JP2005154145A - ウェブのシワ伸ばし用ローラならびにこれを用いたフィルムロール体の製造装置、及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェブのシワを全幅にわたって軽減し、かつ、キズ発生を低減できるシワ伸ばし用ローラを提供すること。
【解決手段】ローラ本体と、該ローラ本体の外周面を被覆する繊維構造体と、該繊維構造体をローラ回転中心軸方向に伸縮させる伸縮手段とを有することを特徴とするウェブのシワ伸ばし用ローラを提供する。また、かかるウェブのシワ伸ばし用ローラを用いたフィルム製造装置及び製造方法を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ウェブのシワ伸ばし用ローラならびにこれを用いたフィルムロール体の製造装置、及び製造方法に関する。

プラスチックフィルム、紙などのシート状物（以下、ウェブという）の製造装置に用いられる各種ローラにおいては、ウェブに発生するキズ、シワにより歩留まり低下や操業性悪化といった問題が発生する。これらの問題を解消すべく様々な技術が開発されている。

シワに関しては、ウェブの幅方向両端を幅方向外側に引っ張るテンターやクロスガイダによってシワを伸ばす技術や、ウェブ全幅に接触するエキスパンダローラを用いてシワを伸ばす技術が知られている。エキスパンダローラは、ベンディングタイプとフラットタイプがある。ベンディングタイプのエキスパンダローラは、湾曲した回転中心軸に関して回転し、ローラ回転に伴って、接触するウェブの幅方向に張力を付与するものである。フラットタイプのエキスパンダローラは、ストレートの回転中心軸に関して回転し、ローラ回転に伴ってローラシェルが伸縮し、これに接触するウェブの幅方向に張力を付与してシワを伸ばすものであり、特許文献１や特許文献２で開示されている多数の弾性条を円筒状に配したフラットエキスパンダローラと、特許文献３で開示されているゴムパイプを用いたフラットエキスパンダローラがある。
特公昭４４−２０８７７号公報 特許第３０２８４８３号公報 実公昭５７−１１９６６号公報

しかしながら、上記した従来の技術では、例えば品質要求の厳しい製品ではシワ伸ばしとキズ防止などを実用的な形で実現させることができないことが多い。

前述のとおり、シワ伸ばしに関しては、品質や工程の安定性の観点から、一般的にはウェブ全幅に接触してシワを伸ばすエキスパンダローラを用いた方法が用いられる。しかし従来のベンディングタイプのエキスパンダローラは、回転に必要なトルクが非常に大きく、駆動することが前提であるため設備費が高くなる。また、構造上ウェブ中央部に過剰な幅方向の張力が発生してウェブが歪む、ウェブ端部のシワ伸ばし効果が小さい、ローラ周速とウェブ搬送速度との速度差が特にウェブ端部において大きくなりやすく滑りが生じやすい、ローラ中央部と両端部とでは前後ローラ間のウェブのパスラインが異なるためウェブ端部にタルミが発生しやすいなどの問題がある。

特許文献１や特許文献２のフラットエキスパンダローラは、これらベンディングタイプのエキスパンダローラの欠点の解消を意図したものである。しかし、上記従来のフラットエキスパンダローラにおいては、各弾性条は間隙を持って配置されており、拡幅作用が段階的であったり、ローラ外周が凹凸になりやすい問題がある。さらに弾性条を保持するためにローラシェルに溝をつけたものではそこで弾性条が擦過して発塵する問題もある。

これらの問題を解消すべくゴムパイプを用いたフラットエキスパンダローラが特許文献３で開示されている。しかし、この方式も回転に必要なトルクが大きく、特に薄物フィルムなど巻き取り張力を低く設定すべきウェブの製造に用いるには駆動する必要があるため設備費が高くなる。また、特許文献１や２の方式のエキスパンダローラも特許文献３の方式のフラットエキスパンダローラもローラ外周面は金属やゴムなど硬い材料の単純な連続体を用いており、ウェブにキズをつけやすいとか、拡幅量を大きくとることができないとかの問題がある。

本発明の第１の目的はウェブのシワを全幅にわたって軽減し、かつ、キズ発生を低減できるウェブのシワ伸ばし用ローラを提供することである。第２の目的はウェブにおけるシワやキズの発生を低減できるウェブ製造装置を提供することである。第３の目的はシワやキズを生じさせにくいウェブの製造方法を提供することである。

本発明によれば、ローラ本体と、該ローラ本体の外周面を被覆する伸縮性を有する繊維構造体と、該繊維構造体をローラ回転中心軸方向に伸縮させる伸縮手段とを有することを特徴とするウェブのシワ伸ばし用ローラが提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、前記繊維構造体は、筒状編み物で構成されたものであることを特徴とするウェブのシワ伸ばし用ローラが提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、前記繊維構造体は弾性糸を含む糸により構成されたことを特徴とするウェブのシワ伸ばし用ローラが提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、前記繊維構造体は、シームレスなものであることを特徴とするウェブのシワ伸ばし用ローラが提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、前記伸縮手段は、前記ローラ本体のローラ回転中心軸方向両外側に配設され、ローラ回転中心軸に対して傾斜した回転中心軸に関して回転自在に構成された傾斜カラーを備え、該傾斜カラーは、前記繊維構造体を把持し、前記繊維構造体と併せて前記ローラ本体を包囲する外包体を構成するものであり、かつ、前記回転中心軸に関する回転に伴って該繊維構造体各部をローラ回転中心軸方向に伸縮させるものであることを特徴とするウェブのシワ伸ばし用ローラが提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、プラスチックフィルムの搬送経路の少なくとも１カ所以上に、ウェブのシワ伸ばし用ローラを備えたことを特徴とするフィルムロール体の製造装置が提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、ウェブのシワ伸ばし用ローラと、フィルムを巻き取る巻き取りロールを有し、該ウェブ製造装置用ローラが該巻き取りロールに対して圧接可能に対向配置されていることを特徴とするフィルム巻き取り装置が提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、装置を用いたフィルムロール体の製造方法が提供される。

本発明において繊維構造体の「伸縮性」とは、次のように定義される。繊維構造体を、長さ１２０ｍｍ×幅１２０ｍｍの正方形に裁断してサンプルシートを作製し、これを水平方向に向けて置いて、無張力状態で対向する２辺を１００ｍｍの間隔を空けて全幅にわたってそれぞれ万力で均一に、かつ実験中に滑らないように把持する。この状態で、２辺の対向する方向（張力方向）に速度が結果に影響しない程度に十分ゆっくりと張力をかけたとき、繊維構造体全体が、破断されることなく１１０ｍｍ以上に伸ばすことが可能であり、かつ、１１０ｍｍまで伸ばした後に、１ｍｍ／秒の速度で張力方向の反対方向に万力を移動させて上記張力を解放させて再び無張力の状態に戻した場合に万力で最初に把持した部位の張力方向における平均間隔が１００ｍｍ〜１０５ｍｍの範囲内に復元する特性を張力方向において「伸縮性」を有するという。サンプルシートは、ローラ本体の外周面を被覆する際にローラ回転中心軸に沿った方向が長さ方向、ローラ回転方向に沿った方向が幅方向となるように作製し、長さ方向において伸縮性が認められたときに伸縮性の繊維構造体であると評価する。

なお、上記実験は、２５℃の室温で相対湿度４０％の大気中で行うのを原則とする。ただし、ローラの使用状態がこれとかけ離れていることが明らかな場合は、使用状態における温度、湿度その他の環境下において行うものとする。また、繊維構造体を上記寸法に切断することができない場合など適切に実験できない場合は、実験可能な寸法に切断し、張力方向の寸法に関して上記数値を比例させて評価する。

一方向において伸縮性が認められた伸縮性繊維構造体であれば、その方向がローラ本体の回転中心軸方向に近い方向に向くようにシワ伸ばし用ローラを構成すれば、本発明の目的を達成しうるが、直交する２方向においてともに伸縮性が認められる繊維構造体がより好ましい。

また、本発明において、「繊維構造体」とは、天然繊維または化学繊維により構成された織物、編み物、不織布等の布帛の総称である。例えば、編み物は多くの場合、本発明における伸縮性を有する繊維構造体である。織物及び不織布は伸縮性を有しないものが多いが、糸自体が伸縮性を有する弾性糸を用いた織物及び不織布は、通常、伸縮性を有する。

また、本発明において、「筒状編み物」とは少なくとも両端を除いた中央部において筒状に編成された編み物をいう。これは、シート状の編み物を縫製その他の方法で円筒状にしたものや、円筒状に編成された編み物などを継ぎ足した形状のものや、継ぎ目のない円筒状に編成された編み物も含む。「シームレスな筒状編み物」とは継ぎ目のない円筒状に編成された編み物をいう。

本発明において「外包体」とは、ひとつもしくは複数の部材によって、ローラ本体の少なくとも側面を概ね覆い囲うように構成されたものをいう。

本発明において「弾性糸」とは、次のように定義される。繊維構造体に用いる糸を長さ１２０ｍｍに切断し、水平方向に置いて無張力状態で１００ｍｍの間隔をあけて万力で把持する。この状態で、糸の長さ方向（張力方向）に速度が結果に影響しない程度に十分ゆっくりと張力をかけたとき、糸が破断されることなく１１０ｍｍ以上に伸ばすことが可能であり、かつ、１１０ｍｍまで伸ばした後に、１ｍｍ／秒の速度で張力方向の反対方向に万力を移動させて上記張力を解放させて再び無張力の状態に戻した場合に縮めると万力で最初に把持した部位の張力方向における間隔が１００ｍｍ〜１０５ｍｍの範囲内に復元する特性を有する糸を「弾性糸」という。なお、上記実験は、２５℃の室温で相対湿度４０％の大気中で行うのを原則とするが、ローラの使用状態がこれとかけ離れていることが明らかな場合は、使用状態における温度、湿度その他の環境下において行うものとする。また、糸を上記寸法に切断することができない場合など適切に実験できない場合は、実験可能な長さに切断して長さに関して上記数値を比例させて評価する。

本発明の好ましい形態によると、伸縮性を有する繊維構造体でローラ外周面を被覆し、繊維構造体をローラ回転中心軸方向に伸縮させる伸縮手段を設けることによりウエブの幅方向の広い範囲にわたって優れたシワ伸ばし効果を発現する。好ましくは弾性糸からなる筒状編み物を使用すれば、ローラ外周面の繊維構造体のローラ回転中心軸方向長さが最も短い部分と最も長い部分との長さの差、すなわち拡幅量を大きくとっても回転に必要なトルクを小さくすることが出来る。このため、ローラに接触して走行するフィルムの摩擦力のみで回転することが出来る場合もある。このような場合、駆動設備等の大がかりな設備のための多額の費用や工数を消費することなく、シワ伸ばし効果をより大きく発現させることが可能となる。また、繊維構造体をローラ表面に用いるので、糸の種類の自由度が高く、前述のキズ防止効果に加えて単純なゴムの連続体のような経時劣化による摩擦係数の変化が少なく、長期にわたって初期のシワ伸ばし効果を発現できるように構成することが容易であるというメリットもある。

本発明によるウェブのシワ伸ばし用ローラは、キズやシワなどの欠点が非常に少なく、より品質の高いフィルムロール体を製造することを可能とし、歩留まり向上やコストダウンに寄与する。

以下に本発明の一実施形態について詳細に述べるが、本発明は以下の実施例を含む実施の形態に限定されるものではなく、発明の目的を達成できて、かつ、発明の要旨を逸脱しない範囲内においての種々の変更は当然あり得る。

本発明の実施の形態を、プラスチックフィルムのシワ伸ばし装置およびこれに用いられるローラを例にとって、図１〜図３を用いて以下に説明する。

図１は本発明の実施の形態の一例たるシワ伸ばしローラ２５の概略斜視図である。ローラ本体１と、このローラ２５のローラ外周面２に被覆した繊維構造体３をローラ回転中心軸方向に伸縮させる伸縮手段４とを有しており、ローラ外周面２と繊維構造体３とは略同速回転可能に接合されている。また、図１の下側で繊維構造体３が伸ばされ、同図上側で繊維構造体３が収縮する構造となっている。繊維構造体３をローラ回転中心軸方向に伸縮させることにより、繊維構造体３に接するウェブに幅方向の張力を付与し、シワ伸ばし効果を発現できる。

繊維構造体３としては、天然繊維や化学合成繊維を用いた織物、編み物、不織布等のうち、伸縮性を有するものを使用する。平編み、リブ編み、パール編みなどの編み物は、編み目自体の変形により伸縮性を発現する繊維構造体である。平織り、綾織り等の織物及び不織布は伸縮性の無いものが多いが、弾性糸を用いることにより伸縮性を発現する。シート状の繊維構造体を用いる場合は、長方形にカットした繊維構造体のシートの一辺とその対辺同士を接着、または縫製などでつなぎ合わせて筒状体にする。これをローラ２５にかぶせ、両端部をそれぞれ伸縮手段４に接続して用いればよい。ただし、シートのつなぎ目部分がウェブ品質やシワ伸ばし効果に悪影響を与える場合があるため、つなぎ目なしの筒状の繊維構造体を用いることがより好ましい。かかる筒状の繊維構造体としては、つなぎ目なく製作された筒状編み物が好適に用いられる。ナイロンやポリエステル、アクリル等の伸縮性のない繊維を用いても、編み目自体の変形による伸縮性が得られるが、弾性糸を用いて製作された筒状編み物を用いると、小さな力で大きく変形させることが可能なので回転に必要なトルクが大幅に増加することなく拡幅量をより大きく設定することが容易であり、また柔軟性がさらに高まるため、好ましい。弾性糸にはポリトリメチレングリコール加工糸やポリウレタン繊維などがあるが、中でも伸び、復元性に優れたポリウレタン繊維が好適に用いられる。ポリウレタン繊維は摩耗に弱いため、シングルカバードヤーン、ダブルカバードヤーン、コアスパンヤーン等の多層構造糸を用いることが好ましい。中でも、最表層のカバー糸として製造するウェブとの帯電相性の良い材料（摩擦帯電が発生しにくい材料）を、芯糸にポリウレタン繊維を用いた多層構造糸であるカバードヤーンを用いると、帯電による静電気欠点を防止できるのでより好ましい。たとえば、ウェブがポリエステルフィルムである場合には、ポリエステル糸を使用するのが好ましい。繊維構造体に用いる繊維の繊度としては、３０デニール（３３デシテックス）〜４５０デニール（５００デシテックス）が好適である。発明者らの知見では細い繊維を用いた方がキズ防止効果が高くなることがわかっているが、細い繊維を用いた繊維構造体は破れやすいなど強度面の問題があり、１００デニール（１１１デシテックス）〜２５０デニール（２７８デシテックス）とすることがより好ましい。前述したカバードヤーンを用いる場合、芯糸が６０デニール（６６デシテックス）〜２００デニール（２２２デシテックス）とし、カバー糸には３０デニール（３３デシテックス）〜１００デニール（１１１デシテックス）のものを用いると、糸強度とキズ防止効果を両立できるのでより好ましい。

シワ伸ばし効果をより高めるためには、対象となるウエブと繊維構造体３との摩擦係数は高い方が好ましいが、あまり高すぎると必要以上にウエブに幅方向への張力を付与することになり、キズの原因となることもある。このため、発明者らの知見では、静止摩擦係数を０．３〜０．７の範囲とすることがより好ましい。

一方で、ローラ外周面２の材質は何を用いてもかまわない。例えば金属であっても良いし、樹脂であっても良いし、ゴムであっても良い。ただし、繊維構造体３がローラ回転中心軸方向にスムーズに伸縮するためには、繊維構造体３とローラ外周面２との摩擦係数が低いことが好ましい。通常、静止摩擦係数が０．４以下であれば問題なく目的の機能を得ることが可能である。この範囲となるよう、ローラ外周面２の材質、表面あらさを設定するのが好ましい。

なお、繊維構造体３とローラ外周面２との摩擦係数の測定は、図７ａのようなサンプルシートを用いた図７ｂに示したような実験系によって実施する。繊維構造体３を、ローラ外周面２に被覆するときにローラ回転中心軸方向に沿う方向と一致する方向を長さ方向とする、長さ３５０ｍｍ幅５０ｍｍのサイズに裁断してシート２６とする。そして、錘やバネばかりが取り付け可能となるよう中央部に孔を設けた固定具板２７を２枚、図７ａに示したように上記シートの両端を幅方向に均一に、かつ、滑らないように保持できるようにボルト締め等により接合してサンプルシート３０とする。このように作製したサンプルシート３０を、図７ｂに示すように、ローラ本体１を回転しないように設置した状態で、その円周方向に１８０°にわたって巻き付けた上、サンプルシート３０の片端には固定具板２７の重さを含めて１００ｇとなる錘２８を取り付け、他端側にはバネばかり２９を取り付けて、図のバネばかりの下部を把持しながら下方向に、速度が結果に影響しない程度に十分ゆっくりと引っ張る。これより、サンプルシート３０が動き始めるときの荷重を測定し、次の式を用いて最大静止摩擦係数に換算する。
μ＝ｌｎ（Ｔ２／Ｔ１）／φ (1)
ここでμは静止摩擦係数、Ｔ１は錘２８による発生張力（ここでは１００ｇｆ（０．９８Ｎ））、Ｔ２はバネばかりで測定した荷重、φはサンプルシートの巻き付け角度（ここではπｒａｄ）、ｌｎは自然対数をあらわす。なお、張力の測定は、ロールの有効面長を６分した長さごとにロール回転中心軸方向の両端を除く５箇所で行う。張力Ｔ２は、その平均値を採用する。

また、ローラに装着した状態における繊維構造体とウェブとの摩擦係数の測定においても上記と類似の方法を用いる。すなわち、上記実験で用いたサンプルシート３０における繊維構造体３に代わって実際に使用するウェブの一部を用いて図７ａのサンプルシート３０と同様なサンプルシート３１を作製する。ローラシェル外周２に繊維構造体３で被覆した上で、最大拡幅位置を鉛直方向上方に向けた状態でサンプルシート３１を巻き付け、以後は上述と同様の方法で測定を行う。なお、使用するウェブが明確でないときは、ポリエステルフィルムで厚み３０μｍのものを用いる。具体的には東レ（株）製ポリエステルフィルム「ルミラー」Ｓ１０タイプで厚み３０μｍのものがよい。

以上の静止摩擦係数の測定においては、長さ３５０ｍｍのサンプルシートを用いたが、ロール直径が１５０ｍｍを超える場合など、測定が困難な場合は適宜長さを変更してもよい。また、シート２６の重さが相対的に重いときは、その影響が無視できる程度に錘２８の重さを修正してもよい。なお、上記測定は、２５℃の室温で相対湿度４０％の大気中で行うのを原則とするが、ローラの使用状態がこれとかけ離れていることが明らかな場合は、使用状態における温度、湿度その他の環境下において行うものとする。

伸縮手段４は、繊維構造体３をローラ回転中心軸方向に伸縮する構造であればどのような手段であってもかまわないが、例えば円周軌道上に複数のアクチュエータを配置し、そのアクチュエータが繊維構造体３の両端を把持し、ウェブ搬送速度と同期回転しながら繊維構造体３をローラ回転中心軸方向に伸縮させる機構であっても良いし、ローラ回転中心軸方向両外側に配設されたローラ回転回転中心軸に対して傾斜した回転軸に関して回転自在に構成された傾斜カラーを備えたものでもよい。この場合、該傾斜カラーは繊維構造体３を把持し、かつ、上記回転軸に関する回転に伴って繊維構造体３をローラ回転中心軸方向に伸縮させる機構とするのが好ましい。単純であること、動力が不要であるか微力のものでよいこと、回転同期が得やすいことなどから後者の機構を用いることが好ましい。

また、該傾斜カラーの傾斜角は任意に設定を変更可能であることが好ましく、このように構成することで、シワ伸ばし対象であるウェブの厚みや幅、張力に応じて傾斜角を変更し、シワ伸ばし効果を変更することが可能である。傾斜角を設けない、すなわち傾斜カラーの回転中心軸方向がロール回転中心軸方向と一致する状態に設定した際には、単なるウエブのガイドロールとして使用することが可能である。また、上述のように表面が伸縮性を有する繊維構造体３であるためウエブへの接触がソフトで、異物が介在しても異物をウェブに強く押し付けることによるウェブ表面への損傷が発生しにくい。しかも、軽量化およびウェブに対して適度な摩擦を有することが容易であり、この場合、回転に要するトルクが小さくウエブとの速度差が生じにくいことから、すべりによりウエブ表面への損傷を与えることも少ない。また、繊維構造体３は、一般に空気を通すことが多い。この場合、プラスチックフィルム等のウェブとローラとの間に空気が入っても、そのままとどまらずに逃げやすい。そのため、ウェブとの密着性が高く、均一に適度な摩擦を安定して提供できる。かかる特性から、プラスチックフィルムの製造用の巻き取り機に用いられる搬送ローラとして使用する場合、搬送ローラ自身に空気逃がしのための溝を設けなくてよい場合がある。

図５は最大拡幅位置とウェブ抱きつけ角の関係を示す断面図である。図中の最大拡幅位置は、伸縮手段４によって繊維構造体３が最大限伸ばされる回転方向における位置を示し、最大収縮位置は伸縮手段４によって繊維構造体３が最大限縮む回転方向における位置を示している。ウェブの抱きつけ角θは３０°以上とすることが好ましい。シワ伸ばし効果をより高く発現させるためには、θを１２０°以上拡幅角度β以下とすることがより好ましい。ここで、拡幅角度βは回転軸に直交する平面において、ロール回転軸と最大拡幅位置と最大収縮位置とによってなす角度である。伸縮手段に傾斜カラーを用いた方式では、通常、１８０°となり、伸縮手段にアクチュエータを用いた方式では、通常、任意の角度とすることが出来る。また、取り付け角度αは、ロール回転軸に直交する平面において、ロール回転軸中心と最大拡幅位置とウェブが繊維構造体３から離れるポイントとによってなす角度である。一旦拡幅したウェブを縮めないためには０°以上であることが好ましいが、−４５°以上であれば実用上問題ないことも多い。

本実施形態によるウェブのシワ伸ばし用ローラはキズ防止効果が高いので、キズに関して品質要求が厳しいウェブ、例えば光学用途のプラスチックフィルムの製造装置に用いるのが好ましい。

図２は、一般的なプラスチックフィルムの製造工程の概略図である。熱可塑性樹脂を溶融した溶融ポリマーを口金１３からシート状に押し出し、冷却ドラム１４に巻き付けて急冷して固化させ、延伸装置１５により長手方向と幅方向に延伸し、ワインダ１８で巻き取り中間製品２０を作る。その後必要によりスリッタ２１にて中間製品２０を所定の幅にスリットして巻き取る。このようなフィルム製造装置のワインダ１８及びスリッタ２１の搬送部１６の圧接ローラ２２や搬送ローラ１９に本発明によるウェブのシワ伸ばし用ローラを用いるのが好適である。また、フィルム蒸着装置等の真空雰囲気下においては、本発明によらない方法、例えばベンディングタイプのエキスパンダローラを用いた方法では、ローラ表面とウェブとの間に噛みこむ随伴気流の影響が大気中に比して非常に小さく、ローラとウェブとの摩擦係数が大きくなるため、キズ発生を防止しようとするとロール回転速度を精密に合わせ込む必要がある。また、ウェブの幅方向に過剰な張力が発現しやすく、ウェブにダメージを与えてしまう恐れがある。本発明によるウェブのシワ伸ばし用ローラでは、繊維構造体の伸縮性や柔軟性により、このような不具合を生じることなく適用することが可能である。

図３は本発明の好適な実施形態によるウェブのシワ伸ばし用ローラを圧接ローラに用いたフィルム巻き取り装置の主要な構成を示す概略断面であり、搬送されてくるプラスチックフィルム７をフィルム巻き取りロール６に巻き取る際、ローラ本体１とローラ外周面を被覆する繊維構造体３からなる本実施形態ウェブのシワ伸ばし用ローラを圧接して巻き取る構成である。図２に示すようなプラスチックフィルムの製造工程において、ワインダ１８及びスリッタ２１の巻き取り部１７に圧接ローラ２２を配し、圧接ローラ２２によってフィルム巻き取りロール２３に接圧を付与しながら巻き取るフィルム巻き取り装置にあっては、図３に示すように本発明によるウェブ製造装置用ローラを圧接ローラ２２に用いることにより、シワを伸ばされたフィルムが把持されずに走行するフリーパス長を小さくできるので、シワを伸ばしたフィルムに再度たるみが発生してシワになるのを防止する観点で好適である。

図１の形態のウェブ製造装置におけるシワ伸ばし用ローラを製作した。詳細な構成は図４に示す。図４は本発明によるウェブ製造装置用シワ伸ばしローラの一例の断面図である。

ローラ本体は、面長１ｍ、ローラ外径８０ｍｍの炭素繊維強化プラスチック製ローラシェル１０の両端に、小型のボールベアリングを介して鉄製固定軸８をそれぞれ設ける構成とした。ローラシェル表面は、コンタミネーション防止及び易滑性向上の観点からウレタン系樹脂ベースの塗料にて塗装した。

繊維構造体は、７０デニール（７８デシテックス）のポリウレタン糸を芯糸に、７５デニール（８３デシテックス）のポリエステル糸をカバー糸に用いたシングルカバードヤーンのスパンデックスであるオペロンテックス（株）製「LYCRA」SCY S775Dを用いて筒状に編んだシームレスの丸編み体１１を使用した。編み構造はリブ編みを採用した。また、伸縮性をさらに上げるため、単位面積あたりの重さ１２５ｇ／ｍ^２の丸編み生機に１００℃の熱湯にて３０分間熱処理を施した。こうして製作した丸編み体１１を、両端を引っ張って１５０Ｎの張力をかけた状態でローラに装着した。

この繊維構造体の長さ方向の伸縮性は、丸編み体１１の一部を長さ１２０ｍｍ×幅１００ｍｍに裁断したサンプルシートを３枚準備し、長さ方向について前述の評価を行った図６ａはこの状態を示す概略図である。その結果、すべてのサンプルシートについて張力解放後の寸法が１０２ｍｍ〜１０４ｍｍに復元し、伸縮性があることを確認した。また、幅方向に関しては、図６ｂに示すようにシートを長さ８０ｍｍ×幅１００ｍｍに裁断したサンプルシートを３枚準備し、前述の評価を行った。すなわち、サンプルシートを水平方向に向けて置いて長さ方向の２辺を幅方向に８０ｍｍの間隔を空けて全幅にわたってそれぞれ万力で均一に把持して幅方向に張力をかけて８８ｍｍに伸ばした後、１ｍｍ／秒の速度で縮めたときにいくらの長さに復元するかを１枚１回ずつ計３回測定して評価した(図６ｂはこの状態を示す概略図である）。評価を行った結果、すべて８２ｍｍ〜８４ｍｍに復元し、伸縮性があることを確認した。

また、この繊維構造体とローラシェル１０表面との静止摩擦係数および繊維構造体とポリエステルフィルムとの静止摩擦係数は、図７ａ〜図７ｃに示した方法で測定した。このとき、サンプルシートは東レ(株)製ポリエステルフィルム「ルミラー」Ｃ２１タイプで厚み３μｍのものを使用し、それぞれ３枚用意した。繊維構造体とローラシェル１０表面の間の静止摩擦係数の３回の測定結果は、０．１５〜０．２４となった。繊維構造体とポリエステルフィルムとの摩擦係数の場合は０．４３〜０．５２であった。すなわち、これらは、上述した好適値範囲に入っている。

伸縮手段は、ローラ回転中心軸に対して傾斜した軸を中心に回転する傾斜カラー９をローラ本体の回転中心軸方向外側にローラ端部から２５ｍｍのクリアランス(傾斜カラーのもっともロール端部に近い部分とロール端部との距離)を持たせて配置し、この傾斜カラー９に丸編み体１１の端部を把持させる構造とした。傾斜した回転中心軸の傾斜角度（以下、傾斜カラーの傾斜角度という）は段階的に調節可能な構造とし、本実施例においては１５°傾斜させた。

上記のように構成したウェブ製造装置用ローラを二軸延伸ポリエステルフィルム製造装置におけるスリッタ装置２１の圧接ローラ２２の直前に駆動をかけないフリーローラXXとして設置した。二軸延伸ポリエステルフィルム１２が丸編み体１１に接触して搬送されたとき、丸編み体１１、傾斜カラー９、ローラシェル１０がほぼ同期して従動回転し、その回転によって丸編み体１１がローラ回転中心軸方向に伸縮されて二軸延伸ポリエステルフィルム１２に幅方向の張力が付与される仕組みである。フィルムの抱きつけ角θは１４０°になるようにフィルムパスラインを構成し、取り付け角度αは０°、拡幅角度βは１８０°とした。

上記のように構成したフィルムスリッタ装置にて、厚さ３μｍ、幅６００ｍｍの二軸延伸ポリエステルフィルム（東レ(株)製ポリエステルフィルム「ルミラー」Ｃ２１タイプで厚み３μｍ)の巻き取りテストを実施した。

テスト方法は、スリッタ装置２１の搬送ローラ１９に厚さ０．２ｍｍのテープを貼り付け、局部的に段差を設けることでフィルムにシワを発生させ、巻き取り張力３０Ｎ／ｍ、巻き取り速度２００ｍ／ｍｉｎにて巻き取り、本発明の適用前後におけるフィルム巻き取りロール２３へのシワの混入を比較することとした。

テストの結果、本実施例のシワ伸ばし用ローラを用いない場合は搬送ローラ１９で発生したシワをそのまま巻き取るが、本実施例のしわ伸ばし用ローラを用いると搬送ローラ１９で発生したシワを除去して巻き取ることを確認した。また、キズの発生がないことも確認した。

実施例1と同様に、図１の形態のウェブ製造装置におけるシワ伸ばし用ローラを製作した。詳細な構成は、実施例1と同様に、図４に示したとおりである
ローラ本体は、面長１ｍ、ローラ外径８０ｍｍの炭素繊維強化プラスチック製ローラシェル１０の両端に、小型のボールベアリングを介して鉄製固定軸８をそれぞれ設ける構成とした。ローラシェル表面は、実施例１と同様の塗装では、長期間の使用で繊維構造体と摺動するローラシェル両端部分において塗膜の摩耗が確認されたため、ハードクロムメッキに変更した。ハードクロムメッキは実施例１の塗装に比して耐摩耗性が高く、コンタミネーション防止効果及び易滑性をより長期間維持することができる。

繊維構造体は、１４０デニール（１５６デシテックス）のポリウレタン糸を芯糸に、７５デニール（８３デシテックス）のポリエステル糸をカバー糸に用いたシングルカバードヤーンのスパンデックスであるオペロンテックス（株）製「LYCRA」SCY S1475Dを用いて筒状に編んだシームレスの丸編み体１１を使用した。編み構造はリブ編みを採用した。また、伸縮性をさらに上げるため、単位面積の重さ１３０ｇ／ｍ^２の丸編み生機に１００℃の熱湯にて３０分間熱処理を施した。こうして製作した丸編み体１１を、両端を引っ張って２１０Ｎの張力をかけた状態でローラに装着した。S1475Dを用いた丸編み体は、ローラに装着した繊維構造体の伸縮をモデル化した加速試験において、繊維が破断するまでの繰り返し伸縮回数がS775Dに比して約４倍（繊維の破断点が１個確認されるまでの繰り返し回数がS775Dで約１５０００回に対しS1475Dで約６００００回）となり、丸編み体の寿命を延ばすことが可能である。

この加速試験は以下の方法で行った。まず丸編み体の長手方向を長さ方向、円周方向を幅方向として、無張力状態で幅２０ｍｍ、長さ７０ｍｍのサンプル片を切り出す。次いで図８に示すようにサンプル片の長さ方向両端１０ｍｍと幅方向中央部の１０ｍｍの正方形の範囲をしっかり把持し、片側端部を固定してもう片側端部を周波数１０Ｈｚで往復を反復する。ストローク範囲は、両端固定部分の間隔が５０ｍｍから１９０ｍｍとなる範囲に設定した。すなわち、張力０の自然長の１倍〜３．８倍の範囲で伸縮させる設定である。なお、本実施例のローラに装着した繊維構造体においては、２．０倍〜２．３倍の範囲で伸縮する。

上記のような構成のウェブ製造装置用ローラを、二軸延伸ポリエステルフィルム製造装置におけるスリッタ装置２１の圧接ローラ２２の直前に駆動をかけないフリーローラXXとして設置した。フィルムの抱きつけ角θは１４０°になるようにフィルムパスラインを構成し、取り付け角度αは０°、拡幅角度βは１８０°とした。また、傾斜カラーの傾斜角度は１５°とした。

上記のように構成したフィルムスリッタ装置にて、厚さ３μｍ、幅６００ｍｍの二軸延伸ポリエステルフィルム（東レ(株)製ポリエステルフィルム「ルミラー」Ｃ２１タイプで厚み３μｍ）の巻き取りテストを実施した。

テストの結果、本実施例のシワ伸ばし用ローラを用いない場合は搬送ローラ１９で発生したシワをそのまま巻き取るが、本実施例のシワ伸ばし用ローラを用いると搬送ローラ１９で発生したシワを除去して巻き取ることを確認した。また、キズの発生がないことも確認した。

実施例１と同一構成のウェブ製造装置用ローラを、二軸延伸ポリプロピレンフィルム製造装置におけるスリッタ装置２１の圧接ローラ２２の直前に駆動をかけないフリーローラとして設置して実施例１と同様のテストを行った。フィルムの抱きつけ角θは１４０°になるようにフィルムパスラインを構成し、取り付け角度αは０°、拡幅角度βは１８０°である。傾斜カラーの傾斜角度は８°とした。

上記のように構成したフィルムスリッタ装置にて、厚さ３μｍ、幅６００ｍｍの二軸延伸ポリプロピレンフィルム（東レ(株)製ポリプロピレンフィルム「トレファン」＃２１７２タイプで厚み３μｍ）の巻き取りテストを実施した。

テストの結果、本実施例のシワ伸ばし用ローラを用いない場合は搬送ローラ１９で発生したシワをそのまま巻き取るが、本実施例のシワ伸ばし用ローラを用いると搬送ローラ１９で発生したシワを除去して巻き取ることを確認した。また、キズの発生がないことも確認した。

実施例1と同様に、図１の形態のウェブ製造装置におけるシワ伸ばし用ローラを製作した。詳細な構成は、実施例1と同様に図４に示したとおりである。 ローラ本体は、面長２８００ｍｍ、ローラ外径１１０ｍｍの炭素繊維強化プラスチック製ローラシェル１０の両端に、小型のボールベアリングを介して鉄製固定軸８をそれぞれ設ける構成とした。ローラシェル表面は、表面の耐摩耗性、易滑性向上、コンタミネーション防止等の観点からハードクロムメッキを施した。

繊維構造体は実施例１で用いたものと同じ製法のものを用い、両端を１５０Ｎの張力で引っ張ってローラに装着した。

伸縮手段は、ローラ回転中心軸に対して傾斜した軸を中心に回転する傾斜カラー９をローラ本体の回転中心軸方向外側にローラ端部から２５ｍｍのクリアランス(傾斜カラーのもっともロール端部に近い部分とロール端部との距離)を持たせて配置し、この傾斜カラー９に丸編み体１１の端部を把持させる構造とした。傾斜カラーの傾斜角度は段階的に調節可能な構造とし、本実施例においては１５°傾斜させた。

上記のように構成したウェブ製造装置用ローラは、両端の伸縮手段によって与えられる繊維構造体の変位が繊維構造体全体には及ばず、繊維構造体両端の７００ｍｍ程度のみが伸縮しているにすぎないが、実験の結果、中央部のシワ伸ばし効果もあることを確認している。すなわち、中央部をあえて伸縮させずとも、ウェブ両端部を充分引っ張り伸ばすことができれば、必要なシワ伸ばし効果が得られると考えられる。

上記のように構成したウェブ製造装置用ローラを二軸延伸ポリエステルフィルム製造装置におけるワインダ装置１８の圧接ローラ２２の直前に駆動をかけないフリーローラXXとして設置した。二軸延伸ポリエステルフィルム１２が丸編み体１１に接触して搬送されたとき、丸編み体１１、傾斜カラー９、ローラシェル１０がほぼ同期して従動回転し、その回転によって丸編み体１１がローラ回転中心軸方向に伸縮されて二軸延伸ポリエステルフィルム１２に幅方向の張力が付与される仕組みである。フィルムの抱きつけ角θは１２０°になるようにフィルムパスラインを構成し、取り付け角度αは０°、拡幅角度βは１８０°とした。

上記のように構成したフィルムワインダ装置にて、厚さ３μｍ、幅２４００ｍｍの二軸延伸ポリエステルフィルム（東レ(株)製ポリエステルフィルム「ルミラー」Ｃ１０タイプで厚み３μｍ）の巻き取りテストを実施した。巻き取り条件は巻き取り張力３０Ｎ／ｍ、巻き取り速度２００ｍ／ｍｉｎである。

本実施例のシワ伸ばし用ローラを用いない場合はシワが発生して不合格となるフィルムロールが３０％程度発生していたが、本実施例のシワ伸ばし用ローラを用いると、シワによる不合格率が０％となった。また、キズの発生がないことも確認した。

本発明はウェブ製造装置のシワ伸ばしローラとしての利用が可能である。特にプラスチックフィルム用の製造装置に好適である。とりわけ、光学用途のプラスチックフィルムなど、キズの発生を嫌うウェブの製造に最適である。

本発明の実施の形態の一例たるウェブのシワ伸ばし用ローラの概略斜視図である。 一般的なプラスチックフィルムの製造工程の概略フロー図である。 本発明によるウェブのシワ伸ばし用ローラを圧接ローラに用いたフィルム巻き取り装置の主要な構成を示す断面図である。 本発明によるウェブ製造装置用シワ伸ばしローラの一例の断面図である。 最大拡幅位置とウェブ抱きつけ角の関係を示す断面図である。 繊維構造体の長さ方向の伸縮性評価方法を示す概略図である。 繊維構造体の幅方向の伸縮性評価方法を示す概略図である。 摩擦係数測定用サンプルシートの作成方法を示す概略図である。 繊維構造体とローラシェルとの摩擦係数測定方法を示す概略図である。 繊維構造体とシワ伸ばし対象となるウエブとの摩擦係数測定方法を示す概略図である。 繊維構造体の伸縮をモデル化した加速試験に用いたサンプル片を示す概略図である。

符号の説明

１ ローラ本体
２ ローラ表面
３ 繊維構造体
４ 伸縮手段
６ フィルム巻き取りロール
７ ウェブ
８ 固定軸
９ 傾斜カラー
１０ ローラシェル
１１ 丸編み体
１２ 二軸延伸ポリエステルフィルム
１３ 口金
１４ 冷却ドラム
１５ 二軸延伸装置
１６ 搬送部
１７ 巻き取り部
１８ ワインダ
１９ 搬送ローラ
２０ 中間製品
２１ スリッタ
２２ 圧接ローラ
２３ 巻き取りロール
２４ フィルム
２５ シワ伸ばしローラ
２６ 静止摩擦係数測定用サンプルシート
２７ 固定具
２８ 錘
２９ バネばかり
３０ 繊維構造体の静止摩擦係数測定用サンプルシート
３１ ポリエステルフィルムの静止摩擦係数測定用サンプルシート

Claims (8)

1. ローラ本体と、該ローラ本体の外周面を被覆する伸縮性を有する繊維構造体と、該繊維構造体をローラ回転中心軸方向に伸縮させる伸縮手段とを備えたことを特徴とするウェブのシワ伸ばし用ローラ。
2. 前記繊維構造体は、筒状編み物で構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のウェブのシワ伸ばし用ローラ。
3. 前記繊維構造体は弾性糸を含む糸により構成されたことを特徴とする請求項２に記載のウェブのシワ伸ばし用ローラ。
4. 前記繊維構造体は、シームレスなものであることを特徴とする請求項３に記載のウェブのシワ伸ばし用ローラ。
5. 前記伸縮手段は、前記ローラ本体のローラ回転中心軸方向両外側に配設され、ローラ回転中心軸に対して傾斜した回転中心軸に関して回転自在に構成された傾斜カラーを備え、該傾斜カラーは、前記繊維構造体を把持し、前記繊維構造体と併せて前記ローラ本体を包囲する外包体を構成するものであり、かつ、前記回転中心軸に関する回転に伴って該繊維構造体各部をローラ回転中心軸方向に伸縮させるものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のウェブのシワ伸ばし用ローラ。
6. プラスチックフィルムの搬送経路の少なくとも１カ所以上に、請求項１〜５のいずれかに記載のウェブのシワ伸ばし用ローラを備えたことを特徴とするフィルムロール体の製造装置。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載のウェブのシワ伸ばし用ローラと、フィルムを巻き取る巻き取りローラを有し、該ウェブのシワ伸ばし用ローラが該巻き取りローラに対して圧接可能に対向配置されていることを特徴とするフィルム巻き取り装置。
8. 請求項６または７に記載の装置を用いたフィルムロール体の製造方法。

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