JP2791628B2 - カレンダー仕上方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、芯金の表面に接着した
樹脂表面層を有するカレンダー用ロールを使用する紙、
布帛、磁気テープ等の高速カレンダー仕上方法に関す
る。 【０００２】 【従来の技術】従来、例えば製紙用のカレンダーロール
として、原綿、木綿、紙、ウール等からなる所謂コット
ンロール、ペーパーロール、ウールンロール等の繊維質
ロールが使用されている。 【０００３】これらの繊維質ロールは、繊維の集合体で
あるため、その硬度が均一でない。従って、実際に使用
する際には、予備運転をしてロール表面の硬度をある程
度均一にしている。この表面の硬度の均一化作業には、
多大な時間を費やしている。また、繊維を使用したこれ
らのロールは、使用時の内部発熱が大きく、高圧下、高
速回転で運転すると内部が焼けてしまい、使用不能とな
る。また、運転中に紙切れ等の事故が起きると、被処理
体の紙にしわが発生し、これらの紙が数枚重なった状態
でカレンダーされる。この時、ロールの復元性が悪いた
め、ロール表面に紙跡が残りその後通過する紙に傷を付
けてしまう。同様に、狭幅の紙を処理した後に広幅の紙
を処理すると、狭幅の紙のエッジ部分のへこみが直接広
幅の紙に影響を及ぼす問題がある。そこで、予備ロール
を何本も用意し、紙幅が変化する度にロールを交換し、
紙の重なりによって傷が発生した場合には、再度研磨す
ることを行っている。 【０００４】このような繊維質ロールの欠点を取り除い
たロールとして、芯金に弾性樹脂を被覆してなるカレン
ダー用ロールが数多く提案され、一部実用に供されてい
る。 【０００５】この種のロールとしては、モノマーキャス
テイング法によって製造されたナイロンロールがある。
しかし、モノマーキャステイング法には、重合反応する
時莫大な熱を出して高温になり、また成形収縮も大きい
等の問題があるため、ナイロンロールは、芯金に直接或
いはウレタンゴム等の下巻層を介してナイロン樹脂製の
パイプを嵌め込む方式によって製作せざるを得ない。こ
の場合、芯金或いは下巻層と樹脂層を接着していないた
め、高圧下での高速回転に耐えられず、樹脂層が破壊し
た時飛散し、設備を傷めると共に人身事故を引き起こす
危険がある。しかも、ナイロンロールは、ナイロンが熱
可塑性樹脂であるため、使用限界温度及び圧力が低い。 【０００６】このようなナイロンロールの欠点に鑑み、
表面温度４０℃〜２００℃、線圧５０〜５００ｋｇ／ｃ
ｍに耐えるショアーＤ硬度７０以上のウレタンゴムロー
ルの使用（特開昭４９−１０４６１１号公報）、弾性ロ
ールの作動温度ＴでのショアーＤ表面硬度が−０．１Ｔ
＋８５以上の耐熱性樹脂ロールの使用（特開昭５５−１
３５６２９号公報）、ショアーＤ硬度９０以上の架橋型
ポリエステルアミドロールの使用（特開昭５９−１２４
０８号公報、特開昭６２−４０６１８号公報）等が提案
されている。また、周波数１１０ヘルツで測定された貯
蔵弾性率Ｅ１が５０℃から１５０℃の温度範囲において
２×１０¹⁰〜５×１０¹⁰ｄｙｎ／ｃｍ₂である熱可塑性
樹脂の押出成形パイプを熱膨張を利用して金属ロール芯
と嵌合させた弾性ロールの使用も提案されている（特開
昭６２−４２８１４号公報）。 【０００７】しかしこれらの提案は、何れも処理速度が
高々１２０ｍ／ｍｉｎ程度である磁気テープのカレンダ
ー仕上げに関するものであって、これらのロールを処理
速度が２００ｍ／ｍｉｎ以上であるカレンダー仕上げ、
殊に製紙用スーパーカレンダー仕上げに使用するときは
しばしば樹脂表面層の破壊飛散が生起する。 【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、上記したような従来技術の欠点のない、ことに樹脂
表面層の破壊飛散の危険のない高速カレンダー仕上方法
を提供するにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明においては、芯金
に接着した樹脂表面層を形成する樹脂として、その貯蔵
弾性率Ｅ′の特性変曲点の温度が、該樹脂の使用時の温
度より十分に高いけれども高すぎない、詳しくは該樹脂
の使用時の温度に１０℃加えた温度よりも高く、かつ８
０℃加えた温度よりも低い温度範囲にあると共に、その
ショアー硬度が７５〜９７の範囲にある熱硬化性樹脂を
選択使用することにより、樹脂表面層の破壊飛散の危険
を取り除くことができた。 【０００９】ここで、表面層を形成する樹脂は、大型ロ
ールの成型を容易にするため成型時には液状であって型
に流し込んでロールに成型することができると共に、上
記貯蔵弾性率Ｅ′の特性的変曲点の温度及びショアーＤ
硬度の要件を満たすものであれば良い。更に、芯金の表
面に接着剤を介して一体に成型し易くするため、架橋反
応時の発熱量が小さいものであることが好ましい。かか
る樹脂としては、ポリウレタン樹脂、ポリイソシアヌレ
ート樹脂、架橋ポリエステルアミド樹脂、エポキシ樹脂
等を例示することができる。 【００１０】上記樹脂の貯蔵弾性率Ｅ′の特性的変曲点
の温度範囲を、使用時の温度範囲に１０℃を加えた温度
より高く、８０℃を加えた温度より低くとした理由は、
次の通りである。前者の場合、理論上は使用時の樹脂温
度としても良いが、現実にはカレンダーロールを使用す
る設備や作業条件のばらつきによって樹脂の温度が貯蔵
弾性率Ｅ′の特性的変曲点を超えてしまい樹脂が急激に
軟化するので、この現象を防ぐため１０℃の幅を設けた
ものである。後者の場合、８０℃を超えると高圧力、高
速回転のようにカレンダー用ロールの使用条件が過酷な
場合に、部分発熱が発生しその部分が膨張し、更にその
部分に集中荷重が加わると、異常発熱が起きる。しか
し、かかる温度範囲では、軟化せずに膨張してしまい、
局部的な集中荷加重によって樹脂表面層に大きなクラッ
クが発生し、最終的には樹脂層相の飛散を招く。この現
象を防ぐべく後者の上限温度を設定している。 【００１１】ここで、貯蔵弾性率Ｅ′の特性的変曲点の
温度とは、粘弾性スペクトロメーターでの測定におい
て、一定周波数下で、温度を変化させて測定した貯蔵弾
性率Ｅ′が、ガラス状領域からゴム状領域へ変化する時
に急激に低下する際の温度をいう。なお、一定周波数と
しては通常１０〜５０Ｈｚ範囲のものを使用する。ま
た、昇温速度は、通常２℃／ｍｉｎに設定する。 【００１２】すなわち、本発明において使用するカレン
ダー用ロールは、使用条件が過酷すぎてロール表面で部
分的に異常発熱が起こってその部分で膨張が起きても、
貯蔵弾性率が所定の範囲にあるので、発熱部分が膨張初
期に軟化してしまい、集中荷重がそれ以上起きず、その
部分が破壊しても樹脂層の表面にヘアークラックが発生
するに止まり、樹脂層の飛散には至らない。このため、
カレンダー用ロールの使用時に多くの作業者がいて、仮
に樹脂層が部分発熱によって破壊しても飛散することが
なく、人身事故を未然に防止することができる。 【００１３】また、樹脂のショアーＤ硬度を７５〜９７
としたのは以下の理由による。７５以上としたのは、次
の問題を解消するためである。すなわち、カレンダー用
ロールが高圧、高回転速度で使用される場合、硬度が７
５に満たないと、使用圧力による樹脂の変形量が大きく
なる。その結果、樹脂内部が発熱し破壊してしまう。一
般に硬質樹脂は伸びが小さいため高圧力になった場合は
発熱する以前に樹脂そのものの伸びが変形量に追従でき
なくなり破壊される。 【００１４】９７以下としたのは次の問題を解消するた
めである。すなわち、樹脂ロールとして通常使用される
場合は、相手金属ロールまたは被処理物と均一に接触す
るようにクラウンを付けて研磨されたりしているが、そ
の精度が悪い場合、一部分で全荷重を受けてしまうこと
がある。この場合、硬度がショアーＤ９７より低いと変
形量が大きく他の部分でも荷重を受けるので問題は起き
ないが、硬度がたかいと（９７を超える場合）変形量が
小さく、一部分で全荷重を受けてしまい、過荷重となっ
て樹脂層の破壊を招く。 【００１５】次に、本発明において使用するカレンダー
用樹脂ロールの特性をその作用面から説明する。一般に
硬質樹脂を被覆したロールを高速、高荷重で運転すれば
部分発熱が発生する。相手金属ロールの温度が高い場合
には特に顕著である。これを避けるためスーパーカレン
ダーでは、上下金属ロールにスイミングロールを使用
し、ロール全面に均一な圧力がかかるように工夫してい
る。オンマシンソフトカレンダーでは、クラウンコント
ロールロールに樹脂を被覆し、ロールの表面温度をセン
サーで検出し、部分発熱が発生するとその部分の圧力を
減じクラウンを変えて使用している。 【００１６】このような努力にも拘らず部分発熱は発生
する。部分発熱が発生すると、その個所の樹脂は膨張し
て突起する。この突起部分に集中荷重がかかり更に大き
く発熱し、この繰り返しで更に昇温する。 【００１７】これを添付図面を参照して説明する。図１
は、樹脂の貯蔵弾性率Ｅ′と樹脂の温度Ｔとの関係を示
している。一般に熱硬化性樹脂は特性的変曲点Ｔａを有
していてこの変曲点より温度が上がると弾性率は急激に
下がる。 【００１８】今、樹脂ロールの樹脂の温度が８０℃で運
転されているとすれば、Ａ材質の場合は、部分発熱して
もその個所が１００℃を超えると、その部分の樹脂は軟
化して荷重を受け止めなくなり、他の部分発熱をしてい
ないロール面で荷重を受け止める。このため、部分発熱
による昇温はある一定の温度で止まりロールの破壊には
至らない。この状態のロールに更に荷重または速度また
は温度を加えて破壊を起こさせても、これらの樹脂は一
般に伸びが小さいので、部分発熱の個所にヘヤークラッ
クが発生するだけで樹脂の飛散は起きない。 【００１９】Ｂ材質の場合は、１６０℃の所に変曲点Ｔ
ａ−２があり、部分発熱部の熱膨張はＡ材質の場合より
大きいため、ヘヤークラックの深さはＡ材質の場合より
大きく、これが成長して１本の接着層までのクラックが
発生する場合があるが、本発明では樹脂層を鉄心と接着
させてあるので、樹脂の飛散はない。 【００２０】Ｃ材質の場合は、２００℃の所に変曲点Ｔ
ａ−３があり、部分発熱の個所が２００℃以上になる。
このため樹脂の熱膨張は更に大きく、従ってクラックの
深さも大きく樹脂は飛散する。またこの場合は、樹脂が
２００℃以上になるので熱分解を受けた可能性もある。 【００２１】Ｄ材質の場合は、２５０℃までに変曲点が
ないので、Ｃ材質の場合よりひどく樹脂は飛散する。 【００２２】多くの実験で樹脂が飛散しない条件を求め
た。その結果、実使用時の樹脂の温度よりこの樹脂の特
性的変曲点Ｔａが１０℃〜８０℃の範囲で高くなければ
ならないと言う結論を得た。なお、Ａ材質の例が後述の
実施例１であり、Ｂ材質の例が実施例３および４であ
る。実施例２は、この両者の中間のものである。Ｃ及び
Ｄの例が比較例１、２及び３である。以下、本発明を実
施例について説明する。 【００２３】実施例 １ 表面をブラスト処理して接着剤（Ｃｏｎａｐ１１４６，
Ｃｏｎａｐ社 商品名、フェノール系接着剤）を塗布し
た鉄芯を貫通させた注型用モールドを用意する。次い
で、１２０℃の温度で脱水処理されたサンニックスＨＤ
４０２の１００重量部を混合機に投入し、これにミリオ
ネートＭＴの１００重量部を投入すると同時に乾燥され
たクリスタライトＡ−１（（株）龍森製、石英粉）を２
００重量部添加し、５分間減圧下で攪拌した。この混合
物を上記注型用モールドに注入し、９０℃、５時間の条
件で加熱して硬化を完了させ、生成した硬化物を上記モ
ールドから取り出し、常法により表面研磨を行い鉄芯に
硬質ポリウレタン樹脂層を形成した実施例１のカレンダ
ー用ロールを得た。ここで、硬質ポリウレタン樹脂層の
ショアーＤ硬度、引張強度及び破断伸びの各値は、下記
表１に示す通りであった。上述のサンニックスＨＤ４０
２は、三洋化成製のポリエーテルポリオールであってそ
の水酸基価、３９４である。ミリオネートＭＴは、日本
ポリウレタン社製のジフェニルメタンジイソシアナート
であって、そのＮＣＯ含有量は、３３．６％である。 【００２４】実施例 ２ 表面をブラスト処理して接着剤を塗布した鉄しん貫通さ
せた注型用モールドを用意する。次いで、１，３−ビス
（２−オキサゾリニル−２）ベンゼン７５重量部、アジ
ピン酸２５重量部、亜リン酸トリフェニル１重量部を溶
解槽に混合して入れて１３０℃で完全に溶解し、減圧下
で攪拌する。得られた混合物を２００どしーに加熱した
上記注型用モールドに注入し、これを２００℃、３０分
の条件で硬化させて冷却してから生成した硬化物を上記
モールドから取り出す。然る後、これに常法により表面
研磨を施して実施例２のカレンダー用ロールを得た。こ
のカレンダー用ロールの樹脂層のショアーＤ硬度、引張
強度及び破断伸びの各値は歯、下記表１に併記する通り
であった。 【００２５】実施例 ３ 実施例２と同様の注型用モールドを用意する。ついで、
２０℃で加熱、溶融した４，４′−メチレンビス（２−
クロロアニリン）６６．１重量部と５０℃に予熱したコ
ロネートＥＨ（日本ポリウレタン工業（株）社、商品
名、ヘキサメチレン−１，６−ジイソシアネートの環状
トリマー、ＮＣＯ含有量２１重量％）の１００重量部を
減圧下で攪拌した。この混合物を上記モールドに注入
し、１２０℃、４時間の条件で加熱し硬化した。生成し
た硬化物を上記モールドから取り出し、これに常法によ
って表面研磨を施して実施例３のカレンダー用ロールを
得た。このカレンダー用ロールのショアーＤ硬度、引張
強度及び破断伸びの各値は、下記表１に併記する通りで
あった。 【００２６】実施例 ４ 表面をブラスト処理した鉄芯を貫通させた注型用モール
ドを用意する。次いで９０℃に調温したスミエポキシＥ
ＬＭ−４３４（住友化学（株）商品名）１００重量部と
９０℃に調温したＨＮ５５００Ｅ（日立化成（株）商品
名）８０重量部を減圧下に攪拌した。この混合物を９０
℃に調温された上記モールドに注入し９０℃×２時間＋
１５０℃×４時間の条件で加熱硬化した。生成した硬化
物を上記モールドから取出し、これを常法によって表面
研磨し実施例４のロールを得た。なお、ＥＬＭ−４３４
及びＨＮ−５５００の構造式は以下の通りである。 【００２７】 【化１】 【００２８】 【化２】 【００２９】比較例 １ 実施例１と同様の注型用モールドを用意する。次いで、
ミリオネートＭＴ１００重量部と、ＰＰＧＤＩＯＬ２０
００（三井東圧化学（株）、商品名）の４０重量部を、
６０℃で溶融混合した。この混合物に０．５重量部の
Ｎ，Ｎ′，Ｎ″−トリス（ジメチルアミノプロピル）ヘ
キサヒドロ−ｓ−トリアジンを加え、減圧下で攪拌し
た。この混合物を上記モールドに注入し、１４０℃、２
時間の条件で加熱し、１８０℃、４時間の状件で硬化さ
せた。生成した硬化物を上記モールドから取出し、この
表面を常法により研磨して比較例１のカレンダー用ロー
ルを得た。 【００３０】比較例 ２ 実施例１と同様の注型用モールドを用意する。次いで、
ミリオネートＭＴ１００重量部に、ＰＰＧＤＩＯＬ２０
００の４０重量部を６０℃で溶融混合すると共に、乾燥
されたクリスタライトＡ−１の１００重量部を添加混合
した。この混合物に０．５重量部のＮ，Ｎ′，Ｎ″−ト
リス（ジメチルアミノロピル）ヘキサヒドロ−ｓ−トリ
アジンを加え、減圧下で攪拌した。この混合物を上記モ
ールドに注入し、１４０℃、２時間の条件で加熱し、１
８０℃、４時間の条件で硬化させた。生成した硬化物を
モールドから取出し、常法により研磨して比較例２のカ
レンダー用ロールを得た。 【００３１】比較例 ３ 実施例と同様の注型用モールドを用意する。次いで、ポ
リキュアＩＣ−７０１（三洋化成工業（株）、商品名、
イソシアネート成分）の９０重量部に、予め触媒Ａ（三
洋化成工業（株）、商品名、イソシアネート三量化触
媒）を０．５重量部混合してあるポリキュアＳＶ−１０
１（三洋化成工業（株）、ポリオール成分）１０重量部
を５０℃、減圧下の条件で加熱混合する。この混合物を
上記モールドに注入し、５０℃、５時間の条件で加熱、
硬化させた。生成した硬化物をモールドから取出し、そ
の表面を常法により研磨して比較例３のカレンダー用ロ
ールを得た。 【００３２】 【表１】【００３３】このようにして得た実施例１〜４及び比較
例１〜３の各カレンダー用ロールについて、加熱、加
圧、回転試験を行いロール破壊テストを行ったところ、
下記表２に併記した通りの結果を得た。なお、ロール破
壊テストは、表面温度が調節できる３００φ×３００ｌ
の金属ロールと各々のカレンダー用ロールとを組み合わ
せて行った。また、各々のカレンダー用ロールの形状は
１６０φ×１４０φ×１００ｌとした。而して、表２に
示す如く、温度、圧力、回転数を変化させカレンダー用
ロールが破壊するまで試験を行い、その破壊状態を調べ
た。 【００３４】表２から明らかなように実施例１〜４のカ
レンダー用ロールでは、いずれも樹脂層に単にクラック
が入るだけで破壊による飛散は全く見られなかった。こ
れに対して比較例１〜３のカレンダー用ロールでは、い
ずれも樹脂層が完全に破壊し、飛散することが分かっ
た。また、実施例１〜４のものでは、変曲点は９０〜６
０℃の範囲内であったが、比較例１〜３のものでは、い
ずれも２００℃以上の高い温度であることを確認した。 【００３５】 【表２】 【００３６】

【図面の簡単な説明】 【図１】樹脂の貯蔵弾性率Ｅ′と樹脂の使用温度との関
係を示す特性図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−42814（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−696（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−104611（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) D21G 1/00 B29D 31/00 D21G 1/02 B29K 75:00

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．芯金の表面に接着した樹脂表面層を有するカレンダ
   ー用ロールを使用し、２００ｍ／ｍｉｎより高い処理速
   度で操作する高速カレンダー仕上方法において、樹脂表
   面層を貯蔵弾性率Ｅ′の特性変曲点の温度が、該樹脂の
   使用時の温度に１０℃加えた温度よりも高くかつ８０℃
   加えた温度よりも低い温度範囲にあると共に、ショアー
   硬度が７５〜９７の範囲にある熱硬化性樹脂で形成した
   カレンダー用ロールを使用することを特徴とする方法。 ２．樹脂表面層を形成する樹脂がポリウレタン樹脂、ポ
   リイソシアヌレート樹脂、架橋ポリエステルアミド樹脂
   又はエポキシ樹脂である請求項１記載の方法。