JPS60143954A - 耐熱性樹脂ロ−ル - 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】 本発明は押出成形により成形され１こ耐熱性樹脂のパイ
プを軸芯または軸応ロールに底台せしめて得られる耐熱
性樹脂被覆ロールに関し、特にシート状物を平滑化する
カレンダー装置のニップロールにおいて金属ロールを相
手ロールとする弾性ロールに好適なる樹脂ロールに関す
るものである。

近年、かかるカレンダー装置はノートの平滑化向上、加
工速度アップの要求に答える１こめ、高温、高圧に耐え
る弾性ロールが要求されており、このため被覆樹脂も高
温、高圧に耐える耐熱性樹脂の使用が試みられている（
たとえば、特開昭５５−１３５６２９号公報など）。し
かし、従来ロール素材として提案されてきた耐熱性樹脂
は、例えばなる構造式であられされる樹脂で、加熱溶融
時の− ゲル化活性が高すぎるｔこめ、内部欠陥（クラック、東
など）がなく、かつ肉厚あるいは表面平滑性の優れ１こ
パイプ（厚み２〜８０ｆｌ）の押出成形が困難で、金属
レールの周囲に嵌合する１こめの成形品を製造すること
ができなかった。従ってこの樹脂を使用して厚みの大き
いロール用の成形品を得るこをは困難で、もしあえてこ
の樹脂を使用してロールとする場合、圧縮成形法による
か、あるいはまず耐熱性樹脂をソート（０，２〜１ｎ厚
）に押出成形し、これを円板に打抜き、ペーパーロール
ノごとく、円板状のソートを軸芯ロールに通したか１こ
ちで多数枚重ねたのち、軸芯の両端から締付けて固定さ
せｔコのち、円周表面を切削研磨（シート積層法）する
か、ま１こ樹脂層が薄い場合（厚み３朋以下）にはフィ
ラメントワインディング法、粉末回転成形法あるいは粉
末流動浸漬法等の方法により製造せざるを得なかつｔこ
。

しかし、これらの方法はいずれも大がかりな装置を必要
とするだけでなく、得られ１こロールはその表面がたと
え十分に研磨されても、比較的高い線圧力（１００〜５
００＃／ａｘ）で使用きれたとき短時間で平滑性が失わ
れてしまう欠点があった。

そこで本発明者らは物性を損なうことなく、加熱溶融時
のゲル化活性を抑制して押出成形性を著しく高め得る特
定の樹脂を選定するとともに、従来樹脂では成形困難で
あった、内部欠陥のない肉厚あるいは表面平滑性の優れ
１こパイプ（厚み２〜８０ｆｌ）の押出成形を達成した
ことにより、該成形品をそのままロール表層とすること
によって、従来の耐熱性樹脂ロールでは得られなかった
高温、高圧に耐える高い平滑性の弾性ロールを得るに至
った。

本発明は金属ロール本体の周囲に熱可塑性樹脂からなる
円筒状の表層を嵌合してなるロールにおいてｆｍｍ熟熱
可塑性樹脂式 ８０〜４８モル％および式 単位０５０〜２モル％の割合（全体として１００モル％
）からなる熱可塑性ポリアミドイミド共重合体（ただし
式中のＺは３官能基のうちの２官能基が隣接炭素に結合
されている３官能性芳香族基、Ｒ１は炭素数１〜４のア
ルキル基、Ｒ２は炭素！　１〜４のアルキル基、ハロゲ
ン基ま１こはニドＯ基、Ｘバー５０２−基、　Ｏ基また
は　ＣＨ３基、ａ　ハ０ま１１　１ −Ｃ−−Ｃ− □ ＣＨ３ たは１、ｂ　＋、ｔ　ｏまｔコは１〜４、Ｃは１〜２５
の整数を示す。）を主成分とする組成物である耐熱性樹
脂ロールを特徴とするものである。

以下具体的に本発明のロールの構造及び作用効果を述べ
る。

本発明のロールは基本的には添付の斜視図に示される構
造をしている。即ち、ロールｌは金属芯ロール２と、そ
の周囲に円筒状の表層３を嵌入してなる構造をなしてい
る。金属芯ロール２は棒状ま１こは円筒状の金属からな
り、金属としては構造用炭素鋼、鋼、合金鋼、特殊用途
鋼等が用いられる。外皮３は、熱可塑性樹脂からなり、
その熱可塑性樹脂は、次の反覆構成単位からなる熱可塑
性ポリアミドイミド共重合体である。即ち０〜４８モル
％ ５０〜２モル％ から構成される。

Ａ単位中のＺは、３官能基のうちの２官能基が隣接炭素
に結合されている３官能性芳香族基であリ、たとえば、 などがあげられる。

Ｂ単位の具体例としては１ことえば などおよびこれらの側鎖含有誘導体などがあげれる。

Ｃ単位の具体例としてはｆコとえば しｔｉ３ など、およびこれらの側鎖含有誘導体などがあげられる
。

前記Ａ単位のＺとしては、好ましくは Ｂ単位として好ましくは そしてＣ単位として好ましくは Ｈ１ が使用される。

なお、上記において「主成分」とは前記組成物中に前記
ポリアミドイミド樹脂が少なくとも６゜重量％以上含ま
れることを意味する。

本発明の熱可塑性ポリアミドイミド共重合体はＡ単位５
０モル％に対してＢ単位θ〜４８モル％、好ましくは２
５〜４５モル％およびＣ１１１位５０〜２モル％、好ま
しくは２５〜５モル％で構成される。Ｂ単位の量が（Ｂ
’＋Ｃ）単位の中で４８モル％を越えると、ポリアミド
イミド」も重合体の溶融時の流動性が著しく低下して、
実質的に溶融成形がむずかしくなるので好ましくない。

なお上記Ａ単位の中のイミド結合がその閉環１）１１駆
体としてのアミド酸結合の状態にとどまっている場合の
Ａ′単位 がＡ単位の一部（たとえば５０モル％ＤＪ、　ｌ・、好
よしくは３０モル％以下）として存在する場合も本発明
の範囲に含まれる。

前記熱可塑ｆ１ポリアミトイ２ｐ」＋重合体ｊ、ｔ、例
えば芳香族１−リカルボノ酸モノクロリ１１モルゎよび
芳香族ジアミノｔ１１の一種または二種以上０〜９６モ
ル％および芳香族レアミノｉｌｌの一種または二種以±
１００〜４モル％からなる場合ジアミノ０．９〜１．１
モルとを、有機極性溶媒中にて一２０〜８０℃の温度で
反応させ１こ後、これに０．９モル％以」二の塩化水素
スカベンジャーを添加してポリアミド・アミド酸を生成
させ、続いて脱水閉環させることによって得られる。

ここでいう芳香族トリカルボン酸、芳香族ジアミン（１
）および芳香族ジアミノＦｌｌｌは、下記のように定義
される。すなわち芳香族トリカルボン酸は、芳香族に３
つのカルボキシル基が結合され、かつ３つのカルボキシ
ル基の内２つは隣接炭素に結合しているものである。も
ちろんこの芳香族はへテロ環の導入され１こものでもよ
く、また芳香核同志がアルキレノ、酸素、カルボニル基
などと結合されていてもよい。さらに芳香核にたとえば
アルコキシ、アリルオキシ、アルキルアミノ、ハロゲン
などの縮合反応に関与しない置換基が導入されていても
よい。例えば、この化合物としてトリメリッ）　酸、３
．３’、４’−ベノｊフエノノトリカルボン酸、２．３
．’４’−レフェニルトリカルボノ酸、２．３．６−ピ
リジノトリカルボン酸、３，４．４’−ベンツアニリド
トリカルボッ酸、１，３．４−ナフタリノトリカルボン
酸、２′−メトキン−３，４，４’−レフェニルエーテ
ルトリカルボノ酸、２′−クロロペンツアニリド−３，
４，４’−トリカルボン酸などをあげることができる。

これらの中で特にトリメリット酸およびトリメリット酸
無水物が経済的に安価であり、しかも高い反応性を有し
ているために有用である。

ま１こ、芳香族ジアミノ（１）および芳香族ジアミンｔ
ｌｌは次の一般式で表わされる。

（ただし式中のＲ，は炭素数１〜４のアルキル基、Ｒ２
は炭Ｘ数１〜４のアルキル基、ハロゲン基またａ　＋、
ｉ　ｏまｆ：　ハ１、ｂ　＋、ｉ　０または１〜４、Ｃ
は１〜２５の整数を示す。） 上記一般式＋１１の芳香族ジアミノの具体例としては、
４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、３．３’−ジ
アミノジフェニルエーテル、３．４’−ジアミノジフェ
ニルエーテル、パラ−ビス（４−アミノフェノキノ）ベ
ンゼン、メクービス（４−アミノフェノキン）ベンゼン
、メタ−ビス（３−アミノフェノキン）ベンゼンなどが
あげられる。

ま１こ上記一般式［１１１の芳香族ジアミンの具体例を
構造式で示すと次のようなものがあげられる＝。

（４，４’−スルホニルビス（ｐ−フェニレンオキシジ
アニリン） （３，３’−スルホニルビス（ｐ−フエニレンオキシ）
ジアニリノ） （２，２’−スルホニルビス（ｐ−フエニレノオキシ）
ジアニリン） （４，４’−カルボニルビス（ｐ−フエニレノオキシ）
ジアニリン） （３，３’−カルボニルビス（ｐ−フエニレンオキシ）
ジアニリン） ＣＨ。

（４，４’−プロピルビス（ｐ−フエニレンオキシ）ジ
アニリン） しｔｉ３ 以上に詳述した製造方法によって、本発明の熱可塑性ポ
リアミドイミド共重合体が得られるが、更に反応系にＡ
単位、Ｂ単位およびＣ単位を構成する成分以外の他の共
重合成分を併用し共重合することは可能である。追加成
分の具体例としてはたとえば、芳香族テトラカルボン酸
、芳香族ジカルボン酸、芳香族アミンカルボン酸および
それらの誘導体などが挙げられる。これらの追加成分の
共重合により本発明のポリアミドイミド共重合体を種々
改質することができる。を二とえば場合により、引張強
度、伸度、耐摩耗性、耐屈曲性、溶解性、加工性、接着
性などを改善することができる。

ま１こ本発明のポリアミドイミド共重合体を製造するに
あたって、芳香族ジアミン（１）／芳香族ジアミン＋ｎ
＋の混合物にさらに他のたとえばメタフェニレンジアミ
ンのような芳香族ジアミン類を添加して共重合させるこ
とも可能であるが、これらその他の芳香族ジアミンの共
重合使用量は生成するポリアミドイミドの溶融加工性、
物理的特性を大幅に低下させることのない量、たとえば
全ンアミノ成分の５０モル％以下、好ましくは３０モル
％以下に限定すべきである。

本発明の芳香族ポリアミドイミド共重合体はそのイミド
単位が一部開環したアミド酸結合にとどまっている場合
もあるが大部分が閉環した構造となっており、またＮ−
メチルピロリトノ溶媒中、重合体濃度０．５重量％、３
０℃で測定した対数粘度（η１ｎｈ）　の値が０．３０
以上、好ましくは０３５′以上の高重合度重合体であり
、樹脂ロール用の押出成形パイプの原料に極めて好適で
ある。

本発明のロールは次のようにして製造される。

まず、表層となる熱可塑性ポリアミドイミドの成形品を
得る。成形品はパイプの形状をなしている。成形法は押
出成形法である。

ポリアミドイミド共重合体樹脂を押出成形するには、必
要に応じて異種重合体、添加剤、充填剤、着色剤などを
ドライブレッドしたもの、またはこれを押出機にかけて
ペレット化したペレットを、押出成形機に供給し、３０
０〜３８０℃の温度条件下で溶融混合後置形する。押出
成形機としては、特に特殊なものを必要とせず、通常の
スクリュー形が好適に用いることができる。スクリュー
形の種類としては単軸、多軸のいずれも使用できるが、
通常の単軸まｔコは二軸押出機で十分成形できる。

これに用いるスクリューとしては、単軸用では一般的に
はスクリュー溝深さが先端はど連続的に浅くなる連続圧
縮スクリューが用いられるが、具体的には樹脂の流動特
性、必要とする混線状態や脱気状態によって緩圧線形シ
ングルスクリユー、急圧縮形ダルメージ付シングルスク
リユー、ベントタイプジノグルスクリュー、異径シング
ルスクリユーなどを使いわけるのが好ましい。まｔこ、
二軸スクリューも一般的なものを用いることができ、例
えばワーナ形、ウインザ形、ウェルディング形あるいは
クラウスマツファイ形等の二軸スクリューが単軸の場合
と同様な理由でそれぞれの特徴を生かして使うことがで
きる。

パイプ押出し用のグイとしては、特に制限はないが、ス
トレートダイ内型がスパイダで支持されているタイプの
方が残留ひずみが生、じやすいクロスへラドダイよりも
好ましい。

次に、前記パイプ状成形物を一定長に切断しｆコのち、
別途準備した金属芯ロールに嵌合する。この嵌合固定の
方法としてはロールの使用条件に応じて次の６つの方法
から通常選択されるか、あるいはいくつかの方法を併用
する。

（１）　金属芯ロールの外面と樹脂パイプ内面とを接着
剤で接着する方法 （２）金属芯ロールの両端にフラノンを設けて、これで
樹脂パイプを固定する方法 （３）　金属芯ロールに樹脂パイプを焼きばめする方法 （４）　金属芯ロールと樹脂パイプとを端部で金属製キ
ーで結合するか、ま１こはねじで固定する方法（５）　
金属芯ロールと樹脂パイプとを端部で樹脂パイプと温度
膨張係数の等しい樹脂製キーで固定する方法 ＋６１．　＋５＋の方法において樹脂パイプと樹脂製キ
ーとの間を接着剤で接着する方法 Ｃれらの方法のうち、（３）を除いて樹脂パイプ温度が
嵌合固定時よりも使用時の方が高い場合、（１）、（５
）、（６）の方法が好ましい。また、（３）の方法で樹
脂パイプのみを加熱して金属芯ロールに嵌合する場合、
嵌合径樹脂パイプが冷えて、収縮して金属芯ロールに十
分固定される温度がロールの使用温度の限界となる。（
４）の方法で金属製キーを使用する方法は一般的な方法
の１つであり、この場合、樹脂パイプの軸方向の温度膨
張を考慮して、軸方向にキーとパイプの間に十分な間隙
を設けるならば樹脂の使用限界温度の高温まで使用でき
る。

まｔコ、上記６つの方法の他に、パイプ成形時にダイの
内部に金属芯ロールを装着してこのロール表面に樹脂層
を成形する、いわゆるインサート押出成形で金属芯ロー
ル表面にパイプ成形しｔこのち、所定の長さに切断する
方法も使用できる。

かくして得られたロールは次に樹脂表層の表面を研磨す
ると、Ｔコだちに使用に耐える本発明のロールとなる。

このロールは、次の効果を有する。

（１）特定のポリアミドイミド共重合体を金属ロール本
体の表面被覆材料として選定しているので、押出成形法
によって樹脂表層が均質な一体物として得られる。

（２）　前記一体物は、その表面を研磨可能である。

（３）　そのため表面が極めて高い平滑性を帯びている
０ この効果は従来のポリアミドイミド樹脂を使ってソート
積層法やフィラメントワインディノブ法、粉末成形法、
粉末流動浸漬法によって製作されたロールでは得られな
い。

本発明のロールは、次の用途に使用される。

（イ）磁気テープ製造用のつや出しスーパー力レノター
装置に用いる弾性ロール 仲）紙製造用スーパー力レノダー装置に用いる弾性ロー
ル （ハ）　ノンカーボン紙製造用スーパーカレ／ダー装置
に用いる弾性ロール この他、本発明の樹脂ロールは、製鉄用のピノチロール
、テーブルロール、プライドルロールスナバロール、リ
ノガーロール、コンタクトロール、ブレソンヤーロール
等に、自動包装機用のピノチロールに、プラスチックフ
ィルムｉｌ用のニップロール、キャスチノグロール等に
も有用である。

実施例（１）〜（４）に用い１こ熱可塑性ポリアミドイ
ミド樹脂は、次の構造式で表わされるものである。

６／ｍ／ｎ＝５０／２５／２５　モル比ｅ／ｍ／ｎ＝５
０／３５／１５　モル比（！／ｍ＝５０１５０　モル比 ｇ／ｍ／ｎ＝５０／３５／１５　モル比比較例−従来の
ポリアミドイミド樹脂 ＯＩＩ ０ ｇ／ｍ／ｎ＝５０／３５／１５　モル比で示される（１
）〜（４）および比較例の５種のポリアミドイミド樹脂
粉末に対し、それぞれ焼は防止剤としての四フッ化エチ
レン樹脂（旭硝子社ｔアフロンポリミストＦ−５’ｌＯ
，５重量％および酸化チタン３重量％を添加し１こ後、
二軸押出機に供給して、均一配合樹脂組成物なるペレッ
ト５種を得た。

次に各々２０　ｋｇを１４０℃、１６時間熱風乾燥しｆ
コのち、各樹脂を次の条件で外径２０５１ｆｆ、内径１
６５　＋ｕのパイプを押出成形しｔコ。

く押出成形条件〉 （１）成形機＝４０Φ単軸押出成形機 （２）　スクリュー：緩圧線形ノングルスクリュー圧縮
比　２５ 山数、固体輸送部　４山 可塑化部　１５山 溶融押出部　６山 （３）　グイ：内型がスパイダで支持されているストレ
ート型 冷却方法、内ｅ外型共に空冷 （４）　温度条件：固体輸送部　、３２０℃可塑化部　
、３２５℃ 溶融押出部およびグイ溶融部　、３３０℃上記５種の耐
熱性樹脂の成形結果を表−１に示す。本発明対象の実施
例１〜４の４種は割れ、巣等の欠陥のないパイプが成形
できｔコが、従来のポリアミドイミド樹脂の組成物はＲ
継時のゲル化活性が高過ぎるため、滞留焼けが生じやす
く、このため、焼は部から割れ、巣が生じ、ロールに供
し得るパイプの成形ができなかった。内部欠陥のない本
発明対象４種のパイプはそれぞれ長さ１ｍに切断し、次
の条件で段階的に昇温して熱処理した。

１５０℃１日→１７０℃１日→１９０℃１日→２００℃
２日→２１０℃２日→２２０℃２日→２３０℃３日→２
３５℃３日→２４０℃３日→２４５℃３日→２５０℃３
日→２５５℃３日→２６０℃４日→１５０℃まで一り℃
／ｈｒで降温する。これら４種のパイプは熱処理後、そ
れぞれ内径１６７．５　ｆｆに切削し１このち、一度１
７０℃１時間加熱膨張させて外径１６８ｆｆの鉄製軸芯
ロール（材質５４５Ｃ１室温）に各々嵌合させた。嵌合
後室温まで放冷した後、外径を２００　ＭＭになるよう
切削し研磨仕上げし１こ。

表−１ ０−ル用耐熱樹脂パイプ（２０５Φ×１６５Φ）成形結
果 こうして得た本発明の耐熱性樹脂ロール４種は特に次の
３種の用途においてカレンダー装置の平滑化性能を従来
以上に高める高級弾性ロールを与えるものであった。

（１）磁気テープ製造用つや出しスーパーカレンダー装
置に用いる弾性ロール （２）　紙またはノンカーボン紙製造用スーパーカレン
ダー装置に用いる弾性ロール 実施例５ 実施例１〜４および比較例において、タイの内型を長さ
８００朋、外径１６０朋、内径１２０酊の鉄製パイプ（
材質３４５Ｃ）とし、グイの冷却部外筒（内径２０５ｆ
ｆ）も内型の冷却部（７００闘長］と同じ長さとし１こ
冷却部延長型ダイに変更しｔコ以外は同条件で各材料毎
にタイ出口まで押出し、材料がグイ出口を出た時点で吐
出を止め、タイ内の樹脂を徐々に冷却固化させた。その
後、タイを成形機からはずし、冷却開始部で切断し、外
筒を抜出し、７００ｗｗ長の鉄製軸芯パイプがインサー
トされた押出成形耐熱性樹脂パイプ５種を得ｆこ。

この５種のパイプのうち、本発明対象の樹脂組成物４種
の場合は内部に割れや巣などの欠陥はなかったが、従来
のポリアミドイミド樹脂組成物の場合は表層樹脂パイプ
に割れや巣が生じ、ロールに供することはできなかった
。４種の本発明例のパイプは両端に軸受は用のブツシュ
を嵌合せしめｆコ後、樹脂の表層２．５ｆｌを切削し、
表面粗さ０，３Ｓで研磨仕上げし１こ。こうして得た、
４種の本発明の耐熱性樹脂ロールは小中（７００ｗｍ長
）の高級弾性ロールとして磁気テープ、紙、ノンカーボ
ン紙、プラスチックフィルム等のカレンダー装置におい
て優れ１こ平滑化効果を与え１こ。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係るロールの斜視図である。 ｌ・・・ロール ２・・拳金属芯ロール ３・・・樹脂表層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 金属芯ロールの周囲に、熱可塑性樹脂からなる円筒状の
   表層（２）を底台してなるロールにおいて、単位Ａ５０
   モル％に、式 ０〜４８モル％および式 造単位Ｃ５０〜２モル％の割合（全体として１００モル
   ％）からなる熱可塑性ポリアミドイミド共重合体（ただ
   し式中のＺは３官能基のうちの２官能基が隣接炭素に結
   合されている３官能性芳香族基、Ｒ，は炭素数１〜４の
   アルキル基、Ｒ２は炭素数１〜４のアルキル基、ハロゲ
   ン基またはニトロ基、Ｘバー５Ｏ２−基、　Ｏ基まｆニ
   ー　ハＣＨ，基、ａ　ハＯまＩＩ　１ Ｃ−−Ｃ− ■ Ｈ３ たは１、ｂは０まｆ：　１．ｔ　１〜４、Ｃは１〜２５
   の整数を示す。）を主成分とする組成物である耐熱性樹
   脂ロール。