JP2002081436A

JP2002081436A - ゴムロールの製造方法

Info

Publication number: JP2002081436A
Application number: JP2000273277A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Watanabe; 利幸渡辺; Takashi Ichinomiya; 崇一ノ宮; Hiroshi Nitta; 宏新田
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2000-09-08
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2002-03-22

Abstract

(57)【要約】【課題】芯材をＦＲＰ製にしながら、寸法精度や機械
的強度に優れたゴムロールか得られるようにしたゴムロ
ールの製造方法を提供する。【解決手段】加硫済みゴムチューブに接着剤を介して
ＦＲＰからなる芯材を挿入するか、又は加硫済みゴムテ
ープを接着剤を介してＦＲＰからなる芯材に巻きつけて
接着し、ゴム被覆されたゴムロールを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＦＲＰ（繊維強化樹
脂）製の芯材にゴム被覆層を設けたゴムロールの製造方
法に関し、さらに詳しくは、産業用機材として優れた寸
法精度を有するゴムロールの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ゴムロールは合成樹脂フィルム、紙、布
帛などを製造する工程において、巻取りや搬送などを行
う手段として多く使用されている。従来、このゴムロー
ルは金属製の芯材にゴムの被覆層を設けたものが一般的
であったが、近年は、軽量化や高速化を進めるため、芯
材を金属製からＦＲＰ製に変えるようにしたものが提案
されている。

【０００３】このように芯材がＦＲＰ製のゴムロールを
製造する場合、金属製芯材のゴムロールの場合と同様
に、芯材に未加硫ゴムを被覆し、これを、例えば１１０
〜１８０℃の温度で加熱することにより未加硫ゴムを加
硫すると、ＦＲＰは熱伝導率が金属に比べて低いため、
ゴムの加硫が不均一になったり、また加硫温度によって
ＦＲＰが変形したり、劣化したりする現象がある。その
ため、出来上がったゴムロールは寸法精度が著しく低下
し、かつ機械的強度も低下するという問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した問題を解消し、芯材をＦＲＰ製にしながら、寸法精
度や機械的強度に優れたゴムロールか得られるようにし
たゴムロールの製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のゴムロールの製造方法は、加硫済みゴムチューブに
接着剤を介してＦＲＰからなる芯材を挿入するか、又は
加硫済みゴムテープを接着剤を介してＦＲＰからなる芯
材に巻きつけて、ゴム被覆されたゴムロールを形成する
ようにしたことを特徴とするものである。

【０００６】このようにゴムロールのゴム被覆層とし
て、予め加硫済みのゴムを使用してＦＲＰ製の芯材に接
着するようにしたので、ゴムの加硫処理とは独立に製作
された芯材のＦＲＰは加硫温度の影響により変形した
り、劣化したりすることがない。また、芯材として寸法
精度が安定したＦＲＰを使用するため、寸法精度を一層
向上することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明において、ＦＲＰ製の芯材
と被覆ゴム材とは、両者を一体に接合処理する前に、予
め前者の芯材は樹脂の硬化を完了させておき、また後者
はゴムの加硫を完了させておくようにしている。このよ
うに芯材と被覆ゴム材との両者を接着前に互いに独立に
処理しているため、ゴム加硫時の加熱温度が芯材のＦＲ
Ｐに変形や劣化を与えることがなく、また樹脂を硬化す
るときの加熱温度がゴムを熱膨張させて芯材を変形させ
ないようにすることができる。

【０００８】本発明において、芯材用ＦＲＰのマトリク
スに使用する樹脂としては、熱硬化性樹脂が好ましい
が、熱可塑性樹脂であってもよい。熱硬化性樹脂として
は、例えばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビ
ニルエステル樹脂、フェノール樹脂などを挙げることが
でき、中でも特にエポキシ樹脂は好ましい。また、マト
リクス樹脂は１種類だけであっても、或いは２種類以上
を混合して使用してもよい。

【０００９】また、熱可塑性樹脂としては、特に限定さ
れるものではないが、例えばポリエステル樹脂、ポリア
ミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポ
リ塩化ビニル樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ＡＢＳ樹
脂などを挙げることができる。熱硬化性樹脂と同様に１
種類だけであっても、或いは２種類以上を混合して使用
してもよい。

【００１０】樹脂を強化する補強繊維は、従来から補強
用に使用されている公知の繊維がいずれも使用可能であ
る。例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、セ
ラミック繊維などを挙げることができ、中でも特に炭素
繊維は好ましい。補強繊維は、１種類だけ使用してもよ
く、或いは２種類以上を組合せて使用してもよい。

【００１１】上記ＦＲＰ製の芯材は、管状体又は中実の
棒状体に成形されるが、好ましくは、中実棒よりも比剛
性が高いので管状体の方がよい。芯材の成形方法は特に
限定されないが、例えばマトリクス樹脂を熱硬化性樹脂
にする場合は、シートワインディング法やフィラメント
ワインディング法を使用するとよい。

【００１２】シートワインディング法は、多数本を引き
揃えるように配列させた連続繊維の補強繊維に未硬化の
樹脂（熱硬化性樹脂）を含浸させ、その樹脂を半硬化状
態にしたプリプレグシートまたはテープを使用し、これ
をマンドレルの上に複数層に巻き付けて管状体にする。
巻付け方法としては、補強繊維の配列方向をマンドレル
の軸方向と平行にする場合と、斜めにする場合とがあ
る。補強繊維をマンドレル（管状体）の軸方向に平行に
するように巻き付けた場合は、芯材の曲げ剛性が向上
し、また斜めに巻き付けた場合は、芯材の捩じり剛性が
向上する。

【００１３】本発明の芯材を成形するときは、上記両方
の巻き付けを適宜混在させることが好ましいが、特にゴ
ムロール用として曲げ剛性を向上させる必要があるた
め、前者の巻き付け方法の割合を多くするとよい。

【００１４】フィラメントワインディング法は、マンド
レルを回転駆動しながら、複数本の連続繊維からなる補
強繊維を引き揃えた状態にし、そのマンドレルに軸方向
に対して斜めに巻き付け、その巻付け時に未硬化樹脂を
補強繊維に含浸させるようにする。このフィラメントワ
インディング法では、補強繊維がマンドレルに斜めに巻
き付けられた層だけができるので、上記シートワインデ
ィング法を併用することにより、補強繊維がマンドレル
の軸方向に平行になった層も積層するとよい。

【００１５】上記のようにマンドレル上に未硬化の樹脂
を含む補強繊維層が管状に形成された後、これをマンド
レルとともょち加熱してＦＲＰを硬化させ、次いでマン
ドレルを引き抜いて管状態の芯材を形成する。

【００１６】マトリクス樹脂が熱可塑性樹脂の場合は、
長繊維の補強繊維を予め筒状編物又は筒状織物に形成
し、これを押出形成機の口金部分に通過させながら、溶
融樹脂を被覆含浸させるように管状に押し出し、それを
冷却固化してＦＲＰ製の芯材を得ることができる。

【００１７】本発明において、被覆層に使用するゴムの
種類は特に限定されないが、例えば天然ゴム、クロロプ
レンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、スチレ
ン・ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロピレ
ンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、
プロピレンゴムなどを挙げることができる。

【００１８】この被覆用ゴムは、芯材に接着する前に、
芯材とは独立に加硫済みゴムチューブにするか、又は加
硫済みゴムテープとして用意する。加硫済みゴムチュー
ブは、ゴムロールの被覆層相当の寸法を有するように成
形するとよい。また、加硫済みゴムテープは、テープ幅
をゴムロールの直径と略同じ大きさからその直径の数倍
程度の大きさまでの範囲にするとよい。

【００１９】このように互いに独立に用意した加硫済み
ゴムチューブ又は加硫済みゴムテープと、ＦＲＰ製の芯
材とは、接着剤を使用して一体化してゴムロールにす
る。その相互の接着面は、接着剤を塗布する前にショッ
トブラストなどにより粗面加工することが好ましい。す
なわち、芯材の接着面と加硫済みゴムチューブ又はゴム
テープの接着面との両方又はいずれか一方を粗面加工す
る。この粗面加工により、芯材と加硫済みゴムとの接着
性を高めることができる。

【００２０】接着剤の塗布は、芯材の接着面と加硫済み
ゴムチューブ又はゴムテープの接着面との両方に行って
もよく、或いはいずれか一方だけでもよい。加硫済みゴ
ムテープを芯材の表面に被覆する場合は、ゴムテープの
長手方向を芯材の軸方向に対して斜めにし、スパイラル
状にかつテープ間に隙間を生じないように巻き付ける。
加硫済みゴムチューブを芯材の表面に被覆する場合は、
ゴムチューブを静止状態に保持し、そのゴムチューブに
芯材を挿入する。

【００２１】芯材の挿入方法は、油圧シリンダ又は空気
圧シリンダを利用して圧入するとよく、このときゴムチ
ューブを膨径させた状態にして行うとよい。膨径の方法
は、ゴムチューブと芯材との隙間に圧縮空気を圧入する
とか、或いはゴムチューブの外周に負圧を作用させるこ
とで可能である。

【００２２】接着剤は、芯材とゴムを損傷させることな
く、必要な強度に接着するものであれば、その種類は特
に限定されない。好ましくは熱硬化性樹脂系のものがよ
く、特にエポキシ樹脂系の接着剤がよい。

【００２３】芯材とゴムチューブとを接着する場合は、
芯材を圧入するため挿入操作に接着剤の粘度μが影響す
る。そのため塗布時の粘度μ（芯材を挿入するときの粘
度）が高いと、芯材の挿入を円滑に完了できなかった
り、ボイド（残留エア）が生じて接着が不十分になるこ
とがある。このため、接着剤は塗布時の粘度μが、２５
Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。さらに好ましく
は、芯材及び／又はゴムチューブに接着剤を塗布した
後、直ちに芯材をゴムチューブに挿入するのではなく、
一旦乾燥させた後に挿入するとよい。このように一旦乾
燥させた状態にすることで、接着剤内の残留エアを放出
するため、接着を強固にすることができる。

【００２４】また、接着剤は、硬化温度が５〜１００℃
で接着（硬化）を完了するような特性をもつものがよ
い。硬化を完了させる温度が１００℃より高いと、ゴム
の熱膨張により芯材に圧縮応力を発生させ、芯材を変形
させる恐れがある。また、５℃よりも低いと、芯材を挿
入する前に硬化が進行するため、挿入操作の妨げになる
ことがある。

【００２５】また、上記接着剤の特性に伴って、接着剤
の硬化処理の加熱温度は、１００℃以下が好ましい。１
００℃よりも高くすると、ゴムの熱膨張による芯材に対
する圧縮力によって、芯材が変形することがある。

【００２６】上記のように接着が完了すると、芯材とゴ
ム被覆層とが一体になったゴムロールになる。そのゴム
ロールは、必要により表面を研削したり研磨したりする
ことにより、外径寸法精度や動バランスなどを修正して
仕上げ加工し、完成品にすることができる。

【００２７】図１（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明によりゴム
ロールを製造する工程を概略的に示したものである。

【００２８】図１（Ａ）のように、ＦＲＰ製の芯材１
と、加硫済みのゴムチューブ２とを、それぞれ互いに独
立の工程で製作して用意する。次いで、これら芯材１と
ゴムチューブ２との両方の接着面又はいずれか一方の接
着面に液状の接着剤を塗布し、一旦乾燥させた後、図１
（Ｂ）のように、ゴムチューブ２を保持手段（図示せ
ず）で保持し、一方の端部開口から芯材１を挿入する。
このときの挿入は、ゴムチューブ２を膨径させた状態で
行うとよく、かつ芯材１を油圧シリンダなどを利用して
圧入するとよい。

【００２９】芯材１がゴムチューブ２の中に、図１
（Ｃ）のように所定位置まで圧入し、ゴムロール３の形
態になったところで圧入操作を停止する。次いで、この
ゴムロール３をオーブンに挿入し、５〜１００℃の範囲
で加熱して、接着剤の硬化を完了させる。以後、ゴムロ
ール３を仕上げの研削や研磨加工を行うことにより完成
品にする。

【００３０】上述のように製造されたゴムロールは寸法
精度が高く、回転振れが小さくなるため、例えば合成樹
脂フィルム、紙、布などのシート状物の製造工程のシー
ト状物巻取装置の押圧ロールとして使用すると、高速巻
取りを可能にし、シート状物の生産性を向上することが
できる。

【００３１】図２は、上記ゴムロールを押圧ロールとし
て使用する合成樹脂フィルムの巻取装置を例示する。

【００３２】図２において、巻芯１０は駆動手段（図示
せず）により回転駆動されることにより合成樹脂フィル
ムＦを巻き上げ、シートロール体１１を形成するように
なっている。図１で製造されたゴムロール３は押圧ロー
ルとして揺動アーム１２の下端に回動自在に支持され、
揺動アーム１２は上端部を枢支軸１３に枢支されて揺動
可能になっている。揺動アーム１２には中間部に油圧シ
リンダ１４が連結され、その油圧シリンダ１４の作用に
よってシートロール体１１側に付勢され、下端のゴムロ
ール（押圧ロール）３をシートロール体１１に接圧して
いる。ゴムロール（押圧ロール）３は回転振れが非常に
小さいため、高速巻取りになっても合成樹脂フィルムＦ
の巻き口に巻き込む空気量が少なく、安定した高速巻取
りを可能にする。

【００３３】

【実施例】炭素繊維に半硬化のエポキシ樹脂を含浸した
プリプレグシートを芯材の軸方向に対して３０°にする
ように配置した補強層と、軸方向に平行に配列した補強
層とを交互に積層し、外径１００ｍｍ、内径３０ｍｍ、
長さ２０００ｍｍのＦＲＰ製の芯材を製造した。

【００３４】他方、アクリロニトリル・ブタジエンゴム
（ＮＢＲ）の内径が約１００ｍｍ、厚み５ｍｍの加硫済
みゴムチューブを用意した。

【００３５】次いで、上記芯材の表面に常温硬化型エポ
キシ樹脂系接着剤を塗布し、一旦乾燥させた後、この芯
材と上記ゴムチューブとの間に９８ｋＰａの圧空を流し
ながら、ゴムチューブの中に芯材を圧入し、その後９０
°で加熱して接着を完了させてゴムロールを製造した。
（実施例）比較として、上記と同じ芯材を製造し、同じ接着剤を塗
布したのち、上記ＮＢＲと同じ厚みの未加硫ゴムシート
を巻きつけ、１３０℃で加硫すると共に接着を完了させ
てゴムロールを製造した。（比較例）上記２本のゴムロールについて回転時の振れを試験した
ところ、表１の結果が得られた。なお、参考に芯材単体
の振れも載せた。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】上述したように本発明によれば、ゴムロ
ールのゴム被覆層として、予め加硫済みのゴムを使用し
てＦＲＰ製の芯材に接着するようにしたので、ゴムの加
硫処理とは独立に製作された芯材のＦＲＰは加硫温度の
影響により変形したり、劣化したりすることがない。ま
た、芯材として寸法精度の安定したＦＲＰを使用するた
め、寸法精度を一層向上することができる。

【００３８】また、従来の未加硫ゴムを巻き付けた後に
加熱する方法とは異なり、ゴムの加硫工程と芯材の製作
工程とを並行して実施できるので、工期を短縮すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、本発明のゴムロー
ル製造方法の一例を示す工程説明図である。

【図２】本発明で製造されたゴムロールを利用したシー
ト巻取装置の一例を示す側面図である。

【符号の説明】

１（ＦＲＰからなる）芯材２ゴムチューブ３ゴムロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ３２Ｂ 1/08 Ｂ３２Ｂ 1/08 Ａ 5/00 5/00 Ｂ 25/04 25/04 // Ｂ２９Ｋ 21:00 Ｂ２９Ｋ 21:00 Ｂ２９Ｌ 31:00 Ｂ２９Ｌ 31:00 (72)発明者新田宏滋賀県大津市園山１丁目１番１号東レ株式会社滋賀事業場内Ｆターム(参考） 3J103 AA02 AA13 AA32 EA07 EA09 EA13 FA15 FA18 GA02 GA24 GA52 HA03 HA05 HA15 HA19 HA41 HA42 HA43 HA45 HA46 4F100 AD11B AK27 AK27J AK29 AK29J AK53 AK53G AN00B AN02 AN02J BA22B CB00 DA02 DA11 DG01A DH01 DH02A EC182 EH512 EJ06B GB41 GB90 JB13G JB20B JK01 JL04 4F211 AD05 AD08 AD12 AH04 SA04 SA13 SC01 SD01 SD04 SJ06 SN01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加硫済みゴムチューブに接着剤を介して
ＦＲＰからなる芯材を挿入するか、又は加硫済みゴムテ
ープを接着剤を介してＦＲＰからなる芯材に巻きつけ
て、ゴム被覆されたゴムロールを形成するようにしたゴ
ムロールの製造方法。
【請求項２】前記加硫済みゴムチューブを使用する場
合であって、該ゴムチューブを膨径状態にして前記芯材
を挿入する請求項１に記載のゴムロールの製造方法。
【請求項３】前記接着剤が、塗布時の粘度μが２５Ｐ
ａ・ｓ以下であり、かつ温度５〜１００℃で硬化を完了
する特性をもつ請求項１又は２に記載のゴムロールの製
造方法。
【請求項４】前記接着剤を塗布した後、一旦乾燥させ
た後に前記芯材にゴム被覆を行う請求項１，２又は３に
記載のゴムロールの製造方法。
【請求項５】前記ＦＲＰの補強繊維を芯材の軸方向に
配列状態にする請求項１〜４のいずれかに記載のゴムロ
ールの製造方法。
【請求項６】前記ＦＲＰの補強繊維が炭素繊維である
請求項１〜５のいずれかに記載のゴムロールの製造方
法。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の方法に
より製造されたゴムロール。
【請求項８】シート状物巻取装置の押圧ロールとして
使用される請求項７に記載のゴムロール。