(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状に、ニードリングにより一体化した不織布の構造体に、遅効性凝固剤を添加したエマルジョン系樹脂を含浸させてなることを特徴とする、ロール芯材の被覆用樹脂複合チューブ。
【請求項２】
前記樹脂複合チューブの厚さが１〜３０ｍｍであり、樹脂付着量が繊維に対して２０〜２００重量％であり、且つ表面硬度及び断面硬度が３０〜９０度であって、当該硬度の厚さ方向のバラツキが１０％未満であることを特徴とする、請求項１に記載のロール芯材の被覆用樹脂複合チューブ。
【請求項３】
円筒形状に、ニードリングにより一体化した不織布の構造体に、遅効性凝固剤を添加したエマルジョン系樹脂を含浸させ、当該樹脂を凝固させた後乾燥することを特徴とする、ロール芯材の被覆用樹脂複合チューブの製造方法。
【請求項４】
前記遅効性凝固剤が、炭酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、ケイフッ化ナトリウム、酢酸ナトリウム、酢酸アンモニウム、塩化マグネシウム、又は、塩化カルシウムであり、凝固剤の添加量が樹脂固形分に対して０．１〜５．０重量％であることを特徴とする、請求項３に記載のロール芯材の被覆用樹脂複合チューブの製造方法。
【請求項５】
前記エマルジョン系樹脂が、合成ゴム系、アクリル系、又は、ポリウレタン系のエマルジョンであることを特徴とする、請求項３又は４に記載のロール芯材の被覆用樹脂複合チューブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、円筒形状に、ニードリングにより一体化した不織布よりなる樹脂複合チューブ及びその製造方法に関するものである。この種の樹脂複合チューブは、ロール芯材の外周に装着して、加圧、摩擦、吸着、吸収、塗布など各種機能を発現せしめる一般工業用ロール被覆材であり、用途としては、鉄鋼、非鉄金属、ガラスの製造工程、物流ローラーコンベアーにおいて搬送用ローラーの被覆材として搬送物の傷防止クッション、ローラーの滑り防止、騒音防止に利用される。また、薄板鋼板等の表面処理工程においてメッキ液、洗浄液等の薬液の拭取り及び防錆油等の塗布、洗浄、印刷機において、インクの塗布及び拭取り、現像機において薬液の塗布及び拭取り、複写機においてトナーの拭取りオイルの塗布用のロール被覆材等にも使用される。
【０００２】
【従来技術】
従来から、一般にこの種のロールは、被覆材にゴム若しくは不織布が使用される。搬送用としてゴムを外周に装着したゴムロールとしては、芯材の外周にアクリルブタジエンゴムやウレタンゴムやシリコンゴム等を、加硫により一体化したものがあるが、比較的硬質であり、搬送物の移送において搬送物を傷つけてしまったりする欠点があった。一方、拭取り及び塗布用のゴムロールとしては、芯材の外周に、連続気孔を有す発泡アクリルブタジエンゴムやウレタンゴムやシリコンゴム等を、加硫により一体化した多孔質のものがあるが、比較的空隙率が小さく拭取り及び塗布性能が低いという欠点があった。
【０００３】
そのため、ゴムに代わって不織布でロール芯材を被覆した不織布ロールが採用されてきた。図２に示すように、ロール芯材の外側に、細巾の不織布あるいは樹脂により繊維を固定した不織布を螺旋状に巻き付け接着したものや、図３に示すように、ロール芯材の外側に、ロール巾の不織布あるいは樹脂により繊維を固定した不織布を海苔巻き状に巻き付け、接着後表面を研磨したものや、図４に示すように、不織布あるいは樹脂により繊維を固定した不織布をドーナツ状に打ち抜いた円板を多数枚ロール芯材に通すことにより積層し、圧縮接着後研磨したものがある。細巾の不織布あるいは樹脂により繊維を固定した不織布を螺旋状に巻き付けたロールおよび、ロール巾の不織布を海苔巻き状に巻き付けたロールにおいては、その巻き付けに手間がかかり、巻き付けた不織布あるいは樹脂により繊維を固定した不織布間に隙間、重なり、接着剤層が生じてしまうことがあり、ロール表面の均一性に欠けるものであった。又、長期使用すると接着剤が劣化しロールから部分的に剥がれ不具合であった。ドーナツ状に打ち抜いた不織布あるいは樹脂により繊維を固定した不織布の円板を多数枚ロール芯材に通すことにより積層したロールにおいては、不織布あるいは樹脂により繊維を固定した不織布のロスが大きくかつ、圧縮成形に手間がかかり価格の高いロールとなってしまっていた。
【０００５】
一方、表面の均一な不織布ロールとしては、実開昭６１−１９８２９０号に、熱収縮性繊維からなる円筒形状不織布の不織布ロールの記載があるが、ニードリングで一体化したのみの構造物なので耐久性が低いという欠点があった。耐久性付与の方法として樹脂により繊維を固定する方法が考えられる。円筒状に、ニードリングにより一体化した不織布にエマルジョンを含浸させて乾燥される公知の方法においては、水分が不織布の表面から蒸発して乾燥するため、乾燥が進むに従って不織布内部のエマルジョンが表面近くに移行し、そこで乾燥して樹脂分を残すこととなる。そのため、ロール被覆材として使用される樹脂複合チューブの表面付近は多量のゴム又は合成樹脂を含有しているが、内部はゴム又は合成樹脂の含有量が少なくなる。不織布の厚さが１ｍｍ未満と薄い場合にはそれほど問題はないが、厚くなるに従って不織布の表面付近と内部とに差を生じ、表面付近は硬度が高く内部は硬度が低く工業用ロールとして要求される加圧、摩擦、吸着、吸収、塗布等の性能がロールが摩耗することによって急速に変化し、性能が安定せず長期間に亘って使用することが困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような欠点を解消するためになされたものである。円筒状に、ニードリングにより一体化した不織布に遅効性凝固剤を添加したエマルジョン系樹脂を付着せしめることで厚みが大きく、且つその内部まで均一な硬度、組成、特性を有して長期間の使用に耐える一般工業用ロール被覆用樹脂複合チューブを提供することを目的とする。
本発明の樹脂複合チューブは、フイルターとしても有用である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
而して本発明のロール芯材の被覆用樹脂複合チューブは、円筒形状に、ニードリングにより一体化した不織布の構造体に、遅効性凝固剤を添加したエマルジョン系樹脂を含浸させてなることを特徴とするものである。この樹脂複合チューブにおいては、その厚さが１〜３０ｍｍであり、樹脂付着量が繊維に対して２０〜２００重量％であり、且つ表面硬度及び断面硬度が３０〜９０度であって、当該硬度の厚さ方向のバラツキが１０％未満であることが好ましい。
また本発明のロール芯材の被覆用樹脂複合チューブの製造方法は、円筒形状に、ニードリングにより一体化した不織布の構造体に、遅効性凝固剤を添加したエマルジョン系樹脂を含浸させ、当該樹脂を凝固させた後乾燥することを特徴とするものである。この方法においては、前記遅効性凝固剤が、炭酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、ケイフッ化ナトリウム、酢酸ナトリウム、酢酸アンモニウム、塩化マグネシウム、又は、塩化カルシウムであり、凝固剤の添加量が樹脂固形分に対して０．１〜５．０重量％であることが好ましい。また前記エマルジョン系樹脂が、合成ゴム系、アクリル系、又は、ポリウレタン系のエマルジョンであることが好ましい。
【０００８】
本発明における円筒形状不織布は、その素材としては、羊毛などの天然繊維、レイヨンなどの再生繊維、ポリエステル、ポリアミド、アクリル、ビニロンなどの合成繊維が使用され、これらの短繊維又は長繊維を公知の方法で円筒状不織布としたものが使用される。又、これらの円筒形状不織布を単独で使用することもできるが、羊毛などの天然繊維、レイヨンなどの再生繊維、ポリエステル、ポリアミド、アクリル、ビニロンなどの合成繊維で織られた織布の表面に前記繊維素材を積層して、織布で補強し円筒状にニードルパンチし形成した不織布を使用することもできる。円筒形状不織布の見掛け密度は０．１〜０．５ｇ／ｃｃ程度が適当である。密度が０．１ｇ／ｃｃ未満では充分な強度が得られず耐久性に劣る。また０．５ｇ／ｃｃを越えると組織が密になり相手材に適切にフィットせず、工業用ロールとして要求される加圧、摩擦、吸着、吸収、塗布等の性能が発揮できずまた相手材に傷を付ける恐れがある。
【０００９】
樹脂は合成ゴム系、アクリル系、ポリウレタン系など弾性、摩擦力、吸収などの各々の目的に応じて選択使用され、必要に応じてメチロールメラミン、エポキシなどの架橋剤、水分散顔料などの着色剤、界面活性剤などの浸透浸水剤、炭酸カルシウムなどの充填剤、老化防止剤など、通常の樹脂に使用される各種の添加剤を添加してもよい。そしてこのエマルジョンに、遅効性の凝固剤が添加される。遅効性の凝固剤としては、例えば炭酸水素ナトリウム、硫酸アンモニウム、ケイフッ化ナトリウム、酢酸ナトリウム、酢酸アンモニウム、塩化マグネシウム、又は、塩化カルシウムなどの塩類を単独又は混合使用するのが適当である。凝固剤の添加量は、エマルジョンの種類、気温、液温などによっても異なるが、樹脂固形分に対しておおむね０．１〜５．０重量％とするのが適当である。この凝固剤の作用により、樹脂が数時間程度で凝固するよう調整するのが好ましい。樹脂の固形分濃度は、５〜４０重量％とするのが適当である。固形分濃度が５重量％未満であると、凝固速度が遅くなり、しかも円筒形状不織布に対する樹脂の付着量が少なくなり、樹脂複合チューブの耐久性がなくなる。また固形分濃度が４０重量％を越えると、エマルジョンが凝固剤に対して敏感になり、不用意に凝固し易くなる。また円筒状不織布に含浸する際にも樹脂の粘度が高くなり、当該樹脂が充分に円筒形状不織布中に浸透せず、均一な樹脂複合チューブが得られ難い。
【００１０】
円筒形状不織布に対する樹脂の付着量は、使用形態に応じて適切な量とすべきであるが、繊維に対しておおむね２０〜２００重量％、好ましくは５０〜１５０重量％である。樹脂の付着量は前記２０％未満では、円筒形状不織布の個々の繊維を充分に固着することができず、加圧、摩擦、吸着、吸収、塗布等工業用ロール被覆材として樹脂複合チューブを使用する際、繊維が脱落し易く耐久性に乏しい。また２００％を越えると、樹脂複合チューブは組織が密になり硬度が高くなり相手材に適切にフィットせず、工業用ロールとして要求される加圧、摩擦、吸着、吸収、塗布等の性能が発揮できずまた相手材に傷を付ける恐れがある。
【００１１】
円筒形状不織布に樹脂を含浸した後、そのまま室温で数時間放置し、円筒形状不織布に含浸させた樹脂を凝固させる。このとき４０〜９０℃程度に加温して、樹脂の凝固を促進することも好ましいことである。樹脂が充分凝固したならば、遅効性凝固剤を洗浄後、これを１００〜１５０℃に加熱して水分を蒸発させ乾燥させる。そしてこれを所定の寸法に裁断しロール芯材に装着接着し表面研磨して仕上げる。本発明の樹脂複合チューブを被覆した不織布ロールを図１に示した。樹脂複合チューブの硬度はＪＩＳＫ６３０１のスプリングＣ型硬度計において３０〜９０度が適当である。硬度が３０度未満では工業用ロールとして要求される加圧、摩擦、吸着、吸収、塗布等の性能が発揮できず耐久性に乏しい。
硬度が９０度を越える場合は工業用ロールとして要求される加圧、摩擦、吸着、吸収、塗布等の性能が発揮できずまた相手材に傷を付ける恐れがある。
【００１２】
【作用】
本発明においては、樹脂としてエマルジョン系のものを使用するので、粘度が低く円筒状不織布中に充分に浸透する。そして樹脂は円筒状不織布の内部にまで浸透した状態で、そのまま放置することにより遅効性凝固剤の作用で凝固する。凝固に際しては、円筒状不織布の表面から水分を蒸発させることがないので、樹脂分が内部から表面近くに移行して付着量のむらが生じるようなことがない。また外部から何らかの作用を受けることもないので、表面近くと内部とで凝固状態が異なったり樹脂の固まりや空洞が生じたりすることがない。すなわち本発明においては、円筒状不織布に含浸された樹脂が凝固して樹脂複合チューブを形成するに際して、円筒状不織布の表面と内部とで樹脂の移動が生じることがなく、全体として均等に凝固が生じるのである。そしてその状態で水分を蒸発させるため、その際にも樹脂分が移動する事がなく、ゴム又は合成樹脂の付着量にむらが生じることがない。
【００１３】以下に、本発明の実施例を記載するが、以下の実施例に限定されるものではない。
【００１４】
【実施例】
（実施例１）ポリエステル繊維（繊度３Ｄ、カット長５０〜７６ｍｍ）よりなる２０００ｇ／ｍ２のウエブに円筒形のベッドプレートを有する特殊ニードル機によりニードルパンチを施して密度０．２ｇ／ｃｃ、厚さ１０ｍｍ、内径４０ｍｍ、外径６０ｍｍ、長さ５００ｍｍの円筒状の不織布を作成した。ポリウレタン系エマルジョン（大日本インキ化学工業株式会社製、品名ボンディック１０５０）１００重量部に、炭酸水素ナトリウム０．５重量部を添加して樹脂を調整した。前記円筒状不織布を、前記樹脂液に浸透させ円筒状不織布に対して樹脂の固形分で１００重量％含浸させた。然る後、これを空気中に室温で４時間放置し、樹脂を凝固させた。そして１４０℃で８時間乾燥して、密度０．５ｇ／ｃｃの樹脂複合チューブを得た。
【００１５】
（比較例１）先の実施例１で述べたと同じ円筒状不織布に、実施例１におけると同じポリウレタン系エマルジョン（炭酸ナトリウムを添加しないもの）を含浸させ、１４０℃で８時間乾燥して、密度０．５ｇ／ｃｃの樹脂複合チューブを得た。
【００１６】
（実施例２）ポリアミド繊維（繊度３Ｄ、カット長５０〜７６ｍｍ）よりなる８００ｇ／ｍ２のウエブに円筒形のベッドプレートを有する特殊ニードル機によりニードルパンチを施して密度０．２ｇ／ｃｃ、厚さ４ｍｍ、内径１６ｍｍ、外径２４ｍｍ、長さ５００ｍｍの円筒状の不織布を作成した。ニトリル−ブタジエン共重合ゴム系エマルジョン（日本ゼオン株式会社製、品名ＮｉｐｏｌＬＸ５１１）１００重量部に、加硫剤ディスパージヨン５重量部（組成はコロイド硫黄２０部、亜鉛華６０部、加硫促進剤ＥＺ１０部、加硫促進剤ＭＺ１０部、水９０部）、炭酸水素ナトリウム０．５重量部を添加して樹脂を調整した。前記円筒状不織布を前記樹脂液に浸透させ円筒状不織布に対して樹脂の固形分で８０重量％含浸させた。しかる後これを空気中に室温で４時間放置し、樹脂を凝固させた。そして１４０℃で４時間乾燥して、密度０．４ｇ／ｃｃの樹脂複合チューブを得た。
【００１７】
（比較例２）先の実施例２で述べたと同じ円筒状不織布に、実施例２におけると同じニトリル−ブタジエン共重合ゴムラテックス系エマルジョン（炭酸ナトリウムを添加しないもの）を含浸させ、１４０℃で４時間乾燥して、密度０．４ｇ／ｃｃの樹脂複合チューブを得た。
【００１８】
次に、前記実施例１、２及び比較例１，２の樹脂複合チューブについてその表面付近と内部との硬度バラツキを測定した。図５に示すように、各例の樹脂複合チューブを１０ｃｍ幅に裁断しその切り口を厚み方向にほぼ四分割し、分割した切り口の各部分についてそれぞれ円周方向に４カ所において硬度を測定した。硬度計はＪＩＳＫ６３０１のスプリング硬度計を使用した。各部の硬度を表１に示す。なお表１において位置の表面側、Ａ、Ｂ、Ｃ、内部は、樹脂複合チューブの厚みを四等分した表面側から内側の５つの部分を表す。また硬度のバラツキは、各例について２０のデーターの最大値と最小値との差を平均で割って１００を掛けた数値である。
【００１９】
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【００２０】
本発明の実施例１，２においては、硬度のバラツキが８．０％、７．６％であって、表面側から内側まで硬度が均一であることがわかる。このバラツキの数値が１０％以内であれば、硬度がほぼ均一で、表面が減摩して内部が露出しても工業用ロールとして要求される加圧、摩擦、吸着、吸収、塗布等の性能が低下することなく発揮できる。仮に、部分摩耗した場合は再研磨することで長期間に亘って使用できる。これに対し比較例１，２においては、硬度のバラツキが大きい。特に比較例１のものは厚みが１０ｍｍと厚いので、樹脂が表面付近に集中して硬度が高く中央付近Ｂは樹脂が移行して少なくなっており硬度が低くなっている。従って樹脂複合チューブの表面付近が摩耗したならば、表面状態が大幅に変化し工業用ロールとして要求される加圧、摩擦、吸着、吸収、塗布等の性能が低下し使用に耐えないものとなる。また、比較例２においても厚みが４ｍｍと比較例１より薄く硬度バラツキが若干小さいが、樹脂が表面付近に集中して硬度が高く中央付近Ｂは樹脂が移行して少なくなっており、硬度が低くなっている。従って、比較例１と同様に使用に耐えないものとなっている。実施例１，２と比較例１，２を比較すると本発明がいかに優れているか理解できる。
【００２１】
次に、前記実施例１、２及び比較例１，２の樹脂複合チューブについてその表面付近Ａ，Ｃと内部Ｂとの摩擦係数を測定した。図５に示すように、各例の樹脂複合チューブを１０ｃｍ幅に裁断しその切り口を厚み方向にほぼ四分割し、分割した切り口Ａ，Ｂ，Ｃの各部分についてそれぞれ摩擦係数（対アクリル板）を測定した。樹脂複合チューブをロール被覆材工業用ロールとして使用する場合、表面より減摩して内部を使用することとなる。その際、表面側と内部の摩擦係数の差が大きいと工業用ロールとしてのグリップ力が変化し安定した性能が期待できない。各部の摩擦係数を表２に示す。なお表２において位置のＡ、Ｂ、Ｃは、樹脂複合チューブの厚みを四等分した表面側から内側の３つの部分を表す。
【００２２】
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【００２３】
本発明の実施例１，２においては、摩擦係数がＡからＣまでほぼ均一であることがわかる。この摩擦係数が均一であることは、表面が減摩して内部が露出してもグリップ力が変化せず工業用ロールとして要求される加圧、摩擦、吸着、吸収、塗布等の性能が低下することなく発揮できる。仮に、部分摩耗した場合は再研磨することで長期間に亘って使用できる。これに対し比較例１，２においては、表面付近Ａと中央付近Ｂの摩擦係数の差が大きい。樹脂が表面付近Ａに集中して摩擦係数が高く、中央付近Ｂは樹脂が移行して少なくなっており摩擦係数が低くなっている。従って、樹脂複合チューブの表面付近が摩耗したならば、グリップ力が大きく変化し工業用ロールとして要求される加圧、摩擦、吸着、吸収、塗布等の性能が低下し使用に耐えないものとなる。
【００２４】
次に、前記実施例１、２及び比較例１，２の樹脂複合チューブについてその表面付近Ａ，Ｃと内部Ｂとの吸水時間を測定した。図５に示すように、各例の樹脂複合チューブを１０ｃｍ幅に裁断しその切り口を厚み方向にほぼ四分割し、分割した切り口の各部分Ａ，Ｂ，Ｃについてそれぞれ水滴を一滴落として吸収時間を１０回測定し平均した。樹脂複合チューブをロール被覆材工業用ロールとして使用する場合、表面より減摩して内部を使用することとなる。その際、表面側と内部の吸水時間の差が大きいと工業用ロールとしての吸着、吸収、塗布の性能が変化し安定し使用できない。各部の吸水時間の平均値をを表３に示す。なお表３において位置のＡ、Ｂ、Ｃは、樹脂複合チューブの厚みを四等分した表面側から内側の３つの部分を表す。
【００２５】
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【００２６】
本発明の実施例１，２においては、吸水時間がＡからＣまでほぼ均一であることがわかる。この吸水時間が均一であることは、表面が減摩して内部が露出しても工業用ロールとして要求される吸着、吸収、塗布等の性能が低下することなく発揮できる。仮に、部分摩耗した場合は再研磨することで長期間に亘って使用できる。これに対し、比較例１，２においては、表面付近Ａと中央付近Ｂの吸水時間の差が大きい。樹脂が表面付近Ａに集中して吸水時間が短く、中央付近Ｂは樹脂が移行して少なくなっており、吸水時間が長くなっている。従って、樹脂複合チューブの表面付近が減摩したならば、吸水時間が大きく変化し工業用ロールとして要求される吸着、吸収、塗布等の性能が低下し使用に耐えないものとなる。実施例１，２と比較例１，２を比較すれば、本発明がいかに優れているか理解できる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、図１に示すように、樹脂複合チューブの表面には継ぎ目がなく均一で、且つ円筒状不織布の表面から内部まで樹脂が均等に分布し、先の従来例、比較例におけるように樹脂が不織布の表面にのみ分布したり、内部に樹脂の塊や空洞を生じたりすることがない。そして樹脂複合チューブの表面側も内部も樹脂の付着量が均等であって、硬度、摩擦係数、吸水時間など均一な特性を有す。仮に、表面が減摩して内部が露出しても工業用ロールとして要求される加圧、摩擦、吸着、吸収、塗布等の性能が低下することなく発揮でき長期間に亘って使用できる。また、従来のものに較べて充分に厚いものにすることも可能であり、部分摩耗した場合は再研磨することによっても長期間に亘って使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明樹脂複合チューブ装着の不織布ロール正面図及び側面図
【図２】螺旋状に巻き付けた不織布ロール正面図及び側面図
【図３】海苔巻き状に巻き付けた不織布ロールの正面図及び側面図
【図４】ドーナツ状円板を多数積層した不織布ロールの正面図及び側面図
【図５】樹脂複合チューブの四分割した切口の断面図
【符号の説明】
１．ロール芯材
２．樹脂複合チューブ
３．継ぎ目部分
４．ドーナツ状円板
５．表面側
６．Ａ
７．Ｂ
８．Ｃ
９．内側
【図１】
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【図２】
0003874927.tif 000006
【図３】
0003874927.tif 000007
【図４】
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【図５】
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