(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
最外層に溶射皮膜層を有する耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロールであって、
繊維強化プラスチック基材層と、前記繊維強化プラスチック基材層の表層に積層されたガラス繊維強化プラスチック層と、前記ガラス繊維強化プラスチック層の表層に溶射により被覆された溶射皮膜層とを有し、
前記溶射皮膜層は、前記ガラス繊維強化プラスチック層の表面に溶射により被覆された下部溶射皮膜層と、前記下部溶射皮膜層の表面に溶射により被覆され、前記搬送用ロールの表面層を形成する上部溶射皮膜層とを有し、前記下部溶射皮膜層の気孔率は、前記上部溶射皮膜層の気孔率より大とされ、
前記下部溶射皮膜層の気孔率は、１０％以上、３０％以下であり、前記上部溶射皮膜層の気孔率は、１％以上、１０％未満とされ、
前記下部溶射皮膜層及び前記上部溶射皮膜層を形成するための溶射材料は、線膨張係数が３×１０−６〜１２×１０−６（１／℃）であり、
前記下部溶射皮膜層は、皮膜厚さが０．０２〜１．０ｍｍであり、
前記上部溶射皮膜層は、皮膜厚さが０．０３〜１．０ｍｍであり、ビッカース硬度ＨＶが４００〜１２００、表面の平均粗さＲａが０．０５〜１．０μｍである、
ことを特徴とする耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロール。
【請求項２】
前記下部溶射皮膜層の気孔率は、１５〜２０％であり、前記上部溶射皮膜層の気孔率は、１〜３％とされることを特徴とする請求項１に記載の耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロール。
【請求項３】
前記下部溶射皮膜層及び前記上部溶射皮膜層を形成するための溶射材料は、線膨張係数が７×１０−６〜１０×１０−６（１／℃）であることを特徴とする請求項１又は２に記載の耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロール。
【請求項４】
前記下部溶射皮膜層は、皮膜厚さが０．０５〜０．１ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロール。
【請求項５】
前記上部溶射皮膜層は、皮膜厚さが０．１〜０．３ｍｍであり、ビッカース硬度ＨＶが６００〜１０００、表面の平均粗さＲａが０．０５〜０．１５μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロール。
【請求項６】
前記下部溶射皮膜層及び前記上部溶射皮膜層を形成する溶射材料は、粒状のセラミックス、サーメット、金属、又はこれらの混合物であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロール。
【請求項７】
前記繊維強化プラスチック基材層の強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維などの無機繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用され、
前記繊維強化プラスチック基材層及び前記ガラス繊維強化プラスチック層の樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、若しくは、フェノール樹脂、又は、ナイロン若しくはビニロンが使用されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロール。
【請求項８】
耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロールの製造方法であって、
（ａ）マンドレルに、ロール基材となる繊維強化プラスチック基材層を形成するために所定の強化繊維を所定の樹脂を用いて巻き付けて基材となる強化繊維層を形成し、引き続いて、前記基材となる強化繊維層の上に、ガラス繊維強化プラスチック層を形成するために所定の樹脂を用いてガラス繊維を巻き付けてガラス繊維層を積層する工程、
（ｂ）前記基材となる強化繊維層及び前記ガラス繊維層の樹脂を同時に加熱硬化させる工程、
（ｃ）前記ガラス繊維層の樹脂が硬化して形成された前記ガラス繊維強化プラスチック層の表面を粗面化処理する工程、
（ｄ）前記粗面化処理された前記ガラス繊維強化プラスチック層の表面に所定の溶射材料を溶射して下部溶射皮膜層を形成する工程、
（ｅ）前記下部溶射皮膜層の表面に所定の溶射材料を溶射して、気孔率が、前記下部溶射皮膜層の気孔率より小さくなるようにして上部溶射皮膜層を形成する工程、
を有し、
前記下部溶射皮膜層の気孔率は１０％以上、３０％以下であり、前記上部溶射皮膜層の気孔率は、１％以上、１０％未満とされ、
前記下部溶射皮膜層及び前記上部溶射皮膜層を形成するための溶射材料は、線膨張係数が３×１０−６〜１２×１０−６（１／℃）であり、
前記下部溶射皮膜層は、皮膜厚さが０．０２〜１．０ｍｍであり、
前記上部溶射皮膜層は、皮膜厚さが０．０３〜１．０ｍｍであり、ビッカース硬度ＨＶが４００〜１２００、表面の平均粗さＲａが０．０５〜１．０μｍである、
ことを特徴とする耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロールの製造方法。
【請求項９】
前記基材となる強化繊維層の強化繊維は、炭素繊維であることを特徴とする請求項８に記載の耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロールの製造方法。
【請求項１０】
前記工程（ａ）にて、前記ガラス繊維は、前記マンドレルに同一の角度方向で巻き付けることを特徴とする請求項８又は９に記載の耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロールの製造方法。
【請求項１１】
耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロールの製造方法であって、
（ａ）マンドレルに、ロール基材となる繊維強化プラスチック基材層を形成するための所定の強化繊維を使用した基材となるプリプレグを巻き付け、引き続いて、前記基材となるプリプレグの上に、ガラス繊維強化プラスチック層を形成するためのガラス繊維プリプレグを巻き付けて積層する工程、
（ｂ）前記基材となるプリプレグ及び前記ガラス繊維プリプレグの樹脂を同時に加熱硬化させる工程、
（ｃ）前記ガラス繊維プリプレグが硬化して形成された前記ガラス繊維強化プラスチック層の表面を粗面化処理する工程、
（ｄ）前記粗面化処理された前記ガラス繊維強化プラスチック層の表面に所定の溶射材料を溶射して下部溶射皮膜層を形成する工程、
（ｅ）前記下部溶射皮膜層の表面に所定の溶射材料を溶射して、気孔率が、前記下部溶射皮膜層の気孔率より小さくなるようにして上部溶射皮膜層を形成する工程、
を有し、
前記下部溶射皮膜層の気孔率は１０％以上、３０％以下であり、前記上部溶射皮膜層の気孔率は、１％以上、１０％未満とされ、
前記下部溶射皮膜層及び前記上部溶射皮膜層を形成するための溶射材料は、線膨張係数が３×１０−６〜１２×１０−６（１／℃）であり、
前記下部溶射皮膜層は、皮膜厚さが０．０２〜１．０ｍｍであり、
前記上部溶射皮膜層は、皮膜厚さが０．０３〜１．０ｍｍであり、ビッカース硬度ＨＶが４００〜１２００、表面の平均粗さＲａが０．０５〜１．０μｍである、
ことを特徴とする耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロールの製造方法。
【請求項１２】
前記基材となるプリプレグの強化繊維は、炭素繊維であることを特徴とする請求項１１に記載の耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロールの製造方法。
【請求項１３】
前記ガラス繊維プリプレグは、ガラス繊維が一方向に引き揃えて形成されたＵＤ形状プリプレグであるか、又は、ガラス繊維織物を使用して形成されたガラスクロスプリプレグであることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロールの製造方法。
【請求項１４】
前記工程（ｃ）にて、前記ガラス繊維強化プラスチック層の表面は、ブラスト処理により平均粗さＲａが２〜１０μｍに粗面化処理されることを特徴とする請求項８〜１３のいずれかの項に記載の耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロールの製造方法。
【請求項１５】
前記下部溶射皮膜層の気孔率は、１５〜２０％であり、前記上部溶射皮膜層の気孔率は、１〜３％とされることを特徴とする請求項８〜１４のいずれかの項に記載の耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロールの製造方法。
【請求項１６】
前記下部溶射皮膜層及び前記上部溶射皮膜層を形成するための溶射材料は、線膨張係数が７×１０−６〜１０×１０−６（１／℃）であることを特徴とする請求項８〜１５のいずれかの項に記載の耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロールの製造方法。
【請求項１７】
前記下部溶射皮膜層は、皮膜厚さが０．０５〜０．１ｍｍであることを特徴とする請求項８〜１６のいずれかの項に記載の耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロールの製造方法。
【請求項１８】
前記上部溶射皮膜層は、皮膜厚さが０．１〜０．３ｍｍであり、ビッカース硬度ＨＶが６００〜１０００、表面の平均粗さＲａが０．０５〜０．１５μｍであることを特徴とする請求項８〜１７のいずれかの項に記載の耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロールの製造方法。
【請求項１９】
前記下部溶射皮膜層及び前記上部溶射皮膜層を形成する溶射材料は、粒状のセラミックス、サーメット、金属、又はこれらの混合物であることを特徴とする請求項８〜１８のいずれかの項に記載の耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、炭素繊維強化プラスチック、アラミド繊維強化プラスチック等の繊維強化複合材に関し、特に、表面にセラミックス、サーメット、金属等が溶射された耐摩耗性に優れたロール材として使用される耐摩耗性、耐熱性を有し、更には、表面平滑性を有した繊維強化複合材である搬送用ロール及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、炭素繊維強化プラスチック、アラミド繊維強化プラスチック等の繊維強化複合材にてロール材、板材などの構造体を作製することが行われているが、特に、これら繊維強化複合材で作製された構造体の表面の耐摩耗性、耐熱性を向上させるために、表面にセラミックス、サーメット、金属等を溶射することが提案されている。
【０００３】
特許文献１は、プラスチックや繊維強化プラスチックのロール表面に有機高分子材料と無機質材料とから成るアンダーコート層を設け、その上にセラミックスを溶射してセラミックス皮膜を形成した耐摩耗性、表面平滑性に優れたローラーを記載している。
【０００４】
また、特許文献２は、繊維強化プラスチック基材の表面に、基材の樹脂と同種の樹脂とセラミックス粒子の混合物を中間層として設け、トップコートとして炭化物サーメットから成る溶射皮膜層を設けた構成の耐摩耗性等の表面特性に優れたプラスチック基複合材料を記載している。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献に記載されるローラー、プラスチック基複合材料は、その製造に際して、繊維強化プラスチックを成型するのに加熱（焼付け）が必要なのに加えて、アンダーコート層（特許文献１）或いは中間層（特許文献２）を形成するのに再度加熱（焼付け）することが必要であり、溶射に至るまでに複数の工程が必要とされる。また、少なくとも二度の加熱（焼付け）が必須であり、エネルギーコストがかかり、コスト高となっている。
【０００６】
そこで、本件特許出願人は、特許文献３に記載するように、繊維強化プラスチックロール、板材などとして使用し得る耐摩耗性の繊維強化複合材を提案した。本願添付の図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明すると、耐摩耗性の繊維強化複合材１は、繊維強化プラスチック基材層２と、繊維強化プラスチック基材層２の表層に積層されたガラス繊維強化プラスチック層３と、ガラス繊維強化プラスチック層３の表層に溶射により被覆された溶射皮膜層４とを有する構成とされる。
【０００７】
特許文献３に記載する繊維強化複合材１は、繊維強化プラスチック基材２の表層にガラス繊維強化プラスチック層３を積層し、基材となる繊維強化プラスチックの成形時に同時に加熱硬化させ、表層にガラス繊維強化プラスチック層３を形成し、その後、ブラスト処理してから溶射を行うことで、上記特許文献１、２に記載するようなアンダーコート層、或いは、セラミックス粒子が食い込んだトップコート層を設けることなく、良好な接着強度を有する溶射皮膜層４を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実公平４−７３７８号公報
【特許文献２】特許第４４３６９５７号公報
【特許文献３】特願２０１０−２２５８６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献３に記載する繊維強化複合材１は、表面層として良好な接着強度を有する溶射皮膜層４が形成された耐摩耗性、耐熱性に優れたものである。
【００１０】
本発明者らは、上記繊維強化複合材１の耐摩耗性、耐熱性、更には、表面平滑性を改良するべく多くの研究実験を行った結果、繊維強化複合材１のこれら特性は、溶射皮膜層４の「気孔率」と大きく関係していることを見出した。
【００１１】
本願明細書、特許請求の範囲にて「気孔率」とは、「溶射工学便覧」（日本溶射協会２０１０年１月出版第６００頁）に記載の画像処理による気孔率の測定に基づいて行い気孔率を算出した。即ち、鏡面研磨した試料断面を光学顕微鏡により観察し、画像を２値化処理し、黒色領域の全体に占める面積の割合から気孔率を算出した。
【００１２】
つまり、繊維強化複合材１の溶射皮膜層の気孔率を制御することにより、繊維強化複合材１の耐摩耗性、耐熱性、更には、スーパーフィニッシュ研磨（以下、「ＳＦ研磨」という。）仕上げ加工により表面平滑性が飛躍的に増大し、安定した品質の繊維強化複合材を提供し得ることを見出した。
【００１３】
本発明は、斯かる本発明者らの新規な知見に基づくものである。
【００１４】
本発明の目的は、アンダーコート層、或いは、セラミックス粒子が食い込んだトップコート層を設けることなく、良好な接着強度を有する溶射皮膜が形成された耐摩耗性、耐熱性、更には、表面平滑性に優れたロール状繊維強化複合材である搬送用ロール及びその製造方法を提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的は、特に、溶射皮膜が形成された耐摩耗性、耐熱性、更には表面平滑性に優れたロール状の炭素繊維強化複合材である搬送用ロール及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的は本発明に係る溶射皮膜を有する耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロール及びその製造方法にて達成される。要約すれば、第１の本発明は、最外層に溶射皮膜層を有する耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロールであって、
繊維強化プラスチック基材層と、前記繊維強化プラスチック基材層の表層に積層されたガラス繊維強化プラスチック層と、前記ガラス繊維強化プラスチック層の表層に溶射により被覆された溶射皮膜層とを有し、
前記溶射皮膜層は、前記ガラス繊維強化プラスチック層の表面に溶射により被覆された下部溶射皮膜層と、前記下部溶射皮膜層の表面に溶射により被覆され、前記搬送用ロールの表面層を形成する上部溶射皮膜層とを有し、前記下部溶射皮膜層の気孔率は、前記上部溶射皮膜層の気孔率より大とされ、
前記下部溶射皮膜層の気孔率は、１０％以上、３０％以下であり、前記上部溶射皮膜層の気孔率は、１％以上、１０％未満とされ、
前記下部溶射皮膜層及び前記上部溶射皮膜層を形成するための溶射材料は、線膨張係数が３×１０−６〜１２×１０−６（１／℃）であり、
前記下部溶射皮膜層は、皮膜厚さが０．０２〜１．０ｍｍであり、
前記上部溶射皮膜層は、皮膜厚さが０．０３〜１．０ｍｍであり、ビッカース硬度ＨＶが４００〜１２００、表面の平均粗さＲａが０．０５〜１．０μｍである、
ことを特徴とする耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロールである。
【００１７】
第１の本発明にて、一実施態様によれば、前記下部溶射皮膜層の気孔率は、１５〜２０％であり、前記上部溶射皮膜層の気孔率は、１〜３％とされる。
【００１８】
第１の本発明にて、他の実施態様によれば、前記下部溶射皮膜層及び前記上部溶射皮膜層を形成するための溶射材料は、線膨張係数が７×１０−６〜１０×１０−６（１／℃）である。
【００１９】
第１の本発明にて、他の実施態様によれば、前記下部溶射皮膜層は、皮膜厚さが０．０５〜０．１ｍｍである。
【００２０】
第１の本発明にて、他の実施態様によれば、前記上部溶射皮膜層は、皮膜厚さが０．１〜０．３ｍｍであり、ビッカース硬度ＨＶが６００〜１０００、表面の平均粗さＲａが０．０５〜０．１５μｍである。
【００２１】
第１の本発明にて、他の実施態様によれば、前記下部溶射皮膜層及び上部溶射皮膜層を形成する溶射材料は、粒状のセラミックス、サーメット又は金属、又はこれらの混合物である。
【００２３】
第１の本発明にて、他の実施態様によれば、前記繊維強化プラスチック基材層の強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維などの無機繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用され、
前記繊維強化プラスチック基材層及び前記ガラス繊維強化プラスチック層の樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、若しくは、フェノール樹脂、又は、ナイロン若しくはビニロンが使用される。
【００２４】
第２の本発明は、耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロールの製造方法であって、
（ａ）マンドレルに、ロール基材となる繊維強化プラスチック基材層を形成するために所定の強化繊維を所定の樹脂を用いて巻き付けて基材となる強化繊維層を形成し、引き続いて、前記基材となる強化繊維層の上に、ガラス繊維強化プラスチック層を形成するために所定の樹脂を用いてガラス繊維を巻き付けてガラス繊維層を積層する工程、
（ｂ）前記基材となる強化繊維層及び前記ガラス繊維層の樹脂を同時に加熱硬化させる工程、
（ｃ）前記ガラス繊維層の樹脂が硬化して形成された前記ガラス繊維強化プラスチック層の表面を粗面化処理する工程、
（ｄ）前記粗面化処理された前記ガラス繊維強化プラスチック層の表面に所定の溶射材料を溶射して下部溶射皮膜層を形成する工程、
（ｅ）前記下部溶射皮膜層の表面に所定の溶射材料を溶射して、気孔率が、前記下部溶射皮膜層の気孔率より小さくなるようにして上部溶射皮膜層を形成する工程、
を有し、
前記下部溶射皮膜層の気孔率は１０％以上、３０％以下であり、前記上部溶射皮膜層の気孔率は、１％以上、１０％未満とされ、
前記下部溶射皮膜層及び前記上部溶射皮膜層を形成するための溶射材料は、線膨張係数が３×１０−６〜１２×１０−６（１／℃）であり、
前記下部溶射皮膜層は、皮膜厚さが０．０２〜１．０ｍｍであり、
前記上部溶射皮膜層は、皮膜厚さが０．０３〜１．０ｍｍであり、ビッカース硬度ＨＶが４００〜１２００、表面の平均粗さＲａが０．０５〜１．０μｍである、
ことを特徴とする耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロールの製造方法である。
【００２５】
第２の本発明にて、一実施態様によれば、前記基材となる強化繊維層の強化繊維は、炭素繊維である。
【００２６】
第２の本発明にて、他の実施態様によれば、前記工程（ａ）にて、前記ガラス繊維は、前記マンドレルに同一の角度方向で巻き付ける。
【００２７】
第３の本発明は、耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロールの製造方法であって、
（ａ）マンドレルに、ロール基材となる繊維強化プラスチック基材層を形成するための所定の強化繊維を使用した基材となるプリプレグを巻き付け、引き続いて、前記基材となるプリプレグの上に、ガラス繊維強化プラスチック層を形成するためのガラス繊維プリプレグを巻き付けて積層する工程、
（ｂ）前記基材となるプリプレグ及び前記ガラス繊維プリプレグの樹脂を同時に加熱硬化させる工程、
（ｃ）前記ガラス繊維プリプレグが硬化して形成された前記ガラス繊維強化プラスチック層の表面を粗面化処理する工程、
（ｄ）前記粗面化処理された前記ガラス繊維強化プラスチック層の表面に所定の溶射材料を溶射して下部溶射皮膜層を形成する工程、
（ｅ）前記下部溶射皮膜層の表面に所定の溶射材料を溶射して、気孔率が、前記下部溶射皮膜層の気孔率より小さくなるようにして上部溶射皮膜層を形成する工程、
を有し、
前記下部溶射皮膜層の気孔率は１０％以上、３０％以下であり、前記上部溶射皮膜層の気孔率は、１％以上、１０％未満とされ、
前記下部溶射皮膜層及び前記上部溶射皮膜層を形成するための溶射材料は、線膨張係数が３×１０−６〜１２×１０−６（１／℃）であり、
前記下部溶射皮膜層は、皮膜厚さが０．０２〜１．０ｍｍであり、
前記上部溶射皮膜層は、皮膜厚さが０．０３〜１．０ｍｍであり、ビッカース硬度ＨＶが４００〜１２００、表面の平均粗さＲａが０．０５〜１．０μｍである、
ことを特徴とする耐摩耗性、耐熱性の搬送用ロールの製造方法である。
【００２８】
第３の本発明にて、一実施態様によれば、前記基材となるプリプレグの強化繊維は、炭素繊維である。
【００２９】
第３の本発明にて、他の実施態様によれば、前記ガラス繊維プリプレグは、ガラス繊維が一方向に引き揃えて形成されたＵＤ形状プリプレグであるか、又は、ガラス繊維織物を使用して形成されたガラスクロスプリプレグである。
【００３０】
第２及び第３の本発明にて、一実施態様によれば、前記工程（ｃ）にて、前記ガラス繊維強化プラスチック層の表面は、ブラスト処理により平均粗さＲａが２〜１０μｍに粗面化処理される。
【００３１】
第２及び第３の本発明にて、他の実施態様によれば、前記下部溶射皮膜層の気孔率は、１５〜２０％であり、前記上部溶射皮膜層の気孔率は、１〜３％とされる。
【００３２】
第２及び第３の本発明にて、他の実施態様によれば、前記下部溶射皮膜層及び前記上部溶射皮膜層を形成するための溶射材料は、線膨張係数が７×１０−６〜１０×１０−６（１／℃）である。
【００３３】
第２及び第３の本発明にて、他の実施態様によれば、前記下部溶射皮膜層は、皮膜厚さが０．０５〜０．１ｍｍである。
【００３４】
第２及び第３の本発明にて、他の実施態様によれば、前記上部溶射皮膜層は、皮膜厚さが０．１〜０．３ｍｍであり、ビッカース硬度ＨＶが６００〜１０００、表面の平均粗さＲａが０．０５〜０．１５μｍである。
【００３５】
第２及び第３の本発明にて、他の実施態様によれば、前記下部溶射皮膜層及び上部溶射皮膜層を形成する溶射材料は、粒状のセラミックス、サーメット、金属、又はこれらの混合物である。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、アンダーコート層、或いは、セラミックス粒子が食い込んだトップコート層を設けることなく、良好な接着強度を有する溶射皮膜が形成された耐摩耗性、耐熱性、更には、表面平滑性に優れたロール状の繊維強化複合材である搬送用ロールを得ることができる。特に、本発明によれば、溶射皮膜が形成された耐摩耗性、耐熱性、更には、表面平滑性に優れたロール状の炭素繊維強化複合材である搬送用ロール及びその製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る繊維強化複合材の断面構造を説明する概略図である。
【図２】図２（ａ）は、先行技術における繊維強化複合材の断面構造を説明する概略図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す繊維強化複合材の一例であるロール状の繊維強化複合材の製造方法を説明する図であり、図２（ｃ）は、先行技術における繊維強化複合材の一例である板状の繊維強化複合材の製造方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明に係る溶射皮膜を有する耐摩耗性、耐熱性及び表面平滑性に優れたロール状の繊維強化複合材である搬送用ロール及びその製造方法を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３９】
実施例１
図１に、本発明に係る溶射皮膜層４を有する耐摩耗性、耐熱性、更には、ＳＦ研磨を施すことによりすぐれた表面平滑性をも有することができる繊維強化複合材１の概略断面構成を示す。本発明の繊維強化複合材１は、繊維強化プラスチック基材層２と、この繊維強化プラスチック基材層２の表層に積層されたガラス繊維強化プラスチック層３と、このガラス繊維強化プラスチック層３の表層に溶射により被覆された溶射皮膜層４とを有している。本発明の特徴ある構成によれば、溶射皮膜層４は、下部溶射皮膜層５と上部溶射皮膜層６とにて構成される。
【００４０】
次に、各層について更に詳しく説明する。
【００４１】
繊維強化プラスチック基材層２となる繊維強化プラスチックの強化繊維としては、炭素繊維が最も好ましいが、その他、種々の繊維を使用し得る。例えば、強化繊維としては、炭素繊維の他に、ガラス繊維、バサルト繊維などの無機繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；更には、アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用することができる。
【００４２】
また、繊維強化プラスチック基材層２及びガラス繊維強化プラスチック層３にて強化繊維に含浸されるマトリクス樹脂としては、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を使用することができ、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂などが好適に使用され、又、熱可塑性樹脂としては、ナイロン、ビニロンなどが好適に使用可能である。又、樹脂含浸量は、３０〜７０重量％、好ましくは、４０〜６０重量％とされる。
【００４３】
繊維強化プラスチック基材層２は、通常、層厚さｔ２が１〜３０ｍｍ、ガラス繊維強化プラスチック層３は、通常、層厚さｔ３が０．５〜５ｍｍとされ、用途に応じて適宜選定される。
【００４４】
溶射皮膜層４は、ガラス繊維強化プラスチック層３の表層に溶射により被覆された下部溶射皮膜層５と、この下部溶射皮膜層５の表層に溶射された上部溶射皮膜層６とにて構成される。
【００４５】
ここで、本発明によれば、下部溶射皮膜層５の気孔率は、上部溶射皮膜層６の気孔率より大とされる。次に、下部溶射皮膜層５と上部溶射皮膜層６とについて更に詳しく説明する。
【００４６】
（下部溶射皮膜層）
本実施例によれば、下部溶射皮膜層５は、皮膜厚さｔ５が０．０２〜１．０ｍｍとされ、下部溶射皮膜層５の気孔率は、上部溶射皮膜層６より大とされ、１０％以上、３０％以下とされる。皮膜厚さｔ５が０．０２ｍｍ未満では、ガラス繊維強化プラスチック層３の凹部が埋まりきらず、ガラス繊維強化プラスチック層３が露出してしまう個所ができて十分な密着力を得ることができず、耐熱２００℃を達成することができない。また、１．０ｍｍを超えるとコスト高の問題がある。更に、気孔率が１０％未満の場合は、溶射皮膜の残留応力が大きくなり、使用温度が２００℃では皮膜の割れといった問題がある。気孔率が３０％を超えると、下部溶射皮膜層５内の密着力が低下し、研磨時に皮膜割れという問題がある。下部溶射皮膜層５の最適な仕様は、皮膜厚さｔ５が０．０５〜０．１ｍｍとされ、気孔率が１５〜２０％とされる。
【００４７】
また、下部溶射皮膜層５を形成する溶射材料としては、粒状のセラミックス、サーメット、金属、又はこれらの混合物等を使用し得る。詳しくは、セラミックスとしては、アルミナ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、クロミア、サーメットとしては、タングステンカーバイド＋コバルト、タングステンカーバイド＋ニッケルクロム、クロムカーバイド＋ニッケルクロムなどがあり、金属としては、コバルト化合物、モリブデン、ニッケル、ニッケルクロムなどを単体又はこれらの混合物を使用し得る。溶射材料の粒径としては、平均粒径で５〜１００μｍが好適に使用可能である。
【００４８】
また、下部溶射皮膜層５を形成する溶射材料は、線膨張係数が３×１０-6〜１２×１０-6（１／℃）の範囲内にある材料特性を示すものとされる。線膨張係数が３×１０-6（１／℃）未満又は１２×１０-6（１／℃）を超えれば、ガラス繊維強化プラスチック層３との線膨張差が大きく、使用温度２００℃では、皮膜の割れや剥離といった問題がある。最適な使用としては、下部溶射皮膜層５の材料は、線膨張係数が７×１０-6〜１０×１０-6（１／℃）とされる。
【００４９】
（上部溶射皮膜層）
本実施例によれば、上部溶射皮膜層６は、皮膜厚さｔ６が０．０３〜１．０ｍｍとされ、上部溶射皮膜層６の気孔率は、下部溶射皮膜層５よりも小さくされ、１％以上、１０％未満とされる。更に、表面粗さが平均粗さＲａで０．０５〜１．０μｍ、表面硬度がビッカース硬度ＨＶで４００〜１２００、とされる。
【００５０】
皮膜厚さｔ６が０．０３ｍｍ未満では、研磨代が少なく十分な表面平滑性が得られないといった問題があり、また、１．０ｍｍを超えると皮膜の割れ、コスト高になるといった問題がある。更に、気孔率が１％未満の場合は、上部溶射皮膜の残留応力が大きくなり、使用温度２００℃では下部溶射皮膜層５と上部溶射皮膜層６との界面で割れるという問題がある。気孔率が１０％を超えると、表面粗さＲａを１．０μｍ以下にするためには、ＳＦ研磨すなわちスーパーフィニッシュ研磨に時間がかかりコスト高になるという問題がある。
【００５１】
表面粗さについていえば、平均粗さＲａが０．０５μｍ未満では、ＳＦ研磨すなわちスーパーフィニッシュ研磨に時間がかかりコスト高となるといった問題があり、また、１．０μｍを超えると表面の凹凸が大き過ぎて、十分な表面平滑性を得ることができず、フィルム搬送用ロール等に使用する場合、フィルムに傷が入り、実使用に耐えないといった問題がある。
【００５２】
更に、表面硬度についていえば、ビッカース硬度ＨＶが４００未満では、十分な耐摩耗性が得られないといった問題があり、また、１２００を超える仕様にするには高価な溶射材料を用いることとなりコスト高になるといった問題がある。
【００５３】
最適な仕様としては、皮膜厚さｔ６が０．１〜０．３ｍｍ、気孔率が１〜３％、表面粗さＲａが０．０５〜０．１５μｍ、表面硬度ＨＶが６００〜１０００、とされる。
【００５４】
また、上部溶射皮膜層６を形成する溶射材料としては、上記下部溶射皮膜層５の溶射材料と同様のものを使用することができる。即ち、粒状のセラミックス、サーメット、金属、又はこれらの混合物等を使用し得る。詳しくは、セラミックスとしては、アルミナ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、クロミア、サーメットとしては、タングステンカーバイド＋コバルト、タングステンカーバイド＋ニッケルクロム、クロムカーバイド＋ニッケルクロムなどがあり、金属としては、コバルト化合物、モリブデン、ニッケル、ニッケルクロムなどを単体又はこれらを混合して使用し得る。溶射材料の粒径としては、平均粒径で５〜１００μｍが好適に使用可能である。
【００５５】
また、上部溶射皮膜層６を形成する溶射材料は、下部溶射皮膜層５の溶射材料と同様に、線膨張係数が３×１０-6〜１２×１０-6（１／℃）の範囲内にある材料特性を示すものとされる。上部溶射皮膜層６と下部溶射皮膜層５の溶射材料として、同様の線膨張係数を有した材料を使用することにより、使用温度２００℃といった高温環境下での皮膜の割れや剥離といった問題を回避することができる。最適な使用としては、上部溶射皮膜層６の材料は、下部溶射皮膜層５の材料と同様に、線膨張係数が７×１０-6〜１０×１０-6（１／℃）とされる。
【００５６】
上記構成から成る繊維強化複合材１は、繊維強化プラスチック基材層２と、その表層に積層されたガラス繊維強化プラスチック層３とは、基材層２となる繊維強化プラスチックの成形時に同時に加熱して（焼付けて）硬化させる。その後、ガラス繊維強化プラスチック層３の表面をブラスト処理し、次いで、溶射材料が所定厚さで溶射され、下部溶射皮膜層５及び上部溶射皮膜層６とにて構成される溶射皮膜層４が形成される。
【００５７】
本発明に係る繊維強化複合材１は、ロール状或いは板状に成形され、例えば、耐摩耗性のロール状繊維強化複合材は、例えば、１５０〜２００℃といった高温の環境下にて使用されるフィルム搬送用ロール等のような種々の産業機械装置におけるロールとして、或いは、耐摩耗性の板状繊維強化複合材は、フィルム、シート製造時の板状ガイド部材などとして有効に使用される。
【００５８】
次に、本発明の繊維強化複合材の製造方法についてさらに詳しく説明する。
【００５９】
（繊維強化プラスチック基材及びガラス繊維強化プラスチック層の成形）
本発明の繊維強化複合材の一実施例である繊維強化複合材ロールの場合について説明する。また、基材となる繊維強化プラスチック層２の強化繊維としては、炭素繊維を使用するものとして説明する。
【００６０】
本実施例の炭素繊維強化複合材ロール（以下、「ＣＦＲＰロール」という。）は、従来当業者には周知のフィラメントワインディング法或いはシートワインディング法を用いて好適に作製することができる。
【００６１】
（フィラメントワインディング法）
ＣＦＲＰロールをフィラメントワインディング法にて作製する場合を、図２（ｂ）を参照して説明する。本実施例では、先ず、マンドレル１００に炭素繊維を所定の樹脂を用いて巻き付け、ロール基材となる繊維強化プラスチック基材層２のための基材となる強化繊維層２Ａ、即ち、本実施例では、炭素繊維強化プラスチック基材層２のための炭素繊維層（基材となる炭素繊維層）２Ａを形成する。
【００６２】
引き続いて、基材となる炭素繊維層２Ａの上に、所定の樹脂を用いてガラス繊維を巻き付けてガラス繊維強化プラスチック層３のためのガラス繊維層３Ａを積層する。この時、ガラス繊維を直接に基材となる炭素繊維層２Ａの上に巻き付けることもできるが、ガラス繊維にて作製されたガラス繊維織物であるガラスクロスを所定幅に切断して作製したガラスクロステープを巻き付ける方法でも良い。
【００６３】
ガラス繊維巻き付け時に使用する樹脂は、炭素繊維巻き付け時に使用した樹脂と同じか或いは同系統の樹脂が好ましい。また、樹脂にアルミナ等の溶射に用いる無機粉末を樹脂に添加することも有効である。添加量としては、樹脂量に対して３０〜７０重量％とされる。
【００６４】
なお、フィラメントワインディング法にて基材となる炭素繊維層２Ａの最外層にガラス繊維を巻付ける場合に、プラスマイナスのヘリカル巻を行った場合には、繊維の交差部で樹脂だけの部分ができてしまい、溶射材料を溶射した場合に充分な付着強度が得られない部分が発生するために、プラス方向のみ、或いは、マイナス方向のみの同一角度方向に巻き付けるのが望ましい。
【００６５】
次いで、ガラス繊維層３Ａの上からテーピングを行い、基材となる炭素繊維層２Ａ及びガラス繊維層３Ａを巻き締めた後、マンドレル１００ごと硬化炉に装入し、基材となる炭素繊維層２Ａ及びガラス繊維層３Ａの樹脂を硬化させる。これにより、炭素繊維プラスチック基材層２及びガラス繊維強化プラスチック層３の積層体から成るロール素管１Ａが成形される。
【００６６】
その後、テープを除去後、ガラス繊維強化プラスチック層３の表面を研削し、ロール径を所定寸法に合わせる。所定径とされたロール表面、即ち、ガラス繊維強化プラスチック層３の表面をブラスト処理し、所定の粗さとする。この時のガラス繊維強化プラスチック層３の表面粗さは、平均粗さＲａで２〜１０μｍ、最適には４〜８μｍ、とされる。２μｍ未満だと密着力が弱く、１０μｍを越えると基材にダメージを与える。
【００６７】
このように、溶射前に、ロール表面を研磨し、また、ブラスト処理してロール表面を所定の粗面とすることにより、ロール表層にガラス繊維のガラス部分３０（図１（ａ）参照）が露出して、溶射皮膜層４（即ち、下部溶射皮膜層５）のセラミックス、サーメット、金属、又はこれらの混合物がガラス部分３０に付着して十分な接着性（接着強度）を示すためであると推定される。
【００６８】
次いで、この粗面とされた表面に対して所定の溶射材料を使用して溶射し、ロール表面に下部溶射皮膜層５を形成する。
【００６９】
（シートワインディング法）
シートワインディング法は、シート状のプリプレグ繊維シートを使用する点を除けば、上記フィラメントワインディング法と同様にして実施される。
【００７０】
つまり、ＣＦＲＰロールをシートワインディング法にて作製する場合には、図２（ｂ）を参照して説明すると、先ず、マンドレル１００に所定の積層構成で、炭素繊維強化プラスチック基材層２を形成するための炭素繊維プリプレグ２Ａを巻き付けた後、ガラス繊維強化プラスチック層３を形成するためのガラス繊維プリプレグ３Ａを炭素繊維プリプレグ２Ａの最外層に巻き付ける。ガラス繊維プリプレグ３Ａは、ガラスクロスのプリプレグでも、ガラス繊維を一方向に引き揃えたＵＤ形状プリプレグでも良い。ガラス繊維プリプレグ３Ａの樹脂は、炭素繊維プリプレグ２Ａに使用した樹脂と同じか或いは同系統の樹脂が好ましい。
【００７１】
次いで、テーピングを行い、炭素繊維プリプレグ２Ａ及びガラス繊維プリプレグ３Ａを巻き締めた後、マンドレルごと硬化炉に装入し、炭素繊維プリプレグ２Ａ及びガラス繊維プリプレグ３Ａの樹脂を硬化させ、炭素繊維強化プラスチック基材層２及びガラス繊維強化プラスチック層３から成るロール素管１Ａを作製する。その後、上記フィラメントワインディング法と同様に、テープを除去後、ガラス繊維強化プラスチック層３の表面を研磨し、ロール径を所定寸法に合わせる。所定径とされたロール表面、即ち、ガラス繊維強化プラスチック層３の表面をブラスト処理し、所定の粗さとする。
【００７２】
次いで、この表面に対して所定の溶射材料を使用して溶射し、ロール表面に溶射皮膜層４（即ち、下部溶射皮膜層５）を形成する。
【００７３】
本発明の繊維強化複合材１は、上記ロール形状の構造体に限定されず、図２（ｃ）に図示するように、平板状或いは複雑な形状をした構造体の繊維強化複合材とすることもできる。
【００７４】
この場合にも、構造体基材となるプリプレグ２Ａの最外層にガラス繊維プリプレグ３Ａを積層し、樹脂を硬化させて、繊維強化プラスチック層２とガラス繊維強化プラスチック層３から成る板状の素材１Ａを作製する。その後、硬化したガラス繊維強化プラスチック層３の表面を研削し、ガラス繊維強化プラスチック層３の表面をブラスト処理し、所定の粗さとする。
【００７５】
次いで、この表面に対して所定の溶射材料を使用して溶射し、ロール表面に溶射皮膜層４を形成する。
【００７６】
（溶射皮膜層の形成）
（Ａ）下部溶射皮膜層の形成
上記粗面化されたガラス繊維強化プラスチック層３の表面は、プラズマ溶射装置を用いて所定の溶射材料を厚さｔ５が０．０２〜１．０ｍｍとなるように溶射して下部溶射皮膜層５が形成（被覆）される。この時、下部溶射皮膜層５の気孔率が１０％以上、３０％以下となるようにする。方法は特に限定しないが、例えば溶射距離を適正に調節することにより達成することができる。
（Ｂ）上部溶射皮膜層の形成
上述の下部溶射皮膜層５の表面には、プラズマ溶射装置を用いて所定の溶射材料を厚さｔ６が０．０３〜１．０ｍｍとなるように溶射して上部溶射皮膜層６が形成（被覆）される。この時、上部溶射皮膜層６の気孔率が１％以上、１０％未満となるようにする。方法は特に限定しないが、例えば溶射距離を適正に調節することにより達成することができる。
【００７７】
溶射被覆処理後には、必要に応じて溶射皮膜の研磨処理、その後、溶射皮膜の封孔処理工程を設けることができる。
【００７８】
なお、本実施例では、上記溶射被覆処理後に研磨処理し、その後、封孔処理を実施した。封孔剤としては、シラン系封孔処理剤（例えば、株式会社ディ・アンド・ディ製のパーミエイト（商品名））などがあり、この封孔剤を溶射皮膜上に１０〜３０ｇ／ｍ2で塗布した後に、硬化を促進するために高温炉内（５０〜１００℃）にて３０分〜３時間程度硬化させる。
【００７９】
封孔処理後に、溶射皮膜表面をＳＦ研磨する。これにより、溶射皮膜表面の表面粗さ（平均粗さ）Ｒａは０．０５〜１．０μｍとされる、厚さ０．０３〜１．０ｍｍの上部溶射皮膜層６を形成する。
【００８０】
次に、本発明の繊維強化複合材の性能を立証するために、本発明に従った構成の繊維強化複合材ロールを作製し、比較例と比較した実験例について説明する。
【００８１】
実験例１
フィラメントワインディング法により、本発明に従った構成とされるＣＦＲＰロールを作製した。
【００８２】
炭素繊維として、モノフィラメント平均径７μｍ、収束本数１２０００本の繊維束、即ち、ＰＡＮ系炭素繊維ストランド（三菱レイヨン株式会社製「ＴＲ５０」（商品名））を用い、樹脂としてはエポキシ樹脂（新日鉄マテリアルズ株式会社製「ＨＰ１００」）を用いて、外径８８ｍｍ、長さ２ｍのマンドレルに９０°（周方向）、±４５°、±１５°の角度にて、基材となる炭素繊維層２Ａが５ｍｍ厚み(繊維体積含有率Ｖｆ＝５７％)となるように巻き付けた。
【００８３】
引き続いて、上記基材となる炭素繊維層２Ａの上に、同一の樹脂を用い、ガラス繊維としては、ＴＥＸ１１７４ｇ／ｋｍ、即ち、Ｅガラス繊維ストランド（日東紡績株式会社製「ＲＳ１１０ＱＬ」（商品名））を用いて、ガラス繊維を＋６０°の同一の角度で２ｍｍ厚み(Ｖｆ＝５７％）になるように巻き付けた。樹脂含浸量で言えば、基材となる炭素繊維層２Ａは、３２重量％であり、ガラス繊維層３Ａは、２１重量％であった。
【００８４】
その後、幅２５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのＰＥＴテープを用いてテーピングを行った後、樹脂が含浸された基材となる炭素繊維層２Ａ及びガラス繊維層３Ａを巻き付けたマンドレル１００を加熱硬化炉に装入し、２℃／分の昇温速度で１８０℃まで昇温し、３時間ホールドした後に降温し、硬化した強化繊維プラスチック成形物（素管）１Ａをマンドレル１００より脱型した。これにより、ガラス繊維強化プラスチック層３が表層に形成された内径８８ｍｍ、炭素繊維強化プラスチック基材層２の厚さ（ｔ２）が５ｍｍ、ガラス繊維強化プラスチック層３の厚さ（ｔ３）が２ｍｍ、長さ１８００ｍｍの炭素繊維強化プラスチック管（素管）１Ａを得た。
【００８５】
このロール素管１Ａに軸付けを行い、ロール直径が１００ｍｍになるように研磨し、ガラス繊維強化プラスチック層３の研削された面を露出させた。
【００８６】
次に、ブラスト処理によりガラス繊維強化プラスチック層３の表面の粗面化を行った。表面粗さＲａは、７．６μｍであった。
【００８７】
この粗面化されたガラス繊維強化プラスチック層３に対して、下部溶射皮膜層５を形成するために、溶射材料としてセラミックス粒子であるアルミナ・チタニアを用い、プラズマ溶射を行った。溶射材料であるアルミナ・チタニアの線膨張係数は、８．５×１０-6（１／℃）であった。
【００８８】
このようにして形成した下部溶射皮膜層５の厚さ（ｔ５）は、０．１ｍｍであった。また、下部溶射皮膜層５の気孔率が１５％となるように、溶射距離を１５０ｍｍに設定して溶射を行なった。
【００８９】
更に、このようにして形成された下部溶射皮膜層５に対して、上部溶射皮膜層６を形成するために、溶射材料としてセラミックス粒子であるアルミナ・４０％チタニアを用い、プラズマ溶射を行った。溶射材料であるアルミナ・４０％チタニアの線膨張係数は、８．７×１０-6（１／℃）であった。
【００９０】
このようにして形成した上部溶射皮膜層６の厚さ（ｔ６）は、０．２ｍｍであった。また、上部溶射皮膜層６の気孔率が５％となるように、溶射距離を７０ｍｍに設定して溶射を行なった。
【００９１】
上記溶射により、下部溶射皮膜層５と上部溶射皮膜層６との合計膜厚（ｔ５＋ｔ６）は、０．３ｍｍであった。
【００９２】
上記下部溶射皮膜層５及び上部溶射皮膜層６を形成するための溶射において用いた溶射材料であるアルミナ・チタニア粒子及びアルミナ・４０％チタニアは、それぞれ、昭和電工株式会社製の「Ｋ−１３」（商品名）及び「Ｋ−４０Ｍ」（商品名）であり、プラズマ溶射装置は、ＳＵＬＺＥＲ  ＭＥＴＣＯ株式会社製の「９ＭＢプラズマ溶射」（商品名）であった。溶射条件は、使用ガス：Ｎ2／Ｈ2、流量Ｎ2：３５〜４０Ｌ／ｍｉｎ、Ｈ2：１０〜１５Ｌ／ｍｉｎ、使用ガス比率：Ｎ2：Ｈ2＝３：１、電圧：７０〜７６Ｖ、粉末供給量：５〜１０ｇ／ｍｉｎであった。
【００９３】
溶射後に研磨処理し、その後封孔処理を実施した。封孔剤は、株式会社ディ・アンド・ディ製のパーミエイト（商品名）であり、溶射皮膜上に３０ｇ／ｍ2で塗布した後に、８０℃、３０分硬化させた。
【００９４】
封孔処理後に、溶射皮膜表面をＳＦ研磨した。
【００９５】
溶射皮膜表面に対して、ＳＦ研磨後に接触式の表面粗度計で粗度測定を実施した。結果は、表面粗さ（平均粗さ）Ｒａが０．１μｍであった。また、ビッカース硬度計にて表面硬度を測定した。ビッカース硬度ＨＶは、６３０であった。
【００９６】
更に、耐熱試験を実施した。試験条件は、１８０℃の炉中に２時間保持し、その後、炉より取り出し、溶射皮膜の割れ、剥離を目視で確認した。皮膜の割れ、剥離等の問題は発生せず、良好な皮膜を得ることができた。耐熱試験後にロールを切断して気孔率を測定すると、下部溶射皮膜層５における気孔率は１９％であり、上部溶射皮膜層６の気孔率は３％であった。
【００９７】
比較例１
比較のために、上記実験例１の場合と同じ材料及び製造条件により、ブラスト処理によりガラス繊維強化プラスチック層３の表面の粗面化を行ったロール素管１Ａを得た。表面粗さＲａは、７．６μｍであった。
【００９８】
次に、この粗面化されたガラス繊維強化プラスチック層３に対して、下部溶射皮膜層５を形成するために、溶射材料として、線膨張係数が１７．３×１０-6（１／℃）の８０Ｎｉ−２０Ｃｒを用い、実験例１と同様の溶射条件にてプラズマ溶射を行った。
【００９９】
その結果、溶射によって吹き付けた８０Ｎｉ−２０Ｃｒ粒子がガラス繊維強化プラスチック層３から弾けてしまい、充分な皮膜厚みが得られなかった。
【０１００】
比較例２
比較のために、上記実験例１の場合と同じ材料及び製造条件により、ブラスト処理によりガラス繊維強化プラスチック層３の表面の粗面化を行ったロール素管１Ａを得た。表面粗さＲａは、７．６μｍであった。
【０１０１】
次に、この粗面化されたガラス繊維強化プラスチック層３に対して、下部溶射皮膜層５を形成するために、溶射材料として、線膨張係数が８．５×１０-6（１／℃）のアルミナ・チタニアを用い、気孔率が５％となるように溶射距離７０ｍｍとして、その他は、実験例１と同様の溶射条件にてプラズマ溶射を行った。
【０１０２】
その後、実験例１と同様に、下部溶射皮膜層５に対して、上部溶射皮膜層６を形成するために、溶射材料としてセラミックス粒子であるアルミナ・４０％チタニアを用い、プラズマ溶射を行った。溶射材料であるアルミナ・４０％チタニアの線膨張係数は、８．７×１０-6（１／℃）であった。
【０１０３】
このようにして形成した上部溶射皮膜層６の厚さ（ｔ５）は、０．２ｍｍであった。また、上部溶射皮膜層６の気孔率が５％となるように、溶射距離を７０ｍｍに設定して溶射を行なった。
【０１０４】
上記溶射により、下部溶射皮膜層５と上部溶射皮膜層６との合計膜厚は、０．３ｍｍであった。
【０１０５】
この皮膜を実験例１と同様に研磨処理し、その後封孔処理、ＳＦ研磨を実施した。このロールを実験例１と同様に、耐熱試験を実施し、皮膜の割れ、剥離を確認した。その結果、ロール全面に、皮膜の割れ、剥離が確認された。耐熱試験後にロールを切断して気孔率を測定すると、下部溶射皮膜層５における気孔率は６％であり、上部溶射皮膜層６の気孔率は３％であった。
【０１０６】
表１に、実験例１、比較例１、２の試験結果を纏めて示す。
【０１０７】
【表１】
0006006513.tif 000002
【０１０８】
上述にて理解されるように、本発明によれば、アンダーコート層、或いは、セラミックス粒子が食い込んだトップコート層を設けることなく、良好な接着強度を有する溶射皮膜が形成された耐摩耗性、耐熱性、及び、表面平滑性に優れた繊維強化複合材を得ることができる。特に、本発明によれば、溶射皮膜が形成された耐摩耗性、耐熱性及び表面平滑性に優れたロール状の炭素繊維強化複合材を得ることができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１        繊維強化複合材
１Ａ      ロール状素管、板状素材
２        繊維強化プラスチック基材層
２Ａ      基材となる強化繊維層、基材となるプリプレグ
３        ガラス繊維強化プラスチック層
３Ａ      ガラス繊維層、ガラス繊維プリプレグ
４        溶射皮膜層
５        下部溶射皮膜層
６        上部溶射皮膜層
３０      ガラス部分
【図１】
0006006513.tif 000003
【図２】
0006006513.tif 000004