WO2016043290A1 - 産業用ロールおよびその製造方法 - Google Patents

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WO2016043290A1
WO2016043290A1 PCT/JP2015/076566 JP2015076566W WO2016043290A1 WO 2016043290 A1 WO2016043290 A1 WO 2016043290A1 JP 2015076566 W JP2015076566 W JP 2015076566W WO 2016043290 A1 WO2016043290 A1 WO 2016043290A1
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adhesive
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core
roll
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宏哉 島崎
賢哲 徳永
達幸 安倍
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ヤマウチ株式会社
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    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C13/00—Rolls, drums, discs, or the like; Bearings or mountings therefor

Definitions

  • the present invention relates to an industrial roll such as paper industry and a method for manufacturing the roll. More specifically, the industrial roll according to the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “roll”) is suitably used as a papermaking roll, a papermaking calender roll, and a fiber calender roll.
  • Patent Document 1 discloses a rubber roll including an iron core as a core material, urethane rubber as a coating material, and an adhesive that bonds the iron core and urethane rubber.
  • Patent Documents 2 to 5 have a problem that, when the core material and the coating material are bonded with an adhesive as in Patent Document 1, the strength of the adhesive is relatively small, and thus the coating material is easily detached from the core material. It is disclosed. Therefore, Patent Documents 2 to 5 disclose that a base layer containing a resin or FRP is formed between a core material and a covering material.
  • the underlayer is formed.
  • an expensive reinforcing material is required.
  • a base layer curing step and a polishing step are required before the coating material is provided. For this reason, the manufacturing process has increased and the cost has increased.
  • the foundation layer occupies a thickness of about 1 mm to 15 mm. The thickness of the coating material could not be increased, and as a result, the number of times the surface could be polished was limited.
  • This invention makes it a subject to provide the industrial roll of a simple structure, and its manufacturing method, maintaining the high adhesive force of a core material and a coating
  • the present inventor uses an adhesive having a high adhesive force to the core material and an adhesive having a high adhesive force to the coating material instead of the base layer, so that the core layer can be omitted even if the base layer is omitted. It was found that a high adhesive force between the material and the covering material can be maintained.
  • the foundation layer is not only a layer made of resin or FRP formed between the core material and the covering material, but also structurally distinguished from the outer surface side portion embedded in the vicinity of the core material in the covering material. Reinforcing materials such as yarn, woven fabric and non-woven fabric are also included.
  • the industrial roll according to the present invention includes a core composed of metal, a first adhesive layer provided in contact with the outer surface of the core, and an outer surface side of the first adhesive layer.
  • a second adhesive layer provided on the outer surface of the second adhesive layer, and a covering material provided in contact with the outer surface of the second adhesive layer and made of an elastic material.
  • the second adhesive layer is made of a material that exhibits better adhesion to the coating material than the core material. It consists of
  • the industrial roll manufacturing method of the present invention includes a step of preparing a core made of metal, a step of providing a first adhesive layer in contact with the outer surface of the core, and a second adhesive layer.
  • the first adhesive layer made of a material exhibiting better adhesion to the core than to the covering is provided in contact with the core.
  • the 2nd adhesive bond layer comprised with the material which shows favorable adhesiveness with respect to an elastic material rather than with respect to a core material is provided in contact with the coating
  • the coating material is selected from the group consisting of polyurethane resin, epoxy resin, polyurea resin and synthetic rubber.
  • a polyurethane resin, an epoxy resin, a polyurea resin, and a synthetic rubber are preferably used as a coating material.
  • the core is iron or an iron alloy
  • the first adhesive layer is a phenol-based adhesive and / or an epoxy-based adhesive.
  • the adhesive force between the core material and the first adhesive layer can be increased. Since it increases, the adhesive force of a core material and a coating
  • the covering material is a polyurethane resin
  • the second adhesive layer is a urethane-based adhesive
  • the adhesive force between the coating material and the second adhesive layer is increased by using a urethane-based adhesive showing good adhesion to the polyurethane resin of the coating material as the second adhesive layer, the core material and The adhesive force with the coating material can be improved.
  • the coating material is an epoxy resin
  • the second adhesive layer is an epoxy adhesive
  • the adhesive force between the coating material and the second adhesive layer is increased by using an epoxy-based adhesive that exhibits good adhesion to the epoxy resin of the coating material as the second adhesive layer, the core material and The adhesive force with the coating material can be improved.
  • the coating material is a polyurea resin
  • the second adhesive layer is an epoxy adhesive
  • the adhesive force between the coating material and the second adhesive layer is increased, so that the core material and The adhesive force with the coating material can be improved.
  • the covering material is a synthetic rubber
  • the second adhesive layer is a rubber adhesive
  • the adhesive force between the coating material and the second adhesive layer is increased by using a rubber-based adhesive that exhibits good adhesion to the synthetic rubber of the coating material as the second adhesive layer, the core material and The adhesive force with the coating material can be improved.
  • the first adhesive layer is preferably baked.
  • the second adhesive layer is in contact with the outer surface of the first adhesive layer.
  • the first adhesive layer is baked.
  • the second adhesive layer is formed after baking the first adhesive layer, the second adhesive layer can be formed after the reaction of the first adhesive layer is completed. Thereby, it can suppress that a 1st adhesive bond layer and a 2nd adhesive bond layer mix. For this reason, since the adhesive force of the 1st and 2nd adhesive bond layers can be maintained, the adhesive force of a core material and a coating
  • an industrial roll having a simple structure can be provided while maintaining a high adhesive force between the core material and the covering material.
  • a roll 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the roll 10 of this embodiment includes a core material 11, a first adhesive layer 12, a second adhesive layer 13, and a covering material 14.
  • a core material 11, a first adhesive layer 12, a second adhesive layer 13, and a covering material 14 are disposed in order from the inside of the roll 10.
  • Core material 11 is made of metal and preferably contains iron, more preferably iron or an iron alloy.
  • the first adhesive layer 12 is provided in contact with the outer surface of the core material 11.
  • the first adhesive layer 12 is made of a material that exhibits better adhesion to the core material 11 than to the coating material 14. That is, the first adhesive layer 12 is made of a material that is compatible with the core material 11.
  • the material exhibiting good adhesiveness to the core material 11 is a material having a high adhesive force to the core material 11 and includes, for example, a phenol-based adhesive, an epoxy-based adhesive, and a second-generation acrylic adhesive. Agents, urea adhesives, polyimide adhesives, melamine resin adhesives, acrylic adhesives, cyanoacrylate adhesives, and the like.
  • the first adhesive layer 12 is preferably a phenol-based adhesive and / or an epoxy-based adhesive.
  • the first adhesive layer 12 is baked. That is, the first adhesive layer 12 is hardened before the second adhesive layer 13 is formed.
  • the second adhesive layer 13 is provided in contact with the outer surface of the first adhesive layer 12.
  • the second adhesive layer 13 is made of a material that exhibits better adhesion to the covering material 14 than to the core material 11. That is, the second adhesive layer 13 is made of a material that is compatible with the coating material 14.
  • the material showing good adhesion to the coating material 14 is a material having a high adhesive force to the coating material 14, for example, a urethane-based adhesive, an epoxy-based adhesive, a chloroprene rubber-based adhesive, Examples include nitrile rubber adhesives, styrene butadiene rubber adhesives, vinyl resin adhesives, polyester adhesives, polyvinyl butyral adhesives, silicone adhesives, and modified silicone adhesives.
  • the second adhesive layer 13 is preferably a urethane-based adhesive.
  • the second adhesive layer 13 is preferably an epoxy adhesive.
  • the second adhesive layer 13 is preferably a rubber adhesive.
  • the second adhesive layer 13 is preferably a material exhibiting good adhesiveness (good compatibility) to the first adhesive layer 12.
  • the second adhesive layer 13 may be provided on the outer surface side of the first adhesive layer 12. That is, it is a material different from the first adhesive layer 12 and the second adhesive layer 13 between the first adhesive layer 12 and the second adhesive layer 13, and is bonded to one or more layers.
  • An agent layer may be provided.
  • the covering material 14 is provided in contact with the outer surface of the second adhesive layer 13.
  • the covering material 14 is made of an elastic material, such as a urethane resin, an epoxy resin, a polyurea resin, or a synthetic rubber.
  • the covering material 14 is a synthetic rubber
  • examples of the synthetic rubber include SBR (styrene butadiene rubber) and NBR (nitrile rubber).
  • a core material 11 made of metal is prepared.
  • an unused core material may be prepared, or the core material may be prepared by removing other than the core material from the used roll.
  • the core material 11 is iron or an iron alloy.
  • the core material 11 is blasted as shown in FIG.
  • the surface of the core material 11 is processed by spraying abrasive grains on the surface of the core material 11. By roughening the surface, the adhesion area with the first adhesive layer 12 can be increased. Thereafter, as shown in FIG. 2C, the surface of the core material 11 is washed.
  • a first adhesive layer 12 made of a material exhibiting good adhesion to the core material 11 is provided in contact with the outer surface of the core material 11.
  • the first adhesive layer 12 is applied on the surface of the core material 11.
  • the core material 11 is iron or an iron alloy
  • the first adhesive layer 12 is baked. To do. In this step, the first adhesive layer 12 is cured by heating at a curing temperature or higher. As a result, the first adhesive constituting the first adhesive layer 12 is cured, so even if the second adhesive layer 13 is provided in contact with the first adhesive layer 12 after this step, The components in the second adhesive layer 13 can be prevented from being mixed with the components in the first adhesive layer 12.
  • the second adhesive layer 13 made of a material exhibiting good adhesion to the covering material 14 is applied to the outer surface of the first adhesive layer 12. Provide in contact. In this step, for example, the second adhesive layer 13 is applied to the surface of the first adhesive layer 12.
  • the covering material 14 is a polyurethane resin
  • the covering material 14 is an epoxy resin or polyurea.
  • a covering material 14 made of an elastic material is provided in contact with the outer surface of the second adhesive layer 13.
  • covering material 14 is not specifically limited, For example, it performs by casting.
  • the core material 11 on which the first and second adhesive layers 12 and 13 are formed is arranged at the center of the cylindrical mold frame 21, and the mold frame 21.
  • An elastic material for casting is injected between the second adhesive layer 13 and the second adhesive layer 13, and is taken out from the mold 21.
  • the elastic material for casting include a polyurethane elastomer, an epoxy resin, and a polyurea resin.
  • a cylindrical covering material 14 formed separately is placed on the core material 11 on which the first and second adhesive layers 12 and 13 are formed. Between the covering material 14 and the second adhesive layer 13, a material constituting the covering material 14 or an adhesive composed of the same material as the second adhesive layer 13 is cast, and each is bonded. May be.
  • a third adhesive layer is formed on the outer surface of the core material 11 on which the first adhesive layer 12 is formed, and the separately formed cylindrical covering material 14 is used as the first and first coatings. 3 is placed on the core material 11 on which the adhesive layer 3 is formed, and the second adhesive layer 13 is cast between the cylindrical covering material 14 and the third adhesive layer, and each is adhered. May be.
  • a cylindrical covering material 14 that has been separately molded is placed on the core material 11 on which the first adhesive layer 12 is formed, and the cylindrical covering material 14 and the first adhesive agent are covered.
  • An adhesive made of a material that becomes the second adhesive layer may be cast between the layers 12 and bonded to each other.
  • the covering material 14 is a synthetic rubber
  • a nitrile rubber system is formed on the outer surface of the first adhesive layer 12.
  • a second adhesive layer 13 made of a rubber-based adhesive such as an adhesive may be provided, and then the surface of the second adhesive layer 13 may be covered with an unvulcanized rubber such as NBR and then vulcanized. That is, the first adhesive layer 12 is provided on the surface of the core material 11, the second adhesive layer 13 is then provided on the outer surface of the first adhesive layer 12, and then the second adhesive layer 13 An unvulcanized rubber may be coated on the outer surface and then vulcanized.
  • thermosetting resin instead of casting, a woven fabric, a non-woven fabric, etc. impregnated with a thermosetting resin are placed on the core material 11 on which the first and second adhesive layers 12 and 13 are formed.
  • the covering material 14 may be formed by turning.
  • the coating material 14 and the second adhesive layer 13 are cured by heating at a curing temperature or higher. Note that the step of baking the first adhesive layer 12 shown in FIG. 2E is omitted, and in the step shown in FIG. 2H, the first and second adhesive layers 12 and 13 and the coating are covered. The material 14 may be cured.
  • the core material 11, the first adhesive layer 12 in contact with the core material 11, and the second adhesive in contact with the first adhesive layer 12 A roll 10 that includes the adhesive layer 13 and the covering material 14 that is in contact with the second adhesive layer 13 and omits the base layer between the core material 11 and the covering material 14 can be manufactured.
  • the cost of the roll 10 can be reduced and the manufacturing process can be greatly shortened.
  • the thickness of the covering material can be increased accordingly, so that the number of times that the surface can be polished and reused increases, and as a result, the use period of the roll can be extended.
  • paper rolls are characterized by their large size and high speed conditions. Moreover, in the case of a press roll and a calender roll, it is used on the condition of a still higher load. For this reason, it is necessary to prevent peeling between the core material and the covering material due to the impact when the paper is bitten or the magnitude of the load. Conventionally, an underlayer has been provided to prevent peeling between the core material and the covering material. However, in the industrial roll according to the present invention, a sufficient adhesive force between the core material and the covering material can be ensured even if the base layer is omitted.
  • the industrial roll according to the present invention can be used particularly for applications in which a load is 10 kN / m or more. Also, the industrial roll according to the present invention is suitably used under high speed conditions where the traveling speed is 200 m / min to 2,000 m / min. Furthermore, the industrial roll according to the present invention is suitably used under a temperature condition of 40 ° C to 140 ° C. Furthermore, the size of the industrial roll according to the present invention is 200 mm to 2,000 mm in diameter and 1 m to 15 m in surface length. The industrial roll according to the present invention is particularly preferably used as a press roll, a size roll, a coater backing roll, and a calendar roll for papermaking.
  • press roll holes or grooves may be further formed on the surface.
  • the press roll that has undergone this step is a suction roll or a grooved roll.
  • the industrial roll according to the present invention is also suitably used as a fiber calender roll.
  • Example where the covering material is a polyurethane resin
  • the covering material is a polyurethane resin
  • Example 1 First, a core material 11 made of metal was prepared.
  • the core material 11 was an iron core having an outer diameter of 220 mm and a length of 300 mm.
  • the first adhesive layer 12 was provided in contact with the outer surface of the core material 11.
  • “Chemlock XPJ-60” manufactured by Lord Japan, Inc. was used as the first adhesive layer 12. This adhesive is phenolic.
  • the first adhesive layer 12 was applied to the surface of the core material 100 at 100 g / m 2 .
  • the baking conditions were 125 ° C. and 4 hours.
  • the second adhesive layer 13 was provided in contact with the outer surface of the first adhesive layer 12.
  • a covering material made of an elastic material was provided in contact with the outer surface of the second adhesive layer 13.
  • the core material 11 on which the first and second adhesives 12 and 13 were formed was placed at the center of the mold, and a polyurethane elastomer to be the covering material 14 was cast.
  • the polyurethane elastomer one obtained by mixing 12.5 parts by mass of “Cuamine MT” of Ihara Chemical Industry Co., Ltd. with 100 parts by mass of “Hyprene L-100” of Mitsui Chemicals, Inc. was used.
  • the roll of Example 1 was manufactured by performing the above process.
  • the first adhesive layer 12 of the roll of Example 1 was baked before the second adhesive layer 13 was formed.
  • Example 2 The roll manufacturing method of Example 2 was basically the same as that of Example 1, but prior to the step of providing the second adhesive layer 13 in contact with the outer surface of the first adhesive layer 12.
  • the first adhesive layer 12 was different in that it was not baked. For this reason, the first adhesive layer 12 of the roll of Example 2 was not baked before the second adhesive layer 13 was formed.
  • Comparative Example 1 The method for producing the roll of Comparative Example 1 was basically the same as that of Example 1, except that the step of providing the first and second adhesive layers 12 and 13 was not performed. For this reason, the roll of the comparative example 1 was provided with the core material 11 and the coating
  • Comparative Example 2 The roll of Comparative Example 2 was basically the same as Example 1, except that the step of providing the first adhesive was not performed. For this reason, the roll of Comparative Example 2 was provided in contact with the core material 11, the second adhesive layer 13 provided in contact with the core material 11, and the second adhesive layer 13. And a covering material 14.
  • Comparative Example 3 The roll of Comparative Example 3 was basically the same as Example 1, except that the step of providing the second adhesive was not performed. For this reason, the roll of Comparative Example 3 was provided in contact with the core material 11, the first adhesive layer 12 provided in contact with the core material 11, and the first adhesive layer 12. The first adhesive layer 12 was baked before the second adhesive layer 13 was formed.
  • Comparative Example 4 The roll of Comparative Example 4 was basically the same as that of Example 2, except that the step of providing the second adhesive was not performed. For this reason, the roll of Comparative Example 4 was provided in contact with the core material 11, the first adhesive layer 12 provided in contact with the core material 11, and the first adhesive layer 12. And the first adhesive layer 12 was not baked before the second adhesive layer 13 was formed.
  • the adhesive strength between the core material 11 and the coating material 14 was evaluated by the following method. As shown in FIG. 3, the coating material 14 was cut from the roll in a surface length direction to a width of 10 mm and a thickness of 5 mm (up to the surface of the iron core), and the tip was peeled off. The tip was connected to a suspension scale placed above the roll. In this state, the load when the covering material 14 peeled from the core material 11 was measured by pulling the suspension scale upward in the vertical direction. The results are listed as “Adhesive strength” in Table 1 below.
  • the peeled portions were as follows. Examples 1 and 2: Comparative example of interface between first adhesive layer and second adhesive layer 1: Comparative example of interface between core material and coating material 2: Interface between core material and second adhesive layer Comparative Examples 3 and 4: Interface between first adhesive layer and coating material
  • the first adhesive layer 12 made of a material showing good adhesion to the core material 11 and the material showing good adhesion to the coating material 14 were used.
  • the covering material 14 did not peel from the core material 11 for a load of less than 11 N / mm.
  • Comparative Example 4 which had the first adhesive layer but not the second adhesive layer, had lower adhesive strength than Comparative Example 1, which did not have the first and second adhesive layers. .
  • the phenol-based adhesive that is the first adhesive layer was in contact with the polyurethane resin that was the coating material, but the compatibility between the phenol resin and the polyurethane resin was poor.
  • the comparative example 3 which performed the baking process is the same adhesive force as the comparative example 1 which is not provided with the 1st and 2nd adhesive bond layer, and even if a baking process is carried out, the adhesive force by the 1st adhesive bond layer There was no improvement.
  • the first adhesive composed of a material exhibiting good adhesion to the core material 11. It has been found necessary to have both the layer 12 and the second adhesive layer 13 made of a material exhibiting good adhesion to the covering material 14.
  • Example 1 and 2 is comprised with the material which shows the favorable adhesiveness with respect to the 1st adhesive bond layer 12 comprised with the material which shows favorable adhesiveness with respect to the core material 11, and the coating
  • Example 3 a core material made of metal was prepared.
  • the core material was an iron core having an outer diameter of 400 mm and a length of 2400 mm.
  • the outer peripheral surface of the core material 11 was roughened by sandblasting, and the first adhesive layer 12 was provided in contact with the outer surface of the core material 11.
  • the first adhesive layer 12 “Chemlock XPJ-60” manufactured by Lord Japan, Inc. was used. This adhesive is phenolic.
  • the first adhesive layer 12 was applied to the surface of the core material at 100 g / m 2 .
  • the baking conditions were 125 ° C. and 4 hours.
  • an epoxy resin raw material mixed with silica powder is poured into a cylindrical molding die of a predetermined size, cured at a temperature of 170 ° C. to 180 ° C., and the inner diameter and outer diameter are processed, A cylinder for a covering material having an outer diameter of 450 mm, an inner diameter of 406 mm, and a length of 2470 mm was produced.
  • the cylinder for covering material was fitted on the core material 11 provided with the first adhesive layer 12.
  • a second adhesive layer 13 was provided between the first adhesive layer 12 and the cylinder.
  • an epoxy resin-based adhesive is injected into an annular gap formed between the core 11 provided with the first adhesive layer 12 and the cylindrical body.
  • the adhesive is primarily cured in a state in which the temperature of the cylindrical body is maintained at 50 ° C. by heating from the outside, and then heated to 80 ° C. to secondarily cure the adhesive, and the second adhesive layer 13 is formed. Formed. Thereafter, the outer peripheral surface of the roll was cut and polished to complete a roll made of epoxy resin having a length of 2400 mm and a diameter of 440 mm.
  • the core material was an iron core having an outer diameter of 400 mm and a length of 2400 mm.
  • the outer peripheral surface of the core material 11 was roughened by sandblasting, and a base layer having a thickness of 6 mm was formed on the outer peripheral surface of the core material 11.
  • a glass cloth tape impregnated with an epoxy resin mixed with silica powder was wound around the core material, and then a glass roving impregnated with the same epoxy resin was wound around the outer periphery of the tape layer.
  • the epoxy resin was cured at 110 ° C.
  • an epoxy resin raw material mixed with silica powder is poured into a cylindrical molding die of a predetermined size, cured at a temperature of 170 ° C. to 180 ° C., and the inner diameter and outer diameter are processed, A cylinder for a coating material layer having an outer diameter of 450 mm, an inner diameter of 418 mm, and a length of 2470 mm was produced.
  • the cylinder for covering material was fitted on the core material 11 on which the base layer was formed.
  • an epoxy resin-based adhesive is injected into an annular gap formed between the base layer and the cylinder, and the adhesive is maintained in a state where the temperature of the cylinder is maintained at 50 ° C. by heating from the outside of the cylinder.
  • the outer peripheral surface of the roll was cut and polished to complete a roll made of epoxy resin having a base layer having a length of 2400 mm and a diameter of 440 mm.
  • the adhesive force was evaluated by the following method. Each roll was shaved until the coating layer thickness was 1 mm. For this reason, the roll of Example 3 is formed on the core material 11, the first adhesive layer 12 (thickness of about 10 ⁇ m) formed on the core material 11, and the first adhesive layer 12.
  • the second adhesive layer 13 (thickness 3 mm) and the coating layer (thickness 1 mm) formed on the second adhesive layer 13 were provided.
  • the roll of Comparative Example 5 includes a core material, a base layer (thickness 6 mm) formed on the core material, an adhesive layer (thickness 3 mm) formed on the base layer, and the adhesive layer. And a coating layer (thickness 1 mm) formed thereon.
  • a DuPont type drop impact tester manufactured by Yasuda Seiki Seisakusho
  • Example 3 (Evaluation results) About Example 3, it was not peeled when the falling weight was dropped from a height of 800 mm or less, and was peeled when the dropping weight was dropped from a height of 900 mm or more. As for the peeled portion, the first adhesive layer 12 was peeled between the core material 11 and the second adhesive 13. When observed after peeling, the first adhesive layer adhered to both the core material 11 and the second adhesive layer 13. This is considered that the 1st adhesive bond layer destroyed.
  • Comparative Example 5 did not peel when the falling weight was dropped from a height of 500 mm or less, and peeled when the dropping weight was dropped from a height of 600 mm or more.
  • the peeled portion was an interface between the base layer and the adhesive layer.
  • Example 3 the first adhesive layer 12 made of a material showing good adhesion to the core material 11 and the second material made of a material showing good adhesion to the coating material 14 are used. Since the adhesive layer 13 was provided, the adhesive strength was higher than that of Comparative Example 5 provided with the base layer and the adhesive layer. Moreover, since the adhesive force was higher in Example 3 that did not include the underlayer than Comparative Example 5 that included the underlayer, according to the present invention, the industry with a simple structure was improved while improving the adhesive force. It was found that a roll for use can be realized.
  • Example 4 The roll of Example 4 was manufactured under the same conditions as Example 3 in which the coating material was an epoxy resin, but the raw material of the coating material 14 (cylinder for coating material) was replaced with “epoxy resin material mixed with silica powder”. The only difference was that the raw material was a polyurea resin raw material in which polyamine was mixed at a ratio of 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass of isocyanate.
  • the core material 11, the first adhesive layer 12 made of a material provided in contact with the core material 11 and exhibiting good adhesion to the core material 11, and the first A second adhesive layer 13 made of a material that is provided in contact with one adhesive layer 12 and that exhibits good adhesion to the covering material 14; and in contact with the second adhesive layer 13 It was confirmed that by providing the covering material 14 provided, an industrial roll having a simple structure can be realized while maintaining a high adhesive force between the core material 11 and the covering material 14.

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Abstract

　本発明の産業用ロール（１０）は、金属で構成される芯材（１１）と、この芯材（１１）の外表面に接して設けられた第１の接着剤層と（１２）、この第１の接着剤層（１２）の外表面側に設けられた第２の接着剤層（１３）と、この第２の接着剤層（１３）の外表面に接して設けられ、弾性材料で構成される被覆材（１４）とを備え、第１の接着剤層（１２）は、被覆材（１４）に対してよりも、芯材（１１）に対して良好な接着性を示す材料で構成され、第２の接着剤層（１３）は、芯材（１１）に対してよりも、被覆材（１４）に対して良好な接着性を示す材料で構成されている。

Description

産業用ロールおよびその製造方法
　本発明は、製紙産業などの産業用ロールおよびその製造方法に関する。より具体的には、本発明による産業用ロール（以下、単に「ロール」と記載することがある。）は、製紙用ロール、製紙用カレンダロールおよび繊維用カレンダロールとして好適に用いられる。
　従来、製紙産業などに用いられる産業用ロールは、芯材と、この芯材上に形成された被覆材を備えている（例えば特許文献１～４）。
　特許文献１には、芯材としての鉄芯と、被覆材としてのウレタンゴムと、鉄芯とウレタンゴムとを接着する接着剤とを備えているゴムロールが開示されている。特許文献２～５は、特許文献１のように芯材と被覆材とを接着剤で接着すると、接着剤の強度が相対的に小さいため、被覆材が芯材から脱離しやすいという問題があることを開示している。そこで、特許文献２～５では、芯材と被覆材との間に、樹脂またはＦＲＰを含む下地層を形成することを開示している。
特公昭４４－６０７４号公報 特公昭４８－１９８１４号公報 特公昭５９－３６１３３号公報 特公平２－６０７９３号公報 特開平１－１７２６１２号公報
　上記特許文献２～５は下地層を形成している。下地層を形成するには、高価な補強材が必要である。また、下地層を捲回等により形成した後、被覆材を設ける前に下地層の硬化工程と研磨工程が必要である。このため、製造工程が多くなり、コストも高くなっていた。また、産業用ロールは、一定期間使用して表面が摩耗すると、表面を研磨した上で再使用されるが、従来の産業用ロールは下地層が１ｍｍ～１５ｍｍ程度の厚さを占めるため、その分被覆材の厚さを大きくすることができず、結果として表面を研磨できる回数が制限されていた。そこで、本発明者は、下地層を省略しても、芯材と被覆材との高い接着力を維持できる技術について鋭意研究した。本発明は、芯材と被覆材との高い接着力を維持しつつ、簡易な構造の産業用ロールおよびその製造方法を提供することを課題とする。
　本発明者は、下地層の代わりに、芯材に対して接着力の高い接着剤と、被覆材に対して接着力の高い接着剤とを用いることにより、下地層を省略しても、芯材と被覆材との高い接着力を維持できることを見出した。本明細書において、下地層とは、芯材と被覆材との間に形成した樹脂またはＦＲＰからなる層だけでなく、被覆材において芯材近傍に埋設されて外表面側の部分と構造上区別できる糸、織布、不織布等の補強材も含むものとする。
　すなわち、本発明の産業用ロールは、金属で構成される芯材と、この芯材の外表面に接して設けられた第１の接着剤層と、この第１の接着剤層の外表面側に設けられた第２の接着剤層と、この第２の接着剤層の外表面に接して設けられ、弾性材料で構成される被覆材とを備え、第１の接着剤層は、被覆材に対してよりも、芯材に対して良好な接着性を示す材料で構成され、第２の接着剤層は、芯材に対してよりも、被覆材に対して良好な接着性を示す材料で構成されている。
　本発明の産業用ロールの製造方法は、金属で構成される芯材を準備する工程と、第１の接着剤層を芯材の外表面に接して設ける工程と、第２の接着剤層を第１の接着剤層の外表面側に設ける工程と、弾性材料で構成される被覆材を第２の接着剤層の外表面に接して設ける工程とを備え、第１の接着剤層は、被覆材に対してよりも、芯材に対して良好な接着性を示す材料で構成され、第２の接着剤層は、芯材に対してよりも、被覆材に対して良好な接着性を示す材料で構成される。
　本発明の産業用ロールおよびその製造方法によれば、被覆材に対してよりも芯材に対して良好な接着性を示す材料で構成された第１の接着剤層を芯材に接して設け、かつ、芯材に対してよりも弾性材料に対して良好な接着性を示す材料で構成された第２の接着剤層を被覆材に接して設けている。このため、芯材に対して接着力の高い第１の接着剤と、被覆材に対して接着力の高い第２の接着剤とによって、芯材と被覆材とを高い接着力で接着することができる。このため、芯材と被覆材との間に形成される下地層を省略しても、芯材と被覆材との高い接着力を維持することができるので、芯材と被覆材との高い接着力を維持しつつ、簡易な構造の産業用ロールを実現できる。
　本発明の産業用ロールにおいて好ましくは、被覆材は、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレア樹脂および合成ゴムからなる群から選択される。ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレア樹脂および合成ゴムは、被覆材として好適に用いられる。
　本発明の産業用ロールにおいて好ましくは、芯材は、鉄または鉄合金であり、第１の接着剤層は、フェノール系接着剤および／またはエポキシ系接着剤である。
　鉄または鉄合金に対して良好な接着性を示すフェノール系接着剤および／またはエポキシ系接着剤を第１の接着剤層として用いることによって、芯材と第１の接着剤層との接着力が高まるため、芯材と被覆材との接着力を向上できる。
　本発明の産業用ロールにおいて好ましくは、被覆材はポリウレタン樹脂であり、第２の接着剤層はウレタン系接着剤である。
　被覆材のポリウレタン樹脂に対して良好な接着性を示すウレタン系接着剤を第２の接着剤層として用いることにより、被覆材と第２の接着剤層との接着力が高まるため、芯材と被覆材との接着力を向上できる。
　本発明の産業用ロールにおいて好ましくは、被覆材は、エポキシ樹脂であり、第２の接着剤層は、エポキシ系接着剤である。
　被覆材のエポキシ樹脂に対して良好な接着性を示すエポキシ系接着剤を第２の接着剤層として用いることにより、被覆材と第２の接着剤層との接着力が高まるため、芯材と被覆材との接着力を向上できる。
　本発明の産業用ロールにおいて好ましくは、被覆材は、ポリウレア樹脂であり、第２の接着剤層は、エポキシ系接着剤である。
　被覆材のポリウレア樹脂に対して良好な接着性を示すエポキシ系接着剤を第２の接着剤層として用いることにより、被覆材と第２の接着剤層との接着力が高まるため、芯材と被覆材との接着力を向上できる。
　本発明の産業用ロールにおいて好ましくは、被覆材は合成ゴムであり、第２の接着剤層はゴム系接着剤である。
　被覆材の合成ゴムに対して良好な接着性を示すゴム系接着剤を第２の接着剤層として用いることにより、被覆材と第２の接着剤層との接着力が高まるため、芯材と被覆材との接着力を向上できる。
　本発明の産業用ロールにおいて好ましくは、第１の接着剤層は、焼付け処理されたものである。
　本発明の産業用ロールの製造方法において好ましくは、第１の接着剤層を芯材の外表面に接して設ける工程では、第２の接着剤層を第１の接着剤層の外表面に接して設ける工程に先立って、第１の接着剤層を焼付け処理する。
　第１の接着剤層を焼付け処理した後に、第２の接着剤層を形成しているので、第１の接着剤層の反応完了後に第２の接着剤層を形成できる。これにより、第１の接着剤層と第２の接着剤層とが混ざり合うのを抑制できる。このため、第１および第２の接着剤層の接着力を維持できるので、芯材と被覆材との接着力を向上できる。
　本発明によれば、芯材と被覆材との高い接着力を維持しつつ、簡易な構造の産業用ロールを提供することができる。
本発明の実施の形態における産業用ロールを概略的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態における産業用ロールの製造方法を示す模式図である。 実施例における接着力の測定方法を説明するための模式図である。
　以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。
　図１を参照して、本発明の一実施形態のロール１０について説明する。本実施の形態のロール１０は、芯材１１と、第１の接着剤層１２と、第２の接着剤層１３と、被覆材１４とを備えている。ロール１０の内側から順に、芯材１１、第１の接着剤層１２、第２の接着剤層１３、および被覆材１４が配置されている。
　芯材１１は、金属で構成され、鉄を含んでいることが好ましく、鉄または鉄合金であることがより好ましい。
　この芯材１１の外表面に第１の接着剤層１２が接して設けられている。第１の接着剤層１２は、被覆材１４に対してよりも、芯材１１に対して良好な接着性を示す材料で構成されている。すなわち、第１の接着剤層１２は、芯材１１に対して相性のよい材料で構成されている。芯材１１に対して良好な接着性を示す材料とは、芯材１１に対して高い接着力を有する材料であって、例えば、フェノール系接着剤、エポキシ系接着剤、第２世代アクリル系接着剤、ユリア系接着剤、ポリイミド系接着剤、メラミン樹脂系接着剤、アクリル系接着剤、シアノアクリレート系接着剤などが挙げられる。芯材１１が鉄または鉄合金である場合には、第１の接着剤層１２は、フェノール系接着剤および／またはエポキシ系接着剤であることが好ましい。
　第１の接着剤層１２は、焼付け処理されたものであることが好ましい。つまり、第１の接着剤層１２は、第２の接着剤層１３が形成される前に硬化されたものである。
　この第１の接着剤層１２の外表面に第２の接着剤層１３が接して設けられている。第２の接着剤層１３は、芯材１１に対してよりも、被覆材１４に対して良好な接着性を示す材料で構成されている。すなわち、第２の接着剤層１３は、被覆材１４に対して相性のよい材料で構成されている。被覆材１４に対して良好な接着性を示す材料とは、被覆材１４に対して高い接着力を有する材料であって、例えば、ウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤、ニトリルゴム系接着剤、スチレンブタジエンゴム系接着剤、ビニル樹脂系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリビニルブチラール系接着剤、シリコーン系接着剤、変性シリコーン系接着剤などが挙げられる。被覆材１４がポリウレタン樹脂である場合には、第２の接着剤層１３は、ウレタン系接着剤が好ましい。被覆材１４がエポキシ樹脂またはポリウレア樹脂である場合には、第２の接着剤層１３は、エポキシ系接着剤が好ましい。被覆材１４が合成ゴムである場合には、第２の接着剤層１３は、ゴム系接着剤が好ましい。第２の接着剤層１３は、第１の接着剤層１２に対して良好な接着性を示す（相性のよい）材料であることが好ましい。
　なお、第２の接着剤層１３は、第１の接着剤層１２の外表面側に設けられていればよい。すなわち、第１の接着剤層１２と第２の接着剤層１３との間に、第１の接着剤層１２及び第２の接着剤層１３と異なる材料であり、１層または複数層の接着剤層が設けられてもよい。
　この第２の接着剤層１３の外表面に被覆材１４が接して設けられている。被覆材１４は、弾性材料で構成され、例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレア樹脂、合成ゴムなどである。
　被覆材１４が合成ゴムの場合、合成ゴムとしてはＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＮＢＲ（ニトリルゴム）などが挙げられる。
　続いて、図１および図２を参照して、本実施の形態のロール１０の製造方法について説明する。
　まず、図２（Ａ）に示すように、金属で構成される芯材１１を準備する。この工程では、未使用の芯材を準備してもよく、使用済みのロールから芯材以外を除去することにより芯材を準備してもよい。芯材１１は、鉄または鉄合金である。
　次いで、図２（Ｂ）に示すように、芯材１１をブラスト処理する。この工程では、芯材１１の表面に砥粒を吹き付けて、芯材１１の表面を加工する。表面を粗面化することで、第１の接着剤層１２との接着面積を増加することができる。その後、図２（Ｃ）に示すように、芯材１１の表面を洗浄する。
　次に、図２（Ｄ）に示すように、芯材１１に対して良好な接着性を示す材料で構成された第１の接着剤層１２を、芯材１１の外表面に接して設ける。この工程では、例えば、芯材１１の表面上に第１の接着剤層１２を塗布する。芯材１１が鉄または鉄合金である場合には、第１の接着剤層１２としてのフェノール系接着剤および／またはエポキシ系接着剤を芯材１１の外表面に形成することが好ましい。
　次に、図２（Ｅ）に示すように、第２の接着剤層１３を第１の接着剤層１２の外表面に接して設ける工程に先立って、第１の接着剤層１２を焼付け処理する。この工程では、第１の接着剤層１２を硬化温度以上で加熱することにより、硬化させる。これにより、第１の接着剤層１２を構成する第１の接着剤が硬化するので、この工程の後に第１の接着剤層１２に第２の接着剤層１３を接して設けても、第２の接着剤層１３中の成分が第１の接着剤層１２中の成分と混ざり合うのを抑制することができる。
　次に、図２（Ｆ）に示すように、被覆材１４に対して良好な接着性を示す材料で構成された第２の接着剤層１３を、第１の接着剤層１２の外表面に接して設ける。この工程では、例えば、第１の接着剤層１２の表面に第２の接着剤層１３を塗布する。被覆材１４がポリウレタン樹脂である場合には、第２の接着剤層１３としてウレタン系接着剤を第１の接着剤層１２の表面上に形成することが好ましく、被覆材１４がエポキシ樹脂またはポリウレア樹脂である場合には、第２の接着剤層１３としてエポキシ系接着剤を第１の接着剤層１２の表面上に形成することが好ましい。
　次に、図２（Ｇ）に示すように、弾性材料で構成される被覆材１４を第２の接着剤層１３の外表面に接して設ける。被覆材１４の形成方法は特に限定されないが、例えば、注型により行う。具体的には、図２（Ｇ）に示すように、円筒状の型枠２１の中心に第１および第２の接着剤層１２、１３が形成された芯材１１を配置し、型枠２１と第２の接着剤層１３との間に、注型用の弾性材料を注入し、型枠２１から取り出す。注型用の弾性材料とは、例えば、ポリウレタンエラストマー、エポキシ樹脂、ポリウレア樹脂などである。
　また、この工程では、注型の代わりに、別途成形しておいた筒状の被覆材１４を第１および第２の接着剤層１２、１３が形成された芯材１１に被せ、筒状の被覆材１４と第２の接着剤層１３との間に、被覆材１４を構成する材料または第２の接着剤層１３と同様の材料で構成された接着剤を注型して、それぞれを接着してもよい。
　なお、この場合、第１の接着剤層１２が形成された芯材１１の外表面に第３の接着剤層を形成し、別途成形しておいた筒状の被覆材１４を第１および第３の接着剤層が形成された芯材１１に被せ、筒状の被覆材１４と第３の接着剤層との間に、第２の接着剤層１３を注型して、それぞれを接着してもよい。
　さらにまた、この工程では、別途成形しておいた筒状の被覆材１４を、第１の接着剤層１２が形成された芯材１１に被せ、筒状の被覆材１４と第１の接着剤層１２との間に、第２の接着剤層となる材料で構成された接着剤を注型して、それぞれを接着してもよい。
　さらにまた、被覆材１４が合成ゴムの場合には、この工程では、第１の接着剤層１２が形成された芯材１１において、第１の接着剤層１２の外表面上に、ニトリルゴム系接着剤などのゴム系接着剤からなる第２の接着剤層１３を設け、次いで第２の接着剤層１３の表面にＮＢＲなどの未加硫ゴムを被覆し、その後加硫してもよい。つまり、芯材１１の表面に第１の接着剤層１２を設け、次いで第１の接着剤層１２の外表面上に第２の接着剤層１３を設け、次いで第２の接着剤層１３の外表面上に未加硫ゴムを被覆し、その後加硫してもよい。
　さらにまた、この工程では、注型の代わりに、第１および第２の接着剤層１２、１３が形成された芯材１１の上から、熱硬化性樹脂を含浸した織布、不織布等を捲回して被覆材１４を形成してもよい。
　次に、図２（Ｈ）に示すように、被覆材１４および第２の接着剤層１３を硬化温度以上で加熱することにより、硬化させる。なお、図２（Ｅ）に示す第１の接着剤層１２を焼付け処理する工程を省略して、図２（Ｈ）で示す工程で、第１及び第２の接着剤層１２、１３および被覆材１４を硬化させてもよい。
　次いで、ロールの外形を整えるために、図２（Ｉ）に示すように、粗切削し、図２（Ｊ）に示すように研磨する。
　以上の工程を実施することにより、図１に示すように、芯材１１と、この芯材１１上に接する第１の接着剤層１２と、この第１の接着剤層１２に接する第２の接着剤層１３と、この第２の接着剤層１３に接する被覆材１４とを備え、芯材１１と被覆材１４との間の下地層を省略したロール１０を製造することができる。下地層を省略することによって、ロール１０のコストを低減できるとともに、製造工程を大幅に短縮することができる。また、下地層を省略することによって、その分被覆材の厚さを大きくすることができるため、表面を研磨して再使用できる回数が増え、結果としてロールの使用期間を延ばすことができる。
　産業用ロールの中でも製紙用ロールは、サイズが大きく、かつ高速条件で使用されるという特徴がある。また、プレスロールやカレンダロールの場合は、さらに高荷重の条件で使用される。このため、紙を噛み込んだ際の衝撃や、荷重の大きさによって、芯材と被覆材との間で剥離が生じるのを防ぐ必要がある。従来は、芯材と被覆材との間での剥離を防ぐために下地層が設けられていた。しかし、本発明による産業用ロールでは、下地層を省略しても、芯材と被覆材との間の十分な接着力が確保できる。
　この発明による産業用ロールは、特に荷重が１０ｋＮ／ｍ以上かかる用途に用いることができる。また、この発明による産業用ロールは、走行速度が２００ｍ／ｍｉｎ～２，０００ｍ／ｍｉｎの高速条件で好適に使用される。さらにまた、この発明による産業用ロールは、４０℃～１４０℃の温度条件で好適に使用される。さらにまた、この発明による産業用ロールのサイズは、直径が２００ｍｍ～２，０００ｍｍ、面長が１ｍ～１５ｍである。この発明による産業用ロールは、製紙用としては、プレスロール、サイズロール、コーターバッキングロール、カレンダロールとして特に好適に用いられる。プレスロールの場合、表面に孔加工または溝加工をさらに実施してもよい。この工程を経たプレスロールは、サクションロールまたはグルーブドロールである。さらに、この発明による産業用ロールは、繊維用カレンダロールとしても好適に用いられる。
　以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
　［被覆材がポリウレタン樹脂の実施例］
　まず、実施例１、２及び比較例１～４においては、芯材と被覆材との接着力を比較するために、実機サイズよりも小さいテスト用の小型ロールを作成した。
　（実施例１）
　まず、金属で構成される芯材１１を準備した。芯材１１は、２２０ｍｍの外径と、３００ｍｍの長さを有する鉄芯であった。
　次に、第１の接着剤層１２を芯材１１の外表面に接して設けた。第１の接着剤層１２として、ロード・ジャパン・インク製の「ケムロックＸＰＪ－６０」を用いた。この接着剤は、フェノール系である。この第１の接着剤層１２を芯材１１の表面に１００ｇ／ｍ２塗布した。
　その後、第１の接着剤層１２を焼付け処理した。焼付け条件は、１２５℃で４時間とした。
　次に、第２の接着剤層１３を第１の接着剤層１２の外表面に接して設けた。第２の接着剤層１３として、コニシ株式会社の「ボンドＫＵ１０」を用いた。この接着剤は、ウレタン系であり、変性ポリウレタン／ポリイソシアネート／メチルエチルケトン＝１００／５／１００とした。この第２の接着剤層１３を第１の接着剤層１２の表面に１００ｇ／ｍ２塗布した。
　次に、弾性材料で構成される被覆材を第２の接着剤層１３の外表面に接して設けた。具体的には、第１および第２の接着剤１２、１３が形成された芯材１１を型枠の中心に配置し、被覆材１４となるべきポリウレタンエラストマーを注型した。ポリウレタンエラストマーとしては、三井化学株式会社の「ハイプレンＬ－１００」１００質量部に対して、イハラケミカル工業株式会社の「キュアミンＭＴ」１２．５質量部を混合したものを用いた。
　その後、１１０℃で１２時間、硬化を行った。以上の工程を実施することにより、実施例１のロールを製造した。実施例１のロールの第１の接着剤層１２は、第２の接着剤層１３が形成される前に焼付け処理されたものであった。
　（実施例２）
　実施例２のロールの製造方法は、基本的には実施例１と同様であったが、第２の接着剤層１３を第１の接着剤層１２の外表面に接して設ける工程に先立って、第１の接着剤層１２を焼付け処理しなかった点において異なっていた。このため、実施例２のロールの第１の接着剤層１２は、第２の接着剤層１３が形成される前に焼付け処理されたものでなかった。
　（比較例１）
　比較例１のロールの製造方法は、基本的には実施例１と同様であったが、第１および第２の接着剤層１２、１３を設ける工程を実施しなかった点において異なっていた。このため、比較例１のロールは、芯材１１と、この芯材１１上に接して設けられた被覆材１４とを備えていた。
　（比較例２）
　比較例２のロールは、基本的には実施例１と同様であったが、第１の接着剤を設ける工程を実施しなかった点において異なっていた。このため、比較例２のロールは、芯材１１と、この芯材１１上に接して設けられた第２の接着剤層１３と、この第２の接着剤層１３上に接して設けられた被覆材１４とを備えていた。
　（比較例３）
　比較例３のロールは、基本的には実施例１と同様であったが、第２の接着剤を設ける工程を実施しなかった点において異なっていた。このため、比較例３のロールは、芯材１１と、この芯材１１上に接して設けられた第１の接着剤層１２と、この第１の接着剤層１２上に接して設けられた被覆材１４とを備え、第１の接着剤層１２は、第２の接着剤層１３が形成される前に焼付け処理されたものであった。
　（比較例４）
　比較例４のロールは、基本的には実施例２と同様であったが、第２の接着剤を設ける工程を実施しなかった点において異なっていた。このため、比較例４のロールは、芯材１１と、この芯材１１上に接して設けられた第１の接着剤層１２と、この第１の接着剤層１２上に接して設けられた被覆材１４とを備え、第１の接着剤層１２は、第２の接着剤層１３が形成される前に焼付け処理されたものでなかった。
　（評価方法）
　実施例１、２および比較例１～４のロールについて、芯材１１と被覆材１４との接着力を以下の方法で評価した。図３に示すように、ロールから被覆材１４を面長方向に幅１０ｍｍで厚さ５ｍｍ（鉄芯の表面まで）にカットし、先端を剥離した。その先端をロールの上方に配置した吊り秤に連結した。この状態で、吊り秤を鉛直方向の上方に引っ張って、被覆材１４が芯材１１から剥離した時の荷重を測定した。その結果を下記の表１に「接着力」として記載する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　上記評価方法において、剥離した箇所は、以下の通りであった。
実施例１、２：第１の接着剤層と第２の接着剤層との界面
比較例１　　：芯材と被覆材との界面
比較例２　　：芯材と第２の接着剤層との界面
比較例３、４：第１の接着剤層と被覆材との界面
　（評価結果）
　表１に示すように、芯材１１に対して良好な接着性を示す材料で構成された第１の接着剤層１２と、被覆材１４に対して良好な接着性を示す材料で構成された第２の接着剤層１３とを備えていた実施例１および２のロール１０については、１１Ｎ／ｍｍ未満の荷重に対して、被覆材１４は芯材１１から剥離しなかった。
　特に、第２の接着剤層１３を第１の接着剤層１２の外表面に接して設ける工程に先立って、第１の接着剤層１２を焼付け処理した実施例１のロール１０については、１３Ｎ／ｍｍ未満の荷重に対して、被覆材１４は芯材１１から剥離せず、非常に高い接着力を有していた。
　一方、第１の接着剤および／または第２の接着剤を備えていなかった比較例１～４は、９Ｎ／ｍｍ以下の荷重に対して、被覆材１４が芯材１１から剥離した。
　第１の接着剤層を備えていたが第２の接着剤層を備えていなかった比較例４は、第１および第２の接着剤層を備えていない比較例１よりも接着力が低かった。比較例４では、第１の接着剤層であるフェノール系接着剤が、被覆材であるポリウレタン樹脂と接していたが、フェノール樹脂とポリウレタン樹脂との相性が悪いため、焼付け処理をしなければ、第１の接着剤層を設けることによって、むしろ接着力が低下してしまったことを示すと考えられる。また、焼付け処理をした比較例３は、第１および第２の接着剤層を備えていない比較例１と同じ接着力であり、焼付け処理をしても、第１の接着剤層による接着力の向上はなかった。したがって、芯材１１と被覆材１４との間の下地層を省略して簡易な構造にするためには、芯材１１に対して良好な接着性を示す材料で構成された第１の接着剤層１２と、被覆材１４に対して良好な接着性を示す材料で構成された第２の接着剤層１３との両方を備えていることが必要であることがわかった。
　なお、実施例１及び２は、芯材１１に対して良好な接着性を示す材料で構成された第１の接着剤層１２と、被覆材１４に対して良好な接着性を示す材料で構成された第２の接着剤層１３とを備えていたので、接着力が相対的に低い第１の接着剤層１２と第２の接着剤層１３との界面で剥離した。第１の接着剤および第２の接着剤を備えていなかった比較例１は、芯材と被覆材との界面で剥離した。芯材に対して良好な接着性を示す材料で構成された第１の接着剤層を備えていなかった比較例２は、芯材と第２の接着剤層との界面で剥離した。被覆材に対して良好な接着性を示す材料で構成された第２の接着剤層を備えていなかった比較例３及び４は、第１の接着剤層と被覆材との界面で剥離した。
　［被覆材がエポキシ樹脂の実施例］
　（実施例３）
　まず、金属で構成される芯材を準備した。芯材は、４００ｍｍの外径と、２４００ｍｍの長さを有する鉄芯であった。
　次に、芯材１１の外周面をサンドブラストにより粗面化し、第１の接着剤層１２を芯材１１の外表面に接して設けた。第１の接着剤層１２として、ロード・ジャパン・インク製の「ケムロックＸＰＪ－６０」を用いた。この接着剤は、フェノール系である。この第１の接着剤層１２を芯材の表面に１００ｇ／ｍ２塗布した。
　その後、第１の接着剤層１２を焼付け処理した。焼付け条件は、１２５℃で４時間とした。
　これとは別に、シリカ粉末を混入したエポキシ樹脂原料を所定の大きさの筒体成形用型に注入して、１７０℃～１８０℃の温度で硬化させ、内径および外径を加工することにより、外径４５０ｍｍ、内径４０６ｍｍおよび長さ２４７０ｍｍの被覆材用筒体を作った。
　この被覆材用筒体を、第１の接着剤層１２が設けられた芯材１１に嵌め被せた。次いで、第１の接着剤層１２と筒体との間に第２の接着剤層１３を設けた。第２の接着剤層１３として、第１の接着剤層１２が設けられた芯材１１と筒体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、筒体の外部からの加熱により筒体の温度を５０℃に保った状態で接着剤を一次硬化させ、次いで、８０℃に加熱し、接着剤を二次硬化させて、第２の接着剤層１３を形成した。その後、ロール外周面を切削し、研磨して、長さ２４００ｍｍ、直径４４０ｍｍのエポキシ樹脂製のロールを完成させた。
　（比較例５）
　まず、金属で構成される芯材を準備した。芯材は、４００ｍｍの外径と、２４００ｍｍの長さを有する鉄芯であった。
　次に、芯材１１の外周面をサンドブラストにより粗面化し、この芯材１１の外周面に厚さ６ｍｍの下地層を形成した。下地層は、シリカ粉末を混入したエポキシ樹脂を含浸させたガラスクロステープを芯材の周囲に巻き付け、ついでこのテープ層の外周に同様のエポキシ樹脂を含浸させたガラスロービングを巻き付けた。このエポキシ樹脂は１１０℃で硬化させた。
　これとは別に、シリカ粉末を混入したエポキシ樹脂原料を所定の大きさの筒体成形用型に注入して、１７０℃～１８０℃の温度で硬化させ、内径および外径を加工することにより、外径４５０ｍｍ、内径４１８ｍｍおよび長さ２４７０ｍｍの被覆材層用筒体を作った。
　この被覆材用筒体を、下地層を形成した芯材１１に嵌め被せた。次いで、下地層と筒体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、筒体の外部からの加熱により筒体の温度を５０℃に保った状態で接着剤を一次硬化させ、次いで、８０℃に加熱し、接着剤を二次硬化させた。その後、ロール外周面を切削し、研磨して、長さ２４００ｍｍ、直径４４０ｍｍの下地層有りのエポキシ樹脂製のロールを完成させた。
　（評価方法）
　実施例３及び比較例５のロールについて、接着力を以下の方法で評価した。各ロールを被覆層の厚さが１ｍｍになるまで削った。このため、実施例３のロールは、芯材１１と、この芯材１１上に形成された第１の接着剤層１２（厚み約１０μｍ）と、この第１の接着剤層１２上に形成された第２の接着剤層１３（厚み３ｍｍ）と、この第２の接着剤層１３上に形成された被覆層（厚み１ｍｍ）とを備えていた。また、比較例５のロールは、芯材と、この芯材上に形成された下地層（厚み６ｍｍ）と、この下地層上に形成された接着剤層（厚み３ｍｍ）と、この接着剤層上に形成された被覆層（厚み１ｍｍ）とを備えていた。
　試験方法としては、デュポン式落下衝撃試験機（安田精機製作所製）を用いた。ロール上に先端の直径１５．８５ｍｍの撃ち型を当てがい、所定高さ（撃ち型までの落下高さが４００ｍｍ、５００ｍｍ、６００ｍｍ、７００ｍｍ、８００ｍｍ、９００ｍｍ、１００００ｍｍ）から撃ち型の上に錘を落下させた。落下錘は、２ｋｇであった。
　（評価結果）
　実施例３については、８００ｍｍ以下の高さから落下錘を落下させた時には剥離せず、９００ｍｍ以上の高さから落下錘を落下させた時には剥離した。剥離箇所は、芯材１１と第２の接着剤１３との間で、第１の接着剤層１２が剥離した。剥離後に観察すると、芯材１１と第２の接着剤層１３との両方に第１の接着剤層が付着していた。これは、第１の接着剤層が破壊したと考えられる。
　一方、比較例５は、５００ｍｍ以下の高さから落下錘を落下させた時には剥離せず、６００ｍｍ以上の高さから落下錘を落下させた時には剥離した。剥離箇所は、下地層と接着剤層との界面であった。
　実施例３は、芯材１１に対して良好な接着性を示す材料で構成された第１の接着剤層１２と、被覆材１４に対して良好な接着性を示す材料で構成された第２の接着剤層１３とを備えていたので、下地層と接着剤層とを備えていた比較例５よりも接着力が高かった。また、下地層を備えていた比較例５よりも下地層を備えていない実施例３の方が接着力が高かったので、本発明によれば、接着力を向上しつつ、簡易な構造の産業用ロールを実現できることがわかった。
　［被覆材がポリウレア樹脂の実施例］
　（実施例４）
　実施例４のロールは、被覆材がエポキシ樹脂の実施例３と同じ条件で製造したが、被覆材１４（被覆材用筒体）の原料を、「シリカ粉末を混入したエポキシ樹脂原料」に代えて、「イソシアネート１００質量部に対してポリアミンを８０質量部の割合で混合したポリウレア樹脂原料」とした点のみ異なっていた。
　被覆材１４がポリウレア樹脂であるロールについて、実施例３と同じデュポン式落下衝撃試験機（安田精機製作所製）を用いた接着力の試験を行ったところ、被覆材がポリウレア樹脂の実施例４のロールは、被覆材がエポキシ樹脂の実施例３のロールと同程度の接着力を有していることが確認できた。
　以上の実施例によって、芯材１１と、この芯材１１に接して設けられ、かつ芯材１１に対して良好な接着性を示す材料で構成された第１の接着剤層１２と、この第１の接着剤層１２に接して設けられ、かつ被覆材１４に対して良好な接着性を示す材料で構成された第２の接着剤層１３と、この第２の接着剤層１３に接して設けられた被覆材１４とを備えることにより、芯材１１と被覆材１４との高い接着力を維持しつつ、簡易な構造の産業用ロールを実現できることを確認した。
　今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１０　ロール、１１　芯材、１２　第１の接着剤層、１３　第２の接着剤、１４　被覆材、２１　型枠。

Claims (10)

  1. 　金属で構成される芯材と、
    　前記芯材の外表面に接して設けられた第１の接着剤層と、
    　前記第１の接着剤層の外表面側に設けられた第２の接着剤層と、
    　前記第２の接着剤層の外表面に接して設けられ、弾性材料で構成される被覆材とを備え、
    　前記第１の接着剤層は、前記被覆材に対してよりも、前記芯材に対して良好な接着性を示す材料で構成され、
    　前記第２の接着剤層は、前記芯材に対してよりも、前記被覆材に対して良好な接着性を示す材料で構成される、産業用ロール。
  2. 　前記被覆材は、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレア樹脂および合成ゴムからなる群から選択される、請求項１に記載の産業用ロール。
  3. 　前記芯材は、鉄または鉄合金であり、
    　前記第１の接着剤層は、フェノール系接着剤および／またはエポキシ系接着剤である、請求項１または２に記載の産業用ロール。
  4. 　前記被覆材は、ポリウレタン樹脂であり、
    　前記第２の接着剤層は、ウレタン系接着剤である、請求項２または３に記載の産業用ロール。
  5. 　前記被覆材は、エポキシ樹脂であり、
    　前記第２の接着剤層は、エポキシ系接着剤である、請求項２または３に記載の産業用ロール。
  6. 　前記被覆材は、ポリウレア樹脂であり、
    　前記第２の接着剤層は、エポキシ系接着剤である、請求項２または３に記載の産業用ロール。
  7. 　前記被覆材は、合成ゴムであり、
    　前記第２の接着剤層は、ゴム系接着剤である、請求項２または３に記載の産業用ロール。
  8. 　前記第１の接着剤層は、焼付け処理されたものである、請求項１～７のいずれか１項に記載の産業用ロール。
  9. 　金属で構成される芯材を準備する工程と、
    　第１の接着剤層を前記芯材の外表面に接して設ける工程と、
    　第２の接着剤層を前記第１の接着剤層の外表面側に設ける工程と、
    　弾性材料で構成される被覆材を前記第２の接着剤層の外表面に接して設ける工程とを備え、
    　前記第１の接着剤層は、前記被覆材に対してよりも、前記芯材に対して良好な接着性を示す材料で構成され、
    　前記第２の接着剤層は、前記芯材に対してよりも、前記被覆材に対して良好な接着性を示す材料で構成される、産業用ロールの製造方法。
  10. 　前記第１の接着剤層を前記芯材の外表面に接して設ける工程では、前記第２の接着剤層を前記第１の接着剤層の外表面に接して設ける工程に先立って、前記第１の接着剤層を焼付け処理する、請求項９に記載の産業用ロールの製造方法。
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