JP4884377B2 - 支持部材用高剛性管の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、特に印刷分野のフェルトロールのローラー支持材製造用に得られる複合材料管のような少なくとも一部がフィラメントワインディングによる、高剛性複合材料管の製造方法に関する。

繊維仕上げ加工といった新聞および／または包装の商業印刷の紙および／またはプラスチックの加工産業により、生産性の向上、すなわちマシンサイズおよびこれらの作業速度の増大が必要とされる。

このようなマシンには、加工素材のリールの駆動あるいは誘導のためだけでなく、前記素材を塗装して、水分を搾り出して、押し伸ばしあるいは印刷してこの加工に関与するために利用される鉄枠本体およびローラーが主に含まれる。

これらのローラーはスチールあるいはアルミニウムで製作されるが、これらの材料については加工品質が維持された生産の向上に必要な質量／慣性／剛性は限界に達している。

炭素繊維に頼ると、これらの速度およびロール紙幅の制約に一部対応可能となる。

例えば、フレクソ印刷では、速度は１５０〜２５０メートル／分を越えると同時に、ロール紙幅は９００〜１２００ミリを越える。

新聞印刷用輪転機に関しては、これらが幅６頁分すなわち幅２０００ミリにわたるとともに速度１５メートル／秒で作動する。

これに対して、炭素繊維ベースのローラー加工では、層全体について多くの段階が必要とされるフィラメントワインディングによる前記方法が専ら利用される。費用が上がると同時に製作納期の元となる単位あたりの通常の製作手間はローラーマシンのユーザーのニーズと両立しない。

本発明により特定の実施形態の説明に関して取り上がられる例は、中でも特に、紙加工産業に、さらに特に、包装印刷に応用可能な複合材料のローラーの製作であるが、この一例により限定的なものとして見なされる得るものではない。

このようなローラーは印刷フェルトロールを受入れるために用意される。この分野では、凸版支持材の変形により受入れがたい欠陥が早期に招かれると同時に、なかでも、極めて高速のマシン作業速度により重大な素材の損失が急激に引き起こされる。

印刷の分野特にフレクソ印刷では、１枚あるいは複数の凸版を支持する色毎に１本のローラーが用意される。これらの活版によりインクが支持紙、厚紙、あるいはポリマーフィルム上に接触して置かれてインクローラーと接触する極めて精密な品質のインクが受入られる。

凸版は一般的に複合材料で等しく製作可能なフェルトロール上に付け加えられる。

筆触とも言われるこの接触は、従って、極めて精確であると同時に、凸版およびフェルトロールに関係する多くのパラメーターに依存する。この筆触は接触線のすべての点で絶対的に一様でなくてはならなく、これにより不測の場合の変形が微小な許容誤差未満に維持されるよう強制される。

フェルトロールはマシンの一部をなすと同時に駆動手段に任せられるローラー支持材上に取付けられる。このローラーは一般的に中空であるとともに、変形特に負荷時の変形ならびにフェルトロールに完全に振り向けられかつ印刷品質に有害である遊星運動が制限されなくてはならないのでスチールで製作される。

これらの欠点はこれらローラーの高回転速度により増幅される。同様にして、印刷の場合には、増大したロール紙幅によりたわみの増大も生ずる。

さらに、これらスチール製のローラーにより重量が増すと同時にこれらの設置用の昇降手段も一般的に必要となる。

ロール紙幅が狭い場合には、変形は接触圧効果のもとで生じるローラーの不均質な摩耗により主として引き起こされる。

これらの問題の前にして、本発明は一部がフィラメントワインディングにより製作されて先行技術の不都合が緩和される高剛性の複合材料管の加工方法を提案するものである。

本方法により得られる管のその他の利点は取り上げられる実施形態の中で明らかになろう。

このため、本発明による高剛性管の加工方法は以下の段階が含まれることを特徴としている。すなわち、第１材料の第１内管の製作、該管上への等間隔で割り付けられる複合材料で製作されるスペーサーの配置、ならびに第１および第２管の間にこれらのスペーサーが維持されるように第１管に割り付けられるスペーサー上に配置される第２材料の少なくとも第２管の製作である。

ある改良例によると、特にスペーサーが埋め込まれると同時にすき間が埋められるために２管の間に樹脂あるいは樹脂の混合物が導入される。

これ以降に指摘される成果が得られるには、スペーサーは押し出し引き抜きにより得られる極高弾性係数の炭素繊維をベースとした複合材料で製作される。

好ましくは、スペーサーは押出し引き抜きにより行われる極高弾性係数の炭素繊維から製作される平板断面から得られる。

スペーサーは第１管の外径および第２管の内径に応じて合わされる形状で製作されることも可能である。

得られる複合管もまた本発明の範囲である。

次に本発明による方法が以下に示される概略図に関して詳細に説明される。すなわち、

本発明による管の第１実施形態透視図ならびに断面図の２図 適合されたスペーサーを伴う第２実施形態の図

図１に関して、本発明による方法の実施結果が示された。

この方法は高剛性の支持心板を伴う複合管の製作からなる。

本方法は第１材料の第１内管１０の製作、等間隔で割付けられる１方向すなわちこの第１管長手軸に従う複合材料で製作されるスペーサー１２の配置、第２材料の少なくとも第２管１４のスペーサー廻りの配置からなる。この第２材料は勿論、フィラメントワインディングにより製作される少なくともこれら２管の１つである第１管と同一であり得る。

さらに、特に、スペーサーは押出し引き抜きによる炭素繊維から製作される。

第１実施形態によると、第１および第２の２管は同じく炭素繊維をベースにした同一材料で製作される。

これらの管の少なくとも片方はフィラメントワインディングにより製作され、もう一方は実質的に業界で入手可能な押出し引き抜きあるいは全く別の手段により製作される。

第１実施形態ではスペーサーは炭素繊維をベースとした複合材料の平板断面から切り取られ、これらのスペーサーの厚みと幅はフィラメントワインディングにより製作される同軸の２管の間の自由空間に合わされる。

組立は２本の第１および第２の管（１０，１４）間にこれらスペーサー１２を挿入して得られる。

第１管がフィラメントワインディングにより製作される場合には、スペーサーは該第１管上に割り付けられると同時に、すべての適合手段、特に第１のワインディングの残留樹脂によりこれに接合される。少なくとも最初の同軸連続が得られるよう、その後、予め作られる第２管がスペーサー上にはめ込まれる。

第１管が予め作られる場合には、スペーサーがこの第１管上に割り付けられた後、第２管はスペーサーの固定と第２管の構成が同時に確保されるフィラメントワインディングにより製作される。

第３の解決策はフィラメントワインディングにより第１管と第２管の２本の管が製作されることからなる。この場合には、フィラメントワインディングにより第１管が製作され、スペーサーが配置されると同時にスペーサー上に第２管が製作される。

これらのスペーサーの配置は、管の加工の確保形態がどうであれ対称である必要があるが、求められる剛性に応じて変化させることが可能である。

このように、スペーサーは自由空間一杯まであるいは一定割付に従い自由空間が残されたまま配置され得る。

従って、剛性は調節されると同時に用途に応じて補強が可能である。

管中間の空間のスペーサーの固定が可となるよう本方法にはこれら２管の間に必要に応じた樹脂注入あるいは樹脂混合の段階が用意され、該樹脂により２管の完全な回転連結も等しく確保されつつスペーサーが埋め込まれると同時にすき間が埋められる。

ここでポリマーの問題であるので樹脂という用語が利用されるが、最終的な働きである糊と言われることも当然あり得る。用語、樹脂は必ずしも限定的なものとして見なされる必要はない。

こうして得られる管は特に均質である。この第１実施形態では、管重量が最小化されるだけでなく、得られる特性値は驚くべきものであるとともに極めて魅力的な値に達する。

本発明で説明されるスペーサーは商品名Carbolam THM 400のもとで市販されているいわゆる極高弾性係数の炭素繊維から押出し引き抜きにより製作される。

この繊維により、本発明による構成に伴う例外的な特性が達成可能になる。

このように、本発明による方法により全てが炭素で得られる管は、３５０GPaに達する１．７倍の弾性係数Eの割りには同一のスチール管より５倍も軽い重量である。

図２の場合には、実施形態はスペーサー12-1が型取られて押出し引き抜きされることからなる。この型は管10-1および14-1間に設けられる管中間の空間に合うように内径および外径に応じて最適化されなくてはならない。

２管の製作は本発明の方法に合わされ、すなわち、２管の少なくともどちらかはフィラメントワインディングにより製作される。

この場合には素材の充填が最適化されるとともに樹脂量はその最小値まで減らされる。スペーサーと管外皮との間の接触面がさらに増加するので、第１実施形態例の場合よりも尚一層容易に樹脂の存在が無くされてしまうことが当然可能である。さらに、第２管のフィラメントワインディング時には、樹脂がスペーサー間の管中間空間に軽く流れ込み得る。

すべてが炭素の管の場合には、外面は、遊星運動が減少する直径の獲得のため高精度でかつ同一許容値内の矯正が可能となる表面樹脂の塗布が可能であることが注目される。

本発明による方法の利点は少なくとも１本の内管および押出し引き抜き炭素で製作される管中間の空間内のスペーサーにより支持材の製作が可能である点である。

外管の材料に関しては、ユーザーにより、完成製品の特性が著しく損なわれることなくその性質が選択され得る。実際、１本だけの内管がフィラメントワインディングで製作される場合には、外管は第１管上に配置されるスペーサー上にはめ込まれる予め作られた金属であって良い。

本発明の方法により製作される管が他と競合可能であるもう１つの問題は不均一摩耗による変形である。メートル程度の狭い紙幅の場合には、管の母線に作用する大きな応力はその不均一摩耗に向けられる。

スペーサーにより管の断面の剛性の獲得並びに円形断面の保持が可能となる。

たとえたわみがそれほど重要でないパラメーターであっても、多かれ少なかれ密な溝切りが形成されるスペーサーと一体の構成により、応力下のこれらの変形が補償される得ることになる。

このように、用途に応じて、スペーサーの数と配置、よりコストが安く満足すべき結果となるような形態の調整が可能である。

本発明による管は回転機械類の場合に発生するノイズ振動の問題が解決されることにも寄与する。指摘されたように、到達線形回転速度は１，５００メーター／分まで行くことが可能であり、これにより、高速回転と同時に必然的に振動にも至る。

例えば、印刷の場合には、振動により品質が大きく害されるだけでなく製品が廃棄に至らしめられる欠陥が引き起こされる。

ところが、少なくとも１本の内管と外管を支持する複数のスペーサーを伴う構造は材質の変化によるしかない伝播破壊に向けられ、これにより、一枚岩の材料によりこの変化が起こるので一様な周波数の伝達は少なくとも回避される。

本発明は２本の管および管中間空間に配置されるスペーサーが含まれる構成で説明されたが、フィラメントワインディングあるいは予め製作された管とスペーサーの導入による製作によって製作される管中間の新しい空間内に配置されるスペーサーの新しい遊びを伴うもう１本別の内管が設置されることも可能である。

この構成により振動に強力に対抗するための利点が示される。

さらに多くの管が利用されるさらに複雑な別の構成が考え得るけれども、本発明の構成により研究された工業化の枠から外れないよう例外的な場合のために留保されなくてはならない。

Claims (4)

1. − 第１材料でできた第１内管（１０）を製作する段階、
   − プレートの切断または引抜成形による炭素繊維ベースの複合材料でできた中実のスペーサー（１２）を製作する段階、
   − 前記スペーサー（１２）を前記第１管の上に一定間隔で割り付けられるように配置する段階、
   − 前記スペーサーの廻りに配置される第２材料製でできた少なくとも１つの第２管（１４）を製作する段階
   を含み、
   前記第１あるいは第２管のうちの一方がフィラメントワインディングによって製作され、
   前記第１あるいは第２管のうちのもう一方が引抜成形によって製作される、支持部材用高剛性管の製造方法。
2. ２本の管（１０，１４）間に樹脂あるいは混合樹脂を導入して前記スペーサーを埋め込み、すき間を埋めるとともに、回転して前記２本の管（１０，１４）の連結を確保することを特徴とする請求項１による支持部材用高剛性管の製造方法。
3. 管のうちの少なくとも１本およびそのスペーサーに関して、極高弾性係数炭素繊維複合材料が利用されることを特徴とする請求項１あるいは請求項２による支持部材用高剛性管の製造方法。
4. スペーサー（１２）が扇形状歯輪に形取られて製作されることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求項による支持部材用高剛性管の製造方法。

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