JP2010110803A - 内径紙管および金属帯の巻取方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属帯のコイル内径に発生するリールマークおよびセグメントマークの防止に有効なに内径紙管を提供すると共に、その内径紙管への金属帯の巻取方法を提案する。
【解決手段】紙管の外周面にゴム層を有すると共に、そのゴム層の外周面の１箇所に金属帯の厚さの２．５倍以上の段差の縦壁部と外周方向長さが１０ｍｍ以上のテーパ部からなるレ型の切込部を紙管軸方向に設けた内径紙管の外周に金属帯を巻き付けるに際して、巻き取る金属帯の先端部分を巻取リール外周の曲率半径以下に湾曲変形させた後、その形状矯正した金属帯の先端部分をゴム層に設けた切込部に当接し、その後、金属帯の巻き取りを開始する。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属帯のコイル内径に装着する内径紙管とその内径紙管への金属帯の巻取方法に関し、特に、軟質で板厚が厚い金属帯を巻き取ってコイルとするときに、コイル内径部におけるリールマーク（トップマーク）の発生を防止することができる内径紙管とその内径紙管への金属帯の巻取方法に関するものである。

例えば、鋼帯のような金属帯を巻取リール（テンションリール）に巻き取ってコイルとする際、金属帯先端の１巻目と２巻目の重なり部に生ずる段差によって、「リールマーク」あるいは「トップマーク」と称される、板幅方向の線状凹凸欠陥が発生することが知られている。また、テンションリールの整備不良から、リールを構成するセグメント間で段差が生じ、これに起因して「セグメントマーク」と称される凹凸欠陥が発生することもある。さらに、ユーザーにおいても、コイルを巻戻リール（ペイオフリール）に装着し、巻き戻す際に同様の欠陥が発生することがある。（以降、上記欠陥を総称して「リールマーク」という。）

上記のような凹凸欠陥の歪量は軽度であり、通常、部材に成形加工する際の塑性変形によって軽減されるので、実用上はほとんど問題となることはない。しかし、自動車車体等に使用される鋼帯（冷延鋼帯、熱延鋼帯、表面処理鋼帯）の中には、自動車の屋根材（ルーフ材）やトラック荷台のゲートパネルのように、プレス成形等の成形加工で導入される歪量が５％以下と極めて少なく、かつ美麗な外観が要求される部材に用いられるものがある。上記のような軽度の加工しか受けない部材に用いられる鋼帯では、加工歪量が小さいため、例え、レベラーを通したとしても、凹凸欠陥がそのまま残ってしまう。また、加工後、凹凸欠陥が見え難くなっていても、その後の塗装で浮き出てくることもある。そのため、斯かる用途に用いられる鋼帯には、通常の表面欠陥だけでなく、リールマークの発生のないことが強く求められている。

一般に、リールマークは、巻き取る鋼帯が軟質であればあるほど、また、板厚が厚ければ厚いほど発生しやすく、鋼帯の材質を硬質化したり、板厚を低減したりすることがリールマークの防止には有効である。しかし、スプリングバック等の成形性および製品設計上の観点から、材質の硬質化や板厚低減という手段は、実質上、実施不可能である。そこで、鋼帯が軟質であってもあるいは板厚が厚くとも、リールマークが発生し難い巻取技術の開発が望まれている。

リールマークを解決する方法として、例えば、テンションリールに凹部を付与し、その凹み部にコイル先端を差し込み、コイル先端郡の重なりを軽減させることでリールマークを改善する方法、テンションリールにゴムスリーブを装着し、あるいは、さらにそのゴムスリーブに浅い窪み部や段差を設けて鋼帯を巻き付ける方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。しかし、これらの方法では、ある程度の効果は得られるものの、必ずしも十分な効果が得られるわけではない。また、ユーザーにおいて巻き戻す際に発生するリールマークには対処し得ないという問題もある。
特開平０６−０１６３４１号公報 実開平０１−０９６２１４号公報

そこで、巻取リールに鋼製あるいは紙製の管状スリーブを装着し、これに鋼帯を巻き付けてコイルとし、コイル内径部に上記スリーブを装着したまま製品コイルとして出荷する方法が提案、実施されている。しかし、鋼製のスリーブは硬いため、また、紙製のスリーブは、単純な筒状でしかないため、セグメントマークの改善にはある程度の効果を有するものの、リールマークに対しては十分な効果が得られない。

そこで、本発明の目的は、金属帯のコイル内径に発生するリールマークおよびセグメントマークの防止に有効な内径紙管を提供すると共に、その内径紙管への金属帯の巻取方法を提案することにある。

発明者らは、降伏応力が３００ＭＰａ以下、かつ、板厚が１．０ｍｍ以上の鋼帯を巻き取り対象として、上記課題の解決に向けた検討を重ねた。その結果、紙製スリーブの外周にゴム層を設けると共に、そのゴム層の１箇所に適正な寸法を有するレ型切込部を設けること、および、鋼帯の先端を上記紙製スリーブに巻き付ける際には、金属帯先端部を湾曲させる形状矯正を施すことが、リールマークの発生防止に極めて有効であることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、金属帯のコイル内径に装入する紙製の紙管であって、外周面にゴム層を有すると共に、そのゴム層の外周面の１箇所に金属帯の厚さの２．５倍以上の段差の縦壁部と外周方向長さが１０ｍｍ以上のテーパ部からなるレ型の切込部を紙管軸方向に設けてなることを特徴とする内径紙管である。

本発明の上記内径紙管は、紙製部分の厚さが１０〜３０ｍｍ、ゴム層の厚さが２〜５ｍｍであることを特徴とする。

また、本発明は、上記内径紙管の外周に金属帯を巻き付けてコイルとする金属帯の巻取方法であって、巻き取る金属帯の先端部分を内径紙管外周の曲率半径以下に湾曲変形させた後、その形状矯正した金属帯の先端部分をゴム層に設けた切込部に当接し、その後、金属帯の巻き取りを開始することを特徴とする金属帯の巻取方法を提案する。

本発明の上記巻取方法は、金属帯先端の形状矯正部分の長さをコイル先端から切込部の外周方向長さ以上とすることを特徴とする。

また、本発明の巻取方法は、形状矯正した金属帯の先端部分を内径紙管のゴム層の切込部に当接後、その先端部分を粘着テープでゴム層に固定してから金属帯の巻き取りを開始することを特徴とする。

本発明の巻取方法における金属帯は、降伏応力が３００ＭＰａ以下および／または板厚が１．０ｍｍ以上の鋼帯であることを特徴とする。

本発明によれば、金属帯（鋼帯）コイル内径部に発生するリールマークを軽減するとともに、発生長さも低減することができるので、加工歪量の少ない部材の製品品質向上、製品歩留まり向上および在庫の削減のいずれをも実現することができる。

本発明は、上述した課題の解決方法を検討するに当たり、スリーブの素材を紙製のものに限定した。その理由は、鋼製スリーブは硬質であり、リールマークの発生を防止するには不向きであるからである。そこで、紙製のスリーブ（紙管）に限定して、リールマークを軽減する方法について検討を重ねた。その結果、金属帯を巻き取る際に、紙管の外周面に緩衝材となるゴム層が設けられ、そのゴム層の外周面の１箇所にレ型の切込部を紙管軸方向に設けた内径紙管を用いると共に、金属帯の先端部分の形状矯正を行う必要があることを見出し、本発明を完成させた。

図１は、本発明に係る内径紙管の断面図を模式的に示したものであり、１は紙製のスリーブ（紙管）、２はゴム層、３はレ型の切込部を示す。紙管１は、巻き取ったコイルの強度を確保し、巻き取り機側の形状の影響を受けず、セグメントマークを防止するためには、ある程度の厚さを有することが必要であり、１０ｍｍ以上の厚さであることが好ましく、２０ｍｍ以上がより好ましい。しかし、紙管の厚さを過度に厚くしても、上記効果が飽和し、紙管の製造コストが上昇するだけなので、上限は３０ｍｍ程度とするのが好ましい。なお、スリーブの素材である紙質は、ダンボールあるいは圧縮紙が好ましい。

ゴム層２を紙管上に保持する方法は、特に規定するものではないが、例えば、板状ゴムを上記紙管の外周面に巻き付けて接着剤で貼り付けたものでもよく、さらに、その端部をステープラー等で固定したものでもよい。ただし、接着剤を用いる場合は、接着剤の塗布ムラによる凹凸がでないように、接着剤はできるだけ平滑に塗布するのが好ましい。また、板状ゴムを用いる代わりに筒状のゴムを一体成形し、これを紙管に嵌合させたものでもよい。また、ゴム層２の厚さは、緩衝材としての機能を確保すると共に、後述する切込部を設ける必要性から、巻き付ける金属帯（鋼帯）の板厚の２．５倍以上であること、したがって、板厚が１．０ｍｍ以上の鋼帯を巻き取る場合には、ゴム層の厚さは２．５ｍｍ以上であることが好ましい。しかし、ゴム層の厚さが厚くなり過ぎると、緩衝材としての効果が飽和し、却って巻き取り難くなるだけでなく、製造コストも上昇するので、上限は５ｍｍ程度とするのが好ましい。なお、ゴムの材質としては、防錆油に対する耐油性のある天然ゴム（ＮＲ）やニトリルゴム（ＮＢＲ）などが好ましい。また、ゴムの硬さは、緩衝材としての効果を得るためにはＪＩＳ Ｋ６３０１で測定した硬さが４０〜７０Ｈｓ程度であるのが好ましい。

次に、上記ゴム層の１箇所に設けられたレ型切込部３について説明する。
この切込部３は、外周方向に対して垂直あるいはそれに近い縦壁部３１とそれに隣接したテーパ部３２からなり、金属帯の巻き取りを開始するに当たり、予め形状矯正された金属帯の先端部分を当接して収納することにより、先端部分の重なり段差に起因したリールマークの発生を防止する機能を有するものである。上記機能を得るためには、上記縦壁部３１とテーパ部３２の段差は、巻き取る金属帯の板厚の２．５倍以上である必要がある。上記段差が鋼帯の板厚の２．５倍未満では、鋼帯の巻取張力でゴム層が圧縮変形した場合に緩衝材としての役割を十分に果たすことができなくなるからである。なお、ゴム層の厚さが、金属帯の板厚の２．５倍で、上記段差が鋼帯の板厚の２．５倍の場合には、縦壁部３１とテーパ部３２の接点のゴム層厚は０となるが、それでもよい。

また、テーパ部３２は、ゴム層の外周方向の長さ（即ち、切込部の幅Ｗ）は、１０ｍｍ以上であることが好ましい。テーパ部の長さが１０ｍｍ未満では、切込部に金属帯先端を当接して巻き取りを開始しても、金属帯と内径紙管との間のスリップは少なからずあるので、形状矯正した鋼帯先端部分が切込部から外れて、リールマークを軽減する効果が得られない可能性があるからである。なお、テーパ部の長さ（切込部の幅Ｗ）の上限については、リールマーク防止の観点からは、特に制限はないが、長過ぎると、ゴム層にテーパ部を形成することが難しくなったり、テーパ部のゴム層の強度の低下を招いたりするので、２０ｍｍ程度とするのが好ましい。より好ましくは１０〜１５ｍｍの範囲である。

なお、上記テーパ部３２をなくして、切込部３を、幅Ｗが１０〜１５ｍｍで、深さが巻き取る鋼帯の厚さの２．５倍以上の溝としてもよい。この場合には、溝加工が容易で、金属帯の巻き取り方向の制限がない点で好ましいが、溝の角での当たり（潜接触）が強くなり、折れマークが発生し易くなるという欠点を有するので、その得失を考慮する必要がある。

次に、本発明の金属帯の巻取方法について、鋼帯を例にとって説明する。
本発明の金属帯の巻取方法は、上記内径紙管の外周に鋼帯を巻き付けるに際して、巻き取る鋼帯の先端を内径紙管外周の曲率半径以下に湾曲変形させる形状矯正を行った後、その形状矯正した鋼帯の先端部分を、ゴム層に設けた切込部に当接し、その後、鋼帯の巻き取りを開始することを特徴とする。

上記形状矯正を行う理由は、以下のとおりである。内径紙管は円筒形であるのに対して、金属帯は平板である。そのため、金属帯の先端部分を内径紙管にそのまま巻き付けると、金属帯の先端が内径紙管の半径方向外向きに反り返った状態となるため、リールマークの発生を助長してしまう。そこで、内径紙管の外周面に沿わせる方向（半径方向内向き）に湾曲させることで、リールマークの発生を防止しようとするものである。湾曲させる鋼帯の先端部分の範囲は、ゴム層に設けた切込部の外周方向長さ、即ち、切込部の幅以上とするのが好ましい。なお、形状矯正部分の長さの上限に特に制限はないが、形状矯正の作業負荷の点から３００ｍｍ程度とするのが好ましい。

また、先端部分を湾曲させる際の曲率半径は、少なくとも内径紙管の外周の曲率半径より小さくする必要があり、より好ましくは巻取リールの外周の曲率半径以下である。内径紙管外周の曲率半径以下とすることにより、鋼帯を内径紙管に巻き付けた際、先端が内径紙管の外周面に沿って密着するため、リールマークの原因となる先端部分の重なりが軽減されるからである。なお、先端部分を形状矯正する方法に特に制限はないが、例えば、金属帯の先端を冶具に挟み、内径紙管外周の曲率半径より小さい半径を有する円筒形あるいは円柱形の冶具外周に巻き付ける方法が好適である。また、巻付冶具の曲率半径は、金属帯のスプリングバックを考慮して決定するのが好ましい。

なお、上述したように、金属帯の巻き取りを開始する際には、通常、張力を付与しつつ巻き取るため、金属帯の先端が内径紙管とスリップを起こして、切込部に当接させた金属帯の先端部分が切込部から外れてしまうことがある。これを防止するには、金属帯先端を切込部に当接した際、先端部分を粘着テープ等でゴム層に固定するのが好ましい。

なお、リールマークは、材質が硬く、板厚が薄い金属帯では発生し難い。したがって、本発明の巻き取り方法は、リールマークが発生しやすい軟質あるいは板厚の厚い金属帯に適用することが好ましく、具体的には、降伏応力が３００ＭＰａ以下および／または板厚が１．０ｍｍ以上の鋼帯に対して適用することが好適である。なお、上記鋼帯には、冷延鋼板、熱延鋼板およびそれらに溶融めっきや電気めっき、塗装処理などを施した表面処理鋼板が含まれる。

板厚が１．０ｍｍのＳＰＣＣクラスの一般冷延鋼板（降伏応力：２５０ＭＰａ）を２０インチ（５０８ｍｍφ）のテンションリールに巻き取る際にコイル内径部に発生するリールマークの発生長さを、巻取条件を、内径紙管の使用有無、内径紙管ゴム層の有無およびコイル先端の形状矯正有無により変化させて調査した。なお、上記コイルの巻き取りに用いた内径紙管は、紙管部の厚さが２５ｍｍでゴム層の厚さは３ｍｍ、切込部テーパ部の長さ（幅Ｗ）は１２ｍｍとした。また、鋼帯先端の形状矯正は、先端から２００ｍｍの範囲を外径が５００ｍｍφの形状矯正冶具に沿わせて巻き付けることにより行った。また、リールマークは、コイル内径部を巻き戻して、リールマーク発生部分を目視で確認し、その部分の段差をダイヤルデプスゲージで測定し、その値が０．０８ｍｍ以上である部分の長さを測定することにより評価した。上記調査結果を表１に示した。

表１から、本発明の巻取方法に準じて、外周にゴム層を有する内径紙管を使用し、かつ、鋼帯の先端部分の形状矯正を行った場合には、リールマークの発生長さを１５ｍ以下に低減できることがわかる。

実施例１のＮｏ．６の条件において、ゴム層に設けた切込部のテーパ部の外周方向長さ（幅Ｗ）を１〜２５ｍｍの範囲で種々に変化させ、テーパ部の長さとリールマークの発生長さとの関係を、実施例１と同様の評価方法で調査した。結果を図２に示したが、テーパ部の長さを１０ｍｍ以上とすることにより、コイル内径部に発生するリールマークの発生長さを１５ｍ以下に低減できることがわかる。これに対して、上記条件を１つでも満たさない場合には、リールマークの発生長さが１５ｍを超えている。

Ｃ：０．００１０〜０．０６ｍａｓｓ％の低炭素鋼あるいは極低炭素Ａｌキルド鋼の連鋳製鋼素材を熱間圧延し、冷間冷延して板厚１．０ｍｍ×板幅１２２０ｍｍの冷延鋼板としたのち７７０〜８４０℃の温度で連続焼鈍し、その後、連続電気亜鉛めっきラインで表／裏それぞれ２０ｇ／ｍ^２の付着量の純亜鉛めっきを施し、電気亜鉛めっき鋼帯とした。その後、この鋼帯の内径に本発明の内径紙管を装着する目的で、リコイリングラインで巻き戻し、巻き取りを行った。この際、使用した内径紙管は、紙管内径５０８ｍｍφ、紙管厚み２５ｍｍ、ゴム層の厚み３ｍｍ、切込部の縦壁部段差２．５ｍｍ、テーパ部長さ１２ｍｍのものを用いた。また、コイル先端の形状矯正は、曲率半径２５４ｍｍ、矯正長さ２５０ｍｍとした。また、リールマークの発生長さは、実施例１，２と同様、凹凸の高さをダイヤルデプスゲージで測定し、その値が０．０８ｍｍ以上である長さとした。上記測定の結果を、表２に示した。

表２から、本発明の巻取方法に準じて、外周に所定寸法の切込部を設けたゴム層を有する内径紙管を使用し、かつ、鋼帯の先端部分の形状矯正を行った場合には、ロールマークの発生長さを１５ｍ以下に低減できることがわかる。これに対して、上記条件を１つでも満たさない場合には、リールマークの発生長さが１５ｍを超えている。

なお、上述の実施例では、電気亜鉛めっき鋼帯を例にとって説明したが、めっきが施されていない冷延鋼帯および溶融亜鉛めっきが施された非合金あるいは合金化溶融亜鉛めっき鋼帯、さらには塗装や化成処理が施された表面処理鋼帯に、本発明の技術を適用してもよいことは勿論である。

本発明の技術は、鋼帯に限定されるものではなく、鋼以外の各種金属帯およびそれらに種々のめっきや表面処理を施した金属帯にも好適に適用することができる。

本発明の内径紙管の断面図である。 内径紙管外周に設けたゴム層の切込部における外周方向長さとリールマーク発生長さとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１：紙製スリーブ（紙管）
２：ゴム層
３：切込部
３１：縦壁部
３２：テーパ部
ｈ：縦壁部の段差
ｗ：テーパ部の幅（紙管外周方向の長さ）

Claims (6)

1. 金属帯のコイル内径に装入する紙製の紙管であって、外周面にゴム層を有すると共に、そのゴム層の外周面の１箇所に金属帯の厚さの２．５倍以上の段差の縦壁部と外周方向長さが１０ｍｍ以上のテーパ部からなるレ型の切込部を紙管軸方向に設けてなることを特徴とする内径紙管。
2. 上記内径紙管は、紙製部分の厚さが１０〜３０ｍｍ、ゴム層の厚さが２〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の内径紙管。
3. 請求項１または２に記載の内径紙管の外周に金属帯を巻き付けてコイルとする金属帯の巻取方法であって、巻き取る金属帯の先端部分を内径紙管外周の曲率半径以下に湾曲変形させた後、その形状矯正した金属帯の先端部分をゴム層に設けた切込部に当接し、その後、金属帯の巻き取りを開始することを特徴とする金属帯の巻取方法。
4. 金属帯先端の形状矯正部分の長さをコイル先端から切込部の外周方向長さ以上とすることを特徴とする請求項３に記載の金属帯の巻取方法。
5. 形状矯正した金属帯の先端部分を内径紙管のゴム層の切込部に当接後、その先端部分を粘着テープでゴム層に固定してから金属帯の巻き取りを開始することを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載の金属帯の巻取方法。
6. 上記金属帯は、降伏応力が３００ＭＰａ以下および／または板厚が１．０ｍｍ以上の鋼帯であることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の金属帯の巻取方法。

Images