JP2020159420A - シリコーンゴムロール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スクラッチ傷や研磨模様の発生しない、即ち砥石研磨に依存しないシリコーンゴムロールの製造方法を提供する。【解決手段】転写マンドレルにシリコーンゴムをコーティングする工程、前記シリコーンゴムの表面を研磨する工程、前記シリコーンゴムを前記転写マンドレルから取り外して、シリコーンチューブを得る工程、前記シリコーンゴムチューブを裏返す工程、並びに裏返した前記シリコーンゴムチューブを、装着用ロールに装着及び接着する工程を具備する。【選択図】図１

Description

本発明は、例えばポリマーフィルムの圧延の用途で使用する、シリコーンゴムロール及びその製造方法に関する。

粘着テープやポリマーフィルムといった、高分子成型品は商業用、事務用、家庭用等にわたって広範囲の分野で様々な用途で使用されている。そして、粘着テープやポリマーフィルムを製造の際、ゴムロールが用いられる。中でも、離型性、耐摩耗性、機械的強度、耐熱性などのバランスが取れているシリコーンゴムロールがよく用いられる。

離型性に重点を置いたシリコーンゴムロール及びその製造方法について、例えば本件出願人が、特許第４３１７８２７号公報（特許文献１）に開示している。特許文献１に記載のシリコーンゴムロールは、金属性のロール芯上に、プライマーやシランカップリング剤等を介して第１シリコーンゴム層、粒子層及び第２シリコーンゴム層の三層構造にすると共に、粒子層に用いるガラスビーズ等を粒径が５００〜４０００μｍにすることによって、高離型性を有するというものである。

ここで一般的に、ポリマーフィルムを製造の際、具体的には圧延の際に、ゴムロールの表面がフィルムに転写されるため、ゴムロールの表面状態が重要な点となる。

特許第４３１７８２７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のシリコーンゴムロールについては、粘着テープ製造の際の離型性を念頭に置いたものであるため、表面状態に係る耐摩耗性については検討がなされていない。言い換えると、上述のポリマーフィルムの製造の際における、ゴムロール表面のフィルムへの転写を念頭に置いているものではない。また、特許文献１には特に記載はないが、一般的に、当該ゴムロールは砥石で研磨することが多いため、研磨によるスクラッチ傷や模様がつくことが欠点である。

本発明は、上述したような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、スクラッチ傷や研磨模様の発生しない、即ち砥石研磨に依存しないシリコーンゴムロール及びその製造方法を提供することにある。

本発明に係るシリコーンゴムロールの製造方法の上記目的は、転写マンドレルにシリコーンゴムをコーティングする工程、前記シリコーンゴムの表面を研磨する工程、前記シリコーンゴムを前記転写マンドレルから取り外して、シリコーンチューブを得る工程、前記シリコーンゴムチューブを裏返す工程、並びに裏返した前記シリコーンゴムチューブを、装着用ロールに装着及び接着する工程を具備することにより達成される。

更に本発明に係るシリコーンゴムロールの製造方法の上記目的は、前記転写マンドレルは、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、フッ素樹脂若しくはポリエチルエーテルケトンのいずれかである熱可塑性樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル、エンジニアプラスチック、スーパーエンジニアプラスチック、又は繊維強化プラスチックのいずれかから選択されることにより、或いは前記転写マンドレルは、金属製であり、並びに該金属は、鉄、アルミニウム、銅、又はステンレス鋼のいずれかから選択されることにより、或いは前記金属に施すメッキは、銀、金、銅、すず、クロム（三価）、ニッケル、亜鉛、又は金属及び樹脂を主成分とする複合メッキのいずれかから選択され、並びに前記メッキは、電解、無電解、又は溶融メッキのいずれかから選択されることにより、或いは前記シリコーンゴムの厚さは、１〜２０ｍｍであることにより、より効果的に達成される。

本発明に係るシリコーンゴムロールの上記目的は、円筒状の装着用ロール及びシリコーンゴムから成るシリコーンゴムロールであって、前記シリコーンゴムは、シリコーンゴムチューブとして、前記装着用ロールの表面上に装着及び接着されることを特徴とすることにより達成される。

更に本発明に係るシリコーンゴムロールの上記目的は、前記シリコーンゴムの厚さは、１〜２０ｍｍであることにより、より効果的に達成される。

本発明に係るシリコーンゴムロール及びその製造方法によれば、スクラッチ傷や研磨模様などの欠点を回避したシリコーンゴムロールを提供することができるようになる。

本発明に係るシリコーンゴムロールの製造方法を示すフローチャートである。 転写マンドレルにシリコーンゴムをコーティングした様子を示す概略図である。 転写マンドレルからシリコーンゴムチューブを取り出した様子を示す概略図である。 図３で取り出したシリコーンゴムチューブを裏返す様子を示す概略図である。 裏返したシリコーンゴムチューブチューブを装着用ロールに装着及び接着してシリコーンゴムロールに成る様子を示す概略図である。 本実施例における表面粗さ測定のデータである。 比較用ゴムロール（比較対象用）の表面画像である。 本件ゴムチューブ（本願に係るシリコーンゴムロールのシリコーンゴム層に相当）の表面画像である。

以下、本発明に係るシリコーンゴムロールの製造方法について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係るシリコーンゴムロールの製造方法を示すフローチャートである。また、図２（Ａ）は、転写マンドレル１０にシリコーンゴム１１をコーティングした様子を示す長手断面の概略図であり、図２（Ｂ）は、転写マンドレル１０の円断面において、シリコーンゴム１１がコーティングされた様子を示す概略図である。先ず、転写マンドレル１０にシリコーンゴム１１をコーティングする（ステップＳ１）。ここでいう転写マンドレルとは、シリコーンゴムチューブを製造する際の円筒状の型をいう。

転写マンドレル１０については、円筒状の形状であればよい。そして、後述するシリコーンゴムチューブを離型可能にするために、当該マンドレルは表面が滑らかな方が良い。ここで、転写マンドレル１０については、例えばプラスチック型ならば、熱可塑性樹脂（ＰＰ（ポリプロピレン）・ＰＥ（ポリエチレン）・ＡＢＳ（アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン共重合体）・ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）・フッ素、ＰＥＥＫなど）、ポリカーボネート、ポリエステル類、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチック、又は繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などが望ましい。ちなみに、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックについては、熱可塑性のものであれば特に種類は問わない。また金属ならば鉄、アルミニウム、銅、ステンレス鋼などが望ましい。

なお、転写マンドレル１０として金属を用いる場合は、メッキ加工を施して使用することが望ましい。ちなみに、そのメッキについては、銀、金、銅、すず、クロム（三価）、ニッケル、亜鉛、又は金属及び樹脂を主成分とする複合メッキが好ましく、中でもクロム（三価）メッキが好ましい。メッキの量については、特に制限はない。また、メッキの方法については湿式メッキであれば、電解、無電解、又は溶融メッキのいずれかでも構わない。

ここで、転写マンドレル１０の表面が滑らかな方が良い、即ち平滑であるほど良いと上述したが、ゴムロールを使用するユーザーには必要とする表面粗さがあるため、マンドレルの表面は要望される表面粗さに適宜調整してもよい。その調整としては、ブラスト加工、或いはブラスト加工とメッキ加工の組み合わせ等でかまわず、これらの加工方法については公知技術で対応可能である。

この転写マンドレル１０にシリコーンゴムをコーティングした場合、基本的には、マンドレルの表面粗さ＝シリコーンチューブの表面粗さとはならない。そのため、シリコーンゴムの転写率を見越して、転写マンドレル１０の表面を決定するか、後述のシリコーンゴム配合にて微調整を行う。

次にシリコーンゴム１１については、重量、粘度、若しくはＺといった平均分子量、重合度には特に制限はない。また、表面粗さ、弾性度、粘度や硬度についても、公知技術で所望の弾性度、粘度や硬度にコントロールすればよい。

シリコーンゴム１１のコーティング方法は、任意の手段でかまわない。なお、シリコーンゴム１１の厚さｄ（図２（Ｂ）参照）については（後述するシリコーンゴムチューブの厚さと同一）、１〜２０ｍｍが望ましい。１ｍｍ未満であると、ゴムロールとして成立しない。２０ｍｍより大きいと、後述するシリコーンチューブを裏返す工程にて、裏返しができにくくなる。また、シリコーンゴム１１のコーティングについては、接着剤やプライマー等を用いずに直に転写マンドレル１０にコーティングさせる。

なお、硬化剤（例えばシリコーンゴム硬化時の白金錯体触媒）や用途に応じた添加剤（導電性若しくは半導電性フィラー等）若しくは添加物（例えば離型性を高めるためのシリコーンオイルやフッ素樹脂パウダー等）については、ステップＳ１の前に、シリコーンゴムと混合しておく。

シリコーンゴム１１をコーティングの後に、当該シリコーンゴム１１の表面を研磨する（ステップＳ２）。この表面とは、後述するシリコーンゴムチューブにて内側になる面、即ち後述する装着用ロールと接着する面である。言い換えると、シリコーンゴム及び装着用ロールの間の接着を容易且つ厳密にするために研磨する。なお、研磨については任意の砥石が使用され、研磨方法の適宜任意の手段を選べばよい。

ステップＳ２の後、転写マンドレル１０から、シリコーンゴム１１を取り外して、図３に示すようなシリコーンゴムチューブ１２を得る（ステップＳ３）。ここで言うシリコーンゴムチューブ１２は、転写マンドレルの形状（円筒状）に即して、円筒チューブ状になったものであり、実質的にはシリコーンゴム１１と同一のものであるが、説明の都合上区別したまでである。

次に、ステップＳ３にてシリコーンゴムチューブ１２を取り出した後、図４に示すように該チューブ１２を裏返しにする（ステップＳ４）。先に述べたように、この工程は、ステップＳ２にてシリコーンゴム１１の表面研磨をした面が、後述する装着用ロールと接着する面になるようにすることである。

ステップＳ４にて裏返しにしたシリコーンゴムチューブ１２を、図５に示すように装着用ロール１３に装着（嵌着）及び接着して、所望のシリコーンゴムロール１が完成する（ステップＳ５）。ちなみに、図５（Ａ）は、装着用ロール１３にシリコーンゴムチューブ１２を装着（嵌着）及び接着した様子を示す長手断面の概略図であり、図５（Ｂ）は、装着用ロール１３の円断面において、シリコーンゴムチューブ１が装着（嵌着）及び接着された様子を示す概略図である。このステップにおいて、装着用ロール１３は、円筒状であれば、材質は金属製やプラスチック製の如何は問わず、転写マンドレル１０と同じでも異なってもかまわない。またこのステップにおいて、接着は任意の接着剤やプライマー、シランカップリング剤等を用いればよい。

次に、本発明に係るシリコーンゴムロールについて説明する。

本発明に係るシリコーンゴムロールは、図５に示すように、円筒状の装着用ロール１３にシリコーンゴムチューブ１が装着（嵌着）及び接着された格好になる。本発明に係るシリコーンゴムロールは、このような構成を採ることにより、スクラッチ傷や研磨模様がない表面を持つことができる。

シリコーンゴムチューブ１の装着（嵌着）及び接着に用いる接着剤やプライマーは、任意のものでかまわない。

シリコーンゴムの厚さ（図２（Ｂ）参照）については（後述するシリコーンゴムチューブの厚さと同一）、１〜２０ｍｍが望ましい。１ｍｍ未満であると、ゴムロールとして成立しない。２０ｍｍより大きいと、シリコーンチューブを裏返す工程にて、裏返しができにくくなる。

以上、本発明に係るシリコーンゴムロール及びその製造方法について記したが、本明細書、特許請求の範囲又は図面に記載の事項を逸脱しなければ、上記実施形態の限りではないことは言うまでもない。

上記に述べた実施形態について、更に実施例を説明する。なお、必要に応じて図１に記載のフローチャートや図２乃至５を使用して説明することがある。また、後述の液状シリコーンゴムのコーティング方法や砥石研磨の方法については、当業者であればあらゆる方法でかまわないことを申し添える。また、本実施例は、あくまで一例である。

［製造例１］比較対象用シリコーンゴムロールの作製
この製造例１では、本発明に係るシリコーンゴムロールの比較対象のためのシリコーンゴムロールの作製について説明する。

先ず、鉄芯（サイズ：２７５φ（鉄芯の外径）×２０００Ｌ（ロール面長）。ちなみに、φ、Ｌ共にｍｍ単位であり、この場合２７５φ＝２７５ｍｍであり、２０００Ｌ＝２０００ｍｍである。）に液状シリコーンゴムをコーティングして、シリコーンゴム層を形成する。

次に、コーティングしたシリコーンゴム層の表面に対して、砥石研磨にて研削し、３００φ（シリコーンゴム層の外径）×２０００Ｌ（ロール面長）のシリコーンゴムロールを作製した。このように作製されたシリコーンゴムロールを以下「比較用ゴムロール」と称する。

［製造例２］本発明に係るシリコーンゴムチューブの作製
この製造例２では、本発明に係るシリコーンゴムロール（ゴムチューブ）の作製について説明する。

先ず、図１のステップＳ１に則り、転写マンドレル用鉄芯（以下単に「転写マンドレル」と称する。サイズ：２２８φ（鉄芯の外径）×１８００Ｌ（ロール面長）。転写マンドレル表面にはブラスト加工を施し、更にクロムメッキを施した。）に液状シリコーンゴムをコーティングした。次に、図１のステップＳ２に則り、砥石研磨にて研削し、２３２φ（シリコーンゴム層の外径）×１８００Ｌ（ロール面長）のシリコーンゴムロールを作製した。

そして、このシリコーンゴムロールから、図１のステップＳ３及びＳ４に則り、シリコーンゴム層部分を引き抜いて、更に裏返しにしてシリコーンゴムチューブを作製した（図４参照）。このように作製されたシリコーンゴムチューブを以下「本件ゴムチューブ」と称する。ちなみに、本発明に係るシリコーンゴムロールに関しては、本件ゴムチューブをプライマーや接着剤等で既知の方法を用いて装着用ロール（図５参照）に嵌着させればよいのでこれの製造については割愛する。即ち、後述する表面粗さ測定や表面画像については、「比較用ゴムロール」のシリコーンゴム層表面と「本件ゴムチューブ」の表面とを比較すればよいことは自ずと明らかである。

［試験例１］表面粗さ測定
次に、製造例１及び２で作成した、比較用ゴムロール及び本件ゴムチューブについて、表面粗さを測定した。なお、それぞれの表面粗さ測定については、（株）東京精密のハンディサーフ Ｅ−３５Ｂを用いた。

図６に各表面粗さのデータを示す。ちなみに図６（Ａ）は比較用ゴムロールの表面粗さデータであり、図６（Ｂ）は本件ゴムチューブの表面粗さデータである。

図６において、（Ａ）の比較用ゴムロール表面は、シリコーンゴムの配合調整と表面研磨により、Ｒａ（算術平均粗さ）をコントロールしている。（Ｂ）の本件ゴムチューブは、Ｒａ＝１．３μｍを目標として、シリコーンゴム配合とマンドレルの表面粗さを調整しており、データから表面粗さをコントロールできるという結果が得られた。

［試験例２］表面画像撮影
次に、比較用ゴムロール及び本件ゴムチューブについて、電子顕微鏡（（株）キーエンス社製マイクロスコープＶＨＸ‐５０００）で表面画像を撮影した。比較用ゴムロールに係る表面画像については、図７（Ａ）乃至（Ｃ）に示し、本件ゴムチューブに係る表面画像については、図８（Ａ）乃至（Ｃ）に示す。

先ず、比較用ゴムロールの表面においては、図７（Ａ）及び（Ｂ）より、幅０．１ｍｍ、長さ２．３４ｍｍのスクラッチ傷の存在が分かった。図７（Ｃ）の３Ｄ画像においては、傷のついていない表面と、傷の部分との色の違いが明確となり、従来法ではスクラッチ傷が解消しにくいことが示唆される結果となった。

一方、本件ゴムチューブにおいては、図８（Ａ）の１００倍画像、図８（Ｂ）の５００倍画像共に、スクラッチ傷を示唆するものは存在しなかった。また、図８（Ｃ）においては、図８（Ｂ）の画像を別光源で撮影したものであるが、図８（Ｂ）同様にスクラッチ傷を示唆するものは存在せず、表層が転写マンドレルを転写した規則正しい面になっていることが確認できた。

このことから、本件ゴムチューブ、即ち本発明に係るシリコーンゴムロールの基となるゴムチューブについては、本発明の製造方法で作成した場合、スクラッチ傷や研磨模様などの欠点を回避したシリコーンゴムロール及びその製造方法という目的を達成可能ということを示唆する結果となった。

本発明に係るシリコーンゴムロール及びその製造方法によれば、あらゆる形状や表面改質が可能なため、ポリマーフィルムの圧延の用途だけでなく、ポリマーフィルムにロールの凹凸を転写させるためのエンボスロールや搬送用途で使われるガイドロール、シワ取りロール等にも適応できる。

１ シリコーンゴムロール
１０ 転写マンドレル
１１ シリコーンゴム
１２ シリコーンチューブ

Claims (7)

1. 転写マンドレルにシリコーンゴムをコーティングする工程、
   前記シリコーンゴムの表面を研磨する工程、
   前記シリコーンゴムを前記転写マンドレルから取り外して、シリコーンチューブを得る工程、
   前記シリコーンゴムチューブを裏返す工程、並びに
   裏返した前記シリコーンゴムチューブを、装着用ロールに装着及び接着する工程
   を具備することを特徴とするシリコーンゴムロールの製造方法。
2. 前記転写マンドレルは、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、フッ素樹脂若しくはポリエチルエーテルケトンのいずれかである熱可塑性樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル、エンジニアプラスチック、スーパーエンジニアプラスチック、又は繊維強化プラスチックのいずれかから選択される請求項１に記載のシリコーンゴムロールの製造方法。
3. 前記転写マンドレルは、金属製であり、並びに該金属は、鉄、アルミニウム、銅、又はステンレス鋼のいずれかから選択される請求項１に記載のシリコーンゴムロールの製造方法。
4. 前記金属に施すメッキは、銀、金、銅、すず、クロム（三価）、ニッケル、亜鉛、又は金属及び樹脂を主成分とする複合メッキのいずれかから選択され、並びに前記メッキは、電解、無電解、又は溶融メッキのいずれかから選択される湿式メッキである請求項３に記載のシリコーンゴムロールの製造方法。
5. 前記シリコーンゴムの厚さは、１〜２０ｍｍである請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシリコーンゴムロールの製造方法。
6. 円筒状の装着用ロール及びシリコーンゴムから成るシリコーンゴムロールであって、前記シリコーンゴムは、シリコーンゴムチューブとして、前記装着用ロールの表面上に装着及び接着されることを特徴とするシリコーンゴムロール。
7. 前記シリコーンゴムの厚さは、１〜２０ｍｍである請求項６に記載のシリコーンゴムロール。