JPH0653401B2 - 超高分子量ポリエチレンライニングロ−ルの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は各種のロール、例えば圧縮用ロール、搬送用ロ
ール、テーブルロール、キャリアロール等に用いられる
超高分子量ポリエチレンライニングロールの製造方法に
係り、詳しくは騒音対策や腐食防止、あるいは加工製品
に傷をつけない等の目的で外側、即ち外表面が樹脂製の
ロールにおいて、この外表面の樹脂として超高分子量ポ
リエチレンを適用することにより、耐摩耗性、耐衝撃
性、耐薬品性に優れ、そして加工製品に傷をつけないロ
ールの製造方法に関するものである。

（従来技術） 外側を樹脂でライニングしたロールは強度を有する金属
棒状体もしくは金属筒状体の両端にフランジをつけ、こ
れにシャフトを設けた金属ロール基体に、樹脂筒状体を
圧入または焼嵌め等の方法により嵌め込んで固定し、外
周に研削仕上げを施すことにより製造されていた。

また、特開昭５３−３９３６２号公報に開示されている
ように、金属基体ロールの外側に加熱した樹脂筒状体を
配置し、金属基体と樹脂筒状体との間にウレタン等の液
状樹脂を注入し、硬化させて固着する方法も提案されて
いる。

また筒状体に使用する樹脂としてはポリアセタール、ポ
リカーボネイト、ナイロン等のいわゆる汎用樹脂が使用
されている。

更に、本発明者等は既に超高分子量ポリエチレンライニ
ングロールの製造方法として押出成形して一旦冷却した
超高分子量ポリエチレン筒状体を再度結晶化温度以上に
加熱して熱膨張させ、内径がロール基体外径より大きく
なった状態でロール基体に嵌入し、その後冷却して収縮
させロール基体に固着させる方法を提案している。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の焼嵌め及び圧入の方法によると樹脂は夫々固有の
弾性や熱膨張係数を有するため、ロール基体となる金属
の表面平滑度や寸法精度を高める必要があり、一方圧入
あるいは焼嵌めをする樹脂筒状体の内面もその仕上げ精
度を上げるためにその加工に手数を要していた。しか
も、焼嵌め、圧入時において金属基体のロール径と樹脂
肉厚の相関関係を考慮して樹脂筒状体の焼嵌め代や圧入
代を的確にしなければ、樹脂が焼嵌め、圧入途中で嵌込
み不可能となったり、また嵌込み後樹脂がクラックある
いは破損を生ずる欠点があった。

また、金属基体ロールの外側に加熱した樹脂筒状体を配
置し、金属基体と樹脂筒状体との間にウレタン等の液状
樹脂を注入し、硬化させて固着する方法では製造に手数
がかかる欠点がある。

また、筒状体の樹脂として汎用樹脂を使用すると、耐衝
撃性、耐摩耗性あるいは耐薬品性のいずれかの性質に欠
点を有している。

更に、本発明者等が提案した超高分子量ポリエチレンラ
イニングロールの製造方法は、ロール寸法が大きい場合
には過大な加熱装置が必要であり、熱エネルギの消費が
大きくなることがわかった。

本発明はこのような点を改善することにあり、ロール基
体の外表面の平滑度や仕上げ寸法精度を高める加工を必
要とせず、且つ耐衝撃性、耐摩耗性、耐薬品性そして耐
久性の優れた外表面を有する超高分子量ポリエチレンで
ライニングしたロールをより速く且つ小さな熱損失で製
造できる方法を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 即ち、本発明は超高分子量ポリエチレンの筒状体を筒状
または棒状のロール基体に嵌入した構造を有する超高分
子量ポリエチレンライニングロールの製造方法におい
て、超高分子量ポリエチレンをラム押出機によって筒状
体に成形し、上記筒状体を超高分子量ポリエチレン樹脂
の結晶化温度以上に保持して切断し、この筒状体をロー
ル基体に嵌入した後、冷却し収縮させることを特徴とし
する超高分子量ポリエチレンライニングロールの製造方
法にある。

以下、更に本発明の具体的態様を詳述する。

第１図は本発明方法において使用するラム押出機の断面
図であり、このラム押出機は一般に知られているプラン
ジャタイプのものである。図中(1)は筒状シリンダで、
このシリンダの後端寄りには原料供給部(2)が設置さ
れ、またこのシリンダの表面には複数個の加熱装置(3a)
(3b)が装着されている。筒状シリンダ(1)の後端側か
ら、後端部に設置された油圧装置(4)によって所定の移
動巾だけ往復運動するラム(5)が挿入され、ラムの先端
には棒状マンドレル(6)が取り付けられている。

ここで、押出成形された筒状体(13)の寸法はシリンダ
(1)の内径と棒状マンドレル(6)の外径によって規制され
る。また、押出成形時における押出速度はラム押出装置
のシリンダ(1)の内径、棒状マンドレル(6)の外径、長さ
及び加熱装置(3a)(3b)の温度によって適切に調節する必
要があり、本発明の場合にはシリンダの加熱装置の温度
は１５０〜３００℃、好ましくは１８０〜２５０℃に設
定される。３００℃以上では超高分子量ポリエチレンが
熱分解により劣化、１５０℃以下では押出圧力が過剰と
なり、極端な場合押出成形が不能になるため好ましくな
い。

また、上記ラム押出装置にはカバー部材(9)が筒状シリ
ンダ(1)と保温フード(12)の間に配置され、押出成形さ
れた筒状体(3)の温度を保持し、一定長に押出された成
形体を切断する場所になっている。このカバー部材(9)
は円筒状耐熱性帆布(8)を介して脱着容易な構造の連結
フランジ(7)によってラム押出機のシリンダ(1)出口部に
固定されている。

また、保温フード(12)は押出成形された筒状体(13)を所
定温度に保温するために設置され、内部には押出成形さ
れた筒状体の保持台(10)と、また端部には開閉可能な蓋
等からなる取出口(11)が取り付けられている。

本発明においては結晶化温度以上の超高分子量ポリエチ
レン筒状体は結晶化温度以下に冷却された時に収縮する
ので、ロール基体長に収縮長を加味した長さの筒状体が
押出成形されると、この時点で連結フランジ(7)をはず
し、Ａ部で切断され直ちに取出口(11)より取り出され
る。

続いて、第２図に示されるように、一定長に切断された
所定温度からなる筒状体(13)は予め準備しておいたロー
ル基体(15)に嵌入されるが、この場合ロール基体(15)は
垂直に設置されている。しかし、ロール基体長が大きい
場合にはロール基体(15)は一端に取り付けられた軸を固
定することにより水平に設置される。

その後、筒状体(13)を５０℃以下で３時間以上冷却する
と、筒状体(13)はロール基体(15)に強く固着する。ま
た、冷却条件はこれに限らず水冷することも可能であ
る。

ここでいう超高分子量ポリエチレンとは、汎用のポリエ
チレンが光散乱法で６〜３０万程度、粘度法で２〜１０
万程度の分子量に対し、光散乱法で３００万以上、粘度
法で１００万以上の極めて大きな値を示すものであり、
汎用のポリエチレンやプラスチックに比べ耐衝撃性、耐
摩耗性そして耐クラック性が優れており、ロールの外表
面に使用するのに適した樹脂である。

また、上記超高分子量ポリエチレンは、極めて大きい分
子量のために通常１３５〜１３８℃の結晶化温度（結晶
化溶融温度）以上でしかも２００℃以下において加熱し
た時に、架橋された樹脂の性質に似てほとんど流動せ
ず、ゴム状弾性を示すものでラム押出機により押出成形
した筒状体を結晶化温度以上に保持しても、その形状の
変化はほとんどない。

更に、結晶化温度以上の超高分子量ポリエチレンは室温
まで冷却すると３〜６％収縮する性質を有するためロー
ル基体の外表面の仕上げ寸法精度を充分高めなくても容
易にロール基体嵌入可能である。しかも、上記超高分子
量ポリエチレン筒状体が冷却されると収縮する性質があ
り、これによりロール基体に強く固着する。

そして、成形し終わったロールの外周は寸法精度あるい
は平滑性に欠けるために、外周面を切削加工する。

また、ここにいう超高分子量ポリエチレン筒状体は、有
機過酸化物等で架橋したり、充填剤等を配合添加して改
質された超高分子量ポリエチレン素材として使用するこ
とができる。

更に、ここでいうロール基体は棒状あるいは筒状体であ
り、また強度、剛性あるいはコストの関係から強度のあ
る金属筒状体の両端にフランジをつけ、これにシャフト
を設けて成形した金属製ロールである。

次に、本発明を具体的実施例により詳述するが、本発明
はこれのみに限定されるものではない。

（実施例） 外周を電気ヒータにより、２００℃に温調した内径φ１
４５mm、加熱部長さ１，０００mmのシリンダに外径φ１
１７mmのマンドレルを挿入したラム押出機出口部に保持
台、取出口を具備し外周を電気ヒータで加熱して内部温
度を１５０±１０℃に保った内径φ３００mm、長さ２，
０００mmの保温フードを筒状ガラス帆布からなるカバー
部材を介して連結したラム押出機（第１図に示される）
を用いて超高分子量ポリエチレンの粉末（ヘキスト社製
Hostalen GUR #415）を筒状体に押出成形した。この
超高分子量ポリエチレン筒状体はシリンダ出口において
１６０±５℃の表面温度で、外径φ１４５±１mm、内径
φ１１７±１mmであり保温フード出口部までほとんど寸
法変化はなかった。

また、両端フランジをつけ、これにシャフトをつけた筒
状体部分の長さが１，８００mm、外径φ１１５mmの鉄製
ロール基材を予め準備した。

上記方法により得られた超高分子量ポリエチレン筒状体
を約１，９００mm押出成形した時点でシリンダ出口部で
切断し、直ちに保温フードより取り出し上記ロール基体
に嵌入し、室温にて３時間以上放冷することにより収縮
固着させた。

ライニング成形し終わったロールは外径をφ１３５mmに
両端部は基体長に切削して仕上げ加工を行ない鋼板搬送
用ロールに適用した結果、ライニング材はロール基体に
強力に固着しており、ライニング材とロール基体との間
に相対的な回転等の動きは見られず、更にナイロンライ
ニングロールと比較して約３倍の耐久性が認められた。
尚、超高分子量ポリエチレン筒状体の成形速度は１．２
ｍ／hrであり、約９５分間に１本の割合でライニング成
形することができた。

（比較例） 実施例と同じシリンダ、マンドレルを装着したラム押出
機で保温フードを装着しなかった。このラム押出機を使
用して超高分子量ポリエチレン筒状体を連続して押出成
形した。室温近くまで冷却したこの筒状体を１，８２０
mmの長さに切断した。

この超高分子量ポリエチレン筒状体は外径φ１４１mm、
内径φ１１３mmの寸法になっており、実施例と同じロー
ル基材に嵌入する目的で加熱して熱膨張させるのに１５
０℃熱風オーブン中で３０分間以上再加熱する必要があ
り、ロールが長い場合には過大な熱風オーブンが必要で
エネルギ的にも非能率であった。

（効果） 以上のように本発明の製造方法は、押出成形した超高分
子量ポリエチレン筒状体を冷却し、再加熱する工程が省
かれた為に、超高分子量ポリエチレン筒状体の成形から
ライニング成形までの所要時間が縮められるとともに再
加熱のための熱エネルギを省くことができ、更にロール
基体の外表面の平滑度や仕上げ寸法精度を高める加工を
必要とせず、且つ耐衝撃性、耐摩耗性、耐薬品性そして
耐久性に優れ、またロール外周のライニング材がロール
基体に強力に固着しており移動することのない優れた外
表面を有する超高分子量ポリエチレンライニングロール
を製造することができる効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に用いられるラム押出機の縦断面
図、そして第２図は本発明においてロール基体を超高分
子量ポリエチレン筒状体に嵌め込む一工程を示す一部切
欠断面図である。 (1)……筒状シリンダ (9)……カバー部材 (12)……保温フード (13)……超高分子量ポリエチレン筒状体 (15)……ロール基体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超高分子量ポリエチレンの筒状体をロール
   基体に嵌入した構造を有する超高分子量ポリエチレンラ
   イニングロールの製造方法において、超高分子量ポリエ
   チレンをラム押出によって筒状体に成形し、上記筒状体
   を超高分子量ポリエチレン樹脂の結晶化温度以上に保持
   して切断し、この筒状体をロール基体に嵌入した後、冷
   却し収縮させることを特徴とする超高分子量ポリエチレ
   ンライニングロールの製造方法。
2. 【請求項２】成形される超高分子量ポリエチレン筒状体
   の内径は１４０〜２００℃の温度範囲においてロール基
   体の外径よりも０．１〜６％大きいことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の超高分子量ポリエチレンライ
   ニングロールの製造方法。