JP2002087705A

JP2002087705A - 巻取部材および巻掛部材

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Publication number: JP2002087705A
Application number: JP2000281997A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Kosakai; 規行小堺; Koji Mikami; 光司三上; Satoshi Ozawa; 聡小澤; Atsushi Edamura; 敦枝村; Shigefumi Hisatsune; 成史久恒; Yasuhiko Shimada; 保彦島田
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2000-09-18
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2002-03-27

Abstract

(57)【要約】【課題】軽く、加工しやすく、駆動時の省エネルギ
効果が大きく、不燃性であり、温度による寸法変化が少
なく、強度が高く、安価となる巻取部材および巻掛部材
を提供することを課題とする。【解決手段】回転軸を取り付け可能に形成した回転
体を有し、繊維、糸、ロープ、バンド、ベルト等の紐状
物を巻き取るための円筒部材または円板部材を形成した
高密度水熱合成セラミックス製の機械構造部品を備える
ように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繊維、糸、ロー
プ、バンド、ベルト等を巻き取るためのロール、ボビン
等の巻取部材、および繊維、糸、ロープ、バンド、ベル
ト等を巻き掛ける滑車、プーリ等の巻掛部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、繊維、糸、ロープ、バンド、ベル
ト等を巻き取るためのロール、ボビン等の巻取部材、あ
るいは繊維、糸、ロープ、バンド、ベルト等を巻き掛け
る滑車、プーリ等の巻掛部材は、鉄、アルミニウム、
その他の金属加工成形品によってなるもの、合成樹
脂、天然樹脂、その他の樹脂加工成形品によってなるも
の、ファインセラミックス成形品によってなるもの、
あるいは紙成形品によってなるもの等がある。

【０００３】〔問題点〕このような従来の技術において
使用されている材料では種々その特性に応じた問題点が
あった。すなわち、金属加工成形品の場合では、重
く、加工が難しく、駆動のためのエネルギ効率が悪い。
樹脂加工成形品では、摩擦によって燃える可能性があ
り、温度による寸法変化が大きく、高価である。ファイ
ンセラミックス成形品では、加工が難しい、極めて高
価である。紙成形品では、強度不足なため用途が限定
され、燃えやすい、等々。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
における前記問題点に鑑みて成されたものであり、これ
を解決するため具体的に設定した技術的な課題は、軽
く、加工しやすく、駆動時の省エネルギ効果が大きく、
不燃性であり、温度による寸法変化が少なく、強度が高
く、安価となる巻取部材および巻掛部材を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を効果的に解決
できる具体的に構成された手段としての、本発明におけ
る請求項１に係る巻取部材は、回転軸を取り付け可能に
形成した回転体を有し、繊維、糸、ロープ、バンド、ベ
ルト等の紐状物を巻き取るための円筒部材または円板部
材を形成した高密度水熱合成セラミックス製の機械構造
部品を備えたことを特徴とするものである。また、請求
項２に係る巻取部材は、前記高密度水熱合成セラミック
スが、水硬性粉体、非水硬性粉体、および加工性改良剤
ならびに必要に応じて添加する種々の添加物を混合して
なる水硬性組成物を用いて形成されたことを特徴とす
る。また、請求項３に係る巻取部材は、前記水硬性組成
物が、水硬性粉体と非水硬性粉体の総量 100重量部に対
して、水硬性粉体を 50 〜 90 重量部、非水硬性粉体を
10 〜 50 重量部、加工性改良剤を乾ベースで 2〜 18
重量部配合したことを特徴とする。また、請求項４に係
る巻取部材は、前記水硬性組成物に、樹脂、ガラス、カ
ーボン、金属、その他からなる強化繊維を、水硬性粉体
と非水硬性粉体の総量 100重量部に対して、 0.1〜 50
重量部添加したことを特徴とする。また、請求項５に係
る巻取部材は、前記高密度水熱合成セラミックスが、前
記配合量調整後の水硬性組成物に理論水和量未満の水を
加えて混合した混合物を加圧成形してオートクレーブ中
にて蒸気養生することにより形成されたことを特徴とす
る。また、請求項６に係る巻掛部材は、前記請求項１乃
至５記載の巻取部材を、繊維、糸、ロープ、バンド、ベ
ルト等の紐状物を巻き掛けるプーリあるいは滑車等の巻
掛用部品として利用したことを特徴とするものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態とし
て、巻取部材および巻掛部材のいずれにも用いられる円
筒形の両端にフランジを設けた巻き取り用ロール部品に
つき、詳細を図示説明する。ただし、この実施の形態
は、発明の趣旨をより良く理解させるため具体的に説明
するものであり、特に指定のない限り、発明内容を限定
するものではない。

【０００７】〔構成〕この実施の形態における巻き取り
用ロール部品１は、図１〜３に示すように、円筒部１１
の両端にフランジ１２，１３を設けた形状に形成し、円
筒部１１の中心部には駆動軸（図示せず）を挿入する軸
孔１４を形成し、軸孔１４の少なくともその一端にはキ
ー溝１５を刻設する。この巻き取り用ロール部品１で
は、全体を高密度水熱合成セラミックスにより一体的に
形成する。この高密度水熱合成セラミックスは、水硬性
粉体、非水硬性粉体、および加工性改良剤ならびに必要
に応じて添加する種々の添加物からなる水硬性組成物を
用いて、加圧成形したものを水熱合成し、必要に応じて
機械加工および表面処理して形成する。

【０００８】ここで用いられる水硬性組成物は、水硬性
粉体、非水硬性粉体、および加工性改良剤ならびに必要
に応じて補強、増量、成形性改良、撥水等の目的で添加
し混合する種々の添加物からなる。

【０００９】水硬性粉体は、水により硬化する粉体を指
し、例えば、珪酸カルシウム化合物粉体、カルシウムア
ルミネート化合物粉体、カルシウムフルオロアルミネー
ト化合物粉体、カルシウムサルファアルミネート化合物
粉体、カルシウムアルミノフェライト化合物粉体、リン
酸カルシウム化合物粉体、半水又は無水石膏粉体、自硬
性を有する生石灰粉体、これら粉体の２種類以上の混合
物粉体が例示でき、この代表例として、例えば、ポルト
ランドセメントのような粉体を挙げることができる。水
硬性粉体の粒度分布は、ブレーン比表面積が 2500 ｃｍ
²／ｇ以上であることが、成形体の強度に関する水硬性
能の確保の上から好ましい。水硬性粉体の配合量は、水
硬性粉体と非水硬性粉体の総量 100重量部に対して50
〜 90 重量部、好ましくは 56 〜 75 重量部である。も
し、配合量が 50 重量部未満の場合には強度および充填
率が低くなり、また、 90 重量部超の場合には成形体を
得る場合の充填率が低くなり、いずれの場合においても
機械的加工時の加工応力に耐えられない等の影響があ
り、好ましくない。

【００１０】非水硬性粉体は、単体では水と接触しても
硬化することのない粉体を指すが、アルカリ性もしくは
酸性状態、あるいは高圧蒸気雰囲気において、その成分
が溶出し、他の既溶出成分と反応して生成物を形成する
粉体も含む。このような非水硬性粉体を添加することに
よって、成形体の成形時の充填率を高め、得られる成形
体の空隙率を減少することが可能となり、成形体の寸法
安定性を向上することができる。非水硬性粉体の代表例
としては、例えば、水酸化カルシウム粉末、二水石膏粉
末、炭酸化カルシウム粉末、スラグ粉末、フライアッシ
ュ粉末、珪石粉末、粘土粉末、シリカフューム粉末等を
あげることができる。これらの非水硬性粉体の平均粒径
は、水硬性粉体の平均粒径より１桁以上小さく、好まし
くは２桁以上小さいものを用いる。細かさの下限は、実
施形態に係る成形品の効果を害することがなければ、特
に設ける必要はない。非水硬性粉体の配合量は、水硬性
粉体と非水硬性粉体とからなる混合粉体の組成比率で 1
0 〜 50 重量部、好ましくは 25 〜 35 重量部である。
もし、配合量が 10 重量部未満の場合には充填率が低く
なり、また 50 重量部超の場合には強度及び充填率が低
くなり、いずれの場合においても成形、硬化後の諸性
質、例えば機械加工時における欠けを生じさせたり、寸
法安定性に悪影響を及ぼすため好ましくない。したがっ
て、機械加工性等を考慮すると充填率が低くなりすぎな
いように非水硬性粉体の配合量を調節することが望まし
い。

【００１１】加工性改良剤は、水硬性組成物から得られ
る成形体の成形性、脱型性、切削・研削性、研削精度の
向上、特に切削・研削性、研削精度の向上に寄与する性
質を有する材料を指す。即ち、加工性改良剤を添加する
ことによって、水硬性組成物からなる混合物は、加圧成
形時において加工性改良剤が成形助剤としての役割を果
たし成形性が向上し、また、加工性改良剤によりセメン
ト系硬化体のもろさが改良され、得られる成形体が脱型
時に何ら損傷を受けることなく脱型され、ひいては作業
性の向上につながり、さらに、概して脆性材料である水
硬性組成物から得られる成形体が切削の際に「亀裂型」
メカニズムの切削状態を呈するが、このような場合にも
材料の割れあるいは欠け（微視的な現象も含む）が防止
できるようになり、水硬性組成物から得られた成形体の
加工性を金属材料レベルまで改良することができ、旋盤
等による切削加工、円筒研削機等による研削加工が金属
材料と同等に行えるようになる。これらの加工が行える
ことにより所望の寸法に対してμｍオーダーの精密な加
工が行えるようになる。

【００１２】加工性改良剤としては、酢酸ビニル樹脂、
酢酸ビニルアクリル共重合樹脂、酢酸ビニルベオバ共重
合樹脂、酢酸ビニルマレート共重合樹脂、酢酸ビニルエ
チレン共重合樹脂、酢酸ビニルエチレン塩化ビニル共重
合樹脂、アクリル共重合樹脂、アクリルスチレン共重合
樹脂、アクリルシリコン共重合樹脂、酢酸ビニルベオバ
３元共重合樹脂およびエポキシ樹脂から選ばれた少なく
とも１種類以上の樹脂からなる粉末もしくはエマルジョ
ンを例示できる。加工性改良剤の配合量は、水硬性粉体
と非水硬性粉体との混合粉体 100重量部に対し乾ベース
で 2〜 18 重量部、好ましくは 5〜 15 重量部である。
配合量が2重量部未満の場合には切削加工性が悪くな
り、18重量部超の場合には研削精度の低下と研削後の寸
法安定性が低下するので好ましくない。加工性改良剤の
粒度は、分散した単一粒子径で 1μｍ以下のものが一般
的である。

【００１３】その他の添加物としては、機械的強度また
は靱性ならびに衝撃抵抗性を向上させるために、樹脂、
ガラス、カーボン、金属その他からなる強化用繊維を、
水硬性粉体と非水硬性粉体との混合粉体 100重量部に対
して 0.1〜 50 重量部、望ましくは 3〜 10 重量部添加
することができる。また、増量剤として珪砂等の骨材を
前記混合粉体 100重量部に対して 10 〜 50 重量部、好
ましくは 20 〜 30 重量部の割合で加えることができ
る。また、成形性の改善剤として、公知のセラミック成
形助剤を前記混合粉体 100重量部に対して 1〜 10 重量
部、好ましくは 3〜6 重量部の割合で加えることができ
る。さらに、材料の硬化時の収縮等による寸法変化の抑
制剤として、シリコンオイル等の水の吸収を小さくする
撥水剤を前記混合粉体 100重量部に対して 0.5〜5 重量
部、好ましくは 1〜2 重量部の割合で加えることができ
る。

【００１４】〔製造方法〕水硬性組成物を用いた高密度
水熱合成セラミックス成形体の製造には、ポルトランド
セメント等の水硬性粉体と、シリカフューム等の非水硬
性粉体と、アクリル樹脂等の加工性改良剤と、その他の
添加物からなる混合粉体に、水硬性粉体と非水硬性粉体
との混合粉体の 100重量部に対して、水を 30 重量部以
下または理論水和量未満につき含有したものを混合して
成形用混合物を調整する。混合には成形用混合物に強力
な剪断力を加えることができる混合方法若しくは混合機
械を用いることが好ましい。また、混合後に、成形する
形状に適した大きさに造粒することが好ましい。この場
合の造粒方法としては、転動造粒法、圧縮造粒法、攪拌
造粒法、スプレードライ法等の周知の方法を用いること
ができる。

【００１５】このようにして得られた成形用混合物を加
圧成形するが、所望の形状の型を用意し、静水圧プレ
ス、多軸プレス、１軸プレス等による加圧によって成形
するか、または押出成形によって加圧しつつ成形する。
この場合の加圧条件としては、計算される理論密度にで
きるかぎり近づけるように加圧力が高いほど好ましい
が、その下限値については混合物の易成形性、水の含有
割合あるいは必要とされる寸法精度の違い等によって、
大きく異なる。成形される形状は単純形状ばかりでな
く、プレス型あるいは押出成形型が半割り以上に分割で
きる形であれば形成可能であり、成形用混合物の流動性
が比較的高ければ押出成形により複雑形状も形成可能で
ある。

【００１６】加圧成形後、蒸気養生あるいはオートクレ
ーブ中で蒸気養生（以下、オートクレーブ養生という）
する。なお、硬化体を形成するための水量が欠如または
不足している場合には、オートクレーブ養生が好まし
い。また、オートクレーブ養生の前処理として、加圧成
形後からオートクレーブ養生開始直前までの間に、圧縮
強度で 5Ｎ／ｍｍ²程度の強度が発現するように水和反
応を進行させ、オートクレーブ養生時に成形体が破損す
るのを防止する。オートクレーブ養生は、飽和蒸気圧
7.15 ｋｇ／ｃｍ²、養生温度 165℃以上とし、このうち
飽和蒸気圧については 9.10 ｋｇ／ｃｍ²以上とするこ
とが好ましい。養生時間は養生温度により変化するが 1
75℃の条件では 5〜 15 時間とする。

【００１７】養生後、充分な強度が発現した後に、正確
な寸法精度を出すため、円筒部外表面をセンタレス研削
機あるいは汎用の金属研削加工機等により研削加工また
は表面研摩して芯出しおよび寸法精度を調整し、また、
表面処理が必要な場合には、砥粒を含有する熱硬化樹脂
を塗装するかあるいはサンドブラストにより表面を艶消
し加工する。

【００１８】〔作用効果〕このような実施の形態におけ
る巻取部材および巻掛部材は、高密度水熱合成セラミッ
クスにより形成したから、アルミニウム製の部材よりも
軽くでき、駆動時のエネルギが鉄製の部材を用いた場合
よりも 60 ％程度まで低減できるようになり、また、モ
ース硬度 3.5〜4.00と黄銅なみに柔らかいため、成形加
工時における切削加工性（削り易さ）が鉄の約 10 倍、
加工時のエネルギ効率が 1／10と極めて省エネルギ的で
あるとともに駆動時の省エネルギ効果が大きい。また、
高密度水熱合成セラミックスが不燃性材料であり、耐熱
性も温度 500℃近くまで耐えられるから、現存するスー
パーエンジニアリングプラスチックを上回る耐熱特性を
有する。さらに、線膨張係数は１℃あたり 10 ｐｐｍと
鉄なみに小さくなり、温度による部品の寸法変化を嫌う
精密部品であっても、鉄の 1／4 という軽さでありなが
ら、精度の良い部品を形成することができる。さらにま
た、最も安価な素材の一つであるセメントを利用するこ
とができるとともに成形性が良いことから、多量な製品
を安価に形成できて製品単価を低減することができ、き
わめて安価に製品を提供することができる。

【００１９】〔別態様〕このような実施の形態は、発明
の趣旨を理解しやすくするため具体的に説明している
が、発明内容を限定するものではないから、特に説明さ
れていない別の態様を制限するものではなく、適宜変更
しても良い。このような意味で発明の趣旨に沿ういくつ
かの別態様を以下に示す。

【００２０】巻き取り用ロール部品１の円筒部１１の長
さを長く形成するとともに円筒部１１の両端に設けたフ
ランジ１２，１３をより小径に形成してボビンとする、
または円筒部１１の長さを短く形成するとともに円筒部
１１の両端に設けたフランジ１２，１３をより小さく形
成してプーリとする、また、円筒部１１の長さを短くか
つ直径を大きくするとともに円筒部１１の両端に設けた
フランジ１２，１３をより小さく形成し、さらに円筒部
１１の中央部を凹ませて滑車とする等のように別形態を
形成しても良い。また、これらの形状に対して、回転軸
を挿入する中心部には金属製のハブを一体化して設けて
も良い。さらにまた、回転軸と中心部近傍を一体化した
金属製の中心部形成部材を一体に設けても良い。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明における請求項１に
係る巻取部材では、強度が高く、金属単体で形成された
部材よりも軽くでき、鉄製の部材を用いた場合よりも駆
動時のエネルギが大幅に低減でき、また、成形加工時に
おける切削加工性が良いため、鉄よりもはるかに削り易
く、加工時のエネルギ効率が極めて少なくなり、省エネ
ルギ的であるとともに駆動時の省エネルギ効果を大きく
することができる。また、高密度水熱合成セラミックス
が不燃性材料であり、耐熱性も高く、現存するスーパー
エンジニアリングプラスチックを上回る耐熱特性を有す
る。さらに、線膨張係数は鉄なみに小さくなり、温度に
よる寸法変化が少ないため、温度変化に伴う部品の寸法
変化を嫌う精密部品であっても、鉄よりも軽いにもかか
わらず精度の良い部品を形成することができる。さらに
また、最も安価な素材の一つであるセメントを利用する
ことができるとともに成形性が良いことから、製品単価
を低減することができる。

【００２２】また、請求項２に係る巻取部材では、金属
と同等の加工性を有するとともに軽量で、安価となり、
使用時における省エネルギ化ができる成形体とすること
ができ、また、成形体の成形時における充填率を高めて
得られる成形体の空隙率を減少させ、寸法安定性を向上
することができ、成形体の成形性、脱型性、切削性およ
び研削性、研削精度等が向上して加工性を良くすること
ができる。また、請求項３に係る巻取部材では、高密度
水熱合成セラミックスがアルミニウム製の部材よりも軽
くでき、鉄製の部材を用いた場合よりも駆動時のエネル
ギが大幅に低減できるようになり、また、硬さが黄銅な
みに柔らかいため成形加工時における切削加工性が良く
て鉄よりもはるかに削り易く、加工時のエネルギ効率が
極めて少なくなり、省エネルギ的であるとともに駆動時
の省エネルギ効果を大きくすることができる。

【００２３】また、請求項４に係る巻取部材では、靱性
および衝撃抵抗性を向上させることができ、機械構造部
品として汎用性を高めることができる。また、請求項５
に係る巻取部材では、水和反応に必要な必要最小限の水
分量で硬化させることができ、しかも完全に水和反応さ
せることができて、短時間で硬く寸法安定性の良い部材
を得ることができる。また、請求項６に係る巻掛部材で
は、ロール、プーリ、滑車等の紐状物を取り扱う機械構
造部品としての利便性を高め、使用範囲を広げることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における巻き取り用ロール
部品を示す斜視図である。

【図２】同上巻き取り用ロール部品を示す正面図であ
る。

【図３】同上巻き取り用ロール部品を示す右側面図であ
る。

【符号の説明】

１巻き取り用ロール部品１１円筒部１２，１３フランジ１４軸孔１５キー溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小澤聡千葉県船橋市豊富町585番地住友大阪セメント株式会社建材事業部内 (72)発明者枝村敦千葉県船橋市豊富町585番地住友大阪セメント株式会社建材事業部内 (72)発明者久恒成史千葉県船橋市豊富町585番地住友大阪セメント株式会社建材事業部内 (72)発明者島田保彦千葉県船橋市豊富町585番地住友大阪セメント株式会社建材事業部内Ｆターム(参考） 3F058 BB15 DA05 4G054 AA05 AA15 AC00 BA00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸を取り付け可能に形成した回転体を
有し、繊維、糸、ロープ、バンド、ベルト等の紐状物を
巻き取るための円筒部材または円板部材を形成した高密
度水熱合成セラミックス製の機械構造部品を備えたこと
を特徴とする巻取部材。
【請求項２】前記高密度水熱合成セラミックスが、水硬
性粉体、非水硬性粉体、および加工性改良剤ならびに必
要に応じて添加する種々の添加物を混合してなる水硬性
組成物を用いて形成されたことを特徴とする請求項１記
載の巻取部材。
【請求項３】前記水硬性組成物が、水硬性粉体と非水硬
性粉体の総量 100重量部に対して、水硬性粉体を 50 〜
90 重量部、非水硬性粉体を 10 〜 50 重量部、加工性
改良剤を乾ベースで 2〜 18 重量部配合したことを特徴
とする請求項２記載の巻取部材。
【請求項４】前記水硬性組成物に、樹脂、ガラス、カー
ボン、金属、その他からなる強化繊維を、水硬性粉体と
非水硬性粉体の総量 100重量部に対して、 0.1〜 50 重
量部添加したことを特徴とする請求項３記載の巻取部
材。
【請求項５】前記高密度水熱合成セラミックスが、前記
配合量調整後の水硬性組成物に理論水和量未満の水を加
えて混合した混合物を加圧成形してオートクレーブ中に
て蒸気養生することにより形成されたことを特徴とする
請求項４記載の巻取部材。
【請求項６】前記請求項１乃至５記載の巻取部材を、繊
維、糸、ロープ、バンド、ベルト等の紐状物を巻き掛け
るプーリあるいは滑車等の巻掛用部品として利用したこ
とを特徴とする巻掛部材。