JPH01260092A

JPH01260092A - 硬質ロールの製造法

Info

Publication number: JPH01260092A
Application number: JP33537887A
Authority: JP
Inventors: Tokuo Watanabe; 篤雄渡辺
Original assignee: Yamauchi Corp
Current assignee: Yamauchi Corp
Priority date: 1987-12-30
Filing date: 1987-12-30
Publication date: 1989-10-17
Also published as: JPH0347359B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、例えば製紙、繊維等の各種工業において使
用される硬質ロールの製造法、さらに詳しくは、製紙用
カレンダー・ロール、製紙用プレス・ロール、繊維用カ
レンダー・ロール、あるいは磁気記録体用カレンダー・
ロール等において弾性ロールとして使用される硬質ロー
ルの製造法に関するものである。

従来の技術一般に、例えばカレンダー加工は、表面を鏡面状態とし
た金属ロールと弾性ロールとを対接させ、これら両ロー
ル間に紙、繊維、磁気記録体等の薄い被加工物を所定の
温度及び高いニップ圧を加えながら走行させて、該被加
工物を加圧して平滑化し、その表面のつや出しを行なう
ものである。

従ってこのようなカレンダー用弾性ロール（以下カレン
ダー・ロールという）として使用される硬質ロールには
、次のような特性が要求される。

（１）ロール表面の平滑性が良好であること。

（２）硬度、とくにその表面硬度が、使用時の温度によ
り変化しないこと。

（３）耐熱性を有すること。とくに自己発熱による熱膨
脹、溶融による変形の発生が少ないこと。

（４）金属ロールによる高いニップ圧に耐えられる圧縮
強さを有し、割れ、破壊が生じないこと。

このような特性が要求されるカレンダー・ロールとして
、従来例えば磁気記録体用カレンダｍ−ロールでは、金
属ロール芯の外周面にエポキシ樹脂含浸繊維材を巻回被
覆した下巻層が設けられ、これの外周にエポキシ樹脂よ
りなる被覆層が注型成形により直接形成された硬質ロー
ルが公知である（例えば特公昭６１−１５８０７号公報
参照）が、一般に、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂は、
硬化のさい反応収縮及び熱収縮が非常に大きいため、前
記した被覆層が製造時においてこの収縮により表面にひ
び割れが生ずることがあった。一方、製紙用カレンダー
・ロールの場合には、磁気記録体用カレンダー・ロール
と比較して直径及び長さが大きいため、被覆層としてエ
ポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を使用すると、硬化する際
の収縮によりロール表面にひび割れが発生し、製造不可
能となる問題があった。

発明の目的この発明の目的は、ロール製造時の硬化の際の反応収縮
及び熱収縮による割れが発生せず、またロールの使用時
においてもその表面にひび割れが発生せず、しかも使用
中の熱によるロールの表面硬度がほとんど変化しない、
耐久性のある硬質ロールを製造する方法を提供するにあ
る。

発明の構成この発明は、上記の目的を達成するために、金属製ロー
ル芯の外周面に、熱硬化性樹脂含浸繊維材を巻回して繊
維補強下巻層を形成する工程と、該工程とは別に熱硬化
性合成樹脂原料を所定の大きさの筒体成形用型に注入し
て所定温度で硬化せしめて外層用筒体を形成する工程と
、繊維補強下巻層を有する金属製ロール芯に外層用筒体
を嵌め被せ、該下巻層と筒体との間に形成された環状間
隙部に低粘性の接着剤を注入し、これを所定温度で硬化
せしめ、該下巻層と筒体とを接着剤層を介して接合一体
化する工程とよりなる硬質ロールの製造法を要旨として
いる。

この発明の方法を、更に添付の図面を参照しつつ詳述す
ると、次のとおりである。

第１図は、繊維補強下巻層を有する金属ロール芯を示し
たものである。金属ロール芯（１）は、鉄、銅、ステン
レスチール、アルミニウム等の金属よりなり、その外周
面を、サンドブラストによりあるいは多数の溝をスパイ
ラル状に形成すること等により粗面化しておくことが、
ロール芯（１）と下巻層（２）とのより強固な一体化の
点より好ましい。

金属ロール芯（１）の外周面に、熱硬化性樹脂を含浸し
た繊維材を所定厚みに巻回して、繊維補強下巻層（２）
を形成する。

この繊維材としては、無機繊維および有機繊維のどちら
を使用してもよいが、硬くて弾性回復率が高く、樹脂と
の接着性もよく、しかも締圧力の高い無機繊維、例えば
ガラス繊維、カーボン繊維、金属繊維等を使用するのが
好ましく、また例えばポリアミド繊維、芳香族ポリアミ
ド繊維、ポリイミド繊維、ポリエステル繊維、フェノー
ル系繊維、アクリル繊維等の有機繊維を使用しても勿論
よい。この繊維材の形状は、糸、ロービング、クロステ
ープ等であり、特に得られるロールの強度上クロステー
プまたはロービングとクロステープとの併用が好ましい
。

これらの繊維材に含浸せしめる熱硬化性樹脂としては、
例えばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリ
ルフタレート樹脂等を使用する。熱硬化性樹脂には、加
熱硬化型および常温硬化型の双方の樹脂が含まれる。

また熱硬化性樹脂には、例えば石英、ガラスピーズ、水
和アルミナ、クレイ粉末、シリカ粉末、炭酸カルシウム
等の無機粉末よりなる充填材を混入してもよい。これら
の無機粉末の平均粒子径は、１〜２００切、好ましくは
５〜１００ＪｙＩである。この場合、ＩＩＩＥ未満では
、入手が困難で、返ってコスト高となるので好ましくな
い。また２００Ｉｍを越えると、樹脂への均一分散が困
難となる。

なお、下巻層（２）には不織布を使用することもでき、
例えば充填材入り熱硬化性樹脂を含浸せしめた上記クロ
ステープまたはロービングとクロステープの外周面に、
さらに同様に充填材混入した熱硬化性樹脂を含浸せしめ
た不織布の層を巻回して重合一体化し、下巻層（２）と
してもよい。

このような不織布は、とくに無機粉末を全体的に均一に
含浸保持するのにすぐれた機能を有しており、その材質
は、アクリル繊維、ポリエステル繊維、フェノール繊維
等の有機繊維製不織布、およびガラス繊維、金属繊維等
の無機繊維製不織布のいずれを使用してもよく、またそ
の形状は、テープ状であるのが好ましい。

下巻層（２）の厚さは、全体で１〜５０關である。ここ
で、下巻層（２）の厚さが１關未満であれば、強度が十
分でなく、しかもロール芯（１）への締圧力が小さいた
め、使用し難い。一方５０關を越えると、強度上さほど
効果が上がらず、返ってコスト高となり好ましくない。

ロールの強度、ロール芯（１）への締圧力等より鑑みて
、下巻層（２）の厚さは６〜１５ｍｍの範囲が好ましい
。

このようにロール芯（１）の外周面に形成される下巻層
（２）は、ロール芯と外層用筒体との中間にあって両者
の良好な接合一体化を実現する機能を果し、他方ロール
芯（１）への締圧力を強化してロール芯（１）からの剥
離を阻止する機能を果すものである。

第２図は、外層用筒体（３）を示す。これは所定の大き
さの筒体成形用型を用意し、この型に熱硬化性合成樹脂
原料をに注入して所定温度で硬化させることにより成形
する。

ここで、熱硬化性樹脂としては、下巻層（２）の場合と
同様に、例えばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂
、ジアリルフタレート樹脂等を使用し、またこれには下
巻層（２）の場合と同様の充填材を混入せしめることが
できる。

上記熱硬化性樹脂の硬化温度は、使用する樹脂の種類に
よって定まるものであり、該樹脂が加熱硬化型である場
合には、硬化温度は通常１００〜３００℃とし、常温硬
化型である場合には、常温で反応硬化せしめる。そして
前者の場合には、樹脂の硬化のさいに反応収縮が生じる
とともに、成形後の冷却により熱収縮が生じ、後者の場
合には、樹脂の硬化のさいに反応収縮が生じるが、いず
れにしても筒体成形用型としてこれらの収縮による変形
を充分吸収し得る構成の型を使用することにより、熱硬
化性樹脂を十分に硬化せしめることができ、表面の平滑
性が良好で、しかも高い表面硬度を有するとともに、圧
縮強度および耐熱性にすぐれた外層用筒体（３）を得る
ことができる。

外層用筒体（３）の厚さは、５〜１００龍、好ましくは
１５〜３０ｍｍである。ここで、外層用筒体（３）の厚
さが５ＩＩ１１未満であれば、強度が十分大きいもので
はなく、耐久性に劣る。また筒体（３）の厚さが１００
　ａｍを越えると、強度の点でさほど効果があがらない
ばかりか、返ってコスト高になるので好ましくない。

そして前記のようにして得られた繊維・補強下巻層（２
）を有する金属製ロール芯（１）に外層用筒体（３）を
嵌め被せ、該下巻層（２）と筒体（３）との間に形成さ
れた環状間隙部に低粘性の接着剤を注入し、これを所定
温度で硬化せしめ、該下巻層（２）と筒体（３）とを接
着剤層（４）を介して接合一体化する。

上記低粘性の接着剤としては、例えばエポキシ樹脂系、
不飽和ポリエステル樹脂系、ジアリルフタレート樹脂系
等の接着剤を使用する。

この接着剤は低粘性であればあるほど望ましいが、その
粘度は、５〜５００ｃｐ、好ましくは１０〜１００ｃｐ
である。接着剤の粘度が５ｃｐ未満では、特注となって
コスト高となり好ましくなく、一方５００ｃｐを越える
と、粘性が高くなるため、間隙に充填したさい空気溜ま
りができやすいので好ましくない。

この接着剤の硬化温度は、通常２０〜１００℃とし、と
くに接着剤の硬化温度を、製造後の硬質ロールの使用温
度とほぼ一致させるのが望ましい。というのは、これに
よって硬質ロールの使用のさい外層用筒体（３）の残留
応力がゼロになり、高い圧力をかけてもこの筒体（３）
が破壊されにくくなるからである。

低粘性接着剤の硬化により形成される接着剤層（４）の
厚さは、０．０５〜５龍、好ましくは０．２〜３　ＩＩ
ｍである。ここで、接着剤層（４）の厚さが０．０５ｍ
未満であれば、接着強度が十分でなく、また５龍を越え
ると、強度上さほど効果がないので好ましくない。

実　　施　　例つぎに、この発明の実施例を比較例とともに説明する。

実施例１この発明の方法により製紙用カレンダー・ロールを製造
した。

まず長さ４７２２　關および直径４８０　ｍｍの大きさ
を有する鉄製ロール芯（１）の外周面をサンドブラスト
により粗面化し、このロール芯（１）の外周面にエポキ
シ樹脂含浸繊維材を巻付けて、厚さ６ＩＩＩ１１の繊維
補強下巻層（２）を形成し・だ、。ここで、エポキシ樹
脂としては主剤１２０重量部に対し、粒子径４４ＩＥ１
１以下のシリカ粉末を４０重量部混入したものを使用し
た。この場合、繊維材は、シリカ粉末を混入したエポキ
シ樹脂を含浸せしめたガラスクロステープをロール芯（
１）の周囲に巻き付け、ついでこのテープ層の外周に同
様のエポキシ樹脂を含浸したガラスロービングを巻き付
けたものである。このエポキシ樹脂は１１０℃で硬化せ
しめた。

つぎに、これとは別に上記の場合と同様にシリカ粉末を
混入したエポキシ樹脂原料を所定の大きさの筒体成形用
型に注入して、１５０〜１６０℃の温度で硬化せしめる
ことにより、長さ３４７０　ｔａＩＩｓ外径５４２　＋
ｕおよび厚さ２５ｍｍの外層用筒体（３）をつくった。

そして下巻層（２）を有するロール芯（１）に、この外
層用筒体（３）を嵌め被せ、下巻層（２）と筒体（３）
との間に形成された環状間隙部に低粘性の接着剤を注入
して、これを６０℃の温度で硬化せしめ、下巻層（２）
と外層用筒体（３）とを厚さ０．５ｍｍの接着剤層（４
）を介して接合一体化することにより、硬質ロールを製
造した。

この硬質ロールは、長さ４７２２＋ａｍ、直径５゛　４
２龍、面長３４７０　ｍ＋ｓである。

このようにして製造された硬質ロールを製紙用カレンダ
ー・ロールとして使用し、線圧３５０　ｋｇ　／　ｃｍ
　、および回転速度１０００ｍ／分の条件下で８週間連
続使用した。その結果、このロールの表面には傷、割れ
の発生がなく、表面の研摩の必要もなかった。

実施例２上記実施例１の場合と同様にこの発明の方法により製紙
用カレンダー・ロールを製造した。

まず長さ３３００　ｍｍおよび直径４１０　ｍｍの大き
さを有する鉄製ロール芯（１）の外周面をサンドブラス
トにより粗面化し、このロール芯（１）の外周面に不飽
和ポリエステル樹脂含浸繊維材を巻付けて、厚さ６　＋
ｉｍの繊維補強下巻層（２）を形成した。ここで、不飽
和ポリエステル樹脂としては主剤１２０重量部に対し、
粒子径４４／ｆｆ以下のシリカ粉末を４０重量部混入し
たものを使用した。この場合、繊維材は、シリカ粉末を
混入した不飽和ポリエステル樹脂を含浸せしめたガラス
クロステープと、同様の樹脂を含浸したガラスロービン
グを実施例１と同様に併用した。この不飽和ポリエステ
ル樹脂は１２０℃で硬化せしめた。

つぎに、これとは別に上記の場合と同様にシリカ粉末を
混入した不飽和ポリエステル樹脂原料を所定の大きさの
筒体成形用型に注入して、１２０℃の温度で硬化せしめ
ることにより、長さ２３４０關、外径４６０　ａｍおよ
び厚さ１９龍の外層用筒体（３）をつくった。

そして下巻層（２）を有するロール芯（１）に、この外
層用筒体（３）を嵌め被せ、下巻層（２）と筒体（３）
との間に形成された環状間隙部に低粘性の接着剤を注入
して、これを６０℃の温度で硬化せしめ、下巻層（２）
と外層用筒体（３）とを厚さ１−の接着剤層（４）を介
して接合一体化することにより、硬質ロールを製造した
。

この硬質ロールは、長さ３３００ｍｍ、直径４６０ｍｍ
、面長２３４０　ｍｍである。

このようにして製造された硬質ロールを製紙用カレンダ
ー・ロールとして使用し、線圧２００　ｋｇ　／　ａｍ
　、および回転速度８００ｍ／分の条件下で４週間連続
使用した。その結果、このロールの表面には傷、割れの
発生がなく、表面の研摩の必要もなかった。

比較例つぎに比較のために、上記実施例１で使用したものと同
じロール芯の外周面に、シリカ粉末を混入したエポキシ
樹脂含浸繊維材を全く同様に巻付けて、厚さ６　ｍｍの
下巻層を形成した後、この下巻層付きロール芯を所定の
大きさの注型用金型にセットし、この金型にシリカ粉末
を混入したエポキシ樹脂原料を直接注入して、１５０〜
１６０℃の温度で硬化せしめることにより、下巻層の表
面に長さ３４７０ｍｍ、外径５４２　ｍｍおよび厚さ２
５ｍｍの外層を一体に形成して、硬質ロールを製造した
ところ、成形後に口・−ル表面にひび割れが生じ、これ
は製紙用カレンダー・ロールとして全く使用できないも
のであった。

このようにロール表面にひび割れが生じたのは、エポキ
シ樹脂の硬化のさいに反応収縮が生じかつ冷却後に熱収
縮が生じたためと考えられる。

発明の効果この発明による硬質ロールの製造法は、上述のように、
金属製ロール芯の外周面に、熱硬化性樹脂含浸繊維材を
巻回して繊維補強下巻層を形成する工程と、該工程とは
別に熱硬化性合成樹脂原料を所定の大きさの筒体成形用
型に注入して所定温度で硬化せしめて外層用筒体を形成
する工程と、繊維補強下巻層を有する金属製ロール芯に
外層用筒体を嵌め被せ、該下巻層と筒体との間に形成さ
れた環状間隙部に低粘性の接着剤を注入し、これを所定
温度で硬化せしめ、該下巻層と筒体とを接着剤層を介し
て接合一体化する工程とよりなるものであるから、ロー
ル製造時における外層用筒体の表面のひび割れが全く生
じることがない。またこのロールは、その使用時におい
ても表面にひび割れが発生せず、しかも使用中の熱によ
るロールの表面硬度もほとんど変化せず、良好に使用し
得て、耐久性がある等の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の方法の実施工程を説明するためのもの
で、第１図は下巻層付きロール芯の部分省略断面図、第
２図は外層用筒体の部分省略断面図、第３図は硬質ロー
ルの部分省略断面図である。（１）・・・ロール芯、（２）・・・下巻層、（４）・
・・接着剤層、（３）・・・外層用筒体。以　　上第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属製ロール芯の外周面に、熱硬化性樹脂含浸繊
維材を巻回して繊維補強下巻層を形成する工程と、該工
程とは別に熱硬化性合成樹脂原料を所定の大きさの筒体
成形用型に注入して所定温度で硬化せしめて外層用筒体
を形成する工程と、繊維補強下巻層を有する金属製ロー
ル芯に外層用筒体を嵌め被せ、該下巻層と筒体との間に
形成された環状間隙部に低粘性の接着剤を注入し、これ
を所定温度で硬化せしめ、該下巻層と筒体とを接着剤層
を介して接合一体化する工程とよりなる硬質ロールの製
造法。
（２）低粘性の接着剤の硬化温度が、該硬質ロールの使
用温度と略同じである特許請求の範囲第１項記載の硬質
ロールの製造法。