JPH0587122A - 繊維強化樹脂製ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】従来の鋼製ロールをＦＲＰ化し軽量化する利点
を最大限に発揮させ、かつ鋼製ロールの利点である耐摩
耗性及び平滑度などの表面性能に優れ、かつ帯電性のな
いＦＲＰ製ロールを提供する。 【構成】ＦＲＰ製のロール素管（パイプ）１にＦＲＰ製
のヘッダー部分２及びＦＲＰ製又は金属製のジャーナル
部分３が接合されている。ロール素管及びヘッダー部分
の表面には金属めっき層が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フィルムや製紙等の工
業分野において有用な繊維強化樹脂製ロールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、フィルム、製紙等の様々な工業分
野においてロールが使用されてきている。そして搬送の
容易さ、生産性の向上、省力化等の目的のためにロール
の軽量化が行われてきた。最近では、更なる軽量化のた
めにロールの素材を金属から繊維強化樹脂（以下、ＦＲ
Ｐと称することがある）へ置き換えた繊維強化樹脂製ロ
ールが使用されつつある。

【０００３】しかしながら、ＦＲＰ製ロールは表面の耐
摩耗性が必ずしも十分でなかったり、又ロールに導電性
が無いため静電気が発生し易く、使用目的によっては、
問題となることがある。また、表面にめっき被覆した場
合は、導電性の異なる材質の多層構造となるため各層間
に電蝕を生じることがある。これらを解決する手段とし
て例えば特開昭６３−９２５６４号公報には、ＦＲＰロ
ールの表面に金属特性を付与するために表面をめっきで
被覆し、さらに電蝕の発生を防止するためにロール表面
のめっき被覆層が金属ヘッダー部分（フィッテイング部
ともいわれる）まで巻き込まれているロールについての
開示がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＦＲＰ
製ロールの最も重要な特徴の一つである軽量化について
は必ずしも十分でなく、さらに一層の軽量化が望まれて
いた。具体的には、従来はＦＲＰ製ロールのヘッダー部
分やジャーナル部分は鋼あるいはアルミニウムなどの金
属部材が使用されてきた。そのためにＦＲＰ製素管が軽
量にも関わらずヘッダー部分やジャーナル部分を含めた
ロール全体としては必ずしも十分な軽量化効果がでない
という問題点があった。

【０００５】本発明の目的は上記の問題点を解決するた
めになされたものであり、従来の鋼製ロールをＦＲＰ化
する利点を最大限に発揮させ、かつ鋼製ロールの持つ利
点であった耐摩耗性や平滑度などの表面性能を付与する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＦＲＰ製ロー
ルであって、該ロール素管及びヘッダー部分がＦＲＰか
らなり、該ロールの円筒部の表面がめっきにより被覆さ
れていることを特徴とするＦＲＰ製ロールに関する。ま
た好ましくはめっき被覆層がＦＲＰ製ヘッダー部分まで
設けられているＦＲＰ製ロールに関する。

【０００７】本発明のロールは、ＦＲＰ製素管（パイ
プ）のみならず、実際に使用するために必要なヘッダー
部分をもＦＲＰ化されており、ロールの一層の軽量化が
達成されている。また必要に応じてジャーナル部分もＦ
ＲＰ化することができる。また、ロールの円筒部の表面
に金属めっき層を被覆することにより金属特性を付与
し、耐摩耗性に優れ、静電気の発生さらには電蝕の心配
がないＦＲＰ製ロールを完成させるに至ったものであ
る。

【０００８】以下、本発明を図面により説明する。図１
は本発明の繊維強化樹脂製ロールの部分断面図である。
１はＦＲＰ製素管（パイプ）であり、２はＦＲＰ製のヘ
ッダー部分、３はＦＲＰ製又は金属製のジャーナル部分
である。４はめっき被覆層を表す。本図は、ロール素管
部及びヘッダー部分にめっき被覆層を設けたロールを表
している。

【０００９】本発明において用いられる強化繊維として
は、例えばガラス繊維、炭素繊維、黒鉛繊維等の無機繊
維及び芳香族ポリアミド繊維、ポリイミド繊維、ポリエ
レチレン繊維等が例示できる有機繊維から選ばれた１種
類または２種類以上の繊維の組合せがあげられる。組合
せに際しては形状の異なった繊維を用いることができ
る。さらに、上記した強化繊維の他にタルク、マイカ、
シリカ等の無機質粒状物や鉄粉やアルミニウムなどの金
属粉を添加してもよい。

【００１０】本発明に用いるマトリックス樹脂として
は、特に限定はなくエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビ
ニルエステル樹脂等の熱硬化製樹脂及びポリエチレン、
ポリプロピレン、ナイロン６、ナイロン６６、ポリエー
テルスルフォン等の熱可塑性樹脂を用いることができ
る。なかでもロール素管の製造や性能からエポキシ樹脂
やビニルエステル樹脂が好適である。

【００１１】本発明に用いるＦＲＰ製ロール素管１の製
法は必ずしも限定されない。具体的に例示すれば、上記
の強化繊維トウに上記の未硬化の熱硬化性樹脂を含浸さ
せた後、フィラメントワインディング法により製造する
ことができる。また、引き揃えられた繊維束に未硬化樹
脂が含浸されたシート状プリプレグをマンドレル（成形
用金型）に巻きつけ、加熱・加圧して製造することがで
きる。

【００１２】本発明に用いられるＦＲＰ製のヘッダー部
分２、あるいはジャーナル部分３は上記のＦＲＰ製ロー
ル素管の製造に用いられる強化繊維及びマトリックス樹
脂を適宜組み合わせて用いることができるがＦＲＰ製ロ
ール素管製造に用いた素材と必ずしも同一である必要は
ない。製造には従来公知の種々の技術を用いることがで
きるが、例えば前記フィラメントワインディング法やシ
ート状プリプレグを型材に積層し、加熱、加圧賦形する
ことで製造できる。

【００１３】本発明のＦＲＰ製ロールにおいて素管１と
ヘッダー部分２とは公知の種々の方法を用いて接合する
ことができる。例えば、公知の樹脂接着剤により接着に
より接合することができる。あるいは、ピン止め等の機
械的な接合と接着接合を併用することも可能である。ま
た、前述のフィラメントワインディング法等により素管
１とヘッダー部分２を一体で成型することもできる。

【００１４】ＦＲＰ素管１にＦＲＰ製ヘッダー部分２が
取りつけられたＦＲＰ製ロール、あるいはＦＲＰ製素管
１にＦＲＰ製ヘッダー部分２及びＦＲＰ製ジャーナル部
分３が取りつけられたＦＲＰ製ロールに対してめっきを
施す場合は、従来公知の方法が使用できる。例えば、該
ロール表面にドロマイト等の無機粉末を含有するエポキ
シ樹脂を塗工、硬化させ、化学エッチング後無電解めっ
きをし、その後に電解めっきを施すことで所望の金属表
面を持つ繊維強化樹脂製ロールを得ることができる。あ
るいは、該ロール表面を導電化するためマトリックス樹
脂に金属粉を混ぜたり、金属粉を含有した樹脂をロール
表面に塗工して、しかる後に直接電解めっきにより所望
の金属表面をもつ繊維強化樹脂製ロールを得ることがで
きる。ヘッダー部分までめっきを巻き込ませる場合は、
上記のとおりヘッダー部分をロール素管にとりつけた
後、ロール表面にめっきを施すのと同様の手法でヘッダ
ー部分にめっき用の処理を行いめっきを施す。

【００１５】

【発明の効果】本発明は、フィルム、製紙等のさまざま
な工業分野において使用されるロールにおいて従来の鋼
製ロールと同様の表面性能をもち、かつ非常に軽量であ
ることから搬送の容易さ、生産性の向上、省力化等の目
的で極めて有用なロールを提供する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を実施例によってさらに詳細に
説明するが、本発明は以下の実施例によって何ら限定さ
れるものではない。

【００１７】外径７０ｍｍ、長さ１５００ｍｍのステン
レス製マンドレルをフィラメントワインディング装置に
装着し、該マンドレルに離型剤を塗布した後、炭素繊維
を液状のエポキシ樹脂組成物に含浸しつつその上に巻き
付けた。繊維の巻き付け角度は±１６°、巻き付け厚み
は３．０ｍｍとした。繊維と樹脂の体積割合は繊維が６
０±２％となるように樹脂の付着量を調整した。

【００１８】また、当該炭素繊維強化樹脂製ロールの製
造において、炭素繊維としては住化ハーキュレス社製マ
グナマイト ＡＳ４（弾性率２４ｔｏｎ／ｍｍ² 、強度
３９０ｋｇ／ｍｍ² ）を用いた。エポキシ樹脂組成物と
してはエポキシ樹脂として住友化学工業製スミエポキシ
ＥＬＡ１２８（ビスフェノールＡのジグリシジルエー
テル）、硬化剤としてはユニロイヤル社製トノックス
６０−４０（メタフェニレンジアミンとジアミノジフェ
ニルエーテルの共融混合物）を化学量論量配合したもの
を用いた。

【００１９】上記のマンドレル上に巻き付けられた樹脂
含浸された炭素繊維を、マンドレルごと熱硬化炉に入
れ、１５０℃で２時間硬化させた。硬化後マンドレルか
ら脱型し、両端部分の不要部分を切断除去した。さらに
旋盤を用いて表面を切削し炭素繊維強化樹脂製ロール素
管を得た。

【００２０】炭素繊維の目付が３００ｇ／ｍ² の平織布
を半径約３５ｍｍの円状に切り出し、上記ロール素管製
造の場合と全く同様の樹脂を含浸させて、１６枚積層し
熱プレス中で１２０℃、１５気圧で２時間加熱加圧成型
し厚さ５ｍｍの円盤２ケを成型した。該炭素繊維強化樹
脂製円盤をロールのヘッダー部分とするため円盤の中心
に半径５ｍｍの円孔を空けた。また、円盤の円周部分に
付着した成型時に湧き出した不要樹脂を切削除去し精度
良く半径３５ｍｍの炭素繊維強化樹脂製ヘッダーを得
た。

【００２１】上記ヘッダーに長さ１００ｍｍ、半径５ｍ
ｍ鋼製ジャーナルを図１に示した通り接着剤を用いて取
り付けた。接着剤としては、上記エポキシ樹脂ＥＬＡ１
２８にトリエチレンテトラミンを化学量論量配合したも
のを用い、８０℃で３０分硬化させて金属製ジャーナル
が取り付けられた炭素繊維強化樹脂製ヘッダーを２ケ作
成した。

【００２２】続いて、上記金属製ジャーナルが取り付け
られたヘッダーの円盤の周部分にジャーナルをヘッダー
に取り付ける際に用いた接着剤と全く同様のものを塗布
し、炭素繊維強化樹脂製素管の両端部に嵌合し、８０℃
で３０分硬化し接着した。

【００２３】エポキシ樹脂ＥＬＡ１２８を１００重量
部、日立化成工業製ＨＮ−５５００（メチルヘキサヒド
ロ無水フタル酸）を８５重量部、硬化促進剤として住友
化学工業製スミキュア Ｄ（２，４，６−トリス（ジメ
チルアミノメチル）フェノール）を１重量部を混合し
た。続いて、清水工業製ドロマイトＤＷ３５０（炭酸マ
グネシウムカルシウム）５０重量部添加し攪拌、混合し
てめっき用樹脂組成物とした。

【００２４】続いて上記めっき用樹脂組成物を日東紡績
製フィラメントマットＭＦ３０Ｗ（グラスファイバーフ
ィラメント、目付３０ｇ／ｍ² ）に含浸させロール端部
のヘッダー部を含めたロール表面全部に貼着した。続い
て、樹脂含浸したマットが貼着されたロールを加熱炉に
入れめっき用エポキシ樹脂組成物を１２０℃で２時間硬
化した。

【００２５】めっき用樹脂組成物が塗工、硬化されたロ
ールを旋盤を用いて切削加工し、真円度や表面を粗仕上
げした。その後ヘッダー部分を含めてロール表面全体に
無電解ニッケルめっきを施した。ついで通常の電解めっ
きの方法により銅めっきを約１ｍｍの厚みで施した。

【００２６】銅めっきが厚付けで施されたＦＲＰ製ロー
ルを旋盤を用いて切削し、さらにバフ研磨を施し、所望
の真円度及び表面精度に仕上げた。さらに続いて、電解
クロムめっきを厚さ３０μ施し、表面をバフ研磨し所望
のメタルコートされた炭素繊維強化樹脂製ロールを得
た。

【００２７】得られたメタルコートされた炭素繊維強化
樹脂製ロールは極めて軽量で、静電気の発生や電蝕の発
生が防止され、かつめっきの付着強度、耐摩耗性及び平
滑度に優れていた。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はロール素管（パイプ）及びヘッダー部分
がＦＲＰ化された繊維強化樹脂製ロールにおいてヘッダ
ー部を含む表面全体が金属めっきされたロールの部分断
面図を表す。

【符号の説明】

１────ＦＲＰ製ロール素管 ２────ＦＲＰ製ヘッダー部分 ３────ジャーナル部分 ４────金属めっき被覆層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】繊維強化樹脂製ロールであって、該ロール
   素管及びヘッダー部分が繊維強化樹脂からなり、該ロー
   ルの円筒部の表面がめっきにより被覆されていることを
   特徴とする繊維強化樹脂製ロール。
2. 【請求項２】前記の繊維強化樹脂製ロールにおいて該ロ
   ールの円筒部の表面のめっき被覆層が繊維強化樹脂製ヘ
   ッダー部分まで設けられていることを特徴とする請求項
   １記載の繊維強化樹脂製ロール。