JPH1122720A - FRP roll - Google Patents

FRP roll

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JPH1122720A
JPH1122720A JP17944797A JP17944797A JPH1122720A JP H1122720 A JPH1122720 A JP H1122720A JP 17944797 A JP17944797 A JP 17944797A JP 17944797 A JP17944797 A JP 17944797A JP H1122720 A JPH1122720 A JP H1122720A
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JP
Japan
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cylinder
main body
frp
roll
axis direction
Prior art date
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Application number
JP17944797A
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Japanese (ja)
Inventor
英樹 ▲ぬで▼島
Hideki Nudeshima
Kazuo Oyori
和男 大依
Shigeru Kawashima
茂 川嶋
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】撓み量が小さく、かつ、軽量で、しかも、ロー
ル軸方向の中心部の強度がゴム巻き等の被覆工程にも十
分耐える、合成樹脂フィルム、紙等のシート状物の搬送
や巻取りに用いるFRP製ロールと、その製造方法を提
供する。 【解決手段】FRP製本体筒8の内径を筒軸方向におい
て中心から両端部に向かって段階的に大きくし、中心部
の肉厚を大きくする。
(57) [Solution] A sheet-shaped material such as a synthetic resin film or paper, which has a small amount of bending, is lightweight, and has a strength in the center portion in the roll axis direction that can sufficiently withstand a coating process such as rubber winding. Provided are a roll made of FRP used for conveying and winding an object, and a method for manufacturing the roll. An inner diameter of an FRP main body cylinder is gradually increased from a center toward both ends in a cylinder axis direction to increase a thickness of a central part.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、合成樹脂フィル
ム、紙等のシート状物の搬送や巻取りに使用するFRP
製ロールおよびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an FRP used for conveying or winding a sheet such as a synthetic resin film or paper.
The present invention relates to a roll and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】たとえば、合成樹脂フィルムの製造工程
において、その搬送や巻取りに使用するロールは、外径
に比べて長さが相当長いため、その撓みが問題になる。
そして、ロールに撓みがあると、フィルムにしわが発生
したり、巻きずれや巻きむらが起こったりするため、こ
れらの不都合を防止すべく、従来のロールは相当な肉厚
を持った金属で作られている。そのため、従来のロール
はたいへん重く、ロール交換等の作業が非常に煩雑なも
のであった。
2. Description of the Related Art In a manufacturing process of a synthetic resin film, for example, a roll used for transporting and winding the roll has a considerably longer length than an outer diameter.
If the roll is bent, the film will be wrinkled, or the winding will be displaced or uneven, so in order to prevent these inconveniences, conventional rolls are made of metal with a considerable thickness. ing. Therefore, the conventional roll is very heavy, and the work such as the roll exchange is very complicated.

【0003】ところで、ロールの撓み量は、その自重に
よる撓み量と、外力の付加による撓み量との和である。
自重による撓みを抑制するには、比弾性率(弾性率/密
度)の大きな材料を使用すること、あるいは、ロールを
大径化することが有効である。また、外力の付加による
撓みを抑制するには、高弾性材料の使用、ロールの大径
化あるいは厚肉化が有効である。しかしながら、大径化
や厚肉化による解決手段は、著しい重量増加をもたら
し、また設備上の制約もあってなかなか難しい。一方、
材料の改良による解決手段は、金属に比べて比弾性率が
格段に優れているCFRP等を使用する方法があり、あ
る程度解決できる。
The amount of deflection of a roll is the sum of the amount of deflection caused by its own weight and the amount of deflection caused by the application of an external force.
In order to suppress the deflection due to its own weight, it is effective to use a material having a large specific elastic modulus (elastic modulus / density) or to increase the diameter of the roll. Further, in order to suppress the deflection due to the application of the external force, it is effective to use a highly elastic material and to increase the diameter or the thickness of the roll. However, the solution by increasing the diameter or increasing the wall thickness causes a significant increase in weight and is difficult due to restrictions on equipment. on the other hand,
As a solution by improving the material, there is a method using CFRP or the like, which has a much higher specific elastic modulus than metal, and can be solved to some extent.

【0004】たとえば、特開昭51−58504号公報
や実開昭56−45618号公報には、フィラメントワ
インディング法により形成したCFRP製ロールが記載
されている。このロールは、金属製ロールと同等の曲げ
剛性を持ち、かつ、軽量化されている。しかしながら、
CFRPは異方性の大きな材料であるため、強化繊維の
配列角度を最適化しないと十分な曲げ剛性が得られなか
ったり、あるいは肉厚が厚くなり、軽量化の効果が低減
されてしまうという問題がある。
For example, JP-A-51-58504 and JP-A-56-45618 describe CFRP rolls formed by a filament winding method. This roll has a bending rigidity equivalent to that of a metal roll and is lightweight. However,
Since CFRP is a material having a large anisotropy, if the arrangement angle of the reinforcing fibers is not optimized, sufficient bending rigidity cannot be obtained, or the wall thickness is increased, and the effect of weight reduction is reduced. There is.

【0005】このような問題を解決するために、たとえ
ば実公平3−14579号公報は、ロールをFRPで製
作する際、ヘリカル巻きをする連続繊維の巻角度を、ロ
ールの両端部から中心部に向かって徐々に小さくするこ
とで、ロールの中央部の剛性を両端部の剛性よりも高く
し、撓み量を小さくすることを提案している。しかしな
がら、ロール軸方向に巻角度を精度よく変化させること
は非常に難しく、製品間で物性値のばらつきが大きくな
る。
[0005] In order to solve such a problem, for example, Japanese Utility Model Publication No. Hei 3-14579 discloses that when a roll is manufactured by FRP, the winding angle of the helical winding continuous fiber is changed from both ends of the roll to the center. It has been proposed that the stiffness at the center of the roll is made higher than the stiffness at both ends and the amount of deflection is reduced by gradually reducing the stiffness toward both ends. However, it is very difficult to precisely change the winding angle in the roll axis direction, and the physical property values vary greatly between products.

【0006】また、ロール軸方向の中心部の弾性率を上
げるために、ヘリカル層の角度を小さくすると、その部
分の径方向の熱膨張率が15〜20×10-6/℃程度と
なるが、成形時に芯金として通常使用する炭素鋼の熱膨
張率は10〜11×10-6/℃程度であるため、マトリ
クス樹脂が熱硬化性樹脂の場合、硬化後に、ロールが芯
金を締め付け、成形終了時に芯金を脱型できなくなるこ
とがある。
When the angle of the helical layer is reduced in order to increase the elastic modulus at the center in the roll axis direction, the radial thermal expansion coefficient at that portion becomes about 15 to 20 × 10 −6 / ° C. Since the coefficient of thermal expansion of carbon steel usually used as a core during molding is about 10 to 11 × 10 −6 / ° C., when the matrix resin is a thermosetting resin, the roll tightens the core after curing. At the end of molding, the core metal may not be able to be released from the mold.

【0007】さらに、ロール軸方向の中心部の径方向の
強度が小さくなるため、ゴム巻きロールを製作するとき
は、ゴム加硫時の締付け力でロールが破損することもあ
る。
Furthermore, since the strength in the radial direction at the center in the roll axis direction is reduced, when a rubber wound roll is manufactured, the roll may be damaged by a tightening force at the time of rubber vulcanization.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の技術の上述した問題点を解決し、撓み量が極めて小さ
く、かつ、軽量であり、ロール軸方向の中心部の強度
が、ゴム巻き等の被覆工程にも十分耐え得るFRP製ロ
ールおよびその製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, to have a very small amount of deflection and light weight, and to reduce the strength at the center in the roll axis direction by a rubber. An object of the present invention is to provide an FRP roll that can sufficiently withstand a coating process such as winding, and a method for manufacturing the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、FRP製本体筒を有し、かつ、前記本体筒
の内径がその本体筒の筒軸方向において中心から両端部
に向かって滑らかに、または、段階的に大きくなるよう
にしたFRP製ロールを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention has a main body cylinder made of FRP, and the inner diameter of the main body cylinder extends from the center to both ends in the cylinder axis direction of the main body cylinder. It is characterized by a roll made of FRP, which is made smoother or gradually larger.

【0010】上記において、本体筒は、内径の異なる少
なくとも2つの部分からなっていてよい。また、FRP
中に含まれる強化繊維の少なくとも80%は、炭素繊維
であるのが好ましい。さらに、FRP中に含まれる強化
繊維の少なくとも50%が、本体筒の筒軸方向に対して
±30゜以下の角度で配置された炭素繊維であることも
好ましい。また、本体筒の両端部は、通常、ジャーナル
が嵌装される。さらに、本体筒の体積をV、ジャーナル
が嵌装される両端部を除く本体筒の最大内径を内径とす
る仮想本体筒の体積をV0としたとき、(V0/V)が
0.4〜0.8の範囲にあるのが好ましい。さらにま
た、本体筒に、金属、セラミックまたは弾性体からなる
外被層を設けておくのも好ましいことである。
In the above, the main body cylinder may be composed of at least two parts having different inner diameters. Also, FRP
Preferably, at least 80% of the reinforcing fibers contained therein are carbon fibers. Further, it is also preferable that at least 50% of the reinforcing fibers contained in the FRP are carbon fibers arranged at an angle of ± 30 ° or less with respect to the cylinder axis direction of the main cylinder. Journals are usually fitted at both ends of the main body cylinder. Furthermore, when the volume of the main body tube V, and the volume of the virtual body tube to the maximum inner diameter of the inner diameter of the main body tube except the both end portions of the journal is fitted with V 0, is (V 0 / V) 0.4 It is preferably in the range of 0.80.8. Furthermore, it is preferable that a jacket layer made of metal, ceramic or an elastic body is provided on the main body cylinder.

【0011】上述したように、本発明のFRP製ロール
は、外径が筒軸方向における中心から両端部に向かって
滑らかに増大するように、一端部から他端部に向かって
外径が滑らかに増大している少なくとも2つの芯筒を同
軸に組み合わせて一組の組合せ芯筒を形成し、その組合
せ芯筒の周りにFRPからなる本体筒を形成した後、前
記芯筒を筒軸方向に抜き取ることにより製造することが
できる。
As described above, the FRP roll of the present invention has a smooth outer diameter from one end to the other end so that the outer diameter smoothly increases from the center in the axial direction of the cylinder toward both ends. After forming at least two core cylinders coaxially to form a set of composite core cylinders and forming a main body cylinder made of FRP around the combined core cylinders, the core cylinders are moved in the cylinder axial direction. It can be manufactured by extracting.

【0012】また、外径が筒軸方向における中心から両
端部に向かって段階的に大きくなるように、一端部から
他端部に向かって外径が段階的に大きくなっている少な
くとも2つの芯筒を同軸に組み合わせて一組の組合せ芯
筒を形成し、その組合せ芯筒の周りにFRPからなる本
体筒を形成した後、前記芯筒を筒軸方向に抜き取ること
により製造することもできる。
At least two cores whose outer diameters increase stepwise from one end to the other end so that the outer diameter increases stepwise from the center in the cylinder axis direction toward both ends. It can also be manufactured by forming a set of combined core cylinders by coaxially combining the cylinders, forming a main body cylinder made of FRP around the combined core cylinder, and then extracting the core cylinder in the cylinder axis direction.

【0013】さらに、外径が筒軸方向における中心から
両端部に向かって段階的に大きくなるように、外径が異
なる少なくとも3つの芯筒を同軸に組み合わせて一組の
組合せ芯筒を形成し、その組合せ芯筒の周りにFRPか
らなる本体筒を形成した後、前記芯筒を筒軸方向に抜き
取ることにより製造することもできる。
Furthermore, at least three core tubes having different outer diameters are coaxially combined to form a set of combined core tubes such that the outer diameters increase stepwise from the center in the cylinder axis direction toward both ends. Alternatively, it can be manufactured by forming a main body cylinder made of FRP around the combined core cylinder, and then extracting the core cylinder in the cylinder axis direction.

【0014】本体筒の形成は、フィラメントワインディ
ング法および/またはシートワインディング法によるこ
とが好ましい。
Preferably, the main body tube is formed by a filament winding method and / or a sheet winding method.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1において、FRP製ロール
は、強化繊維で樹脂を強化してなるFRP製の本体筒1
と、この本体筒1の外周面に設けた外被層4とを有す
る。本体筒1の両端部には、ジャーナル2、3が嵌装さ
れており、本体筒1とジャーナル2、3の接合は、接着
によるのが好ましいが、焼きばめや冷やしばめ、圧入
等、他の方法によることもできる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In FIG. 1, an FRP roll is an FRP main body cylinder 1 made by reinforcing a resin with reinforcing fibers.
And a jacket layer 4 provided on the outer peripheral surface of the main body cylinder 1. Journals 2 and 3 are fitted to both ends of the main body cylinder 1, and the joining of the main body cylinder 1 and the journals 2 and 3 is preferably performed by bonding. However, shrink fitting, cold fitting, press fitting, and the like are performed. Other methods can be used.

【0016】本体筒1の内径は、本体筒1の筒軸方向の
中心から両端部に向かって滑らかに大きくなっている。
このように、本体筒1の筒軸方向の中心部を含む付近を
厚肉化することにより、本体筒1の筒軸方向の中心部の
断面2次モーメントは最大となり、本体筒1の曲げ剛性
が高まる。たとえば、本体筒1の両端部をジャーナルで
支持してなるシート状物搬送用ロールにおいて、シート
状物の張力がロールの筒軸方向に分布荷重となって作用
する場合、本体筒1の筒軸方向の中心部に最大の曲げモ
ーメントが生じるが、本体筒1の筒軸方向の中心部の断
面2次モーメントが最大になる構成のため、中心部の撓
み量は極めて小さくなる。
The inner diameter of the main body tube 1 is smoothly increased from the center in the axial direction of the main body tube 1 toward both ends.
In this way, by increasing the thickness of the vicinity including the center of the main body cylinder 1 in the cylinder axis direction, the secondary moment of area at the center of the main body cylinder 1 in the cylinder axis direction becomes maximum, and the bending rigidity of the main body cylinder 1 is increased. Increase. For example, when the tension of the sheet-like material acts as a distributed load in the cylinder axis direction of the roll in a sheet-like material transporting roll having both ends of the main body cylinder 1 supported by journals, the cylinder shaft of the main body cylinder 1 Although a maximum bending moment is generated at the center in the direction, the second section moment of the center of the main body cylinder 1 in the cylinder axis direction is maximized, so that the amount of bending at the center is extremely small.

【0017】本体筒1の外径は、筒軸方向に一様である
が、シート状物に長さ方向の張力を与えるため、0.3
〜1.0mm程度のクラウンを施すか、同程度の逆クラ
ウンを施してもよい。
The outer diameter of the main body cylinder 1 is uniform in the cylinder axis direction.
A crown of about 1.0 mm or a similar inverted crown may be provided.

【0018】また、ジャーナル2、3を嵌装する本体筒
1の両端部の熱膨張率は、ジャーナル2、3の熱膨張率
にほぼ等しく設計しておくのが好ましい。これにより、
ロール製作時に本体筒1とジャーナル2、3間に、残留
応力が発生するのを防止できるようになる。
It is preferable that the thermal expansion coefficients of both ends of the main body cylinder 1 in which the journals 2 and 3 are fitted are designed to be substantially equal to the thermal expansion coefficients of the journals 2 and 3. This allows
It is possible to prevent the occurrence of residual stress between the main body cylinder 1 and the journals 2 and 3 during roll production.

【0019】強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、有機
高弾性率繊維(たとえば、米国デュポン(株)社製のポ
リアラミド繊維“ケブラー”)、アルミナ繊維、シリコ
ンカーバイド繊維等の高強度、高弾性率繊維からなって
おり、これらを単独で、または、組み合わせて使用す
る。
The reinforcing fibers include carbon fiber, glass fiber, organic high modulus fiber (for example, polyaramide fiber "Kevlar" manufactured by DuPont, USA), alumina fiber, silicon carbide fiber, and other high strength and high modulus. They are made of fibers and used alone or in combination.

【0020】さらに、本体筒1の曲げ剛性をさらに高め
るために、本体筒1の強化繊維の少なくとも80%が炭
素繊維であるのが好ましい。
Further, in order to further increase the bending rigidity of the main body tube 1, it is preferable that at least 80% of the reinforcing fibers of the main body tube 1 are carbon fibers.

【0021】さらにまた、強化繊維の少なくとも50%
が本体筒1の筒軸方向に対して±30゜以下の角度で配
置された炭素繊維であるのも好ましい。炭素繊維は、引
張弾性率が高いものが好ましく、たとえば、引張弾性率
が196GPa以上の高弾性率炭素繊維が好ましい。
Furthermore, at least 50% of the reinforcing fibers
Is preferably a carbon fiber arranged at an angle of ± 30 ° or less with respect to the cylinder axis direction of the main body cylinder 1. The carbon fiber preferably has a high tensile modulus, for example, a high modulus carbon fiber having a tensile modulus of 196 GPa or more is preferable.

【0022】FRPのマトリクスを構成する樹脂として
は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂、ビニルエステル樹脂等の熱硬化性樹脂や、ナイ
ロン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することができる。
As the resin constituting the matrix of the FRP, a thermosetting resin such as an epoxy resin, a phenol resin, an unsaturated polyester resin, or a vinyl ester resin, or a thermoplastic resin such as a nylon resin can be used.

【0023】本体筒1には、金属、セラミック、弾性体
等からなる外被層4を設けておくのが好ましい。外被層
4は、ロール表面を平滑にするとともにロール表面の磨
耗を防止し、相手材となる合成樹脂フィルム、紙等を把
持あるいは傷つけないようにする。金属の外被層として
は、アルミニウム管等の金属管を本体筒1に嵌装したも
のや、メッキによるもの等がある。セラミックの外被層
としては、アルミナ、チタン等のセラミック材料をコー
ティングしたり溶射したものがある。弾性体の外被層と
しては、ウレタンゴム、シリコンゴム、ニトリルゴム等
の合成ゴムや、天然ゴム等によるものがある。
It is preferable that the main body cylinder 1 is provided with a jacket layer 4 made of metal, ceramic, elastic body or the like. The outer cover layer 4 smoothes the roll surface, prevents the roll surface from being worn, and prevents the synthetic resin film, paper, or the like as a mating material from being gripped or damaged. Examples of the metal jacket layer include a metal tube such as an aluminum tube fitted on the main body tube 1 and a metal tube formed by plating. As the ceramic coating layer, there is a coating or thermal spraying of a ceramic material such as alumina or titanium. Examples of the covering layer of the elastic body include synthetic rubber such as urethane rubber, silicon rubber, and nitrile rubber, and natural rubber.

【0024】図2は、図1に示したロールを製造してい
る様子を示すものである。このようなロールは、外径が
筒軸方向における中心から両端部に向かって滑らかに増
大するように、一端部から他端部に向かって外径が滑ら
かに増大している2つの芯筒5、6を同軸に組み合わせ
て一組の組合せ芯筒7を形成し、組合せ芯筒7の周りに
FRPからなる本体筒1を形成した後、芯筒5、6を筒
軸方向に抜き取ることにより製造することができる。な
お、図2では、2つの芯筒を組み合わせて組合せ芯筒を
形成しているが、3つ以上の芯筒を用いて組合せ芯筒を
形成することもできる。本体筒1の形成は、フィラメン
トワインディング法および/またはシートワインディン
グ法によることが好ましい。
FIG. 2 shows how the roll shown in FIG. 1 is manufactured. Such a roll has two core cylinders 5 whose outer diameters increase smoothly from one end to the other end so that the outer diameter increases smoothly from the center in the cylinder axis direction toward both ends. , 6 are formed coaxially to form a set of combined core tubes 7, the main body tube 1 made of FRP is formed around the combined core tube 7, and then the core tubes 5, 6 are drawn out in the axial direction. can do. In FIG. 2, a combined core tube is formed by combining two core tubes, but a combined core tube may be formed by using three or more core tubes. The body tube 1 is preferably formed by a filament winding method and / or a sheet winding method.

【0025】図3は、図1に示したものとは異なる実施
態様のロールを示すものである。この態様のものは、F
RP製の本体筒8の内径が、筒軸方向の中心から両端部
に向かって段階的に大きくなっている。
FIG. 3 shows a roll of an embodiment different from that shown in FIG. In this embodiment, F
The inner diameter of the main body tube 8 made of RP gradually increases from the center in the tube axis direction toward both ends.

【0026】本発明のロールにおいては、本体筒の体積
をV、ジャーナルが嵌装される両端部を除く本体筒の最
大内径を内径とする仮想本体筒の体積をV0 としたと
き、(V0 /V)が0.4〜0.8の範囲にあるのが好
ましい。そのようにすることで、曲げ剛性が高くなり、
自重や外力により発生する撓みが一層小さくなる。これ
を図3に示したロールについて説明すると、外径Dを有
する本体筒8の体積をV、ジャーナルが嵌装される両端
部を除く本体筒8の最大内径DO を内径とする仮想本体
筒の体積をV0としたとき、(V0/V)が0.4〜0.
8の範囲にあるようにすることである。
In the roll of the present invention, when the volume of the main body cylinder is V and the volume of the virtual main body cylinder whose inner diameter is the maximum inner diameter of the main body cylinder excluding both ends where the journals are fitted is V 0 , 0 / V) is preferably in the range of 0.4 to 0.8. By doing so, the bending rigidity increases,
Deflection caused by its own weight or external force is further reduced. Referring to roll as shown in Figure 3, the virtual main body tube to a maximum internal diameter D O of the inner diameter of the main body tube 8 except the both end portions of the volume of the main body tube 8 having an outer diameter D V, the journal is fitted when the volume was V 0, (V 0 / V ) is from 0.4 to 0.
8 in the range.

【0027】図4は、図3に示したロールを製造してい
る様子を示すものである。このロールは、外径が筒軸方
向における中心から両端部に向かって段階的に大きくな
るように、一端部から他端部に向かって外径が段階的に
大きくなっている2つの芯筒9、10を同軸に組み合わ
せて一組の組合せ芯筒11を形成し、組合せ芯筒11の
周りにFRPからなる本体筒8を形成した後、芯筒9、
10を筒軸方向に抜き取ることにより製造することがで
きる。なお、図4では、2つの芯筒を組み合わせて組合
せ芯筒を形成しているが、3つ以上の芯筒を用いて組合
せ芯筒を形成することもできる。本体筒8の形成方法と
しては、フィラメントワインディング法および/または
シートワインディング法を用いることができる。
FIG. 4 shows how the roll shown in FIG. 3 is manufactured. This roll has two core cylinders 9 whose outer diameters increase stepwise from one end to the other end so that the outer diameter increases stepwise from the center in the cylinder axis direction toward both ends. , 10 are coaxially combined to form a set of combined core tubes 11, and a body tube 8 made of FRP is formed around the combined core tube 11,
It can be manufactured by extracting 10 in the cylinder axis direction. In FIG. 4, a combined core tube is formed by combining two core tubes, but a combined core tube may be formed by using three or more core tubes. As a method for forming the main body tube 8, a filament winding method and / or a sheet winding method can be used.

【0028】図5〜7は、本発明のロールのさらに別の
製造方法を示すものである。図5において、外径DC
芯筒12の周りにFRPからなる内筒13aを形成した
後、芯筒12を抜き取り、内筒13aの長さがL2 にな
るように端部を切除し、外径DO 、内径DC、長さL2
内筒13aを得る。次に、図6のように、外径が芯筒1
2の外径と等しいか、わずかに小さい芯筒14に内筒1
3aを嵌装し、内筒13aの両端から芯筒15、16を
嵌装して、芯筒14、15、16を一体化する。これに
より、外径が筒軸方向における中心から両端部に向かっ
て段階的に大きくなる組合せ芯筒17が形成される。次
に、図7のように、組合せ芯筒17の周りにFRPから
なる外筒13bを形成した後、芯筒14、15、16を
筒軸方向に抜き取ることにより、内筒13aと外筒13
bからなる本体筒13が形成される。本体筒13の形成
方法は、フィラメントワインディング法および/または
シートワインディング法が好ましい。
FIGS. 5 to 7 show still another method of manufacturing the roll of the present invention. 5, after forming the inner cylinder 13a made of FRP around the core tube 12 having an outer diameter D C, withdrawn core tube 12, the length of the inner cylinder 13a is excised end such that L 2 to give an outer diameter D O, internal diameter D C, the inner cylinder 13a of a length L 2. Next, as shown in FIG.
The inner cylinder 1 is attached to the core cylinder 14 which is equal to or slightly smaller than the outer diameter of
3a, the core tubes 15, 16 are fitted from both ends of the inner cylinder 13a, and the core tubes 14, 15, 16 are integrated. As a result, a combined core cylinder 17 whose outer diameter increases stepwise from the center in the cylinder axis direction toward both ends is formed. Next, as shown in FIG. 7, an outer cylinder 13b made of FRP is formed around the combined core cylinder 17, and then the core cylinders 14, 15, and 16 are extracted in the cylinder axis direction.
The main body tube 13 made of b is formed. The method for forming the main body tube 13 is preferably a filament winding method and / or a sheet winding method.

【0029】[0029]

【実施例】【Example】

〈実施例1〉マトリクス樹脂はエポキシ樹脂を使用し、
強化繊維は引張強度が約4220MPa、引張弾性率が
約436GPaの炭素繊維を使用して、図5〜7に示す
製造方法により、図3に示すCFRP製ロールを製作し
た。本体筒は、フィラメントワインディング法で形成し
た。その本体筒の寸法、製作条件を表1に示す。
<Example 1> An epoxy resin was used as a matrix resin,
As the reinforcing fiber, a carbon fiber having a tensile strength of about 4220 MPa and a tensile elasticity of about 436 GPa was used, and a CFRP roll shown in FIG. 3 was manufactured by the manufacturing method shown in FIGS. The main body cylinder was formed by a filament winding method. Table 1 shows the dimensions of the main body cylinder and the manufacturing conditions.

【0030】実施例1は、本体筒の体積をV、本体筒の
最大内径DO を内径とする仮想本体筒の体積、この場合
は外筒の体積であり、それをV0としたとき、(V0
V)が0.4〜0.8の範囲にある。
In the first embodiment, the volume of the main body cylinder is V, and the volume of the virtual main body cylinder whose inner diameter is the maximum inner diameter D O of the main body cylinder. In this case, the volume of the outer cylinder is V 0 . (V 0 /
V) is in the range of 0.4 to 0.8.

【0031】〈実施例2〉外径が異なる芯筒を用いたほ
かは実施例1と同様にしてCFRP製ロールを製作し
た。その本体筒の寸法、製作条件を表1に示す。実施例
2は、実施例1と同様に(V0/V)の値が0.4〜
0.8の範囲内にある。 〈実施例3〉外径が異なる芯筒を用いたほかは実施例1
と同様にしてCFRP製ロールを製作した。その本体筒
の寸法、製作条件を表1に示す。実施例3は、実施例1
と同様に(V0/V)の値が0.4〜0.8の範囲内に
ある。 〈比較例1〉外径が異なる芯筒を用いたほかは実施例1
と同様にしてCFRP製ロールを製作した。その本体筒
の寸法、製作条件を表1に示す。但し、比較例1は、上
記(V0/V)の値が0.211であり、0.4〜0.
8の範囲外にある。 〈比較例2〉実施例1と同様のマトリクス樹脂と強化繊
維を用いて、フィラメントワインディング法により、本
体筒の内径を筒軸方向に一様としたCFRP製ロールを
製作した。その本体筒の寸法、製作条件を表1に示す。
Example 2 A roll made of CFRP was manufactured in the same manner as in Example 1 except that core tubes having different outer diameters were used. Table 1 shows the dimensions of the main body cylinder and the manufacturing conditions. In the second embodiment, the value of (V 0 / V) is 0.4 to 0.4 as in the first embodiment.
It is in the range of 0.8. <Example 3> Example 1 except that core tubes having different outer diameters were used.
In the same manner as in the above, a roll made of CFRP was produced. Table 1 shows the dimensions of the main body cylinder and the manufacturing conditions. Example 3 corresponds to Example 1
Similarly, the value of (V 0 / V) is in the range of 0.4 to 0.8. <Comparative Example 1> Example 1 except that core tubes having different outer diameters were used.
In the same manner as in the above, a roll made of CFRP was produced. Table 1 shows the dimensions of the main body cylinder and the manufacturing conditions. However, in Comparative Example 1, the value of (V 0 / V) was 0.211, and 0.4 to 0.
8 is out of range. <Comparative Example 2> Using the same matrix resin and reinforcing fibers as in Example 1, a roll made of CFRP was manufactured by a filament winding method so that the inner diameter of the main body cylinder was uniform in the cylinder axis direction. Table 1 shows the dimensions of the main body cylinder and the manufacturing conditions.

【0032】実施例1、2、3と比較例1、2の本体筒
の曲げ剛性を評価するために、以下の3点曲げ試験を行
った。
The following three-point bending tests were conducted to evaluate the bending stiffness of the main body cylinders of Examples 1, 2, and 3 and Comparative Examples 1 and 2.

【0033】本体筒の筒軸方向の両端部を支点で支持
し、その本体筒の筒軸方向の中心部に集中荷重を作用さ
せたときの、本体筒の筒軸方向の中心部の撓み量を測定
して、表1の結果を得た。
When both ends of the main body cylinder in the cylinder axis direction are supported by fulcrums, and the concentrated load is applied to the center part of the main body cylinder in the cylinder axis direction, the amount of deflection of the central part of the main body cylinder in the cylinder axis direction Was measured, and the results in Table 1 were obtained.

【0034】実施例1、2、3の撓み量は、比較例1、
2と比べて、極めて小さく、高い曲げ剛性が得られるこ
とがわかる。
The flexure amounts of Examples 1, 2, and 3 were the same as those of Comparative Example 1,
It can be seen that, compared to No. 2, extremely small and high bending rigidity can be obtained.

【0035】[0035]

【表1】 図8は、図3に示す形状のロールにおいて、本体筒の肉
厚を変化させたときの曲げ剛性の向上効果を示す図であ
る。横軸は、外径Dを有する本体筒の体積をV、ジャー
ナルが嵌装される両端部を除く本体筒の最大内径DO
内径とする仮想本体の体積をVOとしたときの、(VO
V)の値である。縦軸は、上記3点曲げ試験で測定した
前記本体筒の撓み量と、前記本体筒と同重量をもつ比較
例2の本体筒の撓み量との比である。図8から明らかな
ように、(VO /V)が0.4〜0.8の範囲内にある
ときは、撓み比が0.9以下となり、曲げ剛性が10%
以上向上する。これより、(VO /V)が0.4〜0.
8の領域は、曲げ剛性の向上が最も顕著に現れる領域で
ある。
[Table 1] FIG. 8 is a view showing the effect of improving the bending rigidity when the thickness of the main body cylinder is changed in the roll having the shape shown in FIG. 3. The horizontal axis represents V when the volume of the main body cylinder having the outer diameter D is V, and the volume of the virtual main body having the maximum inner diameter D O of the main body cylinder excluding both ends where the journals are fitted is V O. V O /
V). The vertical axis represents the ratio of the amount of deflection of the main body cylinder measured in the three-point bending test to the amount of deflection of the main body cylinder of Comparative Example 2 having the same weight as the main body cylinder. As is clear from FIG. 8, when (V O / V) is in the range of 0.4 to 0.8, the bending ratio becomes 0.9 or less, and the bending rigidity becomes 10%.
It improves above. From this, the (V O / V) 0.4~0.
Area 8 is an area where the improvement in bending rigidity appears most remarkably.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明によるFRP製ロールは、FRP
製本体筒の内径が、その本体筒の筒軸方向において中心
から両端部に向かって滑らかに、または、段階的に大き
くなっているので、曲げ剛性が高く、自重や外力により
発生する撓みが極めて小さく、軽量であるからロール交
換等の作業性が著しく向上する。
The roll made of FRP according to the present invention is a roll made of FRP.
Since the inner diameter of the main body cylinder is increased smoothly or stepwise from the center toward both ends in the cylinder axis direction of the main body cylinder, the bending rigidity is high, and the deflection generated by its own weight or external force is extremely large. Since it is small and lightweight, workability such as roll exchange is remarkably improved.

【0037】また、FRP中に含まれる強化繊維の少な
くとも80%を炭素繊維としたときは、本体筒の曲げ剛
性がさらに向上する。この曲げ剛性は、FRP中に含ま
れる強化繊維の少なくとも50%を本体筒の筒軸方向に
対して±30゜以下の角度で配置された炭素繊維とした
ときは、一層向上するし、本体筒の体積をV、ジャーナ
ルが嵌装される両端部を除く本体筒の最大内径を内径と
する仮想本体筒の体積をV0としたとき、(V0/V)が
0.4〜0.8の範囲になるようにするとさらに向上す
る。
When at least 80% of the reinforcing fibers contained in the FRP are carbon fibers, the bending rigidity of the main body cylinder is further improved. This bending stiffness is further improved when at least 50% of the reinforcing fibers contained in the FRP are carbon fibers arranged at an angle of ± 30 ° or less with respect to the cylinder axis direction of the main body cylinder. when the volume V, and the volume of the virtual body tube to the maximum inner diameter of the inner diameter of the main body tube except the both end portions of the journal is fitted to the V 0, it is (V 0 / V) 0.4~0.8 If it is made to be in the range, it is further improved.

【0038】さらに、本体筒に、金属、セラミックや、
弾性体からなる外被層を設けた場合には、ロール表面が
平滑になるとともにロール表面の耐磨耗性が向上し、相
手材となる合成樹脂フィルム、紙等の把持性が向上し、
また、それらが傷つくのを防止できるようになる。
Further, metal, ceramic,
In the case where the outer cover layer made of an elastic body is provided, the roll surface becomes smooth and the abrasion resistance of the roll surface is improved, and the synthetic resin film as the mating material, the gripping property of paper and the like are improved,
In addition, they can be prevented from being damaged.

【0039】このような特徴から、本発明のロールは、
外径に比べて長さが相当長い合成樹脂フィルム、紙等の
シート状物の搬送や巻取りに用いるロールとして大変好
適である。
From the above characteristics, the roll of the present invention is:
It is very suitable as a roll used for conveying or winding a sheet-like material such as a synthetic resin film or paper whose length is considerably longer than the outer diameter.

【0040】また、本発明のロールの製造方法は、外径
が筒軸方向における中心から両端部に向かって滑らかに
増大するように、あるいは、段階的に大きくなるよう
に、一端部から他端部に向かって外径が滑らかに増大し
ている、あるいは、段階的に大きくなっている少なくと
も2つの芯筒を同軸に組み合わせて一組の組合せ芯筒を
形成し、その組合せ芯筒の周りにFRPからなる本体筒
を形成した後、前記芯筒を筒軸方向に抜き取るので、上
述のロールを容易に製造することができる。
Further, the method for producing a roll according to the present invention is characterized in that the outer diameter increases from one end to the other end so as to increase smoothly from the center in the cylinder axis direction to both ends or to gradually increase. The outer diameter increases smoothly toward the portion, or at least two core cylinders that increase in a stepwise manner are coaxially combined to form a set of composite core cylinders. After forming the main body cylinder made of FRP, the core cylinder is withdrawn in the cylinder axis direction, so that the above-described roll can be easily manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施態様に係るFRP製ロールの概
略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of an FRP roll according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示したFRP製ロールの製造方法を示す
概略図である。
FIG. 2 is a schematic view showing a method of manufacturing the FRP roll shown in FIG.

【図3】本発明の他の実施態様に係るFRP製ロールの
概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view of a roll made of FRP according to another embodiment of the present invention.

【図4】図3に示したFRP製ロールの他の製造方法を
示す概略図である。
FIG. 4 is a schematic view showing another method of manufacturing the FRP roll shown in FIG.

【図5】本発明のFRP製ロールの製造方法のさらに他
の実施態様を示す概略図である。
FIG. 5 is a schematic view showing still another embodiment of the method for producing an FRP roll of the present invention.

【図6】本発明のFRP製ロールの製造方法のさらに他
の実施態様を示す概略図である。
FIG. 6 is a schematic view showing still another embodiment of the method for producing an FRP roll of the present invention.

【図7】本発明のFRP製ロールの製造方法のさらに他
の実施態様を示す概略図である。
FIG. 7 is a schematic view showing still another embodiment of the method for producing an FRP roll of the present invention.

【図8】FRP製ロールの本体筒の肉厚を変化させたと
きの曲げ剛性の向上効果を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the effect of improving the bending rigidity when the thickness of the main body cylinder of the FRP roll is changed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:本体筒 2:ジャーナル 3:ジャーナル 4:外被層 5:芯筒 6:芯筒 7:組合せ芯筒 8:本体筒 9:芯筒 10:芯筒 11:組合せ芯筒 12:芯筒 13:本体筒 13a:内筒 13b:外筒 14:芯筒 15:芯筒 16:芯筒 17:組合せ芯筒 1: Body cylinder 2: Journal 3: Journal 4: Jacket layer 5: Core cylinder 6: Core cylinder 7: Combination core cylinder 8: Body cylinder 9: Core cylinder 10: Core cylinder 11: Combination core cylinder 12: Core cylinder 13 : Main body cylinder 13a: Inner cylinder 13b: Outer cylinder 14: Core cylinder 15: Core cylinder 16: Core cylinder 17: Combination core cylinder

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】FRP製本体筒を有し、かつ、前記本体筒
の内径がその本体筒の筒軸方向において中心から両端部
に向かって滑らかに大きくなっていることを特徴とする
FRP製ロール。
1. An FRP roll having an FRP main body cylinder, wherein the inner diameter of the main body cylinder increases smoothly from the center toward both ends in the cylinder axis direction of the main body cylinder. .
【請求項2】FRP製本体筒を有し、かつ、前記本体筒
の内径がその本体筒の筒軸方向において中心から両端部
に向かって段階的に大きくなっていることを特徴とする
FRP製ロール。
2. An FRP body having an FRP main body cylinder, wherein the inner diameter of the main body cylinder gradually increases from the center toward both ends in the cylinder axis direction of the main body cylinder. roll.
【請求項3】本体筒が内径の異なる少なくとも2つの部
分を有する本体筒であることを特徴とする請求項2に記
載のFRP製ロール。
3. The FRP roll according to claim 2, wherein the main body cylinder is a main body cylinder having at least two portions having different inner diameters.
【請求項4】FRP中に含まれる強化繊維の少なくとも
80%が炭素繊維であることを特徴とする請求項1ない
し3のいずれかに記載のFRP製ロール。
4. The FRP roll according to claim 1, wherein at least 80% of the reinforcing fibers contained in the FRP are carbon fibers.
【請求項5】FRP中に含まれる強化繊維の少なくとも
50%が前記本体筒の筒軸方向に対して±30゜以下の
角度で配置された炭素繊維であることを特徴とする請求
項4に記載のFRP製ロール。
5. The carbon fiber according to claim 4, wherein at least 50% of the reinforcing fibers contained in the FRP are carbon fibers arranged at an angle of ± 30 ° or less with respect to the cylinder axis direction of the main body cylinder. The roll made of the FRP described.
【請求項6】本体筒の両端部にジャーナルが嵌装されて
いることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記
載のFRP製ロール。
6. The FRP roll according to claim 1, wherein journals are fitted to both ends of the main body cylinder.
【請求項7】本体筒の体積をV、ジャーナルが嵌装され
る両端部を除く本体筒の最大内径を内径とする仮想本体
筒の体積をV0としたとき、(V0/V)が0.4〜0.
8の範囲にあることを特徴とする請求項6に記載のFR
P製ロール。
7. When the volume of the main body cylinder is V and the volume of the virtual main body cylinder whose inner diameter is the maximum inner diameter of the main body cylinder excluding the both ends where the journals are fitted is V 0 , (V 0 / V) is 0.4-0.
7. The FR according to claim 6, which is in the range of 8.
P roll.
【請求項8】本体筒に、金属、セラミックまたは弾性体
からなる外被層が設けられていることを特徴とする請求
項1ないし7のいずれかに記載のFRP製ロール。
8. The roll made of FRP according to claim 1, wherein a jacket layer made of metal, ceramic or elastic body is provided on the main body cylinder.
【請求項9】外径が筒軸方向における中心から両端部に
向かって滑らかに増大するように、一端部から他端部に
向かって外径が滑らかに増大している少なくとも2つの
芯筒を同軸に組み合わせて一組の組合せ芯筒を形成し、
その組合せ芯筒の周りにFRPからなる本体筒を形成し
た後、前記芯筒を筒軸方向に抜き取ることを特徴とする
FRP製ロールの製造方法。
9. At least two core cylinders whose outer diameters increase smoothly from one end to the other end so that the outer diameters increase smoothly from the center in the cylinder axis direction toward both ends. Combined coaxially to form a combined core tube,
A method of manufacturing a roll made of FRP, comprising: forming a main body tube made of FRP around the combined core tube; and extracting the core tube in the cylinder axis direction.
【請求項10】外径が筒軸方向における中心から両端部
に向かって段階的に大きくなるように、一端部から他端
部に向かって外径が段階的に大きくなっている少なくと
も2つの芯筒を同軸に組み合わせて一組の組合せ芯筒を
形成し、その組合せ芯筒の周りにFRPからなる本体筒
を形成した後、前記芯筒を筒軸方向に抜き取ることを特
徴とするFRP製ロールの製造方法。
10. At least two cores whose outer diameters increase stepwise from one end to the other end so that the outer diameter increases stepwise from the center in the cylinder axis direction toward both ends. A roll made of FRP, wherein a set of combined core cylinders is formed by coaxially combining the cylinders, a body cylinder made of FRP is formed around the combined core cylinder, and then the core cylinder is withdrawn in the cylinder axis direction. Manufacturing method.
【請求項11】外径が筒軸方向における中心から両端部
に向かって段階的に大きくなるように、外径が異なる少
なくとも3つの芯筒を同軸に組み合わせて一組の組合せ
芯筒を形成し、その組合せ芯筒の周りにFRPからなる
本体筒を形成した後、前記芯筒を筒軸方向に抜き取るこ
とを特徴とするFRP製ロールの製造方法。
11. A set of combined core cylinders is formed by coaxially combining at least three core cylinders having different outer diameters so that the outer diameter gradually increases from the center in the cylinder axis direction toward both ends. Forming a main body cylinder made of FRP around the combined core cylinder, and extracting the core cylinder in the cylinder axis direction.
【請求項12】フィラメントワインディング法および/
またはシートワインディング法により、FRPからなる
本体筒を形成することを特徴とする請求項9ないし11
のいずれかに記載のFRP製ロールの製造方法。
12. A filament winding method and / or
The main body tube made of FRP is formed by a sheet winding method.
The method for producing an FRP roll according to any one of the above.
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