JPH0238048A - 平行噴射流を用いた正圧浮動ウェブ乾燥装置 - 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） 本発明はコート紙やフィルムやフォイル、そして更には
印刷など関連した工程に利用されるウェブの乾燥装置に
関する。

（従来技術） 浮動式乾燥装置においてウェブは熱せられた空気ガスの
クツションに載せられて搬送されるが、ウェブの表面が
乾燥したり硬化するまではコンベヤやロールといった固
い物に物理的に接触しないよう様々な手段がウェブの乾
燥工程に用いられている。空気ガスのクツションはウェ
ブを乾燥させている間中支持する役目を果すものである
。

そして、ウェブを支持するために機械的手段は用いられ
ていないので、乾燥させるための熱はウェブの両端に同
時に強くかつ均一に与えなければならない、この時、必
要であれば乾燥強度は更に高くすることができる。

（発明が解決しようとする課題） 浮動式乾燥装置に関する技術はこの２０年間に多大の進
歩を遂げ、重要かつ好ましい特徴が見出されその問題点
力（限られてきた。そしてノズルについては二つの一般
的な型のものが開発されてきた。つまり一つは「−穴ノ
ズル」であり、他の一つは「二穴衝突式ノズル」である
。

これらのノズルのうち一穴ノズルは、米国特許番号第３
，５８７，１７？号に開示されておりこれを第１図に示
す。

ウェブの両側に互い違いに配設されたこの複数個の一穴
ノズルが乾燥装置として作用している。

即ち熱せられた空気ガスがこの一穴ノズルから噴出され
、ウェブの曲状表面に沿って方向を換え、その後ウェブ
の搬送方向と平行に流れる。ノズルは、所謂「コアンダ
効果」を生み出し、そこでは空気ガスはウェブに直接衝
突せず、ウェブと基板の間のわずかばかりの距ｌｌＩＣ
５０〜１５０ｍｍ　）のガス流通過域に押し込まれて高
い熱伝導性を得るのである。

その後、熱せられた空気ガス流はウェブと平行で離れる
ことのない自由な所謂壁流として基板の末端部を越えて
同程度の距離を流れる。そして。

空気ガス流が次のノズルに接近すると、この空気流は方
向を換え各ノズル間の間隙部に流れ去ることとなる。

「コアンダ効果」を生み出すこの一穴ノズルは世界中で
広く使用されている。−穴ノズルは高い熱伝導を得るこ
とができ、しかもこの熱伝導は装置全体に均一であり、
特にウェブの搬送方向に対しては極めて均一となってい
る。空気ガス流とウェブの流れは平行であるため、ウェ
ブを乾燥装置にかけると熱伝導性は増大しその結果ウェ
ブは空気ガス流に対して反り返ることとなる。

そしてウェブの末端部にあっても熱は均一に伝導され乾
燥が連続的に行なわれるため、−穴ノズルを使用したこ
の種の装置は製品やコーティング乾燥の品質向上が図れ
るという有益な効果をもたらすものである。尚、空気ガ
ス流は一方向へのみ向かって流れるためガス流間の相互
干渉を防ぐことができ、装置を縦断する空気ガスの流れ
の均一化が図れ、ウェブの安定性を向上させることがで
きる。

一穴ノズルを用いた場合には、平行な基板とウェブ間に
は正圧パッドは生じない、そのため、ウェブは溝穴の幅
のおよそ２．５倍の距離だけ基板から間隔を置き装置内
を搬送される。引張力の低い時のウェブのバタッキを防
止するためには、ノズルを正確な位置にしかも平行に配
設することが必要である。引張力が高い時には、ウェブ
の末端部が反り返ったり長手方向に沿ってしわが形成さ
れることがある。こうした時には、ウェブとノズルとが
接触する危険性が高くなるため、この種の一部ノズルに
おいては乾燥を行なう条件を幾分制限せざるを得ないと
いう欠点がある。

更に別の主要なノズルの例としては米国特許第３．８７
３，０１３号に開示されている工大衝突式ノズルがあり
、この例を第２図に示す。

工大衝突式ノズルとはウェブに空気ガスをごく普通に噴
射するための噴射口を二つ組み合わせたものである。こ
のため正圧状態でエアポケットがガス流の間に生じる。

噴射流である空気ガス流はノズル上に配設された両方の
開口部から噴出され、大部分はウェブに衝突する。そし
てこの空気ガス流の一部はウェブと衝突して直接跳ね返
り、更に別の一部は隣りのノズルから噴射される空気ガ
ス流と合流するまでウェブに沿って流れ続ける。

このような工大ノズルの熱伝導性は、送風力が同じであ
る場合には、概ね平行流式ノズルに匹敵するものである
。しかしながら、装置方向に対する熱伝導性にはバラツ
キが多い、ガス流が衝突する直近においては熱伝導性は
非常に高いが、ガス流同士の間やノズル同士の間ではそ
の熱伝導性は非常に低くなる。又、繊細さを必要とする
製品を製造する際には、このガス流を激しく衝突させて
熱伝導を行なうと製品の品質を劣化させる危険性がある
。ノズルを過度に接近させて配設した場合には、ノズル
間の空気ガス流の相互干渉が発生し、ウェブの安定性に
問題が生ずる。

この工大衝突式ノズルの主な特徴は、衝突するガス流間
に正圧の圧力パッドが生じる点にある。

このため、ウェブがノズルと接触するのを防止するだけ
でなく、ノズルをウェブの両側部に互い違いに配設する
ことで、装置方向に対しサインカーブの様な波形を描い
て搬送することができる。

このような波形効果は、ウェブの端部が反り返ったりし
わが発生したりするのを防止するための物理的な剛性を
ウェブに対して装置の横断方向に手えるものである。工
大衝突式ノズルのこのような重要な特性は、二つのノズ
ルを正確な位置に配設しなければならないとすることに
余り神経を使う必要がないという利点を有する。

通常の乾燥装置に配設された工大衝突式ノズルによって
形成された圧力パッドの例を第３図に示す。この圧力パ
ッドの特徴は、ウェブによって空気ガスの速度が停滞す
るために開口部の反対側に生ずる大きなスパイクと、こ
のスパイク間でほぼ均一に上昇した圧力区域と、圧力パ
ッドの両側で基本的には正圧が存在していない区域とが
存在することにある。

このような特徴を有する圧力パッドがウェブに及ぼす効
果を第４図に示す、第４図は、圧力、ウェブの張力、そ
してウェブの円弧の半径といった部分的な関連を示すも
のである。

一定の圧力上昇域において以下の数式が成り立つ。

Ｒ＝Ｔ／Ｐ この場合、Ｒは円弧の半径、Ｔはウェブの引張力、そし
てＰはウェブに部分的に加えられた圧力をそれぞれ示す
、もしＰが零であれば、円弧の半径は無限大となり、搬
送されるシートは数理的に言えば真平であることを示す
、Ｐが定数であれば、円弧の半径は真円の弧線である。

第５図、第６図、そして第７図は、それぞれ三つの異っ
たノズル装置を用いた場合にウェブの描く曲線を示すも
のである。第５図は、−穴ノズルによってウェブが鋸形
の波形を描いて波動している状態を示す図である。但し
、ウェブが波動しているといっても曲線を描いていると
いうわけではなく、部分的に反り返っているのみである
。

工大衝突式ノズルは第６図に示すように、離れた位置か
ら一定の区域すだけウェブに対して圧力を加えるもので
ある。このため、第３図に示すようなスパイクによる部
分的な影響を無視すれば、成る一部分では平坦部を残す
ものの圧力域の全体では円弧状の曲線を描く、これは、
第５図に示すノズルの配置よりも好ましいものであるが
、全く曲線を描かない部分ではウェブが部分的に反り返
るという危険性がある。

第７図は、圧力の及ぶ区域の長さが波長の長さの半分に
等しい場合、ウェブの全長を円弧状にすることが可能で
あることを示す、これはウェブが反り返らないよう最大
限耐え得る状態である。

工大衝突式ノズルを用いて上述の様な効果を得ようとす
る場合、このノズルはウェブの搬送方向に従いノズルの
畏さの正確に２倍の間隔で配設される必要がある。前述
したようにノズル間でガス流同士に衝突が起こるとガス
流の安定性が低くなるため、この工大式衝突ノズルは互
いに接近しモ配設することはできない。

平行噴射流にて正圧の圧力パッドを生じるノズルの更に
別の例が米国特許第４，４１４，７５７号公報に開示さ
れている。基本的にはコアンダ型平行単一方向性ノズル
を改良して、ウェブに空気ガス流を衝突させることなく
正圧を生じさせることを可能とするものである（第１図
参照）。

以下、このノズルを「改良工大ノズル」と呼ぶ、広範囲
に亘る実験の結果、この技術は一層ノズルに比べると装
置方向に対しより長い区域に亘り圧力パッドが生じるこ
とが見い出された。このようなノズルは圧力区域内に高
スパイクを生ずることなく、意匠の形状を適切に選択し
てやれば、ウェブに装置全体に沿って連続的に曲状形状
を保った波動運動をさせることができる。

このような改良工大ノズルは、空気の流量が同じで熱伝
導性が同じである場合には、工大衝突式ノズルを用いた
場合よりもより高い値の圧力パッドを提供するものであ
る。更に改良工大ノズルにあっては、単一平行流式ノズ
ルからのガス流が単一になるという利点を有しながらも
、その熱伝導性の均一化を達成するものである。実験的
調査から得られたその寸法の関係は本発明の主題を構成
するものである、 第９図に示す圧力パッドの圧力レベルは、隣りのノズル
から繰り越されるガス流（５）の強さに影響を及ぼすノ
ズル間の間隔や、第一噴射流（１）と第二噴射流（６）
の相対的な大きさ等にによって左右される。しかも圧力
の低い区域や圧力の全く存在しない区域においては、ウ
ェブの端部が反り返ったりしわが形成されがちであると
いう問題点が生ずる。更に乾燥装置に配設されるノズル
の間隔は、必要とされる最大限の乾燥効率と費用に左右
されるという事実によってこの問題点は一層複雑なもの
となっているのである。

本発明によれば、改良工大ノズルが配設される間隔と装
置方向に対するノズルの長さとの間の関係を最大限に利
用することにより、この改良工大ノズルによって得られ
る効果を最大限に引き出そうとするものである。

もし、ノズルにおいて第二の噴射流の大きさが第一噴射
流の大きさに比して際だって大きい場合にはコアンダ効
果は消滅し、工大衝突式ノズルは本来の役目を果さない
、第二噴射流の大きさが小さい場合には圧力パッドは第
二の噴射流の値が零になるまで減少し、ノズルは第１図
に示すような従来の平行噴射流式コアンダノズルと同じ
欠点を示すのである。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、従来技術におけるウェブ乾燥用ノズル
の欠点を、改良工大ノズルを利用してノズル間の距離を
適切に保ちノズルの開口部の配設間隔を最適なものとす
ることにより大幅に減少させることができる、好ましい
ノズル間の配設間隔は以下の数値によって連続的に定義
されるおＩ）基板の長さが５０ｍｍの場合、７５〜１２
５ｍｍ■）基板の長さが７５＋ｓｍの場合、１２５〜２
００ｍｍ■）基板の長さが１００ｍｍの場合、１７５〜
２７５ｍｍ■）基板の長さが１２５１の場合、２２５〜
３２５＋ｗｍＶ）基板の長さが１５０ｍｍ　（７）場合
、２７５〜３５０ｍｍＶＩ）基板の長さが１７５ｍｍの
場合、３２５〜３７５■■）基板の長さが２００１の場
合、３７５〜４ＱＱａ＋ｍ■）基板の長さが２２５ｍｍ
の場合、４２５■である。

ウェブと平行に配設された上下各ノズル列は、１２．５
ｍａ＋以上は重なり合うことなく、上流側列の各ノズル
が下流側列の各ノズルの間に位置するように互い違いに
形成されている。第二噴射流が噴射される好ましい噴射
口の開口部の幅は第一噴射流が噴射される噴射口の開口
部の幅の３５〜４５％の範囲であることが見い出されて
いるが、４０〜４５％であれば一層望ましい。

以上詳述したように、本発明の目的はウェブシートの端
部が反り返ったり、しわが発生することを防止するウェ
ブ乾燥装置を提供することにある。

本発明の優れた特徴は添付の図面と以下の説明から更に
明確になるであろう。

（実施例） まず最初に、本発明の概略的な構成を以下に説明する。

即ち、本発明は ■改良二層ノズルの配設される間隔を最適なものとし、 ■改良工大式ノズルに形成される第一噴出口と第二噴出
口の関係を改良し、ウェブ乾燥装置全体に亘って均一な
圧力パッドを形成するものである。

本発明は米国特許第４，４１４，７５７号に示された改
良工大ノズルを利用するものである。

ノズルの断面図は第８図に示されるが、このノズルはほ
ぼ細長の高圧室（１５）と上流側と下流側の＠ｉσ平行
側板（ｌｅ）（ｔｓ）、そして基板（２７）とから構成
される。高圧室（１５）の上部には、前記した上流側と
下流側の垂直平行側板（１８０１６）のそれぞれに取り
付けられる垂直脚部（＋８）（１８）と、そこから内側
方向へ伸びる水平脚部（１９）　（１９）とからなる−
対のＬ字形アングル部材（１７）が形成されている。

水平脚部（１９）（＋９）は高圧室（１５）からガス流
を排出するための排出孔（２０）を形成している。ノズ
ルの長さは基板（２７）と同じ長さである。

Ｕ字形状部材（２１）は、水平脚部（１９）　（１９）
によって形成される高圧室（１５）の外壁とウェブ（４
）の間に取り付けられる。Ｕ字形状部材（２１）は、上
流側の垂直壁部材（２２）、下流側の垂直壁部材（２３
）、そしてこの上流と下流側の垂直壁部材（２２）（２
３）とを連結する水平方向の圧力平板（３）とからなる
。上流側の垂直壁部材（２２）と圧力平板（３）とを連
結する上流側のコーナ一部（２４）は曲状を成し、他方
、下流側の垂直壁部材（２３）と圧力平板（３）とを連
結する下流側のコーナ一部（２５）は略直角を形成して
いる。

上流側の垂直平行側板（１６）は上流側の水平脚部（１
９）を越えて更に垂直に伸び、内側に傾斜するホイル板
（２８）と一体化される。この内側に傾斜したホイル板
（２８）の末端部と曲状のコーナ一部（２４）の間には
第一噴射流が噴射される第一開口部（２９）が形成され
ている。

高圧室（１５）の下流側の垂直平行側板（１８）が下流
側の水平脚部（１８）を越えて更に延長され、内側に傾
斜した傾斜板（２Ｇ）と一体化することでノズルの下流
側末端部には第二開口部（８）が形成される。

尚、この傾斜板（２６）はノズルの下流側末端部におい
て水平の圧力平板（３）からは少し短く終るようになっ
ている。

ノズルからのカス流の特性を第９図に示す。ガス流（１
）は第一噴射口から噴出され、コアンダ効果により、圧
力平板（３）とウェブ（４）間に形成されるガス流通過
域（２）内に流れ込む、更に、隣のノズルから噴射され
た残りのガス流（５）が、この第一噴射流からのガス流
（１）とガス流通過域（２）内で合流する。圧力平板（
３）の末端部においては、第二噴射口（６）からのガス
流（７）が第一噴射流と同じ速度でしかもウェブに対し
て垂直に噴射される。

第二噴射流（７）のＭ９ＪＪベクトル（８）がウェブ（
９）に対して垂直方向から平行方向に換るときに、第一
噴射口から噴出されるガス流（１）と隣りのノズルから
繰り越されるガス流（５）とからなる運動量の一部が圧
力となる。この時圧力は大規模なものとなって第一噴射
流と第二噴射流の間の全領域に作用する。このため、ノ
ズルは平行方向に正圧を発生し、ウェブにガス流を衝突
させることなく圧力パッドを形成するのである。

一部式ノズルによって形成される圧力パッドの形状を第
９図の符号１０にて示す、ノズル列においては、先のノ
ズルから噴射された平行流（１２）のわずかに残った一
部がガス流通過域（２）内に流れ込むが、その大部分（
１２）は方向を換えてノズル（１３）間へ流れ込む、こ
の時、平行流（１２）の残り部分の速度は圧力に換わる
。この圧力はその後排気流（１３）に代表されるように
、ウェブ（９）に対して垂直方向の速度に換えられる。

この停滞した圧力は圧力パッド（１０に対しては付随的
なものでしかない。

ウェブ（９）が搬送される方向への圧力パッドの長さは
、圧力平板（３）の長さとノズル間の配設される間隔に
よって変化する。第二噴射流の運動方向の変化によって
形成される圧力波形は、音速の速さでで上流側方向に移
動するので、圧力パッドの第一部分（ｌＯ）の長さはノ
ズルの大きざがどのようであっても、圧力平板（３）の
長さに比例することとなる。このような効果を第１０図
に示す。

圧力パッドの第二部分（１４）の大きさはノズルの配設
される間隔に反比例するが、圧力パッドの長さはあまり
影響を営けない、ノズル間の配設間隔を広くとると、こ
の第二部分（１４）の勢力は極めて弱くなるので、ウェ
ブを曲状とするのには余り役に立たない。この効果を第
１１図に示す。

反対にノズル間の配設される間隔を狭くとると、圧力パ
ッドによりウェブを効果的に搬送することができる。ウ
ェブの上下に位置する各ノズルが互いに重なり合うよう
に配設された場合には。

第１２図に示すようにウェブの波動を受は入れるための
空間が物理的に不十分となる。それ故、装置方向に対し
てノズルを配置する際の実質上の間隔の限界を最後の２
図に示す。

これらの事実は第１３図に示されているが、ウェブの末
端部が反り返ったり、しわが発生したりするのを防止す
るのに好ましい曲率をウェブに提供せんとするノズルの
好適な寸法を示すものである。

第二噴射流が非常に大きい場合において確実にコアンダ
効果を発揮するためには、又は、第二噴射流が小さい場
合において圧力パッドが弱まり過ぎないようにするため
には、第二噴射流が噴射される開口部の幅は第一噴射流
の噴射される開口部の３５〜４５％の大きさで形成する
のが好ましく、４０〜４５％となるよう形成するのが一
層好ましい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明に係るウェブ乾燥装置にあっ
ては、改良工大ノズルを利用してノズル間の距離を適切
に保ちノズルの噴出口が配設される間隔を最適なものと
することにより従来技術におけるウェブ乾燥用ノズルの
さまざまな欠点を大幅に減少させることができ、ウェブ
の端部が反り返ったり、しわが発生することを防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一穴ノズルを利用した従来技術に基づく乾燥装
置の主要部の正面図、第２図は工大衝突式ノズルを利用
した従来技術による乾燥装置の主要部の正面図、第３図
は第２図に示した工大衝突式ノズルを通常の乾燥装置に
配設することによって形成される圧力パッドを示すグラ
フ図、第４図は通常の乾燥装置に第２図に示す衝突ノズ
ルを配設することによって形成される圧力パッドがウェ
ブに及ぼす効果を示す乾燥装置の主要部の正面図、第５
図は第１図に示した一穴ノズルが通常の乾燥装置に用い
られた場合に形成される鋸形波動を示す主要部の正面図
、第６図は第２図に示した工大衝突式ノズルを通常の乾
燥装置に利用した場合にウェブの描く波形曲線を示す主
要部の正面図、第７図は圧力領域が波動長の半分の長さ
となる場合にウェブの描く波形曲線を示す乾燥装置の主
要部の正面図、第８図は従来技術を改良した改良二層ノ
ズルの断面図、第９図は第８図に示す改良二層ノズルの
主要部の断面に対応する改良二層ノズルによって形成さ
れる典型的な圧力パッドの形状を示すグラフ図、第１０
図（Ａ）ＣＢ）　（Ｇ）はノズル長の変化に対応して圧
力バッドの長さの変化を示すグラフ図、第１１図（Ａ）
ＣＢ）　（Ｃ）はノズルの配設される間隔に対応して圧
力パッドの大きさ及び形状の変化を示すグラフ図、第１
２図は第８図に示す改良二層ノズルをウェブと接触する
心配のない距離だけ間隔を置いて通常の乾燥装置中に配
設された状態を示す主要部の正面図、第１３図は第８図
に示す改良二層ノズルの各々が極めて近接し、通常の乾
燥装置中に配設されウェブと接触する危険性がある状態
を示す乾燥装置の主要部の正面図、第１４図はウェブの
描く曲線を最適な状態とする第８図に示す改良二層ノズ
ルの好適な長さを示すグラフ図である。 符号の説明 第一噴射流、６　・・・　第二噴射流、ガス流通過域、
３・・・　圧力平板、 ガス流、１５　　・・・　高圧室、 上流側及び下流側の垂直平行側板、 Ｌ字形アングル部材、 垂直脚部、１９　　・・・　水平脚部、基板。 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）移動する可撓性連続ウェブを乾燥するための複数個
   のノズルを有した乾燥装置であって、前記ノズルのそれ
   ぞれは、 （ａ）基板、上流側と下流側の垂直平行側板及び底部封
   止板とからなる細長の高圧室と、（ｂ）移動するウェブ
   との間にガス流通過域を形成する圧力平板と、 （ｃ）前記圧力平板の上流側に位置し、前記圧力平板の
   表面に沿って下流方向へ連続的にガス流を向わせるエア
   ホイルコアンダ型第一噴射流を噴射する第一噴射口と、 （ｄ）最初はガス流を直接ウェブに対し垂直に向わせ、
   次にガス流通過域に沿って下流側方向へ向わせるための
   、圧力平板の下流側末端部で垂直に交わるよう配設され
   る単一の衝突型第二噴射流を噴射する第二噴射口、 とを有すると共に、 上下流の各ノズル列がウェブに平行であり、上流側列の
   各ノズルはウェブの下流側に位置する下流側列の２つの
   ノズル間で１２．５ｍｍ以上重なり合うことなく、しか
   もノズル間の配設される間隔が以下によって連続的に定
   義される平行噴射流を用いた正圧浮動ウェブ乾燥装置： I ）基板の長さが５０ｍｍの場合、７５〜１２５ｍｍ II）基板の長さが７５ｍｍの場合、１２５〜２００ｍｍ III）基板の長さが１００ｍｍの場合、１７５〜２７５
   ｍｍ IV）基板の長さが１２５ｍｍの場合、２２５〜３２５ｍ
   ｍ V）基板の長さが１５０ｍｍの場合、２７５〜３５０ｍ
   ｍ VI）基板の長さが１７５ｍｍの場合、３２５〜３７５ｍ
   ｍ VII）基板の長さが２００ｍｍの場合、３７５〜４００
   ｍｍ VIII）基板の長さが２２５ｍｍの場合、４２５ｍｍ。 ２）前記ノズルにおいて、第二噴射流が噴射される第二
   噴射口の開口部の幅は第一噴射流が噴射される第一噴射
   口の開口部の幅の３５〜４５％であり、更に好ましくは
   ４０〜４５％であることを特徴とする請求項１記載の平
   行噴射流を用いた正圧浮動ウェブ乾燥装置。