物質は、延伸中及び加熱中に解放されるフィルム成分を含み、その点で研磨摩耗を伴わない。汚染物質は、ポリマーが一般に純粋ではなく短鎖成分も含有するという点において生じ、短鎖成分は、加熱中に蒸発又は揮発するとともに、フィルムの冷却中に適用可能である場合には、それが炉から出る前に、再び再昇華又は凝縮してフィルム上に堆積され、これが品質の悪化に寄与する。フィルムの表面上に堆積される汚染物質の量、種類、及び、強度も、フィルムを構成するプラスチックに依存する。

いずれにしても、処理流体の案内又は搬送のタイプ及びそれぞれの処理ゾーン内の温度は、製造されるべきフィルムのために利用されるプラスチックに関連して、汚染物質がフィルムの表面上に堆積されるようになることによりフィルム品質を悪化させる機会を有する前に汚染物質を処理流体から除去することが意図される場合には、決定的な役割を果たす。

更に、処理流体の案内又は搬送のタイプは、設置又は構築されるパイプラインの量及びそれに伴うそのようなプラントのコストにかなりの影響を及ぼす。本出願人によって構築されて流通された既知のフィルム延伸プラント（図１参照）は、それぞれの処理ゾーン内の温度の比較的高い均一性を既に達成している。しかしながら、これは、比較的高いエネルギー消費と設置或いは構築されるパイプの多大な労力又は費用とを犠牲にしてのみ達成することができる。

この多大なパイプライン労力又は費用を低減することができる１つの可能性は、処理流体をフィルムに沿って処理ゾーンに通すことにある。これはエネルギー消費を減少させるが、温度の高い均一性に不利益であるプラントを通じた縦方向流を増強する。

ドイツ連邦共和国特許第３６１６９５５号明細書 欧州特許第２１２３４２７号明細書

したがって、本発明の根底にある目的は、従来技術におけるそのようなプラントの欠点を回避しつつ、新鮮な処理流体をフィルムに供給する必要性及びそのために必要なエネルギー供給を最小限に抑え、フィルムの品質に対する汚染物質の悪影響を減少させ又は回避するとともに、それぞれの処理ゾーン内の処理流体の任意の温度変動であってフィルムの高い品質を確保するために意図されていない任意の温度変動を低く抑えて、処理流体のために外部に設置又は構築されるパイプの量が減少される、フィルム延伸プラントを提供することにある。

この目的は、請求項１に係る特徴を有するフィルム延伸プラントにより達成される。適切な又は目的のある更なる進展が従属請求項に規定される。

本発明によれば、フィルム延伸プラントは、それぞれ１つの換気ユニットが接続される幾つかの処理ゾーンから成るオーブン又は炉を備える。この換気ユニットは、処理ゾーンの隣に配置することができるが、好ましくはそれぞれの処理ゾーンに配置されて、いわゆるペントハウスとも称される。フィルムは、フィルム入口領域を介して炉に供給され得る。個々の処理ゾーンは、フィルムの処理に関して自律的又は独立しており、それにより、フィルムは、ゾーン毎に、特に、フィルム延伸プラントに供給される処理流体が処理ゾーン内においてフィルムの上側及び下側でフィルム上にわたって流れるような態様で熱処理され得る。処理ゾーンを通じたフィルムの通過領域におけるフィルム周囲でのこの流れは、このとき、それぞれの処理ゾーンを通るフィルムの通過方向の層流が最小限に抑えられるような態様で実現される。

本発明によれば、処理流体は、それぞれの処理ゾーン内で、フィルムの熱処理のための処理ゾーンのそれぞれの割り当てられた換気ユニットによって循環可能であり、それにより、処理流体の一部は、それぞれの処理ゾーンから、プロセス技術的に続く又は後続する処理ゾーンへ案内又は搬送される。しかしながら、原理的には、処理流体の１００％がそれぞれの処理ゾーン内で循環される。これにより、各処理ゾーンは、この処理ゾーン内のフィルムの必要とされる熱処理目的又は機能に合わせて個々に調整可能又は調節可能である。処理ゾーンから後続の処理ゾーンへと案内又は搬送される処理流体の部分は、フィルムの通過領域から切り離されて処理ゾーンを通って案内又は搬送される。このことは、フィルムがそれぞれの処理ゾーンを通過する領域で、処理流体がそれぞれの処理ゾーンからプロセス技術的に続く又は後続するゾーン内へと抜け出ないことを意味する。むしろ、処理流体の所定の部分の更なる通過は、処理ゾーン内の異なる位置で起こり、いずれにしても少なくともフィルムの通過領域では殆ど起こらない。

更に、本発明によれば、それぞれの処理ゾーンに、好ましくは換気ユニットに組み込まれる熱交換器が設けられ、これにより、ここで循環されて供給された処理流体の一部を、この処理ゾーン内でのフィルムの熱処理のためにプロセス技術的に必要とされる温度に適合させる又は一致させることができる。したがって、処理ゾーン内に存在する処理流体の量がフィルムの熱処理のために循環される場合には、これが処理ゾーン内でのフィルムの熱処理のために必要とされる温度レベルで行われる。ここで処理流体の一部分が処理ゾーンからプロセス技術的に続く又は後続する処理ゾーンへと移送される場合、この部分は、最初に、一般的には、後続するゾーン内でのフィルムの熱処理のために必要とされる温度とは異なる可能性がある温度を有する。

処理ゾーン内では、そこで循環する処理流体全体が熱交換器を介して熱の付加を受ける。それに関し、隣接する処理ゾーンから供給される処理流体の部分流には多量の熱が供給され、その結果、温度差が補償される又は均等化される。処理ゾーン内で循環する処理流体の全体に多量の熱が供給されることにより、処理ゾーンの構成要素からの放射及び対流の結果としての及びフィルムの加熱の結果としての熱損失が補償され又は均等化される。隣接する処理ゾーンは、多くの場合、プロセス技術的に比較的小さい温度差を備えることから、このため、部分流に供給されなければならない熱エネルギーの量は、通常、部分流が外部から供給されなければならない場合よりも少ない。したがって、全体的に、既にこの理由のために、フィルムのための熱処理条件を維持しながらエネルギーを節約することが確保され、これにより、フィルムの高い品質が確保される。

本発明の更なる進展によれば、処理流体は、該処理流体が炉を通じたその流れ方向及びフィルム移動方向に関してフィルム入口領域から一方向流又は平行流を成して炉を通じて流れるとともにフィルム入口領域から向流を成して流れるような態様でフィルム入口領域及びフィルム出口領域において炉に供給され得る。これはプロセス技術的に特に有利である。それは、処理温度が、フィルム入口領域から始まって熱処理のための最も高い温度を有する処理ゾーンの領域に至るまで段階的又は連続的に増加する一方で、そこから炉のフィルム出口領域まで処理流体の温度が低下するからである。

プロセス技術的により低い温度を有する処理ゾーンからプロセス技術的により高い温度を有する処理ゾーンへの処理流体（６ａ）の部分流の案内又は搬送により、汚染物質の凝縮又は再昇華が回避される。このため、前述した一方向流領域又は平行流領域及び向流領域の形成は、多くの場合に有効又は賢明である。

好ましくは、処理流体が空気である。好ましくは、それぞれの処理ゾーン及びそれぞれの換気ユニットに割り当てられる熱交換器へ搬送される処理流体の一部は、それぞれの処理ゾーン内で熱処理されるフィルムに関して所定の温度プロファイル又は温度レベルを調整可能に設定できるような態様で互いに独立している又は互いに協調して調整可能である。これに関して、所定の温度プロファイルは、処理ゾーン内の経時的な温度のばらつきを反映する温度プロファイル、並びに、炉内で処理されるべきフィルムが晒される所定の温度プロファイルが最終的に炉全体に存在するように個々の換気ユニットにわたって局所的に発生する温度プロファイルであってもよい。１つの処理ゾーンからプロセス技術的に続く又は後続する処理ゾーンへと案内又は搬送される処理流体の量の調整可能性及び熱交換器の調整可能性の重要な利点は、一方ではエネルギー効率が良いがフィルムの熱処理に関しても最適なフィルムの熱処理にある。

好ましくは、処理流体の除去のための除去位置は、フィルム入口領域の後にプロセス技術的に設けられる。処理流体のための除去位置を設け、この除去位置によって好ましくはこの除去位置を通じて除去できる処理流体の量を調整できることにより、プラントを通じた処理流体案内又は搬送に関してフィルム延伸プラントの柔軟性が更に高められる。更に、処理流体の除去量の調整により、炉を通じたフィルムの更なる通過に沿う炉内の汚染物質の減少という意味で、場合により生じる汚染物質の排除を達成できる。

好ましくは、除去位置を通じた処理流体の除去が少なくとも１つの処理ゾーンで行われ、又は、除去は、残りの処理ゾーン内の処理温度よりも高い処理温度が存在する互いに隣接して配置される２つの処理ゾーンにある１つの除去位置をそれぞれ介して行われる。このことは、処理流体の除去がプロセス技術的に最も高い温度を有する処理ゾーンから行われることが好ましいことを意味する。これらの処理ゾーンでは、蒸発又は揮発される汚染物質の量が最も多い。処理流体が炉のこれらの領域から除去される場合、炉を通過するフィルムの通過方向又は貫流方向での処理流体の減少は、絶対量において最も強く影響され得る。除去された処理流体からの汚染物質の対応する洗浄を付加的なプラント又は設備によって達成することができ、それにより、エネルギー経済的にある量の汚染物質が除去されてた又は本質的に全ての汚染物質が除去された処理流体を再び元のプロセスへと案内又は搬送できる。

好ましくは、フィルム延伸プラントが触媒装置又は触媒変換器を更に備え、この触媒装置又は触媒変換器によって除去された処理流体を案内又は搬送することができ、また、この触媒装置又は触媒変換器は、処理ゾーンから外側に配置されるとともに、除去される処理流体を触媒処理する。原理的には、幾つかの触媒装置を、そのような触媒装置が最も高いプロセス温度の領域で少なくとも幾つかの処理ゾーンに割り当てられ得るように設けることができる。しかしながら、プロセス技術的に最も高い温度を伴う処理ゾーンからの処理流体に影響を与える中央触媒装置が存在することも想定でき、これが好ましい変形例である。

好ましくは、触媒処理される処理流体を濾過するためのフィルタが貫流方向で触媒装置の後に触媒装置に対して割り当てられる。一方では、汚染物質の大部分が触媒装置内で触媒燃焼され、その結果、フィルタを設けることで、それにより生じる残留物を濾過することができるとともに、比較的清浄な処理流体を炉又はそれぞれの処理ゾーンに再び供給することができる。これにより、汚染物質の洗浄又は除去に加えて、他方では、炉内の全処理プロセスに関して処理流体のエネルギー効率の高い再利用も起こる。

好ましくは、熱回収装置が貫流方向で触媒装置の後に又はフィルタの後に更に配置され、この場合、それぞれの処理ゾーン内で実現されるべき温度プロファイル又は温度レベルに応じて、熱回収装置の回収された熱エネルギーを炉へ再び供給することができる及び／又はこの熱回収装置から処理流体を選択された処理ゾーンへ再び供給することができる。これにより、この処理流体を炉内又はそれぞれの処理ゾーン内で達成すべき温度プロファイルに合わせて調整するために、エネルギコストに関する処理流体の全体的な最適化が達成される。好ましくは、熱回収装置は熱交換器である。プロセス又はプラントに望まれる熱供給の調整可能性は、処理ゾーンの熱交換器で達成される。回収されたエネルギーは、好ましくは、それぞれの処理ゾーンに供給される。更に好ましくは、処理流体の除去は、一方向流領域又は平行流領域の端部及び向流領域の端部に配置される処理ゾーンから実現される。これにより、除去は、一方向流領域又は平行流領域及び向流領域が互いに隣接している又は境界を接している領域で行われる。それにより、それぞれの領域及び処理ゾーンにおける処理流体案内又は搬送の比較的正確に調整された設定を更に改善することができる。

加えて、更に好ましくは、処理流体を無処理中立ゾーンを越えてプロセス技術的に続く又は後続する処理ゾーンに搬送又は移送するための架橋装置が配置される。この架橋装置は、熱回収装置から供給される熱エネルギーを、特に、フィードバックされた処理流体がそこで達成されるべき処理パラメータにしたがって処理技術的影響を直接に正当化するような量で受けることができる。このことは、処理流体が、既に後続の処理ゾーンに入る前に、この処理ゾーンで実現されるべきプロセス技術的な要件又は条件に対し、そのために必要なそのパラメータに関して、目標とする態様で適合され又は調整可能に設定されることを意味する。好ましくは、架橋装置は、処理流体の体積流量に関して調整可能である。これにより、中立ゾーンを越えて該中立ゾーンの後にプロセス技術的に位置される隣のゾーンへと跨いでいる処理流体の量を調整することができ、その結果、処理流体の搬送において、及び、処理に最適な所定の温度プロファイル又は温度レベルの達成において、高い柔軟性を得ることができる。

実施形態の更なる例によれば、炉は、入口ゾーン、延伸ゾーン、固定ゾーン、及び、出口ゾーンの形態を成す多数の処理ゾーンから成り、この場合、更に、加熱ゾーン、冷却ゾーン、及び、中立ゾーンを設けることができる。様々な異なるタイプの処理ゾーンの数及び種類は、一方では、フィルムを製造するためのプラスチックにしたがって、及び、製造されるフィルムが有するべき特性にもしたがって判断される。

１つの処理ゾーンからプロセス技術的に続く又は後続する処理ゾーンへと案内又は搬送される処理流体の一部分が処理ゾーン内のフィルムの通過領域から切り離されるようにするように、処理流体は、処理ゾーンから接続チャネルを介して処理ゾーンへと案内又は搬送される。したがって、この接続チャネルは、処理ゾーンを通るフィルムの通過領域から流れ技術的に分離され、それにより、接続チャネルのこの配置を通じて、処理ゾーンを通じたフィルムの貫流方向又は通過方向での層流を最小限に抑えることができることが本質的に達成される。

好ましくは、２つの換気ユニット又は２つの処理ゾーン又は１つの換気ユニットと１つの処理ゾーンとの間に接続チャネルが配置される。更に好ましくは、接続チャネルは、処理ゾーンと好ましくは処理ゾーン上に配置される換気ユニットとの間に設けられる。

接続チャネルには、該接続チャネルを通じた処理流体の流れを好ましくは調整できる及び／又は制御できる装置を設けることができる。これにより、１つの処理ゾーンからプロセス技術的に後続する又は続く処理ゾーンへ案内又は搬送される処理流体の量が影響を受ける。

ここで、添付図面に関連して、好ましい実施形態の例の説明に基づき、本発明の更なる詳細及び実施形態を詳しく説明する。

従来技術に係る一実施形態のフィルム延伸プラントの中央部分としての炉である。 取り付けられたパイプラインの例図を伴う図１に係るプラントの三次元図である。 本発明に係るフィルム延伸プラントの炉内における処理流体の案内又は搬送の原理概略図である。 本発明に係るフィルム延伸プラントの部分要素としてその上に換気ユニットが配置されて成る処理ゾーンである。 １つの処理ゾーンからプロセス技術的に隣接する処理ゾーンへ処理流体を更に搬送するための隣接する処理ゾーン間の接続チャネルである。 プロセス技術的に続く又は後続する処理ゾーンの換気ユニット内へ処理流体の一部を移送するために表示される更なる接続チャネルを伴う処理ゾーンの換気ユニット内の処理流体の案内又は搬送の原理概略図である。 付加的に設けられる触媒装置、フィルタユニット、及び、熱回収装置を伴う本発明に係るフィルム延伸プラントの炉の一部の原理概略図である。

図１には、既知のフィルム延伸プラントの中央部分として炉が示される。本発明は本質的に多数の処理ゾーンから成る炉を通じた処理流体の案内又は搬送を含むため、フィルム延伸プラントの炉の直前に配置される部分がここでは図示されない。

フィルムがフィルム入口領域５を通じて炉３内へ入る前に、一般に顆粒の形態を成す出発原材料として存在するプラスチック材料塊を最初に準備しなければならない。そのため、一般に、プラスチック顆粒が供給容器からサイロの態様の容器へ供給され、この容器から顆粒が押出機に供給される。同様に図示されない押出機内では、プラスチックが溶融されるとともに、対応して配置されるノズルを用いて同様に図示されない冷却ローラ上へプラスチックが塗布され、それにより、所定の幅及び厚さのフィルムが生じるように溶融材料が十分に硬化又は固められる。フィルム延伸プラント全体の隣接する縦延伸領域にはローラシステムが設けられ、該ローラシステムのプロセス技術的に後続して配置されるローラは、プロセス技術的にその前に配置されるローラよりも高い所定の回転速度で駆動され、それにより、フィルムは、回転速度差に起因して縦方向に延伸される。

フィルム４がその多数の処理ゾーンを有する炉３内へフィルム入口領域を通じて入った後、フィルム４は、その処理中に、様々な異なる処理ゾーンで熱処理されると同時に幅が延伸される。それにより、炉３のフィルム出口領域８にあるフィルム４は、フィルム入口領域５におけるよりもかなり広い幅を備える。フィルム出口領域８では、フィルム４が熱処理されてその最終状態へと延伸される。同様に図示しないエッジトリミングの後、フィルムは、図示しないローラシステムを介して反物（Warenbaumes）の方向でロール上に巻き上げられる。この図示しないローラシステムは、フィルム引き出し領域又はフィルム巻き取り領域とも称される。

既知のフィルム延伸プラントの中央部分として図１に示される炉は多数の処理ゾーンに分割され、そのうち２つの隣接する処理ゾーン１，１ａのみが一例として参照される。左側にはフィルム入口領域５が示され、また、右側にはフィルム出口領域８が示される。フィルム４は、フィルム入口領域５では及びフィルム出口領域８でも、一点鎖線によって概略的に示される。とりわけ、多数のパイプラインを通じた個々の処理ゾーン間での処理流体案内又は処理流体搬送が示される。中立ゾーン１３が幾つかの処理ゾーン間に配置される。処理流体は、炉の外側に配置される換気装置２３により、炉３の外側にその縦方向に配置されるパイプライン２２を介して、多数の処理ゾーンに供給されて再び多数の処理ゾーンから除去される。

この既知の実施形態は、個々のゾーンでのフィルムの処理のための均一な温度プロファイル又は一様な温度にとって有害な縦方向の空気又は縦方向流を既にかなりの程度まで回避する。しかしながら、この既知のプラントに関しては、比較的高いエネルギー消費が必要であり、その場合、広範囲に及ぶ又は膨大なパイプラインシステムを犠牲にして処理流体の比較的低い縦方向流量が達成される。

この既知のプラントにおいて、フィルムは、それぞれの処理ゾーン内において、炉を通じたフィルムの貫流又は通過方向で処理される。しかしながら、個々の処理ゾーンにおいて均一な温度プロファイル又は高い温度均一性又は低い温度差を確保するためには、炉を通じた処理流体の縦方向流が制御されることが重要である。この既知のプラントでは、これは広範囲にわたって構築されるパイプシステムに起因して既に比較的かなり可能であるが、そのようなプラントのための構造的努力及びそれに伴うコスト並びにそのようなプラントにおけるエネルギー消費も高い。

この既知のプラントのためのパイプラインの大きな努力及び費用を明確にするために、図２は、図１に係る既知のプラントを上から見た三次元図を示す。この既知のフィルム延伸プラントにおいて特に明白で認識可能なのは、中央部分としての炉３内に存在する広範囲に及ぶパイプラインシステムであり、このパイプラインシステムは、一般に空気の形態で使用されるとともに処理ゾーンで交換される処理流体の案内又は搬送のために設けられる。個々の処理ゾーンは、本質的には図示のパイプラインシステムによって互いに相互接続される。図２に示されて既に図１に概略的な配列を成して示されるパイプラインシステムは、外側からそれぞれの処理ゾーン内へ新鮮な空気を供給するのに役立ち、この新鮮な空気は、それぞれのプロセス技術的に必要な処理目的を実現するために加熱されてそれぞれの処理ゾーンで機能しなければならない。しかしながら、これはプラント全体の高いエネルギー消費をもたらす。

図３に係る本発明による実施形態の例において、処理流体の交換は、既知のプラントにおけるよりもはるかに少ないエネルギー消費で達成され、同時に、フィルム通過領域では処理流体の非常に低い縦方向流量で達成される。それにより、最適なプロセス処理パラメータに適合される非常に良好な温度プロファイルが処理ゾーンで確保される。より少ないエネルギー消費は、主として、炉３全体に対して新たに供給される処理流体６の量が図１に係る従来技術と比べて大幅に減少されるという事実に基づく。本発明によれば、これは、フィルムに沿って流れる処理流体の量を増加させることなく達成される。炉に対して新たに供給される処理流体６は、温度プロファイルに関して有利な位置で炉に供給された後、フィルム通過領域から標的化され、規定され、及び、分離される態様でプロセス技術的に続く又は後続する処理ゾーンへ部分流６ａとして更に搬送される。好ましくは、部分流６ａは、処理ゾーン１から、より高いプロセス温度を伴う隣接する処理ゾーン１ａへ更に搬送される。

それにより、部分流６ａは、再昇華及び凝縮の危険を伴うことなく常に付加的な汚染物質を取り込むことができる。したがって、炉全体に対して新たに供給される処理流体が最適に利用されることが達成される。

ここで、処理流体の新規な案内又は搬送を伴う本発明に係るフィルム延伸プラントの中央部分としての炉を図３の原理概略図において明らかにする。本発明に係る実施形態のこの例においても、炉３が多数の処理ゾーンから成り、そのうちの２つの連続する処理ゾーン１，１ａがこの場合も先と同様に参照される。２つの中立ゾーン１３が炉３自体に配置される。処理流体６が炉３の第１の処理ゾーンに供給され、この第１の処理ゾーンにはフィルム４を供給するためのフィルム入口領域５が位置される。各処理ゾーンに属する対応する換気ユニット２が概略的に示される。これに関し、処理ゾーンという用語は、換気ユニットと共に実際の処理ゾーンを意味すると理解される。換気ユニットは、実際の処理ゾーンにいわゆるペントハウスの形態で配置される。

これらの換気ユニットは、原理的に１００％の処理流体が処理ゾーン内で循環されるようにし、それにより、処理されるべきフィルムは、処理ゾーン内で回避されなければならないフィルムの搬送方向での層流又は縦方向流を引き起こすことなく、その上面及びその下面で流れ回される。したがって、各処理ゾーンは多かれ少なかれ自律的であり又は独立しており、これは、この処理ゾーン内でフィルムを熱処理するというその意図又は目的を実現するのに見合う。

ここでは、所定の処理温度を伴う処理ゾーン１からの処理流体６の一部６ａのみがより高い処理温度のプロセス技術的に続く処理ゾーン１ａ内へ案内される又は搬送されることが提供される。処理流体のこの部分６ａはその量に関して制御可能及び／又は調整可能であり、それにより、一方では、縦方向で炉を通過する処理流体の全体の処理量を減少させることができ、更に、処理流体６のこの部分６ａの更なる搬送が、炉の内部で、すなわち、処理ゾーンと換気ユニットとから成るモジュール式処理領域の内部で行われる。これにより、全体的にかなりの量の外部パイプライン及びそれに伴う投資コストが節約され、ひいては外部パイプラインが炉領域の外部に設けられなくなる。また、これにより、換気装置のエネルギーが同様に節約されるため、プラントが立っている建物への熱の導入が減少されるとともに、電気エネルギーに対する需要が減少される。更に、本発明に係る解決策により、明らかに改良された、より正確な温度案内又は温度制御を実現できるとともに、既知の解決策と比べて操作上安全な又は信頼できる及び目標となる回収エネルギーのシステムへのフィードバックが可能になる。

中立ゾーン１３が間に配置される処理ゾーンは外部ブリッジ１２によって橋渡しされ、それにより、中立ゾーン１３を通り越して処理流体を更に搬送又は移送することもできる。中立ゾーン１３にプロセス技術的に続く処理ゾーンも、プロセス技術的に続く又は後続する処理ゾーン１ａと見なされる。いずれにしても例えばフィルム入口領域５を備える第１の処理ゾーンに処理流体を供給することによる処理ゾーン間での処理流体の特別なタイプの更なる搬送に起因して、炉３を通過するフィルムの搬送方向に対して一方向の流れ領域又は平行流領域１０が炉のこの領域で生じる。

実施形態のこの例では、処理流体が炉３の端部領域に位置される処理ゾーンにも供給され、それにより、そこから平行流領域の端部まで向流領域１１が形成される。平行流領域１０と向流領域１１との出会い領域又は合流領域には、処理流体６を除去するための除去位置９が設けられており、この除去位置９は、その位置で互いに隣接して配置される処理ゾーンの両方に共通に統合され又は形成される。

原理的には、勿論、要件のプロファイルに応じて、本発明に係るフィルム延伸プラントの炉が平行な又は一方向の流れ領域のみを備えることも可能である。処理流体の供給１８が破線によって示され、また、その除去１９が実線の連続線によって示される。

新規な処理流体案内又は搬送を伴うフィルム延伸プラントは、一方では、大量の新鮮な処理流体の搬送におけるエネルギー消費量及びフィルムの熱処理のための処理ゾーン内で処理流体として使用されることが好ましい空気の加熱におけるエネルギー消費量を減少させるのに役立ち、他方では、空気のそのような部分をプラントにおける最適な汚染物質の除去が可能となるように常に分岐させるのに役立つ。フィルムから蒸発され又は揮発される汚染物質の不都合な影響は、処理ゾーン内ではせいぜい、フィルムの処理のための温度プロファイルが処理ゾーンから処理ゾーンへと上げられるという副次的役割を果たすにすぎない。これは、本質的には、一方向流領域又は平行流領域１０において当てはまる。図３に係る実施形態のこの例では処理流体の搬送の向流領域１１が設けられる炉の後部では、処理済みのフィルムの温度がフィルム出口領域８へ向かう方向で低下され、それにより、フィルムは、フィルム出口領域８から出た後、それを問題なく巻き上げることができるように十分に冷却される。しかしながら、フィルムのこの冷却プロセスでは、汚染物質がフィルムの表面上に堆積され得る可能性があり、これはフィルムの品質の悪化を意味する。したがって、好ましくはプロセス技術的に最も高い温度がそれぞれの処理ゾーン内に存在する炉の領域で処理流体を引き出す又は抽出することが必要である。

図４には、その上に換気ユニット２が配置されて成る単一の処理ゾーンが示される。この処理ゾーン１の前面側に示されるスリット状の入口領域は、フィルムの通過領域７である。実施形態の第１の例によれば、換気ユニット２の下方の処理ゾーンの上側領域に位置されて底部へ向けて閉じられる接続チャネル１７を認識でき、それにより、フィルムの通過領域７から切り離されるこの接続チャネル１７を通じて、１つの処理ゾーンからプロセス技術的に続く又は後続する処理ゾーン１ａへの処理流体の一部６ａの移送が行われる。それにより、処理技術的な理由により回避されなければならない縦方向流をそれぞれの処理ゾーンを通じてフィルムの移動方向で引き起こすことなく、或いは、プロセス技術的に続く処理ゾーンへの処理流体の一部の更なる搬送に起因してそのような縦方向流を強化させることなく、プロセス技術的に続く処理ゾーン１ａへ処理流体の所望の部分を供給することができる。

図５は、別個の構造要素として図４に既に示される実施形態の第１の例に係る接続チャネル１７を示し、この接続チャネル１７は、そのＴピースが底部へ向けて閉じられる状態で、処理ゾーン１を通過するフィルムのための通過領域７よりも上側に配置される。接続チャネル１７は、断面が略矩形であるとともに、処理ゾーン１内に位置されるＴピースから、フィルムの貫流方向に延びて中央ピース２８の形態を成すカバーを有する矩形チャネルを通じて、プロセス技術的に続く処理ゾーン１ａ内へと通じている。Ｓ屈曲部２９が、矩形チャネルの端部から上方へ向けて、図示しない換気ユニットに通じている。この接続チャネル１７の利点は、とりわけ、実際の処理ゾーン、すなわち、この処理ゾーンを通るフィルムの通過領域７よりも上側の処理ゾーンと換気ユニットの下側領域との間でそれが構造的に又は構成的に案内されるという点において存在する。これにより、処理流体６の一部６ａを１つの処理ゾーン１からプロセス技術的に隣接する処理ゾーン１ａへ更に搬送するために外部パイプラインが必要なくなる。

Ｓ屈曲部２９は、処理流体を接続チャネル１７の中央配置部から側方配置部へ向けて換気ユニット内へと案内又は搬送し、この領域には熱交換器が位置される。好ましくは、換気ユニット内の熱交換器へ向けて流れを最適に案内して方向付けるために、付加的なガイドベーン又はガイドプレートがＳ屈曲部２９に設けられる。接続チャネル１７のＴピース３０の端面に位置される有孔金属シート２７は、炉から、すなわち、処理ゾーンからの付加的な空気供給を確保する。この有孔金属シートは、開口のサイズに対して調整可能であることが好ましく、それにより、有孔金属シートを介して接続チャネル１７に供給される処理流体の量を調整可能な態様で制御することができる。

換気ユニット２を通じた処理流体の案内又は搬送が図６の原理構成又は概略構成に示される。処理流体６は、例えば駆動モータ２５によって駆動されるラジアル換気装置などの換気装置２４によって換気ユニット２の外側領域へと搬送される。そこでは、処理流体は、随意的に設けられるフィルタ２１を通って搬送された後、第１の流れ領域２ａを実際の処理ゾーン内へと下向きに通り過ぎる。そこでは、処理流体がフィルム（図示せず）に作用する。処理流体は、換気装置２４により第２の流れ領域２ｂを通じて換気ユニット２内へと再び吸い込まれて戻る。ここで、処理流体は、熱交換器３１の前又は前方の第３の流れ領域２ｃに入り込む。図６に示される換気ユニット２は、処理ゾーン１ａに属するものである。プロセス技術的に前の処理ゾーン１（図３参照）からの処理流体の部分流６ａも同様にその処理ゾーンに属する（図示しない）接続チャネル１７の上方の換気ユニットの開口２ｄを通じて第３の流れ領域２ｃ内へ入り込む。しかしながら、処理流体の部分流６ａは、これに加えて又はこれに代えて、パイプ形状接続チャネル２ｅを介して流れ領域２ｂを越えて第３の流れ領域２ｃ内へと搬送され得る。その目的のため、調整スライダ２６がパイプ形状接続チャネル２ｅ内に配置され、この調整スライダにより部分流６ａの量を調整できる。したがって、部分流６ａは、同様に更なる調整スライダ（図示せず）を設けることができる接続チャネル１７を介して、又は、パイプ形状接続チャネル２ｅを介して、又は、これらの両方を介して、第３の流れ領域２ｃに入り込む。その結果、この時点で入り混じって混合された処理ゾーン１，１ａからの処理流体は、熱交換器３１内で共に調節された後、再び換気装置２４を通り過ぎて第１の流れ領域２ａに流入し、それにより、循環回路又はループが閉じられる。処理流体が関連する実際の処理ゾーン内へと再び下方に流れる前に、適用可能であれば、一部分が開口２ｆを通じて次の処理ゾーン又は換気ユニットへ搬送される。しかしながら、この部分が既に処理ゾーンから導出され又は分岐されたことも想定し得る。このシステムにより、空気バランスが維持され、それにより、最終的には、プロセスにとって有害な処理流体の縦方向流が最小限に抑えられ、それに伴って、フィルム上にわたって非常に良好な均一の温度分布がもたらされる。

とりわけ、より狭いプラントでは、適用できれば、必要とされる空間に関して、第１の実施形態にしたがって説明された矩形の接続チャネル１７（図５参照）の変形を受け入れることが場合により問題となり得る。そのような場合、第２の実施形態によれば、接続チャネルが隣接する換気ユニット間のパイプ形状接続チャネル２ｅ，２ｆとしてのみ具現化される。

しかしながら、図６は、接続チャネル１７及びパイプ形状接続チャネル２ｅ，２ｆの両方が設けられる実施形態の一例を示す。これらのパイプ形状接続チャネル２ｅ，２ｆ又は接続チャネル１７を介して、処理流体６の一部６ａがそれぞれの処理ゾーン１ａの熱交換器３１に搬送される。それにより、フィルムの熱処理のためのプロセス技術的に続く処理ゾーン１ａ内で実現されるべき温度プロファイルに対応するように、また、この処理ゾーン内において所定の温度プロファイル又は温度上昇又は温度進行を目標とする態様で実現するように、前の処理ゾーンからの処理流体の一部６ａを加熱することができる。

また、最後に、図７は、処理流体の新規な案内又は搬送を伴うフィルム延伸プラントの効率の更なる向上のための回路構成の原理図又は概略図を示す。その目的のため、プロセス技術的に最も高い温度が生じる処理ゾーンの領域に処理流体のための除去位置９が設けられ、この除去位置９を通じて、汚染物質の濃度が高まった処理流体が参照されない更なるブロワ又は換気装置により触媒装置１４を通って搬送される。原理的には、触媒装置を介して処理流体６の全体を搬送することができる。しかしながら、触媒装置を介して処理流体の一部のみを搬送することもできる。後者の場合、触媒装置の寸法をより小さくすることができる。好ましくは、プラント全体に関して、すなわち、炉全体に関して、単一の触媒装置のみが設けられる。勿論、更なる触媒装置を設けることもでき、それにより、プロセス技術的に高い温度を伴う処理ゾーンから幾つかの位置で除去を行うことができる。除去は、触媒装置１４内で又は触媒装置１４で燃焼され得るかなりの含有量の汚染物質を処理流体が含むプロセス技術的な温度が存在するいずれの場所においても理にかなっており又は意図的である。

図７で概略的に例示されるプラントによれば、触媒装置１４の後にフィルタ１５が依然として更に配置される。本発明に係るフィルム延伸プラントのエネルギー効率を更に高めるために、熱交換器の形態を成す熱回収装置１６がフィルタの後に設けられ、この熱交換器は、除去された処理流体の比較的高いエネルギーを高い又は最も高いプロセス温度の処理ゾーンから引き出すとともに、図示しない一方向流領域又は平行流領域で或いは図示しない向流領域で架橋装置１２を介して移送又は搬送され得る処理流体へそのエネルギーを放出し、それにより、処理流体がそれぞれの中立ゾーン１３を通り過ぎて架橋装置１２により供給される処理ゾーン内の処理流体は、そこに存在する対応する温度プロファイルに適切に適合する。

触媒装置の配置は、プロセス温度が２００℃を超えるあらゆる場所で理にかなっている。例えば、主に包装のために利用されるポリプロピレンフィルムの場合、フィルム延伸プラントのそのような炉内で生じる１６５℃の領域内の最高温度は、触媒装置の使用に価値があるほど十分に高くない。したがって、触媒装置の使用は、製造されるべきフィルム製品のタイプに依存する。しかしながら、熱回収装置に関連する触媒装置及び／又はフィルタは、包装用のポリエステルのフィルム、厚いフィルムとして又は光学フィルムとしてのポリエステルに関して、及び、ポリアミドフィルムに関して推奨できる。

非常に少ない又は好ましくはたった１つの除去位置のみを伴うとともにプラント全体にわたって送られるようになっている処理流体量がかなり減少されるこの新規な処理流体案内又は搬送では、例えば、処理流体をポリプロピレンプラント内の例えば１６５℃から２００℃を超える温度まで加熱することもでき、それにより、有効な触媒処理へアクセスできるようになる。それにより、排気ガス負荷又は排ガス量を大幅に減らすことができ、又は、処理流体の一部を再利用することができる。これにより、２００℃を超える加熱に対する更なるエネルギー需要を補償できる。その後も、操作上かなり安全な又は信頼できる態様で著しくより清浄な空気を熱交換器へ搬送することができる。この熱交換器は、その後、それほど頻繁には汚れなくなる又は汚染されなくなり、それにより、そのようなプラントのための掃除労力も低減される。更に、良好な寸法付けを伴う触媒装置が汚染物質を最大で９５％まで完全に除去できるという点において利点がある。

従来のプラントと本発明に係るプラントとを比較するためのエネルギーバランス計算は、特に、熱回収を伴わないプラント及び熱回収を伴うプラントの両方に関し、処理流体の新規な案内又は搬送を伴う本発明に係るフィルム延伸プラントによってかなりのエネルギー節約が達成できることを開示する。したがって、熱回収を伴う既知のシステムと比べ、新規なシステムでは、２５〜約３０％のエネルギーを節約できる。熱回収を伴わない既知のシステムと新規なシステムとの比較は、最終的に、３５〜４０％の範囲のエネルギー節約をもたらす。それとは対照的に、熱回収を伴う新規なシステムが熱回収を伴わない既知のシステムと比較される場合には、完全に５０％の領域内にあり得るエネルギー節約が生じる。

構造技術又は構成技術に関する更なる利点は、特に、フィルム延伸プラントの炉の領域で外側に装着されなければならないかなりの量のパイプラインを節約できるという点において生じる。

１ 処理ゾーン
１ａ 続く又は後続する処理ゾーン
２ 換気ユニット
２ａ 第１の流れ領域
２ｂ 第２の流れ領域
２ｃ 第３の流れ領域
２ｄ 開口
２ｅ パイプ形状接続チャネル
２ｆ パイプ形状接続チャネル
３ 炉
４ フィルム
５ フィルム入口領域
６ 処理流体
６ａ 処理流体の一部
７ フィルムの通過領域
８ フィルム出口領域
９ 除去位置
１０ 平行流領域又は一方向流領域
１１ 向流領域
１２ 架橋装置
１３ 中立ゾーン
１４ 触媒装置
１５ フィルタ
１６ 熱回収装置
１７ 接続チャネル
１８ 供給源
１９ 除去
２１ 換気ユニット内のフィルタ
２２ パイプライン
２３ ブロワ／換気装置
２４ 換気装置
２５ 駆動モータ
２６ 調整スライダ
２７ 有孔金属シート
２８ 中央ピース／カバー
２９ Ｓ屈曲部
３０ Ｔピース
３１ 熱交換器

Claims (15)

1. それぞれが換気ユニット（２）を備える幾つかの処理ゾーン（１）から成る炉（３）を伴い、前記炉にはフィルム入口領域（５）を介してフィルム（４）を供給でき、前記フィルム（４）が前記処理ゾーン（１）内でゾーン毎に熱処理可能であり、処理流体（６）が前記処理ゾーン（１）内において前記フィルムの上面及び下面で前記フィルム（４）上にわたって流れる、フィルム延伸プラントであって、
   ａ）前記処理流体（６）は、前記フィルム（４）の熱処理のためにそれぞれの前記処理ゾーン（１）内でそのそれぞれの前記換気ユニット（２）によって循環可能であり、前記処理流体（６）の一部（６ａ）がそれぞれの前記処理ゾーン（１）からプロセス技術的に後続の処理ゾーン（１ａ）へ搬送され、
   ｂ）前記処理ゾーン（１）から前記後続処理ゾーン（１ａ）へと搬送される前記処理流体（６）の前記一部（６ａ）は、前記処理ゾーン（１）内の前記フィルム（４）の通過領域（７）から切り離されて搬送され、
   ｃ）それぞれの前記処理ゾーン（１）には熱交換器が設けられ、この熱交換器により、前記処理ゾーンへ搬送される前記処理流体（６）の前記一部（６ａ）は、前記フィルム（４）の熱処理のためにこの処理ゾーンでプロセス技術的に必要とされる温度に適合できる、
   ことを特徴とするフィルム延伸プラント。
2. 前記処理流体（６）は、該処理流体（６）がその流れ方向及びフィルム移動方向に関して前記フィルム入口領域（５）から一方向流又は平行流を成して流れるとともにフィルム出口領域（８）から向流を成して流れるような態様で前記フィルム入口領域（５）及び前記フィルム出口領域（８）において前記炉（３）へ搬送可能であることを特徴とする請求項１に記載のフィルム延伸プラント。
3. それぞれの前記処理ゾーン（１ａ）及び前記熱交換器へ搬送される空気である前記処理流体の前記一部（６ａ）は、それぞれの前記処理ゾーン（１ａ）で熱処理されるフィルムに関する所定の温度プロファイルを調整可能に設定できるような態様で調整できることを特徴とする請求項１又は２に記載のフィルム延伸プラント。
4. 処理流体（６）の除去のための除去位置（９）が前記フィルム入口領域（５）のプロセス技術的に後に設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のフィルム延伸プラント。
5. 処理流体（６）の除去が少なくとも１つの処理ゾーン（１）にある前記除去位置（９）を介して行われ、又は、除去は、残りの前記処理ゾーン内の処理温度よりも高い処理温度を伴う互いに隣接して配置される２つの処理ゾーン（１，１ａ）にある１つの除去位置をそれぞれ介して行われることを特徴とする請求項４に記載のフィルム延伸プラント。
6. 除去される処理流体は、前記処理ゾーン（１）から外側に配置されて除去される処理流体を触媒処理する触媒装置（１４）を通って搬送されることを特徴とする請求項５に記載のフィルム延伸プラント。
7. 前記触媒処理される処理流体を濾過するためのフィルタ（１５）が貫流方向で前記触媒装置の後に前記触媒装置（１４）に対して割り当てられることを特徴とする請求項６に記載のフィルム延伸プラント。
8. 熱回収装置（１６）が貫流方向で前記触媒装置（１４）の後に配置され、前記熱回収装置の回収された熱エネルギーが前記炉（３）へ再び搬送可能であり及び／又はこの熱回収装置から前記処理流体（６）が選択された処理ゾーン（１）へ再び搬送可能であることを特徴とする請求項６又は７に記載のフィルム延伸プラント。
9. 処理流体（６）の除去は、前記一方向流領域又は平行流領域（１０）の端部及び前記向流領域（１１）の端部に配置される前記処理ゾーンから行われることを特徴とする請求項２若しくは３に従属する請求項４又は請求項５に記載のフィルム延伸プラント。
10. 処理流体（６）を無処理中立ゾーン（１３）を越えてプロセス技術的に続く処理ゾーンに移送するために架橋装置（１２）が配置されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のフィルム延伸プラント。
11. 前記架橋装置（１２）が処理流体体積流量に関して調整可能であることを特徴とする請求項１０に記載のフィルム延伸プラント。
12. 前記炉（３）は、入口ゾーン、延伸ゾーン、固定ゾーン、及び、出口ゾーン、並びに、加熱ゾーン、冷却ゾーン、及び、中立ゾーン（１３）の形態を成す処理ゾーン（１）を備えることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のフィルム延伸プラント。
13. 前記処理流体（６）の前記一部（６ａ）は、接続チャネル（２ｅ，２ｆ；１７）を介して、処理ゾーン（１）から処理ゾーン（１ａ）へ搬送され、前記接続チャネル（２ｅ，２ｆ；１７）は、前記処理ゾーン（１）を通る前記フィルム（４）の前記通過領域（７）から流体的に分離されることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のフィルム延伸プラント。
14. ２つの換気ユニット（２）又は２つの処理ゾーン（１）又は１つの換気ユニット（２）と１つの処理ゾーン（１）との間に接続チャネル（２ｅ，２ｆ；１７）が配置されることを特徴とする請求項１３に記載のフィルム延伸プラント。
15. 前記接続チャネル（２ｅ，２ｆ；１７）を通じた前記処理流体（６）の流れが調整可能及び／又は制御可能であることを特徴とする請求項１３又は１４に記載のフィルム延伸プラント。

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