JP7209137B2 - ＳｉＯｘ層具備基材 - Google Patents
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Description
本発明は、ロール状やシート状、板状といった各種形状の部材に関し、より詳しくは、基材の表層にシリコン（ケイ素）と酸素が化合した非晶質のＳｉＯＸを含む層（以下「ＳｉＯＸ層」という）を備えた部材（以下「ＳｉＯＸ層具備基材」という）に関する。
従来、フィルムの製造ラインや半導体の製造ライン、印刷機、事務機器といった様々な場面でローラーが用いられている。使用されるローラーとしては、ゴムロールや金属ロール、樹脂ロール、メッキロール等がある（例えば、特許文献１）。
しかし、前記ゴムロールは、基材となるゴム材の内部からシロキサン等の成分が表面に染み出すことがあり、染み出した成分がフィルムやプリント基板に付着して、絶縁破壊を引き起こすことがある。
また、前記金属ロールは、基材となる金属の内部から金属イオンが溶出し、溶出した金属イオンに起因する不具合（例えば、リチウムイオン二次電池の正極板の製造にあたり、集電体に活物質を塗布する際に溶出した金属イオンが集電体に付着して電池の性能を低下させる不具合等）が生じることがある。樹脂ロールでも基材となる樹脂材の内部から分散剤等の成分が染み出し、染み出した成分が前記不具合の原因となることがある。
金属ロールや樹脂ロール、ゴムロールの他には、メッキ処理によって表面にメッキ層を備えたもの（メッキロール）もあるが、メッキロールの場合にも、ゴム材や樹脂材の内側から染み出す成分や金属から溶出する金属イオン（以下、これらを「表出成分」といい、ゴムや樹脂から成分が染み出すこと及び金属から金属イオンが溶出することを「表出」という）を抑えることはできず、同様の問題が生じることがある。
また、前述の問題はロールに限らず、シート状の部材や板状の部材、ベルト状の部材など、その形状に関わらず生じうる問題である。
本発明は前記事情を鑑みてなされたものであり、その解決課題は、前記表出成分によって引き起こされる各種の不具合を防止することのできるＳｉＯＸ層具備基材を提供することにある。
本発明のＳｉＯＸ層具備基材は、表出成分を含有する基材であって、基材の表面よりも内側を含む表層にＳｉＯＸ層を備えたものである。基材はゴム製、金属製、樹脂製のいずれかとすることができる。本発明のＳｉＯＸ層具備基材は、基材の外側にメッキ層を備え、そのメッキ層の表層にＳｉＯＸ層を備えたものとすることもできる。基材はロール状とすることができる。
本件発明のＳｉＯＸ層具備基材は、基材の表層にＳｉＯＸ層を備えているため、基材内部からの成分の染み出しや金属イオンの溶出を抑制することができ、染み出した成分や溶出した金属イオンに起因する各種不具合を解消することができる。
（実施形態）
本発明のＳｉＯＸ層具備基材の実施形態の一例を、図面を参照して説明する。ここでは、ＳｉＯＸ層具備基材が、ゴムロールの場合を一例とする。一例として図１（ａ）（ｂ）に示すＳｉＯＸ層具備基材は、ゴム製基材１の表層にＳｉＯＸ層２を備えている。
本発明のＳｉＯＸ層具備基材の実施形態の一例を、図面を参照して説明する。ここでは、ＳｉＯＸ層具備基材が、ゴムロールの場合を一例とする。一例として図１（ａ）（ｂ）に示すＳｉＯＸ層具備基材は、ゴム製基材１の表層にＳｉＯＸ層２を備えている。
前記ゴム製基材１は、ゴムロールの母材となる部分である。ゴム製基材１には、例えば、汎用ゴムであるエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）やスチレンブタジエンゴム（ＳＢＤ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ウレタンゴム（Ｕ）、シリコーンゴム（Ｓｉ）、フッ素ゴム（Ｆ）等を用いることができる。
この実施形態のゴム製基材１は中空ロールであり、その内側には、ゴム製基材１の変形を防止する芯金（硬質管）３が設けられている。硬質管３には、例えば、金属パイプや炭素鋼パイプ、ステンレスパイプなどを用いることができる。
図１（ａ）（ｂ）に示すように、この実施形態のゴム製基材１及び硬質管３は、ベアリング４を介して軸材５の外側に装備されている。この場合、ベアリング４はゴム製基材１の両端側に埋設された金属性のフランジ６などを介して設けるのが好ましい。ゴム製基材１は無垢材（中実材）であってもよい。また、ゴム製基材１はロール状以外の形状、例えば、円柱状や円錐状、平板状、シート状、球状、多面形状、棒状等、ベルト状とすることもできる。
前記ＳｉＯＸ層２は、シリコン（ケイ素）と酸素が化合した非晶質のＳｉＯＸを含む層（アモルファスシリコン層）であり、代表的な例では、ＳｉＯやＳｉＯ２等があげられる。ＳｉＯＸ層２はゴム製基材１の表層に形成される。ここでいう表層とは、ゴム製基材１の表面よりも内側を意味するが、ゴム製基材１の表面よりも盛り上がる（皮膜として表面上に形成される）場合も含まれる。
この実施形態では、ＳｉＯＸ層２を厚さ１μｍ程度としているが、この厚さは一例であり、膜厚は１μｍより厚くても薄くてもよい。いずれの場合も、ＳｉＯＸ層２がゴム製基材１の表面に食い込み、ゴム製基材１の表面が変質又は改質された状態となる。
ＳｉＯＸ層２は、例えば、図２に示す装置を用いて生成することができる。図２において、７は真空チャンバー、８はＲＦ高周波電源、９はＲＦ電極、１０は高電圧パルス電源、１１はガス注入口である。ＲＦ高周波電源８に代えてＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ・Ｃｏｕｐｌｅｄ・Ｐｌａｓｍａ：誘導結合プラズマ）電源を用いることもできる。
前記真空チャンバー７内にゴム製基材１をセットし、真空チャンバー７内を真空状態にする。次いで、ガス注入口１１から真空チャンバー７内にケイ素を含む原料ガス（例えば、ＨＭＤＳＯ、ＨＭＤＳ、ＴＭＳ等）を注入する。原料ガスを真空チャンバー７内に注入した状態でＲＦ高周波電源８により高周波電圧を印加するとプラズマが発生する。これにより真空チャンバー７内の原料ガスが反応し、ゴム製基材１の表層が変質又は改質して、ゴム製基材１の表層にガラス質であるＳｉＯＸ層２が形成される。
原料に使用するＨＭＤＳＯ、ＨＭＤＳ、ＴＭＳは純粋なケイ素（Ｓｉ）のガスではなく炭素（Ｃ）や水素（Ｈ）等の元素を含んでいる。そのため、本発明のＳｉＯＸの構造体の中には炭素や水素などを含有してもよい。
なお、原料ガスの供給に際して、原料ガスの分解を促進しやすくするためのヘリウム（Ｈｅ）やアルゴン（Ａｒ）を同時に供給することもできる。また、ＳｉＯＸを形成しやすくするため、原料ガスと同時に酸素（Ｏ２）を供給することもできる。
図２の装置を用いてＳｉＯＸ層２を形成する場合、ＲＦ出力は、５００Ｗを中心として５０Ｗ～３ｋＷの範囲で設定することができる。
（その他の実施形態）
前記実施形態では、ゴム製基材１を、ベアリング４を介して軸材５の外側に装備する場合を一例としているが、図３（ａ）に示すように、ゴム製基材１は金属製や樹脂製といった各種材質製の芯材１２の外側に装備することもできる。
前記実施形態では、ゴム製基材１を、ベアリング４を介して軸材５の外側に装備する場合を一例としているが、図３（ａ）に示すように、ゴム製基材１は金属製や樹脂製といった各種材質製の芯材１２の外側に装備することもできる。
硬質の芯材１２を用いる場合、図３（ｂ）に示すように、芯材１２を基材として、その表層にＳｉＯＸ層２を直接形成することもできる。
前記実施形態では、ゴム製基材１がロール状の場合を一例としているが、ゴム製基材１はロール状以外の形状、例えば、円柱状や円錐状、平板状、シート状、球状、多面形状、棒状、ベルト状等とすることもできる。
前記実施形態では、基材がゴム製基材１の場合を一例としているが、基材は金属製や樹脂製のものであってもよい。また、基材は、金属製基材や樹脂製基材、ゴム製基材の外側にメッキ層を備えた基材（メッキ処理基材）であってもよい。
前記実施形態では、真空チャンバー７内にＨＭＤＳＯやＨＭＤＳ、ＴＭＳといったケイ素を含む原料ガスを注入してＳｉＯＸ層２を形成する場合を一例としているが、基材自体にケイ素が含まれている場合には、前記原料ガスは注入しなくてもよい。この場合、酸素（Ｏ２）をソースガスとして、アルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）、窒素（Ｎ）を励起ガスとして発生させ、プラズマを用いることで基材内のケイ素が反応し、基材の表層にＳｉＯＸ層２を形成させることもできる。励起ガスに窒素を使用した場合、ＳｉＯＸの構造体に窒素が含有するが問題はない。
前記実施形態のように、基材の表層にＳｉＯＸ層２が形成されることで、表出成分の表出が防止される。この結果、表出成分（例えば、シロキサン）がフィルムに付着することによる品質の低下等の問題が解消されるなど、従来問題となっていた表出成分に起因する各種の不具合を解消することができる。
また、摩擦係数や粘着性の高い従来のゴムロールでは、フィルムのような薄物の対象物を処理する場合に対象物にシワがよるなどの課題があったが、前記実施形態のように基材の表層にＳｉＯＸ層２が形成されることで、滑り性や剥離性が向上し、このような問題も生じにくくなる。
加えて、前記実施形態のように、基材の表層にＳｉＯＸ層２が形成されることで、耐熱性や耐摩耗性、剥離性が向上するため、摩擦による基材の表面の摩耗を抑えることもできる。さらに、摩耗による摩耗粉の発生が少なくなるため、接触したフィルムやプリント基板等電子部材の汚れや損傷が生じにくくなる。
前記各実施形態のＳｉＯＸ層具備基材のように、ロール状のゴム製基材１の表層にＳｉＯＸ層２を形成することで、フィルムやプリント基板、ガラス基板等のガイドロールや圧延ロール、搬送ロール、塗布ロール、ドライラミネートロール、プラテンロール等として用いることができる。
本発明のゴム材表層のＳｉＯＸ層具備基材は、フィルムの製造ラインや半導体の製造ラインといった各種製造ラインをはじめ、印刷機や複合機等の各種事務機器で利用されるローラー、その他形状の各種部材として広く利用することができる。
１ ゴム製基材
２ ＳｉＯＸ層（アモルファスシリコン層）
３ 硬質管
４ ベアリング
５ 軸材
６ フランジ
７ 真空チャンバー
８ ＲＦ高周波電源
９ ＲＦ電極
１０ 高電圧パルス電源
１１ ガス注入口
１２ 芯材
２ ＳｉＯＸ層（アモルファスシリコン層）
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９ ＲＦ電極
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１１ ガス注入口
１２ 芯材
Claims (8)
- 表出成分を含有する基材であって、
前記基材がシロキサンを含有するシリコーンゴム基材であり、
前記基材の表面よりも内側を含む表層にＳｉＯＸ層を備えた、
ことを特徴とするＳｉＯＸ層具備基材。 - 請求項１記載のＳｉＯＸ層具備基材において、
ＳｉＯＸ層がシリコーンの成分を含む層である、
ことを特徴とするＳｉＯＸ層具備基材。 - 請求項１又は請求項２記載のＳｉＯＸ層具備基材において、
基材の外側にメッキ層を備え、
ＳｉＯＸ層が前記メッキ層の表層に設けられた、
ことを特徴とするＳｉＯＸ層具備基材。 - 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＳｉＯＸ層具備基材において、
基材がロール状である、
ことを特徴とするＳｉＯＸ層具備基材。 - 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＳｉＯＸ層具備基材において、
基材はロールである、
ことを特徴とするＳｉＯＸ層具備基材。 - 請求項５記載のＳｉＯＸ層具備基材において、
ロールは搬送ロール、塗布ロール又はドライラミネートロールである、
ことを特徴とするＳｉＯＸ層具備基材。 - 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のＳｉＯＸ層具備基材において、
基材は製造ラインで使用されるロールである、
ことを特徴とするＳｉＯＸ層具備基材。 - 請求項７記載のＳｉＯＸ層具備基材において、
製造ラインはフィルム製造ライン、半導体製造ライン又は電子部材製造ラインである、
ことを特徴とするＳｉＯＸ層具備基材。
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