JP2009208926A - ウェブ案内ローラの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェブにかかるテンションを下げた場合等であっても、保持力を落とすことなくウェブを案内する。
【解決手段】円筒状の素管３５にニッケルメッキ層３６を形成する。ガラスビーズを用いて、ニッケルメッキ層３６の周面に対してブラスト処理を行い、凹部４１を形成する。ブラスト処理では、ウェブに対する保持力が所定の値になるように、凹部４１の占有面積率を調整する。ニッケルメッキ層３６の周面に対して、その周方向に一定のピッチで周溝４２を形成する。凹部４１及び周溝４２が形成されたニッケルメッキ層３６に対してクロムメッキ処理を行い、クロムメッキ層４４を形成する。クロムメッキ層４４に対して研磨加工を行い、平滑部４６を形成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、連続的に搬送される可撓性帯状支持体を円筒状外周面で支持しながら、所定の搬送路に沿って走行案内するウェブ案内ローラの製造方法に関する。

近年、液晶ディスプレイの市場が拡大しており、それに伴って、その液晶ディスプレイの偏光板の保護フイルムに使用されるセルローストリアセテートフイルム（以下「ＴＡＣフイルム」という）の需要が増加してきている。この需要に応えようと、ＴＡＣフイルムの生産性を向上させる多くの試みがなされている。

ＴＡＣフイルムを生産する溶液製膜設備では、原料であるドープを流延バンド等の支持体に連続的に流延し、これを剥ぎ取って乾燥させることにより長尺状のＴＡＣフイルム（以下「ウェブ」という）を形成している。したがって、ＴＡＣフイルムの生産性を向上させるためには、ウェブの搬送速度を上げることが必要となる。

しかしながら、ウェブの搬送速度を上げることで、次のような問題が起こる。溶液製膜設備では、ウェブをウェブ送り方向に保持及び案内するウェブ案内ローラが、所定の間隔で多数設置されている。ウェブはウェブ案内ローラにより案内されるときにウェブとウェブ案内ローラとの間に空気を同伴するが、ウェブの搬送速度を上げることによって、その同伴される空気（以下「同伴空気」という）の量が多くなる。同伴空気の量が多くなることで、ウェブとウェブ案内ローラとの接触が不安定になり、ウェブがウェブ案内ローラ上でスリップするようになる。

この問題を解決するために、特許文献１及び２では、ローラの周面に溝と平滑部を設け、同伴空気をその溝から逃すことで、ウェブの搬送速度を上げた場合であっても、ウェブとウェブ案内ローラとの接触性を安定させている。
特開平８−１７５７２７号公報 特開平１０−７７１４６号公報

溶液製膜設備では、ウェブの搬送速度だけでなく、ウェブの膜厚や、ウェブに対するウェブ案内ローラのラップ角（以下「ウェブラップ角」という）など製造条件を適宜変更しながら製造を行っている。例えば、ウェブを薄手化した場合には、ウェブの剛性の低下によりシワが発生しやすくなるために、搬送時にウェブにかかるテンションを下げている。しかしながら、テンションを下げることで、同伴空気の量が多くなり、ウェブに対するウェブ案内ローラの保持力が低下する。そのため、ウェブがウェブ案内ローラ上でスリップするようになり、ウェブには擦り傷や引きつれシワといった欠陥が発生する。

また、ウェブラップ角を浅くした場合には、ウェブとウェブ案内ローラとの接触面積が小さくなるため、ウェブに対するウェブ案内ローラの保持力が低下する。そのため、テンションを下げた場合と同様に、ウェブがスリップし、擦り傷や引きつれシワといった欠陥が発生する。

これに対して、特許文献１及び２の発明は、ローラの周面に溝を設けることで、搬送速度の高速化に伴うウェブとの接触性を安定させているが、上述のウェブのテンションダウンやウェブラップ角を浅くすることによるウェブ案内ローラの保持力低下には、溝を設けただけでは対応することができない。

本発明は、ウェブのテンションを下げた場合やウェブラップ角を浅くした場合などウェブの搬送条件が変化した場合であっても、ウェブを安定して案内することができるウェブ案内ローラの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ウェブを保持しながら案内するウェブ案内ローラの製造方法において、ローラ本体の周面に凹部を形成する凹部形成工程と、前記ローラ本体の周面に、周方向で複数の周溝を形成する周溝形成工程とを有し、前記凹部形成工程では、前記ウェブに対する保持力が所定の値になるように、前記凹部の占有面積率を調整することを特徴とする。

前記凹部形成工程では、前記ローラ本体に微小物を吹き付けて凹部を形成することが好ましい。前記微小物は、ガラスビーズ、珪砂、セラミックボールのいずれかであることが好ましい。前記周溝は、前記ローラ本体の軸方向に０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下のピッチで離間して設けられ、深さが０．００５ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明によれば、ウェブに対する保持力が所定の値になるように、凹部の占有面積率を調整することにより、ウェブの搬送条件が変化した場合であっても、その搬送条件に合った保持力がウェブに付与される。これにより、ウェブを安定して案内することができる。

図１に示すように、溶液製膜設備１０では、まず、ポリマー１１と溶媒１２とを含むドープ１３が、走行する流延バンド１４に流延ダイ１５から連続的に流延される。これにより、流延バンド１４上に流延膜１６が形成される。流延膜１６は、流延バンド１４の上方に設けられた乾燥ダクト１７からの乾燥風によって乾燥される。このとき、流延膜１６から溶剤ガスが揮発する。そして、流延膜１６が自己支持性を有するようになったときに、流延膜１６は湿潤フイルム２０として流延バンド１４から剥ぎ取られてテンター２１に送られる。テンター２１では、湿潤フイルム２０を幅方向に引き伸ばすとともに乾燥させてフイルム２２を得る。フイルム２２は乾燥装置２３に送られ、この乾燥装置２３内で乾燥される。そして、乾燥装置２３を出たフイルム２２は、巻取装置２４によって巻き取らる。

製造されたフイルム２２は５８．０％〜６２．５％の平均酢化度を有するセルロースエステルフイルムであり、その幅は０．３ｍ以上３ｍ以下、その厚さは２μｍ以上２００μｍ以下、その表面粗さは０．５ｎｍ以上である。

図２に示すように、乾燥装置２３内には、連続的に搬送される長尺状のフイルム３０（以下「ウェブ」という）を案内する多数のウェブ案内ローラ３１が設置されている。ウェブ案内ローラ３１は、ウェブ３０を保持及び案内するローラ本体３２と、このローラ本体３２の両端部に嵌着された軸部３３とから構成されている。

ローラ本体３２は、アルミニウム製の円筒体３５（以下「素管」とする。図３参照）に対して、ウェブ３０を安定して搬送させるための各種加工を施すことにより構成される。各種加工は、図３に示す（Ａ）から（Ｄ）の順で行われる。なお、ローラ本体はアルミニウム製に限らず、例えば鉄、ステンレス、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などの各種材質のものを用いてもよい。

まず、図３（Ａ）に示すように、素管３５の外周面に対してニッケルメッキ層３６が形成される。次に、（Ｂ）に示すように、ニッケルメッキ層３６の表面に対して、ガラスビーズなどの微小物を吹き付けるブラスト処理が行われる。このブラスト処理により、略半球形状を有する多数個の凹部４１が形成される。なお、凹部４１は略半球形状に限らず、略多角錐形状などであってもよい。また、ブラスト処理では、凹部を互いに重なり合わせた相互連結チャンネルを形成してもよい。また、素管３５へのメッキにニッケルを用いたが、これに限らず、アルミニウム製の素管３５から剥がれにくいメッキ、例えばＦｅなどを用いてもよい。

次に、（Ｃ）に示すように、周知の溝形成方法によって、素管３５の周方向に沿って、複数の周溝４２が形成される。周溝４２は、素管３５の軸方向に沿って、一定のピッチで形成されている。周溝４２は、底部の断面の形状が略楕円形状となる三角溝とされるが、これに限らず、断面全体が略半円形状や楕円形状である溝などであってもよい。

次に、（Ｄ）に示すように、凹部４１及び周溝４２が形成されたニッケルメッキ層３６の表面に対して、一定の厚さのクロムメッキ処理が施される。これにより、クロムメッキ層４４が形成される。その後、クロムメッキ層４４の表面に対して研磨加工が施される。これにより、凹部４１及び周溝４２以外の部分に平滑部４６が形成され、ウェブ案内ローラ３１が構成される。なお、研磨加工は、研磨布紙やバフ等により行われる。また、クロムメッキ層に代えて、セラミック溶射等の硬質材料を含んだ層を形成してもよい。

上記各種加工は以下の条件に基づいて行われる。ブラスト処理では、微小物を吹き付ける条件（以下「微小物吹付条件」という）を変えることで、凹部４１の占有面積率を調整している。ここで、凹部４１の占有面積率は、凹部４１及び周溝４２が形成されていないローラ本体３２の周面に対して、凹部４１が占める面積の割合をいう。また、微小物にガラスビーズを用いた場合であれば、微小物吹付条件は、ガラスビーズの吹き付け量、ガラスビーズ吹付速度、ガラスビーズの粒径、ガラスビーズの硬さなどの多数の条件がある。これら条件のうち、ガラスビーズの粒径は０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。なお、ブラスト処理では、ガラスビーズの他に、珪砂、セラミックボールなどの微小物を用いてもよい。

凹部４１の占有面積率とウェブ案内ローラ３１の保持力とは、図４に示すように、占有面積率が大きくなるのに従って徐々に保持力が向上し、占有面積率が小さくなるのに従って徐々に保持力が低下する関係にある。したがって、所望の保持力をウェブ案内ローラに付与する場合には、図４のグラフに示す関係を用いて、その所望の保持力に対応する凹部４１の占有面積率を求める。そして、ブラスト処理では、その求めた凹部４１の占有面積率となるように、微小物の吹き付けが行われる。

各種工程では、図５に示す周溝４２の深さＤ１、幅Ｄ２及びピッチＰは、以下のように設定される。周溝４２の深さＤ１は０．００５ｍｍ以上１ｍｍ以下で、周溝４２のピッチＰは０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下で、周溝４２の幅Ｄ２は０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とされる。周溝４２の深さＤ１を０．００５ｍｍ以上とすることで、同伴空気を十分排除することができる。一方、周溝４２の深さＤ１が１ｍｍを超えてしまうと、加工が困難になってしまうため好ましくない。また、周溝４２の幅Ｄ２を０．５ｍｍ以下とすることで、薄手化したウェブ３０に面写りやシワなどの欠陥が生じることがなくなる。一方、周溝４２の幅Ｄ２を０．１ｍｍより小さくすると、製作が困難になってしまう。なお、凹部４１の平均深さＤ３は特に限定されないが、０．００５ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下が好ましい。

ウェブ案内ローラ３１に周溝４２を形成することで、ウェブ３０の搬送速度が高速化した場合であっても、凹部４１の占有面積率により設定された保持力は一定に保持される。図６のグラフ５０は、ウェブ３０の搬送速度に対する本発明のウェブ案内ローラ３１の保持力の変化を、グラフ５１は、凹部４１のみを備えた従来のウェブ案内ローラ（以下「従来のウェブ案内ローラ」という）の保持力の変化を示している。なお、グラフ５０，５１では、上記本発明のウェブ案内ローラ３１における凹部の占有面積率と、上記従来のウェブ案内ローラにおける凹部の占有面積率とは一致している。

グラフ５０，５１が示すように、ウェブ３０の搬送速度が低速時（図６「Ｓ」）には、本発明のウェブ案内ローラ３１と従来のウェブ案内ローラの保持力は一致している。そして、ウェブ３０の搬送速度が高速化するにつれて、従来のウェブ案内ローラの保持力は急激に低下するのに対して、本発明のウェブ案内ローラ３１は保持力を落とすことなく、一定の保持力を維持している。したがって、本発明のウェブ案内ローラ３１は、速度依存なくウェブ３０を保持及び案内することができる。

上記各種工程では、凹部４１を形成した後に周溝４２を形成したが、反対に、周溝４２を形成した後に凹部４１を形成してもよい。凹部４１を先に形成する方法及び周溝４２を先に形成する方法のいずれにも利点がある。凹部４１を先に形成した場合には、ブラスト処理で周溝４２の形状を崩すことがない。一方、周溝４２を先に形成した場合には、ニッケルメッキ層３６が多数の凹部４１で荒れていないため、周溝４２を形成するための切削を容易に行うことができる。

上記各種工程では、素管３５にニッケルメッキ層３６を形成した後に周溝４２を形成したが、素管３５に周溝４２を形成した後にニッケルメッキ層３６を形成してもよい。ニッケルは難削材であるため、ニッケルメッキ層３６の形成前に周溝４２を形成することで、周溝４２を形成するための切削を容易に行うことができる。

なお、上記実施形態では、溶液製膜設備の乾燥装置に設置されたウェブ案内ローラについて説明したが、テンターなどの各種装置に設置されたウェブ案内ローラについても本発明を適用することができる。また、溶液製膜設備に限らず、その他の製造設備に設置されたウェブ案内ローラに対しても本発明を適用することができる。

上記実施形態では、ウェブを長尺状のセルロースアシレートフイルムとしたが、これに限らず、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２、６−ナフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド等のプラスチックフイルム；紙；ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンブテン共重合体等の炭素数が２〜１０のα−ポリオレフィン類を塗布又はラミネートした紙；アルミニウム、銅、スズ等の金属箔；等からなる可撓性帯状物あるいはこの帯状物を基材として、その表面に加工層が形成された帯状物であってもよい。

本発明のウェブ案内ローラの効果を以下の実施例及び比較例で明確にする。

［実施例１］
（１）ウェブ案内ローラの諸元１０ｃｍの外径を有するアルミニウム円筒体からなる素管の外周面に厚さが１００μｍのニッケルメッキを施した後、このニッケルメッキ面を平均粒子が７００μｍ〜１０００μｍのガラスビーズによりブラスト処理して、略半球形状を有する多数個の凹部を形成した。そして、素管の外周面に対して、その周方向に沿って、底部の断面の形状が略楕円形状となる三角溝（以下「周溝」という）を複数形成した。凹部及び周溝が形成された表面に厚さが４０μｍのクロムメッキを施して外周面を仕上げした。その後、クロムメッキ面をバフ研磨した。以上の加工を経ることにより、凹部、周溝、及び平滑部を形成し、周溝の深さを０．００５ｍｍ以上１ｍｍ以下と、周溝のピッチを０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下と、凹部の占有面積率を５０％として製作した。
（２）ウェブは厚みが４０μｍのセルローストリアセテートフイルムを使用した。
（３）ウェブハンドリング条件は、ウェブ張力を４ｋｇ／ｍ、ウェブラップ角を５０°、ウェブ搬送速度を２０ｍ／分以上４００ｍ／分以下とした。

［実施例２］
凹部の占有面積率を４０％にする以外は実施例１と同様とした。

［実施例３］
凹部の占有面積率を３０％にする以外は実施例１と同様とした。

［実施例４］
凹部の占有面積率を２０％にする以外は実施例１と同様にとした。

［実施例５］
凹部の占有面積率を１０％にする以外は実施例１と同様とした。

［比較例１］
凹部の占有面積率を０％にする以外、即ち凹部を形成しない以外は実施例１と同様とした。

［比較例２］
周溝の深さを０．００５ｍｍ未満にする以外は実施例１と同様とした。

［保持力の測定］
実施例１〜５及び比較例１で製作したウェブ案内ローラの保持力の測定を行った。保持力の測定の際には、ウェブ速度をＵｗ、ウェブ案内ローラの回転速度をＵｒ、スリップ率ｓ＝｜Ｕｒ−Ｕｗ｜／Ｕｒとし、ウェブ案内中のウェブ案内ローラにブレーキをかけていき、スリップ率ｓが０．０１となったときのトルクを保持力とした。

表１は、実施例１〜５及び比較例１のウェブ案内ローラの保持力の測定結果を示している。実施例１〜５に示すように、凹部の占有面積率を上げることでウェブに比較的大きな保持力を付与することができ、反対に凹部の占有面積率を下げることで比較的小さな保持力を付与することができた。また、ウェブを安定的に保持及び案内できる保持力は最低限０．４Ｎｍ以上必要であるが、実施例１〜５のウェブ案内ローラの保持力はいずれも０．４Ｎｍ以上を有している。これに対して、比較例１のウェブ案内ローラの保持力は０．４Ｎｍ未満であるため、ウェブを安定的に保持及び案内することができなかった。

［搬送性の評価］
実施例１〜５及び比較例２で作製したウェブ案内ローラを用いてウェブを搬送させ、ウェブ案内ローラの搬送性（ウェブの面質）を観察し評価した。実施例１〜５のウェブ案内ローラは、周溝の深さが０．００５ｍｍ以上あるため、ウェブをスリップさせることなく、同伴空気を十分に排除しながら搬送することができた。これに対して、比較例２のウェブ案内ローラは、周溝の深さが０．００５ｍｍ未満であるため、同伴空気を十分に排除しきれず、ウェブがスリップし、擦り傷や引きつれシワといった欠陥が発生した。

溶液製膜設備の概略図である。 本発明のウェブ案内ローラの使用状態を示す斜視図である。 本発明のウェブ案内ローラの断面図であり、（Ａ）は素管とその素管の上に形成されるニッケルメッキ層の断面図、（Ｂ）は凹部が形成されたニッケルメッキ層及び素管の断面図、（Ｃ）は凹部及び周溝が形成されたニッケルメッキ層及び素管の断面図、（Ｄ）は凹部及び周溝が形成されたニッケルメッキ層の上に形成されるクロムメッキ層を示す断面図である。 凹部の占有面積率とウェブ案内ローラの保持力との関係を示すグラフである。 本発明のウェブ案内ローラの断面図である。 ウェブ搬送速度に対する本発明のウェブ案内ローラの保持力を示すグラフ及び従来のウェブ案内ローラの保持力を示すグラフである。

符号の説明

３０ ウェブ
３１ ウェブ案内ローラ
３２ ローラ本体
４１ 凹部
４２ 周溝

Claims (4)

1. ウェブを保持しながら案内するウェブ案内ローラの製造方法において、
   ローラ本体の周面に凹部を形成する凹部形成工程と、
   前記ローラ本体の周面に、周方向で複数の周溝を形成する周溝形成工程とを有し、
   前記凹部形成工程では、前記ウェブに対する保持力が所定の値になるように、前記凹部の占有面積率を調整することを特徴とするウェブ案内ローラの製造方法。
2. 前記凹部形成工程では、前記ローラ本体に微小物を吹き付けて凹部を形成することを特徴とする請求項１記載のウェブ案内ローラの製造方法。
3. 前記微小物は、ガラスビーズ、珪砂、セラミックボールのいずれかであることを特徴とする請求項２記載のウェブ案内ローラの製造方法。
4. 前記周溝は、前記ローラ本体の軸方向に０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下のピッチで離間して設けられ、深さが０．００５ｍｍ以上１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載のウェブ案内ローラの製造方法。

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