JP2004251373A - Roll, sheet rolled body manufacturing method and sheet take-up device - Google Patents

Roll, sheet rolled body manufacturing method and sheet take-up device Download PDF

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JP2004251373A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rubber roll as a contact pressure roll to be used in taking up a sheet into a rolled body, having a lower friction coefficient and less aging effects. <P>SOLUTION: The rubber roll has a diamond like carbon film formed on the surface. Its surface has a static friction coefficient of 0.3 or less and a hardness of 30-70 degrees. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シワなどの巻き姿欠点や、静電気による帯電欠点がなくロール状に巻き取られたシート(以下、シートロール体と言う)を製造する方法とそのために用いる装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
プラスチックフィルム等のシートをロール状に巻き取る際に、シワなどの巻き姿欠点や、静電気による帯電欠点がなく巻き取ることは重要である。一般に、シートを巻き取る際には、空気を排除して巻き姿良くシートロール体を巻き取るため、接圧ロールをそのときまで巻き取られたシートロール体に押し当てて巻き取る。この際、接圧ロールとしては、シートの厚みむら等に起因するシートロール体の微小な凹凸に追従して空気を排除する必要があるため、金属ロールに比較して硬度の低いシリコーンやウレタンなどのゴムを芯に巻いたゴムロールが用いられることが多い。
【0003】
この際、ゴムロールには、巻き取ったシートロール体のシワや静電気帯電を抑制するため、低摩擦のゴム表面が要求される。
【0004】
これに対し、一般的には、ゴムの表面を研磨して仕上げているが、例えば特許文献1に示されるようにゴムの表面を薬液処理したり、特許文献2に示されるように紫外線照射による表面処理をすることなどが知られている。
【0005】
しかし、これらの薬液処理や紫外線処理は、化学処理という性格上、処理可能なゴムの種類が限られており、すべてのゴムに有効と言うわけではない。また、一般的にゴム材料は、表面が柔らかいことから、その特性が経時的に変化し、例えば、接圧ロールとして長時間使用すると、表面処理層が摩滅するなどの理由で、初期の表面状態が維持されなくなるという課題があった。また、ゴムの中に含まれる軟化剤、可塑剤、熱安定剤、酸化防止剤、導電剤、プロセスオイルなどの添加剤や、未反応モノマー、オリゴマーなどが、次第にその表面に滲み出してくる結果、ゴムの表面が変化し、摩擦係数やゴム硬度が変化したり、クラックが発生したりという課題もあった。
【0006】
なお、上記目的で使用される接圧ロールの内部構造(特に、本発明の「芯」に対応する部分の構造)については、特許文献3および特許文献4に好ましい例が開示されている。
【0007】
また、後述の本発明における「多数の小領域からなる層」の形成方法の一例が、特許文献5〜7に記載されている。
【0008】
【特許文献1】
特開平11−218121号公報
【0009】
【特許文献2】
特開平09−197801号公報
【0010】
【特許文献3】
特公平6−45410号公報
【0011】
【特許文献4】
特許第2888139号公報
【0012】
【特許文献5】
特開平10−35418号公報
【0013】
【特許文献6】
特開平10−130428号公報
【0014】
【特許文献7】
特開2002−121669号公報
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第1の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、シートロール体の製造に特に好適な表面特性を有し、しかも、長時間使用しても経時変化の少ないロールを提供することにある。
【0016】
また、本発明の第2の目的は、このロールを接圧ロールとして用いた巻取装置およびこのような装置を用いた良好な品位のシートロール体の製造方法を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、表面の静摩擦係数が0.3以下であり、かつ、硬度が30〜70度の範囲であるロールが提供される。
【0018】
また、本発明の好ましい形態によれば、概略円筒形の芯の側面に、該芯を形成する素材よりも柔らかい素材の層が形成され、該柔らかい素材の層の表面に多数の小領域がロール面内方向に独立して形成されてなる層が形成されていることを特徴とするロールが提供される。
【0019】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記多数の小領域は炭素膜を含むものであることを特徴とするロールが提供される。
【0020】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記柔らかい素材は、クロロプレン系、ウレタン系、クロロスルホン化ポリエチレン系、シリコーン系のいずれかひとつ以上のゴムを含むものであるロールが提供される。
【0021】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記多数の小領域からなる層は、10nm〜3μmの厚みを有するものであることを特徴とするロールが提供される。
【0022】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記芯は、炭素繊維を補強材として用いたFRPを含む素材からなるものであることを特徴とするロールが提供される。
【0023】
また、本発明の別の形態によれば、上記のロールを接圧ロールとして備えてなることを特徴とするシートの巻き取り装置が提供される。
【0024】
また、本発明の好ましい形態によれば、巻き取り装置を用いてシートを巻き取り、シートロール体となすシートロール体の製造方法が提供される。
【0025】
本発明においてシートとは、プラスチックフィルムや布帛、紙などのウエブがその代表としてあげられる。特に、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルム、ナイロンフィルム、アラミドフィルム、ポリエチレンフィルムなどのプラスチックフィルムは絶縁性が高く、帯電欠点を抑制する面からも、本発明の対象物として好適である。
【0026】
本発明において、ロールの「静摩擦係数」は、ヘイドン(HEIDON)式摩擦測定法を用いて、厚み6μm、表面の中心線面平均粗さSRa=20nmの東レ株式会社製ポリエチレンテレフタレートフィルム「ルミラー」と摩擦して測定した値とする。なお、フィルムの中心線面平均粗さSRa値は、JIS B 0601で規定するRaに相当する値であり、小坂研究所製の光触針式3次元粗さ計(ET−30HK)を用い、測定方向は幅方向、カットオフ値は0.08mm、測定長は0.1〜0.25mm、送りピッチは0.2μm、測定スピードは20μm/s、測定本数は100本とする。また、静摩擦係数の測定器としては、HEIDON社製トライボギアTYPE94iを使用する。上記ポリエチレンテレフタレートフィルムを測定器の測定スライダーに張り付け、軸方向が水平方向となるように静置したロールの側面(ロールの目的に即して使用される部位)にこの測定器を押し当てて測定を5回行い、表示される静摩擦係数の平均値を求める。
【0027】
本発明において、「略円筒形の芯」とは、柔らかい素材の層が形成される内側の形状が概略円筒表面の形状を有する芯材をいう。芯材の内部は中空であってもよく、中実であってもよい。内部が中空の場合の例として、特許文献3や4に記載の事例をあげることができる。特に、特許文献4の事例は、炭素繊維を補強材料とするFRP(繊維強化プラスチック)を主要な素材としており、接圧ロールとして好適な構成を有している。なお、ここで「概略円筒」とは、全体的な形状として円筒形、または、おおむね円筒形をしているが軸方向の部位によって直径が多少変化する形状であるものをいう。軸方向中央部の直径が両端部より大きくなっているクラウン形状や、軸方向中央部の直径が両端部より小さくなっている逆クラウン形状などがこれに含まれる。芯は、半径方向に積層された多層構造をとっていてもよい。なお、表面は平滑であっても良いが、そうでなくてもよく、溝や凹凸が形成されていても構わない。
【0028】
本発明において、「芯を形成する素材」は、芯の表面を形成する素材をいう。好ましくは、鉄やSUS、アルミニウムなどの金属や、炭素繊維を補強部材として使用したFRPなどが好ましく用いられる。
【0029】
本発明において、「柔らかい素材」は、「芯を形成する素材」よりも柔らかい素材をいう。好ましくは、クロロプレン系、ウレタン系、クロロスルホン化ポリエチレン系、シリコーン系のいずれかひとつ以上のゴムを含むゴム系の素材を用いるが、適当な硬度を有する素材ならば何でもよい。なお、柔らかい素材の層は、複数の素材の層が半径方向に積層されたものであってもよい。また、この層も表面が概略円筒形状を有しているのが良く、「芯」と同様、クラウン形状や逆クラウン形状なども目的に応じて使用される。また、表面は必ずしも平滑である必要はなく、溝や凹凸が形成されていても差し支えない。芯を形成する素材との柔らかさの比較は、JIS K6253 タイプAに規定する測定法により行なう。この規格で規定されたJISスプリング式硬さ試験器を、軸方向が水平方向となるように静置した「芯を形成する素材」または「柔らかい素材」の側面に水平に載せ、1kg重の荷重をかけた時の硬度表示を読みとる。値は、ロールの目的に即して使用される部位における任意の5箇所を測定し、その平均値を用いる。
【0030】
本発明において、「多数の小領域がロール表面の面内方向に独立して形成されている」とは、ロール表面が多数の小領域に分割され、その小領域ごとに一体となった硬い素材の部位が存在し、外部から表面の法線方向の圧力が印加され、柔らかい素材が変形しようとしたときに、各小領域が隣接する小領域とは独立して柔らかい素材の変形に追随するよう移動することが可能なように形成されていることをいう。この構造の例は、非晶質の炭素膜処理をゴム表面に施したものの例として、特許文献3および4に開示されている。
【0031】
本発明において、「多数の小領域からなる層の厚み」とは、硬い素材の表層のロールの目的に即した使用方法により使用される領域における平均の厚みをいう。この厚みは、ロールから切り出した「多数の小領域をからなる層」を含む「柔らかい素材の層」の断面(ロールの半径方向を含む平面)を顕微鏡で観察して求めた。「多数の小領域からなる層」の厚みが厚い場合には光学顕微鏡で観察しても良いし、薄い場合にはSEM(走査式電子顕微鏡)で観察することもできる。ロールの回転方向および軸方向に任意の位置から5つのサンプルを切り出し、その平均値をもって測定値とする。但し、溝付きロールの場合は、溝部のない部位で測定を行なう。
【0032】
本発明において、「炭素膜処理」とは、柔軟な素材の表面上に炭素の硬質の皮膜を形成する処理をいう。たとえば、メタン、アセチレン、エチレンなど炭化水素系のガスを用いたプラズマCVD(化学的気相成膜)等を用いれば、ゴムなどの柔らかい素材の層の上に硬質の皮膜を成膜することができる。この被皮膜は、多くの場合非晶質となる。なお、本発明においては比較的柔らかい素材の表面に形成することになるので、柔らかい素材の表面の変形に追随できるような構造を有しているのが好ましい。なお、このほか、かかる膜の成膜手段としては、上に述べたプラズマCVD法以外にも、スパッタリング法、イオンビーム法、イオンプレーティング法などの方法も用いることができる。この膜は、「ダイヤモンドライクカーボン膜(DLC膜)」と呼ばれることがある。かかる炭素膜は、表面の静摩擦係数がゴムなどに比べて格段に小さく、摩耗に強いため高い耐久性を有するという特徴がある。
【0033】
本発明において、「硬度」は、JIS K6253 タイプAに規定する測定法により行なう。この規格で規定されたJISスプリング式硬さ試験器を、軸方向を水平に静置したロールの上に水平に載せ、1kg重の荷重をかけた時の硬度表示を読みとる。値は、任意の5箇所を測定し、その平均値を用いる。但し、溝付きロールの場合は、溝部のない部位で測定を行なう。
【0034】
図2は、ゴムなどの柔軟な素材の層を有するロールの表面にプラズマCVD法により炭素膜処理をする成膜装置の構成を模式的に示した例である。図2において、真空容器10は真空排気機構11により減圧される。真空容器10の内部には、表面処理を行うゴムロール12が回転駆動手段13を伴いセットされる。プラズマ生成用電極14には、電源15から電力が供給され、ガス導入管16から供給される炭化水素系ガスをプラズマ化する。ロールを1〜10rpmの速度で回転させながら、ゴムロール表面に所定の厚みの炭素膜を成膜する。この際、ゴムロール12の芯金は鉄を使用し、電気的に接地され、電源15からの交流電力がゴム層を介してプラズマ生成電極14との間にプラズマを発生させるが、ゴムロールとは別に対極を設けても良いし、直流電力によるプラズマ生成も可能である。なお、炭素膜の成膜の際に、必ずしもロールを連続的に回転させる必要はなく、例えば、ロールの周方向に何度かに分割して成膜することも可能である。
【0035】
また、ゴムロールに炭素膜を成膜する方法としては、このようにゴムロールに直接炭素膜を成膜する方法の他、シート状あるいはリボン状のゴムに炭素膜を成膜した後に、これらのゴムシートあるいはゴムリボンを芯や下地ゴム層を有するゴムロールに巻き付けて炭素膜のゴムロールを形成することも可能である。この場合、成膜装置にロールの回転機構が不要であり、成膜装置も小型化できることから好ましい。
【0036】
なお、多数の小領域からなる層の膜の厚みは薄すぎると均一な厚みでの成膜が難しく島状の膜となってしまい、連続した膜にならず好ましくない。一方で、膜が厚すぎると成膜の際のゴムへの熱負荷が大きくなってゴムの劣化を引き起こしたり、多数の小領域からなる層の柔軟性が劣ったりするため10nm〜3μmが望ましく、さらに望ましくは、100nm〜1μmである。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を「柔らかい素材」としてゴムを使用したゴムロールを例にとって、図面に基づいて説明する。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
【0038】
図1は、本実施形態のゴムロールの構成を、模式的に示した、ロール軸方向に直交する平面内における断面図である。図1において、ゴムロール1は、芯2にゴム層3が巻かれ、そのゴム層3の表面に非晶質炭素膜(以下、ダイヤモンドライクカーボン膜、DLC膜と略記する)4を形成したものである。また、ゴム層3の表面は、研磨などの物理的手段、薬液を使用する化学的手段、紫外線などを使用する光学的手段、放電やプラズマなどを用いた電気的手段により、表面処理されていてもよい。DLC膜4は、特許文献5や特許文献6に示された方法を用いており、特に、基材であるゴムが柔軟性を持っていることから、このゴムの柔軟性に追従できるよう、DLC膜が亀裂により多数の小領域に分割された形で形成してある。
【0039】
図2は、ゴムロールをシートの巻き取り用接圧ロールとして使用した実施態様に用いる構成を模式的に示した側面図である。図2において、巻き取りコア10は図示しない駆動手段により回転されることによりシートを巻き取り、シートロール体21を形成する。図1で説明したゴムロール1は接圧ロールとして揺動アーム22の下側に回転自在に支持され、揺動アーム22は上端部を枢支軸23に枢支されて揺動可能になっている。揺動アーム22には中間部に油圧シリンダ24が連結され、その油圧シリンダ24の作用によってシートロール体21側へ付勢され、下端のゴムロール(接圧ロール)1をシートロール体21に接圧している。本発明によるゴムロール(接圧ロール)1はシート25との摩擦係数が小さいため、シワの発生が防止でき、また摩擦帯電も低減できることから、良好な品位のシートロール体21を巻き取ることができる。
【0040】
なお、低摩擦のゴムロールを接圧ロール1に用いることにより、シワや帯電欠点のないロール体21が得られる理由について、以下に説明する。
【0041】
一般にシワなくシート25を巻き取るためには、シート25が接圧ロール1との接圧点に入る時点でシワがないことが必要である。この際、シート25を抱きつかせたゴムロール1とシート25とが滑りやすいと、シート本来の持つ剛性によりシワが入りにくく、またシワを伸ばすことができるというものである。また、一般に接圧ロール1でシートロール体21を押圧すると、ゴムが変形することからゴムの表面速度はシートロール体21の表面速度と一致せず、必ず速度差による摩擦が発生する。この摩擦帯電がシートロール体21の品位を低下させる帯電欠点の原因であるため、ゴム表面の摩擦係数を低くすることにより、この摩擦を低下させ、結果として摩擦帯電を低下させることができるというものである。
【0042】
また、接圧用のゴムロール1としては、シート25の厚みむら等に起因するロール体21の微小な凹凸に追従して空気を排除するため、表面硬度がロール体21の巻硬度よりも柔らかいゴムであるのが好ましい。なお、巻硬度は、ゴム硬度と同じ方法によって測定する。また、ゴムロール1の硬度が低すぎると接圧の際の変形量が大きくなりゴムの疲弊を早めてしまうし、多数の小領域からなる層がゴムの変形量に追従できなくなることもある。従って、ゴム硬度としては、30度〜70度が望ましい。
【0043】
【実施例】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図1に示すゴムロール1の芯2には鉄芯を、ゴム層3には硬度40度のクロロプレンゴムを使用した。炭素膜4は、図2に示すプラズマCVD法により、特許文献7に示されるような炭素、酸素、水素を含む分子のガスを用い、1.0μmの膜厚で成膜を行なった。
(実施例1)
図1に示すような構成でDLC膜4を成膜したゴムロールの動静摩擦係数は、0.28であった。
【0044】
また、シートとして200mm×300mmに切り出した、厚み6μm、表面の中心線面平均粗さSRa=20nmの東レ株式会社製ポリエチレンテレフタレートフィルム「ルミラー」を用いて、面長200mm、直径100mmのゴムロールとの摩擦帯電量を求めたところ、フィルムの電位は−0.5kVであった。摩擦帯電量は、図4に示すようにシート33の上にゴムロール1を滑らせないように手で50mm/秒の速度で転がした後、シート33を空中で把持し、シート33のアースに対する電位を電位計(トレック社製model−523)にて、40mmの距離で5点測定し、その平均値で表した。この際、被測定シート33の背面の摩擦帯電の影響を抑えるために、同種、同寸法のシート32を下敷きとして使用し、さらにその下には表面の平滑なアースに接続した500mm四方の金属板31を使用している。なお、この測定は気温25℃、湿度60%RHの環境の室内で実施した。
(実施例2)
図3に示すようにDLC膜を成膜したクロロプレンゴムロールを接圧ロールとして使用し、実施例1のポリエチレンテレフタレートフィルムを巻き取った。厚さ6μm、幅200mm、長さ2000mのポリエチレンテレフタレートフィルムを速度300m/分で巻き取ったところ、良好な品位のシートロール体21が得られた。
(比較例1)
上記実施例1と同様の評価をDLC膜を成膜しない硬度40度のクロロプレンゴムロールにて実施した。結果は、動摩擦係数が1.0、ポリエチレンテレフタレートフィルムの帯電は−1.5kVであった。
(比較例2)
上記実施例2と同様の評価をDLC膜を成膜しない硬度40度のクロロプレンゴムロールにて実施した。フィルムの種類、巻取速度、巻取張力、接圧などの条件は実施例2と同一である。結果は、周方向に2〜3本のシワが発生し、シートロール体の巻き姿の品位は良好とは言えなかった。
【0045】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、摩擦抵抗が小さく、かつ実用上充分に柔軟なロールを提供することができ、また、耐久性も向上させることができる。また、このゴムロールを使用することにより、巻き姿品位の良好なシートロール体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態にかかわるゴムロールの構成図である。
【図2】本発明の実施形態にかかわるDLC成膜装置の構成図である。
【図3】本発明の実施形態にかかわる接圧用ゴムロールを使用した巻き取り装置の構成図である。
【図4】実施例および比較例で使用した帯電の評価方法を示す図である。
【符号の説明】
1:ゴムロール
2:芯
3:ゴム層
4:DLC膜
10:真空容器
11:排気装置
12:被処理ゴムロール
13:ロールの回転駆動装置
14:放電電極
15:電源
16:ガス導入手段
20:巻き取りコア
21:シートロール体
22:揺動アーム
23:枢支軸
24:油圧シリンダ
25:シート
31:金属板
32:下敷きシート
33:帯電被測定シート
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a roll-wound sheet (hereinafter referred to as a sheet roll body) without a winding defect such as wrinkles or a charging defect due to static electricity, and an apparatus used therefor.
[0002]
[Prior art]
When winding a sheet such as a plastic film into a roll, it is important that the sheet be wound without any winding defects such as wrinkles and charging defects due to static electricity. Generally, when a sheet is wound, in order to remove the air and wind the sheet roll body in a well-wound form, the contact pressure roll is pressed against the sheet roll body wound up to that time and wound. At this time, as the contact pressure roll, since it is necessary to remove air by following minute irregularities of the sheet roll body due to uneven thickness of the sheet, for example, silicone or urethane having a lower hardness than the metal roll is used. In many cases, a rubber roll having the above rubber wound around a core is used.
[0003]
At this time, the rubber roll is required to have a low friction rubber surface in order to suppress wrinkles and electrostatic charging of the wound sheet roll.
[0004]
On the other hand, in general, the surface of the rubber is polished and finished. For example, the surface of the rubber is treated with a chemical solution as shown in Patent Document 1, or by ultraviolet irradiation as shown in Patent Document 2. It is known to perform surface treatment.
[0005]
However, these chemical treatments and ultraviolet treatments are limited to the types of rubbers that can be treated due to the nature of chemical treatments, and are not necessarily effective for all rubbers. In general, the properties of rubber materials change over time because their surfaces are soft. For example, if a rubber material is used for a long time as a contact pressure roll, the surface treatment layer may be worn out, and the initial surface state may be reduced. There is a problem that is not maintained. In addition, additives such as softeners, plasticizers, heat stabilizers, antioxidants, conductive agents, and process oils contained in rubber, as well as unreacted monomers and oligomers, gradually seep out to the surface. In addition, there have been problems that the surface of the rubber changes, the friction coefficient and the rubber hardness change, and cracks occur.
[0006]
Preferred examples of the internal structure of the contact pressure roll used for the above purpose (particularly, the structure corresponding to the “core” of the present invention) are disclosed in Patent Documents 3 and 4.
[0007]
Patent Documents 5 to 7 disclose examples of a method for forming a “layer composed of a large number of small regions” in the present invention described later.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-11-218121
[Patent Document 2]
JP 09-197801 A
[Patent Document 3]
Japanese Patent Publication No. 6-45410
[Patent Document 4]
Japanese Patent No. 2888139
[Patent Document 5]
JP 10-35418 A
[Patent Document 6]
JP-A-10-130428
[Patent Document 7]
JP-A-2002-121669
[Problems to be solved by the invention]
A first object of the present invention is to provide a roll having surface characteristics particularly suitable for manufacturing a sheet roll body and having little change over time even when used for a long time, in view of the above-mentioned problems of the prior art. It is in.
[0016]
A second object of the present invention is to provide a winding device using this roll as a contact pressure roll, and a method for manufacturing a good quality sheet roll body using such a device.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, there is provided a roll having a surface static friction coefficient of 0.3 or less and a hardness in the range of 30 to 70 degrees.
[0018]
According to a preferred embodiment of the present invention, a layer of a material softer than the material forming the core is formed on a side surface of the substantially cylindrical core, and a large number of small areas are rolled on the surface of the layer of the soft material. A roll provided with a layer formed independently in an in-plane direction is provided.
[0019]
Further, according to a preferred aspect of the present invention, there is provided a roll, wherein the plurality of small regions include a carbon film.
[0020]
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a roll wherein the soft material contains at least one of chloroprene-based, urethane-based, chlorosulfonated polyethylene-based, and silicone-based rubbers.
[0021]
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a roll, wherein the layer composed of the plurality of small regions has a thickness of 10 nm to 3 μm.
[0022]
According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a roll wherein the core is made of a material containing FRP using carbon fiber as a reinforcing material.
[0023]
According to another aspect of the present invention, there is provided a sheet winding device comprising the above-mentioned roll as a contact pressure roll.
[0024]
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a sheet roll body, which winds a sheet using a winding device and forms a sheet roll body.
[0025]
In the present invention, examples of the sheet include a web such as a plastic film, a cloth, and paper. In particular, plastic films such as polyethylene terephthalate film, polyethylene naphthalate film, polypropylene film, polystyrene film, polycarbonate film, polyimide film, polyphenylene sulfide film, nylon film, aramid film, and polyethylene film have high insulation properties and suppress charging defects. From the aspect, it is also suitable as an object of the present invention.
[0026]
In the present invention, the "static coefficient of friction" of the roll is determined by using a Hayden (HEIDON) type friction measurement method with a polyethylene terephthalate film "Lumirror" manufactured by Toray Co., Ltd. having a thickness of 6 μm and a center line average surface roughness SRa of 20 nm. The value measured by friction. The center line average roughness SRa value of the film is a value corresponding to Ra defined in JIS B0601, and a light stylus type three-dimensional roughness meter (ET-30HK) manufactured by Kosaka Laboratories is used. The measurement direction is the width direction, the cutoff value is 0.08 mm, the measurement length is 0.1 to 0.25 mm, the feed pitch is 0.2 μm, the measurement speed is 20 μm / s, and the number of measurement lines is 100. In addition, as a device for measuring the coefficient of static friction, a tribo gear TYPE 94i manufactured by HEIDON is used. The polyethylene terephthalate film is attached to the measuring slider of the measuring instrument, and the measuring instrument is pressed against the side surface of the roll (the part used for the purpose of the roll) where the axial direction is set to be horizontal. Is performed five times, and the average value of the displayed static friction coefficient is obtained.
[0027]
In the present invention, the “substantially cylindrical core” refers to a core material in which the inner shape on which a layer of a soft material is formed has a substantially cylindrical surface shape. The inside of the core material may be hollow or solid. Examples of the case where the inside is hollow are the cases described in Patent Documents 3 and 4. In particular, in the case of Patent Document 4, the main material is FRP (fiber reinforced plastic) using carbon fiber as a reinforcing material, and has a configuration suitable as a contact pressure roll. Here, the “substantially cylindrical” means a cylindrical shape or a substantially cylindrical shape as a whole, but a shape whose diameter slightly changes depending on an axial portion. This includes a crown shape in which the diameter in the axial center is larger than both ends, and an inverted crown shape in which the diameter in the axial center is smaller than both ends. The core may have a multilayer structure laminated in a radial direction. The surface may be smooth, but may not be so, and grooves and irregularities may be formed.
[0028]
In the present invention, the “material forming the core” refers to a material forming the surface of the core. Preferably, metals such as iron, SUS, and aluminum, and FRP using carbon fiber as a reinforcing member are preferably used.
[0029]
In the present invention, “soft material” refers to a material that is softer than “material forming a core”. Preferably, a rubber-based material containing at least one of chloroprene-based, urethane-based, chlorosulfonated polyethylene-based, and silicone-based rubbers is used, but any material having an appropriate hardness may be used. Note that the soft material layer may be a layer in which a plurality of material layers are laminated in the radial direction. The surface of this layer also preferably has a substantially cylindrical shape. Like the “core”, a crown shape, an inverted crown shape, or the like is used depending on the purpose. Further, the surface does not necessarily have to be smooth, and grooves and irregularities may be formed. The comparison of the softness with the material forming the core is performed by a measuring method specified in JIS K6253 type A. A JIS spring-type hardness tester stipulated in this standard is placed horizontally on the side of a "core-forming material" or "soft material" that is placed so that the axial direction is horizontal, and a load of 1 kg weight is applied. Read the hardness display when applying. The value is measured at any five points in the portion used according to the purpose of the roll, and the average value is used.
[0030]
In the present invention, "a large number of small areas are formed independently in the in-plane direction of the roll surface" means that the roll surface is divided into a large number of small areas, and a hard material integrated into each of the small areas. When a soft material is deformed by applying pressure in the normal direction of the surface from the outside, each small area follows the deformation of the soft material independently of the adjacent small area. It means that it is formed so that it can move. Patent Documents 3 and 4 disclose examples of this structure in which an amorphous carbon film treatment is applied to a rubber surface.
[0031]
In the present invention, the “thickness of a layer composed of a large number of small areas” refers to an average thickness in an area used by a method suitable for the purpose of a roll of a hard material surface layer. This thickness was determined by observing a cross section (a plane including the radial direction of the roll) of the “soft material layer” including the “layer composed of many small regions” cut out from the roll with a microscope. When the thickness of the "layer composed of a large number of small regions" is large, it may be observed with an optical microscope, and when the thickness is small, it may be observed with a scanning electron microscope (SEM). Five samples are cut out from arbitrary positions in the rotation direction and the axial direction of the roll, and the average value is used as a measured value. However, in the case of a grooved roll, the measurement is performed at a portion having no groove.
[0032]
In the present invention, “carbon film treatment” refers to a treatment for forming a hard carbon film on the surface of a flexible material. For example, by using plasma CVD (chemical vapor deposition) using a hydrocarbon gas such as methane, acetylene, and ethylene, a hard film can be formed on a layer of a soft material such as rubber. it can. This coating is often amorphous. In addition, in the present invention, since it is formed on the surface of a relatively soft material, it is preferable to have a structure that can follow the deformation of the surface of the soft material. In addition, as a means for forming such a film, a method such as a sputtering method, an ion beam method, or an ion plating method can be used in addition to the above-described plasma CVD method. This film may be called a “diamond-like carbon film (DLC film)”. Such a carbon film has a feature that the coefficient of static friction on the surface is much smaller than that of rubber and the like, and that it has high durability because it is strong against abrasion.
[0033]
In the present invention, “hardness” is measured by a measurement method specified in JIS K6253 type A. A JIS spring-type hardness tester specified by this standard is placed horizontally on a roll in which the axial direction is left horizontally, and a hardness display when a load of 1 kg weight is applied is read. The value is measured at any five points, and the average value is used. However, in the case of a grooved roll, the measurement is performed at a portion having no groove.
[0034]
FIG. 2 is an example schematically showing the configuration of a film forming apparatus for performing a carbon film treatment on the surface of a roll having a layer of a flexible material such as rubber by a plasma CVD method. In FIG. 2, the vacuum container 10 is depressurized by a vacuum exhaust mechanism 11. A rubber roll 12 for performing surface treatment is set inside the vacuum vessel 10 together with a rotation driving unit 13. Electric power is supplied from a power supply 15 to the plasma generating electrode 14 to convert the hydrocarbon-based gas supplied from the gas introduction pipe 16 into plasma. While rotating the roll at a speed of 1 to 10 rpm, a carbon film having a predetermined thickness is formed on the rubber roll surface. At this time, the core of the rubber roll 12 uses iron, is electrically grounded, and the AC power from the power supply 15 generates plasma between the rubber roll 12 and the plasma generating electrode 14 through the rubber layer. A counter electrode may be provided, and plasma generation by DC power is also possible. In forming the carbon film, it is not always necessary to rotate the roll continuously. For example, the carbon film can be formed by dividing the roll several times in the circumferential direction.
[0035]
As a method of forming a carbon film on a rubber roll, other than the method of forming a carbon film directly on a rubber roll as described above, after forming a carbon film on a sheet-like or ribbon-like rubber, Alternatively, it is also possible to form a carbon film rubber roll by winding a rubber ribbon around a rubber roll having a core or a base rubber layer. In this case, the film forming apparatus is preferable because a roll rotating mechanism is not required and the film forming apparatus can be downsized.
[0036]
If the thickness of the layer composed of a large number of small regions is too small, it is difficult to form a film having a uniform thickness, resulting in an island-like film. On the other hand, if the film is too thick, the thermal load on the rubber at the time of film formation becomes large, causing deterioration of the rubber, or the flexibility of the layer composed of a large number of small regions is inferior, so that 10 nm to 3 μm is desirable. More preferably, it is 100 nm to 1 μm.
[0037]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, taking a rubber roll using rubber as a “soft material” as an example. Note that the present invention is not limited to this.
[0038]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of the rubber roll of the present embodiment in a plane orthogonal to the roll axis direction. In FIG. 1, a rubber roll 1 has a rubber layer 3 wound around a core 2 and an amorphous carbon film (hereinafter abbreviated as diamond-like carbon film, DLC film) 4 formed on the surface of the rubber layer 3. is there. Further, the surface of the rubber layer 3 is surface-treated by physical means such as polishing, chemical means using a chemical solution, optical means using ultraviolet rays or the like, and electrical means using discharge or plasma. Is also good. The DLC film 4 uses a method disclosed in Patent Document 5 or Patent Document 6, and in particular, since the rubber as the base material has flexibility, the DLC film 4 is formed so as to follow the flexibility of the rubber. The film is formed in a form divided into a number of small regions by cracks.
[0039]
FIG. 2 is a side view schematically showing a configuration used in an embodiment in which a rubber roll is used as a contact pressure roll for winding a sheet. In FIG. 2, the take-up core 10 is taken up by being rotated by a driving unit (not shown) to form a sheet roll body 21. The rubber roll 1 described with reference to FIG. 1 is rotatably supported below the swing arm 22 as a contact pressure roll, and the swing arm 22 is pivotally supported at its upper end by a pivot shaft 23 so as to be swingable. . A hydraulic cylinder 24 is connected to an intermediate portion of the swing arm 22. The hydraulic cylinder 24 is urged toward the sheet roll body 21 by the action of the hydraulic cylinder 24, and presses the lower rubber roll (contact pressure roll) 1 against the sheet roll body 21. ing. Since the rubber roll (contact pressure roll) 1 according to the present invention has a small coefficient of friction with the sheet 25, wrinkles can be prevented and triboelectric charging can be reduced, so that a high-quality sheet roll body 21 can be wound up. .
[0040]
The reason why a roll body 21 free of wrinkles and charging defects can be obtained by using a low-friction rubber roll for the contact pressure roll 1 will be described below.
[0041]
Generally, in order to wind up the sheet 25 without wrinkles, it is necessary that there is no wrinkle when the sheet 25 enters the contact pressure point with the contact pressure roll 1. At this time, if the rubber roll 1 holding the sheet 25 and the sheet 25 are slippery, wrinkles are hardly formed due to the inherent rigidity of the sheet, and the wrinkles can be extended. In general, when the sheet roll body 21 is pressed by the contact pressure roll 1, the rubber is deformed, so that the surface speed of the rubber does not coincide with the surface speed of the sheet roll body 21, and friction always occurs due to the speed difference. Since the frictional charging is a cause of the charging defect that degrades the quality of the sheet roll body 21, the friction can be reduced by lowering the friction coefficient of the rubber surface, and as a result, the frictional charging can be reduced. It is.
[0042]
Further, as the rubber roll 1 for contact pressure, in order to remove air by following minute irregularities of the roll body 21 due to uneven thickness of the sheet 25 or the like, a rubber having a surface hardness softer than the winding hardness of the roll body 21 is used. Preferably it is. The winding hardness is measured by the same method as the rubber hardness. Further, if the hardness of the rubber roll 1 is too low, the amount of deformation at the time of contact pressure becomes large and the fatigue of the rubber is accelerated, and the layer composed of a large number of small regions may not be able to follow the amount of deformation of the rubber. Therefore, the rubber hardness is desirably 30 to 70 degrees.
[0043]
【Example】
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. An iron core was used for the core 2 of the rubber roll 1 shown in FIG. 1, and chloroprene rubber having a hardness of 40 degrees was used for the rubber layer 3. The carbon film 4 was formed to a thickness of 1.0 μm by a plasma CVD method shown in FIG. 2 using a molecular gas containing carbon, oxygen, and hydrogen as shown in Patent Document 7.
(Example 1)
The dynamic and static friction coefficient of the rubber roll having the DLC film 4 formed as shown in FIG. 1 was 0.28.
[0044]
Further, using a polyethylene terephthalate film “Lumirror” manufactured by Toray Co., Ltd., having a thickness of 6 μm and a center line average surface roughness SRa = 20 nm cut out into a 200 mm × 300 mm sheet as a sheet, using a rubber roll having a surface length of 200 mm and a diameter of 100 mm. When the triboelectric charge was determined, the potential of the film was -0.5 kV. As shown in FIG. 4, the triboelectric charge amount was determined by rolling the rubber roll 1 on the sheet 33 by hand at a speed of 50 mm / sec by hand so as not to slide the rubber roll 1, then gripping the sheet 33 in the air, and setting the potential of the sheet 33 with respect to the ground. Was measured at a distance of 40 mm at 5 points using an electrometer (Model-523, manufactured by Trek) and expressed as an average value. At this time, in order to suppress the influence of the triboelectric charging on the back surface of the sheet 33 to be measured, a sheet 32 of the same kind and the same size is used as an underlay, and further below it, a 500 mm square metal plate connected to a smooth ground on the surface is provided. 31 is used. In addition, this measurement was implemented in the room of the environment of temperature 25 degreeC and humidity 60% RH.
(Example 2)
As shown in FIG. 3, a chloroprene rubber roll having a DLC film formed thereon was used as a contact pressure roll, and the polyethylene terephthalate film of Example 1 was wound. When a polyethylene terephthalate film having a thickness of 6 μm, a width of 200 mm and a length of 2000 m was wound up at a speed of 300 m / min, a sheet roll 21 of good quality was obtained.
(Comparative Example 1)
The same evaluation as in Example 1 above was performed using a chloroprene rubber roll having a hardness of 40 degrees without forming a DLC film. As a result, the dynamic friction coefficient was 1.0, and the charge of the polyethylene terephthalate film was -1.5 kV.
(Comparative Example 2)
The same evaluation as in Example 2 above was performed using a chloroprene rubber roll having a hardness of 40 degrees without forming a DLC film. The conditions such as the type of the film, the winding speed, the winding tension, and the contact pressure are the same as those in the second embodiment. As a result, two to three wrinkles were generated in the circumferential direction, and the quality of the roll of the sheet roll body was not good.
[0045]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to provide a roll having a small frictional resistance and being sufficiently flexible for practical use, and to improve the durability. In addition, by using this rubber roll, a sheet roll having good winding appearance quality can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a rubber roll according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a DLC film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a winding device using a contact pressure rubber roll according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a charging evaluation method used in Examples and Comparative Examples.
[Explanation of symbols]
1: Rubber roll 2: Core 3: Rubber layer 4: DLC film 10: Vacuum container 11: Exhaust device 12: Rubber roll 13 to be processed: Roll rotation driving device 14: Discharge electrode 15: Power supply 16: Gas introducing means 20: Winding Core 21: Sheet roll 22: Swing arm 23: Pivot shaft 24: Hydraulic cylinder 25: Sheet 31: Metal plate 32: Underlay sheet 33: Sheet to be charged

Claims (8)

表面の静摩擦係数が0.3以下であり、かつ、硬度が30〜70度の範囲であるロール。A roll having a surface static friction coefficient of 0.3 or less and a hardness in the range of 30 to 70 degrees. 概略円筒形の芯の側面に、該芯を形成する素材よりも柔らかい素材の層が形成され、該柔らかい素材の層の表面に多数の小領域がロール面内方向に独立して形成されてなる層が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のロール。A layer of a material softer than the material forming the core is formed on the side surface of the roughly cylindrical core, and a number of small regions are independently formed in the roll plane direction on the surface of the layer of the soft material. The roll according to claim 1, wherein a layer is formed. 前記多数の小領域は炭素膜を含むものであることを特徴とする請求項1に記載のロール。The roll according to claim 1, wherein the plurality of small areas include a carbon film. 前記柔らかい素材は、クロロプレン系、ウレタン系、クロロスルホン化ポリエチレン系、シリコーン系のいずれかひとつ以上のゴムを含むものである請求項2〜3のいずれかに記載のロール。The roll according to any one of claims 2 to 3, wherein the soft material contains at least one of a chloroprene rubber, a urethane rubber, a chlorosulfonated polyethylene rubber, and a silicone rubber. 前記多数の小領域からなる層は、10nm〜3μmの厚みを有するものであることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載のロール。The roll according to any one of claims 2 to 4, wherein the layer composed of the plurality of small regions has a thickness of 10 nm to 3 µm. 前記芯は、炭素繊維を補強材として用いたFRPを含む素材からなるものであることを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載のロール。The roll according to any one of claims 2 to 5, wherein the core is made of a material containing FRP using carbon fiber as a reinforcing material. 請求項1〜6に記載のロールを接圧ロールとして備えてなることを特徴とするシートの巻き取り装置。A sheet winding device comprising the roll according to claim 1 as a contact pressure roll. 請求項7に記載の巻き取り装置を用いてシートを巻き取り、シートロール体となすシートロール体の製造方法。A method for manufacturing a sheet roll, which winds a sheet using the winding device according to claim 7 to form a sheet roll.
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