WO2005003576A1 - 樹脂ロールの製造方法 - Google Patents

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Atsuo Watanabe
Kenjiro Nakayama
Tetsuya Murakami
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Yamauchi Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a resin roll used in various industries such as papermaking, ironmaking, film, and fiber, and more specifically, to a papermaking calender roll, a papermaking press roll, and a fiberglass.
  • the present invention relates to a method for producing a large-sized, high-load-resistant resin roll used as a calendar roll for manufacturing magnetic recording media, and the like.
  • the resin roll used for the above applications generally has a structure in which a lower winding layer made of a fiber reinforced resin is formed on the outer periphery of a roll core and an outer cylinder made of a synthetic resin is formed on the outer circumference of the lower winding layer. It is used.
  • a known technique relating to such a method for producing a resin roll there is a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-260092 (Patent Document 1).
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-260092 discloses a process in which a thermosetting resin-impregnated fiber material is wound around an outer peripheral surface of a metal roll core to form a fiber-reinforced lower winding layer, and a heat treatment is performed separately from this process.
  • a low-viscosity adhesive is injected into the annular gap formed between the lower winding layer and the cylinder, and the adhesive is cured at a predetermined temperature, and the lower winding layer and the cylinder are connected via the adhesive layer.
  • the method of manufacturing a resin roll described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-260092 is particularly useful for manufacturing a large and hard resin roll, and has excellent compressive strength and is hardly scratched on the surface. Since it can produce grease rolls, it has been used successfully as a method for producing calender rolls for papermaking.
  • the publication describes, as the fiber material forming the lower winding layer, yarns of inorganic fibers or organic fibers, open bing, cross tape, and the like. Further, these materials are combined with organic fibers or inorganic fibers. It is described that it can be used in combination with a nonwoven fabric.
  • the fibers forming the lower winding layer of the resin roll which is large and can withstand high loads, need to be wound with a constant tension, yarn, roving or cross tape having strength in the length direction is generally used. It is used. If the outer peripheral surface of the lower winding layer is formed of yarn, roving or cross tape, the outer peripheral surface of the lower winding layer becomes inhomogeneous. Cracks are likely to occur in the outer cylinder or the adhesive layer, starting from the yarn, roving or cloth tape fibers present on the surface of the layer. Therefore, it is preferable that at least the outer peripheral surface of the lower winding layer is formed of a nonwoven fabric.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-160092 also discloses a nonwoven fabric of organic fibers or inorganic fibers as a fiber material forming the lower winding layer.
  • organic fibers and inorganic fibers are compared, it is considered that inorganic fibers are more preferable in terms of strength against a high load.
  • nonwoven fabrics made of inorganic fibers are less flexible than nonwoven fabrics made of organic fibers, and fibers tend to disperse with respect to tensile force.
  • non-woven fabric of organic fibers is used on the outer peripheral surface of the lower winding layer.
  • a linear pressure load of about 200 kN / m to 400 kN / m is applied.
  • a resin roll using an organic fiber non-woven fabric on the outer periphery of the lower winding layer also breaks the interface between the lower winding layer and the outer cylinder or the adhesive layer, and the roll is damaged. It could be damaged.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a resin roll that can withstand a high load and is less likely to break the roll due to destruction of the interface between the lower winding layer and the outer cylinder or the adhesive layer. It is in.
  • the outer periphery of the roll core is made of a fiber-reinforced resin.
  • a method for manufacturing a resin roll in which a lower winding layer is formed and an outer cylinder made of a synthetic resin is formed on the outer periphery of the lower winding layer with or without an adhesive layer, is characterized in particular by the method of forming the lower winding layer.
  • the present invention provides a resin including a step of forming a lower winding layer made of a fiber-reinforced resin on the outer periphery of a roll core, and a step of forming a synthetic resin outer cylinder on the outer circumference of the lower winding layer.
  • the step of forming the lower winding layer is such that a tape-shaped nonwoven fiber aggregate in which a fiber material mainly composed of inorganic fibers is bound with a binder is sequentially transferred in a predetermined direction.
  • the method includes winding around the outer periphery of the roll core and impregnating the nonwoven fiber aggregate with a liquid thermosetting resin during the transfer of the nonwoven fiber aggregate.
  • At least the outer peripheral surface of the lower winding layer has a structure in which a fiber material mainly composed of inorganic fibers is uniformly dispersed in the thermosetting resin, which leads to breakage of the roll. Does not include non-uniform elements.
  • inorganic fibers have a higher strength than organic fibers, and prevent breakage at the interface with the outer cylinder or adhesive layer and breakage of the roll due to cracks even when used under high load. be able to.
  • the nonwoven fiber aggregate since the fiber material is bonded at the S binder, the nonwoven fiber aggregate has a sufficient tensile strength even when wound around the outer periphery of the roll core despite the use of inorganic fibers. It will be. Therefore, the work of winding the nonwoven fiber aggregate becomes easy.
  • the lower winding layer may have a single-layer structure or a laminated structure.
  • the lower winding layer has a laminated structure including an inner layer and an outer layer.
  • the step of forming the lower winding layer includes forming an inner layer of the lower winding layer on the outer periphery of the roll core, and forming an outer layer on the inner layer.
  • the outer layer is a non-woven fiber aggregate impregnated with a thermosetting resin.
  • the inner layer of the lower winding layer is formed by impregnating a liquid thermosetting resin into a thread, roving or cloth tape made of any one of inorganic fibers and organic fibers, and winding it around a roll core.
  • a liquid thermosetting resin into a thread, roving or cloth tape made of any one of inorganic fibers and organic fibers, and winding it around a roll core.
  • a liquid thermosetting resin into a thread, roving or cloth tape made of any one of inorganic fibers and organic fibers, and winding it around a roll core.
  • a liquid thermosetting resin into a thread, roving or cloth tape made of any one of inorganic fibers and organic fibers, and winding it around a roll core.
  • at least the outer peripheral surface of the lower winding layer is constituted by a layer in which a non-woven fiber aggregate mainly composed of inorganic fibers is impregnated with a thermosetting resin. It is particularly preferable to give the resin roll strength against high
  • the thread, roving or cloth tape is made of glass fiber.
  • the fibers that can constitute yarns, rovings or cross tapes include carbon fibers and metal fibers as inorganic fibers, and organic fibers include polyamide fibers, aromatic polyamide fibers, polyimide fibers, polyester fibers, and the like. Phono
  • Fiber Acrylic fiber and the like.
  • Examples of the inorganic fibers constituting the nonwoven fiber aggregate include glass fibers, carbon fibers, ceramic fibers, and metal fibers. Above all, it is preferable to use glass fiber in consideration of cost and strength.
  • the inorganic fiber one kind of fiber is usually used alone, but two or more kinds of fibers may be mixed and used.
  • the nonwoven fiber aggregate is usually composed of only inorganic fibers, but organic fibers such as polyamide and polyester may be mixed with the inorganic fibers.
  • the nonwoven fiber aggregate does not include any non-uniformity factor such as a reinforcing yarn or forced entanglement of fibers by a needle punch.
  • a nonwoven fabric or paper made of a fiber material as the nonwoven fiber aggregate.
  • the non-woven fiber aggregate formed by making a fiber material has a low orientation component in the vertical direction of the fiber, and is almost randomly oriented in the plane direction. Alternatively, at the interface with the adhesive layer, generation of cracks originating from the constituent fibers of the lower winding layer can be almost completely prevented.
  • the type of binder that binds the fiber material of the nonwoven fiber aggregate is not particularly limited, but epoxy resins, polybutyl alcohol, and the like are generally used.
  • thermosetting resin material that impregnates the nonwoven fiber aggregate and the binder that binds the fiber material, it is possible to obtain excellent strength without impairing the physical properties of the lower winding layer. it can. In this sense, it is preferable that both the thermosetting resin material and the binder be epoxy resin-based materials.
  • the body preferably has a longitudinal tensile strength of 50 N / 15 mm or more. Since the nonwoven fiber aggregate has a longitudinal tensile strength of 50 N / 15 mm or more, the tape made of the nonwoven fiber aggregate has sufficient tensile strength when wound around the roll core. You. Therefore, the winding operation becomes easy. On the other hand, if the tensile strength of the tape composed of the non-woven fiber aggregate in the longitudinal direction is lower than this, the fibers constituting the tape may become loose due to the tension when wound around the outer periphery of the roll core, or the tape may become thin. It may be cut or cramped, making it difficult to wind.
  • the nonwoven fiber aggregate preferably has a basis weight of 30 gZm 2 or more and 100 g / m 2 or less. If the basis weight of the nonwoven fiber aggregate is less than 30 gZm 2, the strength of the tape made of the nonwoven fiber aggregate will be low, and the tape may be cut off by the tension when wound around the outer periphery of the roll core. Further, when the basis weight of the nonwoven fiber aggregate is small, the thickness of the tape is small, so that it is necessary to increase the number of times of winding the tape to make the lower winding layer a predetermined thickness, which is troublesome. On the other hand, if the basis weight of the nonwoven fiber aggregate is too large beyond 100 g / m 2 are likely out uneven thickness of the lower ⁇ , to form a uniform bottom ⁇ it becomes difficult result, The strength of the resin roll may be reduced.
  • thermosetting resin impregnated in the nonwoven fiber aggregate examples include an epoxy resin, a polyester resin, a polyimide resin, and a urethane resin. Among them, an epoxy resin is preferable. By using an epoxy resin as the thermosetting resin impregnating the nonwoven fiber aggregate, a lower winding layer having excellent durability against a high load can be obtained.
  • thermosetting resin impregnating the nonwoven fiber aggregate it is preferable to mix an inorganic filler with the thermosetting resin impregnating the nonwoven fiber aggregate.
  • thermosetting resin impregnated in the nonwoven fiber aggregate constituting the lower winding layer powders such as silica, quartz, glass, clay, calcium carbonate, carbon, and ceramics,
  • Examples include beads, short fibers, and whiskers.
  • the inorganic filler only one kind or a mixture of two or more kinds can be used. Above all, it is preferable to use silica powder in consideration of improvement in physical properties such as compressive strength and cost.
  • the inorganic fiber In particular, the strength of the lower winding layer and the resin mouth is improved by using a combination of carbon fibers and silica powder as the inorganic filler.
  • the step of forming the lower winding layer includes impregnating the nonwoven fiber aggregate with a liquid thermosetting resin, and then reducing the viscosity of the impregnated thermosetting resin material.
  • the treatment for lowering the viscosity of the thermosetting resin may be performed during the transfer of the nonwoven fiber aggregate, or may be performed when the nonwoven fiber aggregate is wound around the roll core.
  • the viscosity of the thermosetting resin may be reduced at both the position during the transfer and the winding position.
  • thermosetting resin does not sufficiently penetrate into the nonwoven fiber aggregate and air is contained in the nonwoven fiber aggregate, the use of the resin roll under a high load may cause the lower wound layer and The roll may break at the interface with the outer cylinder or the adhesive layer. Therefore, by lowering the viscosity of the thermosetting resin material impregnated in the nonwoven fiber aggregate as described above, the flow of the thermosetting resin material can be promoted. Thereby, the penetration of the resin into the nonwoven fiber aggregate can be promoted, and the air can be expelled while filling the resin between the fibers of the nonwoven fiber aggregate.
  • the nonwoven fiber aggregate is formed by binding a fiber material mainly composed of inorganic fibers with a binder, the nonwoven fiber aggregate is not sufficiently wrapped around the outer periphery of the roll core. Has tensile strength. Therefore, air can be efficiently expelled from the nonwoven fiber aggregate by the synergistic effect of fluidization of the thermosetting resin material due to a decrease in the tightening force and viscosity during winding, and the nonwoven fiber aggregate can be removed.
  • the body can be completely filled with thermosetting resin. As a result, the manufactured resin roll has sufficient strength against a high load.
  • thermosetting resin material impregnated in the nonwoven fiber aggregate there is a method of heating the nonwoven fiber aggregate.
  • the heating of the nonwoven fiber aggregate can be performed by a hot air device or a heater.
  • the viscosity of the thermosetting resin material may be reduced by a method other than heating.
  • thermosetting resin material When the viscosity of the thermosetting resin material is reduced by heating, the reaction of the thermosetting resin material proceeds before the operation of winding the nonwoven fiber aggregate around the outer periphery of the roll core is completed.
  • heating to high temperature It is preferable to lower the temperature immediately after impregnating the nonwoven fiber aggregate with the liquid thermosetting resin material. From such a point, as the heating means, a heating device is locally installed at least during the transfer of the nonwoven fiber aggregate and the winding around the roll core.
  • the nonwoven fiber aggregate impregnated with the liquid thermosetting resin material be heated instantaneously when passing through the heating device.
  • the inorganic fibers that make up the nonwoven fiber aggregate have higher heat resistance than the organic fibers, so they will not be damaged by heating by heating means.
  • the viscosity of the thermosetting resin material impregnated in the nonwoven fiber aggregate at a plurality of times or at a plurality of locations is reduced.
  • the air can be more effectively expelled from the nonwoven fiber aggregate, and the nonwoven fiber aggregate can be filled with the thermosetting resin.
  • the outer cylinder may be formed on the lower winding layer via an adhesive layer, or may be formed directly on the lower winding layer without using an adhesive layer. May be.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a resin roll according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a resin roll according to the present invention.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining a method for forming a nonwoven fiber aggregate layer of a resin roll according to the present invention.
  • the resin roll 1 has a lower wound layer 3 made of a fiber reinforced resin formed on the outer periphery of a roll core 2, and an outer cylinder 5 made of a synthetic resin formed outside of the lower wound layer 3 via a bonding agent layer 4.
  • the lower winding layer 3 includes a glass roving layer 6 impregnated with a thermosetting resin, a glass cloth layer 7 impregnated with a thermosetting resin, and a nonwoven fiber aggregate impregnated with a thermosetting resin in the order of the roll core 2. It has a structure in which layers 8 are stacked.
  • the resin roll 1 can be manufactured, for example, as follows.
  • the outer periphery of an iron roll core 2 having a length of 5200 mm and a diameter of 480 mm is roughened by sandblasting, and a glass roving impregnated with an epoxy resin liquid mixed with 20% by mass of silica powder is wound around the outer periphery of the roll core.
  • a glass cloth tape 7 impregnated with an epoxy resin liquid also containing 20% by mass of silica powder is wound around the outer periphery of the glass roving layer 6 to form a glass cloth layer 7 having a thickness of 2 mm.
  • Glass paper 10 is used in this example, longitudinal tensile strength is 63. 7N / I5mm, basis weight 40. 7g / m 2, 50mm width and a thickness of 0. 34 mm.
  • the glass paper 10 is sequentially fed from the roll 9, and the fed glass paper 10 is passed through a tension bar 11 into an epoxy resin solution 14 mixed with silica powder in a resin tank 15. Immerse.
  • the glass paper 10 that has passed through the resin bath 15 adjusts the impregnation amount of the epoxy resin 14 with the two squeezing bars 12, and the glass cloth 10 is placed outside the roll core 2 that rotates at a predetermined rotation speed. Wrap over layer 7.
  • the glass paper 10 is locally heated at a temperature of about 600 ° C. by a heating device 13 such as a hot-air processing machine immediately before winding around the roll core 2 and at two places during the winding.
  • a heating device 13 such as a hot-air processing machine immediately before winding around the roll core 2 and at two places during the winding.
  • the viscosity of the epoxy resin 14 impregnated in the glass paper 10 is instantaneously reduced, so that the glass paper 10 is sufficiently impregnated with the epoxy resin liquid 14 and air is released from the glass paper 10 impregnated with the epoxy resin liquid 14. Remove.
  • the viscosity of the resin liquid can be efficiently reduced.
  • the viscosity of the epoxy resin liquid becomes about 300mPa ⁇ s-1 OOOmPa ⁇ s.
  • the impregnated epoxy resin liquid is cured at 110 ° C., and a lower winding layer 3 composed of a glass roving layer 6, a glass cloth layer 7 and a nonwoven fiber aggregate layer 8 is provided around the roll core 2.
  • an epoxy resin liquid mixed with silica powder is poured into a cylinder molding die having a predetermined size, and cured at a temperature of 170 ° C and 180 ° C. Processed and outside Make an outer cylinder 5 with a diameter of 540mm, an inner diameter of 501mm and a length of 5300mm.
  • the outer cylinder 5 is fitted over the roll core 2 on which the lower winding layer 3 is formed, and then an epoxy resin adhesive is inserted into an annular gap formed between the lower winding layer 3 and the outer cylinder 5.
  • the adhesive is cured at a temperature of 80 ° C., and the roll core 2 on which the lower winding layer 3 is formed and the outer cylinder 5 are bonded and integrated via an adhesive layer 4 having a thickness of 4 mm.
  • the outer peripheral surface of the roll is cut and polished to complete a resin roll having a length of 5200 mm and a diameter of 530 mm.
  • the outer cylinder 5 is separately formed, and this is fitted over the roll core 2 on which the lower winding layer 3 is formed, and an adhesive is injected into a gap between the lower winding layer 3 and the cylindrical outer cylinder 5.
  • the roll core 2 on which the lower winding layer 3 is formed is placed in a roll forming die, and an adhesive layer is interposed around the lower winding layer 3.
  • the resin roll produced by the method of the present invention can sufficiently withstand use at a linear pressure of 200 kNZm and 400 kN / m, and is useful for applications used under high loads.
  • the present invention can be used as a method for manufacturing a large-sized resin roll capable of withstanding a high load, and in particular, a papermaking calender roll, a papermaking press roll, a fiber calender roll, a calendar for manufacturing magnetic recording media. It can be advantageously used for rolls and the like.

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Abstract

　樹脂ロール１は、ロール芯２の外周に形成された繊維補強樹脂からなる下巻層３と、さらにその外側に接着剤層４を介して形成された合成樹脂製の外筒５とを備える。下巻層３の外周面を構成する不織繊維集合体層８は、無機繊維を主体とする繊維材料をバインダーで結合したテープ状の不織繊維集合体を順次移送しながら、該不織繊維集合体に液状の熱硬化性樹脂を含浸し、ロール芯２の外周に巻き付けることにより形成する。

Description

明 細 書
樹脂ロールの製造方法
技術分野
[0001] この発明は、製紙、製鉄、フィルム、繊維等の各種工業において使用される樹脂口 ールの製造方法に関し、より特定的には、製紙用カレンダーロール、製紙用プレス口 ール、繊維用カレンダーロール、磁気記録媒体製造用カレンダーロール等として使 用される大型で高荷重に耐えうる樹脂ロールの製造方法に関する。
^景技術
[0002] 上記用途に使用される樹脂ロールとしては、一般に、ロール芯の外周に繊維補強 樹脂からなる下巻層を形成し、下巻層の外周に合成樹脂製の外筒を形成した構造 のものが使用されている。このような樹脂ロールの製造方法に関する公知技術として 、特開平 1-260092号公報（特許文献 1)に記載の方法がある。
[0003] 特開平 1 - 260092号公報には、金属製ロール芯の外周面に熱硬化性樹脂含浸繊 維材を卷回して繊維補強下卷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させて外層用 筒体を形成する工程と、繊維補強下巻層を有するロール芯に外層用筒体を嵌め被 せ、下巻層と筒体との間に形成された環状間隙部に低粘性の接着剤を注入し、これ を所定温度で硬化させ、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 よりなる樹脂ロールの製造方法に関する発明が記載されている。
[0004] 特開平 1 - 260092号公報に記載の樹脂ロールの製造方法は、特に大型で硬質の 樹脂ロールの製造に有用であり、優れた圧縮強さを有し、表面に傷が付きにくい樹 脂ロールが製造できるため、製紙用カレンダーロール等の製造方法として実績を上 げている。
[0005] 同公報には、下卷層を形成する繊維材として、無機繊維または有機繊維の糸、口 一ビング、クロステープ等が記載されており、さらに、これらと有機繊維または無機繊 維の不織布とを併用できると記載されている。
[0006] 一般に、樹脂ロールの製造方法としては、特開平 1-260092号公報に記載のよう に、外層用筒体を予め形成しておき、これを下卷層を形成したロール芯に嵌め被せ 、下巻層と筒体との間隙に接着剤を注入して接着一体化する方法以外に、下巻層を 形成したロール芯を成形型内に設置し、下卷層の外周に、接着剤層を介さずに外層 用の液状樹脂を直接注型し、硬化させる方法も公知である。いずれの方法において も、下卷層としては同様の構成材料が使用されている。
[0007] 大型で高荷重に耐えうる樹脂ロールの下卷層を形成する繊維は、一定の張力で卷 きつける必要があるため、長さ方向に強度を有する糸、ロービングまたはクロステープ が一般的に使用されている。し力、しながら、下卷層の外周面が糸、ロービングまたは クロステープで形成されていると、下卷層の外周面が不均質となるため、高荷重で使 用した場合に、下卷層の表面に存在する糸、ロービングまたはクロステープの繊維を 起点として、外筒あるいは接着剤層にクラックが発生しやすくなる。従って、下卷層の 少なくとも外周面は、不織布で構成される方が好ましい。
[0008] 特開平 1一 260092号公報には、下卷層を形成する繊維材として、有機繊維または 無機繊維の不織布も記載されている。有機繊維と無機繊維とを比較すると、高荷重 に対する強度の点では無機繊維を用いた方が好ましいと考えられる。しかしながら、 無機繊維の不織布は、有機繊維の不織布に比べて柔軟性がなぐまた引張力に対 して繊維がばらけや
すいため、ロール芯に巻き付けるのが非常に困難であった。従って、下卷層の外周 面には有機繊維の不織布が使用されているのが現状である。例えば製紙用のカレン ダーロールの場合には、線圧荷重が 200kN/m— 400kN/m程度掛けられる。こ のような高荷重の用途に使用した場合、下卷層の外周に有機繊維の不織布を使用 した樹脂ロールは、やはり下卷層と外筒あるいは接着剤層との界面が破壊し、ロール が破損することがあった。
発明の開示
[0009] この発明の目的は、高荷重に耐えることができ、下卷層と外筒あるいは接着剤層と の界面の破壊によるロールの破損が発生しにくい樹脂ロールを製造する方法を提供 することにある。
[0010] この発明による樹脂ロールの製造方法は、ロール芯の外周に繊維補強樹脂からな る下巻層を形成し、下巻層の外周に接着剤層を介しまたは介さずに合成樹脂製の 外筒を形成する樹脂ロールの製造方法において、特に下巻層の形成方法に特徴を 有する。
[0011] すなわち、この発明は、ロール芯の外周上に繊維補強樹脂からなる下卷層を形成 する工程と、下巻層の外周上に合成樹脂製の外筒を形成する工程とを備えた樹脂口 ールの製造方法であって、下卷層を形成する工程は、無機繊維を主体とする繊維材 料をバインダーで結合したテープ状の不織繊維集合体を所定の方向に順次移送し てロール芯の外周に卷きつけることと、不織繊維集合体の移送途中において、不織 繊維集合体に液状の熱硬化性樹脂を含浸することとを含む。
[0012] 上記の方法によれば、下卷層の少なくとも外周面は、熱硬化性樹脂中に無機繊維 を主体とする繊維材料が均一に分散した構造となるので、ロールの破壊に繋がるよう な不均一性要素を含まない。また、有機繊維を用いた場合に比べて無機繊維は強 度に優れ、高荷重を掛けて使用した場合でも外筒あるいは接着剤層との界面での破 壊やクラックによるロールの破損を防止することができる。さらに、繊維材料力 Sバイン ダ一で結合されているため、無機繊維を使用しているにもかかわらず、不織繊維集 合体は、ロール芯の外周に巻き付ける際にも充分な引張強度を有することとなる。し たがって、不織繊維集合体の巻き付けの作業は容易となる。
[0013] 下卷層は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。一つの実施形態 では、下卷層は、内層と外層とからなる積層構造を有している。この場合、下卷層を 形成する工程は、ロール芯の外周上に下卷層の内層を形成することと、この内層上 に外層を形成することとを含む。この実施形態では、外層が、熱硬化性樹脂を含浸し た不織繊維集合体である。
[0014] 一つの実施形態では、下卷層の内層は、無機繊維および有機繊維のいずれかか らなる糸、ロービングまたはクロステープに液状の熱硬化性樹脂を含浸し、ロール芯 に巻き付けられた層を含む。この場合、糸、ロービングまたはクロステープは 1種類の みを使用しても構わないし、 2種類以上を併用しても構わない。この場合も、下巻層 の少なくとも外周面は、無機繊維を主体とする不織繊維集合体に熱硬化性樹脂を含 浸した層で構成される。樹脂ロールに高荷重に対する強度を与える上で、特に好ま しい下卷層の構成は、ロール芯の表面から順に、ロービング、クロステープ、不織繊 維集合体の順で積層する組合せである。
[0015] より好ましくは、糸、ロービングまたはクロステープは、いずれもガラス繊維からなるも のが使用される。糸、ロービングまたはクロステープを構成し得る繊維として、ガラス 繊維以外では、無機繊維としてはカーボン繊維、金属繊維等が挙げられ、有機繊維 としてはポリアミド繊維、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、フヱ ノ
ール系繊維、アクリル繊維等が挙げられる。
[0016] 不織繊維集合体を構成する無機繊維としては、ガラス繊維、カーボン繊維、セラミツ ク繊維、金属繊維などが挙げられる。中でも、コストと強度等を考慮すると、ガラス繊 維を使用するのが好ましい。無機繊維は、通常は 1種類の繊維を単独で使用するが 、 2種類以上の繊維を混合して使用しても構わない。また、不織繊維集合体は、通常 は無機繊維のみで構成されるが、無機繊維に、ポリアミド、ポリエステル等の有機繊 維を混合しても構わない。
[0017] 不織繊維集合体は、内部に補強糸やニードルパンチによる繊維の強制的な絡み 合いなどの不均一性要素を全く含まないものであるのが好ましい。この意味で、不織 繊維集合体は、繊維材料を抄造した不織布または紙を用いるのが好ましい。また、 繊維材料を抄造してなる不織繊維集合体は、繊維の垂直方向の配向成分が少なぐ 面方向にほぼランダムに配向しているので、下卷層の外周表面が均一となり、外筒あ るいは接着剤層との界面で、下卷層の構成繊維を起点とするクラックが発生するのを ほぼ完全に阻止することができる。
[0018] 不織繊維集合体の繊維材料を結合するバインダーの種類は特に限定されなレ、が、 エポキシ樹脂、ポリビュルアルコール等が一般的である。特に、不織繊維集合体に 含浸する熱硬化性樹脂材料と、繊維材料を結合するバインダーとを同種の材料とす ることにより、下卷層の物性を損なうことなぐ優れた強度を得ることができる。この意 味で、熱硬化性樹脂材料およびバインダーを共にエポキシ樹脂系材料とするのが好 ましい。
[0019] 無機繊維を主体とする繊維材料をバインダーで結合したテープ状の不織繊維集合 体は、 50N/15mm以上の長さ方向引張強度を有することが好ましい。不織繊維集 合体が 50N/15mm以上の長さ方向引張強度を有していることにより、不織繊維集 合体からなるテープは、ロール芯の外周に巻き付ける際にも充分な引張強度を有す る。そのため、巻き付けの作業が容易となる。他方、不織繊維集合体からなるテープ の長さ方向弓 I張強度がこれよりも低いと、ロール芯の外周に巻き付ける際の張力によ つてテープを構成する繊維がばらけたり、テープが千切れたりしゃすくなり、巻き付け が困難となる場合がある。
[0020] また、不織繊維集合体は、 30gZm2以上 100g/m2以下の坪量を有するのが好ま しい。不織繊維集合体の坪量が 30gZm2よりも小さいと、不織繊維集合体からなるテ ープの強度が小さくなり、ロール芯の外周に巻き付ける際の張力によってテープが千 切れる恐れがある。また、不織繊維集合体の坪量が小さい場合は、テープの厚みが 小さいため、下卷層を所定の厚みにするにはテープを巻き付ける回数を多くする必 要があり、手間がかかる。他方、不織繊維集合体の坪量が 100g/m2を越えて大き 過ぎる場合は、下卷層の厚みむらが出やすくなり、均一な下卷層を形成するのが困 難となる結果、樹脂ロールの強度が低下する恐れがある。
[0021] 不織繊維集合体に含浸する熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル榭 脂、ポリイミド榭脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。中でも、エポキシ樹脂が好ましい。 不織繊維集合体に含浸する熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用することにより、 高荷重に対する耐久性に優れた下卷層とすることができる。
[0022] さらに、不織繊維集合体に含浸する熱硬化性樹脂には、無機充填材を混合するの が好ましい。無機充填材を混合することにより、下卷層の強度が更に向上する結果、 樹脂ロールの強度も向上する。
[0023] 下巻層を構成する不織繊維集合体に含浸する熱硬化性樹脂に混合する無機充填 材としては、シリカ、石英、ガラス、クレー、炭酸カルシウム、カーボン、セラミック等の 粉末、
ビーズ、短繊維、ウイスカなどが挙げられる。無機充填材は、 1種類のみを、あるいは 2種類以上を混合して使用することができる。中でも、圧縮強度等の物性向上および コストなどを考慮すると、シリカ粉末を使用するのが好ましい。特に、無機繊維をガラ ス繊維とし、無機充填材をシリカ粉末とする組合せにより、特に下巻層および樹脂口 ールの強度が優れたものとなる。
[0024] 好ましくは、下卷層を形成する工程は、不織繊維集合体に液状の熱硬化性樹脂を 含浸した後に、含浸した熱硬化性樹脂材料の粘度を低下させることを含む。熱硬化 性樹脂の粘度を低下させる処理は、不織繊維集合体の移送途中に行なっても良い し、不織繊維集合体がロール芯上に巻き付けられているときに行なっても良い。ある いは、移送途中の箇所および巻き付け箇所の両者で熱硬化性樹脂の粘度を低下さ せるようにしても良い。
[0025] 不織繊維集合体への熱硬化性樹脂の浸透が不十分であり、不織繊維集合体中に エアを含んでいると、高荷重での樹脂ロールの使用において、下卷層と外筒あるい は接着剤層との界面でロールが破壊する原因となる。そこで、上記のように不織繊維 集合体に含浸した熱硬化性樹脂材料の粘度を低下させることにより、当該熱硬化性 樹脂材料の流動を促進することができる。それにより、不織繊維集合体中への樹脂 の浸透を促進することができ、不織繊維集合体の繊維間に樹脂を満たしながらエア を追い出すことができる。
[0026] 特に、本発明におレ、て、不織繊維集合体は、無機繊維を主体とする繊維材料をバ インダ一で結合したものであるため、ロール芯の外周に巻き付ける際に充分な引張 強度を有する。このため、巻き付けの際の締め付け力と粘度の低下による熱硬化性 樹脂材料の流動化との相乗作用によって、不織繊維集合体からエアを効率的に追 い出すことができ、不織繊維集合体を熱硬化性樹脂で完全に満たすことができる。そ の結果、製造された樹脂ロールは、高荷重に対して充分な強度を有するものとなる。
[0027] 不織繊維集合体に含浸した熱硬化性樹脂材料の粘度を低下させる手段としては、 不織繊維集合体を加熱する方法が挙げられる。不織繊維集合体の加熱は、熱風装 置やヒータによって行なうことができる。なお、加熱以外の手法で熱硬化性樹脂材料 の粘度を低下させてもよい。
[0028] 加熱によって熱硬化性樹脂材料の粘度を低下させる場合、不織繊維集合体をロー ル芯の外周に巻き付ける作業が終了するまでに熱硬化性樹脂材料の反応が進むと
、不織繊維集合体からエアを追い出すことができなくなる。このため、高温に加熱して 不織繊維集合体に液状の熱硬化性樹脂材料を含浸した後、すぐに温度を下げるの が好ましい。このような点から、加熱手段としては、不織繊維集合体の移送中とロー ル芯への巻き付け時の少なくとも一方において、局所的に加熱装置を設置しておき
、液状の熱硬化性樹脂材料を含浸した不織繊維集合体が加熱装置を通過する時に 瞬間的に加熱するのが好ましい。不織繊維集合体を構成する無機繊維は有機繊維 に比べて耐熱性があるため、加熱手段によって加熱しても損傷することはない。
[0029] 好ましくは、複数回あるいは複数箇所で不織繊維集合体に含浸した熱硬化性樹脂 材料の粘度を低下させる。そうすることにより、より効果的に不織繊維集合体中からェ ァを追い出し、かつ不織繊維集合体を熱硬化性樹脂で満たすことができる。
[0030] なお、外筒は、接着剤層を介して下卷層上に形成されるものであっても良いし、接 着剤層を介さずに直接下巻層上に形成されるものであっても良い。
図面の簡単な説明
[0031] [図 1]本発明による樹脂ロールの縦断面図である。
[図 2]本発明による樹脂ロールの横断面図である。
[図 3]本発明による樹脂ロールの不織繊維集合体層を形成する方法を説明するため の概念図である。
発明を実施するための最良の形態
[0032] 以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図 1および図 2 は、本発明の方法により製造された樹脂ロールの断面図である。樹脂ロール 1は、口 ール芯 2の外周に繊維補強樹脂からなる下卷層 3が形成され、さらにその外側に接 着剤層 4を介して合成樹脂製の外筒 5が形成されている。下卷層 3は、ロール芯 2側 力 順に、熱硬化性樹脂を含浸したガラスロービング層 6、熱硬化性樹脂を含浸した ガラスクロス層 7、同じく熱硬化性樹脂を含浸した不織繊維集合体層 8を積層した構 造となっている。
[0033] 樹脂ロール 1は、例えば次のようにして製造することができる。
[0034] まず、長さ 5200mm、直径 480mmの鉄製ロール芯 2の外周をサンドブラストにより 粗面化し、このロール芯の外周に、シリカ粉末を 20質量％混入したエポキシ樹脂液 を含浸したガラスロービングを巻き付けて厚さ lmmのガラスロービング層 6を形成し、 次いで、ガラスロービング層 6の外周に、同じくシリカ粉末を 20質量％混入したェポ キシ樹脂液を含浸したガラスクロステープを巻き付けて厚さ 2mmのガラスクロス層 7を 形成する。
[0035] さらに、図 3に示す方法によって、ガラス繊維をエポキシ樹脂バインダーで結合した ガラスペーパー（SYS—041：オリべスト社製） 10に、上記と同じシリカ粉末を 20質量 %混入したエポキシ樹脂液 14を含浸しながら、これをガラスクロス層 7の外周に厚さ 3 . 5mmの不織繊維集合体層 8を形成する。
[0036] この例で用いているガラスペーパー 10は、長さ方向引張強度が 63. 7N/I5mm 、坪量が 40. 7g/m2、幅が 50mm、厚さが 0. 34mmである。
[0037] 図 3に示すように、ガラスペーパー 10を、卷物 9から順次繰り出し、繰り出したガラス ペーパー 10を、テンションバー 11を通して樹脂槽 15内のシリカ粉末を混入したェポ キシ樹脂液 14に浸漬する。
[0038] 榭脂槽 15を通過させたガラスぺーぺ一 10は、 2本の絞りバー 12によってエポキシ 樹脂 14の含浸量を調整し、所定の回転数で回転するロール芯 2の外側にガラスクロ ス層 7の上から巻き付ける。
[0039] このとき、ガラスペーパー 10は、ロール芯 2に巻き付ける直前および巻き付け中の 2 ケ所において、それぞれ熱風加工機等の加熱装置 13によって約 600°Cの温度で局 所的に加熱する。それにより、ガラスペーパー 10に含浸したエポキシ樹脂 14の粘度 を瞬間的に下げてガラスペーパー 10にエポキシ樹脂液 14を充分に含浸させるととも に、エポキシ樹脂液 14を含浸したガラスペーパー 10からエアを除去する。その際、 図 3に示すように、ガラスペーパー 10の表裏から加熱するのが好ましい。それにより、 樹脂液の粘度を効率的に低下させることができる。加熱した瞬間、エポキシ樹脂液の 粘度は 300mPa · s— 1 OOOmPa · s程度になる。
[0040] 次いで、含浸したエポキシ樹脂液を 110°Cで硬化させ、ロール芯 2の外周に、ガラ スロービング層 6、ガラスクロス層 7および不織繊維集合体層 8からなる下卷層 3を形 成する。
[0041] これとは別に、シリカ粉末を混入したエポキシ樹脂液を所定の大きさの筒体成形用 型に注入し、 170°C 180°Cの温度で硬化させた後、内径および外径を加工し、外 径 540mm、内径 501mmおよび長さ 5300mmの外筒 5を作る。
[0042] この外筒 5を、下卷層 3を形成したロール芯 2に嵌め被せ、次いで、下卷層 3と外筒 5との間に形成された環状の隙間にエポキシ樹脂系の接着剤を注入し、温度 80°Cで 接着剤を硬化させ、下卷層 3を形成したロール芯 2と外筒 5とを厚さ 4mmの接着剤層 4を介して接着一体化する。その後、ロール外周面を切削し、研磨することにより、長 さ 5200mm、直径 530mmの樹脂ロールが完成する。
[0043] なお、以上は、外筒 5を別途形成しておき、これを下卷層 3を形成したロール芯 2に 嵌め被せ、下巻層 3と筒体外筒 5との隙間に接着剤を注入して接着一体化する方法 以外であるが、この方法以外に、同様の下卷層 3を形成したロール芯 2をロール成形 型内に設置し、下巻層 3の外周に、接着剤層を介さずに外層用の液状樹脂を直接注 型し、硬化させて樹脂ロールを製造することも可能である。
[0044] この発明の方法により製造された樹脂ロールは、 200kNZm 400kN/mの線 圧での使用に充分耐えることができ、高荷重で使用される用途に有用である。
産業上の利用可能性
[0045] この発明は、大型で高荷重に耐えうる樹脂ロールの製造方法として利用可能なもの であり、特に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 ノレ、磁気記録媒体製造用カレンダーロール等に有利に利用され得る。

Claims

請求の範囲
[1] ロール芯の外周上に繊維補強樹脂からなる下卷層を形成する工程と、
前記下巻層の外周上に合成樹脂製の外筒を形成する工程とを備え、 前記下巻層を形成する工程は、
無機繊維を主体とする繊維材料をバインダーで結合したテープ状の不織繊維集合 体を所定の方向に順次移送して前記ロール芯の外周に卷きつけることと、
前記不織繊維集合体の移送途中において、前記不織繊維集合体に液状の熱硬 化性樹脂を含浸することとを含む、樹脂ロールの製造方法。
[2] 前記下卷層は、内層と外層とからなる積層構造を有しており、
前記下卷層を形成する工程は、
前記ロール芯の外周上に前記下卷層の内層を形成することと、
前記ロール芯上の前記内層上に前記外層を形成することとを含み、
前記外層が、前記熱硬化性樹脂を含浸した不織繊維集合体である、請求項 1に記 載の樹脂ロールの製造方法。
[3] 前記下卷層の内層は、無機繊維および有機繊維のいずれかからなる糸、ロービング またはクロステープに液状の熱硬化性樹脂を含浸し、前記ロール芯に巻き付けられ た層を含む、請求項 2に記載の樹脂ロールの製造方法。
[4] 前記下巻層を形成する工程は、前記不織繊維集合体に前記液状の熱硬化性樹脂 を含浸した後に、含浸した熱硬化性樹脂材料の粘度を低下させることを含む、請求 項 1一 3のいずれかに記載の樹脂ロールの製造方法。
[5] 前記熱硬化性樹脂の粘度を低下させることは、前記不織繊維集合体の移送途中に 行なわれる、請求項 4に記載の樹脂ロールの製造方法。
[6] 前記熱硬化性樹脂の粘度を低下させることは、前記不織繊維集合体が前記ロール 芯上に巻き付けられているときに行なわれる、請求項 4に記載の樹脂ロールの製造 方法。
[7] 前記繊維材料はガラス繊維である、請求項 1一 6のいずれかに記載の樹脂ロールの 製造方法。
[8] 前記不織繊維集合体は、前記繊維材料を抄造したものである、請求項 1一 7のいず れかに記載の樹脂ロールの製造方法。
[9] 前記不織繊維集合体は、 50N/15mm以上の長さ方向引張強度を有する、請求項
1一 8のいずれかに記載の樹脂ロールの製造方法。
[10] 前記不織繊維集合体は、 30gZm2以上 lOOgZm2以下の坪量を有する、請求項 1 一 9のいずれかに記載の樹脂ロールの製造方法。
[11] 前記熱硬化性樹脂には無機充填材が混合されている、請求項 1一 10のいずれかに 記載の樹脂ロールの製造方法。
[12] 前記外筒は、接着剤層を介して前記下巻層上に形成される、請求項 1一 11のいず れかに記載の樹脂ロールの製造方法。
[13] 前記外筒は、接着剤層を介さずに直接前記下巻層上に形成される、請求項 1一 11 のレ、ずれかに記載の樹脂ロールの製造方法。
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