JPH021004B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、有機重合体から成る帯状体を熱処理
する装置に関する。詳しくは有機重合体の帯状体
を加熱ロールを用いて熱処理する帯状体熱処理装
置および加熱ロール、冷却ロールを用いて熱処理
する帯状体熱処理装置に関する。

有機重合体から成る帯状体としては一般にフイ
ルム、シート、テープ等が知られている。これら
の帯状体は有機重合体を押出製膜して得られるか
又は押出製膜して得た原反を更に１軸ないし２軸
延伸してより一層、その物理特性、寸法特性、光
学特性を向上させた形で得られる。これらの帯状
体を押出製膜したまま、又、延伸したままで用い
られる場合もある。

然し、大抵の場合、更に寸法特性、物理特性を
向上させるために、一般に製膜もしくは延伸した
後で熱処理を行うことはよく知られた事実であ
る。

特に帯状体の寸法安定性、強度特性を厳しく要
求される用途に用いられるものは、ほとんど例外
なく熱処理を行つており、帯状体の製造において
極めて重要な工程である。

この帯状体の熱処理装置には、熱媒（多くは
水）を用いる浸漬加熱装置、加熱ガス体を用いる
オーブン熱処理装置、クリツプを用いたテンター
熱処理装置、ロール型熱処理装置が知られてい
る。

然るに、熱媒を用いた浸漬加熱装置は安価なた
め、経済的には有利だが、被処理物に熱媒が伴走
して付着するため、処理速度に制限があり、更に
伴走付着した熱媒が被処理物に残り好ましくな
く、且つ、その除去が困難である。

特に幅広の帯状体の場合、浸漬槽中において、
幅方向の拘束が出来ず、その結果として、帯状体
の幅方向の収縮が発生し、帯状体の物理特性が著
しく異方性となり、事実上、このような帯状体は
使用に耐えない。

又、加熱ガス体を用いるオーブン熱処理装置
は、ガス体を用いるため、被処理物に何んら付着
するものがなく、この点での処理速度に制限はな
いが、間接加熱のため、炉長がかなり大きくな
る。従つて、幅広の帯状体を熱処理する場合、帯
状体の幅方向の拘束が何んら無いため、幅方向の
収縮が著しく、その結果として、帯状体の物理特
性に異方性を生じ、このような帯状体は事実上、
使用出来ない。

又、クリツプを用いたテンター熱処理装置は、
前記オーブン熱処理装置において、チエーン走行
装置が付加され、このチエーンにクリツプが装着
されているものである。このクリツプにて帯状体
の幅方向両端を把持し、幅方向を拘束して熱処理
出来ることから、被処理物の幅方向収縮が生じな
いため、帯状体に異方性が生ずることがなく、好
ましい熱処理装置である。然るに、このテンター
熱処理装置は極めて高価な装置のため、容易に採
用することが出来ない。

更に、ロール型熱処理装置は、直接、帯状体が
ロール表面に接するため、伝熱効率が高く、従つ
てオーブンを用いた熱処理装置に比し、伝熱時間
が少なくて済み、その結果として装置もオーブン
式のものに比し、小型となり、著しく経済的に有
利である。又、最初に装置に帯状体を通す場合
も、操作が簡単である。更にロールを用いた場
合、加熱温度もオーブン式のものに比し、著しく
均一にでき、優れた熱処理装置である。

ところが、従来のロール型熱処理装置には重大
な欠点がある。ロールに帯状体が接した場合、加
熱により帯状体に熱収縮が発生する。この熱収縮
力が働く結果、帯状体の幅方向の寸法が大きく縮
む。この加熱による熱収縮力に抗する力としては
帯状体とロール表面間の摩擦力だけである。

然るに、極めて熱収縮力の高い有機重合体の延
伸された帯状体、例えばポリアミドの２軸延伸フ
イルムの場合、前記摩擦力だけでは帯状体の幅収
縮を抑制することは出来ず、著しい幅収縮を惹起
し、その結果として帯状体の幅方向両側端の厚さ
が極めて厚くなり、ロール状に捲取ることが不可
能となる。又、帯状体の物理的特性にも異方性を
生じ、例えば包装用、ラミネート用等に使用出来
なくなる。

このロール型熱処理装置の欠点を改良したもの
として、種々の方法が知られている。

特公昭44−7159号公報に多段ニツプロールを用
いる方法が提案されている。然し、この方法で
は、帯状体の幅収縮は防止出来ない。

特公昭45−19800号公報に帯状体の両耳が接触
する位置に於いて、円筒周面が段落ちとなつた構
造を有する大口径の加熱ロールを用いる方法が提
示されている。即ち、帯状体の両耳をロールの両
端に鈎状に引掛けることによつて、ロール面上で
のフイルム幅収縮を防止する方法である。この方
法では、両耳部が変形するため、使用出来ず、大
きな材料損失を生じ、且つ両耳が変形しているた
め、帯状体走行時に帯状体にしわが入り、外観を
著しく損し、事実上使用出来ない。

特公昭48−39590号公報に一対のベルトで帯状
体を挟持し、そのままの状態で熱処理ロール間を
走行させる方法が提案されている。然るに、この
方法では機構が著しく複雑なため、非常に高価な
装置となり、且つ表面平滑で、強靭、且つ可撓
性、耐熱性に優れたベルトに適当なものが無く、
実用上、使用出来ない。

特公昭50−2181号公報に帯状体の両端に突起部
を形成させ、ロール両端の凹状溝と凹凸を設け
た、エンドレスで挟持して熱処理する方法が提示
されている。然し、この方法では帯状体の両耳を
かなり厚くしなければならず、非常に大きな材料
損失となる。

更に、特開昭52−33968号公報では、金属ロー
ルに帯状体を押圧するゴムロールに、両端部が１
段高く形成された段状のフイルム把持部を持つゴ
ムロールを用いることを提示している。然るに、
この方法では、帯状体両端の一部した把持しない
ため、熱収縮力の高い帯状体では、幅収縮が発生
し、且つ、ゴムロールの両端部のみ高い圧力が加
わるため、ゴムロールが容易に劣化し、且つ又、
多数の加圧装置の付設されたゴムロールを要し、
極めて高価な装置となり、経済的に著しく不利で
ある。

更に、特開昭52−80366号公報にロールの両縁
面に対し、粘着剤を塗布するか、又は両面接着性
の接着テープを貼り付けて、帯状体の幅収縮を防
止する方法が提案されている。然るに、高温に耐
え、且つ長持ちし、強い接着力を持ちながら、帯
状体へは移行しないような接着剤もしくは接着テ
ープに適当なものが無く、実用化出来ない。

以上述べたように、従来のロールからなる熱処
理装置で、帯状体の幅収縮を有効に防止すること
が出来ず、その応用範囲が極めて限定されてい
た。

特に、ロール熱処理装置を用いねばならない場
合、前述したように、加圧装置を付設した押圧ロ
ール等の複雑な機構を多数載設しなければなら
ず、極めて高価な装置となる。

本発明はかかる重大な欠点を解決したロールか
らなる帯状体熱処理装置を提供することにある。

更に詳しくは、構造が簡単で、且つ幅収縮のほ
とんど発生しないロールから成る熱処理装置を提
供するにある。即ち、加圧装置を付設した押圧ロ
ールを出来るだけ使用しない熱処理装置の提供に
ある。

なお、その上、ポリアミドの２軸延伸フイルム
の如き熱収縮力の極めて高い帯状体の熱処理にも
用い得るロールからなる熱処理装置の提供にあ
る。

すなわち、本発明は (1) 有機重合体からなる帯状体を加熱熱処理する
加熱ロールと押圧ロールとからなり、加熱ロー
ルおよび押圧ロールはそれらの円周表面で相対
的に実質的に密着すべく付勢されており、それ
らの芯線が同一平面上に位置して配設され、帯
状体が押圧ロールおよび加熱ロールの周りを順
次通過せしめられるようにしたことを特徴とす
る帯状体熱処理装置。

(2) 有機重合体からなる帯状体を加熱熱処理する
加熱ロールと押圧ロールと熱処理された帯状体
を冷却する冷却ロールとからなり、加熱ロー
ル、押圧ロールおよび冷却ロールはそれらの円
周表面で相対的に実質的に密着すべく付勢され
ており、それらの芯線が同一平面上に位置して
配設されており、帯状体が押圧ロール、加熱ロ
ールおよび冷却ロールの周りを順次通過せしめ
られるようにしたことを特徴とする帯状体熱処
理装置 を提供する。

次に、本発明の装置例を第１図〜第５図に示
し、本発明熱処理装置を詳細に説明する。

第１図において、帯状体Ｘを通過させて加熱・
押圧する押圧ロール１ａ、加熱ロール２ａ、押圧
ロール１ｂ，１ｃ、加熱ロール２ｂ、および押圧
ロール１ｄは、それらの断面の芯が直線Ｈ−
H′上に左から右へ順に配設されている。右端の
押圧ロール１ｄ（以下、固定押圧ロールという）
は左右上下などに移動しないようにその芯が適当
な軸受手段（図示しない）によつて支持されてい
る。

左端の押圧ロール１ａの芯を支持する軸受手段
（図示しない）は油圧シリンダ・ピストン機構な
どの適当な手段によつて右方へ付勢され、このこ
とによつて押圧ロール１ａは、加熱ロール２ａ、
押圧ロール１ｂ，１ｃ（以下、中間押圧ロールと
いう）、加熱ロール２ｂを固定押圧ロール１ｄに
押しつけ、これらのロールはそれらの円周表面で
相対的に密着することになる。

押圧ロール１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、通常、
耐熱性のある弾性体、好ましくはエラストマーで
被覆されている。エラストマーとしてはシリコン
ゴム、フツ素ゴムなど耐熱性のあるゴムが好まし
い。

押圧ロール１ａは加圧源であるため、そのロー
ル径および軸は中間ロール１ｂ，１ｃのそれらに
比べてかなり大きくする方がよい。これと同様に
最終段の固定押圧ロール１ｄのロール径および軸
も大きな力に耐えるべく大きくする方がよく、こ
のことは帯状体Ｘの幅収縮を阻止することに役立
つ。

中間押圧ロール１ｂ，１ｃは、加熱ロール２
ａ，２ｂによつて相対的にバツクアツプされてい
るので、大きな力が加わつても撓むことがなく、
極めて小口径にすることができる。

押圧ロール１ａ，１ｂ，１ｃは加熱してもよ
い。加熱ロール２ａ，２ｂの材質は金属が一般に
用いられるが、その表面を硬質クロムメツキする
と傷がつき難くなつて好ましく、また、必要に応
じてその外周に弾性体を被覆してもよい。加熱手
段は特に限定されないが、熱媒の循環あるいは電
熱ヒータ内設によつてもよい。

帯状体Ｘの熱処理条件によつて高温で長時間、
熱処理する必要がある場合には、加熱ロールを大
きくしたり、加熱ロール２ａ，２ｂの外に更に他
の加熱ロールを追加して介在せしめ、更にこれら
の間に押圧ロールを追加介在せしめる。押圧ロー
ル１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、加熱ロール２ａ，２
ｂは、通常、すべて同速で運転され、これらの駆
動は必ずしもすべてのロールについて行う必要は
なく、加熱ロール２ａ，２ｂを適当なチエーン機
構やギヤ機構（図示しない）によつて駆動し、押
圧ロール１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄには加熱ロール
２ａ，２ｂの周表面から駆動力を伝達してもよ
い。また熱処理中に帯状体Ｘを弛緩させる必要が
ある場合などでは、各ロールを傷つけない範囲で
適宜別々の駆動手段によつて適当な速度の回転力
を与えてもよい。冷却装置３ａ，３ｂが最終段の
固定押圧ロール１ｄの後方（第１図で右方）で、
後述する帯状体Ｘの進行方向線を上下に対向して
配設される。冷却装置３ａ，３ｂは冷風源（図示
しない）にダクトなどで連絡し、先端に吹出ノズ
ルを有し、吹出ノズルの吹出方向は帯状体Ｇの進
行方向線に向けてある。

第２図は、本発明の好ましい例の一つである。
即ち、各ロールの断面の芯が垂直方向の中心線Ｈ
−H′に一致するように各ロールを縦型に配列し
てある。

この配列によつて、ロール自身の重量をロール
の加圧力として利用できるので、押圧ロール１ａ
に付設される加圧装置は小能力のものでも十分に
その機能を発揮する。

第３図は薄物の帯状体に用いるのに好ましい例
である。即ち、帯状体Ｘの表裏を両面から熱処理
しなくても良い場合、押圧ロールと加熱金属ロー
ルを交互に配列したものである。又、加熱金属ロ
ールのロール径を小さくすれば、更にロール面圧
を高めることが出来るので、幅収縮の防止になり
好適である。本実施例の如きロール配列は、本発
明で初めて可能となつたものである。即ち、ロー
ル径が小さくなる程、ロールは撓み易く、大きな
加圧力を加えることが出来ないが、本実施例な
ら、それが可能である。

つぎに、第(2)項に記載の発明である冷却ロール
を設けた熱処理装置について説明する。

第４図は、前記第(1)項に記載の発明にさらに冷
却ロールを配した側断面図である。すなわち、本
装置は、加圧装置を付設した押圧ロール１ａ、加
熱ロール２ａ，２ｂ、押圧ロール１ｂ，１ｃ，１
ｅ並びに冷却ロール３ａ、更に最終段固定押圧ロ
ール１ｄから成る。

第(1)項に記載の発明の例である第１図の熱処理
装置では、処理された帯状体は熱い状態で熱処理
装置を離れるが、第４図に示す熱処理装置では帯
状体Ｇは完全に冷却された後、ロールを離れる。
この効果の差異を第６図を用いて説明する。

第６図は、ポリアミドの２軸延伸フイルム（厚
さ28μ）の各加圧状態における押圧点の幅収縮率
測定値を示す。用いたロール幅は500mm、各ロー
ルの口径は、ロール１ａ，１ｄが150mmφ、ロー
ル２ａ，２ｂ，３ａが200mmφ、ロール１ｂ，１
ｃ，１ｅが80mmφであり、ロール温度はロール２
ａが130℃、ロール２ｂが200℃、ロール３ａが25
℃に保たれているものを用いた。更にロール１
ａ，１ｂ，１ｃ，１ｅ及び１ｄにはシリコーンラ
バーが被覆され、且つそのシヨアー硬度はロール
１ｂ，１ｃ，１ｅが80、ロール１ａ，１ｄが75で
あつた。又、ロール２ａ，２ｂ，３ａは硬質クロ
ムメツキを施した金属ロールを用いた。

第６図の縦軸は帯状体ＸのＡ点における幅を基
準とした幅収縮率（％）を示し、横軸はロール上
の押圧点の位置を示す。

直線１０は押圧ロール１ａの加圧力を０Kgとし
た場合のものである。従つて、各ロールの押圧点
の間隙はフイルムの厚さ分だけ開いている。

直線１１は第１図の装置を用いて熱処理した時
の測定値で、押圧ロール１ａの加圧力は150Kgで
ある。

更に、直線１２は第４図の熱処理装置を用いた
時の測定値で、押圧ロール１ａの加圧力は150Kg
である。即ち、極く僅かでもロール間隙があれば
著しく幅収縮が大きい事が直線１０から分る。

これに対して、本発明の熱処理装置では、冷却
ロールが無い場合でも幅収縮が著しく少ないこと
が分る。更に冷却ロールを列設した場合には、更
に幅収縮が少なくなり、３％以下となつて、実用
上全く問題とならない水準まで低下していること
が分る。この測定値からも本発明がいかに優れて
いるか明瞭である。

第４図の装置も第１図の装置と同様に、押圧ロ
ール１ａ，１ｄ間で加圧される。加圧装置が付設
されているロールは、ロール１ａだけである。

各ロール１ａ，２ａ，１ｂ，１ｃ，２ｂ，１
ｅ，３ａは、各ロールの断面の芯を通る中心線Ｈ
−H′上を移動可能な構造となつている。従つて、
フイルムを通す時は、各ロールの押圧点Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｅ，Ｆ共に間隔を広く出来る。

冷却ロール３ａは冷却水を循環し得る構造とな
つており、通水によつて冷却出来る。場合によつ
ては、所定の温度に調節することも出来る。

更に、冷却ロールの本数及びその大きさは、熱
処理条件と目的とする帯状体の品質によつて決定
される。高温で熱処理する場合は、冷却ロールの
本数及びその大きさは、一般には増した方がよ
い。

第２図、第３図のロールの熱処理装置に、更に
第４図のように冷却ロール３ａを付設すると更に
好ましい結果が得られる。

第５図は、加熱金属ロール２ａ、冷却金属ロー
ル３ａの断面の芯を中心線Ｈ−H′上に順に設け
た本発明の最も簡単な実施例を示す。

以上に説明したとおり、本発明は極めて簡単な
構造のロールからなる帯状体熱処理装置であるに
も拘らず、帯状体の幅収縮の防止に著しい効果を
発揮することが明らかである。即ち、本発明の効
果として以下のことが挙げられる。

(1) 加圧装置を付設する押圧ロールを最小限に出
来るので、構造が簡単で、操作性も極めて優
れ、且つ他の熱処理装置に比し著しく安価であ
る。

(2) ロール径が小さくても、大なる加圧力が加え
られるので、帯状体の熱収縮力を面圧として有
効に利用出来る結果、幅収縮を著しく小さく出
来る。

(3) 帯状体の表裏両方とも熱処理出来るので、均
一な品質の帯状体が得られる。

(4) 熱処理装置の設置面積を著しく小さく出来る
ので、場所の面からも極めて有利である。

本発明は上記した如き機能を有するので、それ
自体が熱処理装置として使用出来るのみならず、
例えば、熱媒浸漬型熱処理装置、オーブン型熱処
理装置、テンター型熱処理装置の補助手段として
も極めて有効に用い得る。

即ち、２軸延伸フイルムの熱処理を行う際、必
然的に幅収縮が発生することは、その２軸配向か
ら当然の帰結である。然るに、この幅収縮は延伸
温度より僅か上までの温度範囲に晒された場合
に、その７〜８割が完了し、更に温度を上げても
それ程幅収縮は発生しない。

従つて、第１段目の熱処理にて、幅収縮の原因
となる熱収縮力の大半を除去すれば、以降の熱処
理は極めて容易となる。従つて、本発明の従来知
られている熱処理装置を組み合せて使用すれば、
より効果的な熱処理が可能となる。

例えば、熱媒浸漬型熱処理装置と併用すれば、
従来、幅収縮が大きく、２軸延伸フイルムの熱処
理に用いられなかつたこの方式も使用可能とな
る。

何故なら、本発明の装置でほぼ幅が固定され、
熱収縮力も取り除かれているので、更なる幅収縮
は僅かである。又、オーブン型熱処理装置を用い
ても同様のことが言える。

更に、テンター型熱処理装置と組み合わせても
同様に大きな威力を発揮する。特に、薄物フイル
ム、もしくは熱収縮力の極めて高いフイルムを、
テンターにて熱処理する際、テンタークリツプに
フイルムの破断が発生し、実質上、テンターにフ
イルムを通せない。

ところが、本発明の装置を用いれば、フイルム
の幅を前以つて熱固定出来、且つ熱収縮力の大半
を取り除くことが出来る。更に事前にフイルムの
物理強度を高めることが出来るので、本発明の装
置と組み合わせれば、容易にテンター型熱処理装
置を薄物フイルム或は熱収縮力の高いフイルムに
も用いることが出来る。

更に、テンター型熱処理装置の前もしくは後に
置くことによつて、２軸延伸フイルムに特有に発
生するボーイング現象の除去にも威力を発揮す
る。何故なら、本発明は、フイルムの全幅に亘つ
て、均一に押え付けて幅方向及び機械進行方向の
寸法変化も極小に出来るので、前後の工程から来
る寸法変化を断ち切ることが出来るからである。

以上、述べたように、本発明者らは極めて優れ
た応用範囲の広い帯状体熱処理装置を提供した。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は、本発明装置のロール配置を
模式的に示す側断面図、第６図は各ロールの押圧
点における、押圧力に対するフイルムの幅収縮率
を示すグラフである。 Ｘ，Ｇ：帯状体、１ａ：加圧装置の付設された
押圧ロール、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ：加
熱ロール、１ｂ，１ｃ，１ｅ：中間にある押圧ロ
ール、１ｄ：固定された押圧ロール、３ａ，３
ｂ：フイルム冷却装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 有機重合体からなる帯状体を加熱熱処理する
   加熱ロールと押圧ロールとからなり、加熱ロール
   および押圧ロールはそれらの円周表面で相対的に
   実質的に密着すべく付勢されており、それらの芯
   線が同一平面上に位置して配設され、帯状体が押
   圧ロールおよび加熱ロールの周りを順次通過せし
   められるようにしたことを特徴とする帯状体熱処
   理装置。 ２ 有機重合体からなる帯状体を加熱熱処理する
   加熱ロールと押圧ロールと熱処理された帯状体を
   冷却する冷却ロールとからなり、加熱ロール、押
   圧ロールおよび冷却ロールはそれらの円周表面で
   相対的に実質的に密着すべく付勢されており、そ
   れらの芯線が同一平面上に位置して配設されてお
   り、帯状体が押圧ロール、加熱ロールおよび冷却
   ロールの周りを順次通過せしめられるようにした
   ことを特徴とする帯状体熱処理装置。