JPH08133537A - プラスチックフイルムの巻取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 巻き欠点の発生しない、巻姿の良好なプラス
チックフイルム巻取ロールを高速で得ることのできるプ
ラスチックフイルムの巻取装置を提供する。 【構成】プラスチックフイルム８を接厚ローラー２で押
圧しながらロール状に巻き取るプラスチックフイルムの
巻取装置において、接厚ローラー２を、ローラー長手方
向中央部の外径が両端部の外径に比べて小さく、かつ、
その外径の変化曲線３がローラー長手方向に２次以上の
高次の曲線で近似されたローラーから構成したプラスチ
ックフイルムの巻取装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、プラスチックフイルムの巻取装
置に関する。さらに詳しくは、厚みの薄い広幅のプラス
チックフイルムをしわなどの欠点を発生させることな
く、巻姿良好に、かつ、高速で巻き取ることのできるプ
ラスチックフイルムの巻取装置に関する。

【産業上の利用分野】

【０００２】プラスチックフイルムの中でもとりわけ機
械的特性、熱的特性、電気的特性などにおいて機能性の
高いプラスチックであるポリエチレンテレフタレート、
ポリエチレン２，６ナフタレート、ポリプロピレン、ポ
リスチレン、ポリフェニレンサルファイド、アラミドな
どをベースにしたフイルムは、磁気テープ用、コンデン
サ用、熱転写リボン用、孔版印刷用などの用途に幅広く
使われている。さらにこれらの用途では、フイルム厚み
の極薄化技術の進展にともなって、数μｍないしサブミ
クロンの厚みのプラスチックフイルムが生産され、利用
されている。

【従来の技術】

【０００３】上記のプラスチックフイルムは、一般には
広幅で製造された後ロール状に巻き取られて、用途に応
じてコーティング、印刷、蒸着、スパッタなどの加工が
施される。これらのプラスチックフイルムにおいては、
最終製品の特性はもちろんのこと、上記のような加工工
程における加工適性がよいことも重要な特性であり、特
に上記広幅のロールの巻姿の良否により加工生産性が大
きく左右されることが多々ある。この加工時の生産性を
阻害する代表的な欠点は、たてじわや、折れじわなどの
長手方向のしわ巻き込みや静電気帯電の問題、または巻
取時には問題の無かった巻取ロールに、巻取後経時的に
発生するたてじわや、折れじわ、横じわなどである。

【０００４】これらの巻姿欠点は、巻取条件、即ち巻取
張力、面圧、巻取速度などに依存して発生することが知
られているが、対象となるプラスチックフイルムの厚
み、幅、長さ、表面粗さ、ヤング率、すべり性などによ
っても発生のし易さが変わってくる。特にこれらのしわ
が関係する巻姿欠点は、巻取フイルムの厚みが薄くなれ
ばなるほど、すなわちプラスチックフイルムの「腰」や
「座屈力」が弱くなるほど顕著になってくるため、プラ
スチックフイルムの厚みが薄くなるに従って巻き欠点を
出さないで巻き取るのが難しくなってくる。加えて、巻
取りロールの幅が広くなればなるほどその巻取の難しさ
は倍加され、巻取を一層困難にしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らはかかる問
題点に鑑み、薄い広幅のプラスチックフイルムを巻取
中、あるいは巻取り後においても巻き欠点の発生しな
い、巻き外観の優れた巻取ロールを高速で巻き取る装置
を鋭意研究した結果本発明に至った。

【０００６】すなわち本発明の目的は、プラスチックフ
イルムを接圧ローラーで押圧しながらロール状に巻き取
るプラスチックフイルムの巻取装置において、巻取時、
あるいは経時的変化によるフイルムのしわなどの発生を
抑え良好な巻姿の巻取ロールを得ることができるように
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明の
プラスチックフイルムの巻取装置は、プラスチックフイ
ルムを接圧ローラーで押圧しながらロール状に巻き取る
プラスチックフイルムの巻取装置において、前記接圧ロ
ーラーを、ローラー長手方向中央部の外径が両端部の外
径に比べて小さく、かつ、その外径の変化曲線がローラ
ー長手方向に２次以上の高次の曲線で近似されたローラ
ーから構成したことを特徴とするものからなる。

【０００８】つまり、本発明においては接圧ローラーの
外径の変化曲線は２次以上の高次の曲線で近似されたも
のとされる。外径の変化曲線はプラスチックフイルムの
厚みが薄くなるほどより高次の曲線で近似されることが
好ましく、厚み１２μｍ以下で２次、６μｍ以下で３
次、２μｍ以下で４次曲線で近似されることが好まし
い。

【０００９】また、本発明の接圧ローラーのプラスチッ
クフイルムエッジ部が通過する部分の径は、接圧ローラ
ー長手方向中央部における最小外径に対して０．０５％
から３％大きいことが望ましい。

【００１０】また、上記接圧ローラーは、ゴムにより被
覆されたローラーで、該ローラー表面のプラスチックフ
イルムとの滑り係数は０．０３〜０．８であることが望
ましい。

【００１１】また、接圧ローラーへのプラスチックフイ
ルムの巻付角は１３５°以上であることが望ましい。さ
らに、本発明のプラスチックフイルムの巻取装置は、真
空容器内に設置することも可能である。

【００１２】次に、本発明を図面を参照しながら詳述す
る。図１および図２は、本発明の一実施例に係るプラス
チックフイルムの巻取装置を示している。図において、
１は巻取ロールを示している。プラスチックフイルム８
は、接圧ローラー２で押圧されながら巻芯１２上に巻取
ロール１として巻き取られる。接圧ローラー２は、図２
に示すように、ローラー円筒芯６と、該ローラー円筒芯
６に被覆されたゴム４とを有しており、被覆ゴム４の外
周面でローラー２の外周面、つまり外径の変化曲線３が
形成されている。

【００１３】接圧ローラー２の外径は、該接圧ローラー
２の長手方向中央部の外径が両端部に比べて小さく、か
つ、その外径の変化曲線３が接圧ローラー２の長手方向
において２次以上の高次の曲線で近似されたローラーと
して構成されている。

【００１４】接圧ローラー２の外径の変化曲線３を高次
の曲線（面）で近似することにより、中央より伸ばされ
たしわをよりスムーズに外側（プラスチックフイルムの
端部側）へ逃がすことができる。

【００１５】プラスチックフイルムの巻取装置において
は、巻取張力と面圧とを与えて巻き取るのが一般的であ
り、巻取張力は油圧モータや、電動モータを用い回転と
ともにトルクを補給することにより付与される（図示
略）。また、面圧は接圧ローラーを巻取ロールに押圧す
ることにより付与される。接圧ローラーは通常、その軸
端において回転自由に支承され、バネや重りなどを利用
した機構や、空気圧、油圧や電磁力を利用した機構の加
圧手段に連結されている。

【００１６】本発明において適用されるべき加圧機構
（面圧付与機構）を、従来の一般の加圧機構と比較しな
がら説明する。図７、図８は、従来から一般に用いられ
ている加圧機構を示している。図７においては、接圧ロ
ーラー２１の軸部２２が軸受２３によって回転自在に支
承され、それに連結された加圧装置２４によって接圧ロ
ーラー２１が巻取ロール２５に押圧され、面圧が付与さ
れている。押圧力によって接圧ローラー２１がたわむた
め、ローラー長手方向中央部の面圧が小さくなるか、浮
いた状態となり、均一な面圧を付与することが難しくな
り、良好な巻姿を得ることが難しくなる。図８に示す加
圧機構においては、接圧ローラー３１のロール環内に軸
受３２が設けられ、回転しない軸３３に加圧装置３４が
連結されて巻取ロール３５に面圧が付与されるようにな
っているが、やはり図７に示した例と同様に、均一に面
圧を付与することが難しい。

【００１７】本発明においては、接圧ローラー２によっ
て巻取ロール１に全幅にわたって均一な面圧を付与する
ために、たとえば図３〜図６に示すような面圧付与機構
が設けられる。 すなわち、図３に示す機構において
は、接圧ローラー２の内部両側でそれぞれ２点の位置に
て軸受９、９′で回転自在に支承し、軸受９、９′に支
持される軸７を軸受１０、１０′で回転自在に支承し、
軸受１０には加圧装置５で連結するとともに軸受１０′
にはバネ等からなる支承部１１を連結する。加圧装置５
および支承部１１により軸７に押し／引きの力を加え、
それによって軸７および円筒芯６にたわみを発生させ
て、接圧ローラー２の外径変化曲線３のうち巻取ロール
１側の部位における外面形状線を巻取ロール１の表面に
対し実質的に平行になるように補正する。これによっ
て、接圧ローラー２から巻取ロール１に付与される面圧
が、ローラー長手方向に均一になる。

【００１８】図４、図５に示す機構においては、ロール
環内において左右それぞれ１点を軸受９で回転自在に支
承し、接圧ローラー２を貫通して延びる７ａを、軸受９
と、加圧装置５に連結された軸受１０とに加わる力によ
ってたわませる方法である。この機構においては、円筒
芯６自身には軸７ａ側からはたわみを発生させる力は加
わらないが、円筒芯６が長手方向中央部で軸受９によっ
て支承されているため、図７や図８に示したようなロー
ラー全長にわたる、望ましくない方向へのたわみは発生
せず、接圧ローラー２の外面は巻取ロール１の外面に自
然に沿う形となる。その結果、図に示すように、接圧ロ
ーラー２の外径変化曲線３のうち巻取ロール１側の部位
における外面形状線は、巻取ロール１の表面に対し実質
的に平行になるように、接圧ローラー２全体のたわみが
補正される。これによって、接圧ローラー２から巻取ロ
ール１に付与される面圧が、ローラー長手方向に均一に
なる。

【００１９】図６は、単純に接圧ローラー２自身の重量
を面圧付与に利用した機構を示している。接圧ローラー
２の重量が面圧付与方向に大きく影響する場合には、そ
の重量による接圧ローラー２のたわみを、加圧装置５に
よるたわみによって補正することが可能である。このよ
うな場合、従来機構と同様に単に加圧装置５を設けるだ
けでよいが、均一な面圧を付与できる、面圧の大きさの
制御範囲が限定されるため、この機構は、面圧をそれ程
大きく変更する必要がない場合に限って適用可能であ
る。

【００２０】上記のような面圧付与機構においては、接
圧ローラー２の芯となる円筒芯６のたわみ量と加圧力の
バランスが重要になるので、円筒芯６の構造や材質が問
題になる。巻取に必要とされる面圧によって、加圧力が
変わってくるので、円筒芯６のたわみ量も変わってく
る。均一に面圧を付与するためには、加圧力に合ったた
わみ量を計算して、円筒芯６の材質、ことに肉厚とヤン
グ率、外径を選定しなければならない。さらに本発明に
おいては接圧ローラー２の外径が長手方向に変化してい
るので、巻取ロール１へ均一に面圧を付与するために、
外径の変化量と加圧力とを考慮した上でローラーのたわ
み量を計算でまたは試行錯誤して決めてやる。円筒芯６
の材質としては、鉄、アルミ、ガラス繊維強化プラスチ
ック、カーボン繊維強化プラスチック等を挙げることが
できるがこれに限定されるものではない。

【００２１】また、接圧ローラー２の巻取ロール１と接
する部分はゴム４で被覆し、巻取ロール１へより均一な
面圧を付与できるようにすることが好ましい。ゴム４の
変形により接圧ローラー２が巻取ロール１との適度な接
触面積を保つためのゴム硬度と、肉厚の範囲に関して
は、ゴム硬度としては３５°〜９０°ショアーがよいが
これに限定しない。またゴムの肉厚としては１ｍｍ〜４
０ｍｍが適当であるがこれに限定しない。ゴム材質とし
ては、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリロニトリ
ルブタジエン、クロロプレン、エチレンプロピレン、ブ
チル、シリコーンゴムなどを含むゴム材質を挙げること
ができるが、これに限定されるものではない。

【００２２】また、本発明においては、接圧ローラー２
のプラスチックフイルム８のエッジ部が通過する部分の
外径は、接圧ローラー２の長手方向中央部における最小
外径に対して０．０５〜３％大きくなっている。０．０
５％より小さいとしわ伸ばし効果が発揮されにくくな
り、また３％より大きくなるとプラスチックフイルム８
にすり傷を付け易くなったり、ローラー２上でプラスチ
ックフイルム８が幅変動をおこすので好ましくない。
０．０５〜３％の範囲とすることにより、しわを、ロー
ラー中央部から長手方向両外側にスムーズに逃がすこと
ができるようになる。

【００２３】ここで接圧ローラー２の役割について考え
ると、主な役割は、まず、巻取ロール１内、即ちフイル
ム巻層間への空気の巻き込みを抑えまた巻き込んだ空気
を絞り出して、空気層による巻取中及び巻取後の巻姿欠
点を防止することにある。ここで本発明者らは、接圧ロ
ーラー２の他の効果として、巻取ロール１に給送された
フイルム８が接圧ローラー２上で拡幅される効果に着目
し、本発明に達した。即ち、給送されたフイルム８が、
接圧ローラー２に巻き付くことにより、プラスチックフ
イルム８自身に拡幅力が生じるため接圧ローラー２上で
自ずとしわが伸び、しわを伴わずに巻取ロール１に巻き
取られるようになる。この場合、フイルム８の厚みが厚
いことや、フイルム８の剛性が高いこと、また接圧ロー
ラー２の径が細いこと、接圧ローラー２への巻付角が大
きいこと等がこの効果を大ならしめるので重要な要素と
なる。

【００２４】更に、このしわ伸ばし効果を良くするため
には、従来の外径変化の無い接圧ローラーの場合、該ロ
ーラー上でフイルムと接圧ローラーとの間の滑りがよい
ことも重要であった。巻取り直前でのこの拡幅作用を補
助するために、例えば図９に示すようなエキスパンダロ
ール１３を巻取り直前（接圧ローラーの前）に設置して
いた。この方法は、図９に示すように、１本のローラー
１３を中央を起点として、ある曲率で曲げることによっ
て、両端側の回転方向を斜め方向に向け、プラスチック
フイルムを幅方向へ拡幅するものである。

【００２５】しかし、このような方法では、フイルム両
端側において幅方向への拡幅力が発生するものの、フイ
ルム中央部にも長手方向へ余分に引っ張り力が加わり、
この余分な引っ張り力が加わったことにより、巻取後に
経時的にしわが発生して好ましくないことがある。ま
た、一旦拡幅しても巻取ロールに給送される前に元に戻
ってしまうこともあって、十分にしわ取り機能を発揮し
ないことが多い。

【００２６】そこで、本発明では、巻取ロール１の中央
部には長手方向への余分な張力を発生させずに、また拡
幅力が回復してしまわないうちに巻き取る装置を鋭意研
究した結果、プラスチックフイルム８の両端部で拡幅作
用を発揮する接圧ローラー２を用いて、巻取と同時にプ
ラスチックフイルム８を拡幅できる巻取装置とすること
により、高速で良好な巻姿を得ることができるようにな
った。即ち、巻取ロール１に接して均一に面圧を付与す
る面圧付与機構を有する広幅の接圧ローラー２で、その
中央部分の外径がその両端部の外径に比べて小さく、プ
ラスチックフイルム８のエッジ通過部の外径を中央部よ
り大きい径にすることにより本発明で目的とする効果が
得られるのである。

【００２７】さらに、本発明においては、接圧ローラー
２の表面の被覆ゴム４は易滑処理されていることが好ま
しい。易滑処理の方法としては、弱酸溶液による方法
や、紫外線などにより表面に微小なクラックを形成した
り、ゴム成形時に無機フィラーを添加してゴム表面に微
小な突起を形成したり、単に表面研磨ですべりを良くす
る方法等を挙げることができる。しかし、上記の方法に
限定されるものでなく、他の公知の方法から適宜選択す
ることも可能である。

【００２８】なお、従来の接圧ローラーにおいては、上
記の通り、プラスチックフイルムを接圧ローラー２に巻
き付かせてしわ伸ばし効果を大ならしめるためには、滑
りの良い接圧ローラー２を用いなければならない。一
方、本発明のように変化する外径によってしわ伸ばし効
果を大ならしめるためには、滑りの悪い、即ちある程度
摩擦の高い接圧ローラー２を用いることが好ましい。つ
まり、接圧ローラーへの巻付きによるしわ伸ばし効果
と、接圧ローラーの外径変化によるしわ伸ばし効果と
は、フイルムとの滑り性に関し、互いに相反する特性を
要求する。

【００２９】そこで本発明においては、接圧ローラー２
に良好なしわ伸ばし効果を持たせ、上記相反する要求特
性を共に満足させるために、接圧ローラー２表面のプラ
スチックフイルム８との間の滑り係数を最適な範囲にコ
ントロールすることが望ましい。即ちこの間の滑り係数
を、０．０３〜０．８とすることが好ましい。０．０３
未満では滑りが良すぎて外径を変化させた効果が弱くな
って好ましくない。一方０．８を越えると、摩擦が高く
なって、特に接圧ローラー２の中央部分にプラスチック
フイルム８のしわが残ったり、フイルム８にすり傷など
を発生させるので好ましくない。

【００３０】また、本発明においては、プラスチックフ
イルム８が広幅の接圧ローラー２に巻き付く時のローラ
ー径及びその巻付角θが重要である。巻付角θは、１３
５°以上に設定されているが、より好ましくは１５０°
以上であり、さらに好ましくは１８０°以上である。１
３５°未満ではしわ伸ばし効果が少ないので好ましくな
い。

【００３１】接圧ローラー２の径についてはより細径に
することが好ましいが、巻き取るプラスチックフイルム
８の幅によってローラーの長さに制約を受けるので、必
ずしも細径とする条件を満たせないこともあるが、ロー
ラーの製作が許す限り細径とすることが好ましい。たと
えば、プラスチックフイルム８の厚みが４μｍ以下であ
れば８０ｍｍ以下が好ましい。

【００３２】なお、本発明のプラスチックフイルムの巻
取装置は、大気圧下に設置してもよく、真空容器内に設
置しても良い。真空容器内に設置する場合は、巻き込み
空気を排除する必要がなくなるか少なくなるので、張
力、面圧を低く設定できる利点がある。

【００３３】以下、より具体的な実施例により本発明を
説明するが、本発明における各特性の評価は次の測定法
によった。 （１）すべり係数（μ） ローラーを固定し幅１００ｍｍのフイルム厚みが１２μ
ｍのポリエステルフイルム（東レ（株）製“ルミラー”
タイプＰ１１）を巻き付け、垂直方向に重りＷ＝５００
ｇを吊り下げ、反対側フイルム端を９０°方向（水平）
に引っ張ったときに、フイルムが最初に動き出したとき
の張力Ｔから、次式によりすべり係数μを求めた。 μ＝２／πｌｎ（Ｔ／Ｗ）

【００３４】（２）巻姿欠点 巻取ロールの巻取途中及び巻取後の外観より、巻姿欠点
を次の表１の基準で評価した。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【実施例】

実施例１〜６、比較例１〜８ カーボン繊維を用い、エポキシ樹脂で成形した炭素繊維
強化プラスチック（ＣＦＲＰ）の円筒芯にクロロプレン
ゴムを巻き付け本発明に沿って表面加工した。ゴム硬度
は６５°ショアーであった。また、均一な面圧を付与す
る装置として、図３に示した面圧付与機構を適用した。
接圧ローラーの仕様を表２に示す。一方比較例において
は、円筒芯及び均一に面圧を付与する機構は実施例と同
じにし、外径変化及びローラーの表面仕様、フイルムの
巻付角を変えて比較した。

【００３７】プラスチックフイルムとして、２軸延伸後
熱処理したポリエチレンテレフタレートフイルムを用
い、厚みが１２μｍ（実施例１）、６μｍ（実施例
２）、２μｍ（実施例３）について各々１０００ｍｍ、
８００ｍｍ、５００ｍｍ幅のフイルムをそれぞれ１８０
００ｍ、２００００ｍ、３００００ｍの製品ロールで巻
き上げ、比較例１ないし５と共に評価結果を表３に示し
た。

【００３８】また、厚み２μｍのフイルムを幅３．５ｍ
で６００００ｍの長さで巻き上げ（実施例４）、比較例
６、７と共に、結果を表３に示した。さらに、厚み２μ
ｍのフイルムを幅３１５ｍｍで３００００ｍ長さに１０
Ｔｏｒｒの真空容器内で巻き上げ（実施例５、６）、比
較例８と共に表３に示した。

【００３９】

【表２】

【００４０】

【表３】

【００４１】

【発明の効果】本発明のプラスチックフイルムの巻取装
置によれば、薄物のプラスチックフイルムをしわなどの
巻き込みがなく、また巻取後の経時でのしわの発生もな
い良好な巻姿のプラスチックフイルム巻取ロールを高速
で巻き取ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るプラスチックフイルム
の巻取装置の概略構成図である。

【図２】図１の装置の接圧ローラーの縦断面図である。

【図３】本発明における面圧付与機構の一例を示す部分
断面図である。

【図４】本発明における面圧付与機構の別の例を示す部
分断面図である。

【図５】本発明における面圧付与機構のさらに別の例を
示す部分断面図である。

【図６】本発明における面圧付与機構のさらに別の例を
示す部分断面図である。

【図７】従来のプラスチックフイルムの巻取装置の部分
断面図である。

【図８】従来の別のプラスチックフイルムの巻取装置の
部分断面図である。

【図９】一般的エキスパンダロールの斜視図である。

【符号の説明】

１ 巻取ロール ２ 接圧ローラー ３ 外径変化曲線 ４ 被覆ゴム ５ 加圧装置 ６ ローラーの円筒芯 ７、７ａ 軸 ８ プラスチックフイルム ９、９′、１０、１０′ 軸受 １１ たわみを発生させる手段 １２ 巻芯 θ 巻取角

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチックフイルムを接圧ローラーで
   押圧しながらロール状に巻き取るプラスチックフイルム
   の巻取装置において、前記接圧ローラーを、ローラー長
   手方向中央部の外径が両端部の外径に比べて小さく、か
   つ、その外径の変化曲線がローラー長手方向に２次以上
   の高次の曲線で近似されたローラーから構成したことを
   特徴とする、プラスチックフイルムの巻取装置。
2. 【請求項２】 前記接圧ローラーのプラスチックフイル
   ムのエッジ部が通過する部分の外径が、前記ローラー長
   手方向中央部における最小外径に対し０．０５〜３％大
   きい、請求項１のプラスチックフイルムの巻取装置。
3. 【請求項３】 前記接圧ローラーが、表面にゴムが被覆
   されたローラーからなり、該ローラー表面のプラスチッ
   クフイルムとの間の滑り係数が０．０３〜０．８であ
   る、請求項１または２のプラスチックフイルムの巻取装
   置。
4. 【請求項４】 前記接圧ローラーへのプラスチックフイ
   ルムの巻付角が１３５°以上である、請求項１ないし３
   のいずれかに記載のプラスチックフイルムの巻取装置。
5. 【請求項５】 真空容器内に設置されている、請求項１
   ないし４のいずれかに記載のプラスチックフイルムの巻
   取装置。