JP7047169B1 - ロールの製造方法及びロール - Google Patents
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Abstract
【課題】均一な被膜を効率良く形成でき、回転精度が高いロールが得られるロールの製造方法、及び回転精度が高いロールを提供することを目的とする。【解決手段】炭素繊維強化プラスチックを含有する第一の円筒体１０の外周面側に、金属を含有する第二の円筒体２０が設けられたロール状積層体１１０の軸線Ｏ１方向を横にし、ロール状積層体１１０をめっき液２１１に部分的に浸漬して、ロール状積層体１１０を軸線Ｏ１周りに回転させながら、第二の円筒体２０の外周面２１にクロムめっき処理を施して被膜を形成する、ロールの製造方法。【選択図】図２
Description
本発明は、ロールの製造方法及びロールに関する。
樹脂フィルム等のウェブの処理や搬送に用いられるガイドロール等のロールとして、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）製のロールが知られている。しかし、ＣＦＲＰ製のロールは表面硬度が低く、外周面が傷付きやすい問題がある。そこで、ＣＦＲＰ製のロールの外周面上にクロムめっき膜等の被膜を形成することが提案されている（例えば、特許文献１～３）。
しかし、特許文献１～３のような従来の方法では、均一な被膜を形成することが難しく、高精度を要求されるロールでは、後加工に時間を要する。
本発明は、均一な被膜を効率良く形成でき、回転精度が高いロールが得られるロールの製造方法、及び回転精度が高いロールを提供することを目的とする。
本発明は、以下の態様を有する。
［１］炭素繊維強化プラスチックを含有する第一の円筒体の外周面側に、金属を含有する第二の円筒体が設けられたロール状積層体を軸線周りに回転させながら、前記第二の円筒体の外周面にクロムめっき処理を施して被膜を形成する、ロールの製造方法。
［２］前記ロール状積層体の軸線方向を水平方向と平行にしてクロムめっき処理を施す、［１］に記載のロールの製造方法。
［３］前記ロール状積層体の外径に対する、前記ロール状積層体の下端からめっき液の液面までの距離の比が１／１４以上１３／２８以下となるように、前記ロール状積層体をめっき液に部分的に浸漬する、［２］に記載のロールの製造方法。
［４］前記ロール状積層体の軸線周りの回転速度を０．０２ｒｐｍ以上２０．０ｒｐｍ以下とする、［１］～［３］のいずれかに記載のロールの製造方法。
［５］前記被膜の硬度がＨＶ７５０以上である、［１］～［４］のいずれかに記載のロールの製造方法。
［６］前記第一の円筒体の厚みが３ｍｍ以上５０ｍｍ以下である、［１］～［５］のいずれかに記載のロールの製造方法。
［７］前記第一の円筒体の長さが２ｍ以上１２ｍ以下である、［１］～［６］のいずれかに記載のロールの製造方法。
［８］前記第二の円筒体の外周面を液体ホーニングした状態でクロムめっき処理を施す、［１］～［７］のいずれかに記載のロールの製造方法。
［９］クロムめっき処理によって厚みが０．０４ｍｍ以上０．７０ｍｍ以下の前記被膜を形成する、［１］～［８］のいずれかに記載のロールの製造方法。
［１０］ウェブ処理用又はウェブ搬送用のロールを製造する、［１］～［９］のいずれかに記載のロールの製造方法。
［１１］前記第一の円筒体の外周面側に前記第二の円筒体を装着する装着工程と、前記第二の円筒体の外周面にクロムめっき処理するめっき工程と、前記被膜の表面を研磨する研磨工程と、を有する、［１］～［１０］のいずれかに記載のロールの製造方法。
［１２］前記研磨工程の研磨によって、前記被膜の厚みを０．０１ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下とする、［１１］に記載のロールの製造方法。
［１３］クロムめっき処理直後のロール長手方向中央の真円度が０．１０ｍｍ以下である、［１］～［１２］のいずれかに記載のロールの製造方法。
［１４］クロムめっき処理直後のロールの全振れ公差が０．１３ｍｍ以下である、［１］～［１３］のいずれかに記載のロールの製造方法。
［１５］炭素繊維強化プラスチックを含有する第一の円筒体と、前記第一の円筒体の外周面側に設けられ、第一の金属を含有する第二の円筒体と、前記第二の円筒体の外周面に設けられ、第二の金属を含有する被膜と、を備え、前記第一の円筒体と前記第二の円筒体の長さが２ｍ以上１２ｍ以下であり、円筒度が０．２０ｍｍ以下である、ロール。
［１６］炭素繊維強化プラスチックを含有する第一の円筒体と、前記第一の円筒体の外周面側に設けられ、第一の金属を含有する第二の円筒体と、前記第二の円筒体の外周面に設けられ、第二の金属を含有する被膜と、を備え、前記第一の円筒体と前記第二の円筒体の長さが２ｍ以上１２ｍ以下であり、全振れ公差が０．１３ｍｍ以下である、ロール。
［１７］ウェブ処理用又はウェブ搬送用のロールである、［１５］又は［１６］に記載のロール。
［１］炭素繊維強化プラスチックを含有する第一の円筒体の外周面側に、金属を含有する第二の円筒体が設けられたロール状積層体を軸線周りに回転させながら、前記第二の円筒体の外周面にクロムめっき処理を施して被膜を形成する、ロールの製造方法。
［２］前記ロール状積層体の軸線方向を水平方向と平行にしてクロムめっき処理を施す、［１］に記載のロールの製造方法。
［３］前記ロール状積層体の外径に対する、前記ロール状積層体の下端からめっき液の液面までの距離の比が１／１４以上１３／２８以下となるように、前記ロール状積層体をめっき液に部分的に浸漬する、［２］に記載のロールの製造方法。
［４］前記ロール状積層体の軸線周りの回転速度を０．０２ｒｐｍ以上２０．０ｒｐｍ以下とする、［１］～［３］のいずれかに記載のロールの製造方法。
［５］前記被膜の硬度がＨＶ７５０以上である、［１］～［４］のいずれかに記載のロールの製造方法。
［６］前記第一の円筒体の厚みが３ｍｍ以上５０ｍｍ以下である、［１］～［５］のいずれかに記載のロールの製造方法。
［７］前記第一の円筒体の長さが２ｍ以上１２ｍ以下である、［１］～［６］のいずれかに記載のロールの製造方法。
［８］前記第二の円筒体の外周面を液体ホーニングした状態でクロムめっき処理を施す、［１］～［７］のいずれかに記載のロールの製造方法。
［９］クロムめっき処理によって厚みが０．０４ｍｍ以上０．７０ｍｍ以下の前記被膜を形成する、［１］～［８］のいずれかに記載のロールの製造方法。
［１０］ウェブ処理用又はウェブ搬送用のロールを製造する、［１］～［９］のいずれかに記載のロールの製造方法。
［１１］前記第一の円筒体の外周面側に前記第二の円筒体を装着する装着工程と、前記第二の円筒体の外周面にクロムめっき処理するめっき工程と、前記被膜の表面を研磨する研磨工程と、を有する、［１］～［１０］のいずれかに記載のロールの製造方法。
［１２］前記研磨工程の研磨によって、前記被膜の厚みを０．０１ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下とする、［１１］に記載のロールの製造方法。
［１３］クロムめっき処理直後のロール長手方向中央の真円度が０．１０ｍｍ以下である、［１］～［１２］のいずれかに記載のロールの製造方法。
［１４］クロムめっき処理直後のロールの全振れ公差が０．１３ｍｍ以下である、［１］～［１３］のいずれかに記載のロールの製造方法。
［１５］炭素繊維強化プラスチックを含有する第一の円筒体と、前記第一の円筒体の外周面側に設けられ、第一の金属を含有する第二の円筒体と、前記第二の円筒体の外周面に設けられ、第二の金属を含有する被膜と、を備え、前記第一の円筒体と前記第二の円筒体の長さが２ｍ以上１２ｍ以下であり、円筒度が０．２０ｍｍ以下である、ロール。
［１６］炭素繊維強化プラスチックを含有する第一の円筒体と、前記第一の円筒体の外周面側に設けられ、第一の金属を含有する第二の円筒体と、前記第二の円筒体の外周面に設けられ、第二の金属を含有する被膜と、を備え、前記第一の円筒体と前記第二の円筒体の長さが２ｍ以上１２ｍ以下であり、全振れ公差が０．１３ｍｍ以下である、ロール。
［１７］ウェブ処理用又はウェブ搬送用のロールである、［１５］又は［１６］に記載のロール。
本発明によれば、均一な被膜を効率良く形成でき、回転精度が高いロールが得られるロールの製造方法、及び回転精度が高いロールを提供できる。特に長尺ロールの場合に均一な被膜を効率良く形成できる。
以下、本発明のロール及びその製造方法の一例について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において例示される図の寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
本実施形態のロールの製造方法は、図１に例示したロール１００を製造する方法である。ロール１００は、第一の円筒体１０と、第一の円筒体１０の外周面側に設けられた第二の円筒体２０と、第二の円筒体２０の外周面２１に設けられた被膜３０と、第一の円筒体１０の軸線Ｏ１方向の両方の端部に嵌合されたジャーナル４０と、を備えている。
ロール１００では、第一の円筒体１０の全体が第二の円筒体２０で覆われるように第一の円筒体１０の外周面側に第二の円筒体２０が装着されている。第一の円筒体１０の軸線と第二の円筒体２０の軸線はロール１００の軸線Ｏ１に一致している。
第一の円筒体１０は、炭素繊維強化プラスチックを含有する円筒体である。第一の円筒体１０としては、軽量であり、かつ弾性率が高い点から、炭素繊維強化プラスチック、又は炭素繊維強化プラスチックとガラス繊維強化プラスチックの混合物からなるものが好ましい。
第一の円筒体１０のヤング率は、９０ＧＰａ以上が好ましく、１２０ＧＰａ以上がより好ましい。第一の円筒体１０のヤング率が前記下限値以上であれば、ロール１００の剛性が高くなるため、ロール１００の曲がりを小さくすることができる。第一の円筒体１０のヤング率の上限は特に限定されず、炭素繊維のヤング率の上限が９００ＧＰａ程度であることから、５００ＧＰａとされる。
炭素繊維強化プラスチックは、炭素繊維とマトリックス樹脂とからなる。
炭素繊維としては、ピッチ系炭素繊維、ポリアクリロニトリル系（以下、ＰＡＮ系と記す。）炭素繊維等が挙げられる。
炭素繊維としては、ピッチ系炭素繊維、ポリアクリロニトリル系（以下、ＰＡＮ系と記す。）炭素繊維等が挙げられる。
ピッチ系炭素繊維は、「メソフェーズピッチ、すなわち石油タール、石炭タール等を処理して生じた部分的に液晶構造を示す樹脂、又は、人工的に合成されたメソフェーズピッチを紡糸して、不融化して、さらに炭化させて生成した、黒鉛結晶構造が繊維軸方向に高度に発達した実質的に炭素のみからなるフィラメント繊維」である。
ＰＡＮ系炭素繊維とは、「アクリロニトリルを主成分として重合させたポリアクリロニトリル系樹脂からなる繊維を、不融化させて、さらに炭化させて生成した実質的に炭素のみからなるフィラメント繊維」である。
炭素繊維としては、弾性率が高く、熱膨張が少なく、生産性が高い観点から、ピッチ系炭素繊維とＰＡＮ系炭素繊維を組み合わせて使用することが好ましい。炭素繊維として、ピッチ系炭素繊維とＰＡＮ系炭素繊維を単独で使用してもよい。
ＰＡＮ系炭素繊維とは、「アクリロニトリルを主成分として重合させたポリアクリロニトリル系樹脂からなる繊維を、不融化させて、さらに炭化させて生成した実質的に炭素のみからなるフィラメント繊維」である。
炭素繊維としては、弾性率が高く、熱膨張が少なく、生産性が高い観点から、ピッチ系炭素繊維とＰＡＮ系炭素繊維を組み合わせて使用することが好ましい。炭素繊維として、ピッチ系炭素繊維とＰＡＮ系炭素繊維を単独で使用してもよい。
マトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂の硬化物又は熱可塑性樹脂が挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、マレイミド樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。
熱硬化性樹脂は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、マレイミド樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。
熱硬化性樹脂は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
熱可塑性樹脂としては、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６等）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、変性ポリオレフィン、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等）、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、アクリロニトリル－ブチレン－スチレン共重合体、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリエステル、アクリロニトリル－スチレン共重合体等が挙げられる。
熱可塑性樹脂は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
熱可塑性樹脂は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
マトリックス樹脂は、繊維強化複合材料の要求物性に応じて、難燃剤、耐候性改良剤、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、相溶化剤、導電性フィラー等の各種添加剤を含んでいてもよい。
第一の円筒体１０は、例えば、プリプレグを用いた公知の方法（シートワインディング法等）によって作製できる。
プリプレグとしては、炭素繊維を一方向に引き揃えてマトリックス樹脂を含浸させたＵＤプリプレグ、炭素繊維を織ったクロスにマトリックス樹脂を含浸させたクロスプリプレグ、ガラス繊維を一方向に引き揃えてマトリックス樹脂を含浸させたガラスＵＤプリプレグ、ガラス繊維を織ったクロスにマトリックス樹脂を含浸させたガラスクロスプリプレグ等が挙げられる。
プリプレグとしては、炭素繊維を一方向に引き揃えてマトリックス樹脂を含浸させたＵＤプリプレグ、炭素繊維を織ったクロスにマトリックス樹脂を含浸させたクロスプリプレグ、ガラス繊維を一方向に引き揃えてマトリックス樹脂を含浸させたガラスＵＤプリプレグ、ガラス繊維を織ったクロスにマトリックス樹脂を含浸させたガラスクロスプリプレグ等が挙げられる。
第二の円筒体２０は、金属（第一の金属）を含有する円筒体である。
第二の円筒体２０に含有される金属としては、例えば、ステンレススチール、チタン、鉄、アルミニウム、銅、ニッケル等が挙げられる。耐腐食性の点からは、金属としては、ステンレススチール、チタンが好ましい。熱膨張係数が小さい点からは、金属としては、鉄又はチタンが好ましい。軽量である点からは、金属としては、アルミニウムが好ましい。第二の円筒体２０を形成する金属は、１種でもよく、２種以上でもよい。
第二の円筒体２０に含有される金属としては、例えば、ステンレススチール、チタン、鉄、アルミニウム、銅、ニッケル等が挙げられる。耐腐食性の点からは、金属としては、ステンレススチール、チタンが好ましい。熱膨張係数が小さい点からは、金属としては、鉄又はチタンが好ましい。軽量である点からは、金属としては、アルミニウムが好ましい。第二の円筒体２０を形成する金属は、１種でもよく、２種以上でもよい。
被膜３０は、第二の金属を含有する被膜である。被膜３０は第二の円筒体２０の外周面２１の全面に形成されている。被膜３０は、異なる成分からなる被膜を複数含んでいてもよい。例えば、第二の円筒体２０の外周面２１に第一の被膜を配置し、第二の被膜を第一の被膜上に配置することができる。この場合、加工性と耐傷性の観点から、第一の被膜は第二の被膜より硬度が低いことが好ましい。
第二の金属としては、特に限定されず、例えば、クロム、ニッケル、銅等が挙げられる。被膜３０を形成する金属は、１種でもよく、２種以上でもよい。第二の金属としては、耐傷性の観点からクロムが好ましい。すなわち、被膜３０としては、クロムを含有する被膜が好ましく、クロムめっき膜がより好ましい。第二の金属は、第一の金属とは異なっていることが好ましい。第一の金属が銅である場合には、この部分に溝等の加工を行った後に第二の金属としてクロムを施工することにより、加工性と耐傷性を両立させることができる。
クロムめっき膜である被膜３０の硬度は、ＨＶ７５０以上が好ましく、ＨＶ８５０以上がより好ましい。被膜３０の硬度が前記下限値以上であれば、被膜３０がより傷付きにくくなる。被膜３０の硬度の上限値は、特に限定されず、実質的にはＨＶ９００である。
なお、被膜３０の硬度は、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に準拠して測定されるビッカーズ硬度である。
なお、被膜３０の硬度は、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に準拠して測定されるビッカーズ硬度である。
（ロールの製造方法）
以下、被膜３０がクロムめっき膜であるロール１００を製造する方法について説明する。
本実施形態では、第一の円筒体１０の外周面側に第二の円筒体２０が設けられたロール状積層体１１０を軸線Ｏ１周りに回転させながら、第二の円筒体２０の外周面２１にクロムめっき処理を施して被膜３０を形成する。
以下、被膜３０がクロムめっき膜であるロール１００を製造する方法について説明する。
本実施形態では、第一の円筒体１０の外周面側に第二の円筒体２０が設けられたロール状積層体１１０を軸線Ｏ１周りに回転させながら、第二の円筒体２０の外周面２１にクロムめっき処理を施して被膜３０を形成する。
本実施形態のロール１００の製造方法としては、例えば、下記の装着工程、下地研磨工程、めっき工程、及び研磨工程を有する方法が挙げられる。
装着工程：第一の円筒体１０の外周面側に第二の円筒体２０を装着する。
下地研磨工程：第二の円筒体２０の外周面２１を研磨する。
めっき工程：第二の円筒体２０の外周面２１にクロムめっき処理を施して被膜３０を形成する。
研磨工程：被膜３０の表面を研磨する。
装着工程：第一の円筒体１０の外周面側に第二の円筒体２０を装着する。
下地研磨工程：第二の円筒体２０の外周面２１を研磨する。
めっき工程：第二の円筒体２０の外周面２１にクロムめっき処理を施して被膜３０を形成する。
研磨工程：被膜３０の表面を研磨する。
＜装着工程＞
第一の円筒体１０の外周面側に第二の円筒体２０を装着し、それらを密着一体化させる。これにより、第一の円筒体１０の外周面側に第二の円筒体２０が設けられたロール状積層体１１０が得られる。
第一の円筒体１０の外周面側に第二の円筒体２０を装着し、それらを密着一体化させる。これにより、第一の円筒体１０の外周面側に第二の円筒体２０が設けられたロール状積層体１１０が得られる。
第一の円筒体１０の外周面側に第二の円筒体２０を装着しやすくする点から、装着前に第一の円筒体１０の外周面を研削することが好ましい。研削方法としては、公知の金属用研削機械を用いて研削する方法等が挙げられる。
第一の円筒体１０の長さは、２ｍ以上１２ｍ以下が好ましく、３ｍ以上１０ｍ以下がより好ましい。本実施形態では、３ｍ以上の第一の円筒体１０を備える長尺のロール１００であっても均一な被膜３０を効率良く形成できる。
第一の円筒体１０の外径は、５０ｍｍ以上３７５ｍ以下が好ましく、８０ｍｍ以上３５０ｍｍ以下がより好ましい。第一の円筒体１０の外径が前記範囲の下限値以上であれば、精度良く第一の円筒体１０の外周面を研削することができる。第一の円筒体１０の外径が前記範囲の上限値以下であれば、被膜３０のめっき施工が容易となる。
第一の円筒体１０の厚みは、３ｍｍ以上５０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下がより好ましい。第一の円筒体１０の厚みが前記範囲の下限値以上であれば、第一の円筒体１０の厚みが適度にあり、第二の円筒体２０の剛性に負けて、ロール１００に曲がりが発生することが少ない。第一の円筒体１０の厚みが前記範囲の上限値以下であれば、第一の円筒体１０を製造する際に割れが発生し難い。
第二の円筒体２０の長さは、２ｍ以上１２ｍ以下が好ましく、３ｍ以上１０ｍ以下がより好ましい。第二の円筒体２０の長さは、第一の円筒体１０の長さと同じ長さにすることができる。
第二の円筒体２０の内径は、第一の円筒体１０の外周面側に第二の円筒体２０を装着し、第二の円筒体２０と第一の円筒体１０とを密着一体化させる点から、第一の円筒体１０の外径と同一もしくは小さいことが好ましい。
第二の円筒体２０の厚みは、０．１ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下がより好ましい。第二の円筒体２０の厚みが前記範囲の下限値以上であれば、第二の円筒体２０の剛性が低くなりすぎず、第一の円筒体１０に装着することが容易となる。第二の円筒体２０の厚みが前記範囲の上限値以下であれば、第二の円筒体２０の質量が大きくなりすぎず、ロールの軽量化効果が向上する。
（めっき工程）
例えば、図２に例示しためっき装置２００によってクロムめっき処理を行う。
めっき装置２００は、めっき液２１１を収容するめっき槽２１０と、電源２１２と、電源２１２と電気的に接続されたアノード２１３と、ジャーナル４０を軸周りに回転可能に支持する回転軸２１４と、を備えている。めっき装置２００では、アノード２１３がめっき槽２１０内の底部に配置されている。また、ジャーナル４０を軸周りに回転可能に支持する回転軸２１４が電源２１２と電気的に接続されてカソードとして機能し、ジャーナル４０を通じて第二の円筒体２０の外周面２１まで電気が流れるようになっている。
例えば、図２に例示しためっき装置２００によってクロムめっき処理を行う。
めっき装置２００は、めっき液２１１を収容するめっき槽２１０と、電源２１２と、電源２１２と電気的に接続されたアノード２１３と、ジャーナル４０を軸周りに回転可能に支持する回転軸２１４と、を備えている。めっき装置２００では、アノード２１３がめっき槽２１０内の底部に配置されている。また、ジャーナル４０を軸周りに回転可能に支持する回転軸２１４が電源２１２と電気的に接続されてカソードとして機能し、ジャーナル４０を通じて第二の円筒体２０の外周面２１まで電気が流れるようになっている。
本実施形態では、ロール状積層体１１０の軸線Ｏ１方向を水平方向と平行（横）にした状態で、めっき槽２１０に収容されているめっき液２１１にロール状積層体１１０を部分的に浸漬する。この状態で、ロール状積層体１１０を軸線Ｏ１周りに回転させながらクロムめっき処理を施し、第二の円筒体２０の外周面２１に被膜３０を形成する。
ロール状積層体１１０を軸線Ｏ１周りに回転させながらクロムめっき処理を施すことで、第二の円筒体２０の外周面２１に均一な被膜３０を効率良く形成できる。また、ロール状積層体１１０の軸線Ｏ１方向を横にすることで、ロール状積層体１１０が取り扱いやすくクロムめっき処理が容易になり、均一な被膜３０をより効率良く形成できる。また、ロール状積層体１１０をめっき液２１１に部分的に浸漬してクロムめっき処理を施すことで、めっき施工時のロールの回転に複雑なシール機構を用いなくともよく、効率的にめっきができる。
クロムめっき処理時のロール状積層体１１０の軸線Ｏ１周りの回転速度は、０．０２ｒｐｍ以上２０．０ｒｐｍ以下が好ましく、０．１０ｒｐｍ以上１０．０ｒｐｍ以下がより好ましい。ロール状積層体１１０の回転速度が前記範囲の下限値以上であれば、めっきのムラが少なく円筒度が良好な被膜３０を得ることができる。ロール状積層体１１０の回転速度が前記範囲の上限値以下であれば、円筒度の良好な被膜３０を得ることができる。
クロムめっき処理時のロール状積層体１１０の軸線Ｏ１方向の水平方向に対する傾斜角度は、均一に被膜３０を形成させる点から、２°以下が好ましく、１°以下がより好ましく、０°が特に好ましい。
ロール状積層体１１０の外径Ｄに対する、ロール状積層体１１０の下端からめっき液２１１の液面までの距離Ｈの比（Ｈ／Ｄ）は、１／１４以上１３／２８以下が好ましく、１／８以上３／７以下がより好ましい。Ｈ／Ｄが前記範囲の下限値以上であれば、局所的に電流密度が高くなり難く、被膜３０の施工が容易である。Ｈ／Ｄが前記範囲の上限値以下であれば、ロールのジャーナル部分からめっき液がめっき槽外に漏れ出すことを抑制しやすく、被膜３０の施工が容易である。なお、ロール状積層体１１０の外径Ｄは、第二の円筒体２０の外径と一致する。
第二の円筒体２０の外周面２１には、クロムめっき処理前に液体ホーニングを施すことが好ましい。第二の円筒体２０の外周面２１に液体ホーニングしてからクロムめっき処理を施すことで、第二の円筒体２０と被膜３０との密着性が向上する。
液体ホーニングに用いる粒子としては、例えば、珪砂、アルミナ、ガラスビーズ等が挙げられる。
液体ホーニングに用いる粒子の平均粒子径は、１２０μｍ以上２５０μｍ以下が好ましく、１５０μｍ以上２００μｍ以下がより好ましい。
なお、平均粒子径は、ＪＩＳ Ｚ ８８１５：１９９４によって測定される。また、フィルム等のウェブによっては、ロールとウェブ間の摩擦係数を向上させる目的で、第二の円筒体２０の外周面２１をサンドブラスト処理し、いわゆる梨地表面としてもよい。
液体ホーニングに用いる粒子の平均粒子径は、１２０μｍ以上２５０μｍ以下が好ましく、１５０μｍ以上２００μｍ以下がより好ましい。
なお、平均粒子径は、ＪＩＳ Ｚ ８８１５：１９９４によって測定される。また、フィルム等のウェブによっては、ロールとウェブ間の摩擦係数を向上させる目的で、第二の円筒体２０の外周面２１をサンドブラスト処理し、いわゆる梨地表面としてもよい。
なお、クロムめっき処理前の第二の円筒体２０の外周面２１には液体ホーニングを施さなくてもよい。また、クロムめっき処理前の第二の円筒体２０の外周面２１は、被膜３０形成後のロール真円度、円筒度、全振れ公差を向上させる目的で液体ホーニングの前に研磨することが好ましい。第二の円筒体２０の外周面２１を研磨する方法は、特に限定されず、公知の方法を採用できる。
めっき工程においてクロムめっき処理によって形成される被膜３０の厚み（めっき厚み）、すなわちクロムめっき処理直後の被膜３０の厚みは、０．０４ｍｍ以上０．７０ｍｍ以下が好ましく、０．０４ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下がより好ましい。クロムめっき処理直後の被膜３０の厚みが前記範囲の下限値以上であれば、被膜３０の研磨工程でクロムめっきを第二の円筒体２０の外周面２１の全体に被膜３０を残すことができる。クロムめっき処理直後の被膜３０の厚みが前記範囲の上限値以下であれば、比較的短時間で被膜３０を得ることができる。
クロムめっき処理直後のロール１００の円筒度は、０．２０ｍｍ以下が好ましく、０．１５ｍｍ以下がより好ましく、０．１０ｍｍ以下がさらに好ましい。ロール１００の円筒度が前記上限値以下であれば、ロール１００の表面研磨が容易になり、回転精度が高くなる。
なお、ロールの円筒度は、ＪＩＳ Ｂ ０６７２－２：２００２に準拠して測定される。
なお、ロールの円筒度は、ＪＩＳ Ｂ ０６７２－２：２００２に準拠して測定される。
クロムめっき処理直後のロール１００のロール長手方向中央の真円度は、０．１０ｍｍ以下が好ましく、０．０５ｍｍ以下がより好ましい。ロール１００の真円度が前記上限値以下であれば、ロール１００の回転精度が高くなる。
なお、ロールのロール長手方向中央の真円度は、ＪＩＳ Ｂ０６２１：１９８４に準拠して測定される。
なお、ロールのロール長手方向中央の真円度は、ＪＩＳ Ｂ０６２１：１９８４に準拠して測定される。
クロムめっき処理直後のロール１００の全振れ公差（静フレ）は、０．１３ｍｍ以下が好ましく、０．１０ｍｍ以下がより好ましい。ロール１００の全振れ公差が前記上限値以下であれば、ロール１００の回転精度が高くなる。
なお、ロールの全振れ公差は、ＪＩＳ Ｂ００２１：１９９８に準拠して測定される。
なお、ロールの全振れ公差は、ＪＩＳ Ｂ００２１：１９９８に準拠して測定される。
（研磨工程）
めっき工程後には、被膜３０の表面を研磨する。これにより、被膜３０の表面が平滑になり、ロール１００の回転精度が高くなる。
被膜３０の表面を研磨する方法は、特に限定されず、例えば、砥石によるバフ研削やバーチカル研磨機等による研磨が挙げられる。
めっき工程後には、被膜３０の表面を研磨する。これにより、被膜３０の表面が平滑になり、ロール１００の回転精度が高くなる。
被膜３０の表面を研磨する方法は、特に限定されず、例えば、砥石によるバフ研削やバーチカル研磨機等による研磨が挙げられる。
研磨工程では、研磨によって被膜３０の厚みを０．０１ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下にすることが好ましく、０．０２ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下にすることがより好ましく、０．０２ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下にすることがさらに好ましい。研磨後の被膜３０の厚みが前記範囲の下限値以上であれば、第二の円筒体２０が露出するリスクが少なく、被膜３０を第二の円筒体２０の表面全体に残すことができる。研磨後の被膜３０の厚みが前記範囲の上限値以下であれば、比較的短時間で被膜３０の加工が可能となる。
以上説明した製造方法により、ロール１００が得られる。
最終製品としてのロール１００の円筒度は、０．２０ｍｍ以下が好ましく、０．１５ｍｍ以下がより好ましく、０．１０ｍｍ以下がさらに好ましい。ロール１００の円筒度が前記上限値以下であれば、ロール１００の回転精度が高くなる。
最終製品としてのロール１００のロール長手方向中央の真円度は、０．１０ｍｍ以下が好ましく、０．０５ｍｍ以下がより好ましい。ロール１００の真円度が前記上限値以下であれば、ロール１００の回転精度が高くなる。
最終製品としてのロール１００の全振れ公差（静フレ）は、０．１３ｍｍ以下が好ましく、０．１０ｍｍ以下がより好ましい。ロール１００の全振れ公差が前記上限値以下であれば、ロール１００の回転精度が高くなる。
最終製品としてのロール１００の円筒度は、０．２０ｍｍ以下が好ましく、０．１５ｍｍ以下がより好ましく、０．１０ｍｍ以下がさらに好ましい。ロール１００の円筒度が前記上限値以下であれば、ロール１００の回転精度が高くなる。
最終製品としてのロール１００のロール長手方向中央の真円度は、０．１０ｍｍ以下が好ましく、０．０５ｍｍ以下がより好ましい。ロール１００の真円度が前記上限値以下であれば、ロール１００の回転精度が高くなる。
最終製品としてのロール１００の全振れ公差（静フレ）は、０．１３ｍｍ以下が好ましく、０．１０ｍｍ以下がより好ましい。ロール１００の全振れ公差が前記上限値以下であれば、ロール１００の回転精度が高くなる。
ロール１００の用途としては、特に限定されず、ウェブ処理用又はウェブ搬送用のロールが好ましい。ロール１００の用途の具体例としては、例えば、ガイドロール、タッチロール、ニップロール、搬送ロール等が挙げられる。
以上説明したように、本実施形態では、ロール状積層体１１０を軸線Ｏ１周りに回転させながらクロムめっき処理を施すため、第二の円筒体２０の外周面２１に被膜３０を形成する。そのため、均一な被膜３０を効率良く形成でき、回転精度が高いロール１００が得られる。クロム以外の第二の金属を含む被膜３０は、例えば当該第二の金属をめっきするためのめっき液を用いる以外は前記のクロムめっき処理と同様のめっき処理を行うことで形成できる。
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、また前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えてもよく、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。
［実施例１］
下記の３種類のプリプレグを用い、シートワインディング法にて、外径１００ｍｍ、内径８０ｍｍの炭素繊維強化プラスチック製のパイプを作製した。各ＵＤプリプレグの炭素繊維は、第一の円筒体の周方向、軸線方向及び斜交方向に配向させた。第一の円筒体のヤング率は、２１０ＧＰａであった。
・ＵＤプリプレグ（ＨｙＥＪ３４Ｍ６５ＰＤ、ピッチ系炭素繊維、マトリックス樹脂：エポキシ樹脂、三菱ケミカル社製）。
・ＵＤプリプレグ（ＨｙＥＪ１７、ＰＡＮ系炭素繊維、マトリックス樹脂：エポキシ樹脂、三菱ケミカル社製）。
・ＵＤプリプレグ（ＨｙＥＪ２５、ＰＡＮ系炭素繊維、マトリックス樹脂：エポキシ樹脂、三菱ケミカル社製）。
［実施例１］
下記の３種類のプリプレグを用い、シートワインディング法にて、外径１００ｍｍ、内径８０ｍｍの炭素繊維強化プラスチック製のパイプを作製した。各ＵＤプリプレグの炭素繊維は、第一の円筒体の周方向、軸線方向及び斜交方向に配向させた。第一の円筒体のヤング率は、２１０ＧＰａであった。
・ＵＤプリプレグ（ＨｙＥＪ３４Ｍ６５ＰＤ、ピッチ系炭素繊維、マトリックス樹脂：エポキシ樹脂、三菱ケミカル社製）。
・ＵＤプリプレグ（ＨｙＥＪ１７、ＰＡＮ系炭素繊維、マトリックス樹脂：エポキシ樹脂、三菱ケミカル社製）。
・ＵＤプリプレグ（ＨｙＥＪ２５、ＰＡＮ系炭素繊維、マトリックス樹脂：エポキシ樹脂、三菱ケミカル社製）。
パイプを長さ２６００ｍｍに切断し、その両端にＳＵＳ３０４製のジャーナルを接着した。パイプの表面を研削し、炭素繊維強化複合材料製の第一の円筒体を得た。第一の円筒体の外径は、９８．６ｍｍであった。
第二の円筒体として金属スリーブ（金属：ＳＵＳ３０４、外径：１００ｍｍ、肉厚：０．７ｍｍ）を用い、第二の円筒体内に第一の円筒体を装着してロール状積層体を得た。次いで、ロール状積層体における第二の円筒体の外周面を研磨した。
第二の円筒体として金属スリーブ（金属：ＳＵＳ３０４、外径：１００ｍｍ、肉厚：０．７ｍｍ）を用い、第二の円筒体内に第一の円筒体を装着してロール状積層体を得た。次いで、ロール状積層体における第二の円筒体の外周面を研磨した。
図２に例示しためっき装置２００を用い、ロール状積層体の軸線方向を水平にし、めっき槽２１０に収容されているクロムめっき液（めっき液２１１）にロール状積層体を部分的に浸漬した状態で、ロール状積層体を軸線周りに回転させながらクロムめっき処理を施して、第二の円筒体の外周面に被膜（厚み：５０μｍ）を形成した。
クロムめっき処理時のロール状積層体の軸線周りの回転速度は、３．０ｒｐｍとした。ロール状積層体の外径Ｄに対する、ロール状積層体の下端からめっき液の液面までの距離の比（Ｈ／Ｄ）は３／８とした。
次いで、膜厚が３０μｍになるまで被膜の表面を研磨し、第二の円筒体の外周面の全体にクロムめっき膜が形成されているロールを得た。
クロムめっき処理時のロール状積層体の軸線周りの回転速度は、３．０ｒｐｍとした。ロール状積層体の外径Ｄに対する、ロール状積層体の下端からめっき液の液面までの距離の比（Ｈ／Ｄ）は３／８とした。
次いで、膜厚が３０μｍになるまで被膜の表面を研磨し、第二の円筒体の外周面の全体にクロムめっき膜が形成されているロールを得た。
［比較例１］
クロムめっき処理時にロール状積層体を回転させずにめっき槽に縦に入れた以外は、実施例１と同様の方法でロールを作製した。
クロムめっき処理時にロール状積層体を回転させずにめっき槽に縦に入れた以外は、実施例１と同様の方法でロールを作製した。
［円筒度］
ロールの円筒度は、ＪＩＳ Ｂ ０６７２－２：２００２に準拠して測定した。
ロールの円筒度は、ＪＩＳ Ｂ ０６７２－２：２００２に準拠して測定した。
［真円度］
ロール長手方向中央部の真円度は、ＪＩＳ Ｂ ０６２１：１９８４に準拠して測定した。
ロール長手方向中央部の真円度は、ＪＩＳ Ｂ ０６２１：１９８４に準拠して測定した。
［全振れ公差］
ロールの全振れ公差は、ＪＩＳ Ｂ ００２１：１９９８に準拠して測定した。
ロールの全振れ公差は、ＪＩＳ Ｂ ００２１：１９９８に準拠して測定した。
［回転精度の評価］
各例で作製したロールの回転精度は、マイクロメーター、テストインジケーターによって評価した。
各例で作製したロールの回転精度は、マイクロメーター、テストインジケーターによって評価した。
各例のロールについて、クロムめっき処理直後と被膜表面の研磨後のロールの円筒度、ロール長手方向中央部の真円度、及び全振れ公差を測定した結果を表１に示す。
１０…第一の円筒体、２０…第二の円筒体、２１…外周面、３０…被膜、Ｏ１…軸線、４０…ジャーナル、１００…ロール、２００…めっき装置、２１０…めっき槽、２１１…めっき液、２１２…電源、２１３…アノード、２１４…回転軸。
Claims (17)
- 炭素繊維強化プラスチックを含有する第一の円筒体の外周面側に金属スリーブを装着する装着工程と、前記金属スリーブの外周面にクロムめっき処理を施して被膜を形成するめっき工程と、前記被膜の表面を研磨する研磨工程と、を有し、
前記めっき工程において、前記第一の円筒体の外周面側に前記金属スリーブが設けられたロール状積層体の軸線方向を水平方向と平行にして、前記ロール状積層体の外径に対する、前記ロール状積層体の下端からめっき液の液面までの距離の比が１／１４以上１３／２８以下となるように、前記ロール状積層体をめっき液に部分的に浸漬し、前記ロール状積層体を軸線周りに回転させながら、前記金属スリーブの外周面にクロムめっき処理を施して被膜を形成する、ロールの製造方法。 - 前記研磨工程の研磨によって、前記被膜の厚みを０．０１ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下とする、請求項１に記載のロールの製造方法。
- ウェブ処理用又はウェブ搬送用のロールの製造方法であって、
炭素繊維強化プラスチックを含有する第一の円筒体の外周面側に、金属スリーブが設けられたロール状積層体の軸線方向を水平方向と平行にして、前記ロール状積層体の外径に対する、前記ロール状積層体の下端からめっき液の液面までの距離の比が１／１４以上１３／２８以下となるように、前記ロール状積層体をめっき液に部分的に浸漬し、前記ロール状積層体を軸線周りに回転させながら、前記金属スリーブの外周面にクロムめっき処理を施して被膜を形成する、ロールの製造方法。 - 炭素繊維強化プラスチックを含有する第一の円筒体の外周面側に、金属スリーブが設けられたロール状積層体の軸線方向を水平方向と平行にして、前記ロール状積層体の外径に対する、前記ロール状積層体の下端からめっき液の液面までの距離の比が１／１４以上１３／２８以下となるように、前記ロール状積層体をめっき液に部分的に浸漬し、前記ロール状積層体を軸線周りに回転させながら、前記金属スリーブの外周面にクロムめっき処理を施して、厚みが０．０４ｍｍ以上０．７０ｍｍ以下の被膜を形成する、ロールの製造方法。
- 炭素繊維強化プラスチックがピッチ系炭素繊維及びＰＡＮ系炭素繊維を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のロールの製造方法。
- 前記第一の円筒体中の炭素繊維が、周方向、軸線方向及び斜交方向に配向している、請求項１～５のいずれか一項に記載のロールの製造方法。
- 前記ロール状積層体の軸線周りの回転速度を０．０２ｒｐｍ以上２０．０ｒｐｍ以下とする、請求項１～６のいずれか一項に記載のロールの製造方法。
- 前記被膜の硬度がＨＶ７５０以上である、請求項１～７のいずれか一項に記載のロールの製造方法。
- 前記第一の円筒体の厚みが３ｍｍ以上５０ｍｍ以下である、請求項１～８のいずれか一項に記載のロールの製造方法。
- 前記第一の円筒体の長さが２ｍ以上１２ｍ以下である、請求項１～９のいずれか一項に記載のロールの製造方法。
- 前記金属スリーブの外周面を液体ホーニングした後、クロムめっき処理を施す、請求項１～１０のいずれか一項に記載のロールの製造方法。
- クロムめっき処理によって厚みが０．０４ｍｍ以上０．７０ｍｍ以下の前記被膜を形成する、請求項１～３、５～１１のいずれか一項に記載のロールの製造方法。
- ウェブ処理用又はウェブ搬送用のロールを製造する、請求項１、２、４～１１のいずれか一項に記載のロールの製造方法。
- クロムめっき処理直後のロール長手方向中央の真円度が０．１０ｍｍ以下である、請求項１～１３のいずれか一項に記載のロールの製造方法。
- クロムめっき処理直後のロールの全振れ公差が０．１３ｍｍ以下である、請求項１～１４のいずれか一項に記載のロールの製造方法。
- ウェブ処理用又はウェブ搬送用のロールであって、
炭素繊維強化プラスチックを含有する第一の円筒体と、前記第一の円筒体の外周面側に設けられ、金属スリーブと、前記金属スリーブの外周面に設けられ、第二の金属を含有する被膜と、を備え、
前記第一の円筒体と前記金属スリーブの長さが２ｍ以上１２ｍ以下であり、
円筒度が０．２０ｍｍ以下である、ロール。 - ウェブ処理用又はウェブ搬送用のロールであって、
炭素繊維強化プラスチックを含有する第一の円筒体と、前記第一の円筒体の外周面側に設けられ、金属スリーブと、前記金属スリーブの外周面に設けられ、第二の金属を含有する被膜と、を備え、
前記第一の円筒体と前記金属スリーブの長さが２ｍ以上１２ｍ以下であり、
全振れ公差が０．１３ｍｍ以下である、ロール。
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