JPH04286633A - 繊維強化プラスチック製ロール及びその製造方法 - Google Patents
繊維強化プラスチック製ロール及びその製造方法Info
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- JPH04286633A JPH04286633A JP3074399A JP7439991A JPH04286633A JP H04286633 A JPH04286633 A JP H04286633A JP 3074399 A JP3074399 A JP 3074399A JP 7439991 A JP7439991 A JP 7439991A JP H04286633 A JPH04286633 A JP H04286633A
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Landscapes
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- Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、軸受け用のボス部をも
繊維強化プラスチック製とした、金属メッキ層を有する
繊維強化プラスチック製ロール及びその製造方法に関す
る。より詳細には、本発明は、高強度、高剛性を有し、
かつ耐摩耗性、耐擦傷性に優れた安価な繊維強化プラス
チック製軽量ロールを提供する。
繊維強化プラスチック製とした、金属メッキ層を有する
繊維強化プラスチック製ロール及びその製造方法に関す
る。より詳細には、本発明は、高強度、高剛性を有し、
かつ耐摩耗性、耐擦傷性に優れた安価な繊維強化プラス
チック製軽量ロールを提供する。
【0002】
【従来の技術】回転ロールでは、重量の軽減により特に
回転時の慣性モーメントがより小さくなる。そのために
、軽量化をねらって開発された繊維強化プラスチック製
ロールまたは管状物としては、金属製筒状体の表面層に
繊維強化プラスチックを形成したものあるいはマンドレ
ル上に繊維強化プラスチック層を積層・成形して製造す
る繊維強化プラスチック製のものなどが、さらにそれら
のロール表面上に金属層を設けて金属並みの表面特性を
有するものなどが知られている。
回転時の慣性モーメントがより小さくなる。そのために
、軽量化をねらって開発された繊維強化プラスチック製
ロールまたは管状物としては、金属製筒状体の表面層に
繊維強化プラスチックを形成したものあるいはマンドレ
ル上に繊維強化プラスチック層を積層・成形して製造す
る繊維強化プラスチック製のものなどが、さらにそれら
のロール表面上に金属層を設けて金属並みの表面特性を
有するものなどが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように回転ロール
を繊維強化プラスチック化することで、かなりの軽量化
が達成され、同時にロール特性も改善されてきたが、未
だ広く普及するに至っていない。すなわち、まだ、軽量
化不足でロール交換作業等に労力を要する等、またロー
ル製造工程も複雑なためコストアップとなり、高価格す
ぎるといった問題点がある。
を繊維強化プラスチック化することで、かなりの軽量化
が達成され、同時にロール特性も改善されてきたが、未
だ広く普及するに至っていない。すなわち、まだ、軽量
化不足でロール交換作業等に労力を要する等、またロー
ル製造工程も複雑なためコストアップとなり、高価格す
ぎるといった問題点がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を種々検討した結果、ボス部の構成素材として炭素繊維
を主体とする補強繊維で強化された炭素繊維強化プラス
チックを用いることにより、ボス部が軽量でかつ強度的
などに優れたものとなると共に、その導電性によりボス
部をロール部に組み込んだ状態で一体で金属メッキが可
能となることを見出し、本発明を完成するに至った。
を種々検討した結果、ボス部の構成素材として炭素繊維
を主体とする補強繊維で強化された炭素繊維強化プラス
チックを用いることにより、ボス部が軽量でかつ強度的
などに優れたものとなると共に、その導電性によりボス
部をロール部に組み込んだ状態で一体で金属メッキが可
能となることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0005】すなわち、本発明は:
(1)繊維強化プラスチック製ロール部と、その両端の
ロール内端部に嵌合させてなる、炭素繊維を主体とする
補強繊維で強化された炭素繊維強化プラスチック製ボス
部とから構成されており、さらに上記ロール部とボス部
に金属メッキ層を設けてなる、繊維強化プラスチック製
ロールを提供し、また、 (2)上記繊維強化プラスチック製ボス部が炭素繊維を
主体とする長繊維ストランド及び/またはその集合体層
(a)、繊維状物層(b)あるいはそれら(a)層、(
b)層の組み合わせにより強化されたものである点にも
特徴を有する、さらに (3)上記炭素繊維強化プラスチック製ボス部を構成す
る繊維状物層(b)が主に短繊維状炭素繊維からなるマ
ット、フェルトまたは不織布等の繊維状シート物あるい
は紙状物である点にも特徴を有し、さらに(4)上記炭
素繊維強化プラスチック製ボス部が、少なくとも500
kg/mm2 の曲げ弾性率を有する点にも特徴を有す
る。また、
ロール内端部に嵌合させてなる、炭素繊維を主体とする
補強繊維で強化された炭素繊維強化プラスチック製ボス
部とから構成されており、さらに上記ロール部とボス部
に金属メッキ層を設けてなる、繊維強化プラスチック製
ロールを提供し、また、 (2)上記繊維強化プラスチック製ボス部が炭素繊維を
主体とする長繊維ストランド及び/またはその集合体層
(a)、繊維状物層(b)あるいはそれら(a)層、(
b)層の組み合わせにより強化されたものである点にも
特徴を有する、さらに (3)上記炭素繊維強化プラスチック製ボス部を構成す
る繊維状物層(b)が主に短繊維状炭素繊維からなるマ
ット、フェルトまたは不織布等の繊維状シート物あるい
は紙状物である点にも特徴を有し、さらに(4)上記炭
素繊維強化プラスチック製ボス部が、少なくとも500
kg/mm2 の曲げ弾性率を有する点にも特徴を有す
る。また、
【0006】(5)繊維強化プラスチック製ロールを製
造するに当たり、 (イ) 炭素繊維を主体とする長繊維ストランド及び
/またはその集合体層(a)、繊維状物層(b)あるい
はそれら(a)層、(b)層の組み合わせで、所定形状
に成形した後に樹脂を含浸し、硬化させて、あるいは樹
脂を含浸しながら所定形状に成形した後、硬化させて、
あるいは樹脂を含浸した繊維集合体を所定形状に成形し
た後に、硬化させて繊維強化プラスチック製ボス部を作
る第1の工程、(ロ) 該繊維強化プラスチック製ロ
ール部の両端に該炭素繊維強化プラスチック製ボス部を
嵌合接着して一体化する第2の工程、(ハ) 前記ボ
ス部を付けて一体化された繊維強化プラスチック製ロー
ルに研削等の所望加工を施す第3の工程、(ニ) 上
記繊維強化プラスチック製ロールに電気メッキを施して
、ロール部及びボス部に金属層を設ける第4の工程、か
らなる、繊維強化プラスチック製ロールの製造方法を提
供する。 さらに、 (6) 主として炭素繊維を主体とする繊維状シート
物に樹脂を含浸したプレプリグを金型内に積層した後、
加熱・加圧して、炭素繊維強化プラスチック製ボス部を
作る点にも特徴を有し、さらに (7) 上記繊維強化プラスチック製ボス部が、主と
して炭素繊維を主体とする長繊維ストランドを用いてフ
ィラメント・ワインディング法により作られる点にも特
徴を有し、さらに
造するに当たり、 (イ) 炭素繊維を主体とする長繊維ストランド及び
/またはその集合体層(a)、繊維状物層(b)あるい
はそれら(a)層、(b)層の組み合わせで、所定形状
に成形した後に樹脂を含浸し、硬化させて、あるいは樹
脂を含浸しながら所定形状に成形した後、硬化させて、
あるいは樹脂を含浸した繊維集合体を所定形状に成形し
た後に、硬化させて繊維強化プラスチック製ボス部を作
る第1の工程、(ロ) 該繊維強化プラスチック製ロ
ール部の両端に該炭素繊維強化プラスチック製ボス部を
嵌合接着して一体化する第2の工程、(ハ) 前記ボ
ス部を付けて一体化された繊維強化プラスチック製ロー
ルに研削等の所望加工を施す第3の工程、(ニ) 上
記繊維強化プラスチック製ロールに電気メッキを施して
、ロール部及びボス部に金属層を設ける第4の工程、か
らなる、繊維強化プラスチック製ロールの製造方法を提
供する。 さらに、 (6) 主として炭素繊維を主体とする繊維状シート
物に樹脂を含浸したプレプリグを金型内に積層した後、
加熱・加圧して、炭素繊維強化プラスチック製ボス部を
作る点にも特徴を有し、さらに (7) 上記繊維強化プラスチック製ボス部が、主と
して炭素繊維を主体とする長繊維ストランドを用いてフ
ィラメント・ワインディング法により作られる点にも特
徴を有し、さらに
【0007】(8) 繊維強化プラスチック製ロール
部と両端のボス部からなる、金属メッキ層を施す前の繊
維強化プラスチック製ロールにおいて、両端のボス部間
での体積抵抗率が少なくとも0.1Ωcm以下である点
にも特徴を有し、さらに (9) 繊維強化プラスチック製ロール部の両端内部
に導電性接着剤を介して該繊維強化プラスチック製ボス
部を嵌合接着して一体化する点にも特徴を有し、また(
10)繊維強化プラスチック製ボス部を付けたままの繊
維強化プラスチック製ロールに研削等の所望加工を施し
最終形状に近くまで仕上げた後、電気メッキを施して、
ロール部及びボス部にまで金属層を設ける点にも特徴を
有する。 (11) さらに、ボス部1をロール部2の内端部に
嵌合させて一体化することにより、ロール部2の表面に
継ぎ目が無いので、ロール表面の金属メッキ層にボイド
や厚みむら等の欠陥の無い点にも特徴を有する。
部と両端のボス部からなる、金属メッキ層を施す前の繊
維強化プラスチック製ロールにおいて、両端のボス部間
での体積抵抗率が少なくとも0.1Ωcm以下である点
にも特徴を有し、さらに (9) 繊維強化プラスチック製ロール部の両端内部
に導電性接着剤を介して該繊維強化プラスチック製ボス
部を嵌合接着して一体化する点にも特徴を有し、また(
10)繊維強化プラスチック製ボス部を付けたままの繊
維強化プラスチック製ロールに研削等の所望加工を施し
最終形状に近くまで仕上げた後、電気メッキを施して、
ロール部及びボス部にまで金属層を設ける点にも特徴を
有する。 (11) さらに、ボス部1をロール部2の内端部に
嵌合させて一体化することにより、ロール部2の表面に
継ぎ目が無いので、ロール表面の金属メッキ層にボイド
や厚みむら等の欠陥の無い点にも特徴を有する。
【0008】以下、本発明を図面に基いて詳細に説明す
る。図1は、本発明の繊維強化プラスチック製軽量ロー
ルを製造する工程を示す代表的模式図である。図1にお
いて、(イ)金型成形、フィラメント・ワインディング
成形などのような積層成形技術に従って、繊維強化プラ
スチック製ボス部1を製造する第1工程、(ロ)ボス部
1の表面に導電性接着剤3を塗布し、ロール部2の両内
端部に嵌合して一体化し、ロール形状のものとする第2
工程、(ハ)ロール部2と一体化された状態で、上記ボ
ス部1に軸受け用孔部4を穿孔し、さらにロール表面を
研削する等の加工を施し、所望形状の(軽量)ロール5
とする第3工程、(ニ)次いで、ロール5に電気メッキ
を施して、ボス部1とロール部2に金属メッキ層6を形
成し、目的とする繊維強化プラスチック製軽量ロール製
品7を得る第4工程、をそれぞれ示し、これらの工程を
経て繊維強化プラスチック製軽量ロール製品7が製造さ
れる。
る。図1は、本発明の繊維強化プラスチック製軽量ロー
ルを製造する工程を示す代表的模式図である。図1にお
いて、(イ)金型成形、フィラメント・ワインディング
成形などのような積層成形技術に従って、繊維強化プラ
スチック製ボス部1を製造する第1工程、(ロ)ボス部
1の表面に導電性接着剤3を塗布し、ロール部2の両内
端部に嵌合して一体化し、ロール形状のものとする第2
工程、(ハ)ロール部2と一体化された状態で、上記ボ
ス部1に軸受け用孔部4を穿孔し、さらにロール表面を
研削する等の加工を施し、所望形状の(軽量)ロール5
とする第3工程、(ニ)次いで、ロール5に電気メッキ
を施して、ボス部1とロール部2に金属メッキ層6を形
成し、目的とする繊維強化プラスチック製軽量ロール製
品7を得る第4工程、をそれぞれ示し、これらの工程を
経て繊維強化プラスチック製軽量ロール製品7が製造さ
れる。
【0009】さらに、各工程について説明する。
(第1の工程;繊維強化プラスチック製ボス部1の製造
)繊維強化プラスチック製ボス部1の製造法は特に制限
されないが、ボス部として要求される機械物性に対応し
てフィラメント・ワインディング成形法を用いることも
有効である。即ち、必要に応じて離型材を予め塗布した
マンドレルなどの型上に、強化用繊維として長繊維スト
ランドまたは束或いは長繊維ストランドの引き揃え物な
どの集合体層(a)、あるいは不織布、マット、フェル
トなどの主として短繊維から構成される繊維状物層(b
)を、あるいは(a)と(b)の混合積層状態で、管状
又は筒状に成形し、脱型する。
)繊維強化プラスチック製ボス部1の製造法は特に制限
されないが、ボス部として要求される機械物性に対応し
てフィラメント・ワインディング成形法を用いることも
有効である。即ち、必要に応じて離型材を予め塗布した
マンドレルなどの型上に、強化用繊維として長繊維スト
ランドまたは束或いは長繊維ストランドの引き揃え物な
どの集合体層(a)、あるいは不織布、マット、フェル
トなどの主として短繊維から構成される繊維状物層(b
)を、あるいは(a)と(b)の混合積層状態で、管状
又は筒状に成形し、脱型する。
【0010】このフィラメント・ワインディング成形法
による繊維強化プラスチック製ボス部の製造に際し、樹
脂の含浸、硬化、成形の工程の順序は必要に応じて変更
でき、例えば(イ)所定形状に成形した後に樹脂を含浸
し、硬化させても、あるいは(ロ)樹脂を含浸しながら
所定形状に成形した後、硬化させて、あるいは(ハ)樹
脂を含浸した繊維集合体を所定形状に成形した後に、硬
化させても良い。
による繊維強化プラスチック製ボス部の製造に際し、樹
脂の含浸、硬化、成形の工程の順序は必要に応じて変更
でき、例えば(イ)所定形状に成形した後に樹脂を含浸
し、硬化させても、あるいは(ロ)樹脂を含浸しながら
所定形状に成形した後、硬化させて、あるいは(ハ)樹
脂を含浸した繊維集合体を所定形状に成形した後に、硬
化させても良い。
【0011】また、別法として、炭素繊維を主体とする
繊維状シート物に予め樹脂を含浸し、半硬化したものを
金型内に複数枚積層し、金型プレス等で加圧・加熱硬化
することにより製造することも出来る。この場合、予め
ロール部2に嵌合するように、円筒状に積層成形しても
良いが、一般にはボス部1に相当する積層成形体にした
後、ロール部2の内径に嵌合するように、積層成形体を
切削する。
繊維状シート物に予め樹脂を含浸し、半硬化したものを
金型内に複数枚積層し、金型プレス等で加圧・加熱硬化
することにより製造することも出来る。この場合、予め
ロール部2に嵌合するように、円筒状に積層成形しても
良いが、一般にはボス部1に相当する積層成形体にした
後、ロール部2の内径に嵌合するように、積層成形体を
切削する。
【0012】特に、この金型成形によるボス部1には、
強化用繊維層として、主に短繊維から構成される上記繊
維状シート物を用いることが好ましい。このように繊維
状シート物から得られた繊維強化プラスチックは、ボス
部として必要な任意の方向に均一な強度分布を有してい
て望ましい。繊維状シート物としては、マット、フェル
トまたは不織布等の繊維状シート状物あるいは紙状物が
好ましく使用できる。
強化用繊維層として、主に短繊維から構成される上記繊
維状シート物を用いることが好ましい。このように繊維
状シート物から得られた繊維強化プラスチックは、ボス
部として必要な任意の方向に均一な強度分布を有してい
て望ましい。繊維状シート物としては、マット、フェル
トまたは不織布等の繊維状シート状物あるいは紙状物が
好ましく使用できる。
【0013】マトリックス樹脂としては特に制限されな
いが、ロール部2の製造に一般に用いられる熱硬化性樹
脂と共に、熱可塑性樹脂も挙げることができる。好まし
くは、高強度、高剛性、耐食性などの特性をボス部1に
与える樹脂、例えば不飽和ポリエステル樹脂(イソフタ
ル酸系、ビスフェノール系等)、ビニルエステル樹脂(
ビスフェノール型、ノボラック型等)、エポキシ樹脂(
ビスフェノール型、ノボラック型等)、フラン樹脂、フ
ェノール樹脂、ポリイミド樹脂等が好ましく使用できる
。また、ロール部で用いた樹脂と同種又は同一のものを
用いても良い。さらに、該マトリックス樹脂には、その
後の金属メッキ層6の形成に益するために、導電性粉末
を添加してもよく(勿論、ロール部2を構成するマトリ
ックス樹脂に混合しても構わない)、特に強化用繊維と
してガラス繊維などの非導電性繊維を併用する場合に有
効である。
いが、ロール部2の製造に一般に用いられる熱硬化性樹
脂と共に、熱可塑性樹脂も挙げることができる。好まし
くは、高強度、高剛性、耐食性などの特性をボス部1に
与える樹脂、例えば不飽和ポリエステル樹脂(イソフタ
ル酸系、ビスフェノール系等)、ビニルエステル樹脂(
ビスフェノール型、ノボラック型等)、エポキシ樹脂(
ビスフェノール型、ノボラック型等)、フラン樹脂、フ
ェノール樹脂、ポリイミド樹脂等が好ましく使用できる
。また、ロール部で用いた樹脂と同種又は同一のものを
用いても良い。さらに、該マトリックス樹脂には、その
後の金属メッキ層6の形成に益するために、導電性粉末
を添加してもよく(勿論、ロール部2を構成するマトリ
ックス樹脂に混合しても構わない)、特に強化用繊維と
してガラス繊維などの非導電性繊維を併用する場合に有
効である。
【0014】強化用繊維の素材としては特に制限されな
いが、一般に高剛性、高強度を与える繊維、例えば炭素
繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維、炭化ケイ素
繊維、ボロン繊維、アルミナ−シリカ繊維を単独または
組合せて用いることができる。好ましくは炭素繊維、ガ
ラス繊維を用いるが、炭素繊維を主体とするものが、高
剛性、高強度、導電性の付与の観点から並びにその後の
金属メッキ層6の形成のために望ましい。この場合、炭
素繊維と小割合で混合して用いることのできる強化用繊
維としては、上記ロール部の製造に用いたと同様の高強
度、高剛性を与える繊維、例えばガラス繊維などを使用
できる。さらに、後処理である金属メッキ層形成に益と
するために、強化用繊維として、導電性の金属層などを
表面に形成した導電性繊維又は金属繊維を一部混合する
こともできる(勿論、ロール部2を構成する強化用繊維
に適用しても構わない)。
いが、一般に高剛性、高強度を与える繊維、例えば炭素
繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維、炭化ケイ素
繊維、ボロン繊維、アルミナ−シリカ繊維を単独または
組合せて用いることができる。好ましくは炭素繊維、ガ
ラス繊維を用いるが、炭素繊維を主体とするものが、高
剛性、高強度、導電性の付与の観点から並びにその後の
金属メッキ層6の形成のために望ましい。この場合、炭
素繊維と小割合で混合して用いることのできる強化用繊
維としては、上記ロール部の製造に用いたと同様の高強
度、高剛性を与える繊維、例えばガラス繊維などを使用
できる。さらに、後処理である金属メッキ層形成に益と
するために、強化用繊維として、導電性の金属層などを
表面に形成した導電性繊維又は金属繊維を一部混合する
こともできる(勿論、ロール部2を構成する強化用繊維
に適用しても構わない)。
【0015】本発明において、このように電気を通し易
い炭素繊維を主体に用いると、後の金属メッキ層6の形
成に際し、ロール部2と一体化した状態での金属メッキ
が可能となり、ロール全体にかけて均一な金属層6を形
成でき、耐摩粍性、耐擦傷性に優れた軽量ロールが提供
される。
い炭素繊維を主体に用いると、後の金属メッキ層6の形
成に際し、ロール部2と一体化した状態での金属メッキ
が可能となり、ロール全体にかけて均一な金属層6を形
成でき、耐摩粍性、耐擦傷性に優れた軽量ロールが提供
される。
【0016】炭素繊維強化プラスチック中で繊維の体積
含有率は高い程良いが、複合材としての強度を発現させ
る必要上、特に短繊維状炭素繊維を用いた場合、短繊維
が潰れたり、粉状にならない程度に低く抑えることが必
要である。一般に、50容量%以下が好ましい。
含有率は高い程良いが、複合材としての強度を発現させ
る必要上、特に短繊維状炭素繊維を用いた場合、短繊維
が潰れたり、粉状にならない程度に低く抑えることが必
要である。一般に、50容量%以下が好ましい。
【0017】ボス部1には軸受け用孔部4を設けること
を要するが(第3の工程)、このボス部1の製造工程で
、軸受け用孔部4に相当する空部のある異形金型を用い
ることにより同時に形成することもできる。また、ボス
部1の積層成形に引き続いて、軸受け用孔部4を穿孔(
芯出し)により、ボス部1に設けることもできる。
を要するが(第3の工程)、このボス部1の製造工程で
、軸受け用孔部4に相当する空部のある異形金型を用い
ることにより同時に形成することもできる。また、ボス
部1の積層成形に引き続いて、軸受け用孔部4を穿孔(
芯出し)により、ボス部1に設けることもできる。
【0018】本発明の炭素繊維強化プラスチック製ボス
部1は、少なくとも500kg/mm2 の曲げ弾性率
を有することが必要である。この値以下であると、特に
回転部品への使用に際し、回転による慣性モーメントで
生じる力に抗する強度を保持することが難しい。
部1は、少なくとも500kg/mm2 の曲げ弾性率
を有することが必要である。この値以下であると、特に
回転部品への使用に際し、回転による慣性モーメントで
生じる力に抗する強度を保持することが難しい。
【0019】(第2の工程;ボス部とロール部との一体
化)まず、繊維強化プラスチック製ロール部2を用意す
る。該繊維強化プラスチック製ロール部2としては特に
制限されないが、一般に積層成形技術により得られる繊
維強化プラスチック製パイプ、筒状体、ロールを使用で
きる。第1の工程で製造されたボス部1とロール部2と
の接合部に、導電性接着剤3を塗布したのち、第1の工
程で製造されたロール部2の両端の内端部に、前記ボス
部1を嵌合接着して一体化する。この場合、ロール部2
に嵌合する積層成形体ボス部1は、ロール内に嵌合する
ように、必要に応じて円筒状に切削する。
化)まず、繊維強化プラスチック製ロール部2を用意す
る。該繊維強化プラスチック製ロール部2としては特に
制限されないが、一般に積層成形技術により得られる繊
維強化プラスチック製パイプ、筒状体、ロールを使用で
きる。第1の工程で製造されたボス部1とロール部2と
の接合部に、導電性接着剤3を塗布したのち、第1の工
程で製造されたロール部2の両端の内端部に、前記ボス
部1を嵌合接着して一体化する。この場合、ロール部2
に嵌合する積層成形体ボス部1は、ロール内に嵌合する
ように、必要に応じて円筒状に切削する。
【0020】本発明の場合、接着剤として導電性のもの
を用いた方が、最終の工程での金属メッキ処理に際し、
一体化したロール全体として導通したものとなり、0.
1cm以下、好ましくは0.05Ωcm以下の体積抵抗
率(JIS K−6911に準拠して測定した値)と
なり、金属メッキの形成が容易になる。体積抵抗率がこ
の値より大きいと電気メッキ時にメッキむらが出来たり
、ピンホールが生じるので好ましくない。均一な金属メ
ッキ層を形成せしめるため、ロール表面に導電性塗料を
塗布したり、無電解メッキを施して該繊維強化プラスチ
ック製ロールの導電性を10Ωcm以下の体積抵抗率に
する手段もこの工程に含めて考えることができる。
を用いた方が、最終の工程での金属メッキ処理に際し、
一体化したロール全体として導通したものとなり、0.
1cm以下、好ましくは0.05Ωcm以下の体積抵抗
率(JIS K−6911に準拠して測定した値)と
なり、金属メッキの形成が容易になる。体積抵抗率がこ
の値より大きいと電気メッキ時にメッキむらが出来たり
、ピンホールが生じるので好ましくない。均一な金属メ
ッキ層を形成せしめるため、ロール表面に導電性塗料を
塗布したり、無電解メッキを施して該繊維強化プラスチ
ック製ロールの導電性を10Ωcm以下の体積抵抗率に
する手段もこの工程に含めて考えることができる。
【0021】導電性接着剤、導電性塗料としては特に制
限されないが、一般に高分子バインダーまたはオリゴマ
ーに導電性粉末を多量に配合したペースト状接着剤、導
電性塗料を挙げることができる。さらに、導電性粉末と
しては、金、銀、銅、ニッケル、クロム、パラジウム、
アルミニウムなどの金属粉、それらの金属酸化物の粉末
、これらの金属を被覆した無機物粉末またはカーボン、
グラファイト粒子を挙げることができる。接着及び塗料
樹脂としては特に制限されないが、一般にエポキシ樹脂
、アクリル系樹脂またはその変性物(エポキシ化、ウレ
タン化など)、ビニル樹脂などを挙げることができる。
限されないが、一般に高分子バインダーまたはオリゴマ
ーに導電性粉末を多量に配合したペースト状接着剤、導
電性塗料を挙げることができる。さらに、導電性粉末と
しては、金、銀、銅、ニッケル、クロム、パラジウム、
アルミニウムなどの金属粉、それらの金属酸化物の粉末
、これらの金属を被覆した無機物粉末またはカーボン、
グラファイト粒子を挙げることができる。接着及び塗料
樹脂としては特に制限されないが、一般にエポキシ樹脂
、アクリル系樹脂またはその変性物(エポキシ化、ウレ
タン化など)、ビニル樹脂などを挙げることができる。
【0022】(第3の工程;ボス部1の芯出し、軸受け
用孔部4の穿孔、ロール外径の調整)上記第2工程で得
られた一体化ロール5の両端部のボス部1に、軸受け用
孔部4を所定の径に穿孔し、次工程の金属メッキ層6の
厚み等を考慮した最終形状に近いレベルでのロール外径
の調整工程、ロール表面の研削加工等を行う。本発明で
は、ボス部1をロール部2に一体化した状態で穿孔する
ので芯出し精度が高く、また、工程の連続化などの工程
管理にも有効である。
用孔部4の穿孔、ロール外径の調整)上記第2工程で得
られた一体化ロール5の両端部のボス部1に、軸受け用
孔部4を所定の径に穿孔し、次工程の金属メッキ層6の
厚み等を考慮した最終形状に近いレベルでのロール外径
の調整工程、ロール表面の研削加工等を行う。本発明で
は、ボス部1をロール部2に一体化した状態で穿孔する
ので芯出し精度が高く、また、工程の連続化などの工程
管理にも有効である。
【0023】(第4の工程;金属メッキ処理)次いで、
一体化した(軽量)ロール5に電気メッキを施して、ボ
ス部1とロール部2との全体に金属メッキ層6を形成し
、目的とする繊維強化プラスチック製軽量ロール製品7
を得る。具体的には、ロール部2において、強化用繊維
及びマトリックス樹脂に導電性処理若しくは導電性素材
を適用していない場合には、ロール部2表面に予め銅、
ニッケルなどの金属溶射を施すことが、ロール5全体の
導通のために好ましい。
一体化した(軽量)ロール5に電気メッキを施して、ボ
ス部1とロール部2との全体に金属メッキ層6を形成し
、目的とする繊維強化プラスチック製軽量ロール製品7
を得る。具体的には、ロール部2において、強化用繊維
及びマトリックス樹脂に導電性処理若しくは導電性素材
を適用していない場合には、ロール部2表面に予め銅、
ニッケルなどの金属溶射を施すことが、ロール5全体の
導通のために好ましい。
【0024】金属メッキ層6の形成方法としては特に制
限されないが、一般に、銅、ニッケルなどの無電解メッ
キ膜を施し、次に、クロムなどによる電気メッキで硬質
金属薄膜を形成するのが好ましい。この電気メッキに際
し、両端のボス部1で電極をとることができるので、あ
るいは両端のボス部1で電極をとり、ロール5を水準状
態に保って行うことが好ましく、これにより、偏肉のな
い金属メッキ層6が得られる。本発明では、ロール5全
体を通して金属メッキ層6を形成できるので、処理工程
の短縮化が図れると共に、得られた繊維強化プラスチッ
ク製軽量ロール製品7に精度良く、均一な金属薄膜が形
成される。
限されないが、一般に、銅、ニッケルなどの無電解メッ
キ膜を施し、次に、クロムなどによる電気メッキで硬質
金属薄膜を形成するのが好ましい。この電気メッキに際
し、両端のボス部1で電極をとることができるので、あ
るいは両端のボス部1で電極をとり、ロール5を水準状
態に保って行うことが好ましく、これにより、偏肉のな
い金属メッキ層6が得られる。本発明では、ロール5全
体を通して金属メッキ層6を形成できるので、処理工程
の短縮化が図れると共に、得られた繊維強化プラスチッ
ク製軽量ロール製品7に精度良く、均一な金属薄膜が形
成される。
【0025】(繊維強化プラスチック製軽量ロール)本
発明の繊維強化プラスチック製軽量ロール製品7は、繊
維強化プラスチック製ロール部2と、その両端の内端部
に嵌合させてなる、炭素繊維を主体とする繊維状物で強
化された炭素繊維強化プラスチック製ボス部1とから構
成されており、さらにロール部2及びボス部1に金属メ
ッキ層6を設けた構成を持ち、軽量で、高強度、高剛性
で、耐摩耗性、耐擦傷性に優れた安価な繊維強化プラス
チック製ロールを提供する。
発明の繊維強化プラスチック製軽量ロール製品7は、繊
維強化プラスチック製ロール部2と、その両端の内端部
に嵌合させてなる、炭素繊維を主体とする繊維状物で強
化された炭素繊維強化プラスチック製ボス部1とから構
成されており、さらにロール部2及びボス部1に金属メ
ッキ層6を設けた構成を持ち、軽量で、高強度、高剛性
で、耐摩耗性、耐擦傷性に優れた安価な繊維強化プラス
チック製ロールを提供する。
【0026】また、炭素繊維強化プラスチックボス部1
は、軸受けとして有効に機能するためには、その曲げ弾
性率が少なくとも500kg/mm2 、好ましくは少
なくとも1500kg/mm2 (JIS K−70
74に準拠して測定した値)を持つことが望ましい。5
00kg/mm2 未満では、十分な剛性を発揮するこ
とができない。さらに、本発明の繊維強化プラスチック
製軽量ロール製品7は、ロール部の表面に継目が無く、
表面の金属メッキ層にボイドや厚みむら等の欠陥がなく
て、このロール全体に均一なかつ精度の良い金属メッキ
膜が形成できるので、特に高速回転に用いるロールとし
て適用して有効である。
は、軸受けとして有効に機能するためには、その曲げ弾
性率が少なくとも500kg/mm2 、好ましくは少
なくとも1500kg/mm2 (JIS K−70
74に準拠して測定した値)を持つことが望ましい。5
00kg/mm2 未満では、十分な剛性を発揮するこ
とができない。さらに、本発明の繊維強化プラスチック
製軽量ロール製品7は、ロール部の表面に継目が無く、
表面の金属メッキ層にボイドや厚みむら等の欠陥がなく
て、このロール全体に均一なかつ精度の良い金属メッキ
膜が形成できるので、特に高速回転に用いるロールとし
て適用して有効である。
【0027】
【作用】本発明の軽量ロールでは、ボス部1を構成する
繊維層を主として炭素繊維からなる繊維状物としたので
、ロール部2及びボス部1を含めて全て繊維強化プラス
チック製とすることができ、さらにロール上への金属メ
ッキ層6の形成もロール全体を通して行うことができて
、精度良く、均一な金属薄膜となし得る。
繊維層を主として炭素繊維からなる繊維状物としたので
、ロール部2及びボス部1を含めて全て繊維強化プラス
チック製とすることができ、さらにロール上への金属メ
ッキ層6の形成もロール全体を通して行うことができて
、精度良く、均一な金属薄膜となし得る。
【0028】本発明の方法によると、金属メッキ層6が
形成される繊維強化プラスチックロール全体が全体とし
て導通させるように、かつメッキ時の電極をボス部1か
ら取れるように構成しているので、金属メッキ処理を円
滑に行うことができ、かつ均一な金属薄膜を形成でき、
しかも寸法調整等の加工を伴わないので精度の高いロー
ルを作製することができる。
形成される繊維強化プラスチックロール全体が全体とし
て導通させるように、かつメッキ時の電極をボス部1か
ら取れるように構成しているので、金属メッキ処理を円
滑に行うことができ、かつ均一な金属薄膜を形成でき、
しかも寸法調整等の加工を伴わないので精度の高いロー
ルを作製することができる。
【0029】
【実施例】本発明を下記の実施例により具体的に説明す
るが、これらは本発明の範囲を制限するものでない。 実施例1 目付 500g/m2 のピッチ系短繊維状炭素繊維
フェルトを、大日本インキ工業(株)製フェノール樹脂
(品名 プライオーヘン5900)50重量部をアセ
トン50重量部で希釈した含浸液に浸漬し、ドラフト内
に一昼夜風乾した。その後、含浸・風乾した短繊維フェ
ルトを25枚積層し、金型に入れ150℃5時間で加圧
、硬化させた。このように得られたボス部としての積層
成形体(150mm×150mm×30mm)は、その
繊維体積含有率は約22容量%であり、かつその曲げ弾
性率は2,500kg/mm2 であった。
るが、これらは本発明の範囲を制限するものでない。 実施例1 目付 500g/m2 のピッチ系短繊維状炭素繊維
フェルトを、大日本インキ工業(株)製フェノール樹脂
(品名 プライオーヘン5900)50重量部をアセ
トン50重量部で希釈した含浸液に浸漬し、ドラフト内
に一昼夜風乾した。その後、含浸・風乾した短繊維フェ
ルトを25枚積層し、金型に入れ150℃5時間で加圧
、硬化させた。このように得られたボス部としての積層
成形体(150mm×150mm×30mm)は、その
繊維体積含有率は約22容量%であり、かつその曲げ弾
性率は2,500kg/mm2 であった。
【0030】一方、カーボニックHM−50(ペトカ社
製)の長繊維ストランドの束をビスフェノールA型エポ
キシ樹脂(油化シェル社製エピコート828)100部
に硬化剤〔日立化成(株)製メチルテトラヒドロ無水フ
タル酸(商品名HN2200)〕80部、硬化促進剤(
四国化成(株)製商品名2E4MI)1部を加えた含浸
液に浸漬し、離型材を塗布したマンドレル上にワインデ
ングし、常法に従って成形し、脱型して内径69φ、厚
さ3mm、長さ1mの炭素繊維強化プラスチック製パイ
プを得た。
製)の長繊維ストランドの束をビスフェノールA型エポ
キシ樹脂(油化シェル社製エピコート828)100部
に硬化剤〔日立化成(株)製メチルテトラヒドロ無水フ
タル酸(商品名HN2200)〕80部、硬化促進剤(
四国化成(株)製商品名2E4MI)1部を加えた含浸
液に浸漬し、離型材を塗布したマンドレル上にワインデ
ングし、常法に従って成形し、脱型して内径69φ、厚
さ3mm、長さ1mの炭素繊維強化プラスチック製パイ
プを得た。
【0031】次に、上記積層成形体を該炭素繊維強化プ
ラスチック製パイプの内部に嵌合するようにボス部を円
形状に切削し、さらに軸受け用孔部を芯出した。切り出
しされた円筒体ボスと上記炭素繊維強化プラスチック製
パイプ内表面の接合部に導電性接着剤(藤倉化成(株)
製 XA−262)を塗布し、150℃、30分間で
硬化させ接着した。このロールのボス部間での体積抵抗
率は0.018Ωcmであった。
ラスチック製パイプの内部に嵌合するようにボス部を円
形状に切削し、さらに軸受け用孔部を芯出した。切り出
しされた円筒体ボスと上記炭素繊維強化プラスチック製
パイプ内表面の接合部に導電性接着剤(藤倉化成(株)
製 XA−262)を塗布し、150℃、30分間で
硬化させ接着した。このロールのボス部間での体積抵抗
率は0.018Ωcmであった。
【0032】上記炭素繊維強化プラスチック製ロールの
ボス部を電極として、銅メッキを施し、その上にクロム
メッキを行った。得られたボスを付けた金属薄膜層を有
する炭素繊維強化プラスチック製ロールは、軽量でかつ
慣性モーメントが小さく、ロールの回転が非常に容易で
あり、かつ高剛性、高強度であり、耐摩耗性、耐擦傷性
に優れた金属表面特性を有していた。
ボス部を電極として、銅メッキを施し、その上にクロム
メッキを行った。得られたボスを付けた金属薄膜層を有
する炭素繊維強化プラスチック製ロールは、軽量でかつ
慣性モーメントが小さく、ロールの回転が非常に容易で
あり、かつ高剛性、高強度であり、耐摩耗性、耐擦傷性
に優れた金属表面特性を有していた。
【0033】実施例2
カーボニックHM−20(ペトカ社製)の長繊維ストラ
ンドの束を用い、実施例1と同じ条件で、内径25φ、
外径70〜75φ、長さ200mmとなるように成形し
たものを長さ30mmに研削し、ボス部とし(繊維体積
含有率;約42容量%、曲げ弾性率;7600kg/m
m2 )、実施例1で用いた炭素繊維強化プラスチック
製パイプをロール部とし、炭素繊維強化プラスチック製
ロールを作製した。このロールの体積抵抗率は0.02
4Ωcmであり、実施例1の電気メッキを行ったが、メ
ッキ層に問題はなかった。
ンドの束を用い、実施例1と同じ条件で、内径25φ、
外径70〜75φ、長さ200mmとなるように成形し
たものを長さ30mmに研削し、ボス部とし(繊維体積
含有率;約42容量%、曲げ弾性率;7600kg/m
m2 )、実施例1で用いた炭素繊維強化プラスチック
製パイプをロール部とし、炭素繊維強化プラスチック製
ロールを作製した。このロールの体積抵抗率は0.02
4Ωcmであり、実施例1の電気メッキを行ったが、メ
ッキ層に問題はなかった。
【0034】
【発明の効果】本発明の繊維強化プラスチック製軽量ロ
ールは、ボス部を構成する繊維層として主として炭素繊
維からなる繊維状物を用いたので、ロール部及びボス部
を含めて全て繊維強化プラスチック製とすることができ
、さらにロール上への金属メッキ層の形成もロール全体
を通して行うことができて、精度良く、均一な金属薄膜
となし得る。
ールは、ボス部を構成する繊維層として主として炭素繊
維からなる繊維状物を用いたので、ロール部及びボス部
を含めて全て繊維強化プラスチック製とすることができ
、さらにロール上への金属メッキ層の形成もロール全体
を通して行うことができて、精度良く、均一な金属薄膜
となし得る。
【0035】本発明の繊維強化プラスチック製軽量ロー
ルは、軽量でかつ慣性モーメントが小さく、ロール回転
が非常に容易であり、また、高剛性、高強度で、耐摩耗
性、耐擦傷性に優れているので、各種回転機械用部品、
プラスチック成形用カレンダーロール、脱液用マングル
ロール、ボビン支持用エアーシャフト、フィルム搬送用
ロールなどに使用して有効である。
ルは、軽量でかつ慣性モーメントが小さく、ロール回転
が非常に容易であり、また、高剛性、高強度で、耐摩耗
性、耐擦傷性に優れているので、各種回転機械用部品、
プラスチック成形用カレンダーロール、脱液用マングル
ロール、ボビン支持用エアーシャフト、フィルム搬送用
ロールなどに使用して有効である。
【0036】本発明の方法によると、金属メッキ層を形
成される繊維強化プラスチックロールが全体として導通
させるように構成しているので、金属メッキ処理を円滑
に行うことができ、かつ均一かつ精度のよい金属薄膜を
形成できる。
成される繊維強化プラスチックロールが全体として導通
させるように構成しているので、金属メッキ処理を円滑
に行うことができ、かつ均一かつ精度のよい金属薄膜を
形成できる。
【図1】本発明の繊維強化プラスチック製軽量ロールを
製造する工程を示す代表的模式図である。
製造する工程を示す代表的模式図である。
1 ボス部
2 ロール部
3 導電性接着剤
4 軸受け用孔部
5 (軽量)ロール
6 金属メッキ層
Claims (10)
- 【請求項1】 繊維強化プラスチック製ロール部と、
その両端のロール内端部に嵌合させてなる、炭素繊維を
主体とする補強繊維で強化された炭素繊維強化プラスチ
ック製ボス部とから構成されており、さらに上記ロール
部とボス部に金属メッキ層を設けてなることを特徴とす
る、繊維強化プラスチック製ロール。 - 【請求項2】 上記繊維強化プラスチック製ボス部が
炭素繊維を主体とする長繊維ストランド及び/またはそ
の集合体層(a)、繊維状物層(b)あるいはそれら(
a)層、(b)層の組み合わせにより強化されたもので
あることを特徴とする、請求項1記載の繊維強化プラス
チック製ロール。 - 【請求項3】 上記炭素繊維強化プラスチック製ボス
部を構成する繊維状物層(b)が主に短繊維状炭素繊維
からなるマット、フェルトまたは不織布等の繊維状シー
ト物あるいは紙状物であることを特徴とする、請求項2
記載の繊維強化プラスチック製ロール。 - 【請求項4】 上記炭素繊維強化プラスチック製ボス
部が、少なくとも500kg/mm2 の曲げ弾性率を
有することを特徴とする、請求項1記載の繊維強化プラ
スチック製ロール。 - 【請求項5】 繊維強化プラスチック製ロールを製造
するに当たり、(イ) 炭素繊維を主体とする長繊維
ストランド及び/またはその集合体層(a)、繊維状物
層(b)あるいはそれら(a)層、(b)層の組み合わ
せで、所定形状に成形した後に樹脂を含浸し、硬化させ
て、あるいは樹脂を含浸しながら所定形状に成形した後
、硬化させて、あるいは樹脂を含浸した繊維集合体を所
定形状に成形した後に、硬化させて繊維強化プラスチッ
ク製ボス部を作る第1の工程、(ロ) 該繊維強化プ
ラスチック製ロール部の両端に該炭素繊維強化プラスチ
ック製ボス部を嵌合接着して一体化する第2の工程、(
ハ) 前記ボス部を付けて一体化された繊維強化プラ
スチック製ロールに研削等の所望加工を施す第3の工程
、(ニ) 上記繊維強化プラスチック製ロールに電気
メッキを施して、ロール部とボス部に金属層を設ける第
4の工程、からなることを特徴とする、繊維強化プラス
チック製ロールの製造方法。 - 【請求項6】 主として炭素繊維を主体とする繊維状
シート物に樹脂を含浸したプレプリグを金型内に積層し
た後、加熱・加圧して、炭素繊維強化プラスチック製ボ
ス部を作ることを特徴とする、請求項5記載の繊維強化
プラスチック製ロールの製造方法。 - 【請求項7】 上記繊維強化プラスチック製ボス部が
、主として炭素繊維を主体とする長繊維ストランドを用
いてフィラメント・ワインディング法により作られるこ
とを特徴とする、請求項5記載の繊維強化プラスチック
製ロールの製造方法。 - 【請求項8】 繊維強化プラスチック製ロール部と両
端のボス部からなる金属メッキ層を施す前の繊維強化プ
ラスチック製ロールにおいて、両端のボス部間での体積
抵抗率が少なくとも0.1Ωcm以下であることを特徴
とする、請求項5記載の繊維強化プラスチック製ロール
の製造方法。 - 【請求項9】 繊維強化プラスチック製ロール部の両
端に導電性接着剤を介して該繊維強化プラスチック製ボ
ス部を嵌合接着して一体化することを特徴とする、請求
項5記載の繊維強化プラスチック製ロールの製造方法。 - 【請求項10】 繊維強化プラスチック製ボス部を付
けたままの繊維強化プラスチック製ロールに研削等の所
望加工を施し最終形状に近くまで仕上げた後、電気メッ
キを施して、ロール部及びボス部にまで金属層を設ける
ことを特徴とする、請求項5記載の繊維強化プラスチッ
ク製ロールの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3074399A JPH04286633A (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 繊維強化プラスチック製ロール及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3074399A JPH04286633A (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 繊維強化プラスチック製ロール及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04286633A true JPH04286633A (ja) | 1992-10-12 |
Family
ID=13546073
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3074399A Pending JPH04286633A (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 繊維強化プラスチック製ロール及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04286633A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06235183A (ja) * | 1993-02-04 | 1994-08-23 | Kobayashi Seisakusho:Kk | プレスロール装置とその使用方法 |
JPH0735130A (ja) * | 1993-07-16 | 1995-02-03 | Shintouyou Roll Kk | ロ−ルの製造方法およびロ−ル |
CN106743981A (zh) * | 2017-01-05 | 2017-05-31 | 徐州恒辉编织机械有限公司 | 一种地辊纤维编织复合层 |
JP2021172012A (ja) * | 2020-04-24 | 2021-11-01 | 双葉電子工業株式会社 | 炭素繊維強化プラスチック板、加工品および炭素繊維強化プラスチック板の製造方法 |
-
1991
- 1991-03-15 JP JP3074399A patent/JPH04286633A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06235183A (ja) * | 1993-02-04 | 1994-08-23 | Kobayashi Seisakusho:Kk | プレスロール装置とその使用方法 |
JPH0735130A (ja) * | 1993-07-16 | 1995-02-03 | Shintouyou Roll Kk | ロ−ルの製造方法およびロ−ル |
CN106743981A (zh) * | 2017-01-05 | 2017-05-31 | 徐州恒辉编织机械有限公司 | 一种地辊纤维编织复合层 |
JP2021172012A (ja) * | 2020-04-24 | 2021-11-01 | 双葉電子工業株式会社 | 炭素繊維強化プラスチック板、加工品および炭素繊維強化プラスチック板の製造方法 |
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