高温乾燥時の生地変形を防ぐ乾燥温度と張力バランス設計

はじめに ― 高温乾燥工程の重要性と生地変形問題

製造業において、乾燥工程は製品の品質を大きく左右する重要なプロセスです。

特に繊維やフィルム、紙、不織布などの分野では、生地変形は歩留まりや製品不良の主要因となります。

高温乾燥を求められる現場では、温度を上げるほど生産性は向上しますが、その一方で「生地が波打つ」「縮みや伸びでロスが増える」など、物理的な変形トラブルが発生しやすくなります。

昭和から続くアナログ気質の現場では「経験と勘」で乗り切ろうとしがちですが、それでは安定生産もコスト削減も頭打ちとなります。

この記事では、20年以上の工場現場管理とモノづくり現場改革の実体験から、乾燥温度と生地張力のバランス設計について、現場目線で実践的かつ具体的に解説します。

これからバイヤーを目指す方、現役の購買・調達担当者、サプライヤーの皆様にとって、ひと味違う視点もお伝えします。

なぜ高温乾燥で生地は変形するのか ― 原因のメカニズム

高温乾燥による生地変形のメカニズムは、シンプルに「温度」と「張力（テンション）」のバランスに集約されます。

乾燥機に投入する生地（素材）は、熱によって柔らかくなり、物質によっては分子運動が活発化した状態となります。

この時、生地が張られていれば「伸び」や「縮み」「波打ち（たるみ）」が生じます。

また、水分の蒸発スピードが速いと表面と内部で乾燥ムラが発生し、最終的に部分的な歪みが固定化されやすくなります。

• 温度を上げすぎると？
  生地が柔らかすぎて機械のテンション変動がモロに出やすい。高温で生地の特性変化点（ガラス転移点、融点）に近づくと加工限界が低下。
• 張力をかけすぎると？
  生地が引き伸ばされたまま乾き「伸び・変形・ヨレ」が固定される。逆に張力不足だと「たるみ・シワ」が発生しやすい。

この両者の“微妙なさじ加減”こそ、乾燥工程のキモになります。

昭和から続く現場課題 ― 属人的運用から抜け出せない根本要因

多くの国内製造現場では、いまだに「ベテランオペレーターの勘」「出来てからの見た目チェック」「前工程・後工程からのクレーム待ち」といったアナログ文化が色濃く残っています。

現場ヒアリングでよく耳にする言葉は、

• 「いつもだいたいこの温度なら大丈夫だったから」
• 「生地の引きが良くない？ じゃあもうちょっと締めてみよう」
• 「前回もここで不良出たけど、次こそは上手くやるしかない」

失敗と再現性が結びつかず、原因究明も不十分なまま「経験則」だけで運用されている現場は少なくありません。

ベテラン頼み・再現性がない管理では、世代交代やライン増設、品質保証体制の強化にはつながりません。

なぜ最適バランス設計が必要なのか

高温乾燥の現場では、次のような矛盾を同時に抱えています。

• 乾燥スピードは上げたい（生産性・コスト優先）
• でも生地変形・品質不良は防ぎたい（リードタイム短縮）
• 操作性と安定性（現場の負担削減・トラブル早期発見）

このトレードオフを打開する唯一の道は「科学的なデータ管理」と「生地特性に合わせた温度・張力の動的バランス設計」です。

また、現場でのアクション効率化も、サプライヤーやバイヤーによる品質管理・歩留まり改善提案にも直結します。

生地特性に基づく温度・張力設計の実践アプローチ

1. 生地の基本特性を把握する

生地変形リスクの高さは、生地構造（織り・編み・不織布）、素材（天然繊維・合繊・樹脂）、含水率、厚み、目付（g/m2）など複合要素で決まります。

例えば、

• 天然綿などのセルロース系：吸水率が高く、寸法変化が起こりやすい。低温乾燥＋やや高張力が有効。
• ポリエステルなど熱可塑性樹脂：転移点近くでは大変形しやすい。乾燥温度の上限管理が必須。
• フィルム材：表裏の張力ばらつきで波打ちが起きやすい。ローラー位置やガイド治具、エアフローにも注意。

まず工場でもっとも大事なのは「取扱い品目ごとに基準値データベース」を整備することです。

2. 乾燥温度のプロファイル最適化

従来は「全ライン一律の温度設定」に頼りがちですが、最適化の鍵は多段階プロファイル化と可変制御にあります。

• 投入初期：低温（50～70℃）、内部水分をじっくり蒸発（急暖よりも緩やかな昇温が有効）
• 中盤：中高温（70～100℃）、表面水分の一気蒸発＋成形安定化
• 仕上げ：低温安定（50～60℃）、残留応力を緩和、最終目開き・形状補正

生地厚み・通気性に応じて、温度上昇カーブ（勾配）や各段階の滞留時間設定を最適設計することが重要です。

3. 張力管理 ― ライン設計×リアルタイム制御

張力の計測ポイント

• 乾燥機IN／OUTの基準張力（静荷重）
• 各ローラー間のテンション（張力計やロードセル設置）
• 生地の定位置制御（ガイド・テンションバー）

現場によくあるのが「手で触って、ちょっとたわんでるから増やそう」ですが、測定器導入・数値管理が最低限のスタートラインです。

張力フィードバック制御の導入

近年はインバーター変速、サーボ制御、ロードセル連動の「一定張力・自動制御」導入が普及しています。

テンションの変動原因（原反の巻き増・生地厚み変動・湿度変化など）をリアルタイム監視し、生産スピードや昇温カーブに応じて自動的に張力調整を反映できる設計が理想です。

サプライヤー視点では「うちは何でも経験でできます」よりも、「こういう制御技術を持っています」とPRする方が、バイヤーの信用を得やすいのが現実です。

最新業界動向 ― データドリブン品質管理への進化

デジタル化・IoT化の急激な波が昭和気質の製造現場にも押し寄せています。

温度・張力・湿度・水分率といったデータをセンサーで常時収集し、PLCやSCADAシステムで見える化・AI解析を活用した「最適生産条件の自動提案」がトップメーカーでは急速に進行しています。

バイヤー・サプライヤー間でも、「どこまで現場の再現性あるデータを共有できるか」「異常検知・品質異常の自動予防ができているか」が信頼指標となっています。

ドキュメントだけではなく、現場管理グラフやリアルタイム動画で工程管理体制をプレゼンする企業も増加中です。

まとめ ― 本質的な改善は“温度×張力”の科学的運用

高温乾燥工程における生地変形問題。

属人的運用や「勘と経験」だけでは限界です。

科学的なアプローチ――すなわち、

• 生地特性に基づく基準値の数値化・共有化
• 乾燥温度プロファイルの多段階制御と動的最適化
• ライン全体の張力計測＆自動フィードバック制御化
• データドリブンによる継続的なPDCAサイクル

これこそが現場の不良低減・歩留まり向上・バイヤーへの信頼確保につながる王道です。

新たな地平線に挑み、デジタル技術やIoTを取り入れながらも、現場オペレーターの知恵やノウハウを“見える化”して現場全体でレベルアップしていくことが、これからの製造業の発展に不可欠と考えます。

製造業のプロの皆様、調達購買部門やバイヤー志望の方、サプライヤーとして価値を高めたい方にとって、この記事が新しいヒントや具体的な行動のきっかけとなれば幸いです。