JP2000502003A - 分布接触範囲をもつシリンダを備えたエンボス加工及びラミネート加工機並びに方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 エンボス及びラミネート加工機は、第１の組の突起（P3）を表面に備えた第１のエンボス加工用シリンダ（３）と、第２の組の突起（P5）を表面に備えた第２エンボス加工用シリンダを有し、上記二つのエンボス加工用シリンダがニップを形成し、またそれぞれ第１、第２のエンボス加工用シリンダ（３、５）と共動する第１、第２の加圧ローラ（７、９）を有し、第１の組の突起（P3）の幾つかが第２の組の突起（P5）の幾つかと一致し、第１の組の他の突起が第２の組の相応した突起とづれるように第１、第２の組の突起（P3、P5）が構成される。磨耗を低減するために二つのエンボス加工用シリンダは、異なる直径を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 分布接触範囲をもつシリンダを備えたエン ボス加工及びラミネート加工機並びに方法 技術分野 本発明は、表面に第１の組の突起を備えた第１のエンボス加工用シリンダと、 表面に第２の組の突起を備えた第２のエンボス加工用シリンダとを有し、上記二 つのエンボス加工用シリンダがニップを形成し、またそれぞれ第１、第２のエン ボス加工用シリンダと共動する第１、第２の加圧ローラを有し、第１の組の突起 の幾つかが第２の組の幾つかと一致し、第１の組の他の突起が第２の組の相応し た突起とづれるように第１、第２の組の突起が構成されるエンボス及びラミネー ト加工機に関するものである。 従来技術 エンボス加工機は、一般に、トイレットペーパーロール、キッチンタオルロー ル、ティシュー、ペーパーテーブルナプキン等の製造用の、半完成品を形成する ための紙の層を処理するために使用される。 従来型の装置及び方法は、例えばEP-B-O、370、972に開示されている。 これら装置は通常、同じ直径の二つの対称的なエンボス加工用シリンダを設け ているため、この二つのシリンダの最も接近した範囲において、すなわち二つの シリンダが実質的に相互に接触し、二つの層が圧力と接着の手段によって接合し て複合帯状材料を形成する範囲において、一方のシリンダの突起と他方のシリン ダの突起の間に完全な一致が存在する。基本的に、一方のシリンダの突起は右回 りのらせん状に設けられ、他方のシリンダの突起は左回りのらせん状に設けられ ており、これらの突起は同一であるが、関連するシリンダの軸に対して逆方向に 向かって傾斜している。これが、一方の層の突起に接着剤が塗布された後に突起 が相互に押圧されて、一方の層の突起が 他方の層の突起と一致して接着される帯状製品を製造する。 非常に小さく非常に密集した突起を備えたシリンダを使用する際に発生する問 題を克服する方法として、二つの層を異なるパターンでエンボシングする方法が EP-AO、426、548に提案されている。これはすなわちすくなとも一つの整列方向に おいて一方の層上の突起が、他方の層上の同方向に配置された突起と異なる間隔 を有するということである。こうすることで、帯全体においてではなく、制限さ れた範囲のみにおいて層が互いに接触した帯が得られる。またこうすることで、 全てのポイント間において完全な一致を得るために、二つのエンボス加工用シリ ンダの動きを完全に同期させる必要がない。二つのエンボス加工用シリンダの動 きの同期は、ポイントの大きさが減少されると非常に難しくなる。 実際に、形成される二つの層が接合されラミネートされるように、紙の帯が通 過する二つのエンボス加工用シリンダ間のニップにおいて、一方のエンボス加工 用シリンダの突起のいくつかのみが他方のシリンダの突起と一致する。従って、 両方のエンボス加工用シリンダには、突起が機械的応力に課される範囲（層が接 合する範囲）と、突起が応力に課されない広い範囲（二つのシリンダの突起間に 相互一致がない範囲）がある。 エンボス加工用シリンダ間のラミネートの最中に二つの層にかけられる圧力は 相当量である。EP-A-O、426、548に記載されているように接触範囲を減少すると、 応力が集中し、固有圧力（specific pressure）が増加し、その結果、接触面に おいて突起を構成する材料が徐々に集中してクラッシュしてしまう。 もちろん、EP-A-O、426、548に記載の帯材料を製造するためのエンボス加工用シ リンダは、ラミネート範囲において一方のシリンダと他方のシリンダの全ての突 起が正確に一致するように設計されているために、広い表面範囲に かけて応力を分布しなければならない従来のエンボス加工用シリンダよりも劣化 が非常に早い。 発明の開示 本発明の目的は、エンボス加工用シリンダ間の位相整合を必要とせず、同時に 、クラッシュ動作がシリンダ上の常に同じ突起に集中してしまう欠点を除去する エンボス加工及びラミネート加工機を提供することである。 本質において、また従来技術に反して、本発明では二つのエンボス加工用シリ ンダが、たとえ同じ周速で駆動されているとしても、その直径が若干異なってい ると考える。これによって、層が接合すると同時に相互に共動する二つのエンボ ス加工用シリンダの突起は、二つのシリンダの角速度が異なるために連続的に変 化し、そのため各シリンダ上の全ての突起はある段階において働き、加圧されて 、その結果一様に劣化する。 これにより、（全ての突起に分布される）圧力が劣化を遅らせるためのみでな く、突起のクラッシュのより大きな度合いが許容されるため、エンボス加工用シ リンダの寿命がはるかに延びる。ある範囲で突起が変形するシステムにおいては 、作業突起のクラッシュがすぐに、非劣化突起の相互の干渉なしには層の正確な ラミネーションができなくなってしまうが、クラッシュがシリンダ全体にかけて 一定であるために、エンボス加工用シリンダ間のギャップを減少することでクラ ッシュを容易に補正することができる本発明によるエンボス加工機ではこれが起 こらない。また、ある範囲に集中したクラッシュは、層への接着剤の塗布に関す る限り重大な問題を引起こす。これは、シリンダ間の接触範囲がクラッシュによ って低くなると、シリンダ上に支持された層のその範囲が接着剤を受付けなくな り、その結果、二つの層が接合しなくなるためである。エンボス加工用シリンダ 間の接触範囲における突起の高さの制限差異は、エンボシング装置を離れる層の 間の接着を失わせる のに十分である。 本発明によるエンボス加工機のさらに有利な特徴は、以下の説明及び請求の範 囲に示される。 図面の簡単な説明 本発明は、本発明の実際の非制限的例を示す添付図面及び説明からさらに明確 に理解されるであろう。 図１はエンボス及びラミネート加工機の線図である。 図２及び図３は各々、図１のII-IIとIII-IIIに沿った、可能な実施例における 二つのエンボス加工用シリンダの円筒状表面を平面に展開したものの一部を示す 二つの図である。 図４は、図１〜図３に示したエンボス加工機から出てきたエンボス加工し接合 した二つの層の一部を示す概略図である。 図4Aは、材料の表面に対して垂直でしかも突起の整列方向の一つと平行な平面に おける条片材料の概略断面図である。 図５は、二つのエンボス加工用シリンダにより製造された二つの接合した層を 同じ角度で切断して示す、図４と同様な概略図である。 図６は、図５の一部分の拡大図である。 発明の実施例の詳細な説明 図１を参照すると、符号１で示したエンボス及びラミネート加工機について概 略的に説明する。 二つのエンボス加工用シリンダ３、５は平行軸を持って配列され、表面にエン ボス加工用の突起を備え、機械１のフレームに取付けられている。二つのエンボ ス加工用シリンダ３、５で形成されたニップにおいて、突起（または、むしろ後 述する様にそのいくつか）は相互に接触する。 エンボス加工用シリンダ３は加圧ローラ７と共動し、この加圧ローラ７は 、エンボス加工された表面を備え、またはゴム等の緩衝材料で覆われ得る。符号 ９は、ローラ７と同様な第２の加圧ローラを示しており、エンボス加工用シリン ダ５と共動する。二つの加圧ローラ７、９は、関連する移動要素7A、9Aに取付け られており、これらの移動要素は、ヒンジで支持され、例えば、関連するエンボ ス加工用シリンダ３、５に対して関連する加圧ローラを押圧する二つのシリンダ 及びピストンシステム7B、9Bを介して弾性力を受ける。 N3、N5は、エンボス加工用シリンダ３と加圧ローラ７との間及び、エンボス加 工用シリンダ５と加圧ローラ９との間に各々供給される紙材料等の二つの層を示 し、別々にエンボス加工される。二つのエンボス加工層は対応するエンボス加工 用シリンダ３、５と係合したままであり、ユニット14によって接着剤が層N3の突 起に塗布されると、二つの層は、二つのエンボス加工用シリンダ３、５の間のニ ップで相互に接合され、一方のエンボス加工用シリンダの突起は、他方のエンボ ス加工用シリンダの突起から、二つの層N3とN5を合わせた厚さより短い距離にお いて動く。このようにして、二つの層を接着するために必要な、また、２重の条 片材料N2を形成するために必要な圧力が得られ、その後、材料は戻りローラ10、 12または他の既知の方法によって除去され、ロールに巻取られる等の製造ライン の次の処理へと移動される。 二つのエンボス加工用シリンダ３、５は突起P3、P5を備えており、これらの突 起は、層の接合される領域において突起P3のいくつかのみがその対応する突起P5 と一致し、その他の領域では突起は、一致しないように分布している。 この分布は、突起をEP-A-O、426、548に開示されているように分布することによ って、換言すれば、一方のシリンダ上の突起を、他方のシリンダ上の突起の間隔 とは異なる間隔で形成することによって公知の仕方で行なわれ得る 。しかしながせ、これには、二つのエンボス加工用シリンダを異なる工具で加工 しなければならないという欠点がある。 代わりに、二つのエンボス加工用シリンダ３、５を次のように作ることも可能 である。すなわち二つのエンボス加工用シリンダに同じパターンをエンボス加工 するが、ある一定の領域を除いては、一方のシリンダの全ての突起と他方のシリ ンダの全ての突起の間に重なり、つまり一致がない様に傾斜させて配置する。 この目的のために、第１の実施例によれば、二つのエンボス加工用シリンダ３ 、５を同じ側から見た場合（図１における線II-IIとIII-III）、２組の突起（第 １の組はエンボス加工用シリンダ３上、第２の組はエンボス加工用シリンダ５上 にある）が見え、図２及び図３に部分的平面展開図で示されている。 第１の組（エンボス加工用シリンダ３）の突起P3は、間に０以外の角度αを成 す、第１及び第２整列方向Lx3、Ly3に整列されている。図２に示した例において 、突起P3はLx3とLy3に沿って等間隔で配置されているが、必ずしも等間隔でなく てもよい。方向Lx3は、第１のエンボス加工用シリンダ３の軸A3の方向に対して ２°の角度β3を形成する。 エンボス加工用シリンダ５上の第２の組の突起P5は、図３にLx5とLy5で示す列 の第３、第４の整列方向に整列されている。整列方向Lx5とLy5は、同じ角度α（ または、例えば変動が約１〜３°で、少くともαに非常に近い角度）を成し、エ ンボス加工用シリンダ５の軸A5に対して同方向に方向付けされている。方向Lx5 は、図２の方向Lx3と同様、図３の左から右に向かって下方向に傾斜している。 第３の整列方向Lx5とエンボス加工用シリンダ５の軸A5との成す角度β5は、この 実施例においては、角度β5と異なり、６°に等しい。 突起P3′、P5′は、二つのエンボス加工用シリンダ３、５上の突起P3、P5によ って各々形成されたパターンに一致したパターンにおいて、二つの層N3、N5上に 押される。その結果、二つの層が接合された後に、一方の層の各突起が他方の層 の対応する突起と重なることまた一致することはないが、しかし図４に示すよう に、ある一定の領域においては一致する。突起が一致する複数の領域は、一方の 層の突起が他方の層の突起と一致しない領域によって互いに分離されている。さ らに、突起P3′、P5′が一致する領域は、二つのエンボス加工用シリンダ３、５ の軸A3、A5と平行でない二つの整列に配置されている。これは、二つの層N3、N5 が接合されると、二つのエンボス加工用シリンダの突起P3、P5が帯状部材の積層 （すなわち、接合）の領域において徐々に接触することを意味しており、機械の 振動、機械応力及び騒音を有利に減少する。 図４において、Lx3′、Ly3′、Lx5′、Ly5′は第１、第２の層の突起P3′、P5 ′の整列方向を各々示している。文字Ｆはエンボス加工用機を離れる帯状材料の 前進方向を示す。 二つの整列方向Lx3、Lx5が同じ角度、例えばβ3=β5=３°で傾斜している場合 、ここでも、接合した層N3、N5のある領域の突起が一致するという利点があるが 、一致する領域は、図５に示すようにエンボス加工用シリンダ３、５の軸と平行 な整列に配置されている。この場合、振動が減少する利点は失われる。しかしな がら、完全に同一の切込み（および突起）を備えた二つのエンボス加工用シリン ダ３、５を作ることができるという利点がある。 図６は図５の概略拡大図であり、突起P3′、P5′の一致の領域がはっきりと見 える。 最も一般的な先端を切ったピラミッド形の突起については前述の説明で述べた 。これらは、例えばルーチンによる単純な機械加工を利用して容易に製 造できる。この場合、整列方向は、有利には、先端を切ったピラミッドの四辺形 底部の対角線の方向と一致する。しかし、違う形の突起を使用することもできる 。 さらに、突起の整列方向の上述した傾斜特性は、関連するシリンダの全体にか けて一定であってもよい。つまり、方向Lx3、Ly3、Lx5、Ly5は、エンボス加工用 シリンダ３または５の各々の長手方向展開全体にかけて同じ角度で傾斜していて もよいということである。しかしこれは本質的ものではなく、整列の方向の傾斜 はシリンダの軸に沿って徐々に変化してもよく、また、シリンダの連続する部分 にかけて変化してもよい。 二つの整列方向Lx3、Lx5が、関連するシリンダ３、５の軸に対して反対の方向 に傾斜しており、しかし関連する軸と異なる角度を成している場合にも、突起P3 、P5の部分的重なりの同じような効果が得られることにも留意されるべきである 。 エンボス加工用シリンダ３、５が図２〜図６に従って作られている場合と、エ ンボス加工用シリンダ３、５が、（ある領域において突起間の接触を得るために ）異なる間隔で配置された突起P3、P5を設けている場合の両方において、常に同 じ突起が一致する結果としてエンボス加工用シリンダのある範囲のみが劣化し、 エンボス加工用シリンダの消耗を早めるのを防止するために、本発明によれば、 二つのエンボス加工用シリンダは若干ことなる直径を有する。図１において、二 つのエンボス加工用シリンダ３、５の直径の差異は図示の目的のために誇張して ある。しかし、本発明の目的のためには非常に小さな直径の差で十分である。一 般には、直径500〜600mmのエンボス加工用シリンダには10-15mmの直径差があれ ば十分である。従って、例えば、直径540mmのエンボス加工用シリンダと直径545 mmのエンボス加工用シリンダを使用することが可能である。 二つのエンボス加工用シリンダは、図1A中の符号31、33で示した歯車の対の手 段によって互いに機械的に接続している。二つのエンボス加工用シリンダは、そ の直径は異なるが、同じ周速で回転する必要があるため、例えば歯の数が１つ違 うといった、歯の数が異なる２つの歯車31、33を使用する必要がある。一般に使 用される歯車の歯数は90-20本程度である。従って、例えば各々歯を108本と109 本備えた歯車を使用することが可能であり、歯数の少ない方の歯車は直径の小さ な方のエンボス加工用シリンダの軸に合わせられている。二つのシリンダの直径 の比は、当然使用する二つの歯車の歯数の比によって決定される。上述した数字 は純粋に表示目的のものである。 消耗をさらに減少させるために、一定の圧力接触を維持するために、二つのエ ンボス加工用シリンダ３、５をサーモスタットで制御することが可能である。機 械が冷たい時にシリンダ間のギャップを0.05mm空けるようにエンボス加工用シリ ンダ３、５を調整すると、20分の動作の後にこのギャップはなくなるかまたは大 幅に減少する。これは、動作中に温度が上昇（加圧ローラと相互作用で発生する 熱で）することによりエンボス加工用シリンダの半径が拡大するためである。例 えば、エンボス加工用シリンダ３、５内を循環する一定温度の熱伝達流体を利用 したサーモスタット制御システムによって、動作サイクルを開始する前にシリン ダの温度を安定したレベルにすることが可能であり、これにより、突起の間に正 確なギャップを設定し、この正確なギャップは動作中を通じて不変に保たれるこ とが可能である。 さらに、あるいは代わりに、エンボス加工用シリンダ３、５間の圧力を一定の レベルに保つ制御システムの利用が可能である。このシステムは図１に概略的に 示されている。第２のエンボス加工用シリンダ５と第２の加圧ローラ９は振動移 動要素16によって担持され、振動移動要素16は、機械の構造体の16Aにおいて回 動し、シリンダとピストンアクチュエータ18によって固定 止め20に対して押圧される。可動で調整可能な止め22は移動要素16の伸長部24に よって支持され、固定止め20と共動する。固定止め20は、可動で調整可能な止め 22によって制御ユニットに加えられる力に比例する信号を発生するロードセルを 備えている。システムの幾何学的配置、シリンダとピストンアクチュエータ18に よって発生される力、固定止め20におけるロードセルで検出した力がわかってい る場合は、二つのエンボス加工用シリンダ３、５間の反作用力を算出することが 可能である。その結果、ロードセルが検出した力を一定に維持することにより（ 調整可能な止め22を専用のアクチュエータの手段で連続的に調整することにより ）、エンボス加工用シリンダ３、５間の圧力を所定の値に保つことが可能になる 。 図面は、単に、単に本発明の実質的な開示としてなされた例を示すものであり 、本発明は、本発明の範囲及び概念を逸脱することなしに、形状および構成にお いて変形可能であることが理解されるべきである。請求の範囲に記載されたいか なる参照符号も、説明と図面を参照して請求の範囲の読解を容易にすることを目 的とし、請求の範囲によって提示される保護の範囲を限定するものではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ， ＥＥ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＶ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，Ｔ Ｍ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１の組の突起（P3）を表面に備えた第１のエンボス加工用シリンダ（３） と、第２の組の突起（P5）を表面に備えた第２のエンボス加工用シリンダ（５） とを有し、上記二つのエンボス加工用シリンダがニップを形成し、またそれぞれ 第１、第２のエンボス加工用シリンダ（３、５）と共動する第１、第２の加圧ロ ーラ（７、９）を有し、第１の組の突起（P3）の幾つかが第２の組の突起（P5） の幾つかと一致し、第１の組の他の突起が第２の組の相応した突起とづれるよう に第１、第２の組の突起（P3、P5）が構成されるエンボス及びラミネート加工機 において、 上記二つのエンボス加工用シリンダ（３、５）が異なる直径を有することを特 徴とするエンボス及びラミネート加工機。 ２．二つのエンボス加工用シリンダ（３、５）の軸に関連する歯車（31、33）が キー止めされ、上記歯車が相互に係合して一方のシリンダから他のシリンダへ回 転動作を伝達し、上記歯車が異なる数の歯を有し、直径の異なる二つのエンボス 加工用シリンダが同じ周速で回転される請求の範囲１に記載のエンボス及びラミ ネート加工機。 ３．第１の組の突起（P3）が、第１の整列方向（Lx3）において第１の間隔で設 けられ、また、第２の整列方向（Ly3）において第２の間隔で設けられ、上記第 １、第２の整列方向が０以外の角度（α）を成し、第２の組の突起（P5）が第３ の整列方向に上記第１の間隔で、また、第４の整列方向（Lx5）に上記第２の間 隔で配置され、上記第３、第４の整列方向が、上記第１、第２の整列方向によっ て形成された角度（α）とほぼ等しい角度を成し、上記第１の整列方向（Lx3） と上記第３の整列方向（Lx5）が、関連するエンボス加工用シリンダの軸（A3、A 5）に対して同方向に傾斜し、上記第１、第３の整列方向（Lx3、Lx5）が、関連 するエンボス加工用シリンダ （３、５）の軸（A3、A5）に対して同じ傾斜（β3＝β5）または異なる傾斜（β 3、β5）を有する請求の範囲１または２に記載のエンボス及びラミネート加工機 。 ４．第１の組の突起（P3）が、第１の整列方向（Lx3）に第１の間隔で、また、 第２の整列方向（Ly3）に第２の間隔で設けられ、上記第１、第２の整列方向が ０以外の角度（α）を成し、第２の組の突起（P5）が、第３の整列方向（Lx5） に上記第１の間隔で、また、第４の整列方向（Ly5）に上記第２の間隔で設けら れ、上記第３、第４の整列方向が、上記第１、第２の整列方向によって形成され た角度（α）とほぼ等しい角度を成し、上記第１の整列方向（Lx3）と上記第３ の整列方向（Lx5）が、関連するエンボス加工用シリンダの軸（A3、A5）に対し て逆方向に傾斜し、上記軸と二つの異なる角度（β3、β5）をなす請求の範囲１ または２に記載のエンボス及びラミネート加工機。 ５．第１の組の突起（P3）が、関連する整列方向における第２の組の突起（P5） と異なる間隔で、整列方向に整列されていることを特徴とする請求の範囲１また は２に記載のエンボス及びラミネート加工機。 ６．上記突起が1cm²あたり6〜150の密度、好ましくは1cm²あたり10〜60の密度を もっていることを特徴とする請求の範囲１〜４のいずれかに記載のエンボス及び ラミネート加工機。 ７．二つのエンボス加工用シリンダ（３、５）が動作中に制御された温度に維持 されることを特徴とする請求の範囲１〜６のいずれかに記載のエンボス及びラミ ネート加工機。 ８．二つのエンボス加工用シリンダ（３、５）間の圧力に比例する信号を発生す るロードセル（20）と、上記信号に基づき、エンボス加工用シリンダ（３、５） 間の圧力を一定に保つ制御システムとを有する記請求の範囲の １〜７のいずれかに記載のエンボス及びラミネート加工機。 ９．二つのシリンダが僅かに異なる周速度で駆動される請求の範囲の１〜８のい ずれかに記載のエンボス及びラミネート加工機。 10．帯状材料の第１の層（N3）がエンボシングされ、第１の組の突起（P3）を有 する第１のエンボス加工用シリンダ（３）の周囲を走行し、 帯状材料の第２の層（N5）が第１の層とは別にエンボシングされ、第２の組 の突起（P5）を有する第２のエンボス加工用シリンダ（５）の周囲を走行し、 二つのエンボ加工した層（N3、N5）が、上記二つのエンボス加工用シリンダ 間に形成されたラミネーションニップにおいて積層され、二つのエンボス加工用 シリンダの突起（P3、P5）が上記ラミネーションニップにおいてある領域におい てのみ相互に関連するエンボス及びラミネート加工方法において、 異なる直径の二つのエンボス加工用シリンダ（３、５）が使用されることを 特徴とするエンボス及びラミネート加工方法。