JP2006102832A - Cutter roll made of carbon fiber reinforced plastic and its manufacturing method - Google Patents

Cutter roll made of carbon fiber reinforced plastic and its manufacturing method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cutter roll made of carbon fiber reinforced plastic, which is light in weight and has a small inertia moment (GD<SP>2</SP>), and further to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: The cutter roll comprises: a hollow roll body composed of the carbon fiber layers laminated by winding the carbon fiber impregnated with matrix resin or the carbon fiber layers laminated by winding the carbon fiber prepreg impregnated with matrix resin; journals fixed to both end portions of the hollow roll body; and a cutter blade fixed to the surface of the hollow roll body. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

技術分野
この発明は、長尺の紙又は板紙を連続的に所定の長さに切断するロータリーカッター装置における炭素繊維強化プラスチック製カッターロールとその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a carbon fiber reinforced plastic cutter roll and a manufacturing method thereof in a rotary cutter device that continuously cuts long paper or paperboard into a predetermined length.

従来、長尺の紙又は板紙を連続的に所定の長さに切断するには、ロータリーカッター装置が用いられている。ロータリーカッター装置は、ナイフを取り付けたカッターロールとそのカッターロールに対向し、回転軸が平行なボトムロールによって構成され、駆動装置によって駆動される前記カッターロールとボトムロールとの間を紙又は板紙を通すことによって裁断するようにしている。これらのロータリーカッター装置としては、例えば、特開平１１−１２３６９４号公報あるいは特許第２９８１４０５号公報に記載されているものがある。 Conventionally, a rotary cutter device is used to continuously cut long paper or paperboard into a predetermined length. The rotary cutter device is composed of a cutter roll with a knife and a bottom roll facing the cutter roll and having a parallel rotation axis. Paper or paperboard is placed between the cutter roll and the bottom roll driven by a driving device. It cuts by passing. Examples of these rotary cutter devices include those described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-123694 or Japanese Patent No. 2981405.

これらのロータリーカッター装置では、ボトムロールの外周面はカッター刃が当たっても摩耗し難くしかも裁断する紙に切り残しが出ないように硬い金属で形成されているから、裁断する際にカッター刃には強い衝撃を受けることになる。また、その衝撃によってカッターロールが変形し裁断できなくなるおそれもある。そのために、従来カッターロールには金属製ロールが用いられ、かつ金属には焼き入れを行って強度（弾性率）を向上させている。
特開平１１−１２３６９４号公報 特許第２９８１４０５号公報 In these rotary cutter devices, the outer peripheral surface of the bottom roll is made of hard metal so that it does not easily wear even when the cutter blade hits it, and so that there is no uncut residue on the paper to be cut. Will receive a strong shock. Further, the cutter roll may be deformed by the impact and cannot be cut. Therefore, a metal roll is conventionally used for the cutter roll, and the strength (elastic modulus) is improved by quenching the metal.
JP 11-123694 A Japanese Patent No. 2981405

上記のように、カッターロールは、硬い金属で形成されているために、重量が非常に重くなってロール全体の撓みが大きくなる。また、重くなると、慣性モーメント（ＧＤ２）も大きくなり、駆動にも非常に大きなエネルギーが必要となる。また、慣性モーメント（ＧＤ２）が大きくなると、ラインスピードも上げられないという問題がある。 As described above, since the cutter roll is formed of a hard metal, the weight becomes very heavy and the deflection of the entire roll increases. In addition, when it becomes heavier, the moment of inertia (GD 2 ) also increases, and very large energy is required for driving. Further, when the moment of inertia (GD 2 ) increases, there is a problem that the line speed cannot be increased.

この発明は、かかる現状に鑑みてされたものであり、重量が軽く、従って、慣性モーメント（ＧＤ２）も小さい炭素繊維強化プラスチック製カッターロールとその製造方法を提供することを目的とする。また、この発明は、軽量化によって駆動エネルギーが小さく、ラインスピードもアップできる炭素繊維強化プラスチック製カッターロールとその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the present situation, and an object thereof is to provide a carbon fiber reinforced plastic cutter roll that is light in weight and therefore has a small moment of inertia (GD 2 ) and a method for producing the same. Another object of the present invention is to provide a carbon fiber reinforced plastic cutter roll that can reduce the driving energy and increase the line speed by reducing the weight, and a method for manufacturing the same.

この発明は上記目的を達成するために次のような構成とした。即ち、この発明に係る炭素繊維強化プラスチック製カッターロールは、マトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維を巻き付けて積層した炭素繊維の層、またはマトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維プリプレグを巻き付けて積層した炭素繊維の層によって形成された中空構造のロール本体の両端部にジャーナルを取り付け、表面にはカッター刃を取り付けてなることを特徴とする。マトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維を軸方向に対して略９０度に巻き付けて積層した後、マトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維を軸方向に対して一定の角度を付けて巻き付けて積層し、このように軸方向に対して略９０度に巻き付けた層と一定の角度を付けて巻き付けた層とを複数回繰り返して炭素繊維の層を形成することが好ましい。また、マトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維を軸方向に対して一定の角度を付けて積層した後、マトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維を略９０度に巻き付けて積層し、このように軸方向に対して一定の角度を付けて巻き付けた層と略９０度に巻き付けた層とを複数回繰り返して炭素繊維の層を形成してもよい。前記炭素繊維は、曲げ弾性率が２００ＧＰａ以上であることが好ましい。炭素繊維層の表面は、炭素繊維層を形成する際に生じるワインディングパターンのために必ずしも平滑な平面部ではない。そこで、表面の凹凸をなくすために、表面を研磨し、その後にマトリックス樹脂等をコーティングすることが好ましい。また、前記ロール本体は、軸方向に対して１つ以上の平面部を有するものであってもよい。   The present invention has the following configuration in order to achieve the above object. That is, the carbon fiber reinforced plastic cutter roll according to the present invention is a carbon fiber layer obtained by winding and laminating carbon fibers impregnated with a matrix resin, or a carbon fiber obtained by winding and laminating carbon fiber prepregs impregnated with a matrix resin. A journal is attached to both end portions of a roll body having a hollow structure formed by the above layers, and a cutter blade is attached to the surface. After the carbon fibers impregnated with the matrix resin are wound at approximately 90 degrees with respect to the axial direction and laminated, the carbon fibers impregnated with the matrix resin are wound at a certain angle with respect to the axial direction and laminated. Thus, it is preferable to form a carbon fiber layer by repeating a layer wound approximately 90 degrees with respect to the axial direction and a layer wound at a certain angle multiple times. Further, after laminating carbon fibers impregnated with matrix resin at a certain angle with respect to the axial direction, the carbon fibers impregnated with matrix resin are wound around and laminated at about 90 degrees, and thus in the axial direction. Alternatively, a carbon fiber layer may be formed by repeating a layer wound at a certain angle and a layer wound at approximately 90 degrees a plurality of times. The carbon fiber preferably has a flexural modulus of 200 GPa or more. The surface of the carbon fiber layer is not necessarily a smooth flat portion due to a winding pattern generated when the carbon fiber layer is formed. Therefore, in order to eliminate surface irregularities, it is preferable to polish the surface and then coat with a matrix resin or the like. Further, the roll body may have one or more plane portions with respect to the axial direction.

一般に、炭素繊維強化プラスチック成形に使用する炭素繊維は、高強度炭素繊維（引張り弾性率約２４０ＧＰａ）、中弾性炭素繊維（引張り弾性率約４００ＧＰａ）あるいは高弾性炭素繊維（引張り弾性率約６４０ＧＰａ）があるが、この発明に係る炭素繊維強化プラスチック製カッターロール使用する炭素繊維は高弾性炭素繊維が好ましい。また、この発明に係る炭素繊維強化プラスチック製カッターロール使用する炭素繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維であることとピッチ系炭素繊維であることを問わない。さらに、マトリックス樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等を使用することができる。   Generally, the carbon fiber used for carbon fiber reinforced plastic molding is a high-strength carbon fiber (tensile elastic modulus of about 240 GPa), a medium elastic carbon fiber (tensile elastic modulus of about 400 GPa), or a high elastic carbon fiber (tensile elastic modulus of about 640 GPa). However, the carbon fiber used for the cutter roll made of carbon fiber reinforced plastic according to the present invention is preferably a highly elastic carbon fiber. Moreover, it does not ask | require that it is a PAN-type carbon fiber and a pitch-type carbon fiber as a carbon fiber used for the cutter roll made from a carbon fiber reinforced plastic concerning this invention. Furthermore, as a matrix resin, an epoxy resin, a phenol resin, an unsaturated polyester resin, or the like can be used.

また、この発明に係る炭素繊維強化プラスチック製カッターロールの製造方法は、マ ンドレルの外面に、マトリックス樹脂を含浸させながら巻き付けた炭素繊維を積層し、または炭素繊維にマトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維プリプレグを巻き付けて積層する積層工程、次いで、加熱硬化させる硬化工程、冷却後表面を研磨する研磨工程、マンドレルを抜き取った中空構造のロール本体の両端部にジャーナルを取り付け、表面にはカッター刃を取り付けるカッター刃の取付工程を含むことを特徴とする。また、積層工程と硬化工程の間に型締めによる成型工程を含めることができる。積層工程では、マトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維を軸方向に対して略９０度に巻き付けて積層した後、マトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維を軸方向に対して一定の角度を付けて巻き付けて積層し、このように軸方向に対して略９０度に巻き付けた層と一定の角度を付けて巻き付けた層とを複数回繰り返して積層することが好ましい。また、積層工程では、マトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維を軸方向に対して一定の角度を付けて積層した後、マトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維を略９０度に巻き付けて積層し、このように軸方向に対して一定の角度を付けて巻き付けた層と略９０度に巻き付けた層とを複数回繰り返して炭素繊維の層を形成してもよい。前記ロール本体の炭素繊維層の肉厚は、３５〜５５ｍｍ、好ましくは４０〜４８ｍｍとする。   The carbon fiber reinforced plastic cutter roll manufacturing method according to the present invention includes a carbon fiber in which a carbon fiber wound while impregnating a matrix resin is laminated on the outer surface of a mandrel, or a carbon fiber impregnated with a matrix resin. Lamination process for winding and stacking prepreg, then curing process for heat curing, polishing process for polishing the surface after cooling, journals attached to both ends of a roll body with a hollow structure from which mandrels have been extracted, and cutter blades attached to the surface It includes an attachment step of a cutter blade. Further, a molding step by clamping can be included between the lamination step and the curing step. In the laminating step, the carbon fibers impregnated with the matrix resin are wound at about 90 degrees with respect to the axial direction and laminated, and then the carbon fibers impregnated with the matrix resin are wound at a certain angle with respect to the axial direction. It is preferable to laminate the layers that are laminated and thus wound at about 90 degrees with respect to the axial direction and the layers that are wound at a certain angle. Further, in the laminating step, the carbon fibers impregnated with the matrix resin are laminated at a certain angle with respect to the axial direction, and then the carbon fibers impregnated with the matrix resin are wound and laminated at about 90 degrees. A carbon fiber layer may be formed by repeating a layer wound at a certain angle with respect to the axial direction and a layer wound at approximately 90 degrees a plurality of times. The wall thickness of the carbon fiber layer of the roll body is 35 to 55 mm, preferably 40 to 48 mm.

この発明に係る炭素繊維強化プラスチック製カッターロールは、軽量でかつ慣性モーメント（ＧＤ２）が小さいために、駆動エネルギーが少量でよいとともに、ランニングコストの低減を図ることができる。また、軽量でかつ慣性モーメント（ＧＤ２）が小さいために、ラインのスピードアップによる高速化を図ることができる。
また、この発明に係る炭素繊維強化プラスチック製カッターロールの製造方法によれば、加熱硬化後にマンドレルを抜き取って中空構造のロール本体を得るようにしたから、炭素繊維層のみによる軽量な中空構造のロール本体を製造することができる。 Since the carbon fiber reinforced plastic cutter roll according to the present invention is lightweight and has a small moment of inertia (GD 2 ), a small amount of drive energy is required, and the running cost can be reduced. Further, since it is lightweight and has a small moment of inertia (GD 2 ), it is possible to increase the speed by increasing the line speed.
Further, according to the method for producing a carbon fiber reinforced plastic cutter roll according to the present invention, a mandrel is extracted after heat-curing to obtain a hollow structure roll body. The body can be manufactured.

以下に、この発明に係る炭素繊維強化プラスチック製カッターロールの実施形態について詳細に説明する。図１及び図２に示すように、カッターロール１は、マトリックス樹脂を含浸させながら巻き付けて積層した炭素繊維の層２の内部を中空３としたロール本体４の両端部にジャーナル５を取り付けると共に、ロール本体４の表面には軸方向にカッター刃６を取り付けてなる。この実施形態では、ロール表面に平らな平面部７を軸方向に対して平行に設けた略小判型断面のロール本体４について説明したが、ロール本体の断面形状は種々に変形させることができる。例えば、断面が円形である場合の他、断面が正三角形のもの、正方形のもの、正五角形のもの等とすることができる。この場合、カッター刃６は、いずれも断面で頂点の位置に取り付けられる。   Below, the embodiment of the cutter roll made from carbon fiber reinforced plastics concerning this invention is described in detail. As shown in FIGS. 1 and 2, the cutter roll 1 has journals 5 attached to both ends of a roll body 4 in which the inside of a carbon fiber layer 2 wound and laminated while impregnated with a matrix resin is a hollow 3, A cutter blade 6 is attached to the surface of the roll body 4 in the axial direction. In this embodiment, the roll main body 4 having a substantially oval cross section in which the flat surface portion 7 is provided in parallel to the axial direction on the roll surface has been described, but the cross sectional shape of the roll main body can be variously modified. For example, in addition to the case where the cross section is circular, the cross section may be a regular triangle, a square, a regular pentagon, or the like. In this case, the cutter blade 6 is attached to the position of the apex in the cross section.

前記炭素繊維の層２は、炭素繊維にマトリックス樹脂を含浸させながら巻き付けて形成してもよいし、あるいは炭素繊維にマトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維プリプレグを巻き付けて形成してもよい。炭素繊維の層２を炭素繊維にマトリックス樹脂を含浸させながら巻き付けて形成する場合には、樹脂を含浸させた炭素繊維を軸方向に対して略９０度に巻き付けて積層した後、樹脂を含浸させた炭素繊維を軸方向に対して一定の角度を付けながら巻き付けて積層し、このように軸方向に対して略９０度に巻き付けた層と一定の角度を付けて巻き付けた層とを交互に複数回繰り返して形成することが好ましい。   The carbon fiber layer 2 may be formed by winding a carbon fiber while impregnating the matrix resin with the carbon fiber, or may be formed by winding a carbon fiber prepreg obtained by impregnating the carbon fiber with the matrix resin. When the carbon fiber layer 2 is formed by winding the carbon fiber while impregnating the matrix resin with the carbon fiber, the carbon fiber impregnated with the resin is wound at about 90 degrees with respect to the axial direction and laminated, and then impregnated with the resin. The carbon fibers are wound while being laminated at a constant angle with respect to the axial direction, and a plurality of layers alternately wound at approximately 90 degrees with respect to the axial direction and layers wound at a certain angle are alternately disposed. It is preferable to form it repeatedly.

カッター刃６の取り付け構造は、特に限定されるものではなく公知の構造によって取り付ければよい。例えば、図２に示すように、一対の略Ｌ字形カッターホルダー７ａ，７ｂをロール本体４の外周面上に対向状に固定し、これらのカッターホルダー７ａ，７ｂ間にカッター刃６を介装する取り付け構造とすることができる。この場合には、前記一対の略Ｌ字形カッターホルダー７ａ，７ｂは、ロール本体４の外周面上に接着剤を用いて接着すると共に、ボルト９によって固定することが好ましい。ボルト９だけではなく接着剤を用いることによって一層強固に固定することができると共に、ボルト９の数を減らすことができる。   The attachment structure of the cutter blade 6 is not particularly limited, and may be attached by a known structure. For example, as shown in FIG. 2, a pair of substantially L-shaped cutter holders 7a and 7b are fixed on the outer peripheral surface of the roll body 4 so as to face each other, and a cutter blade 6 is interposed between the cutter holders 7a and 7b. It can be set as an attachment structure. In this case, it is preferable that the pair of substantially L-shaped cutter holders 7 a and 7 b are bonded to the outer peripheral surface of the roll body 4 using an adhesive and fixed with bolts 9. Not only the bolts 9 but also an adhesive can be used to fix them more firmly and reduce the number of bolts 9.

次に、この発明に係る炭素繊維強化プラスチック製カッターロールの製造方法の実施形態について詳細に説明する。この発明に係るカッターロールの製造方法は、図３に示すように、マトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維を巻き付けて炭素繊維の層２を形成する積層工程１０と、ロール本体の外周面の形状を整える成型工程２０と、加熱炉による硬化工程３０と、表面を平滑にする研磨工程４０と、カッター刃の取付工程５０とからなる。   Next, an embodiment of a method for producing a carbon fiber reinforced plastic cutter roll according to the present invention will be described in detail. As shown in FIG. 3, the method for manufacturing a cutter roll according to the present invention includes a laminating step 10 for forming a carbon fiber layer 2 by winding carbon fibers impregnated with a matrix resin, and the shape of the outer peripheral surface of the roll body. It consists of a molding process 20 for adjusting, a curing process 30 using a heating furnace, a polishing process 40 for smoothing the surface, and a cutter blade mounting process 50.

積層工程１０では、まず、ロール本体の外面形状に応じたマンドレル１１を用意する。図４は、図１及び図２に示すロール本体４を成形するためのマンドレル１１を示し、、軸方向に対して平面部１１ａ，１１ａが平行に設けられ、ジャーナル１１ｂには前記平面部１１ａ，１１ａと同一方向に、後述する押し型を固定するための穴１１ｃが穿設されている。前記構成のマンドレル１１は、外径寸法が１９０ｍｍ、長さ寸法が１５００ｍｍである。この実施形態では、炭素繊維にマトリックス樹脂を含浸させながらマンドレルに巻き付けて炭素繊維の層を形成するフィラメントワインディング製法に基づいている。   In the lamination process 10, first, a mandrel 11 corresponding to the outer surface shape of the roll body is prepared. FIG. 4 shows a mandrel 11 for forming the roll body 4 shown in FIGS. 1 and 2, and plane portions 11a and 11a are provided in parallel to the axial direction, and the journal 11b has the plane portions 11a and 11a, A hole 11c is formed in the same direction as 11a for fixing a pressing die described later. The mandrel 11 configured as described above has an outer diameter of 190 mm and a length of 1500 mm. This embodiment is based on a filament winding method in which a carbon fiber layer is formed by winding a carbon fiber around a mandrel while impregnating the matrix resin with a matrix resin.

積層工程１０では、ボビン１２から炭素繊維を引き出し、マトリックス樹脂含浸装置１３によって樹脂を含浸させながらマンドレル１１に巻き取られる。ボビン１２は、５列三段に配列されており、炭素繊維は一対の引き出しロール１４によって引き出されて１本にまとめられる。この実施形態では、炭素繊維としてピッチ系炭素繊維である三菱化学産資製のダイヤリードＫ６３７１２（商品名）を使用した。前記マトリックス樹脂含浸装置１３は、図５に示すように、樹脂槽１３ａ内の樹脂に直径の２分の１以下、好ましくは３分の１程度を浸漬する付着ロール１３ｂを配設することによって構成されている。   In the laminating step 10, the carbon fiber is pulled out from the bobbin 12 and wound around the mandrel 11 while being impregnated with the resin by the matrix resin impregnation device 13. The bobbins 12 are arranged in five rows and three stages, and the carbon fibers are pulled out by a pair of pulling rolls 14 and combined into one. In this embodiment, diamond lead K63712 (trade name) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, which is pitch-based carbon fiber, was used as the carbon fiber. As shown in FIG. 5, the matrix resin impregnating apparatus 13 is configured by disposing an adhesion roll 13b that immerses the resin in the resin tank 13a to less than half of the diameter, preferably about one third. Has been.

前記マトリックス樹脂含浸装置１３とマンドレル１１との間には、炭素繊維を前記付着ロール１３ｂに押し付ける押付ロール１５、ガイドロール１６が配設されている。前記樹脂槽１３ａ内の樹脂には、電気絶縁用エポキシ樹脂としてハンツマン・アドバンストマテリアルズ社製のアラルダイトＣＹ１７９（商品名）１００重量部に対して、硬化剤としてアラルダイトＨＹ９１７（商品名）を１１５重量部、促進剤としてアラルダイトＤＹ０７０（商品名）を０．８重量部混合したものを使用した。
マトリックス樹脂としては、前記エポキシ樹脂の他に、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等を使用することができる。 Between the matrix resin impregnation apparatus 13 and the mandrel 11, a pressing roll 15 and a guide roll 16 for pressing the carbon fiber against the adhesion roll 13b are disposed. The resin in the resin tank 13a contains 115 parts by weight of Araldite HY917 (trade name) as a curing agent for 100 parts by weight of Araldite CY179 (trade name) manufactured by Huntsman Advanced Materials as an epoxy resin for electrical insulation. As an accelerator, a mixture of 0.8 part by weight of Araldite DY070 (trade name) was used.
As the matrix resin, in addition to the epoxy resin, a phenol resin, an unsaturated polyester resin, or the like can be used.

前記構成によって、ボビン１２から繰り出された炭素繊維は、引き出しロール１４によって引き出されて付着ロール１３ｂに接触しながらマンドレル１１に巻き取られる。付着ロール１３ｂは炭素繊維の巻き取り速度とほぼ同調して回転しており、樹脂槽１３ａ内の樹脂を付着させる。マンドレル１１への炭素繊維の巻き取りは次のようにして行った。   With the above configuration, the carbon fiber drawn out from the bobbin 12 is drawn out by the drawing roll 14 and wound around the mandrel 11 while being in contact with the adhesion roll 13b. The adhering roll 13b rotates in synchronism with the winding speed of the carbon fiber and adheres the resin in the resin tank 13a. The winding of the carbon fiber around the mandrel 11 was performed as follows.

まず、第１ステップでは、軸方向に対して９０度方向に６プライ巻き付け、その上に軸方向に対して２０度傾けたヘリカル巻きを４プライ巻き付け、第２ステップでは、軸方向に対して９０度方向に４プライ巻き付け、その上に軸方向に対して１２度傾けたヘリカル巻きを４プライ巻き付け、第３ステップでは、第２ステップと同様とし、第４ステップでは、軸方向に対して９０度方向に４プライ巻き付け、その上に軸方向に対して１５度傾けたヘリカル巻きを４プライ巻き付けた。このようにして、炭素繊維の層を形成した中間ロール体１ａを得た。前記中間ロール体１ａの外径寸法は２８２ｍｍであった。この場合、先に炭素繊維を軸方向に対して一定の角度を付けながら巻き付けて積層し、その後に炭素繊維を軸方向に対して略９０度に巻き付けて積層してもよいが、先に炭素繊維を軸方向に対して略９０度に巻き付けて積層した方が、中間ロール体１ａからマンドレル１１を引き抜く際の抵抗が小さいため、マンドレル１１に接する炭素繊維が挫屈するおそれがない。   First, in the first step, 6-ply is wound in the 90-degree direction with respect to the axial direction, and then the helical winding tilted by 20 degrees with respect to the axial direction is wound on the 4-ply. In the second step, 90-ply is wound with respect to the axial direction. 4 ply wound in the direction of the angle, and then the helical winding tilted 12 degrees with respect to the axial direction is wound on the 4 ply. The third step is the same as the second step, and the fourth step is 90 degrees with respect to the axial direction. Four plies were wound in the direction, and a helical ply that was inclined 15 degrees with respect to the axial direction was wound on the four plies. In this way, an intermediate roll body 1a having a carbon fiber layer was obtained. The outer diameter of the intermediate roll 1a was 282 mm. In this case, the carbon fibers may be first wound and laminated with a certain angle with respect to the axial direction, and then the carbon fibers may be wound and laminated at about 90 degrees with respect to the axial direction. Since the resistance when pulling out the mandrel 11 from the intermediate roll body 1a is smaller when the fibers are wound and laminated at about 90 degrees with respect to the axial direction, there is no possibility that the carbon fibers in contact with the mandrel 11 are bent.

次の成型工程２０では 平面部１１ａ，１１ａを平行に成型するために、図６及び図７に示す押し型２１を用いた。尚、押し型は、図示する実施形態に限定されるものではなく、ロール本体の外面形状に応じて変更されることは当然である。   In the next molding step 20, a pressing die 21 shown in FIGS. 6 and 7 was used to mold the flat portions 11a and 11a in parallel. Note that the pressing die is not limited to the illustrated embodiment, and is naturally changed according to the outer surface shape of the roll body.

押し型２１は、平面部を成型する押圧板２２、２２と、前記押圧板２２、２２を固定するとともに、マンドレルのジャーナルに取り付けられる連結板２３とからなる。前記押圧板２２、２２は、長尺板２２ａの両端部にリブ２２ｂ、２２ｂを直角に立設した断面凹状であって、長尺板２２ａの両端部にボルト挿通用の長孔２２ｃが穿設されている。一方、連結板２３は、２つに分割された分割片２３ａと分割片２３ｂとからなり、それぞれの分割片の突き合わせ面にはジャーナル１１ｂを挟持するための凹部２４が設けられている。   The pressing die 21 includes pressing plates 22 and 22 for molding a flat portion, and a connecting plate 23 that fixes the pressing plates 22 and 22 and is attached to a mandrel journal. The pressing plates 22 and 22 are concave in cross section in which ribs 22b and 22b are erected at right angles at both ends of the long plate 22a, and long holes 22c for inserting bolts are formed at both ends of the long plate 22a. Has been. On the other hand, the connecting plate 23 includes a divided piece 23a and a divided piece 23b that are divided into two parts, and a recess 24 for holding the journal 11b is provided on the abutting surface of each divided piece.

前記分割片２３ａ、２３ｂの上下面には、ボルトと螺合するネジ穴２５が穿設されており、分割片２３ａの側面には反対の突き合わせ面に貫通する貫通孔２６が設けられている。一方の分割片２３ｂの凹部２４にはジャーナル１１ｂの穴１１ｃに挿入されるピン２７が突設されており、前記貫通孔２６と対向する面にボルトを螺合するネジ穴２８が穿設されている。 The upper and lower surfaces of the divided pieces 23a and 23b are formed with screw holes 25 that are screwed with bolts, and the side surfaces of the divided pieces 23a are provided with through holes 26 that penetrate the opposite butted surfaces. A pin 27 to be inserted into the hole 11c of the journal 11b protrudes from the concave portion 24 of one divided piece 23b, and a screw hole 28 for screwing a bolt is formed in a surface facing the through hole 26. Yes.

上記構成に係る押し型２１を用いるには、分割片２３ｂのピン２７をジャーナル１１ｂの穴１１ｃに嵌入するとともに、分割片２３ａを分割片２３ｂに突き合わせて凹部２４でジャーナル１１ｂを挟持し、ボルト２９ａを貫通孔２６に挿入して先端部をネジ穴２８に螺合することによって一体に組み立てる。ピン２７がジャーナル１１ｂの穴１１ｃに嵌入しているから、連結板２３は回動することなく、一体に取り付けられている。   In order to use the pressing die 21 having the above configuration, the pin 27 of the divided piece 23b is fitted into the hole 11c of the journal 11b, the divided piece 23a is abutted against the divided piece 23b, the journal 11b is held by the recess 24, and the bolt 29a Are inserted into the through-hole 26 and the tip end portion is screwed into the screw hole 28 to assemble them integrally. Since the pin 27 is fitted in the hole 11c of the journal 11b, the connecting plate 23 is attached integrally without rotating.

次いで、押圧板２２を前記連結板２３の上下面に対峙させて両端部の長孔２２ｃからボルト２９ｂを挿入させてネジ孔２５と螺合させて緊締すればよい。押圧板２２は、連結板２３に平行に固定されており、しかも連結板２３自体は回動することがないから、中間ロール体１ａの表面に平行な平面部を成型することができる。   Next, the pressing plate 22 may be opposed to the upper and lower surfaces of the connecting plate 23, bolts 29 b may be inserted from the long holes 22 c at both ends, and screwed into the screw holes 25 to be tightened. Since the pressing plate 22 is fixed in parallel to the connecting plate 23, and the connecting plate 23 itself does not rotate, a flat portion parallel to the surface of the intermediate roll body 1a can be molded.

硬化工程３０は、前記押し型２１で型締めされた中間ロール体１ａを加熱硬化炉３１で硬化させる。加熱硬化炉３１での硬化は、約１時間かけて８０℃まで上げて約４時間加熱した後、さらに１時間かけて１４０℃まで上げて約４時間加熱し、その後加熱硬化炉３１から取り出して自然冷却した。冷却後、押し型を取り外し、中間ロール体１ａを得た。   In the curing step 30, the intermediate roll body 1 a clamped by the pressing die 21 is cured by the heat curing furnace 31. Curing in the heating and curing furnace 31 is raised to 80 ° C. over about 1 hour and heated for about 4 hours, then further heated to 140 ° C. over 1 hour and heated for about 4 hours, and then taken out from the heating and curing furnace 31. Naturally cooled. After cooling, the pressing die was removed to obtain an intermediate roll body 1a.

次に、中間ロール体１ａは研磨工程４０に移される。中間ロール体１ａの表面は、均一な平滑面ではないために、表面を研磨加工することが必要である。研磨後は、表面の炭素繊維が脱落するおそれがあり、表面をコーティングすることが好ましい。表面のコーティングは、炭素繊維に含浸させたマトリックス樹脂をそのまま用いてもよいし、マトリックス樹脂にフッ素系パウダーやシリコーン樹脂を混ぜて紙粉がカッターロール表面に付着し難くしたり、マトリックス樹脂にセラミックス系パウダーを混ぜてカッターロール表面の耐磨耗性を向上させることも可能である。実施形態では、エポキシ樹脂をコーティングした。この種のカッターロールに要求される曲げ弾性率が２００ＧＰａであるのに対して、この発明に係る炭素繊維強化プラスチック製カッターロールの製造方法によって得られたロール本体４の曲げ弾性率は２２０ＧＰａであった。   Next, the intermediate roll body 1 a is moved to the polishing step 40. Since the surface of the intermediate roll body 1a is not a uniform smooth surface, it is necessary to polish the surface. After polishing, the surface carbon fibers may fall off, and it is preferable to coat the surface. For the surface coating, the matrix resin impregnated with carbon fiber may be used as it is, or the matrix resin is mixed with fluorine powder or silicone resin to make it difficult for the paper powder to adhere to the cutter roll surface, or the matrix resin is ceramics. It is also possible to improve the wear resistance of the cutter roll surface by mixing a system powder. In the embodiment, an epoxy resin was coated. While the bending elastic modulus required for this type of cutter roll is 200 GPa, the bending elastic modulus of the roll body 4 obtained by the carbon fiber reinforced plastic cutter roll manufacturing method according to the present invention is 220 GPa. It was.

最後に、カッター刃の取付工程５０でカッター刃６を取り付ければよい。このカッター刃の取付工程５０では、カッター刃６を公知の手段によって取り付ければよく、特に限定されるものではない。   Finally, the cutter blade 6 may be attached in the cutter blade attaching step 50. In the cutter blade attaching step 50, the cutter blade 6 may be attached by a known means, and is not particularly limited.

この発明に係る炭素繊維強化プラスチック製カッターロールの正面図である。It is a front view of the carbon fiber reinforced plastic cutter roll concerning this invention. 図１のＡ−Ａ線断面図である。It is the sectional view on the AA line of FIG. 製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a manufacturing process. マンドレルの斜視図である。It is a perspective view of a mandrel. 製造工程中における積層工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the lamination process in a manufacturing process. 成型工程における押し型の組立状態を示す側面図である。It is a side view which shows the assembly state of the press die in a formation process. 成型工程における押し型の分解した状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which the press die in the shaping | molding process decomposed | disassembled.

符号の説明Explanation of symbols

１：カッターロール
２：炭素繊維の層
３：中空
４：ロール本体
５：ジャーナル
６：カッター刃
７ａ，７ｂ：カッターホルダー
９：ボルト
１０：積層工程
１１：マンドレル
１１ｂ：ジャーナル
１１ｃ：穴
１２：ボビン
１３：マトリックス樹脂含浸装置
１４：引き出しロール
１５：押付ロール
１６：ガイドロール
２０：成型工程
２１：押し型
２２：押圧板
２３：連結板
３０：硬化工程
４０：研磨工程
５０：カッター刃の取付工程 1: Cutter roll 2: Carbon fiber layer 3: Hollow 4: Roll body 5: Journal 6: Cutter blade 7a, 7b: Cutter holder 9: Bolt 10: Lamination process 11: Mandrel 11b: Journal 11c: Hole 12: Bobbin 13 : Matrix resin impregnation device 14: Drawer roll 15: Pressing roll 16: Guide roll 20: Molding process 21: Pressing die 22: Pressing plate 23: Connecting plate 30: Curing process 40: Polishing process 50: Cutter blade mounting process

Claims (10)

マトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維を巻き付けて積層した炭素繊維の層、またはマトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維プリプレグを巻き付けて積層した炭素繊維の層によって形成された中空構造のロール本体の両端部にジャーナルを取り付け、表面にはカッター刃を取り付けてなることを特徴とする炭素繊維強化プラスチック製カッターロール。   At the both ends of a roll body of a hollow structure formed by a carbon fiber layer wound and laminated with carbon fibers impregnated with matrix resin, or a carbon fiber layer laminated with carbon fiber prepreg impregnated with matrix resin A carbon fiber reinforced plastic cutter roll having a journal attached and a cutter blade attached to the surface. マトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維を軸方向に対して略９０度に巻き付けて積層した後、マトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維を軸方向に対して一定の角度を付け巻き付けて積層し、このように軸方向に対して略９０度に巻き付けた層と一定の角度を付けて巻き付けた層とを複数回繰り返して炭素繊維の層を形成することを特徴とする請求項１に記載の炭素繊維強化プラスチック製カッターロール。   After the carbon fibers impregnated with the matrix resin are wound at about 90 degrees with respect to the axial direction and laminated, the carbon fibers impregnated with the matrix resin are wound at a certain angle with respect to the axial direction and laminated. The carbon fiber reinforced structure according to claim 1, wherein a layer of carbon fiber is formed by repeating a layer wound around 90 degrees with respect to the axial direction and a layer wound at a constant angle a plurality of times. Plastic cutter roll. マトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維を軸方向に対して一定の角度を付け巻き付けて積層した後、マトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維を軸方向に対して略９０度に巻き付けて積層し、このように軸方向に対して一定の角度を付けて巻き付けた層と略９０度に巻き付けた層とを複数回繰り返して炭素繊維の層を形成することを特徴とする請求項２に記載の炭素繊維強化プラスチック製カッターロール。   After the carbon fibers impregnated with the matrix resin are wound at a certain angle with respect to the axial direction and laminated, the carbon fibers impregnated with the matrix resin are wound at about 90 degrees with respect to the axial direction and laminated. The carbon fiber layer according to claim 2, wherein a layer of carbon fiber is formed by repeating a layer wound at a certain angle with respect to the axial direction and a layer wound at approximately 90 degrees a plurality of times. Plastic cutter roll. 炭素繊維は、曲げ弾性率が２００ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１又は３に記載の炭素繊維強化プラスチック製カッターロール。   The carbon fiber reinforced plastic cutter roll according to claim 1 or 3, wherein the carbon fiber has a flexural modulus of 200 GPa or more. ロール本体の表面を研磨した後にマトリックス樹脂をコーティングしてあることを特徴とする請求項１又は３に記載の炭素繊維強化プラスチック製カッターロール。   The carbon fiber reinforced plastic cutter roll according to claim 1 or 3, wherein a matrix resin is coated after the surface of the roll body is polished. 軸方向に対して１つ以上の平面部を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の炭素繊維強化プラスチック製カッターロール。   The carbon fiber reinforced plastic cutter roll according to any one of claims 1 to 5, wherein the cutter roll has one or more flat portions in the axial direction. マンドレルの外面に、マトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維を巻き付けて積層し、または炭素繊維にマトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維プリプレグを巻き付けて積層する積層工程、次いで、加熱硬化させる硬化工程、冷却後表面を研磨する研磨工程、マンドレルを抜き取った中空構造のロール本体の両端部にジャーナルを取り付け、表面にはカッター刃を取り付けるカッター刃の取付工程を含むことを特徴とする炭素繊維強化プラスチック製カッターロールの製造方法。   A laminating step in which a carbon fiber impregnated with a matrix resin is wound around the outer surface of the mandrel and laminated, or a carbon fiber prepreg impregnated in a matrix resin is wrapped around the carbon fiber, followed by a curing step for heat curing, after cooling A carbon fiber reinforced plastic cutter roll comprising a polishing step for polishing the surface, a step of attaching a cutter blade to which a journal is attached to both ends of a roll body having a hollow structure from which a mandrel is extracted, and a cutter blade is attached to the surface. Manufacturing method. 積層工程と硬化工程の間に型締めによる成型工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の炭素繊維強化プラスチック製カッターロールの製造方法。   8. The method for producing a carbon fiber reinforced plastic cutter roll according to claim 7, further comprising a molding step by clamping between the laminating step and the curing step. 積層工程では、マトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維を軸方向に対して略９０度に巻き付けて積層した後、マトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維を軸方向に対して一定の角度を付けて巻き付けて積層し、このように軸方向に対して略９０度に巻き付けた層と一定の角度を付けて巻き付けた層とを複数回繰り返して炭素繊維の層を形成することを特徴とする請求項７又は８に記載の炭素繊維強化プラスチック製カッターロールの製造方法。   In the laminating step, the carbon fibers impregnated with the matrix resin are wound at about 90 degrees with respect to the axial direction and laminated, and then the carbon fibers impregnated with the matrix resin are wound at a certain angle with respect to the axial direction. The carbon fiber layer is formed by laminating and repeating a plurality of times the layer thus wound at approximately 90 degrees with respect to the axial direction and the layer wound at a certain angle. The manufacturing method of the cutter roll made from carbon fiber reinforced plastics of 8. 積層工程では、マトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維を軸方向に対して一定の角度を付けて巻き付けて積層した後、マトリックス樹脂を含浸させた炭素繊維を軸方向に対して略９０度に巻き付けて積層し、このように軸方向に対して一定の角度を付けて巻き付けた層と略９０度に巻き付けた層とを複数回繰り返して炭素繊維の層を形成することを特徴とする請求項７又は８に記載の炭素繊維強化プラスチック製カッターロールの製造方法。   In the laminating step, the carbon fibers impregnated with the matrix resin are wound at a certain angle with respect to the axial direction and laminated, and then the carbon fibers impregnated with the matrix resin are wound at about 90 degrees with respect to the axial direction. The carbon fiber layer is formed by laminating and repeating the layer wound at a certain angle with respect to the axial direction and the layer wound at about 90 degrees a plurality of times. The manufacturing method of the cutter roll made from carbon fiber reinforced plastics of 8.
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