JP2008279745A

JP2008279745A - 薄膜シート成形用ロール

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Publication number: JP2008279745A
Application number: JP2007150942A
Authority: JP
Inventors: Akira Shimizu; 明清水
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-05-11
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2008-11-20

Abstract

【課題】薄膜シートを効率よく容易に成形することができるシンプルな構造で安価な薄膜シート成形用ロールを提供する。
【解決手段】弾性変形が可能な金属薄膜からなる金属製弾性外筒１０２と、該金属製弾性外筒１０２の内部に、上記金属製弾性外筒１０２の両端部を閉塞する弾性変形自在の環状シール部材１０３と、冷却流体の流路を形成し上記金属弾性外筒１０２を内部から押圧する弾性変形自在の被覆部材１０４を外周部に有する内筒１０５を、備えてなるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面平滑性が均一な薄膜シートを効率良く成形する薄膜シート成形用ロールに関する。

図４に熱可塑性樹脂によるシートを成形するシート成形機の概略を示す。
図４中、符号１１は押出し機、１２はダイ、１３〜１５は金属ロール、１６は切断機を各々図示する。
同図に示すように、押出し機１１の先端に付属するダイ１２から押出された樹脂溶融膜１７を、複数の金属ロール１３〜１５に導いて、該樹脂溶融膜１７の両面をロール１３〜１５の表面で挟圧すると共に、冷却して膜状のシート１８に成形して、その後切断機１６で所定の長さに切断するか、或いは必要に応じて巻取り装置に（図示せず）により巻き取るようにしている。

上記シート成形機によりダイ１２からの樹脂溶融膜１７を挟圧してシート１８を成形する際に、ロールの間隙部にバンク（溶融樹脂溜り）が発生しながら成形することはよく知られている。
従来においては、上記成形されたシート１８の厚みが比較的厚い（例４００μｍ以上）ものを得る場合では、上記バンクを制御し幅方向で均一にすることは比較的容易であり、また、厚い樹脂溶融膜の場合では若干のクッション性を有するので、バンクが幅方向で若干不均一であってもシート１８の全幅にわたってロール表面でほぼ均一に押し付けることができ、平滑性のあるシートを成形することが可能であった。

しかしながら、上述した剛体性の金属ロール１３及び１４で上記シート１８の厚さが例えば３００μｍ程度以下の薄いシートを成形する場合においては、樹脂溶融膜１７のクッション性が少ないので、バンクのある部分は金属ロール表面に押しつけられるものの、バンクのない部分は金属ロールの表面で押し付けられないのでシートの幅方向で部分的に表面が平滑でなくなるという問題がある。

このため、従来では、上記金属ロール１３、１４の内の一本のロールの表面をゴム等の弾性体とし、該弾性体の弾性力により、樹脂溶融膜１７の厚みのバラツキになじんで全面を均一に押し付けて且つバンクを発生させず平滑なシートを成形するような提案がある。

しかしながら、ゴム等の弾性体の表面は金属ロールと同様な鏡面とする事ができず、ロール表面が転写するシートの表面平滑性には限界があった。
また、両面が鏡面であることが必須である透明シートの成形もできないという問題がある

更に、ゴム等の弾性体は断熱体のために、冷却水等でロール内部や外部から冷却してもゴム等の弾性体に対する冷却効果が小さく、逆に樹脂溶融膜の熱でゴム等の弾性体の表面が高温になってしまい、効率よく良好な成形ができない、という問題がある。

また、上記金属ロールの内の一本のロールを、ゴム等の弾性体の外部に表面を鏡面仕上げされている金属薄膜を被覆したロール（特許文献１、特許文献２）とすることが提案されている。
特許第２７４２８２１号公報特開平７−１００９６０号公報

上記提案においては、上記金属薄膜の内部に配した弾性体層（例えばゴム等）の弾性力により、薄膜シート成形時において樹脂溶融膜の厚みむらになじんだ状態で樹脂溶融膜を圧着することで、表面平滑性に優れた樹脂薄膜シートを得るようにしている。

しかしながら、前記弾性体層は断熱体なので、冷却水等でロールの内部から冷却しても金属薄膜を効率良く冷却できないという問題がある。

又、表面を鏡面仕上げした金属薄膜からなる金属製弾性外筒のロール（特許文献３）とすることが提案されている。
特許第３４２２７９８号公報

この場合は、金属製弾性外筒の内部を冷却水で直接冷却するので冷却効率は良い。しかし、請求項１の場合は薄膜シートを適切に圧着する為には冷却流体の内圧を高くする必要があり、該金属製弾性外筒の両端の閉塞部からの冷却流体の漏れを完全に防ぐことは難しく漏れた冷却流体が樹脂溶融膜に当り表面の状態が不均一になり良好な薄膜シートを成形することができないという問題がある。

また、請求項２の場合は弾性体ロールで金属製弾性外筒を内側から押し付けているので冷却流体の内圧を高くしなくとも適切に薄膜シートを圧着することができるが構造が複雑になり装置が高価になると共に、取り扱いも難しくなるという問題がある。

本発明は、薄膜シート成形用ロールの上記問題に鑑み、冷却の為の温度管理が容易であり、且つ、冷却流体の漏れが無く高効率で樹脂溶融膜を冷却でき、更に樹脂溶融膜を適切に圧着することができ高効率で表面平滑性が良好な薄膜シートを成形することができる、構造が簡単で取り扱いが容易であり且つ、安価な薄膜シート成形用ロールを提供することを課題とする。

前記課題を解決する本発明の薄膜シート成形用ロールは、少なくとも二以上のロールにより熱可塑性樹脂を挟圧及び冷却して薄膜シートを成形する薄膜シート成形用ロールであって、弾性変形が可能な金属薄膜からなる金属製弾性外筒と、該金属製弾性外筒の内側に、上記金属製弾性外筒の両端部を閉塞する弾性変形自在の環状シール部材を備えると共に、上記金属製弾性外筒の内径より小さな外径であり冷却流体の流路を形成し且つ上記金属製弾性外筒を対向ロールに押圧する弾性変形自在の被覆部材で被覆された内筒を備え、該内筒と上記金属製弾性外筒とは同一軸上に固定されてなることを特徴とするものである。

このような薄膜シート成形用ロールによれば、弾性変形が可能な金属薄膜からなる金属製弾性外筒を有する薄膜シート成形用ロールを用いて、押出し機先端のダイからの樹脂溶融膜を挟圧する際、該金属製外筒の金属薄膜が弾性変形自在であるので、樹脂溶融膜に厚みむらがあってもそれに対応して金属弾性外筒の部分はなじんだ形状に変化しつつ該樹脂溶融膜を圧着し、バンクを発生させずに表面平滑性の均一な薄膜シートを成形することができる。

又、弾性変形自在の環状シール部材及び弾性変形自在の被覆部材で金属性弾性外筒の内側から圧着するので冷却流体の圧力を高くしなくとも表面に圧着むらのない表面平滑性が良好な薄膜シートを成形出来ると共に、金属製弾性外筒の内側から冷却流体で直接、効率良く冷却するので、薄膜シートを高効率で成形することが簡単な構造で取り扱い易い安価な装置で出来る。

本発明を詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
図１は、図４に示したシート成形機に用いる本発明にかかる薄膜シート成形用ロールの概略図である。
図１に示すように、本発明にかかる薄膜シート成形用ロール（以下「シート成形用ロール」という）１０１は、弾性変形可能な厚さの金属製弾性外筒１０２と、該金属製弾性外筒１０２の両端部を閉塞する左右の端部に設けた弾性変形自在の環状シール部材１０３及び金属製弾性外筒１０２の内径より小さな外径の弾性変形自在の被覆部材１０４を外周部に有する内筒１０５と、上記金属製弾性外筒１０２と上記被覆部材１０４との間隙部で形成される流路１０８に軸部１０６を介して外部から冷却流体１０７を圧送する流体圧送手段（図示せず）とから構成されている。

尚、軸部１０６と内筒１０５は一体化されており、更に環状シール部材１０３を介して金属製弾性外筒１０２は内筒１０５上に設けられている。
従って、内筒１０５と金属製弾性外筒１０２は同一軸部１０６上に一体的に取り付けられた状態になっている。

冷却流体１０７は流路１０８を流れていきながら金属製弾性外筒１０２を内部から直接冷却して図示しない反対側の軸部から流れ出ていく。冷却流体１０７が流路１０８を流れながら、金属製外筒１０２の内面を直接冷却するので冷却効率が良いものとなる。

弾性変形自在の、環状シール部材１０３及び被覆部材１０４で金属製弾性外筒１０２の内側から押すので冷却流体１０７の圧力を余り高くしなくとも樹脂溶融膜１７を適切に挟圧する事が出来る。

図２は、本発明に掛かる成形用ロール１０１を用いた成形部の概略側面図を示すものである。
図２において、前記シート成形用ロール１０１と対向ロールとして従来と同様な表面が鏡面の金属ロール１１８が配設されており、前記シート用ロール１０１は円弧状１０９に変形しながら、ダイ１２からの樹脂溶融膜１７を挟圧して薄膜シート１８を成形している。

その際に、金属製弾性外筒１０２が流路１０８の間隙を越えて円弧状１０９に変形すると内筒１０５の外周を被覆している被覆部材１０４が金属製弾性外筒１０２の内側を円弧状に押圧する。

そして、本発明によれば、図３に示すように、前記シート成形用ロール１０１を用い、ダイ１２からの樹脂溶融膜１７を挟圧する際に、弾性変形自在の被覆部材１０４及び環状シール部材１０３で金属製弾性外筒１０２を樹脂溶融膜１７の形状になじんだ形状に対応させつつ変形させながら該樹脂溶融膜１７を金属ロール１１８に圧着することとなる。

よって、薄膜シート成形時にもバンク発生のないのは従来のゴム等の弾性ロールの場合と同様であるが、更に、金属製弾性外筒１０２の表面は、鏡面であり内部を直接冷却されるので、平滑性、透明性の良好な薄膜シート１８を容易に効率よく成形できる。

ここで、本発明にかかるシート成形用ロール１０１において、流路１０８の間隙は０．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度が好ましい。
これは０．５ｍｍ以下であると冷却水１０７が流れる際の抵抗が大きくなり十分な冷却水を流すことが難しくなり、一方１０ｍｍを超えた場合には金属製弾性外筒１０２の変形が大きくなるまで被覆部材１０４で押圧することが出来ず金属製弾性外筒１０２に無理な応力が発生し寿命が短いものとなる。

また、金属製弾性外筒１０２の材料として用いる弾性変形可能な金属薄膜の厚さは、０．１５ｍｍ〜１ｍｍ程度が好ましい。
これは金属薄膜の厚さが０．１５ｍｍ以下であると強度不足となり好ましくなく、一方、１ｍｍを超えた場合には弾性変形の自由度が小さく、シート成形時において樹脂溶融膜の表面形状の凹凸に柔軟に対応できないおそれがあるからである。

更に、前記金属薄膜の材質は特に限定されるものではないが、例えばばね鋼、ステンレス鋼、ニッケル等を用いるのが好適である。
さらに、前記金属製弾性外筒１０２を溶接継ぎ部のないシームレス構造とすることにより、樹脂溶融膜１７を挟圧する際、溶接継ぎ跡の転写のない良好なシートが成形できる。

前記弾性変形自在の環状シール部材１０３及び被覆部材１０４の材質は特に限定されるものでないが、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、ネオプレンゴム、シリコンゴム等を例示することができると共に、硬度はＨｓ３０〜９０が好ましい。

水密状態をより確実にする為に環状シール部材１０３は弾性外筒１０２と適宜接着剤等で接着される事が好ましい。

本発明のシート成形用ロールによれば、２００μｍ以下の薄い樹脂シートのものから４００μｍ以上の厚い樹脂シートまで平滑性の良好な透明性の高いシートを容易に成形することができる。

以下本発明の実施例を説明する。
〔シート〕
厚み０．１９ｍｍ
〔樹脂〕
ホモＰＰＭＦＲ０．９
〔成形条件〕
ダイ温度２３５℃
〔金属製弾性外筒の仕様〕
外径２００ｍｍ
長さ１０００ｍｍ
金属薄膜厚０．２５ｍｍ
〔冷却水の仕様〕
冷却水の温度１８℃
冷却水の圧力０．２ＭＰａ

上記得られた薄膜シートは、薄膜でありながら、従来発生していたバンクマークの発生がなく、両面の平滑性が良好な鏡面薄膜シートであった。

本発明に係るシート成形用ロールの概略断面図である。本発明に係るシート成形の概略側面図である。本発明に係るシート成形の挟圧状態を示す概略図である。シート成形機の概略図である。

符号の説明

１０１薄膜シート成形用ロール
１０２金属製弾性外筒
１０３環状シール部材
１０４被覆部材
１０５内筒
１０６軸部
１０７冷却流体
１０８流路

Claims

少なくとも二以上のロールにより熱可塑性樹脂を挟圧及び冷却して薄膜シートを成形する薄膜シート成形用ロールであって、
弾性変形が可能な金属薄膜からなる金属製弾性外筒と、該金属製弾性外筒の内側に、上記金属製弾性外筒の両端部を閉塞する弾性変形自在の環状シール部材を備えると共に、上記金属製弾性外筒の内径より小さな外径であり冷却流体の流路を形成し且つ上記金属製弾性外筒を対向ロールに押圧する弾性変形自在の被覆部材で被覆された内筒を備え、該内筒と上記金属製弾性外筒とは同一軸上に固定されてなることを特徴とする薄膜シート成形用ロール。