JPH02159409A - ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は軽量にしてかつ高剛性を有するロールに関し、
特に製紙工業、祇加工業等に於ける搬送ロール、ガイド
ロール等のように被処理物とロール表面との剥離性又は
非粘着性が要求されるロールに関するものである。

（従来の技術） 製紙工業、紙加工業等に於いて使用されているロールは
、これまで鋼鉄製かアルミニウム製のものが主に使われ
ている。また、ロールの表面処理の材質としては、Ｃｒ
メツキされたもの、セラミック溶射されたもの、弗素樹
脂コートされたもの、或いは弗素樹脂チューブをロール
の表面にシュリンクさせて被せたもの等があるが、これ
らのうちで特に被処理物とロールとの剥離性とか非粘着
性が要求されるロールには、弗素樹脂コートがなされた
もの或いは同シュリンクチューブを被せたものが使用さ
れてきた。

（発明が解決しようとする課８） しかるに、これらのロールは母材が金属で製作されてい
るため重量が重く、そのため慣性モーメント（ＧＤ”）
が大きく、したがってロールを回転しようとしたとき被
処理物に高い張力がかかるか、或いは被処理物のロール
表面への巻付きが太き（なっていた。被処理物に高い張
力がかかると、出来上がった製品の品質を低下させる、
薄物の製品が出来ない、或いは粘着性のある処理物の場
合にはロール表面に巻き付いて作業性が悪くなるとか、
処理速度が上げられないとかの種々の問題をかかえてい
た。

一方、シュリンクチューブをロール母材の表面に被せた
場合も、ロールの重量の問題は未解決のままである上に
、一般にシュリンクチューブは特に帯電性が高く表面に
静電気を持ち易いため、重量の大きなロールの場合、ロ
ール回転時における摺接がふえ、多量の静電気を帯びて
表面が極めて汚れやすくなり、そのゴミが固まりとなっ
て被処理物に付着すること、更には表面が軟らかすぎて
傷付きやすいこと等の欠点をもっていた。そのため、従
来から軽量でかつ表面の剥離性が良く、傷付きにくいロ
ールの開発が望ま°れていた。

本発明はこうした要望に応えるべ（なされたものであり
、従って軽量でかつ剛性に富み、処理物に対する表面剥
離性に優れ、しかも静電気の発生が極めて少ないロール
を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段及び作用）このため本発明
は、表面に弗素樹脂皮膜を一体的に有する炭素繊維複合
材料製の円筒体を母材とすることを特徴とするロール構
成とし、これを上記課題の解決手段とするものである。

以下、本発明を作用と共に第１図及び第２図に基づいて
詳述する。まず、本発明に係るロールの製造法について
説明すると、本発明によるロールは炭素繊維トウを補強
繊維とし、該繊維に熱硬化性樹脂を含浸させ、マンドレ
ル上に巻きつけて加熱硬化し、素管を製作する。この出
来上った素管をマンドレルより脱型し、所定の長さに切
断し、外径を研摩機によって研摩してロール母材となる
素管１を得る。その後、第１図に示す如く素管１の表面
に弗素樹脂皮膜を形成し、必要に応じてベアリング用ヘ
ッダー４又はジャーナル５を取付けてロールとする。ベ
アリング用ヘッダー４又はジャーナル５はテフロン皮膜
を形成する前にロール用素管１に取付けるようにしても
よい。また、弗素樹脂皮膜は必要に応じて研摩し、所望
の面粗度を得ることが出来る。

ロール用素管１の表面に弗素樹脂皮膜を形成する方法に
ついて、第２図を参照し乍ら更に詳細に説明する。

弗素樹脂皮膜をロール用素管１の表面に強固に密着させ
るためには、公知の方法、例えば特開昭６０−２１４９
５７号に開示された方法を用いることによって密着強度
大なる弗素樹脂皮膜３を形成することが出来る。即ち、
扁平状でない無機フィラー或いは表面が複雑な凹凸を有
する無機フィラーなど特殊形状をもつ金属又は無機粉を
熱硬化型の樹脂と配合して、炭素繊維複合材料製のロー
ル用素管１にスプレー塗装し、熱硬化させて下地処理層
を形成する。

ここで使用される熱硬化型樹脂の種類はロール用素管１
に用いられているマトリックス樹脂と同一系統のものが
良く、素管１のマトリックス樹脂としてエポキシ樹脂が
用いられている場合は、この下地処理層２に用いられる
樹脂も同じくエポキシ樹脂を用いることにより、素管１
の表面と下地処理層２との密着強度を確保することが出
来る。また、この樹脂に配合されるフィラーは特に表面
が複雑な凹凸を有し、耐蝕性に優れる点で、例えばＮ、
粉が好都合である。

このようにして形成された下地処理層２の表面は微視的
に見たとき、下地処理層２が非常に複雑な凹凸を有する
ので、この上に弗素樹脂皮膜３を形成すると極めて強固
な密着強度を有することになる。

弗素樹脂皮膜３を上記の下地処理層２の上に形成する方
法は、形成される弗素樹脂の種類によって異なる。

４弗化エチレン或いは３弗化エチレン等の単独材料で皮
膜を形成するためには溶射法による方法が好都合である
。即ち、これら弗素樹脂の材質、特に４弗化エチレンの
場合は多くの優れた特性を備えてはいるものの、融点が
高く溶剤がないことから、溶射性以外に皮膜を形成する
ことが困難であるからである。

溶射法によってこれら皮膜を形成するに当って、上記下
地処理層２のフィラーとしてＮ、等金属粉を混合した場
合、熱伝導性が良く、炭素繊維複合材料製の素管１に溶
射による極部的な熱が加わった場合でも、瞬時に熱を放
散するので素管１をいためることがなく非常に好都合で
ある。またこれを行う溶射方式・とじては、プラズマ溶
射法、粉末式フレーム溶射法等種々の方法をとりうるが
、特にこの方式を限定するものではない。

また、弗素樹脂の皮膜形成方法として、塗装法を採用す
ることも出来る。これは一般に４弗化エチレンと６弗化
ポリプロピレンの共重合化を行い、これをバインダーと
混合し、焼成する方法である。この方法はスプレー塗装
或いは静電塗装により下地処理層２に塗装した後に焼成
する方法であるが、この場合には比較的低温にて焼成出
来ることが特徴である。この場合のバインダー樹脂とし
ても特に制限するものではないが、エポキシ樹脂、シリ
コン樹脂等が一般的に用いられる。

このように素管１と弗素樹脂皮膜３との中間に下地処理
層２を行うことは密着強度を上げる上では好都合な方法
である。

また、弗素樹脂の種類については上述したものに限定す
るものではなく、皮膜形成法についても特に限定するも
のでなく、種々の方法を採用することが出来る。

以上の様にして製作された、表面に弗素樹脂を一体的に
有する炭素繊維複合材料製のロールは、炭素繊維複合材
料のもつ高比弾性率を利用し、軽量でかつ高剛性のロー
ルであり、これに加えて弗素樹脂の特性である被処理物
との剥離性、即ち非粘着性、及び耐薬品性を有するロー
ルが得られるので、特に製紙工業等に於ける処理物の品
質向上及び処理速度の向上に寄与する。

表１は内径９０龍、外径１００龍、長さ１０００ｍｍの
／ｌ製ロールと等価な剛性をもつ炭素繊維複合材料製ロ
ールについて、三菱レイヨン類の高強度炭素繊維、中弾
性炭素繊維、高弾性炭素繊維を使用した場合の各重量、
ＧＤ２（慣性能率）、自重撓み等を計算したものである
。この表より炭素繊維複合材料製のロールがＡ４２０−
ルに比べて極めて優れた力学的性能を持つことが分かる
。

また、上記慣性能率及び自重撓みが小さくなると、被処
理物に対するロール回転時の接触摩擦も少なくなり、弗
素樹脂からなるロール表面の静電気発生が抑制され、被
処理物表面を汚すこともなくなる。

表１ ここで、炭素繊維複合材料製素管を製作する方法として
、フィラメントワインディング法、シートラッピング法
等種々の方法を採用することが出来るもので、特に制限
するものではない。

また、炭素繊維の種類についても、高強度炭素繊維、中
弾性炭素繊維、高弾性炭素繊維等を用いることが出来る
が、より比弾性率を上げて軽量で、かつ高剛性のロール
を製作するためには高弾性炭素繊維を使用する方がよい
。

複合材料のマトリックス樹脂も特に制限するものではな
く、熱硬化性樹脂の場合はエポキシ樹脂をはじめ、フェ
ノール樹脂、ポリイミド樹脂、ビニルエステル樹脂を、
また熱可塑性樹脂としてはナイロン樹脂、ポリカーボネ
ート樹脂、ＰＥＥＫ、ＰＥＫ、ＰＰＳ、ＰＥＩなどを代
表的な樹脂として掲げることが出来る。

表面弗素樹脂の種類も、４弗化エチレン、３弗化エチレ
ン、２弗化エチレン、１弗化エチレン、６弗化ポリプロ
ピレン、弗化エチレンと６弗化ポリプロピレンの共重合
体、３弗化塩素エチレン樹脂、弗化ビニリデン等が使用
可能である。

また、同樹脂による皮膜成形法もプラズマ溶対決、粉末
式フレーム溶射法、静電塗装法、スプレー法、刷毛塗り
法等種々の方法を採用することが出来る。

（実施例） 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

実施例１ 内径１４２Ｂ、外径１５０１■、長さ２０００１ｍで母
材が炭素繊維複合材料からなり、外表面が弗素樹脂コー
ティングされた製紙用ロールを製作した。

炭素繊維は三菱レイヨン製パイロフィルＭＭ−１０を用
い、樹脂はエポキシ樹脂を用いた。

このときの軸方向平均ヤング率（Ｅ）は１０３００ｋｇ
／ｍｍ”であった。

また、ロール表面は４弗化エチレンと６弗化ポリプロピ
レンの共重合体にエポキシ樹脂をバインダーとして混合
したものを用いた。ロールの製作は、まづ炭素繊維とエ
ポキシ樹脂を準備し、フィラメントワイングーによって
外径１４２鶴の鉄のマンドレル上に樹脂の含浸された炭
素繊維を巻き付け、加熱硬化後にマンドレルより脱型し
、所定の長さに切断し、円筒研摩機によって外径を１４
９．６ｍｍに研摩した。この様にして出来たロール用素
管の表面にＮ、粉末とエポキシ樹脂とからなる下地処理
層を厚さで０．０５ｍ１スプレー塗装して加熱硬化した
後、その上から弗素樹脂をスプレー塗装した。この時の
スプレー塗装の厚さは０．１５ｍｍであっな。これを加
熱硬化炉に入れて温度２７０℃で９０分間焼付を行った
。

こうして出来上がった弗素樹脂をコーティングしたロー
ルシェルＡにジャーナル付ヘソターを接着剤にて取り付
はロールとした。同ロールの表面剥離性を調べるため、
水との接触角を測定したところ９５〜１００度あり、十
分非粘着性の高いことが確かめられた。

このロールを紙とポリエチレンとのラミネート工程に使
用したところ、軽量で、かつ剥離性に優れているため処
理物がロールに巻きつくことな（、非常に作業性が改善
された。

（発明の効果） 以上、詳細に説明した如く本発明に係るロールは従来の
金属製ロールに比べ軽量化が出来るため、回転性能が増
し、処理物の張力、巻付を少なくすることが出来る。ま
た、表面剥離性良好なため製品のロールへの巻付かなく
なり、操作性が向上し、処理速度の向上が図れると共に
品質の向上が図れるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のロール構成の一例を示す側断面図、第
２図は同ロールシェルの一部断面図である。 図の主要部分の説明 １−・（炭素繊維複合材料製）素管 ２−・下地処理層 ３・・−弗素樹脂 ４・−ヘッダー ５・・・ジャーナル Ａ−・−ロールシェル 第１　図 第２図 手 続 補 正 書 １、事件の表示 特願昭６３−３１３６０２号 ２、発明の名称 ロ　　−　　ル ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 名　称　（６０３）三菱レイヨン株式会社７゜ 補正の対象 発明の詳細な説明の欄 補正の内容 補正の内容 １、明細書筒１２頁８行目’０．１５ｍｍ」の記載を「
０゜０５ｍｍ」と補正する。 ２、同書同頁９行目「２７０°Ｃ」の記載を「２３０°
Ｃ」と補正する。 以 上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 表面に弗素樹脂皮膜を一体的に有する炭素繊維複合材料
   製の円筒体を母材とすることを特徴とするロール。