JP2018161755A - シート・フィルム成形ロール装置、シート・フィルム製造装置、およびシート・フィルム製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エアギャップを短縮し、押圧ロールの撓み変形を抑制することにより、広幅のフィルムの品質を向上させるシート・フィルムの成形技術を提供する。【解決手段】シート・フィルム成形ロール装置３は、溶融樹脂１０を押圧ロール８で押圧することにより主ロール７に密着させ、冷却固化させて、シート・フィルムを成形する。シート・フィルム成形ロール装置は、溶融樹脂を案内可能な転写面７１ａを有する主ロールと、主ロールの転写面に向けて溶融樹脂を押圧する押圧ロールとを備える。主ロールおよび押圧ロールは、中心軸７ｓ，８ｓと直交する断面が円形の筒部７１，８１を、互いに対向させて最外周にそれぞれ有する。主ロールの筒部は、押圧ロールの筒部よりも外径が大きく、かつ肉厚が薄い。【選択図】 図１

Description

本発明は、Ｔダイから吐出された溶融樹脂を、押圧ロールで押圧することにより主ロールに密着させて冷却固化させるシート・フィルムの成形技術に関する。

例えば、液晶ディスプレイパネル用の光学フィルムなどは、高い表面性が求められる。このため、かかる光学フィルムは、タッチロール成形によって成形されている。タッチロール成形では、まず、Ｔダイから吐出された帯状の溶融樹脂を、ロール面が鏡面状態に仕上げられたタッチロール（押圧ロール）で押圧することによりキャストロール（主ロール）に密着させる。次いで、密着させた溶融樹脂をキャストロールに巻き回すことにより、冷却固化させる。

タッチロール成形によると、成形するフィルムの厚さが薄くなるほど、キャストロールとタッチロールとの間に挟まれた溶融樹脂の弾性変形が少なくなる。このため、タッチロール成形では、溶融樹脂の全幅に亘って押圧ロールを均一に押し付けることが難しくなる。また、キャストロールとタッチロールとの間に挟まれた溶融樹脂に、相対的に薄い部分と厚い部分がある場合、薄い部分は、押圧ロールと接触し難く、フィルムの表面が荒れた状態になり易い。一方、厚い部分は、線圧（溶融樹脂の幅方向の単位長さ当たりの押付力）が高くなり、成形されたフィルムの光学的な残留歪みが大きくなる。

このような表面不良や厚さ不良、残留歪みを軽減するべく、従来から各種の施策が講じられている。例えば、特許文献１には、いずれも円筒状の転写面を有する２つのロール、主ロール（キャストロール）と押さえロール（タッチロール）を備えたシート・フィルム成形ロール装置が開示されている。

特許文献１に開示されたシート・フィルム成形ロール装置において、主ロールおよび押さえロールは、その間で、Ｔダイから吐出された帯状の溶融樹脂を受け、溶融樹脂に転写面を転写して下流へ送り出している。押さえロールは、いずれも金属製の外筒および内筒を同軸状に配置した二重筒構造をなし、外筒が薄肉とされて可撓性を有する構成となっている。これにより、押さえロールの外筒の弾性変形（倣い変形）を利用して主ロールへの接触長さを確保し、シート・フィルムの表面不良や残留歪みを軽減させている。また、押さえロールは、中央部から端部に向かって外筒の直径を漸次小さくしたロール、言い換えれば、クラウニングされたロール（クラウニングロール）としている。これにより、外筒に可撓性を持たせることで発生しやすくなる押さえロールの中央部から端部にかけての凹状の湾曲（撓み変形）を軽減させている。なお、主ロールは、押さえロールと同様の二重筒構造をなしているが、主ロールの外筒の肉厚は、押さえロールの外筒よりも厚くなっている。

特開平１１−２３５７４７号公報

近年、光学フィルムの品質（例えば、表面性、厚さむらや光学的歪みなど）に対する要求精度は、非常に高くなってきている。加えて、生産の効率化などの観点から、より広幅のフィルムの成形も求められている。

このため、非常に薄いフィルムであってもその成形を安定させるべく、エアギャップを可能な限り短くすることが求められている。エアギャップは、Ｔダイの樹脂吐出口から、主ロールと押圧ロールとの間で溶融樹脂が挟まれる地点までの距離である。エアギャップが長いと、ネックインが大きくなるとともに、吐出された溶融樹脂の厚さが不均一になり易い。

エアギャップを小さくするための方策として、Ｔダイの先端角度を鋭角にすることが挙げられる。Ｔダイの先端角度を鋭角にすると、Ｔダイの樹脂吐出口を、主ロールおよび押圧ロールに接触させずに、溶融樹脂が挟まれる（押圧される）地点に近づけることが可能となる。しかしながら、Ｔダイは、押引ボルトにより樹脂吐出口の開き具合、言い換えれば、リップ隙間の間隔を調整することで、吐出される帯状の溶融樹脂の厚さを調節する機構が設けられている。したがって、Ｔダイの先端角度を鋭角にすると、それに沿って押引ボルトも鋭角的に配置されるため、リップ隙間の調整作業がし難くなる。また、Ｔダイの先端角度を鋭角にすると、先端部分の剛性が低くなるため、Ｔダイ内部の樹脂圧力によって先端部分が開いて（口開きして）しまうおそれがある。

広幅のフィルムを成形するためには、それに対応するように主ロールおよび押圧ロールの幅を広く（ロールの回転軸方向の寸法を長く）しなければならない。押圧ロールについては、幅が広くなると、それに伴ってロールの撓み変形が大きくなる。押圧ロールの撓み変形は、ロールの中央部を両端部よりも大径とするクラウニング加工により、補正することが可能である。しかしながら、押圧ロールの幅が広くなればなるほど、押圧ロールの撓み変形は大きくなるため、クラウニング加工によって撓み変形を補正することにも限界があり、クラウニング加工自体も困難になる。

そこで、エアギャップを短縮し、押圧ロールの撓み変形を抑制することにより、広幅のシート・フィルムの品質を向上させるシート・フィルムの成形技術を提供する。

実施形態のシート・フィルム成形ロール装置は、溶融樹脂を押圧ロールで押圧することにより主ロールに密着させ、冷却固化させて、シート・フィルムを成形する。かかるシート・フィルム成形ロール装置は、溶融樹脂を案内可能な転写面を有する主ロールと、主ロールの転写面に向けて溶融樹脂を押圧する押圧ロールとを備える。主ロールおよび押圧ロールは、中心軸と直交する断面が円形の筒部を、互いに対向させて最外周にそれぞれ有する。主ロールの筒部は、押圧ロールの筒部よりも外径が大きく、かつ肉厚が薄い。

実施形態のシート・フィルムの成形技術によれば、エアギャップの短縮とロールの湾曲（撓み）の抑制をいずれも図りながら、広幅のシート・フィルムの残留歪みを軽減させることができる。

本実施形態のシート・フィルム製造装置の概略構成を示す斜視図。 本実施形態のＴダイと、主ロールおよび押圧ロールとの関係を示す断面図。 本実施形態の主ロールの平面図。 図３の矢印Ａ３の部分における主ロールの断面を矢印Ａ３の方向から示す図。 本実施形態の押圧ロールの平面図。 図５の矢印Ａ５の部分における押圧ロールの断面を矢印Ａ５の方向から示す図。 外筒にクラウニングを付けた主ロールの変形例を示す平面図。

以下、本発明の一実施形態に係るシート・フィルム成形ロール装置およびシート・フィルム製造装置について、図１から図７を参照して説明する。本実施形態に係るシート・フィルム成形ロール装置は、表面性に優れ、厚さむらや光学的歪みが無いことが求められる薄膜状（一例として、厚さが１００μｍ以下程度）のシートやフィルムを成形するための装置として適用される。例えば、液晶ディスプレイパネル用の光学フィルムの成形ロール装置として適用可能である。ただし、装置の用途はこれに限定されない。シート・フィルム成形ロール装置には、シートを成形する場合に用いられるロール装置やフィルムを成形する場合に用いられるロール装置のみならず、シートとフィルムを選択的に成形する場合に用いられるロール装置も含まれる。

図１は、本実施形態のシート・フィルム成形ロール装置３を備えたシート・フィルム製造装置１の概略構成を示す斜視図である。シート・フィルム製造装置１は、押出装置２と、シート・フィルム成形ロール装置３を備えて構成されている。

押出装置２は、押出機４と、Ｔダイ５とを備えている。押出機４とＴダイ５とは、接続管６を通して互いに連結されている。押出機４は、シリンダ（図示省略）と、ホッパ４１とを備えている。押出機４、接続管６、およびＴダイ５は、予め設定された温度に加熱され、その設定温度に保たれている。設定温度は、シート・フィルム成形ロール装置３のロール７，８，９の設定温度よりも高い温度に設定される。

シリンダには、１つもしくは複数のスクリュ（図示省略）が回転可能に挿通されている。１つのスクリュがシリンダに挿通される場合、押出機４は単軸押出機として構成される。一方、複数（一例として２つ）のスクリュがシリンダに挿通される場合、押出機４は、２軸押出機として構成される。

ホッパ４１は、シリンダに樹脂原料を投入可能に構成されている。例えば、ホッパ４１には、ペレット状の樹脂材料が投入される。投入された樹脂原料は、シリンダ内において溶融されるとともに、回転するスクリュによって混練される。溶融、混練された樹脂材料は、溶融状態でシリンダの先端に搬送される。シリンダの先端には、接続管６の一端が繋げられている。

シリンダの先端まで搬送された溶融樹脂は、接続管６を通ってＴダイ５に供給される。Ｔダイ５は、供給された溶融樹脂を帯状に広幅化して吐出する。なお、以下の説明では、Ｔダイ５から帯状に広幅化して吐出された溶融樹脂を帯状の溶融樹脂１０という。

次に、シート・フィルム成形ロール装置３について説明する。

シート・フィルム成形ロール装置３は、連続してＴダイ５より吐出された帯状の溶融樹脂１０を、回転する一対のロール７，８間に挟み込み、一方のロールで押圧することにより、他方のロールに密着させて冷却固化させ、シート・フィルムを成形する。

図１に示すように、シート・フィルム成形ロール装置３は、主ロール（例えば、キャストロール）７と、押圧ロール（例えば、タッチロール）８と、送出ロール９とを備えている。

３つのロール７，８，９は、一対のフレーム１２の間に、押出方向Ａの上流から、押圧ロール８、主ロール７、送出ロール９の順に並んで配置されている。一対のフレーム１２は、所定の間隔をあけてベース１１に立設されている。なお、図１では、フレーム１２、後述する軸部７１０，８１０，９１０および軸受箱７２０，８２０，９２０については、いずれも一対のうちの一方のみを示し、他方については図示を省略している。

主ロール７は、長手方向の両側に、それぞれ軸部７１０を有している。これらの軸部７１０は、軸受箱７２０にそれぞれ挿通され、軸受箱７２０の内部に設けられた軸受（図示省略）によって回転可能に支持されている。軸受箱７２０は、一対のフレーム１２上に１つずつ取り付けられている。これにより、主ロール７は、一対のフレーム１２に対して回転可能となっている。

押圧ロール８は、長手方向の両側に、それぞれ軸部８１０を有している。これらの軸部８１０は、軸受箱８２０にそれぞれ挿通され、軸受箱８２０の内部に設けられた軸受（図示省略）によって回転可能に支持されている。軸受箱８２０は、一対のフレーム１２上に１つずつ、移動可能に載置されている。一対のフレーム１２には、軸受箱８２０を押し引きして、押圧ロール８を主ロール７に向けて進退させる押引機構８３０がそれぞれ設けられている。これにより、押圧ロール８は、一対のフレーム１２に対して回転可能、かつ主ロール７に対して接離可能となっている。なお、押引機構８３０の構成は、特に問わない。例えば、押引機構８３０は、油圧シリンダ、あるいはサーボモータとボールねじを有する直動機構などにより構成されていればよい。

送出ロール９は、長手方向の両側に、それぞれ軸部９１０を有している。これらの軸部９１０は、軸受箱９２０にそれぞれ挿通され、軸受箱９２０の内部に設けられた軸受（図示省略）によって回転可能に支持されている。軸受箱９２０は、一対のフレーム１２上に１つずつ取り付けられている。これにより、送出ロール９は、一対のフレーム１２に対して回転可能となっている。なお、送出ロール９は、押圧ロール８と同様に、主ロール７に対して接離可能に構成してもよい。

上述した３つのロール７，８，９は、一方の軸部７１０，８１０，９１０がモータ（図示省略）と連結され、回転軸７ｓ，８ｓ，９ｓ回りに回転する。それぞれの回転軸７ｓ，８ｓ，９ｓは、例えば、重力（垂直）方向に対して同じ高さに位置し、水平方向に沿って互いに平行に配置されている。なお、水平方向とは、重力（垂直）方向を横断（直交）する方向である。押圧ロール８および送出ロール９は、同一方向（例えば、反時計回り）に回転し、主ロール７は、これらとは逆方向（例えば、時計回り）に回転する。

また、３つのロール７，８，９は、温度調節が可能なロールとしてそれぞれ構成され、予め設定された所望の温度に保たれている。設定温度は、Ｔダイ５から吐出された帯状の溶融樹脂１０を溶融させない温度で、かつこれを冷却しつつ柔軟性を維持可能な温度とする。

シートやフィルムの成形開始時、Ｔダイ５は、帯状の溶融樹脂１０を吐出する。吐出された帯状の溶融樹脂１０の先頭部は、離間した状態にある一対のロール、すなわち、主ロール７と押圧ロール８の間に導入される。その際、モータが作動され、主ロール７と押圧ロール８は、それぞれ回転している。また、押引機構８３０が作動され、押圧ロール８は、主ロール７に向けて押し付けられる。これにより、帯状の溶融樹脂１０は、主ロール７と押圧ロール８の間で挟み込まれ、押圧ロール８で押圧される。この結果、帯状の溶融樹脂１０は、主ロール７に密着され、熱交換によって冷却されつつ、その表裏面に主ロール７と押圧ロール８のロール面が転写される。

次いで、主ロール７と押圧ロール８との間を通過した帯状の溶融樹脂１０は、主ロール７に巻き回される。これにより、帯状の溶融樹脂１０は、さらに冷却され、固化されつつ、送出ロール９に搬送される。

そして、送出ロール９に巻き掛けられ、帯状の溶融樹脂１０は、全体が可撓性を有するシート・フィルム（以下、単にフィルムという）１０ｆとなり、押出方向Ａに送り出される。押出方向Ａとは、例えば、押出装置２からシート・フィルム成形ロール装置３に亘って連続した一連の押出経路に沿った方向を指す。一連の押出経路とは、押出装置２から吐出された帯状の溶融樹脂１０がシート・フィルム成形ロール装置３を通って下流に送り出される一連のプロセス通路を指す。

なお、図１にはベストモードの一例として、３つのロール７，８，９を水平方向に沿って横並びさせた構成が示されている。これに代えて、比較的好ましいモードとして、例えば、主ロール７を中心に、その両側のロール（押圧ロール８、送出ロール９）を傾斜させてもよい。ただし、３つのロール７，８，９を重力（垂直）方向に沿って縦並びさせる構成は、ベストモードとはいえない。

縦並びの構成では、押出装置２から主ロール７と押圧ロール８との間に向けて水平方向へ溶融樹脂を吐出することになる。このとき、吐出された溶融樹脂は、主ロール７と押圧ロール８との間に到達する前に、重力作用によって下方に引き寄せられて垂れ下がる。これにより、吐出された溶融樹脂は、下方側のロール（例えば、押圧ロール８）に先に接触し、比較的早期に冷却が始まる。この結果、主ロール７と押圧ロール８との間での成形（転写）精度を一定に維持できなくなってしまうおそれがある。

本実施形態においては、３つのロール７，８，９を１つのシート・フィルム成形ロール装置３として構成している。ただし、３つのロール７，８，９のうち、主ロール７および押圧ロール８が１つのユニットとして構成されていればよい。したがって、送出ロール９は、主ロール７および押圧ロール８と同一のユニットとして構成してもよいし、これらとは別ユニットとして構成してもよい。

図２から図４には、主ロール７の構成を示す。図２、図５および図６には、押圧ロール８の構成を示す。主ロール７および押圧ロール８は、いずれも外筒７１，８１と内筒７２，８２が同軸状に配置された二重筒構造をなしている。外筒７１および外筒８１は、いずれも中心軸（回転軸７ｓ，８ｓ）と直交する断面が円形の筒体であり、互いに外周面７１ａ，８１ａを対向させて配置されている。外筒７１は、主ロール７の最外周に位置する筒部であり、外筒８１は、押圧ロール８の最外周に位置する筒部である。外筒７１の幅Ｌ７１と、外筒８１の幅Ｌ８１とは、同一寸法とされている。

外筒７１，８１と内筒７２，８２の間には、それぞれ冷却媒体Ｃ７，Ｃ８が満たされ、循環するようになっている。これにより、主ロール７および押圧ロール８（より具体的にはこれらの外筒７１，８１）の温度が調節され、帯状の溶融樹脂１０が冷却される。冷却媒体Ｃ７，Ｃ８は、例えば溶融樹脂１０の種類や材質などに応じて水や油などが用いられる。冷却媒体Ｃ７，Ｃ８の循環経路は、特に限定されない。例えば、冷却媒体Ｃ７，Ｃ８は、内筒７２，８２の内部の供給流路（図示省略）から供給され、外筒７１，８１と内筒７２，８２の間を通って、内筒７２，８２の内部の戻り流路（図示省略）へ戻され、再び供給流路から供給される。なお、このような冷却媒体Ｃ７，Ｃ８ではなく、例えば誘電加熱ヒータなどによって、主ロール７および押圧ロール８の温度調節を行ってもよい。

主ロール７の外筒７１は、可撓性を有する金属で形成されている。例えば、外筒７１は、可撓性を有する継ぎ目なしのステンレス鋼管などである。外筒７１は、外周面７１ａが帯状の溶融樹脂１０の一方のフィルム面１０ａに対する転写面となっている（以下、転写面７１ａという）。転写面７１ａは、スリット５６から吐出された帯状の溶融樹脂１０を押出方向Ａに沿って案内可能に構成されている。本実施形態では一例として、転写面７１ａは鏡面仕上げされている。転写面７１ａは、鏡面の他、成形するフィルムの用途などに応じて、例えばパターンやエンボス加工などが施された賦形面としてもよい。

押圧ロール８の外筒８１は、外周面８１ａが帯状の溶融樹脂１０の他方のフィルム面１０ｂ（フィルム面１０ａの背面）に対する転写面となっている（以下、転写面８１ａという）。外筒８１は、帯状の溶融樹脂１０のフィルム面１０ｂに転写面８１ａを押し付けるとともに、帯状の溶融樹脂１０のフィルム面１０ａを、フィルム面１０ｂに押し付けた転写面８１ａで転写面７１ａに向けて押圧する。本実施形態では一例として、転写面８１ａは、転写面７１ａと同様に鏡面仕上げされているが、例えばパターンやエンボス加工などが施された賦形面としてもよい。

なお、送出ロール９は、成形されたフィルム１０ｆを次工程（例えば、フィルム１０ｆの巻き取り工程など）へ送り出すためのロールである。したがって、送出ロール９は、押出方向Ａに対して主ロール７よりも下流に、主ロール７とは非接触に配置されている。送出ロール９は、主ロール７および押圧ロール８のような温度調節機構（冷却媒体Ｃ７，Ｃ８の循環機構）を備えていてもよいし、備えていなくともよい。また、送出ロール９は、外周面（フィルム１０ｆとの接触面）９ａを転写面としなくともよい。送出ロール９の外径の大きさは、特に限定されない。

主ロール７の外筒７１および押圧ロール８の外筒８１は、中心軸（回転軸７ｓ，８ｓ）と直交する断面が円形の筒体としてそれぞれ構成されている。主ロール７の外筒７１は、押圧ロール８の外筒８１よりも、転写面７１ａの各部位（位置）における外径が大きい。したがって、外筒７１，８１の幅方向の中央部における外径を比べた場合、あるいは幅方向の両端部における外径を比べた場合、いずれの場合も外筒８１より外筒７１の外径の方が大きい。その他の対向する位置における外径を比べた場合も同様である。すなわち、本実施形態では一例として、主ロール７の外筒７１は、押圧ロール８の外筒８１よりも、幅方向（回転軸方向）の全長に亘って外径が大きくなっている。逆に捉えれば、押圧ロール８の外筒８１は、主ロール７の外筒７１よりも、幅方向（回転軸方向）の全長に亘って外径が小さい。

図４および図６には、幅方向の中央部における主ロール７および押圧ロール８（外筒７１，８１）の断面を示している。なお、幅方向の中央部は、外筒７１，８１の最大外径部位に相当する（詳細は後述）。例えば、外筒７１の外径Ｄ７１は、３００ｍｍから６００ｍｍ程度に設定されている。これに対し、外筒８１の外径Ｄ８１は、２５０ｍｍから３５０ｍｍ程度に設定されている。ただし、外筒７１が外筒８１よりも、転写面７１ａの各部位（位置）における外径が大きければ、これらの具体的な数値は、上記の数値範囲に限定されるものではない。

また、主ロール７の外筒７１は、押圧ロール８の外筒８１よりも、転写面７１ａの各部位（位置）における肉厚（外径と内径との寸法差）が薄い。例えば、外筒７１，８１の幅方向の中央部における肉厚を比べた場合、あるいは幅方向の両端部における肉厚を比べた場合、いずれの場合も外筒８１より外筒７１の肉厚の方が薄い。その他の対向する位置における肉厚を比べた場合も同様である。このように、本実施形態では一例として、主ロール７の外筒７１は、押圧ロール８の外筒８１よりも、幅方向の全長に亘って肉厚が薄くなっている。逆に捉えれば、押圧ロール８の外筒８１は、主ロール７の外筒７１よりも幅方向の全長に亘って肉厚が厚くなっている。すなわち、外筒７１は、可撓性を有する薄肉の外筒であり、押圧ロール８の外筒８１は、外筒７１よりも厚肉の外筒である。

例えば、外筒７１の肉厚Ｔ７１は、１ｍｍから１５ｍｍ程度に設定されている。これに対し、外筒８１の肉厚Ｔ８１は、２０ｍｍから５０ｍｍ程度に設定されている。ただし、外筒７１が外筒８１よりも、転写面７１ａの各部位（位置）における肉厚が薄ければ、これらの具体的な数値は、上記の数値範囲に限定されるものではない。なお、本実施形態においては、幅方向および周方向のいずれの位置であっても、外筒７１の肉厚は同一（Ｔ７１）とされている。外筒８１も同様に、幅方向および周方向のいずれの位置であっても、その肉厚は同一（Ｔ８１）とされている。

これにより、主ロール７と押圧ロール８との関係においては、ロール幅（回転軸方向の寸法）に応じて生じるロールの湾曲（撓み変形）の大小は次のようになる。撓み変形は、ロールの中央部から端部にかけて凹状に湾曲する変形である。

外筒７１，８１の外径（一例として、Ｄ７１，Ｄ８１）に着目すれば、主ロール７は、押圧ロール８と比べて大径であるため、外筒７１が外筒８１より薄肉であっても、撓み変形を小さくできる。これに対し、外筒７１，８１の肉厚Ｔ７１，Ｔ８１に着目すれば、押圧ロール８は、主ロール７と比べて厚肉であるため、外筒８１が外筒７１より小径であっても、撓み変形を小さくできる。

上述したように、主ロール７の外筒７１は、押圧ロール８の外筒８１よりも、外径が大きく、かつ肉厚が薄い。換言すれば、押圧ロール８の外筒８１は、主ロール７の外筒７１よりも、外径が小さく、かつ肉厚が厚い。外筒７１，８１の外径および肉厚をこのような関係とすることで、ロール幅を広げた（ロールを長くした）場合であっても、主ロール７と押圧ロール８の相対的な湾曲を小さくする（撓み変形を抑える）ことができる。そして、図２に示すように、主ロール７に倣い変形（図２に示すＺ部分）を生じさせ、主ロール７と押圧ロール８との間での帯状の溶融樹脂１０との接触長さを確保することが可能となる。

ここで、円筒体の湾曲量（撓み量）は、当該円筒体の断面二次モーメントの大きさで判定することができる。断面二次モーメント（Ｉ）は、円筒体の外径をＤｏ、内径をＤｉとすれば、次式（１）により算出される。なお、Ｄｏ−Ｄｉは、円筒体の肉厚に相当する。

Ｉ＝π（Ｄｏ^４−Ｄｉ^４）／６４ … （１）
例えば円筒体を両端で支持し、幅方向（全長）に荷重を均等に加えた場合、その円筒体は、幅方向の中央部の湾曲量（撓み量）が最も大きくなる。この場合、最大湾曲（撓み）量（δ）は、次式（２）により算出される。

δ＝（５／３８４）×（ＷＬ^３）／（ＥＩ）
＝（５Ｗ／６πＥ）×Ｌ^３／（Ｄｏ^４−Ｄｉ^４） … （２）
ただし、Ｗ：円筒体に加わる荷重、Ｌ：円筒体の幅（長さ）、Ｅ：円筒体材料の縦弾性係数である。

ここで、Ｗ／Ｅの値は定数であるため、最大湾曲（撓み）量δは、断面二次モーメントＩに反比例する。したがって、最大湾曲量δは、円筒体の外径Ｄｏが大きくなるほど、あるいは内径Ｄｉが小さくなる（つまり、円筒体が厚肉となる）ほど、急激に小さくなる。また、最大湾曲量δは、円筒体の幅（長さ）Ｌの３乗に比例するので、円筒体の幅Ｌが広く（円筒体が長く）なるほど、急激に大きくなる。

このため、幅（長さ）Ｌが一定の円筒体を両端で支持した場合、円筒体の外径Ｄｏを大きくすれば、あるいは円筒体の肉厚（Ｄｏ−Ｄｉ）を厚くすれば、幅方向に荷重が均等に加えられた際の最大湾曲（撓み）量δが小さくなる。すなわち、円筒体の中央部の湾曲量が小さくなり、円筒体は湾曲し難くなる。

図３および図５には、主ロール７および押圧ロール８の平面構成を示している。図３に示すように、主ロール７の外筒７１は、その幅方向の全長に亘って外径が一定（Ｄ７１）となっている。すなわち、外筒７１は、両端部および中央部の外径が同一の寸法（Ｄ７１）に設定されている。

これに対し、図５に示すように、押圧ロール８の外筒８１は、幅方向の両端部の外径Ｄ８２よりも、中央部の外径Ｄ８１の方が大きい。外筒８１の両端部から中央部までの外周面（転写面８１ａ）は、なだらかに連続している。すなわち、外筒８１は、幅方向の両端部よりも中央部が膨らむ中高となるように、クラウニングが付けられている。これにより、外筒８１は、中央部の外径Ｄ８１が最大径、両端部の外径Ｄ７１が最小径となる。

外筒８１に付けるクラウニング量は、溶融樹脂１０の材質や主ロール７の外筒７１の湾曲量（撓み量）などに応じて設定される。本実施形態では一例として、外筒８１には、外筒８１および主ロール７の外筒７１の湾曲量の最大値（半径値）の合計に相当する量のクラウニングが付けられている。クラウニング量（Ｃ）は、次式（３）により算出される（半径値）。

Ｃ＝（Ｄ８１−Ｄ８２）／２ … （３）
このように押圧ロール８にクラウニングを付けることで、主ロール７の外筒７１および押圧ロール８の外筒８１の湾曲（撓み）を有効に補正し、これらのロール７，８を溶融樹脂１０に均一に押し付けることができ、線圧のむらを低減させることができる。

主ロール７および押圧ロール８をこのような構成とすることで、本実施形態では、押出装置２のＴダイ５を次のような構成とすることができる。以下、本実施形態に係るＴダイ５の構成について説明する。

図１および図２には、Ｔダイ５の構成を示す。Ｔダイ５は、押出機４より供給された溶融樹脂を帯状に広幅化し、帯状の溶融樹脂１０として吐出可能に構成されている。このため、Ｔダイ５には、Ｔダイ５を加熱保温するヒータ５１が設けられている。ヒータ５１は、予め設定された一定の温度にＴダイ５を保つようになっている。これにより、Ｔダイ５に供給された溶融樹脂は、固化することなく、一定の溶融状態に維持される。なお、Ｔダイ５の保温温度は、溶融樹脂の種類や材質などに応じて任意に設定すればよい。

Ｔダイ５は、固定ブロック５ａと、操作ブロック５ｂとを備えている。固定ブロック５ａと操作ブロック５ｂは、着脱自在に、締結ボルト５２で組み付けられている。固定ブロック５ａは、肉厚に形成された固定ブロック本体部５１ａと、固定ブロック本体部５１ａから延出して形成された固定リップ部５２ａを備えている。操作ブロック５ｂも、肉厚に形成された操作ブロック本体部５１ｂと、操作ブロック本体部５１ｂから延出して形成された可動リップ部５２ｂを備えている。

固定ブロック５ａと操作ブロック５ｂとが締結された状態において、Ｔダイ５には、Ｔダイ本体部５ｃと、先端部５ｄが形成される。そして、Ｔダイ５の内部には、第１の隙間通路５３、マニホールド５４、第２の隙間通路５５、およびスリット５６が形成される。第１の隙間通路５３、マニホールド５４、第２の隙間通路５５、およびスリット５６は、固定ブロック５ａの一面と操作ブロック５ｂの一面とが間隔を空けて向かい合うことにより、接続部５ｅから先端部５ｄに向け、連通している。これにより、押出機４から接続管６を介してＴダイ５に供給された溶融樹脂は、第１の隙間通路５３、マニホールド５４、第２の隙間通路５５、およびスリット５６の順に流通する間に帯状に広幅化され、スリット５６の吐出口５６ａ（端的には、Ｔダイ５の先端部５ｄ）より吐出される。

スリット５６の吐出口５６ａの間隔は、スリット間隔調整ボルト５７によって調整可能となっている。図２に示すように、スリット間隔調整ボルト５７は、操作ブロック５ｂの可動リップ部５２ｂに支持されている。スリット間隔調整ボルト５７を締め付けることで吐出口５６ａの間隔が狭められる。一方、スリット間隔調整ボルト５７を緩めることで、吐出口５６ａの間隔が広げられる。

図２に示すように、Ｔダイ５は、固定ブロック５ａを主ロール７側、操作ブロック５ｂを押圧ロール８側に位置付け、これらロール７，８の間にスリット５６の吐出口５６ａを向けて配されている。Ｔダイ５の先端部５ｄは、主ロール７と押圧ロール８の間に向かうに従って窄まった形態をなしている。先端部５ｄには、主ロール側傾斜部５８と、押圧ロール側傾斜部５９とが設けられている。これらの傾斜部５８，５９は、スリット５６を挟んで配されている。主ロール側傾斜部５８の傾斜面５８ｓは、垂直面Ｖに対して主ロール７側に傾斜している。一方、押圧ロール側傾斜部５９の傾斜面５９ｓは、垂直面Ｖに対して押圧ロール８側に傾斜している。なお、垂直面Ｖは、スリット５６を通り、重力（垂直）方向に沿った面である。

Ｔダイ５の先端部５ｄは、主ロール７側と押圧ロール８側とで傾斜角度が異なっている。具体的には、主ロール７側の方が押圧ロール８側よりも傾斜角度が小さい。すなわち、スリット５６を通る垂直面Ｖと主ロール側傾斜部５８の傾斜面５８ｓとがなす角度θ７は、垂直面Ｖと押圧ロール側傾斜部５９の傾斜面５９ｓとがなす角度θ８よりも小さい。

本実施形態では、主ロール７が押圧ロール８よりも（より具体的には外筒７１が外筒８１よりも）大径とされている。このように主ロール７を大径化させた場合であっても、Ｔダイ５の先端部５ｄにおいて、主ロール７側の角度θ７を押圧ロール８側の角度θ８よりも小さくすることで、主ロール７と押圧ロール８の間に先端部５ｄをより近づけて、Ｔダイ５を配置することができる。この結果、スリット５６の吐出口５６ａを主ロール７と押圧ロール８の間により近づけて、帯状の溶融樹脂１０を吐出させることができる。すなわち、エアギャップ（図２に示す距離Ａｇ）を短縮させることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、主ロール７の外筒７１の外径を押圧ロール８の外筒８１よりも大径とする（Ｄ７１＞Ｄ８１）とともに、外筒８１の肉厚を外筒７１よりも厚肉とする（Ｔ８１＞Ｔ７１）ことで、これらのロール７，８の湾曲の合計を小さくする（撓みを抑える）ことができる。したがって、これらの湾曲を補正するための主ロール７および押圧ロール８に付けるクラウニング量を小さくすることができる。このため、主ロール７および押圧ロール８の幅方向の中央部と両端部の外周の周速差を広げずに済み、例えばフィルム１０ｆに生じる残留歪みを軽減させることができる。加えて、クラウニング量が小さいことで、主ロール７および押圧ロール８の加工もし易くなる。

また、本実施形態によれば、主ロール７に生じる倣い変形の長さ、つまり、主ロール７と押圧ロール８との間での帯状の溶融樹脂１０との接触長さを十分に確保することができる。このため、フィルム１０ｆの表面不良や残留歪みなどを軽減させることができる。

また、本実施形態によれば、Ｔダイ５の先端部５ｄは、主ロール７側の方が押圧ロール８側よりも傾斜角度が小さい（θ７＜θ８）。したがって、主ロール７の外筒７１を押圧ロール８の外筒８１よりも大径（Ｄ７１＞Ｄ８１）とした場合であっても、主ロール７と押圧ロール８の間に先端部５ｄをより近づけて、Ｔダイ５を配置することができる。すなわち、エアギャップＡｇを短縮させることができる。これにより、フィルム１０ｆが非常に薄い場合であっても、その成形を安定させることができ、厚さ精度の向上を図ることができる。

この結果、本実施形態によれば、Ｔダイ５の先端部５ｄ、特に押圧ロール側傾斜部５９を極端に鋭角（先細り）にする必要がない。このため、例えばスリット間隔調整ボルト５７が垂直方向へ立ち上がることを防ぐことができ、スリット５６の間隔の調整作業に支障を来たさずに済む。また、Ｔダイ５の先端部５ｄが鋭角となることによる剛性の低下を防ぐことができ、Ｔダイ５の口開きなどの変形を回避することができる。

このように本実施形態によれば、エアギャップＡｇの短縮と、主ロール７および押圧ロール８の湾曲（撓み）の抑制を同時に図りながら、主ロール７のロール径（外筒７１の外径）を大径化できるとともに、ロール幅（回転軸方向の寸法）を拡大することができる。したがって、例えば広幅のフィルムを成形する場合であっても、成形されたフィルムの厚さ精度を高めるとともに、光学的な残留歪みを確実に軽減させることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した各実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。また、上述した新規な実施形態は、いずれもその他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、図３には、幅方向の全長に亘って外径が一定（Ｄ７１）に設定された外筒７１の構成を示しているが、外筒にクラウニングを付けても構わない。図７には、外筒７３にクラウニングを付けた主ロール７０の構成を変形例として示す。なお、外筒７３にクラウニングを付けたことを除き、主ロール７０は、主ロール７（図３および図４）と同様に構成されている。例えば、外筒７３の転写面７３ａは、鏡面仕上げされている。外筒７３の幅Ｌ７３は、外筒７１の幅Ｌ７１および外筒８１の幅Ｌ８１と同一寸法とされている。

図７に示すように、主ロール７０の外筒７３は、幅方向の両端部の外径Ｄ７４よりも、中央部の外径Ｄ７３の方が大きい。外筒７３の両端部から中央部までの外周面（転写面７３ａ）は、なだらかに連続している。すなわち、外筒７３は、幅方向の両端部よりも中央部が膨らむ中高となるように、クラウニングが付けられている。これにより、外筒７３は、中央部の外径Ｄ７３が最大径、両端部の外径Ｄ７４が最小径となる。かかる変形例において、外筒７３に付けるクラウニング量（半径値）は、押圧ロール８の外筒８１のクラウニング量（半径値）よりも小さくする。

このように、押圧ロール８に加えて主ロール７０にもクラウニングを付けることで、押圧ロール８および主ロール７０の湾曲を双方のロール８，７０で補正することができる。

上述した本実施形態およびその変形例において、シート・フィルム製造装置１により製造されるフィルム１０ｆ、つまり溶融樹脂１０の種類や材質は、特に限定されない。ただし、最適例の一つとして、ＰＭＭＡ（Polymethyl methacrylate：アクリル）系の樹脂を挙げることができる。ＰＭＭＡ系の樹脂は、例えばＰＣ（Poly Carbonate：ポリカーボネート）などと比べて光弾性係数が小さいため、タッチロール成形時のフィルム１０ｆの残留歪みによるレターデーション（位相差）が問題にならない程度に小さい。

このため、ＰＭＭＡ系の樹脂は、シート・フィルム製造装置１を用いた主ロール（キャストロール）７および押圧ロール（タッチロール）８によるタッチロール成形が可能である。したがって、このようなシート・フィルム製造方法によれば、主ロール７および押圧ロール８の鏡面をＰＭＭＡ系の樹脂に転写することができる。このため、成形品であるフィルム１０ｆにダイラインなどの欠陥が出ることを抑制できる。また、主ロール７および押圧ロール８で帯状の溶融樹脂１０を両面から冷却することができるため、フィルム１０ｆの生産速度を上げることができる。

１…シート・フィルム製造装置、２…押出装置、３…シート・フィルム成形ロール装置、４…押出機、５…Ｔダイ、５ａ…固定ブロック、５ｂ…操作ブロック、５ｃ…Ｔダイ本体部、５ｄ…先端部、５ｅ…接続部、６…接続管、７…主ロール（キャストロール）、８…押圧ロール（タッチロール）、９…送出ロール、１０…帯状の溶融樹脂、１０ｆ…フィルム、１１…ベース、１２…フレーム、５６…スリット、５６ａ…吐出口、５８…主ロール側傾斜部、５８ｓ…傾斜面、５９…押圧ロール側傾斜部、５９ｓ…傾斜面、７１…主ロールの外筒、７１ａ…主ロールの外筒の外周面（転写面）、７２…主ロールの内筒、８１…押圧ロールの外筒、８１ａ…押圧ロールの外筒の外周面（転写面）、８２…押圧ロールの内筒、Ａ…押出方向、Ａｇ…エアギャップ、Ｃ７…主ロールの冷却媒体、Ｃ８…押圧ロールの冷却媒体、Ｄ７１…主ロールの外筒の外径（中央部）、Ｄ８１…押圧ロールの外筒の外径（中央部）、Ｄ８２…押圧ロールの外筒の外径（両端部）、Ｌ７１…主ロールの外筒の幅、Ｌ８１…押圧ロールの外筒の幅、Ｔ７１…主ロールの外筒の肉厚、Ｔ８１…押圧ロールの外筒の肉厚、Ｖ…垂直面、Ｚ…主ロールの倣い変形部分、θ７…垂直面と主ロール側傾斜部５７の傾斜面５７ｓとがなす角度、θ８…垂直面と押圧ロール側傾斜部５８の傾斜面５８ｓとがなす角度。

Claims (6)

1. 溶融樹脂を押圧ロールで押圧することにより主ロールに密着させ、冷却固化させて、シート・フィルムを成形するシート・フィルム成形ロール装置であって、
   前記溶融樹脂を案内可能な転写面を有する主ロールと、
   前記主ロールの前記転写面に向けて前記溶融樹脂を押圧する押圧ロールと、を備え、
   前記主ロールおよび前記押圧ロールは、中心軸と直交する断面が円形の筒部を、互いに対向させて最外周にそれぞれ有し、
   前記主ロールの筒部は、前記押圧ロールの筒部よりも外径が大きく、かつ肉厚が薄い
   ことを特徴とするシート・フィルム成形ロール装置。
2. 前記押圧ロールの筒部は、幅方向の両端部よりも中央部の外径の方が大きく、
   前記押圧ロールの筒部における幅方向の中央部の外径と両端部の外径との寸法差は、前記主ロールの筒部と前記押圧ロールの筒部の湾曲量の最大値の合計に基づいて設定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のシート・フィルム成形ロール装置。
3. 前記主ロールの筒部は、幅方向の両端部よりも中央部の外径の方が大きく、
   幅方向の中央部の外径と両端部の外径との寸法差は、前記主ロールの筒部よりも前記押圧ロールの筒部の方が大きい
   ことを特徴とする請求項２に記載のシート・フィルム成形ロール装置。
4. 前記主ロールの筒部は、可撓性を有する薄肉金属外筒である
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のシート・フィルム成形ロール装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のシート・フィルム成形ロール装置と、押出装置とを備えたシート・フィルム製造装置であって、
   前記押出装置は、前記溶融樹脂を帯状にスリットから吐出可能なＴダイを備え、
   前記Ｔダイは、前記主ロールと前記押圧ロールの間に向かうに従って窄まった先端部を有し、
   前記先端部には、主ロール側に傾斜する主ロール側傾斜部と、押圧ロール側に傾斜する押圧ロール側傾斜部とが、前記スリットを挟んで設けられ、
   前記スリットを通る垂直面と前記主ロール側傾斜部の傾斜面とがなす角度は、前記垂直面と前記押圧ロール側傾斜部の傾斜面とがなす角度よりも小さい
   ことを特徴とするシート・フィルム製造装置。
6. 請求項５に記載のシート・フィルム製造装置を用いて、シート・フィルムを製造する
   ことを特徴とするシート・フィルム製造方法。

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