3/26 Roll To Roll製造・量産技術における 各工程の要素技術の実践

AndanTEC 兼 Roll To Roll研究会　代表　浜本 伸夫　氏
元富士フイルム（株）、元サムスン電子

技術コンサルタント　博士（工学）　藤本 清二　氏
元住友化学（株）、元大倉工業（株）

　多くの機能性フィルムはRoll To Roll工程で量産される。各工程要素の調和により、目標の品質を得ることができる。主な工程要素は塗工・乾燥・搬送・伝熱であるが、塗工・乾燥・伝熱は移動現象、搬送は機械と材料力学の知識が必要である。しかし、これらの工程をリンクして学べる参考書は少ない。

　本セミナーでは塗工・乾燥、伝熱、搬送の各々を専門とする技術者がRoll To Roll工程の技術の「ツボ」を解説します。

【第1部】 塗工製品の開発と製造（10:30～12:00 浜本氏）
　1．新製品開発 　実験室から量産化へのスケールアップ
　　1-1．塗工と乾燥（開発とパイロットと量産）
　　1-2．フィルムが利用されている製品は？
　　1-3．フィルムの構成要素　～厚みと層数～
　　1-4．開発のステップ
　　1-5．パイロット用の塗工液（粘度の適正化・塗工と乾燥のバランス）
　2．スロット塗工
　　2-1．薄塗り（スジが限界現象）とCa数 
　　2-2．厚塗りとギャップ設定
　　2-3．TWOSD（Kiss Coating/Off Rolled Coating）
　　2-4．コーティングロールのギャップ変動
　　2-5．スロットダイ内の流動とマニホールドとスロットの役割り
　　2-6．マニホールド差圧による流量減少
　　2-7．マニホールドの断面形状
　　2-8．スロットのテーパー化
　　2-9．スロットギャップ偏差の影響
　　2-10．スロットダイを構成する部品
　　2-11．バックアップロール（ベアリング・ジャーナル軸受たわみ）
　3．ブレード塗工（アプリケーターとコンマコーター）
　　3-1．ブレード塗工の分類（ナイフ・スティッフ・ベント）
　　3-2．コンマ・コーターの特徴
　　3-3．ナイフ型ブレードの塗工厚み
　　3-4．コンマロールたわみ
　　3-5．液ダム内の流動
　　3-6．ダム液面と底面
　　3-7．液ダムの液漏れ防止フィルム
　4．グラビア塗工
　　4-1．ダイレクト方式（正転）
　　4-2．リバース方式（逆転）
　　4-3．キスリバース方式（バックアップなし）
　　4-4．ドクターチャンパー方式（密閉型）
　　4-5．ダイレクト方式の液だまり（ギャップと粘度の寄与大）
　　4-6．ダイレクト方式の膜分断（渦は周速比に依存）
　　4-7．リブ発生条件（ダイレクトの場合）
　　4-8．リバースの膜転写箇所の流動
　　4-9．リバース方式の塗布可能領域
　　4-10．セルの過充填と部分充填
　　4-11．ブレード後のセル残液
　　4-12．ドクターブレード当て角・形状
　　4-13．ドクターブレードの押し圧と膜厚
　　4-14．ドクターブレードの当て角と摩耗
　　4-15．ドクターブレードの接触面に作用する力

【第2部】Roll To Rollによる塗膜乾燥（13:00～14:10　浜本氏）
　1．はじめに
　　1-1．「減率乾燥」と「限界含水率」
　　1-2．実験室とRoll To Rollの違い
　　1-3．乾燥の支配因子
　2．乾燥設備と溶媒の寄与
　　2-1．乾燥風の供給方法
　　2-2．乾燥風の吹き出し方式（二次元ノズル・多孔板・浮上系）
　　2-3．溶媒の寄与（水はLewis近似）
　　2-4．乾燥に関わる物性値
　　2-5．塗膜の表面温度は湿球温度（空気線図）
　　2-6．蒸発潜熱
　　2-7．飽和蒸気圧と温度（アントワンの式）
　　2-8．各溶媒の空気線図
　　2-9．等湿球温度線（1）水はLewis近似式
　　2-10．有機溶剤系のガス濃度：爆発下限界（Lower Explosive Limit）基準
　3．減率乾燥速度
　　3-1．簡易計算法（乾燥係数 N＝1/2～2/3）
　　3-2．水系の限界点・仮想点・乾燥点（PVA水溶液）
　　3-3．単溶剤系の乾燥速度（親水/疎水性と湿度）
　　3-4．2成分系の乾燥挙動
　4．乾燥起因の面状トラブルと対策
　　4-1．ベナールセル（ゆず肌）
　　4-2．ハジキ（メカニズム）
　　4-3．クリーン化による異物対策
　　4-4．クリーン度を維持する換気と風速
　　4-5．レベリングの理論（Orchard 式）
　　4-6．塗工室と前後ゾーンの圧力バランス
　　4-7．塗工室の気流の数値解析
　　4-8．塗工室前後の差圧の影響
　　4-9．下向き塗工面による風ムラ対策（密度流）

【第3部】フィルム伝熱の理論と実際（14:20～15:10　浜本氏、藤本氏）
　1．ヒートロール（浜本氏）
　　1-1．アイロン効果による巻き芯写りの緩和効果
　　1-2．ロール径と本数の適正化
　2．ホットプレート加熱（浜本氏）
　　2-1．加熱助走時間（非定常熱伝導の計算方法）
　　2-2．接触熱抵抗
　　2-3．橘・佐野川の式による接触熱抵抗の見積もり
　　2-4．熱風でホットプレート同様に100℃乾燥すると?（DMFで試算）
　3．巻取りバルクロールの伝熱（浜本氏）
　　3-1．粘着フィルムの加熱養生とシワ問題
　　3-2．バルクロール内の温度履歴と既往の対策
　　3-3．巻芯内部からの対流伝熱を加味したモデルと実験検証
　　3-4．バルクロール内の温度分布 (巻長と巻芯径の影響)
　　3-5．バルクロール昇温に要する時間の予測式
　4．フィルムの伝熱問題（藤本氏）
　　4-1．フィルム温度の測定とそこから分ること
　　4-2．伝熱係数の求め方
　　4-3．応用例と注意事項

【第4部】搬送の実践的アプローチ（15:20～16:30　藤本氏）
　1．ウェブハンドリング
　　1-1．ウェブハンドリング技術とは
　　1-2．フィルム加工の落とし穴
　2．ウェブハンドリング技術の基本（1）
　　2-1．フィルムの物性を知る
　　　2-1-1．フィルムの「こし」
　　　2-1-2．弾性率、ポアソン比、比熱、熱伝導度
　　2-2．フィルムを測る
　　　2-2-1．フィルムの温度
　　　2-2-2．フィルムとローラの速度差
　　　2-2-3．巻取ロールの内部応力
　　2-3．空気は巻き込むもの
　　　2-3-1．巻き込み量の理論と実測
　　　2-3-2．フィルム－ローラ間の摩擦係数
　3．ウェブハンドリング技術の基本（2）
　　3-1．直角方向進入性（Normal Entry Roule）
　　　3-1-1．異径ローラ，テープ巻き
　　3-2．ローラの選定
　　　3-2-1．マイクロスリップ
　　　3-2-2．スピンダウンテストとベアリングの摩擦係数
　　　3-2-3．スリップの回避
　　3-3．しわの防止
　　　3-3-1．スパン短縮の効果
　　　3-3-2．拡幅の考え方
　　3-4．巻取
　　　3-4-1．測定した内部応力の解釈
　　　3-4-2．コアの大径化
　　3-5．張力制御
　　　3-5-1．張力制御か速度制御か
　　　3-5-2．スパン間の張力の挙動
　4．おすすめの参考書

質疑応答

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