(57)【要約】【課題】  刃受けロールの切断屑の発生が少なく、刃受けロールの交換頻度が低く、長時間連続使用が可能で刃受けロールを提供すること。【解決手段】  芯金の外周に弾性層を有し、繊維を切断するカッターローラーの切断刃を受ける繊維切断用刃受けロールであって、前記弾性層は、ＪＩＳ  Ｋ  ６３０１に規定する破断伸びが５００〜１，０００％、硬度が９２〜９８および反発弾性率が５５〜７５％の特性を有するウレタン樹脂であって、前記ウレタン樹脂は、少なくともナフタレンジイソシアネート、エステル系ポリオールおよび架橋剤から得られるポリウレタンであることを特徴とする繊維切断用刃受けロール。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金の外周に弾性層を有し、繊維を切断するカッターローラーの切断刃を受ける繊維切断用刃受けロールであって、前記弾性層は、ＪＩＳ  Ｋ  ６３０１に規定する破断伸びが５００〜１，０００％、硬度が９２〜９８および反発弾性率が５５〜７５％の特性を有するウレタン樹脂であって、前記ウレタン樹脂は、少なくともナフタレンジイソシアネート、エステル系ポリオールおよび架橋剤から得られるポリウレタンであることを特徴とする繊維切断用刃受けロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維切断用刃受けロール（以下「刃受けロール」という）に関し、特に、ガラス繊維、炭素繊維、セラミックス繊維、鉱物繊維などの無機繊維の連続繊維を一定寸法に切断する装置に用いられる刃受けロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、ガラス繊維は、溶融したガラスを収納しているブッシングから、そのノズルを通して多数のフィラメントを引き出し、これらを一本または複数本に集束し、かつ集束液とアプリケーターローラとからなるアプリケーターにより、集束液を付与してフィラメントを集束させてストランドとして、ストランドを巻き取りドラムに巻き取ってケーキとして製造されている。このようなケーキから引き出されるストランドは撚糸工程を経てヤーンとしたり、合糸工程を経てロービングとすることにより、長繊維として使用されたり、切断工程を経て一定の長さの短繊維に切断することによって、ガラスチョップドストランドとされたりしている。上記チョップドストランドは熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、セメントなどの強化材、各種シート状製品の原料などとして広く使用されている。
【０００３】
上記切断工程で使用されているストランドの切断装置は、図１に示すように切断刃７を等間隔で放射状に取りつけたカッターローラ６と、刃受けロール１とが対向して配設され、刃受けロール１の弾性層３に切断刃７が圧接される構造を有している。刃受けロール１の弾性層３とカッターローラ６の切断刃７との間にストランド４を連続的に装入しつつ切断して、チョップドストランド５を形成するようになっている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開平５−３３０８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ストランド（繊維束とも呼ぶ）の切断はカッターローラと刃受けロールとを圧接させ、両者を高速（周速度５００ｍ／分位）で回転させて行なわれるため、カッターローラの切断刃に比べて硬度の柔らかいポリウレタン製の刃受けロールが使用されているが、該刃受けロールが柔らかいためにポリウレタン製の弾性層の摩耗量が多い。その結果、ストランドの切断作業中に、刃刻みによって生ずる刃受けロール屑が切断されたチョップドストランド（短繊維）中に多量に混入することとなる。そのため、特にチョップドストランドを熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂の強化材として用いて得られるプラスチック製品の場合には、ロール屑が製品中の異物となって、汚れなどの成形品の外観不良や電気絶縁性などの電気特性の不具合などが発生することがあった。
また、特許文献１に開示しているように、弾性層に短繊維を含有する場合には、該弾性層の摩耗屑には、前記短繊維の一部分が含まれる場合があり、切断しようとしている連続繊維以外の繊維状物が得られる短繊維に混入する惧れがある。  
【０００５】
特に、最近では、これらプラスチック製品の品質に対する要求が一段と厳しくなり、高い機械的特性を持つことはいうまでもなく、電気的絶縁性、汚れなどについて欠点がなく、仕上がり外観がよいことなどが要求されるようになりつつあり、これに対応できないのが現状である。また、カッターローラの切断刃が圧接されるので、刃受けロールの寿命が短く、取換えを頻繁に行う必要もあった。
従って本発明の目的は、刃受けロールの切断屑の発生が少なく、刃受けロールの交換頻度が低く、長時間連続使用が可能な刃受けロールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は以下の本発明によって達成される。すなわち、本発明は、芯金の外周に弾性層を有し、繊維を切断するカッターローラーの切断刃を受ける刃受けロールであって、前記弾性層は、ＪＩＳ  Ｋ  ６３０１に規定する破断伸びが５００〜１，０００％、硬度が９２〜９８および反発弾性率が５５〜７５％の特性を有するウレタン樹脂であって、前記ウレタン樹脂は、少なくともナフタレンジイソシアネート、エステル系ポリオールおよび架橋剤から得られるポリウレタンであることを特徴とする刃受けロールを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、刃受けロールの弾性層の材料として特定の物性のポリウレタン樹脂を用いることで、刃受けロールの切断屑の発生が少なく、刃受けロールの交換頻度が低く、長時間連続使用が可能な刃受けロールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に発明を実施するための最良の形態を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。
従来の刃受けロールの弾性層に使用されているポリウレタン樹脂は、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）とポリテトラメチレングルコールとジアミンとから得られるポリウレタンポリウレア樹脂であって、その硬度が約９５、引っ張り強度が約４５０ｋｇ／ｃｍ2、破断伸びが約３５０％、引き裂き強度が約８６ｋｇ／ｃｍ、および反発弾性率が約４９％の特性を有しているが、このような樹脂では前記の如き課題があった。なお、上記特性は、ＪＩＳ  Ｋ  ６３０１の試験法に準じて測定して得られる。
【０００９】
本発明では、上記ポリウレタンポリウレア樹脂に代えて、ＪＩＳ  Ｋ  ６３０１に規定する破断伸びが５００〜１，０００％、硬度が９２〜９８および反発弾性率が５５〜７５％の特性を有するウレタン樹脂であって、前記ウレタン樹脂は、少なくともナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、エステル系ポリオールおよび架橋剤から得られるポリウレタンを用いることによって、前記課題が解決されることを見出した。
【００１０】
上記の各種物性は、エステル系ポリオールの種類やそれらの水酸基値（分子量）、架橋剤の使用量の調製によって達成できる。エステル系ポリオールとしては、例えば、ポリエチレンアジペートジオール、ポリブチレンアジペートジオール、ポリエチレンブチレンアジペートジオール、ポリネオペンチルアジペートジオール、ポリネオペンチルテレフタレートジオール、ポリカプロラクトンジオール、ポリバレロラクトンジオール、ポリヘキサメチレンカーボネートジオールなどが挙げられる。
【００１１】
上記架橋剤としては、多価アルコール、多価アミン、アルカノールアミンなどを用いる。多価アルコールとしては、１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパンなどがあり、多価アミンとしては、芳香族ジアミンなどがあり、アルカノールアミンとしては、トリエタノールアミンなどがある。本発明には、得られるポリウレタンの特性を制御しやすい点から１，４−ブタンジオールを用いるのが好ましい。
【００１２】
上記の如きポリウレタン樹脂を弾性層とする刃受けロールは従来公知の製造方法で製造可能である。例えば、炭素鋼や工具鋼などからなる芯金（通常は直径５０〜４００ｍｍ、長さ５０〜４００ｍｍ）をナフタレンジイソシアネートとポリエステルポリオールとからなる末端イソシアネートポリウレタンオリゴマーと、架橋剤との混合液中に注入して硬化させ芯金の外面に弾性層を形成し、該弾性層の表面を研磨して弾性層の厚みを５〜３０ｍｍとすることで得られる。この際ポリウレタン中には任意の添加剤を添加することができる。
【００１３】
上記ポリウレタン樹脂は前記従来のポリウレタンポリウレア樹脂に比較すると表面硬度は同程度であるが、破断伸びおよび反発弾性率が著しく大きく、そのために切断刃が弾性層に食い込んでも弾性層が伸びで弾性層の破断が少なく、また、ストランドを連続切断中に刃受けロールの表面温度の上昇が緩やかであり、弾性層の劣化度合いが低いためである。
【００１４】
上記ポリウレタン樹脂の硬度が９２未満では、切断刃の先端への充分な反発力が得られず、ストランドの切断不良が発生し易くなる。ここで、切断不良を解消するために刃受けロールと切断刃との圧接力を強めることが必要となり、結果として、刃受けロールの損傷を増大させ、ロール屑の発生も多くなり、刃受けロールの寿命が短くなる。一方、硬度が９８を超える場合には、切断刃の先端への損傷が大きくなり、刃欠けや刃折れが発生し易くなる。
上記ポリウレタン樹脂の破断伸びが５００％未満では、切断刃が刃受けロールに食い込んだときに、刃受けロールに亀裂などの損傷が発生し易くなり、一方、破断伸びが１，０００％を超えるとストランドの切断不良が発生する場合がある。
反発弾性率が５５％未満では、切断刃への刃受けロールの反発力が不充分となり、ストランドの切断不良が発生し易くなり、硬度が９８未満の場合と同様に、切断不良を解消するために刃受けロールと切断刃との圧接力を強めることが必要となり、結果として、刃受けロールの損傷を増大させ、ロール屑の発生も多くなり、刃受けロールの寿命が短くなる。また、反発弾性率の数値が小さいことは、切断刃から受けるエネルギーに対して刃受けロールへの熱エネルギーへの変換が大きいことを表しており、結果として刃受けロールの表面温度の上昇を招き、刃受けロールの膨張による切断刃の損傷やウレタン樹脂の熱劣化を招き易くなる。
また、上記ポリウレタン樹脂の特性で、ＪＩＳ  Ｋ  ６３０１に規定する引裂き強さは、切断刃による刃受けロール表面の亀裂が発生し難いことから、１１０ｋｇ／ｃｍ以上であることが好ましく、さらに１３０ｋｇ／ｃｍ以上であることがより好ましい。
【００１５】
上記の特定のポリウレタン樹脂を用いて芯金の外周に弾性層を形成した刃受けロールを用いてストランドを切断する装置の概略構成を図１に示す。図１において、１は刃受けロールで、芯金２の外周に刃受けの弾性層３を有する。この刃受けの弾性層３には、ストランド４をカットして短繊維５を形成するカッターローラ６の切断刃７が圧接されるようになっている。
本発明の刃受けロールを配設した繊維切断装置に装入し、切断する連続繊維のストランドとして、ガラス繊維、炭素繊維、セラミックス繊維、鉱物繊維などの無機繊維を用いることが好ましく、中でもガラス繊維の切断に最も適している。
【００１６】
ストランドが、ガラス繊維束の場合にはケーキ（図示せず）から一定速度でもって繰出されるガラス繊維束４が、中間ロール８を経て、刃受けロール１の弾性層３と、カッターローラ６との間を通過するときに、カッターローラ６の切断刃７が刃受けロール１の弾性層３に圧接されることによりガラス繊維束４が切断されてガラス短繊維５となり、ホッパ９を通じて集められるように構成されている。上記弾性層３は前記本発明の特定物性のポリウレタン樹脂から構成されている。
【実施例】
【００１７】
次に実施例および比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
実施例および比較例
ブッシングから、平均繊維径１０μｍのＥガラスのフィラメント１，０００本の束を引き出し、バンダー組成物（γ−アミノプロピルトリエトキシシランとエポキシ樹脂エマルジョンとを含有する水溶液）を固形分として０．８質量％となるように付着させた後、引き揃えて集束してストランド（ガラス繊維糸）とし、ドラムに巻つけてケーキとした。複数の該ケーキからストランドを引き出し、ストランドを、常法により形成した図１に示す切断装置のカッターローラと刃受けロールとの間に挟んで３ｍｍの長さに切断した、その時、下記表１に示す物性の弾性層を有する本発明の刃受けロールと比較例の刃受けロールとを同一条件で用いた。
【００１８】
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【００１９】
上記表１に示されるように、本発明の実施例の場合には、ストランドのミスカットがなく、連続８時間運転することができた。これに対して比較例の場合には、３時間の連続使用でストランドのミスカットが発生した。
また、表１に示す物性の弾性層を有する本発明の刃受けロールと比較例の刃受けロールとを、切断装置にストランドを投入せずに、表１と同一条件で空運転させ、ロール表面温度とロールの切断屑の発生量を測定した。その結果を表２に示す。
【００２０】
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【００２１】
表２に示すように、本発明の刃受けロールの場合には、比較例の刃受けロールの場合と比較して、ロール表面の温度上昇が緩やかであり、また、ロールの切断屑の発生量が少なかった。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明によれば、刃受けロールの弾性層の材料として特定の物性のポリウレタン樹脂を用いることで、刃受けロールの切断屑の発生が少なく、刃受けロールの交換頻度が低く、長時間連続使用が可能な刃受けロールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】繊維糸の切断装置を説明する図
【符号の説明】
【００２４】
１：刃受けロール
２：芯金
３：弾性層
４：ストランド（繊維束）
５：チョップドストランド（短繊維）
６：カッターローラ
７：切断刃
８：中間ロール
９：ホッパ
【図１】
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