JP4962494B2 - エア噴出ノズルおよびそれを用いたテンターオーブン - Google Patents

Description

本発明は、樹脂フィルムの加熱、冷却あるいは保温に用いるエア噴出ノズルおよびそれを用いたテンターオーブンに関する。

二軸延伸ポリエステルフィルムなどの二軸延伸樹脂フィルムの製造方法として、口金から流動状態にある樹脂をシート状に連続して吐出し、吐出されたシートをキャストドラム上で冷却固化し、未延伸フィルムを成形し、成形された未延伸フィルムを縦延伸機でフィルムの搬送方向、すなわち、縦方向に延伸した後、縦方向に延伸されたフィルム（一軸延伸フイルム）をテンターオーブン内でフィルムの幅方向（横方向）に延伸する逐次二軸延伸法や、前記未延伸フィルムをテンターオーブン内でフィルムの搬送方向（縦方向）とフィルムの幅方向（横方向）とに延伸する同時二軸延伸法などが知られている。

これらの製造方法に用いられるテンターオーブン内には、テンターオーブン内を通過する樹脂フィルムの表面に対向する面に多数のエア噴出孔が設けられたエア噴出ノズルが設けられている。通常、エア噴出ノズルは、樹脂フィルムの搬送方向に間隔をおいて複数本、それぞれの長手方向が樹脂フィルムの搬送方向に直角な方向になる状態で設けられている。

エア噴出ノズルは、ノズル筐体からなる。ノズル筐体は、その内部にエア供給路を有するとともに、その一面に、エア噴出面を有する。前記多数のエア噴出孔の一端は、前記エア噴出面に開口し、他端は、前記エア供給路に開口している。ノズル筐体の他の一面もしくは二面には、エア供給ダクトが結合され、該エア供給ダクトの一端は、前記ノズル筐体内のエア供給路に連通し、他端は、熱交換器およびファンに結合されている。前記熱交換器によって所望の温度に制御されたエアは、ファンによって、前記エア供給ダクトおよび前記ノズル筐体内のエア供給路を経て、前記各エア噴出孔に送り込まれ、前記筐体のエア噴出面に開口する前記各エア噴出孔から樹脂フィルムの表面に向かって吹き付けられる。吹き付けられたエアは、通常、テンターオーブン内に設けられた吸引口から回収され、再使用される。

一般に、テンターオーブンは、樹脂フィルムの搬送方向に、予熱ゾーン、延伸ゾーン、熱固定ゾーンあるいは冷却ゾーンなど複数の区分されたゾーンを有する。テンターオーブンは、各ゾーンにおいて使用されるエアの温度を、各ゾーン毎に設定できる構造を有している。テンターオーブンには、樹脂フィルムの両端のそれぞれの外側において、レールに沿ってテンターオーブンの入口部から出口部に向かい移動する樹脂フィルム端部把持用の多数のクリップが、設けられている。

テンターオーブンにおいて、前記クリップによって両端を把持されて搬送される樹脂フィルムは、予熱ゾーンで延伸に適した温度まで加熱され、延伸ゾーンで少なくとも幅方向に延伸された後、熱固定ゾーンや冷却ゾーンなどで熱処理される。エア噴出ノズルは、所望の温度に制御されたエアを樹脂フィルムの表面に吹き付けることで、エアと樹脂フィルムとの間の熱交換を促進し、樹脂フィルムを加熱、冷却あるいは保温するために用いられる。

このようにして製造される樹脂フィルムの特性は、テンターオーブンの各ゾーンを通過する際に受ける熱履歴に影響される。従って、幅方向に均一な特性を有する樹脂フィルムを得るためには、エア噴出ノズルから放出されるエアと樹脂フィルムとの間の熱交換を、樹脂フィルムの幅方向に均一化することが重要である。そのため、エア噴出ノズルには、樹脂フィルムに当たるエアの温度が樹脂フィルムの幅方向に均一であることと、エア噴出ノズルの伝熱効率が樹脂フィルムの幅方向に均一であることが要求される。

エア噴出ノズルの樹脂フィルムの表面に対向する面に、樹脂フィルムの幅方向に連続したエア噴出孔が設けられているエア噴出ノズルは、スリットノズルと呼ばれる。従来、エアの噴出速度および温度を、樹脂フィルムの幅方向に均一化することを目的としたスリットノズルとして、対向流方式のダクトを有するものが提案されている（特許文献１参照）。しかしながら、スリットノズルには、エア噴流の進行方向が曲がりやすいという問題がある。エア噴流の進行方向が曲がると、設定温度の異なるゾーンが隣接する部分で、異なる温度のエアが混ざり、樹脂フィルムの幅方向に大きな温度ムラを生じることがあり、その場合、幅方向に均一な特性を有する樹脂フィルムを得るのは困難であった。

本発明者らの知見によると、上記エア噴流の進行方向が曲がりやすいという問題は、樹脂フィルムの幅方向に、エア噴出孔を不連続に配置する、すなわち、互いに独立した多数のエア噴出孔を間隔をおいて配置することで改善される。これは、樹脂フィルムの幅方向に、エア噴流が細かく分割され、隣接するエア噴流の間に、エア噴出ノズル前後のエアが導通する部分が形成されることにより、エア噴出ノズル前後の圧力差が緩和されるためと考えられる。このようなエア噴出ノズルとしては、樹脂フィルムの表面に対向する面に円形のエア噴出孔が多数設けられたホールノズルがある。しかしながら、樹脂フィルムの幅方向に多数のエア噴出孔を間隔をおいて配置すると、樹脂フィルムの表面の熱伝達率が樹脂フィルムの幅方向に不均一となるため、伝熱効率の均一性が悪化するという問題がある。

従来のホールノズルとしては、樹脂フィルムの表面の熱伝達率を大きくすることを目的に、エア噴出孔と樹脂フィルムの表面との距離が、エア噴出孔の直径の４乃至６倍で、多数のエア噴出孔の配列を、樹脂フィルムの搬送方向に直角な方向に６列の千鳥配列としたものが提案されている（特許文献２参照）。しかしながら、熱伝達率の大きさと伝熱効率の樹脂フィルムの幅方向における均一性とは別の問題であり、エア噴出孔の直径と配列の列数を工夫しただけでは、伝熱効率の樹脂フイルムの幅方向における均一性を改善するのは困難であった。

従来、伝熱効率の樹脂フィルムの幅方向における均一性を改善することを目的としたホールノズルとしては、キャストドラム上での樹脂フィルムの冷却装置として用いられるもの（特許文献３参照）や、印刷機や塗工機の乾燥装置に用いられるもの（特許文献４参照）が提案されている。しかしながら、これらのホールノズルは、エア噴出孔と樹脂フィルムの表面との距離を２０ｍｍ以下に近づけて用いる場合に好適なものであり、エア噴出孔と樹脂フィルムの表面との距離が、一般に、１４０乃至２７０ｍｍであるテンターオーブンに、これを用いる場合、樹脂フィルムの表面の熱伝達率が著しく低下することがあり好ましくない。
特許第１６３４９１５号公報 実用新案第２５２８６６９号公報 特許第３３７４５２７号公報 実用新案第２００８６７９号公報

本発明の目的の一つは、上記従来技術の問題点を解消し、樹脂フィルムの幅方向における伝熱効率の均一性が良好なエア噴出ノズルを提供することにある。本発明の目的の他の一つは、本発明のエア噴出ノズルを用いた樹脂フィルムの幅方向における伝熱効率の均一性が良好なテンターオーブンを提供することにある。

本発明のエア噴出ノズルは、
（ａ）一方向に搬送される樹脂フィルムの通過面に対し間隔をおいて設けられ、該樹脂フイルムの表面にエアを吹き付けるために用いられるエア噴出ノズルであり、
（ｂ）該エア噴出ノズルが、ノズル筐体からなり、該ノズル筐体は、その内部にエア供給路と、前記樹脂フィルムの通過面に対向するエア噴出面と、前記エア供給路と前記エア噴出面とにそれぞれ開口する多数のエア噴出孔を有し、
（ｃ）該多数のエア噴出孔の前記エア噴出面におけるそれぞれの開口の形状が、円形であり、
（ｄ）前記多数のエア噴出孔は、前記エア噴出面において、前記樹脂フィルムの搬送方向に直角な方向に、第１列と第２列との２列に配列され、前記第１列と前記第２列との間の前記エア噴出孔の配列状態は、千鳥配列であり、
（ｅ）前記エア噴出面と前記樹脂フィルムの通過面との距離Ｌ（ｍｍ）と、前記エア噴出面における前記各エア噴出孔の直径Ｄ（ｍｍ）と、前記第１列に配列されている複数の前記エア噴出孔の中心を通る第１のエア噴出孔配列直線と前記第２列に配列されている複数の前記エア噴出孔の中心を通る第２のエア噴出孔配列直線との前記樹脂フィルムの搬送方向における間隔Ｐｘ（ｍｍ）と、前記第１のエア噴出孔配列直線と前記第２のエア噴出孔配列直線のそれぞれにおける隣接する前記エア噴出孔の中心の間隔Ｐｙ（ｍｍ）とが、次式（１）、および、次式（２）を満足する。

６≦（Ｌ／Ｄ）／（Ｐｘ／Ｐｙ）≦９ ・・・式（１）
４≦Ｌ／Ｄ≦８ ・・・・・・・・・・・・・式（２）
本発明のエア噴出ノズルにおいて、Ｂ＝２π（Ｄ／２）^２／Ｐｙ（ただし、πは円周率）とするとき、次式（３）を満足することが好ましい。

１２≦Ｌ／Ｂ≦３０ ・・・・・・・・・・・式（３）
本発明のエア噴出ノズルにおいて、前記距離Ｌが、１４０乃至２７０ｍｍであることが好ましい。

本発明のテンターオーブンは、
（ａ）一端に樹脂フィルムの入口を、他端に前記樹脂フィルムの出口を有し、
（ｂ）前記樹脂フィルムの入口と前記樹脂フィルムの出口との間に、前記樹脂フィルムの入口から前記樹脂フィルムの出口に向かい前記樹脂フィルムを搬送しながら、少なくとも前記樹脂フィルムの搬送方向に直角な方向に前記樹脂フィルムを延伸する延伸ゾーンを有し、かつ、
（ｃ）前記樹脂フィルムの入口と前記樹脂フィルムの出口との間に、前記樹脂フィルムの表面にエアを噴射し、前記樹脂フイルムを熱処理する熱処理ゾーンを有するオーブン筐体からなり、
（ｄ）前記樹脂フィルムの入口から前記樹脂フィルムの出口に亘り形成される前記樹脂フィルムの通過面に、本発明のエア噴出ノズルのエア噴出面が対向して位置するとともに、
（ｅ）該エア噴出ノズルの前記エア噴出孔の第１列および第２列の方向が前記樹脂フィルムの搬送方向に直角な方向となる状態で、前記エア噴出ノズルが前記熱処理ゾーンに設けられてなる。

本発明のテンターオーブンにおいて、前記熱処理ゾーンが、前記樹脂フィルムの入口から前記樹脂フィルムの出口に向かい、予熱ゾーン、延伸ゾーン、熱固定ゾーンおよび冷却ゾーンに区分され、これらのゾーンの少なくとも一つのゾーンに、前記エア噴出ノズルが設けられていることが好ましい。

本発明のテンターオーブンにおいて、前記延伸ゾーンが、前記樹脂フィルムの搬送方向に直角な方向に前記樹脂フィルムを延伸するとともに、前記樹脂フィルムの搬送方向に前記樹脂フィルムを延伸する同時二軸延伸ゾーンであっても良い。

本発明のテンターオーブンにおいて、前記エア噴出ノズルが、前記樹脂フィルムの通過面の両側において、該樹脂フィルムの通過面に対して間隔をおいて設けられていることが好ましい。

本発明のエア噴出ノズルは、特定の形状および配列位置関係にある多数のエア噴出孔を有するため、これを用いて樹脂フィルムの熱処理を行った場合、樹脂フィルムの幅方向における優れた伝熱効率の均一性が得られる。従って、本発明のエア噴出ノズルを用いた本発明のテンターオーブンにより、幅方向に均質な熱処理特性を有する樹脂フィルムの製造が可能となる。

図１は、図２に示す本発明のエア噴出ノズルのエア噴出面の一部の拡大平面図である。 図２は、本発明のエア噴出ノズルの一例の斜視図である。 図３は、樹脂フィルムの表面の熱伝達率分布の状態の一例を説明するための平面図である。 図４は、テンター装置の一例を説明するための平面図（上面図）である。 図５は、図４におけるＣ１−Ｃ１断面矢視図である。 図６は、図５におけるＣ２−Ｃ２断面矢視図である。 図７は、逐次二軸延伸法が用いられた樹脂フィルムの製造工程の一例を説明するための概略工程図である。 図８は、樹脂フィルムの表面の熱伝達率分布の算出に用いた解析モデルの一例を説明するための解析モデル断面図である。 図９は、エア噴出ノズルの樹脂フィルムの幅方向における伝熱効率分布の状態を説明するためのチャートである。 図１０は、本発明の実施例および比較例において得られた（Ｌ／Ｄ）／（Ｐｘ／Ｐｙ）の値と伝熱効率のムラＲｑの値をプロットしたグラフである。 図１１は、本発明の実施例および比較例において得られたＰｘ／Ｐｙの値とＬ／Ｄの値をプロットしたグラフである。 図１２は、本発明の実施例１６における樹脂フィルムの幅方向の厚み分布を示すグラフである。 図１３は、本発明の比較例１８における樹脂フィルムの幅方向の厚み分布を示すグラフである。

符号の説明

１ エア噴出ノズル
１Ａ 上側エア噴出ノズル
１Ａｆ、１Ｂｆ エア噴出面
１ａ ノズル筐体
１Ｂ 下側エア噴出ノズル
２、２Ａ、２Ｂ エア噴出孔
２ａ エア噴出孔の配列の第１列
２ｂ エア噴出孔の配列の第２列
３ａ 第１列に配列されているエア噴出孔の中心を通る直線（第１のエア噴出孔配列直線）
３ｂ 第２列に配列されているエア噴出孔の中心を通る直線（第２のエア噴出孔配列直線）
４ａ エア噴出ノズル１と樹脂フィルムの搬送方向の上流側において当該エア噴出ノズル１に隣接するエア噴出ノズル１１ａとの間の中心線
４ｂ エア噴出ノズル１と樹脂フィルムの搬送方向の下流側において当該エア噴出ノズル１に隣接するエア噴出ノズル１１ｂとの間の中心線
５ａ 第１列２ａにおけるエア噴出孔の中心を通り樹脂フィルムの搬送方向に引いた直線
５ｂ 直線５ａと直線５ｃとの間の中心を通る直線
５ｃ 第２列２ｂにおけるエア噴出孔の中心を通り樹脂フィルムの搬送方向に引いた直線
１１ａ、１１ｂ エア噴出ノズル１に隣接するエア噴出ノズル
２０ エア噴出プレート
２１ エア噴出孔の開口
３１ 樹脂フィルム
３１ａ 樹脂シート
３１ｂ 未延伸フィルム
３１ｃ 一軸延伸フィルム
３１ｄ 二軸延伸フィルム
３１ｅ 製品フィルム
３３ 樹脂フィルムの表面の熱伝達率分布
４０、４０Ａ エア噴出面
４１ エア供給路
４１ａ、４１ｂ エア導入口
５１ テンターオーブン
５１Ａ オーブン筐体
５１ａ 樹脂フィルム入口
５１ｂ 樹脂フィルム出口
５２Ａ、５２Ｂ 熱交換器
５３Ａ、５３Ｂ ファン
５４ 吸引ダクト
５４Ａ、５４Ｂ 吸引口
６１ テンターオーブンの外側空間
６２ 解析空間の端部境界
７１Ａ、７１Ｂ レール
７３Ａ、７３Ｂ クリップ
９１ 押出機
９２ 口金
９３ キャストドラム
９４ 縦延伸機
９５ テンター装置
９６ 巻取りロール
５１１ 予熱ゾーン
５１２ 延伸ゾーン
５１３ 熱固定ゾーン
５１４ 冷却ゾーン
Ｄ エア噴出孔（エア噴出面におけるエア噴出孔の開口）の直径
ＦＴＤ 樹脂フィルムの搬送方向
ＦＰｆ 樹脂フィルムの通過面
ＨＴＣ 熱伝達率の大きさの指標
ＨＴＣＬ 熱伝達率の大きい部分
ＨＴＣＳ 熱伝達率の小さい部分
Ｌ エア噴出孔が配列されているエア噴出面と樹脂フィルムの通過面との間の距離
Ｐｎ 中心線４ａと中心線４ｂとに挟まれた区間
Ｐｘ 直線３ａと直線３ｂとの間隔
Ｐｙ 第１列２ａと第２列２ｂの各列における隣接するエア噴出孔の中心の間隔
Ｑ エア噴出ノズルの伝熱効率
Ｑａ エア噴出ノズルの平均伝熱効率
Ｑｍａｘ エア噴出ノズルの伝熱効率の最大値
Ｑｍｉｎ エア噴出ノズルの伝熱効率の最小値
Ｒｑ エア噴出ノズルの樹脂フィルムの幅方向における伝熱効率のムラ
Ｒｔ 樹脂フィルムの幅方向における厚みムラ
Ｔａ 樹脂フィルムの幅方向における厚み分布の平均値
Ｔｎ 樹脂フィルムの幅方向における厚み分布の最小値
Ｔｘ 樹脂フィルムの幅方向における厚み分布の最大値

樹脂フィルムの製造方法として、溶融製膜法あるいは溶液製膜法が知られている。これらの製膜法において、溶融樹脂あるいは樹脂溶液は、連続して口金のスリット開口から押し出され、シート状の未延伸樹脂フィルムを成形する。得られた未延伸樹脂フィルムは、その長手方向および／またはその幅方向に延伸処理される。

以下において、本発明のエア噴出ノズル、および、テンターオーブンの一実施例を、前記溶融製膜法を用いて成形した未延伸樹脂フィルムをその長手方向およびその幅方向に延伸する二軸延伸樹脂フィルムの製造工程に適用した場合を例にとって、図面を参照しながら説明する。

図７は、逐次二軸延伸法が用いられた樹脂フィルムの製造工程の一例の概略工程図である。この逐次二軸延伸法は、未延伸樹脂フイルムを、先ずその長手方向に延伸し、一軸延伸樹脂フイルムとした後、得られた一軸延伸樹脂フィルムを、その幅方向に延伸するものである。

逐次二軸延伸法が用いられた樹脂フィルムの製造工程には、図７に示すように、押出機９１、口金９２、キャストドラム９３、縦延伸機９４、テンター装置９５、および、巻取りロール９６が、装備されている。

樹脂ポリマーは、押出機９１で溶融され、口金９２へと押し出され、口金９２からシート状に吐出される。口金９２から吐出された樹脂シート３１ａは、キャストドラム９３で冷却固化され、未延伸フィルム３１ｂとなる。次いで、未延伸フィルム３１ｂは、縦延伸機９４において、その長手方向、すなわち、その搬送方向に、延伸され、一軸延伸フィルム３１ｃとなる。得られた一軸延伸フィルム３１ｃは、テンター装置９５において、その幅方向に延伸され、二軸延伸フィルム３１ｄとなる。次いで、二軸延伸フィルム３１ｄは、巻取りロール９６によって連続的に巻き取られ、ロール状に巻かれた製品フィルム３１ｅとなる。以下において、未延伸フィルム３１ｂ、一軸延伸フィルム３１ｃ、あるいは、二軸延伸フィルム３１ｄを、単に、樹脂フィルム３１と呼称する場合がある。

製品フィルムの表面の改質が必要な場合、フィルム表面に所望の塗液が塗布される場合がある。この塗液の塗布は、図７に示す製造工程において、テンター装置９５の直前において、一軸延伸フィルム３１ｃの表面に対し行われる。

ここでは、逐次二軸延伸法が用いられる場合を説明したが、同時二軸延伸法を用いる場合は、縦延伸機９４を用いず、キャストドラム９３で冷却固化して得られる未延伸フィルム３１ｂを、テンター装置９５において、樹脂フィルムの長手方向（搬送方向）と樹脂フィルムの幅方向とに同時に延伸して、二軸延伸フィルムとする。

樹脂フィルムの搬送方向とは、連続した樹脂フィルムが連続して走行する方向、すなわち、連続して走行する樹脂フィルムの長手方向を云い、図７の製造工程においては、押出機９１から巻取りロール９６に向かう方向を云う。

図４は、図７に示すテンター装置９５の一例の平面図（上面図）である。図４において、テンター装置９５は、相対して配置されたレール７１Ａとレール７１Ｂと、レール７１Ａおよびレール７１Ｂに沿って走行する多数のクリップ７３Ａ、７３Ｂと、所望の温度に制御されたエアを樹脂フィルムの表面に噴射し、噴射されたエアを回収し、循環使用するテンターオーブン５１を有する。樹脂フィルム３１のテンターオーブン５１における搬送方向は、矢印ＦＴＤで示される。テンターオーブン５１は、オーブン筐体５１Ａからなり、オーブン筐体５１Ａは、その一端に樹脂フィルム入口５１ａを、その他端に樹脂フイルム出口５１ｂを有する。

クリップ７３Ａ、７３Ｂは、樹脂フィルム入口５１ａで樹脂フィルム３１の両端を把持し、テンターオーブン５１内を通過し、樹脂フィルム出口５１ｂで樹脂フィルム３１を解放する。

テンターオーブン５１は、樹脂フィルム入口５１ａと樹脂フィルム出口５１ｂとの間に、樹脂フィルム入口５１ａから樹脂フィルム出口５１ｂに向かい樹脂フィルム３１を搬送しながら、少なくとも樹脂フィルム３１の搬送方向ＦＴＤに直角な方向に、樹脂フィルム３１を延伸する延伸ゾーンを有する。また、樹脂フィルム入口５１ａと樹脂フィルム出口５１ｂとの間に、樹脂フィルム３１の表面にエアを噴射し、樹脂フィルム３１を熱処理する熱処理ゾーンを有する。

この実施例においては、テンターオーブン５１は、樹脂フィルム３１の搬送方向ＦＴＤの上流側から下流側に向かい、予熱ゾーン５１１、延伸ゾーン５１２、熱固定ゾーン５１３、および、冷却ゾーン５１４に区分された４つの熱処理ゾーンを有する。各ゾーンにおけるエアの温度は、各ゾーン毎に、所望の温度に設定できるように構成される。

各ゾーンは、樹脂フィルム３１の搬送方向ＦＴＤに、複数の室に区分し、各室毎にエアの温度を設定できるように構成しても良い。すなわち、テンターオーブン５１は、例えば、予熱ゾーン５１１として３室有し、延伸ゾーン５１２として４室有し、熱固定ゾーン５１３として２室有し、冷却ゾーン５１４として１室有するように構成しても良い。この場合、更に、各ゾーン内の各室の温度を独立に設定するようにしても良い。

各ゾーンのエアの温度範囲は、例えば、樹脂フィルム３１がポリエステルフィルムの場合、予熱ゾーン５１１では、８０乃至１４０℃、延伸ゾーン５１２では、８０乃至２００℃、熱固定ゾーン５１３では、１５０乃至２４０℃、冷却ゾーン５１４では、５０乃至２００℃であることが好ましい。

レール７１Ａ、７１Ｂが、延伸ゾーン５１２内において、レール７１Ａとレール７１Ｂの相対距離（樹脂フィルム３１の搬送方向ＦＴＤに直角な方向におけるレール７１Ａとレール７１Ｂとのレール間ゲージ）が徐々に広がるように、配置されることで、樹脂フィルム３１をその幅方向（樹脂フィルム３１の搬送方向ＦＴＤに直角な方向）に延伸することが可能となる。必要に応じ、熱固定ゾーン５１３内や冷却ゾーン５１４内において、レール７１Ａとレール７１Ｂの相対距離が徐々に狭くなる区間を設けることで、樹脂フィルム３１をその幅方向に弛緩処理することが可能となる。

同時二軸延伸法が採用される場合は、テンターオーブン５１の延伸ゾーン５１２内で、同じレール７１Ａおよび７１Ｂに沿って走行する各クリップ７３Ａ、７３Ｂの間隔が徐々に広がるようにする。これにより、樹脂フィルム３１は、その搬送方向ＦＴＤにも延伸され、同時二軸延伸が可能となる。

図５は、図４におけるＣ１−Ｃ１断面矢視図である。図６は、図５におけるＣ２−Ｃ２断面矢視図である。図４に示すテンターオーブン５１は、図５に示すように、樹脂フィルム３１の上側表面に対向して、樹脂フィルム３１の搬送方向ＦＴＤに間隔をおいて、複数配列された上側エア噴出ノズル１Ａを有し、また、樹脂フィルム３１の下側表面に対向して、樹脂フィルム３１の搬送方向ＦＴＤに間隔をおいて、複数配列された下側エア噴出ノズル１Ｂを有する。図５における熱固定ゾーン５１３には、６本の上側エア噴出ノズルと６本の下側エア噴出ノズルが示されている。図６に示すように、各上側エア噴出ノズル１Ａおよび各下側エア噴出ノズル１Ｂは、樹脂フィルム３１の幅方向（搬送方向ＦＴＤに直角な方向）に延在して設けられている。

テンターオーブン５１のオーブン筐体５１Ａの上面には、熱交換器５２Ａ、５２Ｂが装備されている。熱交換器５２Ａ、５２Ｂによって所望の温度に制御されたエアは、ファン５３Ａ、５３Ｂによって、各エア噴出ノズル１Ａ、１Ｂに送り込まれ、エア噴出ノズル１Ａ、１Ｂの樹脂フィルム３１の表面に対向する面（エア噴出面）１Ａｆ、１Ｂｆに設けられたエア噴出孔２Ａ、２Ｂから放出される。放出されたエアは、テンターオーブン５１内の吸引口５４Ａ、５４Ｂを通り、熱交換器５２Ａ、５２Ｂへと回収される。回収されたエアは、テンターオーブン５１内で循環再使用される。なお、図５は、テンター装置９５のテンターオーブン５１内における熱固定ゾーン５１３の部分を示すものであるが、同様な構造は、テンターオーブン５１内の他のゾーン、すなわち、予熱ゾーン５１１、延伸ゾーン５１２、あるいは、冷却ゾーン５１４においても用いることができる。

エア噴出ノズルは、所望の温度に制御されたエアを、一方向に搬送される樹脂フィルムの表面に吹き付けることで、エアと樹脂フィルムとの間の熱交換を促進する作用を有する。すなわち、エア噴出ノズルが樹脂フィルムの表面に吹き付けるエアの温度より樹脂フィルムの温度が低い場合には、樹脂フィルムは加熱され、エア噴出ノズルが樹脂フィルムの表面に吹き付けるエアの温度より樹脂フィルムの温度が高い場合には、樹脂フィルムは冷却され、エア噴出ノズルが樹脂フィルムの表面に吹き付けるエアの温度と樹脂フィルムの温度が等しい場合には、樹脂フィルムは保温される。また、テンター装置９５の直前で樹脂フィルムの表面に塗液が塗布される場合には、形成された塗布膜は、エア噴出ノズルから塗布膜の表面に吹き付けられるエアとの間の熱交換によって、塗布膜は、乾燥され、あるいは、硬化する。

エア噴出ノズルの樹脂フィルムの搬送方向における配列本数は、一つのゾーンにおいて、１本でも良いが、エアと樹脂フィルムとの間の熱交換の効率を考慮すると、少なくとも３本であることが好ましい。また、エア噴出ノズルは、樹脂フィルムの片面側のみに設けられても良いが、エアと樹脂フィルムとの間の熱交換の効率を考慮すると、樹脂フィルムの両面側に設けられていることが好ましい。

図２は、本発明のエア噴出ノズルの一例の斜視図である。図２において、エア噴出ノズル１は、ノズル筐体１ａからなる。ノズル筐体１ａは、長手方向の両端部に、所定の温度を有するエアをノズル筐体１ａの内部に導入するエア導入口４１ａ、４１ｂを有し、エア導入口４１ａとエア導入口４１ｂとの間の内部空間は、エア供給路４１を形成している。

また、ノズル筐体１ａは、筐体の上面開口部にエア噴出プレート２０が装着されている。エア噴出プレート２０には、一端がエア噴出プレート２０の外側表面に開口し、他端がエア噴出プレート２０の内側表面、すなわち、エア供給路４１に開口する多数のエア噴出孔２を有する。従って、エア噴出プレート２０の外側表面は、多数のエア噴出孔２の開口２１を有し、エア噴出面４０を形成する。エア噴出ノズル１は、エア噴出面４０を熱処理対象の樹脂フィルムの表面に対し間隔をおいて対向させた状態で用いられる。

図１は、図２に示す本発明のエア噴出ノズル１のエア噴出面４０の一部の拡大平面図である。図１において、エア噴出ノズル１は、エア噴出ノズル１が樹脂フィルムの表面と対向する面、すなわち、エア噴出面４０に、開口２１をもって開口する多数のエア噴出孔２を有する。エア噴出面４０における各エア噴出孔２の形状、すなわち、各開口２１の形状は、円形である。エア噴出面４０における各エア噴出孔２の直径、すなわち、各開口２１の直径は、Ｄ（ｍｍ）である。

多数のエア噴出孔２、すなわち、多数の開口２１は、エア噴出面４０において、第１列２ａと第２列２ｂとの２列に区分されて配列されている。第１列２ａおよび第２列２ｂの方向は、樹脂フィルムの搬送方向ＦＴＤに直角な方向（樹脂フィルムの幅方向）である。第１列２ａは、樹脂フィルムの搬送方向ＦＴＤの上流側に位置し、第２列２ｂは、樹脂フィルムの搬送方向ＦＴＤの下流側に位置する。第１列２ａに配列されているエア噴出孔２と第２列２ｂに配列されているエア噴出孔２との間の相互の配列状態は、千鳥配列である。

図１において、第１列２ａに配列されているエア噴出孔２の中心を通る直線（第１のエア噴出孔配列直線）３ａと第２列２ｂに配列されているエア噴出孔２の中心を通る直線（第２のエア噴出孔配列直線）３ｂとの樹脂フイルムの搬送方向ＦＴＤにおける間隔を、Ｐｘ（ｍｍ）とする。また、第１列２ａおよび第２列２ｂにおける隣接するエア噴出孔２の中心の間隔をＰｙ（ｍｍ）とする。

上記千鳥配列は、図１に示すように、第１列２ａにおけるエア噴出孔２の中心と第２列２ｂにおけるエア噴出孔２の中心とが、樹脂フィルムの幅方向に、Ｐｙ／２ずれて配置されている配列状態であることが好ましいが、Ｐｙ／２の位置からＰｙの値の±１０％の範囲内に隣りの列におけるエア噴出孔２が配置されている配列状態であっても良い。

図３は、後出の実施例で説明する数値解析によって求めた樹脂フィルムの表面の熱伝達率分布３３の状態を示す平面図である。熱伝達率分布３３は、エア噴出ノズル１のエア噴出孔２の中心位置で最も大きく、エア噴出孔２の中心位置から離れるほど小さくなっている。一体のエア噴出ノズル１の伝熱効率は、エア噴出ノズル１と樹脂フィルムの搬送方向の上流側において当該エア噴出ノズル１に隣接するエア噴出ノズル１１ａとの間の中心線４ａと、エア噴出ノズル１と樹脂フィルムの搬送方向の下流側において当該エア噴出ノズル１に隣接するエア噴出ノズル１１ｂとの間の中心線４ｂとに挟まれた区間Ｐｎにおける熱伝達率の、樹脂フィルム３１の搬送方向ＦＴＤの平均値である。中心線４ａ、４ｂ、第１列２ａのエア噴出孔２の中心を通る直線（第１のエア噴出孔配列直線）３ａ、第２列２ｂのエア噴出孔２の中心を通る直線（第２のエア噴出孔配列直線）３ｂとは、いずれも互いに平行である。

ここで、図３において樹脂フィルムの搬送方向ＦＴＤに引かれている直線５ａ、５ｂ、５ｃについて説明する。

直線５ａは、第１列２ａに配列されているエア噴出孔２の中心を通る線であり、直線５ｃは、第２列２ｂに配列されているエア噴出孔２の中心を通る線であり、直線５ｂは、直線５ａと直線５ｃとの間隔の中心を通る線である。

次に、搬送されて移動する樹脂フィルムのこれらの線に対応する位置における表面において生じる熱伝達率の履歴について説明する。直線５ａに対応した位置を通る樹脂フィルムの表面の熱伝達率は、第１列２ａの上を通るときは大きいが、第２列２ｂの上を通るときには小さい。これは、直線５ａは、第１列２ａのエア噴出孔２の中心を通り、第２列２ｂのエア噴出孔２の中心から離れた位置を通るため、樹脂フイルムが第１列２ａを通過する際は、直線５ａに対応する位置におけ樹脂フィルムの表面がエア噴出孔２の上を通り、その位置における樹脂フィルムの表面の熱伝達率が大きくなり、第２列２ｂを通過する際は、エア噴出孔２から離れた位置を通るために、直線５ａに対応する位置における樹脂フィルムの表面の熱伝達率が小さくなるからである。

直線５ｃを通る樹脂フィルムの表面の熱伝達率は、第１列２ａの上を通るときには小さいが、第２列２ｂの上を通るときには大きい。同様に、直線５ｃは、第１列２ａを通る際は、エア噴出孔２から離れた位置を通るために、樹脂フィルムが第１列２ａの上を通るときに、樹脂フィルムの直線５ｃに対応する位置における熱伝達率が小さくなり、樹脂フィルムが第２列２ｂの上を通る際は、第２列２ｂに配列されているエア噴出孔２の中心を通るため、樹脂フィルムの直線５ｃに対応する位置における熱伝達率が大きくなる。

直線５ｂを通る樹脂フィルムの表面の熱伝達率は、第１列２ａの上を通るときも第２列２ｂの上を通るときも、中程度の大きさである。これは、直線５ｂは、第１列２ａを通る際は、直線５ａの場合よりもエア噴出孔２から遠く、かつ、直線５ｃの場合よりもエア噴出孔２から近い位置を通り、更に、第２列２ｂを通る際は、直線５ａの場合よりもエア噴出孔２から近く、かつ、直線５ｃの場合よりもエア噴出孔２から遠い位置を通るためである。エア噴出ノズル１の伝熱効率は、これらの熱伝達率の履歴の平均値である。

図３において、樹脂フィルム３１における熱伝達率の大きさは、樹脂フィルム３１の表面に濃淡色をもって示されている。図３に、熱伝達率の大きさを示す指標ＨＴＣが示されている。指標ＨＴＣにおいて、濃色ＨＴＣＬは、熱伝達率が大きい部分を意味し、淡色ＨＴＣＳは、熱伝達率が小さい部分を意味する。この指標ＨＴＣにおける色の濃淡と樹脂フイルム３１の表面に描かれている色の濃淡模様とを比較することにより、樹脂フイルム３１における熱伝達率の高い部分と低い部分を読みとることができる。

エア噴出孔２が樹脂フィルムの搬送方向に直角な方向に２列の千鳥配列であるエア噴出ノズル１は、直線５ａと直線５ｃに対応する位置における樹脂フィルムの伝熱効率がほぼ等しいことは言うまでもないが、このようなエア噴出孔の配置により、直線５ａおよび直線５ｃと直線５ｂとに対応する位置における樹脂フィルムの伝熱効率の間の差を小さくすることが可能となる。エア噴出孔２の配列が樹脂フィルムの搬送方向に１列のみである場合に比べて、樹脂フィルムの幅方向の伝熱効率の均一性が改善される。

しかし、エア噴出孔２を樹脂フィルムの搬送方向に直角な方向に２列の千鳥配列としただけでは、必ずしも十分な伝熱効率の均一性が得られるわけではない。直線５ａおよび直線５ｃと直線５ｂとの間の伝熱効率の差をより小さくするためには、熱伝達率分布３３に影響を与える次に説明する各部の寸法のバランスのとれた選択が重要である。

すなわち、本発明のエア噴出ノズル１は、エア噴出孔２と樹脂フィルム３１の通過面との距離Ｌ（ｍｍ）と、エア噴出孔２のエア噴出面４０における直径Ｄ（ｍｍ）と、第１列２ａのエア噴出孔２の中心を通る直線（第１のエア噴出孔配列直線）３ａと第２列２ｂのエア噴出孔２の中心を通る直線（第２のエア噴出孔配列直線）３ｂとの間隔Ｐｘ（ｍｍ）と、各列における樹脂フィルム３１の幅方向における隣接するエア噴出孔２の中心の間隔Ｐｙ（ｍｍ）とが、次式（１）、および、次式（２）を満足している必要がある。

６≦（Ｌ／Ｄ）／（Ｐｘ／Ｐｙ）≦９ ・・・式（１）
４≦Ｌ／Ｄ≦８ ・・・・・・・・・・・・・式（２）
ここで、樹脂フィルム３１の通過面ＦＰｆとは、テンターオーブン５１内に存在する各クリップ７３Ａ、７３Ｂが樹脂フィルム３１を把持する位置を通る幾何学的な平面である。

また、エア噴出孔２の横断面形状は、幾何学的円に近いほど好ましいが、真円である必要はない。従って、直径Ｄは、エア噴出孔２の最小二乗近似円の直径をもって定義される。エア噴出孔２の真円度公差は、直径Ｄの±５％以内が好ましい。

式（１）について説明する。式（１）の分母であるＰｘ／Ｐｙの値を小さくすると、エア噴出孔２が樹脂フィルム３１の幅方向にＰｙ／２の間隔で１列に並んだ状態に近づいていくため、直線５ｂに対応した位置におけるエア噴出ノズルの伝熱効率が低下する。逆に、Ｐｘ／Ｐｙの値を大きくすると、直線５ｂに対応した位置におけるエア噴出ノズルの伝熱効率が、直線５ａや直線５ｃに対応した位置におけるエア噴出ノズルの伝熱効率よりも大きくなる。従って、Ｐｘ／Ｐｙの値には、直線５ａや直線５ｃに対応する位置におけるエア噴出ノズルの伝熱効率と直線５ｂに対応する位置におけるエア噴出ノズルの伝熱効率との差が小さくなる範囲が存在する。

本発明者らは、直線５ａや直線５ｃと直線５ｂとの間の伝熱効率の差が小さくなる範囲が、Ｌ／Ｄの値によって変化することを見出した。すなわち、Ｌ／Ｄの値を小さくすると、熱伝達率の大きい領域が広がり、直線５ｂに対応する位置におけるエア噴出ノズルの伝熱効率が、直線５ａや直線５ｃに対応する位置におけるエア噴出ノズルの伝熱効率よりも小さくなるため、Ｐｘ／Ｐｙの値を小さくすることが好ましい。逆に、Ｌ／Ｄの値を大きくすると、熱伝達率の大きい領域が狭まり、直線５ｂに対応する位置におけるエア噴出ノズルの伝熱効率が、直線５ａや直線５ｃに対応する位置におけるエア噴出ノズルの伝熱効率よりも大きくなるため、Ｐｘ／Ｐｙの値を大きくすることが好ましい。Ｌ／Ｄの値とＰｘ／Ｐｙの値との好ましい関係について、実施例に示す方法によって検討した結果、（Ｌ／Ｄ）／（Ｐｘ／Ｐｙ）の値が６以上９以下の場合に、エア噴出ノズルの樹脂フィルムの幅方向の伝熱効率の均一性が大幅に向上することが見出された。

また、実施例において、（Ｌ／Ｄ）／（Ｐｘ／Ｐｙ）の値が６以上９以下の範囲内であれば好ましいが、（Ｌ／Ｄ）／（Ｐｘ／Ｐｙ）の値が７以上８以下であれば、エア噴出ノズルの樹脂フィルムの幅方向の伝熱効率の均一性がより向上することが見出された。

エア噴出孔を樹脂フィルムの搬送方向に４列以上の偶数列配置する場合にも、式（１）を満たすエア噴出ノズルを設計することは可能であるが、この場合、エア噴出ノズルの樹脂フィルムの搬送方向の寸法が大きくなるため、テンターオーブンにおけるエアの吸引口への流れが阻害されるだけでなく、テンターオーブンにおける樹脂フィルムの搬送方向の寸法が大きくなる。そのため、このようなエア噴出ノズルは、実用性に問題がある。

次に、式（２）について説明する。自由噴流や衝突噴流に関する数多くの研究により、噴流が形成する流れ場の構造は、Ｌ／Ｄによって表現できることは良く知られている。これらの研究によると、Ｌ／Ｄの値が６以上８以下までは、噴流の中心の風速が初期風速を維持しているポテンシャル領域が存在するが、Ｌ／Ｄの値が１０より大きくなると、噴流の乱れが完全に発達する。噴流の乱れが発達すると、速度変動が大きくなり、噴流が不安定になり、噴流の周囲に圧力差や圧力変動が存在することがあり、この場合、流れ場が乱れやすくなる。ポテンシャルコア領域は、流れの直進性が強く、圧力差や圧力変動に対して乱れにくいため、Ｌ／Ｄの値は８以下が好ましく、６以下がより好ましい。

また、噴流は、エア噴出孔から離れるほどに、周囲のエアを巻き込み、エア噴出孔の半径方向に混合領域を広げることが知られている。Ｌ／Ｄの値が小さすぎると、混合領域の広がりが不十分なため、樹脂フィルムの表面に衝突する噴流はスポット的になり、式（１）で説明した効果が得られなくなる。よって、Ｌ／Ｄの値は４以上が好ましく、実施例に示す方法によって検討した結果、Ｌ／Ｄの値は５以上が更に好ましいことが確認された。よって、Ｌ／Ｄの値は、４以上８以下であることが好ましく、５以上８以下であればより好ましく、５以上６以下であれば更に好ましい。

また、本発明のエア噴出ノズルにおいて、Ｂ＝２π（Ｄ／２）^２／Ｐｙ（ただし、πは円周率）とするとき、次式（３）を満足してることが好ましい。

１２≦Ｌ／Ｂ≦３０ ・・・・・・・・・・・式（３）
ここで、式（３）について説明する。Ｂは、エア噴出ノズルの単位幅当たりの孔間隙である。単位幅当たりの孔間隙とは、横断面形状が円形のエア噴出孔２を、これと開口面積が等しい樹脂フィルムの幅方向に連続した矩形のエア噴出孔（スリット）に換算した場合の間隙である。Ｌの値に対してＢの値が小さすぎると、伝熱効率が低下する場合がある。テンターオーブンに用いるエア噴出ノズルのエア噴出速度（風速）は、樹脂フィルムの厚さやその搬送速度によって異なるが、５乃至３５ｍ／ｓの範囲に設定されることが好ましい。

この風速の設定範囲幅は広いが、エア噴出ノズルの伝熱効率としては、エア噴出速度２０ｍ／ｓにおいて、５５Ｗ／（ｍ^２Ｋ）以上であることが好ましい。そのためには、Ｌ／Ｂの値は３０以下であることが好ましく、２４以下であることがより好ましい。また、Ｌの値に対してＢの値が大きすぎると、エアの循環風量が多くなり、容量の大きい熱交換器やファンが必要となるため、設備費や動力費が増大する。従って、Ｌ／Ｂの値は１２以上であることが好ましく、１５以上であることがより好ましい。

Ｌの値は特に限定されないが、Ｌの値が１４０ｍｍ以上２７０ｍｍ以下であることが好ましい。Ｌの値が１４０ｍｍ未満の場合、樹脂フィルムを搬送するクリップが通過するスペースを確保するのが難しくなることがある。Ｌの値が２７０ｍｍを超えると、必要な伝熱効率を得るために、容量の大きい熱交換器やファンが必要となるため、設備費や動力費が増大することがある。

Ｄの値も特に限定されないものの、上記のＬ／ＤおよびＬの好ましい値の範囲から、Ｄの値はＬ／８以上Ｌ／５以下であることが好ましく、Ｌ／６以上Ｌ／５以下であることがより好ましい。

Ｐｘの値は特に限定されないものの、Ｐｘの値は５０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下であることが好ましく、７０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であることがより好ましい。Ｐｘの値が小さすぎ、５０ｍｍ未満であると、隣り合うエア噴出孔の噴流が互いに干渉し、噴流が曲がったり揺らいだりすることがあり、Ｐｘの値が大きすぎ、１８０ｍｍを超えると、エア噴出ノズルの樹脂フィルムの搬送方向の寸法が大きくなるため、吸引口への流れが阻害されるだけでなく、テンターオーブンの樹脂フィルムの搬送方向の寸法が大きくなることがあるので、Ｐｘの値は５０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下であることが好ましい。

Ｐｙの値は特に限定されないものの、Ｐｙの値は５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であることが好ましく、７０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下であることがより好ましい。Ｐｙ値が小さすぎ、５０ｍｍ未満であると、隣り合うエア噴出孔の噴流が互いに干渉し、噴流が曲がったり揺らいだりすることがあり、Ｐｙ値が大きすぎ、２００ｍｍを超えると、樹脂フィルムの表面に衝突する噴流が、樹脂フィルムの幅方向にスポット的になり、式（１）で説明した効果が得られなくなることがあるため、Ｐｙ値は５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明のエア噴出ノズル、あるいは、テンターオーブンにより熱処理される樹脂フィルムは、特に限定されない。樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリアミドフィルム、ポリ乳酸フィルム、ポリオレフィンフィルム、あるいは、ポリフェニレンサルファイドフィルムが挙げられる。

本発明のエア噴出ノズルが少なくとも予熱ゾーン、延伸ゾーン、熱固定ゾーン、および、冷却ゾーンのいずれか一つのゾーンに配置された本発明のテンターオーブンにより、熱処理効果が均一な、特に幅方向における熱処理効果が均一な上述の各種フィルムが、好ましく製造される。

本発明のテンターオーブンにおいて、本発明のエア噴出ノズルが、少なくとも予熱ゾーンに配置されていることが好ましい。また、本発明のエア噴出ノズルが、予熱ゾーンとともに、延伸ゾーン、熱固定ゾーンおよび冷却ゾーンのいずれか一つのゾーンに配置されていることがより好ましい。更に、本発明のエア噴出ノズルが、予熱ゾーン、延伸ゾーン、熱固定ゾーンおよび冷却ゾーンの全てのゾーンに配置されていることが更に好ましい。

次に、本発明のエア噴出ノズルおよびテンターオーブンを、実施例に基づいて説明する。

図３に示す樹脂フィルム３１の表面の熱伝達率分布３３の一例は、３次元の数値流体解析によって求めた。図８は、本発明の実施例の解析モデルに用いたテンターオーブン５１の樹脂フィルム３１の搬送方向ＦＴＤを含む樹脂フィルム３１の表面に垂直な面における解析モデル断面図である。この解析モデル図は、樹脂フィルム３１の面を対称面として定義し、上下対称構造の上側半分をモデル化したものである。

図８において、テンターオーブン５１の寸法は、樹脂フィルム３１の搬送方向ＦＴＤの長さを２ｍ、樹脂フィルム３１の幅方向の長さを２ｍ、樹脂フィルム３１からテンターオーブン５１の上側内壁面までの高さを（Ｌ／１，０００＋１）ｍとした。ここで、Ｌは、先に定義したエア噴出面と樹脂フィルムの通過面との距離である。

テンターオーブン５１の外側空間６１は、解析空間の端部境界６２がテンターオーブン５１内の流れ場に影響しないように追加したものであり、テンターオーブン５１の構成に影響を与えるものではない。解析空間の端部境界６２は圧力境界とし、境界条件として大気圧（０．１ＭＰａ）を設定した。外側空間６１の寸法は、樹脂フィルム３１の搬送方向ＦＴＤにおける長さを１ｍとし、樹脂フィルム３１の幅方向の長さをテンターオーブン５１の樹脂フィルム３１の搬送方向ＦＴＤに直角な方向（幅方向）の長さ（幅）２ｍ（図示されていない）と等しい２ｍとし、高さもテンターオーブン５１の高さと等しい（Ｌ／１，０００＋１）ｍとした。

樹脂フィルム３１は、速度１ｍ／ｓで移動する壁境界としてモデル化した。樹脂フィルム３１の幅方向の長さは１ｍとし、その中心は、テンターオーブン５１の幅方向の中央に位置させた。つまり、テンターオーブン５１の樹脂フィルム３１の幅方向の中心と、樹脂フィルム３１の幅方向の中心とが一致するように配置した。また、樹脂フィルム３１は、搬送方向ＦＴＤに連続して搬送されるため、樹脂フィルム３１は、解析モデルの一端から他端まで連続して位置しているとした。

テンターオーブン５１は、樹脂フィルム３１の上側に、５体のエア噴出ノズル１を配置したものとして構成した。

エア噴出ノズル１の寸法は、樹脂フィルム３１の搬送方向の長さを２００ｍｍ、樹脂フィルム３１の幅方向の長さを１，４００ｍｍ、高さを６００ｍｍとし、エア噴出ノズル１の樹脂フィルム３１の搬送方向ＦＴＤに直角な方向の中心を、テンターオーブン５１の幅方向の中央に位置させた。つまり、テンターオーブン５１の樹脂フィルム３１の幅方向の中心と、エア噴出ノズル１の樹脂フィルム３１の幅方向の中心とが一致するように配置した。

更に５体のエア噴出ノズル１のうち、中央に位置するエア噴出ノズル１（樹脂フィルム３１の搬送方向の上流側から３番目のエア噴出ノズル１）を、テンターオーブン５１の搬送方向の中央に配置した。つまり、中央に位置するエア噴出ノズル１の樹脂フィルム３１の搬送方向ＦＴＤの中心を、テンターオーブン５１の樹脂フィルム３１の搬送方向ＦＴＤの中心と一致するように配置した。また、樹脂フィルム３１の搬送方向において隣接するエア噴出ノズル１の中心線の間隔Ｐｎは３００ｍｍとした。よって、隣接するエア噴出ノズル１の間隔は、全て１００ｍｍとした。

エア噴出ノズル１の樹脂フィルム３１と対向する面（エア噴出面４０Ａ）には、直径Ｄ（ｍｍ）の円形のエア噴出孔２を多数設けた。樹脂フィルム３１の通過面ＦＰｆとエア噴出面４０Ａとの距離はＬ（ｍｍ）とした。エア噴出孔２は流入境界としてモデル化し、境界条件として、エア流速２０ｍ／ｓを設定した。

エア噴出孔２の配列は、図１に示すように、樹脂フィルム３１の搬送方向ＦＴＤに直角な方向に、第１列２ａと第２列２ｂとの２列に配列され、第１列２ａのエア噴出孔２と第２列２ｂのエア噴出孔２との相互の配列状態は千鳥配列であり、樹脂フィルム３１の幅方向に延びる第１列２ａに配列されたエア噴出孔２の中心を通る直線（第１のエア噴出孔配列直線）３ａと樹脂フィルム３１の幅方向に延びる第２列２ｂに配列されたエア噴出孔２の中心を通る直線（第２のエア噴出孔配列直線）３ｂとの間隔をＰｘ（ｍｍ）、各列の樹脂フィルム３１の幅方向における隣接する噴出孔２の中心の間隔をＰｙ（ｍｍ）とした。

吸引口５４Ａは流出境界としてモデル化し、境界条件として全てのエア噴出孔２からの流入量と等しい流出量を設定した。吸引口５４Ａの寸法は、樹脂フィルム３１の搬送方向ＦＴＤの長さを１，４００ｍｍ、樹脂フィルム３１の幅方向の長さを１，４００ｍｍとし、エア噴出ノズル１の上側に配置した。吸引口５４Ａとエア噴出面４０Ａの反対側のエア噴出ノズル１の面（上面）との距離は１００ｍｍとした。吸引口５４Ａを設けた吸引ダクト５４の高さは２００ｍｍとし、該吸引ダクト５４のエア噴出ノズル１と対向する面全体を吸引口５４Ａとした。また、吸引口５４Ａは、テンターオーブン５１の幅方向の中央で、かつ、樹脂フィルム３１の搬送方向ＦＴＤの中央に配置した。つまり、吸引口５４Ａの樹脂フィルム３１の幅方向の中心と、テンターオーブン５１の樹脂フィルム３１の幅方向の中心とが一致し、かつ、吸引口５４Ａの樹脂フィルム３１の搬送方向ＦＴＤの中心と、テンターオーブン５１の樹脂フィルム３１の搬送方向ＦＴＤの中心とが一致するように配置した。

流体の物性は、温度１００℃で大気圧の乾燥エアを想定し、密度を０．９３ｋｇ／ｍ^３、粘度を２．２×１０^−５Ｐａ・ｓ、比熱を１，０１２Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）、熱伝導率を０．０３１Ｗ／（ｍ・Ｋ）とした。

解析は、市販の汎用熱流体解析ソフトウェアである「ＳＴＡＲ−ＣＤ」（株式会社シー・ディー・アダプコ・ジャパン製）を用い、定常計算を行った。乱流の取り扱いには、ｋ−ε乱流モデルを用い、壁近傍の乱流境界層の取り扱いには、壁法則を用いた。

上記のソフトウェアは、流体の運動方程式であるナヴィエ・ストークス方程式を有限体積法により解析するものである。もちろん、同様の解析ができるものであれば、どのような熱流体解析ソフトウェアを用いても良い。

伝熱効率とは、樹脂フィルム３１がエア噴出ノズル１を通過する際に受ける熱伝達率の平均値である。すなわち、一体のエア噴出ノズル１の伝熱効率は、隣接するエア噴出ノズル１１ａ、１１ｂとの中心線４ａ、４ｂに挟まれた区間Ｐｎにおける樹脂フィルム３１の表面の熱伝達率の、樹脂フィルム３１の搬送方向ＦＴＤの平均値である。樹脂フィルム３１の搬送方向ＦＴＤに並ぶ５体のエア噴出ノズルは、エア噴出孔２の配列が同じであるため、中央の一体のエア噴出ノズル１を各エア噴出ノズルの代表として伝熱効率を算出した。

Ｌ＝１５０ｍｍ、Ｄ＝２５ｍｍ、Ｐｘ＝１００ｍｍ、Ｐｙ＝１２２ｍｍとして、上記の解析を実施した。図９は、エア噴出ノズル１の樹脂フィルム３１の幅方向における伝熱効率分布の状態を示すチャートである。チャートにおいて、横軸は、樹脂フィルム３１の幅方向の位置Ｐ（単位はｍｍ）を示し、縦軸は、エア噴出ノズル１の伝熱効率Ｑ（単位はＷ／ｍ^２Ｋ）を示す。このチャートを用いて次の二つの項目について評価した。

（１）エア噴出ノズル１の平均伝熱効率Ｑａ：
エア噴出ノズル１の樹脂フィルム３１の幅方向の伝熱効率分布の平均値を、エア噴出ノズル１の平均伝熱効率Ｑａ（単位はＷ／ｍ^２Ｋ）とした。平均伝熱効率Ｑａは大きいほど好ましい。ここでは、一般的なテンターオーブンの指標に準じ、平均伝熱効率Ｑａの値が５５Ｗ／ｍ^２Ｋ以上である場合、本発明の目的が達成されると評価し、合格とした。

（２）エア噴出ノズル１の樹脂フィルム３１の幅方向の伝熱効率のムラＲｑ：
エア噴出ノズル１の樹脂フィルム３１の幅方向の伝熱効率Ｑの最大値Ｑｍａｘと最小値Ｑｍｉｎの差を平均伝熱効率Ｑａで割って１００を掛けた値を、エア噴出ノズル１の樹脂フィルム３１の幅方向の伝熱効率のムラＲｑ（単位は％）とした。図９において、伝熱効率Ｑの最大値は、点線Ｑｍａｘ、伝熱効率Ｑの最小値は、点線Ｑｍｉｎ、伝熱効率Ｑの平均値（平均伝熱効率Ｑａ）は、実線Ｑａで示される。伝熱効率のムラＲｑは小さいほど好ましい。ここでは、一般的なスリットノズルの伝熱効率のムラＲｑが５乃至１５％であるため、伝熱効率のムラＲｑの値が１５％以下である場合、本発明の目的が達成されると評価し、合格とした。

実施例１の評価結果は、Ｑａ＝７２．０Ｗ／ｍ^２Ｋ、Ｒｑ＝１０．９％であり、平均伝熱効率Ｑａ、伝熱効率のムラＲｑともに合格であった。
実施例２乃至１５、および、比較例１乃至１３
Ｌ／Ｄの値が５乃至８の範囲内で、Ｌ、Ｄ、Ｐｘ、Ｐｙを変更し、実施例１と同様に、上記の解析を実施した。解析に用いたＬ、Ｄ、Ｐｘ、Ｐｙの値と、評価項目である平均伝熱効率Ｑａ、伝熱効率のムラＲｑの値を表１に示す。

（Ｌ／Ｄ）／（Ｐｘ／Ｐｙ）の値が６乃至９の範囲内である実施２乃至１５においては、平均伝熱効率Ｑａの値が５５Ｗ／ｍ^２Ｋ以上、かつ、伝熱効率のムラＲｑの値が１５％以下であり、各実施例は、いずれも合格の範囲内であった。

（Ｌ／Ｄ）／（Ｐｘ／Ｐｙ）の値が６より小さい、または、９より大きい比較例１乃至１３においては、平均伝熱効率Ｑａの値が５５Ｗ／ｍ^２Ｋ以上であるが、伝熱効率のムラＲｑの値が１５％より大きいため、各比較例は、いずれも合格の範囲外、すなわち、不合格となった。
比較例１４乃至１７
Ｌ＝２７０ｍｍ、Ｄ＝３０ｍｍ、Ｐｙ＝８８ｍｍにおいて、Ｐｘの値を８０乃至１４０ｍｍの範囲で変更し、実施例１と同様に、上記の解析を実施した。解析に用いたＬ、Ｄ、Ｐｘ、Ｐｙの値と、評価項目である平均伝熱効率Ｑａ、伝熱効率のムラＲｑの値を表１に示す。

Ｌ／Ｄ＝９である比較例１４乃至１７は、平均伝熱効率Ｑａの値が５５Ｗ／ｍ^２Ｋ以上であるが、伝熱効率のムラＲｑの値が１５％より大きいため、各比較例は、いずれも合格の範囲外、すなわち、不合格となった。

図１０は、表１に示した実施例１乃至１５、および、比較例１乃至１７について、（Ｌ／Ｄ）／（Ｐｘ／Ｐｙ）の値と伝熱効率のムラＲｑの値をプロットしたグラフである。図１０のグラフにおいて、横軸は、（Ｌ／Ｄ）／（Ｐｘ／Ｐｙ）の値であり、縦軸は、伝熱効率のムラＲｑ（％）の値であり、記号○は、実施例１乃至１５における値、記号△は、比較例１乃至１３における値、記号×は、比較例１４乃至１７における値を示す。

図１０のグラフから、（Ｌ／Ｄ）／（Ｐｘ／Ｐｙ）の値が６より小さくなるに従い、伝熱効率のムラＲｑの値は急激に大きくなることが分かる。また、（Ｌ／Ｄ）／（Ｐｘ／Ｐｙ）の値が９より大きくなるに従い、伝熱効率のムラＲｑの値は急激に大きくなることが分かる。また、Ｌ／Ｄ＝９の比較例１４乃至１７では、（Ｌ／Ｄ）／（Ｐｘ／Ｐｙ）の値が６乃至９の範囲であっても伝熱効率のムラＲｑの値は小さくならないことが分かる。

図１１は、表１に示した実施例１乃至１５、および、比較例１乃至１７について、Ｐｘ／Ｐｙの値とＬ／Ｄの値をプロットしたグラフである。図１１のグラフにおいて、横軸は、Ｐｘ／Ｐｙの値であり、縦軸は、Ｌ／Ｄの値であり、記号○は、実施例１乃至１５における値、記号△は、比較例１乃至１３における値、記号×は、比較例１４乃至１７における値を示す。また、点線Ｌ６は、（Ｌ／Ｄ）／（Ｐｘ／Ｐｙ）＝６の線、点線Ｌ９は、（Ｌ／Ｄ）／（Ｐｘ／Ｐｙ）＝９の線、点線Ｌ８は、Ｌ／Ｄ＝８の線を示す。

図１１のグラフから、伝熱効率のムラＲｑの値が小さい実施例１乃至１５においては、（Ｌ／Ｄ）／（Ｐｘ／Ｐｙ）の値が６乃至９で、Ｌ／Ｄの値が５乃至８の範囲にあることが分かる。
実施例１６
図４に示すテンター装置９５の予熱ゾーンに、実施例１と同じ寸法のエア噴出ノズル１を設置し、図７に示す製造工程を用いて、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム３１ｄを製造した。

製造条件：
温度１８０℃で真空乾燥したポリエチレンテレフタレートのチップを押出機９１に供給し、温度２８０℃で溶融して押し出し、口金９２からシート状に吐出し、樹脂シート３１ａとし、樹脂シート３１ａを表面温度２０℃のキャストドラム９３に巻き付けて冷却固化し、未延伸フィルム３１ｂとした。続いてこの未延伸フィルム３１ｂを縦延伸機９４に導入して、温度８０℃に加熱したロール群で加熱し、更に赤外線ヒータにて加熱しながら搬送方向に３．２倍延伸し、温度４０℃の冷却ロールで冷却し、一軸延伸フィルム３１ｃとした。続いてこの一軸延伸フィルム３１ｃをテンター装置９５に導入して、予熱ゾーンで温度１００℃に加熱し、延伸ゾーンで温度１１０℃に加熱しながら幅方向に３．５倍延伸し、熱固定ゾーンで温度２２０℃に加熱し、冷却ゾーンで幅方向に５％弛緩処理しながら温度９０℃に冷却し、二軸延伸フィルム３１ｄとした。続いてこの二軸延伸フィルム３１ｄの両端を切り落とし、巻取りロール９６で巻き取って幅３，４００ｍｍの製品フィルム３１ｅを得た。

厚み測定方法：
巻取りロール９６で巻き取った製品フィルム３１ｅから、幅方向に３，４００ｍｍ、搬送方向に３０ｍｍの大きさのサンプルを切り取り、サンプルフィルムの幅方向の厚み分布を測定した。測定には、アンリツ株式会社製のフィルムシックネステスター「ＫＧ６０１Ａ」および電子マイクロメータ「Ｋ３０６Ｃ」を用いた。この厚み分布の平均値をＴａ（単位はμｍ）、最小値をＴｎ（単位はμｍ）、最大値をＴｘ（単位はμｍ）とし、幅方向の厚みムラＲｔ（単位は％）を、関係式Ｒｔ＝（Ｔｘ−Ｔｎ）／Ｔａ×１００［％］を用いて、求めた。

実施例１６における製品フィルム３１ｅの幅方向における厚み分布の値を図１２のグラフに示す。図１２のグラフにおいて、横軸は、幅方向における位置（ｍｍ）、縦軸は、厚み分布の値であり、実線Ｔａは、厚み分布の平均値、点線Ｔｘは、厚み分布の最大値、点線Ｔｎは、厚み分布の最小値を示す。実施例１６において、Ｔａ＝７４．９μｍ、Ｔｎ＝７４．３μｍ、Ｔｘ＝７５．５μｍ、Ｒｔ＝１．６％であった。
比較例１８
図４に示すテンター装置９５の予熱ゾーンに、比較例１と同じ寸法のエア噴出ノズル１を設置し、実施例１６と同じ条件で、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム３１ｄ（製品フィルム３１ｅ）を製造し、実施例１６と同じ方法で、その厚みを測定した。

比較例１８における製品フィルム３１ｅの幅方向における厚み分布の値を図１３のグラフに示す。図１３のグラフにおいて、横軸は、幅方向における位置（ｍｍ）、縦軸は、厚み分布の値であり、実線Ｔａは、厚み分布の平均値、点線Ｔｘは、厚み分布の最大値、点線Ｔｎは、厚み分布の最小値を示す。比較例１８において、Ｔａ＝７５．１μｍ、Ｔｎ＝７４．１μｍ、Ｔｘ＝７６．０μｍ、Ｒｔ＝２．５％であった。

エア噴出ノズル１の伝熱効率のムラＲｑが大きいと、予熱ゾーン通過後の樹脂フィルム３１の温度ムラが大きくなり、延伸ゾーン内で延伸ムラを生じて、幅方向の厚みムラＲｔが大きくなる。実施例１６における伝熱効率のムラＲｑの値は、比較例１８における伝熱効率のムラＲｑの値に比べて、大幅に低い値を示していることから、実施例１６のエア噴出ノズル１は、樹脂フィルムの幅方向の伝熱効率の均一性が良好であると云える。

本発明のエア噴出ノズルは、特定の形状および配列位置関係にある多数のエア噴出孔を有するため、これを用いて樹脂フィルムの熱処理を行った場合、樹脂フィルムの幅方向における優れた伝熱効率の均一性が得られる。従って、本発明のエア噴出ノズルを用いた本発明のテンターオーブンにより、幅方向に均質な熱処理特性を有する樹脂フィルムの製造が可能となる。本発明のエア噴出ノズルは、テンターオーブンに限らず、印刷機や塗工機において用いられる乾燥装置などにも用いることができる。

Claims (7)

1. （ａ）一方向に搬送される樹脂フィルムの通過面に対し間隔をおいて設けられ、該樹脂フイルムの表面にエアを吹き付けるために用いられるエア噴出ノズルであり、
   （ｂ）該エア噴出ノズルが、ノズル筐体からなり、該ノズル筐体は、その内部にエア供給路と、前記樹脂フィルムの通過面に対向するエア噴出面と、前記エア供給路と前記エア噴出面とにそれぞれ開口する多数のエア噴出孔を有し、
   （ｃ）該多数のエア噴出孔の前記エア噴出面におけるそれぞれの開口の形状が、円形であり、
   （ｄ）前記多数のエア噴出孔は、前記エア噴出面において、前記樹脂フィルムの搬送方向に直角な方向に、第１列と第２列との２列に配列され、前記第１列と前記第２列との間の前記エア噴出孔の配列状態は、千鳥配列であり、
   （ｅ）前記エア噴出面と前記樹脂フィルムの通過面との距離Ｌ（ｍｍ）と、前記エア噴出面における前記各エア噴出孔の直径Ｄ（ｍｍ）と、前記第１列に配列されている複数の前記エア噴出孔の中心を通る第１のエア噴出孔配列直線と前記第２列に配列されている複数の前記エア噴出孔の中心を通る第２のエア噴出孔配列直線との前記樹脂フィルムの搬送方向における間隔Ｐｘ（ｍｍ）と、前記第１のエア噴出孔配列直線と前記第２のエア噴出孔配列直線のそれぞれにおける隣接する前記エア噴出孔の中心の間隔Ｐｙ（ｍｍ）とが、次式（１）、および、次式（２）を満足するエア噴出ノズル。
   ６≦（Ｌ／Ｄ）／（Ｐｘ／Ｐｙ）≦９ ・・・式（１）
   ４≦Ｌ／Ｄ≦８ ・・・・・・・・・・・・・式（２）
2. Ｂ＝２π（Ｄ／２）^２／Ｐｙ（ただし、πは円周率）とするとき、次式（３）を満足する請求項１に記載のエア噴出ノズル。
   １２≦Ｌ／Ｂ≦３０ ・・・・・・・・・・・式（３）
3. 前記距離Ｌが、１４０乃至２７０ｍｍである請求項１又は２に記載のエア噴出ノズル。
4. （ａ）一端に樹脂フィルムの入口を、他端に前記樹脂フィルムの出口を有し、
   （ｂ）前記樹脂フィルムの入口と前記樹脂フィルムの出口との間に、前記樹脂フィルムの入口から前記樹脂フィルムの出口に向かい前記樹脂フィルムを搬送しながら、少なくとも前記樹脂フィルムの搬送方向に直角な方向に前記樹脂フィルムを延伸する延伸ゾーンを有し、かつ、
   （ｃ）前記樹脂フィルムの入口と前記樹脂フィルムの出口との間に、前記樹脂フィルムの表面にエアを噴射し、前記樹脂フイルムを熱処理する熱処理ゾーンを有するオーブン筐体からなり、
   （ｄ）前記樹脂フィルムの入口から前記樹脂フィルムの出口に亘り形成される前記樹脂フィルムの通過面に、請求項１から３のいずれかに記載のエア噴出ノズルのエア噴出面が対向して位置するとともに、
   （ｅ）該エア噴出ノズルの前記エア噴出孔の第１列および第２列の方向が前記樹脂フィルムの搬送方向に直角な方向となる状態で、前記エア噴出ノズルが前記熱処理ゾーンに設けられているテンターオーブン。
5. 前記熱処理ゾーンが、前記樹脂フィルムの入口から前記樹脂フィルムの出口に向かい、予熱ゾーン、延伸ゾーン、熱固定ゾーンおよび冷却ゾーンに区分され、これらのゾーンの少なくとも一つのゾーンに、前記エア噴出ノズルが設けられている請求項４に記載のテンターオーブン。
6. 前記延伸ゾーンが、前記樹脂フィルムの搬送方向に直角な方向に前記樹脂フィルムを延伸するとともに、前記樹脂フィルムの搬送方向に前記樹脂フィルムを延伸する同時二軸延伸ゾーンである請求項４又は５に記載のテンターオーブン。
7. 前記エア噴出ノズルが、前記樹脂フィルムの通過面の両側において、該樹脂フィルムの通過面に対して間隔をおいて設けられている請求項４から６のいずれかに記載のテンターオーブン。

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