JP2008093964A

JP2008093964A - フィルム製造装置及びフィルム製造方法

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Publication number: JP2008093964A
Application number: JP2006278372A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Wakabayashi; 光雄若林
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Modern Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Modern Ltd
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2026-10-12
Also published as: JP4550790B2

Abstract

【課題】筒状体が閉鎖部材から剥離してフィルムの平滑性を低下させたり、冷却媒体収容室から冷却媒体が漏れたりすることがないようにする。
【解決手段】回転自在に配設された第１のロール１４と、第１のロール１４と対向させて回転自在に配設され、第１のロール１４と共に押出樹脂１２を挟み、押圧する第２のロール１５とを有する。第２のロール１５は、弾性変形が可能な厚さを有し、かつ、熱伝導性の高い材料から成る筒状体、及び筒状体の両端を閉鎖する閉鎖部材を２２備える。軸方向における筒状体の有効長さは、第１のロール１４の最大外径部の長さより大きくされる。軸方向における筒状体の有効長さは、第１のロール１４の最大外径部の長さより大きくされるので、筒状体が第１のロール１４より軸方向外方で変形するのが拘束されない。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィルム製造装置及びフィルム製造方法に関するものである。

従来、フィルムを製造するためのフィルム製造装置においては、押出成形機のダイから押し出された樹脂（以下「押出樹脂」という。）によって、薄膜状のフィルム（シートも含む。）を成形し、その後、フィルムを切断機によって切断して所定の長さにしたり、巻取装置によってリール状に巻き取ったりするようにしている。

そのために、前記フィルム製造装置は、複数の金属製のロールを備え、前記押出樹脂を両側から第１、第２のロールによって挟み、該第１、第２のロールの表面で挟圧し、冷却することによって薄膜状のフィルムを成形する。そして、前記押出樹脂は、第１のロールに巻き付けられて走行させられ、その間に、第１のロールによって冷却され、フィルムが成形される。続いて、フィルムは第１のロールから剥離させられ、次の工程に移される。

ところで、前記第１のロールと第２のロールとの間に押出樹脂を供給すると、第１のロールと第２のロールとの間にバンクが形成され、厚さにむらが生じるが、特に、フィルム厚み５００〔μ〕以下で、剛性の高い金属ロールを使用した場合、第１のロール及び第２のロールがバンクを均一に押し付けることができず、フィルムの表面がバンクの形成された箇所と形成されない箇所とで変化し、フィルムの平滑性が低下してしまう。

そこで、可撓性を有する金属薄膜から成る筒状体の両端を閉鎖部材によって閉鎖し、内部にラバーロールを収容し、筒状体の回転に伴ってラバーロールを従動的に回転させるようにした第２のロールが提供されている。

図２は従来のロールユニットを示す図である。

図において、５０はロールユニット、５１は回転自在に配設され、外周面に転写型が形成された第１のロール、５２は回転自在に配設され、前記第１のロール５１の回転に伴って従動する第２のロール、５３は図示されない押出成形機のダイから押し出された押出樹脂、５４は支持ユニットであり、前記第２のロール５２は、可撓性を有する金属薄膜から成る筒状体としてのフレキシブルスリーブ６１、該フレキシブルスリーブ６１の両端を閉鎖する閉鎖部材６２、前記フレキシブルスリーブ６１内において、フレキシブルスリーブ６１の回転に伴って従動するラバーロール６３等を備える。

前記支持ユニット５４は、フィルム製造装置の図示されないフレーム等に固定され、第２のロール５２の両端において、前記閉鎖部材６２を回転自在に支持する第１の軸部６５、及び該各第１の軸部６５間に配設され、前記ラバーロール６３を回転自在に支持する第２の軸部６６を備える。

また、前記閉鎖部材６２は、円形の形状を有する金属製のフランジ部７１、該フランジ部７１の外周縁においてフランジ部７１に取り付けられた金属製の環状の押え部材７２、及び前記フランジ部７１と押え部材７２との間に挟まれたシリコーンゴム製の環状の支持部材７３を備え、前記フレキシブルスリーブ６１の両端部は、支持部材７３に対して外嵌され、接着剤によって、支持部材７３に貼着され、固定される。なお、前記第２のロール５２を冷却するために、第２のロール５２内に、冷却媒体としての水を供給することができるように冷却媒体収容室７４が形成される。

前記構成のロールユニット５０において、前記押出樹脂５３は、第１のロール５１と第２のロール５２との間に進入すると、第１のロール５１及び第２のロール５２によって両側から挟まれ、所定の厚さの図示されないフィルムが成形される。このとき、ラバーロール６３は、フレキシブルスリーブ６１の内側において、フレキシブルスリーブ６１を介して押出樹脂５３を押す。

この場合、フレキシブルスリーブ６１及びラバーロール６３は、可撓性を有し、弾性変形が可能にされるので、押出樹脂５３の厚さにむらがある場合、フレキシブルスリーブ６１及びラバーロール６３がそれになじんだ形状に変形して押出樹脂５３を押すので、フィルムの平滑性を向上させることができる。

続いて、フィルムは、転写部から排出されると、第１のロール５１の外周面に沿って、かつ、第１のロール５１に巻き付けられて搬送された後、第１のロール５１の外周面における所定の箇所に設定された分離部で第１のロール５１から剥離させられる（例えば、特許文献１参照。）。
特許第３４２２７９８号公報

しかしながら、前記従来のフィルム製造装置においては、押出樹脂５３の厚さが大きく変動すると、フレキシブルスリーブ６１がそれに対応して、大きく変形することがあるが、その場合、前記フレキシブルスリーブ６１の両端が支持部材７３から剥離してしまうことがある。

その結果、フレキシブルスリーブ６１が一層大きく変形して、フィルムの平滑性を低下させたり、冷却媒体収容室７４内に収容された水が漏れたりしてしまう。

本発明は、前記従来のフィルム製造装置の問題点を解決して、筒状体が閉鎖部材から剥離してフィルムの平滑性を低下させたり、冷却媒体収容室から冷却媒体が漏れたりすることがないフィルム製造装置及びフィルム製造方法を提供することを目的とする。

そのために、本発明のフィルム製造装置においては、回転自在に配設された第１のロールと、該第１のロールと対向させて回転自在に配設され、第１のロールと共に押出樹脂を挟み、押圧する第２のロールとを有する。

そして、該第２のロールは、弾性変形が可能な厚さを有し、かつ、熱伝導性の高い材料から成る筒状体、及び該筒状体の両端を閉鎖する閉鎖部材を備える。

また、軸方向における筒状体の有効長さは、第１のロールの最大外径部の長さより大きくされる。

本発明によれば、フィルム製造装置においては、回転自在に配設された第１のロールと、該第１のロールと対向させて回転自在に配設され、第１のロールと共に押出樹脂を挟み、押圧する第２のロールとを有する。

この場合、軸方向における筒状体の有効長さは、第１のロールの最大外径部の長さより大きくされるので、筒状体が第１のロールより軸方向外方で変形するのが拘束されない。

したがって、筒状体の両端が閉鎖部材から剥離したり、破損したりすることがなくなるので、フィルムの平滑性を低下させたり、冷却媒体収容室内に収容された冷却媒体が漏れたりするのを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態におけるロールユニットを示す図、図３は本発明の実施の形態におけるロールユニットの断面図、図４は本発明の実施の形態における第２のロールの要部を示す断面図である。

図において、１１はダイであり、該ダイ１１は図示されない押出成形機に配設され、長尺状の押出樹脂１２を押し出す。前記ダイ１１の押出方向、本実施の形態においては、図３における下方にフィルム製造装置１３が配設され、該フィルム製造装置１３において前記押出樹脂１２が加工されて、フィルムｆになり、次の工程に移される。

前記フィルム製造装置１３は、ロールユニット２０を備え、該ロールユニット２０は、回転自在に配設された第１のロール１４、回転自在に配設され、前記第１のロール１４の回転に伴って従動する第２のロール１５、該第１のロール１４を回転自在に支持する支持軸１７、第２のロール１５を回転自在に支持する支持ユニット１６等を備える。本実施の形態において、前記転写型は、凹凸のないフラット転写型から成り、表面は平滑な鏡面にされる。前記第１のロール１４は第２のロール１５と対向させて配設され、第１のロール１４と第２のロール１５との間に転写部Ｐ１が形成される。なお、必要に応じて第２のロール１５の外周面に転写型を形成したり、第１のロール１４及び第２のロール１５の両方の外周面に転写型を形成したりすることができる。

前記第２のロール１５は、第１の筒状体としての、かつ、外側筒状体としてのフレキシブルスリーブ２１、該フレキシブルスリーブ２１の両端を閉鎖する閉鎖部材２２、前記フレキシブルスリーブ２１内において、フレキシブルスリーブ２１の回転に伴って従動する第２の筒状体としての、かつ、内側弾性筒状体としてのラバーロール２３等を備える。

前記支持ユニット１６は、フィルム製造装置１３の図示されないフレーム等に固定され、第２のロール１５の両端において、前記閉鎖部材２２を回転自在に支持する第１の軸部２５、及び該各第１の軸部２５間に配設され、前記ラバーロール２３を回転自在に支持する第２の軸部２６を備える。

前記ラバーロール２３はフレキシブルスリーブ２１に対して第１のロール１４側に偏心させて配設され、そのために、第２の軸部２６の軸心は第１の軸部２５の軸心に対して第１のロール１４側に偏心させられる。

前記フレキシブルスリーブ２１は、弾性変形が可能な厚さを有し、直径が２００〔ｍｍ〕以上、かつ、６００〔ｍｍ〕以下の範囲の寸法を有するとともに、弾性及び可撓性を有し、かつ、熱伝導性の高い材料、本実施の形態においては、金属によって形成される。

また、前記閉鎖部材２２は、円形の形状を有するフランジ部３１、該フランジ部３１の外周縁においてフランジ部３１に取り付けられた環状の押え部材３２、及び前記フランジ部３１の外周縁に固定された環状の受け部材３３を備える。前記フランジ部３１、押え部材３２及び受け部材３３は剛性を有する材料、本実施の形態においては、金属によって形成される。

前記フランジ部３１は第１の軸部２５に対して回転自在に配設され、そのために、フランジ部３１と第１の軸部２５との間に二つのベアリングｂ１、ｂ２が配設され、環状のベアリング押え４１によってベアリングｂ１、ｂ２の位置が固定される。また、前記フランジ部３１の内周面における軸方向内方の端部には溝４２が形成され、該溝４２にシール部材４３が配設される。そして、前記支持軸１７の所定の箇所に、図示されないギヤが形成され、該ギヤを介して支持軸１７と図示されない駆動部としてのモータとが連結される。

したがって、該モータを駆動すると、図３に示されるように、第１のロール１４が所定の周速度で矢印Ａ方向に回転させられ、それに伴って、第２のロール１５が前記第１のロール１４の周速度と等しい周速度で矢印Ｂ方向に回転させられる。本実施の形態においては、支持軸１７とモータとを連結し、モータを駆動することによって第１のロール１４を回転させるようになっているが、第１の軸部２５に所定の箇所に図示されないギヤを形成し、該ギヤを介して第１の軸部２５と前記モータとを連結することができる。その場合、モータを駆動することによって第２のロール１５を回転させると、それに伴って、第１のロール１４を回転させることができる。さらに、支持軸１７及び第１の軸部２５と前記モータとを連結し、該モータを駆動することによって、第１、第２のロール１４、１５を回転させることができる。なお、前記第１のロール１４の円周方向における所定の箇所に分離部としての剥離部Ｐ２が設定され、該剥離部Ｐ２において、第１のロール１４と当接させて、剥離用の図示されないロールが配設され、フィルムｆが剥離用のロールによって第１のロール１４から剥離させられる。本実施の形態においては、第１のロール１４と当接させて剥離用のロールが配設されるようになっているが、第２のロール１５と当接させて剥離用のロールを配設することができる。

また、押え部材３２は、断面が「Ｌ」字状の形状を有し、かつ、軸方向に延びる環状の押え部４４、及び該押え部４４から径方向内方に向けて延びる支持部４５から成り、該支持部４５はねじ、溶接等の所定の固定手段によってフランジ部３１に固定される。

そして、前記フレキシブルスリーブ２１の両端部は、受け部材３３に対して外嵌されるとともに、押え部材３２と受け部材３３とによって挟まれ、かつ、受け部材３３による楔作用の機械的な固定手段によって押え部材３２及び受け部材３３に固定される。なお、受け部材３３を使用することなく、接着・ろう付、溶接等の所定の固定手段によってフレキシブルスリーブ２１を固定することができる。

また、ラバーロール２３は、剛性を有する材料、本実施の形態においては、金属によって形成された筒状体４６、並びに該筒状体４６上に被覆され、かつ、弾性及び可撓性を有する材料、本実施の形態においては、ゴムから成る筒状の被覆層４７を備える。前記ラバーロール２３は、第２の軸部２６に対して回転自在に配設され、そのために、筒状体４６と第２の軸部２６との間にベアリングｂ３が配設され、環状のベアリング押え４８によってベアリングｂ３の位置が固定される。また、前記筒状体４６と第２の軸部２６との間におけるベアリングｂ３より軸方向外方には、シール部材４９が配設される。

本実施の形態において、前述されたように、第２のロール１５においては、フレキシブルスリーブ２１に対して第１のロール１４側に偏心させて配設され、通常の状態で、図４に示されるように、第１のロール１４側の部分でフレキシブルスリーブ２１の内周面と被覆層４７の外周面とが接触させられる。したがって、前述されたように、第１のロール１４が矢印Ａ方向に回転させられるのに伴ってフレキシブルスリーブ２１が回転させられると、フレキシブルスリーブ２１とラバーロール２３との摩擦によって、ラバーロール２３は従動して同じ方向に回転させられる。

前記第２のロール１５内には、フレキシブルスリーブ２１、閉鎖部材２２、支持ユニット１６及びラバーロール２３によって包囲された空間に、円柱状の冷却媒体収容室８５が形成され、該冷却媒体収容室８５に水等の冷却媒体が供給され、第２のロール１５を冷却することができるようになっている。そのために、前記第１の軸部２５には、第１の軸部２５の所定の箇所、本実施の形態においては、閉鎖部材２２よりわずかに軸方向内方の箇所まで延在させて形成された冷却媒体流路８１が形成され、該冷却媒体流路８１の一端は第１の軸部２５の端面に開口させられ、冷却媒体流路８１の他端は、軸方向流路８２を介して第１の軸部２５の外周面上の複数箇所、本実施の形態においては、２箇所に開口させられる。

そして、図示されない冷却媒体供給装置から送られた水は、第２のロール１５（図４）の一端側において、矢印で示されるように冷却媒体流路８１に供給され、軸方向流路８２を介して冷却媒体収容室８５に供給され、フレキシブルスリーブ２１をガラス転移点Ｔｇ以下の温度に冷却した後、第２のロール１５の他端側において、軸方向流路８２及び冷却媒体流路８１を介して排出され、前記冷却媒体供給装置に戻される。該冷却媒体供給装置は、水の温度を一定に保つための温度調整装置、前記水を供給するためのポンプ等を備える。

第１のロール１４は、熱伝導性の高い材料、本実施の形態においては、金属等の剛性材料から成り、かつ、円筒状の形状を有する筒状体８３、及び該筒状体８３の両端に配設された円形の形状を有する図示されない閉鎖部材を備える。なお、前記第１のロール１４にも、第２のロール１５と同様の図示されない冷却媒体流路及び冷却媒体収容室が形成され、前記冷却媒体供給装置から冷却媒体収容室に水が供給され、第１のロール１４をガラス転移点Ｔｇ以下の温度に冷却する。

次に、前記構成のフィルム製造システムの動作について説明する。

まず、ダイ１１から押し出された押出樹脂１２は、転写部Ｐ１に進入すると、第１のロール１４及び第２のロール１５によって両側から挟まれ、所定の厚さのフィルムｆが成形されるとともに、第１のロール１４の表面の転写型が転写される。なお、第２のロール１５にも転写型が形成されている場合は、第２のロール１５の転写型も同時に転写される。このとき、第２のロール１５は押出樹脂１２を押すが、本実施の形態においては、第１のロール１４が剛性を有するのに対してフレキシブルスリーブ２１及び被覆層４７は、可撓性を有するので、図３に示されるように、内方に向けて変形する。

ここで、押出樹脂１２の厚さにむらがある場合、フレキシブルスリーブ２１及び被覆層４７がそれになじんだ形状に変化して押出樹脂１２を押すので、フィルムｆの平滑性を向上させることができる。

続いて、フィルムｆは、転写部Ｐ１から排出されると、第１のロール１４の外周面に沿って、かつ、第１のロール１４に巻き付けられて搬送された後、第１のロール１４の外周面における前記剥離部Ｐ２で、剥離用のロールによって第１のロール１４から剥離させられる。したがって、第１のロール１４から剥離させられたフィルムｆは、剥離用のロールに沿って、かつ、ロールに巻き付けられて搬送された後、ロールから剥離させられ、次の工程に移される。なお、第２のロール１５と当接させて剥離用のロールが配設される場合、フィルムｆは、転写型Ｐ１から排出されると、第２のロール１５の外周面に沿って、かつ、第２のロール１５に巻き付けられて搬送された後、前記剥離用のロールによって剥離させられる。

なお、前述されたように、第２のロール１５は水によって冷却されるので、フィルムｆの温度は、第２のロール１５に沿って搬送される間に、ガラス転移点Ｔｇより低い温度Ｔｃ
Ｔｇ−１００〔℃〕≦Ｔｃ≦Ｔｇ
にされる。

ところで、転写部Ｐ１において押出樹脂１２を第１のロール１４及び第２のロール１５によって挟み、押圧するに当たり、押出樹脂１２の縁部において厚さが大きく変動する場合があるが、フレキシブルスリーブ２１がそれに対応して、大きく変形すると、フレキシブルスリーブ２１と閉鎖部材２２との接続部分に大きな応力が加わってしまう。

そこで、本実施の形態においては、軸方向におけるフレキシブルスリーブ２１の長さ、特に、押え部材３２及び受け部材３３によって動きが拘束されていない部分の長さ、すなわち、有効長さをＬ１とし、軸方向における第１のロール１４の外径の最も大きい部分、すなわち、最大外径部の長さをＬ２とし、軸方向におけるラバーロール２３の長さ、すなわち、被覆層４７の長さをＬ３としたとき、
Ｌ１＞Ｌ２≧Ｌ３
にされる。そして、押出樹脂１２の幅をＷ１とすると、
Ｌ１＞Ｗ１
にされる。

そして、フレキシブルスリーブ２１の左右の両端より軸方向内方に第１のロール１４の両端及び押出樹脂１２の両縁が配設され、前記第１のロール１４の両端と同じ位置、又は軸方向内方に被覆層４７の両端が配設される。したがって、フレキシブルスリーブ２１の外周面側においては、第１のロール１４と押え部４４との間の部分が径方向外方に向けて変形するのを拘束するものがなく、フレキシブルスリーブ２１の内周面側においては、ラバーロール２３と受け部材３３との間の部分が径方向内方に向けて変形するのを拘束するものがない。

この場合、図１に示されるように、押出樹脂１２の縁部において厚さが大きく変動した場合、変動した箇所より径方向内方にラバーロール２３が存在しないので、変動した箇所が第１のロール１４及びラバーロール２３によって挟まれることがない。したがって、フレキシブルスリーブ２１に大きな外力が加わることがなくなる。

また、第１のロール１４の両端部外径を小さくすると、フレキシブルスリーブ２１に加わる外力を一層小さくすることができる。そして、フレキシブルスリーブ２１において、変動した箇所に対応する部分が変形するのを拘束するものがないので、フレキシブルスリーブ２１は円滑に変形する。

したがって、フレキシブルスリーブ２１の両端が閉鎖部材２２から剥離したり、破損したりすることがなくなるので、フィルムｆの平滑性を低下させたり、冷却媒体収容室８５内に収容された水が漏れたりするのを防止することができる。

なお、必要に応じて、前記第１、第２のロール１４、１５の回転方向における転写部Ｐ１より上流側の、転写部Ｐ１の近傍に、図示されない加熱装置が、転写部Ｐ１と隣接させて、かつ、第１、第２のロール１４、１５と対向させて配設され、第１、第２のロール１４、１５を加熱する。前記加熱装置は、誘導加熱装置によって構成するのが好ましく、加熱装置において高周波電流を発生させ、磁界を形成すると、第１、第２のロール１４、１５に、磁界を打消すような方向にうず電流が発生する。なお、該うず電流及び第１、第２のロール１４、１５を構成する金属の電気抵抗によってジュール熱が発生する。

この場合、第２のロール１５において、うず電流は、表皮効果によって、前記フレキシブルスリーブ２１の表面に近い部分ほど多く流れるので、フレキシブルスリーブ２１の表面だけをガラス転移点Ｔｇ以上の高温にすることができる。

しかも、加熱装置が転写部Ｐ１の近傍に配設されるので、フレキシブルスリーブ２１が転写部Ｐ１に到達するまでにフレキシブルスリーブ２１の表面の温度が低くなることがなく、ガラス転移点Ｔｇ以上の高温に維持することができる。したがって、転写部Ｐ１において、押出樹脂１２が固化することがないので、押出樹脂１２を転写型に十分に密着させることができる。その結果、転写型を十分に転写することができ、フィルムｆの転写面の品質を向上させることができる。また、加熱装置におけるフレキシブルスリーブ２１を加熱するために必要なエネルギーを小さくすることができるので、フィルム製造装置１３のコストを低くすることができる。

また、本実施の形態においては、第１のロール１４の外周面の転写型は、表面に凹凸のないフラット転写型から成るが、表面に微細パターンが形成された意匠転写型を第１のロール１４の外周面に形成することができる。その場合、意匠転写型が転写されたフィルムｆには、微細な凹凸から成る転写面が形成される。前記第２のロール１５にも転写型が形成されている場合は、第２のロール１５の転写型も、フラット転写型に代えて、意匠転写型にすることができる。

前記意匠転写型が転写されたフィルムｆは、転写面に形成された微細パターンを光の通路として入射光を画面に導くための導光板として使用したり、各種の多層フィルムを用いて、通過する光の位相を調整する位相板として使用したり、画面の方向への発光効率を向上させるための輝度向上フィルムとして使用したりすることができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の実施の形態におけるロールユニットを示す図である。従来のロールユニットを示す図である。本発明の実施の形態におけるロールユニットの断面図である。本発明の実施の形態における第２のロールの要部を示す断面図である。

符号の説明

１２押出樹脂
１３フィルム製造装置
１４第１のロール
１５第２のロール
２１フレキシブルスリーブ
２２閉鎖部材

Claims

（ａ）回転自在に配設された第１のロールと、
（ｂ）該第１のロールと対向させて回転自在に配設され、第１のロールと共に押出樹脂を挟み、押圧する第２のロールとを有するとともに、
（ｃ）該第２のロールは、弾性変形が可能な厚さを有し、かつ、熱伝導性の高い材料から成る筒状体、及び該筒状体の両端を閉鎖する閉鎖部材を備え、
（ｄ）軸方向における筒状体の有効長さは、第１のロールの最大外径部の長さより大きくされることを特徴とするフィルム製造装置。
前記押出樹脂の幅は、軸方向における筒状体の有効長さより小さくされる請求項１に記載のフィルム製造装置。
前記第１のロール内に可撓性を有する内側弾性筒状体が配設される請求項１又は２に記載のフィルム製造装置。
回転自在に配設された第１のロール、該第１のロールと対向させて回転自在に配設され、第１のロールと共に押出樹脂を挟み、押圧する第２のロールとを有するとともに、該第２のロールは、弾性変形が可能な厚さを有し、かつ、熱伝導性の高い材料から成る筒状体、及び該筒状体の両端を閉鎖する閉鎖部材を備え、軸方向における筒状体の有効長さは、第１のロールの最大外径部の長さより大きくされるフィルム製造装置のフィルム製造方法において、
前記押出樹脂の幅は軸方向における筒状体の有効長さより小さくされることを特徴とするフィルム製造方法。