JPS61179082A - 赤外線ヒ−タ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は赤外線ヒーターに関し、更に詳しくは走行する
熱可塑性樹脂成形体を高いエネルギー密度で加熱するの
に有用な赤外線ヒーターに関する。

従来技術 熱可塑性樹脂成形体例えばフィルム、シート等を非接触
加熱する手段として赤外線ヒーターが用いられている。

例えば、走行する熱可塑性樹脂フィルム又はシート（以
下、フィルムをもって総称する）を、縦方向（機械軸方
向）に、低速加熱延伸ロールと高速冷却延伸ロールの速
度差を利用して延伸する場合筒ロール間に赤外線ヒータ
ーを設けて該フィルムを延伸温度に高めることが行なわ
れ、工業的にも広く用いられている。しかし、かかる延
伸処理において生産性向上のために延伸速度を速めたり
、或は延伸フィルムに特定の特性を付与するために高温
度による延伸を行なおうとするとき、従来の赤外線ヒー
ターの加熱能力に限界があった。

一般に、赤外線ヒーターの加熱能力を高める手段として
は、ヒーター表面温度を高めて放射エネルギーを増す方
法、延伸スパン内（前記両ロール間）に多くの赤外線ヒ
ーターを設置し、実質的にフィルム単位面積当りのエネ
ルギー密度を高める方法がある。しかし、前者の場合発
熱体の材質的制約から限界があり、無理に温度を高める
とヒーター寿命が短くなり、また後者の場合ヒーター相
互が接近し、表面温度が上昇しすぎることから、通電発
熱体及びその支持体の強度が低下したり、高ＩＭ化劣化
が進み、更には通電部からの電気絶縁性の低下となり、
ひいてはヒーター断線等によりヒーター府令低下をきた
し、それぞれ実用上問題が多かった。

発明の目的 本発明の目的は、これらの欠点を改良した赤外線ヒータ
ーを提供することにある。本発明の他の目的は放射エネ
ルギーを高密度で放射する赤外線ヒーターを提供するこ
とにある。本発明の他の目的は走行する熱可塑性樹脂フ
ィルムを加熱するのに有用な赤外線ヒーターを提供する
ことにある。

発明の構成 本発明のかかる目的は、本発明によれば、支持体の表面
に通電発熱体を螺旋状に巻き付けてなる赤外線ヒーター
によって達成される。

以下、図面を引用して、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一つの態様である赤外線ヒーターの正
面図である。１は通電発熱体であり、ヒーター支持体２
のバイブに螺旋コイル状に巻き付けられている。３．４
はそれぞれ発熱体１に給電するターミナルである。

通電発熱体１としては、ニクロム線、カンタル線（Ｆｅ
　−Ｃｒ　−Ａｎ−Ｃｏ　）　、白金ｓ、　白金−ロジ
ウム線等を例示できるが、一般工業用途に多用されてい
るニクロム線が実用性の点から望ましい。発熱体１の形
状は丸断面、帯状（リボン状）。

薄板状等自由に選択可能であるが、支持体２を効率的に
覆うことができるリボン状が好ましい。この形状にする
と、発熱体の表面積を増し、被加熱体例えば走行フィル
ムとの形態係数（投影面積比）を上げることができ、そ
の結果赤外放射効率を上げることができる。発熱体１の
熱最高温度は、組成によって多少異なるが、１０００〜
１２００℃程度であることが望ましい。

従来の赤外線ヒーターとしてはその構造がシーズヒータ
ー形のものが主体となっている。このシーズヒーター形
のものは発熱体の周囲に電気絶縁体を詰めて、外装金属
シーズパイプに封止したものであり、発熱体温度を上記
最大温度に保つ際、絶縁体及び外装バイブの熱抵抗によ
り温度勾配ができ、実質の赤外放射が行われるヒーター
外表面温度は９００〜９５０℃程度が限界であった。し
かし、本発明によれば、発熱体が最外層に位置している
為、発熱体は最高温度まで使用可能となる。また、従来
導電発熱体としては、炭化珪素（ＳｉＣ）。

ランタンクロナイト（Ｌａ　Ｑｒ　０３　）　、二珪化
モリブデン（ＭＯ５ｉ２）、ジルコニア（Ｃａｂ）。

ドリア（ＴｈＯｚ）等の導電性セラミックに直接通電に
よる高温赤外ヒーターを得る手段もあるが、一般にこれ
らの発熱体はセラミック粉体の焼成品であるため工業的
には長尺品が得られず、１００ｆｉ〜２０００．が限度
であると共に導電体で機械強度をもたすため断面積が大
きくなり、数百〜千アンペアという大電流を供給する必
要があり、電源装置のコスト上昇、給電線のサイズ過大
等に問題がある。しかし、本発明のように発熱体を螺旋
に巻く構造にすれば、巻線断面積と巻線長が自由に設計
でき、ヒーター寸法に応じた最適な電流値を選定可能と
なる。

通電発熱体１を支持体２に巻き付ける螺旋ビッチは被加
熱体との関係を考慮して定めることが好ましい。例えば
、走行するフィルムを加熱するのに用いる赤外線ヒータ
ーの螺旋ピッチはヒーターとフィルムの間隙以下の密巻
ぎが好ましい。一般にヒーターはフィルムの延伸方向に
複数本併設する場合が多く、ヒーター螺旋ピッチに相応
する加熱斑は問題にならない。本発明の赤外線ヒーター
は、特にフィルム延伸処理の生産性を向上する上で効果
的な広巾指向にも極めて有利である。近年−軸延伸前の
フィルム巾が３ｍを超えるものも有り、これらの延伸処
理には以下に述べる本発明のヒーター構造が極めて効果
を発揮する。

第２図は本発明の一態様であるヒーター支持体２の断面
説明図である。延伸処理部の赤外線ヒーターは一般にフ
ィルムに極接近させかつ水平に懸架される事が多く、特
に３ｍを超える長尺ヒーターでは、ヒーター自重による
たわみが生じないよう懸架する必要がある。また１００
０℃を超える温度で、曲げ強度低下、高温酸化劣化、電
気絶縁劣化等を防ぐ支持体が必要となる。これにはアル
ミナ。

窒化珪素、ジルコニア、酸化珪素等の如きセラミック材
料が有利である。支持体２は円柱状特に円筒状のものが
好ましい。これら形状は、セラミック材料が通常焼成さ
れることから複雑な形状に加工するのが難しいこと、更
に高い曲げ強度が得られること等の点から有利である。

支持体は２０〜３０顯の太さ、１０００〜３０００ｍの
長さを有することが望ましい。

第２図の支持体は積層円筒構造からなり、５゜６．７は
ヒーター支持体の外筒であり、１０及び１１はそれぞれ
外筒５と６．及び６と７に隣り合う端面部に入れられた
吊り輪で、第３図の形状をなしている。８．９はヒータ
ー支持体の内局であり、各外筒の継ぎ目である１０．１
１の位置には内筒の継ぎ１八が位置しないようにする。

第２図では内筒バイブは１重にしたものが示されている
が、ざらに長尺ヒーターに対してはさらに多重にしても
良い。また外筒を３分割した形で示しているが２分割又
は４分割以上についても同方式でやりうる。

また、外・内筒は、互いのずれを防止する為、セラミッ
ク系接着剤で接合するか又は端面よりバネ等で軸方向に
伸縮自在に圧縮力を付与することが好ましい。該外筒に
発熱体を螺旋状に巻く際、発熱体の熱膨張による巻き外
れを防ぐ為に、外筒にクッション効果を持たせる弾性体
を被覆するのが望ましい。この素材としてはアルミナの
ファイバー、フィラメント等の如きセラミック繊維、そ
の不織布、Ｎ物２編物等が好ましい。

赤外線ヒーターの水平懸架例を第１図に示している。１
８は外部懸架フレームであり、これは固定もしくは第４
図に示すフィルム走行面に対し上下に移動可能に懸架し
てもよい。該フレーム１８より、電気絶縁支持部材１６
を介してヒータ一端部が固定支持される。ヒーターのも
う一方の端部は、ヒーター支持体２の熱膨張を吸収する
ようスライド可能にした電気絶縁部材１７を介して支持
される。ヒーターの中間吊り輪１０．１１は、バネ１９
．２０により、常にヒーター自重より強く引き上げられ
ており、またフレーム１８より突き出された固定押えバ
ー２１゜２２によりヒーターが一定高さ以上に吊り上が
らないよう押えられるため、ヒータ一本体は水平に保た
れる。押えバー２１．２２の材質は支持体の外筒５゜８
及び１０と同種類のものであることが好ましい。

第４図はフィルム延伸工程で赤外線ヒーターが複数本懸
架された状態を模式的に示す側面図である。

このように複数本のヒーターを配置する事により、個々
の赤外線ヒーターは発熱体が螺旋状に巻かれ、ピッチ毎
の温度変化があるものの、複数本の組合せによりピッチ
環が相殺されてフィルムには均一な加熱昇温が得られる
。

本発明の赤外線ヒーターを用いてのフィルム延伸方法は
、熱可塑性樹脂よりなるフィルム全般に適用しうるが、
好ましくはポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン
−２，６ナフタレートなどのポリエステル；ポリエチレ
ン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン；およびナイ
ロン６、ナイロン６６などのポリアミドのような熱可塑
性樹脂よりなるフィルム、特に好ましくはポリエステル
フィルムに適用しうる。

発明の効果 本発明の赤外線ヒーターはより高い表面温度をとること
ができ、例えば該赤外線ヒーターを複数本組合せてフィ
ルム延伸工程の加熱手段に用いるとこの生産性を向上す
ることができる。

以下、参考例を掲げて本発明の効果を具体的に説明する
。

参考例１〜１３ ポリエチレンテレフタレートを溶融押出した後、急冷し
て非晶状フィルムにし、該フィルムを８０℃で予熱した
後フィルム送り速度５０７ＦＬ　／分で第４図のような
装置で赤外線加熱させながら縦方向に延伸した。参考例
１〜７は本発明の赤外線ヒーターを用いた例であり、参
考例８〜１３は従来のシーズヒーターを用いた例である
。前記赤外線ヒーターは通電発熱体として巾２．５ａｍ
の帯状ニクロム線をセラミック支持体にピッチ５Ｍで螺
旋状に巻き付け、発熱線表面温度を１２００℃としたも
のであり、参考例１〜７では該赤外線ヒーターを５本使
用し、フィルムとヒーター下面との距離を１５ａｉとし
た。

また前記シーズヒーターはニクロム線を絶縁材で包み、
外部にインコネルを使用し外筒で封止したものであり、
該ニクロム線の温度を熱雷対で監視しながら１２００℃
に保ったとき外筒表面温度は９５０℃となった。参考例
８〜１３では該シーズヒーターを参考例１〜７と同じよ
うに取付けた。

フィルムの延伸倍率を第１表に示すように変化させる以
外は延伸条件は同一とした。得られた延伸フィルムの複
屈折率の変化（Δｎ）を測定し、第１表に示す。なお、
表中のΔｎ　＝　（ｎ　ＭＤ　−ｎ　ＴＤ　）×１０３
は延伸配向物性の指標として示した。

第１表から判るように、本発明の赤外線ヒーターを用い
れば、従来法に比べ、同一延伸物性を得るための縦延伸
倍率を飛躍的に高くする事が出来、つまりは延伸処理速
度アップとなり、生産性が著しく向上する。

第１表

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一態様である赤外線ヒーターを説明す
る為の正面図であり、第２図は該ヒーターの内部構造を
説明する為の断面図であり、第３図は吊り輪の側面図で
あり、第４図はフィルム延伸部に該ヒーターを設置した
状態を示す側面図である。 １：発熱線、　　２：ヒーター支持体、３．４：給電タ
ーミナル、 １０．１１：ヒーター中間支持用吊り具、１９、２０：
懸架スプリング、　２１．２２：押えバー、１８：外部
懸架フレーム、　５．６．７：外筒、８．９：内筒、　
　１２ニクツシヨン材、２３：加熱供給ロール、　　２
４：冷却延伸ロール、２５：フィルム 特許出願人　帝　人　株　式　会　社 代　　理　　人　　弁理士　　前　　１）　純　　博ｔ
χ　４１図 ｔｇ 手続補正書 昭和６１年７　月ｅＯ日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、支持体の表面に通電発熱体を螺旋状に巻き付けてな
   る赤外線ヒーター。 ２、支持体が円筒状セラミックより構成されている特許
   請求の範囲第１項記載の赤外線ヒーター。 ３、支持体が積層構造の円筒体であり、かつ内外筒は共
   に複数本の円筒の連結構造をとり、外筒の連結部に吊り
   輪を配置し、更に円筒の連結部を吊り輪の配置位置と異
   なるようにしてなる特許請求の範囲第１項または第２項
   記載の赤外線ヒーター。 ４、支持体の内筒、外筒及び吊り輪の接触面がセラミッ
   ク系接着剤で接着されている特許請求の範囲第３項記載
   の赤外線ヒーター。 ５、通電発熱体と支持体の中間に、該通電発熱体の熱膨
   張を吸収する吸収材を介在させてなる特許請求の範囲第
   １項記載の赤外線ヒーター。 ６、走行する熱可塑性樹脂フィルムまたはシートの加熱
   に用いる特許請求の範囲第１項乃至第５項記載のいずれ
   かである赤外線ヒーター。 ７、赤外線ヒーターを、外部懸架フレームに吊り輪を介
   して弾性懸架しかつ上部に所定以上そり返るのを押えバ
   ーで押えるようにし、一定高さに懸架してなる特許請求
   の範囲第１項記載の赤外線ヒーター。