JP2521341B2 - ロ―ル - Google Patents

ロ―ル

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JP2521341B2
JP2521341B2 JP63313602A JP31360288A JP2521341B2 JP 2521341 B2 JP2521341 B2 JP 2521341B2 JP 63313602 A JP63313602 A JP 63313602A JP 31360288 A JP31360288 A JP 31360288A JP 2521341 B2 JP2521341 B2 JP 2521341B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は軽量にしてかつ高剛性を有するロールに関
し、特に製紙工業、紙加工業等に於ける搬送ロール、ガ
イドロール等のように被処理物とロール表面との剥離性
又は非粘着性が要求されるロールに関するものである。
(従来の技術) 製紙工業、紙加工業等に於いて使用されているロール
は、これまで鋼鉄製かアルミニウム製のものが主に使わ
れている。また、ロールの表面処理の材質としては、Cr
メッキされたもの、セラミック溶射されたもの、弗素樹
脂コートされたもの、或いは弗素樹脂チューブをロール
の表面にシュリンクさせて被せたもの等があるが、これ
らのうちで特に被処理物とロールとの剥離性とか非粘着
性が要求されるロールには、弗素樹脂コートがなされた
もの或いは同シュリンクチューブを被せたものが使用さ
れてきた。
(発明が解決しようとする課題) しかるに、これらのロールは母材が金属で製作されて
いるため重量が重く、そのため慣性モーメント(GD2
が大きく、したがってロールを回転しようとしたとき被
処理物に高い張力がかかるか、或いは被処理物のロール
表面への巻付きが大きくなっていた。被処理物に高い張
力がかかると、出来上がった製品の品質を低下させる、
薄物の製品が出来ない、或いは粘着性のある処理物の場
合にはロール表面に巻き付いて作業性が悪くなるとか、
処理速度が上げられないとかの種々の問題をかかえてい
た。
一方、シュリンクチューブをロール母材の表面に被せ
た場合も、このロールの重量の問題は未解決のままであ
る上に、一般にシュリンクチューブは特に帯電性が高く
表面に静電気を持ち易いため、重量の大きなロールの場
合、ロール回転時における摺接がふえ、多量の静電気を
帯びて表面が極めて汚れやすくなり、そのゴミが固まり
となって被処理物に付着すること、更には表面が軟らか
すぎて傷付きやすいこと等の欠点をもっていた。そのた
め、従来から軽量でかつ表面の剥離性が良く、傷付きに
くいロールの開発が望まれていた。
本発明はこうした要望に応えるべくなされたものであ
り、従って軽量でかつ剛性に富み、処理物に対する表面
剥離性に優れ、しかも静電気の発生が極めて少ないロー
ルを提供しようとするものである。
(課題を解決するための手段及び作用) このため本発明は、炭素繊維複合材料製の円筒体から
なる単独母材の表面に多様な表面形状をもつ金属又は無
機粉を含む下地処理層を介して弗素樹脂被膜が一体的に
形成されてなることを特徴とするロール構成とし、これ
を上記課題の解決手段とするものである。
以下、本発明を作用と共に第1図及び第2図に基づい
て詳述する。まず、本発明に係るロールの製造法につい
て説明すると、本発明によるロールは炭素繊維トウを補
強繊維とし、該繊維に熱硬化性樹脂を含浸させ、マンド
レル上に巻きつけて加熱硬化し、素管を製作する。この
出来上った素管をマンドレルより脱型し、所定の長さに
切断し、外径を研摩機によって研摩してロール母材とな
る素管1を得る。その後、第1図に示す如く素管1の表
面に弗素樹脂皮膜を形成し、必要に応じてベアリング用
ヘッダー4又はジャーナル5を取付けてロールとする。
ベアリング用ヘッダー4又はジャーナル5はテフロン皮
膜を形成する前にロール用素管1に取付けるようにして
もよい。また、弗素樹脂皮膜は必要に応じて研摩し、所
望の面粗度を得ることが出来る。
ロール用素管1の表面に弗素樹脂皮膜を形成する方法
について、第2図を参照し乍ら更に詳細に説明する。
弗素樹脂皮膜をロール用素管1の表面に強固に密着さ
せるためには、公知の方法、例えば特開昭60−214957号
に開示された方法を用いることによって密着強度大なる
弗素樹脂皮膜3を形成することが出来る。即ち、扁平状
でない無機フィラー或いは表面が複雑な凹凸を有する無
機フィラーなど特殊形状をもつ金属又は無機粉を熱硬化
型の樹脂と配合して、炭素繊維複合材料製のロール用素
管1にスプレー塗装し、熱硬化させて下地処理層を形成
する。
ここで使用される熱硬化型樹脂の種類はロール用素管
1に用いられているマトリックス樹脂と同一系統のもの
が良く、素管1のマトリックス樹脂としてエポキシ樹脂
が用いられている場合は、この下地処理層2に用いられ
る樹脂も同じくエポキシ樹脂を用いることにより、素管
1の表面と下地処理層2との密着強度を確保することが
出来る。また、この樹脂に配合されるフィラーは特に表
面が複雑な凹凸を有し、耐蝕性に優れる点で、例えばNi
粉が好都合である。このようにして形成された下地処理
層2の表面は微視的に見たとき、下地処理層2が非常に
複雑な凹凸を有するので、この上に弗素樹脂皮膜3を形
成すると極めて強固な密着強度を有することになる。
弗素樹脂皮膜3を上記の下地処理層2の上に形成する
方法は、形成される弗素樹脂の種類によって異なる。
4弗化エチレン或いは3弗化エチレン等の単独材料で
皮膜を形成するためには溶射法による方法が好都合であ
る。即ち、これら弗素樹脂の材質、特に4弗化エチレン
の場合は多くの優れた特性を備えてはいるものの、融点
が高く溶剤がないことから、溶射法以外に皮膜を形成す
ることが困難であるからである。
溶射法によってこれら皮膜を形成するに当って、上記
下地処理層2のフィラーとしてNi等金属粉を混合した場
合、熱伝導性が良く、炭素繊維複合材料製の素管1に溶
射による極部的な熱が加わった場合でも、瞬時に熱を放
散するので素管1をいためることがなく非常に好都合で
ある。またこれを行う溶射方式としては、プラズマ溶射
法、粉末式フレーム溶射法等種々の方法をとりうるが、
特にこの方式を限定するものではない。
また、弗素樹脂の皮膜形成方法として、塗装法を採用
することも出来る。これは一般に4弗化エチレンと6弗
化ポリプロピレンの共重合化を行い、これをバインダー
と混合し、焼成する方法である。この方法はスプレー塗
装或いは静電塗装により下地処理層2に塗装した後に焼
成する方法であるが、この場合には比較的低温にて焼成
出来ることが特徴である。この場合のバインダー樹脂と
しても特に制限するものではないが、エポキシ樹脂、シ
リコン樹脂等が一般的に用いられる。
このように素管1と弗素樹脂皮膜3との中間に下地処
理層2を行うことは密着強度を上げる上では好都合な方
法である。
また、弗素樹脂の種類については上述したものに限定
するものではなく、皮膜形成法についても特に限定する
ものでなく、種々の方法を採用することが出来る。
以上の様にして製作された、表面に弗素樹脂を一体的
に有する炭素繊維複合材料製のロールは、炭素繊維複合
材料のもつ高比弾性率を利用し、軽量でかつ高剛性のロ
ールであり、これに加えて弗素樹脂の特性である被処理
物との剥離性、即ち非粘着性、及び耐薬品性を有するロ
ールが得られるので、特に製紙工業等に於ける処理物の
品質向上及び処理速度の向上に寄与する。
表1は内径90mm、外径100mm、長さ1000mmのAl製ロー
ルと等価な剛性をもつ炭素繊維複合材料製ロールについ
て、三菱レイヨン製の高強度炭素繊維、中弾性炭素繊
維、高弾性炭素繊維を使用した場合の各重量、GD2(慣
性能率)、自重撓み等を計算したものである。この表よ
り炭素繊維複合材料製のロールがAlロールに比べて極め
て優れた力学的性能を持つことが分かる。
また、上記慣性能率及び自重撓みが小さくなると、被
処理物に対するロール回転時の接触摩擦も少なくなり、
弗素樹脂からなるロール表面の静電気発生が抑制され、
被処理物表面を汚すこともなくなる。
ここで、炭素繊維複合材料製素管を製作する方法とし
て、フィラメントワインディング法、シートラッピング
法等種々の方法を採用することが出来るもので、特に制
限するものではない。また、炭素繊維の種類について
も、高強度炭素繊維、中弾性炭素繊維、高弾性炭素繊維
等を用いることが出来るが、より比弾性率を上げて軽量
で、かつ高剛性のロールを製作するためには高弾性炭素
繊維を使用する方がよい。
複合材料のマトリックス樹脂も特に制限するものでは
なく、熱硬化性樹脂の場合はエポキシ樹脂をはじめ、フ
ェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ビニルエステル樹脂
を、また熱可塑性樹脂としてはナイロン樹脂、ポリカー
ボネート樹脂、PEEK、PEK、PPS、PEIなどを代表的な樹
脂として掲げることが出来る。
表面弗素樹脂の種類も、4弗化エチレン、3弗化エチ
レン、2弗化エチレン、1弗化エチレン、6弗化ポリプ
ロピレ、弗化エチレンと6弗化ポリプロピレンの共重合
体、3弗化塩素エチレン樹脂、弗化ビニリデン等が使用
可能である。
また、同樹脂による皮膜成形法もプラズマ溶射法、粉
末式フレーム溶射法、静電塗装法、スプレー法、刷毛塗
り法等種々の方法を採用することが出来る。
(実施例) 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例1 内径142mm、外径150mm、長さ2000mmで母材が炭素繊維
複合材料からなり、外表面が弗素樹脂コーティングされ
た製紙用ロールを製作した。
炭素繊維は三菱レイヨン製パイロフィルMM−1 を用
い、樹脂はエポキシ樹脂を用いた。このときの軸方向平
均ヤング率(E)は10300kg/mm2であった。
また、ロール表面は4弗化エチレンと6弗化ポリプロ
ピレンの共重合体にエポキシ樹脂をバインダーとして混
合したものを用いた。ロールの製作は、まづ炭素繊維と
エポキシ樹脂を準備し、フィラメントワインダーによっ
て外径142mmの鉄のマンドレル上に樹脂の含浸された炭
素繊維を巻き付け、加熱硬化後にマンドレルより脱型
し、所定の長さに切断し、円筒研摩機によって外径を14
9.6mmに研摩した。この様にして出来たロール用素管の
表面にNi粉末とエポキシ樹脂とからなる下地処理層を厚
さで0.05mmスプレー塗装して加熱硬化した後、その上か
ら弗素樹脂をスプレー塗装した。この時のスプレー塗装
の厚さは0.05mmであった。これを加熱硬化炉に入れて温
度230℃で90分間焼付を行った。
こうして出来上がった弗素樹脂をコーティングしたロ
ールシェルAにジャーナル付ヘッダーを接着剤にて取り
付けロールとした。同ロールの表面剥離性を調べるた
め、水との接触角を測定したところ95〜100度あり、十
分非粘着性の高いことが確かめられた。
このロールを紙とポリエチレンとのラミネート工程に
使用したところ、軽量で、かつ剥離性に優れているため
処理物がロールに巻きつくことなく、非常に作業性が改
善された。
(発明の効果) 以上、詳細に説明した如く本発明に係るロールは従来
の金属製ロールに比べ軽量化が出来るため、回転性能が
増し、処理物の張力、巻付を少なくすることが出来る。
また、表面剥離性良好なため製品のロールへの巻付がな
くなり、操作性が向上し、処理速度の向上が図れると共
に品質の向上が図れるようになった。
そして本発明では、上記効果に加えて上記下地処理層
の存在により母材に対する弗素樹脂被膜の密着強度が確
保されるばかりでなく、同下地処理層に含まれる金属又
は無機粉により熱放散性が著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のロール構成の一例を示す側断面図、第
2図は同ロールシェルの一部断面図である。 図の主要部分の説明 1……(炭素繊維複合材料製)素管 2……下地処理層 3……弗素樹脂 4……ヘッダー 5……ジャーナル A……ロールシェル

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炭素繊維複合材料製の円筒体からなる単独
    母材の表面に多様な表面形状をもつ金属又は無機粉を含
    む下地処理層を介して弗素樹脂被膜が一体的に形成され
    てなることを特徴とするロール。
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