JP3864594B2

JP3864594B2 - 巻取装置

Info

Publication number: JP3864594B2
Application number: JP35744898A
Authority: JP
Inventors: 宏新田; 慎太郎久下; 幸順石田
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1998-12-16
Filing date: 1998-12-16
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2018-12-16
Also published as: JP2000177891A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチックフィルムの巻き取りに好適に使用できる巻取装置およびシートロール体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続したシートであるプラスチックフィルムを、しわやずれがなく、かつ、適当な硬度でロール状に巻き取るために、接圧ロールを用いることが従来から行われている。これは、シートの巻取に際して生じる随伴空気のシートロール体への巻き込みを適度に制御することによって、上記巻形状の向上などを図ろうとするものである。一般に、随伴空気の巻込量が増加すると、しわやずれが生じやすくなるため、この巻込空気量を減少させることが行われる。これには、接圧ロールの径を小さくすることが効果的であるが、これは接圧ロールの剛性不足を招くことになる。通常は、接圧ロールの両端部を支持してシートロール体に接圧ロールを付勢するため、剛性が不足すると接圧ロールがたわみ、シートロール体の中央部におけるニップ力が低下して、しわなどの巻欠点を生じる問題があった。
【０００３】
そこで、たとえば特開平８−２６５３５号公報には、図１、２に示すように、ロールシェル１２の内面中央部付近のみで接する同心状の軸１３を備えたゴム被覆体１５を有する接圧ロール１１が開示されている。これは、軸１３の両端部に力を加えてシートロール体４に押しつけることで、より均一なニップ力を得ようとするものであるが、軸１３の中央部付近で最大となる曲げモーメントに耐えうる強度を得ようとすれば、軸径を細くするにも限界があり、したがって、接圧ロールの径も十分に小さくできないという問題があった。
【０００４】
また、特開平５−９７２９６号公報では、図３、４に示すように、接圧ロール１６の中央付近に分割バックアップロール１７を配して、シートロール体４への均一なニップ力を得ようとしているが、分割バックアップロール１７の接圧ロール１６中央部付近への部分的な押圧により、その接触部分が磨耗したり、傷ついたりしやすく、ニップ力の不均一性を生ずるという問題があった。また、傷ついた接圧ロール１６の交換頻度も増え、作業性が悪化するなどの問題も発生していた。
【０００５】
さらに、同公報には、図５、６に示すように、接圧ロール１６と分割バックアップロール１７の間に別のバックアップロール２１を配した例が開示されている。バックアップロール２１は接圧ロール１６の全幅にわたって配されているため、上記したような問題は軽減されるものの、ロール同士の接触面積が増加するため、回転抵抗が増し、ごく薄いシートを巻き取る場合などに、過大な張力がシートに付与される可能性が高く、しわなどが発生しやすいという問題もあった。また、回転慣性も増加するため、生産性向上のための巻取速度アップに不利となる問題があった。さらに、このようにロール本数が増えると、その交換作業も煩雑になるという欠点もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記した従来の巻取装置の問題点を解決し、プラスチックフィルムシートの幅変更時などにおけるロールの交換作業を効率化し、シートロール体の製造コストを低減しうる巻取装置およびシートロール体の製造方法を提供することにある。さらに、接圧ロールの径が小さくても、そのたわみを小さくでき、押圧力を均一化して、シートを高速で巻き取ることができる巻取装置およびシートロール体の製造方法を提供することにある。
【０００７】
上記目的を達成するための本発明は、バックアップロールと、いずれも前記バックアップロールに接し、かつ、前記バックアップロールを挟んで前記バックアップロールの回転中心軸に直交する方向の両側に千鳥状に設けられている複数の接圧ロールと、前記各接圧ロールの前記バックアップロール側とは反対側にそれぞれ設けられている巻取手段と、前記各巻取手段を対応する前記各接圧ロールに向かって付勢する付勢手段とを備えているプラスチックフィルムシートの巻取装置を特徴とするものである。
【００１０】
さらに、巻取手段と接圧ロールのそれぞれの回転中心を結ぶ線と、接圧ロールとバックアップロールのそれぞれの回転中心を結ぶ線とのなす角度θが、−１５゜≦θ≦２５゜の範囲にあることも好ましい。
【００１１】
また、接圧ロールの外径Ｄ（ｍｍ）と面長Ｌ（ｍｍ）とが、Ｌ＞１，０００のときＤ／Ｌ≦０．０４８を満足し、Ｌ≦１，０００のときＤ≦４８を満足していることも好ましい。
【００１２】
さらに、接圧ロールのヤング率Ｅ（Ｐａ）と、断面２次モーメントＩ（ｍｍ⁴）と、面長Ｌ（ｍｍ）とが式Ｅ×（Ｉ／Ｌ⁴）≧１．０×１０³を満足していることも好ましい。
【００１３】
また、上記の巻取装置を用いてシートを巻き取るシートロール体の製造方法も好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施態様に係る巻取装置は、図７に示すように、複数個（４個）の巻取手段３０と、各巻取手段に対応する接圧ロール１と、各接圧ロール１に共通のバックアップロール３とを備えている。巻取手段３０は、それぞれコア５０を固定するチャック装置（固定手段）７と、巻取手段を接圧ロールに向かって付勢するエアシリンダ（付勢手段）８と、巻取装置を駆動する駆動手段９とを備え、バックアップロール３に関して千鳥状に配置されている。バックアップロール３は、駆動手段４０が接続され、ベアリングなどの軸受を介して回転自在に支持されている。
【００１５】
各接圧ロール１は、図８に示すように、所定の角度θを保つように接圧ロール保持アーム（保持手段）６によって回転自在に保持されたフリーロールであり、ロールシート体４およびバックアップロール３と接している。
【００１７】
フィルムなどのシート２は、図８に示すように、矢印Ａ方向に走行し、バックアップロール３および接圧ロール１と接しながら、シートロール体４として巻き取られる。巻取手段３０は、シートロール体４が巻太るにしたがって、矢印Ｂ方向へ直線的に移動する。
【００１８】
さて、本発明においては、複数個の巻取手段に対応して接圧ロールが設けられ、この接圧ロールに共通なバックアップロールを備えている。バックアップロールが共通であることにより、シート巻取幅の変更時などにおいても、接圧ロールおよび巻取手段の交換のみで済ませることができ、シートロール体を効率よく製造することができる。
【００１９】
バックアップロールには、たとえば軸端に駆動手段が接続されていると、バックアップロールの回転抵抗に伴ってシートに付与される張力の増加を抑えることができ好ましい。また、巻取手段に駆動手段が接続されている場合には、巻取手段の駆動力とバックアップロールの駆動力とによって、シートに巻取張力を付与することが可能となる。この場合、巻取長が長くなりシートロール体の径が大きくなっても、所定の巻取張力を発生させるのに必要な駆動力を両者で分担することができ、モータなどの巻取手段の容量を小さくすることができる。
【００２０】
バックアップロールの材料としては、鋼やアルミニウムなどの金属が使用できるほか、炭素繊維強化樹脂を用いると軽量化が可能となるため、回転慣性が小さくなり、高速回転に有利になるとともに、加減速時の駆動手段への負荷を軽減することができ好ましい。また、バックアップロールの表面は、金属やゴム、セラミックなどで被覆すると好ましく、特に、高硬度材料を用いると、接圧ロールとの接触回転に伴う回転抵抗を小さくすることができ好ましい。
【００２１】
また、バックアップロールは、接圧ロールから受ける面圧に対するたわみが十分小さくなるように、その構造や材料、形状を適宜決定する。
【００２２】
巻取手段には、その巻取手段を接圧ロールに向かって付勢する手段を有していると好ましい。これにより、シートロール体に適度な面圧を付与することができ、しわなどの巻姿欠点の少ないロールシート体を製造することができる。上記の付勢は、たとえば、図７に示すように、固定手段７に連結されたエアシリンダなどの加圧装置（付勢手段）８によって行う方法を挙げることができる。
【００２３】
また、巻取手段は、シートロール体が巻太るにしたがって後方へ後退する手段を備えていれば、シートロール体に対し適度な押圧を行うことが可能となる。この後退手段は、ある支点軸を中心として回動する機構とすることもできるが、直線移動が可能な機構とすることにより、付勢手段の制御が容易となり、また後述する角度θの変化がより小さくなり好ましい。
【００２４】
巻取手段および接圧ロールはバックアップロールに関して千鳥状に配置されている。ここで千鳥状とは、となりあう巻取手段の回転中心が同一線上に無い状態をいう。千鳥状に配置することにより、巻取手段や接圧ロールの端部に固定手段や駆動手段を効率的に配置することができ、巻取装置をよりコンパクトにすることができる。
【００２５】
巻取手段と接圧ロールのそれぞれの回転中心を結ぶ線と、接圧ロールとバックアップロールのそれぞれの回転中心を結ぶ線とのなす角度θは、−１５゜≦θ≦２５゜の範囲にあることが好ましく、さらに好ましくは０゜≦θ≦２５゜の範囲である。ここで角度θは、接圧ロールとバックアップロールのそれぞれの回転中心を結ぶ線を基準として、接圧ロールの回転方向に計測する場合を正としている。θが２５゜より大きくなると、接圧ロールをバックアップロールやシートロール体に押しつけようとする力が増すくさび効果により、接圧ロールの回転抵抗が増加したり、接圧方向へのたわみを抑制しにくくなる。また、θが−１５゜を下回ると、巻取張力の変動やシートロール体の回転振れなどによって、接圧ロールがシートロール体の回転方向に飛び出しやすくなる。
【００２６】
接圧ロールの外径Ｄ（ｍｍ）と面長Ｌ（ｍｍ）は、Ｌ＞１，０００のときＤ／Ｌ≦０．０４８を満足し、Ｌ≦１，０００のときＤ≦４８を満足していると好ましく、さらに、Ｌ＞１，０００のときＤ／Ｌ≦０．０３５を満足し、Ｌ≦１，０００のときＤ≦３５を満足していると好ましい。ＤとＬが上記の関係にあると、接圧ロールのたわみが少なくなるため、巻取張力の変動やシートロール体の回転振れなどによる接圧ロールの振動が少なくなり、また、かみ込み空気量を適度に調整することができるため、より巻姿の良好なシートロール体を製造することができる。また、接圧ロールの固有振動数も低くなり、より高速な回転が可能になるとともに、ロール製作時における研磨工程なども精度よく行うことができる。
【００２７】
また、接圧ロールのヤング率Ｅ（Ｐａ）と、断面２次モーメントＩ（ｍｍ⁴）と、面長Ｌ（ｍｍ）とが式Ｅ×（Ｉ／Ｌ⁴）≧１．０×１０³を満足していることが好ましい。Ｅ×（Ｉ／Ｌ⁴）の値を１．０×１０³以上とすることにより、接圧ロールのたわみを一定の範囲内に抑えることができ、しわなどの巻姿欠点の少ないシートロール体を製造することができる。
【００２８】
接圧ロールの軸材料としては、鋼やアルミニウムなどの金属材料を使用することができるが、炭素繊維強化樹脂を使用すると、軽量化が実現でき、また、回転速度をより高速化することができる。特に、ヤング率が２５０ＧＰａ以上の炭素繊維強化樹脂を用いると、接圧ロールのたわみを低く抑えながら、外径をより小さくすることができ好ましい。
【００２９】
また、接圧ロールの表面は、たとえば、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）やクロロプレンゴム（ＣＲ）、ウレタンゴムなどを被覆すると好ましく、巻き取るシートの性状に合わせて適宜選択する。
【００３０】
上記した、本発明に係る巻取装置は、連続する複数のシートを同時に巻き取るシートロール体の製造に好適に使用することができる。特に、シートのスリット工程など、シートを巾方向に分割して複数のコアに巻き取る工程に好適に使用することができる。また、シートとしてはプラスチックフィルムや紙、金属帛、布帛、不織布などを用いることができる。
【００３１】
【実施例】
図７、８に示す巻取装置を用いて、シートロール体を製造した。シートは、厚み１０μｍ、幅４０００ｍｍの２軸延伸ポリエステルフィルムを４分割し、おのおの１０００ｍｍとしたものを用いた。接圧ロールは、炭素繊維強化エポキシ樹脂の外周にゴムを被覆した、外径Ｄが４８ｍｍ、面長Ｌが１１００ｍｍのものを用いた。バックアップロールは、炭素繊維強化エポキシ樹脂パイプの表面をハードクロムメッキした、外径３００ｍｍ、面長４５００ｍｍのものを用いた。
【００３２】
また、バックアップロールと接圧ロール、巻取手段の回転中心によって決定される角度θは、巻き始めから巻き終わりにかけての変化が３〜２゜の範囲となるようにした。
【００３３】
評価は、スプリング式硬さ試験器（ＪＩＳＫ６３０１Ａ級）を用いて、各シートロール体の幅方向１０点について等間隔に巻硬度を測定することにより行った。巻硬度の平均値をもって、シートロール体の空気かみ込み量の指標とし、各シートロール体における巻硬度の最大値と最小値の差をもって押圧力の均一性の指標とした。評価結果を表１に示す。
【００３４】
（比較例１）
バックアップロールを用いず、加圧装置を有する接圧ロールを用いた他は、実施例と同様にしてシートロール体を製造した。接圧ロールは、炭素鋼パイプの周囲にゴムを被覆したロールであり、エアシリンダ（加圧装置）によりシートロール体の表面に押圧した。外径はＤは１３０ｍｍ、面長は１１００ｍｍである。結果を表１に示す。
【００３５】
（比較例２）
接圧ロールとして、図２に示した型のものを用いた他は、比較例１と同様にしてシートロール体を製造した。接圧ロールは、炭素繊維強化エポキシ樹脂パイプからなる外筒と同心状に軸を配し、両者を長手方向中央部で連結したものであり、外周にゴムを被覆した。外径Ｄは６０ｍｍ、面長Ｌは１１００ｍｍである。結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】

【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、バックアップロールと、いずれも前記バックアップロールに接し、かつ、前記バックアップロールを挟んで前記バックアップロールの回転中心軸に直交する方向の両側に千鳥状に設けられている複数の接圧ロールと、前記各接圧ロールの前記バックアップロール側とは反対側にそれぞれ設けられている巻取手段と、前記各巻取手段を対応する前記各接圧ロールに向かって付勢する付勢手段とを備えているので、シートの巻取幅を変更する場合でもロールの交換は接圧ロールのみで済み、シートの幅変更時の作業効率を格段に向上することができる。また、ロールシート体に適度な面圧を付与することができ、しわなどの巻姿欠点の少ないロールシート体を製造することができる。さらに、各シートロール間の巻径差に応じた面圧を付与することができる。さらに、巻取手段や接圧ロールの端部に固定手段や駆動手段を効率的に配置することができ、プラスチックフィルムシートの巻取装置をよりコンパクトにすることができる。
【００４１】
さらに、巻取手段と接圧ロールのそれぞれの回転中心を結ぶ線と、接圧ロールとバックアップロールのそれぞれの回転中心を結ぶ線とのなす角θが、−１５゜≦θ≦２５゜の範囲にある場合には、接圧ロールの回転抵抗を減じることができるとともに、巻取張力の変動やシートロール体の回転振れなどによる接圧ロールの飛び出しを防ぐことができる。
【００４２】
また、接圧ロールの外径と面長とを所定の値とすることにより、接圧ロールのたわみを少なくすることができ、シートロール体の巻姿を向上させることができる。
【００４３】
さらに、接圧ロールのヤング率と、断面２次モーメントと、面長とが所定の関係にある場合には、接圧ロールのたわみを一定の範囲内に抑えることができ、しわなどの巻姿欠点の少ないシートロール体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の巻取装置の概略側面図である。
【図２】図１に示した巻取装置の概略正面図（一部透視図）である。
【図３】従来の巻取装置の概略側面図である。
【図４】図３に示した巻取装置の概略正面図である。
【図５】従来の巻取装置の概略側面図である。
【図６】図５に示した巻取装置の概略正面図である。
【図７】本発明の一実施態様に係る巻取装置の概略正面図である。
【図８】図７に示した巻取装置の概略側面図である。
【符号の説明】
１：接圧ロール
２：シート
３：バックアップロール
４：シートロール体
５：バックアップロール
６：接圧ロール保持アーム（保持手段）
７：チャック装置（固定手段）
８：エアシリンダ（付勢手段）
９：駆動手段
１１：接圧ロール
１２：ロールシェル
１３：軸
１５：ゴム被覆体
１６：接圧ロール
１７：分割バックアップロール
２１：バックアップロール
３０：巻取手段
４０：駆動手段
５０：コア

Claims

バックアップロールと、いずれも前記バックアップロールに接し、かつ、前記バックアップロールを挟んで前記バックアップロールの回転中心軸に直交する方向の両側に千鳥状に設けられている複数の接圧ロールと、前記各接圧ロールの前記バックアップロール側とは反対側にそれぞれ設けられている巻取手段と、前記各巻取手段を対応する前記各接圧ロールに向かって付勢する付勢手段とを備えていることを特徴とするプラスチックフィルムシートの巻取装置。
前記巻取手段と前記接圧ロールのそれぞれの回転中心を結ぶ線と、前記接圧ロールと前記バックアップロールのそれぞれの回転中心を結ぶ線とのなす角度θが、−１５゜≦θ≦２５゜の範囲にある、請求項１に記載のプラスチックフィルムシートの巻取装置。
前記接圧ロールの外径Ｄ（ｍｍ）と面長Ｌ（ｍｍ）とが、Ｌ＞１，０００のときＤ／Ｌ≦０．０４８を満足し、Ｌ≦１，０００のときＤ≦４８を満足している、請求項１または２に記載のプラスチックフィルムシートの巻取装置。
前記接圧ロールのヤング率Ｅ（Ｐａ）と、断面２次モーメントＩ（ｍｍ⁴）と、面長Ｌ（ｍｍ）とが式Ｅ×（Ｉ／Ｌ⁴）≧１．０×１０³を満足している、請求項１〜３のいずれかに記載のプラスチックフィルムシートの巻取装置。
請求項１〜４のいずれかに記載の巻取装置を用いてプラスチックフィルムシートを巻き取ることを特徴とするシートロール体の製造方法。