フィルムの乾燥プロセス技術と設備設計およびトラブル対策

機能性フィルムをRoll To Rollのウェット工程で製造する際、塗って乾かす工程が必ず必要になる。この中で、乾燥工程は膜質に大きく影響し、新製品開発をスケールアップして量産機で試作しても、少量品の品質性能を再現しにくい一因である。更に乾燥速度は生産能力速度に直結するので、品質を損なわずに生産性を保つ乾燥方法と条件を見つめなければならない。このように乾燥工程はフィルム製品を作る上で重要な要因であるにもかかわらず、多くの研究者や工程技術者は「乾燥は難解」という印象を持っているであろう。何故ならば、乾燥を解説した書物や論文は特殊な現象を取り扱っていたり、厳密さを突き詰めるがあまり、数式が羅列して難篩過ぎるからである。また、塗工液には水系と有機溶媒系があり、乾燥現象を共通して取り扱う書物が少ない。しかし、乾燥現象は洗濯や風呂あがりのドライヤーなど、日常生活で経験する現象であり、乾き方や乾燥時間について誰もがイメージを持っているし、水系・有機溶媒系に関わらず移動現象として共通した説明が可能なはずである。 　そこで、「程ほどにイメージを持てる丁度良い解説」を目指して、このセミナーでは「乾燥プロセスのイメージ作り」ができるよう、乾燥現象のツボを難篩過ぎず解りやすく解説する。基礎理論を紹介した上で、演習ツールを活用して、実際の乾燥条件の計算方法を紹介する。更に風ムラやベナールセルなど塗工品で発生する面状トラブルの原因と対策についても解説する。 　また、本講演はRoll To Roll工程のスペシャリストである浜本氏と、乾燥機メーカー開発課長の工藤氏との共催で、なかなか知ることの無い、乾燥設備設計における留意点等、実務に近い知識も習得できる内容となっている。

第1部 フィルム乾燥の基礎 (浜本氏)

1. はじめに
   1. はじめに
   2. 「減率乾燥」と「限界含水率」
   3. 塗工と乾燥 (開発とパイロットと量産)
   4. フィルムが利用されている製品は?
   5. 製品に占めるフィルム要素
   6. フィルムの構成要素〜厚みと層数〜
   7. 塗る〜溶かした液を塗る (Dry厚÷濃度=Wet膜厚)
   8. 開発のステップ
   9. 実験室とRollToRollの違い
   10. 乾かし方も色々
   11. 日常生活で関わる乾燥
   12. 家庭の乾燥機器
   13. 乾燥の支配因子
   14. このセミナーの進め方
2. 【基礎編】乾燥設備と溶媒の寄与
   1. 乾燥風の供給方法 (並列と直列)
   2. 乾燥風の供給方法 (並行流)
   3. 乾燥風の吹き出し方式 (二次元ノズル)
   4. 乾燥風の吹き出し方式 (多孔板)
   5. 乾燥風の吹き出し方式 (浮上系)
   6. 溶媒の寄与 (水と他の溶媒の違い)
   7. 乾燥に関わる物性値
   8. 水系の乾燥速度
   9. 塗膜の表面温度は湿球温度 (空気線図)
   10. 比エンタルピー (=潜熱+顕熱)
   11. 水と他の溶媒との違い (1) 蒸発潜熱
   12. 他の溶媒との違い (2) 飽和蒸気圧
   13. 他の溶媒との違い (3) 飽和蒸気圧と温度
   14. 各溶媒の空気線図
   15. 等湿球温度線 (1) 水はLewis近似式
   16. 等湿球温度線 (2) Colburn – Chiltonの相関
   17. 物質と熱の拡散 (ルイス数)
3. 定率期間と減率期間
   1. 限界含水率と固形分濃度
   2. 乾燥中の膜内の溶媒移動
   3. 減率乾燥の実測 (水〜PVA)
4. ,【演習】乾燥計算の練習 (第1ラウンド)
   1. 風量の影響
   2. 湿度の影響
   3. 風温の影響
   4. 溶媒の影響

第2部 乾燥設備編 (工藤氏)

1. 乾燥設計と熱伝達率
   1. 熱伝達率とは
   2. 熱伝達率と物質伝達率の関係
   3. 物質伝達率と蒸気量の関係
   4. 有機溶剤の飽和蒸気圧の見積り方
   5. ノズルピッチと熱伝達率の関係
   6. ノズル高さと熱伝達率の関係
   7. スリット幅と熱伝達率の関係
   8. ノズル風速と熱伝達率の関係
   9. 乾燥に最適な炉長はどう決める?
   10. ノズルの条件を変えて、乾燥炉長を推定してみよう
2. ノズル設計における留意点
   1. ノズル圧とノズル風速の関係
   2. ノズル内速度分布はなぜ起きる?
   3. ノズル速度分布解消方法
   4. ノズルの笛吹き現象
   5. 笛吹き現象の対処方法
3. 乾燥システムの設計
   1. 乾燥熱源の種類と特徴
   2. 水性溶剤の乾燥と除湿空気の関係
   3. 除湿空気の作り方
   4. 水性塗工の生産性を高めるには
   5. VOCの測定方法・検知方法
   6. VOC濃度コントロールシステム
   7. VOC濃度と乾燥効率の関係
   8. VOC濃度に関する法規要求
4. VOC処理技術
   1. VOCの処理方法と特徴
   2. RTOでの圧力変動はなぜ起きる?
   3. 圧力変動対策

第3部フィルム乾燥の応用編 (浜本氏)

1. 減率乾燥速度
   1. 簡易計算法 (乾燥係数N=1/2〜2/3)
   2. 乾燥係数をN=1にすると? (収束しない)
   3. 減率乾燥を実測で見積もるために
   4. 減率乾燥を実測で見積もる手順
   5. 水系の限界点・仮想点・乾燥点 (PVA水溶液)
   6. 単溶剤系の乾燥速度 (親水/疎水性と湿度)
      1. 成分系の減率乾燥 (MEK+トルエン)
      2. 成分系の室温乾燥 (MEK+シクロヘキサノン)
      3. 成分系の溶媒比率 (MEK+EB)
      4. 成分系の乾燥挙動
      5. 成分系の乾燥見積もり
   7. 粒子〜高分子の混合系 (SiO2+PVA)
   8. 共沸混合物の乾燥
   9. 熱風の風速による風紋対策
2. 乾燥設備
   1. 一般的な構成 (予熱・加熱・絶乾・冷却)
   2. 乾燥方式と伝熱係数
   3. 各方式の能力比較
   4. 乾燥効率の支配因子 (噴流)
   5. 噴流の距離と減衰
   6. 多孔板と二次元ノズル (軸対象とスリット)
   7. 多孔板と二次元ノズルの乾燥計算
   8. 多孔板の孔形状
   9. 幅要因 (どこで排気するか?)
   10. 風の分配と風向 (傾斜ノズル)
   11. フローティング (浮上系)
   12. 風の取り回し (直列と並列)
   13. 風の取り回し (品質と省エネと投資)
   14. 揮発溶媒の処理 (RTO)
   15. 揮発溶媒の処理 (溶剤回収)
3. 【演習】乾燥方式と必要な炉長 (第2ラウンド)
   1. 並行流
   2. 二次元ノズル
   3. 多孔板
   4. 複合ゾーン