CN102621746A - 摩擦辊及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于，对辊芯体不采用金属加强管，达成不发生自重挠曲的轻量化，形成高刚性的摩擦辊，提高摩擦时的危险转速。而且容易将伴随摩擦发生的静电引向外部放电，同时不形成金属镀层，防止发生对液晶显示元件有害的铜绿。本发明的摩擦辊是覆盖着配设于表面的开关元件或电极而形成取向膜的液晶显示元件基板的所述取向膜的取向处理工序中使用的摩擦辊，在圆筒状的碳纤维增强塑料的表面形成有的导电性热固化性树脂层的表面上粘贴摩擦布。

Description

摩擦辊及其制造方法
技术领域
本发明涉及作为液晶显示元件的制造工序的一部分的取向处理工序中使用的摩擦辊及其制造方法。
背景技术
液晶显示元件的基本结构是，形成通过施加电压控制表面的液晶分子的排列的开关元件和电极，在其上表面形成给予液晶分子预倾角的取向膜的2枚液晶显示元件基板，隔着取向膜与开关元件和电极相对地利用散布的衬垫保持距离，用密封材料加以固定。而且在用密封材料与2枚液晶显示元件基板包围的部分设置液晶层，在各液晶显示元件基板的外表面上设置偏振片。在这样的液晶显示元件的结构中，取向膜由聚酰亚胺类树脂等的有机高分子膜构成，对取向膜的表面实施用聚酰胺类合成纤维摩擦(rubbing)等的取向处理，这样能够赋予液晶分子以规定的取向。
作为使用于这样的取向处理的摩擦装置，如图7所示，有一边使圆柱状金属辊21上粘贴摩擦布22的摩擦辊20在箭头方向上旋转，一边对液晶显示元件基板A上形成的取向膜B的表面在一个方向上进行摩擦，以此将2枚液晶显示元件基板之间设置的液晶层的分子排列方向限制于摩擦方向(参照专利文献1)。
在这样的取向处理工序中，必须实施在液晶显示基板的整个面上用均匀的压力摩擦取向膜并且使得液晶显示元件基板的取向膜不因摩擦时发生的静电而吸引尘埃或绒毛等的取向处理。近年来液晶显示元件有大型化的倾斜，伴随大型化，摩擦辊的长度变大，由于自重会发生长度方向的中央部挠曲的现象，这样因自重而发生挠曲时，会变成在不均匀的压力下对液晶显示元件基板上形成的取向膜进行摩擦，液晶显示元件的整个面上的显示就失去均匀性，损害显示质量，因此本申请的申请人提出了采用高刚性的圆筒状碳纤维增强塑料(CFRP)的摩擦辊(参照专利文献2)。
专利文献1：日本专利公开平5-88179号公报
专利文献2：日本专利第4181894号公报
但是，液晶显示元件有更大型化的倾向，摩擦辊的长度也变长，甚至于达到4m的长度。从而，自重造成的挠曲也变得显著，因此像专利文献2提出的技术方案那样，试图利用圆筒状碳纤维增强塑料的以不锈钢、铝等为原材料的金属加强管形成一体化的复合结构来提高刚性。但是，采用这样的金属材料的摩擦辊不能够降低自重，不能够完全消除自重造成的挠曲。
在这样摩擦辊重量变大、有自重挠曲发生的悬念情况下，由于不提高能够实现摩擦的稳定处理的上限危险转速，不能够寄望于高速旋转，对生产效率会发生影响。而且摩擦辊为了使摩擦布与取向膜之间的摩擦产生的静电向外部放电，使静电能够向辊端部的法兰盖流动，要求在圆筒状的碳纤维增强塑料的表面实施形成金属镀层(通常是形成铜镀层)的特殊处理。
这样形成金属镀层的摩擦辊，在该金属镀层中残留的电镀处理成分随着时间的经过而逐步渗出，在该电镀处理成分的影响下，金属加强管的表面上会形成针孔或发生铜绿。这样生成的铜绿会形成微粒进入摩擦布。到了这样的状态时，由有机高分子构成的取向膜容易被铜绿的碱性碳酸铜侵入，导致液晶显示基板的质量劣化，
发明内容
本发明是鉴于这样的存在问题而作出的，其目的在于，不采用金属加强管，实现没有自重挠曲发生悬念的轻量化，而且形成高刚性的摩擦辊，提高摩擦时的危险转速，同时不形成导致发生铜绿的金属镀层，并且使伴随摩擦发生的静电能够容易地向外部放电，因此能够得到对大型化的液晶显示元件的摩擦合适的摩擦辊。
因此，本发明利用下述各种手段解决上述存在问题。即在本发明第1方面记载的发明中，摩擦辊(rubbing roller)是覆盖着配设于表面的开关元件或电极形成取向膜的液晶显示元件基板的所述取向膜的取向处理工序使用的摩擦辊，在圆筒状的碳纤维增强塑料的表面上形成的导电性热固化性树脂层的表面上，粘贴摩擦布。
本发明第2方面记载的发明，是在上述第1方面记载的摩擦辊中，导电性热固化性树脂的主剂为环氧树脂。
本发明第3方面的发明是摩擦辊的制造方法，是覆盖着配设于表面的开关元件或电极形成有取向膜的液晶显示元件基板的所述取向膜的取向处理工序中使用的摩擦辊的制造方法，在圆筒状的碳纤维增强塑料的表面，涂布将主剂、固化剂、导电性材料混合后在常温下不固化的环氧树脂溶液，然后用常温以上的温度对该环氧树脂进行加热，使其固化，形成在所述圆筒状的碳纤维增强塑料的表面具有导电性环氧树脂层的辊芯体，在所述导电性环氧树脂层的表面上粘贴摩擦布。
本发明第4方面记载的发明是摩擦辊的制造方法，是覆盖着配设于表面的开关元件或电极形成有取向膜的液晶显示元件基板的所述取向膜的取向处理工序中使用的摩擦辊的制造方法，在具有比圆筒状的碳纤维增强塑料的外形大的内径的成型筒，使所述圆筒状的碳纤维增强塑料的轴方向的中心与所述成型筒的轴方向的中心一致地将其收容于其中，将主剂、固化剂、导电性材料混合后在常温下不固化的环氧树脂溶液注入到形成在所述圆筒状的碳纤维增强塑料表面与成型筒的内周面之间的空隙进行充填，然后用常温以上的温度对成型筒进行加热，使所述环氧树脂溶液固化，形成在所述圆筒状的碳纤维增强塑料的表面具有导电性环氧树脂层的辊芯体，在该辊芯体上粘贴摩擦布。
本发明第5方面记载的发明是在上述第4方面记载述的摩擦辊制造方法中，在成型筒的内周面上形成脱模层。
本发明第6方面记载的发明是在上述第5方面记载的摩擦辊制造方法中，脱模层由聚四氟乙烯即Teflon(注册商标)形成。
本发明第7方面记载的发明是一种摩擦辊，是在利用上述第3或4方面记载的摩擦辊制造方法形成的辊芯体上粘贴摩擦布得到的摩擦辊。
由于为了提高辊芯体的刚性没有采用金属加强管，因此实现了不会发生自重挠曲的轻量化，而且具有高刚性的摩擦辊，可以提高摩擦时的危险转速。而且由于在辊芯体上形成导电性热固化性树脂层，容易将伴随摩擦发生的静电引向外部放电，同时由于不形成金属镀层，能够防止发生对液晶显示元件有害的铜绿。
附图说明
图1是说明本发明实施例1的制造方法用的工序图。
图2是表示成型的辊芯体的结构的剖面图。
图3是表示完成的摩擦辊的结构的剖面图。
图4是说明本发明实施例2的制造方法的工序图。
图5是表示本发明实施例2的制造方法中的构成的图。
图6是表示完成的摩擦辊的结构的剖面图。
图7是说明摩擦处理的情况的说明图。
符号说明
1     圆筒状碳纤维增强塑料(CFRP)
2     旋转支持法兰
3     喷雾装置
4     泵
5     混合机
6     主剂槽
7     固化剂槽
8     导电性材料槽
9     加热装置
R1    辊芯体
R2    摩擦辊
11    导电性环氧树脂层
12    摩擦布
13    成型筒
14    密封环
15    密封环
16    加热装置
17    端嵌法兰
具体实施方式
下面对本发明的实施方式进行说明。本发明涉及在碳纤维增强塑料(以下简称CFRP)的表面上直接形成导电性热固化性树脂层的制造方法，将摩擦辊的长度比较短、对该导电性热固化性树脂层的刚性要求不那么高，也可以做得较薄的情况适用的方法作为实施例1，另一方面，将摩擦辊较长、对CFRP的刚性以及导电性热固化性树脂层的刚性都有要求的情况适用的方法作为实施例2进行说明。
实施例1
图1是表示实施例1的本发明的摩擦辊的制造方法的工序的图，如该图所示，在工序A1，在以规定的直径形成中空圆筒状的CFRP1的两端上安装金属制造的旋转支持法兰2，进行成型处理的准备。接着，在工序B1，在上述CFRP1的上方，配置将多个喷嘴3a排列为一列的喷雾装置3。该喷雾装置连接于泵4，再连接于混合机5。
以作为热固化性树脂的环氧树脂为例，在上述混合机5上，连接贮存该主剂的主剂槽6、贮存与该主剂混合后使其开始固化的固化剂的固化剂槽7、还有贮存与主剂和固化剂一起混合的导电性材料的导电性材料槽8。
使上述各原材料在混合机5中进行充分混合，但是调制为使得主剂与固化剂混合引起的固化在常温下不开始。就这样将上述各原材料在混合机5中混合后，混合机5内的溶液成了导电性环氧树脂溶液，该环氧树脂溶液利用泵4压送到喷雾装置3。
如上所述生成的导电性环氧树脂溶液从喷雾装置3的喷嘴3a微细化、均匀地喷射，涂覆于旋转着的CFRP1表面。借助于此，导电性环氧树脂溶液通过提供合适的粘性而在CFRP表面以均匀的厚度紧贴。接着，在这样涂覆导电性环氧树脂的CFRP1的上方，在工序C1配置加热装置9，以高于常温的温度(例如50℃以上)对旋转着的CFRP1表面的导电性环氧树脂溶液进行加热。
这样在常温以上进行加热过的CFRP1表面的导电性环氧树脂立刻开始固化，如图2(剖面图)所示，在CFRP1的表面形成固化的导电性环氧树脂层11。为了使利用上述工序生成的导电性环氧树脂层11变得更厚，可以通过重复进行工序B1和工序C1形成厚度增加的导电性环氧树脂层11。
经过上述各工序完成的辊芯体R1，导电性环氧树脂层11形成仿CFRP1表面的凹凸的层状，因此根据需要对其表面进行研磨，提高其平滑性。然后，在工序D1，在导电性环氧树脂层11的表面，利用导电性粘接剂粘贴摩擦布12，可得到图3(剖面图)所示的结构的摩擦辊R2。
实施例2
图4表示实施例2的本发明的摩擦辊的制造方法的工序，在CFRP1的表面形成更厚的导电性环氧树脂层11，形成能够提高刚性的构件。与此同时，使CFRP1的表面的凹凸不对导电性环氧树脂层11产生影响，而且形成表面平滑的导电性环氧树脂层11。
在实施例2的方法中，利用图4所示的工序进行成型处理，如该图所示，采用成型筒13。该成型筒13是利用像不锈钢那样的高耐腐蚀性的钢材形成中空圆筒状的构件，其两端部开放，内周面上涂覆例如聚四氟乙烯即Teflon(注册商标)，形成脱模层。
在上述成型筒13的下端部，如图5所示嵌有密封环14。该密封环14在成型筒13内周面附近的位置上形成通孔14a，能够注入后述的导电性环氧树脂溶液。而且在该密封环14的中央部，具有与收容于成型筒13内的CFRP1的下端内周嵌合的支持凸部14b。另一方面，在成型筒13的上端部也嵌着密封环15，在该密封环15，也在成型筒13的内周面的附近形成通孔15a，具备与装在中央部的CFRP1的上端内周嵌合的支持凸部15b。
该密封环14的通孔14a与泵4连接，再与混合机5连接。以作为热固化性树脂的环氧树脂为例，在该混合机5上，连接贮存其主剂的主剂槽6、贮存与该主剂混合后使其开始固化的固化剂的固化剂槽7、还有贮存与主剂和固化剂一起混合的导电性材料的导电性材料槽8。
使上述各原材料在混合机5中进行充分混合，但是调制为使得主剂与固化剂混合产生的固化在常温下不开始。就这样将上述各材料在混合机5中混合后，混合机5内的溶液成了导电性环氧树脂溶液，该导电性环氧树脂溶液可利用泵4往密封环14的通孔14a压送。
通过如上所述构成装置，在图4所示的工序A2完成成型准备，在工序B2将圆筒状的CFRP1收容于成型筒13的内部，将其下端内周嵌合于密封环14的支持凸部14b。另一方面，CFRP1的上端内周与密封环15的支持凸部15b嵌合。借助于此，使CFRP1的轴方向的中心与成型筒13的轴方向的中心一致。还有，使成型筒13中收容的CFRP1的外径比成型筒13的内径要小，在CFRP1与成型筒13之间形成所希望大小的空隙G。
接着，在工序C2，利用泵4将利用混合机5生成的导电性环氧树脂溶液往密封环14的通孔14a压送，将该导电性环氧树脂溶液充填到上述空隙G。这时，空隙G内的空气从密封环15的通孔15a排出，不会阻碍导电性环氧树脂溶液的注入。
这样，将导电性环氧树脂溶液注入空隙G后，在工序D2，利用围绕着成型筒13设置的加热装置16对成型筒13进行加热，以比常温高的温度(例如50℃以上)对空隙G的导电性环氧树脂溶液进行加热。这样在常温以上进行了加热的CFRP1的表面的导电性环氧树脂溶液立即开始固化，得到如图2所示的，在CFRP1的表面形成固化的导电性环氧树脂层11的辊芯体R1。
如果如上所述采用本发明实施例2的方法，则能够自由设定空隙G的大小，因此能够形成厚度大的导电性环氧树脂层11。借助于此，能够使导电性环氧树脂层11有更大的刚性，同时CFRP1表面的凹凸被导电性环氧树脂层11所吸收，CFRP1表面的凹凸形状不会呈现在导电性环氧树脂层11表面。
又，经过加热固化的导电性环氧树脂层11发生固化收缩，同时在成型筒13的内周面形成脱模层，因此成型筒13与导电性环氧树脂层11不发生粘着，容易将成型的辊芯体R1取出，然后在取出的辊芯体R1上利用导电性粘接剂粘贴摩擦布12，能够得到图3所示的摩擦辊R2。
这样，在用实施例1和实施例2的方法制造的摩擦辊R2上，像图6中剖面图所示的已知结构那样，在其两端部安装金属制造的端嵌法兰17和旋转支持法兰2，借助于此，在摩擦布12上产生的静电可以从导电性环氧树脂层11、CFRP1通过端嵌法兰17、旋转支持法兰2向外部放电。还有，在以上的实施例1、2的说明中，说明导电性环氧树脂溶液用两种液体混合生成，但是也可以采用预先混合的一种溶液，这并没有改变本发明的要旨。

Claims (7)

1.一种摩擦辊，是覆盖着配设于表面的开关元件或电极而形成取向膜的液晶显示元件基板的所述取向膜的取向处理工序中使用的摩擦辊，其特征在于，
在圆筒状的碳纤维增强塑料的表面形成有导电性热固化性树脂层的表面粘贴摩擦布。
2.权利要求1所述的摩擦辊，其特征在于，导电性热固化性树脂的主剂是环氧树脂。
3.一种摩擦辊的制造方法，是覆盖着设于表面的开关元件或电极而形成取向膜的液晶显示元件基板的所述取向膜的取向处理工序使用的摩擦辊的制造方法，其特征在于，
在圆筒状的碳纤维增强塑料的表面，涂布将主剂、固化材、导电性材料混合后在常温下不固化的环氧树脂溶液，然后，用常温以上的温度对该环氧树脂溶液进行加热，使其固化，形成在所述圆筒状的碳纤维增强塑料的表面具有导电性环氧树脂层的辊芯体，在所述导电性环氧树脂层的表面粘贴摩擦布。
4.一种摩擦辊的制造方法，是覆盖着配设于表面的开关元件或电极而形成取向膜的液晶显示元件基板的所述取向膜的取向处理工序中使用的摩擦辊的制造方法，其特征在于，
在具有比圆筒状的碳纤维增强塑料的外径大的内径的成型筒，使所述圆筒状的碳纤维增强塑料的轴方向的中心与所述成型筒的轴方向的中心一致地进行收容，将主剂、固化剂、与导电性材料混合后在常温下不固化的环氧树脂溶液注入所述圆筒状的碳纤维增强塑料的表面与成型筒的内周面之间形成的空隙并且进行充填，然后，用常温以上的温度对成型筒进行加热，使所述环氧树脂溶液固化，形成在所述圆筒状的碳纤维增强塑料的表面具有导电性环氧树脂层的辊芯体，在该辊芯体上粘贴摩擦布。
5.权利要求4所述的摩擦辊制造方法，其特征在于，在成型筒的内周面形成脱模层。
6.权利要求5所述的摩擦辊制造方法，其特征在于，脱模层由聚四氟乙烯即Tenon(注册商标)形成。
7.一种摩擦辊，其特征在于，在利用权利要求3或4所述的摩擦辊制造方法形成的辊芯体上粘贴摩擦布。
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