JP2021171687A - Roll and roll manufacturing method - Google Patents

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JP2021171687A JP2020076443A JP2020076443A JP2021171687A JP 2021171687 A JP2021171687 A JP 2021171687A JP 2020076443 A JP2020076443 A JP 2020076443A JP 2020076443 A JP2020076443 A JP 2020076443A JP 2021171687 A JP2021171687 A JP 2021171687A
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成康 町田
Nariyasu Machida
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Miyako Roller Industry Co Ltd
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Abstract

To provide a roll which is less likely to generate static electricity compared to a conventional roll, and is less likely to generate various inconveniences due to static electricity, and a method for manufacturing the roll.SOLUTION: This roll is a roll equipped with a DLC film 2, and comprises the DLC film 2 having an electric resistivity of 1012 to 10-5 Ω cm on a surface of a roll base material 1. This roll may comprise the DLC film 2 having an electric resistivity of 109 to 10-5 Ω cm. This roll manufacturing method is a method for manufacturing a roll equipped with a DLC film 2 on a surface of a roll base material 1 by plasma treatment, and manufactures the roll equipped with the DLC film 2 having an electric resistivity in a range of 1012 to 10-5 Ω cm by adjusting an amount of a gas containing nitrogen or boron in addition to a main raw material gas such as methane and acetylene used for formation of the DLC film.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、塗工用ロールや搬送用ロールとして利用可能なロールと当該ロールの製造方法に関する。 The present invention relates to a roll that can be used as a coating roll or a transport roll, and a method for manufacturing the roll.

有機ELのTVやスマートフォンなどのディスプレイには、樹脂製の機能性フィルム(以下「フィルム」という)が使用されている。フィルムの製造には、搬送用ロールや塗工用ロールを備えた製造装置が用いられる(例えば、特許文献1)。 A resin-made functional film (hereinafter referred to as "film") is used for displays such as organic EL TVs and smartphones. A manufacturing apparatus provided with a transport roll and a coating roll is used for manufacturing the film (for example, Patent Document 1).

前記製造装置でのフィルムの製造に際しては、絶縁物であるフィルムとロールの摺動摩擦によって静電気が発生することがある。静電気は種々の障害の一因となるため、フィルムの製造に際しては、静電気を防止することが求められている。 During the production of the film by the manufacturing apparatus, static electricity may be generated due to the sliding friction between the film as an insulator and the roll. Since static electricity contributes to various obstacles, it is required to prevent static electricity in the production of films.

特開2004−344759号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-344759

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、従来のロールに比べて静電気が生じにくく、静電気に起因する各種の不都合が生じにくいロールと当該ロールの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a problem to be solved thereof is to provide a roll in which static electricity is less likely to be generated as compared with a conventional roll and various inconveniences caused by static electricity are less likely to occur, and a method for manufacturing the roll. There is.

[ロール]
本発明のロールはDLC膜を備えたロールであって、ロール基材の表面に電気抵抗率1012から10-5Ω・cmのDLC膜を備えたものである。
[roll]
The roll of the present invention is a roll provided with a DLC film, and is provided with a DLC film having an electrical resistivity of 10 12 to 10 -5 Ω · cm on the surface of the roll base material.

[ロール製造方法]
本発明のロール製造方法はプラズマ処理によってロール基材の表面にDLC膜を備えたロールを製造する方法であって、DLC膜の形成に用いる窒素又はボロンを含むガスの量を調整することによって、電気抵抗率1012から10-5Ω・cmの範囲のDLC膜を備えたロールを製造する方法である。
[Roll manufacturing method]
The roll manufacturing method of the present invention is a method of manufacturing a roll having a DLC film on the surface of a roll base material by plasma treatment, and by adjusting the amount of nitrogen or boron-containing gas used for forming the DLC film. This is a method for producing a roll having a DLC film having an electrical resistivity in the range of 10 12 to 10 -5 Ω · cm.

本発明のロール及び本発明のロール製造方法で製造されたロールは、電気抵抗率1012から10-5Ω・cmのDLC膜を備えているため、静電気が発生しにくく、静電気に起因する弊害が起こりにくい。 Since the roll of the present invention and the roll manufactured by the roll manufacturing method of the present invention are provided with a DLC film having an electrical resistivity of 10 12 to 10 -5 Ω · cm, static electricity is unlikely to be generated, and adverse effects caused by static electricity. Is unlikely to occur.

(a)は本発明のロールの一例を示す正面図、(b)は(a)のIb部拡大図。(A) is a front view showing an example of the roll of the present invention, and (b) is an enlarged view of the Ib portion of (a). 本発明のロールを搭載した機能性フィルム製造装置の一例を示すもの。The present invention shows an example of the functional film manufacturing apparatus equipped with the roll of this invention. 本発明のロール製造方法の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the roll manufacturing method of this invention. 本発明のロール製造方法の実施に用いる装置の一例を示すもの。It shows an example of the apparatus used for carrying out the roll manufacturing method of this invention.

(ロールの実施形態)
本発明のロールの実施形態の一例を、図面を参照して説明する。一例として図1(a)に示すロールは、ロール基材1の表面に、電気抵抗率1012から10-5Ω・cmのDLC膜2を備えたものである。図1(a)では、ロール基材1が軸3の外周に装備された場合を一例としているが、ロール基材1はフランジに取り付けられたベアリングを介して装備することもできる。
(Roll embodiment)
An example of an embodiment of the roll of the present invention will be described with reference to the drawings. As an example, the roll shown in FIG. 1A is provided with a DLC film 2 having an electrical resistivity of 10 12 to 10 -5 Ω · cm on the surface of the roll base material 1. In FIG. 1A, the case where the roll base material 1 is mounted on the outer periphery of the shaft 3 is taken as an example, but the roll base material 1 can also be mounted via a bearing attached to the flange.

前記ロール基材1は、ロールのベースとなる管状のロール部材である。ロール基材1には、金属ロール(代表例としてS25CやSS400等)やステンレス鋼ロール(代表例としてオーステナイト系やフェライト系、マルテンサイト系、二層ステンレスやスーパーステンレス等)、炭素鋼ロール(STKM13Aなど)、ゴムロール、メッキロール(HCrメッキロールやNiメッキロールなど)、樹脂ロール、溶射ロール(WC溶射ロールなど)、アルミ合金ロールなどを用いることができる。 The roll base material 1 is a tubular roll member that serves as a base for the roll. The roll base material 1 includes a metal roll (typically S25C, SS400, etc.), a stainless steel roll (typically austenitic, ferrite, martensite, double-layer stainless steel, super stainless steel, etc.), and a carbon steel roll (STKM13A). , Etc.), rubber rolls, plating rolls (HCr plating rolls, Ni plating rolls, etc.), resin rolls, sprayed rolls (WC sprayed rolls, etc.), aluminum alloy rolls, and the like can be used.

ロール基材1の太さや長さに制限はなく、任意に設定することができるが、塗工用ロールとして用いる場合には、直径4mm以上とするのが好ましい。ロール基材1は管状のもの(中空材)でも無垢のもの(中実材)でもよい。 The thickness and length of the roll base material 1 are not limited and can be set arbitrarily, but when used as a coating roll, the diameter is preferably 4 mm or more. The roll base material 1 may be a tubular material (hollow material) or a solid material (solid material).

図示は省略しているが、ロール基材1の表面には、斜線状や格子状、ピラミッド状といった各種形状の凹凸(セル)が形成されている。このセルの深さやピッチは、数μm〜数千μm程度である。セルの形状や深さ、ピッチは一例であり、これら以外であってもよい。セルはロール基材1の全面に設けることも一部に設けることもできる。ロール基材1はセルのない平滑なものであってもよい。 Although not shown, the surface of the roll base material 1 is formed with irregularities (cells) having various shapes such as diagonal lines, lattices, and pyramids. The depth and pitch of this cell are about several μm to several thousand μm. The cell shape, depth, and pitch are examples, and may be other than these. The cell may be provided on the entire surface or a part of the roll base material 1. The roll base material 1 may be a smooth one without cells.

前記DLC膜2は、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)からなる膜である。DLCはダイヤモンドとグラファイトの中間的な結晶構造を持つ非晶質であり、高硬度、低摩擦係数、耐摩耗性、電気絶縁性、耐薬品性、抗菌性、親水性、撥水性、耐紫外線性、ガスバリア性といった特性を有する。 The DLC film 2 is a film made of DLC (diamond-like carbon). DLC is amorphous with an intermediate crystal structure between diamond and graphite, and has high hardness, low coefficient of friction, abrasion resistance, electrical insulation, chemical resistance, antibacterial properties, hydrophilicity, water repellency, and ultraviolet resistance. , Has properties such as gas barrier properties.

この実施形態のDLC膜2は、電気抵抗率1012から10-5Ω・cmの膜である。DLC膜の電気抵抗率は1010Ω・cm以下、好ましくは109から10-5Ω・cm程度、より好ましくは107から10-2Ω・cm程度とする。 The DLC film 2 of this embodiment is a film having an electrical resistivity of 10 12 to 10 -5 Ω · cm. Electrical resistivity of the DLC film 10 10 Omega · cm or less, preferably 10 9 to 10 -5 Omega · cm approximately, more preferably from 10 7 10 -2 Ω · cm or so.

電気抵抗率1012〜1010Ω・cmまでは、絶縁体と比較して静電気の減衰効果を有する領域であり、埃などの吸着防止効果を有する。電気抵抗率109から104Ω・cmまでは帯電防止領域であり、フィルムがロールから離脱する際の剥離帯電を生じにくい領域である。電気抵抗率103から10-3Ω・cmまでは半導体領域であり、帯電防止領域よりもさらに電気抵抗率が小さいため、剥離帯電をさらに生じにくい領域である。電気抵抗率10-4Ω・cm以下は導電領域であり、除電目的で使用できる領域である。 The electrical resistivity of 10 12 to 10 Ω · cm is a region that has an effect of attenuating static electricity as compared with an insulator, and has an effect of preventing adsorption of dust and the like. From the electrical resistivity of 10 9 to 10 4 Omega · cm is antistatic region, the film is hardly region peeling occurred charging when detached from the roll. The electrical resistivity from 10 3 to 10 -3 Ω · cm is the semiconductor region, and since the electrical resistivity is smaller than the antistatic region, it is a region in which peeling charge is less likely to occur. An electrical resistivity of 10 -4 Ω · cm or less is a conductive region, which can be used for static elimination purposes.

前記半導体領域では10-3Ω・cm程度の導電特性を有しているため、導電率を制御しつつ静電気を逃がすこともでき、フィルム搬送に伴いフィルム表面に帯電している静電気を一定の割合にて減少(除電)させる効果がある。たとえば、フィルム搬送時にロールと接していない部分には、フィルムと空気との摩擦によって静電気が発生し、フィルム表面に帯電する。この場合、ロールを介して静電気を一気に除去することもできるが、これを行うと同箇所に静電気のしわが発生し、フィルムを損傷させるおそれがある。これに対し、半導体領域の場合には、フィルム表面に帯電している静電気を一定の割合で減少(除電)させることで、このような弊害を防止することができる。 Since the semiconductor region has a conductive property of about 10 -3 Ω · cm, static electricity can be released while controlling the conductivity, and the static electricity charged on the film surface during film transport is reduced to a certain ratio. Has the effect of reducing (static electricity elimination). For example, static electricity is generated by friction between the film and air in a portion that is not in contact with the roll during film transportation, and the film surface is charged. In this case, static electricity can be removed at once via a roll, but if this is done, static electricity wrinkles may occur at the same location, which may damage the film. On the other hand, in the case of the semiconductor region, such an adverse effect can be prevented by reducing (eliminating static electricity) the static electricity charged on the film surface at a constant rate.

また、前述のとおり、導電領域は、フィルムの巻き取り部周辺などの最も静電気が帯電する箇所に除電目的に使用することでフィルム表面の静電気の帯電による不具合を防止する効果がある。 Further, as described above, the conductive region has an effect of preventing defects due to electrostatic charge on the film surface by using the conductive region for the purpose of static elimination in a place where the most electrostatic charge is applied, such as around the winding portion of the film.

前記DLC膜2は、ビッカース硬度計での測定で硬度1000から7000HV、好ましくは1500から7000HV程度、より好ましくは1500から2000HV程度とする。また、DLC膜2の膜厚は、0.5〜100μm、好ましくは0.5〜50μm程度とする。 The DLC film 2 has a hardness of about 1000 to 7000 HV, preferably about 1500 to 7000 HV, and more preferably about 1500 to 2000 HV as measured by a Vickers hardness tester. The film thickness of the DLC film 2 is 0.5 to 100 μm, preferably about 0.5 to 50 μm.

(使用例)
本発明のロールは、機能性フィルムの製造に用いられる装置(以下「機能性フィルム製造装置」という)用の搬送用ロールや塗工用ロールなどとして利用することができる。本発明のロールを機能性フィルム製造装置などの搬送用ロールとして用いる場合には、従来の搬送用ロールに比べて次のようなメリットがある。
(Example of use)
The roll of the present invention can be used as a transport roll, a coating roll, or the like for an apparatus used for producing a functional film (hereinafter referred to as "functional film manufacturing apparatus"). When the roll of the present invention is used as a transport roll for a functional film manufacturing apparatus or the like, it has the following merits as compared with a conventional transport roll.

従来の搬送用ロールにおいては、静電気によっていわゆる剥離帯電が生じることがある。通常、搬送用ロールには金属が用いられていることから静電気が生じにくいものの、絶縁性の油を含むベアリングを介して回転するため、静電気が機械伝いにアースに流れず、ロール表面に帯電することで剥離帯電が生じる。 In a conventional transport roll, so-called peeling charge may occur due to static electricity. Normally, since metal is used for the transport roll, static electricity is unlikely to be generated, but since it rotates via a bearing containing insulating oil, static electricity does not flow to the ground along the machine and charges the roll surface. As a result, peeling charge occurs.

これに対して、本発明のロールは、DLC膜の電気抵抗率が1012から10-5Ω・cmの範囲で調整が可能であるため、機能性フィルム製造装置におけるロールの設置形態(目的に応じた)に合わせて任意(最適)に電気抵抗率の調整が可能であり、静電気が発生しにくく、結果として剥離帯電が生じにくくなる。 On the other hand, in the roll of the present invention, the electrical resistivity of the DLC film can be adjusted in the range of 10 12 to 10 -5 Ω · cm. The electrical resistivity can be arbitrarily (optimally) adjusted according to the above), static electricity is less likely to be generated, and as a result, peeling charge is less likely to occur.

また、本発明のロールを機能性フィルム製造装置などの塗工用ロールとして用いる場合には、従来の塗工用ロールに比べて次のようなメリットがある。 Further, when the roll of the present invention is used as a coating roll for a functional film manufacturing apparatus or the like, there are the following merits as compared with the conventional coating roll.

従来の塗工用ロールにおいては、塗工液中には機能付与発現に不可欠な無機系や有機系の材料のほか、樹脂系のフィラー等が用いられている。これらのフィラーは酸化物や樹脂など絶縁性のため、静電気によって凝集することがある。 In conventional coating rolls, in addition to inorganic and organic materials that are indispensable for exerting functions, resin-based fillers and the like are used in the coating liquid. Since these fillers have insulating properties such as oxides and resins, they may aggregate due to static electricity.

また、ロールの回転に伴い塗液も攪拌され、液中のフィラー同士が擦れることで静電気を帯びて(摩擦帯電)凝集することもある。このほか、ロールについても搬送用ロール同様フィルムとの接触により静電気を帯電するため、フィラーを吸着しやすくしてしまう。塗工用ロールにフィラーが付着すると、塗工に際してフィルムにスクラッチ跡が生じる恐れがあるなどの弊害がある。 In addition, the coating liquid is also agitated as the roll rotates, and the fillers in the liquid may rub against each other, resulting in static electricity (triboelectric charging) and agglutination. In addition, the roll is also charged with static electricity by contact with the film like the transport roll, so that the filler is easily adsorbed. If the filler adheres to the coating roll, there is a problem that scratch marks may be formed on the film during coating.

これに対し、本発明のロールは、DLC膜の電気抵抗率が1012から10-5Ω・cmと小さいため、静電気が発生しにくい。この結果、本発明のロールにはフィラーが付着しにくく、塗工用ロールとして用いた場合にフィラーが付着することによる弊害が生じにくい。 On the other hand, in the roll of the present invention, the electrical resistivity of the DLC film is as small as 10 12 to 10 -5 Ω · cm, so that static electricity is less likely to be generated. As a result, the filler is less likely to adhere to the roll of the present invention, and when used as a coating roll, the harmful effect due to the filler adhering is less likely to occur.

図2に、本発明のロールを搭載した機能性フィルム製造装置の一例を示す。図2において、4は繰り出しロール、5は巻き取りロール、6は搬送ロール、7は圧胴ロール、8は塗液用容器、9はグラビアロール、10はタッチロール、11はブレード、12は乾燥炉である。 FIG. 2 shows an example of a functional film manufacturing apparatus equipped with the roll of the present invention. In FIG. 2, 4 is a feeding roll, 5 is a winding roll, 6 is a transport roll, 7 is an impression cylinder roll, 8 is a coating container, 9 is a gravure roll, 10 is a touch roll, 11 is a blade, and 12 is a drying. It is a furnace.

図2の例において、圧胴ロール7及びグラビアロール9には帯電防止特性を有するロール(電気抵抗率109から104Ω・cmのロール。以下同じ。)や半導体特性を有するロール(電気抵抗率103から10-3Ω・cmまでのロール。以下同じ。)を用いることができる。グラビアロールが浸漬する塗液は、当該グラビアロールの回転によって撹拌され、当該塗液に含まれる樹脂系や酸化物系のフィラーに摩擦帯電が発生することがある。導電性特性を有するロールでは、フィルム表面に帯電する静電気がロールへ流れるものの、流れる方向に痕跡(ひげ)が発生し、フィルム表面の塗膜の平滑性が損なわれることがある。これに対し、帯電防止特性や半導体特性を有するロールによれば、静電気がロールへ流れることがない(流れにくい)ため、このような弊害が生じにくい。 In the example of FIG. 2, the roll having antistatic properties to the impression cylinder roll 7 and gravure roll 9 (roll from the electric resistivity of 10 9 10 4 Ω · cm. Hereinafter the same.) And a roll (electrical resistance with semiconductor properties Rolls with a resistivity of 10 3 to 10 -3 Ω · cm; the same shall apply hereinafter) can be used. The coating liquid in which the gravure roll is immersed is agitated by the rotation of the gravure roll, and the resin-based or oxide-based filler contained in the coating liquid may be triboelectrically charged. In a roll having conductive properties, static electricity charged on the film surface flows to the roll, but traces (whiskers) are generated in the flowing direction, and the smoothness of the coating film on the film surface may be impaired. On the other hand, according to the roll having antistatic characteristics and semiconductor characteristics, static electricity does not flow to the roll (it is difficult to flow), so that such an adverse effect is unlikely to occur.

また、剥離帯電の影響が最も大きい繰り出しロール4側のタッチロール10aには半導体特性を有するロールや導電性特性を有するロール(電気抵抗率10-4Ω・cm以下のロール。以下同じ。)を、巻き取り時にフィルム表面に存在する静電気を除去する(除電する)必要のある巻き取りロール5側のタッチロール10bには導電性特性のロールを用いることができる。 Further, as the touch roll 10a on the delivery roll 4 side, which is most affected by the peeling charge, a roll having semiconductor characteristics or a roll having conductive characteristics (roll having an electrical resistivity of 10 -4 Ω · cm or less; the same applies hereinafter) is used. A roll having a conductive property can be used for the touch roll 10b on the winding roll 5 side, which needs to remove (eliminate static electricity) static electricity existing on the film surface at the time of winding.

搬送ロール6は設置する場所によって異なる種類のロールを用いることができる。例えば、圧胴ロール7及びグラビアロール9の直前の搬送ロール6aには帯電防止特性を有するロールや半導体特性を有するロールを、湿度が低く静電気が生じやすい乾燥炉12内の搬送ロール6bには半導体特性を有するロールや導電性特性を有するロールを、その他の搬送ロール6cには帯電防止特性を有するロールを用いることができる。 As the transport roll 6, different types of rolls can be used depending on the installation location. For example, the transfer roll 6a immediately before the impression cylinder roll 7 and the gravure roll 9 has a roll having antistatic characteristics or a roll having semiconductor characteristics, and the transfer roll 6b in the drying furnace 12 having low humidity and easily generating static electricity has a semiconductor. A roll having a characteristic or a roll having a conductive property can be used, and a roll having an antistatic property can be used for the other transport roll 6c.

(ロール製造方法の実施形態)
本発明のロール製造方法の一例を、図面を参照して説明する。本発明のロール製造方法は、プラズマ処理によってロール基材1の表面にDLC膜2を備えたロールを製造する方法であって、窒素(N)やボロン(B)を含むガスの量を調整することによって、電気抵抗率1012から10-5Ω・cmの範囲のDLC膜2を備えたロールを製造する方法である。
(Embodiment of Roll Manufacturing Method)
An example of the roll manufacturing method of the present invention will be described with reference to the drawings. The roll manufacturing method of the present invention is a method of manufacturing a roll having a DLC film 2 on the surface of a roll base material 1 by plasma treatment, and adjusts the amount of gas containing nitrogen (N) and boron (B). This is a method for producing a roll having a DLC film 2 having an electrical resistivity in the range of 10 12 to 10 -5 Ω · cm.

一例として図3に示すロール製造方法は、クリーニング工程S1、ミキシング層形成工程S2及びDLC膜形成工程S3を経てロールを製造する方法である。なお、クリーニング工程S1及びミキシング層形成工程S2は必要な場合のみ実施すればよく、不要な場合には省略することができる。 As an example, the roll manufacturing method shown in FIG. 3 is a method of manufacturing a roll through a cleaning step S1, a mixing layer forming step S2, and a DLC film forming step S3. The cleaning step S1 and the mixing layer forming step S2 need to be performed only when necessary, and can be omitted when unnecessary.

前記クリーニング工程S1、ミキシング層形成工程S2及びDLC膜形成工程S3は、図4に示すような装置を用いて実施することができる。図4において、13は真空チャンバー、14はRF高周波電源、15はRF電極、16は高電圧パルス電源、17はガス注入口である。 The cleaning step S1, the mixing layer forming step S2, and the DLC film forming step S3 can be carried out by using an apparatus as shown in FIG. In FIG. 4, 13 is a vacuum chamber, 14 is an RF high frequency power supply, 15 is an RF electrode, 16 is a high voltage pulse power supply, and 17 is a gas inlet.

前記クリーニング工程S1は、ロール基材1の表面を洗浄する工程である。この工程では、ロール基材1を真空チャンバー13のRF電極15内にセットし、真空チャンバー13内を真空状態にする。この状態で、ロール基材1の表面の洗浄及び付着力向上を目的として、ロール基材1の表面をアルゴン(Ar)によりエッチング処理してクリーニングする。エッチング処理は従来と同様の方法で行うことができる。クリーニング工程S1は必要に応じて行えばよく、不要な場合には省略することができる。また、クリーニング工程では、Arの他に水素(H)イオンを用いることで基材表面の酸化層を還元しても良い。 The cleaning step S1 is a step of cleaning the surface of the roll base material 1. In this step, the roll base material 1 is set in the RF electrode 15 of the vacuum chamber 13 and the inside of the vacuum chamber 13 is evacuated. In this state, the surface of the roll base material 1 is etched and cleaned with argon (Ar) for the purpose of cleaning the surface of the roll base material 1 and improving the adhesive force. The etching process can be performed by the same method as before. The cleaning step S1 may be performed as needed, and may be omitted when it is not necessary. Further, in the cleaning step, the oxide layer on the surface of the base material may be reduced by using hydrogen (H) ions in addition to Ar.

ロール基材1のクリーニングは、例えば次の条件で行うことができる。
使用ガス :Ar、H
負パルス電圧:−1〜−15kV
RF出力 :50〜1500W
Cleaning of the roll base material 1 can be performed under the following conditions, for example.
Gas used: Ar, H 2
Negative pulse voltage: -1 to -15 kV
RF output: 50-1500W

前記ミキシング層形成工程S2は、DLCの食いつきをよくするために、ロール基材1の表面にミキシング層を形成する工程である。この工程では、ロール基材1を真空チャンバー13のRF電極15内にセットし、真空チャンバー13内を真空状態にする。この状態で、高電圧パルス電源16によりロール基材1に負の高電圧パルスを印加する。ガス注入口17から原料ガス(例えば、炭素(C)、ケイ素(Si))を真空チャンバー13内に注入し、Cラジカルを生成してロール基材1の表面にミキシング層を形成してDLCの付着力(密着性)を高める。ミキシング層形成工程S2は必要に応じて行えばよく、不要な場合には省略することができる。 The mixing layer forming step S2 is a step of forming a mixing layer on the surface of the roll base material 1 in order to improve the bite of the DLC. In this step, the roll base material 1 is set in the RF electrode 15 of the vacuum chamber 13 and the inside of the vacuum chamber 13 is evacuated. In this state, the high voltage pulse power supply 16 applies a negative high voltage pulse to the roll base material 1. Raw material gas (for example, carbon (C) and silicon (Si)) is injected into the vacuum chamber 13 from the gas injection port 17 to generate C radicals to form a mixing layer on the surface of the roll base material 1 to form a DLC. Increases adhesion (adhesion). The mixing layer forming step S2 may be performed as needed, and may be omitted when it is not necessary.

なお、原料ガスとしてSiイオンを注入すると、Siがプライマーの役割を担うことができる。また、原料ガスとして、N、Ar、メタン(CH)、アセチレン(C)、四フッ化炭素(CF)、C、H、B等の混合ガスを注入することもできる。 When Si ions are injected as a raw material gas, Si can play the role of a primer. Further, as a raw material gas, a mixed gas such as N 2 , Ar, methane (CH 4 ), acetylene (C 2 H 2 ), carbon tetrafluoride (CF 4 ), C, H, and B can also be injected.

ミキシング層の形成は、例えば次の条件で行うことができる。
使用ガス :ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)やヘキサメチルジシラザン(HMDS)やテトラメチルシラン(TMS)、CH、C
負パルス電圧:−1〜−15kV
RF出力 :50〜1500W
The mixing layer can be formed under the following conditions, for example.
Gas used: Hexamethyldisiloxane (HMDSO), Hexamethyldisilazane (HMDS), Tetramethylsilane (TMS), CH 4 , C 2 H 2
Negative pulse voltage: -1 to -15 kV
RF output: 50-1500W

前記DLC膜形成工程S3は、ロール基材1の表面(ミキシング層を形成した場合はその表面。以下同じ。)にDLC膜2を形成する工程である。DLC膜2は、プラズマCVD法やPVD法といった各種の方法で生成することができるが、ここではプラズマCVD法を用いる場合を一例とする。 The DLC film forming step S3 is a step of forming the DLC film 2 on the surface of the roll base material 1 (when the mixing layer is formed, the surface thereof; the same applies hereinafter). The DLC film 2 can be formed by various methods such as a plasma CVD method and a PVD method, but here, the case where the plasma CVD method is used is taken as an example.

この工程では、ロール基材1がセットされた真空チャンバー13内を常温(望ましくは20℃〜50℃程度)且つ真空状態にする。この状態で、RF高周波電源14により高周波電圧を印加して、ロール基材1の周辺(具体的には、真空チャンバー13内のRF電極15の周辺)にプラズマを発生させ、高電圧パルス電源16によりロール基材1に負の高電圧パルスを印加する。 In this step, the inside of the vacuum chamber 13 in which the roll base material 1 is set is brought into a vacuum state at room temperature (preferably about 20 ° C. to 50 ° C.). In this state, a high-frequency voltage is applied by the RF high-frequency power supply 14, to generate plasma around the roll base material 1 (specifically, around the RF electrode 15 in the vacuum chamber 13), and the high-voltage pulse power supply 16 A negative high voltage pulse is applied to the roll base material 1.

その後、ガス注入口17から原料ガス(例えば、CHやCと一緒にNやトリエチルボロン(B(C)等などのボロンを含有したガス)を真空チャンバー13内に注入して、その原料ガスを真空チャンバー13内で反応させ、ロール基材1表面にDLCを堆積させることによって、ロール基材1にDLC膜2を形成する。DLC膜2については特に指定はなく、構成される主元素である炭素や水素の他にケイ素や窒素などの第三元素を有してもよい。また、DLC膜2は酸素を含む親水性DLC膜であってもよい。 After that, a raw material gas (for example, a gas containing boron such as N or triethylboron (B (C 2 H 5 ) 3 ) together with CH 4 and C 2 H 2 ) is introduced into the vacuum chamber 13 from the gas inlet 17. The DLC film 2 is formed on the roll base material 1 by injecting the raw material gas into the roll base material 1 and reacting the raw material gas in the vacuum chamber 13 to deposit DLC on the surface of the roll base material 1. The DLC film 2 is not particularly specified, and may have a third element such as silicon or nitrogen in addition to carbon and hydrogen which are main elements to be composed. Further, the DLC film 2 may be a hydrophilic DLC film containing oxygen.

DLC膜2の形成には、CHやトルエン(C)などの原料ガスに、N(窒素)、又はB(Cやトリエトキシボロン(B(OC)、ホウ酸トリメチル(B(OCH)を加えたものを用いることができる。 To form the DLC film 2, use raw material gas such as CH 4 or toluene (C 7 H 8 ), N 2 (nitrogen), or B (C 2 H 5 ) 3 or triethoxyboron (B (OC 2 H 5). ) 3 ) and trimethyl borate (B (OCH 3 ) 3 ) can be added.

前記原料ガスには、CHやC、Cのほか、C(ベンゼン)などの炭化水素系のガスを用いることができる。DLC膜2の構造に特に指定はないが、内部応力の緩和にSiやO(酸素)、B、N、Cr(クロム)、Ti(チタン)などの第三元素を含有してもよい。 As the raw material gas, a hydrocarbon-based gas such as CH 4 , C 7 H 8 , C 2 H 2 , or C 6 H 6 (benzene) can be used. Although the structure of the DLC film 2 is not particularly specified, it may contain a third element such as Si, O 2 (oxygen), B, N 2 , Cr (chromium), and Ti (titanium) to relieve internal stress. ..

DLC膜の形成は、例えば次の条件で行うことができる。
使用ガス :CH、C、N2又はB(C等のボロンを含有するガス
負パルス電圧:−0.1〜−15kV
RF出力 :50〜1500W
The DLC film can be formed under the following conditions, for example.
Gas used: Gas containing boron such as CH 4 , C 2 H 2 , N 2 or B (C 2 H 5 ) 3 Negative pulse voltage: −0.1 to -15 kV
RF output: 50-1500W

DLC膜2は2回以上に分けて形成することもできる。この場合、前記条件で1回目の成膜を行った後、例えば、次の条件で2回目の成膜を行うことができる。
使用ガス :C、C、N2又はB(C等のボロンを含有するガス
負パルス電圧:−0.1〜−15kV
RF出力 :50〜1500W
The DLC film 2 can also be formed in two or more steps. In this case, after the first film formation is performed under the above conditions, for example, the second film formation can be performed under the following conditions.
Gas used: Gas containing boron such as C 7 H 8 , C 2 H 2 , N 2 or B (C 2 H 5 ) 3 Negative pulse voltage: −0.1 to -15 kV
RF output: 50-1500W

なお、DLC膜2の形成後、特に研磨などの工程は必要ない。本発明のロールは、DLC膜2の形成後でもロール基材1の表面の凹凸形状は成膜前とほとんど変わらず、面積比にして10%以下である。 After forming the DLC film 2, no particular step such as polishing is required. In the roll of the present invention, the uneven shape of the surface of the roll base material 1 is almost the same as that before the film formation even after the DLC film 2 is formed, and the area ratio is 10% or less.

本発明のロールやロール製造方法で製造されたロールは、各種装置の搬送用ロールや塗工用ロールとして、特に、機能性フィルム製造装置用の搬送用ロールや塗工用ロールとして好適に用いることができる。 The rolls produced by the rolls and roll manufacturing methods of the present invention are suitably used as transport rolls and coating rolls for various devices, and in particular, as transport rolls and coating rolls for functional film manufacturing devices. Can be done.

1 ロール基材
2 DLC膜
3 軸
4 繰り出しロール
5 巻き取りロール
6 搬送ロール
6a (圧胴ロール及びグラビアロールの直前の)搬送ロール
6b (乾燥炉内の)搬送ロール
6c (その他の)搬送ロール
7 圧胴ロール
8 塗液用容器
9 グラビアロール
10 タッチロール
10a (繰り出しロール側の)タッチロール
10b (巻き取りロール側の)タッチロール
11 ブレード
12 乾燥炉
13 真空チャンバー
14 RF高周波電源
15 RF電極
16 高電圧パルス電源
17 ガス注入口
1 Roll base material 2 DLC film 3 axes 4 Unwinding roll 5 Winding roll 6 Transfer roll 6a Transfer roll 6a (immediately before impression cylinder roll and gravure roll) Transfer roll 6b (in drying chamber) Transfer roll 6c (Other) transfer roll 7 Cage roll 8 Coating container 9 Gravure roll 10 Touch roll 10a (on the feeding roll side) Touch roll 10b (on the take-up roll side) Touch roll 11 Blade 12 Drying furnace 13 Vacuum chamber 14 RF High frequency power supply 15 RF electrode 16 High Voltage pulse power supply 17 Gas inlet

Claims (6)

ロール基材の表面にDLC膜を備えたロールにおいて、
DLC膜として、電気抵抗率が1012から10-5Ω・cmのDLC膜を備えた、
ことを特徴とするロール。
In a roll provided with a DLC film on the surface of the roll base material,
As the DLC film, a DLC film having an electrical resistivity of 10 12 to 10 -5 Ω · cm was provided.
A roll characterized by that.
請求項1記載のロールにおいて、
DLC膜として、電気抵抗率が109から10-5Ω・cmのDLC膜を備えた、
ことを特徴とするロール。
In the roll according to claim 1,
As DLC film, electrical resistivity with a DLC film of from 10 9 10 -5 Ω · cm,
A roll characterized by that.
請求項1記載のロールにおいて、
DLC膜として、電気抵抗率が107から10-2Ω・cmのDLC膜を備えた、
ことを特徴とするロール。
In the roll according to claim 1,
As DLC film, electrical resistivity with a DLC film of 10 7 to 10 -2 Omega · cm,
A roll characterized by that.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のロールにおいて、
DLC膜として、硬度1000から7000HVのDLC膜を備えた、
ことを特徴とするロール。
In the role according to any one of claims 1 to 3.
As the DLC film, a DLC film having a hardness of 1000 to 7000 HV was provided.
A roll characterized by that.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のロールにおいて、
DLC膜として、硬度1500から2000HVのDLC膜を備えた、
ことを特徴とするロール。
In the role according to any one of claims 1 to 3.
As the DLC film, a DLC film having a hardness of 1500 to 2000 HV was provided.
A roll characterized by that.
プラズマ処理によってロール基材の表面にDLC膜を備えたロールを製造する方法において、
前記DLC膜の形成に用いる窒素又はボロンを含むガスの量を調整することによって、電気抵抗率1012から10-5Ω・cmの範囲のDLC膜を備えたロールを製造する、
ことを特徴とするロール製造方法。
In a method for producing a roll having a DLC film on the surface of a roll base material by plasma treatment,
By adjusting the amount of nitrogen or boron-containing gas used to form the DLC film, a roll having a DLC film having an electrical resistivity in the range of 10 12 to 10 -5 Ω · cm is produced.
A roll manufacturing method characterized by that.
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