JP2004286207A

JP2004286207A - ロール

Info

Publication number: JP2004286207A
Application number: JP2003202034A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Okubo; 直幸大久保
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2023-07-25
Also published as: JP4383112B2

Abstract

【課題】ロールの表面を形成するセラミックスからなる円筒体と、金属からなるシャフトとの間に熱応力が作用しても割れや破損が発生することはなく、液槽中に浸漬した際の耐食性の優れたロールを提供する。
【解決手段】セラミックスからなり、軸方向に貫通孔６ａを有する円筒体６に、金属からなるシャフト２を接合してなるロール１であって、上記シャフト２は円筒体６に固定する嵌合部２ａと、該嵌合部２ａに接続する支持部２ｂとを有し、且つ上記円筒体６の熱膨張係数に対する嵌合部２ａの熱膨張係数を０．５〜１．５５の範囲とする。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銅または銅合金等の鋼板を圧延、搬送するセラミック製のロールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、図６に示すように、ロール１０１に組み込まれている金属製のシャフト１０２の両側にベアリングを装着して支持し、一方の金属製のシャフト１０２にキー溝を加工して、その部分と駆動部１３０を固定することにより回転させていた。
【０００３】
このロール１０１を用いて圧延、搬送する際には、図５に示すように複数本のロール１０１を回転させて銅箔１２０等を上下に繰り返し移動させて送り、次々に液槽に浸すことで表面処理を行うものである。銅箔１２０等は、下側に配置されたロール１０１に移動した際に、液槽中の薬液中に浸されるようになっている。この液槽は酸性やその他の薬品からなり、順次様々な液に浸し、乾燥する工程が繰り返される。
【０００４】
このようなロール１０１は、種々の温度雰囲気に曝されたり、液槽中に繰り返し浸漬されるとともに、高温に加熱された鋼材等が接触するため、高い耐摩耗性、熱伝導性、耐久性が要求される。
【０００５】
そこで、図３に示すように高温耐熱性のセラミックスからなる円筒体１０６と、その軸となる金属製のシャフト１０２とからなり、該シャフト１０２は、高強度炭素材からなるとともに、円筒体１０６との保持部に嵌合部１０７が形成されていることから、強固に連結でき、高温炉内で長期間に亘って耐久性を保持できるものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
また、上記円筒体１０６の外周面は、銅箔１２０等の鋼板を圧延するために、その表面粗さをＲａ０．４μｍ以下としていた（特許文献２参照）。
【０００７】
また、図４に示すように、金属製のシャフト１０２上に円筒体１０６としてカーボン層１０６ａ、金属層１０６ｂ、結合用金属層１０６ｃ、セラミックスからなる最表層１０６ｄを順に形成することによって、雰囲気温度より低い鋼材が円筒体１０６の外周面に接触しても、円筒体１０６の外周面における温度分布を均一として、耐摩耗性、高熱伝導性を有するものが提案されている（特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−１８３２６０号公報
【特許文献２】
特開平９−２８７６１４号公報
【特許文献３】
特開２００２−１３５２６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に示すようなロールは、シャフト１０２に嵌合部１０８が形成されているものの、嵌合部１０８の材質はシャフト１０２と同じ高強度炭素材からなるため、セラミック製の円筒体１０６と熱膨張係数が異なり、嵌合部１０７を密着させる構造にした場合に高強度炭素材との熱膨張の差を吸収する隙間がないため、円筒体１０６を破損させるという問題を有していた。
【００１０】
特に、高温の液槽内で使用される場合、シャフト１０２の嵌合部１０８が膨張し、円筒体１０６を内側から押す応力が作用し、破損しやすいという問題を有していた。
【００１１】
また、特許文献２に示すようなロール１０１は、金属製のシャフト１０２上に、円筒体１０６としてカーボン層１０６ａ、金属層１０６ｂ、結合用金属層１０６ｃ、セラミックスからなる最表層１０６ｄを順に焼き嵌めによって固定されているため、ロール１０１の両端面が液体を遮断できる構造となっていないため、液槽中に浸漬すると、各層１０６ａ〜１０６ｄの端面から腐食を発生しやすく、耐久性に劣るという問題を有していた。
【００１２】
また、特許文献３に示すように、円筒体１０６の外周面の面粗さは高精度に加工されていたが、シャフト１０２と端面の面粗さ精度を重要視せずにＲａ１．０μｍ以上に粗くなった場合、金属シャフトの腐食を防止するために、円筒体１０６の端部の嵌合部とシャフト１０２の嵌合部をシールする構造などとしていても、面が粗いために十分なシール性を上げることが出来なかった。
【００１３】
本発明は、上述した問題に鑑みなされたものであって、その目的はセラミック製の円筒体の割れ等を防ぐことにあり、更にロールのエッジ部または凸部を有効に保護し、応力集中発生箇所を無くすることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のロールは、セラミックスからなり、軸方向に貫通孔を有する円筒体に、金属からなるシャフトを接合してなるロールであって、上記シャフトは円筒体に固定する嵌合部と、該嵌合部に接続する支持部とを有し、且つ上記円筒体の熱膨張係数に対する嵌合部の熱膨張係数が０．５〜１．５５の範囲であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のロールは、上記嵌合部に凸部を、支持部に凹部をそれぞれ形成し、各凹部、凸部が合致するように固定することを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明のロールは、上記嵌合部に凸部を、支持部に凹部をそれぞれ形成し、各凹部、凸部が合致するように固定することを特徴とする。
【００１７】
またさらに、本発明のロールは、上記シャフトが、嵌合部に固定され、円筒体の貫通孔内に挿通する軸芯部を有することを特徴とする。
【００１８】
さらにまた、本発明のロールは、上記支持部が耐食性金属からなることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明のロールは、上記円筒体の端部に上記嵌合部を保持する段部を形成したことを特徴とする。
【００２０】
さらに、本発明のロールは、上記円筒体の端面における表面粗さがＲａ０．４μｍ以下、平坦度が０．０５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２１】
またさらに、本発明のロールは、上記支持部の端面が円筒体の端面より軸方向に１〜５ｍｍ内側に位置することを特徴とする。
【００２２】
さらにまた、本発明のロールは、酸性の液槽に浸漬されることを特徴とする。
【００２３】
本発明のロールによれば、上記シャフトは円筒体に固定する嵌合部と、該嵌合部に接続する支持部とを有し、円筒体の熱膨張係数に対する嵌合部の熱膨張係数が０．５〜１．５５の範囲であることから、ロールを高温雰囲気で用いてもセラミックスからなる円筒体と金属からなるシャフトの熱膨張が近い値となるため、熱膨張による伸び量が同等となり、円筒体に割れやクラックが生じるのを有効に防止できるとともに、嵌合部が円筒体の端面と接触して強固に保持することができるため、液槽中で使用される場合においても、金属製のシャフトが腐食で溶け出すことはなく、銅箔等の鋼材の品質を劣化させることを防止できる。
【００２４】
また、本発明のロールによれば、上記嵌合部の熱膨張係数が３．０×１０^−６／℃〜１３．５×１０^−６／℃であることから、高い温度環境下でもセラミックスからなる円筒体が破損することなく耐久性の高いものとなる。
【００２５】
さらに、本発明のロールによれば、上記嵌合部に凸部を、支持部に凹部をそれぞれ形成し、各凹部、凸部が合致するように固定することから、嵌合部が液槽中に露出することはないため、腐食によって銅箔等の品質の劣化を防止することができる。
【００２６】
またさらに、本発明のロールによれば、上記シャフトは、嵌合部に固定され、円筒体の貫通孔内に挿通する軸芯部を有することから、嵌合部を円筒体の端部に合わせて固定し、さらに嵌合部に軸芯部を中心にしてねじ込むことでより強固に位置精度良く固定することができる。
【００２７】
さらにまた、本発明のロールによれば、上記支持部は耐食性金属からなることから、液槽中に浸漬しても、支持部の金属が腐食して溶け出すことはなく、銅箔等の鋼材の品質を劣化させるということを防止できる。
【００２８】
また、本発明のロールによれば、上記円筒体の端部に上記嵌合部を保持する段部を形成したことにより、長期間の使用においても嵌合部を強固に固定して耐久性の高いロールを得ることができる。
【００２９】
さらに、本発明のロールによれば、上記円筒体の端面における表面粗さがＲａ０．４μｍ以下、平坦度が０．０５ｍｍ以下であることから、そのシール構造において、十分なシール性を有することができる。
【００３０】
またさらに、本発明のロールは、上記支持部の端面が円筒体の端面より軸方向に１〜５ｍｍ内側に位置することから、薬液が進入しても、嵌合部が直接薬液に触れることが無いため、腐食を防止できる。
【００３１】
さらにまた、本発明のロールは、酸性の液槽に浸漬されることから、金属部分に十分なシールを施しているため、その腐食を防止することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態について図を用いて説明する。
【００３３】
図１、２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のロールの一実施形態を示す部分斜視図、部分断面図であり、セラミックスからなり、軸方向に貫通孔６ａを有する円筒体６に、金属からなるシャフト２を接合してなる。
【００３４】
上記円筒体６を形成するセラミックスとしては、用途によりアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を主成分とし、それぞれ公知の焼結助剤などを含むセラミックスからなっている。
【００３５】
上記アルミナは耐薬品性が強く被圧延材の影響を受けにくいため、広く使用され、被圧延材の温度が高いものに対しては、耐熱衝撃性の高い窒化ケイ素を、圧延荷重が大きい使用に対しては機械的強度が最も大きなジルコニアが使用され、さらに軽量化、熱伝導効率を上げるために、比重が小さく、熱伝導率が大きな炭化ケイ素が使用される。
【００３６】
ここで、アルミナについては、アルミナ原料粉末に有機バインダーを加えて混合攪拌し、成形したあと１７００℃前後で焼成する。
【００３７】
窒化ケイ素については、８０重量％以上の窒化珪素を主成分とし、焼結助剤としてアルミナ、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）などを含む組成からなる窒化ケイ素質セラミックス原料を所定の形状に成形し、１８００℃前後で焼成する。
【００３８】
ジルコニアについては、ジルコニア原料粉末に有機バインダーを加えて混合・攪拌し成形したあと、約１４００℃の温度で焼成する。
【００３９】
炭化ケイ素については、炭化ケイ素粉末にアルミナ粉末を１〜７重量％、イットリア粉末やセリア粉末等の周期率表第３ａ元素酸化物を１〜５重量％添加混合して原料粉末を調整して、所定の形状に成形したあと、１８００〜２２００℃の温度で焼成する。
【００４０】
このようにして得られた円筒体６には、その貫通孔６ａにシャフト２が挿通される。
【００４１】
本発明では、シャフト２が円筒体６を固定する嵌合部２ａと、該嵌合部２ａに接続する支持部２ｂとを有し、上記円筒体６の熱膨張係数に対する嵌合部２ａの熱膨張係数が０．５〜１．５５の範囲とすることが重要である。
【００４２】
これによって、ロール１を高温雰囲気で用いてもセラミックスからなる円筒体６と金属からなるシャフト２の熱膨張係数が近い値であるため、熱膨張による伸び量が同等となり、円筒体６に割れやクラックが生じるのを有効に防止できるとともに、嵌合部２ａが円筒体６の端面と接触して強固に保持することができるため、液槽中で使用される場合においても、金属製のシャフト２が腐食で溶け出すことはなく、銅箔等の鋼材の品質を劣化させることを防止できる。
【００４３】
なお、上記円筒体６の熱膨張係数に対する嵌合部２ａの熱膨張係数が０．５未満、１．５５を越えると、ロール１に作用した熱によって径方向に応力が作用し、円筒体６を構成するセラミックスと嵌合部２ａを構成する金属との熱膨張係数の差に起因して円筒体６に割れやクラックが生じる。
【００４４】
特に、液槽中で使用される場合、金属製のシャフト２が液槽に浸された時に金属が腐食で溶け出し、金属成分が液槽に散乱して銅箔等の表面に付着するため、その品質を劣化させるということになる。
【００４５】
なお、上記円筒体６の熱膨張係数に対する嵌合部２ａの熱膨張係数が０．８〜１．２の範囲とすることがより好ましい。
【００４６】
また、上記嵌合部２ａの熱膨張係数は、３．０×１０^−６／℃〜１３．５×１０^−６／℃とすることが好ましく、上記円筒体６との熱膨張係数の比を満たす範囲で、嵌合部２ａの熱膨張係数を３．０×１０^−６／℃〜１３．５×１０^−６／℃とすることによって、特に高温中で使用する場合、シャフト２の嵌合部２ａの熱膨張係数とセラミックスからなる円筒体６の熱膨張係数がほぼ同じになり内側から径方向に押す応力が小さくなり円筒体６の割れや破損を防止することができる。
【００４７】
なお、円筒体６がアルミナからなる場合には、上記嵌合部２ａとしてステンレス（ＳＵＳ４３０）、高硬度鋼を、また円筒体６が窒化ケイ素、炭化ケイ素からなる場合にはコバールを使用することで熱膨張係数の違いによる円筒体６の破損や割れを防止することができる。
【００４８】
また、上記嵌合部２ａを円筒体６に固定するために、円筒体６の端部の内周側に段部６ｂを形成することが好ましく、円筒体６とシャフト２の固定部分がその外周面全体で接触して固定されることになり、回転時の応力が１箇所に集中することはなく、円筒体６の欠けや破損を防ぐことができる。
【００４９】
上記段部６ｂの軸方向の長さは、５〜１００ｍｍとすることが好ましく、５ｍｍ未満のときは、使用時に荷重がかかった場合、重なり部分が少ないために金具がズレて嵌合部２ａが円筒体６から外れやすく、１００ｍｍを超えると、シャフト２の精度と円筒体６との加工精度の兼ね合いが悪くなり挿入が難しくなる。さらに強引にねじ込むと円筒体６の割れを招くこととなる。
【００５０】
また、円筒体６の段部６ｂと嵌合部２ａとの間は接着剤８にて補強することが好ましく、段部６ｂを小さく加工すれば良いため、応力集中の発生箇所を無くすことができる。また、回転トルクを円筒体６の接着面全体で受けることができるため、円筒体６に発生する応力はより小さくすることができる。
【００５１】
なお、円筒体６の段部６ｂの形状は、通常の円筒形状に限定すること無く、一部に平面を有する形状等、他の形状においても実施可能であるが、これらの場合にも円筒体６に応力集中が発生せず、割れを防止してシャフト２を固定することができる。
【００５２】
また、上記嵌合部２ａには、ロール１を回転させる駆動部と連結する支持部２ｂが接続されている。
【００５３】
上記支持部２ｂは、耐食性金属からなり、液槽内に繰り返し、長時間浸漬させても、腐食が進み液槽中に不純物が混入して、銅箔等の表面に付着して品質を劣化させることを有効に防止することができる。
【００５４】
ここで、上記耐食性金属とは、濃度５％の硫酸の液に１日浸漬し、浸漬後の重量減少量が１０^４（ｍｇ／ｄｍ^２・ｄａｙ）以下の特性を持つ金属を示し、１日あたりの一定の比表面積（ｄｍ^２＝１００ｃｍ^２）においてどのくらいの重量が減少したかを示す。このような耐食性金属としては、ステンレス（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１７等）や、合金工具鋼等を用いることができる。
【００５５】
また、支持部２ｂの熱膨張係数は、１５．０×１０^−６／℃〜１８．０×１０^−６／℃である金属を使用することが好ましく、嵌合部２ａとの熱膨張係数の差が大きくなり過ぎることなく、稼動中に嵌合部２ａとの熱膨張係数の差から外れることを防止することができる。
【００５６】
また、上記嵌合部２ａと支持部２ｂとの連結構造としては、嵌合部２ａに凸部４を、支持部２ｂに凹部３をそれぞれ形成し、各凹部３、凸部４が合致するように焼きばめ等によって固定することが好ましい。
【００５７】
これは、嵌合部２ａを成す金属は支持部２ｂを成す金属より熱膨張係数が小さいため、一般的に腐食されやすい金属となる。そのため、支持部２ｂの凹部３によって嵌合部２ａの凸部４を完全に被覆し、液槽中に嵌合部２ａが露出するのを防止でき、また簡単な構造で両者を強固に固定することができる。
【００５８】
また、嵌合部２ａと支持部２ｂの凹部３、凸部４が合致した部分には、その外周に金属製のナット９をねじ込み接着することにより、軸方向に押さえられている状態になるため、より強固に支持部２ｂを接合できる。
【００５９】
さらに、上記凹部３の径方向の厚みｔ３と凸部４の径方向の厚みｔ４は、その比が１：１〜１：４（ｔ３：ｔ４）の範囲にすることが好ましく、凹部３、凸部４の焼きばめ力が不足して外れたり、逆に金属同士の極端な熱膨張係数の差で隙間が発生し剥離する可能性が出てくるのを防止して強固に固定できる。
【００６０】
なお、厚みｔ３、ｔ４の比は１：１とすることがより好ましい。また、軸方向の長さはシャフト２と円筒体６との重なり部が小さい場合には、引っかかり部分が少ないためロール１自体の重量や稼動中の荷重、また、軸方向への金属の熱膨張によって外れる可能性が発生してくるため５ｍｍ以上に設定することが好ましい。
【００６１】
また、図２（ｃ）に示すように、上記円筒体６の端面６０における表面粗さがＲａ０．４μｍ以下、平坦度が０．０５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００６２】
これによって、円筒体６の端面６０と接触する部材との密着性を向上させ、
液槽中で使用した際に薬液が円筒体６の内部に進入することを防ぐことが可能である。特に、ナット９との間にシール部材１０介する場合には、シール部材１０との円筒体６の端面６０との密着性をより向上させ、平坦度を０．０５ｍｍ以下にすることでＯリング等のシール部材１０を円筒体６の端面６０とナット９の間で均等に押しつぶすことができるため、より確実にシール性を保持することができる。
【００６３】
一方、円筒体６の端面６０がＲａ０．４μｍを越えると、粗い部分とシール部材１０との間に隙間が生じ、薬液が進入し腐食の原因となる。また、平坦度が０．０５ｍｍを超えると、シール部材１０を円筒体６の端面６０と金属製のナット９の間で均等に押しつぶすことができないため、シール性が不安定となり、薬液の進入により嵌合部２ａが腐食してしまう可能性がある。
【００６４】
なお、このような円筒体６を得るには、焼成によって得られた焼結体に機械加工を施し、その後、粒径５０μｍ以下のダイヤモンドパウダーとセラミックや鋳鉄製定盤を使用して仕上げ加工を施すことにより、端面６０の表面粗さ及び平坦度を向上させることができる。
【００６５】
また、上記表面粗さは、ＪＩＳＢ０６０１に規定される表面粗さの中心線平均粗さＲａにて測定し、平坦度は３次元測定器にて測定した。
【００６６】
さらに、図２（ｃ）に示すように、上記支持部２ｂの端面２０が円筒体６の端面６０より軸方向に距離Ｘが１〜５ｍｍとなるようにすることが好ましい。
【００６７】
これによって、薬液が進入してきても、嵌合部２ａが直接薬液に触れることがないため、腐食を防止することができる。上記距離Ｘが１ｍｍより小さいと、薬液が進入した場合、低熱膨張の金属からなる軸芯部２ｃが薬液と接触するため、腐食が進み不純物が析出する恐れがある。一方、距離Ｘが５ｍｍより大きいと、高温になった場合、耐食性金属等の金属からなる支持部２ｂが熱膨張し、セラミックスからなる円筒体６を破損させる恐れがある。また、上記距離Ｘは２〜４ｍｍとすることがより好ましい。
【００６８】
なお、このような構造のロールを作製するためには、予め、嵌合部２ａを図２（ｃ）のように１〜５ｍｍ短くして、支持部２ｂの端面２０を長くして作製する。
【００６９】
またさらに、上記シャフト２は、円筒体６の内部の貫通孔６ａ内に挿通する軸芯部２ｃを別体として有することが好ましく、嵌合部２ａを円筒体６の端部に合わせて固定し、さらに嵌合部２ａに軸芯部２ｃを中心にしてねじ込むことでより強固に位置精度良く固定することができる。また、シャフト２を作製する際、長尺の素材を準備することなく各部材を効率良く準備できるためコストを抑えられる。なお、軸芯部２は嵌合部２ａと同材質からなることが好ましい。
【００７０】
また、軸芯部２ｃと円筒体６との間には空間５を設けることが好ましく、ロール１の軽量化とともに、円筒体６との接触部を小さくして円筒体６の破損を有効に防止できる。
【００７１】
さらに、上記軸芯部２ｃは、図２（ａ）に示すように嵌合部２ａとネジ構造によって接合されていてもよく、図２（ｂ）に示すように接着剤によって接合されていてもよい。
【００７２】
【実施例】
（実施例１）
図１、図２に示すようなロール試料を得るため、先ず、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）からなる円筒体を作製した。
【００７３】
次いで、シャフトとして、嵌合部を鉄（Ｓ４５Ｃ）、ステンレス（ＳＵＳ４３０）、ステンレス（ＳＵＳ３０４）、コバールのそれぞれで作製し、支持部をステンレス（ＳＵＳ３０４）、ステンレス（ＳＵＳ４３０）からなる材質で作製した。
【００７４】
上記嵌合部及び支持部にはそれぞれ凹部、凸部を形成して焼きばめによって固定した。
【００７５】
そして、各材質の円筒体の両端の開口部から、シャフトを挿入しネジ止め接着して固定し、各試料を２０個ずつ作製した。
【００７６】
各材質のロール試料を８０℃まで温度を上げた硫酸（５％）の液槽に２日間浸漬する。次にこのロールを回転数１５ｍ／ｍｉｎで回転させ、円筒体に１０００Ｎの圧力がかかるように、別のロールを押しつけて回転させ、耐食性、強度試験を施した。
【００７７】
試験終了後、各ロール試料の円筒体にクラックが発生しているかどうかの観察を行ない、発生箇所の数と最大進展クラック長さを測定した。また、支持部から一定面積のテストピースを取り出し、重量計にて重量減少量を測定し、１日あたりの一定の比表面積（ｄｍ^２＝１００ｃｍ^２）においてどのくらいの重量が減少したか（ｍｇ／ｄｍ^２・ｄａｙ）を算出した。
【００７８】
結果を表１に示す。
【００７９】
【表１】

【００８０】
表１から、明らかなように、円筒体の熱膨張係数に対する嵌合部の熱膨張係数の比が０．５〜１．５５の範囲にした試料（Ｎｏ．１〜３、５、１０、１５〜１９）は、円筒体にはクラックが発生することはなく、また、支持部として耐食性金属を用いた試料（Ｎｏ．１、２、５、１０、１５〜１７、１９）は、支持部の重量減少量も０．１１×１０^４（ｍｇ／ｄｍ^２／ｄａｙ）以下と非常に耐食性が高いものであった。
【００８１】
これに対し、円筒体の熱膨張係数に対する嵌合部の熱膨張係数の比を０．５未満及び１．５５を越える試料（Ｎｏ．４、６〜９、１１〜１４、２０）は、円筒体に１〜４ヶ所のクラックが発生し、その最大進展長さも６〜１９ｍｍと大きなものであった。
【００８２】
（実施例２）
上述の実施例１と同様の方法にて、表１の試料Ｎｏ．２の材質（円筒体の材質はアルミナ、嵌合部の材質はステンレス（ＳＵＳ４３０）、支持部の材質はステンレス（ＳＵＳ３０４））を用いて、図２（ｃ）に示すようなロール試料を２０個ずつ作製した。
【００８３】
なお、嵌合部及び支持部にはそれぞれ凹部、凸部を形成して焼きばめによって固定し、各材質の円筒体の両端の開口部から、シャフトを挿入しネジ止め接着して固定した。また、円筒体とシャフトは、シール部材としてＪＩＳＢ２４０１に規定されているＩＳＯ一般工業用の１Ａと呼ばれるニトリルゴム相当、耐鉱物油用でタイプＡデュロメータ硬さＡ７０とされている固定用Ｏリングを使用し、ナットにて締結固定した。
【００８４】
また、円筒体の端面における表面粗さＲａは、加工するダイヤモンド砥石の粒度を＃１２０、＃２００、＃３００と細かくし、Ｒａ０．２μｍ以下はダイヤ遊離砥粒を使用したラップ加工を施すことで、それぞれ異なる表面粗さのものを製作した。この表面粗さは、表面粗さ計にて中心線平均粗さＲａを測定した。
【００８５】
さらに、平坦度は、万能研削盤で研削加工する際の切り込み速さをＦ２０〜Ｆ２まで変えることで表１に示す如く値の平坦度とした。この平坦度の測定は、３次元測定器にて、一面当り全周を中心基準で、３０°ずらしながら１２ポイント測定し、平坦度を測定した。
【００８６】
またさらに、上記支持部の端面が円筒体の端面より軸方向に距離Ｘが０．５〜７．０ｍｍとなるようにかみ合わせを調整した試料を作製した。
【００８７】
そして、各試料に対して、長期間使用することにより、シール部材が劣化して薬液が進入することで、嵌合部が腐食される問題を解決するために、下記評価を実施した。
【００８８】
各ロール試料を９０℃まで温度を上げた硫酸（５％）の液槽に４日間浸漬する。次にこのロール試料を回転数１５ｍ／ｍｉｎで回転させ、円筒体に１０００Ｎの圧力がかかるように、別のロールを押しつけて回転させ、１００時間の稼動後にナット部を緩めてこのシール部を開放し、円筒体の内部への薬液の漏れの有無を支持部の外周表面の状態を観察することにより実施した。
薬液が円筒体の内部へ進入した試料が０個の場合を○、薬液の進入した試料個数が３個以下のものを△、薬液が円筒体の内部へ進入した試料個数が４個以上の場合を×とした。
また、嵌合部の表面の変色の有無を観察することによって、腐食が発生した試料が０個の場合を○、腐食が発生した試料個数が３個以下のものを△、腐食が発生した試料個数が４個以上の場合を×とした。
【００８９】
また、各試料の円筒体のクラックの発生個数を確認した。
【００９０】
結果を表２に示す。
【００９１】
【表２】

【００９２】
表２に示すように、円筒体の端面の表面粗さがＲａ０．４μｍ以下、平坦度が０．０５ｍｍ以下である試料（Ｎｏ．２１〜２９、３１）は、円筒体の内部への薬液の漏れはほとんど無く、嵌合部の表面には変色などの腐食は無かった。
【００９３】
特に、支持部の端面の位置と、円筒体の端面との位置関係を示す距離Ｘが１〜５ｍｍの試料（２１〜２３、２５〜２７、２９、３１）は、薬液の漏れによる腐食が全くなく、クラックの発生も無かった。
【００９４】
これに対し、円筒体の端面の表面粗さがＲａ０．５μｍ以上、平坦度が０．０５ｍｍ以下である試料（Ｎｏ．３２、３３）は、支持部の外周面の表面に薬液の漏れが確認でき、嵌合部の表面にも変色による腐食が確認された。
【００９５】
また、円筒体の端面の表面粗さＲａ０．４μｍ以下、平坦度が０．０６ｍｍ以上である試料（Ｎｏ．３０）についても、支持部の外周面の表面に薬液の漏れが確認でき、嵌合部の表面にも変色による腐食が確認された。
【００９６】
また、支持部の端面の位置と、円筒体の端面との位置関係を示す距離Ｘが６．０ｍｍの試料（Ｎｏ．２８）は、セラミックスからなる円筒体の内側の段部に、支持部の熱膨張によると見られるクラックが確認された。
【００９７】
【発明の効果】
本発明のロールによれば、上記シャフトは円筒体に固定する嵌合部と、該嵌合部に接続する支持部とを有し、円筒体の熱膨張係数に対する嵌合部の熱膨張係数が０．５〜１．５５の範囲であることから、ロールを高温雰囲気で用いてもセラミックスからなる円筒体と金属からなるシャフトの熱膨張係数が近い値となるため、熱膨張による伸び量が同等となり、円筒体に割れやクラックが生じるのを有効に防止できるとともに、嵌合部が円筒体の端面と接触して強固に保持することができるため、液槽中で使用される場合においても、金属製のシャフトが腐食で溶け出すことはなく、銅箔等の鋼材の品質の劣化を防止できる。
【００９８】
また、本発明のロールによれば、上記嵌合部の熱膨張係数が３．０×１０^−６／℃〜１３．５×１０^−６／℃であることから、高い温度雰囲気でもセラミックスからなる円筒体が破損することなく耐久性の高いものとなる。
【００９９】
さらに、本発明のロールによれば、上記嵌合部に凸部を、支持部に凹部をそれぞれ形成し、各凹部、凸部が合致するように固定することから、嵌合部が液槽中に露出することはないため、腐食によって銅箔等の品質の劣化を防止することができる。
【０１００】
またさらに、本発明のロールによれば、上記シャフトは、嵌合部に固定され、円筒体の貫通孔内に挿通する軸芯部を有することから、嵌合部を円筒体の端部に合わせて固定し、さらに嵌合部に軸芯部を中心にしてねじ込むことでより強固に位置精度良く固定することができる。
【０１０１】
さらにまた、本発明のロールによれば、上記支持部は耐食性金属からなることから、液槽中に浸漬しても、支持部の金属が腐食して溶け出すことはなく、銅箔等の鋼材の品質を劣化させるということを防止できる。
【０１０２】
また、本発明のロールによれば、上記円筒体の端部に上記嵌合部を保持する段部を形成したことにより、長期間の使用においても嵌合部を強固に固定して耐久性の高いロールを得ることができる。
【０１０３】
さらに、本発明のロールによれば、円筒体の端面の表面粗さをＲａ０．４μｍ以下、平坦度を０．０５ｍｍ以下とすることによってシール性を向上させることができ、薬液の進入を確実に防止することができる。
【０１０４】
またさらに、本発明のロールによれば、上記支持部の端面が円筒体の端面より軸方向に１〜５ｍｍ内側に位置することから、薬液が進入してきても、嵌合部が直接薬液に触れることがないため、腐食を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のロールの一実施形態を示す部分斜視図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明のロールの一実施形態を示す部分断面図である。
【図３】従来のロールを示す部分断面図である。
【図４】従来のロールを示す部分断面図である。
【図５】ロールを用いて搬送を行う状態を示す概略斜視図である。
【図６】銅箔製造ラインの搬送用ロールの駆動を示す概略図である。
【符号の説明】
１：ロール
２：シャフト
２ａ：嵌合部
２ｂ：支持部
２ｃ：軸芯部
２０：端面
３：凹部
４：凸部
５：空間
６：円筒体
６ａ：貫通孔
６ｂ：段部
６０：端面
７：キー溝
８：接着層
９：ナット
１０：シール部材
１０１：ロール
１０２：シャフト
１０６：円筒体
１０７：嵌合部
１０８：嵌合部
１２０：銅箔
１３０：駆動部

Claims

セラミックスからなり、軸方向に貫通孔を有する円筒体に、金属からなるシャフトを接合してなるロールであって、上記シャフトは円筒体に固定する嵌合部と、該嵌合部に接続する支持部とを有し、且つ上記円筒体の熱膨張係数に対する嵌合部の熱膨張係数が０．５〜１．５５の範囲であることを特徴とするロール。
上記嵌合部の熱膨張係数が３．０×１０^−６／℃〜１３．５×１０^−６／℃であることを特徴とする請求項１に記載のロール。
上記嵌合部に凸部を、支持部に凹部をそれぞれ形成し、各凹部、凸部が合致するように固定することを特徴とする請求項１または２に記載のロール。
上記シャフトは、嵌合部に固定され、円筒体の貫通孔内に挿通する軸芯部を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のロール。
上記支持部は、耐食性金属からなることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のロール。
上記円筒体の端部に上記嵌合部を保持する段部を形成したことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のロール。
上記円筒体の端面における表面粗さがＲａ０．４μｍ以下、平坦度が０．０５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のロール。
上記支持部の端面が円筒体の端面より軸方向に１〜５ｍｍ内側に位置することを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載のロール。
上記ロールが酸性の液槽に浸漬されることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載のロール。