JP2017053445A

JP2017053445A - 弾性ローラ及びその製造方法

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Publication number: JP2017053445A
Application number: JP2015178250A
Authority: JP
Inventors: 秀樹賀澤; Hideki Kazawa; 謙二櫻井; Kenji Sakurai
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2015-09-10
Publication date: 2017-03-16

Abstract

【課題】芯金１とゴム層４との間の接着力を向上させて、耐久性に優れた弾性ローラ１０を提供する。
【解決手段】金属製の芯金１の外周面に接着剤を塗布して第一の接着層２を形成する工程と、接着剤を含浸した織布状又は不織布状の繊維シートを第一の接着層２の外周に巻き付けて繊維シートに保持された接着剤中の溶剤を乾燥除去することにより第二の接着層３を形成する工程と、第二の接着層３の外周に円筒状のゴム状弾性体からなるゴム層４を一体成形する工程によって、弾性ローラ１０を製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ローラーコースターなどの軌道走行車両の車輪や、あるいは自動倉庫の搬送システム等に用いられる弾性ローラ及びその製造方法に関する。

従来、図２に示すように、例えばローラーコースターの車輪などに使用される高速回転・高荷重用の弾性ローラ１００として、円筒状の金属製の芯金１０１の外周に、ウレタンゴム等のゴム状弾性体からなる円筒状のゴム層１０２を一体的に接着したものが知られている（下記の特許文献１参照）。

この種の弾性ローラ１００は、芯金１０１の外周面に、めっき処理、あるいはリン酸塩処理などによる表面処理層１０３を形成し、この表面処理層１０３に接着剤を塗布して接着剤中の溶剤を乾燥除去することにより接着層１０４を形成し、その外周に円筒状のゴム層１０２を一体に焼付成形することによって製造される。

特開平９−２７３５４２号公報

しかしながら上記従来の製造方法によれば、表面処理層１０３の表面に接着剤を刷毛で塗布していることから、塗りむらを生じてしまい、接着剤が厚く塗布された箇所では溶剤が蒸発しにくかったり、気泡等が発生したりするなど、処理の安定性が不十分になる懸念があった。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、芯金とゴム層との間の接着力を向上させて、耐久性に優れた弾性ローラを提供することにある。

本発明は、上述した技術的課題を解決するため、以下の手段を採用した。
すなわち請求項１の発明に係る弾性ローラは、金属製の芯金と、前記芯金の外周に形成された第一の接着層と、前記第一の接着層の外周に形成され接着剤を含浸した織布状又は不織布状の繊維シートからなる第二の接着層と、前記第二の接着層の外周に形成された円筒状のゴム状弾性体からなるゴム層とを備えることを特徴とするものである。

また、請求項２の発明に係る弾性ローラの製造方法は、金属製の芯金の外周面に接着剤を塗布して第一の接着層を形成する工程と、接着剤を含浸した織布状又は不織布状の繊維シートを前記第一の接着層の外周に巻き付けて前記繊維シートに保持された接着剤中の溶剤を乾燥除去することにより第二の接着層を形成する工程と、前記第二の接着層の外周に円筒状のゴム状弾性体からなるゴム層を一体成形する工程と、からなることを特徴とするものである。

また、請求項３の発明に係る弾性ローラの製造方法は、請求項２に記載の弾性ローラの製造方法において、第一の接着層が芯金との接着の相性の良い接着剤からなり、第二の接着層における繊維シートに含浸させる接着剤がゴム状弾性体との接着の相性の良い接着剤からなることを特徴とするものである。

また、請求項４の発明に係る弾性ローラの製造方法は、請求項２又は３に記載の弾性ローラの製造方法において、繊維シートに接着剤を含浸する前に、前記繊維シートを予め脱脂処理することを特徴とするものである。

また、請求項５の発明に係る弾性ローラの製造方法は、請求項２〜４のいずれかに記載の弾性ローラの製造方法において、第一の接着層を芯金の外周面に加熱により焼き付けることを特徴とするものである。

本発明によれば、芯金とゴム層が、芯金の外周面に形成された第一の接着層及びこの第一の接着層と一体化された第二の接着層を介して接着され、第二の接着層は織布状又は不織布状の繊維シートの繊維間に接着剤が強固に絡み付くと共に繊維シートによって安定した接着層を形成し、しかも繊維シートによる微細な凹凸がアンカー効果を奏するため、芯金とゴム層との間の接着力を向上させ、ひいては弾性ローラの耐久性を向上することができる。

本発明に係る弾性ローラの好ましい実施の形態を示す断面斜視図である。従来の弾性ローラの製造方法により製造された弾性ローラの一例を示す断面斜視図である。

以下、本発明に係る弾性ローラ及びその製造方法の好ましい実施の形態について、図１を参照しながら説明する。

図１に示す弾性ローラ１０は、例えばローラーコースターなどの軌道走行車両の車輪や、あるいは自動倉庫の搬送システム等、高速回転・高荷重用に使用されるものであって、円筒状の芯金１と、この芯金１の外周に形成された第一の接着層２と、第一の接着層２の外周に形成され接着剤を含浸した織布状又は不織布状の繊維シートからなる第二の接着層３と、この第二の接着層３の外周に形成されたゴム層４とを備える。

芯金１は、鋼材やアルミニウム等の金属からなるものであって、その外周面を含む表面には表面処理層１ａが形成されており、詳しくはこの表面処理層１ａは、リン酸塩処理によるリン酸亜鉛などリン酸化合物の被膜、あるいは無電解めっき処理によるめっき被膜からなり、防錆や、第一の接着層２との密着性・固着性の向上を図るためのものである。

第一の接着層２は、リン酸化合物の被膜あるいはめっき被膜からなる表面処理層１ａとの接着の相性が良いウレタンゴム用接着剤（例えばフェノール系接着剤など）を芯金１の表面処理層１ａに塗布して焼き付けたものであるため、表面処理層１ａによる密着性・固着性の向上作用と相まって、表面処理層１ａとの接着強度が高いものとなっている。

第二の接着層３は、好ましくは炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ポリエステル繊維等から選択される強化繊維による織布状又は不織布状の繊維シートと、ウレタンゴムとの接着の相性が良いゴム用接着剤との複合体からなるものであって、第一の接着層２の外周に巻き付けられ、この第一の接着層２と一体化している。そして第二の接着層３の内周面は、織布状又は不織布状の繊維シートの微細な網目や織り目等による無数の微小凹凸を有するため、第一の接着層２と第二の接着層３は複雑に入り組んだ界面で接着されており、そのアンカー効果によって接着強度が高いものとなっている。

ゴム層４はウレタンゴムによって円筒状に成形されたものであって、このゴム層４の内周部は、第二の接着層３に接着されている。そして第二の接着層３の外周面は、織布状又は不織布状の繊維シートの微細な網目や織り目等による無数の微小凹凸を有するため、ゴム層４と第二の接着層３は複雑に入り組んだ界面で接着されており、そのアンカー効果によって接着強度が高いものとなっている。

以上の構成を備える弾性ローラ１０は、以下のような工程によって製造することができる。すなわち、この弾性ローラ１０の製造においては、まず鋼材やアルミニウム等からなる金属管を切り出した芯金１を脱脂洗浄することによって、その表面から油脂や汚れなど接着阻害物質を除去した後、次工程で形成される第一の接着層２との接着性の向上を目的として、リン酸塩処理あるいはめっき処理による表面処理を施す。これによって、芯金１の表面に、層厚が数十μｍの表面処理層１ａが形成される。

次に、この芯金１の外周面の表面処理層１ａと接着の相性の良いゴム用接着剤をスプレーあるいは浸漬などの適切な方法で均一に塗布し、加熱して焼き付けることによって、層厚が数十μｍの第一の接着層２を形成する。芯金１の外周面に形成された表面処理層１ａと第一の接着層２は相性が良く、しかも第一の接着層２は焼き付けられているため、芯金１に対する第一の接着層２の接着強度は高いものとなっている。

一方、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ポリエステル繊維等から選択される強化繊維による織布状又は不織布状の繊維シートを脱脂洗浄して乾燥させた後、この繊維シートに、ウレタンゴムとの接着の相性が良いウレタンゴム用接着剤（例えばエポキシ系接着剤など）を、浸漬等の手法によって含浸させる。繊維シートは脱脂洗浄されているため、ゴム用接着剤が強化繊維の微細な網目や織り目等へ浸透してこの繊維の表面に良好に付着し、繊維シートと強固に一体化する。

そしてこのようにしてゴム用接着剤を含浸した繊維シートを、芯金１の外周面に焼き付けた第一の接着層２に巻き付ける。この繊維シートは接着剤の粘性によって、巻き付いた状態が保持される。そして繊維シートに保持された接着剤中の溶剤を乾燥除去することによって、層厚が数十μｍの第二の接着層３を形成する。このとき、第二の接着層３の内周面には繊維シートの網目や織り目等による無数の微小凹凸を有するため、第一の接着層２と第二の接着層３は複雑に入り組んだ界面で接着一体化され、そのアンカー効果によって接着強度が高いものとなる。しかも、接着剤が繊維シートに含浸により保持されているので、接着剤中の溶剤の乾燥除去を安定して行うことができる。

次に、第二の接着層３の外周に円筒状のゴム状弾性体からなるゴム層４を一体成形する。詳しくは、上述の工程によって第一の接着層２及び第二の接着層３を形成した芯金１を不図示の金型内にセットし、この金型の内面と第二の接着層３の外周面との間に画成された円筒状の賦形空間に、液状の成形用ウレタンゴム材料を注入し加熱することによって硬化させる。

このとき、第二の接着層３の外周面には、織布状又は不織布状の繊維シートの網目、織り目等による無数の微小凹凸を有するため、その外周の賦形空間に注入された成形用ウレタンゴム材料との界面が複雑に入り組んだ形状となり、かつ接触面積が大きくなり、しかも第二の接着層３は、強化繊維による繊維シートと、ウレタンゴムとの接着の相性が良いゴム用接着剤との複合体からなるため、ゴム層４はこの第二の接着層３の外周に高い接着強度で接合される。

したがって、このようにして製造された弾性ローラ１０は、芯金１の外周面の表面処理層１ａと第一の接着層２、第一の接着層２と第二の接着層３、及び第二の接着層３とゴム層４が互いに強固な接着力で一体接合しており、しかも第二の接着層３は繊維シートの互いに規則的あるいは不規則的な網目状・織り目状をなして分布する繊維間に接着剤が強固に絡み付くと共に繊維シートによって膜厚が一定かつ厚い接着層を形成しているため、芯金１とゴム層４との間の接着力が高いものとなり、耐久性に優れた構造とすることができる。

なお、上述した実施の形態では、ゴム層４にはウレタンゴムを用いることとしたが、シリコーンゴムなど、他のゴム状弾性体を用いても良く、したがってその場合は、第一の接着層２及び第二の接着層３も、ウレタンゴム以外のゴム状弾性体用の接着剤を用いることができる。

１芯金
１ａ表面処理層
２第一の接着層
３第二の接着層
４ゴム層
１０弾性ローラ

Claims

金属製の芯金と、前記芯金の外周に形成された第一の接着層と、前記第一の接着層の外周に形成され接着剤を含浸した織布状又は不織布状の繊維シートからなる第二の接着層と、前記第二の接着層の外周に形成された円筒状のゴム状弾性体からなるゴム層とを備えることを特徴とする弾性ローラ。
金属製の芯金の外周面に接着剤を塗布して第一の接着層を形成する工程と、接着剤を含浸した織布状又は不織布状の繊維シートを前記第一の接着層の外周に巻き付けて前記繊維シートに保持された接着剤中の溶剤を乾燥除去することにより第二の接着層を形成する工程と、前記第二の接着層の外周に円筒状のゴム状弾性体からなるゴム層を一体成形する工程と、からなることを特徴とする弾性ローラの製造方法。
第一の接着層が芯金との接着の相性の良い接着剤からなり、第二の接着層における繊維シートに含浸させる接着剤がゴム状弾性体との接着の相性の良い接着剤からなることを特徴とする請求項２に記載の弾性ローラの製造方法。
繊維シートに接着剤を含浸する前に、前記繊維シートを予め脱脂処理することを特徴とする請求項２又は３に記載の弾性ローラの製造方法。
第一の接着層を芯金の外周面に加熱により焼き付けることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の弾性ローラの製造方法。