(57)【要約】【課題】接触均一性を損なわずガイドロールで支持した基材を押圧することが可能なニップ装置と液膜除去方法を提供すること。【解決手段】走行する基材を抱き角を持たせて支持するためのガイドロールと、前記ガイドロールに対向し、前記基材の幅以上の幅であるニップロールと、前記ニップロールが前記ガイドロールへ向かって降下し、前記ニップロールの自重で前記ガイドロールに支持される基材を押圧するように、前記ニップロールの両端をそれぞれ支持する傾斜路を有する一対のガイドと、を備えたニップ装置である。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行する基材を抱き角を持たせて支持するための第一の回転部材と、
前記第一の回転部材に対向し、前記基材の幅以上の幅である第二の回転部材と、
前記第二の回転部材が前記第一の回転部材へ向かって斜めに降下し、第二の回転部材の自重で第一の回転部材に支持される基材を押圧するように、第二の回転部材の両端をそれぞれ支持する傾斜路を有する一対のガイドと、を備えたニップ装置。
【請求項２】
前記第二の回転部材が、その両端を回転自在に支持する一対の軸受けを備え、前記軸受けが前記ガイドの傾斜路に支持された、請求項１のニップ装置。
【請求項３】
走行する基材を抱き角を持たせて支持するための第一の回転部材と、
前記第一の回転部材に対向し、前記基材の幅以上の幅である第二の回転部材と、
前記第二の回転部材が前記第一の回転部材へ向かって垂直に降下し、第二の回転部材の自重で第一の回転部材に支持される基材を押圧するように、第二の回転部材の両端がそれぞれ挿入される長穴の溝が形成された一対のガイドと、を備えたニップ装置。
【請求項４】
前記第二の回転部材が、その両端を回転自在に支持する一対の軸受けを備え、前記軸受けが前記ガイドの長穴の溝に挿入された、請求項３のニップ装置。
【請求項５】
前記ガイドが、前記第二の回転部材が前記第一の回転部材に支持される基材の上流側の接線位置を押圧するように配置された、請求項１〜４のいずれかのニップ装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかのニップ装置を用い、表面に液膜が付着した基材を前記第一の回転部材に抱かして支持しつつ搬送し、前記第二の回転部材で前記基材に付着した液膜を除去する、液膜除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はニップ装置と、そのニップ装置を用いた液膜除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ディスプレイ分野、エレクトロニクス分野、電池分野などに使用される基材は、製膜、塗工などの工程を経て部材、プロセス材として使用される。
【０００３】
近年、材料物性の向上や基材に付着する異物の除去などを目的として、洗浄工程を有する製造工程が多用されており、その工程において基材は様々な洗浄液に連続的に浸漬される。この洗浄工程で基材に付着した洗浄液を除去し、更に乾燥させることによって部材やプロセス材が製造される。
【０００４】
ここで、洗浄液の除去手段としては、スクレーパ、エアナイフ、バキュームロール、ニップロールなどが挙げられ、それぞれの要求に応じた方式が採用されている。中でもニップロールは用役が不要のためエアナイフ、バキュームロールに比べコストパフォーマンスに優れる。また、同じ接触式であるスクレーパは基材にせん断摩擦が加わるため基材へのダメージが懸念されるが、基材の搬送速度と同一速度で回転するニップロールは基材へのダメージを抑制できる手段として利用しやすい。
【０００５】
しかしながら、部材やプロセス材の軽量化、小型化が進む中、より薄膜の基材の適用が要求されており、そのような基材は搬送時にシワなどの欠点が発生しやすいため、ニップロールと基材との接触均一性の向上が重要視されている。
【０００６】
ニップロールで洗浄液の除去性を上げるには一般的にロールの小径化、もしくはニップによる加圧を増加することが考えられる。しかし、小径だと剛性が低下することと、加圧による変形が生じてしまうため、どちらの作用ともニップロールの撓みを誘発してしまい、基材との接触均一性が低下してしまう。これらの問題に対して様々なニップロールが開示されている。
【０００７】
特許文献１には、ニップロールの撓みを考慮して、幅方向の中央から端部にかけて径を細くすることによって接触均一性を向上させたニップロールが開示されている。
【０００８】
また、特許文献２には、中心軸と外周面の２部構造を成し、幅方向中央で軸と外周面とを連結させて、加圧により軸が撓んでも外周面は撓まない構造として接触均一化を図ったニップロールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−８０２１９号公報
【特許文献２】特開２０１３−９２７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の技術では、幅方向の直径の分布が既に決定されているため、ある一定の押圧でしか接触均一性を担保できず、基材品種などの条件変更に伴い洗浄液の付着液量が変わり、押圧を変化させたい場合に調整ができない。また、特許文献２の技術は構造が複雑であることと、材料強度と加工性を考慮するとニップロール外径を大きくせざるを得なくなり、製作費用が増大してしまう。
【００１１】
本発明はかかる現状に鑑みてなされたものであり、小径のニップロールでありながら、ロールの撓みを抑制し、さらに製作費用を最小限に抑え接触均一化を達成するニップ装置を提供する。また、そのニップ装置を用いた液膜除去方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する本発明の第一のニップ装置は、走行する基材を抱き角を持たせて支持するための第一の回転部材と、前記第一の回転部材に対向し、前記基材の幅以上の幅である第二の回転部材と、前記第二の回転部材が前記第一の回転部材へ向かって斜めに降下し、第二の回転部材の自重で第一の回転部材に支持される基材を押圧するように、第二の回転部材の両端をそれぞれ支持する傾斜路を有する一対のガイドと、を備えている。
【００１３】
また、上記課題を解決する本発明の第二のニップ装置は、走行する基材を抱き角を持たせて支持するための第一の回転部材と、前記第一の回転部材に対向し、前記基材の幅以上の幅である第二の回転部材と、前記第二の回転部材が前記第一の回転部材へ向かって垂直に降下し、第二の回転部材の自重で第一の回転部材に支持される基材を押圧するように、第二の回転部材の両端がそれぞれ挿入される長穴の溝が形成された一対のガイドと、を備えている。
【００１４】
また、本発明の液膜除去方法は、本発明の第一または第二のニップ装置を用い、表面に液膜が付着した基材を前記第一の回転部材に抱かして支持しつつ搬送し、前記第二の回転部材で前記基材に付着した液膜を除去する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のニップ装置は、第一の回転部材の両端を加圧する機構を用いないので、加圧による曲げ変形が発生せず、第一の回転部材の撓みが抑制される。
【００１６】
また、第一の回転部材が、対向する第二の回転部材に向かって自重で斜めに降下、もしくは垂直に降下する構造であるので、対向する第二の回転部材が支えとなるため自重撓みも抑制することができ、接触均一性が向上する。
【００１７】
以上の効果により、本発明のニップ装置は、第一の回転部材として小径のニップロールを使用したときも、ニップロールの撓みなく接触均一性を保てるので、幅方向に均一に液膜を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】洗浄液の液膜除去工程の説明図
【図２】ニップロールを小径にすることで液膜除去性が向上することを説明する図
【図３】ニップロールでガイドロールと基材との上流側接線位置から距離Ｘ離れた位置を押圧する説明図
【図４】ニップロールでガイドロールと基材との上流側接線位置を押圧する説明図
【図５】従来の加圧ニップにおける接触均一性を示す説明図
【図６】本発明のニップ装置における接触均一性を示す説明図
【図７】本発明の第一のニップ装置により、ニップロールで対向するガイドロールの側面に押圧する場合の説明図
【図８】本発明の第二のニップ装置により、ニップロールで対向するガイドロールの上面に押圧する場合の説明図
【図９】ニップロールの退避機構の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２０】
図１を参照する。図１は本発明のニップ装置に限らず、ニップ装置全般を用いて洗浄液の液膜除去を行う工程を説明する図である。
【００２１】
基材２は各位置に設けられた複数のガイドロールを介して洗浄液４を充填した洗浄槽３に浸漬される。その後、洗浄液の液膜除去装置１によって基材２に付着した洗浄液４を均一に除去する。洗浄液除去装置１は、第一の回転部材６と、それに対向する第二の回転部材５とで構成されている。一般的に第一の回転部材６のことをニップロール、第二の回転部材５をガイドロールと称するので、本願においても以後、ニップロール６、ガイドロール５とする。液膜除去装置１は走行する基材２に対して断続的に複数設置してもよく、その場合は、ニップロール６が接触する基材２の面が表裏交互になるように配置することが好ましい。
【００２２】
ここで、基材２を支持するガイドロール５は、フリーロールもしくは駆動ロールのいずれであってもよいが、基材２との滑りによる基材２へのダメージがないように駆動ロールとすることが好ましい。また、ニップロール６の撓みが抑制できてもガイドロール５の撓みがあると接触均一性が担保できないためガイドロール５は撓みを発生させない剛性を有する材料と外径を選定することが好ましい。そのため、ガイドロール５の設置スペースが許される範囲であれば、ガイドロール５は外径が大きくなってもよい。
【００２３】
より接触均一性を上げることと、基材２に接触する際に基材２へのダメージを防止するためニップロール６の表面はゴムなどの弾性材料を用いることが好ましい。基材２の材質や洗浄液４の種類、搬送条件に応じて基材２のダメージと弾性材料の経時劣化を考慮し、適切な硬度の弾性材料を選定することが好ましい。
【００２４】
図２を参照する。洗浄液４の液膜除去性能を上げるためには、ニップロール６の外径を細くすることが好ましい。その原理を図２を用いて説明する。図２には、ガイドロール５にロール径の大きいニップロール６Ａ、ロール径の小さいニップロール６Ｂが接触している様子が図示されている。ガイドロール５にロール径の大きいニップロール６Ａが接触しているとき、ニップロール６Ａとガイドロール５との間隙がある大きさＹとなる位置は、押圧位置７から距離ＸＡだけ離れた位置となる。一方、ガイドロール５にロール径の小さいニップロール６Ｂが接触しているとき、ニップロール６Ｂとガイドロール５との間隙が同じＹとなる位置は、押圧位置から距離ＸＢだけ離れた位置となる。このそれぞれの距離ＸＡ、ＸＢを比較すると、ＸＡ＞ＸＢとなる。つまり、ニップロール６の外径が大きい方が、ガイドロール５とニップロール６との間の狭い箇所が長くなるために液膜が留まりやすい。その結果、液膜が除去できにくくなる。そのため、ニップロール６の外径が小さいほど液膜除去性が向上する。ニップロール６の外径は、材質、重量および回転速度を考慮し、共振を発生させる固有振動数以下となるよう、細くなりすぎないように最適な外径を決定することが好ましい。
【００２５】
次に、ニップロール６が小径であっても、ニップロール６を撓ませることなく、ニップロール６を基材に均一に接触させることができる本発明のニップ装置の構造について説明する。
【００２６】
図５および図６を参照する。一般的なニップ装置では、図５に示すようにニップロール６の軸両端をエアシリンダーなどで加圧する構造である。この構造であると、ニップロール６が小径である場合には、ニップロール６の撓みが大きくなり幅方向中央の接触圧が小さくなる。本発明のニップ装置では、図６に示すようにニップロール６の軸両端に力を付与する構造を無くすことで、ニップロール６の軸の撓みを抑制し、ニップロール６の接触均一性が向上する。
【００２７】
図７を参照する。図７は本発明の第一のニップ装置の構造を示す模式図である。第一のニップ装置は、走行する基材２を抱き角を持たせて支持するためのガイドロール５と、ガイドロール５に対向し基材２の幅以上の幅であるニップロール６と、ニップロール６の両端をそれぞれ支持する傾斜路を有する一対のガイド１０とを備えている。一対のガイド１０は、ニップロール６がガイドロール５へ向かって斜めに降下し、ニップロール６の自重でガイドロール５に支持される基材２を押圧するように、ニップロール６を支持する。
【００２８】
ニップロール６の軸両端をそれぞれ支持する傾斜路を有する一対のガイド１０を設けることで、ニップロール６はガイド１０の傾斜路上をガイドロール５へ向かって斜めに転がり降下するので、ガイドロール５に支持された基材２を自重で押圧できる。この構造であれば、ニップロール６の軸両端に力を付与していないので、ニップロール６の軸が撓むことなく、ニップロール６が均一に基材２に接触する。なお、図７に示すガイド１０では、ニップロール６の両端を挿入する長穴の溝が形成されているが、長穴でなくともニップロール６を下側から支持する傾斜路が形成されていればよい。
【００２９】
図８を参照する。図８は本発明の第二のニップ装置の構造を示す模式図である。第二のニップ装置は、走行する基材２を抱き角を持たせて支持するためのガイドロール５と、ガイドロール５に対向し基材２の幅以上の幅であるニップロール６と、ニップロール６の両端がそれぞれ挿入される長穴の溝が形成された一対のガイド１０とを備えている。一対のガイド１０は、ニップロール６がガイドロール５へ向かって垂直に降下し、ニップロール６の自重でガイドロール５に支持される基材２を押圧するように、ニップロール６を保持する。第一のニップ装置では、ニップロール６はガイドロール５に向かって、垂直方向上側から傾いた斜め方向より降下するが、第二のニップ装置では、ニップロール６はガイドロール５に向かって、垂直方向上側より降下する。
【００３０】
ニップロール６の軸両端を挿入する長穴の溝が形成された一対のガイド１０を設けることで、ニップロール６はガイド１０の長穴の溝に沿ってガイドロール５へ向かって垂直に降下するので、ガイドロール５に支持された基材２を自重で押圧できる。第一のニップ装置と同様に、この構造でも、ニップロール６の軸両端に力を付与していないので、ニップロール６の軸が撓むことなく、ニップロール６が均一に基材２に接触する。なお、第二のニップ装置では、走行する基材２に接触した時にせん断力でニップロール６が基材２から離れないように、ニップロール６の位置を規制するため、ガイド１０には長穴の溝が形成されている必要がある。
【００３１】
続いて、第一のニップ装置と第二のニップ装置に共通する好ましい形態について以下説明をする。
【００３２】
第一のニップ装置と第二のニップ装置では、ニップロール６とガイド１０との摺動部の発塵を防止するため、ニップロール６の軸の両端には、両端を回転自在に支持する軸受け１１を設け、軸受け１１をガイド１０の傾斜路で支持するか、軸受け１１をガイド１０の長穴の溝に挿入させることが好ましい。その軸受け１１と接触するガイド１０との摺動部とを平滑にすることがより好ましい。また、ニップロール６の軸の撓みを発生させないように、軸受け１１は重量の軽いものを選定することが好ましい。また、ガイドロール５とニップロール６を清掃する場合を考慮し、図９に示すようにニップロール６をガイドロール５から離して退避できるように、ガイド１０に退避機構１２を設けることが好ましい。
【００３３】
第一のニップ装置と第二のニップ装置では、ニップロール６がガイドロール５に支持される基材２の上流側の接線位置を押圧するように、ガイド１０を配置することが好ましい。ニップロール６が上流側の接線位置を押圧することで、液膜除去性を向上させることができる。その理由を図３と図４で説明する。
【００３４】
図３および図４を参照する。図３は、ニップロール６がガイドロール５と基材２との上流側の接線位置から距離Ｘだけ離れた位置を押圧している様子を示す図である。接線位置９から押圧位置に至るまでに基材２とガイドロール５の間には、液膜がかみこむ狭い領域Ｓが形成され、この領域Ｓには液膜が留まりやすくなるため、液膜を除去しにくい。一方、図４は、ニップロール６がガイドロール５と基材２との上流側の接線位置を押圧している様子を示す図である。この状態であれば液膜が噛み込む狭い領域Ｓが形成されないため、液膜を除去しやすくなる。
【実施例】
【００３５】
以下に実施例を挙げて、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３６】
材質ＰＥ（ポリエチレン）、厚み７μｍの基材２を速度５０ｍ／分で連続搬送させ、洗浄水４を充填した洗浄槽３に浸漬させた。その後、基材２を直径８０ｍｍの金属製のガイドロール５に抱き角６０度で抱かせ、このガイドロール５に対向するニップロール６によって基材２を押圧することで、洗浄水４の除去を行った。この洗浄水４の除去性を評価するため、ニップロール６の搬送方向下流側にクラボウ製の水分膜厚計ＲＸ-２００を設置し、走行する基材２の幅方向中央部に残った付着水の膜厚を測定した。
【００３７】
ニップロール６は、面長７５０ｍｍであり、ＳＵＳ製の厚み５ｍｍの芯金に材質がエチレンプロピレンジエン（ＥＰＤＭ）、硬度が７０度のゴムを厚み５ｍｍで巻いたものを使用した。
【００３８】
また、洗浄水４の除去性に影響するニップロール６の幅方向の接圧分布を測定するため富士フィルム社製の感圧紙（プレスケール３ＬＷ）と圧力画像ソフト（ＦＰＤ−１００）を用いて測定した。その幅方向の接触圧分布における最小値を最大値で割り１００を掛けた数値[％]を接触圧均一性と定義し、評価を行った。次に、ニップロール６の外径、両端への付与荷重、および位置の条件を変更させた実施例及び比較例について記載する。なお、全ての例において、ニップロールの軸両端に軸受け１１を設置した。
【００３９】
（実施例１）
ニップロール６は外径２５ｍｍとし、図７に示す構成にて、対向するガイドロール５と基材２との接線の位置をニップロール６の自重のみで押圧した。
【００４０】
（実施例２）
ニップロール６は外径２５ｍｍとし、図８に示す構成にて、対向するガイドロール５と基材２との接線から１０ｍｍの位置をニップロール６の自重のみで押圧した。
【００４１】
（実施例３）
ニップロール６は外径６０ｍｍとし、図７に示す構成にて、対向するガイドロール５と基材２との接線の位置をニップロール６の自重のみで押圧した。
【００４２】
（比較例１）
ニップロール６は外径６０ｍｍとし、ニップロール６の両端軸に設けたエアシリンダーにより、軸端それぞれに１０ｋｇの荷重を付与して、対向するガイドロール５と基材２との接線の位置を押圧した。
【００４３】
（比較例２）
ニップロール６は外径２５ｍｍとし、ニップロール６の両端軸に設けたエアシリンダーにより、軸端それぞれに１０ｋｇの荷重を付与して、対向するガイドロール５と基材２との接線の位置を押圧した。
【００４４】
それぞれの結果を表１に示す。
【００４５】
実施例１と実施例２との対比より、押圧位置を対向するガイドロール５と基材２との接線とする方が通過水膜厚を減少できることが分かる。
【００４６】
実施例１と実施例３との対比より、ニップロール６の外径が小さいほど、通過水膜厚を減少できることが分かる。
【００４７】
実施例３と比較例１との対比より、両端荷重が大きいとニップロール６が撓むため、接触圧均一性が悪化し、幅方向中央の接触圧が下がり通過水膜厚が増加することが分かる。
【００４８】
ニップロール６の外径の小さい比較例２では、ニップロール６の両端に荷重を加えると撓みがさらに大きくなるため、ニップロール６とガイドロール５の幅方向中央部が接触しない状態となり、接触圧均一性が低下することに伴い通過水膜厚が増加した。
【００４９】
これらの結果から、通過水膜厚を減少させる、すなわち洗浄水４の除去性能を上げるには、両端荷重を付与せずにニップロール６の自重のみで押圧し、接触圧均一性を上げるのが有効であることが分かる。また、押圧位置を対向するガイドロール５と基材２との接線とすることや、ニップロール６の外径を小さくすることが、洗浄水４の除去性能を上げるにはさらに好ましいことが分かる。
【００５０】
【表１】
2017124342.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、連続搬送する基材に付着した液膜を除去する工程であれば適用できる。
【符号の説明】
【００５２】
１    洗浄液除去装置
２    基材
３    洗浄槽
４    洗浄液
５    ニップロールと対向するガイドロール
６    ニップロール
６Ａ  外径が大きいニップロール
６Ｂ  外径が小さいニップロール
７    押圧位置
８    基材に付着する液膜の表面
９    ガイドロールと基材との上流側の接線位置
１０  ガイド
１１  軸受け
１２  退避機構
Ｘ    ガイドロールと基材との上流側接線位置からニップ位置までの距離
ＸＡ、ＸＢ  ガイドロールとニップロールとの接触位置から隙間がＹとなる位置までの距離
Ｙ    ガイドロールとニップロールとの隙間
Ｓ    ニップ位置までにおいてガイドロールと基材との間にかみこむ水の領域  
【図１】
2017124342.tif 000004
【図２】
2017124342.tif 000005
【図３】
2017124342.tif 000006
【図４】
2017124342.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
2017124342.tif 000010
【図８】
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【図９】
2017124342.tif 000012