JPH0347359B2 - - Google Patents

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、繊維等ほ各種工業に
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ツプ圧を
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。

従つ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ツプ圧に耐えられる
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ー・
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
成形により直径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つた。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
問題があつた。

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
〓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、
鋼、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、フエノール系
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、ガラスビ
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、１〜200μｍ、好ましくは５〜100μｍである。
この場合、1μｍ未満では、入手が困難で、返つ
てコスト高となるので好ましくない。また200μ
ｍ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、フエ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１〜50mmである。こ
こで、下巻層２の厚さが１mm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50mmを越えると、強
度上さほど効果が上がらず、返つてコスト高とな
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つ
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への縮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
の種類によつ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、５〜100mm、好ましく
は15〜30mmである。ここで、外層用筒体３の厚さ
が５mm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100mm
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、返つ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ラ芯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〓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
性となつ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〓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、これによつ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、0.05〜５mm、好ましくは0.2〜３mm
である。ここで、接着剤層４の厚さが0.05mm未満
であれば、接着強度が十分でなく、また５mm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4722mmおよび直径480mm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６mmの繊維補
強下巻層２を形成した。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44μｍ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3470mm、外径
542mmおよび厚さ25mmの外層用筒体３をつくつた。

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〓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4722mm、直径542mm、
面長3470mm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350Kg／
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
つた。

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3300mmおよび直径410mm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
mm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、粒子系44μｍ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2340mm、
外径460mmおよび厚さ19mmの外層用筒体３をつく
つた。

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〓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１mm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2340mm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200Kg／
cm、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
つた。

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６mm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
ツトし、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542mmおよび厚さ25mm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
後にロー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
であつた。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〓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、この発明の方法によれば、すぐれた表面平
滑性、高い表面硬度およびすぐれた耐熱性を有す
るロールが得られることは、勿論であるが、とく
にロール製造時に、熱硬化性合成樹脂よりなる外
層用筒体の表面にひび割れが全く生じることがな
く、また、その使用時においてもロールの表面に
ひび割れが発生せず、しかも使用中の熱によつて
ロールの表面硬度が変化するようなことがほとん
どなく、金属ロールによる高いニツプ圧に耐えら
れる圧縮強さを有していて、常に良好に使用し
得、耐久性にすぐれている硬質ロールを製造し得
るものである。

そして、この発明の方法は、小型ロールや中型
ロールは勿論であるが、従来とくにその製造が困
難であつた製紙用カレンダー・ロール等の大型ロ
ールについて有効であり、非常にすぐれた圧縮強
さを有する大型ロールを得ることができる。

さらに、低粘性の接着剤の硬化温度を、該硬質
ロールの使用温度と略同じとすることにより、硬
質ロールの使用のさい外層用筒体の残留応力がゼ
ロになり、高い圧力をかけても、外層用筒体が破
壊され難いという効果を奏する。

【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。

Claims (1)

1. 【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を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〓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
   の使用温度の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。