KR102647042B1 - 기체 취출 노즐 및 로, 그리고 가공 필름의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

기체 취출면으로부터 취출되는 기체의 유속이 노즐 길이방향을 따라 균일한 기체 취출 노즐을 얻는다. 본 발명의 기체 취출 노즐은 수지 필름과 대향하는 측면을 기체 취출면으로 하는 하우징과, 노즐 길이방향을 따라 기체를 공급하는 기체 공급구와, 기체 공급구로부터 기체 취출면까지 연통하는 1개 이상의 균압실을 갖고, 적어도 1개의 균압실은 그 기체 취출면 측의 면이 칸막이판에 의해 구성되고, 칸막이판 상면에는, 양 단에 개구를 갖는 복수의 통형상체가 각 통형상체의 축방향이 노즐 길이방향에 직교하도록 노즐 길이방향을 따라서 배치되고, 통형상체는 칸막이판으로부터 기립하는 기체 공급구에 가까운 측의 벽면과 칸막이판이 이루는 각 θ가 소정 범위 내이고, 통형상체의 칸막이판에 접하는 면에는 칸막이판을 포함해서 관통하는 구멍으로서 기체 유통 구멍이 형성되어 있다

Description

기체 취출 노즐 및 로, 그리고 가공 필름의 제조 방법
본 발명은 수지 필름의 표면에 기체를 블로잉하기 위해서 사용되는 기체 취출(吹出) 노즐과, 기체 취출 노즐을 구비하는 로와, 가공 필름의 제조 방법에 관한 것이다.
수지 필름에 표면 가공을 실시한 가공 필름의 제조 공정에 있어서는, 예를 들면, 장척 혹은 웹(web)인 수지 필름 원반에 액체를 도포하고, 그 후, 건조 로 등의 로의 내부에서 수지 필름을 반송하면서 수지 필름의 표면에 공기나 질소 등의 기체를 블로잉하는 경우가 있다. 반송되는 수지 필름으로의 기체의 블로잉은 일반적으로, 수지 필름의 반송 방향과 직교하는 방향, 즉 수지 필름의 폭방향으로 연장되고, 수지 필름의 표면을 향해서 수직으로 기체를 취출하는 기체 취출 노즐을 사용하는 경우가 많다. 필름 폭 방향으로 연장되는 기체 취출 노즐에 대해서는 필름 폭방향(즉, 노즐 길이방향)으로 기체가 공급된다.
이와 같은 기체 취출 노즐은 노즐 길이방향으로 공급되는 기체를, 공급 방향과 직교하는 방향으로 구부려서 수지 필름에 블로잉한다. 기류의 방향을 바꾸기 위해서 노즐 내에 배플(baffle) 등을 설치하지만, 배플에 기체가 충돌함으로써 난기류가 발생하고, 그 난기류에 의해 블로잉될 대상의 수지 필름에 스크래치가 날 경우가 있다. 이와 같은 스크래치의 발생을 방지하고, 한결같은 기류를 블로잉하는 기체 취출 노즐로서, 특허문헌 1에는, 기체 취출 노즐의 길이방향(즉, 워크의 폭방향)을 따라 요철을 반복하는, 파형상 또는 지그재그 형상으로 형성된 요철면 커버를 갖는 것이 개시되어 있다. 노즐 길이방향을 따른 요철면 커버의 단면 형상은 삼각파 형상으로 되어 있다. 이 기체 취출 노즐은 워크에 대향하는 면을 기체 취출면으로 하는 노즐 박스와, 노즐 박스 내에 설치된 워크의 폭방향으로 연장되어 기체 취출면을 향하여 기체가 통과하는 슬릿 형상의 개구를 갖고, 요철면 커버는, 노즐 박스 내에 있어서 개구를 덮도록 설치되어 있다. 요철면 커버는 개구를 덮고 있지만, 단면 형상이 삼각파 형상이므로, 노즐 길이방향으로 직교하는 방향(기체 취출 노즐의 폭방향)에서의 요철면 커버의 단부측(커버측방측)으로부터는 개구를 향해서 공기가 흐를 수 있도록 되어 있다. 또한, 노즐 폭방향에 있어서, 요철면 커버와 노즐 박스의 내벽 사이에는 간극이 형성되어 있다. 기체 취출 노즐에 공급된 기체는, 이 간극으로부터 요철면 커버의 측방측으로 흘러서 요철면 커버와 개구 사이의 공간으로 흐르고, 또한 개구를 거쳐서 기체 취출면으로부터 워크를 향해서 취출된다. 또한, 특허문헌 1은 개구와 기체 취출면 사이의 공간을, 기류를 안정시키는 안정실 또는 균압실로 하는 것도 개시하고 있다. 요철면 커버를 갖는 기체 취출 노즐은 특허문헌 2에도 개시되어 있다. 특허문헌 2에 기재된 기체 취출 노즐은 요철면 커버의 단면 형상을 정현파 형상 혹은 사다리꼴 형상으로 한 것이다.
일본특허공개 소56-126442호 공보 영국특허출원 공고 제1558548호 명세서
건조 로 등의 로 중에서 기체를 블로잉해서 제조되는 가공 필름의 특성은 로의 내부를 통과할 때의 열이력에 영향을 주고, 필름의 폭방향으로 균질한 특성을 갖는 가공 필름을 얻기 위해서는, 기체 취출 노즐로부터 분출되는 기체와 수지 필름 사이에서의 열교환을, 수지 필름의 폭방향에 있어서 균일한 것으로 하는 것이 요구된다. 따라서, 기체 취출 노즐에는, 그 기체 취출 속도가 수지 필름의 폭방향을 따라서 일정하도록 하는 정류 기구가 필요하게 된다.
그런데, 필름 폭방향, 즉 노즐 길이방향으로부터 취출용의 기체가 공급되는 기체 취출 노즐에는, 노즐 길이방향의 양측으로부터 기체가 공급되는 타입의 것과, 노즐 길이방향의 편측으로부터만 기체가 공급되는 타입의 것이 있다. 특허문헌 1, 2와 같이, 노즐 길이방향의 편측으로부터만 기체가 공급되는 기체 취출 노즐에서는, 노즐 길이방향에 대하여 기체의 공급측과는 반대측이 되는 위치에서의 기체 취출 속도가, 기체 공급측에서의 기체 취출 속도보다 커져버리는 현상이 발생한다. 특허문헌 1, 2에 나타내어지는 기체 취출 노즐은 국소적인 난기류의 발생을 억제할 수는 있지만, 기체 취출 속도에 관한 노즐 길이방향에 따른 균일성의 면에서는 충분한 것이라고는 말할 수 없다.
본 발명의 목적은 수지 필름에 기체를 블로잉하기 위해서 사용되고, 기체의 취출 속도가 노즐 길이 방법에 따라서 균일한 기체 취출 노즐과, 그러한 기체 취출 노즐을 구비하는 로와, 그와 같은 기체 취출 노즐을 사용하는 가공 필름의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은 실험 및 시뮬레이션의 결과, 특허문헌 1에 나타내는 바와 같은 단면이 삼각파 형상의 요철면 커버를 사용한 경우에는, 요철면 커버를 구성해서 인접하는 2개 사면 중, 기체 공급구를 향한 사면을 따라 흐르는 기류의 속도가 기체 공급구를 향하고 있지 않은 사면에서의 기류의 속도보다 커지는 것을 발견하고, 이로부터 사면의 경사와 노즐 길이방향에 따른 기체 취출 속도의 균일성에 관한 최적인 각도를 검토하여 본 발명을 완성시켰다.
본 발명의 기체 취출 노즐은 수지 필름의 표면에 기체를 블로잉하기 위해서 사용되는 기체 취출 노즐이고, 상기 기체 취출 노즐의 길이방향이 상기 수지 필름의 폭방향으로 연장되도록 설치되고, 상기 수지 필름에 대향하는 측면에 기체를 취출하는 기체 취출면을 갖는 하우징과, 상기 하우징의 일방의 단부에 형성되고, 노즐 길이 방향에 따라 기체를 공급하는 기체 공급구와, 상기 기체 공급구로부터 기체 취출면까지 연통하는 1개 이상의 균압실을 갖고, 상기 1개 이상의 균압실 중 적어도 1개의 균압실은 상기 기체 취출면 측의 면이 칸막이판으로 구성되고, 상기 칸막이판 상에는, 양 단에 개구를 갖는 복수의 통형상체가 각 통형상체의 축방향이 상기 노즐 길이방향에 직교하도록 상기 노즐 길이방향을 따라 복수 배치되고, 상기 통형상체는, 상기 칸막이판으로부터 기립하는 벽면 중 상기 기체 공급구에 가까운 측의 벽면과 상기 칸막이판이 이루는 각 θ가, 상기 통형상체의 단면 형상에 있어서의 내각으로서 55°이상 120°이하의 범위에 있고, 상기 통형상체의 상기 칸막이판에 접하는 면에는, 상기 칸막이판을 포함해서 관통하는 기체 유통 구멍이 형성되어 있다.
본 발명의 로는, 본 발명의 기체 취출 노즐을 구비하고, 기체 취출 노즐로부터 수지 필름에 대하여 가온 기체를 블로잉해서 가온 처리를 행한다.
본 발명의 가공 필름의 제조 방법은 본 발명의 기체 취출 노즐에 의해 수지 필름에 대하여 기체를 블로잉하는 공정을 포함한다.
본 발명의 가공 필름의 제조 방법은 상기 기체가 가온 기체인 것이 바람직하다.
본 발명의 가공 필름의 제조 방법은 노즐 길이방향에 따른 상기 기체의 취출 속도 분포에 있어서, 평균 취출 속도에 대한 취출 속도의 최대값과 최소값의 차는 11% 이내인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 기체 취출면으로부터 취출하는 기체의 유속이 노즐 길이방향을 따라서 균일한 기체 취출 노즐을 얻을 수 있다. 이 기체 취출 노즐을 구비하는 로를 사용해서 수지 필름에 대한 가온 처리를 실행함으로써, 필름의 폭방향을 따라서 균질한 특성을 갖는 가공 필름을 얻을 수 있다.
도 1은 일반적인 기체 취출 노즐을 나타내는 도면이고, (a)는 사시도, (b)는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태의 기체 취출 노즐을 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 기체 취출 노즐의 개략 투시 사시도이다.
도 4는 통형상체의 구성과 배치의 예를 나타내는 사시도이다.
도 5는 통형상체의 구성과 배치의 예를 나타내는 사시도이다.
도 6은 통형상체의 구성과 배치의 예를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태의 기체 취출 노즐을 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 7에 나타내는 기체 취출 노즐의 개략 투시 사시도이다.
도 9의 (a)∼(c)는 통형상체의 각 부의 치수나 각도를 나타내는 도면이다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서, 도면을 참조해서 설명한다.본 발명에 기초한 기체 취출 노즐을 설명하기 전에, 일반적인 기체 취출 노즐에 대해서 도 1을 사용해서 설명한다.
도 1에 나타내는 기체 취출 노즐(10)은 예를 들면 건조 로나 연신 가공용의 텐터 오븐 등의 로의 내부에 있어서, 로 내에서 반송되는 수지 필름(50)의 표면에 대하여 공기 등의 기체를 블로잉하기 위해서 사용되는 것이다. 도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 수지 필름(50)의 반송 방향을 z축 방향, 필름 반송 방향과 직교하는 수지 필름(50)의 폭방향을 x축 방향으로 하는 xyz 직교 좌표계를 고려한다. y축 방향을 기체 취출 노즐(10)의 높이 방향으로 한다. 기체 취출 노즐(10)은 수지 필름(50)의 표면에 대하여 일정한 간격을 유지하면서, 수지 필름(50)의 전폭에 걸쳐 필름 폭방향, 즉 x축 방향으로 연장되도록 설치된다. 따라서, 노즐 길이방향도 x축방향이라 말해지는 것이 된다. 기체 취출 노즐(10)은 도 1(a)에 있어서 「기체 공급 방향」으로서 나타내는 바와 같이, 노즐 길이방향(x축 방향)의 일방으로부터 기체가 공급되고, 「취출 방향」으로서 나타내는 바와 같이, 수지 필름(50)의 표면에 수직인 방향으로, 즉 y축과 평행하게, 수지 필름(50)의 전폭에 걸쳐서 기체를 취출한다. 노즐 길이방향에 직교하는 방향이며 수지 필름(50)에 평행한 방향(즉, z방향)을 노즐 폭방향이라 한다.
도 1(b)는 노즐 길이방향에 평행하고 또한 수지 필름(50)의 표면에 수직한 방향에서의 기체 취출 노즐(10)의 단면 구성을 나타내고 있다. 기체 취출 노즐(10)은 길이방향이 수지 필름(50)의 폭 방향으로 연장되는 하우징(11)을 갖고, 하우징(11)의 도시 좌단에는 기체 공급구(12)가 설치되어 있다. 하우징(11)의 내부에는, 기체 공급구(12)에 접속해서 상부 균압실(13)이 형성되어 있다. 상부 균압실(13)은 노즐 길이방향의 기체 공급구로부터 멀어짐에 따라서 높이가 감소하고 있다. 즉, 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 기체 취출 노즐(10)에 있어서, 수지 필름(50)의 표면과 대향하는 면이 기체 취출면(14)이다. 상부 균압실(13)과 기체 취출면(14) 사이에는, 3개의 하부 균압실(15)이 설치되어 있다. 도 1(b)에서는, 하부 균압실(15)이 3개 형성되어 있는 기체 취출 노즐(10)을 예로서 도시하고 있지만, 하부 균압실(15)의 수는 이것에 한정되지 않는다. 복수의 하부 균압실(15)이 설치되는 경우에는, 이들의 하부 균압실(15)은 기체 취출 노즐(10)의 높이 방향으로 배열되고, 하부 균압실(15)의 상호 간은 펀칭 메탈 등의 다공성이면서 통기성인 칸막이판(17)으로 칸막이되어 있다. 또한, 상부 균압실(13)과 하부 균압실(15) 사이도, 펀칭 메탈 등의 다공성이면서 통기성인 칸막이판(16)으로 칸막이되어 있다. 칸막이판(16, 17)은 모두, 수지 필름(50)의 표면에 평행, 즉 x축 및 z축에 평행하게 설치되어 있다. 상부 균압실(13) 및 하부 균압실(15)의 외벽의 전체가 기체 취출 노즐(10)의 하우징(11)(즉, 노즐 하우징)을 구성하고 있고, 하우징(11)의 수지 필름(50)에 대향하는 측면에 기체 취출면(14)이 형성되어 있는 것이 된다.
도 1에 나타내는 기체 취출 노즐(10)에서는, 다공성이면서 통기성인 칸막이판(16, 17)을 사용하고 있으므로, 기체 공급구(12)로부터 기체 취출면(14)은 상부 균압실(13) 및 하부 균압실(15)을 통해서 연통하고 있다. 기체 공급구(12)에 공급된 기체는, 상부 균압실(13)에서는 대강 도시 x방향으로 흐르면서, 칸막이판(16)을 통과해서 하부 균압실(15)로 들어가고, 또한 칸막이판(17)을 통과함으로써 서서히 흐름 방향을 바꾸어 수지 필름(50)의 표면과 수직한 기류로서 기체 취출면(14)으로부터 취출된다.
다음에, 본 발명의 실시의 일형태의 기체 취출 노즐에 대해서 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시의 일형태의 기체 취출 노즐(20)의 단면도이고, 도 3은 이 기체 취출 노즐(20)의 구성을 설명하기 위한 개략 투시 사시도이다. 도 2 및 도 3에 나타내는 기체 취출 노즐(20)은 하우징(11), 기체 공급구(12), 상부 균압실(13), 하부 균압실(15), 칸막이판(17)의 구조는, 도 1에 나타내는 기체 취출 노즐(10)과 같은 것이지만, 상부 균압실(13)과 하부 균압실(15)을 칸막이하는 칸막이판으로서, 도 1에 나타낸 것과는 다른 칸막이판(21)이 사용되고, 또한, 칸막이판(21)의 상부 균압실(13)측의 면에 복수의 통형상체(22)가 배치되는 점에서, 도 1에 나타내는 것과는 다르고 있다. 이하, 칸막이판(21) 및 통형상체(22)에 대해서, 상세하게 설명한다.
칸막이판(21)은 상부 균압실(13)에 있어서의 기체 취출면(14)측의 면을 구성하고 있다. 칸막이판(21)으로서는, 펀칭 메탈 등의 다공성의 재료가 아니고, 통상의 판부재가 사용된다. 통형상체(22)는 통으로서의 축방향이 노즐 폭방향, 즉 z방향이 되도록 상부 균압실(13)에 배치되어 있다. 통으로서의 축 방향에 직교하는 면에서 통형상체(22)를 절단했을 때의 형상을 통형상체(22)의 단면 형상으로 하면, 통형상체(22)의 단면 형상은 예를 들면, 삼각형 혹은 사각형 등의 다각형 형상이다. 도 3에 나타낸 통형상체(22)의 단면 형상은 4각형으로 되어 있다. 통형상체(22)의 통으로서의 양 단은 개구(23)로 되어 있다. 통형상체(22)의 길이(노즐 폭방향에서의 길이)는 기체 취출 노즐(20)의 노즐 폭방향의 길이에 비해서 작고, 이것에 의해, 상부 균압실(13)의 측벽(노즐 폭방향 양 단측의 벽)과 통형상체(22)의 개구(23) 사이에는 간격이 형성되고, 기체 공급구(12)로부터 공급된 기체는, 이 간격으로부터 개구(23)를 통해서 통형상체(22)의 내부로 흐를 수 있도록 되어 있다. 통형상체(22)에 있어서, 개구(23)에는, 펀칭 메탈이나 망(메쉬)이라고 하는 다공성이면서 통기성인 부재를 배치해도 된다. 또한, 개구(23)가 형성하는 면의 방향은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 노즐 길이방향과 평행하고 또한 칸막이판(21)에 대하여 대략 수직인 면으로 하는 것이 바람직하다.
도 4는 통형상체(22)의 내부 구성을 설명하기 위한 도면이며, 칸막이판(21)과 통형상체(22)를 나타내고 있다. 도 4에 있어서 화살표는, 기체 공급구(12)로부터 상부 균압실(13)에 공급되는 기체의 흐름 방향을 나타내고 있다. 통형상체(22)의 내부를 나타내는 경우에 있어서, 도 4에 있어서는 통형상체(22)는, 도 3에 나타내는 것보다 높이가 높은 것으로서 그려져 있다. 가장 상부 균압실(13) 내에 수용할 수 있는 것이면 통형상체(22)의 높이는 적당하게 설정할 수 있으므로, 도 3에 나타내는 바와 같은 통형상체(22)를 사용해도 도 4에 나타내는 바와 같은 높이의 통형상체(22)를 사용해도 본 발명의 효과를 발휘할 수 있는 것에는 변함이 없다. 통형상체(22)의 내부이며, 기체 취출 노즐(20)의 길이방향 중심선을 따르는 위치에는, 통형상체(22)의 칸막이판(21)과 접하는 면, 즉 통형상체(22)의 저면과 칸막이판(21)의 양방을 관통하도록 기체 유통 구멍(24)이 형성되어 있다. 기체 유통 구멍(24)의 위치는, 반드시 기체 취출 노즐(20)의 길이방향 중심선을 따라고 있을 필요는 없지만, 길이방향 중심선에 배치하고 있는 쪽이 바람직하다. 도 4에 나타낸 것에서는, 기체 유통 구멍(24)은 통형상체(22)의 저면에 있어서, 노즐 길이방향을 따르는 전장에 걸쳐서 슬릿 형상으로 형성되어 있다. 통형상체(22)가 설치되어 있지 않은 위치에는, 칸막이판(21)에는 관통 구멍은 형성되어 있지 않다. 그 결과, 기체 취출 노즐(20)에서는, 기체 공급구(12)로부터 상부 균압실(13)에 공급된 기체는, 각 통형상체(22)의 개구(23)를 통해서 통형상체(22)의 내부에 흐르고, 기체 유통 구멍(24)을 통해서 하부 균압실(15)로 흘러들어 오고, 기체 취출면(14)으로부터 취출되는 것이 된다.
통형상체(22)마다에 기체 유통 구멍(24)이 형성되어 있으므로, 칸막이판(21)의 전체로서 보면, 복수의 기체 유통 구멍(24)이 노즐 길이방향을 따라 배치되어 있는 것이 된다. 이 때, 기체 유통 구멍(24)은 노즐 길이방향을 따라서 균일하게 배치되는 것이 바람직하고, 그 때문에, 칸막이판(21) 상에서 통형상체(22)는 서로 접촉하면서 배치되지만, 노즐 길이방향으로 서로 등간격으로 배치되는 것이 바람직하다.
본 실시형태의 기체 취출 노즐(20)에서는, 각 통형상체(22)는 칸막이판(21)로부터 기립하는 2개의 벽면을 갖지만, 이 중, 기체 공급구(12)측의 벽면(25)에 대해서, 통형상체(22)의 단면 형상에 있어서의 내각인 벽면(25)과 칸막이판(21)이 이루는 각 θ가 90°전후인 것이 바람직하다. 보다 상세하게는, θ는 55°이상 120°이하이고, 60°이상 110°이하인 것이 바람직하고, 75°이상 95°이하인 것이 보다 바람직하다. 본 발명자들의 검토에 의하면, 후술의 실시예로부터도 명확한 바와 같이, 벽면(25)과 칸막이판(21)이 이루는 각 θ가 이 각도 범위내에 있으면, 기체 취출면(14)으로부터 취출되는 기체의 속도 분포가, 노즐 길이방향의 전장에 걸쳐서 균일한 것이 된다.
상술한 예에서는, 상부 균압실(13)에 통형상체(22)를 설치하고 있지만, 통형상체(22)를 설치하는 균압실은 반드시 상부 균압실(13)에 한정되는 것은 아니다. 그러나, 통형상체(22)를 설치하는 것에 의한 정류 효과가 가장 기대되는 것은 기체 공급구(12)에 인접하는 균압실에 통형상체(22)를 설치할 경우이고, 따라서 상부 균압실(13)에 통형상체(22)를 배치하는 것이 바람직하다. 상부 균압실(13)에 통형상체(22)를 설치한 경우, 기체 취출 노즐(20)에는 하부 균압실(15)을 반드시 설치할 필요는 없고, 칸막이판(21) 그 자체를 기체 취출면(14)으로 하여 기체 유통 구멍(24)으로부터 흘러 나오는 기체를 그대로 수지 필름(50)에 블로잉하는 구성으로 하는 것도 가능하다. 그러나, 기체 취출면(14)으로부터 취출하는 기류의 제어성의 관점에서는, 하부 균압실(15)을 설치하는 것이 바람직하다.
도 2, 도 3 및 도 4에 나타낸 것에서는, 칸막이판(21) 상에 단면이 4각형인 통형상체(22)를 서로 격리해서 배치하고 있지만, 통형상체(22)의 구성이나 배치는 이것에 한정되지 않는다. 도 5는 통형상체(22)의 구성이나 배치의 다른 예를 나타내고 있다. 도 5에 나타낸 구성에서는, 단면 형상이 4각형인 통형상체(22)를 서로 접하도록 해서 칸막이판(21) 상에 노즐 길이방향으로 배치한 것이다. 기체 유통 구멍(24)은 통형상체(22)의 저면의 거의 중심부에 있어서 원형으로 형성되어 있고, 기체 유통 구멍(24)의 직경은 통형상체(22)의 저면의 노즐 길이방향을 따르는 길이보다 작아져 있다. 도 5에 나타내는 통형상체(22)에 있어서도, 그 벽면 중 기체 공급구(12)측에 있어서 칸막이판(21)로부터 기립하는 벽면(25)과 칸막이판(21)이 이루는 각 θ는 55°이상 120°이하이고, 60°이상 110°이하인 것이 바람직하고, 75°이상 95°이하인 것이 보다 바람직하다.
도 6은 통형상체(22)의 구성이나 배치의 또 다른 예를 나타내고 있다. 도 6에 나타낸 구성은 도 4에 나타낸 구성에 있어서, 통형상체(22)의 단면 형상을 사각형으로부터 삼각형으로 변경한 것이다. 도 6에 나타내는 통형상체(22)에 있어서도, 그 벽면 중 기체 공급구(12)측에 있어서 칸막이판(21)으로부터 기립하는 벽면(25)과 칸막이판(21)이 이루는 각 θ는 55°이상 120°이하이고, 60°이상 110°이하인 것이 바람직하고, 75°이상 95°이하인 것이 보다 바람직하다.
다음에, 본 발명의 다른 실시형태의 기체 취출 노즐에 대해서 설명한다. 상술한 실시형태의 기체 취출 노즐(20)에서는, 상부 균압실(13)은 기체 공급구(12)측으로부터 보아서 노즐 길이방향을 따라 높이가 감소하는 테이퍼 형상으로 형성되어 있었다. 그러나, 본 발명에 있어서 상부 균압실의 형상은 테이퍼 형상의 것으로 한정되는 것은 아니다. 도 7에 나타내는 본 발명의 다른 실시형태의 기체 취출 노즐(30)은 도 2 및 도 3에 나타낸 기체 취출 노즐(20)과 같은 구성을 갖지만, 노즐 길이방향에 따라 높이가 일정한 상부 균압실(32)을 구비하는 점에서, 도 2 및 도 3에 나타내는 기체 취출 노즐(20)과 다르고 있다. 또한, 도 5에 나타낸 것과 마찬가지로, 인접하는 통형상체(22)가 서로 접하도록 설치되어 있다. 도 8은 도 7에 나타내는 기체 취출 노즐(30)의 구성을 설명하기 위한 개략 투시 사시도이다.
이상, 설명한 본 발명에 기초하는 기체 취출 노즐(20 및 30)에 있어서, 기체유통 구멍(24)의 형상은 상부 균압실(13)로부터 하부 균압실(15) 또는 기체 취출면(14)으로 연통하는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 도 4 또는 도 6에 나타낸 바와 같은 노즐 길이방향으로 연장되는 슬릿 형상의 것이 바람직하다. 또한, 통형상체(22) 1개당에 있어서의 기체 유통 구멍(24)의 개구 면적을 S1, 통형상체(22)의 벽면이 칸막이판과 접하고 있는 면을 제외하고 칸막이판(21)에 접하는 면의 면적을 S2라고 했을 때, 개구율 S1/S2은 0.85 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 기초하는 기체 취출 노즐(20 및 30)에서는, 노즐 길이방향에 따라서 기체의 취출 속도의 분포를 구했을 때의 취출 속도의 최대값과 최소값의 차가, 평균 취출 속도에 대하여 대략 14% 이하, 바람직하게는 11% 이하이도록 구성되지만, 기체를 블로잉하는 대상이 되는 수지 필름(50)의 품종에 따라서는 취출 속도의 최대값과 최소값의 차는 이 보다도 커도 되고, 특별히 한정되는 것은 아니다. 기체 취출면(14)으로부터의 기체의 취출 속도는, 0m/s를 초과하고 20m/s 이하의 범위내인 것이 바람직하고, 0m/s를 초과하고 7m/s 이하의 범위내인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 기초한 기체 취출 노즐(20 및 30)은 예를 들면, 건조 로내 또는 텐터 오븐내에 설치되고, 가공 필름의 제조에 있어서 수지 필름(50)의 표면에 공기 또는 질소 등의 기체를 블로잉하기 위해서 사용된다. 구체예로서, 기체 취출 노즐(20 및 30)은 수지 필름(50)에 도포액을 도포하고, 그 후 건조 로내에서 수지 필름(50)에 공기를 블로잉해서 도막을 건조할 때에 사용된다. 본 발명에 기초한 기체 취출 노즐(20 및 30)을 가공 필름 제조 시에 건조 로 또는 텐터 오븐내에서 사용하는 것에 의해,
(1) 표면 조도가 필름 폭방향에 있어서 균일한 가공 필름이 얻어진다,
(2) 두께가 필름 폭방향에 있어서 균일한 가공 필름이 얻어진다,
(3) 미다공이 형성되는 필름의 경우, 필름 폭 방향으로 균일한 미다공이 형성된 가공 필름이 얻어진다,
(4) 필름 반송 시의 플래핑(flapping)이 저감되어 필름의 파열의 발생이 저감되어서 제품 수율이 향상된다,
(5) 건조한 도막과 수지 필름의 밀착성이 필름 폭방향에 있어서 균일한 가공 필름이 얻어진다,
(6) 외관 불량이 없는 가공 필름이 얻어진다,
등의 이점 중 적어도 1개가 얻어진다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
[실시예 1]
도 2 및 도 3에 나타내는 구성의 기체 취출 노즐(20)에 있어서, 통형상체(22)로서 도 6에 나타내는 바와 같은 단면 형상을 삼각형으로 한 것에 대해서, 시뮬레이션에 의한 해석을 행했다. 해석에서는, 시판의 범용 열유체 해석 소프트웨어인 「STAR-CCM(ver.11.04)」(IDAJ Co., LTD. 제품)을 사용하여 정상 계산을 행했다. 난류의 취급에는 k-ε난류 모델을 사용하고, 벽근방의 난류 경계층의 취급에는 벽법칙을 사용했다. 상기의 소프트웨어는 유체의 운동 방정식인 나비에 스토크스 방정식(Navier-Stokes equations)을 유한 체적법에 의해 해석하는 것이다. 물론, 같은 해석을 할 수 있는 것이면 어떠한 열유체 해석 소프트웨어를 사용해도 된다. 노즐 하우징 내부의 유로를 모의한 해석 공간을 설정하고, 상부 균압실(13)의 노즐 길이방향의 길이를 1530mm로 하고, 노즐 폭방향의 길이를 100mm로 하고, 기체 공급구(12)의 높이를 200mm로 했다. 기체 공급구(12)에는, 해석 공간 내에 상온(300K)의 건조 공기가 3.0m/s의 유속으로 유입하도록 경계 조건을 설정했다. 또한, 기체 취출면(14)은 압력 경계로 하고, 경계 조건에 대기압(0.1MPa)을 설정했다.
시뮬레이션에서는, 통형상체(22)는 노즐 길이방향에 따라 연속해서 배치하도록 하고, 도 9(b)에 나타낸 바와 같이, 노즐 길이방향으로 인접하는 통형상체의 상호 간의 거리 L2를 0mm로 하고, 통형상체를 노즐 길이방향의 전장에 걸쳐 배치했다. 도 9(a)에 나타내는 바와 같이, 통형상체(22)에 있어서 칸막이판(21)으로부터 기립하는 2개의 벽면과 칸막이판(21)(도 9(a)에서는 1점 쇄선으로 나타낸다)이 이루는 내각을 각각 θ 및 α로 했다. 통형상체(22)는 칸막이판(21)으로부터 기립하는 2개의 벽면을 갖지만, 각 θ는 기체 공급구측의 벽면(25)과 칸막이판이 이루는 내각이고, 각 α는 기체 공급구측이 아닌 쪽의 벽면과 칸막이판이 이루는 내각이다. 각 통형상체(22)의 노즐 길이방향에 따르는 길이(L1)를 15mm로 했다. 또한, 시뮬레이션이므로, 2개의 벽면의 두께는 제로로 했다. 그리고, 각 θ 및 각 α를 변경했을 때에, 기체 취출면으로부터 취출하는 기체의 속도의 분포를, 노즐 길이방향에 따라서 구했다. 그리고, 이렇게 하여 얻어진 기체 속도의 최대값과 최소값의 차를, 평균 취출 속도로 나눈 것을 편차 R로 했다. 속도의 편차 R은 작은 쪽이 양호한 결과이다. 편차 R이 7% 이하이면 「◎」 (우수), 7%를 초과하고 11% 이하이면 「○」 (양호), 11%를 초과하고 14% 이하이면 「△」(실용상 문제 없음), 14%를 초과하고 있으면 「×」(불량)로 하여 평가를 행했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
표 1로부터, 각 θ는 55°이상 120°이하이면 실용상 문제가 없고, 60°이상 110°이하인 것이 바람직하고, 75°이상 95°이하이면 보다 바람직한 것이 확인되었다.
[실시예 2]
도 2 및 도 3에 나타내는 구성의 기체 취출 노즐(20)에 있어서, 통형상체(22)로서 도 6에 나타내는 바와 같은 단면 형상을 삼각형으로 한 것에 대해서, 실시예 1과 동일하게 시뮬레이션에 의한 해석을 행했다. 각 θ, 각 α 및 길이 L1에 대해서는 실시예 1과 마찬가지로 정의했다. 그리고, 도 9(b)에 나타내는 바와 같이, 노즐 길이방향에 인접하는 통형상체의 상호 간의 거리 L2를 변화시켜서 실시예 1과 마찬가지로 편차 R을 구하고, 평가를 행했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
표 2로부터, 노즐 길이방향에서의 통형상체의 길이 L1과 통형상체의 상호 간의 거리 L2에 관하여 L2/L1이 1.5 이하이면 실용상 문제가 없고, L2/L1이 1 이하인 것이 바람직하고, L2/L1이 0.5 이하인 것이 보다 바람직한 것이 확인되었다.
[실시예 3]
실시예 1과 동일한 시뮬레이션에 의한 해석을 행하고, 통형상체(22)의 저면에 있어서의 기체 유통 구멍의 개구율에 대해서 검토했다. 실시예 1에서 사용한 기체 취출 노즐(단, θ=90°, α=53.1°, L1=15mm)에 있어서, 도 9(c)에 나타내는 바와 같이, 노즐 폭방향에서의 통형상체(22)의 폭 W를 60mm로 하고, 슬릿 형상의 개구로서 형성되는 기체 유통 구멍(24)의 폭을 Ws로 했다. Ws를 변경했을 때의 속도의 편차 R을 실시예 1과 동일하게 구해서 판정을 행했다. 기체 유통 구멍(24)은 노즐 길이방향으로는 통형상체(22)의 저면의 전장에 걸쳐 형성되어 있으므로, Ws/W는 통형상체(22) 1개당에 있어서의, 통형상체(22)의 저면의 면적 S2(저면에서의 개구부와 비개구부의 면적의 합)에 대한 기체 유통 구멍(24)의 면적 S1의 비율(S1/S 2), 즉 개구율로 하는 것이 된다. 결과를 표 3에 나타낸다.
표 3으로부터 개구율이 1.0, 즉 통형상체(22)의 저면의 전체가 기체 유통 구멍(24)인 경우이어도 유속의 편차 R은 10%이어서 결과는 「양호」이고, 개구율이 0.85 이하이면 R이 7% 이하가 되어 결과는 「우수」가 되는 것이 확인되었다. 즉, 개구율은 0.85 이하가 바람직한 것이 확인되었다.
10, 20, 30 기체 취출 노즐
11 하우징
12 기체 공급구
13, 32 상부 균압실
14 기체 취출면
15 하부 균압실
16, 17, 21 칸막이판
22 통형상체
23 개구
24 기체 유통 구멍
25 벽면

Claims (12)

  1. 수지 필름의 표면에 기체를 블로잉하기 위해서 사용되는 기체 취출 노즐로서,
    상기 기체 취출 노즐의 길이방향이 상기 수지 필름의 폭방향으로 연장되도록 설치되고, 상기 수지 필름에 대향하는 측면에 기체를 취출하는 기체 취출면을 갖는 하우징과,
    상기 하우징의 일방의 단부에 형성되고, 노즐 길이방향을 따라서 기체를 공급하는 기체 공급구와,
    상기 기체 공급구로부터 상기 기체 취출면까지 연통하는 1개 이상의 균압실을 갖고,
    상기 1개 이상의 균압실 중의 적어도 1개의 균압실은 상기 기체 취출면 측의 면이 칸막이판으로 구성되고, 상기 칸막이판 상에는, 양 단에 개구를 갖는 복수의 통형상체가, 각 통형상체의 축방향이 상기 노즐 길이방향에 직교하도록 상기 노즐 길이방향을 따라서 복수 배치되고,
    상기 통형상체는, 상기 칸막이판으로부터 기립하는 벽면 중 상기 기체 공급구에 가까운 측의 벽면과 상기 칸막이판이 이루는 각 θ가 상기 통형상체의 단면 형상에 있어서의 내각으로서 75°이상 95°이하의 범위에 있고,
    상기 통형상체의 상기 칸막이판에 접하는 면에는, 상기 칸막이판을 포함해서 관통하는 기체 유통 구멍이 형성되어 있는 기체 취출 노즐.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 통형상체가 배치되는 균압실은 상기 기체 공급구에 인접하는 균압실인 기체 취출 노즐.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 통형상체 1개당에 있어서의 상기 기체 유통 구멍의 개구 면적을 S1, 상기 통형상체의 상기 칸막이판으로부터 기립하는 상기 벽면이 칸막이판에 접하고 있는 면을 제외하고 칸막이판에 접하는 면의 면적을 S2라고 했을 때, 개구율 S1/S2가 0.85 이하인 기체 취출 노즐.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기체 유통 구멍은 상기 노즐 길이방향으로 연장되는 슬릿인 기체 취출 노즐.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 통형상체의 상기 개구의 각각이 형성하는 면은 상기 노즐 길이방향으로 평행하고 또한 상기 칸막이판에 대략 수직인 면인 기체 취출 노즐.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 통형상체의 상기 칸막이판에 접하는 면에 있어서의 노즐 길이방향을 따르는 길이를 L1이라고 하고, 노즐 길이방향에 인접하는 상기 통형상체의 상호 간의 거리를 L2라고 했을 때, L2/L1이 1.0 이하인 기체 취출 노즐.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐 길이방향을 따른 상기 기체의 취출 속도 분포에 있어서, 평균 취출 속도에 대한 취출 속도의 최대값과 최소값의 차는 11% 이내인 기체 취출 노즐.
  9. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 기체 취출 노즐을 구비하고,
    상기 기체 취출 노즐로부터 수지 필름에 대하여 가온 기체를 블로잉해서 가온 처리를 행하는 로.
  10. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 기체 취출 노즐에 의해 수지 필름의 표면에 기체를 블로잉하는 공정을 포함하는 가공 필름의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 기체가 가온 기체인 가공 필름의 제조 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 통형상체는 서로 접하거나 이격되도록 병렬로 배치되어 있는 기체 취출 노즐.
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