CN101254871A - 片材引导辊和片材传送设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种片材传送设备,设有多个片材引导辊。片材引导辊输送其表面涂布部分中刚刚被涂布功能性材料的片材。具有大体上半圆形的横截面的凹面部分和凸状部分沿着每个辊的周向方向交替形成在所述外周表面上。凹面部分的节距Pv和凸状部分的节距Pm在0.01毫米或者更多和2毫米或者更少的范围内。从凹面部分的最低点到凸状部分的最高点的高度Hv-m在0.01毫米或者更多和1毫米或者更少的范围内。凹面部分的曲率半径Rv和凸状部分的曲率半径Rm在0.1毫米或者更多和0.5毫米或者更少的范围内。
Description
发明领域
本发明涉及用于引导片材(web)的运转的辊,也涉及一种包括多个这种片材引导辊的片材传送设备。
背景技术
在用于生产磁带、摄影膜、光学功能膜等等的装置中,从整卷连续不断的进给片材。在片材被提供的同时,比如磁性材料、感光材料、光学功能材料等等的功能性的材料被涂布在片材的一个表面上。然后片材被干燥,并再次被缠绕成滚筒形状。这样的生产装置设有多个辊,用于沿着一个预定的通道引导行进的片材。
使用磁带、摄影膜,光学功能膜等等的装置最近被小型化。随着这个趋势一起,这些材料的片材被要求做的薄和光滑。然而,当片材变得薄和光滑时,在传送片材的同时,辊相对于片材会打滑,并且片材可能具有擦伤、皱纹等等。另外,在片材刚被涂布功能性材料以后被输送的时候,辊痕可能会留在涂布表面上,这会减少产出。
为了解决这些问题,提出了这样的辊:所述辊的圆周表面设有螺旋延伸凹槽和隆起部分,用于传送厚度不超过25微米的薄片材(参考日本公开专利出版物No.8-175727和10-77146)。另外,也提出了具有精细凹陷部分的片材引导辊。凹陷部分的平均深度是5微米或者更多以及50微米或者更少,除了凹陷部分之外的扁平部分的区域占有率是50%或者更多和70%或者更少(参考日文公开专利出版物No.2003-146505)。
在日文公开专利出版物No.8-175727和10-77146中公开的辊输送具有厚度至多25微米的片材,同时片材没有涂布功能性材料。因此,出版物没有考虑片材在刚被涂布功能性材料以后可能产生的辊痕。
日本公开专利出版物No.2003-146505公开的片材引导辊具有在外周表面通过喷砂形成的凹陷部分。在喷砂(blasting)过程中,细粒,比如氧化铝或者玻璃珠,被吹向辊,因此凹陷部分可能是任意分散的。此外,细粒的大小具有偏差,因此凹陷部分的深度不是统一的。而且,在片材传送速度变得很快的时候,辊不能保持摩擦力,并且辊相对于片材可能打滑。
在所谓的膜生产过程中,膜由聚合物被制造,在传送膜的同时,辊相对于膜打滑,类似在涂布处理过程中辊相对于片材打滑,膜也许已被有了擦伤,皱纹等等。在根据溶液铸造法的膜生产中,包含溶剂、被加热的热膜、或类似物的膜被输送。在根据熔融挤压法的膜生产中,具有高达大约熔点的温度、或类似的膜被输送。在膜输送过程中,膜本身可能具有辊痕。注意,在膜生产过程中,在膜自身表面产生的辊痕,在下文描述中,也被称为“辊痕”。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种片材引导辊,其阻止片材上产生擦伤,皱纹和辊痕。
本发明的另一个目的提供一种减少制造成本的片材传送设备。
为了实现以上所述及其他目的,用于引导片材的运转的本发明的辊,在辊的外周表面支撑片材,该辊包括沿着辊的圆周方向在外周表面交替形成的凹面部分和凸状部分。凹面部分和凸状部分形成为大体上半圆的横截面。在两个凹面部分之间的节距和两个凸状部分之间的节距在0.01毫米或者更多和2毫米或者更少范围内,从凹面部分的最低点到凸状部分的最高点的高度在0.01毫米或者更多和1毫米或者更少范围内。
凹面部分的曲率半径和凸状部分的曲率半径优选在0.1毫米或者更多和0.5毫米或者更少的范围内。
平行于辊轴向方向的扁平表面优选形成在凸状部分的每个最高点处。这时,该扁平表面优选在轴向方向上具有0.05毫米或者更多和0.5毫米或者更少的宽度。
所述层优选为至少是形成用于磁带等等的磁性涂布层、形成用于摄影膜(或者胶片;film;后续所有膜也可以是胶片)等等的光敏涂布层、和形成用于光学功能膜的光学功能涂布层中的一种。
被辊引导的片材优选地具有20微米或者更多和200微米或者更少的厚度。
本发明的片材传送设备包括多个以上所述的片材引导辊。所述片材引导辊沿着片材传送设备中的片材传送通道设置。
片材引导辊优选地被电动机驱动和旋转。
根据本发明的片材引导辊,具有大体上半圆横截面的凹面部分和凸状部分,沿着辊的圆周方向的外周表面交替形成,凹面部分之间的节距和凸状部分之间的节距是0.01毫米或者更多和2毫米或者更少,并且从凹面部分的最低点到凸状部分的最高点的高度是0.01毫米或者更多和1毫米或者更少。由于这些,辊相对于片材并不会打滑,因此避免片材上的擦伤、皱纹和辊痕的发生。
另外,因为本发明的片材传送设备包括多个以上所述片材引导辊,在片材上的擦伤、皱纹和辊痕的产生被防止,因此改善产量,减低制造成本。
附图说明
在阅读的时候,结合附图,可以使从以下详细说明的最优的实施例提及的本发明的以上所述及其他的方面和优点更显而易见,其中,附图中相同的参考数字代表相似或者相应部分,其中:
图1是说明本发明的片材传送设备的示意图;
图2是说明片材引导辊的结构的透视图;
图3是说明片材引导辊的表面形状的扩大部分剖视图;
图4是说明片材引导辊的表面形状的进一步部分扩大剖视图;
图5是包括片材引导辊的溶液铸造设备;并且
图6是说明作为对比例的吸力辊的形状的说明视图。
具体实施方式
在图1中,本发明的片材传送设备20设有:用于从滚筒10(以下称为片材辊)连续进给片材11的进给部分12;涂布部分13,用于在片材11表面上涂布功能材料以在片材11上形成磁性涂布层、光敏涂布层、光学功能涂布层等等;用于干燥片材11的被涂布的表面的干燥部分14;和用于将在其上已经形成涂布层的片材11再次卷绕为滚筒形状的缠绕部分16。以下,在其上形成涂布层和在干燥部分14干燥的片材11被称为是膜(或者膜;film)15。
片材11是可变形支撑件,其宽度为100毫米或者更多和3000毫米或者更少,其长度为100米或者更多和5000米或者更少,其厚度为20微米或者更多和200微米或者更少,其表面粗糙度Ra为1纳米或者更多和100纳米或者更少。片材11可能的材料为,例如,塑料膜,比如聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚亚乙基-2,6-邻苯二甲酸酯,二乙酸纤维素,三乙酸纤维素,乙酸-丙酸纤维素,聚氯乙烯,聚偏氯乙烯,聚碳酸酯,聚酰亚胺,聚酰胺等等;纸张;上面涂布或者层压了碳数是2至10的α-聚烯烃(α-polyolefin group)的纸张,所述的α-聚烯烃例如聚乙烯,聚丙烯,乙烯丁烯聚合物等等;金属箔,比如,铝,铜,锡等等。
多个片材引导辊18设置在涂布部分13和干燥部分14之间。虽然在图1中,为了简化附图只显示了一个片材引导辊18,但是本发明装置中的片材传送设备20实际上设有多个片材引导辊18。片材引导辊18传输在涂布部分13中刚刚完成涂布的片材11。在下文中,片材11的这种状态,亦即,刚刚在其上形成涂布层后的状态,被称为湿膜17。片材引导辊18由电动机19驱动,以和湿膜17传送速度相同的速度旋转。
如图2所示,每个片材引导辊18由一个辊体18a和轴18b组成,轴18b固定插入辊体18a相对的两端之间。辊体18a通过其外周表面对湿膜17支撑的同时,来实现输送湿膜17。辊体18a和轴18b的材料是,例如,铝、铁、不锈钢、碳纤维强化塑料(CFRP)以及其他具有耐腐蚀性的材料。
如图3所示,凹面部分30和凸状部分31沿着辊体18a圆周方向形成在外周表面上。凹面部分30和凸状部分31各自具有大体上半圆的横截面。凹面部分30和凸状部分31沿辊体18a的轴向交替设置。凹面部分30和凸状部分31是通过高精度机床使用切削工具精确加工并形成。
凹面部分30的节距Pv(其是相邻的两个凹面部分30的最低点30a之间的距离)和凸面部分31的节距Pm(其是相邻两个凸状部分31的最高点31a之间的距离)在0.01毫米或者更多和2毫米或者更少的范围内。当节距Pv和Pm小于0.01毫米,车加工变得很困难,即使执行车加工,生产费用也会变得极端昂贵。另一方面,当节距Pv和Pm超过2毫米,片材引导辊18可能相对湿膜17打滑,或者在湿膜17上留下辊痕。
从最低点30a到最高点31a之间的高度Hv-m是在0.01毫米或者更多和1毫米或者更少范围内。当高度Hv-m小于0.01毫米,湿膜17和片材引导辊18之间的空气将不能被释放,因此辊18相对于湿膜17趋向打滑。另一方面,当高度Hv-m超过1毫米,机械加工变得很困难,并且即便完成车加工,生产费用将变得极端的昂贵。
凹面部分30的曲率半径Rv(其是从形成凹面部分30横截面的圆的圆心Ov到最低点30a的距离)和凸状部分31的曲率半径Rm(其是从形成凸状部分31的横截面的圆的中心点Om到最高点31a的距离)在0.1毫米或者更多和0.5毫米或者更少的范围内。当曲率半径Rv和Rm小于0.1毫米,片材传送辊18和湿膜17的接触面积变得很小,以至于辊18可能相对于湿膜17打滑。另一方面,当曲率半径Rv和Rm超过0.5毫米,高度Hv-m变得很小,以至于辊18可能相对于湿膜17打滑。
如显示了放大的凹面部分30和凸状部分31的图4所示,在凸状部分31的最高点31a处形成扁平表面40。平行于辊体18a的轴向的扁平表面40,是在形成凹面部分30和凸状部分31后,利用研磨机研磨凸状部分31的最高点31a而形成。在轴向上的扁平表面40的宽度Wf是0.05毫米或者更多和0.5毫米或者更少。当宽度Wf小于0.05毫米,有些凸状部分31的最高点31a由于凸状部分31的加工精度进行研磨。另一方面,当宽度Wf大于0.5毫米,凹面部分30和凸状部分31不能形成上述节距。
接着,将说明具有以上所述结构的片材传送设备20的操作。片材11被从片材辊10经过片材进给部分12进给,并且被输送到涂布部分13。在涂布部分13中,功能性材料被涂布在片材10的表面上,以形成湿膜17。然后湿膜17朝向片材引导辊18输送。
然后湿膜17通过片材引导辊18输送到干燥部分14。在干燥部分14中,湿膜17被干燥以形成膜15。然后膜15在缠绕部分16中缠绕成卷。卷形状的膜15被传递至后续工艺步骤,并被处理成最终产品。
如上述说明的,具有大体上呈半圆形横截面的凹面部分30和凸状部分31沿着每个片材引导辊18的圆周方向交替形成在外周表面上。凹面部分30的节距Pv和凸状部分31节距Pm在0.01毫米或者更多和2毫米或者更少范围内,从凹面部分30的最低点30a到凸状部分31的最高点31a的高度Hv-m在0.01毫米或者更多和1毫米或者更少的范围内。湿膜17被具有这样结构的片材引导辊18输送,因此,湿膜17和片材引导辊18之间的空气可以被有效的释放。因此,由于片材引导辊18以这样的摩擦力接触湿膜17,辊18相对湿膜17不会打滑。相应地,防止擦伤和皱纹的发生。另外,经过凹面部分30和凸状部分31辊痕不会保留在湿膜17。
因为在每个凸状部分31的最高点31a形成了扁平表面40,以及在轴向方向的宽度Wf在0.05毫米或者更多和0.5毫米或者更少范围之内,所以摩擦力可以进一步提高,并且扁平表面40上形成的条纹图案不会留在湿膜17上。
注意,节距Pv和Pm更优选为0.3毫米或者更多和0.5毫米或者更少。另外,高度Hv-m更优选为0.02毫米或者更多和0.1毫米或者更少。
曲率半径Rv和Rm更优选为0.2毫米或者更多和0.4毫米或者更少。宽度Wf更优选为0.1毫米或者更多和0.3毫米或者更少。片材11的宽度更优选为1000毫米或者更多和2500毫米或者更少。根据以上所述描述的更优选的范围,可以获得片材引导辊施加给片材充足的摩擦力以及防止辊痕的发生。
在以上实施例中,片材引导辊18是被电动机19驱动和旋转的驱动辊。然而,本发明不局限于这些。片材引导辊18可以是没有驱动源的自由旋转引导辊。
片材引导辊18可被用于溶液铸造设备和熔融挤出设备。在溶液铸造方法中,经过片材引导辊18引导的片材可是从铸造载体上剥落的湿膜和干燥膜。湿膜包含溶剂。在溶液铸造设备里,包括聚合物和溶剂的涂料(dope)被铸造在铸造支撑件上,以在其上形成铸型膜(或者铸膜;casting film),铸型膜作为湿膜从铸造支撑件剥落。因为剥落的湿膜包含溶剂,溶剂被蒸发以使膜干燥。干燥了的膜经过卷绕装置被绕成卷形状,或者被送到后续的工序。例如后续的工序可能在图1显示的片材传送设备20中执行。在熔融挤压方法中,被片材引导辊18引导的片材可能是以聚合物作为原料进行熔融而形成的膜,以通过熔融挤压装置将其挤压成薄膜的形式。
在溶液铸造方法中,湿膜包含溶剂并且被加热以提高其干燥度。在熔融挤压方法中,膜被挤压的温度高达其熔点。当本发明的片材引导辊18被用于传送包含溶剂的片材或者热片材时,辊没有相对于片材打滑。因此,擦伤、皱纹和辊痕不会在片材上产生。在下文中,溶液铸造设备被作为利用片材引导辊18在膜生产装置中的实例加以说明。
[材料]
作为涂料的原材料,可以使用已知用于由溶液流延法制备膜中使用的聚合物和溶剂。在这样的聚合物之中,更优选使用酰化纤维素和环状聚烯烃。无论使用哪种聚合物,膜生产装置的结构和膜生产方法是基本上相同的。在此实施方案中,酰化纤维素作为聚合物被使用。
就酰化纤维素而论,优选的是,纤维素的羧酸的氢基团被酯化的程度,亦即酰化度优选满足以下(I)-(III)公式全部。
(I)2.5≤A+B≤3.0
(II)0≤A≤3.0
(III)0≤B≤2.9
在这些公式(I)-(III)中,A是乙酰基对于在纤维素的羟基上的氢原子取代的程度,B是酰基对于氢原子取代的程度,其中每个酰基具有其数量为3至22的碳原子。
通过β-1,4键构造成纤维素的葡萄糖单元在第2、第3和第6位具有游离的羟基。酰化纤维素是聚合物,其中通过酯化作用,羟基上的部分或者全部氢原子被具有2个或更多个碳原子的酰基取代。在使葡萄糖单元中的一个羟基的酯化为100%时,取代度是1。至于酰化纤维素,使在第2、第3和第6位的每一个羟基中的酯化为100%时,取代度是3。
在此,葡萄糖单元中第2位置处的酰化度被称作DS2,葡萄糖单元中第3位置处的酰化度被称作DS3,葡萄糖单元中第6位置处的酰化度被称作DS6。酰化度之和,DS2+DS3+DS6,优选在2.00到3.00范围内,更优选在2.22到2.90范围内,并尤其优选在2.40到2.88范围内。此外,DS6/(DS2+DS3+DS6)优选至少0.28,更优选至少0.30,并尤其优选在0.31到0.34范围内。
本发明中,酰化纤维素可以由一种酰基构成,或者由两种或更多种构成。优选,当使用两种或更多种类的酰基时,其中之一是乙酰基。当乙酰基对于第2、第3和第6位的羟基的取代度之和用DSA表示,并且除了乙酰基外的酰基对于第2、第3和第6位的羟基的取代度之和用DSB表示时,DSA+DSB的值优选在2.22到2.90范围内,并且更优选在2.40到2.88范围内。DSB优选不少于0.30,并且更优选不少于0.70。另外,优选的是,在第6位的取代基团占DSB的至少20%,并且更优选至少25%,并且更进一步优选至少30%,并且尤其优选至少33%。酰化纤维素在第6位的DSA+DSB的值优选至少0.75,并且更优选至少0.80,并且尤其优选至少0.85。具有这种组成的酰化纤维素提供在涂料中极优的溶解度,并且获得的涂料将变得粘度低并且滤过性极好。尤其地,如果一起使用无氯有机溶剂,具有以上所述组成的酰化纤维素是优选的。
酰化纤维素中具有2个或更多个碳原子的酰基没有特别的限制,并且可以是脂族基或者芳基。这样的酰基可以是,例如,纤维素的烷基羰基酯、纤维素的链烯基羰基酯、纤维素的芳族羰基酯、和纤维素的芳香族烷基羰基酯、以及他们中的每一个可以进一步具有取代在。示例性的取代基有:丙酰基、丁酰基、戊酰基、己酰基、辛酰基、癸酰基、十二酰基、十三酰基、十四酰基、十六酰基、十八酰基、异丁酰基、叔丁酰基、环己烷羰基、油酰基、苯甲酰基、萘基羰基、以及肉桂酰基。这些当中,优选的是丙酰基、丁酰基、十二酰基、十八酰基、叔丁酰基、油酰基、苯甲酰基、萘基羰基、以及肉桂酰基,并且更优选是丙酰基和丁酰基。
酰化纤维素在2005-104148号的日本专利公开出版物的段落[0140]到[0195]中详细地说明了,并且这些描述可以被用于本发明。
用于涂料的溶剂可以是芳烃(例如,苯、甲苯等等)、卤代烃(例如,二氯甲烷、氯仿、氯苯等等)、醇(例如,甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、二甘醇等等)、酮(例如,丙酮、甲基乙基酮等等)、酯(例如,乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯等等)、醚(例如,四氢呋喃、甲基溶纤剂等等)等等。注意涂料是通过溶解聚合物到溶剂中制造的聚合物溶液或者通过分散聚合物到溶剂中制造的分散溶液。
以上所述卤代烃优选具有1到7碳原子,并且高度优选这种卤代烃是二氯甲烷。考虑到酰化纤维素的溶解度,流延膜从载体上的剥离条件,和膜产品的属性例如机械强度和光学特性,可以优选将一种或多种具有1到5个碳原子的醇与二氯甲烷混合。醇相对于整个溶剂的含量优选在2重量%到25重量%的范围内,并且更优选在5重量%到20重量%的范围内。甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇等等是醇的更优选的实例。它们当中,甲醇、乙醇、正丁醇以及其混合物被优选使用。
考虑到环境影响,最近倾向于避免将二氯甲烷用于溶剂。在这种情况下,溶剂可以由具有4到12个碳原子的醚、具有3到12个碳原子的酮、具有3到12碳原子的酯、或者其混合物制成。以上所述醚、酮、以及酯具有环状结构。此外,溶剂可由在醚、酮、以及酯中具有两个或更多个官能团(即,-O-、-CO-和-COO-)的化合物组成。该溶剂在化学结构中可以具有其它的官能团例如醇式烃基。
多种已知添加剂比如增塑剂,紫外线吸收剂(UV剂),退化抑制剂,消光剂,释放改进剂等等可以根据目的加入到涂料中。例如,已知的增塑剂例如磷酸酯(phosphoester)型增塑剂,邻苯二甲酸酯型增塑剂等等被使用。磷酸酯型增塑剂是磷酸三苯酯、磷酸联苯二苯酯等等。邻苯二甲酸酯型增塑剂是邻苯二甲酸二乙酯等等。
这种添加剂作为溶剂、增塑剂、退化抑制剂、紫外线吸收剂、延迟(光学各向异性)控制剂、染料、消光剂、防粘剂、以及释放改进剂也在2005-104148号出版物的段落[0196]到[0516]中被详细地说明,并且这些描述可被用于本发明。
使用以上所述材料,制造酰化纤维素的浓度在5重量%到40重量%范围内的涂料。涂料的酰化纤维素的浓度更优选15重量%或更多且30重量%或更少,并且尤其优选17重量%或更多且25重量%或更少。添加剂相对于总固体含量的浓度优选1重量%或更多且20重量%或更少。
关于涂料生产,原料的溶解方法,过滤方法,气泡清除方法,和加入方法在2005-104148号出版物的段落[0517]到[0616]中被详细地公开,并且该描述可被用于本发明。
[膜生产]
参照图5说明溶液铸造设备50。然而,本发明不局限于溶液铸造设备50。溶液铸造设备50包括铸造室53,第一干燥室56,拉幅机(tenter)57,边缘切割装置58,第二干燥室61,冷却室62,中和装置63,压花辊对66,和缠绕部分67。在铸造室53中,其中酰化纤维素(cellulose acylate)溶解入溶剂中的涂料51被铸造以形成湿膜52。湿膜52包含溶剂。在第一干燥室56中,湿膜52在被输送的同时被干燥。在拉幅机57中,从第一干燥室56中供给的湿膜52被在两边缘保持。在这样的条件下,湿膜52在被输送的同时被干燥。边缘切割装置58切除湿膜52的两边缘。在第二干燥室61,湿膜52在被输送的同时被干燥,形成酰化纤维素膜(此后称为膜)59。膜59很少包含溶剂。在冷却室62,膜59被冷却。中和装置63减少膜59的充电电压。压花辊对66在膜59的两个侧边部分压花。在缠绕部分67中,膜59被缠绕。
在铸造室53中,设置用于铸造涂料51的铸造模71和作为铸造支撑件的皮带72。铸造模71优选为涂布架(coat hunger)型。为了保持涂料51的温度于预定值,铸造模71设有温度控制器(未显示)。
特别的,铸造模71不受宽度的限制。在该实施例中,铸造模71的宽度是最终产品膜59宽度的1.1至2.0倍。优选地,铸造模71在沿着铸造模71宽度方向以特定间隔设置有多个厚度调节螺栓(热螺栓)。热螺栓调节模具边缘的切口间隙。
皮带72跨越沿圆周方向旋转的垫辊(backup roller)73。皮带72随着垫辊73的旋转连续不断的运转。垫辊73装有驱动单元(未显示),并且被驱动单元旋转。特别的,皮带72不受宽度的限制。在本实施例中,皮带72的宽度是涂料51铸造宽度的1.1至2.0倍。皮带72用镀铬而制成成品,表面粗糙度为0.01微米或者更少。
在垫辊73内设置用于传热介质(未示出)的通道。垫辊73连接在传热介质循环器(未显示)上,该传热介质循环器用于控制传热介质的温度并将传热介质供应到通道。由于这个原因,每个垫辊73的表面温度得到控制,从而保证皮带72的温度处于一个预定值。皮带72的温度是依据涂料51中溶剂类型和固体含量、以及浓度等等进行适当设置的。
铸造珠(即铸造涂料51的带状部分)形成在铸造模71和皮带72之间。铸造膜78形成在皮带72上。在皮带的移动方向,在铸造珠的上游侧设置减压室76。减压室76通过控制该珠上游侧的压力来稳定铸造珠的形成。
优选地,从铸造珠的上游区域相对于铸造珠下游的区域减压在-2000Pa至-10Pa的范围内。另外,优选将吸入单元(未显示)连接到铸造模71的边缘,并抽吸珠的两侧以保持铸造珠为所需的形状。吸入边缘部分中的空气量的优选范围是1升/分钟至100升/分钟。
铸造室53设有用于控制铸造室53的内部温度到预定值的温度控制器77,和用于冷凝从涂料51和铸造膜78蒸发的溶剂的冷凝器(未显示)。铸造室53的外面提供了用于回收浓缩和液化的溶剂的回收装置(未显示)。被回收装置回收的溶剂可再次作为用于涂料生产的溶剂。
铸造室53中设置有用于支撑湿膜52以从皮带72上剥落铸造膜78的剥落辊85。铸造膜78被干燥至直到它具有自我支撑性能为止。当具有自我支撑性能,铸造膜78从皮带72剥落。在剥落时,当固体含量的重量是100时,优选铸造膜78残留溶剂的重量在10到200的范围内。
可以使用沿圆周方向旋转的鼓轮(drum)5以代替皮带72和垫辊73。当使用鼓轮时,铸造膜78被冷却到形成凝胶,从而产生铸造膜78的自我支撑性能。当铸造膜78边冷却边干燥,可以缩短剥离前所需的时间。
第一干燥室56设有鼓风机(未显示)。从鼓风机出来的温度优选地在20摄氏度到250摄氏度的范围内。在第一干燥室56中,设置片材引导辊18用于引导湿膜52至拉幅机57。即使湿膜52包含溶剂或者湿膜52的温度很高,比如在鼓风机的作用下高达100摄氏度或者更高,片材引导辊18能够不打滑地稳定输送湿膜52。因此,可以防止湿膜52的擦伤和皱纹发生。另外,异物不会被片材引导辊18压到湿膜52上,因此湿膜52的表面不会被片材引导辊18扭曲。此外,使用片材引导辊18可以防止辊痕的发生。
注意,沿着第一干燥室56中的通道设置的全部或者部分辊可以作为本发明的片材引导辊18。在第一干燥室56中设置的辊中,驱动辊优选为片材引导辊18。更优选地,其中的自由旋转辊也是片材引导辊18。
在第一干燥室56中,沿膜传送方向拉伸的张力可以被作用在湿膜52上。通过使下游辊转速比上游辊转速更快,可以产生该拉伸张力。这样,能够防止湿膜52弛垂或者变形。
在拉幅机57中,湿膜52的两侧用保持部件保持。湿膜52根据保持部件的移动而传送。湿膜52在输送过程中进行干燥。用于保持湿膜52的侧边缘的夹子、用于穿透湿膜52侧边缘的销等被用作保持部件。当皮带72被用作铸造支撑件以及从铸造膜78上蒸发部分溶剂以后铸造膜78被剥落时,夹子优选作为拉幅机57中的保持部件。另一方面,当鼓轮用作铸造支撑件以及在通过冷却实际上没有溶剂从铸造膜上蒸发以后铸造膜被剥落时,所述销优选用作拉幅机57中的保持部件。在拉幅机57中,湿膜52的温度被调节到120摄氏度或更多和180摄氏度或更少,从而进行湿膜52的干燥。
在拉幅机57中进行干燥后,湿膜52的两侧边被边缘切割装置58切下。切边被切割鼓风机送到压碎机89并被压碎机89切成碎片。碎片被再循环用于准备涂料。
侧边已经切掉的湿膜52被送到第二干燥室61。在第二干燥室61中,湿膜52被输送的同时被进一步干燥。第二干燥室61的内部温度不做特别的限制,但优选在60摄氏度到140摄氏度的范围内。类似于第一干燥室56,第二干燥室61的通道也设有片材引导辊18。即使湿膜52的温度很高,例如高达100摄氏度或以上,片材引导辊18可以稳定地输送湿膜52不发生打滑。因此,可以避免在湿膜52上擦伤和皱纹的发生。另外,异物不会被片材引导辊18压到湿膜52上,因此湿膜52的表面不会被片材引导辊18扭曲。此外,使用片材引导辊18可以防止辊痕的发生。
注意,沿着第二干燥室61的通道设置的全部或者部分辊可以作为本发明的片材引导辊18。在第二干燥室61中设置的辊中,驱动辊优选为片材引导辊18。更优选地其中的自由旋转辊也为片材引导辊18。
干燥了的膜59在冷却室62中被优选冷却到接近室温。
中和装置63是比如中和杆(neutralization bar)的所谓强制中和装置。中和装置63优选地将膜59的充电电压控制在-3千伏到+3千伏范围内。中和装置63的位置不局限于冷却室62的下游侧。
压花辊对66通过对膜59的两侧边缘部分形成压花而对膜提供压花。当压花被提供至膜59时,压花的每个凸起和凹部的高度优选在1微米到200微米范围内。
在缠绕部分67里设置有用于缠绕膜59的缠绕装置92,和用于在缠绕时控制膜59的张力的压辊93。
在溶液铸造设备50中沿膜通道设置的一些辊未在附图中显示,同时本发明的片材引导辊可以被用作这样的辊。同传统的辊的使用比较起来,用本发明的片材引导辊,湿膜52和膜59可以被更稳定地输送。另外可防止膜59上擦伤和皱纹的产生,膜59上也不会产生辊痕。驱动辊和自由旋转辊通常都被用作沿着通道设置的辊。当本发明的片材引导辊用作驱动辊而不是使用传统的驱动辊时,可更显著地产生以上所述的效果。
当被缠绕膜59的宽度在600毫米或更多时,本发明可以获得显著的效果。在该实施例中,被缠绕膜59的宽度在1400毫米到2500毫米的范围内。值得注意的是,本发明用于制造宽度超过2500毫米的宽膜时也是也是有效的。另外,本发明用于制造20微米或者更多和80微米或者更少的厚度的膜是效果更显著。
[实例1]
[实验1]
为了阐明本发明的片材引导辊的效果,以下述条件下执行实验1。在实验1中,每个片材引导辊18的辊体18a由不锈钢(未电镀)制造,直径300毫米,纵向长度1000毫米。轴18b被牢固地配合到辊体18a的相对两端。凹面部分30和凸状部分31形成在辊体18a上,这样节距Pv和Pm是0.5毫米,高度Hv-m是0.04毫米,曲率半径Rv和Rm是0.4毫米。
片材11由三乙酰纤维素(triacetylcellulose)制成,厚度是80微米。片材11以200N/m的张力和90度的包角被输送。在这样的条件下,测量片材引导辊18相对以20至60米/分钟的速度传送的片材11形成的摩擦力。
[实验2到8]
代替实验1中使用的片材引导辊18,片材引导辊18被制备用于实验2到8,其中片材引导辊18的凹面部分30和凸状部分31具有节距为Pv和Pm,以及高度为Hv-m如表1所示。至于是否片材引导辊18相对片材11打滑,以及辊18是否会在片材11上产生辊痕将在试验1至8中分别评价。当辊18相对于片材11没有打滑,并且没有擦伤或者皱纹在片材11上产生,那么辊18将被评价为“好”。当辊18相对于片材11轻微打滑,但是实际上擦伤或者皱纹没有在片材11上产生,辊18被评价为“一般”。当辊18相对于片材11打滑,并且有擦伤或者皱纹在片材11上产生,辊18被评价为“差”。估价结果显示在表1的“打滑”部分。此外,当没有辊痕在片材11上产生时,辊18被评价为“好”。当有些辊痕在片材11上产生,但它们实际上是可忽略不计,辊18被评价为“一般”。当有辊痕在片材11上产生时,辊18被评价为“差”。估价结果显示在表1的“辊痕”部分。
[对比实验1]
与本发明比较,执行对比实验1。在对比试验1中,准备具有以下结构的吸力辊2。每个吸力辊2的辊体由不锈钢制成(未电镀),直径300毫米,纵向长度1000毫米。轴被紧固的配合在辊体的相对两端。如图6所示,大体上V形凹槽3沿辊体的圆周方向形成,节距2毫米,高度0.5毫米,宽度1毫米。这些凹槽3指的是垂直凹槽。辊体在与垂直凹槽3的边界上有宽度为1毫米、曲率半径为0.2毫米的扁平表面4。辊体上形成有直径为3毫米的吸气孔5。大体上V形凹槽6沿着辊体轴向形成,这样凹槽6从每个吸气孔5的中心延伸。这些凹槽6指的是水平凹槽。水平凹槽6宽度为1毫米高度为0.5毫米。
对比实验1在和实验1相同的条件下执行除了使用吸力辊2代替片材引导辊18之外。在这样的条件下,测量吸力辊2相对于片材11的摩擦力。
在实验1中,在上述传送速度范围内,片材引导辊18的摩擦力是150-300N,并且片材引导辊18相对于片材11没有打滑。另外,凹面部分30和凸状部分31没有在片材11上产生辊痕。另一方面,在对比实验1中,在上述传送速度范围内,吸力辊2的摩擦力大约是100N,其比实验1的结果差。这说明本发明的片材引导辊18具有优秀的特性、例如不会相对于片材11打滑,防止擦伤、皱纹和滚痕的发生。对比实验1的吸力辊2需要吸入空气的装置,将引起额外费用。由此可见,本发明的片材引导辊18在成本方面具有优势。
[对比实验2到5]
代替用于实验1的片材引导辊18,具有凹面部分和凸状部分的片材引导辊被制备用于对比实验2到5,其凹面部分和凸状部分的节距“Pv”和“Pm”,高度Hv-m如表1所示。类似于实验1到8,片材引导辊相对于片材11是否打滑,以及在片材11上是否形成辊痕,这些都在对比实验2到5的每个当中进行评价。评价结果如表1所示。
表1
Pv(毫米) | Pm(毫米) | Hv-m(毫米) | 打滑 | 辊痕 | |
实验1 | 0.5 | 0.5 | 0.04 | 好 | 好 |
实验2 | 1 | 1 | 0.04 | 好 | 一般 |
实验3 | 0.3 | 0.3 | 0.04 | 好 | 好 |
实验4 | 0.2 | 0.2 | 0.04 | 一般 | 好 |
实验5 | 0.5 | 0.5 | 0.1 | 好 | 好 |
实验6 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 一般 | 好 |
实验7 | 0.5 | 0.5 | 0.02 | 好 | 好 |
实验8 | 0.5 | 0.5 | 0.015 | 一般 | 好 |
对比实验2 | 3 | 3 | 0.04 | 好 | 差 |
对比实验3 | 0.005 | 0.005 | 0.04 | 差 | 好 |
对比实验4 | 0.5 | 0.5 | 1.5 | 差 | 好 |
对比实验5 | 0.5 | 0.5 | 0.005 | 差 | 好 |
[实例2]
制备具有以下组成的涂料51。
三乙酸纤维素(乙酰化度:60.7%) 100重量份
增塑剂A(磷酸三苯酯) 8重量份
增塑剂B(邻苯二甲酯酸酯) 4重量份
消光剂 0.03重量份
溶剂组分1(二氯甲烷) 594重量份
溶剂组分2(甲醇) 66重量份
利用如图5所示的溶液铸造设备50执行实验1到4。在实验1到4的每个实验中位于溶液铸造设备50的第二干燥室61中的湿膜52的温度是变化的。在第二干燥室61中,最上游侧的辊被称为第一驱动辊,最下游侧的辊被称为第二驱动辊。沿着通道位于第一和第二驱动辊之间设置的其它的辊是可自由地旋转的辊。第一和第二驱动辊是本发明的片材引导辊18。第二驱动辊的转速被设置的快于第一驱动辊的转速,从而位于第一第二驱动辊之间的湿膜52的张力沿输送方向被调节到10N,如表2“张力”部分所示。得到湿膜52的宽度方向的每米的张力值。湿膜52的传送速度被调节到如表2“传送速度”部分所示的10米/分钟。注意,设置在第二干燥室61旁的通道上的所有驱动辊都是本发明中的片材引导辊18。获得的膜59通过是否有擦伤、皱纹或者辊痕来进行评价。评价是通过对膜59的视觉检查方式进行。当没有识别到擦伤、皱纹或者辊痕时,膜59被评价为“好”。当认可有擦伤、皱纹或者辊痕,膜59被评价为“差”。评价结果显示在表2中的“评价”部分。
在第二干燥室61中,使用吸力辊2代替片材引导辊18从而进行对比试验1到4。注意,设置在第二干燥室61旁的通道上的所有驱动辊都是本发明中的片材引导辊18。其他条件和评价方法和实验1到4一样。结果如表2所示。
表2
[实例3]
除了在第二干燥室61中的湿膜52的温度被调节到100摄氏度外,实验1到3也在与实例2相同的条件下进行,且湿膜52的张力在实验1到3中每个中被改变。评价方法和实例2一样。结果如表3所示。
在第二干燥室61中,使用吸力辊2代替片材引导辊18从而执行对比实验1到3。其它的条件被和实验1到3一样。结果如表3所示。
表3
[实例4]
除了在第二干燥室61中的湿膜52的温度被调节到100摄氏度外,实验1到3也在与实例2相同的条件下进行,同时湿膜52的传送速度在实验1到3中是变化的。评价方法和实例2一样。结果如表4所示。
在第二干燥室61中,使用吸力辊2代替片材引导辊18从而执行对比实验1到3。其它的条件被和实验1到3一样。结果如表4所示。
表4
[实例5]
在溶液铸造设备50的第一干燥室56中,最上游侧的辊称为第一驱动辊,和最下游侧的辊称为第二驱动辊。位于第一和第二驱动辊之间沿着通道设置的其它辊是可自由地旋转的辊。第一和第二驱动辊是本发明的片材引导辊18。第二驱动辊的转速被设置的快于第一驱动辊的转速,从而使得位于第一和第二驱动辊之间的湿膜52沿输送方向的张力被调节到在湿膜52的宽度方向为100N/m。湿膜52的传送速度被调节到如表2“传送速度”部分所的10m/min。注意,设置在第一干燥室56旁的通道上的所有的驱动辊都是本发明中的片材引导辊18。
铸造膜78被从皮带剥落的位置称为第一位置。第一干燥室56的入口被称为第二位置。第一干燥室56的出口被称为第三位置。涂料51的温度、铸造室53的内部温度、皮带72的温度、和从铸造膜78附近设置的空气管道出来的干燥空气的温度被分别控制从而使得第一和第二位置的湿膜52的溶剂含量的比率为150重量%。溶剂含量的比率是干燥的基础,通过以下公式计算:[(X-Y)/Y]×100,X是膜在取样时候的重量,Y是其干燥后的重量。
执行实验1到3,其中在第三位置的溶剂含量的比率,以及湿膜52在第二和第三位置的温度被分别调节到如表5所示的值。第一干燥室56设置有用于送出空气的空气管道(未显示),以及用于将腔56内部的气体排到外面的通风管道(未显示)。在第三位置的湿膜52的溶剂含量的比率,和在第三个位置的湿膜52的温度通过调节来自空气管道的空气的湿度和温度进行控制。其它条件和实例2的实验3相同。在表5中的“辊”部分,“A”代表本发明的片材引导辊18。在表5中的“溶剂含量”和“膜温度”部分的“P1”、“P2”和“P3”,分别代表第一位置、第二位置和第三位置。
评价实验1到3的膜59是否有擦伤、皱纹、或者辊痕。评价是通过对膜59的视觉检查完成的。当认为没有擦伤、皱纹或者辊痕时,膜59被评价为“好”。当认为存在擦伤、皱纹或者辊痕时,膜59被评价为“差”。评价结果显示在表5中的“评价”部分。
在对比实验1中,在实验1到3中第一干燥室56的片材引导辊18被具有扁平外周表面扁平辊替代。在对比实验2中,在实验1到3中的第一干燥室56中的片材引导辊18被沿其纵向从边缘朝向中心、直径逐渐减少的凹辊替代。注意,设置在第一干燥室56旁的通道上的所有的驱动辊都是本发明中的片材引导辊18。其它的条件和评价方法和实验1到3相同。在表5中的“辊”部分,“B”表示扁平辊,“C”表示凹辊。
表5
在实例2的实验1到4、实例3的实验1到3、和实例4的实验1到3中,片材引导辊18相对于湿膜52或者膜59没有打滑。另外,没有在湿膜52和膜59上留下凹面部分30和凸状部分31的辊痕。而且,膜59没有擦伤或者皱纹。另一方面,实例2到4的对比实验中,当温度、湿膜52在输送方向的张力、或者膜的传送速度增加时,辊更趋向于打滑。结果,在膜上产生辊痕、擦伤和皱纹。
在溶液铸造方法中,可以输送溶剂含量的比率高达150%或者更多的湿膜。甚至在此情况下,本发明的片材引导辊相对于湿膜不会打滑而稳定地输送湿膜。而且,从这样的湿膜获得的膜没有擦伤、皱纹或者膜痕迹。
根据以上所述结果,很显然本发明的片材引导辊优选用来在膜生产设备中传送湿膜以及传送制造的膜。
本发明中可以有多种变化和修改并且可以理解其在本发明范围之内。
Claims (8)
1.一种用于引导片材运转的辊,同时在所述辊的外周表面上支撑所述片材,所述片材引导辊包括:
凹面部分和凸状部分,所述凹面部分和凸状部分沿着所述辊的周向方向交替形成在所述外周表面上,所述凹面部分和所述凸状部分具有大体上半圆形的横截面,其中
所述凹面部分之间的节距和所述凸状部分之间的节距在0.01毫米或者更多和2毫米或者更少的范围内,
从所述凹面部分的最低点到所述凸状部分的最高点的高度在0.01毫米或者更多和1毫米或者更少的范围内。
2.根据权利要求1所述的片材引导辊,其中所述凹面部分的曲率半径和所述凸状部分的曲率半径在0.1毫米或者更多和0.5毫米或者更少的范围内。
3.根据权利要求2所述的片材引导辊,其中与所述辊的轴向方向平行的扁平表面形成在所述凸状部分的每个所述最高点处。
4.根据权利要求3所述的片材引导辊,其中所述扁平表面沿着所述轴向方向具有0.05毫米或者更多和0.5毫米或者更少的宽度。
5.根据权利要求4所述的片材引导辊,其中所述层是磁性涂布层、光敏涂布层、和光学功能涂布层中的至少一个。
6.根据权利要求5所述的片材引导辊,其中被所述辊引导的所述片材具有20微米或者更多和200微米或者更少的厚度。
7.一种片材传送设备,包括多个片材引导辊,所述片材引导辊沿着片材传送通道设置,用于在所述辊的外周表面上支撑所述片材的同时传送片材,所述片材引导辊包括:
凹面部分和凸状部分,所述凹面部分和凸状部分沿着所述辊的周向方向交替地形成在所述外周表面上,所述凹面部分和所述凸状部分具有大体上半圆形的横截面,其中
所述凹面部分之间的节距和所述凸状部分之间的节距在0.01毫米或者更多和2毫米或者更少的范围内,
从所述凹面部分的最低点到所述凸状部分的最高点的高度在0.01毫米或者更多和1毫米或者更少的范围内。
8.根据权利要求7所述的片材传送设备,其中所述片材引导辊通过电动机而被驱动和旋转。
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