JP2008266026A - ウェブ案内ローラ及びウェブ案内方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェブの搬送速度に依存することなくウェブの保持力を一定に維持してウェブを保持及び案内する。
【解決手段】円筒状の素管３５に所定の厚みでニッケルメッキ層３６を形成する。０．２ｍ以上１ｍｍ以下の平均粒子径を有するガラスビーズを用いて、ニッケルメッキ層３６の周面に対してブラスト処理を行い、下向きくぼみ４１を形成する。ニッケルメッキ層３６の周面に対して、その周方向に周溝４２を形成する。下向きくぼみ４１及び周溝４２が形成されたニッケルメッキ層３６に対してクロムメッキ処理を行い、クロムメッキ層４４を形成する。このクロムメッキ層４４に対して研磨加工を行い、平滑部４６を形成する。以上の工程を経て、下向きくぼみ４１の平均深さＤ１が０．００５ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下、周溝４２の深さＤ２が０．００５ｍｍ以上１ｍｍ以下、周溝のピッチＰが０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下のウェブ案内ローラを得る。
【選択図】図４

Description

本発明は、連続的に搬送される可撓性帯状支持体（以下「ウェブ」という）を円筒状外周面で支持しながら、所定の搬送路に沿って走行案内するウェブ案内ローラ及びウェブ案内方法に関する。

近年、液晶ディスプレイの市場が拡大しており、それに伴って、その液晶ディスプレイの偏光板の保護フイルムに使用されるセルローストリアセテートフイルム（以下「ＴＡＣフイルム」という）の需要が増加してきている。この需要に応えようと、ＴＡＣフイルムの生産性を向上させる多くの試みがなされている。

ＴＡＣフイルムを生産する溶液製膜設備では、原料であるドープを流延バンド等の支持体に連続的に流延し、これを剥ぎ取って乾燥させることにより長尺状のＴＡＣフイルム（以下「ウェブ」という）が形成される。したがって、ＴＡＣフイルムの生産性を向上させるには、ウェブの搬送速度を上げること及びウェブの薄手化が必要となる。

しかしながら、ウェブの搬送速度を上げることで、次のような問題が起こる。溶液製膜設備では、ウェブをウェブ送り方向に保持及び案内するウェブ案内ローラが、所定の間隔で多数設置されている。ウェブはウェブ案内ローラにより案内されるときにウェブとウェブ案内ローラとの間に空気を同伴するが、ウェブの搬送速度を上げることによって、その同伴される空気の量が多くなる。また、ウェブを薄手化することで、ウェブの剛性が低下し、シワが発生しやすくなるため、搬送時にウェブにかかるテンションを下げる必要がある。また、前述したように、搬送時にウェブとウェブ案内ローラとの間には空気を同伴するが、テンションを下げることによっても、その同伴される空気の量が多くなる。

以上のように、ウェブの搬送速度の高速化及び薄手化により、ウェブが同伴する空気の量が多くなることで、ウェブとウェブ案内ローラとの接触が不安定になり、ウェブがウェブ案内ローラ上でスリップするようになる。そのスリップによって、ウェブには擦り傷や引きつれシワといった欠陥が発生する。

この問題を解決するために、特許文献１及び２では、ローラの周面に溝と***部を設け、ウェブが同伴した空気をその溝から逃がしている。また、特許文献３では、ローラの周面にガラスビーズなどの微小物を吹き付けて凹部を形成し、ウェブが同伴した空気をその凹部に捕捉している。
特開平８−１７５７２７号公報 特開平１０−７７１４６号公報 特開２００３−１４６５０５号公報

しかしながら、特許文献１又は２に示すローラは機能性材料を塗布する前の乾膜ウェブを搬送するものであるため、流延直後のウェブや機能性材料を塗布した直後のウェブを搬送することは考慮しておらず、保持力は十分である一方で、面写りが生じる可能性がある。また、特許文献３に示すローラは、ウェブの搬送速度がさらに上昇することによって、ウェブが同伴した空気を凹部に捕捉しきれなくなり、ウェブがウェブ案内ローラ上でスリップするようになる。即ち、特許文献３に示すローラは、ウェブの搬送速度に依存して保持力が変化してしまうという問題がある。

本発明は、ウェブの搬送速度が高速化した場合やウェブが薄手化した場合であっても、擦り傷、引きつれシワ、面写り、シワといった欠陥を発生させることなく、且つ、ウェブの搬送速度に依存することなくウェブの保持力を一定に維持してウェブを保持及び案内するウェブ案内ローラ及びウェブ案内方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のウェブ案内ローラは、ローラ本体と、前記ローラ本体の周面に周方向で形成され、軸方向に０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下のピッチで離間して複数設けられ、深さが０．００５ｍｍ以上１ｍｍ以下の周溝と、前記複数の周溝の間で前記ローラ本体の周面に形成され、０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下の大きさの微小物の吹き付けにより形成される微細な窪みから構成され、これら窪みが相互に連結されている相互連結チャンネル部とを備えることを特徴とする。

本発明のウェブ案内方法は、製膜途中の軟膜状態のウェブ、または機能性材料を塗布し乾燥前のウェブの走行路に対し、上記記載のウェブ搬送ローラをフリーローラとして有し、前記フリーローラにより走行中の前記ウェブを支持して案内することを特徴とする。

本発明によれば、ウェブの搬送速度が高速化した場合やウェブが薄手化した場合であっても、擦り傷、引きつれシワ、面写り、シワといった欠陥を発生させることなく、且つ、ウェブの搬送速度に依存することなくウェブの保持力を一定に維持してウェブを保持及び案内することができる。

溶液製膜設備１０では、まず、ポリマー１１と溶媒１２とを含むドープ１３が、走行する流延バンド１４に流延ダイ１５から連続的に流延される。これにより、流延バンド１４上に流延膜１６が形成される。流延膜１６は、流延バンド１４の上方に設けられた乾燥ダクト１７からの乾燥風によって乾燥され、流延膜１６から溶剤ガスが揮発する。そして、流延膜１６が自己支持性を有するようになったときに、流延膜１６は湿潤フイルム２０として流延バンド１４から剥ぎ取られてテンター２１に送られる。テンター２１では、湿潤フイルム２０をその幅方向に引き伸ばすとともに乾燥させてフイルム２２を得る。テンター２１を出たフイルム２２は乾燥装置２３に送られ、この乾燥装置２３内で乾燥される。そして、乾燥装置２３を出たフイルムは、巻取装置２４によって巻き取られる。

製造されたフイルム２２は５８．０％〜６２．５％の平均酢化度を有するセルロースエステルフィルムであり、その幅は０．３ｍ以上３ｍ以下、その厚さは２μｍ以上２００μｍ以下、その表面粗さは０．５ｎｍ以上である。

図２に示すように、乾燥装置２３内には、連続的に搬送される長尺状のフイルム（以下「ウェブ」という）３０を案内する多数のウェブ案内ローラ３１が設置されている。ウェブ案内ローラ３１は、ウェブ３０を保持及び案内するローラ本体３２とこのローラ本体３２の両端部に嵌着された軸部３３とから構成されている。ローラ本体３２は、アルミニウム製の円筒体３５（以下「素管」とする。図３参照）に対して、ウェブ３０を安定して搬送させるための各種加工を施すことにより構成される。各種加工は、図３（Ａ）〜（Ｅ）に示す順番で行われる。なお、ローラ本体はアルミニウム製に限らず、例えば鉄、ステンレス、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などの各種材質のものを用いてもよい。

まず、図３（Ａ）に示すように、素管３５の外周面に対して所定の厚さでニッケルメッキ層３６が形成される。次に、（Ｂ）に示すように、平均粒子径が０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下のガラスビーズ（図示省略）を用いて、ニッケルメッキ層３６の表面にブラスト処理を施す。このブラスト処理により、上向きの突縁４０と、略半球形状を有する多数個の下向きくぼみ４１とが形成される。それら下向きくぼみ４１のうちの大半については、相互連結チャンネルを形成するように互いに重なり合っている。なお、素管３５へのメッキは、ニッケルに代えて、Ｆｅ、Ｃｕ等を用いてもよい。また、ブラスト処理で使用するものはガラスビーズに限らず、珪砂、セラミックボールなどの微小物であればよい。また、下向きくぼみは略半球形状に限らず、略多角錐形状などであってもよい。

次に、（Ｃ）に示すように、周知の溝形成方法によって、素管３５の周方向に沿って、所定のピッチで複数の周溝４２が形成される。周溝４２は底部の断面が略楕円形状の三角溝とされる。なお、周溝４２の断面の形状は三角溝に限らず、略半円形状などであってもよい。

次に、（Ｄ）に示すように、突縁４０、下向きくぼみ４１及び周溝４２が形成されたニッケルメッキ層３６の表面に対して、所定の厚さのクロムメッキ処理が施される。これにより、クロムメッキ層４４が形成される。そして、（Ｅ）に示すように、クロムメッキ層４４の表面に対して研磨加工が施される。これにより、突縁４０が除去され、下向きくぼみ４１及び周溝４２以外の部分に平滑部４６が形成される。研磨加工は、研磨布紙やバフ等を用いて行われる。なお、ニッケルメッキ層の表面に形成するものとしてはクロムメッキに限らず、セラミック溶射等の硬質材料によるものであってもよい。

上記各種加工は以下の条件に基づいて行われる。図４に示すように、下向きくぼみ４１の平均深さＤ１は０．００５ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下とされる。平均深さＤ１が０．００５ｍｍ未満であると、空気の逃げが少なくなり、保持力が低下し好ましくない。また、平均深さＤ１が０．０５ｍｍを超えると、製作が困難になる他に、深さが大きくなるに従いくぼみ面積が大きくなり、面写りが発生するため、好ましくない。

また、周溝４２の深さＤ２は０．００５ｍｍ以上１ｍｍ以下で、周溝４２のピッチＰは０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下で、周溝４２の幅Ｄ３は０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とされる。周溝４２の深さＤ２を０．００５ｍｍ以上とすることで、ウェブが同伴する空気（以下「同伴空気」とする）を十分に排除し、適度な保持力でウェブ３０を保持することができる。そのため、ウェブにシワなどの欠陥が生じることが無くなる。一方、周溝４２の深さＤ２を１ｍｍよりも大きくとすると、加工が困難となってしまうため好ましくない。また、周溝４２の幅Ｄ３を０．５ｍｍ以下とすることで、薄手化したウェブに面写りやシワなどの欠陥が生じることがなくなる。一方、周溝４２の幅Ｄ３を０．１ｍｍよりも小さくすると、製作が困難になってしまう。また、平滑部４６の占有面積率を調節することにより、ウェブに対する保持力がコントロールされる。本実施形態の場合であれば、平滑部４６の占有面積率を０％以上１００％未満とすることが好ましい。

以上の条件に基づいて製造されるウェブ案内ローラ３１は、従来のローラと比較して、以下のような有利な効果を奏するようになる。従来のローラ、例えば、下向きくぼみのみを有するローラは速度依存性を有するため、ウェブ３０の搬送速度が高速化した場合に、同伴空気を捕捉し逃がすことができなくなり、ウェブ３０に対する保持力が低下する。これに対して、本発明のウェブ案内ローラ３１は、ウェブ３０の搬送速度が高速化した場合であっても、下向きくぼみ４１で捕捉しきれなかった同伴空気を、周溝４２を通して、ウェブ案内ローラ３１外に排除することができる。そのため、ウェブ３０の搬送速度の上昇に関わりなく、保持力を一定に維持することができる。これにより、ウェブ３０がウェブ案内ローラ３１上でスリップすることなく搬送される。

図５に示すように、グラフ５０は、ウェブ３０の搬送速度に対する本発明のウェブ案内ローラ３１の保持力を示している。また、グラフ５１は、ウェブ３０の搬送速度に対する下向きくぼみのみを備えたローラ（以下「従来のウェブ案内ローラ」という）の保持力を表している。ここで、従来のウェブ案内ローラの周面には、その平坦部が所定の占有面積率となるように、多数の下向きくぼみが形成されている。グラフ５０，５１が示すように、ウェブ３０の搬送速度が低速時（図５「Ｓ」）には、ウェブ案内ローラ３１と従来のウェブ案内ローラの保持力は一致している。そして、ウェブ３０の搬送速度が高速化するにつれて、従来のウェブ案内ローラの保持力は急激に低下するのに対して、ウェブ案内ローラ３１の保持力は低下することなく、一定の値を保持している。したがって、本発明のウェブ案内ローラ３１は、速度依存なくウェブ３０を保持及び案内することが可能である。

なお、本実施形態では、溶液製膜設備の乾燥装置に設置されたウェブ案内ローラについて説明したが、テンターなどの各種装置にされたウェブ案内ローラについても本発明を適用することができる。また、溶液製膜設備に限らず、その他の製造設備に設置されたウェブ案内ローラに対しても本発明を適用することができる。

なお、本実施形態では、ウェブを長尺状のセルロースアシレートフイルムとしたが、これに限らず、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２、６−ナフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド等のプラスチックフイルム；紙；ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンブテン共重合体等の炭素数が２〜１０のα−ポリオレフィン類を塗布又はラミネートした紙；アルミニウム、銅、錫等の金属箔；等からなる可撓性帯状物あるいはこの帯状物を基材として、その表面に加工層が形成された帯状物であってもよい。

本発明のウェブ案内ローラの効果を実施例にて明確にする。
１）ウェブ案内ローラの諸元１０ｃｍの外径を有するアルミニウム円筒体からなる素管の外周面に厚さが１００μｍのニッケルメッキを施した後、このニッケルメッキ面を平均粒子径が８００μｍ〜９００μｍのガラスビーズによりブラスト処理して、略半球形状を有する多数個の下向きくぼみを形成した。そして、素管の外周面にその周方向に沿って、底部の断面が略楕円形状の三角溝を複数形成した。下向きくぼみ及び周溝が形成された表面に厚さが４０μｍのクロムメッキを施して外周面を仕上げした。その後、クロムメッキ面をバフ研磨して、下向きくぼみ及び周溝以外の部分に平滑部を形成した。このような加工を経ることにより、図４に示す下向きくぼみ４１、周溝４２及び平滑部４６を形成し、下向きくぼみ４１の平均深さＤ１を０．００７ｍｍ（測定距離２．５ｍｍのＲｚ値）と、周溝４２の深さＤ２を０．００５ｍｍ以上１ｍｍ以下と、周溝４２のピッチＰを０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下と、ローラ本体３２の周面の表面面積に対する平滑部４６の占有面積率を５０％とした。
２）ウェブは厚みが４０μｍのセルローストリアセテートを使用した。
３）ウェブハンドリング条件は、ウェブ張力を３４ｋｇ／ｍ、ウェブラップ角を３０°、ウェブ搬送速度を２０ｍ／分以上４００ｍ／分以下とした。

上述したように準備したウェブ案内ローラによってウェブを搬送させ、ウェブ案内ローラの搬送性（ウェブの面質）を観察し評価した。その評価結果は周溝の深さＤ２が０．００５ｍｍ未満である場合には、ウェブが同伴する空気を十分に排除することができず、ウェブがスリップした。また、ローラの保持力の速度依存性について、本願実施例のウェブ案内ローラと従来のローラである下向きくぼみのみのローラとを比較して評価した。その結果、下向きくぼみのみのローラはウェブの搬送速度が１００ｍ／分以上になると、ほとんど保持力がなくなるのに対し、本願実施例のウェブ案内ローラは、速度に依存することなく保持力を高速域でも維持している。

溶液製膜設備を示す概略図である。 溶液製膜設備の乾燥装置に設置されたウェブ案内ローラの使用状態を示す斜視図である。 外周面に各種加工が施されているウェブ案内ローラの断面及びその断面からの奥行きを示す図である。 ウェブ案内ローラの断面及びその断面からの奥行きを示す図である。 ウェブ搬送速度に対する本発明のウェブ案内ローラの保持力を示すグラフ及び下向きくぼみのみのローラの保持力を示すグラフである。

符号の説明

３０ ウェブ
３１ ウェブ案内ローラ
３２ ローラ本体
４１ 下向きくぼみ
４２ 周溝
４６ 平滑部

Claims (2)

1. ローラ本体と、
   前記ローラ本体の周面に周方向で形成され、軸方向に０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下のピッチで離間して複数設けられ、深さが０．００５ｍｍ以上１ｍｍ以下の周溝と、
   前記複数の周溝の間で前記ローラ本体の周面に形成され、０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下の大きさの微小物の吹き付けにより形成される微細な窪みから構成され、これら窪みが相互に連結されている相互連結チャンネル部とを備えることを特徴とするウェブ案内ローラ。
2. 製膜途中の軟膜状態のウェブ、または機能性材料を塗布し乾燥前のウェブの走行路に対し、請求項１記載のウェブ搬送ローラをフリーローラとして有し、前記フリーローラにより走行中の前記ウェブを支持して案内することを特徴とするウェブ案内方法。

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