JPS63259214A - 炭素繊維強化プラスチツク製ロ−ラ−及びその製造法 - 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） 本発明は、炭素繊維強化プラスチック製のローラーの表
面がくぼみを有し、このくぼみのアンカー効果により表
面に被覆した金属と炭素繊維強化プラスチックを強固に
結合させることにより、比剛性が高く、かつ金属並の表
面仕上げをもつローラー及びその製造法゛に関４るもの
である。

（従来技術） 従来、ポリエステルフィルムに代表される合成樹脂フィ
ルムのような広幅の帯状物の製造工稈に使用される連続
搬送用長尺ローラーには、ステンレス管、鋼管、アルミ
ニウム管がローラー材料として使用されてきた。

しかし、これら金属材料は、比重が大きいために極薄で
均一な高品質のフィルム製造用の搬送ローラー素材とし
て自重によるたわみが大きい点、及びフィルム走行速度
の増減、急停止に対する回転追従性が不良である点で過
当でなかった。このような事情により、高剛性、軽量化
を目的に種々の複合材料製ローラーが検討されており、
例えば（イ）炭素繊維を強化材としたローラー〈特開昭
５１−５８５０４＠公報）、（ロ）金属０−ルシエルの
内周面に炭素Ｕの一方向プリブレグをローラーの軸方向
に貼付けたローラー（Ｒ公明５９−４５８４３号公報）
、（ハ）炭素繊維トウを含む繊維強化プラスチック円筒
の表面が内層より導電処理材層、銅又はニッケル層及び
硬質クロム層で被覆゛されているローラーが提案されて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記（イ）の［］−ラーは、比オｎが小さく比弾性率が
大きい炭素ｍｅｌ！強化プラスチックの利点を生かし高
剛性で軽量化されているが、フィルム搬送用ローラーと
して使用する場合はフィルムが直接ＣＩ−ラー表面に接
触し、炭素ｍ維強化プラスチックの短所である摩耗の問
題ににり表面繊維が毛羽立ちフィルム表面を損傷する欠
点がある。

（ロ）のローラーは、アルミニウム管の内周面に炭素繊
維一方向プリプレグを結上しただけでは、連続使用によ
りアルミニウムと炭素繊維複合材料との接着強度が低下
したり、アルミニウムと決素繊稚との熱膨張係数の遠い
によりプリプレグが剥離する問題がある。加えて、アル
ミニウム管を使用しているために充分な軽ｆｆｔ化とは
ならない。

（ハ）のローラーは、ｉ１ｍ強化プラスチック表面に導
電処理材層を設けることにより表面に金属メッキを施し
ており、前記（イ）の１１−ラーの表面を改善し、高剛
性、軽量化となるが、炭素繊維強化プラスチックと銀な
どの導電金属を含むエポキシ樹脂層との接着力が弱いた
めローラー表面を仕上げるための研摩仕上げで導電処理
材層と炭素ｍＮ強化プラスチック層の間で剥離を起す問
題がある。

（問題を解決するための手段） 本発明は、上記の従来技術の欠点ないし問題点を解消す
るものである。

本発明は次のとおりである。

１、直径１〜５０ミクロン、深さ　１〜５０ミクロンの
くぼみを有する炭素繊維強化プラスチック製パイプの外
周に銅またはニッケルの下地メッキ層と硬質クロムの最
外メッキ層とを有する炭素繊維強化プラスチック顎ロー
ラー。

２、特許請求の範囲第１項記載の炭素繊維強化プラスチ
ック製ローラーの製造法において、炭素繊維強化プラス
チック製パイプの少くとも最外層に５０ミクロン以下の
金属粒子を炭素繊維重量に対して２〜５０重量％含む炭
素繊維強化プラスチック層を配設して炭素ｍ雑強化プラ
スナック素管を成形後、表面の樹脂層を除去して金屑粉
末を露出させ、酸処理又はアルカリ処理によって露出金
属粒子を溶解除去して該素管表面にくぼみを形成させ、
しかるのら下地メッキ及び仕上メッキをして金属層を形
成させることを特徴とする炭水繊維強化プラスチック製
ローラーの製造法。

以下、本発明を図面に従って説明する。

第１図は本発明の炭水繊維強化プラスチック製ローラー
を製作するための素管の断面図である。

この素管は炭素繊維束に熱硬化性樹脂を含浸させ金ｆｉ
製マンドレルに層１を積層した後、金属粉末を炭素繊維
重量に対して２〜５０！！ｌＩ間％好ましくは５〜２５
重檄％有する積層１と同成分、同組成の熱硬化性樹脂を
炭素繊維束又は炭素繊維織物に含浸させて層２を積層し
硬化さｔ！製作することができる。金属粉末は炭素繊維
重量に対して５０重邑％超となると金属粉末を含む炭素
繊維強化プラスチックの機械的特性値が低下づる。

２重量％未満であれば、くぼみの表面ｆ＾が小さくなり
ロール素管と金属層とのｒ１好な結合が１ｑられない。

このようにして製作した素管は居１と金属粉末を含有す
る層２の樹脂が同じであるため、その界面での強度は低
下しない。

次に、この素管を研磨し表面に金属粉末を露出Ｉさｌ溶
液は又はアルカリ溶液で露出した金属粉末を溶解し素管
表面にくぼみ４をつくる。

第３図は研磨後の素管断面図であり、第４図は金属粉末
３を溶解した後の素管断面図である。

素管表面のくぼみ４は直径１〜５０ミクロン、深さ１〜
５０ミクロンであり、好ましくは直径１〜１０ミクロン
、深さ　１〜１０ミクロンである。くぼみの直径、深さ
が５０ミクロン超であると、被覆Ｊる金属が厚くなりロ
ーラー重量が重くなる。

１ミクロン未満であると素管と被ｒ！Ｉ金属の接着面積
が小さくなり結合が弱くなる。

くぼみの表面積の素管表面積に対する割合は、好適には
１０〜７０％、特に好ましくは３０〜５０％である。

７０％超であると、素管表面がもろくなり木管と被覆金
属が良好な結合をしてもローラー表面が剥離しやりい。

１０％未満ぐあると良好な結合が得られない。本発明に
より得られたくぼみ４は、リントブラスト法、ホーニン
グ法によって得られるくぼみとは異なりアンカー効果が
あり、強固な結合を得ることができる。

このようにしてｊＩＪられた素管に、電解メッキ又は無
電解メッキにより銅又はニッケルを被覆し、その表面に
硬質クロムをメッキして表面を（σ１はし金属層の鏡状
表面をもつローラーとＪる。

本発明において使用される炭素繊維は、ポリアクリロニ
１−リル（ＰＡＮ）ｉｌ維又はピッチ系繊維を焼成して
得られる高強度、高弾性率炭素繊維が適切である。

熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂、フェノール樹脂、
フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が使用される。

金属粉末としては粒径が１〜５０ミクロンのアルミニウ
ム、ニッケル、鉄、マンガン、モリブデン等が使用され
る。

（発明の効果） 本発明による炭素ｗｃ帷強化プラスチック製ローラーは
、その構成材料の殆んどが軽量で高弾性である炭素繊維
複合材料であり、自重によるたわみが小さく慣性モーメ
ントが小さいため回転追従性が良好であり、かつ表面は
強固な結合により〈本発明の場合２．０〜３．０ｋｇ／
ｃａの密着力であり、くぼみがない炭素繊維強化プラス
チックにメッキした場合は０．５〜１．５ｋｇ／ｃｍの
密着力である。）金属が被覆されており、金属と同等の
耐摩耗性及び良好な機械加工性をもつ高性能ローラーで
ある。

〔実施例〕 実施例１ 直径７ミクロンの高強度タイプ炭素繊維（東邦レーヨン
社製、商品名ベスファイト　）を一方向に引揃えた　１
３０’Ｃ硬化エボキシプリブレグ（東邦レーヨン礼装、
ベスファイト　プリプレグ）を直径８０ｍｍの鉄製マン
ドレルに最内層をマンドレル軸に対し±４５°方向に、
中間層を０゜方向に積層した後、最外層に粒径３〜７ミ
クロンのアルミニウム粉末を炭素繊維重量に対して１５
重量％含有する前記プリプレグと同成分の樹脂を炭素繊
維織物（東邦レーヨン社製、ベスファイト　織物Ｗ　−
３１０１）に含浸させ積層し、硬化炉で１３０℃にて９
０分間熱処理し冷却した少マンドレルを引き抜いて炭素
繊維強化プラスチック製素管を得た。これを長さ２００
０ｎ＋ｍに切断し金属ジャーナルを取付は表面研磨を行
ない、４瓜１０℃に保った１０％カセイソーダ溶液中に
６０分間浸漬し素管表面のアルミニウム粉末を溶解させ
た。この時に生じた素管表面のくぼみを金属顕微鏡で調
べたところ、直径１〜１０ミクロン、深さ１〜７ミクロ
ンであり、くぼみの表面積は素管表面積に対して３５％
であった。このローラーを電解メッキにて銅を被覆し表
面研磨し、さらに硬質クロムメッキを行ない本発明のロ
ーラーを製造した。この時の金属メッキ層と木管結合強
度は２．０〜２．Ｇｋｇ／ｃＩｍの密着力であり、ロ−
ラー表面の研磨工程で金属被ｒｉｌ居が剥離現象を起さ
ずに加工ができた。

このようにして得られた本発明のローラーと同寸法のア
ルミニウム製ローラーとを比較した物性値は、第１表の
とおりである。

第　　１　　表 第１表により、本発明のローラーは、アルミニウムロー
ラーに比較して軽量で曲げ剛性が大きいため自重による
たわみが約４０％も小さくなり、かつ慣性モーメントが
約４５％も小さくなりローラーの追従性が良好であるこ
とがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の炭素繊維強化プラスチック製ローラー
を製作するための素管の断面図であり、層１と金属粉末
３を含有する層２より構成されている。第２図は第１図
の拡大断面図、第３図は研磨後の素管断面図、第４図は
金属粉末３を溶解した後のくぼみ４を有する断面図であ
る。 第５図は本発明の完成されたローラーの断面図であり、
銅又はニッケルＦＩＪ５と硬質クロム層６を有している
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）直径１〜５０ミクロン、深さ１〜５０ミクロンの
   くぼみを有する炭素繊維強化プラスチック製パイプの外
   周に銅またはニッケルの下地メッキ層と硬質クロムの最
   外メッキ層とを有する炭素繊維強化プラスチック製ロー
   ラー。
2. （２）炭素繊維強化プラスチック製パイプ表面のくぼみ
   面積が当該パイプ周面積の１０〜７０％である特許請求
   の範囲第（１）項記載のローラー。
3. （３）特許請求の範囲第１項記載の炭素繊維強化プラス
   チック製ローラーの製造法において、炭素繊維強化プラ
   スチック製パイプの少くとも最外層に５０ミクロン以下
   の金属粒子を炭素繊維重量に対して２〜５０重量％含む
   炭素繊維強化プラスチック層を配設して炭素繊維強化プ
   ラスチック素管を成形後、表面の樹脂層を除外して金属
   粉末を露出させ、酸処理又はアルカリ処理によつて露出
   金属粒子を溶解除去して該素管表面にくぼみを形成させ
   、しかるのち下地メッキ及び仕上メッキをして金属層を
   形成させことを特徴とする炭素繊維強化プラスチック製
   ローラーの製造法。