JPH0312541B2 - - Google Patents
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- JPH0312541B2 JPH0312541B2 JP3559285A JP3559285A JPH0312541B2 JP H0312541 B2 JPH0312541 B2 JP H0312541B2 JP 3559285 A JP3559285 A JP 3559285A JP 3559285 A JP3559285 A JP 3559285A JP H0312541 B2 JPH0312541 B2 JP H0312541B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
- B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
- B26D1/00—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor
- B26D1/0006—Cutting members therefor
- B26D2001/002—Materials or surface treatments therefor, e.g. composite materials
- B26D2001/0026—Materials or surface treatments therefor, e.g. composite materials fiber reinforced materials
Landscapes
- Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Registering, Tensioning, Guiding Webs, And Rollers Therefor (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は炭素繊維に樹脂を含浸して成る複合材
料を用いて円筒状物を作り、その表面に金属被覆
処理を施すことによつて得られる軽量、かつ剛性
の高いローラー及びそれを加工する方法に係るも
のである。 〔従来の技術〕 近年、ガラス繊維、炭素繊維、芳香族ボリアミ
ド繊維等を補強材として、これらに樹脂を含浸さ
せて成形した複合材料が多分野にわたつて使用さ
れている。一方、諸機械に使わわれているローラ
ーは金属製のものが殆んどであり、その高い剛
性、表面硬度及び寸法精度により優れた性能を発
揮して来た。しかし、金属はその重さから、フイ
ルム等薄膜製造装置の搬送用ローラーとして利用
する場合、比較的軽いアルミニウム製であつても
長尺物になると自重によるたわみ、並びに走行フ
イルムの急停止、変速に対する追従性不良等によ
り、高品質を得ることが困難である。 かかる理由から前記複合材料を使用して、高剛
性、軽量化を目的に種々ローラーの作成が試みら
れて来た。特にその高い性能から炭素繊維複合材
料が注目され、その応用技術検討が進められてお
り、例えば、(イ)炭素繊維にエポキシ樹脂を含浸さ
せて作成したローラー（特願昭51−58504号公
報）、(ロ)薄肉のアルミニウム管から成る金属ロー
ラーシエルの内周面にシエルの軸方向に配列した
炭素繊維プリプレグ（樹脂含浸シート）を貼着す
ることによつて軽量化を計つたローラー（特公昭
59−45843号公報）などが提案されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 前記(イ)の方法で作成されたローラーは、炭素繊
維の有する高剛性及び軽量化の目的は充分達成し
ているが、使用の過程に於いてローラーの表面が
炭素繊維及び樹脂のため、摩耗し易く、表面繊維
が毛羽立ちを生じ、ローラー及びローラー表面を
接触するフイルム膜を損傷する欠点を有する。 (ロ)のローラーはあく迄もアルミニウム管による
ローラーの補強用に炭素繊維プリプレグを用いた
もので充分な軽量化は達成できない。又、単に内
周面に貼着しただけでは、使用時の僅かな歪みに
よりプリプレグが剥離し効果が消失する。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の要旨とするところは、炭素繊維トウを
含む複合材料で構成された円筒状物の表面が、内
層より導電処理材層、銅又はニツケル層及び硬質
クロム層で抜覆されたローラー及びその製造方法
にある。 本発明のローラーは、具的には炭素繊維トウを
補強繊維とし、該繊維に熱硬化性樹脂を含浸、熱
硬化させて円筒を作成し、次いでローラー軸とな
るジヤーナルを円筒の両端に取付け固定した后、
円筒表面を研摩してローラーとしての形状及び寸
法精度を形成し、然る后に円筒表面に電解メツキ
で金属を被覆することによりローラーを完成させ
る。尚電解メツキ方法については本発明者らが特
願昭58−132844号、特願昭58−132844号明細書で
提案した方法によつて行なわれる。 このようにして得られたローラーは炭素繊維複
合材料の特徴である軽量にして高い剛性を有し、
かつ表面が金属で被覆されているため、表面硬度
が高く、又耐摩耗性も優れている。 以下具体的に本発明のローラーの製造方法につ
いて説明する。 円筒は炭素繊維トウにエポキシ系を主体とする
樹脂を含浸させた后、フイラメントワインデイン
グ材に掛けて所定直径のマンドレルに種々方向を
定めて捲付けた后熱硬化させ、次いでマンドレル
を抜き取るとによつて得られる。この場合、樹脂
含浸トウを如何にマンドレルに捲付けるかが重要
なポイントとなるが、具体的には、最内層をなる
べく円筒軸に対して直角か又は、それに近い角度
で捲き、次に中間層には軸に沿わせて5゜〜45゜の
角度で捲き、最表面層は最内層と同様な角度で捲
くこと望ましい。これらの捲角度変更設定は円筒
軸及び軸に対して直角方向、即ち円筒の周方向に
対する線膨張係数をなるべく低く押えるためであ
る。これを図にて例示すると、第１図に於て最内
層１には樹脂含浸炭素繊維トウが円筒軸に対して
90゜方向に捲かれ、中間層２は約30゜交互に、最外
層には再び90゜方向に夫々捲かれている。尚、最
外層の90゜方向捲付けは用途要求によつては省略
してもよい場合がある。 次に上記で得られた円筒を所定の長さに切断
し、第２図に示す如く円筒Ａの両端部にジヤーナ
ルＢを接着固定することによりローラーの原形が
得られる。該ローラーをジヤーナルの軸芯を固定
して表面研摩する。引続き金属被覆処理を施こ
す。 一般にエポキシ樹脂や炭素繊維強化エポキシ樹
脂は電解メツキが通常の段では非常に困難である
が、本発明者等が先に特願昭58−184808号明細書
にて提案した如く、繊維強化樹脂表面に例えば銀
などの導電金属を含むエポキシ樹脂の導電膜を形
成させ、直接電解メツキを可能とした。即ち、第
３図に於て、円筒Ａの表面に導電膜４を形成さ
せ、次いで下地メツキとしてニツケル又は銅層５
を被覆形成させる。最表層は硬質で耐摩耗性の高
いクロムメツキ層６を被覆形成させて研摩仕上り
により金属被覆ローラーが出来上がる。尚、下地
が銅の場合にはクロムの前にニツケルをメツキ被
覆してもよい。かくして得られた金属被覆ローラ
ーは中味が軽量で剛性の高い炭素繊維トウ及び樹
脂から成る複合材料のため、長尺ものでも自重に
よるたわみが殆んどなく、又、表面は硬質のクロ
ムによつて被覆されているため、表面寸法精度の
優れた高耐摩耗性能を有するローラー機能を発揮
し、しかも回転によつて搬送されるフイルム等に
静電気が発生することがない。 次に上記ローラー物性として負荷がかかつた場
合の曲げ剛性は、第１図に示した如き捲き構成に
よると、補強繊維の物性及び樹脂構成によつても
異なる炭素繊維トウや一部芳香族ポリアミド繊
維、ガラス繊維が含まれた炭素繊維トウ主体の捲
き構成の場合、材料（交互捲き長さ方向）の弾性
が6.5〜16ton／mm2と非常に高く、このことは最も
軽いアルミニウムの7ton／mm2に較べてはるかに優
れた剛性を示すものであり、円筒に成形しても円
筒軸方向の曲げ剛性Gzが高いことを示唆するも
のである。又炭素繊維トウによつて捲かれた成形
加工された円筒の熱膨張係数が極めて抵く−30℃
〜130℃の範囲に於て円筒軸方向で−1.2×10- 5〜
1.5×10-5／℃、周方向では2.5×10-5〜6.0×
10-5／℃（夫々−30〜120℃間）となり、このこ
とは円筒の表面に銅、ニツケル、クロム等の金属
を被覆しても加熱によつて被覆金属が破壊するこ
とがない特徴を有する。 〔実施例〕 以下実施例により本発明を説明する。 実施例 6000本の炭素繊維（平均直径8μｍ）より成る
トウをフイラメント・ワインデイング材に掛けて
エポキシ系樹脂液に浸漬后直径70mmの銅鉄性マン
ドレルに最内層がマンドレル軸に対して90゜方向
に、中間層には15゜交互に、最外層には再び90゜方
向に捲くことにより樹脂体積含有率58％、肉厚５
mmの円筒形を形成させた后、140℃にて120分間熱
処理し冷却后マンドレルを引抜いて内径70mm、外
径80mmの円筒を得た。これを長さ2000mmに切断し
てアルミニウム及び鉄芯にて作成したジヤーナル
を接着にて取付け固定した。然る后に円筒表面を
研摩し、次いで銀粉体を配合したエポキシ樹脂の
導電樹脂を塗布硬化せしめて円筒周面に導電処理
を施こした。この導電処理を施したローラーを電
解メツキにて銅を、引続いてクロムメツキを施こ
すことによつて表面被覆を行つた。かくして得ら
れた金属被覆炭素繊維強化複合材料によるローラ
ーは表面硬度（ビツカース硬度）が800、表面粗
度0.8Sで耐摩耗性の優れた表面特性を有し、同寸
法のアルミニウム製ローラーと比較した諸物性値
は次表の通りであつた。
料を用いて円筒状物を作り、その表面に金属被覆
処理を施すことによつて得られる軽量、かつ剛性
の高いローラー及びそれを加工する方法に係るも
のである。 〔従来の技術〕 近年、ガラス繊維、炭素繊維、芳香族ボリアミ
ド繊維等を補強材として、これらに樹脂を含浸さ
せて成形した複合材料が多分野にわたつて使用さ
れている。一方、諸機械に使わわれているローラ
ーは金属製のものが殆んどであり、その高い剛
性、表面硬度及び寸法精度により優れた性能を発
揮して来た。しかし、金属はその重さから、フイ
ルム等薄膜製造装置の搬送用ローラーとして利用
する場合、比較的軽いアルミニウム製であつても
長尺物になると自重によるたわみ、並びに走行フ
イルムの急停止、変速に対する追従性不良等によ
り、高品質を得ることが困難である。 かかる理由から前記複合材料を使用して、高剛
性、軽量化を目的に種々ローラーの作成が試みら
れて来た。特にその高い性能から炭素繊維複合材
料が注目され、その応用技術検討が進められてお
り、例えば、(イ)炭素繊維にエポキシ樹脂を含浸さ
せて作成したローラー（特願昭51−58504号公
報）、(ロ)薄肉のアルミニウム管から成る金属ロー
ラーシエルの内周面にシエルの軸方向に配列した
炭素繊維プリプレグ（樹脂含浸シート）を貼着す
ることによつて軽量化を計つたローラー（特公昭
59−45843号公報）などが提案されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 前記(イ)の方法で作成されたローラーは、炭素繊
維の有する高剛性及び軽量化の目的は充分達成し
ているが、使用の過程に於いてローラーの表面が
炭素繊維及び樹脂のため、摩耗し易く、表面繊維
が毛羽立ちを生じ、ローラー及びローラー表面を
接触するフイルム膜を損傷する欠点を有する。 (ロ)のローラーはあく迄もアルミニウム管による
ローラーの補強用に炭素繊維プリプレグを用いた
もので充分な軽量化は達成できない。又、単に内
周面に貼着しただけでは、使用時の僅かな歪みに
よりプリプレグが剥離し効果が消失する。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の要旨とするところは、炭素繊維トウを
含む複合材料で構成された円筒状物の表面が、内
層より導電処理材層、銅又はニツケル層及び硬質
クロム層で抜覆されたローラー及びその製造方法
にある。 本発明のローラーは、具的には炭素繊維トウを
補強繊維とし、該繊維に熱硬化性樹脂を含浸、熱
硬化させて円筒を作成し、次いでローラー軸とな
るジヤーナルを円筒の両端に取付け固定した后、
円筒表面を研摩してローラーとしての形状及び寸
法精度を形成し、然る后に円筒表面に電解メツキ
で金属を被覆することによりローラーを完成させ
る。尚電解メツキ方法については本発明者らが特
願昭58−132844号、特願昭58−132844号明細書で
提案した方法によつて行なわれる。 このようにして得られたローラーは炭素繊維複
合材料の特徴である軽量にして高い剛性を有し、
かつ表面が金属で被覆されているため、表面硬度
が高く、又耐摩耗性も優れている。 以下具体的に本発明のローラーの製造方法につ
いて説明する。 円筒は炭素繊維トウにエポキシ系を主体とする
樹脂を含浸させた后、フイラメントワインデイン
グ材に掛けて所定直径のマンドレルに種々方向を
定めて捲付けた后熱硬化させ、次いでマンドレル
を抜き取るとによつて得られる。この場合、樹脂
含浸トウを如何にマンドレルに捲付けるかが重要
なポイントとなるが、具体的には、最内層をなる
べく円筒軸に対して直角か又は、それに近い角度
で捲き、次に中間層には軸に沿わせて5゜〜45゜の
角度で捲き、最表面層は最内層と同様な角度で捲
くこと望ましい。これらの捲角度変更設定は円筒
軸及び軸に対して直角方向、即ち円筒の周方向に
対する線膨張係数をなるべく低く押えるためであ
る。これを図にて例示すると、第１図に於て最内
層１には樹脂含浸炭素繊維トウが円筒軸に対して
90゜方向に捲かれ、中間層２は約30゜交互に、最外
層には再び90゜方向に夫々捲かれている。尚、最
外層の90゜方向捲付けは用途要求によつては省略
してもよい場合がある。 次に上記で得られた円筒を所定の長さに切断
し、第２図に示す如く円筒Ａの両端部にジヤーナ
ルＢを接着固定することによりローラーの原形が
得られる。該ローラーをジヤーナルの軸芯を固定
して表面研摩する。引続き金属被覆処理を施こ
す。 一般にエポキシ樹脂や炭素繊維強化エポキシ樹
脂は電解メツキが通常の段では非常に困難である
が、本発明者等が先に特願昭58−184808号明細書
にて提案した如く、繊維強化樹脂表面に例えば銀
などの導電金属を含むエポキシ樹脂の導電膜を形
成させ、直接電解メツキを可能とした。即ち、第
３図に於て、円筒Ａの表面に導電膜４を形成さ
せ、次いで下地メツキとしてニツケル又は銅層５
を被覆形成させる。最表層は硬質で耐摩耗性の高
いクロムメツキ層６を被覆形成させて研摩仕上り
により金属被覆ローラーが出来上がる。尚、下地
が銅の場合にはクロムの前にニツケルをメツキ被
覆してもよい。かくして得られた金属被覆ローラ
ーは中味が軽量で剛性の高い炭素繊維トウ及び樹
脂から成る複合材料のため、長尺ものでも自重に
よるたわみが殆んどなく、又、表面は硬質のクロ
ムによつて被覆されているため、表面寸法精度の
優れた高耐摩耗性能を有するローラー機能を発揮
し、しかも回転によつて搬送されるフイルム等に
静電気が発生することがない。 次に上記ローラー物性として負荷がかかつた場
合の曲げ剛性は、第１図に示した如き捲き構成に
よると、補強繊維の物性及び樹脂構成によつても
異なる炭素繊維トウや一部芳香族ポリアミド繊
維、ガラス繊維が含まれた炭素繊維トウ主体の捲
き構成の場合、材料（交互捲き長さ方向）の弾性
が6.5〜16ton／mm2と非常に高く、このことは最も
軽いアルミニウムの7ton／mm2に較べてはるかに優
れた剛性を示すものであり、円筒に成形しても円
筒軸方向の曲げ剛性Gzが高いことを示唆するも
のである。又炭素繊維トウによつて捲かれた成形
加工された円筒の熱膨張係数が極めて抵く−30℃
〜130℃の範囲に於て円筒軸方向で−1.2×10- 5〜
1.5×10-5／℃、周方向では2.5×10-5〜6.0×
10-5／℃（夫々−30〜120℃間）となり、このこ
とは円筒の表面に銅、ニツケル、クロム等の金属
を被覆しても加熱によつて被覆金属が破壊するこ
とがない特徴を有する。 〔実施例〕 以下実施例により本発明を説明する。 実施例 6000本の炭素繊維（平均直径8μｍ）より成る
トウをフイラメント・ワインデイング材に掛けて
エポキシ系樹脂液に浸漬后直径70mmの銅鉄性マン
ドレルに最内層がマンドレル軸に対して90゜方向
に、中間層には15゜交互に、最外層には再び90゜方
向に捲くことにより樹脂体積含有率58％、肉厚５
mmの円筒形を形成させた后、140℃にて120分間熱
処理し冷却后マンドレルを引抜いて内径70mm、外
径80mmの円筒を得た。これを長さ2000mmに切断し
てアルミニウム及び鉄芯にて作成したジヤーナル
を接着にて取付け固定した。然る后に円筒表面を
研摩し、次いで銀粉体を配合したエポキシ樹脂の
導電樹脂を塗布硬化せしめて円筒周面に導電処理
を施こした。この導電処理を施したローラーを電
解メツキにて銅を、引続いてクロムメツキを施こ
すことによつて表面被覆を行つた。かくして得ら
れた金属被覆炭素繊維強化複合材料によるローラ
ーは表面硬度（ビツカース硬度）が800、表面粗
度0.8Sで耐摩耗性の優れた表面特性を有し、同寸
法のアルミニウム製ローラーと比較した諸物性値
は次表の通りであつた。
本発明のローラーは、中味がアルミニウムより
軽量でかつ剛性の高い材質であり、又、表面は硬
質クロムにて被覆されているため、非常に均整な
表面を形成し、表面硬度が高く、耐摩耗性に優
れ、更に金属なるが故にフイルム製造過程にて発
生する静電気をよく除去することが可能な高性能
ローラーである。
軽量でかつ剛性の高い材質であり、又、表面は硬
質クロムにて被覆されているため、非常に均整な
表面を形成し、表面硬度が高く、耐摩耗性に優
れ、更に金属なるが故にフイルム製造過程にて発
生する静電気をよく除去することが可能な高性能
ローラーである。
第１図は本発明のローラーを作成するための素
管を加工する際の補強繊維の各層毎の配向を示す
模式図、第２図は第１図の積層構成によつて得ら
れた素管Ａの両端にジヤーナルＢを取付けた断面
図である。又、第３図は素管Ａの表面に導電処理
層４、その上部に下地金属メツキ層５、更に最表
面層６は硬質クロムメツキを施したことによつて
完成されたローラー断面を示す。第４図は本発明
によつて加工されたローラーを走行フイルムに接
触させた場合のローラー周速Ｓと追従時間tf及び
アルミニウム製ローラーの追従時間tmの関係を
図示したものである。
管を加工する際の補強繊維の各層毎の配向を示す
模式図、第２図は第１図の積層構成によつて得ら
れた素管Ａの両端にジヤーナルＢを取付けた断面
図である。又、第３図は素管Ａの表面に導電処理
層４、その上部に下地金属メツキ層５、更に最表
面層６は硬質クロムメツキを施したことによつて
完成されたローラー断面を示す。第４図は本発明
によつて加工されたローラーを走行フイルムに接
触させた場合のローラー周速Ｓと追従時間tf及び
アルミニウム製ローラーの追従時間tmの関係を
図示したものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭素繊維トウを含む複合材料で構成された円
筒状物の表面が、内層より導電処理材層、銅又は
ニツケル層及び硬質クロム層で抜覆されているこ
とを特徴とするローラー。 ２ 炭素繊維トウが、最内層では円筒軸に対して
直角もしくはそれに近い角度で、又、中層は該軸
に対して５〜45゜交互に、最外層は該軸に対して
直角もしくはそれに近い角度に捲かれて成る特許
請求の範囲第１項記載のローラー。 ３ 円筒状物の円筒軸方向の材料剛性が6.5t／mm2
以上である特許請求の範囲第１項記載のローラ
ー。 ４ −30℃〜130℃に於ける円筒状物の熱膨張係
数が、円筒軸方向で２×10-5／℃、直角方向で６
×10-5／℃を上廻らない特許請求の範囲第１項記
載のローラー。 ５ 炭素繊維トウを含む複合材料にて構成される
円筒状物の表面に、導電処理を施し、次いで電解
メツキにより銅又はニツケルを被覆せしめ、更に
その表層に硬質クロムを電解メツキすることを特
徴とするローラの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3559285A JPS61194197A (ja) | 1985-02-25 | 1985-02-25 | ローラー及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3559285A JPS61194197A (ja) | 1985-02-25 | 1985-02-25 | ローラー及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61194197A JPS61194197A (ja) | 1986-08-28 |
| JPH0312541B2 true JPH0312541B2 (ja) | 1991-02-20 |
Family
ID=12446060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3559285A Granted JPS61194197A (ja) | 1985-02-25 | 1985-02-25 | ローラー及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61194197A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1985
- 1985-02-25 JP JP3559285A patent/JPS61194197A/ja active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61194197A (ja) | 1986-08-28 |
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