JPH0128242B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 この発明は、抄紙機のトツププレスロールとし
て使用される人造ストンロール及びその製造方法
に関する。 従来の技術 従来、この種のトツププレスロールとしては、
天然花崗岩製のストンロールが最も多く一般的に
使用されてきた。このような花崗岩製の所謂グラ
ナイトロールは、その仕上り面がきわめて平滑
で、しかも非常に細かい孔が無数に存在するポー
ラスな表面をもち、湿紙面が平滑になると共に、
ロール面からの「紙剥れ」もよく、更には耐食・
耐摩耗性、ひいては耐ドクターナイフ性もよく数
年間の長期にわたつて研磨せずに使用することが
できる非常に優れた特性を有する。 ところが、一方において、天然石を素材として
製作されるものであるために、近年殊に資源の枯
渇化傾向によりその入手が困難になつてきている
と共に、益々長尺大型化するストンロール用の大
型石材を無傷に採石し、運搬することは困難を極
め、更には天然石に不可避的に有する分子分布の
不均一や傷の存在、あるいは成形中のクラツクの
発生等により、ロール表面の全体に均一な物性を
備えたものを得難い等の本質的な問題点がある。 そこで、従来、上記のような天然石のストンロ
ールに代るものとして、NR、NBR、SBR等の
高硬質ゴムに花崗岩や硅砂等の無機質親水性物質
粉粒を混入して成形し、ロール表面に上記粉粒を
顕わした所謂ストナイトロールが提案されると共
に、また、上記ゴムに代えて結合剤にエポキシ樹
脂、ウレタン樹脂等の高硬質樹脂を用い、これに
親水性物質粉粒を混入して成形した樹脂ロールも
提案され（例えば特開昭57−191391号）、これら
がいずれも実用に供されるに至つている。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、前者のような硬質ゴム系のロー
ルは、花崗岩製のストンロールに較べ、ロール面
の有孔性、親水性に劣り、紙剥れが悪いし、また
その表面に露われているゴム質部に湿紙に含まれ
るピツチが付着し易く、ピツチトラブルのために
紙切れが生じ易い傾向がみられるというような欠
点があつた。一方、後者の樹脂製ロールにおいて
も、成形上の制約から樹脂量に対する親水性物質
粉粒の添加量の限界により、せいぜいそれを75重
量％程度含有せしめうるにとどまり、ロール表面
に露われる比較的大きな樹脂部分の存在から、概
してグラナイトロールほどの良好な紙剥れ性、ピ
ツチ付着防止性を実現し難く、また耐摩耗性、従
つて耐ドクターナイフ性にも劣る欠点があつた。
ただ、樹脂ロールの場合は特殊な表面研磨を施す
ことによつて、石粉、即ち親水性物質粉粒の多く
を露出させるものとすることにより、紙剥れ性を
多少改善することができるが、しかしこの場合の
研磨は、互いに物性の著しく異なる石粉部分と樹
脂部とを削らなければならないため、バイトに衝
撃負荷がかかり、その損耗が激しいばかりでな
く、平滑表面に研磨することが非常に困難である
というような問題点があつた。 上記のような問題点から、従来の技術水準下で
は、天然に製する花崗岩を用いたグラナイトロー
ルに較べると、人工的に得られる代替ロールはい
ずれも人造品であることによる製作上のメリツト
にかかわらず、実使用下における諸性能の面で
は、未だそれと同等ないしは超絶する性能を実現
するものではなかつた。 問題点を解決するための手段 この発明は、上記のような技術的背景のもとに
おいて、天然石からなるロールに物性的に、従つ
て性能的に可及的近似せしめた疑似ストンロール
の提供を目的としてなされたものである。 而して、本発明者は、種々実験と研究の結果、
バインダーに混入する無機質親水性物質の粉粒材
料として、粒子径の比較的大きい粗粒群と、その
粗粒間〓に入り込んで最密充填を果しうるような
微粉群とを、混合状態にして用いることにより、
親水性物質の含有率を顕著に増大しうること、更
にまた遠心力を利用した回転成形法によつてロー
ルの成形を行なうことにより、表面層に上記親水
性物質粉粒を最密充填せしめ、ロール面に露出す
る樹脂の単独部分を著しく減少して、天然石から
なるストンロールに極めて近似した諸性質を具備
したものとなしうることを見出し、斯る知見に基
づいて本発明を完成するに至つたものである。 即ち、この発明は、結合剤としての液状合成樹
脂100重量部に、無機質親水性物質からなる平均
粒径200〜2000μの粗粒200重量部以上と、同じく
無機質親水性物質からなる平均粒径10〜100μの
微粉50重量部以上とを必須成分として添加した均
一な混合組成物をつくり、これを回転成型金型に
入れて高速回転を付与する回転成形法で円筒状に
成形することにより、ロールの表面層において上
記粗粒がほゞ粒々接触状態に密な配置で存在し、
かつそれらの空〓部に前記微粉と合成樹脂との混
合物が高密度に充填されて該表面層における上記
親水性物質粗粒及び同微粉の含有率が80重量％以
上に形成されたロールを得ることを特徴とするも
のである。 この発明に用いるバインダーとしての合成樹脂
は、従来の樹脂製ロールと同じく、三次元結合し
うる硬質の樹脂を適宜に選択使用しうるものであ
り、具体的には例えばエポキシ樹脂、ポリウレタ
ン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド系
樹脂、ポリアミド系樹脂等を好適に使用すること
ができる。 一方、無機質親水性物質としては、花崗岩、硅
砂、大理石、長石、金剛石、セラミツクス等が使
用されるものであり、抄紙機において取扱われる
紙質、例えば新聞用紙、上質紙等の紙質に応じて
それらの１種または２種以上が組合わせにおいて
使用されるものである。 該無機質親水性物質は、平均粒径200μ以上の
粗粒と、平均粒径100μ以下の微粉とが常にそれ
らの組合わせにおいて用いられることを要する。
もちろん、上記粒径範囲に属しないような親水性
物質微粒群が更に付加的に用いられる場合を排斥
するものではない。従つて、上記粗粒と微粉のほ
かに、更に平均粒径100〜200μの粉粒群が同時に
混入される場合も、この発明の範囲に包含され
る。 上記粗粒の粒径は、これが200μ未満のもので
ある場合には、ロールの製造に際し混練組成物の
粘度が増大し、親水性物質の所期する所定含率で
のロール成形が困難なものとなる。もつとも、あ
まりに粒径の大きいものが用いられる場合には、
ロールの強度面に欠陥を派生するおそれがある。
従つて、その最大粒径は約2500μ以下程度とすべ
きであり、特に好ましい粗粒の粒径範囲は500〜
2000μ程度である。更に該範囲で相互に粒径を異
にする２種以上の粗粒を混ぜて使用するのが最も
好ましい。これは、粗粒の粒々間間〓をできるだ
け小さいものとして、親水性物質の最密充填度合
いを向上するのに有効である。 一方、微粉は、ロール表面層においてほぼ粒々
接触状態に存在する前記粗粒間の間〓に入り込ん
で、該間〓部分を親水性物質の高含率のバインダ
ー樹脂との混合物で埋め尽すものである。従つ
て、該微粉の粒径は小なくとも100μ以下の微細
なものに限定され、これを超える粒径のもので
は、ロール表面層に所期する親水性物質の高含有
率を得ることができない。反面微粒の粒径があま
りに小さい場合、特に10μ以下であるような場合
には、ロール製造に際して混練組成物の粘度が増
大し、成形が困難になるため好ましくない。微粉
の最も好ましい粒径範囲は20〜50μ程度である。 ロールの少なくとも表面層において、上記粗粒
及び同微粉を含む親水性物質の含有率は少なくと
も80重量％以上となされることを要する。このよ
うな親水性物質の高い含有率は、粗粒と微粉との
混用と、回転成形法の採用との組合わせによつて
はじめて可能となるものである。ここに、上記含
有率が80重量％未満であるような場合には、ロー
ル面に占める樹脂部分の割合が大きいため、従来
の前記樹脂ロールと同様の欠点が派生し、この発
明の所期する効果を満足に得ることができない。 ところで、上記のような親水性物質の高含有率
を得るための合成樹脂と親水性物質との配合割合
は、合成樹脂100重量部に対し、親水性物質粗粒
200重量部以上、同微粉50重量部以上であること
が望ましい。もつともこの配合割合は、この発明
において限定的な条件となるものではない。何故
ならば、上記の必須成分を混合した混合組成物を
もつて回転成形法により成形を行なう場合、粗粒
がロールの表面層に近い外層部分に粒々接触状態
に集中し、その間〓部に微粉と樹脂の混合物が最
密充填され、残余の該混合物が上記層の内側にお
いて微粉の最密充填状態の層をなし、更に残余の
樹脂分がその内側において層をなす成形状態とな
るから、各成分の配合割合が直接ロール表面層の
組成を全面的に支配するものではないからであ
る。 しかしながら、樹脂100重量部に対し粗粒が200
重量部未満、微粉が50重量部未満の場合には、相
対的に樹脂の量が親水性物質粉粒の量より多すぎ
るために、ロール表面層の所要厚さ範囲に所期す
る親水性物質の高密度な最密充填状態を得ること
が困難である。反面、親水性物質の量が樹脂より
相対的に多い場合には、成形の困難性が増大する
と共に、ロールに所要の強度を得難いものとなる
ため、好ましくは樹脂100重量部に対して粗粒300
重量部以下、微粉100重量部以下の程度でそれら
の配合設計がなされるべきである。 ロールの製造は、上記のような配合からなる混
合組成物により、既知の回転成形機を用いて行な
うものである。即ち液状合成樹脂に親水性物質粗
粒及び同微粉を添加して均一に混練し、この混合
組成物を筒状の回転成形用金型に入れ、所定の回
転を与えると共に、要すれば所定の加熱条件下で
樹脂を硬化せしめることにより行なうものであ
る。もちろん、この成形後のロールは、表面部を
研磨して樹脂皮膜を取除き、親水性物質を該表面
に露出せしめた平滑状態にして使用に供されるも
のである。 添附図面において、第１図はこの発明に係る人
造ストンロールの表面層の構造を模式的に示すも
ので、親水性物質からなる粗粒１が略粒々接触状
態に分布し、その間〓部に微粉２を最密状態に高
率含有した該微粉とバインダーとしての合成樹脂
３との混合物が密に充填されると共に、表面Ｓが
研磨されることによつて、粗粒１の断面と上記混
合物の断面とで平滑に仕上げられた状態が示され
ている。また第２図は回転成形法によつて成形さ
れたこの発明に係るロールの厚さ方向の構成状態
を模式的に示すものであり、表面層を含む所定厚
みの外層４部分には上記第１図に示した状態が実
現され、その内側には、主として微粉２と樹脂３
との混合物からなる薄い中間層５が存在し、更に
その内側には主として樹脂３成分のみからなる内
層６が形成された状態が示されている。 発明の効果 この発明の製造方法による人造ストンロールは
上述のような構成を有するものであるから、ロー
ル表面層の樹脂含率が極めて低く、該表面層の大
部分を親水性物質の露出部分で占めて樹脂の直接
顕われる部分を極少のものとすることができる。
従つて、表面性状において、天然石の表面性状に
極めて近似したものとなしうる。即ちロール面が
きわめて平滑でしかも非常に微細な孔が全面に無
数に存在するポーラスな面に形成することが可能
となり、湿紙面の平滑化性能、ピツチの低付着
性、紙剥れ性、耐食・耐摩耗性、耐ドクターナイ
フ性、高強度、高硬度等の抄紙機用トツププレス
ロールとして要求される諸性能において従来のグ
ラナイトロールと略同等ないしはそれ以上の優れ
た性能を有するものとなしうる。ちなみに、従来
の前記樹脂ロールにおいては、表面部に樹脂分の
占める割合が大きいために、部分的に表面部の硬
さのばらつきが大きく、これがために平滑研磨が
難かしいものであつたが、この発明によるロール
においては、従来の天然石からなるストンロール
と略同様にバイトによつて簡単に表面部を削つて
平滑に研削し、砥石で鏡面状態に研磨することが
できるものであつた。このことは、この発明のロ
ールが天然石材を用いたロールと同様の表面部の
諸物性を有するものであるこの１つの証左とし
て、上記諸性能の具備を予見しうるものであつ
た。また、この発明において回転成形法を採用す
ることは、これにより、前述のような成形用材料
の配合組成の特定条件と相俟つて、前記のような
優れた性能を有する人造ストンロールを極めて容
易に得ることができるものである。この点に関し
て、例えば注型法、コテ塗り、あるいは沈降凝結
法等によつて成形するときは、前記の配合組成を
踏襲して成形を行なうことは困難であり、たとえ
行ない得てもロール表面層にこの発明の所期する
ような親水性物質の高含有率の最密充填状態を実
現することは困難である。 実施例 次に、この発明の実施例を示す。 実施例 １ ［配合組成］ エポキシ樹脂（液状） 100重量部 花崗岩粗粒 平均粒径1500μ 215重量部 花崗岩微粉 平均粒径30μ 143重量部 上記配合割合においてそれらを均一に混合し、
この混合組成物を円筒状の回転成形用金型に入
れ、約50℃にて30分間、50Gの加速度が得られる
回転数（最大420rpm）で回転して樹脂を硬化さ
せ、直径50cm、肉厚４cmの成形ロールを得た。そ
してこの成形ロールの表面部をダイヤモンド製バ
イトによつて平滑に研削し、砥石で鏡面状態に研
磨して、鉄芯に嵌合し接着剤で固定して人造スト
ンロールを得た。 このロールの表面層は、上記親水性物質粉粒
（花崗岩）が86重量％以上の割合で最密充填状態
に存在するものであり、従つてそのロール面はそ
のほとんどが上記親水性物質の直接露呈した面か
らなり、かつクラツクやピンホール等の欠陥を全
く有しないものであつた。 かつ該ロールの表面層の機械的性質を調べたと
ころ、下記のとおりであつた。 硬 度 95度（但し、シヨアーＤ硬度計による。
実施例２以下も同じ） 耐圧縮強度 2476Kg／cm² （JIS6911に準じて測定。実施例２以下も同じ） ヤング率 28757Kg／cm² （JIS6911に準じて測定。実施例２以下も同じ） また、上記本発明のロールの耐ドクターナイフ
性試験を行つたところ、下記第１表のとおりきわ
めて優れた耐ドクターナイフ性を示すものであつ
た。なお、この試験は、本発明のロールを線圧50
Kg／cmで金属ロールに接触せしめ、水槽中にその
一部を浸漬した状態においてニツプ部と対向する
位置にドクターナイフを種々の圧力条件で圧接せ
しめ、ロールに200rpmの回転を与えて、所定時
間経過後のロールの表面の摩耗状態を目視検査す
ると共に、回転中のドクターの喰込みの発生を調
べたものである。

【表】 上記の結果から明らかなように、本発明のロー
ルは、機械的性質において、天然花崗岩のそれに
極めて近似したものであり、耐ドクターナイフ性
にもきわめて優れたものであつて、抄紙機に実使
用した場合に、天然花崗岩製のグラナイトロール
と同等程度の諸性能を実現しうるものであること
を予見し得るものであつた。 実施例 ２ ［配合組成］ エポキシ樹脂（液状） 100重量部 花崗岩粗粒 平均粒径700μ 130重量部 平均粒径1500μ 100重量部 花崗岩微粉 平均粒径40μ 50重量部 上記配合組成により、実施例１と同様にして人
造ストンロールを製造した。 このロールの表面層の親水性物質の占める割合
は約83重量％であり、またその機械的性質は、 硬 度 95度 耐圧縮強度 1586Kg／cm² ヤング率 25890Kg／cm² であつた。その他は実施例１とほぼ同様であつ
た。 実施例 ３ ［配合組成］ 硬質ウレタン樹脂（液状） 100重量部 花崗岩粗粒 平均粗粒1500μ 125重量部 硅砂粗粒 平均粗粒800μ 125重量部 花崗岩微粉 平均粒径30μ 80重量部 上記配合組成により、実施例１と同様にして人
造ストンロールを製造した。 このロールの表面層の親水性物質の占める割合
は約83重量％であり、またその機械的性質は、 硬 度 95度 耐圧縮強度 1696Kg／cm² ヤング率 27369Kg／cm² であつた。その他は実施例１とほぼ同様であつ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による人造ストンロールの表
面層の構造を模式的に示した断面図、第２図は同
ロールの成層構成状態を模式的に示した横断面図
である。 １……親水性物質粗粒、２……親水性物質微
粉、３……合成樹脂、Ｓ……ロールの表面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 結合剤としての液状合成樹脂100重量部に、
   無機質親水性物質からなる平均粒径200〜2000μ
   の粗粒200重量部以上と、同じく無機質親水性物
   質からなる平均粒径10〜100μの微粉50重量部以
   上とを必須成分として添加した均一な混合組成物
   をつくり、これを回転成型金型に入れて高速回転
   を付与する回転成形法で円筒状に成形することに
   より、ロールの表面層において上記粗粒がほゞ
   粒々接触状態に密な配置で存在し、かつそれらの
   空〓部に前記微粉と合成樹脂との混合物が高密度
   に充填されて該表面層における上記親水性物質粗
   粒及び同微粉の含有率が80重量％以上に形成され
   たロールを得ることを特徴とする人造ストンロー
   ルの製造方法。