JP5920199B2 - Metal roll, manufacturing method thereof, and surface treatment apparatus using metal roll - Google Patents
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Description
本発明は、互いに異なる金属からなるアウターリングとインナードラムとで構成される円筒状の金属ロール及びその製造方法に関する。特に、冷却水などの冷媒を循環させる機構を備えた金属製のインナードラムに、これとは異種の金属からなるアウターリングを溶接してなる金属ロール及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a cylindrical metal roll composed of an outer ring and an inner drum made of different metals, and a method for manufacturing the cylindrical metal roll. In particular, the present invention relates to a metal roll formed by welding an outer ring made of a metal different from a metal inner drum provided with a mechanism for circulating a coolant such as cooling water, and a manufacturing method thereof.
液晶パネル、ノートパソコン、デジタルカメラ、携帯電話等には、耐熱性樹脂フィルム上に配線パターンが形成されたフレキシブル配線基板が用いられている。このフレキシブル配線基板は、耐熱性樹脂フィルムの片面若しくは両面に金属膜を成膜した金属膜付耐熱性樹脂フィルムにパターニング処理を施すことによって作製されるが、近年は配線パターンがますます繊細化、高密度化する傾向にあり、これに伴って金属膜付耐熱性樹脂フィルムにはシワ等のない平滑なものが求められている。 In a liquid crystal panel, a notebook computer, a digital camera, a mobile phone, and the like, a flexible wiring board in which a wiring pattern is formed on a heat resistant resin film is used. This flexible wiring board is manufactured by applying a patterning process to a heat-resistant resin film with a metal film in which a metal film is formed on one or both sides of the heat-resistant resin film. There is a tendency to increase the density, and accordingly, a heat-resistant resin film with a metal film is required to be smooth without wrinkles.
この種の金属膜付耐熱性樹脂フィルムの製造方法として、従来から、金属箔を接着剤により耐熱性樹脂フィルムに貼り付けて製造する方法(3層基板の製造方法)、金属箔に耐熱性樹脂溶液をコーティングした後、乾燥させて製造する方法(キャスティング法)、耐熱性樹脂フィルムに真空成膜法単独で、又は真空成膜法と湿式めっき法との併用で金属膜を成膜して製造する方法(メタライジング法)等が知られている。また、メタライジング法に用いる真空成膜法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンビームスパッタリング法等がある。 As a manufacturing method of this kind of heat-resistant resin film with a metal film, conventionally, a method in which a metal foil is attached to a heat-resistant resin film with an adhesive (manufacturing method of a three-layer substrate), a heat-resistant resin on the metal foil After coating the solution, dry and manufacture (casting method), heat-resistant resin film by vacuum film formation method alone or in combination with vacuum film formation method and wet plating method. A method (metalizing method) or the like is known. Examples of the vacuum film forming method used for the metalizing method include a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, and an ion beam sputtering method.
メタライジング法について、特許文献1には、ポリイミド絶縁層上にクロム層をスパッタリングした後、銅をスパッタリングして導体層を形成する方法が記載されている。また、特許文献2には、銅ニッケル合金をターゲットとするスパッタリングによる第一の金属薄膜と、銅をターゲットとするスパッタリングによる第二の金属薄膜とがこの順でポリイミドフィルム上に成膜されたフレキシブル回路基板用材料が開示されている。これらスパッタリング法による成膜は、一般に密着力に優れる反面、真空蒸着法に比べて基材としての耐熱性樹脂フィルムに与える熱負荷が大きいといわれている。そして、成膜の際に耐熱性樹脂フィルムに大きな熱負荷が掛かると、フィルムにシワが発生し易くなることも知られている。
Regarding the metallizing method,
そこで、上記ポリイミドフィルムなどの耐熱性樹脂フィルムに対して真空成膜法により成膜を行って金属膜付耐熱性樹脂フィルムを作製する工程では、キャンロールを備えたスパッタリングウェブコータが一般的に使用されている。この装置は、内部に冷媒を循環させたキャンロールにロールツーロールで搬送される長尺の耐熱性樹脂フィルムを巻き付けながらスパッタリングを行うものであり、成膜の際の耐熱性樹脂フィルムの熱を裏面側から除去することができるので、シワの発生を効果的に防ぐことができる。 Therefore, a sputtering web coater equipped with a can roll is generally used in the process of forming a heat-resistant resin film with a metal film by forming a film on the heat-resistant resin film such as the polyimide film by a vacuum film formation method. Has been. This device performs sputtering while winding a long heat-resistant resin film transported by roll-to-roll around a can roll with a refrigerant circulated therein, and heat of the heat-resistant resin film during film formation. Since it can remove from a back surface side, generation | occurrence | production of a wrinkle can be prevented effectively.
例えば特許文献3には、スパッタリングウェブコータの一例である巻出巻取式(ロールツーロール方式)の真空スパッタリング装置が開示されている。この巻出巻取式の真空スパッタリング装置には、キャンロールの役割を担うクーリングロールが具備されている。更に、クーリングロールの少なくともフィルム送入れ側若しくは送出し側にサブロールが設けられており、これにより耐熱性樹脂フィルムをクーリングロールに密着する制御が行われている。
For example,
ところで、前述したようにスパッタリングウェブコータが有するキャンロールは、真空中でロールツーロールで搬送される長尺樹脂フィルムを外周面に巻き付けて、内部に設けられた冷却循環機構を機能させて熱伝導により該長尺樹脂フィルムの冷却を行うものである。そのため、キャンロールの材質としては熱伝導率が高くて軽量であり、機械加工性にも優れたアルミニウムが適している。 By the way, as described above, the can roll that the sputtering web coater has has a long resin film that is conveyed in a vacuum by roll-to-roll, wound around the outer peripheral surface, and operates a cooling circulation mechanism provided inside to conduct heat. Thus, the long resin film is cooled. Therefore, aluminum having a high thermal conductivity and light weight and excellent machinability is suitable as a material for the can roll.
また、キャンロールの外周面は、そこの巻き付けられるフィルムが容易に傷つかないようにするためや表面の硬度を上げるため、一般的に鏡面クロムめっき処理等の表面処理を施す場合が多い。しかし、アルミニウムの表面にクロムめっき処理を施した場合は、繰り返して作用する熱負荷によりクロムめっきが剥離してしまうことがあった。そのため、キャンロールを熱伝導に優れたアルミニウムで構成することはできなかった。 Further, the outer surface of the can roll is generally often subjected to a surface treatment such as a mirror chrome plating treatment in order to prevent the wound film from being easily damaged or to increase the surface hardness. However, when the chrome plating treatment is performed on the surface of aluminum, the chrome plating may be peeled off due to the repeatedly applied thermal load. Therefore, the can roll cannot be made of aluminum having excellent heat conduction.
これに関し、電解金属箔を製造する電着ドラムの技術分野では、インナードラムとアウターリングを異なる金属で構成する技術が用いられている。例えば、特許文献4には、インナードラムに溝を彫り込みアウターリングとの単位面積当たりの接触圧力を高める方法が記載されており、特許文献5には、インナードラムとアウターリングの間に凸凹を有する金属板を挟む方法が記載されている。また、特許文献6には、インナードラムとアウターリングの間に溝加工された軟質金属板を挟む方法が記載されている。 In this regard, in the technical field of electrodeposition drums for producing electrolytic metal foil, a technique in which the inner drum and the outer ring are made of different metals is used. For example, Patent Document 4 describes a method of engraving a groove in the inner drum to increase the contact pressure per unit area with the outer ring, and Patent Document 5 has an unevenness between the inner drum and the outer ring. A method for sandwiching a metal plate is described. Patent Document 6 describes a method of sandwiching a grooved soft metal plate between an inner drum and an outer ring.
前述したように、真空中で樹脂フィルムに成膜処理を行うスパッタリングウェブコータにおいては、それに搭載されるキャンロールの部材は良好な熱伝導率を有し、軽量で且つ機械加工性にすぐれたアルミニウムが適している。しかし、アルミニウムの表面にクロムめっき処理を施した場合は、剥離してしまうことがあった。一方、ステンレスの表面にクロムめっき処理を施した場合は、極めて強靭に密着するためめっきが剥がれることはほとんどない。 As described above, in a sputtering web coater that forms a film on a resin film in a vacuum, the can roll member mounted on the coater has good thermal conductivity, is lightweight, and has excellent machinability. Is suitable. However, when the chrome plating treatment was performed on the surface of aluminum, it sometimes peeled off. On the other hand, when chromium plating is applied to the surface of stainless steel, the plating hardly peels off because it adheres extremely strongly.
そこで、キャンロール本体はアルミニウムで構成し、クロムめっき処理を施す表面部のみステンレスで構成することが考えられる。すなわち、ステンレス製の環状の厚肉部材(アウターリング)と、これに内接させるアルミニウム製の円筒状部材(インナードラム)とでキャンロールを構成できるならば、熱伝導率が高くて軽量であり、且つ表面のクロムめっきが剥離しにくいキャンロールが実現する。 Therefore, it is conceivable that the can roll body is made of aluminum, and only the surface portion to be subjected to chrome plating is made of stainless steel. That is, if the can roll can be composed of a stainless steel annular thick member (outer ring) and an aluminum cylindrical member (inner drum) inscribed therein, the thermal conductivity is high and the weight is light. And the can roll which the surface chromium plating does not peel easily is implement | achieved.
しかし、このキャンロールの作製に上記した特許文献4の技術を適用した場合は、インナードラムの形状の自由度に大きな制約が課されることがあった。また、特許文献5、6の技術を適用してインナードラムとアウターリングの間に金属板を挟んでも、依然として両者の間が緩むという懸念があった。このように、電着ドラムの作製技術をそのままキャンロールの作製に適用するのは困難であった。 However, when the technique of Patent Document 4 described above is applied to the production of this can roll, there are cases where a great restriction is imposed on the degree of freedom of the shape of the inner drum. Moreover, even if the technique of patent document 5 and 6 was applied and a metal plate was pinched | interposed between an inner drum and an outer ring, there existed concern that between both still loosened. Thus, it has been difficult to apply the electrodeposition drum manufacturing technique directly to the can roll manufacturing.
また、アウターリングとインナードラムとを異種金属で構成する場合、インナードラムと、その外径より若干小さな内径を有するアウターリングとを用意し、焼き嵌めと呼ばれる古くから採用されている方法を使用することが考えられる。この方法は、アウターリングを暖めて線膨張している間にアウターリングの内側にインナードラムを嵌めるものであり、インナードラムの金属よりアウターリングの金属の線膨張係数が小さいことが容易に外れない条件であると考えられる。 Further, when the outer ring and the inner drum are made of different metals, an inner drum and an outer ring having an inner diameter slightly smaller than the outer diameter are prepared, and a method that has been adopted for a long time called shrink fitting is used. It is possible. In this method, while the outer ring is warmed and linearly expanded, the inner drum is fitted inside the outer ring, and it is not easily removed that the linear expansion coefficient of the metal of the outer ring is smaller than that of the metal of the inner drum. It is considered to be a condition.
しかしながら、この焼き嵌め方法においても、熱負荷が繰り返し作用する場合はインナードラムとアウターリングとの間が緩んでしまうことがあった。本発明は上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、アウターリングとインナードラムを互いに異なる金属で構成しても、運転中に両者が緩むことがない金属ロールを提供することを目的としている。 However, even in this shrink-fitting method, when the heat load repeatedly acts, the space between the inner drum and the outer ring may be loosened. The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a metal roll that does not loosen during operation even if the outer ring and the inner drum are made of different metals. It is said.
上記目的を達成するため、本発明が提供する金属ロールは、回転軸を有する金属製のインナードラムと、該インナードラムの外周面に焼き嵌め結合されており、該インナードラムとは異種金属の肉厚3〜5mmのアウターリングとからなる金属ロールであって、前記インナードラムの外周面には前記回転軸方向に延在する複数の溝が周方向に略均等な間隔をあけて全周に亘って設けられており、前記複数の溝の互いに隣接するもの同士の間の突条部分において前記インナードラムと前記アウターリングとが互いに溶接されていることを特徴としている。 To achieve the above object, a metal roll provided by the present invention, a metal inner drum having an axis of rotation, which is shrink-fit coupled to the outer peripheral surface of the inner drum, the dissimilar metals and the inner drum wall A metal roll comprising an outer ring having a thickness of 3 to 5 mm , wherein a plurality of grooves extending in the direction of the rotation axis are formed on the outer peripheral surface of the inner drum over the entire circumference at substantially equal intervals in the circumferential direction. The inner drum and the outer ring are welded to each other at a protruding portion between adjacent ones of the plurality of grooves .
本発明によれば、運転中に熱負荷が繰り返し作用するような場合であっても、インナードラムとアウターリングとの間が緩むことがほとんどないため、信頼性の高い金属ロールを提供することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to provide a highly reliable metal roll because there is almost no loosening between the inner drum and the outer ring even when a thermal load repeatedly acts during operation. It becomes possible.
先ず、本発明の金属ロールの第1の実施形態として、内部に冷媒の循環機構を備えたキャンロールを例に挙げて説明する。このキャンロールは、回転軸を有する例えばアルミニウム製のインナードラムと、該インナードラムの外周面に内接する例えばステンレス製のアウターリングとからなる。そして、これらインナードラムの外周面とこれに内接するアウターリングの内面とが互いに溶接されている。かかる構成により、熱伝導率が高くて軽量であり且つ機械加工性にもすぐれた金属からなるインナードラムと、クロムめっきを極めて強靱に密着させることが可能な金属からなるアウターリングとで構成される金属ロールを提供することができる。 First, as a first embodiment of a metal roll according to the present invention, a can roll having a refrigerant circulation mechanism therein will be described as an example. This can roll is composed of, for example, an aluminum inner drum having a rotating shaft, and an outer ring made of, for example, stainless steel inscribed in the outer peripheral surface of the inner drum. And the outer peripheral surface of these inner drums and the inner surface of the outer ring inscribed in this are welded mutually. With this configuration, it is composed of an inner drum made of a metal having high thermal conductivity, light weight and excellent machinability, and an outer ring made of a metal capable of adhering chromium plating extremely strongly. A metal roll can be provided.
インナードラムとアウターリングは、溶接の前に焼き嵌めにより互いに結合されるのが好ましい。溶接前に焼き嵌めすることにより、異種金属を用いることで互いに膨張率が異なる場合であっても、金属ロールに繰り返しの熱負荷が掛かったときの両者の緩みの問題がより起こりにくくなる。インナードラムとアウターリングとからなる金属ロールの外周面は、研削や研磨を行ってもよい。インナードラムとアウターリングとが溶接されているので、研削や研磨の際にインナードラムとアウターリングとの間が緩むことはない。 The inner drum and outer ring are preferably joined together by shrink fitting before welding. By shrink fitting before welding, the problem of loosening of the two when a repeated heat load is applied to the metal roll is less likely to occur even when the dissimilar metals have different expansion rates. The outer peripheral surface of the metal roll composed of the inner drum and the outer ring may be ground or polished. Since the inner drum and the outer ring are welded, there is no loosening between the inner drum and the outer ring during grinding or polishing.
このような構成の金属ロールは、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムのような樹脂フィルムや、ポリイミドフィルムのような耐熱性樹脂フィルムなどの長尺の帯状物に熱負荷の掛かる表面処理を施す表面処理装置に、キャンロールとして好適に使用することができる。この表面処理装置について、図1を参照しながら、長尺の帯状物が長尺の耐熱性樹脂フィルムであり、熱負荷の掛かる表面処理がスパッタリング成膜である場合を例に挙げて説明する。 The metal roll having such a structure is a surface treatment apparatus for performing a surface treatment that applies a thermal load to a long strip such as a resin film such as a polyethylene terephthalate (PET) film or a heat-resistant resin film such as a polyimide film. Moreover, it can be suitably used as a can roll. This surface treatment apparatus will be described with reference to FIG. 1 by taking as an example the case where the long strip is a long heat-resistant resin film and the surface treatment to which a thermal load is applied is sputtering film formation.
この図1に示す表面処理装置は、スパッタリングウェブコータとも称される成膜装置50であり、ロールツーロール方式で搬送される長尺の耐熱性樹脂フィルム(以降、長尺樹脂フィルムと称する)Fの表面に連続的に効率よく成膜させる場合に好適に用いられる。この成膜装置50により、長尺樹脂フィルムFの表面にスパッタリング処理による金属膜が成膜されたシワのない内金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムを作製することができる。
The surface treatment apparatus shown in FIG. 1 is a
具体的に説明すると、成膜装置50を構成する主要な装置は真空チャンバー51内に収められており、スパッタリング成膜に際してこの真空チャンバー51内は先ず到達圧力10−4Pa程度まで減圧され、その後、スパッタリングガスの導入により0.1〜10Pa程度の圧力調整が行われる。スパッタリングガスにはアルゴンなど公知のガスが使用され、目的に応じて更に酸素などのガスが添加される。
More specifically, the main apparatus constituting the
真空チャンバー51の形状や材質については、上記の減圧雰囲気に耐え得るものであれば特に限定はなく、種々のものを使用することができる。真空チャンバー51内を上記した減圧雰囲気にしてその減圧状態を維持するため、成膜装置50には図示しないドライポンプ、ターボ分子ポンプ、クライオコイル等の種々の装置が具備されている。
The shape and material of the
かかる減圧雰囲気の真空チャンバー51内で巻出ロール52から巻き出された長尺樹脂フィルムFは、所定の搬送経路を経てキャンロール56に導かれ、その外周面上で成膜処理が施された後、巻取ロール64で巻き取られる。巻出ロール52からキャンロール56までの搬送経路には、長尺樹脂フィルムFを案内するフリーロール53と、長尺樹脂フィルムFの張力の測定を行う張力センサロール54が配置されている。
The long resin film F unwound from the unwinding
更に、張力センサロール54から送り出されてキャンロール56に向かう長尺樹脂フィルムFは、キャンロール56の近傍に設けられたモータ駆動のフィードロール55によってキャンロール56の周速度に対する調整が行われ、これによりモータ等の回転駆動手段で回転するキャンロール56の外周面に長尺樹脂フィルム51を密着させることができる。
Further, the long resin film F fed from the
キャンロール56から巻取ロール64までの搬送経路にも、上記した巻出ロール52からキャンロール56までの搬送経路と同様に、キャンロール56の周速度に対する調整を行うモータ駆動のフィードロール61、長尺樹脂フィルムFの張力測定を行う張力センサロール62、及び長尺樹脂フィルムFを案内するフリーロール63がこの順に配置されている。
Similarly to the conveyance path from the unwinding
上記巻出ロール52及び巻取ロール64では、パウダークラッチ等によるトルク制御によって、長尺樹脂フィルムFの張力バランスが保たれている。また、キャンロール56の回転と、これに連動して回転するモータ駆動のフィードロール55、61により、巻出ロール52から長尺樹脂フィルムFが巻き出されて巻取ロール64に巻き取られるようになっている。
In the unwinding
キャンロール56の外周面に対向する位置には、成膜手段としてのマグネトロンスパッタリングカソード57、58、59、60が、長尺樹脂フィルムFが巻き付けられるキャンロール56の外周面上の搬送経路に沿って設けられている。これによりキャンロール56の外周面に巻き付けられている長尺樹脂フィルムFの表面に金属膜をスパッタリング成膜することができる。その際、キャンロール56の内部には温調された冷媒が循環しているため、スパッタリングによる長尺樹脂フィルムFの熱を除去することができる。なお、長尺樹脂フィルムFがキャンロール56の外筒部に巻き付けられる角度範囲のことを、長尺樹脂フィルムFの抱き角と称することがある。 Magnetron sputtering cathodes 57, 58, 59, 60 as film forming means are positioned along the transport path on the outer peripheral surface of the can roll 56 around which the long resin film F is wound at a position facing the outer peripheral surface of the can roll 56. Is provided. Thereby, a metal film can be formed by sputtering on the surface of the long resin film F wound around the outer peripheral surface of the can roll 56. At that time, since the temperature-controlled refrigerant circulates inside the can roll 56, the heat of the long resin film F by sputtering can be removed. In addition, the angle range in which the long resin film F is wound around the outer cylinder portion of the can roll 56 may be referred to as a holding angle of the long resin film F.
これにより、例えば耐熱性樹脂フィルムの表面にNi合金等からなる膜とCu膜とが積層された金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムが得られる。なお、金属膜付耐熱性樹脂フィルムに用いる耐熱性樹脂フィルムとしては、例えば、ポリイミド系フィルム、ポリアミド系フィルム、ポリエステル系フィルム、ポリテトラフルオロエチレン系フィルム、ポリフェニレンサルファイド系フィルム、ポリエチレンナフタレート系フィルム、液晶ポリマー系フィルム等を挙げることができる。これらの耐熱性樹脂フィルムは、金属膜付フレキシブル基板としての柔軟性、実用上必要な強度、配線材料として好適な電気絶縁性を有する点から好ましい。 Thereby, for example, a long heat resistant resin film with a metal film in which a film made of Ni alloy or the like and a Cu film are laminated on the surface of the heat resistant resin film is obtained. In addition, as a heat resistant resin film used for the heat resistant resin film with a metal film, for example, a polyimide film, a polyamide film, a polyester film, a polytetrafluoroethylene film, a polyphenylene sulfide film, a polyethylene naphthalate film, Examples thereof include liquid crystal polymer films. These heat-resistant resin films are preferable because they have flexibility as a flexible substrate with a metal film, strength necessary for practical use, and electrical insulation suitable as a wiring material.
Ni合金等からなる膜はシード層と呼ばれ、インコネル等のNi−Cr合金、又はコンスタンタンやモネル等の各種公知の合金を用いることができるが、その組成は金属膜付耐熱性樹脂フィルムの電気絶縁性や耐マイグレーション性等の所望の特性に応じて適宜選択される。金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムの金属膜を更に厚くしたい場合は、湿式めっき法を用いて金属膜を形成してもよい。また、電気めっき処理のみで金属膜を形成する場合と、一次めっきとして無電解めっき処理を行い、二次めっきとして電解めっき処理等の湿式めっき法を組み合わせて行う場合もある。湿式めっき法は、一般的な湿式めっき処理の諸条件を採用すればよい。 A film made of Ni alloy or the like is called a seed layer, and Ni—Cr alloy such as Inconel, or various known alloys such as Constantan and Monel can be used. It is appropriately selected according to desired characteristics such as insulation and migration resistance. When it is desired to make the metal film of the long heat-resistant resin film with a metal film thicker, the metal film may be formed using a wet plating method. Further, there are a case where the metal film is formed only by electroplating treatment, and a case where electroless plating treatment is performed as primary plating and wet plating methods such as electrolytic plating treatment are combined as secondary plating. The wet plating method may employ various conditions of general wet plating treatment.
上記方法で得られた金属膜付耐熱性樹脂フィルムは、例えばサブトラクティブ法によりフレキシブル配線基板に加工することができる。ここで、サブトラクティブ法とは、レジストで覆われていない金属膜(例えば、上記Cu膜)をエッチングにより除去してフレキシブル配線基板を製造する方法である。 The heat resistant resin film with a metal film obtained by the above method can be processed into a flexible wiring board by, for example, a subtractive method. Here, the subtractive method is a method of manufacturing a flexible wiring substrate by removing a metal film (for example, the Cu film) not covered with a resist by etching.
金属膜のスパッタリング成膜の場合には、図1に示すように板状のターゲットを使用することができるが、板状ターゲットを用いた場合、ターゲット上にノジュール(異物の成長)が発生することがある。これが問題になる場合は、ノジュールの発生がなく、ターゲットの使用効率も高い円筒形のロータリーターゲットを使用することが好ましい。 In the case of sputtering of a metal film, a plate-like target can be used as shown in FIG. 1, but when a plate-like target is used, nodules (growth of foreign matter) are generated on the target. There is. When this becomes a problem, it is preferable to use a cylindrical rotary target that generates no nodules and has high target use efficiency.
また、図1の長尺樹脂フィルムFの成膜装置50は、熱負荷の掛かる処理としてスパッタリング処理を想定したものであるため、マグネトロンスパッタリングカソード57、58、59、60が図示されているが、熱負荷の掛かる処理が蒸着処理などの他のものである場合は、板状ターゲットに代えてCVD(化学蒸着)や真空蒸着などの他の真空成膜手段が設けられる。
In addition, since the
上記具体例では、金属膜付耐熱性樹脂フィルムとして、長尺耐熱性樹脂フィルムにNi-Cr合金やCu等の金属膜が積層された構造体を例示したが、上記金属膜以外に目的に応じて酸化物膜、窒化物膜、炭化物膜等を成膜することも可能である。この場合の酸化物膜、窒化物膜、炭化物膜等の成膜にも、本発明に係る金属ロールやそれを用いた表面処理装置を用いることができる。 In the above specific example, as a heat-resistant resin film with a metal film, a structure in which a metal film such as a Ni-Cr alloy or Cu is laminated on a long heat-resistant resin film is exemplified. Thus, an oxide film, a nitride film, a carbide film, or the like can be formed. In this case, the metal roll according to the present invention or a surface treatment apparatus using the same can also be used for forming an oxide film, a nitride film, a carbide film, or the like.
次に、上記したキャンロールの製造方法について説明する。成膜装置に使用される一般的なキャンロールは、ステンレス製の円筒状部材の両端部にステンレス製の側面板を溶接してドラム形状のロールとし、その中心軸部分に回転軸を設けて作製される。また、前述したように互いに異種金属のインナードラムとアウターリングとで構成される電着ロールなどでは、例えば図2に示す方法で作製している。 Next, the manufacturing method of an above-mentioned can roll is demonstrated. A general can roll used in a film forming apparatus is manufactured by welding a stainless steel side plate to both ends of a stainless steel cylindrical member to form a drum-shaped roll, and providing a rotation shaft at the center axis portion. Is done. In addition, as described above, an electrodeposition roll composed of an inner drum and an outer ring made of different metals is manufactured by, for example, the method shown in FIG.
すなわち、先ず円筒加工したインナードラム1を用意し、その両端部に側面部2や回転軸3を取り付けた後(工程A)、インナードラム1の外径よりもわずかに小さな内径を有する肉厚のアウターリング4を用意し、このアウターリング4を加熱して膨張させた状態でその内側にインナードラム1を嵌め込むいわゆる焼き嵌めを行い(工程B)、アウターリング4の外周面を研削加工して薄肉のアウターリング4aにする(工程C)ことにより作製している。
That is, first, a cylindrically processed
これに対して本発明の金属ロールの一具体例である上記したキャンロールは、図3に示す方法で作製することができる。具体的には、円筒加工により作製した例えばアルミニウム製のインナードラム11を用意し、その両端部に側面部12や回転軸13を取り付ける(工程A1)。次に、インナードラム11の外径よりもわずかに小さな内径を有する例えばステンレス製の肉厚のアウターリング14を用意し、これを加熱してインナードラム11に焼き嵌める(工程B1)。この焼き嵌め工程では、アウターリング14を誘導加熱など公知の加熱方法で加熱することによりその内径が膨張するので、その間にアウターリング14の内側にインナードラム11を嵌め込むことにより、冷却後はインナードラム11の外周面とアウターリング14の内周面との間を強固に結合することができる。
On the other hand, the above-described can roll, which is a specific example of the metal roll of the present invention, can be produced by the method shown in FIG. Specifically, for example, an aluminum
両者を焼き嵌めした後、インナードラム11とアウターリング14が温度差等により緩むことがないように、アウターリング14の外周面側からレーザ溶接もしくは電子ビーム溶接を行う(工程C1)。その後、アウターリング14の外周面を薄く円筒研削して薄肉のアウターリング14aにする(工程D1)。この薄肉のアウターリング14aの外周面にハードクロムめっき処理を行ってめっきされたアウターリング14bとした後(工程E1)、更にこのめっきされたアウターリング14bの外周面を研磨加工して研磨されたアウターリング14cとする(工程F1)。これによりキャンロールが完成する。
After both of them are shrink-fitted, laser welding or electron beam welding is performed from the outer peripheral surface side of the
なお、図4(a)〜(c)には、それぞれ上記工程A〜Cが部分斜視図で示されており、インナードラム11の内側に冷媒循環用パイプ16が設けられた様子が示されている。この冷媒循環用パイプ16とインナードラム11の内周面とで画定される空間に冷媒循環路17が形成される。また、図4(c)には中心軸方向に延在する複数の溶接ビード15が周方向に略等間隔に形成されている様子が示されている。
4A to 4C are partial perspective views showing the steps A to C, respectively, and a state in which the
上記方法では溶接後にアウターリング14の外周面を研削・研磨するので、溶接等によりキャンロールの外周面に平滑性の問題が生じても修正できる。レーザ溶接もしくは電子ビーム溶接は、アウターリング14の外周面側(金属ロールの表面側)から行うのが好ましい。レーザ溶接もしくは電子ビーム溶接を用いるのは、これら溶接ならば出力の密度が高く、アウターリング14からインナードラム11に熱が効率よく伝達して両者を良好に溶接することができるからである。
In the above method, since the outer peripheral surface of the
また、レーザ溶接や電子ビーム溶接では各溶接箇所のビード幅を狭くできるので、後述するようにインナードラムの外周面に冷却配管等の溝加工が施されていても、その部分を避けて溶接することが可能である。すなわちレーザ溶接や電子ビーム溶接であればインナードラムの外周面の構造の自由度を損なうことがほとんどない。特に、電子ビーム溶接は、細いビームが溶接部深くまで進入するのでより好ましい。なお、溶接にはアーク溶接等も知られているが、レーザ溶接や電子ビーム溶接に比べると出力密度が低く、本発明に係る金属ロール(キャンロール)の製造には適さない。 Also, laser welding and electron beam welding can narrow the bead width at each welding location, so that even if the outer peripheral surface of the inner drum is grooved such as a cooling pipe as described later, welding is performed avoiding that portion. It is possible. That is, laser welding or electron beam welding hardly impairs the degree of freedom of the structure of the outer peripheral surface of the inner drum. In particular, electron beam welding is more preferable because a thin beam enters deep into the weld. In addition, although arc welding etc. are also known for welding, output density is low compared with laser welding or electron beam welding, and it is not suitable for manufacture of the metal roll (can roll) based on this invention.
アウターリング用の部材は、上記したように、研削・研磨されることを見込んだ厚みにすることが望ましい。また、アウターリングは焼嵌め、溶接、及び研削・研磨の工程を経るので、これらも考慮する必要がある。具体的には、焼嵌めの観点から、アウターリングはある程度の厚みを有している必要がある。例えば、インナードラムの外径が400mm〜1000mm程度の場合は、アウターリングの肉厚は8mm〜15mm程度が望ましい。一方、溶接の観点からすれば、アウターリングの外周面から照射したレーザや電子ビームの熱がインナードラムに届き、これによりアウターリングとインナードラムとが溶接されることになるので、その必要性から、溶接時はアウターリングの厚みが薄いほうが望ましく、例えば肉厚3mm〜5mm程度が望ましい。なお、インナードラムの厚みは、インナードラム表面に溝加工等の加工を行っても、形状が保たれる厚みであれば特に限定されるものではないが、アウターリングより厚い方が好ましい。 As described above, it is desirable that the outer ring member has a thickness that is expected to be ground and polished. In addition, since the outer ring is subjected to shrink fitting, welding, and grinding / polishing processes, it is necessary to consider them. Specifically, from the viewpoint of shrink fitting, the outer ring needs to have a certain thickness. For example, when the outer diameter of the inner drum is about 400 mm to 1000 mm, the thickness of the outer ring is preferably about 8 mm to 15 mm. On the other hand, from the viewpoint of welding, the heat of the laser or electron beam irradiated from the outer peripheral surface of the outer ring reaches the inner drum, and the outer ring and the inner drum are thereby welded. When welding, it is desirable that the thickness of the outer ring is thin, for example, a thickness of about 3 mm to 5 mm is desirable. The thickness of the inner drum is not particularly limited as long as the shape can be maintained even if the inner drum surface is processed such as grooving, but it is preferably thicker than the outer ring.
アウターリングが厚すぎると、溶接の熱が周囲に拡散し、十分な溶接の効果が得られない。しかし、焼き嵌めしたアウターリングを溶接前に研磨をしすぎると、アウターリングがインナードラムから緩むことがある。そこで、焼き嵌めや溶接などを考慮すると、インナードラムにアウターリング焼嵌めた後、アウターリングが緩まない程度で且つ溶接できる程度にアウターリングに研磨を行い、レーザ溶接または電子ビーム溶接後に、さらに研磨を行えばよい。 If the outer ring is too thick, the heat of welding diffuses to the surroundings and a sufficient welding effect cannot be obtained. However, if the shrink-fitted outer ring is excessively polished before welding, the outer ring may loosen from the inner drum. Therefore, considering shrink fitting and welding, after outer ring shrink fitting on the inner drum, the outer ring is polished to such an extent that the outer ring does not loosen and can be welded, and further polished after laser welding or electron beam welding. Can be done.
本発明の第1の実施形態に係る金属ロール(キャンロール)は、インナードラムとアウターリングが焼嵌められ、さらにレーザ溶接もしくは電子ビーム溶接により一体化されているので、金属ロール表面を薄く削って締め付け応力が低減した場合や、高温熱処理による金属ロールへの熱負荷があっても、インナードラムとアウターリングが緩んでしまうことがない。さらには、成膜の熱負荷等で、インナードラムが冷却されたままアウターリングだけが高温になったり、部分的に高温になったりしても、インナードラムとアウターリングとの間が緩むことはない。 In the metal roll (can roll) according to the first embodiment of the present invention, the inner drum and the outer ring are shrink-fitted and further integrated by laser welding or electron beam welding. The inner drum and the outer ring are not loosened when the tightening stress is reduced or there is a heat load on the metal roll due to high-temperature heat treatment. Furthermore, even when only the outer ring is heated or the temperature of the outer ring is partially increased while the inner drum is cooled due to the heat load of the film formation, the gap between the inner drum and the outer ring is not loosened. Absent.
アウターリングの線膨張係数はインナードラムよりも小さいのが好ましい。例えば、インナードラムをアルミニウム製にすることでその線膨張係数は約23×10−6/Kとなり、アウターリングをステンレス製にすることでその線膨張係数は約15×10−6/Kとなる。このようにアウターリングの線膨張係数をインナードラムよりも小さくすることで、キャンロール(金属ロール)が線膨張する際にインナードラムとアウターリングとの当接部分が剥離することがなくなる。 The linear expansion coefficient of the outer ring is preferably smaller than that of the inner drum. For example, when the inner drum is made of aluminum, the linear expansion coefficient is about 23 × 10 −6 / K, and when the outer ring is made of stainless steel, the linear expansion coefficient is about 15 × 10 −6 / K. . Thus, by making the coefficient of linear expansion of the outer ring smaller than that of the inner drum, when the can roll (metal roll) linearly expands, the contact portion between the inner drum and the outer ring does not peel off.
逆に、アウターリングの線膨張係数がインナードラムよりも大きければ、キャンロールに熱がかかれば、アウターリングがインナードラムに比べてより膨張するので、両者には剥離する方向に力が働く。従って、アウターリングとインナードラムの材質は、線膨張係数も考慮して選択するのが好ましい。なお、アウターリングの線膨張係数がインナードラムよりも小さい場合は、キャンロール(金属ロール)が線膨張する際にインナードラムの変形がアウターリングにより制約されるので、厳密にはインナードラムはその内側にも膨張することになる。 On the contrary, if the linear expansion coefficient of the outer ring is larger than that of the inner drum, if the can roll is heated, the outer ring expands more than the inner drum. Therefore, it is preferable to select the materials of the outer ring and the inner drum in consideration of the linear expansion coefficient. In addition, when the linear expansion coefficient of the outer ring is smaller than that of the inner drum, deformation of the inner drum is restricted by the outer ring when the can roll (metal roll) linearly expands. Will also expand.
ところで、インナードラムとアウターリングとは焼き嵌めだけでも緩むことはないように思われる。しかし、研磨によりアウターリングが薄くなりすぎてインナードラムへの締め付け応力が低減した場合や高温で熱処理を行うような場合、あるいは昇温と降温とを繰り返す場合など、条件によってはインナードラムとアウターリングとの間が緩んでしまうことがある。 By the way, it seems that the inner drum and the outer ring are not loosened only by shrink fitting. However, depending on the conditions, such as when the outer ring becomes too thin due to polishing and the tightening stress on the inner drum is reduced, when heat treatment is performed at a high temperature, or when temperature rise and fall are repeated, depending on the conditions It may loosen.
また、線膨張係数は、昇温の際は膨張の度合いを示すが、降温の際は収縮の度合いを示すので、前述したようにアウターリングの線膨張係数をインナードラムよりも小さくした場合は降温時に剥離する方向に力がかかることになる。その結果、昇温と降温を繰り返すと、いずれはアウターリングとインナードラムとの収縮度合いの違いから両者の間が緩んだり、金属ロール(キャンロール)の外周面がゆがんで初期の周方向に略真円であった曲面形状が変形したりする。 The linear expansion coefficient indicates the degree of expansion when the temperature is raised, but indicates the degree of contraction when the temperature is lowered.As described above, the temperature is lowered when the linear expansion coefficient of the outer ring is smaller than that of the inner drum. Sometimes force is applied in the direction of peeling. As a result, if the temperature rise and fall are repeated, the outer ring and the inner drum will loosen due to the difference in the degree of contraction, or the outer peripheral surface of the metal roll (can roll) will be distorted and the initial circumferential direction will be reduced. The curved shape that was a perfect circle may be deformed.
そのため、特許文献4〜6では、アウターリングとインナードラムが緩まない技術が開示されている。例えば特許文献4には、インナードラムに溝を彫り込みアウターリングとの単位面積当たりの接触圧力を高める方法が開示されている。しかし、この特許文献4の技術では、インナードラムの溝形状を限定する必要あり、インナードラムの設計の自由度が低下する。すなわち、インナードラムの外周面に後述するような冷媒循環用の溝を設ける必要が生じても、その寸法を自由に設計することができなくなる。一方、特許文献5及び6の技術は、インナードラムとアウターリングの間に金属板を挟むものであるが、このような金属板が介在するとインナードラム、金属板、及びアウターリングの線膨張係数の違いからこれらの3つの部材間で緩むことが懸念される。 Therefore, Patent Documents 4 to 6 disclose techniques in which the outer ring and the inner drum do not loosen. For example, Patent Document 4 discloses a method of engraving a groove in an inner drum to increase the contact pressure per unit area with the outer ring. However, in the technique of Patent Document 4, it is necessary to limit the groove shape of the inner drum, and the degree of freedom in designing the inner drum is reduced. That is, even if it is necessary to provide a groove for circulating the refrigerant as described later on the outer peripheral surface of the inner drum, the dimensions cannot be freely designed. On the other hand, in the techniques of Patent Documents 5 and 6, a metal plate is sandwiched between the inner drum and the outer ring, but when such a metal plate is interposed, the difference between the linear expansion coefficients of the inner drum, the metal plate, and the outer ring. There is concern about loosening between these three members.
これに対して、上記した本発明の第1の実施形態に係る金属ロールでは、アウターリングがインナードラムに焼嵌められていることに加えて、両者の間が溶接されているのでこれらアウターリングとインナードラムの間が緩むことはない。また、アウターリングの厚みを適宜薄くできるので、成膜中の長尺樹脂フィルムを効率よく冷却することもでき、キャンロールの外周面とそこに巻き付けられる長尺樹脂フィルムとの熱コンダクタンスを向上させ、前処理や成膜等の熱負荷の掛かる処理の際にフィルム温度を効率よく低下させることができる。 On the other hand, in the above-described metal roll according to the first embodiment of the present invention, the outer ring is welded between the inner ring and the outer ring. There is no loosening between the inner drums. Moreover, since the thickness of the outer ring can be appropriately reduced, the long resin film being formed can be efficiently cooled, and the thermal conductance between the outer peripheral surface of the can roll and the long resin film wound around the can roll can be improved. In addition, the film temperature can be efficiently lowered during pre-treatment, film formation, or other heat-loading treatment.
従って、上記した本発明の第1の実施形態の一例であるキャンロールを長尺の帯状物をロールツーロールで搬送する装置に搭載し、キャンロールの外周面に熱負荷が掛かる表面処理手段を対向させて該外周面に巻き付けられた帯状物の表面に処理を行うことにより、帯状物に熱負荷の掛かる表面処理を施しても帯状物のシワの発生をなくすことができる。このような表面処理装置は、金属膜付耐熱性樹脂フィルム、光学フィルム等の製造装置に用いることがきるので、各種フィルム状製品の品質向上や歩留まり向上に寄与することができる。 Therefore, the above-described can roll, which is an example of the first embodiment of the present invention, is mounted on a device that transports a long belt-like object by roll-to-roll, and surface treatment means that applies a thermal load to the outer peripheral surface of the can roll is provided. By performing the treatment on the surface of the band-like material wound around the outer peripheral surface so as to face each other, it is possible to eliminate the occurrence of wrinkling of the belt-like material even if the surface treatment is applied to the belt-like material. Since such a surface treatment apparatus can be used for manufacturing apparatuses for heat-resistant resin films with metal films, optical films, and the like, it can contribute to improving the quality and yield of various film products.
特に、前述した成膜装置50のようなスパッタリングウェブコータでは、キャンロール56の外周面を担うアウターリングが、回転駆動手段から駆動力が伝達される回転軸を有するインナードラムから緩むと、巻出ロール52から巻きだされて巻取ロール62に巻き取られる長尺樹脂フィルムFの搬送制御を乱し、長尺樹脂フィルムFの表面にシワやすり傷などの不具合を発生させる。このような不具合は、長尺樹脂フィルムFの搬送経路の途中に配された駆動力を備えたキャンロール56では制御できないからである。なお、特許文献4〜6は電解金属箔の製造に用いる電着ドラムに関する技術であり、電着ドラムは電解金属箔の始点にあるため、電着ドラムの表面が緩んでいても、帯状の電解金属箔の搬送には大きな不具合を発生させることはない。
In particular, in the sputtering web coater such as the
このように、長尺の帯状物の搬送経路の途中に配される駆動力を備えたキャンロールに使用する金属ロールでは、各種フィルム状製品の品質の観点から回転軸と外周面との間で緩みがあってはならず、回転軸を備えたインナードラムと外周面を備えたアウターリングとは互いに強固に結合されている必要がある。本発明の第1の実施形態に係る金属ロールは、インナードラムとアウターリングが焼嵌められた後、溶接されているのでこの目的を満足している。 Thus, in the metal roll used for the can roll provided with the driving force arranged in the middle of the conveyance path of the long belt-like object, from the viewpoint of the quality of various film-like products, between the rotating shaft and the outer peripheral surface. There must be no looseness, and the inner drum having the rotating shaft and the outer ring having the outer peripheral surface must be firmly connected to each other. The metal roll according to the first embodiment of the present invention satisfies this purpose because it is welded after the inner drum and the outer ring are shrink-fitted.
次に、本発明の金属ロールの第2の実施形態について説明する。この本発明の第2の実施形態の金属ロールは、第1の実施形態の金属ロールと同様に互いに溶接された異種金属のインナードラムとアウターリングとで構成されていることに加えて、インナードラムの外周面に回転軸方向に延在する複数の溝が、周方向に略均等な間隔をあけて全周に亘って形成されていることを特徴としている。 Next, a second embodiment of the metal roll of the present invention will be described. The metal roll according to the second embodiment of the present invention is composed of an inner drum and an outer ring of dissimilar metals welded to each other in the same manner as the metal roll according to the first embodiment. A plurality of grooves extending in the direction of the rotation axis are formed on the outer circumferential surface of the outer circumferential surface of the outer circumferential surface at substantially equal intervals in the circumferential direction.
このインナードラムの溝には冷媒を循環させてもよいし、伝熱係数を高めるべくキャンロールの外周面とそこに巻き付けられる長尺樹脂フィルムとの間の間隙に導入するガスを流通させてもよい。冷媒を循環させる場合は、前述した冷媒循環用パイプをインナードラムの内側に設ける場合に比べてよりキャンロールの外周面に近い部分に冷媒を流すことができるので、より冷却効率の高いキャンロール(以降、このキャンロールを表面冷却キャンロールとも称する)を作製することが可能となる。 A refrigerant may be circulated in the groove of the inner drum, or a gas introduced into the gap between the outer peripheral surface of the can roll and the long resin film wound around the can roll may be circulated to increase the heat transfer coefficient. Good. When circulating the refrigerant, the refrigerant can flow to a portion closer to the outer peripheral surface of the can roll as compared with the case where the above-described refrigerant circulation pipe is provided inside the inner drum. Henceforth, this can roll is also called a surface cooling can roll).
導入ガスを流通させる場合は、アウターリングにおいて各溝に対向する領域に、アウターリングの外周面側から当該溝に向かって貫通する複数の孔を穿孔することが必要になる。更に、インナードラムの内側に前述した第1の実施形態のキャンロールと同様の冷媒循環用パイプ等を設けることも必要となる。 When introducing the introduced gas, it is necessary to drill a plurality of holes penetrating from the outer peripheral surface side of the outer ring toward the groove in a region facing each groove in the outer ring. Furthermore, it is necessary to provide a refrigerant circulation pipe or the like similar to the can roll of the first embodiment described above inside the inner drum.
次に、図5を参照しながら本発明の第2の実施形態の金属ロールの一例としての表面冷却キャンロールの製造方法について説明する。先ず、円筒加工により例えばアルミニウム製のインナードラム21を作製し、その両端部に側面部22や回転軸23を取り付け、更に溝切り加工によりインナードラム21の外周面に中心軸方向に延在する複数の溝28を周方向に略均等な間隔をあけて全周に亘って形成する(工程A2)。なお、これら複数の溝28に導入ガスを流通させるのであれば、インナードラム21の内側に冷媒循環用パイプ(図示せず)を設けることになる。
Next, a method for manufacturing a surface-cooling can roll as an example of a metal roll according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, an
次に、インナードラム21の外径よりもわずかに小さな内径を有する例えばステンレス製の厚肉のアウターリング24を用意し、これを加熱してインナードラム21に焼き嵌める(工程B2)。これらインナードラム21とアウターリング24が温度差により緩むことがないようにレーザ溶接もしくは電子ビーム溶接を行う(工程C2)。以降は前述した第1の実施形態と同様に、アウターリング24の外周面を薄く円筒研削・研磨して薄肉のアウターリング24aとし(工程D2)、ハードクロムめっき処理を行なってめっきされたアウターリング24bとし(工程E2)、研磨加工して研磨されたアウターリング24cとする(工程F2)。これにより表面冷却キャンロールが完成する。なお、インナードラム21の溝28には、ここに流す冷媒や導入ガスを分配して供給するための例えばロータリージョイント等の装置(図示せず)が取り付けられる。
Next, a thick
上記工程A2〜C2について、図6(a)〜(d)の部分斜視図をも用いてより詳しく説明すると、図6(a)に示すような円筒研削加工されたインナードラム21に対して、その外周面側に図6(b)に示すような複数の溝28を形成する。これら溝28の寸法は、冷媒を循環させる場合は冷媒の種類や流量等、導入ガスを流通させる場合は導入ガスのガス圧や流量等の仕様に応じて適宜設計する。次に、図6(c)に示すように、厚肉のアウターリング24を用意し、これを加熱してインナードラム21の外周側に焼き嵌める。
The steps A2 to C2 will be described in more detail with reference to the partial perspective views of FIGS. 6A to 6D. With respect to the
次に、図6(d)に示すように、アウターリング24とインナードラム21とをレーザ溶接もしくは電子ビーム溶接により接合する。その際、隣接する溝28の間の突条部分29で溶接が行われるように、アウターリング24の外周面からこの突条部分29に向けてレーザもしくは電子ビームを照射すると共に、インナードラム21の中心軸方向に沿って該レーザもしくは電子ビームを走査させる。
Next, as shown in FIG. 6D, the
これにより、図6(d)に示すように、隣接する溝28の間の突条部分29に中心軸方向に沿って溶接ビード25を形成することができる。このようにインナードラム21の溝28の間の突条部分29においてアウターリング24の内周面と溶接するには、レーザ溶接もしくは電子ビーム溶接のように溶接幅を絞ることができ、且つ出力密度が高い溶接が好ましい。
Thereby, as shown in FIG.6 (d), the
以上、本発明の金属ロールの実施形態を、ロールツーロールで搬送される長尺樹脂フィルムにスパッタリング成膜処理を施すスパッタリングウエブコータが有するキャンロールを例に挙げて説明したが、本発明はかかる実施形態や具体例に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲及びその均等物に及ぶものである。 As mentioned above, although the embodiment of the metal roll of the present invention has been described by taking the example of the can roll included in the sputtering web coater that performs the sputtering film forming process on the long resin film conveyed by roll-to-roll, the present invention is applied. The invention is not limited to the embodiments and specific examples, but covers the claims of the present invention and equivalents thereof.
[実施例1]
アルミニウム製のインナードラムと、ステンレス製のアウターリングとからなる金属ロールを図3に示す製造方法に従って作製し、これを図1に示すような成膜装置50(スパッタリングウェブコータ)のキャンロール56として使用し、長尺樹脂フィルムFにスパッタリング成膜を施して、金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムを作製した。
[Example 1]
A metal roll comprising an aluminum inner drum and a stainless outer ring is produced according to the production method shown in FIG. 3, and this is used as a can roll 56 of a film forming apparatus 50 (sputtering web coater) as shown in FIG. The long resin film F was used for sputtering to form a long heat-resistant resin film with a metal film.
具体的に説明すると、インナードラム11として仕上がり外径798mm、厚さ15mmのアルミニウム製のパイプを用意し、アウターリング14として仕上がり内径797mm、厚さ10mmのステンレス製のパイプを用意した。これらパイプ同士を良好に焼き嵌めできるように、インナードラム用パイプの外周面とアウターリング用パイプの内周面とを切削・研磨し、アウターリング用パイプを加熱して膨張させ、インナードラム用パイプに焼き嵌めた。次に、インナードラム用パイプの内側に冷媒循環路を形成し、更にアウターリング用パイプの外周面を4mm厚(外径802mm)まで切削・研磨した。
More specifically, an aluminum pipe with a finished outer diameter of 798 mm and a thickness of 15 mm was prepared as the
波長1.06μm、出力10kWのYAGレーザをアウターリング用パイプの外周面側から照射し、周方向に角度2°毎にインナードラム用パイプとアウターリング用パイプとを溶接した。その際、各溶接ビードが中心軸方向に延在するようにした。その後、キャンロールとしての外径が800mmになるまで切削・円筒研磨した。その後、アウターリング用パイプの外周面に硬質クロムめっきを施し、直径800mm、幅750mmのキャンロールを完成させた。 A YAG laser having a wavelength of 1.06 μm and an output of 10 kW was irradiated from the outer peripheral surface side of the outer ring pipe, and the inner drum pipe and the outer ring pipe were welded at an angle of 2 ° in the circumferential direction. At that time, each weld bead extended in the central axis direction. Thereafter, cutting and cylindrical polishing were performed until the outer diameter of the can roll reached 800 mm. Thereafter, hard chrome plating was applied to the outer peripheral surface of the outer ring pipe to complete a can roll having a diameter of 800 mm and a width of 750 mm.
このキャンロールを成膜装置50に搭載し、長尺樹脂フィルムFの表面にシード層であるNi−Cr膜と、該シード層上のCu膜とを積層するため、マグネトロンスパッタターゲット57にはNi−Crターゲットを使用し、マグネトロンスパッタターゲット58〜60にはCuターゲットを使用した。また、アルゴンガスを300sccm導入し、各カソードへの印加電力は5kWとした。更に、巻出ロール52と巻取ロール64の張力は80Nとし、キャンロールの冷媒には水を用いて20℃に温度制御した。
The can roll is mounted on the
そして、巻出ロール52にセットした長尺樹脂フィルムFの先端部を引き出し、ロールツーロールの搬送経路を画定するキャンロール56などの各種ロールを経由させて巻取ロール64に取り付けた。なお、長尺樹脂フィルムFには、幅500mm、長さ800m、厚さ25μmの東レ・デュポン株式会社製の耐熱性ポリイミドフィルム「カプトン(登録商標)」を使用した。
And the front-end | tip part of the elongate resin film F set to the unwinding
また、真空チャンバー51を複数台のドライポンプにより5Paまで排気した後、更に複数台のターボ分子ポンプとクライオコイルを用いて3×10−3Paまで排気した。この状態で、長尺樹脂フィルムFを搬送速度4m/分で搬送しながら、各マグネトロンスパッタカソードにアルゴンガスを導入して電力を印加し、長尺樹脂フィルムFの表面にシード層としての膜厚10nmのNi−Cr膜と、その上の膜厚100nmのCu膜とが成膜された金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムを作製した。
The
すべての長尺樹脂フィルムFに成膜処理を行った後、成膜装置50を止めて目視にてキャンロール56を調べたところ、外周面の硬質クロムめっきは剥がれることなく、当初搭載したときのままの良好な状態を保っていた。また、作製した金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムにはシワ等の不具合は見られなかった。
After performing the film forming process on all the long resin films F, the
[実施例2]
実施例1と同様のインナードラムとアウターリングとを使用したが、図5に示す製造方法に従ってインナードラムの外周面に複数の溝を備えた表面冷却キャンロールを作製し、これを実施例1と同様に成膜装置50に搭載して金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムを作製した。
[Example 2]
Although the same inner drum and outer ring as Example 1 were used, the surface cooling can roll which provided the some groove | channel on the outer peripheral surface of the inner drum according to the manufacturing method shown in FIG. Similarly, it was mounted on the
具体的には、良好な焼き嵌めができるようにインナードラム用パイプの外周面とアウターリング用パイプの内周面とを切削・研磨した後、インナードラム用パイプの外周面に、周方向に角度2°毎に中心軸方向に延在する180本の幅5mm深さ5mmの冷媒導入路用の溝28を溝切りカッターにより形成した。その後、アウターリング用パイプを加熱して膨張させ、インナードラム用パイプに焼き嵌めた。そして、アウターリング用パイプの表面を4mm厚(外径802mm)まで切削・研磨した。 Specifically, after cutting and polishing the outer peripheral surface of the inner drum pipe and the inner peripheral surface of the outer ring pipe so that good shrink fitting can be performed, the outer peripheral surface of the inner drum pipe is angled in the circumferential direction. 180 grooves 5 for a refrigerant introduction path having a width of 5 mm and a depth of 5 mm extending in the central axis direction every 2 ° were formed by a groove cutting cutter. Thereafter, the outer ring pipe was heated and expanded, and shrink-fitted into the inner drum pipe. Then, the surface of the outer ring pipe was cut and polished to a thickness of 4 mm (outer diameter 802 mm).
波長1.06μm、出力10kWのYAGレーザを、隣接する冷媒導入路用の溝28の間の突状部分29に向けてアウターリング用パイプの外周面側から照射し、更に回転軸方向に走査させて、インナードラム用パイプとアウターリング用パイプとを接合した。以降は実施例1と同様にして外径が800mmになるまで切削・円筒研磨し、外周面に硬質クロムめっきを施して表面冷却キャンロールを完成させた。この表面冷却キャンロールを実施例1と同様に成膜装置50に搭載し、実施例1と同様の条件で金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムを作製した。
A YAG laser having a wavelength of 1.06 μm and an output of 10 kW is irradiated from the outer peripheral surface side of the outer ring pipe toward the projecting
すべての長尺樹脂フィルムFに成膜処理を行った後、成膜装置50を止めて目視にてキャンロールを調べたところ、外周面の硬質クロムめっきは剥がれることなく、当初搭載したときのままの良好な状態を保っていた。また、作製した金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムにはシワ等の不具合は見られなかった。
After film formation processing was performed on all the long resin films F, the
[比較例1]
実施例1と同様のインナードラムとアウターリングとを使用したが、図2に示す製造方法に従ってキャンロールを作製した。すなわち、焼き嵌めは行ったが、溶接は行わなかった。以降は実施例1と同様にして外径が800mmになるまで切削・円筒研磨し、外周面に硬質クロムめっきを施してキャンロールを完成させた。この比較例1では、切削・円筒研磨工程の際に、薄くしたアウターリングが緩んでしまうトラブルが発生した。このキャンロールを実施例1と同様に成膜装置50に搭載して実施例1と同様の条件で金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムを作製した。
[Comparative Example 1]
Although the same inner drum and outer ring as Example 1 were used, the can roll was produced according to the manufacturing method shown in FIG. That is, shrink fitting was performed, but welding was not performed. Thereafter, in the same manner as in Example 1, cutting and cylindrical polishing were performed until the outer diameter reached 800 mm, and hard chrome plating was applied to the outer peripheral surface to complete a can roll. In Comparative Example 1, there was a problem that the thinned outer ring loosened during the cutting / cylindrical polishing process. The can roll was mounted on the
その結果、この比較例1のキャンロールは、硬質クロムめっきの剥がれは特に生じなかったが、前述したようにアウターリングの切削・研磨工程中に緩みが発生したため、キャンロールの外周面の平滑度が悪く、さらにアウターリングとインナードラムとの接触圧が周方向で均一ではないと考えられることも起因して、成膜中に長尺樹脂フィルムFにシワが発生した。 As a result, the can roll of this comparative example 1 did not cause any peeling of the hard chrome plating. However, as described above, loosening occurred during the cutting / polishing process of the outer ring. In addition, wrinkles were generated in the long resin film F during film formation because the contact pressure between the outer ring and the inner drum was considered not uniform in the circumferential direction.
[比較例2]
インナードラムとアウターリングに両方ともアルミニウム製にした以外は比較例1と同様にしてキャンロールを作製した。このキャンロールを実施例1と同様に成膜装置50に搭載して実施例1と同様の条件で金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムを作製した。
[Comparative Example 2]
A can roll was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that both the inner drum and the outer ring were made of aluminum. The can roll was mounted on the
その結果、この比較例2のキャンロールは、硬質クロムめっきの剥がれが生じた。更に、アウターリングの切削・研磨工程中に緩みが発生したため、キャンロールの外周面の平滑度が悪く、アウターリングとインナードラムとの接触圧が周方向で均一ではないと考えられることも起因して、成膜中に長尺樹脂フィルムFにシワが発生した。 As a result, in the can roll of Comparative Example 2, peeling of the hard chrome plating occurred. Furthermore, since loosening occurred during the cutting / polishing process of the outer ring, the smoothness of the outer peripheral surface of the can roll was poor, and the contact pressure between the outer ring and the inner drum was considered not uniform in the circumferential direction. Thus, wrinkles occurred in the long resin film F during film formation.
11 インナードラム
12 側面部
13 回転軸
14 アウターリング
15 溶接ビード
16 冷媒循環用パイプ
17 冷媒循環路
21 インナードラム
22 側面部
23 回転軸
24 アウターリング
25 溶接ビード
28 溝
29 突条部分
50 成膜装置
51 真空チャンバー
52 巻出ロール
53 フリーロール
54 張力センサロール
55 フィードロール
56 キャンロール
57 マグネトロンスパッタリングカソード
58 マグネトロンスパッタリングカソード
59 マグネトロンスパッタリングカソード
60 マグネトロンスパッタリングカソード
61 フィードロール
62 張力センサロール
63 フリーロール
64 巻取ロール
F 長尺樹脂フィルム
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