JPH05319641A - フィルム巻取用接圧ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】従来の金属製接圧ロールにては不可能な、軽量
で且つ高剛性のＣＦＲＰを使用することにより上述のご
ときフィルムの広巾化、薄肉化及び製造ラインのスピー
ドアップに対応できる新規な接圧ロール提供する。 【構成】ロールシェルの内部に少なくとも４個所の軸受
部を設け、ロールシェルの左右端より２本のシャフト
（軸）を挿入し、同シャフトにより前記軸受部を介して
ロールシェルを内部から複数個所で支持し、接圧ロール
の巻取フィルムへの接圧によって生じるロールシェルの
撓み変形を矯正可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主に広巾フィルム極薄フ
ィルム等の巻取工程等に使用されるロールに関し、特に
最終巻取時の接圧ロールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、フィルム紙、箔等の製造工程に使
用されてきたロールは鋼製のロールが殆どであった。し
かし、鋼製のロールは重量が大きく慣性モーメントも大
きいため、重量及び慣性モーメントを低減化することを
目的としたアルミ製のロールも極く一部に使用されてい
る。また、最終巻取時には空気の抱き込みを防止し、ワ
ークの品質向上及び形状を所定のものとするため、ワー
クの外表面にロールを圧接し巻取ることが一般的である
が、このために使用される接圧ロールも鋼或いはアルミ
が使用され、その外面にゴムを被覆したものが一般的で
ある。

【０００３】このような用途の接圧ロールはその性質の
いかんによって巻取られたフィルムの性能を左右し、ま
た巻取速度をも左右するため、工程中最も重要なロール
とされ多様な形状のものが考えられている。

【０００４】最も単純な形状はロールシェルの両端面に
ジャーナルを設け、このジャーナルを巻き取られつつあ
るワークに圧接する形式のもの、また別の形態としては
ロールシェル内部に回転継ぎ手を介して加圧油を通し、
ロールシェルを特定の方向に変形させて接圧の制御を行
い、更にはロールの撓みを防止しようとする構造のもの
等がある。ロールシェルの外側に被覆されたゴム形状と
しては、ストレート形状のもの及びクラウン加工された
もの等がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年フィルム製造技術
の進歩には目覚ましいものがあるが、更に克服すべき根
本課題として以下の点が掲げられる。 （１）フィルム巾の広巾化への対応 （２）フィルム肉厚の薄肉化への対応 （３）製造ラインスピードの高速化への対応 このような技術課題に対応すべく本発明者等は鋭意検討
開発を実施したところ、従来から使用されてきた金属材
料ではこれらの目的を十分達成することが不可能であ
り、炭素繊維複合材料（以下、ＣＦＲＰと称す。）を使
用することにより極めて高性能な接圧ロールを製造する
ことが可能となることも判明した。

【０００６】従来の金属製ロールとＣＦＲＰロールを比
較しながら詳述すると以下の通りとなる。

【０００７】まず、第１の課題であるフィルム巾の広巾
化に対する対応については、接圧ロールは巻取られるワ
ークに均一に接圧をかけることが第１に重要である。も
し、接圧が均一にかからない場合には巻斑が発生し、巻
き上がったフィルムが所謂太鼓状となり内部に空気を抱
き込んで、製品は失透し不良品となる。また、これが極
端な場合は巻き崩れ等の原因ともなる。この傾向は当然
のことながらフィルム巾の広巾化、即ち接圧ロールの長
尺化に伴い急激に助長されるものである。

【０００８】このような問題を解決するためには、従来
の金属ロールに比べて比剛性が著しく大きいＣＦＲＰを
使用することによってロールの自重撓みを押さえること
が重要となる。

【０００９】第２の課題であるフィルムの薄肉化への対
応については、巻取フィルムの張力を低減化し、しかも
張力の変動を極力抑えることが最も重要となる。従来の
金属製ロールにてこの目的を達成しようとした場合、慣
性モーメントが極めて大きく、微小な張力の制御が不可
能である。また更に、ロール重量が大きいため軸受部に
おける機械損が大きく、上記理由と相まって張力の低減
化と微小な張力の制御を行うには限界がある。従って極
薄フィルムの製造においては軽量で且つ高剛性なＣＦＲ
Ｐ製ロールの利用が望まれるところである。

【００１０】第３の課題であるフィルム製造ラインの高
速化の傾向は製造コストの低減のために特に重要なもの
であるが、高速化に伴う機台の起動、停止が頻繁となり
慣性モーメントの大きい従来の金属製ロールにては過渡
状態が長くなり、この間のフィルムは商品とならないた
め製品の歩留の点で問題となる。また、定常状態での運
転が短くなるため高生産性を計るためにも大きな問題と
なる。

【００１１】このような点からＣＦＲＰを使用すること
により従来の金属製接圧ロールでは到底達し得ない性能
の接圧ロールを製作することが可能となることが判明し
たが、なお形状的にも従来と異なる全く新規な構造を採
用することにより高性能なロールを提供する手法を見出
した。

【００１２】即ち、従来の接圧ロールの一例としてロー
ルシェルの両端に単にジャーナルを付けた構造では、い
かに比剛性の大なるＣＦＲＰといえどもフィルム巾の長
尺化に対しては初期の目的を充分に達成するものとはな
り得ない。このように単なる両端ジャーナル押付け方式
では、ロールシェル両端のみがワークに圧接し、中央部
は撓んでしまって充分な接圧が得られないためである。
この傾向はロールの長さの３乗に比例するため非常に大
きな影響となって現れる。

【００１３】また、こうした不具合を回避するためロー
ルシェル内部に回転継手を介して加圧油を通し、巻取フ
ィルム側にロールシェルを曲げて接圧による撓みと相殺
する方法もあるが、このような方法は装置が非常に大が
かりになること、更には油を使用するため、ややもする
と巻取フィルムを汚してしまうため非常に嫌われる方法
である。また、前述の油圧のかわりに空気圧を利用する
方法も考えられるが、危険性のため一般的には使用され
ていない。一方、ロールシェルの外周面に被覆するゴム
形状を接圧後に予想される撓みに合わせて、クラウン加
工を施すことも極く一般に行われている。

【００１４】しかしクラウン加工はかなりの効果を発揮
するものの、ゴムの硬度、表面形状、ラインスピード等
により微妙に変化し、クラウン加工が経験によってなさ
れることと相まって必ずしも充分な性能を発揮するもの
ではない。

【００１５】このような理由から真に高性能な接圧ロー
ルの開発が望まれているところである。従って、本発明
が解決しようとする課題は、従来の金属製接圧ロールに
ては不可能な、軽量で且つ高剛性のＣＦＲＰを使用する
ことにより上述のごときフィルムの広巾化、薄肉化及び
製造ラインのスピードアップに対応できる新規な接圧ロ
ール提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の基本構
造はＣＦＲＰをロールシェルの構成材料として使用する
ことにあるが、更に本発明の特徴とするところは図１に
示すごとくロールの構造、詳しくはロールシェル１の内
部に４ケの軸受部を有し、ロールシェル１の左右端より
計２本のシャフト（軸）５を挿入し、この軸により前記
軸受部を介してロールシェル１を内部から複数個所で支
持し、接圧ロールの巻取フィルムへの接圧によって生じ
るロールシェル１の撓み変形を矯正するようにしたこと
にある。

【００１７】図１において、２はロールシェル１の内部
に所定の間隔をおいて配される一対の内側軸受ハウジン
グであり、ロールシェル１の両端にもそれぞれ端部軸受
ハウジング３が固着されている。これらの軸受ハウジン
グ２，３には一対のシャフト５がロールシェル１の両端
から挿入され、同シャフト５により軸受６を介してロー
ルシェル１を回転自在に支持する。また、ロールシェル
１の両端から突出する同シャフト５の端部も支点軸受７
及び荷重負荷軸受８に支持される。

【００１８】このような構造を採用することによって、
フィルムの広巾化に対して十分に対応可能な長尺な接圧
ロールを製造可能にした。しかも、ロールシェル１の撓
み量或いは負荷は必ずしも初期的に決定されなければな
らないものではなく、フィルムの巻取状態を確認しなが
ら任意に設定できるため、最も好都合な巻取状態を得る
ことが可能となり、クラウンロールがもつ上述の不都合
は生じない。また、左右より挿入されるシャフト５はロ
ールシェル１に曲げの力を抑える働きをするのみでな
く、回転トルク或いはブレーキの役目をさせることがで
き、このためにフィルムの張力を微妙に制御することが
可能となった。

【００１９】即ち、左右一対のロールシャフト５は一方
を回転させて、いわゆるテンデンシーの役目をなさせ、
他方を停止させブレーキの役目を果たさせることによっ
て、フィルム張力を理論上零にすることが可能となり、
フィルム薄肉化に対応する接圧ロールの製造が可能とな
った。当然のことながら、両シャフト５を回転させるこ
とによってテンデンシーの効果を倍増することも可能で
あるし、また両シャフト５を停止させて使用することも
可能である。

【００２０】次に、本発明の接圧ロールの製造法につい
て詳述する。

【００２１】ロールシェル１は炭素繊維を使用してフィ
ラメントワインデイング若しくはシートラッピング法等
によって成形する。ここで重要な点は軸方向の弾性率を
できるだけ高めるように繊維配向を行う必要がある。ロ
ールシェル１の回転バランス及び弾性率の均一性は極め
て重要であるから、硬化に当たっては回転硬化又は縦型
硬化を行う必要がある。このようにして成形した素管１
ａをマンドレルより抜き取り必要な長さに切断する。こ
の場合、製造法によって異なるがロールシェル１を軸方
向に３分割し、各ロールシェルの接合部に内側軸受６を
装着する方法がある。

【００２２】このような方式による場合、中央素管１ａ
に軸受６を接合し、軸受内径を必要な精度に仕上げる。
次に両端の素管１ａを中央の素管１ａに接合するには、
接着、ボルトによる固着或いは図２に示すごとくピン９
による接合等の固着手段が採用されるが、繰返し曲げ疲
労に対して充分な信頼性をもつようにするには、前記各
手段を組み合わせて採用する。更には、前記素管１ａの
接合部の接着面を図２に示すように階段状に加工し、接
合部の剪断応力を低く抑える必要がある。

【００２３】中央の素管１ａの両端に配される軸受部は
端部素管１ａに予め接合しておいてもよいし、３本の素
管１ａを接合した後で接合するようにしてもよい。この
あと両端の軸受部を必要な精度に仕上げる。このように
して出来上がったロールシェル芯にゴム巻及び加硫を行
い、ゴム外周面を研磨してロールシェル本体が完成す
る。

【００２４】以上はロールシェル１を接合する方式の場
合についての製作法であるが、図１に示すように１本の
ロールシェル１にて製作する方法もある。この場合、ロ
ールシェル内側の軸受部は冷し嵌め又は圧入してロール
シェル１の外面より接着剤注入用の穴をあけ、外部より
接着剤を注入する。また、更に必要に応じてボルト又は
ピン打ちを行い軸受部の内部でのズレを防止する。

【００２５】この場合、当然のことながら内側軸受部内
面は予め所定の寸法に機械加工して仕上げておく必要が
ある。このような製作法はロールシェル１の接合部での
信頼性の点で優れているが、きわめて長尺なロールシェ
ル１を製作する場合は設備、装置の点で限界があり制限
を受けることがある。

【００２６】次にシャフト５についてはロールシェル同
様高速で回転するため低慣性が望まれ、やはりＣＦＲＰ
にて製作するのが好ましい。

【００２７】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。

【００２８】（実施例１）ロールシェル芯の内径２２０
mm、外径２６５mm、ゴム外径３００mm、長さ７１５０mm
の３本接合方式のフィルム巻取用接圧ロールを製作し
た。両端と内側及び内側同士の軸受芯間距離はそれぞれ
１６２０mm、３８５０mmとした。３本継ぎであるからロ
ールシェル同士の接着強度の信頼性を向上する目的でロ
ールシェル同士を階段状に重ね合わせ、更にロールシェ
ル外面から内部軸受部にピン打ちを行った。

【００２９】ロールシェル素管材料は三菱レイヨン製炭
素繊維パイロフィル ＨＲ４０を使用し、マトリックス
樹脂としてはエポキシ樹脂を用い、フィラメントワイン
デイング法にて成形した。炭素繊維は高弾性炭素繊維で
あり、出来上がったコンポジットの軸方向ヤング率は１
６０００ｋｇ／mm² で、比重は１. ５６ｇｒ／ｃｍ³で
あった。このようにして製作されたロールシェル芯の上
にネオプレンゴムを被覆加硫し、研磨バランス取りして
ロールシェルを完成した。

【００３０】一方シャフトについても上記同様の炭素繊
維を用い、軸受部のみ鋼にて製作した。シャフトのＣＦ
ＲＰ部の外径は１７０mm、内径１１１mmとし、全長は２
０３２mmとした。このようにして製作したロールシェル
とシャフトを組み合せ厚さ５mmのポリエステルフィルム
製造ラインの最終巻取工程の接圧ロールに使用したとこ
ろ、極めて空気の抱き込みが少なく、しかもラインスピ
ードを上げることも可能となった。捲き上げたロール状
フィルムの空気抱込み量は１０％以下となり、従来の半
分以下であった。ラインスピードは３００m ／分であ
り、従来の１．７倍となり、本発明による接圧ロールは
非常に効果が大であることが確認された。

【００３１】（実施例２）ロールシェル芯の内径２００
mm、外径２５０mm、ゴム外径２８０mm、長さ５７００mm
のロールシェル１本方式のフィルム巻取用接圧ロールを
製作した。ロールシェル両端を各５０mmづつの鋼製とし
たため、ＣＦＲＰ部分の長さは５５８０mmであった。素
管の製作法は実施例１と同様にフィラメントワインデイ
ングにて製作した。使用した炭素繊維及びマトリックス
樹脂も実施例１と同様なものを使用した。

【００３２】ロールシェル内側の軸受部は、所定の精度
に仕上げた後に液体窒素にて冷却しロールシェル内径に
冷し嵌めした。ロールシェル内径面と軸受外径面のシメ
シロは直径で０．１５mmとした。このようにして冷し嵌
めした後でＣＦＲＰの外部より穴を明け接着剤を注入し
た。こうすることにより、圧入と接着の両効果を持たせ
ることができた。この接圧ロールの両端と内側、及び内
側同士の軸受芯距離をそれぞれ１２２５mm、３２００mm
とした。このようにして製作されたロールシェル芯の上
に実施例１と同様にネオプレンゴムを被覆加硫し、研磨
バランス取りしてロールシェルを製作した。

【００３３】シャフトについても実施例１と同様にＣＦ
ＲＰ製とした。寸法は内径９３、外径１６０mmで全長１
５８８８mmとした。実施例１と同様に軸受部のみ鋼にて
製作した。このようにして製作したロールシェルとシャ
フトを組み合わせ、厚さ５のポリエステルフィルム製造
ラインの最終巻取工程の接圧ロールに使用したところ、
非常に空気抱込みが少なく、しかもラインスピードを３
００ｍ／分以上にすることが可能となり、本発明による
接圧ロールが非常に効果が大であることが判明した。

【００３４】

【発明の効果】以上、詳細に説明した如く本発明による
フィルム巻取用接圧ロールは、ロールシェル内に複数の
軸受部を有し、両端より挿入されるシャフトにより撓み
を矯正する特殊な構造であるため撓み量が少なく、した
がって巻取られたフィルムの空気抱込みが少なく高品質
のフィルムが製造可能となる。

【００３５】また、ロールシェル及びシャフトの材料と
ＣＦＲＰを使用する場合には、軽量、低慣性で且つ高剛
性であるため装置の起動・停止時間が短くなり、製品の
歩留が向上する。また、低慣性でありシャフトの回転態
様を変えることにより微妙な張力制御が可能となるた
め、薄物フィルムの製造が可能となり、ポリエステル等
のフィルムを製造する際の接圧ロールとして使用する場
合に特に適する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るフィルム巻取用接圧ロールの内部
構造を示す縦断面図である。

【図２】ロールシェル芯素管を接合したものについて接
合部構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ＣＦＲＰ製ロールシェル ２ 内側軸受ハウジング ３ 両端軸受ハウジング ４ 外側被覆ゴム ５ ＣＦＲＰシャフト ６ 軸受 ７ 支点軸受 ８ （荷重負荷）軸受 ９ ピン

【符号の説明】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロールシェルと、該ロールシェルの両端
   から挿入された２本のシャフトよりなり、ロールシェル
   の端部が所望の長さにわたり前記各シャフトにより支持
   され、シェル外形の撓み形状が矯正可能とされてなるこ
   とを特徴とするフィルム巻取用接圧ロール。
2. 【請求項２】 少なくともロールシェル内部と端部の都
   合４ケ所にシャフト用の軸受部を有することを特徴とす
   る請求項１記載のフィルム巻取用接圧ロール。
3. 【請求項３】 軸方向に３分割されたロールシェルを接
   合構成して１本のロールシェルとしたことを特徴とする
   請求項１記載のフィルム巻取用接圧ロール。
4. 【請求項４】 材質が炭素繊維複合材料よりなることを
   特徴とする請求項１のフィルム巻取用接圧ロール。