JP2014014974A - シート成形用ロール対、シート成形装置およびシート製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シートの表裏面に所望の粗度を付与するとともに、クリップから外れにくいシートを成形することを可能にする。
【解決手段】本発明は、隙間をおいて配置された第１および第２のロール１０，１１を備え、当該隙間に導かれたシート８を第１および第２のロール１０，１１で挟圧してシート８の形状を整えるシート成形用ロール対に係る。第１および第２のロール１０，１１が、シート８の中央部を挟圧する中央部挟圧部分１０ａ，１１ａと、シート８の端部を挟圧する端部挟圧部分１０ｂ，１１ｂと、を含む。第１および第２のロール１０，１１のうちの少なくとも一方のロールの端部挟圧部分の外径が当該一方のロールの中央部挟圧部分の外径よりも小さく、第１および第２のロール１０，１１がシート８を挟圧している状態において、端部挟圧部分１０ｂ，１１ｂの間の隙間が、中央部挟圧部分１０ａ，１１ａの間の隙間よりも大きいことを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、長尺のシートを成形するためのシート成形用ロール対、シート成形装置および該シート成形用ロール対を用いてシートを製造する方法に関する。

熱可塑性樹脂といった材料から比較的薄いシートを成形する方法として、Ｔダイを用いて比較的厚いシートを成形し、当該シートを所定の方向に延伸して薄くすることで比較的薄いシートを成形する方法が知られている（例えば、非特許文献１）。非特許文献１に開示の方法を、図１２，１３を用いて説明する。

図１２は、非特許文献１に開示の、比較的厚いシートを成形するシート成形装置の概略図である。図１２に示されるように、シート成形装置１は、スリット口を有し、該スリット口から溶融状態の熱可塑性樹脂を押し出すことによって比較的厚いシート２を成形するＴダイ３と、シート２の形状を整えるシート成形用ロール（以下、単にロール４と称す）と、を備える。

ロール４は、Ｔダイ３の下方に、ロール４の軸方向がＴダイ３のスリット口の長手方向に沿うように配置されている。Ｔダイ３から押し出されたシート２はロール４上に落ちる。Ｔダイ３からのシート２が落ちるとき、シート２の、スリット口の長手方向に関する端部（以下、単に端部と称す）が表面張力の作用により、シート２の、当該長手方向に関する中央部（以下、単に中央部と称す）に寄っていく。したがって、ロール４に到達したシート３の端部の厚みは、シート３の中央部に比べて厚くなる。

なお、シート２の端部がシート２の中央部に寄っていってシート２の端部の厚みがシート２の中央部に比べて厚くなる現象は、ネックイン現象とも呼ばれる。

ロール４はその中心軸周りに回転しており、シート２はロール４の回転に伴って搬送される。このとき、エアナイフ５から吐出されるエアによってシート２はロール４に押し付けられ、シート２の、ロール４に接する面（以下、シート表面と称す）に、ロール４の表面粗度に対応した粗度が付与される。

比較的厚いシート２が成形されたところで、シート２をシート表面に沿った所定の方向に引き伸ばす。例えば、図１３に示されるような複数のクリップ６でシート２の端部を把持し、複数のクリップ６同士の間隔をシート流れ方向または幅方向に広げることによってシート２を引き伸ばす。その結果、比較的薄いシートが形成される。

特に、シート成形装置１により成形されたシート２の端部は、シート２の中央部に比べて十分に厚い。シート２の、中央部から端部に向かうにつれて厚さが大きくなっている部分をクリップ６が把持することで、シート２は、引っ張られてもクリップ６から外れにくくなる。したがって、より強い力でシート２を引っ張ることができ、シート２をより薄く引き伸ばすことができる。

しかしながら、非特許文献１に開示のシート成形装置１では、シート２の、シート表面とは反対側の面（以下、シート裏面と称す）にシート成形用ロールが接触しない。そのため、シート裏面に所望の粗度を付与することができない。そこで、シート裏面に所望の粗度を付与することができるシート成形装置が提案されている（特許文献１，２）。

特許文献１，２に開示のシート成形装置について説明する。なお、当該シート成形装置の説明において、非特許文献１に記載されている構成要素同一の構成要素については同一の名称を用いて説明する。

特許文献１，２に開示のシート成形装置は、Ｔダイと、Ｔダイから押し出されたシートを挟圧するシート成形用ロール対と、を備える。シート成形用ロール対は、シートを挟圧した状態でシート成形用ロール対の間の隙間がシート成形用ロールの軸方向に関して一定になるように設けられている。シート表裏面にシート成形用ロールが接触するため、シートの形状が整えられるとともに、シート成形用ロールの表面粗度に応じた粗度がシート表裏面に付与される。

特許第３１９４９０４号 特開２０１１−１１６０２７号公報

松崎啓著、日本化学会編、「産業科学シリーズ 新版 プラスチック」、大日本図書株式会社、昭和５４年９月、ｐ．２１３

しかしながら、特許文献１，２に開示のシート成形用ロール対の間の間隔は、シートを挟圧した状態で一定になっている。したがって、当該シート成形用ロール対によって挟圧されたシートの厚さはほぼ一定であるか、シートの端部の方がシートの中央部よりも薄い（図１４参照）。このようなシートをクリップ６（図１３参照）で把持してシートを比較的大きな力で引っ張った場合、クリップ６からシートが外れてしまうことがあった。そのため、シートを十分に引き伸ばすことができなかった。

そこで、本発明は、シートの表裏面に所望の粗度を付与するとともに、クリップから外れにくいシートを成形することを可能にすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、隙間をおいて配置された第１および第２のロールを備え、当該隙間に導かれたシートを第１および第２のロールで挟圧してシートの形状を整えるシート成形用ロール対に係る。この態様において、第１および第２のロールが、シートの中央部を挟圧する中央部挟圧部分と、シートの端部を挟圧する端部挟圧部分と、を含む。第１および第２のロールのうちの少なくとも一方のロールの端部挟圧部分の外径が当該一方のロールの中央部挟圧部分の外径よりも小さく、第１および第２のロールがシートを挟圧している状態において、第１および第２のロールの端部挟圧部分の間の隙間が、第１および第２のロールの中央部挟圧部分の間の隙間よりも大きいことを特徴とする。

本発明の他の態様は、シートを製造する方法に係る。この態様において、本発明は、隙間をおいて配置された第１および第２のロールを備え、第１および第２のロールが、シートの中央部を挟圧する中央部挟圧部分と、シートの端部を挟圧する端部挟圧部分と、を含み、第１および第２のロールのうちの少なくとも一方のロールの端部挟圧部分の外径が、一方のロールの中央部挟圧部分の外径よりも小さく、第１および第２のロールがシートを挟圧している状態において、第１および第２のロールの端部挟圧部分の間の隙間が、第１および第２のロールの中央部挟圧部分の間の隙間よりも大きいシート成形用ロール対を用意する工程と、第１および第２のロールの中央部挟圧部分の間の隙間にシートの中央部を導くとともに、第１および第２のロールの端部挟圧部分の間の隙間にシートの端部を導いてシートを挟圧する工程と、を含む。

本発明によれば、シートの表裏面に所望の粗度を付与することができるとともに、クリップから外れにくいシートを成形することができる。

本発明に係るシート成形用ロール対を適用可能なシート成形装置の概略図である。 第２のロールを、その中心軸を通る面（図１のＡ−Ａ面）で切断したときの断面図である。 第２のロールの一部を拡大した断面図である。 シートを挟圧している状態のシート成形用ロール対の部分断面図である。 本実施形態に係るシート成形用ロール対が適用されたシート成形装置を用いて成形されたＰＰ製のシート８の厚さ分布を示すグラフである。 シートの端部を把持するクリップの概略図である。 操作側の端面フランジを、図３に示すＢ−Ｂ面で切断したときの断面図である。 角度αが０°よりも小さい場合のシート成形装置の概略図である。 角度αが１３５°よりも大きい場合のシート成形装置の概略図である。 本発明の第２の実施形態に係るシート成形用ロール対の概略断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るシート成形用ロール対の概略断面図である。 非特許文献１に開示のシート成形装置の概略図である。 シートの端部を把持するクリップの概略図である。 特許文献１，２に開示のシート成形用ロール対で挟圧されたシートの厚み分布を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本明細書において、「線圧」は、一対のロールを互いに押しつけ合ったときに生じるロールの軸方向の単位長さあたりの力を意味する（例：１００Ｎ／ｃｍ）。線圧はニップ圧とも呼ばれる。

「クラウン形状」は、ロールの形状であって、ロールの軸方向中央部の外径がロールの軸方向端部の外径よりも大きい形状を意味する。「クラウン量」は、ロールの軸方向中央部の外径とロールの軸方向端部の外径との差を意味し、ロールの軸方向中央部の外径をＤ１、ロールの軸方向端部の外径をＤ２とすると、クラウン量＝Ｄ１−Ｄ２となる。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係るシート成形用ロール対について、図１ないし３を用いて説明する。

図１は、本発明を適用することができるシート成形装置の概略図である。シート成形装置によって、例えば、ＰＰ（ＰｏｌｙＰｒｏｐｙｌｅｎｅ）やＰＥ（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＥＴ（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）などの熱可塑性樹脂材料からシートが成形される。

図１に示されるシート成形装置では、例えば０．３ｍｍから２．０ｍｍ程度の厚さを有するシートが成形される。シート成形装置を用いて成形されたシートは、シート流れ方向（縦方向）、および横方向の延伸機によりさらに薄く引き伸ばされる。なお、本発明は、０．３ｍｍよりも薄いシートや２．０ｍｍよりも厚いシートを成形するシート成形装置にも適用することができる。

図１に示すように、シート成形装置７は、スリット口を有し、該スリット口から溶融状態の熱可塑性材料を押し出すことによって比較的厚いシート８を成形するＴダイ９と、シート８を挟圧してシート８の厚さや形状を整える第１および第２のシート成形用ロール１０，１１と、を備える。なお、第１のシート成形用ロール１０を単に第１のロール１０と称し、第２のシート成形用ロール１１を単に第２のロール１１と称し、また第１および第２のロール１０，１１をシート成形用ロール対１０，１１と称すことがある。

Ｔダイ９は第１のロール１０の上方に、第１のロール１０の軸方向がＴダイ９のスリット口の長手方向に沿うように配置されており、Ｔダイ９から押し出されたシート８は第１のロール１０上に落ちる。第１のロール１０に到達したシート８の端部の厚みは、ネックイン現象によりシート８の中央に比べて厚くなっている。

なお、本明細書において、Ｔダイ９のスリット口の長手方向に関するシート８の寸法をシート幅と称し、当該方向を幅方向と称する。

第１のロール１０は、第１のロール１０の中心軸周り（図１に示されるＲ１方向）に回転可能に設けられている。第１のロール１０が回転することによって、シート８は第１のロール１０に巻き付いて所定の方向へ搬送される。

本実施形態では、第１のロール１０は、溶融状態の熱可塑性樹脂を固化させるキャストロールとして機能する。より具体的には、第１のロール１０は比較的大きい直径（例えば６００ｍｍ以上）を有しており、第１のロール１０の下部は水（不図示）に浸けられている。第１のロール１０に巻き付いたシート８は、当該水に浸けられて冷却されて固化する。このようなキャストロールは、０．３ｍｍ〜２ｍｍ程度の厚さを有するシートを成形する場合に用いられる。特に、水に浸けてシートを冷却する方法は、１ｍｍ以上の厚さを有するシートの成形に適用されることが多い。

第２のロール１１は、第１のロール１０に巻き付いたシート８を押圧可能に設けられている。具体的には、第２のロール１１はアーム１２に支持されており、アーム１２は加圧手段１３に連結されている。加圧手段１３は、例えば空気式または油圧式の加圧シリンダである。

加圧手段１３が作動することによって、第２のロール１１は、第１のロール１０に近づく方向および第１のロール１０から遠ざかる方向（図１に示されるＮ方向）に移動する。第１のロール１０の、シート８が巻き付いている部分に第２のロール１１が近づくことによって、シート８はシート成形用ロール対１０，１１によって挟圧される。シート成形用ロール対１０，１１からシート８に加えられる線圧によって、シート８の厚さや形状が整えられるとともにシート８の表裏面に第１および第２のロール１０，１１の表面粗度に対応した粗度が付与される。

また、第２のロール１１は、その中心軸周り（図１に示されるＲ２方向）に回転可能にアーム１２に支持されている。第１および第２のロール１０，１１は同じ周速で回り、シート８の表裏面に傷をつけることなくシート８を挟圧することができる。

第１および第２のロール１０，１１で挟圧されたシート８は、ガイドロール１４によって第１のロール１０から離される。ガイドロール１４は第１のロール１０から所定の距離だけ離れており、第１のロール１０により冷却されたシート８をさらに冷却するロールとして機能する。

第１のロール１０から離されたシート８は、前記したように、まず縦延伸機（不図示）を用いてシート流れ方向に伸ばされる。次に、シート８は、横方向に伸ばす横延伸機（不図示）に搬送され、当該延伸機を用いてシート８の幅方向に沿った方向に引き伸ばされる。その後、シート８は、ロール状に巻き取られるか、所定の長さで切断されて積層される。

本実施形態では、第１のロール１０として、直径が１２００ｍｍであり、ロール表面の、軸方向に関する長さ（以下、ロール面長と称す）が１０００ｍｍであり、ロール表面に鏡面仕上げが施されたキャストロールを用いた。また、第１のロール１０は、円筒形状の外セルと、外セルの内部に配置された内セルと、を備える２重管構造を有し、外セルの厚みが比較的厚い剛体ロールとした。外セルの外側面が第１のロール１０のロール表面となっており、外セルおよび内セルの間の隙間に温調液（水）が流れることによって、外セルの表面温度が所望の温度に制御される。

図２は、第２のロール１１を、その中心軸を通る面（図１のＡ−Ａ面）で切断したときの断面図である。

図２に示されるように、第２のロール１１は、円筒形状の外セル１５と、外セル１５の内径よりも小さい外径を有し、外セル１５の内部に配された内セル１６と、を備える。外セル１５の外側面が第２のロール１１のロール表面となっており、外セル１５および内セル１６の間の隙間が温調液用の流路１７ａとなっている。流路１７ａ内を温調液が流れることによって、外セル１５の表面温度が所望の温度に制御される。

外セル１５の両端の開口および内セル１６の両端の開口は、それぞれ端面フランジ１８によって塞がれている。より具体的には、端面フランジ１８の半径方向の外周面が外セル１５の内側面に接合されており、２つの端面フランジ１８の、互いに対向する面が内セル１６の端面に接合されている。

それぞれの端面フランジ１８は、第２のロール１１の軸方向に突出したロール軸１９を備える。端面フランジ１８およびロール軸１９は、削りだし加工により一体成形されていてもよいし、端面フランジ１８およびロール軸１９が別々に作製された後で互いに接合された一つの部品であってもよい。

ロール軸１９はそれぞれ軸受２０によって支持されている。ロール軸１９の一方はモータ２１に連結されており、モータ２１が作動することによって第２のロール１１がＲ２方向（図１参照）に回転する。なお、第２のロール１１の、モータ２１に連結された側は駆動側と呼ばれ、第２のロール１１の、駆動側とは反対の側は操作側と呼ばれる。

ここで、シート成形用ロール対１０，１１について、図３および４を用いて詳述する。図３は第２のロール１１の一部を拡大した断面図であり、図４はシート８を挟圧している状態のシート成形用ロール対１０，１１の部分断面図である。

図３および４に示すように、第１および第２のロール１０，１１は、シート８の中央部を挟圧する中央部挟圧部分１０ａ，１１ａと、シート８の端部を挟圧する端部挟圧部分１０ｂ，１１ｂを含む。第１のロール１０の端部挟圧部分１０ｂの外径は、第１のロール１０の中央部挟圧部分１０ａの外径とほぼ同じである。

第２のロール１１の端部挟圧部分１１ｂの外径は、第２のロール１１の中央部挟圧部分１１ａの外径よりも小さい。したがって、第１および第２のロール１０，１１がシート８を挟圧している状態では、端部挟圧部分１０ｂ，１１ｂの間の間隔は、中央部挟圧部分１０ａ，１１ａの間の間隔よりも大きい。

第１および第２のロール１０，１１に挟圧される前のシート８の端部の厚みは、ネックイン現象によりシート８の中央部よりも厚い。そして、端部挟圧部分１０ｂ，１１ｂの間の間隔は、中央部挟圧部分１０ａ，１１ａの間の間隔よりも大きい。したがって、第１および第２のロール１０，１１に挟圧された後のシート８の端部の厚みは、シート８の中央部よりも厚くなる。

図５（ａ）、（ｂ）は、シート成形装置７（図１参照）を用いて成形されたＰＰ製のシート８の厚さ分布を示すグラフである。図５に示されるように、シート８の端部は、シート８の中央部に比べて十分に厚くなっている。

シート成形装置７（図１参照）で成形されたシート８は、図６に示される複数のクリップ２２を備える延伸機へ搬送される。複数のクリップ２２によってシート８の端部が把持され、複数のクリップ２２同士の間隔が広げられてシート８は引き伸ばされる。シート８を引き延ばす際に、シート８を加熱しておいてもよい。

クリップ２２は、ベース部材２３と、ベース部材２３に回転可能に支持されたクリップレバー２４と、を備える。クリップレバー２４がベース部材２３に対して回転することによって、クリップ２２は開閉される。

シート８は、クリップ２２が開かれている状態（鎖線で示される状態）でベース部材２３上に配置される。クリップ２２が閉じられることによって、クリップレバー２４がベース部材２３へシート８を押し付ける。その結果、シート８はクリップ２２に把持される。

クリップレバー２４は、シート２の、中央部から端部に向かうにつれて厚さが大きくなっている部分をベース部材２３へ押し付ける。したがって、シート８の中央部へ向かってシート８が引っ張られても、当該部分がクリップレバー２４に引っ掛かる。そのため、シート２はクリップ６から比較的外れにくく、シート８をより強い力で引っ張ることができる。

また、シート８の端部がシート２の中央部よりも厚い場合、シート８の端部とシート２の中央部で厚さが同じ場合に比べ、シート８を把持していない状態のクリップレバー２４の位置（一点鎖線で示される位置）と、シート８を把持した状態のクリップレバー２４の位置との間の角度βが比較的大きくなる。したがって、クリップを開放する際のクリップレバー２４の回転量が少なくて済み、またシートを挟む力も小さくなるのでクリップ２２の開放が容易になる。

本発明に係るシート製造方法では、シート成形用ロール対１０，１１を用いてシート８を製造する。まず、シート成形用ロール対１０，１１を用意し、シート成形用ロール対１０，１１を互いに隙間をおいて配置する。そして、シート成形用ロール１０，１１の、中央部挟圧部分１０ａ，１１ａの間の隙間にシート８の中央部を導くとともに、シート成形用ロール１０，１１の、端部挟圧部分１０ｂ，１１ｂの間の隙間にシート８の端部を導き、シート８を挟圧する。

シート成形用ロール対１０，１１からシート８に加えられる線圧によって、シート８の厚さや形状が整えられるとともにシート８の表裏面に第１および第２のロール１０，１１の表面粗度に対応した粗度が付与される。

第１および第２のロール１０，１１に挟圧される前のシート８の端部の厚みは、ネックイン現象によりシート８の中央部よりも厚い。そして、端部挟圧部分１０ｂ，１１ｂの間の間隔は、中央部挟圧部分１０ａ，１１ａの間の間隔よりも大きい。したがって、第１および第２のロール１０，１１に挟圧された後のシート８の端部の厚みは、シート８の中央部よりも厚くなる。

本実施形態に係る第２のロール１１の構造を、図２ないし４および７を用いて詳述する。本実施形態では、外セル１５が中央部挟圧部分１１ａと端部挟圧部分１１ｂとを有する。

中央部挟圧部分１１ａは２００ｍｍの外径を有し、中央部挟圧部分１１ａの、軸方向に関する長さは８００ｍｍである。中央部挟圧部分１１ａの外側面上にはクロムめっき膜が形成されており、当該クロムめっき膜には鏡面仕上げが施されている。また、外セル１５の内側面には、外セル１５の腐食を防止するメッキ膜が形成されている。

外セル１５は、肉厚が３．４ｍｍの円筒形状を有する鋼製の部材である。肉厚が３．４ｍｍの鋼製の部材は比較的弾性があり、変形しやすく、外セル１５は弾性ロールに分類される。弾性ロールは、比較的薄いシートを成形する際に用いられる。

外セル１５が剛体ロールの場合、シート８の幅方向の厚みプロファイルの調整が難しい。外セル１５を弾性ロールとすることによって、シート８の幅方向の厚みプロファイルの調整が容易になり、２軸延伸用の比較的厚いシートを比較的速い速度（例えば、１００ｍ／ｍｉｎの周速）で生産することができる。

端部挟圧部分１１ｂは、第２のロール１１の軸方向に沿って中央部挟圧部分１１ａから離れるにつれて外径が小さくなるテーパ部分１１ｂａと、外径が一定の平坦部分１１ｂｂと、を含む。中央部挟圧部分１１ａとテーパ部分１１ｂａとの間、およびテーパ部分１１ｂａと平坦部分１１ｂｂとの間は面取り加工により曲面形状に丸められている。

なお、端部挟圧部分１１ｂはこの態様に限られない。例えば、端部挟圧部分１１ｂの全てがテーパ部、または平坦部であってもよい。

平坦部分１１ｂｂの外径は、中央部挟圧部分１１ａの外径よりもロール半径で０．３ｍｍ小さい。なお、第２のロール１１を第１のロール１０へ押し付けることによって第２のロール１１は変形する。

シート８の端部（耳部）は厚いので、シート８の耳部ではニップ荷重が大きくロール変形も大きくなる。このロール弾性の変形を０．２ｍｍと仮定すると、シート成形用ロール対１０，１１がシート８を挟圧している状態では、端部挟圧部分１０ｂと平坦部分１１ｂｂとの間の間隔は、中央部挟圧部分１０ａ，１１ａの間の間隔よりもロール半径で０．５ｍｍ程度広くなる。その結果、シート８の端部は中央部よりも０．５ｍｍ厚く成形される。

また、シート成形用ロール対１０，１１がシート８を挟圧している状態で中央部挟圧部分１０ａ，１１ａの間隔が一定になるように、中央部挟圧部分１１ａはクラウン形状を有する。第２のロール１１の、端部挟圧部分１１ｂよりも外側の部分１１ｃは、第１のロール１０との接触を防止するためテーパ形状を有する。より具体的には、第２のロール１１の端部における直径は、平坦部分１１ｂｂよりも１ｍｍ程度小さい。

なお、第１のロール１０は比較的厚い外セルを有する。そのため、第１のロール１０の剛性は比較的大きく、第１のロール１０は、クラウン形状やテーパ形状としなくてもよい。

内セル１６は、円筒形状を有する鋼製の部材である。第２のロール１１の剛性を高めるため、内セル１６の肉厚は外セル１５よりも厚くされている。内セル１６の外径は外セル１５の内径よりも小さく、内セル１６の外側面と外セル１５の内側面との間の隙間に十分な量の温調液を流すことができる。

端面フランジ１８の半径方向外周面には、端面フランジ１８の周方向に延びる溝２５が形成されている。溝２５の開口は外セル１５の内側面によって覆われており、溝２５と外セル１５の内側面によって温調液用の流路１７ｂが形成されている。なお、流路１７ｂは、流路１７ａと連通している。

図７は、操作側の端面フランジ１８を、第２のロール１１の軸方向と交わる面（図３に示すＢ−Ｂ面）で切断したときの断面図である。図７に示すように、溝２５の底面から端面フランジ１８の中心へ向かって延びる流路１７ｃが端面フランジ１８に６本形成されている。なお、図示されていないが、駆動側の端面フランジ１８にも、溝２５の底面から端面フランジ１８の中心へ向かって延びる流路１７ｃが６本形成されている。

図２、３、７に示すように、操作側のロール軸１９の内部には、温調液用の２つの流路１７ｄ，１７ｅが形成されている。具体的には、ロール軸１９内に穴が形成されており、当該穴の内部に円管２６が配されている。当該穴の内側面と円管２６の外側面との間の隙間が流路１７ｄとなっており、円管２６の内側が流路１７ｅとなっている。

内セル１６の内部を操作側の端面フランジ１８から駆動側の端面フランジ１８まで円管２７が延びており、円管２６は円管２７に接続されている。すなわち流路１７ｅは、駆動側の端面フランジ１８まで延びている。そして、駆動側の端面フランジ１８の内部で、流路１７ｅは駆動側の端面フランジ１８に形成された流路１７ｃと連通している。また、流路１７ｄは、操作側の端面フランジ１８に形成された流路１７ｃと連通している。

操作側のロール軸１９には、ロータリジョイント２８が配設されている。ロータリジョイント２８には流路１７ｄと連通する流路１７ｆが形成されている。

温調液は、第２のロール１１の外部から流路１７ｅへ供給され、駆動側の流路１７ｃ，１７ｂを通って流路１７ａに流入する。流路１７ａに流入した温調液と外セル５との間で熱交換が行われ、外セル５の温度が調節される。流路１７ａ内の温調液は、操作側の流路１７ｂ，１７ｃ、流路１７ｄを通って流路１７ｆへ流入し、ロータリジョイント２８からから排出される。

外セル１５は、厚さが比較的薄い鋼製の部材であるため、温調液との間の熱移動により温度が変わりやすい。すなわち、外セル１５の温度を比較的容易に調整することができる。

また、外セル１５の内側面には、第２のロール１１の円周方向に沿って延びる溝２９が形成されている。溝２９によって、温調液と外セル１５との間の接触面積が広がり、外セル１５と温調液との間の熱移動が増加する。その結果、外セル１５の温度をより容易に調整することができる。

さらに、本実施形態では、溝２９が第２のロール１１の円周方向、すなわち温調液が流路１７ａを流れる方向と交わる方向に延びている。そのため、流路１７ａ内での温調液の流れは乱流となり、渦効果によって温度調整能力が高まる。

溝２９が第２のロール１１の円周方向に延びていると、外セル１５の、第２のロール１１の軸方向に関する柔軟性が向上する。シート８がシート８の進行方向に伸びる凹凸を有する場合、シート８の凹凸に対応して外セル１５が変形する。したがって、シート８の表裏面に均一に第１および第２のロール１０，１１が接触し、シート８により均一な内部応力が生じるとともに、シート８に所望の粗度を付与することができる。

本実施形態では、溝２９は、１条の台形メネジとして形成されている。溝２９のピッチは、外セル１５の厚さよりも小さくすることが好ましい。

外セル１５の内側面のうちの、溝２９が形成されている領域よりも軸方向に関して外側の領域には不完全溝３０が形成されている。本実施形態では、中央部挟圧部分１１ａの内側面の全部および端部挟圧部分１１ｂの一部に溝２９が形成されており、端部挟圧部分１１ｂの他の部分に不完全溝３０が形成されている。

第２のロール１１は、外セル１５、内セル１６および端面フランジ１８が溶接により接合されてなる。したがって、比較的速い速度（第２のロール１１の周速で１００ｍ／ｍｉｎ程度）で回転することができる。

また、第２のロール１１には、ロール軸１９と軸受２０との間の摺動部分を除いて摺動部分がない。したがって、第２のロール１１の耐久性は外セル１５の強度に依存する。そして、外セル１５は鋼製の部材であるため、ゴムやプラスチックといった部材からなるロールに比べ、第２のロール１１の耐久性は比較的高い。

図１に示されるシート成形装置７において、シート８の端部がシート８の中央部に比べて厚い場合、シート８の端部が十分に冷却されない場合がある。そこで、本実施形態に係るシート成形装置１は、第２のロール１１よりもＲ１方向側に配置された冷却手段３１をさらに備える。冷却手段３１としては、エアを吐出するエアナイフが挙げられる。

冷却手段３１は、第１のロール１０の両側に１つずつ個別に設置されており、シート８の端部を冷却する。冷却手段３１としてエアナイフを用いた場合、シート８の端部に吹き付けられるエアによってシート８の端部が冷却されるとともに、シート８の端部が第１のロール１０へ押し付けられる。２つのエアナイフが一体化されていてもよい。

Ｔダイ３、第２のロール１１および冷却手段は、第１のロール１０に対して第１のロール１０の軸方向と交わるＸ，Ｙ方向に移動可能に設けられている。Ｔダイ３、第２のロール１１および冷却手段が移動することによって、シート成形装置７のメンテナンスが容易になり、またシート８の厚みや形状を容易に調整することができる。

Ｔダイ９から押し出されて第１のロール１０上に到達したシート８の幅は、Ｔダイ９と第１のロール１０との間の間隔（エアギャップとも呼ばれる）で決まる。したがって、Ｔダイ３がＹ方向に移動することでエアギャップが調整され、シート８の幅が所望の値に調節される。

エアギャップが所望の値よりも狭く、シート成形用ロール対１０，１１に挟圧される前のシート８の幅が所望の値よりも大きい場合、シート８の端部は、図４に示される一点鎖線で示される位置に配される。この場合、シート８の一部が端部挟圧部分１０ｂ，１１ｂによって挟圧されなくなる（このような部分は未圧部分とも称される）。

未圧部分は、第２のロール１１に接触しないため十分に冷却されないことがある。シート成形装置７では、冷却手段から吐出されるエアによって未圧部分を冷却することができる。また、シート８の端部が一部狭圧されずにシート８の端部と中央部とで表面粗度が異なっていても、シート８を延伸した後でシート８の端部は切り取られるので、差支えない。

エアギャップが所望の値よりも広く、シート成形用ロール対１０，１１に挟圧される前のシート８の幅が所望の値よりも小さい場合、シート８の端部は中央部挟圧部分１０ａ，１１ａ上に位置する。この場合、シート８の端部は第１および第２のロール１０，１１の軸方向に広がる。その結果、シート８は図４の実線で描かれた形状になり、シート８の端部はシート８の中央部に比べて厚くなる。

図１に示されるように、第１のロール１０の中心軸および第２のロール１１の中心軸を結ぶ直線と、第１のロール１０の中心軸から水平にシート８が下方へ搬送される側へ延びる水平軸と、の間の角度αは、当該水平軸から上側へ向かう方を正の値として、０°以上１３５°以下であることが好ましい。

角度αが０°よりも小さい場合（図８）、すなわち、第２のロール１１の中心軸が第１のロール１０の中心軸よりも鉛直方向下側にある場合、シート８が第２のロール１１に達する前にシート８が第１のロール１０から離れてしまうことがある。シート８が第１のロール１０から離れると、シート８が第１および第２のロール１０，１１の間の隙間に導かれず、シート成形用ロール対１０，１１によってシート８が挟圧されなくなってしまう。

また、角度αが１３５°よりも大きい場合（図９）、シート８が第１のロール１０に巻き付かなくなってシート８が切れてしまうことがある。

以上のような理由から、角度αは０°以上１３５°以下であることが好ましい。図８，９では、第１のロール１０をキャストロールとした例で示しているが、第１および第２のロール１０，１１が同程度の外径を有する場合であっても、角度αは０°以上１３５°以下であることが好ましい。

（第２の実施形態）
続いて、本発明の第２の実施形態について、図１０を用いて説明する。なお、シート成形装置の概略図は図１に示される図と同じであるため、シート成形装置の概略図については省略する。また、第１の実施形態の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明については省略する。

図１０は、本実施形態に係るシート成形用ロール対の概略図である。図１０に示すように、本実施形態では、第２のロール１１の端部挟圧部分１１ｂの外径は中央部挟圧部分１１ａの外径とほぼ等しい。第１のロール１０の端部挟圧部分１０ｂの外径が中央部挟圧部分１０ａの外径よりも小さい。したがって、第１および第２のロール１０，１１がシート８を挟圧している状態では、端部挟圧部分１０ｂ，１１ｂの間の間隔は、中央部挟圧部分１０ａ，１１ａの間の間隔よりも大きい。

なお、第１および第２のロール１０，１１がシート８を挟圧している状態で中央部挟圧部分１０ａ，１１ａの間の間隔はロールの軸方向に関してほぼ一定であり、シート８の中央部の厚さをほぼ一定にすることができる。

第１および第２のロール１０，１１に挟圧される前のシート８の端部の厚みは、ネックイン現象によりシート８の中央部よりも厚い。そして、端部挟圧部分１０ｂ，１１ｂの間の間隔は、中央部挟圧部分１０ａ，１１ａの間の間隔よりも大きい。したがって、第１および第２のロール１０，１１に挟圧された後のシート８の端部の厚みは、シート８の中央部よりも厚くなる。

また、シート成形用ロール対１０，１１による挟圧によってシート８に線圧が加えられるため、シート８の厚さや形状が整えられるとともにシート８の表裏面に第１および第２のロール１０，１１の表面粗度に対応した粗度が付与される。

第２のロール１１のロール面長は、第１のロール１０のロール面長よりも長い。ロール面長が短いロールでは、ロール端部での弾性が小さくなり、ロールがほとんど変形しなくなることがある。第２のロール１１のロール面長を長くすることによって、第２のロール１１の弾性を第２のロール１１のエッジ部でも確保することができる。その結果、シート８の端部の厚みに合わせて端部狭圧部分１０ｂ，１１ｂの間の隙間が広がりやすくなる。

また、第２のロール１１の、端部挟圧部分１１ｂよりも軸方向に関して外側の部分１１ｃの外径は、端部挟圧部分１１ｂの外径よりも小さい。そのため、シート成形用ロール対１０，１１でシート８を押し付けた場合に第２のロール１１が変形しても、第１および第２のロール１０，１１が互いに接触しにくくなる。

本実施形態では、外側の部分１１ｃは、外径が一定の平坦部分とされている。そして、端部挟圧部分１１ｂの一部が、中央部挟圧部分１１ａから第２のロール１１の軸方向に沿って離れるにつれて外径が小さくなるテーパ部分とされている。

外側の部分１１ｃの内径は中央部挟圧部分１１ａや端部挟圧部分１１ｂの内径よりも小さくなっており、外セル１５の厚さがほぼ一定になっている。したがって、外セル１５の部分的な強度の低下が防止されており、第２のロール１１の強度が充分に確保されている。

溝２９（図３参照）は、中央部挟圧部分１１ａの内側面にのみ形成されている。なお、外側の部分１１ｃの内側面に、中央部挟圧部分１１ａの内側面に形成された溝２９と同様の溝を形成して第２のロール１１の弾性を高めてもよい。

第１のロール１０の端部挟圧部分１０ｂの外径は、第１のロール１０の外周面に形成された、第１のロール１０の円周方向に延びる溝３２によって中央部挟圧部分１０ｃよりも小さくされている。すなわち、第１のロール１０の、端部挟圧部分１０ｂよりも軸方向に関して外側の部分１０ｃの外径は、第１のロール１０の中央部挟圧部分１０ａの外径と等しい。

また、本実施形態では、中央部挟圧部分１０ａと端部挟圧部分１０ｂとの間の境界から溝３２の底面までの部分は、第１のロール１０の軸方向に沿って中央部挟圧部分１１ａから離れるにつれて外径が小さくなるテーパ形状を有する。また、溝３２の底面から端部挟圧部分１０ｂと外側の部分１０ｃとの間の境界までの部分は、第１のロール１０の軸方向に沿って中央部挟圧部分１０ａから離れるにつれて外径が大きくなるテーパ形状を有する。

溝３２の深さは０．３ｍｍ程度である。中央部挟圧部分１０ａや外側の部分１０ｃとテーパ形状を有する部分との間、および溝３２の底面となっている部分とテーパ形状を有する部分との間は面取り加工により曲面形状に丸められている。

なお、端部挟圧部分１０ｂは、段差であってもよい。

第１の実施形態の場合、第２のロール１１の外セル１５が薄肉であり、外セル１５の一部の外径を小さくすることに限界があった。その結果、シート８の端部をより厚くすることができないことがあった。

本実施形態によれば、第１のロール１０の肉厚は比較的厚いため、第１のロール１０の一部の外径をより小さくすることができる。その結果、シート８の端部をより厚くすることができる。

（第３の実施形態）
続いて、本発明の第３の実施形態を、図１１を用いて説明する。なお、シート成形装置の概略図は図１に示される図と同じであるため、シート成形装置の概略図については省略する。また、第１の実施形態の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明については省略する。

図１１は、本実施形態に係るシート成形用ロール対の概略図である。図１１に示すように、本実施形態では、端部挟圧部分１０ｂは中央部挟圧部分１０ａから第１のロール１０の端までの部分とされており、端部挟圧部分１１ｂは中央部挟圧部分１１ａから第２のロール１１の端までの部分とされている。第１のロール１０の端部挟圧部分１０ｂの外径は中央部挟圧部分１０ａの外径とほぼ等しい。

第２のロール１１の端部挟圧部分１１ｂの外径は、中央部挟圧部分１１ａの外径よりも小さい。したがって、第１および第２のロール１０，１１がシート８を挟圧している状態では、端部挟圧部分１０ｂ，１１ｂの間の間隔は、中央部挟圧部分１０ａ，１１ａの間の間隔よりも大きい。

第１および第２のロール１０，１１に挟圧される前のシート８の端部の厚みは、ネックイン現象によりシート８の中央部よりも厚い。そして、端部挟圧部分１０ｂ，１１ｂの間の間隔は、中央部挟圧部分１０ａ，１１ａの間の間隔よりも大きい。したがって、第１および第２のロール１０，１１に挟圧された後のシート８の端部の厚みは、シート８の中央部よりも厚くなる。

また、シート成形用ロール対１０，１１による挟圧によってシート８に線圧が加えられるため、シート８の厚さや形状が整えられるとともにシート８の表裏面に第１および第２のロール１０，１１の表面粗度に対応した粗度が付与される。

本実施形態では、端部挟圧部分１１ｂは、第２のロール１１の軸方向に沿って中央部挟圧部分１１ａから離れるにつれて外径が小さくなるテーパ部分１１ｂａと、外径が一定の平坦部分１１ｂｂと、を含む。端部狭圧部分１１ｂの内径は中央部挟圧部分１１ａの内径よりも小さくなっており、外セル１５の厚さがほぼ一定になっている。したがって、外セル１５の部分的な強度の低下が防止されており、第２のロール１１の強度が充分に確保されている。

７ シート成形装置
８ シート
９ Ｔダイ
１０ 第１のシート成形用ロール
１０ａ 中央部挟圧部分
１０ｂ 端部狭圧部分
１１ 第２のシート成形用ロール
１１ａ 中央部挟圧部分
１１ｂ 端部狭圧部分
１２ アーム
１３ 加圧手段
１４ ガイドロール
１５ 外セル
１６ 内セル
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ 流路
１８ 端面フランジ
１９ ロール軸
２０ 軸受
２１ モータ
２２ クリップ
２３ ベース部材
２４ クリップレバー
２５ 溝
２６ 円管
２７ 円管
２８ ロータリジョイント
２９ 溝
３０ 不完全溝
３１ エアナイフ
３２ 溝

Claims (13)

1. 隙間をおいて配置された第１および第２のロールを備え、前記隙間に導かれたシートを前記第１および第２のロールで挟圧して該シートの形状を整えるシート成形用ロール対において、
   前記第１および第２のロールが、シートの中央部を挟圧する中央部挟圧部分と、シートの端部を挟圧する端部挟圧部分と、を含み、
   前記第１および第２のロールのうちの少なくとも一方のロールの前記端部挟圧部分の外径が、前記少なくとも一方のロールの前記中央部挟圧部分の外径よりも小さく、
   前記第１および第２のロールが前記シートを挟圧している状態において、前記第１および第２のロールの前記端部挟圧部分の間の隙間が、前記第１および第２のロールの前記中央部挟圧部分の間の隙間よりも大きいことを特徴とする、シート成形用ロール対。
2. 前記第２のロールを前記第１のロールへ押し付ける加圧手段をさらに備えたことを特徴とする、請求項１に記載のシート成形用ロール対。
3. 前記少なくとも一方のロールの前記中央部挟圧部分と前記端部挟圧部分が円筒形状を有し、
   前記少なくとも一方のロールの前記端部挟圧部分の内径が、前記少なくとも一方のロールの前記中央部挟圧部分よりも小さいことを特徴とする、請求項１または２に記載のシート成形用ロール対。
4. 前記少なくとも一方のロールの前記中央部挟圧部分と前記端部挟圧部分が円筒形状を有し、
   前記少なくとも一方のロールは、前記中央部挟圧部分および前記端部挟圧部分の内側に配置された円筒形状を有する内セルを備え、
   前記少なくとも一方のロールは、前記中央部挟圧部分および前記端部挟圧部分の内側面と、前記内セルの外側面とで形成された温調液用の流路を有することを特徴とする、請求項１または２に記載のシート成形用ロール対。
5. 前記少なくとも一方のロールの前記端部挟圧部分の内径が、前記少なくとも一方のロールの前記中央部挟圧部分よりも小さいことを特徴とする、請求項４に記載のシート成形用ロール対。
6. 前記少なくとも一方のロールの前記中央部挟圧部分の内側面に、前記少なくとも一方のロールの円周方向に沿って延びる溝が形成されていることを特徴とする、請求項３ないし５のいずれか１項に記載のシート成形用ロール対。
7. 前記少なくとも一方のロールの前記中央部挟圧部分はクラウン形状を有することを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のシート成形用ロール対。
8. 前記第１および第２のロールの前記中央部挟圧部分および前記端部挟圧部分が鋼製の部材からなることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のシート成形用ロール対。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載のシート成形用ロール対と、
   前記第１のロールの上方に配置され、溶融状態の熱可塑性材料を押し出して前記シートを形成するＴダイと、を備えた、シート成形装置。
10. 前記シートの端部を冷却する冷却手段をさらに備えた、請求項９に記載のシート成形装置。
11. 前記第１のロールの中心軸および前記第２のロールの中心軸を結ぶ直線と、前記第１のロールの中心軸から水平に前記シートが下方へ搬送される側へ延びる水平軸と、の間の角度αが、該水平軸から上側へ向かう方を正の値として、０°以上１３５°以下である、請求項９または１０に記載のシート成形装置。
12. シートを製造する方法であって、
    隙間をおいて配置された第１および第２のロールを備え、前記第１および第２のロールが、シートの中央部を挟圧する中央部挟圧部分と、シートの端部を挟圧する端部挟圧部分と、を含み、前記第１および第２のロールのうちの少なくとも一方のロールの前記端部挟圧部分の外径が、前記一方のロールの前記中央部挟圧部分の外径よりも小さく、前記第１および第２のロールが前記シートを挟圧している状態において、前記第１および第２のロールの前記端部挟圧部分の間の隙間が、前記第１および第２のロールの前記中央部挟圧部分の間の隙間よりも大きいシート成形用ロール対を用意する工程と、
    前記第１および第２のロールの前記中央部挟圧部分の間の隙間に前記シートの中央部を導くとともに、前記第１および第２のロールの前記端部挟圧部分の間の隙間に前記シートの端部を導いて前記シートを挟圧する工程と、を含む、シート製造方法。
13. 前記シートを挟圧する工程の後に、前記シートの端部を把持して前記シートをシート幅方向に引っ張る横延伸工程をさらに含む、請求項１２に記載のシート製造方法。

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