KR101064479B1 - 시트 필름 성형 롤, 시트 필름 캐스팅 장치, 미세 패턴 전사 장치 및 시트 필름 - Google Patents

시트 필름 성형 롤, 시트 필름 캐스팅 장치, 미세 패턴 전사 장치 및 시트 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터치 롤식의 캐스팅에 적용할 수 있어, 각 열 매체실의 개별 온도 설정을 적정하게 행할 수 있는 롤 원주 방향으로 롤 표면 온도차를 갖는 온도 조절 시트 필름 성형 롤을 제공한다.
중심 회전축(20)과, 중심 회전축(20)의 축선 방향으로 이격된 2개의 위치에 배치된 고정 단부판(28, 29)과, 양단부가 고정 단부판에 의해 회전 가능하게 지지된 금속 박막제의 외통(40)과, 양단부가 고정 단부판에 의해 회전 가능하게 지지되어 중심 회전축의 외주면에 미끄럼 접촉하는 동시에 외통의 내주면에 미끄럼 접촉하는 복수개의 구름 이동 러버 롤(70)을 갖고, 구름 이동 러버 롤은 외통과 중심 회전축 사이의 원환 형상의 공간을 원주 방향으로 복수개의 열 매체실로 구분하고 있어 그 복수개의 열 매체실 각각에 열 매체가 들어가도록 구성되어 있으며, 각 열 매체실 중 적어도 1개의 열 매체실(91)에는 전기를 열원으로 하는 히터가 설치되어 있는 시트 필름 성형 롤(10)이다.
Figure R1020090046394
구름 이동 러버 롤, 열 매체, 히터, 시트 필름 성형 롤, 열원, 중심 회전축

Description

시트 필름 성형 롤, 시트 필름 캐스팅 장치, 미세 패턴 전사 장치 및 시트 필름{SHEET FILM-FORMING ROLL, SHEET FILM-CASTING DEVICE, FINE PATTERN TRANSFER DEVICE AND SHEET FILM}
본 발명은 시트 필름 성형 롤, 시트 필름 캐스팅 장치, 미세 패턴 전사 장치 및 시트 필름에 관한 것으로, 특히 롤 원주 방향으로 롤 표면 온도차를 갖는 온도 조절 시트 필름 성형 롤에 관한 것이다.
롤 원주 방향으로 롤 표면 온도차를 갖는 온도 조절 시트 필름 성형 롤로서, 비회전적으로 배치된 내통과, 상기 내통과 동심적으로 배치된 회전 가능한 외통과, 상기 내통의 외주면과 상기 외통의 내주면의 간극에 의해 형성된 환 형상의 매체 유통로와, 각각이 상기 내통의 축방향으로 연장되어 상기 환 형상의 매체 유통로를 둘레 방향으로 차단하고, 상기 매체 유통로를 복수의 소매체 유통로로 분할하고 있는 복수의 구획 부재와, 각각이 상기 각 소매체 유통로에 연결되도록, 상기 내통의 원주 방향에 있어서 상이한 위치에서 상기 내통의 축을 따라 상기 내통의 두께부에 뚫어 형성된 복수의 슬릿 형상의 매체 유입구와, 각각이 상기 각 소매체 유통로에 연결되도록, 상기 내통의 원주 방향에 있어서 다른 위치에서 상기 내통의 축을 따 라 상기 내통의 두께부에 뚫어 형성된 복수의 슬릿 형상의 매체 유출구를 갖는 것이 있다.
당해 기술은, 일본 특허 공보의 일본 특허 출원 공개 제2006-256159호(특허 문헌1)에 개시되어 있다.
회전하는 시트 필름 성형 롤에 있어서, 롤 표면 온도를 롤 원주 방향으로 분할된 온도 조절 존마다 명확하게 다른 것으로 하기 때문에, 외통을 열용량이 작은 박육 구조로 할 필요가 있다.
이것에 대하여, 상술한 종래의 시트 필름 성형 롤은 피닝 성형, 에어 챔버 성형 등, 외통에 큰 압박력이 작용하지 않는 성형법에 의한 시트 필름 캐스팅 등에 사용할 수는 있으나, 터치 롤식과 같이 터치 롤에 의해 수지를 롤 표면에 압박할 경우, 외통을 열용량이 작은 박육 구조로 하면 외통이 변형되어 충분한 압박력이 얻어지지 않아, 정확한 캐스팅을 행할 수 없다.
또한, 종래의 시트 필름 성형 롤에서는 온도차를 부여해야 할 매체 유통로(열 매체실) 사이에서 열 매체가 단락 누설되어 각 매체 유통로의 개별의 온도 설정을 적정하게 행하는 것이 어렵다.
본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은, 터치 롤식의 캐스팅에 적용할 수 있어, 각 열 매체실의 개별의 온도 설정을 적정하게 행할 수 있는 롤 원주 방향으로 롤 표면 온도차를 갖는 온도 조절 시트 필름 성형 롤을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명은,
시트 필름 성형 롤로서,
베어링 부재에 의해 회전 가능하게 지지된 중심 회전축,
상기 중심 회전축의 축선 방향으로 이격된 2개의 위치에 있어서 각각 동심 배치된 회전하지 않는 고정 단부판,
양단부가 상기 고정 단부판에 의해 상기 중심 회전축과 동심으로 회전 가능하게 지지된 금속 박막제의 외통, 및
양단부가 고정 단부판에 의해 회전 가능하게 지지되고, 상기 중심 회전축의 외주면에 미끄럼 접촉하는 동시에, 상기 외통의 내주면에 미끄럼 접촉하는 복수개의 구름 이동 러버 롤을 포함하며,
상기 구성에 있어서, 상기 구름 이동 러버 롤은 상기 외통과 상기 중심 회전축 사이의 원환 형상의 공간을 원주 방향으로 복수개의 열 매체실로 구분하고 있으며, 그 복수개의 열 매체실 각각에 열 매체가 들어가도록 구성되어 있고, 및
상기 각 열 매체실 중 적어도 1개의 열 매체실에는 전기를 열원으로 하는 히터, 증기를 열원으로 하는 히터 중 적어도 어느 하나가 설치되어 있다.
청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 시트 필름 성형 롤로서,
상기 히터가 설치되어 있는 매체실 내의 열 매체의 온도를 검출하는 온도 센서, 및 상기 온도 센서가 검출한 온도에 따라, 상기 히터의 발열량을 제어하는 제어 수단을 더 포함한다.
청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 시트 필름 성형 롤에 있어서,
상기 각 열 매체실 중에서 상기 히터가 설치되어 있지 않은 열 매체실 내의 열 매체의 온도를 조절하는 조절 수단을 갖는다.
청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 시트 필름 성형 롤을 주롤로서 적용한 터치 롤식의 시트 필름 캐스팅 장치이다.
청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 시트 필름 성형 롤을 주롤로서 적용한 미세 패턴 전사 장치이다.
청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 4에 기재된 터치 롤식의 시트 필름 캐스팅 장치를 사용하여 제조된 시트 필름이다.
청구항 7에 기재된 발명은, 청구항 5에 기재된 미세 패턴 전사 장치를 사용하여 제조된 시트 필름이다.
본 발명에 따른 시트 필름 성형 롤은, 구름 이동 러버 롤이 외통과 중심 회전축 사이의 원환 형상의 공간을 원주 방향으로 복수개의 열 매체실로 구분하여 구름 이동 러버 롤이 외통의 백업 롤러와 작용하기 때문에, 롤 표면 온도를 롤 원주 방향으로 분할된 온도 조절 존마다 명확하게 다른 것으로 하기 위해 외통을 열용량이 작은 박육 구조로 해도 터치 롤식의 캐스팅 등에 있어서 외통이 변형되는 일이 없어 충분한 압박력이 얻어져, 터치 롤식의 캐스팅 등을 적절하게 행할 수 있다.
본 발명에 따른 시트 필름 성형 롤의 하나의 실시 형태를, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
시트 필름 성형 롤(10)은, 도 1 내지 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 중심 회전축(20)과, 외통(박육 슬리브)(40)과, 4개의 구름 이동 러버 롤(70)과, 4개의 열 매체 급배 기구(100)를 갖는다.
중심 회전축(20)은 단부(21, 22)를, 필름 성형기의 조작측 베어링부(23), 구동측 베어링부(24)로부터 각각 베어링 부재(25, 26)를 통하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 중심 회전축(20)의 단부(22) 측에는 중심 회전축(20)을 회전 구동하기 위한 타이밍 풀리(27)가 설치되어 있다. 타이밍 풀리(27)는, 도시되지 않은 타이밍벨트 등에 의해 전동기(도시 생략)와 구동 연결되어, 전동기에 의해 회전 구동된다.
중심 회전축(20)은, 축선 방향(도 1, 도 2, 도 4에서 보아 좌우 방향)으로 이격된 2개의 위치에 있어서, 원반 형상의 조작측 단부판(28)과 구동측 단부판(29)을, 각각 볼 베어링(30, 31)을 통하여 지지하고 있다. 조작측 단부판(28), 구동측 단부판(29)은, 회전하지 않는 고정 단부판이며, 도시되어 있지 않은 연결 부재 등에 의해 조작측 베어링부(23), 구동측 베어링부(24)에 고정 연결되어, 중심 회전축(20) 상에 회전 불가능 상태로 동심 배치되어 있다. 여기에서 말하는 동심 배치란, 조작측 베어링부(23), 구동측 베어링부(24)의 외주면이 중심 회전축(20)과 동심인 것을 의미한다.
외통(40)은, 스테인리스강 등의 금속 박막제의 원통체이며, 탄성 변형 가능하여 가요성을 갖는 박육 구조로 되어 있다. 외통(40)의 좌우 양단부에는 원환 형상의 테 부재(41, 42)에 의해 원환 형상의 단부 강성 부재(43, 44)가 고정 장착되어 있다. 단부 강성 부재(43, 44)는 조작측 단부판(28), 구동측 단부판(29)의 외 주부에 베어링 고정 링(45, 46)을 통하여 설치된 볼 베어링(47, 48)에 의해 조작측 단부판(28), 구동측 단부판(29)으로부터 회전 가능하게 지지되어 있다. 이에 의해, 외통(40)은 중심 회전축(20)과 동심 배치이며 중심 회전축(20)의 중심축선 둘레로 회전 가능하다.
테 부재(41, 42)를 사용한 외통(40)과 단부 강성 부재(43, 44)의 접속 구조의 상세를, 도 5를 참조하여 설명한다. 좌측의 단부 강성 부재(43)와 외통(40)의 접속 구조와, 우측의 단부 강성 부재(44)와 외통(40)의 접속 구조는 좌우 대칭으로 동일 구조이기 때문에, 도 3에서는 우측의 접속 구조에 관하여 도시하고, 좌측의 접속 구조에 관해서는 대응 부분을 동일한 부호를 붙이고 도시를 생략한다.
단부 강성 부재(43, 44)는, 각각 외통(40)의 양 축 단부에 있어서 외통(40)의 내측에 삽입 끼워 맞추어져 있다. 단부 강성 부재(43, 44)가 외통(40)의 내주면에 끼워 맞추어지는 외주 부분에는 폭이 넓은 오목 홈(둘레 홈)(49, 50)이 형성되어 있다. 오목 홈(49, 50)에는 고무 형상 탄성체제의 O링(51, 52)이 끼워 맞춤 장착되어 있다.
오목 홈(49, 50)은, 깊이가 자유 치수 상태에서의 O링(51, 52)의 선 직경과 동일하거나, 그보다 커서(일반적인 규정값보다 0.05 내지 0.3㎜ 정도 깊다), 폭 치수가 O링(51, 52)의 선 직경보다 충분히 넓은(선 직경의 2 내지 2.5배 정도) 폭이 넓은 O링 홈으로서 구성되어 있다. 자유 치수 상태란, O링(51, 52)이 탄성 변형되어 있지 않은 상태를 말한다.
오목 홈(49, 50)에는 O링(51, 52)의 횡폭 방향에 인접하여 금속제의 칼 러(collar) 부재(53, 54)가 배치되어 있다. 칼러 부재(53, 54)는 오목 홈(49, 50)에 끼워 넣기 위해 적어도 2분할되어 있으며, O링(51, 52)으로부터 단부 강성 부재(43, 44)의 외측[우측의 단부 강성 부재(44)의 오목 홈(50)에서는 O링(52)보다 우측]에 인접 배치되어 오목 홈(49, 50) 내에 있어서 축선 방향(좌우 방향)으로 이동 가능하게 되어 있다. 오목 홈(49, 50)에 장착된 칼러 부재(53, 54)의 외경은 단부 강성 부재(43, 44)의 외경과 동일하거나, 그보다 작은 치수로 설정되어 있다.
단부 강성 부재(43, 44)에는 단부 강성 부재(43, 44)의 외측 단부면으로부터 오목 홈(49, 50)의 홈측 벽면에 개구한 나사 구멍(55, 56)이 관통 형성되어 있다. 나사 구멍(55, 56)은, 단부 강성 부재(43, 44)의 원주 둘레에 복수개 형성되어 있고, 그 각각에 나사 부재(57, 58)가 나사 결합되어 있다. 나사 부재(57, 58)는 선단부에서 칼러 부재(53, 54)의 측면에 접촉하여, 나사가 들어가는 깊이에 따라 칼러 부재(53, 54)를 O링(51, 52)에 압박한다.
외통(40)의 양 축 단부[오목 홈(49, 50)에 대응하는 부위]의 외주에, 각각 금속제의 강체 구조의 테 부재(41, 42)가 끼워 맞춤 장착되어 있다. 테 부재(41, 42)는 외통(40)의 외주에 끼워 넣어져 외통(40)이 직경 확대 방향으로 부풀어 올라 변형되는 것을 억제한다.
단부 강성 부재(43, 44)의 설치 시에는, 오목 홈(49, 50)에 O링(51, 52)과 칼러 부재(53, 54)를 끼워 맞춤 장착하고, 나사 부재(57, 58)를 느슨하게 한 상태, 즉 칼러 부재(53, 54)를 O링(51, 52)에 압박하지 않고, O링(51, 52)이 자유 치수 상태에 있는 상태에서, 또한 테 부재(41, 42)를 설치하지 않은 상태에서 단부 강성 부재(43, 44)를 외통(40)의 좌우축 단부의 개구로부터 외통(40) 내로 삽입한다.
이 삽입 시에는 O링(51, 52)은 자유 치수 상태에 있으며, 오목 홈(49, 50)의 깊이가 자유 치수 상태에서의 O링(51, 52)의 선 직경과 동일하거나, 그보다 커서 O링(51, 52) 모두가 오목 홈(49, 50) 내에 수용되어, O링(51, 52)이 단부 강성 부재(43, 44)의 외주면으로부터 외측으로 밀려나와 있지 않기 때문에, O링(51, 52)이 외통(40)의 내주면에 압박되는 일 없이 저마찰 저항 하에서 단부 강성 부재(43, 44)를 박육의 외통(40) 내에 원활하고 쉽게 삽입할 수 있다. 또한, 이에 의해 삽입 작업 시에 O링(51, 52)에 흠집이 나는 것도 회피된다.
이 삽입 작업이, 더 행하기 쉽게 행해지도록 단부 강성 부재(43, 44)의 외통(40)에 대한 삽입 단부측은, 끝이 가는 테이퍼 외주면(43A, 44A)으로 되어 있으며, 게다가 오목 홈(49, 50)이 형성되어 있는 스트레이트 외주면(43B, 44B)과 테이퍼 외주면(43A, 44A)의 접속부(43C, 44C)는 R면으로 되어 있다.
상술한 삽입 작업 완료 후에, 테 부재(41, 42)를 외통(40)의 양 축 단부의 외주에 끼워 맞춤 장착한다. 그 후, 나사 부재(57, 58)를 비틀어 넣고, 칼러 부재(53, 54)를 O링(51, 52)에 압박하여, O링(51, 52)을 탄성 변형시킨다. O링(51, 52)은 나사 부재(57, 58)의 들어가는 깊이에 따라 단부 강성 부재(43, 44)와 외통(40) 사이에서 압축 상태로 탄성 변형한다. O링(51, 52)의 탄성 변형에 의한 반발력에 의해 외통(40)이 부풀어 올라 변형되는 것은 테 부재(41, 42)에 의해 억제된다.
이에 의해, 단부 강성 부재(43, 44)와 외통(40)이 O링(51, 52)의 탄성 변형 에 의한 반발력에 의해 당해 양자간에 발생하는 마찰 저항에 의해, 상대 변위 불가능하게 액밀하게 연결 접속된다. 이와 동시에, 외통(40)과 테 부재(41, 42)도, O링(51, 52)의 탄성 변형에 의한 반발력에 의해 당해 양자간에 발생하는 마찰 저항에 의해 상대 변위 불가능하게 연결 접속된다.
이와 같이 테 부재(41, 42)에 의해 외통(40)이 부풀어 올라 변형되는 것이 억제된 상태에서 O링(51, 52)이 탄성 변형되어 있음으로써 외통(40)과 단부 강성 부재(43, 44)의 액밀 접속의 강도가 안정되어 O링(51, 52)의 탄성 변형량을 크게 하여 내압 강도를 높게 할 수도 있다. 이 O링(51, 52)의 탄성 변형량은, 나사 부재(57, 58)가 들어가는 깊이 조정에 따라 임의값으로 자유롭게 설정할 수 있다.
이 접속 구조에서는, 상술한 삽입 작업과 반대의 작업을 행함으로써, 외통(40)과 단부 강성 부재(43, 44)를 용이하게 분해할 수 있어, 보수성이 우수한 것이 된다.
도 1 내지 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 4개의 구름 이동 러버 롤(70)은 동일 구조이며, 각각 좌우의 축 단부재(71, 72)와, 좌우의 축 단부재(71, 72) 사이에 걸쳐져 이들과 일체의 금속제 원통체(73)와, 금속제 원통체(73)의 외주에 부착된 고무 형상 탄성체제의 원통 러버(74)에 의해 중공 원통체로서 구성되어 있다.
구름 이동 러버 롤(70)은, 각각 축 단부재(71, 72)에 형성된 지지축부(75, 76)에 의해 볼 베어링(77, 78)을 통하여 조작측 단부판(28), 구동측 단부판 단부(29)로부터 자신의 중심축선 둘레로 회전 가능하게 지지되어 있다.
4개의 구름 이동 러버 롤(70)은 중심 회전축(20)의 중심축선 둘레로 등간격 으로 90도의 회전각 간격을 갖고 배치되어, 원통 러버(74)에 의해 중심 회전축(20)의 외주면에 미끄럼 접촉(압접)하고 있는 동시에 외통(40)의 내주면에 미끄럼 접촉(압접)하고 있다.
이에 의해, 중심 회전축(20)의 회전이 마찰력에 의해 각 구름 이동 러버 롤(70)로 전달되어 각 구름 이동 러버 롤(70)이 자신의 중심축선 둘레로 회전한다. 그리고, 각 구름 이동 러버 롤(70)의 회전이 마찰력에 의해 외통(40) 으로 전달되어 외통(40)이 중심 회전축(20)의 중심축선 둘레로 회전한다.
또한, 무부하 상태[시트 필름 성형 롤(10)의 외통(40)에 터치 롤 등에 의해 외부로부터 외력을 부여받고 있지 않은 상태]에서는 구름 이동 러버 롤(70)은 중심 회전축(20)이나 외통(40)과 작은 간극을 갖고 접촉하고 있지 않은 설정도 있을 수 있다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 중심 회전축(20)이 시계 방향으로 모터 구동될 경우, 각 구름 이동 러버 롤(70)은 반시계 방향으로 구름 이동하여 외통(40)이 반시계 방향으로 회전한다.
각 구름 이동 러버 롤(70)의 축 단부재(72)에는 유압 공급 구멍(83)이 형성되어 있다. 유압 공급 구멍(83)에는 롤 외부의 유압 공급 수단(84)이 로터리 조인트(82)에 의해 접속되어, 유압 공급 구멍(83)은 유압 공급 수단(84)으로부터의 유압을 롤 내 공간(85)으로 도입하게 되어 있다. 즉, 구름 이동 러버 롤(70)은 중공 롤이며, 롤 내 공간에 로터리 조인트(82)에 의해 유압이 공급되어 롤 내 공간의 압력을 가변 설정할 수 있다.
이에 의해, 구름 이동 러버 롤(70)이 회전(구름 이동)하고 있어도, 롤 내 공간(85)의 내압이 유압에 의해 가변 설정되어, 롤 내 공간(85)의 내압에 의해 구름 이동 러버 롤(70), 금속제 원통체(73), 원통 러버(74)가 북 형상으로 부풀어 오른다. 이에 따라 외통(40)도 북 형상으로 부풀어 외통(40)에 크라우닝(crowning)이 가변 부여된다.
중심 회전축(20)과 조작측 단부판(28), 구동측 단부판 단부(29) 사이에는, 각각 메카니컬 시일 부재(59, 60)가 장착되어 있으며, 조작측 단부판(28), 구동측 단부판 단부(29)와 단부 강성 부재(43, 44) 사이에는 각각 메카니컬 시일 부재(61, 62)가 장착되어 있다. 또한, 조작측 단부판(28), 구동측 단부판 단부(29)와 지지축부(75, 76) 사이에는 각각 메카니컬 시일 부재(86, 87)가 장착되어 있다.
이에 의해, 조작측 단부판(28), 구동측 단부판 단부(29), 단부 강성 부재(43, 44), 외통(40)에 의해 둘러싸인 외통 내 공간은, 그 중심부를 중심 회전축(20)이 관통하는 형태로 액밀 구조로 되어 있다(물이나 오일 등의 열 매체가 들어가 충전되도록 되어 있다). 외통(40)과 중심 회전축(20) 사이의 액밀 구조의 원환 형상 공간은 4개의 구름 이동 러버 롤(70)에 의해 중심 회전축(20) 및 외통(40)의 원주 방향으로 4분할되어, 인접하는 구름 이동 러버 롤(70) 사이에 제1 열 매체실(91), 제2 열 매체실(92), 제3 열 매체실(93), 제4 열 매체실(94)이 획정되어 있다(도 3 참조).
열 매체 급배 기구(100)는 제3 열 매체실(93)에 1개 고정 배치되어 있다. 열 매체 급배 기구(100)는, 각각 く자형 횡단면의 홈형 부재(101)와, 홈형 부 재(101)에 용접되어 외통(40)의 내주면에 근접하는 원호 형상 판부재(102)를 갖는다. 홈형 부재(101)와 원호 형상 판부재(102)는 외통(40)의 축선 방향 폭 끝까지 설치되어 있고, 원호 형상 판부재(102)에는 거의 전역에 다수의 열 매체 분출 구멍(106)이 뚫려 있다. 환언하면, 열 매체 분출 구멍(106)은 외통(40)의 축선 방향 폭의 거의 전역에 다수 형성되어 있다.
열 매체 급배 기구(100)의 홈형 부재(101)와 원호 형상 판부재(102)의 연결체의 양단부는 단부판(103, 104)에 고정되어 있다. 단부판(103, 104)은 홈형 부재(101)와 원호 형상 판부재(102)의 연결체의 양단부를 폐쇄하여 연결체의 내측에 열 매체 급배 기구(100)의 열 매체 공급실(105)을 획정하고 있다.
열 매체 급배 기구(100)에는 열 매체 급배관(107)이 설치되어 있다. 열 매체 급배관(107)은 열 매체 공급실(105) 내에 고정 배치되고, 양단부가 단부판(108, 109) 및 조작측 단부판(28), 구동측 단부판 단부(29)를 관통하여 롤 밖으로 돌출되어 있다. 열 매체 급배관(107)은 축선 방향의 중앙부를 구획판(110)에 의해 구획되고, 구동측 단부판 단부(29)의 측이 열 매체 공급 통로(111)로 되어 있으며, 조작측 단부판(28)의 측이 열 매체 배출 통로(112)로 되어 있다. 그리고 열 매체 급배관(107)의 구동측 단부판 단부(29)의 측의 단부가 열 매체 입구(113), 조작측 단부판(28)의 측의 단부가 열 매체 출구(114)로 되어 있다.
열 매체 급배관(107)의 열 매체 공급 통로(111) 부분에는 열 매체 공급실(105)을 향하여 개구된 다수의 열 매체 공급 구멍(115)이 뚫려 있다. 열 매체 급배관(107)의 열 매체 배출 통로(112) 부분에는 홈형 부재(101)와 함께 열 매체 공급실(105)의 외측[제3 열 매체실(93)]을 향하여 개구된 다수의 열 매체 배출 구멍(116)이 뚫려 있다.
이 구조에 의해, 제3 열 매체실(93)에 있어서, 열 매체가 열 매체 입구(113)로부터 열 매체 공급 통로(111)로 들어가, 이로부터 열 매체 공급 구멍(115)을 통과하여 열 매체 공급실(105)로 들어가고, 열 매체 분출 구멍(106)으로부터 외통(40)의 내주면을 향하여 분출하여, 열 매체 공급실(105)의 외측으로 흘러, 열 매체 배출 구멍(116)으로부터 열 매체 배출 통로(112)로 들어가 열 매체 출구(114)로부터 외부로 배출된다. 즉, 열 매체가 제3 열 매체실(93)의 열 매체실로 유통된다.
그런데, 각 열 매체실(91, 92, 93, 94) 중 적어도 1개의 열 매체실[예를 들어, 열 매체실(91, 92)]에는 열 매체 급배 기구(100)를 대신하여 전기를 열원으로 하는 히터(301)가 설치되어 있다(도 3, 도 4 참조). 히터(301)는 중심 회전축(20)의 축을 따라 열 매체실(91, 92)의 예를 들어 전체 길이에 걸쳐 설치되어 있다.
전기를 열원으로 하는 히터(301)는, 예를 들어 주울 열에 의해 발열하는 전열 히터, 유도 전류의 저항 가열에 의해 발열하는 유도 가열 히터로 구성되어 있다. 또한, 전기를 열원으로 하는 히터 대신에 또는 추가로 증기를 열원으로 하는 히터(증기 히터)를 설치하여도 좋다.
전술한 바와 같이, 각 열 매체실(91, 92, 93, 94)은, 물이나 오일 등의 열 매체로 채워져 있는 것으로 하여 히터(301)가 발하는 열이 열 매체를 통하여 외통(40)으로 전해지도록 되어 있다. 히터(301)가 설치되는 열 매체실(91, 92)은 시 트 필름을 냉각하는 일 없이 시트 필름에 대하여 가열만을 하는 개소에 위치하고 있다. 즉, 시트 필름 성형 롤(10)의 원기둥 측면 형상의 외주의 일부에 T다이(201)로부터 사출된 시트 필름 형상 용융 수지가 접촉하는 것이나, 히터(30)는, 예를 들어 시트 필름 성형 롤(10)에 용융 수지가 접촉을 개시하는 개소[접촉 개시 위치(303);터치 롤(211)이 접촉하고 있는 개소]에 인접하고 있는 각 열 매체실(91, 92)에 설치되어 있다(도 6 참조).
더 설명하면 히터(301)가 설치되어 있는 각 열 매체실(91, 92) 중 한 쪽의 열 매체실(91)은 시트 필름 성형 롤(10)의 회전 방향에 있어서, 용융 수지의 접촉 개시 위치(303)의 상류측에 위치하고 있으며, 히터(301)가 설치되어 있는 각 열 매체실(91, 92) 중 다른 쪽의 열 매체실(92)은 시트 필름 성형 롤(10)의 회전 방향에 있어서, 용융 수지의 접촉 개시 위치(303)의 하류측에 위치하고 있다.
히터(301)가 설치되어 있는 각 열 매체실(91, 92)은 열 매체 급배 기구(100)가 설치되어 있는 열 매체실(93)과는 달리 거의 폐공간으로 되어 있어, 열 매체의 출입이 거의 없는 상태로 되어 있다. 히터(301)가 설치되어 있는 각 열 매체실 내(91, 92)로의 열 매체의 충전은, 예를 들어 열 매체 급배 기구(100)에 의해 이루어지도록 되어 있다. 즉, 열 매체 급배 기구(100)에 의해 열 매체실(93)로 공급된 열 매체가, 외통(40)의 내주면과 러버 롤(70) 사이의 극히 약간의 간극으로부터 히터(301)가 설치되어 있는 각 열 매체실(91, 92) 내로 들어가 열 매체의 충전이 행해지도록 되어 있다.
또한, 히터(301)가 설치되어 있는 열 매체실(91, 92)에는, 이 열 매체실(91, 92)로부터 공기를 배출하기 쉽게 하고 열 매체를 충전하기 쉽게 하기 위한 에어 배출 기구(예를 들어, 에어 배출 밸브 ; 도시하지 않음)가 설치되어 있다. 또한, 에어 배출 밸브는 열 매체실(91, 92)의 상부에서, 예를 들어 단부판(28)에 설치되어 있다.
또한, 히터(301)는 열 매체실(91, 92) 하부에 설치되어 있어, 히터(301)가 설치되어 있는 열 매체실(91, 92)의 전체를 균등하게 가열할 수 있게 되어 있다.
히터(301)가 설치되어 있는 매체실(91)에는 이 매체실(91) 내의 열 매체 온도를 검출하는 온도 센서(305)가 설치되어 있고, 마찬가지로 하여 매체실(92)에도 온도 센서(305)가 설치되어 있다.
그리고, 온도 센서(305)가 검출한 온도에 따라, 히터(301)가 설치되어 있는 매체실(91, 92) 내의 열 매체의 온도가 목표값이 되도록 히터(301)의 발열량을 도시하지 않은 제어 장치가 제어하게 되어 있다.
이와 같이 각 열 매체실(91, 92, 93, 94) 중 일부의 열 매체실(91, 92)에 히터(301)를 설치하여 열 매체의 가열을 하도록 구성되어 있으므로, 열 매체실에 열 매체를 급배하기 위한 배관을 적게 할 수 있어, 장치의 구성을 간소화할 수 있어 장치의 조립이나 보수를 용이하게 행할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 외통(40)의 내주면과 러버 롤(70) 사이에 극히 약간의 간극이 존재하고는 있으나, 히터(301)가 설치되어 있는 열 매체실(91, 92)이 거의 폐공간으로 되어 있으므로, 상기 간극이 존재하고 있어도 각 열 매체실(91, 92, 93, 94) 사이에 있어서의 열 매체의 이동(누설)을 최대한 작게 할 수 있어 열 매체 실(91, 92, 93, 94)의 개별의 온도 설정을 적정하게 행할 수 있다.
또한, 각 열 매체실(91, 92, 93, 94) 중에서 히터(301)가 설치되어 있지 않은 열 매체실(93) 내의 열 매체가, 조절 수단에 의해 온도 조절(예를 들어 냉각 수단에 의해 냉각)되도록 되어 있다(도 3, 도 6 참조).
여기서, 히터(301)가 설치되어 있지 않은 열 매체실(히터 비설치 열 매체실)은 복수 존재하고 있으나[열 매체실(93, 94)], 모든 히터 비설치 열 매체실이 아니라, 각 히터 비설치 열 매체실 중 적어도 1개가 냉각 수단에 의해 냉각되도록 되어 있으면 좋다. 즉, 도 3에 2점 쇄선으로 나타내는 열 매체 급배 기구[열 매체실(94)의 열 매체 급배 기구](100)를 설치하고 있어도 되고, 설치하지 않아도 된다.
히터(301)나 냉각 수단이 설치되어 있지 않은 열 매체실(94)도, 히터(301)가 설치되어 있는 열 매체실(91, 92)과 마찬가지로 거의 폐공간으로 되어 있다. 또한, 히터(301)나 냉각 수단이 설치되어 있지 않은 열 매체실(94)에의 열 매체의 충전도 히터(301)가 설치되어 있는 열 매체실(91, 92)에의 열 매체의 충전과 마찬가지로 하여 행해지도록 되어 있다.
열 매체가 냉각 수단에 의해 냉각되게 되어 있는 열 매체실(93)은, 시트 필름의 냉각할 필요가 있는 개소에 위치하고 있다. 즉, 시트 필름 성형 롤의 원기둥 측면 형상 외주의 일부에 접촉한 수지가 시트 필름 성형 롤로부터 이격되는 개소를 분리 위치(307)로 하면, 이 분리 위치(307)에 인접하고 있는 열 매체실(93) 내의 열 매체를 냉각 수단에 의해 냉각하게 되어 있다.
더 설명하면 냉각 수단에 의해 냉각되는 열 매체가 들어 있는 열 매체실(93)은, 시트 필름 성형 롤의 회전 방향에 있어서 용융 수지의 분리 위치(307)의 상류측에 위치하고 있다. 또한, 용융 수지의 분리 위치(307)의 하류측에 위치하고 있는 열 매체실(94) 내에는 히터(301)가 설치되어 있지 않고, 냉각 수단에 의해 냉각되도록 되어 있지도 않다. 그냥, 열 매체로 채워져 있을 뿐이다.
또한, 냉각 수단(조절 수단)으로서, 예를 들어 열 매체 급배 기구(100)가 사용되고 있다. 이 경우, 열 매체 급배 기구(100)에 의해 열 매체실로 공급되고 또한 열 매체실로부터 배출되는 열 매체는, 외부의 냉각 유닛(온도 조절 유닛)에 의해 냉각(온도 조절)되는 것으로 한다.
또한, 냉각 수단(조절 수단)으로서, 열 매체실에 열교환기(열 매체실 내의 열 매체를 냉각하는 열교환기)를 설치한 구성이어도 좋다. 이 경우, 열교환기 내부를 흐르는 매체는, 예를 들어 외부의 냉각 유닛에 의해 냉각되어 순환하여 사용되도록 되어 있는 것으로 한다.
이와 같이, 각 열 매체실(91, 92, 93, 94) 각각의 열 매체의 온도를 개별적으로 설정함으로써 외통(40)의 표면 온도를 제1 내지 제4 열 매체실(91, 92, 93, 94) 각각에 대응하는 띠 형상 존마다 개별적으로 설정할 수 있다. 환언하면, 외통(40)의 표면 온도를, 제1 내지 제4 열 매체실(91, 92, 93, 94)마다 롤 회전 방향이 구분된 온도 조절 존으로서 개별적으로 설정할 수 있다.
또한, 제1 내지 제4 열 매체실(91, 92, 93, 94)은 상술한 바와 같이 원통 러버(74)에 의해 중심 회전축(20)과 외통(40)에 접촉하는 구름 이동 러버 롤(70)에 의해 구획되기 때문에, 시일 효과가 얻어져, 제1 내지 제4 열 매체실(91, 92, 93, 94)의 열 매체실 사이를 열 매체가 단락 누설하는 일이 없거나, 혹은 최대한 피할 수 있다.
이에 의해, 제1 내지 제4 열 매체실(91, 92, 93, 94)마다 얻어지는 온도 조절 존의 온도, 또한 외통(40)의 표면 온도를 각 온도 조절 존마다 고정밀도로 적확하게 설정하는 것이 가능하게 된다.
게다가, 열 매체실(93)에 있어서, 외통(40)의 축선 방향 폭 끝까지 설치되어 있는 원호 형상 판부재(102)의 거의 전역에 뚫린 다수의 열 매체 분출 구멍(106)으로부터 온도 조절된 열 매체가 외통(40)의 내주면을 향하여 분출함으로써 또한 히터(301)에 의해 외통(40)의 표면 온도를 제1 내지 제4 열 매체실(91, 92, 93, 94)에 의한 각 온도 조절 존마다 거의 균일하게 설정할 수 있다.
이에 의해, 각 온도 조절 존 마다의 외통(40)의 표면 온도가 롤 축선 방향으로 구배를 갖는 일 없이 균일해진다.
회전하는 시트 필름 성형 롤(10)에 있어서, 각 온도 조절 존마다의 외통(40)의 표면 온도를 명확하게 다른 것으로 하기 위해 외통(40)을 열용량이 작은 박육 구조로 해도 외통(40)은 구름 이동 러버 롤(70)에 의해 베킹 메탈(backing metal)식으로 백 업되기 때문에, 터치 롤식의 시트 필름 캐스팅이나 미세 패턴 전사에 있어서, 터치 롤의 배치 위치를 구름 이동 러버 롤(70)의 배치 위치에 대응시킴으로써 외통(40)의 두께를 얇게 해도 외통(40)의 변형이 억제되어 충분한 압박력을 확보할 수 있다.
이에 의해, 터치 롤식의 시트 필름 캐스팅이나 미세 패턴 전사에 있어서, 회전하는 시트 필름 성형 롤(10)의 외통(40)의 표면 온도에, 롤 원주 방향으로 구분된 각 온도 조절 존마다 차를 갖게 할 수 있다.
도 6은 상술한 실시 형태에 따른 시트 필름 성형 롤(10)을 주롤로서 적용한 터치 롤식의 시트 필름 캐스팅 장치의 하나의 실시 형태를 도시하고 있다.
본 실시 형태의 시트 필름 캐스팅 장치는, 시트 필름 성형 롤(10)의 회전 중심축선 둘레의 회전 위상 위치가 서로 180도 다른 수평 배열의 2개의 구름 이동 러버 롤(70) 각각에 대응하여, 즉 롤 둘레 방향에서 보아 2개의 구름 이동 러버 롤(70) 각각의 배치 위치와 동일한 배치 위치에 터치 롤(211, 212)이 설치되어 있다.
T다이(201)로부터의 용융된 열가소성 수지는 하향으로 시트 필름 성형 롤(10)과 터치 롤(211) 사이로 공급되어 사이에 끼워진다.
이 경우, 상술한 바와 같이 터치 롤(211)의 배치 위치가 열가소성 수지의 시트 필름 성형 롤(10)에 대한 접촉 개시 위치(303)가 되고, 이 접촉 개시 위치(303)는 제1 열 매체실(91)과 제2 열 매체실(92)의 경계부에 존재한다. 터치 롤(212)의 배치 위치가 열가소성 수지의 시트 필름 성형 롤(10)로부터의 분리 위치(307)가 되고, 이 분리 위치(307)는 제3 열 매체실(93)과 제4 열 매체실(94)의 경계부에 존재한다.
열가소성 수지는, 시트 필름 성형 롤(10)의 회전에 따라 시트 필름 성형 롤(10)의 롤 표면에 접촉한 상태에서, 접촉 개시 위치(303)로부터 분리 위치(307) 를 향하여 이동하여, 그 사이에 제2 열 매체실(92)에 의한 온도 조절 존, 제3 열 매체실(93)에 의한 온도 조절 존을 순서대로 통과함으로써 냉각되고, 고화된다.
본 실시 형태에서는 시트 필름 성형 롤(10)의 온도 관리는, 제1 열 매체실(91)의 열 매체의 온도가 가장 높고, 제2 열 매체실(92), 제3 열 매체실(93)로 갈수록 열 매체의 온도가 낮고, 제4 열 매체실(94)의 열 매체 공급실(105)의 열 매체의 온도가 제3 열 매체실(93)의 열 매체의 온도보다 조금 높아진다.
외통(40)의 표면 온도는, 제1 내지 제4 열 매체실(91, 92, 93, 94)마다 얻어지는 각 온도 조절 존에 있어서, 제1 내지 제4 열 매체실(91 내지 94) 각각의 열 매체의 온도와 거의 동일한 것으로 된다.
터치 롤(211)의 표면 온도는, 제2 열 매체실(92)에 의한 온도 조절 존에 있어서의 외통(40)의 표면 온도와 거의 동일하고, 터치 롤(212)의 표면 온도는 제3 열 매체실(93)에 의한 온도 조절 존에 있어서의 외통(40)의 표면 온도와 거의 동일해지도록 온도 조절한다.
예를 들어, T다이(201)로부터 유출되는 용융 수지의 온도를 270℃로 하면, 제1 열 매체실(91)의 열 매체의 온도를 160℃, 제2 열 매체실(92)의 열 매체의 온도를 130℃, 제3 열 매체실(93)의 열 매체의 온도를 80℃로 설정한다. 제4 열 매체실(94)의 열 매체의 온도는 100℃ 정도가 된다.
이에 의해, T다이(201)로부터 유출되는 용융 수지의 시트 필름 성형 롤(10)에 대한 접촉 개시 위치(303)의 롤 표면 온도를 롤 둘레 방향에 온도차가 없는 주롤을 사용할 경우에 비하여 높게 설정하여 수지와 롤 표면[외통(40)의 표면]의 밀 착성을 충분히 확보할 수 있다.
그리고, 캐스팅된 수지[시트 필름(W)]가 시트 필름 성형 롤(10)로부터 분리되는 분리 위치(307) 부근의 롤 표면 온도를, 롤 둘레 방향에 온도차가 없는 주롤을 사용할 경우에 비하여 낮게 설정한다. 이에 의해, 수지의 표면성을 확보하면서, 수지를 결정화 온도 부근의 롤 표면을 급속하게 통과시켜 수지를 롤 표면으로부터 분리할 수 있다. 이들에 의해, 고품질의 시트 필름(W)을 캐스팅할 수 있다.
도 7에서는, 다른 실시 형태로서 터치 롤(211, 212) 외에 제2 열 매체실(92)과 제3 열 매체실(93)의 경계부에 존재하는 구름 이동 러버 롤(70)에 대응하는 위치에, 또 하나의 터치 롤(213)이 설치되어 있다. 다른 개소는, 상술한 실시 형태에 따른 시트 필름 성형 롤(10)을 주롤로서 적용한 터치 롤식의 시트 필름 캐스팅 장치와 거의 마찬가지로 구성되어 있다.
이 경우의 시트 필름 성형 롤(10)의 롤 표면 온도와 접촉 개시 위치(303)의 터치 롤(211)의 롤 표면 온도는, 도 6에 도시되어 있는 실시 형태의 것과 동일하여도 되고, 터치 롤(213)의 롤 표면 온도를 제3 열 매체실(93)의 온도 조절 존에 있어서의 외통(40)의 표면 온도와 거의 동일하게 하고, 분리 위치(307)의 터치 롤(212)의 롤 표면 온도를 제3 열 매체실(93)의 온도 조절 존에 있어서의 외통(40)의 표면 온도보다 낮게 설정한다. 예를 들어, 제3 열 매체실(93)의 열 매체 공급실(105)로 열 매체의 온도가 80℃이면 터치 롤(212)의 롤 표면 온도를 40℃ 정도로 설정한다.
이에 의해, 시트 필름 성형 롤(10)로부터 분리되는 수지의 온도가 낮아져, 캐스팅 과정에서의 수지 냉각이 충분히 행하여져 수지를 롤 표면으로부터 한층 더 부드럽게 분리할 수 있게 된다.
또한, 도 8은 상술한 실시 형태에 따른 시트 필름 성형 롤(10)을 주롤로서 적용한 터치 롤식의 시트 필름 캐스팅 장치의 다른 실시 형태로서, 시트 필름 성형 롤(10)의 회전 중심축선 둘레의 회전 위상 위치가 서로 90도 다른 수평 배열의 2개의 구름 이동 러버 롤(70) 각각에 대응하여 터치 롤(211, 213)이 설치되어 있다.
이 경우, 접촉 개시 위치(303)는 상술한 실시 형태와 동일하나, 터치 롤(213)의 배치 위치가 열가소성 수지의 시트 필름 성형 롤(10)로부터의 분리 위치가 되고, 이 분리 위치(307)는 제2 열 매체실(92)과 제3 열 매체실(93)의 경계부에 존재하게 된다. 또한, 열 매체실(91)에 히터(301)가 설치되어 있고, 열 매체실(92)에 열 매체 급배 기구(100)가 설치되어 있다.
본 실시 형태에서는 시트 필름 성형 롤(10)의 온도 관리는 제1 열 매체실(91)의 열 매체 공급실(105)로 공급되는 열 매체의 온도가 가장 높고, 제2 열 매체실(92), 제3 열 매체실(93)로 갈수록 열 매체 공급실(105)로 공급되는 열 매체의 온도가 낮아지도록 하여 제3 열 매체실(93)과 제4 열 매체실(94)에 관해서는 특히 온도 관리를 행하지 않는다.
예를 들어, T다이(201)로부터 유출되는 용융 수지의 온도를 270℃로 하면, 제1 열 매체실(91)의 열 매체 공급실(105)로 공급되는 열 매체의 온도를 130℃, 제2 열 매체실(92)의 열 매체 공급실(105)로 공급되는 열 매체의 온도를 90℃, 제3 열 매체실(93)의 열 매체 공급실(105)로 공급되는 열 매체의 온도를 40℃, 터치 롤(211)의 롤 표면 온도를 90℃, 터치 롤(213)의 롤 표면 온도를 40℃ 정도로 설정한다.
본 실시 형태에서는, 전술한 실시 형태로부터 수지 냉각이 급격하게 행하여진다. 따라서, 급랭에 알맞은 열가소성 수지의 시트 필름의 캐스팅에 적합하다.
시트 필름 성형 롤(10)로부터 분리된 시트 필름(W)은 안내 롤러(213)로 안내되어 다음 공정으로 이동한다.
도 9는 상술한 실시 형태에 따른 시트 필름 성형 롤(10)을 주롤로서 적용한 미세 패턴 전사 장치의 하나의 실시 형태를 도시하고 있다.
미세 패턴 전사 장치는 열가소성 수지에 의한 시트 필름(W)을 재가열하여 시트 필름(W)의 표면에 엠보스 등의 미세 패턴을 전사 부형하는 것이다. 이로 인해, 미세 패턴 전사 장치에 사용되는 시트 필름 성형 롤(10)은 외통(40)의 표면에 시트 필름(W)에 전사해야 할 미세 패턴과 보형을 이루는 미세 패턴을 형성하고 있다.
본 실시 형태의 미세 패턴 전사 장치는 시트 필름 성형 롤(10)의 회전 중심축선 둘레의 회전 위상 위치가 서로 180도 다른 수평 배열의 2개의 구름 이동 러버 롤(70) 각각에 대응하여, 즉 롤 둘레 방향에서 보아 2개의 구름 이동 러버 롤(70) 각각의 배치 위치와 동일한 배치 위치에 터치 롤(221, 222)이 설치되어 있다.
시트 필름(W)은 안내 롤(232)로 안내되어 시트 필름 성형 롤(10)의 롤 표면에 대하여 보내어져, 시트 필름 성형 롤(10)의 롤 표면을 휘감듯이 하여 보내어지고, 터치 롤(221)의 배치 위치가 전사 개시 위치가 되고, 이 전사 개시 위치(303)는 제1 열 매체실(91)과 제2 열 매체실(92)의 경계부에 존재한다. 터치 롤(222)의 배치 위치가 열가소성 수지의 시트 필름 성형 롤(10)로부터의 분리 위치(307)가 되고, 이 분리 위치(307)로부터 제3 열 매체실(93)과 제4 열 매체실(94)의 경계부에 존재한다.
본 실시 형태에서는 제1 열 매체실(91)에 히터(301)를 설치하고, 제2 열 매체실(92)에 열 매체 급배 기구(100)를 설치하고 있다. 또한, 제2 열 매체실(92)에 열 매체 급배 기구(100) 대신에 히터(301)를 설치하고, 제3 열 매체실(93)에 열 매체 급배 기구(100)를 설치한 구성이어도 좋다. 또한, 시트 필름 성형 롤(10)의 온도 관리는 제1 열 매체실(91)의 열 매체 공급실(105)로 공급되는 열 매체의 온도가 가장 높고, 제2 열 매체실(92), 제3 열 매체실(93)로 갈수록 열 매체 공급실(105)로 공급되는 열 매체의 온도가 낮고, 제4 열 매체실(94)의 열 매체 공급실(105)로 공급되는 열 매체의 온도가 제3 열 매체실(93)의 열 매체 공급실(105)로 공급되는 열 매체의 온도보다 조금 높게 되도록 한다.
외통(40)의 표면 온도는 제1 내지 제4 열 매체실(91, 92, 93, 94)마다 얻어지는 각 온도 조절 존에 있어서, 제1 내지 제4 열 매체실(91 내지 94) 각각의 열 매체 공급실(105)로 공급되는 열 매체의 온도와 거의 동일한 것이 된다.
터치 롤(221)의 표면 온도는, 제2 열 매체실(92)에 의한 온도 조절 존에 있어서의 외통(40)의 표면 온도와 거의 동일하고, 터치 롤(222)의 표면 온도는, 제3 열 매체실(93)에 의한 온도 조절 존에 있어서의 외통(40)의 표면 온도와 거의 동일해지도록 온도 조절한다.
예를 들어, 제1 열 매체실(91)의 열 매체 공급실(105)로 공급되는 열 매체의 온도를 160℃, 제2 열 매체실(92)의 열 매체 공급실(105)로 공급되는 열 매체의 온도를 130℃, 제3 열 매체실(93)의 열 매체 공급실(105)로 공급되는 열 매체의 온도를 80℃, 제4 열 매체실(94)의 열 매체 공급실(105)로 공급되는 열 매체의 온도를 100℃ 정도로 설정한다.
이에 의해, 안내 롤(232)로 안내되어 시트 필름 성형 롤(10)의 롤 표면에 대하여 보내진 시트 필름(W)은 시트 필름 성형 롤(10)의 롤 표면에 대한 접촉 개시 위치로부터 전사 개시 위치에 이르는 사이에 제1 열 매체실(91)에 의한 고온의 온도 조절 존에 의해 예열된다. 이 예열에 의해 전사 개시 위치에서는 시트 필름(W)의 온도는 글래스 전이점 온도 이상이 된다. 시트 필름(W)은 전사 개시 위치에서터치 롤(221)에 의해 시트 필름 성형 롤(10)의 롤 표면에 압박되어, 롤 표면의 미세 패턴을 전사한다. 그 후, 시트 필름(W)은 시트 필름 성형 롤(10)의 롤 표면에 휘감긴 상태에서 시트 필름 성형 롤(10)의 회전에 따라 분리 위치를 향하여 이동하고, 그 사이에 제2 열 매체실(92)에 의한 온도 조절 존, 제3 열 매체실(93)에 의한 온도 조절 존을 순서대로 통과함으로써 글래스 전이점 온도 이하로 냉각된다.
이에 의해, 전사 개시 위치 전의 롤 표면 온도, 즉 예열을 행하는 제1 열 매체실(91)에 의한 고온의 온도 조절 존의 온도를, 롤 둘레 방향에 온도차가 없는 주롤을 사용할 경우에 비하여 높게 설정하고, 시트 필름(W)의 온도를 글래스 전이점 온도 이상으로 충분히 높일 수 있어, 그 후의 미세 패턴의 전사가 충분히 정확하게 행해지도록 된다.
미세 패턴이 전사된 시트 필름(W)을 시트 필름 성형 롤(10)로부터 분리되는 분리 위치(307) 부근의 롤 표면 온도를, 롤 둘레 방향에 온도차가 없는 주롤을 사용할 경우에 비하여 낮게 설정함으로써 시트 필름(W)의 냉각을 충분히 행하여, 시트 필름(W)에 전사한 미세 패턴을 충분히 경화 고정하여 시트 필름(W)을 롤 표면으로부터 분리할 수 있다. 이들에 의해, 미세 패턴의 전사가 확실하게 고정밀도로 행해지게 되어 고품질의 미세 패턴 전사의 시트 필름(W)을 얻을 수 있게 된다.
도 10은 상술한 실시 형태에 따른 시트 필름 성형 롤(10)을 주롤로서 적용한 미세 패턴 전사 장치의 다른 실시 형태를 도시하고 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 열 매체실(91)에 히터(301)를 설치하고, 제2 열 매체실(92)에 열 매체 급배 기구(100)를 설치하고 있다. 또한, 제2 열 매체실(92)에 히터(301)를 설치하고, 제3 열 매체실(93)에 열 매체 급배 기구(100)를 설치한 구성이어도 좋다.
이 실시 형태에서는, 시트 필름(W)은 안내 롤(232)로 안내되어 터치 롤(221)에 의한 전사 개시 위치로 보내진다. 이 실시 형태는, 실질적인 예열을 필요로 하지 않는 공정에서의 미세 패턴 전사나, 글래스 전이점 온도가 낮은 열가소성 수지의 미세 패턴 전사에 적합하다.
도 11은 상술한 실시 형태에 따른 시트 필름 성형 롤(10)을 주롤로서 적용한 미세 패턴 전사 장치의 다른 실시 형태를 도시하고 있다.
본 실시 형태에서는 시트 필름 성형 롤(10)의 회전 중심축선 둘레의 회전 위상 위치가 서로 90도 다른 2개의 구름 이동 러버 롤(70) 각각에 대응하여 터치 롤(221, 222)이 설치되어 있다. 또한, 제1 열 매체실(91)에 히터(301)를 설치하고, 제2 열 매체실(92)에 열 매체 급배 기구(100)를 설치하고 있다.
시트 필름(W)은 안내 롤(234)로 안내되어 터치 롤(221)에 의한 전사 개시 위치로 보내져 터치 롤(222)에 의한 분리 위치에서 시트 필름 성형 롤(10)로부터 분리된다. 전사 개시 위치는 제2 열 매체실(91)과 제2 열 매체실(92)의 경계부에 존재하고, 분리 위치는 제2 열 매체실(92)과 제3 열 매체실(93)의 경계부에 존재한다.
본 실시예에서도 시트 필름 성형 롤(10)의 온도 관리는 제1 열 매체실(91)의 열 매체 공급실(105)로 공급되는 열 매체의 온도가 가장 높고, 제2 열 매체실(92), 제3 열 매체실(93)로 갈수록 열 매체 공급실(105)로 공급되는 열 매체의 온도가 낮고, 제4 열 매체실(94)의 열 매체 공급실(105)로 공급되는 열 매체의 온도가 제3 열 매체실(93)의 열 매체 공급실(105)로 공급되는 열 매체의 온도보다 조금 높게 되도록 한다. 또한, 터치 롤(221) 표면 온도는, 제2 열 매체실(92)에 의한 온도 조절 존에 있어서의 외통(40)의 표면 온도와 거의 동일하고, 터치 롤(222)의 표면 온도는 제3 열 매체실(93)에 의한 온도 조절 존에 있어서의 외통(40)의 표면 온도와 거의 동일해지도록 온도 조절한다.
이 실시 형태는 실질적인 예열을 필요로 하지 않는 공정에서의 고속의 미세 패턴 전사에 적합하다.
도 12는 상술한 실시 형태에 따른 시트 필름 성형 롤(10)을 주롤로서 적용한 미세 패턴 전사 장치의 다른 실시 형태를 도시하고 있다.
이 실시 형태에서는, 시트 필름 성형 롤(10)이 전술한 실시 형태와는 달리 시계 방향으로 회전한다. 터치 롤(221, 222)은 시트 필름 성형 롤(10)의 회전 중 심축선 둘레의 회전 위상 위치가 서로 90도 다른 2개의 구름 이동 러버 롤(70) 각각에 대응하여 설치되어 있다. 또한, 제1 열 매체실(91)에 히터(301)를 설치하고, 제4 열 매체실(94)에 열 매체 급배 기구(100)를 설치하고 있다.
시트 필름(W)은 안내 롤(235)로 안내되어 시트 필름 성형 롤(10)의 롤 표면에 대하여 보내어져 시트 필름 성형 롤(10)의 롤 표면을 휘감듯이 하여 보내어지고, 터치 롤(221)의 배치 위치가 전사 개시 위치가 되어 이 접촉 개시 위치는 제1 열 매체실(91)과 제4 열 매체실(94)의 경계부에 존재한다. 터치 롤(222)의 배치 위치가 열가소성 수지의 시트 필름 성형 롤(10)로부터의 분리 위치가 되고, 이 분리 위치는 제4 열 매체실(94)과 제3 열 매체실(93)의 경계부에 존재한다.
본 실시 형태에서는 시트 필름 성형 롤(10)의 온도 관리는 제1 열 매체실(91)의 열 매체 공급실(105)로 공급되는 열 매체의 온도가 가장 높고, 제4 열 매체실(94), 제3 열 매체실(93)로 갈수록 열 매체 공급실(105)로 공급되는 열 매체의 온도가 낮고, 제2 열 매체실(94)의 열 매체 공급실(105)로 공급되는 열 매체의 온도가 제3 열 매체실(93)의 열 매체 공급실(105)로 공급되는 열 매체의 온도보다 조금 높게 되도록 한다. 또한, 터치 롤(221)의 표면 온도는 제4 열 매체실(94)에 의한 온도 조절 존에 있어서의 외통(40)의 표면 온도와 거의 동일하고, 터치 롤(222)의 표면 온도는 제3 열 매체실(93)에 의한 온도 조절 존에 있어서의 외통(40)의 표면 온도와 거의 동일해지도록, 온도 조절한다.
이 실시예에서도 도 9에 도시되어 있는 실시 형태와 동일한 작용, 효과가 얻어진다.
본 발명에 따른 시트 필름 성형 롤의 다른 실시 형태를, 도 13, 도 14를 참조하여 설명한다. 또한, 도 13, 도 14에 있어서, 도 1 내지 도 3에 대응하는 부분은 도 1 내지 도 4에 붙인 부호와 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
이 실시 형태는, 중심 회전축(20) 외에 외통(40)을 강제 회전 구동하는 것이다. 외통(40)의 좌우 양단부(축선 방향 양단부)의 테 부재(41, 42) 각각에 외통 회전 구동 부재로서 외기어(121, 122)가 형성되어 있다. 외통(40)의 외측에, 중심 회전축(20)과 평행하게 기어축(123)이 회전 가능하게 설치되어 있다. 기어축(123)에는 외기어(121, 122)에 맞물리는 구동 기어(124, 125)가 고정 장착되어 있다.
기어축(123)에는 타이밍 풀리(126)가 설치되어 있다. 전동기(127)의 출력축(128)에 설치된 타이밍 풀리(129)와, 타이밍 풀리(126, 127, 130)에 무단의 타이밍 벨트(131)가 걸쳐져 있다.
이에 의해, 중심 회전축(20)의 회전에 동기하여 외통(40)이 회전 구동된다. 이와 같이, 외통(40)이 회전 구동됨으로써 외통(40)의 회전이 전술한 실시 형태의 것보다 안정된다. 또한, 외통(40)의 회전 구동은, 외통(40)의 좌우 양단부의 테 부재(41, 42) 각각에 외기어(121, 122)에 의해, 즉 외통(40)의 좌우 양단부에서 행하기 때문에 외통(40)의 축 길이가 길어도 외통(40)에 비틀림이 발생하는 일이 없다.
상술한 실시 형태에서는, 외통(40) 내에 4개의 구름 이동 러버 롤(70)을 배치하여 외통(40) 내를 4분할하고, 4개의 온도 조절 존을 형성했으나, 온도 조절 존 개수는 4개에 한정되는 일 없이 필요 최소한의 개수이면 된다. 즉, 온도 조절 존 의 개수는 2개, 3개, 5개 혹은 그 이상의 복수개이어도 된다.
본 발명은, 상술한 것 외에, 전술한 발명의 실시 형태의 설명에 한정하는 것이 아니라 적당한 변경을 행함으로써, 기타 다양한 형태로 실시 가능하다.
또한, 일본 특허 출원 제2008-139658호(2008년 5월 28일 출원)의 전체 내용이, 참조에 의해 본원 명세서에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시트 필름 성형 롤의 하나의 실시 형태를 도시하는 종단면도.
도 2는 본 발명에 따른 시트 필름 성형 롤의 하나의 실시 형태를 도시하는 평 단면도.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 시트 필름 성형 롤의 하나의 실시 형태를 도시하는 다른 종단면도.
도 5는 본 실시 형태에 따른 시트 필름 성형 롤의 외통 설치부의 확대 단면도.
도 6은 본 실시 형태에 따른 시트 필름 성형 롤을 주롤로서 적용한 터치 롤식의 시트 필름 캐스팅 장치의 하나의 실시 형태를 도시하는 도면.
도 7은 본 실시 형태에 따른 시트 필름 성형 롤을 주롤로서 적용한 터치 롤식의 시트 필름 캐스팅 장치의 다른 실시 형태를 도시하는 도면.
도 8은 본 실시 형태에 따른 시트 필름 성형 롤을 주롤로서 적용한 터치 롤식의 시트 필름 캐스팅 장치의 다른 실시 형태를 도시하는 도면.
도 9는 본 실시 형태에 따른 시트 필름 성형 롤을 주롤로서 적용한 미세 패턴 전사 장치의 하나의 실시 형태를 도시하는 도면.
도 10은 본 실시 형태에 따른 시트 필름 성형 롤을 주롤로서 적용한 미세 패턴 전사 장치의 다른 실시 형태를 도시하는 도면.
도 11은 본 실시 형태에 따른 시트 필름 성형 롤을 주롤로서 적용한 미세 패턴 전사 장치의 다른 실시 형태를 도시하는 도면.
도 12는 본 실시 형태에 따른 시트 필름 성형 롤을 주롤로서 적용한 미세 패턴 전사 장치의 다른 실시 형태를 도시하는 도면.
도 13은 본 발명에 따른 시트 필름 성형 롤의 다른 실시 형태를 도시하는 종단면도.
도 14는 다른 실시 형태에 따른 시트 필름 성형 롤을 회전 구동계의 설명도.
<부호의 설명>
10 : 필름 성형 롤(주롤)
20 : 중심 회전축
21, 22 : 단부
23 : 조작측 베어링부
24 : 구동측 베어링부
25, 26 : 베어링 부재
27, 126, 129, 130 : 타이밍 풀리
28 : 조작측 단부판
29 : 구동측 단부판
30, 31, 47, 48, 77, 78 : 볼 베어링
40 : 외통
41, 42 : 테 부재
43, 44 : 단부 강성 부재
45, 46 : 베어링 고정 링
49, 50 : 오목 홈
51, 52 : O링
53, 54 : 칼러 부재
55, 56 : 나사 구멍
57, 58 : 나사 부재
59, 60, 61, 62, 86, 87 : 메카니컬 시일 부재
70 : 구름 이동 러버 롤
71, 72 : 축 단부재
73 : 금속제 원통체
74 : 원통 러버
75, 76 : 지지축부
83 : 유압 공급 구멍
84 : 유압 공급 수단
85 : 롤 내 공간
91, 92, 93, 94 : 제1 내지 제4 열 매체실
100, 150 : 열 매체 급배 기구
101 : 홈형 부재
102 : 원호 형상 판부재
103, 104, 108, 109 : 단부판
105, 156 : 열 매체 공급실
106, 153 : 열 매체 분출 구멍
107 : 열 매체 급배관
110, 154, 157 : 구획판
111 : 열 매체 공급 통로
112 : 열 매체 배출 통로
113 : 열 매체 입구
114 : 열 매체 출구
121, 122 : 외기어
123 : 기어축
124, 125 : 구동 기어
127 : 전동기
128 : 출력축
131 : 타이밍 벨트
141 : 제1 열 매체실
142 : 제2 열 매체실
151 : 평판 부재
152 : 원호 형상 판부재
155, 161 : 연통 구멍
159 : 열 매체 공급관
160 : 열 매체 배출관
201 : T다이
211, 212, 213, 221, 222 : 터치 롤
231, 232, 233, 234, 235 : 안내 롤
301 : 히터
303 : 접촉 개시 위치
305 : 온도 센서
307 : 분리 위치

Claims (7)

  1. 시트 필름 성형 롤에 있어서,
    베어링 부재에 의해 회전 가능하게 지지된 중심 회전축,
    상기 중심 회전축의 축선 방향으로 이격된 2개의 위치에 있어서 각각 동심 배치된 회전하지 않는 고정 단부판,
    양단부가 상기 고정 단부판에 의해 상기 중심 회전축과 동심으로 회전 가능하게 지지된 금속 박막제의 외통, 및
    양단부가 고정 단부판에 의해 회전 가능하게 지지되고, 상기 중심 회전축의 외주면에 미끄럼 접촉하는 동시에, 상기 외통의 내주면에 미끄럼 접촉하는 복수개의 구름 이동 러버 롤을 포함하고,
    상기 구성에 있어서,
    상기 구름 이동 러버 롤은 상기 외통과 상기 중심 회전축 사이의 원환 형상의 공간을 원주 방향으로 복수개의 열 매체실로 구분하고 있으며, 그 복수개 열 매체실 각각에 열 매체가 들어가도록 구성되어 있고, 및
    상기 각 열 매체실 중 적어도 1개의 열 매체실에는 전기를 열원으로 하는 히터, 증기를 열원으로 하는 히터 중 적어도 어느 하나가 설치되어 있는, 시트 필름 성형 롤.
  2. 제1항에 있어서, 상기 히터가 설치되어 있는 매체실 내의 열 매체의 온도를 검출하는 온도 센서, 및
    상기 온도 센서가 검출한 온도에 따라 상기 히터의 발열량을 제어하는 제어 수단을 더 포함하는 시트 필름 성형 롤.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각 열 매체실 중에서 상기 히터가 설치되어 있지 않은 열 매체실 내의 열 매체의 온도를 조절하는 조절 수단을 갖는 시트 필름 성형 롤.
  4. 제1항 또는 제2항에 기재된 시트 필름 성형 롤을 주롤로서 적용한 터치 롤식의 시트 필름 캐스팅 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 기재된 시트 필름 성형 롤을 주롤로서 적용한 미세 패턴 전사 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
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