KR100726056B1 - 섬유 보강 수지 롤 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

섬유 보강 수지 롤(1)은, 롤 심(2)과, 해당 롤 심(2)의 외주상에 하권층(3)을 사이에 두고 형성된 피복층(4)을 구비한다. 피복층(4)은, 무기 섬유를 주체로 하는 섬유 재료(6)를 포함한다. 섬유 재료(6)는, 피복층(4)중에 균일하게 분산된다. 피복층(4)은, 상기 섬유 재료(6)를 바인더로 결합한 테이프 형상의 부직 섬유 집합체에 액상의 열경화성 수지 재료를 함침한 것을 하권층(3)상에 휘감음에 의해 형성된다.

섬유보강 수지

Description

섬유 보강 수지 롤 및 그 제조 방법{FIBER-REINFORCED RESIN ROLL AND METHOD OF MANUFACTURING THE ROLL}

본 발명은, 예를 들면 제지, 제철, 필름, 섬유 등의 각종 공업에서 사용되는 섬유 보강 수지 롤 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 특정적으로는, 제지용 캘린더 롤, 제지용 프레스 롤, 섬유용 캘린더 롤, 자기(磁氣) 기록 매체 제조용 캘린더 롤 등으로서 사용되는 대형(大型)이며 경질(硬質)의 섬유 보강 수지 롤 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

테이프 형상의 부직포를 순차적으로 이송하면서 부직포에 열경화성 수지 재료를 함침하고, 롤 심의 외측에 휘감고, 경화시킴에 의해 대형이며 경질의 섬유 보강 수지 롤을 제조하는 방법은 공지이다(일본특공 소59-25886호 공보, 일본특개 소61-144422호 공보, 일본특개 소49-55905호 공보, 일본특개 소47-10159호 공보).

현재 실용화되어 있는 섬유 보강 수지 롤의 대부분은, 폴리아미드, 폴리에스테르 등의 유기 섬유로 이루어지는 부직포에 열경화성 수지를 함침시키고, 롤 심(芯)의 외주에 휘감아서 제조되는 것이다. 열경화성 수지에 무기 분말의 충전재를 혼입하는 경우도 있다. 그러나, 유기 섬유의 부직포를 사용한 롤은, 표면에 흠집이 생기기 쉽고 표면의 강도를 올리는데도 한계가 있다.

특공소59-25886호 공보에는, 롤 심의 외주에 섬유 보강층을 형성하고, 또한 이 보강층의 외주에 열경화성 수지와 미세한 무기 분말과의 혼합물을 함침한 부직포층을 형성하고, 섬유 보강층이 롤 심의 외주 및 부직포층과 일체적으로 결합하여 이루어지는 경질 롤이 개시되어 있다.

부직포층을 구성하는 섬유로서는, 유기 섬유 및 무기 섬유를 들고 있지만, 실시예의 기재에 있어서 구체적으로 사용되어 있는 것은 유기 섬유뿐이고, 무기 섬유의 부직포를 이용하여 경질 롤을 제조하는 방법에 관해서는 구체적으로 나타나 있지 않다. 유기 섬유의 부직포를 이용한 롤은, 상기한 바와 같이 표면에 흠집이 생기기 쉽고, 표면의 강도를 올리는데는 한계가 있다.

다른 한편, 무기 섬유의 부직포는, 일반적으로, 유기 섬유의 부직포에 비하여 유연성이 없고, 또한 인장력에 대해 섬유가 흩어지기 쉽기 때문에, 롤 심의 외측에 휘감는 것이 상당히 곤란하였다.

또한, 일본특표2001-505262호 공보에는, 롤 본체상에 열가소성 수지를 함침한 섬유를 몇층으로 감는 초지기(抄紙機)용 롤의 제조 방법이 개시되어 있다. 섬유 재료는, 유리 섬유, 카본 섬유, 세라믹 섬유라는 무기 섬유가 나타나 있다.

이 초지기용 롤의 제조에서는, 연속하는 섬유 매트에 압출기로 열가소성 수지를 함침하고, 이 함침필 밴드로 롤 본체를 덮고, 함침필(含浸濟) 밴드가 롤 면에 부착하기 직전에 해당 밴드가 가열된다.

그러나, 이 방법에서는, 사용하는 수지가 열가소성 수지이기 때문에, 예를들어 롤에 부착하기 직전에 수지 함침필 밴드를 가열하였다 하여도, 고분자인 열가소 성 수지의 점도는 어느 정도는 내려가더라도 액상으로는 되지 않아서, 수지를 섬유 재료에 완전하게 함침할 수는 없다.

이 때문에 다음과 같은 문제가 있다. 즉, 섬유 재료에 열가소성 수지가 충분히 함침되지 않기 때문에, 밴드 사이를 완전히 융합하여 롤에 성형하는 것이 곤란하다. 또한 롤에 성형할 수 있었다 하더라도, 완성된 롤은 섬유 재료가 복수층으로 적층한 구조로 되어 버려서, 균일한 롤로 할 수 없다.

또한, 섬유 재료에 열가소성 수지가 충분히 함침되지 않기 때문에, 섬유 재료중에 존재하는 에어를 수지의 함침에 의해 완전하게 추출할 수 없어서, 완성된 롤은 내부에 에어를 포함하는 것으로 되어 버린다. 롤의 내부가 불균일하거나 에어를 포함하고 있거나 하면, 롤의 품질이 나빠지는데다, 사용시에 롤이 파손되는 원인으로 된다.

열경화성 수지를 사용하는 경우라도, 강도적으로 우수한 롤을 제조하려고 하면, 함침하는 액상의 열경화성 수지 재료는 비교적 점도가 높은 것을 선택할 필요가 있다. 수지의 점도가 높으면, 테이프 형상 섬유 집합체중의 공기를 추출하여 충분히 함침시키는 것은 곤란해진다.

특히, 경질의 섬유 보강 수지 롤을 제조하려고 하면, 무기 충전재를 혼합하는 것이 바람직하지만, 무기 충전재를 혼합하면, 수지의 점도가 더욱 높아지고, 테이프 형상 섬유 집합체로의 함침이 한층 곤란해진다. 테이프 형상 섬유 집합체에의 함침이 불충분하면, 완성된 롤은 내부에 에어를 포함하는 것으로 되어 버리고, 사용시에 롤이 파손되는 원인으로 된다.

그러므로, 본 발명은, 상기한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 표면의 강도에 우수하고, 흠집이나 크랙이 생기기 어려운 섬유 보강 수지 롤을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 피복층중에 섬유 재료가 균일하게 분산되고, 게다가 내부에 에어를 포함하지 않는 섬유 보강 수지 롤을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 액상의 열경화성 수지 재료를 함침한 무기 섬유를 롤 심의 외측에 용이하게 휘감을 수 있는 섬유 보강 수지 롤의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 롤 심의 외측에 휘감는 부직 섬유 집합체에 액상의 열경화성 수지 재료를 충분히 함침시킬 수 있는 섬유 보강 수지 롤의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 관한 섬유 보강 수지 롤은, 롤 심과, 해당 롤 심의 외주상에 직접 또는 하권층을 사이에 두고 형성되고, 무기 섬유를 주체로 하는 섬유 재료를 포함하는 열경화성 수지로 이루어지는 피복층을 구비한다. 섬유 재료는, 피복층중에 균일하게 분산된다. 여기에서, 「균일」이란, 두께 방향으로 거의 균등하게 섬유 재료가 분산되어 있다는 것을 의미한다.

상기한 바와 같이 섬유 재료로서 무기 섬유를 주체로 하는 것을 사용하고, 피복층에 상기 섬유 재료를 균일하게 분산시킴으로써, 롤 표면의 강도를 향상할 수 있고, 흠집이나 크랙이 생기기 어려운 섬유 보강 수지 롤을 얻을 수 있다.

상기 피복층중의 섬유 재료의 밀도는, 바람직하게는 2wt% 이상 40wt% 이하이다. 더욱 바람직하게는, 5wt% 이상 20wt% 이하이다.

이와 같이 피복층에 있어서의 섬유 재료의 밀도를 2wt% 이상 40wt% 이하로 함에 의해, 표면의 강도에 우수하고, 흠집이나 크랙이 생기기 어려운 섬유 보강 수지 롤을 얻을 수 있다. 섬유 재료의 밀도가 상기 범위보다도 낮으면, 섬유 재료에 의한 보강 효과를 그다지 기대할 수 없게 된다. 한편, 섬유 재료의 밀도가 상기 범위보다도 높은 경우는, 열경화성 수지를 충분히 함침시켜서 에어를 포함하지 않는 수지층으로 하기가 어려워진다.

또한, 피복층중에 섬유 재료가 균일하게 분산되고, 표면의 강도에 우수하고, 흠집이나 크랙이 생기기 어려운 섬유 보강 수지 롤을 얻기 위해서는, 섬유 재료의 길이가 3㎜ 내지 50㎜의 범위에 있는 것이 바람직하다.

피복층은, 하나의 실시 형태에서는, 무기 섬유를 주체로 하는 섬유 재료를 바인더로 결합한 테이프 형상의 부직 섬유 집합체에 열경화성 수지 재료를 함침한 것을 롤 심 위에 휘감음에 의해 형성되어 있다.

상기한 바와 같이 무기 섬유를 주체로 하는 섬유 재료를 바인더로 결합한 테이프 형상의 부직 섬유 집합체를 이용함에 의해, 무기 섬유를 사용하고 있음에도 불구하고, 열경화성 수지를 함침한 부직 섬유 집합체는, 롤 심의 외측에 휘감는 때에도 충분한 인장 강도를 갖고, 휘감는 작업이 용이해진다. 그로 인해, 열경화성 수지로 이루어지는 피복층중에 무기 섬유를 균일하게 분산시킬 수 있고, 강도에 우수하고, 흠집이나 크랙이 생기기 어려운 섬유 보강 수지 롤을 얻을 수 있다.

본 발명에 관한 섬유 보강 수지 롤의 제조 방법은, 섬유 재료를 포함하는 테이프 형상의 부직 섬유 집합체를 순차적으로 이송하면서 해당 부직 섬유 집합체에 액상의 열경화성 수지 재료를 함침하는 공정과, 부직 섬유 집합체를, 직접 또는 하권층을 사이에 두고, 롤 심의 외주상에 휘감는 공정과, 열경화성 수지 재료를 경화시키는 공정을 구비한다. 섬유 재료는, 바람직하게는, 무기 섬유를 주체로 포함한다.

상기한 바와 같이 액상의 열경화성 수지 재료를 함침한 상태에서 부직 섬유 집합체를 롤 심의 외측에 휘감고 있기 때문에, 이 방법에 의해 제조된 롤은, 열경화성 수지중에 무기 섬유를 주체로 하는 섬유 재료가 균일하게 분산된 구조를 갖는다. 그 때문에, 강도가 우수하고, 흠집이나 크랙이 생기기 어려운 것으로 된다. 또한, 섬유 재료가 바인더로 결합되어 있기 때문에, 무기 섬유를 사용하고 있음에도 불구하고, 부직 섬유 집합체는, 롤 심의 외측에 휘감는 때에도 충분한 인장 강도를 갖는 것으로 된다. 따라서 부직 섬유 집합체의 휘감는 작업이 용이해진다.

상기 열경화성 수지 재료를 함침한 부직 섬유 집합체의 이송중과 롤 심에의 휘감는 때의 적어도 한쪽에서, 해당 부직 섬유 집합체에 함침한 열경화성 수지 재료의 점도를 저하시키는 공정을 또한 구비하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 부직 섬유 집합체에 함침시킬 때의 액상 열경화성 수지 재료의 점도는 통상 1500mPa·s 내지 4000mPa·s 정도이지만, 이것을 부직 섬유 집합체의 이송중 또는 롤 심에 휘감는 때의 적어도 한쪽에서, 300mPa·s 내지 1000mPa·s까지 저하시킨다.

이와 같이 부직 섬유 집합체에 함침한 열경화성 수지 재료의 점도를 저하시킴에 의해, 해당 열경화성 수지 재료의 유동을 촉진할 수 있다. 그로 인해, 부직 섬유 집합체 속으로의 수지의 침투를 촉진할 수 있고, 부직 섬유 집합체의 섬유 사이에 수지를 채우면서 부직 섬유 집합체로부터 에어를 추출할 수도 있다.

특히, 부직 섬유 집합체는, 무기 섬유를 주체로 하는 섬유 재료를 바인더로 결합한 것이기 때문에, 롤 심의 외측에 휘감을 때에 충분한 인장 강도를 갖는다. 이 때문에, 휘감을 때의 조이는 힘과 점도의 저하에 의한 열경화성 수지 재료의 유동화와의 상승 작용에 의해, 부직 섬유 집합체로부터 에어를 효율적으로 추출할 수 있고, 부직 섬유 집합체를 열경화성 수지로 완전하게 채울 수 있다. 그 결과, 완성된 롤은, 이미 부직 섬유 집합체가 적층한 구조가 아니라, 피복층중에 섬유 재료가 균일하게 분산되고, 게다가 내부에 에어를 포함하지 않는 것으로 된다.

부직 섬유 집합체에 함침한 열경화성 수지 재료의 점도를 저하시키는 수단으로서는, 부직 섬유 집합체를 가열하는 방법을 들 수 있다. 부직 섬유 집합체의 가열은, 열풍 장치나 히터에 의해 행할 수 있다. 또한, 가열 이외의 수법으로 열경화성 수지 재료의 점도를 저하시켜도 좋다.

가열에 의해 열경화성 수지 재료의 점도를 저하시키는 경우, 부직 섬유 집합체를 롤 심의 외측에 휘감는 작업이 종료되기 까지에 열경화성 수지 재료의 반응이 진행되면, 부직 섬유 집합체로부터 에어를 내쫓을 수 없게 된다. 이 때문에, 고온으로 가열하여 부직 섬유 집합체에 액상의 열경화성 수지 재료를 함침한 후, 곧바로 온도를 내리는 것이 바람직하다. 이와 같은 점에서, 가열 수단으로서는, 부직 섬유 집합체의 이송중과 롤 심에 휘감을 때의 적어도 한쪽에서, 국소적으로 가열 장치를 설치하여 두고, 액상의 열경화성 수지 재료를 함침한 부직 섬유 집합체가 가열 장치를 통과하는 때에 순간적으로 가열하는 것이 바람직하다. 부직 섬유 집합체를 구성하는 무기 섬유는 유기 섬유에 비하여 내열성이 있기 때문에, 가열 수단에 의해 가열하여도 손상되는 일은 없다. 이 때문에, 섬유 재료에 의한 수지 롤의 보강 효과는 양호하다.

부직 섬유 집합체의 이송중과 롤 심에 휘감는 때의 적어도 한쪽에서 부직 섬유 집합체에 함침한 열경화성 수지 재료의 점도를 저하시킴에 의해, 상술한 바와 같이 부직 섬유 집합체로의 열경화성 수지 재료의 침투를 촉진할 수 있고, 롤 심의 외측에 휘감을 때의 조이는 힘과도 서로 어울려서, 부직 섬유 집합체중에 존재하는 에어를 추출하고, 또한 부직 섬유 집합체를 열경화성 수지로 완전하게 채울 수 있다. 그 결과, 완성된 롤은, 이미 부직 섬유 집합체가 적층한 구조가 아니라, 피복층중에 섬유 재료가 균일하게 분산되고, 게다가 내부에 에어를 포함하지 않는 것으로 된다. 이 경우도, 부직 섬유 집합체에 함침한 열경화성 수지 재료의 점도를 저하시키는 수단으로서는 부직 섬유 집합체를 가열하는 방법을 들 수 있다. 또한, 섬유 재료는 유기 섬유, 무기 섬유 어느 것이라도 상관 없다.

바람직하게는 복수회 또는 복수 개소에서 수지 재료의 점도를 저하시킴으로써, 보다 효과적으로 부직 섬유 집합체중으로부터 에어를 추출하고, 또한 부직 섬유 집합체를 열경화성 수지로 채울 수 있다.

상기 부직 섬유 집합체는, 50N/15㎜ 이상의 길이 방향 인장 강도를 갖는 것 이 바람직하다.

부직 섬유 집합체가 50N/15㎜ 이상의 길이 방향 인장 강도를 갖고 있는 경우에, 부직 섬유 집합체로 이루어지는 테이프는, 롤 심의 외측에 휘감을 때에도 충분한 인장 강도를 갖는다. 그 때문에, 휘감는 작업이 용이해진다. 다른 한편, 부직 섬유 집합체로 이루어지는 테이프의 길이 방향 인장 강도가 이보다 낮으면, 롤 심의 외측에 휘감을 때의 장력에 의해 테이프를 구성하는 섬유가 흩어지거나, 테이프가 조각조각나기 쉬워지고, 휘감기가 곤란하게 된다.

또한, 부직 섬유 집합체는, 30g/㎡ 내지 100g/㎡의 평량(坪量)을 갖는 것이 바람직하다.

부직 섬유 집합체의 평량이 30g/㎡ 보다도 작으면, 부직 섬유 집합체로 이루어지는 테이프의 강도가 작아지고, 롤 심의 외측에 휘감을 때의 장력에 의해 조각조각날 우려가 있다. 또한, 부직 섬유 집합체의 평량이 작은 경우는 테이프의 두께가 작기 때문에, 열경화성 수지 재료를 함침한 부직 섬유 집합체로 이루어지는 피복층을 소정의 두께로 하기 위해서는 테이프를 휘감는 회수를 많게 할 필요가 있고, 수고가 든다. 다른 한편, 부직 섬유 집합체의 평량이 100g/㎡을 넘어서 너무 큰 경우는, 테이프의 두께가 크기 때문에, 휘감음에 고르지 못함이 생기기 쉬워지고, 균일한 롤을 제조하는 것이 곤란해진다.

상기 부직 섬유 집합체는, 내부에 보강사(補强絲)나, 니들펀치에 의한 섬유의 강제적인 뒤얽힘 등의 불균일성 요소를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 이 의미에서, 부직 섬유 집합체는, 섬유 재료를 초조(抄造,수중 등에 조합되어 있는 재료를 망 등으로 떠서 종이와 같이 얇게 만드는 것)한 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이로써, 표면이 균일한 롤을 얻을 수 있다.

또한, 부직 섬유 집합체로서 섬유 재료를 초조한 것을 이용한 경우, 완성된 섬유 보강 수지 롤은, 롤의 면방향(둘레 방향 또는 축방향)으로 섬유 재료가 배향된 구조로 되기 때문에, 크랙의 발생을 억제하는 효과도 있다.

부직 섬유 집합체를 구성하는 무기 섬유로서는, 유리 섬유, 카본 섬유, 세라믹 섬유, 금속 섬유 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 비용 등을 고려하면 유리 섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 무기 섬유는, 통상은 1종류의 섬유를 단독으로 사용하지만, 2종류 이상의 섬유를 혼합하여 사용하여도 상관 없다. 예를 들면, 유리 섬유와 카본 섬유를 혼합하여, 롤의 대전(帶電)을 방지하는 것도 생각된다.

부직 섬유 집합체의 섬유 재료를 결합하는 바인더의 종류는 특히 한정되지 않지만, 에폭시 수지, 폴리비닐알코올 등이 일반적이다. 특히, 부직 섬유 집합체에 함침하는 열경화성 수지 재료와, 섬유 재료를 결합하는 바인더를 동종의 재료로 함에 의해, 열경화성 수지 재료의 물성을 손상시키는 일 없이, 표면 물성, 주행 특성 등에 우수한 섬유 보강 수지 롤을 얻을 수 있다. 이 의미에서, 열경화성 수지 재료 및 바인더를 함께 에폭시 수지계 재료로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서의 열경화성 수지로서는, 열경화성 수지와 무기 충전재와의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.

섬유 보강 수지 롤은, 부직 섬유 집합체의 무기 섬유에 더하여, 무기 충전재를 포함함에 의해, 더욱 강도에 우수하고, 흠집이나 크랙이 생기기 어려운 롤로 할 수 있다.

무기 충전재로서는, 실리카 분말, 석영, 유리, 클레이, 탄산칼슘, 카본, 세라믹 등의 분말, 비즈, 단섬유, 위스커 등을 들 수 있다. 무기 충전재는, 1종류만을, 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 그 중에서도, 내마모성, 내흠집성, 압축 강도 등의 롤의 물성 향상 및 비용 등의 점을 고려하면, 실리카 분말을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 카본 등의 도전성의 충전재를 혼합함에 의해, 롤의 대전 방지를 도모하는 것도 생각된다. 무기 섬유를 유리 섬유로 하고, 무기 충전재를 실리카 분말로 하는 조합에 의해, 특히 강도에 우수하고, 흠집이나 크랙이 생기기 어려운 롤로 할 수 있다.

부직 섬유 집합체에 함침하는 열경화성 수지 재료로서는, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리이미드 수지, 우레탄 수지 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 에폭시 수지가 바람직하다. 에폭시 수지를 사용함에 의해, 강도에 우수하고, 흠집이나 크랙이 생기기 어려운 롤로 할 수 있다.

본 발명에 관한 섬유 보강 수지 롤은, 피복층중에 포함되는 섬유 재료가 수지 롤의 면방향(둘레 방향 또는 축방향)으로 배향하고 있는 것이 바람직하다. 섬유 재료가 수지 롤의 반경 방향으로 향하고 있으면, 수지 롤의 압축 탄성률이 필요 이상으로 증대하여 버리고, 닙 할때의 탄성 변형에 지장을 초래하여 롤의 특성상 바람직하지 않은 영향을 줄 우려가 있다. 섬유 재료가 수지 롤의 면방향으로 배향하고 있음에 의해, 이와 같은 특성 열화를 회피할 수 있는데다, 수지 롤에 있어서의 크랙의 발생을 억제할 수도 있다.

본 발명에 관한 섬유 보강 수지 롤은, 피복층의 두께, 또는 하권층을 갖는 경우에는 하권층 및 피복층의 두께의 합계가, 3㎜ 내지 15㎜인 것이 바람직하다. 피복층의 두께, 또는 하권층 및 피복층의 두께의 합계가 3㎜보다도 작으면, 충분한 닙 폭을 얻을 수 없게 될 우려가 있다. 또한, 하권층의 두께, 또는 하권층 및 피복층의 두께의 합계가 15㎜를 초과하면, 피복층에 균열이 생기기 쉬워지기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명에 관한 섬유 보강 수지 롤의 롤 심은, 통상의 롤 심 이외에, 내부로부터의 가열 또는 냉각을 행할 수 있는 가열 및/또는 냉각 수단을 구비한 롤 심으로 할 수도 있다.

내부로부터의 가열 및/또는 냉각을 행할 수 있는 타입의 롤 심을 이용한 경우에는, 특히 섬유 보강 수지 롤을 캘린더 롤로서 이용하는 경우에 있어서, 처리 대상이 되는 웨브 재료의 처리 성능을 향상시키는 것이 가능하다. 유기 섬유에 비하여 무기 섬유는 열전도성이 높기 때문에, 내부로부터의 가열 및/또는 냉각을 행할 수 있는 타입의 롤 심을 이용하는 경우에는, 본 발명과 같이 피복층에 이용하는 부직 섬유 집합체가 무기 섬유인 것이 보다 효과적으로 된다. 이 경우, 무기 섬유 중에서도, 카본 섬유 또는 금속 섬유를 이용함에 의해, 보다 높은 열전도성을 얻을 수 있고, 섬유 보강 수지 롤의 가열·냉각이 효과적으로 된다. 또한, 내부로부터 가열 및/또는 냉각을 행할 수 있는 타입의 롤 심을 이용하는 경우, 피복층의 두께는 얇은 편이 열전도성에 우수한 것으로 된다. 따라서 이 경우에는, 피복층의 두께, 또는 하권층 및 피복층의 두께의 합계의 바람직한 값은 3㎜ 내지 15㎜, 보다 바람직하게는 3㎜ 내지 10㎜이다. 롤 심의 내부로부터의 가열·냉각은, 물, 오일, 증기, 전자유도 등에 의해 행하여진다. 이 경우, 섬유 보강 수지 롤은 10℃ 내지 150℃의 범위에서 가열 및 냉각할 수 있다.

본 발명에 관한 섬유 보강 수지 롤의 피복층은, 바람직하게는 유리 전이 온도(Tg)가 120℃ 내지 200℃이다. 피복층의 유리 전이 온도(Tg)가 120℃보다도 낮은 경우, 섬유 보강 수지 롤의 내구성, 내열성이 낮아질 우려가 있다. 한편, 피복층의 유리 전이 온도(Tg)가 200℃를 초과하면, 섬유 보강 수지 롤의 냉각시에 균열이 발생하기 쉬워진다.

도 1은 본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 섬유 보강 수지 롤의 종단면을 도시한 단면도.

도 2는 본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 섬유 보강 수지 롤의 횡단면을 도시한 단면도로서, 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면을 도시한 도면.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 섬유 보강 수지 롤의 부분 확대 모식도.

도 4는 본 발명에 의한 섬유 보강 수지 롤의 제조 방법을 설명하기 위한 개념도.

도 5는 본 발명의 제 2의 실시 형태에 관한 섬유 보강 수지 롤의 종단면을 도시한 단면도.

이하, 도 1 내지 도 5를 이용하여 본 발명의 실시의 형태에 관해 설명한다. 도 1과 도 2는 본 발명의 제 1의 실시 형태에 있어서의 섬유 보강 수지 롤(1)의 단면도이다. 도 3a 및 도 3b는 섬유 보강 수지 롤(1)의 부분 확대 모식도이다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 섬유 보강 수지 롤(1)은, 롤 심(2)과, 섬유 보강 하권층(3)과, 피복층(4)을 구비한다.

롤 심(2)은, 예를 들면 길이 2370㎜, 직경 415㎜의 철제이다. 하권층(3)은, 섬유 보강 수지 롤(1)의 강도를 향상시키기 위해, 롤 심(2)의 외주상에 형성된다.

해당 하권층(3)은, 예를 들면 3㎜ 정도의 두께를 갖고, 일본특공 소59-25886호 공보 등에서 공지의 구성으로 할 수 있고, 열경화성 수지 또는 이것과 무기 분말과의 혼합물을 함침한 보강 섬유 등에 의해 형성할 수 있다. 하권층(3)의 보강 섬유로서는, 무기 또는 유기 섬유의 로빙, 직포, 부직포 등을 단독으로, 또는 이들을 조합한 것을 이용할 수 있다. 또한, 섬유 보강 수지 롤(1)의 사용 조건이 비교적 엄하지 않은 경우에는, 하권층(3)을 생략하는 것도 가능하다.

피복층(4)은, 예를 들면 7㎜ 정도의 두께를 갖고, 하권층(3)의 위에서 유리 섬유 등의 무기 섬유를 주체로 하는 섬유 재료를 바인더로 결합한 테이프 형상의 부직 섬유 집합체를 휘감아 형성된다.

피복층(4)과 하권층(3)의 두께의 비율은 1/9 내지 9/1로 하는 것이 바람직하다. 또한, 하권층(3)의 두께와 피복층(4)의 두께와의 합계가 3㎜ 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다. 하권층(3)과 피복층(4)과의 두께의 합계가 3㎜보다도 작으면, 섬유 보강 수지 롤과 금속 롤을 대향시켜서 하중을 가하였을 때, 최적의 닙 폭을 얻을 수가 없다.

보다 상세하게는, 후술하는 바와 같이 액상의 열경화성 수지 재료를 함침한 상기 부직 섬유 집합체를 롤 심(2)의 외주에 휘감고, 그 후에 수지를 경화시킴으로써 피복층(4)을 형성한다.

피복층(4)은, 도 3a에 모식적으로 도시한 바와 같이, 복수의 부직 섬유 집합체가 수지로 채워진 상태에서 적층되지만, 경화 후의 수지 롤은 다층 구조로 되지 않고, 도 3b에 도시한 바와 같이 피복층(4) 속에 섬유 재료(6)가 균일하게 분산된 상태로 된다.

또한, 본 발명의 피복층(4)에 있어서의 상기한 섬유 재료의 연장 방향(각 섬유의 길이 방향의 방향)은, 수지 롤(1)의 둘레 방향 또는 축방향인 것이 바람직하다. 수지 롤(1)의 반경 방향으로 섬유가 향하면, 마치 섬유가 서있는 것 같은 상태로 되고, 수지 롤(1)의 압축 탄성률이 필요 이상으로 증대하여 버린다. 그 때문에, 닙 할때의 탄성 변형에 지장을 초래하고, 롤의 특성상 바람직하지 않다.

그래서, 섬유 재료의 배향 방향을 주로 수지 롤(1)의 둘레 방향 또는 축방향으로 함에 의해, 이러한 특성 열화를 회피할 수 있다. 또한, 수지 롤(1)에 있어서의 크랙의 발생을 억제할 수도 있다.

다음에, 본 발명의 섬유 보강 수지 롤(1)의 제조 방법에 관해, 도 4를 이용하여 설명한다.

우선, 롤 심(2)의 외주면을 샌드블라스트에 의해 조면화하고, 이 롤 심(2)의 외주면에 두께 3㎜의 하권층(3)을 형성한다. 하권층(3)은, 실리카 분말을 20wt% 혼입한 에폭시 수지액을 함침시킨 유리 로빙을 롤 심(2)의 주위에 두께 1㎜로 휘감고, 계속해서 이 유리 로빙의 외주에 마찬가지 에폭시 수지액을 함침시킨 유리 클로스 테이프를 두께 2㎜로 휘감아 형성한다.

뒤이어, 도 4에 도시한 방법으로, 유리 섬유를 에폭시 수지 바인더로 결합한 유리 페이퍼(SYS-041：오리베스트사제)(8)에, 상기한 바와 마찬가지 실리카 분말을 20wt% 혼입한 에폭시 수지액(12)을 함침하면서, 이것을 하권층(3)의 위에서 휘감아 피복층(4)을 형성한다.

유리 페이퍼(8)로서는, 예를 들면 길이 방향 인장 강도가 63.7N/15㎜, 평량이 40.7g/㎡, 폭이 50㎜, 두께가 0.34㎜의 것을 이용할 수 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 유리 페이퍼(8)를, 감긴 것(7)으로부터 순차적으로 풀어내고, 풀어낸 유리 페이퍼(8)를, 텐션 바(9)를 통과하여 수지조(13) 내의 에폭시 수지액(12)에 침지한다. 수지조(13) 내의 에폭시 수지(12)의 점도는 1500mPa·s 내지 4000mPa·s 정도이다.

수지조(13)를 통과시킨 후, 2개의 조임 바(10)에 의해 에폭시 수지(12)의 함침량을 조정하고, 소정의 회전수로 회전하는 롤 심(2)의 외측에 하권층(3)의 위에서 유리 페이퍼(8)를 휘감는다.

이 때, 유리 페이퍼(8)는, 롤 심(2)에 휘감기 직전 및 휘감는 중의 2개소에서, 각각 열풍 가공기 등의 가열 장치(11)에 의해 약 600℃의 온도로 국소적으로 가열한다. 그로 인해, 유리 페이퍼(8)에 함침한 에폭시 수지액(12)의 점도를 순간적으로 내려서 유리 페이퍼(8)에 에폭시 수지액(12)을 충분히 함침시킴과 함께, 에 폭시 수지액(12)을 함침한 유리 페이퍼(8)로부터 에어를 제거한다.

이 때, 도 4에 도시한 바와 같이, 유리 페이퍼(8)의 표리로부터 수지를 직접 가열하는 것이 바람직하다. 그로 인해, 수지액의 점도를 효율적으로 저하시킬 수 있다. 가열한 순간, 에폭시 수지액(12)의 점도는 300mPa·s 내지 1000mPa·s 정도가 된다.

또한, 가열 장치(11)로서는, 유리 페이퍼(8)에 열풍을 내뿜는 상기한 열풍 가공기 이외에, 히터 등을 사용하는 것도 가능하다.

유리 페이퍼(8)가 휘감기는, 롤 심(2)이 1주하는 동안에 유리 페이퍼(8)의 폭의 1/2씩 롤 심(2)의 축방향으로 이동시키고, 축방향의 일단부터 타단까지의 이동을 12회 반복하여 행한다. 그로 인해, 피복층(4)을 두께 약 7㎜로 형성할 수 있다.

뒤이어, 롤 심(2), 하권층(3) 및 피복층(4)을 적층한 적층 원통체를 180℃의 온도로 가열하여 에폭시 수지를 경화시킨다. 또한 외주면을 절삭하고, 연마하여, 길이 5200㎜, 직경 431㎜의 섬유 보강 수지 롤(1)이 완성된다.

도 5에, 본 발명의 제 2의 실시 형태에 관한 섬유 보강 수지 롤(101)의 단면도를 도시한다. 제 2의 실시 형태에 관한 섬유 보강 수지 롤(101)과 제 1의 실시 형태에 관한 섬유 보강 수지 롤(1)과의 상위는, 롤 심(102)이, 내부로부터 가열 및/또는 냉각을 행할 수 있는 타입의 것이라는 점이다. 그 이외의 하권층(103), 피복층(104) 및 섬유 보강 수지 롤(101)의 제조 방법에 관해서는, 제 1의 실시 형태에서의 하권층(3), 피복층(4) 및 섬유 보강 수지 롤(1)의 제조 방법과 같다. 롤 심(102)은, 내부가 중공으로 되어 있고, 롤 심(102)의 양 단에 있는 축부에 마련된 주입·배출부(105, 106)로부터 물, 오일, 증기 등의 열매체를 주입 및 배출하는 것이 가능하다.

이상과 같이, 도면을 참조하여 본 발명의 실시의 형태를 설명하였지만, 그것들은 예시적인 것이다. 본 발명과 동일한 범위 내에서, 또한 균등한 범위 내에서, 여러가지의 수정이나 변형이 가능한 것을 부기하여 둔다.

본 발명은, 제지, 제철, 필름, 섬유 등의 각종 공업에서 사용되는 섬유 보강 수지 롤에 유리하게 이용될 수 있다.

Claims (17)

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3. 롤 심(2)과,

   상기 롤 심(2)의 외주상에 직접 또는 섬유 보강 하권층(3)을 사이에 두어 형성되고, 무기 섬유를 주체로 하는 섬유 재료(6)를 포함하는 열경화성 수지로 이루어지는 피복층(4)을 구비하고,

   상기 피복층(4)에 상기 섬유 재료(6)가 균일하게 분산된, 대형이며 경질의 수지 롤에서,

   상기 피복층(4)은, 상기 섬유 재료(6)를 바인더로 결합한 테이프 형상의 부직 섬유 집합체에 열경화성 수지 재료를 함침한 것을 휘감음으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 섬유 보강 수지 롤.
4. 롤 심(2)과,

   상기 롤 심(2)의 외주상에 직접 또는 섬유 보강 하권층(3)을 사이에 두어 형성되고, 무기 섬유를 주체로 하는 섬유 재료(6)를 포함하는 열경화성 수지로 이루어지는 피복층(4)을 구비하고,

   상기 피복층(4)에 상기 섬유 재료(6)가 균일하게 분산된, 대형이며 경질의 수지 롤에서,

   상기 섬유 재료(6)는, 상기 수지 롤의 면방향으로 배향하고 있는 것을 특징으로 하는 섬유 보강 수지 롤.
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6. 롤 심(2)과,

   상기 롤 심(2)의 외주상에 직접 또는 섬유 보강 하권층(3)을 사이에 두어 형성되고, 무기 섬유를 주체로 하는 섬유 재료(6)를 포함하는 열경화성 수지로 이루어지는 피복층(4)을 구비하고,

   상기 피복층(4)에 상기 섬유 재료(6)가 균일하게 분산된, 대형이며 경질의 수지 롤에서,

   상기 롤 심(2)은, 내부로부터의 가열 또는 냉각을 행할 수 있는 가열 또는 냉각 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 섬유 보강 수지 롤.
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8. 섬유 재료(6)를 포함하는 테이프 형상의 부직 섬유 집합체를 순차적으로 이송하면서 상기 부직 섬유 집합체에 액상의 열경화성 수지 재료를 함침하는 공정과,

   상기 부직 섬유 집합체를 직접 또는 섬유 보강 하권층을 사이에 두고 롤 심(2)의 외주상에 휘감는 공정과,

   상기 열경화성 수지 재료를 경화시키는 공정을 구비하며,

   상기 부직 섬유 집합체는, 상기 섬유 재료(6)를 바인더로 결합한 것을 특징으로 하는 섬유 보강 수지 롤의 제조 방법.
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10. 섬유 재료(6)를 포함하는 테이프 형상의 부직 섬유 집합체를 순차적으로 이송하면서 상기 부직 섬유 집합체에 액상의 열경화성 수지 재료를 함침하는 공정과,

    상기 부직 섬유 집합체를 직접 또는 섬유 보강 하권층을 사이에 두고, 롤 심(2)의 외주상에 휘감는 공정과,

    상기 열경화성 수지 재료를 경화시키는 공정을 구비하며,

    상기 열경화성 수지 재료를 함침한 상기 부직 섬유 집합체의 이송 중과 상기 롤 심(2)에 휘감는 때의 적어도 한쪽에서, 상기 부직 섬유 집합체에 함침한 열경화성 수지 재료의 점도를 저하시키는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 섬유 보강 수지 롤의 제조 방법.
11. 섬유 재료(6)를 포함하는 테이프 형상의 부직 섬유 집합체를 순차적으로 이송하면서 상기 부직 섬유 집합체에 액상의 열경화성 수지 재료를 함침하는 공정과,

    상기 부직 섬유 집합체를 직접 또는 섬유 보강 하권층을 사이에 두고, 롤 심(2)의 외주상에 휘감는 공정과,

    상기 열경화성 수지 재료를 경화시키는 공정을 구비하며,

    상기 부직 섬유 집합체는, 50N/15㎜ 이상의 길이 방향 인장 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 섬유 보강 수지 롤의 제조 방법.
12. 섬유 재료(6)를 포함하는 테이프 형상의 부직 섬유 집합체를 순차적으로 이송하면서 상기 부직 섬유 집합체에 액상의 열경화성 수지 재료를 함침하는 공정과,

    상기 부직 섬유 집합체를 직접 또는 섬유 보강 하권층을 사이에 두고, 롤 심(2)의 외주상에 휘감는 공정과,

    상기 열경화성 수지 재료를 경화시키는 공정을 구비하며,

    상기 부직 섬유 집합체는, 30g/㎡ 이상 100g/㎡ 이하의 평량을 갖는 것을 특징으로 하는 섬유 보강 수지 롤의 제조 방법.
13. 섬유 재료(6)를 포함하는 테이프 형상의 부직 섬유 집합체를 순차적으로 이송하면서 상기 부직 섬유 집합체에 액상의 열경화성 수지 재료를 함침하는 공정과,

    상기 부직 섬유 집합체를 직접 또는 섬유 보강 하권층을 사이에 두고, 롤 심(2)의 외주상에 휘감는 공정과,

    상기 열경화성 수지 재료를 경화시키는 공정을 구비하며,

    상기 부직 섬유 집합체는, 상기 섬유 재료를 초조(抄造)한 것을 특징으로 하는 섬유 보강 수지 롤의 제조 방법.
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