JPH04148714A - セラミックロールおよびセラミックスリーブ製造方法 - 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】 Ｃ産業上の利用分野〕 本発明は、例えば銅箔製造ラインや印刷装置等の用途に
供されるセラミックロール、およびそのロール表面層部
材であるセラミックスリーブの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

ロールの表面改質、特に耐食性・耐摩耗性等の改良を目
的として、例えば銅箔製造ラインにおける箔搬送用ロー
ルや、印刷装置における給水ローラ等においては、第７
図に示すようにロールの表面層をセラミックで形成した
ロールが提案され、その実用化が試みられている。図中
、（１０）はロールの表面層をなしているセラミックス
リーブ、（３０）はそのスリーブ（ｌＯ）の中空孔内に
延在させた金属製ロール軸であり、（２０）はスリーブ
（１０）の内周軸とロール軸体（３０）の周面との間に
圧入充填された樹脂接着剤（エポキシ系、フェノール系
、アクリル系等）の固化層である。

ロール表面層をなすセラミックスリーブ（１０）は、第
６図に示す公知の遠心力泥しよう鋳込み成形法により成
形される中空円筒状セラミック成形体の焼成品である。

同図において、（１）は、吸水型（代表的には石こう型
）（２）を金型（３）に内嵌固定し両開口端に吸水性蓋
板（４）と止め板（５）を着脱可能に嵌着した成形用モ
ールドである。該成形用モールド（１）はターニングロ
ーラ（６，６）により水平担持され、水平軸心を中心と
する回転運動が与えられる。セラミック粒子を含む泥し
よう（Ｓ）はホッパ（７）を介して成形用モールド内に
鋳込まれる。成形用モールド（１）内に鋳込まれたセラ
ミック泥しようは遠心力の作用により吸水型（２）の内
周面全体に一様に押付けられ、その状態のもとて吸水型
（２）の吸水作用により吸水型の内周面に着肉し、着肉
層（セラミック粒子の凝集堆積層）として中空円筒形状
のセラミック成形体（Ｃ）が成形される。

上記中空円筒状セラミック成形体をモールド（１）から
抜型した後、乾燥、仮焼処理に付し、ついで焼成処理す
ることより、ロールの表面層となるスリーブ（１０）を
得、これに別途用意した金属製ロール軸（３０）を組込
み、樹脂接着剤を圧入充填して固化させ、しかるのちス
リーブ（１０）の外周面に旋盤による研削等の機械加工
を行うことにより目的とするセラミックロールに仕上げ
られる。

Ｃ発明が解決しようとする課題〕 上記セラミックロールの製造上問題となるのは、セラミ
ックスリーブ（１０）と樹脂接着剤層（２０）との界面
に剥離が生じ易いことである。この境界剥離の発生は、
樹脂接着剤層（２０）の固化過程における樹脂接着剤層
（２０）とセラミックスリーブ（１０）との軸方向の熱
膨張量の差異や、樹脂接着剤層（２０）を固化させた後
のスリーブ表面の機械加工過程でスリーブ（１０）と樹
脂接着剤層（２０）との界面に大きな剪断応力が作用す
ること等に主として起因している。

セラミックスリーブ（１０）と樹脂接着剤層（２０）と
の境界に剥離を生じたのでは、ロール軸（３０）とスリ
ーブ（１０）とを強固に結合固定することができず、ロ
ールとしての機能が著しく損なわれることになる。

本発明はセラミックロールに関する上記問題を解決する
ためになされたものである。

〔課題を解決するための手段および作用〕本発明は、ロ
ールの胴部表面層をなすセラミックスリーブと、該スリ
ーブの中空孔内に延在する金属軸体と、該スリーブの内
周面と金属軸体の周面との間に充填された樹脂接着剤層
とからなるセラミックロールにおいて、 セラミックスリーブの内周面に分散形成された多数の微
細凹陥内に樹脂接着剤が侵入していることを特徴として
いる。

第１図は本発明のセラミックロールの断面を模式的に示
している。（１１，１１，・・・）はセラミックスリー
ブ（１０）の内周面に分散形成されている微細凹陥であ
る。凹陥（１１，１１，・・・）はスリーブ内周面の全
周全長に亘って分布し、その凹陥（１１，１１゜・・・
）内に樹脂接着剤が侵入している。

このように本発明のセラミックロールは、スリーブ（１
０）と樹脂接着剤層（２０）の境界面においてスリーブ
（１０）の内周面に分散形成された微細凹陥（１１，，
１１，・・・）内に樹脂接着剤が侵入していることによ
るクサビ効果として、両層間の強固な係路関係を有して
いる。これにより、樹脂接着剤層（２０）の固化反応過
程における樹脂接着剤層（２０）とスリーブ（１０）と
の軸方向の熱膨張収縮量の差に因る剥離に対して強い抵
抗力が与えられ、またスリーブ（１０）の外周面の機械
加工時にスリーブ（１０）と接着剤層（２０）の界面に
加わる剪断応力による界面剥離に対しても強い抵抗性が
与えられる。

スリーブ（１０）と樹脂接着剤層（２０）の界面剥離抵
抗性を十分ならしめるための前記微細凹陥（１１，１１
，・・・）の開口径は約０．５〜４腫程度、深さは約１
〜２論程度で十分であり、その分布密度は概ね５００−
１０００個／ｒｒｌ程度であってよい。

本発明のセラミックロールにおけるスリーブ（１０）は
、前記第６図に示した公知の遠心力泥しよう鋳込み成形
装置を使用し二段階の泥しよう鋳込み成形を行うことに
より製造される。第１段階の鋳込み成形工程は通常のそ
れと異ならない。その鋳込み成形のセラミック泥しよう
は常法により調製すればよく、水等の分散媒に、粒度調
整された所定のセラミック粒子を添加し、必要に応じて
解膠剤等の泥しよう調整剤を加えた適宜濃度（水分約２
０〜５０重量％）の泥しようが使用される。

第２段階の鋳込み成形においては、目的とするスリーブ
（１０）の微細凹陥（ＩＬ　１１．・・・）を形成する
ための粒子（凹陥形成材料）をセラミック泥しように添
加混合した混合泥しようが使用される。凹陥を形成する
ための粒子（以下１．「凹陥粒子、ともいう）は、セラ
ミック成形体の仮焼または焼成処理工程での加熱条件下
に飛焼させ得る物質からなる細粒（小球、塊状物等）で
あり、例えばガラスピーズ、カーボン粗粒子、プラスチ
ック等の有機物粗粒子等である。その粒サイズは、例え
ば１゜５〜４ｍ程度であってよい。凹陥粒子が添加され
る泥しようは第１段階の泥しようと同種の泥しようであ
る。

上記第１段階と第２段階の泥しよう鋳込み成形を第２図
〜第４図を参照して説明する。

まず、セラミック泥しようを成形用モールド（１）内に
鋳込み吸水型（２）の吸水作用により、第２図に示すよ
うに吸水型（２）の内周面に着肉層（Ｃ１）を形成する
（第１段階の鋳込み成形）。

次に、凹陥粒子（ガラスピーズ等）が添加された混合泥
しようを鋳込み、その混合泥しようを吸水型（２）の吸
水作用により、上記着肉層（Ｃ１）の内面に着肉させる
（第２段階の鋳込み成形）。

第３図は、モールド（１）内に鋳込まれた混合泥しよう
（Ｓ）が、第１段階の着肉層（Ｃ１）の内周面に分布し
ている状態を示している。（ｐ＋ｐ＋・・・）は、泥し
よう（Ｓ）中に混在する凹陥粒子である。

第４図は、上記混合泥しようが、吸水型（２）の吸水作
用により着肉層（Ｃ２）として、着肉層（Ｃ１）の内周
面に積層着肉した状態を示している。

泥しよう中に混在していた凹陥粒子（ρ＋Ｉ）＋・・・
）は着肉層（Ｃ２）に固定されてその層表面に露出した
状態を呈している。

凹陥粒子（ｐ）が添加される泥しようは、その凹陥粒子
を、第３図のように着肉層（Ｃ１）の内周面に沿って一
様に分布させるためのキャリヤの役目（凹陥粒子は泥し
ようの流れに乗って着肉層（Ｃ１）の表面に分布する）
を有していると共に、凹陥粒子（ｐ）を、第４図に示す
ように着肉層に固定させる固着材の役割を有している。

その泥しようの量が少なすぎると、凹陥粒子（ｐ、ｐ、
・・・）を第３図のように着肉層（Ｃ１）の内周面に一
様に分散させることが困難となり、逆に泥しよう量が多
過ぎると、凹陥粒子（ｐ＋ｐ、・・・）がその泥しよう
の着肉層（Ｃ２）内に埋没してしまい、第４図のような
露出形態を有する着肉層を形成することができなくなる
。その適正な泥しよう量は、厳密には使用する凹陥粒子
のサイズやその泥しようの含水量（吸水着肉による容積
収縮の度合い）にもよるが、成形用モールド内における
層厚（第３図における泥しようＳの層厚）に換算して、
約１．５〜３８１程度の層厚となる量を基準として増減
調節することにより好結果を得ることができる。

なお、第１段階で形成される着肉層（Ｃ１）と第２段階
で形成される着肉層（Ｃ２）との間には境界面はなく、
両者は実質的に１つの層であ・る。この両層の連続性は
、混合泥しようの鋳込み開始のタイミングの調節により
容易に確保することができる。すなわち、第１段階の泥
しようの着肉完了の直前（その着肉層（Ｃ１）の内周面
上に未着肉の泥しようが薄い層をなして残存している時
点で）、第２段階の混合泥しようの鋳込みを行えば、着
肉層（Ｃ１）の内面に完全に密着した着肉層（Ｃ２）が
形成される。

上記二段階の遠心力鋳込み成形法により着肉層（Ｃ１）
と、凹陥粒子（ｐ、ｐ、・・・）を有する着肉層（Ｃ２
）の積層体（両層は境界面のない実質的に一体の層であ
る）として形成された中空円筒状セラミック成形体を、
抜型後、乾燥し焼成処理する。

第５図はその焼成品の断面を模式的に示している。

焼成処理により、着肉層（Ｃ）の焼結が行われると共に
、その処理過程で凹陥粒子が飛焼し、その痕跡として微
細凹陥（１１，１１，・・・）が焼成品の内周面に形成
される。上記セラミック成形体の抜型から焼成完了に到
るまでの工程は常法に従って行われる。焼成処理に先立
って、変形・亀裂防止等のために、焼成温度より低い温
度での仮焼処理が必要に応じて行われることも通常のそ
れと異ならない。仮焼処理を行う場合、凹陥粒子は仮焼
処理の加熱下に飛焼し得るものを使用してよいことはい
うまでもない。

上記により得られた中空円筒状セラミック焼成品をロー
ルの胴部表面層部材であるスリーブ（１０）とし、これ
を別途用意した金属軸体（３０）と組合せ、樹脂接着剤
（２０）を圧入充填し固化させ、ついでスリーブ（１０
）表面に機械加工を加えて所定の台−ルに仕上げるまで
の工程も常法に従って行えばよく、特別の条件の付加・
制限を必要としない、その製造工程においては、スリー
ブ（１０）の凹陥（１１，１１，・・・）内への樹脂接
着剤の侵入によりスリーブ（１０）と樹脂接着剤層（２
０）との境界面にクサビ効果による強い結合関係が与え
られるので、両層の界面剥離が効果的に防止される。な
お、金属軸体（３０）と樹脂接着剤層（２０）との界面
の密着性は樹脂接着剤の選択により比較的容易に確保す
ることができ、セラミックスリーブ（１０）との界面に
おけるような剥離の問題は殆どないが、もしその界面の
剥離抵抗性の強化を望む場合は、軸体（３０）の表面に
機械加工等により適宜の凹凸を形成すればよい。その機
械加工に何らの困難はない。

〔実施例〕

（Ｉ）セラミックスリーブの製作 （１）第１段階の鋳込み成形用泥しよう：アルミナ粒子
（平均粒径：０．７μｌ１ｌ）・・・１００重量部解膠
剤（ピロリン酸ソーダ）　　・・・０．５重量部分散媒
（水）　　　　　　　　　・・・２０重量部（２）第２
段階の鋳込み成形用混合源しよう；凹陥粒子としてガラ
スピーズ（飛焼温度：約８００℃）を、セラミック泥し
よう（組成は第１段階の鋳込み成形用の泥しようと同一
）に添加。ガラスピーズ粒径：約２〜３ｓｍａ、泥しよ
うニガラスビーズ＝３：１（重量比） （３）鋳込み成形 第６図の遠心力泥しよう鋳込み成形装置において、成形
用モールドに泥しようを注入して層厚５鵬の着肉層（Ｃ
１）を形成し、ついで混合泥しようを注入して着肉層（
Ｃ１）の内面に、ガラスピーズ（ｐＩＰＩ・・・）を含
む層厚２ｍｍの着肉層（Ｃ２）を形成した。混合泥しよ
うの鋳込みは、第１段階の泥しよう鋳込み後、５０分経
過時点（第１段階の泥しよう着肉完了の約１０分前）に
おいて行った。モールドの回転速度は、吸水型（２）の
内周面上の遠心力（重力倍数）に換算して２０Ｇとした
。

着肉成形完了後、抜型し、乾燥した後、１０００”Ｃ×
３時間の仮焼処理と、１５００℃×２時間の焼成処理を
行ってスリーブを得た。スリーブ（外径９５５ｗ＋、胴
長２００閣）の内周面の凹陥は略−様に分布しており、
凹陥の開口径は約０．５〜３ｍ、深さは約１〜２■で、
分布密度は約６００個／ｎ？である。

（Ｉｆ）ロールの製作 上記セラミックスリーブを、別途用意したロール軸（Ｓ
ＩＩＳ３０４ステンレス鋼製。外径７５閣）と組合せ、
両端に蓋材をあてがって、エポキシ系樹脂接着剤（常温
硬化型）を圧入充填して固化させた。

しかる後、スリーブ表面に旋盤による研削加工を施して
所定のロールに仕上げた。

また、比較例として、内周面に突起を有しないスリーブ
を使用した点を除いて実施例と同一のセラミックロール
を製作した。

（ＩＩＩ）密着性試験 上記各供試ロールについて、スリーブと樹脂接着剤層と
の密着性試験を行った。

試１Ｌ析汰 供試ロールを６０℃の渦中に１０分間浸漬保持しノのち
、細心方向に引張荷重を加え、スリーブと℃−ル軸との
界面の剪断応力を測定し、下記の結Ａを得た。

密着強度 発明例　　　　　　　３．２　ｋｇｆ／ｄ！比較例　　
　　　　　１．１　ｋｇｆ／ｃ１ｉ〔発明の効果〕 本発明のセラミックロールは、セラミックスリーブの内
周面の微細凹陥内に樹脂接着剤が侵入したクサビ効果に
よりスリーブと樹脂接着剤層の１面の接着強度が高く、
ロール製作工程での境界剥離を生じにくいだけでなく、
実使用過程においても境界の剥離抵抗性にすぐれロール
機能が安定に維持される。

また、セラミックスリーブの内周面の微細凹陥を機械加
工により形成することは殆ど不可能であるが、本発明方
法によれば微細凹陥を有するスリーブを容易に製造する
ことができ、その微細凹陥のサイズや分布密度等の調節
にも困難はなく、安価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ＣＩ）（Ｉ［）は本発明のセラミックロールの断
面構造を模式的に示す部分断面図（ＣＩ）は軸方向断面
、［１１）は径方向断面）、第２図〜第５図は本発明に
よるセラミックスリーブの製作工程を示す軸方向断面説
明図、第６図は遠心力泥しよう鋳込み成形の軸方向断面
説明図、第７図Ｎ）（ＩＩ）は従来のセラミックロール
の断面構造を模式的に示す部分断面図（〔■〕は軸方向
断面、（［ｒ］は径方向断面）である。 １：成形用モールド、２：吸水型、３：金型。 ６：ターニングローラ、Ｃ：セラミック成形体。 Ｃ１，Ｃ２：着肉層、ｐ：凹陥粒子、ｌＯ：セラミック
スリーブ、１１：微細凹陥、２０：樹脂接着剤層、３０
：ロール軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ロールの胴部表面層をなすセラミックスリーブと、
   該スリーブの中空孔内に延在する金属軸体と、該スリー
   ブの内周面と金属軸体の周面との間に充填された樹脂接
   着剤層とからなるセラミックロールにおいて、 セラミックスリーブの内周面に分散形成された多数の微
   細凹陥内に樹脂接着剤が侵入していることを特徴とする
   セラミックロール。 ２、請求項１に記載のセラミックロールに使用されるセ
   ラミックスリーブを製造する方法であって、 水平軸心を回転中心とする成形用モールドの回転下に、
   セラミック泥しようを注入して吸水型の内周面に泥しよ
   う着肉層を形成したのち、セラミックスリーブの内周面
   に微細凹陥を形成するための飛焼可能な粒子が添加され
   たセラミック泥しようを注入してその泥しようを前記着
   肉層の内面に積層着肉させることにより、内周面に前記
   粒子が分散露出したセラミック成形体を得、脱型後、乾
   燥し、焼成処理に付し、焼成処理過程で前記粒子を飛焼
   させることにより、細粒の痕跡として微細凹陥を形成せ
   しめることを特徴とするセラミックスリーブの製造方法
   。