JPH03286847A - 複合ロールの製造方法 - Google Patents

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、合成樹脂フィルムの製造装置、金属箔の製
造装置、抄紙装置、印刷装置等の各種ロールとして好ま
しく使用することができる、金属と繊維強化プラスチッ
ク（Ｆ　ＲＰ）との複合ロールを製造する方法に関する
。

〈従来の技術〉 ロールは、負荷があまりかからない用途はともかく、従
来、はとんど金属で作られている。金属製ロールは、表
面を大変平滑にてき、また必要に応じてクロムメツキな
どの表面処理を容易に施すことができるという利点があ
る。しかしながら、一方で、たとえば合成樹脂フィルム
の製造装置に使用される、長さが４メートル以上もある
ような、いわゆる長尺ロールになると、金属製ロールで
は大変重くなり、交換等の取扱い作業がやっかいである
という問題がある。また、重量が大きいということは慣
性が大きいということでもあり、精度の高い速度制御を
必要とするような用途では、制御系か大変重がかりなも
のになる。

一方、特公昭５９−４５８４３号公報や実開昭６３−６
９８上２号公報、実開昭６３−１０１３２４号公報には
、繊維強化プラスチック製円筒体に金属製円筒体を被せ
てなる複合ロールが記載されている。この複合ロールは
、必要とする強度の大部分をＦＲＰ製円筒体に受は持た
せて軽量化を図るとともに、表面を金属とすることによ
って金属製ロールの特長をも合わせて引き出そうという
ものである。そうして、このような複合ロールは、ＦＲ
Ｐ製円筒体をまず用意し、一方、そのＦＲＰ製円筒体よ
りも内径がわずかに小さい金属製円筒体を用意して、金
属製円筒体を、ＦＲＰ製円筒体に、金属製円筒体の展性
を利用して圧入することによって密着、被覆して作られ
る。しかしながら、この方法によるときは、双方の円筒
体の真円度や曲がりをあらかじめ高精度に加工しておか
なければ、密着度が低下したり、圧入ができなくなった
リスるので、製造コストが高くなるという問題がある。

加えて、長尺になればなるほど、また、直径が大きくな
ればなるほど圧入が難しくなる。さらに、金属製円筒体
の種類や、長さ、直径等によっては、圧入そのものが困
難なときもある。

ところで、被加工物を取りまくように電磁コイルを配置
し、その電磁コイルに電流を瞬間的に流して強力な磁場
を作り、そのとき被加工物に誘起される渦電流による反
撥磁場を利用して被加工物を変形させる磁気成形加工法
は、絞り加工に有効な方法であるといわれており、この
方法を利用して複合ロールを製造することも提案されて
いる。

しかしながら、この方法によってＦＲＰ製円筒体に金属
製円筒体を被覆しようとすると、反撥磁場の強さをよほ
ど厳密に制御しなければ、金属製円筒体の密着度が低く
なったり、ＦＲＰ製円筒体の端部が押し潰されたりする
ので、やはり製造が大変難しい。

〈発明が解決しようとする課題〉 この発明の目的は、従来の方法の上述した問題点を解決
し、長尺、大径であっても軽く、扱いやすいばかりか、
慣性が小さくて高精度で速度制御を行うことができ、し
かも、長尺でも撓みの少ない複合ロールを、低コストで
、かつ、長さ、直径等にかかわらず、また、金属製円筒
体の種類等にかかわらず極めて容易に製造することがで
きる方法を提供するにある。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するために、この発明は、長手方向に配
列された炭素繊維と円周方向に配列された炭素繊維とを
含む繊維強化プラスチック製円筒体の各端部にヘッダを
嵌着し、これら繊維強化プラスチック製円筒体とヘッダ
とに金属製円筒体を被せ、磁気成形加工法を用いて上記
金属製円筒体を上記繊維強化プラスチック製円筒体とヘ
ッダとに密着、被覆した後、上記金属製円筒体の表面を
精密仕上げ加工することを特徴とする、複合ロールの製
造方法を提供する。

この発明において、ＦＲＰ製円筒体は、複合ロールの曲
げ強度や曲げ剛性などの機械的特性のほとんどを受は持
つもので、長手方向に配列された炭素繊維と、円周方向
に配列された炭素繊維とを含んでいる。すべてが炭素繊
維であるのが最も好ましいが、少量の、炭素繊維以外の
、ガラス繊維やアラミド繊維等の、他の、いわゆる補強
繊維を併用することができる。

ＦＲＰ製円筒体は、上述したように、長手方向に配列さ
れた炭素繊維と円周方向に配列された炭素繊維とを含ん
でいる。長手方向の炭素繊維は、長手方向に対して０−
１５°の角度をなし、また、円周方向の炭素繊維は、長
手方向に対して８０〜９０°をなしている。これら両方
向の炭素繊維が共同して、ＦＲＰ製円筒体、ひいては複
合ロールに曲げ強度や曲げ剛性などの機械的特性を与え
る。

量的範囲は、複合ロールの長さや直径、用途等によって
異なるものの、体積で、長手方向の炭素繊維は円周方向
の炭素繊維の３〜６倍程度である。

なお、炭素繊維は、ＦＲＰ製円筒体中に４５〜６５体積
％程度含まれている。また、ＦＲＰ製円筒体の厚みは、
これもまた、複合ロールの長さや直径、用途等によって
異なるものの、２〜１０ｍｍ程度である。

長手方向の炭素繊維および円周方向の炭素繊維の、ＦＲ
Ｐ製円筒体の厚み方向における配置は、任意でよい。、
たとえば、厚み方向において交互に層状をなすように配
置することができる。また、長手方向の炭素繊維が、い
わゆる内層を形成するようにし、円周方向の炭素繊維が
、いわゆる外層を形成するようにすることもできる。な
お、これら両方向の炭素繊維に加えて、ＦＲＰ製円筒体
、ひいては複合ロールの、主としてねじり強度を向上さ
せる、長手方向に対して±４０〜６０°の方向に配列さ
れた炭素繊維をさらに含ませてもよい。

上述したようなＦＲＰ製円筒体は、ＦＲＰの成形性とし
て周知のフィラメントワインディング法やプリプレグ法
等によって用意することができる。

マトリクスとしては、通常、エポキシ樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂等の熱硬化性樹脂を使用する。

なお、このとき、炭素繊維は、連続繊維の形態で使用し
ても、また、織物の形態で使用しても、いずれでもよい
。

なお、ＦＲＰ製円筒体は、炭素繊維を含んでいるので、
導電性を有する。そのため、それに被覆される金属製円
筒体との間の、また、金属製のヘッダを使用する場合に
はそのヘッダとの間の電蝕が問題になる場合がある。そ
のような場合には、ＦＲＰ製円筒体と金属製円筒体およ
び／またはヘッダとの間に、厚みが２０〜２００μｍ程
度の電気絶縁層を介在させるようにするとよい。この電
気絶縁層は、たとえば、ガラス繊維やアラミド繊維、ポ
リエチレン繊維等の非導電性繊維を使用した繊維強化プ
ラスチックや、合成樹脂からなるものでよく、ＦＲＰ製
円筒体の成形と同時に形成したり、成形後に塗布等によ
って形成する。

ヘッダとしては、通常、アルミニウム合金や炭素鋼、鉄
−クロム合金、ステンレス鋼等からなる金属製のものを
用意する。複合ロールとしての回転軸、または、加工す
ると回転軸になる部分と一体のものでもあってもよいし
、別体のものであってもよい。そうして、このヘッダは
、ＦＲＰ製円筒体の各端部において、そのＦＲＰ製円筒
体の内側に嵌着される。嵌着には、通常、接着剤を併用
する。なお、ヘッダは、ＦＲＰ円筒体の端面に当接する
鍔部を有するものであるのが好ましい。この場合、鍔部
の高さは、ヘッダをＦＲＰ円筒体に嵌着したとき、鍔部
の面がＦＲＰ製円筒体の面と同一になるようにする。

金属製円筒体としては、ステンレス鋼やアルミニウム合
金、銅等からなるものを使用する。内径は、ＦＲＰ製円
筒体の外径よりも０．２〜４ｍｍ程度大きい。しかして
、金属製円筒体は、主として複合ロールに金属製ロール
としての特長を与える。

複合ロールの機械的特性は、上述したようにＦＲＰ製円
筒体が主として受は持つので、金属製円筒体は薄くてよ
い。材質等によって異なるものの、通常、０．２〜３ｍ
ｍである。

さて、この発明においては、ＦＲＰ製円筒体の各端部に
ヘッダを嵌着した後、これら円筒体およびヘッダに金属
製円筒体を被せ、磁気成形加工法を使用して金属製円筒
体をＦＲＰ製円筒体に密着、被覆する。ＦＲＰ製円筒体
およびヘッダに金属製円筒体を被せるに際し、両者の間
に接着剤を介在させてもよい。

磁気成形加工法は、前にも述べたように、被加工物を取
りまくように電磁コイルを設け、その電磁コイルに電流
を瞬間的に流して強力な磁場を作り、そのとき被加工物
に誘起される渦電流による反撥磁場を利用して被加工物
を変形させるものである。この発明においては、ＦＲＰ
製円筒体およびヘッダに金属製円筒体を被せた後、金属
製円筒体の外側に電磁コイルを配置し、その電磁コイル
に電流を瞬間的に流して強力な磁場を作り、そのとき金
属製円筒体に誘起される渦電流による反撥磁場を利用し
て金属製円筒体をＦＲＰ製円筒体側に変形させ、ＦＲＰ
製円筒体とヘッダとを締め付けるように密着、被覆する
。なお、このとき、金属製円筒体の密着、被覆が、金属
製円筒体の長手方向中央部から端部に向かって、または
、一端部から他端部に向かって行われるよう、金属製円
筒体を含む全体、または、電磁コイルを、間歇的に移動
させる。

ＦＲＰ製円筒体およびヘッダに金属製円筒体を密着、被
覆した後は、旋盤等を使用し、磁気成形加工時にできた
表面の凹凸を修正する。すなわち、精密仕上げ加工を施
し、複合ロールとする。必要に応して、加工面にクロム
メツキ等の硬質表面処理を施してもよい。

〈実施態様〉 第１図において、まず、長手方向に配列された炭素繊維
と円周方向に配列された炭素繊維とを含むＦＲＰ製円筒
体１の各端部に、金属製のヘッダ２．２を接着剤を使用
して嵌着する。各ヘッダ２は、鍔部２ａと軸部２ｂとを
有し、その鍔部２ａの高さはＦＲＰ製円筒体１の面と同
一高さになっている。

次に、第２図に示すように、上記ＦＲＰ円筒体１および
ヘッダ２．２に、金属製円筒体３を被せる。すると、円
筒体１とヘッダ２．２の鍔部２ａｓ２ｂとが金属製円筒
体３で被覆された状態になる。

なお、金属製円筒体３は、ＦＲＰ製円筒体１の長さとヘ
ッダ２．２の鍔部２ａ、２ａの長さとの和よりも５〜３
０ｍｍ程度長い。

次に、第３図に示すように、金属製円筒体３の外側に電
磁コイル４を配置し、その電磁コイル４に電流を瞬間的
に流して強力な磁場を作り、そのとき金属製円筒体３に
誘起される渦電流による反撥磁場を利用してその金属製
円筒体３をＦＲＰ製円節円節円筒体１側形、ＦＲＰ製円
筒体１およびヘッダ２．２を締め付けるように密着、被
覆する。

このとき、金属製円筒体３の被覆がその中央部から端部
に向かって行われるよう、金属製円筒体３を含む全体を
矢印方向に間歇的に移動させる。

かくして、第４図に示すように、金属製円筒体３による
密着、被覆が終わるので、旋盤等を使用し、磁気成形加
工時にできた金属製円筒体３の表面の凹凸を精密仕上げ
加工して修正する。また、軸部２ｂを軸になるよう加工
する。すると、複合ロールが得られる。

〈発明の効果〉 この発明は、長手方向に配列された炭素繊維と円周方向
に配列された炭素繊維とを含むＦＲＰ製円筒体の各端部
にヘッダを嵌着し、これらＦＲＰ製円筒体とヘッダとに
金属製円筒体を被せ、磁気成形加工法を用いて上記金属
製円筒体を上記ＦＲＰ製円筒体とヘッダとに密着、被覆
した後、上記金属製円筒体の表面を精密仕上げ加工する
ものであり、磁気成形加工法を使用するので、ＦＲＰ製
円筒体や金属製円筒体の真円度や曲がりをあらかじめ高
精度に加工しておく必要がない。そのため、製造コスト
が安くなる。しかも、長尺になっても、また、直径が大
きくなっても、何らの問題もなく金属製円筒体を被覆す
ることができる。また、ＦＲＰ製円筒体の各端部にヘッ
ダを嵌着した状態で磁気酸形加工を行うので、そのヘッ
ダによってＦＲＰ製円筒体の、端部の、いわゆる補強が
行われ、そのため、反撥磁場の強さをそれほど厳密に制
御しなくてもＦＲＰ製円筒体の端部が押し潰されたりす
るのを防止することができ、ＦＲＰ円筒体が長手方向に
配列された炭素繊維と円周方向に配列された炭素繊維と
を含んでいて強度が高いことと相まってより強い反撥磁
場を適用できるので、金属製円筒体の密着度も向上する
。したがって、この発明によれば、長尺、大径であって
も軽く、扱いやすいばかりか、慣性が小さくて高精度で
速度制御を行うことができ、しかも、長尺でも撓みの少
ない複合ロールを、低コストで、かつ、長さ、直径等に
かかわらず、また、金属製円筒体の種類等にかかわらず
極めて容易に製造することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、この発明の方法を実施している様子
をその工程順に示す概略図であり、第１図は断面図、第
２図は一部断面正面図、第３図は斜視図、第４図は一部
断面正面図である。 １：繊維強化プラスチック製円筒体 ２：ヘッダ ２ａ　：鍔部 ２ｂ　：軸部 ３：金属製円筒体 ４：電磁コイル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 長手方向に配列された炭素繊維と円周方向に配列された
   炭素繊維とを含む繊維強化プラスチック製円筒体の各端
   部にヘッダを嵌着し、これら繊維強化プラスチック製円
   筒体とヘッダとに金属製円筒体を被せ、磁気成形加工法
   を用いて上記金属製円筒体を上記繊維強化プラスチック
   製円筒体とヘッダとに密着、被覆した後、上記金属製円
   筒体の表面を精密仕上げ加工することを特徴とする、複
   合ロールの製造方法。