(57)【要約】【課題】搬送設備のローラや、フィルム等のコア等に用いられる繊維強化プラスチックを用いた金属メッキロールを、剛性を確保しつつ低コストで製造すること。【解決手段】ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）からなる素管１と、この素管１の外周面に導電性塗料を塗布して形成した導電層２と、この導電層２上に順次形成された鉄メッキからなる第一メッキ層３と、ハードクロムメッキからなる第二メッキ層４とで金属メッキロールを構成する。ＧＦＲＰは比較的安価であるため、この金属メッキロールの製造コストの低減を図ることができるとともに、第一メッキ層３によって剛性が、第二メッキ層４によって耐食性や耐摩耗性等がそれぞれ確保される。これにより、軽量で耐久性を備えた金属メッキロールを幅広い用途に適用することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化プラスチックからなる素管（１）の外周面に、第一メッキ層（３）と、第二メッキ層（４）を順次形成した金属メッキロールにおいて、
前記繊維強化プラスチックがガラス繊維強化プラスチックであって、前記第一メッキ層（３）を鉄メッキとするとともに、前記第二メッキ層（４）に、前記鉄メッキよりも防食性及び耐摩耗性に優れた素材を採用したことを特徴とする金属メッキロール。
【請求項２】
前記第二メッキ層（４）がハードクロムメッキからなることを特徴とする請求項１に記載の金属メッキロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガラス繊維強化プラスチックからなる素管の表面にメッキ層を形成した、金属メッキロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、製造装置の製品搬送用のローラや、フィルムや金属箔を巻き取るコア等の素材として、従来は鉄やアルミニウム等の金属が用いられるのが一般的であった。ところが、近年、搬送装置自体の軽量化への要求や、フィルム厚の薄肉化が進むにつれて、ローラ等の軽量化が求められるようになってきている。このローラ等の軽量化を図りつつ、その強度を確保するために、例えば特許文献１、２等では、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）からなる筒状体（素管）の表面に、金属メッキ層を形成した構成を採用している。このＣＦＲＰに用いられる炭素繊維は、鉄を超える強度を有し、この炭素繊維を用いたＣＦＲＰは、剛性等の面で優れている。
【０００３】
この金属メッキ層の積層構成として、銅又はニッケルメッキ層及びハードクロムメッキ層（硬質クロムメッキ層）を順次形成したものや（特許文献１）、鉄メッキ層及びハードクロムメッキ層を順次形成したもの（特許文献２）等がある。銅又はニッケルメッキ層、あるいは、鉄メッキ層は、ハードクロムメッキ等を施すための導電性を付与する下地として形成されている。また、ハードクロムメッキ層を形成することによって、鉄メッキ層等の表面の防食性と、耐摩耗性及び潤滑性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−１９４１９７号公報
【特許文献２】特許第２６３５５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の通り、メッキ層を形成するロールに使用されるＣＦＲＰは、強度の面で優れる反面、非常に高コストとなりやすい問題があり、例えば、繊維強化プラスチックとして汎用されるガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）の１０倍程度となることもある。ところが、ロール幅が狭い場合や、それほど高い精度が要求されない用途においては、高価なＣＦＲＰを使用する必要性のないことが多い。このため、ＣＲＦＰの使用に代え、適宜ＧＦＲＰの使用に切り替えることも考えられる。
【０００６】
その一方で、メッキ層を形成していないＧＦＲＰの素管は、ＣＦＲＰの素管と比較して剛性が低く、ロールとして使用する際に変形が生じやすいのに加えて、所定のロール形状とする際の加工段階においても、反りが発生しやすいという問題がある。
【０００７】
そこで、この発明は、搬送設備のローラや、フィルム等のコア等に用いられる繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を用いた金属メッキロールを、ＧＦＲＰに鉄メッキ層を形成することにより剛性を確保した上で、低コストで製品化することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、この発明は、ガラス繊維強化プラスチックからなる素管の外周面に、第一メッキ層と、第二メッキ層を順次形成した金属メッキロールにおいて、前記第一メッキ層を鉄メッキとするとともに、前記第二メッキ層に、前記鉄メッキよりも防食性及び耐摩耗性に優れた素材を採用する構成とすることができる。
【０００９】
このガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）は、上記のようにＣＦＲＰと比較して大幅に安価であるため、このＧＦＲＰを使用した金属メッキロールの製造コストを大幅に低減することができる。また、第一メッキ層として鉄メッキの層を形成することで、コアとして用いるＧＦＲＰの剛性を大幅に高めることができ、ロールの加工段階における反りを低減することができる。さらに、第二メッキ層に、第一メッキ層の鉄メッキよりも防食性及び耐摩耗性の高い素材を適用することにより、剛性を一層高めることができるとともに、このメッキ面の発錆と摩耗を効果的に防止することができる。
【００１０】
前記構成においては、前記第二メッキ層をハードクロムメッキとするのが好ましい。
【００１１】
この第一メッキ層である鉄メッキの上に、防食性、耐摩耗性及び潤滑性に優れるハードクロムメッキを第二メッキ層として形成することにより、鉄メッキによる剛性を確保しつつ、メッキ面の防食性等を大幅に向上することができる。このため、この金属メッキロールの耐久性が大幅に高まる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明は、ＧＦＲＰ管を金属メッキロールの素管として採用した。このＧＦＲＰは、炭素繊維強化プラスチック管等と比較して安価であるため、この金属メッキロールの製造コストを大幅に低減することができる。しかも、このＧＦＲＰ管に、鉄メッキからなる第一メッキ層と、この第一メッキ層を被覆する第二メッキ層を順次形成することにより、金属メッキロールに要求される剛性と防食性及び耐摩耗性を、低コストの下において確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本願発明に係る金属メッキロールを示し、（ａ）は部分断面斜視図、（ｂ）は要部断面図
【図２】ロールの反り（円周振れ）計測の構成を示し、（ａ）は側面から見た部分断面図、（ｂ）は正面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この発明に係る金属メッキロールの一実施形態を図１（ａ）及び（ｂ）に示す。この金属メッキロールは、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）からなる素管１と、この素管１の外周面に形成された導電層２と、この導電層２上に順次形成された鉄メッキからなる第一メッキ層３と、ハードクロムメッキからなる第二メッキ層４とから構成される。この第一メッキ層３でこの金属メッキロールの剛性を確保する一方で、第二メッキ層４で耐摩耗性と防錆性を確保している。
【００１５】
この金属メッキロールは、次の手順に従って製造される。
【００１６】
まず、樹脂材を含浸させたガラス繊維の束（フィラメント）を型に巻き付け、この樹脂材を加熱硬化させた後に型を取り除いて素管１を形成する（フィラメントワインディング法）。次に、この素管１にバリ除去等の外面加工を施して、所定サイズの筒状にその形状を整える。そして、この素管１の表面に導電性塗料を塗布して、その表面に導電性を付与する。このように導電性塗料を塗布する代わりに、金属フィラーを素管１に巻き付けたり、無電解メッキ（ニッケルメッキ、銅メッキ等）を施したりすることによっても、導電性の付与が可能である。
【００１７】
さらに、この素管１を軸方向に支持する金属製のジャーナルをその両端に取り付ける。そして、この素管１を鉄メッキ槽に浸漬して、鉄メッキ層が所定の厚さとなるまで、第一メッキ層３の電解メッキ処理を行う。このメッキ厚さは、金属メッキロールに要求される剛性、製造コスト、使用目的等を考慮した上で適宜決定される。
【００１８】
この鉄メッキ層を形成した素管１（以下、金属メッキロールという。）に所定の外面加工を施し、この金属メッキロールをクロムメッキ槽に浸漬して、ハードクロムメッキ層が所定の厚さとなるまで、第二メッキ層４の電解メッキ処理を行う。このメッキ厚さは、金属メッキロールに要求される防錆性、耐摩耗性等を考慮した上で適宜決定される。このハードクロムメッキ層を形成した金属メッキロールに、仕上げの外面加工を施して完成品とする。
【００１９】
この上記の第一及び第二メッキ層３、４は、それぞれ鉄メッキ及びハードクロムメッキとすることにより、剛性の確保、防錆性、耐摩耗性、コスト等の点で好ましいが、鉄メッキとハードクロムメッキの組合せに限定されない。
【００２０】
このようにして製造した金属メッキロールは、ＣＦＲＰを使用した金属メッキロールと比較して、素管１のコスト低減効果が著しく、低コストで製造することができる。このため、特にコストの観点からＣＦＲＰを用いた金属メッキロールの採用が難しかった、フィルムや金属箔を巻き付けるコアとして、あるいは、電線や光ファイバーの生産装置、印刷機の搬送用のローラ等として幅広く使用することができる。
【００２１】
次に、ＧＦＲＰからなる素管１に、第一及び第二メッキ層３、４として、鉄メッキ及びハードクロムメッキを順次形成した金属メッキロールの反り（円周振れ）試験、強度試験（管軸方向及び円周方向）についてそれぞれ説明する。
【００２２】
（１）反り（円周振れ）試験
ロールの反り（円周振れ）試験の構成を図２に示す。本願発明に係る実施例である、鉄（厚さ０．５ｍｍ）及びハードクロム（厚さ３０μｍ）の層を順次形成したメッキロールは、長さＬが１７００ｍｍ、内径Ｄ１が９０ｍｍ、外径Ｄ２が１０５ｍｍである。これに対し、比較例であるメッキ層を形成していないＧＦＲＰ素管は、長さＬと内径Ｄ１が本願発明に係る実施例と同じであるが、外径Ｄ２が１０４ｍｍである。
【００２３】
このメッキロール及びＧＦＲＰ素管は、治具Ｓによって、両端が水平になるように保持されている（同図（ａ）を参照）。ロール軸方向の中心部（Ｌ／２）には、ダイヤルゲージＧが設けられている。このダイヤルゲージＧを管体面に沿うように軸周りに１周させ（同図（ｂ）を参照）、表示された値の最大値と最小値の差を反り（円周振れＣ）の大きさと定義する。
【００２４】
この反り試験の試験結果を表１に示す。比較例に係るＧＦＲＰ素管の円周振れＣは０．１８０ｍｍであるのに対して、実施例に係るメッキロールの円周振れＣは０．０３０ｍｍであった。すなわち、メッキ層を形成することにより、特に、剛性の高い鉄メッキ層を形成することにより、円周振れＣを１／６程度まで低減できることが確認できた。
【００２５】
このようにロールの剛性を高めて、ロール保持時の反りを小さくすることにより、ロール加工時の加工精度を高めることができ、高品質なロールの提供が可能となる。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
（２）管軸方向試験
ＪＩＳ  Ｋ７０１７に準拠して３点曲げ試験を行った。本願実施例に係る供試片として、長さ２１０ｍｍ、幅２５ｍｍ、厚さが６．５ｍｍの平板状のＧＦＲＰの一方の面（この供試片を試験機に水平に載置した際に上側となる面）に、第一メッキ層３として鉄メッキを厚さ０．５ｍｍ、第二メッキ層４としてハードクロムメッキを厚さ３０μｍ、順次形成したもの（すなわち、両メッキ層３、４の厚さを含む全体厚さが７．０ｍｍ）を用いた。
【００２８】
比較例に係る供試片として、長さ２１０ｍｍ、幅２５ｍｍ、厚さ６．５ｍｍであって、第一及び第二メッキ層３、４を形成していない平板状のＧＦＲＰを用いた。
【００２９】
本願実施例及び比較例に係る供試片を、支点間距離が１５５ｍｍとなるように試験機（オートグラフＡＧ−５０ｋＮＸ：島津製作所製）にセットし、所定速度で荷重を付加した。
【００３０】
（３）管周方向試験
ＪＩＳ  Ｋ７０３２を参考にして圧縮試験を行った。本願実施例に係る供試片として、金属メッキロールをその軸方向に５０ｍｍ幅で切断したリング状であって、厚さが６．５ｍｍの筒状のＧＦＲＰの外周面側に、第一メッキ層３として鉄メッキを厚さ０．５ｍｍ、第二メッキ層４としてハードクロムメッキを厚さ３０μｍ、順次形成したものを用いた。その内径は９０ｍｍである。
【００３１】
比較例に係る供試片として、内径が９０ｍｍであって、軸方向に５０ｍｍ幅で切断した、第一及び第二メッキ層３、４を形成していないリング状のＧＦＲＰを用いた。
【００３２】
この供試片を管軸方向が水平になるように、上記（２）の試験に用いたのと同じ試験機にセットし、５０ｍｍ／分の速度で荷重を付加した。
【００３３】
上記各試験の試験結果を表２に示す。メッキを施していないＧＦＲＰの管体のみの場合と比較して、メッキ層を形成することにより、管軸方向弾性率は約１．９４倍、円周方向弾性率は約１．４４倍に向上することが分かる。
【００３４】
【表２】
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【００３５】
上記の実施例においては、第一及び第二メッキ層３、４からなる二層メッキ構造のものについて説明したが、この第二メッキ層４を被覆するようにさらにメッキ層を形成して、三層以上の多層メッキ構造とすることもできる。また、ＧＦＲＰと同等あるいはそれ以下のコストで製造できるのであれば、ＧＦＲＰ以外の繊維強化プラスチックを適宜採用することもできる。
【符号の説明】
【００３６】
１  素管
２  導電層
３  第一メッキ層
４  第二メッキ層
【図１】
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【図２】
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