JP2007176653A - ローラ、フィルムの巻取装置およびフィルムロール体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルム巻取時の中央部におけるシワやたるみ、また端部における搬送工程からの持ち込みシワ、また上述の層間のズレのいずれも許容範囲内となるように、フィルムの巻口での空気噛み込み量を適正化し、かつ、端部のシワを悪化させず、かつ、フィルムロール体の端面からの空気排出効果を巻取中常に一定に保つようなローラを提供する。また、上記圧接ローラを用いたフィルムの巻取り装置の提供ならびにフィルムロール体の製造方法を提供する。
【解決手段】外周面に凹部が形成されたローラであって、前記ローラの回転軸方向両端部（有効面長の両端２０％ずつをいう。）の有効外周面上における凹部以外の領域に対する凹部の領域の比率が、該ローラの回転軸方向中央部（有効面長の中央の６０％をいう。）の有効外周面上における凹部以外の領域に対する凹部の領域の比率に比べて高くなるように形成されていることを特徴とするフィルム巻き取り用の圧接ローラ。
【選択図】 図８

Description

本発明は、ローラ、フィルムの巻取装置およびフィルムロール体の製造方法に関する。

フィルムをロール形状に巻取る際には、フィルム層間に噛み込む空気量を適正にする目的で、フィルムロール体の表面にローラを接触させつつ巻取ることが一般に広く行われている。こうしたフィルムの巻取りには、フィルムにシワやたるみを生じさせることなく巻き取ることが重要である。一般にロール体の軸方向中央部すなわちフィルム幅方向中央部のシワやたるみには、フィルム層間の空気噛み込み量が大きく関わっており、フィルムの材質、厚み、幅によって適正に制御する必要があることが広く知られている。この解決手段の１つとして、特許文献１のような圧接ローラに関する技術が開示されている。これは図１に示すように圧接ローラ１の外周面２に螺旋状の溝３を配し、ローラ外周面積に対する溝の比率を適正にすることで、巻口での空気噛み量を適正化しようというものである。

一方、ロール体の軸方向端部すなわちフィルム幅方向端部においては、ロール体に巻き取る前の搬送段階のフィルム端部にシワを生じている場合が多く、そのままロール体に巻き取られることによって、結果的に両端部にシワが入ったロール体となってしまうことがある。この解決方法の１つとして、図２に示すようなクラウンローラと呼ばれる圧接ローラを用いることも提案されている。これは圧接ローラ５の軸方向端部の直径を中央部に比べて小さくし、シワの入り易い端部にかかる圧力を弱くするという効果を期待するものである。また、フィルムの幅方向に層間のズレを生じさせることなく巻取ることも重要である。
特開平４−３５００５０号公報

しかしながら、上述した従来技術においては、ロール体中央部でのシワやたるみの防止には効果的であるものの、フィルム巻取におけるもう一つの大きな課題であるフィルム層間のズレについても何ら考慮がなされていない。つまりフィルムロール体における任意の層と次の層の端面がロール体の軸方向に数ｍｍずれて巻かれてしまう場合があり、昨今高精度な巻取が要求される中、この点がより重要な課題となってきた。

本発明者らの知見によると上記従来の技術では、フィルムの巻口で一旦噛み込んだ空気が、フィルムロール端面から螺旋溝に沿って排出されるのに伴い、フィルムのズレが生じやすい場合がある。

さらには、本発明者らが検証実験を行った結果、次のような重大な問題点があることが分かった。それは、圧接ローラの直径を溝本数で除した値の整数倍と、巻太っていくフィルムロール体の直径とが等しくなったとき、フィルムロール体上で圧接ローラの溝部が接触した部分が、一回転した後、再び丁度溝部分と重なることとなり、一時的に端面からの空気排出効果が無くなることである。このため、該当する巻径においてのみフィルム層間の空気噛み込み量が急激に増大し、層間のズレを生じやすくさせてしまう。このような空気噛み込み量が急激に増加するポイントは、例えば、圧接ローラの直径を１８０ｍｍ、溝本数を４本、巻取コア外径を１５０ｍｍ、最大巻取直径を６００ｍｍとした場合、内層側より直径１８０、２２５、２７０、３１５、３６０、４０５、４５０、４９５、５４０、５８５ｍｍの１０カ所存在することになる。

また、フィルムロール体端部のシワについても、上述した従来技術では、端部のシワを強く圧接しないという効果はあるものの、圧接ローラ中央部と端部の径が異なるためローラ表面の速度に差が生じ、新たにシワを発生したり、巻き取られるフィルムが蛇行してしまう場合がある。

本発明の目的はフィルム巻取時の中央部におけるシワやたるみ、また端部における搬送工程からの持ち込みシワ、また上述の層間のズレのいずれも許容範囲内となるように、フィルムの巻口での空気噛み込み量を適正化し、かつ、端部のシワを悪化させず、かつ、フィルムロール体の端面からの空気排出効果を巻取中常に一定に保つようなローラを提供することにある。

また、本発明の別の目的は、前記ローラを圧接ローラとして用いたフィルムの巻取装置を提供することおよびフィルムロール体の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明によれば、外周面に凹部が形成されたローラであって、前記ローラの回転軸方向両端部（有効面長の両端２０％ずつをいう。）の有効外周面上における凹部以外の領域に対する凹部の領域の比率が、該ローラの回転軸方向中央部（有効面長の中央の６０％をいう。）の有効外周面上における凹部以外の領域に対する凹部の領域の比率に比べて高くなるように形成されていることを特徴とするフィルム巻き取り用の圧接ローラを提供される。

また、前記ローラの回転軸方向中央部における前記凹部が式（１）を満足することを特徴とするフィルム巻き取り用の圧接ローラも提供される。

Sum（（Ａ×ｌ×ｓｉｎ２θ）／（π×Ｄ×Ｌ））＜２１０〔ｍｍ〕 （１）
ここで、Ａ：前記ローラの回転軸方向中央部における任意の１個の前記凹部の表面積
ｌ：前記ローラの回転軸方向中央部における当該凹部の主軸の長さ
θ：前記ローラの回転軸方向に垂直な軸と前記主軸とが成す角度
Ｄ：前記ローラの回転軸方向中央部における外周面の直径
Ｌ：前記ローラの回転軸方向中央部の面長
を表し、Sum（）は前記ローラの回転軸方向中央部の有効外周面内における、すべての前記凹部についての総和を表す。

また、前記ローラの回転軸方向中央部における前記凹部が式（２）を満足することを特徴とするフィルム巻き取り用の圧接ローラも提供される。
１．０×１０^−８≦Sum（（Ａ×ｄ）／（π×Ｄ^２×Ｌ））≦１．０×１０^−２ （２）
ここで、Ａ：前記ローラの回転軸方向中央部における任意の１個の前記凹部の表面積
Ｄ：前記ローラの回転軸方向中央部における外周面の直径
Ｌ：前記ローラの回転軸方向中央部の面長
ｄ：前記ローラの回転軸方向中央部における前記凹部が形成されているローラ外周面上の仮想的な円周線から直線Ｗまでの垂線の長さ
＝｛Ｄ−√（Ｄ^２―Ｗ^２）｝／２
Ｗ：前記ローラの回転軸方向中央部におけるローラ外周面上の前記凹部の回転方向における長さ
を表す。また、Sum（）は前記ローラの回転軸方向中央部における前記ローラの有効外周面内における、すべての前記凹部についての総和を表す。

また、前記ローラの回転軸方向中央部における有効外周面をローラ回転軸方向に６等分した各領域ｉ（ｉ＝１，２，・・・６）における、空気噛み込みパラメータＰ_ｉ（ｉ＝１，２，・・・６）のうち、Ｐ_１からＰ_６までの領域において、最大値をＰ_max、最小値をＰ_minとしたとき、式（３）の関係を満足することを特徴とするローラも好ましい。

（Ｐ_max−Ｐ_min）／（（Ｐ_１＋Ｐ_２＋・・・・Ｐ_６）／６）≦０．２ （３）
ここで、Ｐ_ｉはSum（（Ａ×ｄ）／（π×Ｄ^２×Ｌ_ｉ））を表し、Ｌ_ｉは、前記各領域における前記ローラの有効面長を表す。また、Sum（）は前記ローラの有効外周面内におけるｉ番目の前記各領域における前記凹部についての総和を表す。また、Ａはその領域内での前記凹部の表面積を表す。

また、前記ローラの回転軸方向中央部における各凹部が式（４）を満足することを特徴とするローラ。

0.998×ｓｉｎ^−１（Ｗ／Ｄ）≦Ｗ／Ｄ≦0.999999×ｓｉｎ^−１（Ｗ／Ｄ） （４）
また、前記各凹部は、少なくとも前記ローラの回転軸方向中央部において、ローラ回転軸方向に連続または不連続に延在する形状を有するものであることを特徴とするローラも好ましい。

また、前記各凹部は、楕円形状の形状を有するものであることを特徴とするローラも好ましい。

また、ローラは、表面がエラストマーで形成されており、かつ前記エラストマーの硬度が３５°以上７０°以下であることを特徴とするローラも好ましい。

また、本発明によればフィルムを巻き取る巻取コアを回転可能に保持するチャックと、前記チャックを回転駆動する駆動設備と、前記チャックに保持された巻取コアに対して付勢された回転可能な圧接ローラとを備えたフィルムの巻取装置であって、前記圧接ローラとして上記に記載のローラを備えたことを特徴とするフィルムの巻取装置も提供される。

さらには、本発明によれば、溶融した熱可塑性樹脂を口金からシート状に押し出し、冷却ドラム上で冷却して固化させてフィルムとなし、上記フィルムの巻取装置を用いて、該フィルムをフィルムロールとして巻き取ることを特徴とするフィルムロール体の製造方法が提供される。

また、フィルムロール体からフィルムを巻き出し、該フィルムを所定の幅にスリットして複数の小幅フィルムとなし、該小幅フィルムを上記フィルムの巻取装置を用いて、前記小幅フィルムをフィルムロールとして巻き取ることを特徴とするフィルムロール体の製造方法も好ましい。

また、前記フィルムと前記圧接ローラとの静摩擦係数が０．６以下となるよう前記フィルムと前記圧接ローラの組み合わせを用いることを特徴とする製造方法も好ましい。

なお、本発明におけるローラの有効外周面とは、ローラ回転中心軸を中心としてローラを形成する外周面において、ローラの芯金部分を除く外周面をいい、フィルム製造装置に適用した場合は、実質的にフィルムとして使用することができるようにされた面をいう。

まず、本発明において、ローラ外周面には凹部が形成されている。図３はローラ外周面に任意の凹部が形成されたローラの概略正面図である。図３において、ローラ７の両端部領域をそれぞれＬ_Ｅ１（図の左側：有効面長の２０％をいう）、Ｌ_Ｅ２（図の右側：有効面長の２０％をいう）、中央部領域をＬ（有効面長の６０％をいう）としたとき、中央部領域Ｌのローラ外周面における凹部以外の領域８に対する凹部の領域９の占める比率よりも、それぞれの両端部領域Ｌ_Ｅ１、Ｌ_Ｅ２における凹部以外の領域１０に対する凹部の領域１１の占める比率の方が高い。つまり、搬送工程からの持ち込みシワの多い端部を弱く圧接することが可能で、端部の凹部の比率を高くすることでクラウンロールにおいて発生するような中央部との速度差を生じることの無いようにもできる。ここで凹部の領域の面積とは、その領域における凹部の開口部の表面積の総和をいい、凹部の表面積とは上記ローラを平面に展開した外周面における凹部の開口部の面積をいう。またＬ_Ｅ１、Ｌ_Ｅ２における凹部以外の領域に対する凹部の領域の比率がＬにおける凹部以外の領域に対する凹部の領域の比率よりも高ければ、Ｌ_Ｅ１とＬ_Ｅ２の比率は同じで無くても良く、搬送状態によって変更しても良い。また、Ｌ_Ｅ１とＬ_Ｅ２の領域に凹部が存在すれば、Ｌの領域に凹部が形成されなくても良い。

また、ＬとＬ_Ｅ１、あるいはＬとＬ_Ｅ２にまたがる凹部においても、それぞれの領域における凹部以外の領域に対する凹部の領域の比率を勘案すれば良い。

また、ローラ回転軸方向中央部の外周面に凹部を形成する場合、ローラ回転軸方向中央部には上記式（１）を満足する凹部が形成される。ここで上記式（１）について詳細に説明する。図４はローラ外周面に任意の形状の凹部が形成されたローラの概略正面図である。図４において、ローラ１３のローラ回転軸方向中央部外周面１４上に設けられた任意の１個の凹部に対して、前記凹部の表面積をＡ、当該凹部の主軸の長さをｌ、前記ローラの回転方向と前記主軸とが成す角度をθ、前記ローラ回転軸方向中央部における外周面の直径をＤ、前記ローラの回転軸方向中央部の有効面長をＬと定義する。ここで、凹部の表面積とは、上述の通り上記ローラを平面に展開した外周面における凹部の開口部の面積をいい、ローラ回転方向とは、前記平面に展開した外周面の回転軸方向に直交する軸をいう。また、主軸とは、前記平面に展開した外周面における凹部の重心を通る軸のうち、前記凹部を形成する輪郭線上の任意の点から前記軸に下ろした垂線の中で最長となる線の長さが、最も短くなる時の軸をいい、主軸の長さｌとは、前記軸と前記輪郭線とが交差する点のうち最も離れた２点を結ぶ線の長さをいう。また、凹部の形状が正多角形または円形の場合、角度θは９０°とする。また、θの角度単位はｄｅｇであり、０〜９０°の範囲で表す。また、ローラ回転軸方向中央部の外周面の直径Ｄについては、ローラ回転軸方向中央部の有効面長Ｌにわたり、最大の値をいう。上記式（１）は、ローラがフィルムロール体等の対象物に接触して回転したとき、ローラ回転軸方向中央部の外周面に形成された凹部がローラの回転軸方向に作用する成分の総和をローラ回転軸方向中央部の外周面の表面積（凹部を含む）で除した値であり、この値が２１０ｍｍより小さくなるようにローラ回転軸方向中央部の外周面に凹部を形成することが好ましい。

つまり上記式（１）の意味するところは、ローラ回転軸方向中央部においてフィルムロール体の層間に噛み込んだ空気をローラ回転軸方向に移動せしめる成分の総和を示したものであって、巻口での空気噛み込み量が適正であれば、排出の必要は無く、上記値を２１０ｍｍより小さくするということである。これによって、巻口においてフィルムロール体の層間に噛み込んだ空気を移動、排出する量を少なくすることができる。上記値が２１０ｍｍを超えると、ローラ回転軸方向に過剰に空気を移動する作用が働き、結果としてローラ回転軸方向中央部におけるフィルム層間の空気噛み込み量が不足し、ブロッキングやシワを発生する場合がある。また、上記値が２１０ｍｍを超える場合は、実質的に上述の従来技術と同様に、ある特定の巻径において発生する層間空気の送り停止が影響して、特定の層間でズレを生じやすくなる場合がある。なお、上記値を１００ｍｍよりも小さくするとより好ましい。さらに好ましくは２５ｍｍより小さくする。

また、上記式（２）においては、図５に示すようにＷは凹部において、ローラの回転方向におけるローラ外周面１７にほぼ沿っているが湾曲しない直線の長さを表す（以下、開口幅Ｗという場合もある。幅方向においてＷが変化する凹部にあっては、幅方向の各部における値の平均値をとるものとする。）。ｄは凹部が形成されているローラ外周面１７上における、凹部が形成されていない場合の仮想的な円周線１７’から直線Ｗまでの垂線の長さを表す。つまり上記式（２）の意味するところは、ローラ回転軸方向中央部の外周上に形成される凹部の形状がフィルムロール体の巻口での空気噛み込み量に強い相関を持つ量であり、式（２）の値を１．０×１０^−８以上１．０×１０^−２以下に制御することで、適正な空気噛み込み量を得ることができる。発明者らの知見によれば、上記値が１．０×１０^−８よりも小さいとフィルム層間の空気噛み込み量にばらつきが生じたり、不足したりする。逆に、１．０×１０^−２よりも大きくなると空気噛み込み量が過剰となり、排出作用を低減したことと相まって、全体としての空気噛み込み量が過大となり、層間のズレを生じやすい状態となる場合がある。なお、より好ましくは上記値を１．０×１０^−６以上１．０×１０^−４以下に制御する。

また、上記式（３）の意味するところは、ローラ回転軸方向中央部におけるローラ回転軸方向の空気噛み込み量を概略均一に分布させるということであり、これにより、ローラ外周面に形成する凹部の空気噛み込みパラメータＰについて、ローラ回転軸方向に均一にせしめることができる。つまりローラ回転軸方向中央部のローラ回転軸方向におけるＰの値のばらつきを２０％以内とすることで、実質的にフィルムロール体層間の空気噛み込み量は均一となる。もちろん、ばらつきは小さいほど良い。

また、上記式（４）の意味するところは、ローラの外周面直径Ｄに対する、凹部の開口幅Ｗの大きさを所定の範囲とすることであり、例えば、図５における点ａと点ｂを結ぶ直線ａ−ｂの長さを、弧ａ−ｂの長さの９９．８％以上かつ９９．９９９９％以下に設定することが好ましいことを示している。発明者らの知見によれば、９９．８％未満とした場合には、ローラの外径に対する開口幅Ｗの幅が過大となり、ローラと巻き取りコアがフィルムを介して接してしている点において、上記ローラの１個の外周面（凸部）がコアに接してから次の外周面がコアに接するまでの長さが大となって、巻取り中のフィルムの張力が大きく変動し、かえって巻姿の悪化につながってしまう場合がある。また、同じ理由で圧接ローラが大きく振動してしまうこともある。逆に９９．９９９９％以上となると、圧接ローラをコアまたはフィルムロール体に押し当てる圧力によって凹部が変形し、実質的に凹部の機能を果たさなくなり、適正な空気噛み込み量の制御が不可能となる。

また、特に圧接ローラの外径が２００ｍｍ以下の場合は式（５）の関係がより好ましい。

0.999×ｓｉｎ^−１（Ｗ／Ｄ）≦Ｗ／Ｄ≦0.999999×ｓｉｎ^−１（Ｗ／Ｄ） （５）
上記式（２）（４）（５）における凹部の開口幅Ｗについてさらに詳細に説明する。まず、ローラの回転軸に対し垂直な平面で切断したときの凹部断面は、ローラ表面の材質や加工方法によって、多くは図６（Ａ）〜（Ｃ）のいずれかのような断面形状となる。また、凹部の角は機械加工やサンドペーパ等により面取りや丸め加工を施す場合がある。いずれの形状の場合でも、凹部の開口幅Ｗは、上記断面において、凹部が形成されていない場合における仮想的な円周線１７’から現実の凹部表面が０．０５ｍｍ以上ローラの径方向に後退した点を境界とし、凹部の両側の境界点の周の直線距離により定義される。なお、凹部の表面積を定める際の開口部の内外の境界も同様に定める。

ここで開口幅Ｗは、個々の当該凹部につきローラの回転軸方向にほぼ等分に６区分する点において測定した値の平均値のことをいう。また個々の凹部の形状が実質的に同じ場合、任意の１個の凹部についてその値を代表しても問題ない。

このような開口幅Ｗをもった凹部はローラ回転軸方向に延在する（上記ローラの回転方向と凹部の主軸の成す角θを９０°とする）ことで、層間に噛み込んだ空気を移動すること無く、より均一に空気噛み込み量を制御することが出来る。

また、本発明においては凹部を楕円形状（円形を含む）またはそれに近い形状で形成した場合に限り、主軸の方向を回転軸方向として取り扱うこと（回転方向と凹部の主軸の成す角θを９０°）とする。当該場合においても、同等の効果を得ることができる。

また、エラストマーとは、高分子有機化合物またはそれを基本成分とする固体材料であって、ＪＩＳ Ｋ ６２００において定義されているものをいう。例えば、ブダジエン・アクリロニトリル共重合体（ＮＢＲ）やポリクロロプレン（ＣＲ）、クロロスルフォン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、エチレン・プロピレン共重合体（ＥＰＴ）、エチレンプロピレンジエン（ＥＰＤＭ）、あるいはそれらに耐候性や滑り性、耐摩耗性などを向上する添加剤を加えたり、処方を施したものである。またここでいう硬度とは、ＪＩＳ Ｋ ６３０１Ａ級に準拠した硬度計使用して、ローラ有効部を回転軸方向にほぼ等分に区分する１０点において測定した値の平均値のことをいう。この際、測定針がローラ最外周面（凹部でな無い部分）に接触するようにして測定する。硬度が３５°より小さい場合、ローラ外周面に備えた凹凸がフィルムロール体に押し付けられる圧力によって潰れてしまい、フィルムロール体表面で圧接ローラがバウンドし、巻口での空気噛み込み量を制御できないことがあり、その他にも、フィルム表面に擦り傷を発生させる場合がある。また、硬度が７０°より大きい場合も巻口での空気噛み込み量が不足しブロッキング現象を誘発し易い。

本発明において巻取装置とは、フィルム製造工程の最後で中間製品ロールを巻き取る、いわゆるワインダであっても、前記中間製品ロールを所望の幅にスリットするスリッタであっても、あるいはフィルム表面に蒸着やコーティングを施したり、単に巻替えることを目的とした装置であっても良い。特に幅の広い中間製品を巻き取るワインダにおいては、搬送工程から持ち込まれるシワの発生が比較的多く、有効である。

ここでフィルムと圧接ローラとの静摩擦係数が０．６を超えると、フィルムと圧接ローラの接触部位において、フィルムが局所的に過大な張力を受けて擦り傷を発生しやすくなる。ここでいう静摩擦係数とは図７にその概略を示した方法によって測定されるものである。圧接ローラ１３を回転不能に固定支持し、錘１８を吊したフィルム１９を角度δで圧接ローラ１３に巻き付けながら、バネばかりなどの荷重計２０で引っ張る。この時、錘１８の重量をＦ［Ｎ］、フィルム１９と圧接ローラ１３が滑り始める時の荷重計の値をＴ［Ｎ］とした場合、静摩擦係数μは式（６）によって求められる。ここで、静摩擦係数はローラの有効外周面を回転軸方向にほぼ等分に区分する１０点において測定した値の平均値のことをいう。

μ＝（１／δ）×log（Ｆ／Ｔ） （６）
ここでlogはｅ＝2.71828…を底とする自然対数である。なお、式（４）（５）（６）における角度単位はｒａｄとする。

また、フィルムとしては例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、芳香族ナイロン等のポリアミド系、その他ポリイミド系、ポリスルホン系、ポリビニル系、ポリエステルエーテル系、ポリカーボネート系、ポリフェニレンサルファイド系、ポリ乳酸系などからなるフィルムが用いられる。もちろん、これらの樹脂の混合物や共重合物であってもよい。また各種の添加剤、例えば帯電防止剤や、耐候剤や、無機または有機の粒子や、ワックス等の滑剤や、顔料を含むものであってもよい。中でもポリエチレンテレフタレートフィルムやポリプロピレンフィルムまたはポリイミドフィルムなどのフィルムに有効である。なお、フィルムの材質によっては、圧接ローラの外周面の形状がフィルムに薄く転写する場合もあるが、品質上大きな問題とならない。

本発明によれば、以下に説明するとおり、外周面に特定の関係を満足する凹部が設けられたフィルム巻き取り用圧接ローラを用いることにより、フィルムの巻口での空気噛み量を適正化し、かつ、フィルムロール体の端面からの空気排出効果を巻取中常に所定範囲内に保ち、フィルム巻取時のシワやたるみ、フィルム層間のズレを生じさせず、かつ、フィルムロール体両端部においては搬送工程から持ち込まれるシワを強度のものに成長させないため、より美麗で高精度なフィルムロール体を得ることが可能となる。

以下に本発明の実施の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、図面を用いて以下に説明する。

図８は本発明の実施の形態の一例たる圧接ローラ２１の概略正面図である。圧接ローラ２１の外周面２２にローラ回転軸方向に延在する凹部（連続した溝）２３が複数本設けられている。ここでθ＝９０°であり、ローラ回転軸方向中央部においては上述の式（１）を満足しかつ式（２）（３）（４）あるいは式（５）に記載の関係となるように開口幅Ｗおよび溝本数が決定されている。さらにローラ回転軸方向両端部においては別の凹部２３′が同じく複数本設けられており、ローラ回転軸方向中央部より両端部では凹部の比率が高くなっている。

また、外周面２２を形成する材料は特に限定されるものではないが、ゴムなどのエラストマーとし、その硬度を３５°以上７０°以下とされており、巻取るフィルムロール体表面への追従性の強化と摩耗防止がはかられている。また本形態では凹部の角がフィルムロールに強く押し付けられる頻度が高いため、一般的に耐摩耗性に優れる材質や処方を施したローラが好適である。さらにフィルムとの静摩擦係数を０．６以下に設定している。

なお、外周面以外のローラ構成あるいは材質については、芯金２４は少なくとも軸受けを取り付ける部分を金属で形成されている。

図９は、図８とは異なる本発明の実施の形態の一例たる圧接ローラ２５の概略正面図である。ローラ２５の外周面２６にローラ回転軸方向に延在しかつ不連続な凹部（長円形状）２７が複数本設けられている。ここでθ＝９０°であり、上述の式（１）を満足しかつ式（２）（３）（４）あるいは式（５）に記載の関係となるように開口幅Ｗおよび溝個数が決定されている。さらにローラ回転軸方向両端部においては別の凹部２７′が同じく複数本設けられており、ローラ回転軸方向中央部より両端部では凹部の比率が高くなっている。また、発明者らの知見によれば、図９に示すように開口部をローラ回転方向に向かって概略千鳥状に配置することで、巻取るフィルムロールと常に接触する部分を設けることができるため、ローラ外周面上の凸部が潰れて振動することが少なく、高速での巻取も安定して行うことが可能となる。さらには凹部が不連続に形成されているため、フィルムロール体の巻口で噛み込んだ空気をフィルムロール体端面から排出する量が極めて少なく、空気噛み込み量と空気排出量の制御がより簡便となる。また、外周面の材質及び外周面以外のローラ構成、材質については図８に示すものと同様である。

図１０は、図８、図９とは別の本発明の実施の形態の一例たる圧接ローラ２９の概略正面図である。ローラ２９の外周面３０に円形状の凹部３１が複数個設けられている。ここで上述の通りθ＝９０°として取り扱い、上述の式（１）を満足しかつ式（２）（３）（４）あるいは式（５）に記載の関係となるように直径および凹部の個数が決定されている。さらにローラ回転軸方向両端部においては別の凹部３１′が同じく複数個設けられており、ローラ回転軸方向中央部より両端部では凹部の比率が高くなっている。本形態によれば、図８の形態と同じ効果を得ることができ、さらには図９に比べ、加工が比較的簡便である。

さらに、凹部のエッジ部は機械加工やサンドペーパ等により面取りや丸め加工を施すとよい。これは圧接ローラとフィルム表面との間に生ずる僅かな速度差によって発生しやすい擦り傷を低減することや圧接ローラ凸部の角が削れるのを防止するのに有効である。

また、これらの外周面を形成するためには、一般的にはローラ外周に刃物などで凹部を加工するが、その代わりに凸となる部分を張り付けるなどして形成しても、本発明の効果を得ることが出来る。

図１１は、一般的なプラスチックフィルム３３の製造工程の概略図である。溶融した熱可塑性樹脂を口金３４からシート状に押し出し、冷却ドラム３５上で急冷して固化させ、場合によっては延伸装置３６により長手方向と幅方向に延伸し、搬送ローラ３７を経た後に、ワインダ３８で駆動装置にチャック手段により回転可能に保持された巻取コアに巻取り中間製品としてのフィルムロール３９を得る。その後必要によりスリッタ４０にて中間製品３９を巻出し、搬送ローラ４１を経て、カッター４２を用いて所定の幅にスリットして複数の小幅のフィルムとなし、これらを駆動装置にチャック手段により回転可能に保持された巻取コアにフィルムロール４３として巻取る。このようなフィルム製造装置のワインダ３８の圧接ローラ３６やスリッタ４０の圧接ローラ４４に、本発明による圧接ローラを用いるのが好適である。なお、これらの圧接ローラは、巻取中にフィルムロール４３等に対して付勢されるよう構成されている。

［実施例１］
以上のスリッタを用いてフィルムをスリットし、本発明のフィルムの巻き取り用圧接ローラをスリッタ４０の圧接ローラ４４として性能を評価した結果について説明する。フィルムは厚み５０μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを用い、幅１７００ｍｍとなるようにスリットし、巻取速度を２００ｍ／分、巻長を６０００ｍとしてガラス繊維強化樹脂製のコアにフィルムロール体として巻き取った。巻取条件は、いずれも圧接ローラをフィルムロール体に押し付ける圧力を２００Ｎ／ｍ、フィルムに付与する張力を３００Ｎ／ｍとした。また、圧接ローラの外径Ｄを１５０ｍｍ、有効面長を１７５０ｍｍ、表面材料を硬度が５０°のクロロプレンとしたものを使用した。圧接ローラの形態としては図８に示す形状であり、ローラ回転軸方向中央部における凹部の個数は４５個であり、θを９０°、凹部の回転方向の幅Ｗは２ｍｍ、凹部の深さは０．５ｍｍ、凹部以外の領域に対する凹部の割合は２４％、またローラ回転軸方向両端部の個数は９０個であり、θを９０°、凹部の回転方向の幅Ｗは２ｍｍ、凹部の深さは０．５ｍｍ、凹部以外の領域に対する凹部の割合は６２％であった。また、フィルムとの静摩擦係数は０．３であった。

圧接ローラの評価は、得られたフィルムロール体の巻姿不良である中央部のシワ、端部のシワ、ズレの発生状態をもって行い、１０本の製品ロールを採取した中で、シワ、ズレについてそれぞれ発生頻度が０個のものを◎、１または２個のものを○、３〜５個のものを△、６個以上のものを×で表１の中に記載した。
［比較例１］
ローラ回転軸方向両端部の凹部の個数を４５個にした以外は実施例１と全く同じ圧接ローラを用いて実施例１と同様の方法で圧接ローラの評価を行った。結果を表１の中に記載した。
［比較例２］
ローラ外周に溝を形成しない以外は実施例１と全く同じ圧接ローラを用いて実施例１と同様の方法で圧接ローラの評価を行った。結果を表１の中に記載した。

本発明はフィルム巻取時に用いる圧接ローラとしての利用が可能であり、特にプラスチックフィルムの製造に好適であるが、その応用範囲がこれらに限られるものではない。

従来の圧接ローラの一例を示す概略正面図である。 従来の圧接ローラの一例を示す概略正面図である。 外周面に任意の凹部が形成されたローラの概略正面図である。 外周面に任意の凹部が形成されたローラの概略正面図である。 本発明の開口部を示す概略拡大断面図である。 本発明による圧接ローラの溝形状の一例を示す概略断面図である。 本発明による圧接ローラの溝形状の一例を示す概略断面図である。 本発明による圧接ローラの溝形状の一例を示す概略断面図である。 圧接ローラとフィルムの静摩擦係数の測定方法を示す概略側面図である。 本発明の実施の形態の一例たる圧接ローラの概略正面図である。 本発明の実施の形態の一例たる圧接ローラの概略正面図である。 本発明の実施の形態の一例たる圧接ローラの概略正面図である。 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。

符号の説明

１ 圧接ローラ
２ ローラ外周面
３ 溝
４ 芯金
５ 圧接ローラ
６ ローラ外周面
７ 圧接ローラ
８ ローラ外周面
９ 凹部
１０ ローラ外周面
１１ 凹部
１２ 芯金
１３ 圧接ローラ
１４ ローラ外周面
１５ 凹部
１６ 芯金
１７ ローラ外周面
１７′ 仮想外周面
１８ 錘
１９ プラスチックフィルム
２０ 荷重計
２１ 圧接ローラ
２２ ローラ外周面
２３ 凹部
２３′ 凹部
２４ 芯金
２５ 圧接ローラ
２６ ローラ外周面
２７ 凹部
２７′ 凹部
２８ 芯金
２９ 圧接ローラ
３０ ローラ外周面
３１ 凹部
３１′ 凹部
３２ 芯金
３３ プラスチックフィルム
３４ 口金
３５ 冷却ドラム
３６ 延伸装置
３７ 搬送ローラ
３８ ワインダ
３９ フィルムロール中間製品
４０ スリッタ
４１ 搬送ローラ
４２ カッター
４３ フィルムロール
４４ 圧接ローラ

Claims (12)

1. 外周面に凹部が形成されたローラであって、前記ローラの回転軸方向両端部（有効面長の両端２０％ずつをいう。）の有効外周面上における凹部以外の領域に対する凹部の領域の比率が、前記ローラの回転軸方向中央部（有効面長の中央の６０％をいう。）の有効外周面上における凹部以外の領域に対する凹部の領域の比率に比べて高くなるように形成されていることを特徴とするフィルム巻き取り用の圧接ローラ。
2. 前記ローラの回転軸方向中央部における前記凹部が式（１）を満足することを特徴とする請求項１に記載のフィルム巻き取り用の圧接ローラ。
   Sum（（Ａ×ｌ×ｓｉｎ２θ）／（π×Ｄ×Ｌ））＜２１０〔ｍｍ〕 （１）
   ここで、Ａ：前記ローラの回転軸方向中央部における任意の１個の前記凹部の表面積
   ｌ：前記ローラの回転軸方向中央部における当該凹部の主軸の長さ
   θ：前記ローラの回転軸方向に垂直な軸と前記主軸とが成す角度
   Ｄ：前記ローラの回転軸方向中央部における外周面の直径
   Ｌ：前記ローラの回転軸方向中央部の有効面長
   を表し、Sum（）は前記ローラの回転軸方向中央部の有効外周面内における、すべての前記凹部についての総和を表す。
3. 前記ローラの回転軸方向中央部における前記凹部が式（２）を満足することを特徴とする請求項１または２に記載のフィルム巻き取り用の圧接ローラ。
   １．０×１０^−８≦Sum（（Ａ×ｄ）／（π×Ｄ^２×Ｌ））≦１．０×１０^−２ （２）
   ここで、Ａ：前記ローラの回転軸方向中央部における任意の１個の前記凹部の表面積
   Ｄ：前記ローラの回転軸方向中央部における外周面の直径
   Ｌ：前記ローラの回転軸方向中央部の有効面長
   ｄ：前記ローラの回転軸方向中央部における前記凹部が形成されているローラ外周面上の仮想的な円周線から直線Ｗまでの垂線の長さ
   ＝｛Ｄ−√（Ｄ^２―Ｗ^２）｝／２
   Ｗ：前記ローラの回転軸方向中央部におけるローラ外周面上の前記凹部の回転方向における長さ
   を表す。また、Sum（）は前記ローラの回転軸方向中央部における前記ローラの有効外周面内における、すべての前記凹部についての総和を表す。
4. 前記ローラの回転軸方向中央部における有効外周面をローラ回転軸方向に６等分した各領域ｉ（ｉ＝１，２，・・・６）における、空気噛み込みパラメータＰ_ｉ（ｉ＝１，２，・・・６）のうち、最大値をＰ_max、最小値をＰ_minとしたとき、式（３）の関係を満足することを特徴とする請求項１から３に記載のローラ。
   （Ｐ_max−Ｐ_min）／（（Ｐ_１＋Ｐ_２＋・・・・Ｐ_６）／６）≦０．２ （３）
   ここで、Ｐ_ｉはSum（（Ａ×ｄ）／（π×Ｄ^２×Ｌ_ｉ））を表し、Ｌ_ｉは、前記各領域における前記ローラの有効面長を表す。また、Sum（）は前記ローラの有効外周面内におけるｉ番目の前記各領域における前記凹部についての総和を表す。また、Ａはその領域内での前記凹部の表面積を表す。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のローラであって、前記ローラの回転軸方向中央部における各凹部が式（４）を満足することを特徴とするローラ。
   0.998×ｓｉｎ^−１（Ｗ／Ｄ）≦Ｗ／Ｄ≦0.999999×ｓｉｎ^−１（Ｗ／Ｄ） （４）
6. 少なくとも前記各凹部は、前記ローラの回転軸方向中央部において、ローラ回転軸方向に連続または不連続に延在する形状を有するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のローラ。
7. 前記各凹部は、楕円形状の形状を有するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のローラ。
8. ローラは、表面がエラストマーで形成されており、かつ前記エラストマーの硬度が３５°以上７０°以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のローラ。
9. フィルムを巻き取る巻取コアを回転可能に保持するチャックと、前記チャックを回転駆動する駆動設備と、前記チャックに保持された巻取コアに対して付勢された回転可能な圧接ローラとを備えたフィルムの巻取装置であって、前記圧接ローラとして請求項１〜８のいずれかに記載のローラを備えたことを特徴とするフィルムの巻取装置。
10. 溶融した熱可塑性樹脂を口金からシート状に押し出し、冷却ドラム上で冷却して固化させてフィルムとなし、請求項９に記載のフィルムの巻取装置を用いて、該フィルムをフィルムロールとして巻き取ることを特徴とするフィルムロール体の製造方法。
11. フィルムロール体からフィルムを巻き出し、該フィルムを所定の幅にスリットして複数の小幅フィルムとなし、該小幅フィルムを請求項９に記載のフィルムの巻取装置を用いて、前記小幅フィルムをフィルムロールとして巻き取ることを特徴とするフィルムロール体の製造方法。
12. 前記フィルムと前記圧接ローラとの静摩擦係数が０．６以下となるよう前記フィルムと前記圧接ローラの組み合わせを用いることを特徴とする請求項１０または１１に記載のフィルムロール体の製造方法。

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