薄膜状樹脂成形用押さえロール
【課題】ロール間に導かれた溶融樹脂を調温する際に、溶融樹脂製品の厚みおよび表面性状を、より均一にし得る薄膜状樹脂成形用押さえロールを提供する。
【解決手段】押出成形機から押し出されたシート状の溶融樹脂を主ロールとの間に導いてシート・フィルムなどの薄膜状樹脂製品を成形するための押さえロール12であって、導電性材料により形成された軸体31と、この軸体31に対して環状空間部34を有して回転自在に支持された筒状体36と、軸体31の外周に巻き付けられた電磁誘導コイル37とから構成すると共に、筒状体36を、可撓性を有する磁性材料からなる金属製薄板により形成し、さらにコイル37を軸体31の軸心方向において複数に分割するとともに、これら分割された各分割コイル部37ａに供給する電流をそれぞれ制御し得る制御部５を具備したものである。
【解決手段】押出成形機から押し出されたシート状の溶融樹脂を主ロールとの間に導いてシート・フィルムなどの薄膜状樹脂製品を成形するための押さえロール12であって、導電性材料により形成された軸体31と、この軸体31に対して環状空間部34を有して回転自在に支持された筒状体36と、軸体31の外周に巻き付けられた電磁誘導コイル37とから構成すると共に、筒状体36を、可撓性を有する磁性材料からなる金属製薄板により形成し、さらにコイル37を軸体31の軸心方向において複数に分割するとともに、これら分割された各分割コイル部37ａに供給する電流をそれぞれ制御し得る制御部５を具備したものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート・フィルムなどの薄膜状樹脂製品を成形するための押さえロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、熱可塑性樹脂の押出成形法には、金属製ロールを用いた金属ロール挟圧成形法と、ゴム製ロールを用いたゴムロール挟圧成形法とがある。
上記金属ロール挟圧成形法の場合、すなわち金属ロールを用いてシート・フィルムなどの薄膜状樹脂製品を成形する場合、押出成形機のダイから押し出されたシート状の溶融樹脂は２本のロール間に導かれ、そしてこれら両ロールにて挟圧されて所定の厚さでもって引き出されることにより、薄膜状樹脂製品が得られていた。
【０００３】
例えば、２本のロールのうち、１本は金属ロールと呼ばれ主に溶融樹脂を案内するもので、他の１本は成形用ロールと呼ばれ、可撓性を有して溶融樹脂を金属ロール側に押し付けることにより、溶融樹脂を所定の厚さに且つ所定の表面性状を得るものである。
【０００４】
このため、金属ロールは高い剛性を有するように構成されるとともに、成形用ロールは、溶融樹脂に均等に力をかけ得るように且つ傷を付けないように弾性を有するように、つまり可撓性を有する金属性の薄板が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
そして、特許文献１に開示されているように、成形用ロールは、内筒と外筒との二重管構造にされるとともに、両者の間の環状空間空部には、圧送手段により冷却水が供給されて溶融樹脂を適正な温度に保つように、すなわち調温されている。
【特許文献１】特許第３４２２７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した成形用ロールの構成によると、冷却水が外筒と内筒との間の環状空間部に圧送手段により圧送されているとともに、溶融樹脂に直接触れる外筒は薄い金属製板であることから、圧送手段、例えばポンプ側の圧力変動により、成形用ロールの外筒に形状変化が生じ、したがって製品の厚さおよび表面性状が均一にはならず、つまり製品の品質の低下に繋がるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、ロール間に導かれた溶融樹脂を調温する際に、溶融樹脂製品の厚みおよび表面性状を、より均一にし得る薄膜状樹脂成形用押さえロールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、押出成形機から押し出されたシート状の溶融樹脂を主ロールとの間に導いてシート・フィルムなどの薄膜状樹脂製品を成形するための押さえロールであって、
導電性材料により形成された軸体と、この軸体との間で環状空間部を有するようにその外周にて回転自在に支持された筒状体と、上記軸体の外周に巻き付けられた電磁誘導コイルとから構成するとともに、
上記筒状体を、可撓性を有する磁性材料からなる金属製薄板により形成したものである。
【０００９】
また、本発明の請求項２に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、
押出成形機から押し出されたシート状の溶融樹脂を主ロールとの間に導いてシート・フィルムなどの薄膜状樹脂製品を成形するための押さえロールであって、
導電性材料により形成された軸体と、この軸体との間で環状空間部を有するようにその外周にて回転自在に支持された筒状体と、上記軸体の外周に巻き付けられた電磁誘導コイルとから構成するとともに、
上記筒状体を、可撓性を有する磁性材料からなる金属製薄板により形成し、さらに上記電磁誘導コイルを軸体の軸心方向において複数に分割するとともに、これら分割された各分割コイル部に供給する電流をそれぞれ制御し得る制御部を具備したものである。
【００１０】
また、請求項３に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、請求項１または２に記載の押さえロールにおける筒状体の厚さを、０．６〜５ｍｍの範囲にしたものである。
また、請求項４に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、請求項１乃至３のいずれかに記載の押さえロールにおいて、熱伝導性を有するアルミニウムの薄板材を蛇腹形状にしてなる熱伝達部材を筒状体の環状空間部に配置したものである。
【００１１】
また、請求項５に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、請求項１乃至３のいずれかに記載の押さえロールにおける筒状体の内壁面に、非磁性材料で且つ熱伝導性を有する薄板状部材を配置したものである。
【００１２】
また、請求項６に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、請求項５に記載の押さえロールにおける薄板状部材を、銅、黄銅、アルミニウム、亜鉛およびオーステナイト系ステンレスのいずれかで構成したものである。
【００１３】
また、請求項７に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、請求項１乃至３のいずれかに記載の押さえロールにおける筒状体の内壁面に非磁性材料で且つ熱伝導性を有する第１薄板部と磁性材料で且つ熱伝導性を有する第２薄板部とを交互に積層してなる薄板状部材を配置したものである。
【００１４】
また、請求項８に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、請求項７に記載の押さえロールにおける第１薄板部が銀、銅およびアルミニウムのいずれかであるとともに、第２薄板部を鋼またはニッケルで構成したものである。
【００１５】
また、請求項９に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、請求項１乃至３のいずれかに記載の押さえロールにおける筒状体の内壁面に銅層を配置するとともに、この銅層の内壁面に、所定長さの環状ニッケル層を所定間隔を有してロール軸心に沿って複数個配置したものである。
【００１６】
また、請求項１０に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、請求項１乃至３のいずれかに記載の押さえロールにおける筒状体の内壁面に銅層を配置するとともに、この銅層の内壁面に、所定長さの環状カーボン層を所定間隔を有してロール軸心に沿って複数個配置したものである。
【００１７】
また、請求項１１に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、請求項１乃至３のいずれかに記載の押さえロールにおける筒状体の内壁面に非磁性材料からなる環状板材を配置して筒状体と当該環状板材との間に環状隙間を形成するとともに、この環状隙間内に熱媒体を充填して、当該筒状体の内面にヒートパイプ機能を具備したものである。
【００１８】
さらに、請求項１２に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、請求項１乃至３のいずれかに記載の押さえロールにおける環状空間部に空気を流すようにしたものである。
【発明の効果】
【００１９】
上記請求項１に記載の押さえロールの構成によると、軸体に設けられた電磁誘導コイルを介して筒状体を誘導加熱することにより調温を行うようにしたので、従来のように、軸体と筒状体との間の環状空間部に液媒を圧送して調温する場合に比べて、薄膜状樹脂製品の厚さおよび表面性状を、より均一に、すなわち製品の品質の一層の向上を図ることができる。
【００２０】
また、請求項２に記載の押さえロールの構成によると、電磁誘導コイルをロール軸心方向にて複数に分割するとともに、各分割コイル部に流す電流をそれぞれ制御するようにしたので、筒状体における温度の均一化を一層図ることができる。
【００２１】
さらに、押さえロールの構成において、環状空間部内に熱伝達部材を配置し、または筒状体の内壁面に熱伝導性の薄板状部材若しくは銅層を配置し、または筒状体の内面にヒートパイプ機能を具備したので、筒状体における温度の均一化を、より一層図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態に薄膜状樹脂成形用押さえロールについて説明する。
この薄膜状樹脂成形用押さえロールは、例えばシート・フィルムなどの薄膜状樹脂製品（以下、シートと称して説明する）を金属ロール挟圧成形法により製造するロール成形装置に用いられるものとして説明する。
【００２３】
まず、図１に基づき、ロール成形装置の概略構成について説明する。
このロール成形装置１は、押出成形機のダイ２から押し出されたシート状の溶融樹脂３を導き所定厚さのシート４を製造するためのもので、厚肉（厚さが大きいという意味）の金属製ロールが用いられた高剛性の主ロール１１と、この主ロール１１に接触するように並置された押さえロール１２と、この押さえロール１２とは反対側で主ロール１１に近接した位置にて並置された冷却用ロール１３とから構成されている。
【００２４】
すなわち、シート状の溶融樹脂３は、主ロール１１と押さえロール１２との間に導かれて、押さえロール１２により主ロール１１側に押し付けられることにより、所定厚さに形成されるとともに所定温度に維持された後すなわち調温された後、下流側に配置された冷却用ロール１３にて冷却されてシート４として引き出される。
【００２５】
なお、上記主ロール１１は、厚肉の内筒２１と、この内筒２１の外周に放射状に設けられた複数のリブ２２を介して配置された内筒２１よりも厚い肉厚を有する外筒２３とから構成されており、上記内筒２１と外筒２３との間に設けられた環状空間部２４つまりリブ２２間には冷却流体が供給されるように構成されている。また、冷却用ロール１３についても、説明はしないが、主ロール１１と略同じ構成にされている。
【００２６】
以下、本発明に係る押さえロール１２について説明する。
この押さえロール１２は、図２および図３に示すように、中央部分に所定外径で且つ所定長さの円柱部（筒状部ともいえる）３２が形成されるとともに両端部に当該円柱部３２よりも小径の軸部３３（３３Ａ，３３Ｂ）が形成され且つ導電性材料（例えば、鋼が用いられる）よりなる円柱軸体３１と、この円柱軸体３１の外周に且つ所定幅（まは所定隙間で、具体的には、１５〜２０ｍｍ程度である）ｄでもって環状空間部３４を有するように配置された筒状体３６と、上記円柱軸体３１の円柱部３２の外周に銅線が巻き付けられてなる電磁誘導コイル３７とから構成されている。
【００２７】
上記筒状体３６は、中央部分の薄肉円筒部４１と、この薄肉円筒部４１の両端部に取り付けられる支持軸部４２（４２Ａ，４２Ｂ）とから構成されている。
そして、上記円柱軸体３１の一端側の軸部３３Ａは軸受４３を介して一方の支持軸部４２Ａ側に回転自在に支持され、また他端側の軸部３３Ｂは軸受４４を介して他方の支持軸部４２Ｂ側に回転自在に支持され、さらにこの他端側の軸部３３Ｂの端面から小径軸状部３３Ｂａが突設されるとともにその先端は他方の支持軸部４２Ｂに設けられた貫通穴４６を挿通して外部に導出され、この導出された先端部分に上記電磁誘導コイル３７に交流電流、例えば高周波電流を供給するための接続用端子４５が設けられている。なお、小径軸状部３３Ｂａは、他方の支持軸部４２Ｂに形成された貫通穴４６に軸受４７を介して支持されている。勿論、この押さえロール１２の両端部である両支持軸部４２Ａ，４２Ｂは軸受４８を介してフレーム４９側に支持されている。
【００２８】
そして、上記筒状体３６の薄肉円筒部４１は、磁性材料で且つ導電性材料である鋼（強磁性体で、具体的には炭素鋼）が用いられるとともにその厚さが０．６〜５ｍｍの範囲内（この厚さの範囲については後述する）にされている。つまり、薄肉円筒部４１は、金属製薄板（所謂、薄鋼板である）により構成されている。
【００２９】
また、円柱軸体３１と筒状体３６との間の環状空間部３４には空気が封入されており、筒状体３６の全体に対する温度の均一化が図られている。
ところで、上記電磁誘導コイル３７は、円柱軸体３１の長手方向、つまりロール軸心方向において、複数に例えば３つに分割されている（勿論、４つ以上、例えば５つまたは７つに分割してもよい）。なお、分割された分割コイル部３７ａ同士間には隙間δが設けられている。
【００３０】
そして、上記各分割コイル部３７ａに供給される高周波電流をそれぞれ制御する制御部５が設けられている。
すなわち、制御部５を介して各分割コイル部３７ａに高周波電流が流されると、円柱軸体３１の一端側から出て他端側に入り交番磁束が発生し、この磁束が筒状体３６の薄肉円筒部４１を通過することにより当該薄肉円筒部４１に誘導電流が発生する。この誘導電流により、筒状体３６が、より正確には薄肉円筒部４１がジュール熱により加熱される。
【００３１】
そして、この薄肉円筒部４１が所定温度となるように、制御部５により、ロール軸心方向でその温度が制御されている。したがって、各分割コイル部３７ａに対応する筒状体３６の内壁面には、温度センサ（図示せず）が設けられるとともに、この温度センサにて検出された検出温度が制御部５に入力されている。
【００３２】
例えば、筒状体３６全体としての温度範囲は、１００〜４００℃の範囲内（勿論、具体的な温度は、製造する溶融樹脂製品によって異なる）となるように制御されるとともに、溶融樹脂との接触部分の全長に亘って均一な温度となるように、それぞれの分割コイル部３７ａに流される高周波電流が制御されて、ロールの調温が行われる。
【００３３】
特に、電磁誘導コイル３７の端面からは磁束が逃げやく、すなわち薄肉円筒部４１の端部近傍が低温領域になりやすいため、例えば両端部近傍の分割コイル部３７ａに流される高周波電流が強くされる。
【００３４】
上記構成において、シートを製造する場合、まず制御部５を介して電磁誘導コイル３７に、すなわち各分割コイル部３７ａに所定の高周波電流が供給されて交番磁束が発生される。この交番磁束により筒状体３６すなわち薄肉円筒部４１には誘導電流が発生し、そしてこの誘導電流に起因して発生するジュール熱により当該筒状体３６は所定温度に加熱される。この加熱とともに所定の回転速度でもって主ロール１１および押さえロール１２が回転されている状態において、押出成形機のダイ２からシート状の溶融樹脂３が両ロール１１，１２間に導かれ、ここで両ロール１１，１２による押圧（挟圧）にて所定厚さにされた後、冷却用ロール１３を介してシート４として引き出される。
【００３５】
ところで、押さえロール１２内においては、電磁誘導コイル３７により発生した交番磁束による電磁誘導により、薄肉円筒部４１の表面が所定温度に、例えば３００℃に維持されて、つまり導かれたシート状溶融樹脂３の調温が行われる。このとき、円柱軸体３１と筒状体３６との間の環状空間部３４に封入された空気により、薄肉円筒部４１の温度の均一化が図られている。
【００３６】
このように、押さえロール１２を、円柱軸体３１および筒状体３６で構成するとともに、この筒状体３６を円柱軸体３１に設けられた電磁誘導コイル３７により電磁誘導加熱を行うようになし、さらに電磁誘導コイルを複数に分割してそれぞれに流される高周波電流を制御するとともに円柱軸体３１と筒状体３６との間の環状空間部３４に空気を封入したので、従来のように、ポンプなどの圧送手段により液媒を環状空間部に直接供給するものとは異なり、圧力変動が発生せず、したがって筒状体３６における表面の変形を防止することができ、したがって製品であるシート４の厚さおよび表面性状を、より均一にして、品質の向上を図ることができる。
【００３７】
ここで、上記筒状体３６の厚さ、すなわち薄肉円筒部４１の厚さについて説明すると、０．６〜５ｍｍの範囲とされ、この範囲の決定に際しては、主ロール１１との接触部分で発生する線圧に基づき求められる。
【００３８】
最小線圧の下限値は機械強度上から決定され、機械的摺動抵抗を考慮した機械的な下限線圧は２Ｎ／ｍｍ程度であり、また低残留歪、表面平滑性、透明性などの特長を有する薄肉シート・フィルムを挟圧成形し得る場合の上限の線圧域は３０〜４０Ｎ／ｍｍ程度である（これより高い線圧域では、残留歪や収縮率が大きくなってしまう）。したがって、最小線圧は２Ｎ／ｍｍとするとともに、最大線圧は４０Ｎ／ｍｍとする。
【００３９】
次に、最小線圧および最大線圧に基づき、薄肉円筒部４１の厚さ（ここでは、ロールの厚さと称して説明する）を解析した結果について説明する。なお、解析を行うにあたっては、実用上、代表的なロール形状寸法である押さえロール外径３００ｍｍ，主ロール外径４００ｍｍおよび有効接触面長さ２０００ｍｍを採用した。
【００４０】
まず、最小線圧が２Ｎ／ｍｍとした場合のロール厚と最大応力との関係を求めると、図４のグラフのようになる。
最小線圧を２Ｎ／ｍｍとした場合の炭素鋼、例えばＳＣＭ材（ＪＩＳ規格：調質材）の回転曲げの疲労限度が５２０Ｎ／ｍｍ２であり、安全率（０．８）を考慮して、４２０Ｎ／ｍｍ２（５２０×０．８≒４２０）を満足する最小肉厚を、図４のグラフから求めると、０．６５ｍｍとなる。この値を丸めて、０．６ｍｍ（安全率を高く見ているので、切捨てた値を採用）を最小肉厚とした。
【００４１】
一方、最大肉厚については、最小肉厚が疲労限度を満足している関係上、当然、満足していることから、弾性接触の観点に基づき求めた。
すなわち、低残留歪、表面平滑性、透明性などの特長を有する薄肉シート・フィルムを挟圧成形し得る場合の上限の線圧域は、３０〜４０Ｎ／ｍｍ程度で、これ以上の高線圧域では、残留歪や収縮率が大きくなる。
【００４２】
そこで、押さえロールの弾性変形による接触幅が一定となるように、例えば３ｍｍとなるように、押さえロール肉厚と線圧との関係を求めると、図５に示すグラフのようになる。
【００４３】
このグラフから、線圧が４０Ｎ／ｍｍであるときの肉厚を求めると、４．７ｍｍとなるが、これを丸めて、５ｍｍを最大肉厚とした。
上述したような肉厚の範囲であれば、常温から６００℃程度の高温度までの温度範囲において、国内の商用電源（交流）の周波数（５０〜６０Ｈｚ）にて筒状体３６の内外面を効率良く均一な温度にすることができるとともに、もう少し高い２００Ｈｚ程度の周波数を用いることもできる。さらに即効的に加熱するために、図６に示す周波数をパラメータとする温度と電流浸透深さとの関係を示すグラフから、採用する薄肉円筒部の肉厚に対応する周波数を選定してもよい。例えば、肉厚が０．６ｍｍの場合には１０ｋＨｚが、また２〜３ｍｍの場合には５００Ｈｚ程度が選定される。
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールを、図７に基づき説明する。
【００４４】
上記実施の形態１においては、押さえロール１２の筒状体３６における薄肉円筒部４１と電磁誘導コイル３７との間の環状空間部３４には何も配置しなかったが、図７に示すように、本実施の形態２に係る押さえロール５０は、その環状空間部３４に、非磁性材料であるとともに高熱伝導性を有するアルミニウムの薄板材を蛇腹形状（勿論、環状でもある）にした熱伝達部材５１を配置したものである。
【００４５】
このような熱伝達部材５１を配置することにより、薄肉円筒部４１におけるロール軸心方向での温度のより一層の均一化を図ることができる。
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールを、図８および図９に基づき説明する。
【００４６】
上記実施の形態１においては、押さえロール１２の筒状体３６における薄肉円筒部４１の内面側には何も配置しなかったが、図８および図９に示すように、本実施の形態３に係る押さえロール６０は、筒状体３６すなわち薄肉円筒部４１の内壁面の略全面に亘って、銅、黄銅、アルミニウム、亜鉛、オーステナイト系ステンレスなどの非磁性材料からなる薄板状部材６１を配置する（貼り付ける）ようにしてもよい。また、この薄板状部材６１には、熱による膨張および収縮を許容するために、切れ目６２が形成されている。
【００４７】
この構成によると、実施の形態２と同様に、薄肉円筒部４１におけるロール軸心方向での温度のより一層の均一化を図ることができる。
［実施の形態４］
次に、本発明の実施の形態４に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールを、図１０および図１１に基づき説明する。
【００４８】
上記実施の形態１においては、押さえロール１２の筒状体３６の内面には何も設けなかったが、図１０および図１１に示すように、本実施の形態４に係る押さえロール７０は、筒状体３６すなわち薄肉円筒部４１の内壁面の略全面に亘って、銀、銅、アルミニウムなどの非磁性材料で且つ高熱伝導性を有する第１薄板材（第１薄板部）７１と、鋼、ニッケルなどの磁性材料で且つ熱伝導性を有する第２薄板材（第２薄板部）７２とを交互に積層してなる薄板状部材７３を配置したものである。この場合も、例えば平面視が三角波形状（ギザギザ状）の切れ目７４が形成されている。
【００４９】
このような熱伝導性を有する薄板状部材７３を配置することにより、実施の形態２と同様に、薄肉円筒部４１におけるロール軸心方向での温度のより一層の均一化を図ることができる。
【００５０】
なお、本実施の形態４においては、非磁性材料である第１薄板材７１と磁性材料である第２薄板材７２とを交互に積層したが、例えば図１２に示すように、非磁性材料である第１薄板材７１の内壁面（表面）に、磁性材料で且つ熱伝導性を有するニッケルからなる所定長さの環状の第２薄板材７２′を所定隙間を有してロール軸心方向に沿って複数個配置するとともに、薄肉円筒部４１の両端近傍の低温領域に対応する第２薄板材７２′は中央部分のそれよりも長くされている。
【００５１】
このように、ニッケルからなる第２薄板材７２′を複数箇所に配置し且つ両端近傍の低温領域に対応する第２薄板材７２′を中央部分のそれよりも長くしたので、第１薄板材７１および複数個の第２薄板材７２′とにより、薄肉円筒部４１に発生した熱の均一化、すなわちロール軸心方向での温度のより均一化を図ることができる。つまり、第４実施の形態の場合よりも、温度のさらなる一層の均一化を図ることができる。
［実施の形態５］
次に、本発明の実施の形態５に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールを、図１３に基づき説明する。
【００５２】
図１２に示した上記実施の形態４における変形例においては、薄肉円筒部４１の内壁面の略全面に亘って非磁性材料である第１薄板材７１およびさらにその内周面に、磁性材料で且つ熱伝導性を有するニッケルからなる所定長さの第２薄板材７２′を所定隙間を有して複数個配置したが、本実施の形態５に係る押さえロールは、その積層位置を逆にしたものである。
【００５３】
すなわち、図１３に示すように、この押さえロール８０は、薄肉円筒部４１の内壁面の略全面に亘って磁性材料で且つ熱伝導性を有するニッケルからなる第１薄板材８１を配置するとともに、その内周面に、電気抵抗が高く且つ熱伝導率が小さいために速やかに加熱されるカーボンからなる所定長さの第２薄板材８２を所定隙間を有して複数個配置したものである。例えば、このカーボンは、蒸着により、第１薄板材８１の内周面に形成される。この場合も、薄肉円筒部４１の両端近傍の低温領域に対応する第２薄板材８２を中央部分のそれよりも長くされている。
［実施の形態６］
次に、本発明の実施の形態６に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールを、図１４に基づき説明する。
【００５４】
上記実施の形態１においては、押さえロール１２の筒状体３６の内壁面には何も設けなかったが、図１４に示すように、本実施の形態６に係る押さえロール９０は、筒状体３６の内面側にヒートパイプ機能を具備させたものである。
【００５５】
すなわち、この押さえロール９０の筒状体３６における薄肉円筒部４１の内面側に且つ内壁面に沿って環状隙間９１を形成するように、断面がコの字形状の薄い環状板材（円柱部と両端のフランジ部とからなり、環状薄板材ともいえる）９２が設けられるとともに、この環状隙間９１には、水、アルコール、ナフタリンなどの熱媒体Ｈが充填（封入）されている。なお、この環状板材９２は、アルミニウム、真鍮などの非磁性材料にて構成されている。
【００５６】
この押さえロール９０によると、やはり、筒状体３６すなわち薄肉円筒部４１に発生した熱については、その温度が高い箇所では、熱媒体Ｈが加熱されて蒸気となり、そしてこの蒸気がロール軸心方向で移動して温度が低い箇所で熱を放出して液化することにより、筒薄肉円筒部４１におけるロール軸心方向での温度のより一層の均一化が図られる。
［実施の形態７］
次に、本発明の実施の形態７に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールを、図１５に基づき説明する。
【００５７】
上記実施の形態１においては、押さえロール１２の筒状体３６における薄肉円筒部４１の内面には何も設けずに空気を封入したが、図１５に示すように、本実施の形態７に係る押さえロール１００は、筒状体３６における薄肉円筒部４１の内側である環状空間部３４内の空気を所定方向でもって供給および排出するようにしたものである。
【００５８】
すなわち、筒状体３６の一端側に空気を供給し得る空気供給部（簡単に言えば、継手である）１０１を設けるとともに他端側に空気を搬出し得る空気排出部（同じく、継手である）１０２を設け、そして空気供給部１０１には空気供給管１０３が接続されるとともに空気排出部１０２には空気排出管１０４が接続されている。勿論、空気供給管１０３の端部には、送風機などが接続されている。
【００５９】
この場合、円柱部３２の両端に設けられる軸部３３は、薄肉円筒部４１の両端に設けられる支持軸部４２に形成された貫通穴４６を挿通するように突設されるとともにそれぞれ軸受４７，４８により支持され、そして貫通穴４６と軸部３３との隙間を介して環状空間部３７内を空気が流れるようにされている。
【００６０】
この押さえロール１００によると、やはり、筒状体３６における薄肉円筒部４１に発生した熱が環状空間部３４内を流れる空気によりロール軸心方向で均一化され、すなわち薄肉円筒部４１のロール軸心方向での温度の均一化が図られる。この場合、供給空気量を制御することにより、空冷効果を増減することができるので、溶融樹脂の加熱温度が比較的低い温度であっても対応することができる。
【００６１】
なお、貫通穴４６と軸部３３との隙間を介して空気の供給および排出を行う替わりに、円柱軸体３１内に、空気の流通用穴部を形成することにより、環状空間部３７に対して空気の供給および排出を行うようにしてもよい。
【００６２】
ところで、上述した各実施の形態においては、電磁誘導コイルをロール軸心方向にて複数に分割したものとして説明したが、例えば図１６に示すように、温度調整域全体に亘って一体化したものであってもよい。
【００６３】
そして、さらに、この場合、両端部近傍の低温領域における電磁誘導コイル３７の巻数を中間部分のそれよりも多くすることにより、薄肉円筒部４１における温度のより均一化を図ることができる。
【００６４】
このような電磁誘導コイルを有する押さえロールの基本的な構成を、簡潔に表現すると、以下のようになる。
すなわち、この押さえロールは、押出成形機から押し出されたシート状の溶融樹脂を主ロールとの間に導いてシート・フィルムなどの薄膜状樹脂製品を成形するための押さえロールであって、
導電性材料により形成された軸体と、この軸体との間で環状空間部を有するようにその外周にて回転自在に支持された筒状体と、上記軸体の外周に巻き付けられた電磁誘導コイルとから構成するとともに、
上記筒状体を、可撓性を有する磁性材料からなる金属製薄板により形成したものであり、
また上記構成において、筒状体の両端部近傍の低温領域における電磁誘導コイル３７の巻数を中間部分のそれよりも多くしたものである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る押さえロールを用いたロール成形装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】同実施の形態１に係る押さえロールの一部切欠正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】同実施の形態１に係る押さえロールの肉厚を決定するためのロール厚と最大応力との関係を示すグラフである。
【図５】同実施の形態１に係る押さえロールの肉厚を決定するためのロール厚と線圧との関係を示すグラフである。
【図６】炭素鋼の誘電加熱時における電流浸透深さと温度との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態２に係る押さえロールの要部断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る押さえロールの要部断面図である。
【図９】同実施の形態３に係る押さえロールの要部斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る押さえロールの要部断面図である。
【図１１】同実施の形態４に係る押さえロールの要部斜視図である。
【図１２】実施の形態４に係る押さえロールの変形例を示す要部断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態５に係る押さえロールの要部断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態６に係る押さえロールの要部断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態７に係る押さえロールの要部断面図である。
【図１６】本発明の各実施の形態に係る押さえロールの変形例を示す一部切欠正面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ ロール成形装置
２ ダイ
３ 溶融樹脂
４ シート
１１ 主ロール
１２ 押さえロール
３１ 円柱軸体
３２ 円柱部
３３ 軸部
３４ 環状空間部
３６ 筒状体
３７ 電磁誘導コイル
４１ 薄肉円筒部
４２ 支持軸部
４５ 接続用端子
５０ 押さえロール
５１ 熱伝達部材
６０ 押さえロール
６１ 薄板状部材
６２ 切れ目
７０ 押さえロール
７１ 第１薄板材
７２ 第２薄板材
７２′ 第２薄板材
７３ 薄板状部材
７４ 切れ目
８０ 押さえロール
８１ 第１薄板材
８２ 第２薄板材
９０ 押さえロール
９１ 環状隙間
９２ 環状板材
１００ 押さえロール
１０１ 空気供給部
１０２ 空気排出部
１０３ 空気供給管
１０４ 空気排出管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート・フィルムなどの薄膜状樹脂製品を成形するための押さえロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、熱可塑性樹脂の押出成形法には、金属製ロールを用いた金属ロール挟圧成形法と、ゴム製ロールを用いたゴムロール挟圧成形法とがある。
上記金属ロール挟圧成形法の場合、すなわち金属ロールを用いてシート・フィルムなどの薄膜状樹脂製品を成形する場合、押出成形機のダイから押し出されたシート状の溶融樹脂は２本のロール間に導かれ、そしてこれら両ロールにて挟圧されて所定の厚さでもって引き出されることにより、薄膜状樹脂製品が得られていた。
【０００３】
例えば、２本のロールのうち、１本は金属ロールと呼ばれ主に溶融樹脂を案内するもので、他の１本は成形用ロールと呼ばれ、可撓性を有して溶融樹脂を金属ロール側に押し付けることにより、溶融樹脂を所定の厚さに且つ所定の表面性状を得るものである。
【０００４】
このため、金属ロールは高い剛性を有するように構成されるとともに、成形用ロールは、溶融樹脂に均等に力をかけ得るように且つ傷を付けないように弾性を有するように、つまり可撓性を有する金属性の薄板が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
そして、特許文献１に開示されているように、成形用ロールは、内筒と外筒との二重管構造にされるとともに、両者の間の環状空間空部には、圧送手段により冷却水が供給されて溶融樹脂を適正な温度に保つように、すなわち調温されている。
【特許文献１】特許第３４２２７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した成形用ロールの構成によると、冷却水が外筒と内筒との間の環状空間部に圧送手段により圧送されているとともに、溶融樹脂に直接触れる外筒は薄い金属製板であることから、圧送手段、例えばポンプ側の圧力変動により、成形用ロールの外筒に形状変化が生じ、したがって製品の厚さおよび表面性状が均一にはならず、つまり製品の品質の低下に繋がるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、ロール間に導かれた溶融樹脂を調温する際に、溶融樹脂製品の厚みおよび表面性状を、より均一にし得る薄膜状樹脂成形用押さえロールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、押出成形機から押し出されたシート状の溶融樹脂を主ロールとの間に導いてシート・フィルムなどの薄膜状樹脂製品を成形するための押さえロールであって、
導電性材料により形成された軸体と、この軸体との間で環状空間部を有するようにその外周にて回転自在に支持された筒状体と、上記軸体の外周に巻き付けられた電磁誘導コイルとから構成するとともに、
上記筒状体を、可撓性を有する磁性材料からなる金属製薄板により形成したものである。
【０００９】
また、本発明の請求項２に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、
押出成形機から押し出されたシート状の溶融樹脂を主ロールとの間に導いてシート・フィルムなどの薄膜状樹脂製品を成形するための押さえロールであって、
導電性材料により形成された軸体と、この軸体との間で環状空間部を有するようにその外周にて回転自在に支持された筒状体と、上記軸体の外周に巻き付けられた電磁誘導コイルとから構成するとともに、
上記筒状体を、可撓性を有する磁性材料からなる金属製薄板により形成し、さらに上記電磁誘導コイルを軸体の軸心方向において複数に分割するとともに、これら分割された各分割コイル部に供給する電流をそれぞれ制御し得る制御部を具備したものである。
【００１０】
また、請求項３に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、請求項１または２に記載の押さえロールにおける筒状体の厚さを、０．６〜５ｍｍの範囲にしたものである。
また、請求項４に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、請求項１乃至３のいずれかに記載の押さえロールにおいて、熱伝導性を有するアルミニウムの薄板材を蛇腹形状にしてなる熱伝達部材を筒状体の環状空間部に配置したものである。
【００１１】
また、請求項５に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、請求項１乃至３のいずれかに記載の押さえロールにおける筒状体の内壁面に、非磁性材料で且つ熱伝導性を有する薄板状部材を配置したものである。
【００１２】
また、請求項６に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、請求項５に記載の押さえロールにおける薄板状部材を、銅、黄銅、アルミニウム、亜鉛およびオーステナイト系ステンレスのいずれかで構成したものである。
【００１３】
また、請求項７に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、請求項１乃至３のいずれかに記載の押さえロールにおける筒状体の内壁面に非磁性材料で且つ熱伝導性を有する第１薄板部と磁性材料で且つ熱伝導性を有する第２薄板部とを交互に積層してなる薄板状部材を配置したものである。
【００１４】
また、請求項８に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、請求項７に記載の押さえロールにおける第１薄板部が銀、銅およびアルミニウムのいずれかであるとともに、第２薄板部を鋼またはニッケルで構成したものである。
【００１５】
また、請求項９に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、請求項１乃至３のいずれかに記載の押さえロールにおける筒状体の内壁面に銅層を配置するとともに、この銅層の内壁面に、所定長さの環状ニッケル層を所定間隔を有してロール軸心に沿って複数個配置したものである。
【００１６】
また、請求項１０に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、請求項１乃至３のいずれかに記載の押さえロールにおける筒状体の内壁面に銅層を配置するとともに、この銅層の内壁面に、所定長さの環状カーボン層を所定間隔を有してロール軸心に沿って複数個配置したものである。
【００１７】
また、請求項１１に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、請求項１乃至３のいずれかに記載の押さえロールにおける筒状体の内壁面に非磁性材料からなる環状板材を配置して筒状体と当該環状板材との間に環状隙間を形成するとともに、この環状隙間内に熱媒体を充填して、当該筒状体の内面にヒートパイプ機能を具備したものである。
【００１８】
さらに、請求項１２に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールは、請求項１乃至３のいずれかに記載の押さえロールにおける環状空間部に空気を流すようにしたものである。
【発明の効果】
【００１９】
上記請求項１に記載の押さえロールの構成によると、軸体に設けられた電磁誘導コイルを介して筒状体を誘導加熱することにより調温を行うようにしたので、従来のように、軸体と筒状体との間の環状空間部に液媒を圧送して調温する場合に比べて、薄膜状樹脂製品の厚さおよび表面性状を、より均一に、すなわち製品の品質の一層の向上を図ることができる。
【００２０】
また、請求項２に記載の押さえロールの構成によると、電磁誘導コイルをロール軸心方向にて複数に分割するとともに、各分割コイル部に流す電流をそれぞれ制御するようにしたので、筒状体における温度の均一化を一層図ることができる。
【００２１】
さらに、押さえロールの構成において、環状空間部内に熱伝達部材を配置し、または筒状体の内壁面に熱伝導性の薄板状部材若しくは銅層を配置し、または筒状体の内面にヒートパイプ機能を具備したので、筒状体における温度の均一化を、より一層図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態に薄膜状樹脂成形用押さえロールについて説明する。
この薄膜状樹脂成形用押さえロールは、例えばシート・フィルムなどの薄膜状樹脂製品（以下、シートと称して説明する）を金属ロール挟圧成形法により製造するロール成形装置に用いられるものとして説明する。
【００２３】
まず、図１に基づき、ロール成形装置の概略構成について説明する。
このロール成形装置１は、押出成形機のダイ２から押し出されたシート状の溶融樹脂３を導き所定厚さのシート４を製造するためのもので、厚肉（厚さが大きいという意味）の金属製ロールが用いられた高剛性の主ロール１１と、この主ロール１１に接触するように並置された押さえロール１２と、この押さえロール１２とは反対側で主ロール１１に近接した位置にて並置された冷却用ロール１３とから構成されている。
【００２４】
すなわち、シート状の溶融樹脂３は、主ロール１１と押さえロール１２との間に導かれて、押さえロール１２により主ロール１１側に押し付けられることにより、所定厚さに形成されるとともに所定温度に維持された後すなわち調温された後、下流側に配置された冷却用ロール１３にて冷却されてシート４として引き出される。
【００２５】
なお、上記主ロール１１は、厚肉の内筒２１と、この内筒２１の外周に放射状に設けられた複数のリブ２２を介して配置された内筒２１よりも厚い肉厚を有する外筒２３とから構成されており、上記内筒２１と外筒２３との間に設けられた環状空間部２４つまりリブ２２間には冷却流体が供給されるように構成されている。また、冷却用ロール１３についても、説明はしないが、主ロール１１と略同じ構成にされている。
【００２６】
以下、本発明に係る押さえロール１２について説明する。
この押さえロール１２は、図２および図３に示すように、中央部分に所定外径で且つ所定長さの円柱部（筒状部ともいえる）３２が形成されるとともに両端部に当該円柱部３２よりも小径の軸部３３（３３Ａ，３３Ｂ）が形成され且つ導電性材料（例えば、鋼が用いられる）よりなる円柱軸体３１と、この円柱軸体３１の外周に且つ所定幅（まは所定隙間で、具体的には、１５〜２０ｍｍ程度である）ｄでもって環状空間部３４を有するように配置された筒状体３６と、上記円柱軸体３１の円柱部３２の外周に銅線が巻き付けられてなる電磁誘導コイル３７とから構成されている。
【００２７】
上記筒状体３６は、中央部分の薄肉円筒部４１と、この薄肉円筒部４１の両端部に取り付けられる支持軸部４２（４２Ａ，４２Ｂ）とから構成されている。
そして、上記円柱軸体３１の一端側の軸部３３Ａは軸受４３を介して一方の支持軸部４２Ａ側に回転自在に支持され、また他端側の軸部３３Ｂは軸受４４を介して他方の支持軸部４２Ｂ側に回転自在に支持され、さらにこの他端側の軸部３３Ｂの端面から小径軸状部３３Ｂａが突設されるとともにその先端は他方の支持軸部４２Ｂに設けられた貫通穴４６を挿通して外部に導出され、この導出された先端部分に上記電磁誘導コイル３７に交流電流、例えば高周波電流を供給するための接続用端子４５が設けられている。なお、小径軸状部３３Ｂａは、他方の支持軸部４２Ｂに形成された貫通穴４６に軸受４７を介して支持されている。勿論、この押さえロール１２の両端部である両支持軸部４２Ａ，４２Ｂは軸受４８を介してフレーム４９側に支持されている。
【００２８】
そして、上記筒状体３６の薄肉円筒部４１は、磁性材料で且つ導電性材料である鋼（強磁性体で、具体的には炭素鋼）が用いられるとともにその厚さが０．６〜５ｍｍの範囲内（この厚さの範囲については後述する）にされている。つまり、薄肉円筒部４１は、金属製薄板（所謂、薄鋼板である）により構成されている。
【００２９】
また、円柱軸体３１と筒状体３６との間の環状空間部３４には空気が封入されており、筒状体３６の全体に対する温度の均一化が図られている。
ところで、上記電磁誘導コイル３７は、円柱軸体３１の長手方向、つまりロール軸心方向において、複数に例えば３つに分割されている（勿論、４つ以上、例えば５つまたは７つに分割してもよい）。なお、分割された分割コイル部３７ａ同士間には隙間δが設けられている。
【００３０】
そして、上記各分割コイル部３７ａに供給される高周波電流をそれぞれ制御する制御部５が設けられている。
すなわち、制御部５を介して各分割コイル部３７ａに高周波電流が流されると、円柱軸体３１の一端側から出て他端側に入り交番磁束が発生し、この磁束が筒状体３６の薄肉円筒部４１を通過することにより当該薄肉円筒部４１に誘導電流が発生する。この誘導電流により、筒状体３６が、より正確には薄肉円筒部４１がジュール熱により加熱される。
【００３１】
そして、この薄肉円筒部４１が所定温度となるように、制御部５により、ロール軸心方向でその温度が制御されている。したがって、各分割コイル部３７ａに対応する筒状体３６の内壁面には、温度センサ（図示せず）が設けられるとともに、この温度センサにて検出された検出温度が制御部５に入力されている。
【００３２】
例えば、筒状体３６全体としての温度範囲は、１００〜４００℃の範囲内（勿論、具体的な温度は、製造する溶融樹脂製品によって異なる）となるように制御されるとともに、溶融樹脂との接触部分の全長に亘って均一な温度となるように、それぞれの分割コイル部３７ａに流される高周波電流が制御されて、ロールの調温が行われる。
【００３３】
特に、電磁誘導コイル３７の端面からは磁束が逃げやく、すなわち薄肉円筒部４１の端部近傍が低温領域になりやすいため、例えば両端部近傍の分割コイル部３７ａに流される高周波電流が強くされる。
【００３４】
上記構成において、シートを製造する場合、まず制御部５を介して電磁誘導コイル３７に、すなわち各分割コイル部３７ａに所定の高周波電流が供給されて交番磁束が発生される。この交番磁束により筒状体３６すなわち薄肉円筒部４１には誘導電流が発生し、そしてこの誘導電流に起因して発生するジュール熱により当該筒状体３６は所定温度に加熱される。この加熱とともに所定の回転速度でもって主ロール１１および押さえロール１２が回転されている状態において、押出成形機のダイ２からシート状の溶融樹脂３が両ロール１１，１２間に導かれ、ここで両ロール１１，１２による押圧（挟圧）にて所定厚さにされた後、冷却用ロール１３を介してシート４として引き出される。
【００３５】
ところで、押さえロール１２内においては、電磁誘導コイル３７により発生した交番磁束による電磁誘導により、薄肉円筒部４１の表面が所定温度に、例えば３００℃に維持されて、つまり導かれたシート状溶融樹脂３の調温が行われる。このとき、円柱軸体３１と筒状体３６との間の環状空間部３４に封入された空気により、薄肉円筒部４１の温度の均一化が図られている。
【００３６】
このように、押さえロール１２を、円柱軸体３１および筒状体３６で構成するとともに、この筒状体３６を円柱軸体３１に設けられた電磁誘導コイル３７により電磁誘導加熱を行うようになし、さらに電磁誘導コイルを複数に分割してそれぞれに流される高周波電流を制御するとともに円柱軸体３１と筒状体３６との間の環状空間部３４に空気を封入したので、従来のように、ポンプなどの圧送手段により液媒を環状空間部に直接供給するものとは異なり、圧力変動が発生せず、したがって筒状体３６における表面の変形を防止することができ、したがって製品であるシート４の厚さおよび表面性状を、より均一にして、品質の向上を図ることができる。
【００３７】
ここで、上記筒状体３６の厚さ、すなわち薄肉円筒部４１の厚さについて説明すると、０．６〜５ｍｍの範囲とされ、この範囲の決定に際しては、主ロール１１との接触部分で発生する線圧に基づき求められる。
【００３８】
最小線圧の下限値は機械強度上から決定され、機械的摺動抵抗を考慮した機械的な下限線圧は２Ｎ／ｍｍ程度であり、また低残留歪、表面平滑性、透明性などの特長を有する薄肉シート・フィルムを挟圧成形し得る場合の上限の線圧域は３０〜４０Ｎ／ｍｍ程度である（これより高い線圧域では、残留歪や収縮率が大きくなってしまう）。したがって、最小線圧は２Ｎ／ｍｍとするとともに、最大線圧は４０Ｎ／ｍｍとする。
【００３９】
次に、最小線圧および最大線圧に基づき、薄肉円筒部４１の厚さ（ここでは、ロールの厚さと称して説明する）を解析した結果について説明する。なお、解析を行うにあたっては、実用上、代表的なロール形状寸法である押さえロール外径３００ｍｍ，主ロール外径４００ｍｍおよび有効接触面長さ２０００ｍｍを採用した。
【００４０】
まず、最小線圧が２Ｎ／ｍｍとした場合のロール厚と最大応力との関係を求めると、図４のグラフのようになる。
最小線圧を２Ｎ／ｍｍとした場合の炭素鋼、例えばＳＣＭ材（ＪＩＳ規格：調質材）の回転曲げの疲労限度が５２０Ｎ／ｍｍ２であり、安全率（０．８）を考慮して、４２０Ｎ／ｍｍ２（５２０×０．８≒４２０）を満足する最小肉厚を、図４のグラフから求めると、０．６５ｍｍとなる。この値を丸めて、０．６ｍｍ（安全率を高く見ているので、切捨てた値を採用）を最小肉厚とした。
【００４１】
一方、最大肉厚については、最小肉厚が疲労限度を満足している関係上、当然、満足していることから、弾性接触の観点に基づき求めた。
すなわち、低残留歪、表面平滑性、透明性などの特長を有する薄肉シート・フィルムを挟圧成形し得る場合の上限の線圧域は、３０〜４０Ｎ／ｍｍ程度で、これ以上の高線圧域では、残留歪や収縮率が大きくなる。
【００４２】
そこで、押さえロールの弾性変形による接触幅が一定となるように、例えば３ｍｍとなるように、押さえロール肉厚と線圧との関係を求めると、図５に示すグラフのようになる。
【００４３】
このグラフから、線圧が４０Ｎ／ｍｍであるときの肉厚を求めると、４．７ｍｍとなるが、これを丸めて、５ｍｍを最大肉厚とした。
上述したような肉厚の範囲であれば、常温から６００℃程度の高温度までの温度範囲において、国内の商用電源（交流）の周波数（５０〜６０Ｈｚ）にて筒状体３６の内外面を効率良く均一な温度にすることができるとともに、もう少し高い２００Ｈｚ程度の周波数を用いることもできる。さらに即効的に加熱するために、図６に示す周波数をパラメータとする温度と電流浸透深さとの関係を示すグラフから、採用する薄肉円筒部の肉厚に対応する周波数を選定してもよい。例えば、肉厚が０．６ｍｍの場合には１０ｋＨｚが、また２〜３ｍｍの場合には５００Ｈｚ程度が選定される。
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールを、図７に基づき説明する。
【００４４】
上記実施の形態１においては、押さえロール１２の筒状体３６における薄肉円筒部４１と電磁誘導コイル３７との間の環状空間部３４には何も配置しなかったが、図７に示すように、本実施の形態２に係る押さえロール５０は、その環状空間部３４に、非磁性材料であるとともに高熱伝導性を有するアルミニウムの薄板材を蛇腹形状（勿論、環状でもある）にした熱伝達部材５１を配置したものである。
【００４５】
このような熱伝達部材５１を配置することにより、薄肉円筒部４１におけるロール軸心方向での温度のより一層の均一化を図ることができる。
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールを、図８および図９に基づき説明する。
【００４６】
上記実施の形態１においては、押さえロール１２の筒状体３６における薄肉円筒部４１の内面側には何も配置しなかったが、図８および図９に示すように、本実施の形態３に係る押さえロール６０は、筒状体３６すなわち薄肉円筒部４１の内壁面の略全面に亘って、銅、黄銅、アルミニウム、亜鉛、オーステナイト系ステンレスなどの非磁性材料からなる薄板状部材６１を配置する（貼り付ける）ようにしてもよい。また、この薄板状部材６１には、熱による膨張および収縮を許容するために、切れ目６２が形成されている。
【００４７】
この構成によると、実施の形態２と同様に、薄肉円筒部４１におけるロール軸心方向での温度のより一層の均一化を図ることができる。
［実施の形態４］
次に、本発明の実施の形態４に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールを、図１０および図１１に基づき説明する。
【００４８】
上記実施の形態１においては、押さえロール１２の筒状体３６の内面には何も設けなかったが、図１０および図１１に示すように、本実施の形態４に係る押さえロール７０は、筒状体３６すなわち薄肉円筒部４１の内壁面の略全面に亘って、銀、銅、アルミニウムなどの非磁性材料で且つ高熱伝導性を有する第１薄板材（第１薄板部）７１と、鋼、ニッケルなどの磁性材料で且つ熱伝導性を有する第２薄板材（第２薄板部）７２とを交互に積層してなる薄板状部材７３を配置したものである。この場合も、例えば平面視が三角波形状（ギザギザ状）の切れ目７４が形成されている。
【００４９】
このような熱伝導性を有する薄板状部材７３を配置することにより、実施の形態２と同様に、薄肉円筒部４１におけるロール軸心方向での温度のより一層の均一化を図ることができる。
【００５０】
なお、本実施の形態４においては、非磁性材料である第１薄板材７１と磁性材料である第２薄板材７２とを交互に積層したが、例えば図１２に示すように、非磁性材料である第１薄板材７１の内壁面（表面）に、磁性材料で且つ熱伝導性を有するニッケルからなる所定長さの環状の第２薄板材７２′を所定隙間を有してロール軸心方向に沿って複数個配置するとともに、薄肉円筒部４１の両端近傍の低温領域に対応する第２薄板材７２′は中央部分のそれよりも長くされている。
【００５１】
このように、ニッケルからなる第２薄板材７２′を複数箇所に配置し且つ両端近傍の低温領域に対応する第２薄板材７２′を中央部分のそれよりも長くしたので、第１薄板材７１および複数個の第２薄板材７２′とにより、薄肉円筒部４１に発生した熱の均一化、すなわちロール軸心方向での温度のより均一化を図ることができる。つまり、第４実施の形態の場合よりも、温度のさらなる一層の均一化を図ることができる。
［実施の形態５］
次に、本発明の実施の形態５に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールを、図１３に基づき説明する。
【００５２】
図１２に示した上記実施の形態４における変形例においては、薄肉円筒部４１の内壁面の略全面に亘って非磁性材料である第１薄板材７１およびさらにその内周面に、磁性材料で且つ熱伝導性を有するニッケルからなる所定長さの第２薄板材７２′を所定隙間を有して複数個配置したが、本実施の形態５に係る押さえロールは、その積層位置を逆にしたものである。
【００５３】
すなわち、図１３に示すように、この押さえロール８０は、薄肉円筒部４１の内壁面の略全面に亘って磁性材料で且つ熱伝導性を有するニッケルからなる第１薄板材８１を配置するとともに、その内周面に、電気抵抗が高く且つ熱伝導率が小さいために速やかに加熱されるカーボンからなる所定長さの第２薄板材８２を所定隙間を有して複数個配置したものである。例えば、このカーボンは、蒸着により、第１薄板材８１の内周面に形成される。この場合も、薄肉円筒部４１の両端近傍の低温領域に対応する第２薄板材８２を中央部分のそれよりも長くされている。
［実施の形態６］
次に、本発明の実施の形態６に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールを、図１４に基づき説明する。
【００５４】
上記実施の形態１においては、押さえロール１２の筒状体３６の内壁面には何も設けなかったが、図１４に示すように、本実施の形態６に係る押さえロール９０は、筒状体３６の内面側にヒートパイプ機能を具備させたものである。
【００５５】
すなわち、この押さえロール９０の筒状体３６における薄肉円筒部４１の内面側に且つ内壁面に沿って環状隙間９１を形成するように、断面がコの字形状の薄い環状板材（円柱部と両端のフランジ部とからなり、環状薄板材ともいえる）９２が設けられるとともに、この環状隙間９１には、水、アルコール、ナフタリンなどの熱媒体Ｈが充填（封入）されている。なお、この環状板材９２は、アルミニウム、真鍮などの非磁性材料にて構成されている。
【００５６】
この押さえロール９０によると、やはり、筒状体３６すなわち薄肉円筒部４１に発生した熱については、その温度が高い箇所では、熱媒体Ｈが加熱されて蒸気となり、そしてこの蒸気がロール軸心方向で移動して温度が低い箇所で熱を放出して液化することにより、筒薄肉円筒部４１におけるロール軸心方向での温度のより一層の均一化が図られる。
［実施の形態７］
次に、本発明の実施の形態７に係る薄膜状樹脂成形用押さえロールを、図１５に基づき説明する。
【００５７】
上記実施の形態１においては、押さえロール１２の筒状体３６における薄肉円筒部４１の内面には何も設けずに空気を封入したが、図１５に示すように、本実施の形態７に係る押さえロール１００は、筒状体３６における薄肉円筒部４１の内側である環状空間部３４内の空気を所定方向でもって供給および排出するようにしたものである。
【００５８】
すなわち、筒状体３６の一端側に空気を供給し得る空気供給部（簡単に言えば、継手である）１０１を設けるとともに他端側に空気を搬出し得る空気排出部（同じく、継手である）１０２を設け、そして空気供給部１０１には空気供給管１０３が接続されるとともに空気排出部１０２には空気排出管１０４が接続されている。勿論、空気供給管１０３の端部には、送風機などが接続されている。
【００５９】
この場合、円柱部３２の両端に設けられる軸部３３は、薄肉円筒部４１の両端に設けられる支持軸部４２に形成された貫通穴４６を挿通するように突設されるとともにそれぞれ軸受４７，４８により支持され、そして貫通穴４６と軸部３３との隙間を介して環状空間部３７内を空気が流れるようにされている。
【００６０】
この押さえロール１００によると、やはり、筒状体３６における薄肉円筒部４１に発生した熱が環状空間部３４内を流れる空気によりロール軸心方向で均一化され、すなわち薄肉円筒部４１のロール軸心方向での温度の均一化が図られる。この場合、供給空気量を制御することにより、空冷効果を増減することができるので、溶融樹脂の加熱温度が比較的低い温度であっても対応することができる。
【００６１】
なお、貫通穴４６と軸部３３との隙間を介して空気の供給および排出を行う替わりに、円柱軸体３１内に、空気の流通用穴部を形成することにより、環状空間部３７に対して空気の供給および排出を行うようにしてもよい。
【００６２】
ところで、上述した各実施の形態においては、電磁誘導コイルをロール軸心方向にて複数に分割したものとして説明したが、例えば図１６に示すように、温度調整域全体に亘って一体化したものであってもよい。
【００６３】
そして、さらに、この場合、両端部近傍の低温領域における電磁誘導コイル３７の巻数を中間部分のそれよりも多くすることにより、薄肉円筒部４１における温度のより均一化を図ることができる。
【００６４】
このような電磁誘導コイルを有する押さえロールの基本的な構成を、簡潔に表現すると、以下のようになる。
すなわち、この押さえロールは、押出成形機から押し出されたシート状の溶融樹脂を主ロールとの間に導いてシート・フィルムなどの薄膜状樹脂製品を成形するための押さえロールであって、
導電性材料により形成された軸体と、この軸体との間で環状空間部を有するようにその外周にて回転自在に支持された筒状体と、上記軸体の外周に巻き付けられた電磁誘導コイルとから構成するとともに、
上記筒状体を、可撓性を有する磁性材料からなる金属製薄板により形成したものであり、
また上記構成において、筒状体の両端部近傍の低温領域における電磁誘導コイル３７の巻数を中間部分のそれよりも多くしたものである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る押さえロールを用いたロール成形装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】同実施の形態１に係る押さえロールの一部切欠正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】同実施の形態１に係る押さえロールの肉厚を決定するためのロール厚と最大応力との関係を示すグラフである。
【図５】同実施の形態１に係る押さえロールの肉厚を決定するためのロール厚と線圧との関係を示すグラフである。
【図６】炭素鋼の誘電加熱時における電流浸透深さと温度との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態２に係る押さえロールの要部断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る押さえロールの要部断面図である。
【図９】同実施の形態３に係る押さえロールの要部斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る押さえロールの要部断面図である。
【図１１】同実施の形態４に係る押さえロールの要部斜視図である。
【図１２】実施の形態４に係る押さえロールの変形例を示す要部断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態５に係る押さえロールの要部断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態６に係る押さえロールの要部断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態７に係る押さえロールの要部断面図である。
【図１６】本発明の各実施の形態に係る押さえロールの変形例を示す一部切欠正面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ ロール成形装置
２ ダイ
３ 溶融樹脂
４ シート
１１ 主ロール
１２ 押さえロール
３１ 円柱軸体
３２ 円柱部
３３ 軸部
３４ 環状空間部
３６ 筒状体
３７ 電磁誘導コイル
４１ 薄肉円筒部
４２ 支持軸部
４５ 接続用端子
５０ 押さえロール
５１ 熱伝達部材
６０ 押さえロール
６１ 薄板状部材
６２ 切れ目
７０ 押さえロール
７１ 第１薄板材
７２ 第２薄板材
７２′ 第２薄板材
７３ 薄板状部材
７４ 切れ目
８０ 押さえロール
８１ 第１薄板材
８２ 第２薄板材
９０ 押さえロール
９１ 環状隙間
９２ 環状板材
１００ 押さえロール
１０１ 空気供給部
１０２ 空気排出部
１０３ 空気供給管
１０４ 空気排出管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出成形機から押し出されたシート状の溶融樹脂を主ロールとの間に導いてシート・フィルムなどの薄膜状樹脂製品を成形するための押さえロールであって、
導電性材料により形成された軸体と、この軸体との間で環状空間部を有するようにその外周にて回転自在に支持された筒状体と、上記軸体の外周に巻き付けられた電磁誘導コイルとから構成するとともに、
上記筒状体を、可撓性を有する磁性材料からなる金属製薄板により形成したことを特徴とする薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【請求項２】
押出成形機から押し出されたシート状の溶融樹脂を主ロールとの間に導いてシート・フィルムなどの薄膜状樹脂製品を成形するための押さえロールであって、
導電性材料により形成された軸体と、この軸体との間で環状空間部を有するようにその外周にて回転自在に支持された筒状体と、上記軸体の外周に巻き付けられた電磁誘導コイルとから構成するとともに、
上記筒状体を、可撓性を有する磁性材料からなる金属製薄板により形成し、
さらに上記電磁誘導コイルを軸体の軸心方向において複数に分割するとともに、これら分割された各分割コイル部に供給する電流をそれぞれ制御し得る制御部を具備したことを特徴とする薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【請求項３】
筒状体の厚さを、０．６〜５ｍｍの範囲にしたことを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【請求項４】
熱伝導性を有するアルミニウムの薄板材を蛇腹形状にしてなる熱伝達部材を筒状体の環状空間部に配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【請求項５】
筒状体の内壁面に非磁性材料で且つ熱伝導性を有する薄板状部材を配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【請求項６】
薄板状部材が銅、黄銅、アルミニウム、亜鉛およびオーステナイト系ステンレスのいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【請求項７】
筒状体の内壁面に非磁性材料で且つ熱伝導性を有する第１薄板部と磁性材料で且つ熱伝導性を有する第２薄板部とを交互に積層してなる薄板状部材を配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【請求項８】
第１薄板部が銀、銅およびアルミニウムのいずれかであるとともに、第２薄板部が鋼またはニッケルであることを特徴とする請求項７に記載の薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【請求項９】
筒状体の内壁面に銅層を配置するとともに、この銅層の内壁面に、所定長さのニッケル層をロール軸心に沿って複数個配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【請求項１０】
筒状体の内壁面に銅層を配置するとともに、この銅層の内壁面に、所定長さのカーボン層をロール軸心に沿って複数個配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【請求項１１】
筒状体の内壁面に非磁性材料からなる環状板材を配置して筒状体と当該環状板材との間に環状隙間を形成するとともに、この環状隙間内に熱媒体を充填して、当該筒状体の内面にヒートパイプ機能を具備したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【請求項１２】
環状空間部に空気を流すようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【請求項１】
押出成形機から押し出されたシート状の溶融樹脂を主ロールとの間に導いてシート・フィルムなどの薄膜状樹脂製品を成形するための押さえロールであって、
導電性材料により形成された軸体と、この軸体との間で環状空間部を有するようにその外周にて回転自在に支持された筒状体と、上記軸体の外周に巻き付けられた電磁誘導コイルとから構成するとともに、
上記筒状体を、可撓性を有する磁性材料からなる金属製薄板により形成したことを特徴とする薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【請求項２】
押出成形機から押し出されたシート状の溶融樹脂を主ロールとの間に導いてシート・フィルムなどの薄膜状樹脂製品を成形するための押さえロールであって、
導電性材料により形成された軸体と、この軸体との間で環状空間部を有するようにその外周にて回転自在に支持された筒状体と、上記軸体の外周に巻き付けられた電磁誘導コイルとから構成するとともに、
上記筒状体を、可撓性を有する磁性材料からなる金属製薄板により形成し、
さらに上記電磁誘導コイルを軸体の軸心方向において複数に分割するとともに、これら分割された各分割コイル部に供給する電流をそれぞれ制御し得る制御部を具備したことを特徴とする薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【請求項３】
筒状体の厚さを、０．６〜５ｍｍの範囲にしたことを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【請求項４】
熱伝導性を有するアルミニウムの薄板材を蛇腹形状にしてなる熱伝達部材を筒状体の環状空間部に配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【請求項５】
筒状体の内壁面に非磁性材料で且つ熱伝導性を有する薄板状部材を配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【請求項６】
薄板状部材が銅、黄銅、アルミニウム、亜鉛およびオーステナイト系ステンレスのいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【請求項７】
筒状体の内壁面に非磁性材料で且つ熱伝導性を有する第１薄板部と磁性材料で且つ熱伝導性を有する第２薄板部とを交互に積層してなる薄板状部材を配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【請求項８】
第１薄板部が銀、銅およびアルミニウムのいずれかであるとともに、第２薄板部が鋼またはニッケルであることを特徴とする請求項７に記載の薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【請求項９】
筒状体の内壁面に銅層を配置するとともに、この銅層の内壁面に、所定長さのニッケル層をロール軸心に沿って複数個配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【請求項１０】
筒状体の内壁面に銅層を配置するとともに、この銅層の内壁面に、所定長さのカーボン層をロール軸心に沿って複数個配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【請求項１１】
筒状体の内壁面に非磁性材料からなる環状板材を配置して筒状体と当該環状板材との間に環状隙間を形成するとともに、この環状隙間内に熱媒体を充填して、当該筒状体の内面にヒートパイプ機能を具備したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【請求項１２】
環状空間部に空気を流すようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の薄膜状樹脂成形用押さえロール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−１７９４３（Ｐ２０１０−１７９４３Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８０８３２（Ｐ２００８−１８０８３２）
【出願日】平成２０年７月１１日（２００８．７．１１）
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
【出願人】（０００１１０１５８）トクデン株式会社 (91)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１１日（２００８．７．１１）
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
【出願人】（０００１１０１５８）トクデン株式会社 (91)
【Ｆターム（参考）】
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