專利名稱：樹脂輥制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在造紙、制鐵、薄膜、纖維等各種工業(yè)中所用的樹脂輥的制造方法，尤其涉及作為造紙用砑光輥、造紙用壓輥、纖維用砑光輥、磁記錄媒體制造用砑光輥等來使用的大型耐高負(fù)荷樹脂輥的制造方法。
背景技術(shù)：
作為用于前述用途的樹脂輥，一般采用在輥芯的外周形成由纖維增強樹脂構(gòu)成的下卷層，并在下卷層的外周形成合成樹脂制外筒這種結(jié)構(gòu)的輥。作為有關(guān)這種樹脂輥的制造方法的公開技術(shù)，已知有JP特開平1-260092號公報(專利文獻(xiàn)1)中所記載的方法。
在JP特開平1-260092號公報中，記載有與由下述工序構(gòu)成的樹脂輥制造方法有關(guān)的發(fā)明，該工序為在金屬制輥芯的外周面卷繞熱固化性樹脂浸漬纖維材料，而形成纖維增強下卷層的工序；與該工序分開，將熱固化性合成樹脂原料注入規(guī)定大小的筒體成形模內(nèi)，并在規(guī)定溫度下使其固化，而形成外層用筒體的工序；在具有纖維增強下卷層的輥芯上嵌覆外層用筒體，并在形成于下卷層與筒體之間的環(huán)狀間隙部內(nèi)注入低粘性粘接劑，在規(guī)定溫度下使其固化，且經(jīng)由粘接劑層，使下卷層與筒體接合為一體的工序。
JP特開平1-260092號公報中記載的樹脂輥制造方法，尤其有用于大型硬質(zhì)樹脂輥的制造，可制造出具有優(yōu)越的壓縮強度，且表面難以損傷的樹脂輥，因而可有效地用作造紙用砑光輥等的制造方法。
在該公報中，作為形成下卷層的纖維材料，記載有無機纖維或有機纖維的線束、粗紗或編織帶等，此外，還記載有可以將它們與有機纖維或無機纖維的無紡布并用這一事實。
一般而言，作為樹脂輥的制造方法，除了JP特開平1-260092號公報所述，預(yù)先形成外層用筒體，并將其嵌覆到形成有下卷層的輥芯上，且在下卷層與筒體之間的間隙注入粘接劑而粘接為一體這一方法之外，已知還有在成形模內(nèi)設(shè)置形成有下卷層的輥芯，并在下卷層的外周，不經(jīng)由粘接劑層來直接注塑外層用液狀樹脂，并使其固化的方法。不論哪種方法，作為下卷層均采用同樣的構(gòu)成材料。
由于形成大型耐高負(fù)荷的樹脂輥的下卷層的纖維有必要以一定的張力來卷繞，因而一般采用在長度方向具有強度的線束、粗紗或編織帶。然而，如果下卷層的外周面由線束、粗紗或編織帶來形成，則下卷層的外周面將呈不均質(zhì)狀態(tài)，所以在高負(fù)荷下使用的場合，會以下卷層表面上存在的線束、粗紗或編織帶的纖維為起點，在外筒或粘接劑層上容易發(fā)生裂紋。因而，下卷層的至少外周面，最好由無紡布來構(gòu)成。
在JP特開平1-260092號公報中，作為形成下卷層的纖維材料，還記載了有機纖維或無機纖維無紡布。如果將有機纖維與無機纖維進(jìn)行比較，則在針對高負(fù)荷的強度這一點上，可認(rèn)為最好采用無機纖維。然而，無機纖維無紡布與有機纖維無紡布相比缺乏柔軟性，在拉伸力作用下，纖維易于發(fā)散，因而很難在輥芯上卷繞。因此，目前在下卷層的外周面上采用有機纖維無紡布。比如在造紙用砑光輥的場合下，線性壓縮負(fù)荷約為200kN/m～400kN/m。在用于這種高負(fù)荷用途的場合下，在下卷層的外周上使用了有機纖維無紡布的樹脂輥，還是會發(fā)生下卷層與外筒或粘接劑層的界面會破壞，輥子會破損的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種可耐高負(fù)荷、且難以發(fā)生因下卷層與外筒或粘接劑層的界面破壞而引起的輥子破損的樹脂輥制造方法。
基于本發(fā)明的樹脂輥制造方法，在輥芯的外周形成由纖維增強樹脂構(gòu)成的下卷層，并在下卷層的外周，經(jīng)由或不經(jīng)由粘接劑層來形成合成樹脂制外筒的樹脂輥制造方法中，尤其在下卷層的形成方法上具有特征。
即，本發(fā)明是一種樹脂輥制造方法，包括在輥芯的外周上形成由纖維增強樹脂構(gòu)成的下卷層的工序；在下卷層的外周上形成合成樹脂制外筒的工序，形成下卷層的工序包括在規(guī)定方向依次輸送用粘合劑來粘接了以無機纖維為主體的纖維材料的帶狀無紡纖維集合體，且卷繞在輥芯的外周上；在無紡纖維集合體的輸送途中，在無紡纖維集合體中浸漬液狀熱固化性樹脂。
根據(jù)前述方法，由于下卷層的至少外周面，形成一種在熱固化性樹脂中均勻分散以無機纖維為主體的纖維材料的結(jié)構(gòu)，因而不存在涉及輥子破壞的不均勻性要素。此外，與采用了有機纖維的場合相比，無機纖維強度優(yōu)良，即使在施加高負(fù)荷的使用場合下，也可以防止因與外筒或粘接劑層的界面的破壞及裂紋而引起的輥子破損。此外，由于纖維材料由粘合劑來結(jié)合，因而盡管采用無機纖維，無紡纖維集合體在卷繞于輥芯外周上時，也可以具有充分的拉伸強度。因此，無紡纖維集合體的卷繞作業(yè)變得容易。
下卷層可以是單層結(jié)構(gòu)，也可以是層疊結(jié)構(gòu)。在一種實施方式中，下卷層具有由內(nèi)層及外層組成的層疊結(jié)構(gòu)。在該場合下，形成下卷層的工序包括在輥芯的外周上形成下卷層的內(nèi)層；在該內(nèi)層上形成外層。在該實施方式中，外層是浸漬有熱固化性樹脂的無紡纖維集合體。
在一種實施方式中，下卷層的內(nèi)層包括下述層，該層為在由無機纖維及有機纖維的任意一種形成的線束、粗紗或編織帶中浸漬液狀熱固化性樹脂，并卷繞在輥芯上的層。在該場合下，線束、粗紗或編織帶中，可以只采用一種，也可以兩種以上并用。在該場合下同樣，下卷層的至少外周面，由在以無機纖維為主體的無紡纖維集合體中浸漬熱固化性樹脂的層來構(gòu)成。為使樹脂輥具有針對高負(fù)荷的強度，下卷層的構(gòu)成，最好是一種從輥芯表面，依次層疊粗紗、編織帶、無紡纖維集合體的組合。
線束、粗紗或編織帶，更好是均由玻璃纖維來構(gòu)成。作為可構(gòu)成線束、粗紗或編織帶的纖維，除了玻璃纖維之外，對無機纖維而言，還可以舉出碳纖維、金屬纖維等，對有機纖維而言，還可以舉出聚酰胺纖維、芳香族聚酰胺纖維、聚酰亞胺纖維、聚酯纖維、酚系纖維、丙烯纖維等。
作為構(gòu)成無紡纖維集合體的無機纖維，可舉出玻璃纖維、碳纖維、陶瓷纖維、金屬纖維等。其中，如果考慮成本及強度等，最好采用玻璃纖維。對無機纖維而言，通常只單獨采用一種纖維，但也可以混合使用兩種以上的纖維。此外，無紡纖維集合體通常只由無機纖維來構(gòu)成，但也可以在無機纖維中混合聚酰胺、聚酯等有機纖維。
無紡纖維集合體內(nèi)部最好完全不含基于增強線束或針孔的纖維的強制性聚合等不均勻性要素。這意味著無紡纖維集合體最好采用對纖維材料進(jìn)行了抄漿處理的無紡布或紙張。此外，對纖維材料進(jìn)行抄漿處理而成的無紡纖維集合體中，纖維垂直方向的取向成份較少，而在表面方向幾乎隨機地取向，因而下卷層的外周表面可達(dá)到均勻，在與外筒或粘接劑層的界面上，可幾乎完全阻止以下卷層的構(gòu)成纖維為起點的裂紋。
盡管對結(jié)合無紡纖維集合體的纖維材料的粘合劑的種類沒有特別限定，但一般采用環(huán)氧樹脂、聚乙烯醇等。尤其是，通過使無紡纖維集合體中浸漬的熱固化性樹脂材料、與結(jié)合纖維材料的粘合劑成為同種材料，可以不損傷下卷層的物理性能，而獲得優(yōu)良的強度。這意味著對熱固化性樹脂材料及粘合劑而言，最好均采用環(huán)氧樹脂系材料。
用粘合劑來結(jié)合了以無機纖維為主體的纖維材料的帶狀無紡纖維集合體，最好具有大于等于50N/15mm的長度方向拉伸強度。通過使無紡纖維集合體具有大于等于50N/15mm的長度方向拉伸強度，由無紡纖維集合體構(gòu)成的帶材在輥芯的外周上卷繞時，也可以具有充分的拉伸強度。因此，易于進(jìn)行卷繞作業(yè)。另一方面，如果由無紡纖維集合體構(gòu)成的帶材的長度方向拉伸強度小于該值，則構(gòu)成帶材的纖維將因在輥芯外周上卷繞時的張力而分散，或者帶材易于發(fā)生斷裂，難以卷繞。
此外，無紡纖維集合體，最好具有大于等于30g/m2且小于等于100g/m2的基本重量。如果無紡纖維集合體的基本重量小于30g/m2，則由無紡纖維集合體構(gòu)成的帶材的強度便會降低，帶材將可能因在輥芯外周上卷繞時的張力而斷裂。在無紡纖維集合體的基本重量較小的場合下，由于帶材的厚度較小，因而為使下卷層達(dá)到規(guī)定厚度，有必要增加卷繞帶材的次數(shù)，會增加工序。而如果無紡纖維集合體的基本重量超過100g/m2而過重的場合下，則易于發(fā)生下卷層的厚度不均，而難以形成均勻的下卷層，其結(jié)果是，樹脂輥的強度可能會降低。
作為無紡纖維集合體中浸漬的熱固化性樹脂，可舉出環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、聚酰亞胺樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂等。其中，最好采用環(huán)氧樹脂。作為無紡纖維集合體中浸漬的熱固化性樹脂，通過采用環(huán)氧樹脂，可以制成針對高負(fù)荷的耐久性優(yōu)良的下卷層。
此外，在無紡纖維集合體中浸漬的熱固化性樹脂中，最好混合無機充填材料。通過混合無機充填材料，可以進(jìn)一步提高下卷層的強度，其結(jié)果是，樹脂輥的強度也提高。
作為在構(gòu)成下卷層的無紡纖維集合體中浸漬的熱固化性樹脂中混合的無機充填材料，可舉出硅石、石英、玻璃、白土、碳酸鈣、碳、陶瓷等粉末、小珠、短纖維、須晶等。對無機充填材料而言，也可以只混合一種，或者混合兩種以上來使用。其中，考慮到壓縮強度等物理性能的提高及成本等，最好采用硅石粉末。尤其是，無機纖維采用玻璃纖維，無機充填材料采用硅石粉末，通過這種組合，尤其可以提高下卷層及樹脂輥的強度。
形成下卷層的工序，最好包括在無紡纖維集合體中浸漬了液狀熱固化性樹脂后，降低所浸漬的熱固化性樹脂材料的粘度。降低熱固化性樹脂的粘度的處理，可以在無紡纖維集合體的輸送途中進(jìn)行，也可以在無紡纖維集合體被卷繞到輥芯上時進(jìn)行。或者，也可以在輸送途中的部位及卷繞部位這兩者中，降低熱固化性樹脂的粘度。
如果在無紡纖維集合體中，熱固化性樹脂未充分浸透，且無紡纖維集合體中含有空氣，則在高負(fù)荷下使用樹脂輥時，會造成在下卷層與外筒或粘接劑層的界面輥子破壞的原因。因此，通過如上所述來降低無紡纖維集合體中所浸漬的熱固化性樹脂材料的粘度，可以促進(jìn)該熱固化性樹脂材料的流動。由此，可以促進(jìn)樹脂在無紡纖維集合體中的浸透，可以使樹脂充滿在無紡纖維集合體的纖維之間，同時擠出空氣。
尤其是，在本發(fā)明中，無紡纖維集合體，是用粘合劑來結(jié)合以無機纖維為主體的纖維材料，因而在輥芯的外周上卷繞時具有充分的拉伸強度。因此，通過卷繞時的緊固力與基于粘度下降的熱固化性樹脂材料的流動化這兩者的雙重作用，可以從無紡纖維集合體中有效地擠出空氣，在無紡纖維集合體中完全充滿熱固化性樹脂。其結(jié)果是，所制造的樹脂輥對高負(fù)荷具有充分的強度。
作為降低無紡纖維集合體中所浸漬的熱固化性樹脂材料的粘度的方法，可舉出加熱無紡纖維集合體的方法。可以利用熱風(fēng)裝置及加熱器，來進(jìn)行無紡纖維集合體的加熱。此外，也可以利用加熱之外的方法，來降低熱固化性樹脂材料的粘度。
在通過加熱來降低熱固化性樹脂材料的粘度的場合下，如果進(jìn)行熱固化性樹脂材料的反應(yīng)，直至在輥芯外周上卷繞無紡纖維集合體的作業(yè)結(jié)束為止，則不能再從無紡纖維集合體中擠出空氣。因此，最好加熱到高溫，并無紡纖維集合體中浸漬液狀熱固化性樹脂材料后，立刻降溫。從這一點出發(fā)，作為加熱方法，最好在無紡纖維集合體輸送中以及卷繞在輥芯上時的至少一方中，局部地設(shè)置加熱裝置，在浸漬有液狀熱固化性樹脂材料的無紡纖維集合體從加熱裝置中通過之時，進(jìn)行瞬間加熱。由于構(gòu)成無紡纖維集合體的無機纖維與有機纖維相比具有耐熱性，因而即使用加熱裝置來加熱，也不會產(chǎn)生損傷。
最好多次或在多處降低無紡纖維集合體中所浸漬的熱固化性樹脂材料的粘度。這樣，可更有效地從無紡纖維集合體中擠出空氣，在無紡纖維集合體中充滿熱固化性樹脂。
對外筒而言，可以是經(jīng)由粘接劑層形成在下卷層上，也可以不經(jīng)由粘接劑層而直接形成在下卷層上。


圖1是基于本發(fā)明的樹脂輥的縱向剖視圖。
圖2是基于本發(fā)明的樹脂輥的橫向剖視圖。
圖3是用于說明形成基于本發(fā)明的樹脂輥的無紡纖維集合體層的方法的概念圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。圖1及圖2是用本發(fā)明的方法來制造的樹脂輥的剖視圖。樹脂輥1在輥芯2的外周形成由纖維增強樹脂構(gòu)成的下卷層3，并在其外側(cè)經(jīng)由粘接劑層4來形成合成樹脂制外筒5。下卷層3構(gòu)成為從輥芯2一側(cè)依次層疊浸漬有熱固化性樹脂的玻璃粗紗層6；浸漬有熱固化性樹脂的玻璃編織層7；同樣浸漬有熱固化性樹脂的無紡纖維集合體層8。
樹脂輥1比如可按下列方法來制造。
首先，通過噴砂，來將長度5200mm，直徑480mm的鐵制輥芯2的外周粗糙化，并在該輥芯的外周，卷繞浸漬有混入了20質(zhì)量％的硅石粉末的環(huán)氧樹脂液的玻璃粗紗，而形成厚度1mm的玻璃粗紗層6，接下來，在玻璃粗紗層6的外周，卷繞同樣浸漬有混入了20質(zhì)量％的硅石粉末的環(huán)氧樹脂液的玻璃編織帶，而形成厚度2mm的玻璃編織層7。
接下來，利用圖3所示的方法，在用環(huán)氧樹脂粘合劑結(jié)合了玻璃纖維的玻璃紙(SYS-041オリベスト(oribest；公司名)公司生產(chǎn))10中，浸漬與前述同樣混入了20質(zhì)量％的硅石粉末的環(huán)氧樹脂液14，同時使其在玻璃編織層7的外周形成厚度3.5mm的無紡纖維集合體層8。
在該例中所用的玻璃紙10的長度方向拉伸強度為63.7N/15mm，基本重量為40.7g/m2，寬度為50mm，厚度為0.34mm。
如圖3所示，從卷筒9依次抽出玻璃紙10，并使所抽出的玻璃紙10通過張力桿11，浸漬在樹脂槽15內(nèi)的混入了硅石粉末的環(huán)氧樹脂液14中。
從樹脂槽15中通過的玻璃紙10，由兩個壓桿12來調(diào)整環(huán)氧樹脂14的浸漬量，并在以規(guī)定轉(zhuǎn)速來旋轉(zhuǎn)的輥芯2的外側(cè)，從玻璃編織層7的上面開始卷繞。
此時，玻璃紙10，在輥芯2上卷繞之前及卷繞之中的兩個位置上，分別被熱風(fēng)加工機等加熱裝置13以約600℃的溫度來局部加熱。由此，可使玻璃紙10中所浸漬的環(huán)氧樹脂14的粘度瞬間下降，而使玻璃紙10充分浸漬環(huán)氧樹脂液14，同時從浸漬有環(huán)氧樹脂液14的玻璃紙10中擠出空氣。此時，如圖3所示，最好從玻璃紙10的表面及背面來加熱。由此，可有效地降低樹脂液的粘度。在加熱的瞬間，環(huán)氧樹脂液的粘度達(dá)到300mPa·s～1000mPa·s左右。
接下來，在110℃下固化所浸漬的環(huán)氧樹脂液，并在輥芯2的外周，形成由玻璃粗紗層6、玻璃編織層7以及無紡纖維集合體層8構(gòu)成的下卷層3。
此外，另行將混入有硅石粉末的環(huán)氧樹脂液注入到規(guī)定大小的筒體成形用模內(nèi)，并在170℃～180℃的溫度下使其固化，然后對內(nèi)徑及外徑進(jìn)行加工，而制成外徑540mm、內(nèi)徑501mm、長度5300mm的外筒5。
將該外筒5嵌覆到形成有下卷層3的輥芯2上，接著，在下卷層3與外筒5之間形成的環(huán)狀間隙注入環(huán)氧樹脂系粘接劑，并在80℃溫度下使粘接劑固化，且經(jīng)由厚度4mm的粘接劑層4，使形成有下卷層3的輥芯2與外筒5粘接成一體。此后，對輥子外周面進(jìn)行切削及研磨，由此完成長度5200mm，直徑530mm的樹脂輥。
此外，在前述的方法中，單獨形成外筒5，然后將其嵌覆到形成有下卷層3的輥芯2上，并在下卷層3與筒體外筒5的間隙注入粘接劑，而粘接成一體，但除了該方法之外，也可以將形成有同樣的下卷層3的輥芯2設(shè)置到輥子成形模內(nèi)，并在下卷層3的外周，不經(jīng)由粘接劑層來直接注塑外層用液狀樹脂，并使其固化而制造樹脂輥。
用本發(fā)明的方法來制造的樹脂輥，可足以在200kN/m～400kN/m線性壓力下使用，可用于高負(fù)荷用途。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明，可作為大型耐高負(fù)荷樹脂輥的制造方法來利用，尤其可用于造紙用砑光輥、造紙用壓輥、纖維用砑光輥、磁記錄媒體制造用砑光輥等。
權(quán)利要求
1.一種樹脂輥制造方法，其特征在于，包括在輥芯的外周上形成由纖維增強樹脂構(gòu)成的下卷層的工序；在前述下卷層的外周上形成合成樹脂制外筒的工序，形成前述下卷層的工序包括在規(guī)定方向依次輸送用粘合劑來粘接了以無機纖維為主體的纖維材料的帶狀無紡纖維集合體，并在前述輥芯的外周卷繞；在前述無紡纖維集合體的輸送途中，前述無紡纖維集合體中浸漬液狀熱固化性樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹脂輥制造方法，其特征在于，前述下卷層具有由內(nèi)層及外層組成的層疊結(jié)構(gòu)，形成前述下卷層的工序包括在前述輥芯的外周上，形成前述下卷層的內(nèi)層；在前述輥芯上的前述內(nèi)層上，形成前述外層，前述外層是浸漬有前述熱固化性樹脂的無紡纖維集合體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的樹脂輥制造方法，其特征在于，前述下卷層的內(nèi)層包括下述層，該層為在由前述無機纖維及有機纖維的任意一種形成的線束、粗紗或編織帶中浸漬液狀熱固化性樹脂，且在前述輥芯上卷繞而成的層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任意一項所述的樹脂輥制造方法，其特征在于，形成前述下卷層的工序包括在前述無紡纖維集合體中浸漬了前述液狀熱固化性樹脂后，降低所浸漬的熱固化性樹脂材料的粘度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的樹脂輥制造方法，其特征在于，在前述無紡纖維集合體的輸送途中，降低前述熱固化性樹脂的粘度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的樹脂輥制造方法，其特征在于，在前述無紡纖維集合體卷繞在前述輥芯上時，降低前述熱固化性樹脂的粘度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6任意一項所述的樹脂輥制造方法，其特征在于，前述纖維材料是玻璃纖維。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7任意一項所述的樹脂輥制造方法，其特征在于，前述無紡纖維集合體，是對前述纖維材料進(jìn)行了抄漿處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8任意一項所述的樹脂輥制造方法，其特征在于，前述無紡纖維集合體具有大于等于50N/15mm的長度方向拉伸強度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9任意一項所述的樹脂輥制造方法，其特征在于，前述無紡纖維集合體具有大于等于30g/m2且小于等于100g/m2的基本重量。
11.根據(jù)權(quán)利要求1～10任意一項所述的樹脂輥制造方法，其特征在于，前述熱固化性樹脂中混合有無機充填材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～11任意一項所述的樹脂輥制造方法，其特征在于，前述外筒經(jīng)由粘接劑層形成在前述下卷層上。
13.根據(jù)權(quán)利要求1～11任意一項所述的樹脂輥制造方法，其特征在于，前述外筒不經(jīng)由粘接劑層而直接形成在前述下卷層上。
全文摘要
樹脂輥(1)具有形成于輥芯(2)外周且由纖維增強樹脂來形成的下卷層(3)；在其外側(cè)經(jīng)由粘接劑層(4)來形成的合成樹脂制外筒(5)。構(gòu)成下卷層(3)外周面的無紡纖維集合體層(8)形成為依次輸送用粘合劑來粘接了以無機纖維為主體的纖維材料的帶狀無紡纖維集合體，同時在該無紡纖維集合體中浸漬液狀熱固化性樹脂，而卷繞在輥芯(2)外周上。
文檔編號D21G1/00GK1816699SQ20048001868
公開日2006年8月9日 申請日期2004年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月2日
發(fā)明者渡邊篤雄, 中山健次郎, 村上哲也 申請人:山內(nèi)株式會社