JP2014109293A - ゴムロール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 シワ・シフト及びエア膜の発生の防止効果をより向上させたゴムロール及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 ゴムロール１のロール本体１０の外周面には、長手方向中央に対して、互いに逆向きの螺旋状に配列された複数の溝１１が、所定の間隔Ｌを開けて形成されている。各溝１１には、ロール本体１０の材料のゴム硬度よりも低いゴム硬度のゴム１３が充填されている。ゴムロール１が回転すると、ウェブは主に充填部１３にグリップされてロールの中央から左右方向へシフトされ、その結果、シワの発生が抑えられる。さらに、ロールの幅方向中央部において左右の充填部間に所定の間隔が開けられているので、中央部ではウェブのグリップ力が弱く、螺旋方向へ摩擦移動しやすくなり、そのため、ウェブが左右方向へシフトされ、シワの発生が抑制される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、薄膜や軟質フィルム等のウェブを表面で支持して搬送するゴムロール及びその製造方法に関する。

紙やプラスチック製のウェブ（薄膜や軟質フィルム等）を巻取りロールに巻き取るラインにおいては、複数の搬送用ゴムロールが使用される。巻取りラインの一例を図３に示す。図３に示すように、ウェブ２０は複数の搬送用のゴムロール３０を介して、圧接ロール４０によって巻取りロール５０に押し付けられながら巻取りロール５０に巻き取られる。このようなラインにおいて、ウェブ２０のシワやシフト（スリップ）、あるいはエア膜（高速回転するロールとウェブ間に形成される空気層）の発生を防止するために、搬送用ゴムロール３０として、図４に示すような、表面に螺旋状の溝３１が形成されたロールが使用されることが多い（非特許文献１参照）。ロール３０の表面には、長手方向中央に対して、互いに逆向きの螺旋状に配列された複数の溝３１が形成されている。このようなロール３０が回転すると、ロール表面に接触して搬送されるウェブと溝との間に入り込んだエアーが溝に沿って逃げるので、その結果、ウェブの浮上が抑制され、ウェブのシワの発生等が抑えられるとされている。また、溝３１を形成することにより、ウェブとロール表面との面接触による抵抗を低減できるとともに、エア膜の空気を逃がす作用も与えられる。

ただし、このような溝付きのロールは、巻き取られたウェブへ溝の跡が転写されてしまう、あるいは、溝の角でウェブに傷が付くなどの問題が生じる場合がある。さらに、溝に蓄積したダストがウェブに付着してしまう問題もある。

一方、このロールの溝に、ロール本体の材料と異なる摩擦係数の材料を充填したものも提案されている（特許文献１参照）。この場合、溝跡の転写等や溝へのダストの蓄積を防止できるとともに、前述のウェブの拡幅作用をより高めることができるとされている。
しかしながら、上記ロールを用いた場合であっても、シワ・シフト及びエア膜の発生の防止効果が十分ではなかった。

特開平５−１２４７６１号公報

「フィルムのシワ発生を防ぐ、新しいローラ素材」（石田 俊道、マテリアルステージ Ｖｏｌ.１０、Ｎｏ．１０ ２０１１）

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであって、シワ・シフト及びエア膜の発生の防止効果をより向上させたゴムロール及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明のゴムロールは、シートやフィルムなどのウェブを表面で支持して搬送するゴムロールであって、 円筒状のゴムロール本体を有し、 該ゴムロール本体の外周面に連続して配列された、該ゴムロール本体の長手方向中央に対して互いに逆向きの螺旋状の溝に、前記ゴムロール本体の硬度よりも低い硬度の材料が、該ゴムロール本体の表面と同一面となるように充填されており、 前記ゴムロール表面の長手方向中央部において、前記逆向きの螺旋状の溝の間には、所定の間隔が開けられていることを特徴とする。

一般に、ゴム硬度が低いほど摩擦係数が高いので、螺旋状の溝に充填された材料の方（充填部という）が、ゴムロール本体の部分よりも摩擦係数が高くなり、ウェブとのグリップ力が高くなる。ロールが回転すると、充填部が見掛け上外方向へ移動し、同部にグリップされたウェブが左右方向へシフトされ、その結果、シワの発生が抑えられる。さらに、ロールの幅方向中央部において左右の充填部間に所定の間隔が開けられているので、中央部ではウェブのグリップ力が弱く、螺旋方向へ摩擦移動しやすくなり、そのため、ウェブが左右方向へシフトされ、シワの発生が抑制されると考えられる。

また、ロールの表面とウェブとの間にかみこまれたエアは、ウェブのグリップ力が比較的小さい、ロール本体の表面部を通って逃げるので、エア膜の発生も抑えられる。

本発明においては、 前記逆向きの螺旋状部がなす角度が６０°〜１２０°であることが好ましい。
角度を小さくした場合、ロール本体の表面部のロールの周方向（ロール回転方向）に対する角度が小さくなるので、ロールの回転がエアをよりスムーズに逃がすようになり、ロール本体の表面部のエア抜き作用が高まると予測される。角度を大きくした場合は、ロール回転時にエア抜き作用が少なくなり、ウェブに対する影響が弱くなると予想され、ウェブに対する作用が高くなると予測される。角度は９０°程度が好ましいが、前述の角度によるウェブの搬送特性を考慮に入れて、搬送されるウェブの材質や搬送速度等に応じて決定する。

本発明においては、 前記ゴムロール本体の硬度と前記螺旋状溝に充填される材料の硬度の差が１０°〜４０°であることが好ましい。
硬度の差が小さいと、グリップ力の差が小さくなり、拡幅作用が生じにくい。一方、差が大きいと、グリップ力の差が大きくなりすぎてウェブの走行に影響が出る場合がある。これらのことを考慮すると、硬度の差は１０°〜４０°、好ましくは１５°〜２５°である。

本発明においては、 前記逆向きの螺旋状の溝間の間隔は、ゴムロール本体の大きさにかかわらず、５ｍｍ〜２０ｍｍ程度であることが好ましく、５ｍｍ〜１５ｍｍ程度であることが更に好ましく、５ｍｍ〜１０ｍｍ程度であることが更に好ましい。また、上記溝間の間隔は、５ｍｍ〜１２ｍｍ程度、８ｍｍ〜１５ｍｍ程度であってもよい。
間隔が広すぎると、グリップ力の差によるシワ抑制効果が発揮されず、逆に間隔が狭すぎると、中央の変曲点部分に力が集中していまい、シワが発生してしまう。したがって、間隔は５ｍｍ〜２０ｍｍ程度であることが好ましく、５ｍｍ〜１５ｍｍ程度であることが更に好ましく、５ｍｍ〜１０ｍｍ程度であることが更に好ましい。

本発明のゴムロールの製造方法は、 シートやフィルムなどのウェブをその表面で支持して搬送するゴムロールの製造方法であって、 ゴムロール本体を準備し、 該ゴムロール本体の外周面に、該ゴムロール本体の長手方向中央に対して互いに逆向きの螺旋状の複数の溝を、該ゴムロール本体の長手方向中央に所定の間隔を開けて形成し、 該溝に、前記ゴムロール本体の硬度より低い硬度の材料を充填し、 その後、加硫、研磨等の後処理を行うことを特徴とする。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ロール表面に、摩擦係数の異なる螺旋状の部分を、長手方向中央に対して逆向きに形成したので、摩擦係数の高い部分がウェブをグリップして左右方向へ引っ張る作用をし、摩擦係数の低い部分はエア抜きとして作用する。また、ロールの長手方向における中央部に摩擦係数の低い箇所を設けて、同箇所でウェブのグリップ力を低くしたので、ウェブの中央部分が左右に引っ張られやすくなり、拡幅作用を受けやすくなる。したがって、シワやエア膜を防止できるゴムロールを提供できる。

本発明の実施の形態に係るゴムロールの構造を示す平面図であり、図１（Ａ）は全体を示す図、図１（Ｂ）は長手方向の中央部分を拡大して示す図である。 本発明の実施の形態に係るゴムロールの製造工程の一例を示すフローチャートである。 ウェブ巻取りラインの一例を模式的に示す図である。 従来のゴムロールの構造の一例を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るゴムロールの構造を示す平面図である。
ゴムロール１は、ロール本体１０と、ロール本体１０を支持する軸３と、ロール本体１０と軸３間に介されるスリーブ５とを有する。

ロール本体１０は円筒状であり、中央に貫通孔が開けられている。この貫通孔に、スリーブ５を介して軸３が挿通される。ロール本体１０の外周面には、長手方向中央に対して、左右両側に、互いに逆向きの螺旋状に配列された複数の溝１１Ｌ、１１Ｒが形成されている。溝１１の断面形状はこの例では方形である。以下、ロール本体１０の長手方向中央に対して、図の左側の溝を左螺旋状溝１１Ｌ、右側の溝を右螺旋状溝１１Ｒという。左右の螺旋状溝の各々は、ロール本体１０の表面において各々平行であり、左右の螺旋状溝１１Ｌ、１１Ｒは、長手方向中央に対して対称に配列されている。図１（Ｂ）に示すように、左螺旋状溝１１Ｌの各々と右螺旋状溝１１Ｒの各々とがなす角度θは、この例では９０°である。ロール本体１０の長手方向中央において、左螺旋状溝１１Ｌの端部と右螺旋状溝１１Ｒの端部との間には、所定の間隔Ｌが開いている。

寸法例を説明する。ロール本体１０の長さが１０００ｍｍの場合（これは例示であって、本発明のゴムロールの長さは、この大きさに限定されるものではない）、径が１００ｍｍの場合、各溝１１の幅Ｗは１０ｍｍ、各溝の深さは３ｍｍ、溝間のピッチＰは約２０ｍｍである。また、ロール本体１０の長手方向中央における左螺旋状溝１１Ｌの端部と右螺旋状溝１１Ｒの端部との間隔Ｌは５〜２０ｍｍである。
ロール本体１０は、例えば、ゴム硬度が、６０〜９０°程度のゴム、好ましくは硬度が６５〜７５°程度のゴム、通常は、ゴム硬度が７０°程度のゴム、例えば、ＮＢＲ系ゴム（ニトリルゴム）、シリコーン系ゴム、ＥＰＤＭ系ゴム、ウレタン系ゴム等で作製される。なお、本明細書において、ゴム硬度は、ＪＩＳ Ｋ６２５３のタイプＡデュロメータ（Ａ型）により測定した値を意味する。

ロール本体１０の各溝１１には、ゴム硬度が、ロール本体１０の材料のゴム硬度よりも低い材料のゴム１３が充填されている。充填されたゴム１３（充填部ともいう）の表面と、ロール本体１０の表面とは同一面であり、ロールの表面は全体として平坦な面となっている。充填されるゴムのゴム硬度は、ロール本体１０のゴム硬度（この例では７０°）よりも１５〜４０°程度低いことが好ましく、１５〜２５°程度低いことが更に好ましく、通常は２０°程度低い。このようなゴムとしては、例えば、ＮＢＲ系ゴム、シリコーン系ゴム、ＥＰＤＭ系ゴム、ウレタン系ゴム等を使用できる。

このゴムロール１の作用を説明する。
ゴムロール本体１０の溝１１に充填されたゴム１３は、ロール本体１０よりもゴム硬度が低い。一般に、ゴム硬度が低いほど摩擦係数が高いので、ロール表面においてゴムロール本体１０の表面部と充填部１３では摩擦係数に差が生じる。つまり、ゴム硬度の低い充填部１３の方が摩擦係数が高くなってウェブのグリップ力が高くなる。ゴムロール１がウェブの搬送に伴って図１の矢印方向に回転すると、左右の螺旋状溝１１に充填されたゴム１３は、見掛け上、ロール本体１０の中央から外方向に移動する。したがって、ロール本体１０の表面を搬送されるウェブは、主に充填部１３にグリップされてロールの中央から左右方向に拡幅する作用を受け、これによりシワの発生が抑えられる。ただし、ロール本体１０自体もある程度のグリップ力を有するので、ウェブのシフト等を起こすことなくウェブを安定にグリップする。

また、ロール本体１０の中央部において、左右の螺旋状溝１１Ｌ、１１Ｒ間に隙間Ｌが開けられて同本体１０の表面が露出しているため、中央部ではウェブのグリップ力が比較的弱くなっている。つまり、中央部のウェブは比較的自由な状態であり、左右方向へ引っ張られやすくなっているので、拡幅作用を受けやすくなる。

また、前述の螺旋溝付きロール（図４参照）の場合、溝がウェブとロール表面間のエア抜きとして作用していたが、本発明の搬送用ロール１においては、エアは、ウェブのグリップ力が比較的小さい、ロール本体１０の表面を通って逃げるので、エア膜の発生も抑えられる。

以上説明したように、ウェブのシワやエア膜の発生を抑制でき、安定にウェブを搬送することができるので、スリップシフトが解消し、摩擦熱による劣化や静電気の発生も抑えられる。本発明のゴムロールに導電性を有する材料（例えば白色導電性ゴムロール（ホワイトエレコン・明和ゴム工業（株）製、ソフターエレコン：明和ゴム工業（株）製を使用すると、さらに静電気の発生を抑えることができる。

なお、ロール本体１０と充填部１３のゴム硬度の差は１５°〜４０°、特には、１５〜２５°であり、２０°程度が最も好ましい。差が小さいと、グリップ力の差が小さくなり、拡幅作用が生じにくい。一方、差が大きいと、グリップ力の差が大きすぎてウェブの走行に影響が出る場合がある。

さらには、ロール全体の表面は平坦であるので、ゴミやダストの付着、溝の跡のウェブへの転写や、溝の角でウェブが傷付くことが起こりにくい。

また、左側の充填部１３Ｌと右側の充填部１３Ｒとがなす角度はこの例では９０°であるが、６０°〜１２０°の範囲で変更可能である。

左右の溝１１Ｌ、１１Ｒ間の間隔Ｌは、この例では５〜１０ｍｍであるが、上述したように、この間隔Ｌは、５ｍｍ〜２０ｍｍ程度であることが好ましく、５ｍｍ〜１５ｍｍ程度であることが更に好ましく５ｍｍ〜１０ｍｍ程度であることが更に好ましい。また、上記溝間の間隔は、５ｍｍ〜１２ｍｍ程度、８ｍｍ〜１５ｍｍ程度であってもよい。

使用中にグリップ力が低下した場合は、ロール全体の表面を再研磨することにより、グリップ力を回復できる。

このゴムロールは、搬送用ゴムロールとして使用することができる他、例えば、ニップロール、巻取りタッチロール、ニアロール等に使用することもできる。
なお、ロール本体や充填部の硬度の選定や溝の形状や寸法などは、搬送されるウェブの種類（材質、厚さなど）やラインの搬送速度等によって適宜決定される。

次に、図２を参照してゴムロールの製造方法の一例を説明する。
まず、Ｓ１で、硬度が７０°程度の材料で作製されたゴムロール本体を準備する。ゴムロール本体の材料としては、ＮＢＲ系ゴムやシリコーン系ゴム、ＥＰＤＭ系ゴム、ウレタン系ゴム等を使用できる。次に、Ｓ２で、このゴムロール本体の表面に、該ゴムロールの長手方向中央に対して互いに逆向きの螺旋状に配列された複数の溝を形成する。左右の溝のなす角度や、溝の幅やピッチは前述の通りとすることができる。

次に、Ｓ４で接着剤を塗布した各溝に、硬度が５０°程度のゴムを充填する。このようなゴムとしては、ＮＢＲ系ゴム、シリコーン系ゴム、ＥＰＤＭ系ゴム、ウレタン系ゴム等を使用できる。これを加硫（Ｓ５）後、最後に、Ｓ６で表面を研磨して、ロール表面を平坦にする。

本発明のゴムロールは、前述の方法によって製造することができるが、その他の製造方法を用いてもよい。そのような他の製造方法としては、当該技術分野において周知の方法があげられる。
実施例
図１に示すゴムロールを以下のようにして作製した。
まず、Ｓ１で、硬度が７０°の材料で作製されたゴムロール本体を準備した（直径１００ｍｍ、長さ１０００ｍｍ）。ゴムロール本体としては、明和ゴム工業（株）製、ホワイトエレコン７０で製造されたものを用いた。次いで、このゴムロール本体の表面に、該ゴムロールの長手方向中央に対して互いに逆向きの螺旋状に配列された複数の溝を形成した。左右の溝のなす角度は９０°とし、溝と溝との間隔は５ｍｍとした。
次いで、上記のようにして得られた、ゴムロールの溝に接着剤を塗布し、各溝に、硬度が５０°のゴムを充填する。用いたゴムは、明和ゴム工業（株）製、ソフターエレコン５０である。これを、加硫釜を用いて加硫し、円筒研磨機により表面を研磨して、ロール表面を平坦にし、本発明のゴムロールを得た 得られたゴムロールを、図３に示すような巻き取りラインのロール４０として用い、ウェブ（ポリエチレンテレフタレート製の、厚み４０μｍ、幅８００ｍｍのシート）を巻き取り、シワが発生しないかどうかの試験を行った。巻き取り速度は２００ｍ／分とし、上記ウェブを巻き取り、得られたウェブのシワの有無を調べたところ、ウェブにシワは全く認められなかった。

１ ゴムロール ３ 軸
５ スリーブ
１０ ゴムロール本体 １１ 溝
１３ ゴム（充填部）

Claims (5)

1. シートやフィルムなどのウェブを表面で支持して搬送するゴムロールであって、
   円筒状のゴムロール本体を有し、
   該ゴムロール本体の外周面に連続して配列された、該ゴムロール本体の長手方向中央に対して互いに逆向きの螺旋状の溝に、前記ゴムロール本体の硬度よりも小さい硬度の材料が、該ゴムロール本体の表面と同一面となるように充填されており、
   前記ゴムロール表面の長手方向中央部において、前記逆向きの螺旋状の溝の間には、所定の間隔が開けられていることを特徴とするゴムロール。
2. 前記逆向きの螺旋状部がなす角度が６０°〜１２０°である、請求項１に記載のゴムロール。
3. 前記ゴムロール本体の硬度と前記螺旋状溝に充填される材料の硬度の差が１５°〜４０°である、請求項１又は２に記載のゴムロール。
4. 前記逆向きの螺旋状の溝間の間隔は、５〜２０ｍｍである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴムロール。
5. シートやフィルムなどのウェブをその表面で支持して搬送するゴムロールの製造方法であって、
   ゴムロール本体を準備し、
   該ゴムロール本体の外周面に、該ゴムロール本体の長手方向中央に対して互いに逆向きの螺旋状の複数の溝を、該ゴムロール本体の長手方向中央に所定の間隔を開けて形成し、
   該溝に、前記ゴムロール本体の硬度より低い硬度の材料を充填し、
   その後、加硫、研磨等の後処理を行うことを特徴とするゴムロールの製造方法。

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