JP6193431B2 - 耐熱用繊維強化プラスチックロール - Google Patents
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Description
(a)マンドレル100に、ロール基材となる繊維強化プラスチック基材層2を形成するために所定の強化繊維を所定の樹脂を用いて巻き付けて基材となる強化繊維層2Aを形成し、引き続いて、基材となる強化繊維層2Aの上に、ガラス繊維強化プラスチック層3を形成するために所定の樹脂を用いてガラス繊維を巻き付けてガラス繊維層3Aを積層する。
(b)基材となる強化繊維層2A及びガラス繊維層3Aの樹脂を同時に加熱硬化させる。
(c)ガラス繊維層3Aの樹脂が硬化して形成されたガラス繊維強化プラスチック層3の表面を粗面化処理する。次いで、
(d)粗面化処理されたガラス繊維強化プラスチック層3の表面に所定の溶射材料を溶射して溶射皮膜層4を形成する。
ことにより繊維強化プラスチックロール素管1Aを作製した。
前記端部構造体は、前記ロール本体の両端部よりロール本体軸線方向外方に位置して形成され、ベアリングが装着されるベアリング支承部と、前記ベアリング支承部とは同一軸線上に整列して一体に形成され、前記ロール本体の端部に形成した取付け穴部に嵌合して接合される円筒スリーブ状のロール本体支持部とを有しており、
前記円筒スリーブ状のロール本体支持部には、前記ベアリング支承部側とは反対側の内方端面から前記ベアリング支承部側へと所定の長さにて軸線方向に複数のスリットが形成されており、
前記ロール本体支持部は、前記ベアリング支承部に隣接した領域に前記ロール本体支持部の外周部の直径が小さくされた小径部を備えており、前記ロール本体の端部は、前記ロール本体支持部の前記小径部にまで延在して取付けられ、前記ロール本体支持部の前記小径部の外周面と前記ロール本体端部の取付け穴部の内周面とは接触しておらず、
前記ロール本体支持部は、前記高温環境下にて熱膨張した時に半径方向内方向に撓み、前記ロール本体端部にかかる負荷を軽減する、
ことを特徴とする耐熱用繊維強化プラスチックロールである。
前記繊維強化プラスチック基材層及び前記ガラス繊維強化プラスチック層の樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、MMA樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、若しくは、フェノール樹脂、又は、ナイロン若しくはビニロンが使用される。
本発明の他の実施態様によれば、前記繊維強化プラスチックロールは、前記高温環境下にてフィルムを乾燥する乾燥工程にて使用するフィルム搬送用ロールである。
図1(a)に、本発明に係る繊維強化プラスチックロール10の第一の実施例の概略断面構成を示す。
本実施例にて、ロール本体11は、図6(a)、(b)を参照して説明した、特許文献3に記載される溶射皮膜4を有する耐摩耗性の繊維強化複合材1にて作製されるものとする。
ロール本体11における基材となる繊維強化プラスチック層2の強化繊維としては、炭素繊維を使用するものとして説明する。
CFRPロール11をフィラメントワインディング法にて作製する場合を、図6(b)を参照して説明する。本実施例では、先ず、マンドレル100に炭素繊維を所定の樹脂を用いて巻き付け、ロール基材となる繊維強化プラスチック基材層2のための基材となる強化繊維層2A、即ち、本実施例では、炭素繊維強化プラスチック基材層2のための炭素繊維層(基材となる炭素繊維層)2Aを形成する。
シートワインディング法は、シート状のプリプレグ繊維シートを使用する点を除けば、上記フィラメントワインディング法と同様にして実施される。
上記粗面化されたガラス繊維強化プラスチック層の表面は、プラズマ溶射装置を用いて所定の溶射材料を厚さ(t4)が0.05〜1.0mmとなるように溶射して溶射皮膜層4が形成(被覆)される。溶射被覆処理後には、必要に応じて、溶射皮膜の封孔処理、溶射皮膜表面の研磨処理のための工程を設けることができる。
フィラメントワインディング法により、本発明に従った構成とされるCFRPロールを作製した。
図1(a)を参照すると、本実施例では上述のように、端部構造体20は、概略円筒形状のベアリングハウジングとされ、ベアリング支承部21とロール本体支持部22とを軸線方向に整列して一体に形成される。ベアリングハウジング20は、繊維強化プラスチックロール10が、フィルム搬送用ロールなどとして使用される場合のように、使用環境温度が150℃〜200℃とされる場合には、通常、ステンレススチール(SUS304)、構造用鋼(S45C)等の鋼製ハウジングが好適に使用される。ただ、これに限定されるものではなく、場合によっては、アルミニウム製のハウジングとすることもできる。
(A)ロール本体(11)(具体例1のロール本体11)
長さ(L11): 1800mm
外径(D11):100.4mm
内径(d11): 88mm
(B)ベアリングハウジング(20)
・材料:SUS304
・ベアリング支承部(21)
長さ(L21): 30mm
外径(D21): 99mm
内径(d21): 51.5mm
・ロール本体支持部(22)
長さ(L22): 50mm
外径(D22):88.02mm
内径(d22): 80mm
・スリット(23):
長さ(L23): 50mm
幅(W23): 5mm
図2を参照して、本発明に係る繊維強化プラスチックロール10の第二の実施例ついて説明する。本実施例によれば、繊維強化プラスチックロール10は、実施例1とは、ロール本体11の端部11aに取付けられるベアリングハウジング20の構造が異なるのみで、ロール本体11の構成は実施例1と同じとされる。従って、以下には、ベアリングハウジン20の構造について説明する。
図3を参照して、本発明に係る繊維強化プラスチックロール10の第三の実施例ついて説明する。本実施例によれば、繊維強化プラスチックロール10は、実施例1とは、ロール本体11の端部11aに取付けられるベアリングハウジング20の構造が異なるのみで、ロール本体11の構成は実施例1と同じとされる。従って、以下には、ベアリングハウジング20の構造について説明する。
図4を参照して、本発明に係る繊維強化プラスチックロール10の第四の実施例ついて説明する。本実施例によれば、繊維強化プラスチックロール10は、実施例1とは、ロール本体11の端部に取付けられる端部構造体20の構造が異なるのみで、ロール本体11の構成は実施例1と同じとされる。従って、以下には、端部構造体20の構造について説明する。
図5を参照して、本発明に係る繊維強化プラスチックロール10の第五の実施例ついて説明する。本実施例によれば、繊維強化プラスチックロール10は、ロール本体11の端部に取付けられる端部構造体20の構造が異なるのみで、ロール本体11の構成は実施例1で説明した同じとされる。従って、以下には、端部構造体20の構造について説明する。
1A ロール状素管、板状素材
2 繊維強化プラスチック基材層
2A 基材となる強化繊維層、基材層プリプレグ
3 ガラス繊維強化プラスチック層
3A ガラス繊維層、ガラス繊維プリプレグ
4 溶射皮膜層
10 繊維強化プラスチックロール
11 ロール本体
12 取付け穴部
20 ベアリングハウジング(端部構造体)
21 ベアリング支承部
22 ロール本体支持部
23 スロット
30 ガラス部分
Claims (8)
- 最外層に溶射皮膜層を有する耐摩耗性、耐熱性の繊維強化プラスチックロール本体と、前記ロール本体の端部に取り付けられた鋼製又はアルミニウム製の端部構造体とを備えた150〜200℃の高温環境下にて使用できる耐熱用の繊維強化プラスチックロールであって、
前記端部構造体は、前記ロール本体の両端部よりロール本体軸線方向外方に位置して形成され、ベアリングが装着されるベアリング支承部と、前記ベアリング支承部とは同一軸線上に整列して一体に形成され、前記ロール本体の端部に形成した取付け穴部に嵌合して接合される円筒スリーブ状のロール本体支持部とを有しており、
前記円筒スリーブ状のロール本体支持部には、前記ベアリング支承部側とは反対側の内方端面から前記ベアリング支承部側へと所定の長さにて軸線方向に複数のスリットが形成されており、
前記ロール本体支持部は、前記ベアリング支承部に隣接した領域に前記ロール本体支持部の外周部の直径が小さくされた小径部を備えており、前記ロール本体の端部は、前記ロール本体支持部の前記小径部にまで延在して取付けられ、前記ロール本体支持部の前記小径部の外周面と前記ロール本体端部の取付け穴部の内周面とは接触しておらず、
前記ロール本体支持部は、前記高温環境下にて熱膨張した時に半径方向内方向に撓み、前記ロール本体端部にかかる負荷を軽減する、
ことを特徴とする耐熱用繊維強化プラスチックロール。 - 前記ロール本体の端部取付け穴部と前記ロール本体支持部との間の嵌合部には接着剤層が設けられることを特徴とする請求項1に記載の耐熱用繊維強化プラスチックロール。
- 前記ロール本体支持部の外周面には螺旋溝又は環状溝又は軸線方向溝が形成され、該溝に接着剤が充填されることを特徴とする請求項2に記載の耐熱用繊維強化プラスチックロール。
- 前記ロール本体は、繊維強化プラスチック基材層と、前記繊維強化プラスチック基材層の表層に積層されたガラス繊維強化プラスチック層と、前記ガラス繊維強化プラスチック層の表層に溶射により被覆された前記溶射皮膜層とを有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかの項に記載の耐熱用繊維強化プラスチックロール。
- 前記繊維強化プラスチック基材層の強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維、ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維、アラミド繊維、PBO(ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール)繊維、ポリアミド、ポリアリレート繊維、ポリエステル繊維、が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用され、
前記繊維強化プラスチック基材層及び前記ガラス繊維強化プラスチック層の樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、MMA樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、若しくは、フェノール樹脂、又は、ナイロン若しくはビニロンが使用されることを特徴とする請求項4に記載の耐熱用繊維強化プラスチックロール。 - 前記溶射皮膜層を形成する溶射材料は、粒状のセラミックス、サーメット、金属、又はこれらの混合物であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかの項に記載の耐熱用繊維強化プラスチックロール。
- 前記溶射皮膜層は、皮膜厚さが0.05〜1.0mm、表面のビッカース硬度HVが400〜1200、表面の平均粗さRaが0.05〜1.0μmであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかの項に記載の耐熱用繊維強化プラスチックロール。
- 前記繊維強化プラスチックロールは、前記高温環境下にてフィルムを乾燥する乾燥工程にて使用するフィルム搬送用ロールであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかの項に記載の耐熱用繊維強化プラスチックロール。
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