ロールtoロールとは？

フィルム加工を行う、多くの会社が導入している加工方式の「ロールtoロール」。ここではロールtoロール方式の特徴や強みなどを解説しています。

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ロールtoロール方式とは

フィルム加工設備に用いられるロールtoロール方式とは、ロール状に巻かれたフィルムを加工設備に通し、最終的に別のロールへ巻き取って製品化する生産方法です。ロール状のフィルムを連続的に処理できるため、多量生産と低コスト化を実現できる点が大きな特徴です。

ロールtoロール方式のメリット

ロールtoロール方式の大きな利点は、連続生産が可能であることです。たとえば、従来のように長いフィルムを一枚ずつシート状に切り分けて個別に装置へ搬入・搬出を繰り返す方法では、手間や時間がかかり、装置の規模も大きくなる点が懸念となります。

ロールtoロール方式では長尺のフィルムが連続して流れながら、印刷やコーティングなどの処理をまとめて行えるため、効率的に大量生産を行えるのです。

もともとロールtoロール方式は印刷の分野で使われてきた技術で、新聞やポスターなど大判の紙へ大量かつ高速に印刷する目的で発展してきました。

近年では、高精度なコーティングや薄膜形成が可能になったことで、電子デバイスの製造にも応用され始めています。スマートフォンやタブレットが普及する中、タッチパネル用の透明電極やセンサー、フィルム状のヒーターやアンテナなど、多種多様な機能をもつフィルム製品が登場し、ロールtoロール方式が活躍の場を広げています。

ロールtoロールの生産性・品質を高める技術

ウェブハンドリング

ウェブハンドリング技術は、DNPが開発した技術です。フィルムを巻き取り・搬送・加工する一連のプロセスを正確かつ安定的に行うための技術です。

フィルムにシワや破断が生じないようにテンションを制御すること、ローラーへの巻き取り速度を適切に調整すること、位置ずれを最小限に抑えることなどが主に挙げられます。

高速化を図ると、わずかな誤差が大きな不良につながる可能性があるため、経験やノウハウの蓄積が非常に重要です。ウェブハンドリング技術が高度化したことで、ロールtoロール方式でも品質を安定させながら大量生産できたとされています。

インライン多層コーティング技術

DNPのインライン多層コーティングは、巻き出したフィルムに複数の層を連続的に重ねていき、最後に巻き取るまでを一貫して行います。この手法により、工程を効率化できるだけでなく、層と層の界面を滑らかにつなぎやすいというメリットがあります。

たとえば光学フィルムや、高機能性膜などの均一性や膜厚精度が求められる製品は、短時間で連続して多層を形成することで、高品質かつ生産性の高いプロセスが実現します。事前準備や後処理が減るため、コストダウンにも貢献できるでしょう。

参照元：DNP｜ロールtoロール技術による光学フィルムの量産（https://www.dnp.co.jp/biz/products/detail/20172644_4986.html）

ロールtoロール方式の課題

ロールtoロール方式の課題としては、加工設備に対して精密な位置合わせや温度・湿度の管理など、多数の要因を同時に最適化する必要がある点が挙げられます。

電子デバイスのように微細なパターン形成が必要な場合、数十マイクロメートル単位のズレが不良品を生む要因になりかねません。フィルムは熱や張力でわずかに伸縮するため、連続搬送の中で高精度を維持するのは課題となります。また、多層コーティングの工程でも、コーティング液の粘度や塗布速度、乾燥条件などを緻密に調整しないと、ムラや気泡が発生しやすくなります。

また、ロールtoロール方式の特徴である「連続処理」は、大量生産に有利な一方で、ラインのどこかにトラブルが起きると全体が停止するリスクを抱えています。フィルムの破断や巻き取り時のズレが起きると、復旧に手間とコストがかかるため、装置間の連携や監視システムが必要です。

課題への対策

近年は、センサー技術やAIを活用した自動制御が注目されています。たとえば、カメラなどでリアルタイムにフィルム表面の欠陥を検知し、ラインの速度やコーティング厚みを自動調整するといった方法です。フィルムの挙動をセンシングすることで、テンションやローラーの回転数などを細かく制御する技術も開発が進んでいます。