JP2011051755A

JP2011051755A - 巻取用紙管

Info

Publication number: JP2011051755A
Application number: JP2009203602A
Authority: JP
Inventors: Reiji Yano; 礼治矢野; Hiroshi Sumida; 浩隅田
Original assignee: Marusumi Paper Co Ltd
Current assignee: Marusumi Paper Co Ltd
Priority date: 2009-09-03
Filing date: 2009-09-03
Publication date: 2011-03-17

Abstract

【課題】紙管と口金の滑りがなく強固に装着でき、しかも、真円度を損なうことのない、口金を有する紙管を提供する。
【解決手段】巻取用紙管の両端に取付けられている口金付き紙管において、紙管の中空部において嵌入されている口金本体の内側から半径方向外側に向けてポンチ孔が１２個形成されており、該ポンチ孔の紙管紙層への食い込み深さが、３．０〜５．０ｍｍとなるように設けられていることを特徴とする巻取用紙管。クロロプレンゴム系接着剤により、口金が紙管に接着されていること、ポンチ孔の形状が紙管の長手方向に長くなっていること、口金材の引張強度が３５０Ｎ／ｍｍ^２以上であることが望ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、口金の強化された巻取用紙管に関するものである。

従来、長尺の紙やフイルム巻取用の巻芯として紙管が使用されており、該管の両端部には通常補強のために鋼板や亜鉛メッキ板等で形成された口金が装着されている。

図１及び図２に示すように、口金２は円形のつば部と円筒形のはかま部が一体に形成された中空状のものである。口金２は、紙管１の中空部に嵌合するもので、該口金はかま部を紙管の両端から紙管中空部内へ挿入し、次いでポンチングを用いて口金はかま部の内側から数カ所ポンチ３が打ち込まれ、該ポンチングによってはかま部より外部へ突き出た部分を紙管内周面に食い込ませて口金を紙管に装着固定している。

更に、紙管端部を強化する必要のあるものは、紙管の強度を増強するほかに、口金材を厚くしたり、硬度の高いものにしたり、或は口金と紙管に形成するポンチの数を増加したり若しくはポンチの形を四角錐から円錐形に変更したり（特許文献１、特許文献２）、口金の内周面を押圧して窪ませて紙管の密度を高めてからポンチングを行ったり（特許文献３）、また口金の円形平板部（つば部）に係止爪を形成したり（特許文献４）、口金と紙管を接着剤で接着させたもの（特許文献５）等種々の対策が講じられているが、紙管端部の口金部の強化には限界があった。

実公平２−４５２６３号公報特開平１１−１２３４７８号公報実登第２５７４９５５号公報特許第３６４８４５９号公報特開平１−９７６３０号公報

最近の新聞印刷輪転機は、従来のベルトブレーキから急停止に効果のあるセンターブレーキ方式が多くなり、また新聞印刷用巻取の大径化が進み、巻取直径が約１ｍを越え、重量も１トン以上のものも使用されるようになっている。

これらの巻取は、輪転機の印刷スピードが上昇していることもあり、ブレーキ作動時や急停止時等に紙管の口金部に多大のトルクが作用し、これに耐えることができず、紙管内側と口金部との間で空転することがある。空転が発生すると、テンション制御不良となって印刷ができなくなり、ひどい場合には空転による摩擦熱により紙管が発火することがある。また、空転に至らない場合でも、印刷中、チャックの口金への食い込みが進むことにより、新しい巻取紙へのペスター時に、紙の端がずれるという問題がある。

上質紙や塗工紙等の平判製品はワインダーで所定の長さに巻取られ、更に平判カッターで裁断されるが、この間にワインダーでの高速回転中の急ブレーキ作動や平判カッターでの急停止等は不良紙を除去する上で回避できず、その都度口金部に多大のトルクが作用する。この頻度が多くなると口金装着の耐久力が低下し、紙管内側と口金部との間で空転すると、巻取が停止せず大量の損紙が発生するばかりでなく、前述同様紙管が発火する危険性がある。

特に、ワインダーと平判カッター間の工程では紙管が繰り返し使用されることから、口金部の強化品が強く望まれている。現在使用されている紙管の口金は、鋼の材質を強化し、ポンチの形状を工夫したり、更に口金つば部に三角爪を設ける等種々の対策が講じられているが、多大のトルクが作用した場合、紙管内側と口金部との間で滑り出すことがあり、口金つば部に設けた三角爪では、口金が紙管から抜けたり、曲がったり又は折れたりして係止爪の効果がなくなることがある。

また、ポンチの形状やその数等にもよるが、ポンチを打つことにより口金内部が変形し、真円度が失われる。そのため、巻取紙を輪転機にセットした時、偏芯状態で装着され、印刷中に紙がばたつき、印刷面のトラブルが発生することがある。
本発明の課題は、紙管と口金の滑りがなく強固に装着でき、しかも、真円度を損なうことのない、口金を有する紙管を提供するものである。

本発明は、巻取用紙管の両端に取付けられている口金について、ポンチ孔の紙層への食い込み深さや、ポンチ孔の個数、形状等を特定することにより、上記課題を解決できることを見出したものであり、以下の構成をとる。

（１）巻取用紙管の両端に取付けられている口金付き紙管において、紙管の中空部において嵌入されている口金本体の内側から半径方向外側に向けてポンチ孔が１２個形成されており、該ポンチ孔の紙管紙層への食い込み深さが、３．０〜５．０ｍｍとなるように設けられていることを特徴とする巻取用紙管。
（２）クロロプレンゴム系接着剤により、口金が紙管に接着されていることを特徴とする（１）に記載の巻取用紙管。
（３）ポンチ孔の形状が紙管の長手方向に長くなっていることを特徴とする（１）または（２）に記載の巻取用紙管。
（４）口金材の引張強度が３５０Ｎ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の巻取用紙管。

本発明によれば、直径が大きく回転速度が速い場合でも、口金の滑りがなく、偏芯によるダブリなどの問題を起こさない巻取用紙管を提供することができる。

本発明の紙管の要部断面図紙管の両端に取付けられる口金の外観を示す斜視図

以下、本発明の実施の形態を説明する。
（紙管）
ここでいう紙管とは、通常の紙で巻かれた筒状の管又はこれに樹脂を含浸されたものか若しくは予め樹脂を含浸した紙で巻かれた筒状のものである。
紙管用の原紙は、一般的には板紙である。この板紙は、円網抄紙機、長網抄紙機により、あるいは円網と長網を組合せた抄紙機により、３〜５層で抄紙されたもので、１層が坪量４０〜８０ｇ／ｍ^２の多層抄板紙である。また、長網抄紙機による単層抄きの紙（坪量１２０〜１８０ｇ／ｍ^２）を複数枚使用し、これを接着剤で積層（２〜４層）したものを原紙とする場合もある。

紙管は、これらの原紙に紙管用接着剤を施し、これをマンドレルと呼ばれる金属製の芯棒に螺旋状かつ層状に、連続的に巻きつけることにより筒状に形成される。紙管の大きさは、用途にもよるが巻取紙製品の場合には直径１１０ｍｍ、内径８０ｍｍ、紙管の肉厚１５ｍｍのものが標準である。

（紙管用接着剤）
紙管製造に使用する接着剤は、安全で使い勝手がよい水性接着剤が一般的である。この水性接着剤は、接着作業性、安全性、及び経済性などの面で利点を持つ。この接着剤の中で、業界で多用されている水性接着剤は、ポリ酢酸ビニル系エマルジョン及びポリビニルアルコール水溶液である。ポリ酢酸ビニル系エマルジョンは、木工用、紙加工用に広く使用されており、初期接着力など作業性は良好であるが、形成接着層が比較的柔軟なため、扁平耐圧強度がやや低くなる。
一方、ポリビニルアルコール水溶液は、形成接着層が比較的硬いため、扁平耐圧強度が高く、耐水性も良好であるが、低温で粘度が著しく上昇するため、冬季の接着作業性に難点がある。これらの紙管用接着剤が、要求される紙管の品質や、紙管製造における作業性を考慮して、適宜使用されている。
紙巻取用の紙管の場合、紙管の扁平耐圧強度は２７００Ｎ／１０ｃｍ以上、好ましくは３０００Ｎ／１０ｃｍ以上である。紙管の扁平耐圧強度が低いと、運搬、保管時などに巻取の変形を起こし、用紙使用時のダブリなどの問題を起こすことがある。

（口金）
巻取用の紙管は、その補強のために両端に金属製の口金が嵌着されている。紙管用の口金は、鋼板や亜鉛メッキ鋼板等で形成されており、厚さは、０．８〜１．４ｍｍ程度である。口金の形状は、通常、紙管の端部に嵌合し得るものであって、円形のつば部と円筒形のはかま部が一体に形成された中空状のものである。円形のつば部の幅は、紙管の肉厚より少し小さめにし、紙管よりはみ出さないようにしている。円筒形のはかま部の外径は紙管の内径よりやや大きめにしておくと挿入した場合に強固に密着させることができるが、その先端部分は紙管端部から内側に挿入し易いように紙管の内径よりも少し狭めておくとよい。はかま部の長さは、３８〜１５０ｍｍ程度である。
口金の材質の引張り強度は３５０Ｎ／ｍｍ^２以上、好ましくは３９０Ｎ／ｍｍ^２以上であると、口金が変形しにくく、その結果、トルク強度（回転トルクに耐えられず口金が空転し始めるトルク）が高くなるので好ましい。

（ポンチング）
紙管用の口金は、回転ズレ防止のため口金の内側から外側にポンチが打ち込まれ、ポンチングにより突き出た部分を紙管内周面に食い込ませて口金を紙管に固定している。
通常のポンチは、四角錐状で、ポンチ孔は四角錐の４隅が切断され、概略三角形の４つの爪が形成されているものである。これらの爪が紙管内面の紙層に食い込み、口金が紙管に固定されるようになっている。
ポンチ形状を工夫しポンチ孔の先端部が切断することがないように丸型ポンチ等を使用したものが提案されているが、本発明では、前述したポンチ孔の先端に切断部を有するポンチ形状のものを採用している。ポンチ孔の形状は、紙管の長手方向（紙管円筒の中心軸方向）に長いことが好ましい。このようなポンチ形状として、前述した四角錐や楕円錐のポンチ等を挙げることができる。ポンチ孔の形状を紙管の長手方向に長くすることで、紙管の損傷を抑えながら、紙管の回転方向に働くトルク強度を高くすることが出来る。

（ポンチングの個数）
従来のポンチングの個数は、口金はかま部の内周面に等間隔に６〜１０個程度とされている。同じポンチ形状・ポンチング深さの場合では、ポンチングの個数が多いほどトルク強度は高くなると予想されるが、ポンチングの個数が多いと、隣り合うポンチ孔が接近し、紙管の内面の紙層が破壊され、口金が空転しやすくなり、逆にトルク強度が低くなる。
ポンチングを２列、千鳥状にする形態もあるが、本発明の紙管ではポンチング個数を１列、１２個としている。

（ポンチングの深さ）
ポンチングの深さが深過ぎると、紙管に割れが生じたり、口金部分の紙管の外径が大きくなる問題が生じる。特にポンチングの個数が多い場合に、ポンチング深さが深すぎると、口金の変形が大きくなり、輪転機等でのチャッキングに不具合を生じることがある。
本発明では、前述したようにポンチング個数を１２個、１列とした場合の、最適なポンチング深さを３．０〜５．０ｍｍとしている。ここでいうポンチング深さとは、ポンチングにより、口金はかま部外周から突出した部分の高さをいう。
ポンチング深さが３．０ｍｍより浅いと、紙管への食い込みが不十分となり、トルク強度が不足する。５．０ｍｍより深いと、ポンチ孔が接近しているので、紙管の内面の紙層破壊により、トルク強度が低くなる。また、口金内部が変形し、真円度が失われ、巻取紙を輪転機にセットした時、偏芯状態で装着され、印刷中に紙がばたつき、印刷面のトラブルが発生することがある。
紙管の製造において、ポンチングによる紙管への食い込みは、簡易的に紙管の口金ポンチ部を水に浸漬して積層されている原紙を剥がし、内側から何層目まで破れているかによって確認することができる。
トルク強度は温度・湿度条件によっても変わってくる。特に冬季の乾燥期は、紙管の紙層部の持つ水分が低くなり、割れやすくなる傾向があるので、ポンチング深さを浅くするのが好ましい。

（口金用接着剤）
本発明の紙管では、口金を紙管に固定するために、接着剤を使用するのが好ましい。使用する接着剤としては、エマルジョン型接着剤、溶液型接着剤、感圧型接着剤など各種のものが使用可能であり、具体的には、酢酸ビニル樹脂系、ゴム系、フェノール樹脂系、エボキシ樹脂系などの接着剤があり、その中でも、乾燥したのちに指圧程度ですぐに接着できるコンタクト接着剤が、紙管と口金の接着では初期接着力が強く好適である。代表的なコンタクト接着剤として、クロロプレンゴム系接着剤が挙げられる。口金用接着剤の塗布量は、接着剤の種類にもよるが、例えば、ゴム系接着剤の場合には、３０ｇ／ｍ^２〜２００ｇ／ｍ^２、好ましくは７０ｇ／ｍ^２〜１５０ｇ／ｍ^２である。口金用接着剤を使用することにより、トルク強度は１０〜２０％向上する。

（一体化方法）
口金用接着剤は、通常、紙管の口金と接触する面に所定量塗布する。あるいは、紙管への塗布に加えて口金はかま部外周面に塗布してもよい。次いで、口金を紙管端部から挿入し、一般に採用されているポンチング・エキスパンダー処理により口金と紙管を一体化させる。

本発明の紙管によれば、ポンチングに伴い、紙管の紙層を大きく破壊することなく、トルク強度が高い紙管を得ることができるから、強い回転トルクに対しても十分耐えることが出来るので、巻取の直径が大きい場合や、回転速度の早い場合にも対応でき、印刷物などの生産効率の向上に寄与することができる。

以下、実施例及び比較例により、本発明の効果を具体的に表す。
（実施例１）
紙管原紙（福山製紙株式会社製商品名：Ｍ１、坪量５９０ｇ／ｍ^２）１８枚とポリサンド（クラフト紙５０ｇ／ｍ^２＋レジン２０ｇ／ｍ^２＋クラフト５０ｇ／ｍ^２）１枚とライナー（東海パルプ株式会社製坪量２８０ｇ／ｍ^２）１枚を積層し、内径７９．０ｍｍ、外径１１０．０ｍｍ、長さ１，６２６ｍｍの新聞用紙管を製造した。
つぎに、この紙管の両端に、厚さ１．２ｍｍ、つば外径１０８．０ｍｍ、はかま長さ５０ｍｍの口金（材質：電気亜鉛めっき鋼板ＳＥＦＣ３９０、引張り強さ３９０Ｎ／ｍｍ^２）を紙管仕上げ機によって装着し、ポンチングとエキスパンダー処理を行った。紙管仕上げ機のポンチングヘッドの駒として、四角錐台形状のポンチを使用し、ポンチングは１列等間隔で１２個配列するように行った。ポンチングヘッドは、四角錐台の形状で、底部が１０ｍｍ×８ｍｍの長方形で、先端部が３ｍｍ×１ｍｍの長方形で、底部の長方形と先端部の長方形は、ともに紙管の長手方向に長くなっている。また、四角錐台の高さは５ｍｍである。ポンチング深さ設定値は８９．０ｍｍφとした。
なお、口金を装着するに先立ち、口金用接着剤として、コンタクト接着タイプのゴム系の接着剤であるクロロプレン系溶剤形接着剤（コニシ株式会社製商品名：コニシボンドＧ１７）を使用し、紙管の口金装着部に接着剤を７０ｇ／ｍ^２付着させ、オープンタイムとして３０分経過した後に口金を装着している。

（実施例２）
ポンチング深さ設定値を９１．０ｍｍφとした以外は実施例１と同様に紙管を製造した。
（実施例３）
ポンチング深さ設定値を９２．０ｍｍφとした以外は実施例１と同様に紙管を製造した。
（実施例４）
ポンチング深さ設定値を９３．０ｍｍφとした以外は実施例１と同様に紙管を製造した。
（実施例５）
口金用接着剤を使用しなかったこと以外は実施例１と同様に紙管を製造した。
（実施例６）
口金用接着剤を使用しなかったこと以外は実施例２と同様に紙管を製造した。
（実施例７）
口金用接着剤を使用しなかったこと以外は実施例３と同様に紙管を製造した。
（実施例８）
口金用接着剤を使用しなかったこと以外は実施例４と同様に紙管を製造した。

（比較例１）
ポンチング深さ設定値を９４．０ｍｍφとした以外は実施例８と同様に紙管を製造した。
（比較例２）
ポンチング深さ設定値を９４．５ｍｍφとした以外は実施例８と同様に紙管を製造した。
（比較例３）
ポンチング深さ設定値を８８．０ｍｍφとした以外は実施例８と同様に紙管を製造した。
（比較例４）
紙管仕上げ機のポンチングヘッドの駒として、四角錐台形状のポンチを使用し、ポンチングは１列等間隔で１０個配列するように行った。ポンチングヘッドは、四角錐台の形状で、底部が１２ｍｍ×８ｍｍの長方形で、先端部が３ｍｍ×１ｍｍの長方形で、底部の長方形と先端部の長方形は、ともに紙管の長手方向に長くなっている。また、四角錐台の高さは５ｍｍである。その他は実施例１と同様に紙管を製造した。
（比較例５）
口金用接着剤として、酢酸ビニル樹脂エマルジョン形接着剤（コニシ株式会社製商品名：コニシボンドＣＦ１０５１Ｗ）を使用し、オープンタイムなしで接着した以外は、比較例４と同様に紙管を製造した。
（比較例６）
口金用接着剤を使用しなかったこと以外は比較例５と同様に紙管を製造した。
（比較例7）
ポンチング深さ設定値を９４．０ｍｍφとした以外は比較例４と同様に紙管を製造した。

実施例１〜８、比較例１〜７で製造した紙管の製造条件、及び評価結果を表１に示す。なお、評価は、次のとおりとした。
ポンチング深さ設定値：ポンチング装置のポンチングヘッドが最も突出した状態を外径で表示したもの。
ポンチング深さ：ポンチングにより、口金が突出した部分の高さをハイトゲージにより測定し、全てのポンチングの平均値を算出した。
トルク強度の測定：紙管トルク測定器（株式会社東予理研製）により測定した。
紙管の膨れ：口金のポンチング部分の紙管の外径を測定し、紙管の膨れが０．３ｍｍ以上のものを×の評価、０．３ｍｍ未満のものを○の評価とした。

表１に示したように、本発明の実施例では、いずれもトルク強度が高く、紙管の膨れが発生していないことがわかる。
比較例１は、ポンチング深さ設定値が９４．０ｍｍφと深いので、ポンチング深さが５．１ｍｍと深くなって、トルク強度がまずまず高いが、膨れが発生した。ポンチ孔の紙管の紙層への食い込みが深過ぎたためと考えられる。
比較例２は、ポンチング深さ設定値が９４．５ｍｍφと深いので、ポンチング深さが５．３ｍｍと深くなって、トルク強度が比較例１より低くなって膨れも発生している。
比較例３は、ポンチング深さ設定値が８８．０ｍｍφと浅いので、ポンチング深さが２．５ｍｍと浅くなって、紙管の紙層へのポンチ孔の食い込みが不足し、トルク強度が低くなっていると考えられる。
比較例４は、ポンチ数を１０個とした以外は実施例１と同じ条件であるが、トルク強度は実施例１より低くなっている。
比較例５は、口金用接着剤として、酢酸ビニル系接着剤を使用したものであるが、クロロプレンゴム系接着剤を使用した比較例４よりもトルク強度が低くなっている。
比較例６は、口金用接着剤を使用しなかった例であり、比較例４や比較例５に比べトルク強度が低くなっている。
比較例７は、ポンチング深さ設定値が９４．０ｍｍφと深いので、ポンチング深さが５．２ｍｍと深くなってトルク強度は高いが、膨れが発生している。

本発明の巻取用紙管は、新聞用紙や印刷用紙などの紙やフィルムなどのシートを巻取るための紙管として、使用可能である。

Claims

巻取用紙管の両端に取付けられている口金付き紙管において、紙管の中空部において嵌入されている口金本体の内側から半径方向外側に向けてポンチ孔が１２個形成されており、該ポンチ孔の紙管紙層への食い込み深さが、３．０〜５．０ｍｍとなるように設けられていることを特徴とする巻取用紙管。
クロロプレンゴム系接着剤により、口金が紙管に接着されていることを特徴とする請求項１に記載の巻取用紙管。
ポンチ孔の形状が紙管の長手方向に長くなっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の巻取用紙管。
口金材の引張強度が３５０Ｎ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の巻取用紙管。