JP3373855B2 - 被覆ロールおよびその製造方法 - Google Patents

被覆ロールおよびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明の分野は、工業的用途に用いられる被覆ロー
ル、特に比較的硬質の被覆部を有するロール、およびそ
の製造方法である。
発明の背景 被覆ロールは、高い動的負荷や高い温度にさらされる
過酷な環境下で工業的に用いられる。例えば、代表的な
製紙機械において、多くのロールが、紙になる湿紙シー
トを移送するためのみではなく、湿紙そのものを処理し
て仕上紙にするのにも用いられている。これらのロール
は、特殊な配置に維持される必要のある表面に対して正
確にバランスさせられている、１つのシステムにおける
精密な要素である。
高い動的負荷の下で特に用いられるロールとして、カ
レンダーロールが挙げられる。光沢処理は、紙の滑らか
さ、光沢、印刷性および厚みの精度を改良するために行
われる。製紙機械の光沢処理部において、ロールは、単
にその機械内で湿紙を移送するというよりも、むしろ、
紙を製造或は処理するのに貢献する。
カレンダーロールは、その機能を適切に果たすため
に、極めて硬質の表面を有する必要がある。例えば、カ
レンダーロールは84ないし95の範囲内のショアＤ硬度
と、1,000ないし10,000MPaの範囲内の弾性率とを有する
熱硬化性樹脂で被覆されている。最も一般的には、極め
て硬質の表面部を形成するエポキシ樹脂がカレンダーロ
ールの被覆に用いられる。カレンダーロールの表面部を
形成するのに適した特性を有する、エポキシ樹脂のよう
な熱硬化性樹脂は、比較的高い温度で硬化される。現在
のところ、このような樹脂は、100ないし150℃の範囲の
温度で硬化されている。
耐熱性を有する熱硬化性樹脂系（thermoset resin sy
stems）において、それらの硬化温度が高いほど、それ
らの樹脂系によって形成される被覆部の耐熱性が高くな
る、ことが知られている。さらに、現在の製紙機械にお
いては、より高い耐熱性を有するロール、特にカレンダ
ーロールが必要とされている。従って、150ないし200℃
で硬化されるような被覆部をロールに設けることが望ま
しい。しかし、本発明がなされる以前の技術において
は、このような高温における樹脂の硬化によって、樹脂
内に高い応力が生じ、樹脂による被覆部にクラックをも
たらし、その結果、その被覆部が使用できなくなるとい
う傾向があった。このようなロール被覆部の物理化学的
な考案が、Grenoble Atria World Trade Center Europo
leにおいて、1993年10月20〜22日に開催された。46 m
e Congres Annuel Atip（第46回「Atip」年次大会）に
提出された「“The Role Of Composite Roll Covers In
Soft And Super Calendering"（軟質つや出しおよび超
つや出しにおける複合材ロール被覆部の役割）」と題す
るJ.A.Paasonenの論文でなされている。なお、この論文
の教示内容は、引用により本明細書の一部とされる。
ロール被覆部の製造における重要な改善点の１つとし
て、製造中に生じる高い残留応力に耐えるロール被覆部
を開発することが挙げられる。残留応力によって引き起
こされる問題点は、より硬質の（より剛性の高い）コン
パウンドにおいて最も顕著に現れ、結果として、クラッ
ク、剥離、および端部の持ち上がり（edge lifting）な
どがしばしば発生する。
残留応力は、被覆部の、望ましくないクラックおよ
び、又は端部の持ち上がりを促進するだけでなく、しば
しば、早期の局部的な不良または寿命サイクルの短縮化
をもたらす。特に、この傾向は、製品の性能の観点から
なお許容される、残留応力の製造レベルが判断されてい
る、高性能の、硬質ポリマーからなるロール被覆部につ
いてあてはまる。従って、製品内の残留応力を減少させ
るようなロール被覆部の製造方法を開発する必要があ
る。
残留応力の考察は、ロール被覆部の製造において特に
重要である。具体的には、加熱と硬化プロセスとが注意
深くなされなければならない。なぜなら、これらの条件
が応力の発生に影響を与える最も顕著な因子になるから
である。残留応力は、被覆材料とコア材料との間の熱収
縮特性の不一致および化学的収縮の結果として、ポリマ
ーを基材とした被覆部に発生する。被覆部の材料である
ポリマーは、典型的には、コアの材料である鋼よりも一
桁以上も大きい熱膨張係数を有する。
被覆ロールを処理することによって生じる応力を軽減
するための１つの提案として、被覆部材を仕上がり製品
として製造し、十分に硬化されたその被覆部材をコア構
造体に接合させる方法が挙げられる。これは、型の回り
に被覆部材〔上側材（topstock）〕を巻き付け、脱型し
て、その被覆部材をコア構造体に被覆部材の硬化温度よ
りも低い温度で接合するか、または被覆部材を別に注型
し、それを金属コアにその注型温度よりも低い温度で接
合させることによって行うことができる。このようにし
て、被覆部を硬化温度から冷却することによって被覆部
とコアとの間に生じる熱応力を減少させることができ
る。しかし、上記の提案においては被覆部材とコアを接
合するのに接着剤が用いられるが、ロールが工業用途に
用いられるときに耐えられるほどの接着強度を有してい
ない接着剤もある。一般的に、高温における性能が望ま
れる接着剤は、高温度で硬化される。しかし、コアをそ
のような高温の接着条件下におくと、被覆部材を別に製
作することによって避けられていた応力が生じることに
なる。
また、被覆部材をまず別の円筒構造のものとして製作
し、それをロールコアに、その被覆部材を処理するのに
必要とされた温度よりも低い処理温度で嵌合させる方法
は製造コストが高くなる。さらに、これらのキャストす
る方法は、被覆部とロールコアとの間に空隙（open cav
ity）を必要とし、その結果、工程数が多くなり、また
内側のマンドレル（mandrel）を用いねばならないとい
う不都合さがある。また、被覆部材を遠心成形法によっ
て別に製造することも考えられるが、この方法は外側金
型に付加的なコストと工程とが必要となり、好ましくな
い。
他の解決策として、金属コアの熱収縮に可能なかぎり
近い熱収縮を有する被覆材を開発することが挙げられ
る。さらに、金属コアと熱膨張係数が一致するような特
別仕様の複合構造の開発も考えられる。しかし、これら
の方法は高価であり、また、工業用途によっては、所要
の熱機械的対応ができない場合もある。従って、ロール
被覆部の製造に現在用いられている材料における残留応
力のレベルを減少させる方法の開発が望まれている。
発明の要約 硬質のロール被覆部の化学的・熱的収縮によって引き
起こされる問題点は、ロールコア基部と外側被覆部（す
なわち、上側材）との間に少なくとも１つの圧縮性中間
層を介在させる本発明の方法によって減少させることが
できる。この圧縮性層は、被覆部をロールに配するに十
分な剛性と、被覆部が処理中に収縮することによって生
じる応力を、変形して吸収するに十分な圧縮性を有す
る。
化学的・熱的収縮によって引き起こされる問題点は、
圧縮性中間層上にポリマーからなる被覆層を設け、その
被覆層を高温で硬化させ、その被覆層に硬化中に収縮す
ることを許す、本発明による方法によってさらに減少さ
せることができる。本発明の一実施態様において、前記
圧縮性層は、前記被覆部が十分に処理された後に充填材
料によって充填される。
従って、本発明の一目的は、金属ロールコア上に非常
に硬質の、ポリマーからなる被覆部を有するロールを提
供することにある。
また、本発明の他の目的は、高い柔軟性と、変形を生
じさせる応力に対する高い耐性とを有する、工業用ロー
ルに用いられる被覆部材を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、既存のロールよりも安
価に製造することができる硬質のポリマー被覆部材を有
する工業用ロールを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、１つの層から次の層への
摩擦熱の伝達を減少させる、工業用ロールに用いられる
被覆部材を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、耐用寿命の改善され
た、工業用ロールに用いられる被覆部材を提供すること
にある。
また、本発明の他の目的は、被覆部とロールとの間の
相対的すべりを最小化する、または無くすることができ
る、工業用ロールに用いられる被覆部材を提供すること
にある。
さらに、本発明の他の目的は、被覆ロールの製造中に
生じる化学的・熱的収縮によって引き起こされる問題点
を減少させることにある。
また、本発明の目的は、被覆ロールの製造中に生じる
残留応力によって引き起こされる問題点を減少させるこ
とにある。
さらに、本発明の他の目的は、金属ロールと外側被覆
部（すなわち、上側材）との間に、金属ロールに被覆部
を設けることによって生じる応力を吸収するための圧縮
性中間層を設けることにある。
また、本発明の他の目的は、被覆部をロールに設ける
に十分な剛性と、被覆部が処理中に収縮することによっ
て生じる応力を吸収するに十分な圧縮性とを有する圧縮
性中間層を設けることにある。
さらに、本発明の他の目的は、被覆部が十分に処理さ
れた後、前記圧縮性層を充填材で充填することにある。
また、本発明の他の目的は、ポリマーまたはポリマー
複合体からなる多層構造を有して、１つ以上の中間層が
圧縮性層であるような被覆ロールを提供することにあ
る。
さらに、本発明の他の目的は、改良されたカレンダー
ロールと、そのようなロールを製造する方法とを提供す
ることにある。
図面の簡単な説明 図１は、金属ロールコアに向かう被覆部内の熱応力お
よび残留応力を図式的に示す、多層構造の被覆部材を有
する従来ロールの断面図である。
図２は、被覆部内の熱応力と残留応力とが圧縮性中間
層によってどのように吸収されるかを図式的に示す、圧
縮性中間層を有する本発明の被覆ロールの断面図であ
る。
図３は、被覆部内の熱応力および残留応力が圧縮性中
間層によってどのように吸収されるかを示す、基部層を
有するロールコア上に設けられた圧縮性中間層を有す
る、本発明の被覆ロールの断面図である。
図４は、樹脂の含浸された布層からなる外部被覆をロ
ールに設ける、本発明による製造プロセスの斜視図であ
る。
図５は、外部被覆が、ロールの外側に設けられた金属
製の型組立体内で注型される、本発明による製造プロセ
スにおける断面図である。
図６は、本発明による、金属ロールコア基部と、ロー
ルの製造を補助するための延長組立体の分解斜視図であ
る。
図７は、本発明により金属ロールコアの表面と同一面
をなすように嵌合された延長組立体の透視図である。
図８は、被せられた延長組立体の表面によって制限さ
れた領域内に位置する、底部のドリル孔箇所を更に示
す、本発明による被覆ロールの、図７の線８−８に沿っ
た断面図である。
図９は、本発明によって製造された、起こされたロー
ルの部分断面図である。
図10は、本発明の実施において用いられる三次元的圧
縮性布スペーサの側面図である。
図11は、１つの平面を空間内で規定するように配置さ
れた複数の突起を有するシートの斜視図である。
図12は、本発明によって製造された仕上被覆ロールの
４分の１の部分において、傾斜端部を有する外部被覆
と、樹脂によって充填された中間布スペーサ層とを有す
る被覆ロールを示す図である。
好適な実施形態の説明 被覆ロールとその製造プロセスとを、まず、全体的な
態様について述べ、次いで、詳細に説明する。圧縮性中
間層の上に、ポリマーから成る被覆層を設けることによ
って、残留応力の少ない高性能の被覆ロールが製造され
る。圧縮性中間層の目的は、製造プロセス中に生成され
る熱衝撃および化学的容積変化を吸収することにある。
図面について説明する。図１は、従来技術による被覆
ロール１を示している。図１において、矢印Ｐは被覆部
２内の残留応力と熱衝撃とが金属ロールコア基部３にど
のように向かうかを示している。また、図１において矢
印で示されてはいないが、残留応力と熱収縮とは、ロー
ル内の他の方向、例えば、軸心方向および半径方向に生
じている。結果として、これらの内部応力は、ロールの
早期クラックを引き起すように作用する。
図２は、本発明の一実施形態を示している。被覆ロー
ル10は、金属コア基部13と、圧縮性中間層12の上に設け
られたロール被覆部11とを有している。図２において、
矢印Ｐは、圧縮性中間層12の熱処理の後の硬化および冷
却中に、上側材としてのロール被覆部11がその層12によ
って許容される収縮の方向を示している。なお、図２に
おいて示されてはいないが、圧縮性中間層12は、ロール
内の他の方向、例えば、軸心方向および半径方向におけ
る収縮と衝撃吸収とを許容する。
このような圧縮性層が、金属ロールコア基部以外に、
種々のロール基部に適用できることは当業者にとっては
明らかなことである。具体的には、図３に示されるよう
に、ロールコア13の周囲に樹脂性の基部層14が形成され
てもよい。さらに、図２に示される金属ロールコア13
を、例えば、ポリマーから成るロール基部や、複合材か
ら成るロール基部のような他の適当なロール基部と置き
換えてもよい。しかし、金属コアをロール基部として用
いる場合は、一般的に、鉄または鋼からなる従来の金属
ロールコアが用いられる。
二次的な処理を含む本発明の一実施形態において、圧
縮性中間層12は三次元的布スペーサからなり、この布ス
ペーサは、上側材（ロール被覆部）が設けられた後の最
終段階で、好ましくは熱硬化性樹脂の原料系（forming
system）すなわち配合組成物によって充填され、被覆部
11の処理温度よりも低い温度で硬化される。
しかし、圧縮性中間層12は、充填されなければならぬ
ということはない。重要な一実施形態において、ロール
の収縮量は、充填される以前の中間布層の厚さによって
その収縮量が補償され、充填が不要となるように、予め
正確に見込まれている。
本発明のさらに他の重要な実施形態において、圧縮性
中間層は、ワックスまたは他の溶融可能な材料によって
構成される。ワックスまたは他の溶融可能な材料は、樹
脂の場合と同じ方法により、すなわち、ノズルを介して
コア13に塗布することができる。そして、被覆部（すな
わち上側材）がワックス上に設けられた後、ワックスは
溶融によって除去され、このようにして形成された空隙
層は従来の加圧注型法（pressure casting methods）を
用いて充填される。
図２に基づく、重要な一実施形態によるロールの製造
において、圧縮性層12が金属ロール13に設けられる。そ
の後、被覆材11が圧縮性層上に設けられ、この被覆材は
十分に硬化される。この硬化プロセス中、残留応力は圧
縮性層12によって吸収されるので、ロールにクラックが
生じることはない。上側材11が硬化された後、圧縮性層
12はポリマーによって充填され、被覆コートすなわち外
部被覆11の硬化温度よりも低い温度で硬化される。この
ような処理によって、ロール10の強度を向上させ、か
つ、ロール被覆部11におけるクラック発生の可能性を減
らすことができる。
圧縮性中間層として三次元的布スペーサを用いる本発
明の実施形態において、その布は適当なロール基部上に
接着性セメントを用いて被せられる。硬化された後、こ
の布スペーサ層の表面は樹脂によって被覆され、次い
で、焼成（baking）されて圧縮性中間層を形成する。圧
縮性中間層（布スペーサ層）を囲む被覆樹脂面が硬化さ
れた後、被覆層が設けられる。図４は、一巻の、樹脂を
含浸した布地から、回転するロール上に被覆層が設けら
れる方法を概略的に示している。ロールを被覆する他の
方法として、図５に示されるように、中間層12が設けら
れた後、ロールに金型20を取り付けて被覆材を注型する
方法がある。このようにして設けられた被覆部は硬化さ
れるが、このとき、化学的および温度的変化によって、
被覆部が三次元的布スペーサ層上で収縮できる。図６
は、金属ロールコア基部の各端部に配置される、圧縮性
層の充填を容易にするための延長キャップ組立体20を示
している。延長キャップ組立体は、略円形板21と円筒部
22から成る。好ましくは、板21は木材から形成され、円
筒部はロールコア基部23のと同じ材料から形成されると
よい。しかし、他の適当な延長キャップ組立体が、全て
木材または類似の材料によって形成されてもよいし、ま
た、環状リングや、ボルト止め天板付きの環状リング、
またはリングと一体化された段付板を含む他のキャップ
形状、およびその同等品のような他の構成を有してもよ
い。
図７は、各層が設けられる前に金属コア基部23の一端
に配置された延長キャップ組立体20の一部を切り欠いた
斜視図であり、円筒部22の外周が金属ロールコア基部23
の円周と整合している状態を示している。
被覆部11が設けられて硬化された後、ドリル孔が延長
キャップの領域に形成される。図８は、圧縮性中間層32
内に充填材料を注入する前の、本発明による被覆ロール
30の断面図である。ドリル孔33、34は外部被覆31を貫通
して、圧縮性中間層32にまで届いており、中間層32を充
填するための導管として用いられる。図８および図９に
おける仮想線49は、覆われた、環状リング36と円筒部35
とからなる延長キャップ組立体において、ドリル孔が配
置される領域の境界を示している。プロセスの最終段階
として、前記圧縮性中間層が熱硬化性ポリマーの原料系
によって充填される。図９は、ロールをそのの底端を下
にして、水平面に対して約５ないし90゜の範囲の角度で
傾斜させまたは立てることによって充填を行う状態を示
している。このあと、熱硬化性樹脂の原料系が、加圧さ
れて、樹脂が上側栓或は栓口から溢れるまで、圧縮性中
間層内に注入される。図９において、充填を行うため
に、ガスケット38、39がロールの各端に配置されてい
る。好ましくは、該ガスケットは前述の板21と同様の木
材によって形成されるとよい。熱硬化性樹脂の原料系
が、貫通孔33に配置されたバルブ40から押し出されるま
で、貫通孔34内に加圧注入される。その後、バルブ40は
閉鎖され、熱硬化性樹脂の原料系は、ロールの上部に配
置されたバルブ41から押し出されるまで貫通孔34内に連
続的に加圧注入される。このとき、圧縮性中間層は完全
に充填されている。ロールの拡張された部分を切断して
ロールを完成させる。
圧縮性中間層32に充填材料を注入してその充填材料を
硬化した後、覆われた延長キャップ組立体は、例えば、
図８における仮想線49の近傍において金属ロールコア基
部37に向って切ることによって、ロールの残り部分から
除去される。従って、仕上品としての被覆ロールに、ド
リル孔は残っていない。前述の延長キャップ組立体を用
いる被覆ロールの製造法によれば、仕上ロールの中間層
に材料を完全に充填させることができる。
図10は、例えば、上繊維層52と下繊維層53との間に織
り込まれた構造支持繊維51を有する三次元的布スペーサ
層50からなる圧縮性層を示している。他の適当な三次元
的布の例が、W.Givensに付与された米国特許第5,052,44
8号に記載されている。この文献による教示及び開示内
容は、引用により本明細書の一部とされる。
図11は、一つの面とその表面から、実質的に平面状の
境界を形成するように突出している複数の突起を有する
三次元的シートから成る好適な圧縮性中間層の、他の例
を示している。なお、当業者にとっては自明のことであ
るが、このシートは円錐台状、円錐状、または半球状な
ど、種々の形状の突起を有することができる。さらに、
これらの突起のパターンすなわち二次元的レイアウトと
しては、ロールの製造方法に応じて、略格子縞のパター
ン、千鳥配置のパターンなど、いろいろなパターンが挙
げられる。
また、当業者にとっては自明のことであるが、ロール
設計の要求に応じて、１つ以上の圧縮性層を用いること
もできる。圧縮性層は、布から形成されるのが好ましい
が、他の材料から形成してもよい。さらに、当業者にと
っては自明のことであるが、圧縮性層として、以下に述
べるような異なった種類の三次元的スペーサ材料を挙げ
ることができる（ただし、単なる例示であって、本発明
を限定するものではない）。すなわち、三次元的織物ス
ペーサや、樹脂の含浸された織物や、ガラス繊維、ポリ
エステル、ビニルエステルまたはエポキシ（epoxy）な
どからなる三次元的シート、それらの組合せ、及び同等
物などである。圧縮性層の材料として、典型的には、ロ
ール状に巻き取られるに十分な柔軟性と、圧縮されるに
十分な弾性と、被覆部を支持するに十分な剛性と、およ
び／または、適当な材料で充填されるに十分な多孔性を
有する材料を用いるのが望ましい なお、通常、約2mmないし15mm、好ましくは4mmの厚み
を有する圧縮性層は、被覆ロールの製造中に一層以上の
層として用いられる織布または不織布シート材料と混同
されないように留意すべきである。ロールの複合部分を
形成し、かつ被覆材と両立するような材料で圧縮性層が
充填されることが重要である。以下、詳細に説明される
ように、充填材料は、通常、被覆部を形成するのに用い
られる樹脂原料系と類似の、ただし、硬化温度の、より
低い樹脂原料系から成る。本発明の重要な１つの態様と
して、圧縮性層は、被覆ロールの被覆材料が十分に硬化
されるまでは、樹脂の原料系によって充填されていない
状態が保たれている。
前記圧縮性層が布から形成される場合、この布は、適
当な材料、好ましくはポリエステル、デークロン（DACR
ON、商標名）、またはナイロンのような合成材料から成
る。好ましくは、Mueller Textile GmbH（Postfach 31
40,D−5276 Wiehl−Drabenderhoehe,Germany在）から市
販されている「織物製スペーサ布」（Textile Spacing
Fabric）を用いるとよい。なお、その詳細が記された、
製品番号5556が付された小冊子は、引用により、本明細
書の一部を成している。他の好適な布スペーサ材料とし
て、MAYSER GMBH ＆ CO.（Lindenberg,Postfach 1362,G
ermany在）が市販している3D−TEX、およびPARABEAM In
dustries（Hoogeindsestraat 49,5700 AC Helmond,Neth
erlands在）から市販されているガラス繊維製品が挙げ
られる。
本発明によるロールは、硬化によって２つの異なった
ポリマーを生じる２種類の樹脂原料系を用いている。被
覆部を形成するポリマーは、熱硬化性樹脂であるのが好
ましいが、通常、当業界で用いられているどのようなポ
リマーであってもよく、いずれにせよ、このポリマーは
本発明の一部を構成するものではない。外部被覆（被覆
部）には、最も一般的には、ダウ・ケミカル社（Dow Ch
emical Co.）からDER331の商品名で市販されているビス
フェノールＡのジグリシジルエーテルをベースとしたエ
ポキシ樹脂のような、エポキシ樹脂が用いられる。この
樹脂は、Lonza Ag（Switzerland在）から市販されてい
るジエチレントルエンジアミン（商標名DETDA 80）の
ような芳香族アミンと共に130ないし150℃の温度範囲で
硬化される。他の例として、被覆部は、Allied Signal
Inc.（U.S.A.在）から市販されているシアネートエステ
ル変成ノボラック樹脂系（a Cyanate Ester modified N
ovolac Resin system）から形成することもできる。
好ましくは、中間層は、外部被覆（被覆部）に用いら
れるポリマー原料系よりも低い温度で硬化される熱硬化
性原料系で充填されるとよい。中間層は樹脂で充填され
る。中間層の充填材料は熱硬化性樹脂であるのが好まし
いが、熱可塑性樹脂であってもよい。好ましい充填材料
として、外部被覆と同じように、ダウ・ケミカル社（Do
w Chemical Co.）からDER331の商品名で市販されている
ビスフェノールＡのジグリシジルエーテルに基づくエポ
キシ樹脂が用いられるとよい。ただし、Texaco Chemica
l Co.（U.S.A.在）から市販されているJeffamine T−40
3（商標名）のような適当な脂肪族アミンと共に70ない
し90℃の温度範囲で硬化される。
具体的な実施形態において、布スペーサ層は、被覆部
および布スペーサ層自身における望ましい値よりも高い
残留応力の発生が防止されるような条件の下で、熱硬化
性ポリマーによって充填される。残留応力を減少させる
１つの付加的な手段として、熱的特性と硬化収縮特性と
が適当に組み合わされた熱硬化性原料系を圧縮性層に用
いてもよい。耐熱性を必要とする基材原料系（base sys
tems）としては、ガラス転移温度が、必要なレベルに調
整された特別仕様の熱硬化性原料系を用いてもよい。
本発明をさらに以下の例を用いて説明する。ただし、
それらの例は単なる例示であって、本発明を限定するも
のではない。
本発明は、製紙機械で用いられる、元来は被覆されず
に製造されていたロール（OEM）に適用できるが、ここ
では、硬質のポリマーで表面を再被覆する目的で、製紙
機械から取り外されたカレンダーロールに適用される例
について述べる。ロールがプラントに搬入されると、ま
ず、そのロールな旋盤に取り付けられて、摩耗し損傷し
た被覆部が切削工具によって削除される。まず、このよ
うなロールを再製するための多くの標準的な処理の１つ
として、古い被覆部が、1mm厚さ分を鋼製ロールコアに
残して、切削工具によって掻き取られる。その後、残り
の1mmの被覆部が研磨で取り除かれる。ロールコアは正
規には鋼によって製作されるが、鋳鉄またはチルド鋳鉄
からも一般的に製作されている。
研磨の後、ロールコアには、グリット・ブラスト処理
が施される。グリット・ブラスト処理によって、再被覆
プロセス中にロールコア上に生成される非金属材料との
結合を最適化させる活性表面が金属コアに形成される。
グリット・ブラスト処理によって活性表面が形成され
た後、そのような活性表面における最適な結合を阻害す
る酸化を防ぐために、フェノール樹脂層のような保護
層、または他の公知の保護層がロールコアの表面に設け
られる。
以上の前処理工程は標準的なもので、数十年来、ロー
ル被覆の業界で用いられてきたものであり、本発明の一
部を構成するものではない。
この例では、圧縮性層を設ける前に、前記のように前
処理された金属ロールに、基部層が設けられる。基部層
は、図４に示される方法と装置を用いて、巻き付けによ
って設けられる。この実施形態において、回転している
ロール上に100mm幅のガラス繊維布が50％の重ねで巻き
付けられる。同時に、ダウ・ケミカル社（Dow Chemical
Co.）からDER331の商品名で市販されているビスフェノ
ールＡの、ジグリシジルエーテルに基づく２成分系エポ
キシ樹脂原料系がこのロールに吹き付けられ、芳香族ア
ミン硬化剤としての、Lonza Ag（Switzerland在）から
市販されているジエチレントルエンジアミン（DETDA 8
0）と共に硬化される。ロールの長さ方向に沿って１回
の巻き付けが厚み方向で８回なされ、８層（厚み、3m
m）の基部層が形成される。その後、ロールが加熱ラン
プによって50℃で約５時間硬化されるときに、この層内
の樹脂はゲル化される。
このプロセスの次の工程として、布スペーサを固着さ
せるための表面処理が行われる。具体的には、ゲル化さ
れた基部を粗研磨して、その粗研磨された表面に接着剤
を塗布することによって行われる。エポキシ系接着剤
（epoxy based adhe sive）が研磨面に塗布され、布ス
ペーサがその上に配置される。
好適な布スペーサとしては、Mueller Textil GmhH（P
ostfach 31 40,D−5276 Wiehl−Drabenderhoehe,German
y在）から市販されている「織物製スペーサ布」が挙げ
られる。なお、その詳細が記された製品番号5556が付さ
れた小冊子は、引用により、本明細書の一部を成してい
る。図10に示されるように、この布は、上織り面、下織
り面、およびその間に織り込まれた充填材からなるサン
ドイッチの形態を有していると考えられる。この布は、
加圧下で非常に圧縮性に富み、かつ、後続の工程で巻か
れるのに十分な剛性を有しているので、好ましい。この
例では、4mm厚みで、1.5m幅の材料を用いて、6mのロー
ルを被覆するのに４片の材料が必要である。織物製スペ
ーサ布は、縫い合わされて、ロール基部に固着された
後、1mm厚みのシール層で被覆される。その目的は、ス
ペーサ布の空洞内に後続の工程で樹脂が含浸されるのを
防ぐことにある。具体的には、ロールが旋盤上で回転さ
せられ、同時に、樹脂の含浸された不織布テープが織物
製スペーサ布に巻き付けられる。不織布テープとして、
Nordlys SA（Z1 de la Branche,Maison 59270,Bailleu
l,France在）から市販されている、商品名がリーメイ
（Reemay）と呼ばれるテープが用いられる。これは、ポ
リエステル繊維からなる布である。ロールに巻き付けら
れる前に、この布はエポキシ樹脂の浸漬槽内を走行す
る。ここで用いられるエポキシ樹脂は、前述のエポキシ
樹脂と同様に、ダウ・ケミカル社（Dow Chemical Co.）
からDER331の商品名で市販されているビスフェノールＡ
のジグリシジルエーテルをベースとするものであり、テ
キサコ・ケミカル社（Texaco Chemical Co.）から市販
されている脂肪族アミンであるJeffamine T−403（商品
名）と共に硬化される。硬化樹脂を生成するのに必要
な、これら２成分が、脂肪族アミン硬化在をも有する浸
漬槽内に供給される。ロールが熱硬化性樹脂の含浸され
た不織布で２回巻かれた後、不織布内の樹脂が50℃で二
時間、ゲル化されるが、硬化はされない。
この段階で、前記接着性のフィルムすなわちシール層
は、次の工程の樹脂液が該フィルムを貫通して織物製ス
ペーサ布に浸透するのを防ぎ、同時に、隣りの層の収縮
が該布スペーサで吸収できるように、圧縮性に富んでい
る。
処理における次の工程は、被覆材の形成であり、この
例では、被覆材は図４に示される巻き付け法によって設
けられる。しかし、この工程において、ケブラー（Kevl
ar、商品名）からなる、別の不織布が用いられてもよ
い。デュポン（Dupont）の製品であるケブラー（Kevla
r、商品名）は、Technical Fibre Products,Limited（B
urnesside Mills,Kendall,Cumbria LA9 6PZ,England
在）で市販されている。用いられる不織布は、25g/m2の
仕様のものである。また、ここで用いられるエポキシ樹
脂は、保護用のゲル被覆に用いられたエポキシ樹脂と同
じ、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテルをベース
とするものであるが、芳香族アミン硬化剤であるLonza
Ag（Switzerland在）から市販されているジエチレント
ルエンジアミン（DETDA 80）と共に硬化され、基部
層、或は被覆材を形成する。
被覆材は、以下の手順で巻き付けられる。すなわち、
100mm幅の帯状材料を用いて、50:50の重ねで、所定の厚
み（この場合は7mmの厚み）が得られるように20回巻き
付けられる。このプロセスの次の工程として、上層の流
動を防ぐために、該上層がゲル化される。このゲル化
は、ロールを回転させながら、15時間、赤外線ランプで
ロールを70℃で加熱することによって行われる。ゲル化
された後、均一な被膜を得るために、被膜の端部が切り
落される（縁仕上げされる）。縁仕上げは金属コアに対
して直角に切削工具を下降させることによって行われ
る。この後、ロールの全体が炉に運び込まれる。ロール
は以下の硬化サイクルで硬化される。80℃で８時間、続
いて、90℃で８時間、続いて、100℃で８時間、最終的
に、110℃で16時間のサイクルである。この後、ロール
は他の炉に移されて、10時間かけて、冷却される。そし
て、ロールは製作フロアに取り出される。この製作フロ
アにおいて、通常は、研磨によってほぼ滑らかな表面に
処理されるが、表面の仕上げは行われない。
被覆層の表面を仕上げる前に、被覆部を貫通して織物
スペーサ布の内部に達するようなドリル孔を設けて、圧
縮性中間層の充填のための準備を行う。このことは、好
ましくは、図９（基部とシール層とは示されていない）
に示されるロール端部の位置に３つの孔がドリル加工さ
れることによって行われる。そして、スペーサ布からな
る中間層の空洞内に樹脂が、底孔34を通じて、その反対
側の底孔33からバルブ40を通って噴出するまで、注入さ
れる。樹脂がバルブ40から噴出したらバルブ40が閉鎖さ
れ、樹脂がバルブ41から流出するまで、中間層の空洞は
樹脂によって充填される。ここで用いられる樹脂は、ス
ペーサ布のための前述の上層をシールするのに用いられ
た樹脂と同じである。すなわち、脂肪族アミン硬化剤と
組み合わされるビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂が用
いられる。このような樹脂の注入の前に、ロールの全組
立体は炉内において75℃で予熱される。そして、ロール
の全体が炉内において75℃で24時間硬化される。
このロールの全処理の間、延長缶35がロールの両端に
設けられている。各延長缶35はロールの軸上に沿って滑
動する環状リング36を有し、また、ロールの金属円筒面
と整合してその金属円筒面をその長手軸心に沿って外方
に延長している。円筒状の缶はロール軸の両端に配置さ
れている。すなわち、理想的には、ロールの軸に嵌合し
ている木製のドーナッツ36が、ロールの被覆表面を延長
する各缶の端部を形成する。ロールコア金属基部37と延
長缶35とに対して、ここに述べた被覆処理が同時に施さ
れることが重要である。従って、ロールコア金属基部と
その延長缶とは、プロセスの最後には、基部層、スペー
サ布からなる中間層、シール層、および被覆部によって
被覆される。延長缶を用いることによって、中間層を充
填する工程中に充填されるべき余分の中空部が作り出さ
れるのでロールにおける中間層の完全な充填が保証され
る。さらにドリル孔が延長缶の領域内に形成されるの
で、被覆部をそれらの孔の境界より内側で切断すること
によって、仕上げ製品を得ることができる。
この例における次工程として、実際の金属ロールにま
で各層を切り込み、２つの端部片を除去する処理が行わ
れる。仕上げられた被覆部の付いたロールを作り出すた
め、孔の位置より内側で切り込まれる。このプロセスの
最終工程として、被覆部に仕上研磨が施され、また、公
知の技術に準じて、わずかな面取り部を形成するように
端部処理が行われる。図12は、上記の例による被覆ロー
ル１を示している。この被覆ロール１は、面取り端部を
有する外部被覆２と、充填されたスペーサ布からなる中
間層４を有している（基部とシール層とは図示されてい
ない）。すべての層は金属ロールコア５にまで切り込ま
れていたのである。延長缶組立体（図示せず）はすでに
除去されている。
以上の具体的な例に基づく方法を用いて、被覆部、中
間層、および基部層の各厚さの或る範囲内で高性能の被
覆ロールを作ることができる。特に、基部層とその関連
する製造工程は、金属ロールコア基部にスペーサ布から
なる中間層を直接に接着することによって省略すること
ができる。しかし、ポリマーからなる基部層を設けた場
合は、その厚みは約8mm以内の範囲で変更することがで
きる。中間層及びそのシール層の厚さもまた、約2mmな
いし15mmの範囲内で変更することができる。同様に、被
覆部の厚みも、約4mmないし20mmの範囲内で変更するこ
とができる。これらのパラメータはこのように変更可能
であるが、ロールを具体的に製造するための上記の工程
は実質的に変更されることはない。なお、請求の範囲に
おいて用いられている語「中実ロール」は、ロールコア
基部の内部に空洞、或は穴のあるロールを含むものとす
る。
以上、本明細書において、具体的な実施形態に基づい
て本発明を説明してきたが、添付の請求の範囲によって
明らかにされる本発明の精神と範囲から逸脱することな
く、種々の修正および変更が可能であることは自明のこ
とである。従って、図面と明細書との内容は、単なる例
示にすぎず、本発明をなんら限定するものではない、と
考えられるべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｃ 13/00 Ｆ１６Ｃ 13/00 Ａ (56)参考文献 特開 昭61−2913（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−173190（ＪＰ，Ａ) 特公 昭59−36133（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29D 31/00 B29C 39/10 B29C 43/10 B32B 1/08

Claims (21)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ロールコア基部と、 上面、下面、及び、これら両面間の空隙スペースを有
    し、前記ロールコア基部の周囲を包囲している圧縮性層
    と、 前記圧縮性層の周囲を包囲している被覆部とを備え、 前記圧縮性層が、前記被覆部を支持するに十分な剛性を
    有し、かつ、処理中に生ずる応力の結果として前記被覆
    部に生じる体積変化に対応する十分な体積圧縮性を有す
    ることを特徴とする被覆ロールであって、 前記圧縮性層が、繊維質の上面と繊維質の下面とを有す
    る布から成り、前記上面と前記下面とが、前記上面から
    前記下面に延びている繊維によって構造的に支持されて
    いることを特徴とする被覆ロール。
  2. 【請求項２】前記被覆部が、84よりも大きいショアＤ硬
    度を有するエポキシ樹脂から成ることを特徴とする請求
    項１に記載の被覆ロール。
  3. 【請求項３】前記被覆部が、100℃よりも高い温度で硬
    化処理されたエポキシ樹脂であることを特徴とする請求
    項２に記載の被覆ロール。
  4. 【請求項４】前記被覆部が、100℃よりも高い温度で硬
    化処理された材料で形成されていることを特徴とする請
    求項１に記載の被覆ロール。
  5. 【請求項５】前記被覆部が、100℃よりも高い温度で硬
    化処理されたエポキシ樹脂であることを特徴とする請求
    項４に記載の被覆ロール。
  6. 【請求項６】前記圧縮性層の前記空隙スペースが、前記
    被覆部が硬化処理される温度よりも低い温度で硬化処理
    されたエポキシ樹脂によって充填されていることを特徴
    とする請求項２に記載の被覆ロール。
  7. 【請求項７】前記圧縮性層が、一つの表面と複数の突起
    とを有するシートから成り、前記突起が前記表面から、
    実質的に平面状の境界を規定するように突出しているこ
    とを特徴とする請求項１に記載の被覆ロール。
  8. 【請求項８】前記ロールコア基部が、金属ロールコアか
    ら成ることを特徴とする請求項１に記載の被覆ロール。
  9. 【請求項９】前記ロールコア基部が、金属ロールコアか
    ら成ることを特徴とする請求項３に記載の被覆ロール。
  10. 【請求項１０】前記圧縮性層の空隙スペースが、前記被
    覆部が硬化処理される温度よりも低い温度で硬化処理さ
    れたエポキシ樹脂によって充填されていることを特徴と
    する請求項３に記載の被覆ロール。
  11. 【請求項１１】前記圧縮性層の空隙スペースが、前記被
    覆部が硬化処理される温度よりも低い温度で硬化処理さ
    れたエポキシ樹脂によって充填されていることを特徴と
    する請求項５に記載の被覆ロール。
  12. 【請求項１２】前記圧縮性層の空隙スペースが、前記被
    覆部が硬化処理される温度よりも低い温度で硬化処理さ
    れたエポキシ樹脂によって充填されていることを特徴と
    する請求項１に記載の被覆ロール。
  13. 【請求項１３】前記圧縮性層の空隙スペースが、前記被
    覆部が硬化処理される温度よりも低い温度で硬化処理さ
    れたエポキシ樹脂によって充填されていることを特徴と
    する請求項７に記載の被覆ロール。
  14. 【請求項１４】ロールコア基部と、 充填領域を画成する上面及び同下面を有し、前記ロール
    コア基部の周囲を包囲している充填部材と、 前記充填部材の周囲を包囲している被覆部とを備え、 前記充填部材が、前記被覆部が硬化処理される温度より
    も低い温度で硬化された材料から成っていることを特徴
    とし、 前記充填部材が、繊維質の上面と繊維質の下面とを有す
    る布から成り、 前記上面と前記下面とが、前記上面から前記下面に延び
    ている繊維によって構造的に支持されていることを特徴
    とする被覆ロール。
  15. 【請求項１５】前記被覆部が、84よりも大きいショアＤ
    硬度を有するエポキシ樹脂から成ることを特徴とする請
    求項14に記載の被覆ロール。
  16. 【請求項１６】前記被覆部が、100℃よりも高い温度で
    硬化処理されたエポキシ樹脂であることを特徴とする請
    求項15に記載の被覆ロール。
  17. 【請求項１７】前記被覆部が、100℃よりも高い温度で
    硬化処理された材料で形成されていることを特徴とする
    請求項14に記載の被覆ロール。
  18. 【請求項１８】前記被覆部が、100℃よりも高い温度で
    硬化処理されたエポキシ樹脂であることを特徴とする請
    求項17に記載の被覆ロール。
  19. 【請求項１９】前記ロールコア基部が、金属ロールコア
    から成ることを特徴とする請求項14に記載の被覆ロー
    ル。
  20. 【請求項２０】前記ロールコア基部が、金属ロールコア
    から成ることを特徴とする請求項16に記載の被覆ロー
    ル。
  21. 【請求項２１】前記充填部材が、一つの表面と複数の突
    起とを有するシートから成り、 前記突起が前記表面から、実質的に平面状の境界を規定
    するように突出していることを特徴とする請求項14に記
    載の被覆ロール。
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