JP2011190112A - 変向ローラ - Google Patents

Abstract

【課題】確実かつ優しくフリースウェブを案内することができる、質量の小さなガイド周壁を提供する。
【解決手段】フリースウェブを案内する変向ローラであって、回転可能に支承されたガイド周壁１が設けられていて、該ガイド周壁の外周面２において、フリースウェブが接触して案内されるようになっており、ガイド周壁１の周壁材料３が、炭素繊維強化プラスチックによって形成されている形式のものにおいて、前記外周面２が、周壁材料３に設けられた摩耗防止層４によって形成されていて、該摩耗防止層が導電性を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の変向ローラ、すなわちフリースウェブを案内する変向ローラであって、回転可能に支承されたガイド周壁が設けられていて、該ガイド周壁の外周面において、フリースウェブが接触して案内されるようになっており、ガイド周壁の周壁材料が、炭素繊維強化プラスチックによって形成されている形式のものに関する。

例えば乳児用おむつや生理用品のような衛生製品用の帯状のフリースウェブの加工プロセスにおいて、フリースウェブを個々の加工段階の間において変向ローラによって案内することが、一般的に公知である。このような変向ローラは多くの場合駆動装置なしに運転されるので、駆動エネルギは、変向ローラの外周部において案内されるフリースウェブによって生ぜしめられねばならない。この場合製品に応じて、フリースウェブと変向ローラのガイド周壁との間におけるスリップを阻止することが必要である。ガイド周壁とフリースウェブとの間におけるこのような摩擦状態は、不都合な静電荷を生ぜしめ、このような静電荷は特にフリースウェブでは、繊維分布の不規則性や繊維複合体のはじけもしくは裂けを生ぜしめることがある。従って特にまた、加工プロセスの遮断時に変向ローラのガイド周壁とフリースウェブとの間において相対運動が生じることも回避されねばならない。ゆえに、慣性モーメントが大きいガイド周壁を有する変向ローラは、不適当である。慣性に基づく変向ローラの惰行回転はそのまま、材料ウェブを損傷させるおそれがある。

変向ローラのガイド周壁のための適宜な構成を調査すると、ＤＥ１０２００７０００５０５Ａ１には、繊維強化プラスチックから形成されたローラライニングが開示されている。これによって、慣性モーメントの小さい軽量のガイド周壁を実現することができる。このような繊維強化プラスチック製のガイド周壁は、しかしながら、６０００ｒｐｍまでの高回転数による使用時に変向ローラにおけるアンバランス現象を回避するために、後からの機械的な加工を付加的に必要とする。しかもガイド周壁の機械的に加工された表面には、個々の繊維部分が解れてフリースウェブと混合してしまう、というおそれがある。衛生製品の製造時にはこのような異物は許されない。

ＤＥ１０２００７０００５０５Ａ１

ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の変向ローラを改良して、確実かつ優しくフリースウェブを案内することができる、質量の小さなガイド周壁を提供することである。

この課題を解決するために本発明の構成では、冒頭に述べた形式の変向ローラにおいて、請求項１の特徴部記載のように、すなわち、回転可能に支承されたガイド周壁が設けられていて、該ガイド周壁の外周面において、フリースウェブが接触して案内されるようになっており、ガイド周壁の周壁材料が、炭素繊維強化プラスチックによって形成されている形式の、フリースウェブを案内する変向ローラにおいて、前記外周面が、周壁材料に設けられた摩耗防止層によって形成されていて、該摩耗防止層が導電性を有しているようにした。

本発明の有利な実施形態は、請求項２以下に記載されている。

本発明は、フリースウェブと直に接触する外周面が次のような材料、すなわち高い耐摩耗性を有していて、しかも変向ローラの自己駆動を可能にするのに十分な固着性をフリースウェブに対してもたらすような材料から形成されている、ことによって特徴付けられている。特に、フリースウェブにおける静電荷は、摩耗防止層の導電性によって有利に回避することができる。

一方ではガイド周壁の慣性モーメントを最小にするため、かつ他方では摩耗に対する高い耐性を有するために、特に有利な本発明の構成では、摩耗防止層が、複合ポリマを含有する被覆層によって形成されており、該被覆層の導電性が、複合ポリマ内に導入された混合酸化物によって生ぜしめられている。このように構成されていると、複合ポリマによって生ぜしめられた分子構造要素が、繊維強化プラスチックと最適に結合し、摩耗防止層において、フリースウェブを案内するのに最適化された表面特性を形成する。さらに摩耗防止層は、高い層厚さ精度をもってガイド周壁を機械的に加工した後で、被覆層として設けることができる。これによって、機械的な加工によって決定された、ガイド周壁における質量の回転対称的な分布に、不都合な影響が及ぶことはない。さらに混合酸化物の導入（Induzierung）によって、導電性を形成するための特性の均一な分布が保証され、その結果ガイド周壁において案内される繊維ウェブはその材料幅全体に亘って均一に放電される。

導電性はこの場合特に、酸化インジウムスズ粉末によって実現することができる。酸化インジウムスズは通常、静電荷を回避するために電子部品において使用される。従って複合ポリマとの組合せが有利であり、これによって一方では被覆法によって一緒に設けることができ、かつ他方では変向ローラの所望の表面特性を保証することができる。

良好な機械的な耐久性に基づいて、摩耗防止層の層厚さは５〜２０μｍの範囲において構成することができる。これによって、加工プロセスにおいて必要とされる、変向ローラの耐用寿命が保証される。

変向ローラにおいてフリースウェブのベルト幅が大きい場合でも十分な安定性を実現するために、本発明の特に有利な構成では、周壁材料における炭素繊維の割合が少なくとも４０％であり、該炭素繊維が、巻成された織布を形成している。高い炭素繊維材料割合を有するこのような織布構造によって、片持ち式のガイド周壁においても高い周壁安定性を得ることができる。

質量慣性をさらに減じるために、ガイド周壁は有利には中空円筒形に形成されていて、ウェブ状の２つのボスを介して支持軸に回転可能に支承されている。このように構成されていると、極めて引張りに対して敏感なフリースウェブをも、僅かな応力で、変向ローラの外周部において確実に案内することができる。

支持軸は機械フレームの内部において２つの端部で固定されることができる。しかしながら保持軸を一端で保持体に固定すると有利であり、この場合保持体は機械フレームによって保持されていて、保持体は１つの保持端部で、ガイド周壁の一方の端面開口に進入している。このように構成されていると、ガイド周壁の内部に形成された軸受箇所を外方に向かって周囲に対して遮蔽することができる。

上記構成において有利には、ガイド周壁の、前記端面開口とは反対側に位置している端面開口は、カバーによって閉鎖されている。このように構成されていると、軸受箇所は周囲及び周囲の影響に対して遮蔽されている。

円滑に軽く作動する慣性の小さな周壁構成によって、本発明による変向ローラは他の使用例のためにも、特に単位面積当たり重量の小さな材料ウェブを案内するために適している。

本発明による変向ローラの１実施形態を示す断面図である。 図１に示された変向ローラのガイド周壁を拡大して示す断面図である。

次に図面を参照しながら本発明による変向ローラについて詳説する。

図１に示された、本発明による変向ローラの実施形態は、回転可能に支承されたガイド周壁１を有している。このガイド周壁１は、中空円筒形に形成されており、かつガイド周壁１の内部に互いに間隔をおいて配置された２つのボス５.１，５.２によって堅固に結合されている。ボス５.１は軸受６.１を介して支持軸７の周囲に支承され、ボス５.２は軸受６.２を介して同様に支持軸７の周囲に支承されている。軸受６.１と軸受６.２は図示の実施形態では相互に緊張させられており、その結果ガイド周壁１は支持軸７の周囲に確実に保持されている。軸受６.１はその転動体が直に支持軸７の軸受レース内に支承されている。これに対して軸受６.２は市販のころがり軸受によって形成される。

支持軸７は保持体８に片持ち式に堅固に結合されている。保持体８はそのために保持端部８.１を有していて、この保持端部８.１は、ガイド周壁１の一方の端面開口１２.１からガイド周壁１の内部に進入している。保持体８の保持端部８.１とガイド周壁１との間には、僅かな空隙が形成されており、その結果軸受６.１は周囲に対して遮蔽されている。保持体８は保持端部８.１とは反対側に固定端部８.２を有しており、この固定端部８.２は機械フレームに変向ローラを固定するために働く。

ガイド周壁１は、端面開口１２.１とは反対側に位置する端面開口１２.２にカバー９を有しており、このカバー９は軸受６.２を周囲に対してシールしている。

ガイド周壁１について述べるために、図１に加えてさらに図２を参照する。図２にはガイド周壁１が部分的な横断面図で示されている。ガイド周壁１は周壁材料３を有しており、この周壁材料３は、炭素繊維強化プラスチックによって形成されている。

図２に示されているように、プラスチック内における炭素繊維は、複数の層に巻成された織布１１を形成している。プラスチックとしてはこの場合有利にはエポキシ樹脂が使用される。ガイド周壁１の安定性は、４０％の炭素繊維の最小割合によって、つまり炭素繊維が少なくとも４０％含有されていることによって、得られる。

このような中空円筒形のガイド周壁１の半製品は、高回転数に対して十分な回転対称性をもって製造することができないので、外周面の機械的な加工が行われ、このような加工によって繊維構造は露出させられる。炭素繊維の個々の部分が解れることを回避するために、ガイド周壁１の外周面２は摩耗防止層４によって形成されている。この摩耗防止層４は導電性を有しており、これによって合成繊維ウェブを案内する場合にも外周面２において静電荷が回避される。図２に示されているように、摩耗防止層４は、複合ポリマを有する被覆層１０によって形成されている。このように構成されていることによって、一方では、炭素繊維強化プラスチックとの強力な表面結合部が得られ、かつ他方では、炭素繊維強化プラスチックによって決定された、ガイド周壁の慣性特性は、ほとんど変化しない。従って、炭素繊維強化プラスチックと複合ポリマ被覆層との間における組合せは、フリースウェブを案内するための変向ローラに対する要求を満たすために、特に有利である。被覆層の導電性は、複合ポリマ内に導入された混合酸化物によって生ぜしめられる。このような混合酸化物は汎用の型式で粉体として複合ポリマに分散供給され、その結果スプレ法による被覆層の塗布時に、極めて均一な分配を実現することができ、ひいてはガイド周壁の外周面における導電性のための特性を、全領域に亘ってほぼ等しく形成することができる。導入される混合酸化物としては、特に酸化インジウムスズ粉末が有利であり、この酸化インジウムスズ粉末は通常、静電荷を回避するために電気技術の分野において使用される。さらにこのような粉末は、機械的な耐性を生ぜしめるための分子構造にも不都合な影響を及ぼさず、単に被覆層の導電性を生ぜしめるだけである。

複合ポリマ被覆層１０のさらに大きな利点は、５〜２０μｍの範囲における薄い摩耗防止層４をガイド周壁１に製造できることによって得られる。

本発明による変向ローラは従って、極めて質量の小さいスムーズに動くガイド周壁を有しており、このガイド周壁は、外周面に沿って案内されるフリースウェブによって駆動されることができ、加工プロセスの遮断時にも惰性回転を生ぜしめない。従って、図１に示された実施形態は有利には駆動装置なしに加工プロセスにおいて使用される。基本的にはしかしながらまた、特別な仕様例ではガイド周壁１を駆動装置と組み合わせることも可能である。

図１に示された、本発明による変向ローラの実施形態は、単に、変向ローラのガイド周壁における支承形式の１つ構造的な可能性を示しているだけである。基本的には、ガイド周壁を受容及び支承するための部材の代わりに、構造的に類似の別の構造形態を使用することも可能である。例えば、保持体とガイド周壁の１端部との間に形成されたリング間隙を、付加的なカバーによって閉鎖することも可能である。

ガイド周壁の軽快な動きと高い回転対称性によって、本発明による変向ローラは、６０００ｒｐｍの範囲における高回転数においても使用することができる。そして７００〜８００ｍ／ｍｉｎの範囲における処理速度を、ガイド周壁の小さな外径によって達成することができるので、材料コストも相応に節減される。本発明による変向ローラは従って、繊維工業において使用するのに適している。

１ ガイド周壁、 ２ 外周面、 ３ 周壁材料、 ４ 摩耗防止層、 ５.１，５.２ ボス、 ６.１，６.２ 軸受、 ７ 支持軸、 ８ 保持体、 ８.１ 保持端部、 ８.２ 固定端部、 ９ カバー、 １０ 被覆層、 １１ 織布、 １２.１，１２.２ 端面開口

Claims (8)

1. フリースウェブを案内する変向ローラであって、回転可能に支承されたガイド周壁（１）が設けられていて、該ガイド周壁（１）の外周面（２）において、フリースウェブが接触して案内されるようになっており、ガイド周壁（１）の周壁材料（３）が、炭素繊維強化プラスチックによって形成されている形式のものにおいて、
   前記外周面（２）が、周壁材料（３）に設けられた摩耗防止層（４）によって形成されていて、該摩耗防止層（４）が導電性を有していることを特徴とする変向ローラ。
2. 摩耗防止層（４）が、複合ポリマを含有する被覆層（１０）によって形成されており、該被覆層（１０）の導電性が、複合ポリマ内に導入された混合酸化物によって生ぜしめられている、請求項１記載の変向ローラ。
3. 混合酸化物が、酸化インジウムスズ粉末によって形成されている、請求項２記載の変向ローラ。
4. 摩耗防止層（４）が、５〜２０μｍの範囲における層厚さを有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の変向ローラ。
5. 周壁材料（３）における炭素繊維の割合が少なくとも４０％であり、該炭素繊維が、巻成された織布（１１）を形成している、請求項１から４までのいずれか１項記載の変向ローラ。
6. ガイド周壁（１）が中空円筒形に形成されていて、ウェブ状の２つのボス（５.１，５.２）を介して支持軸（７）に回転可能に支承されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の変向ローラ。
7. 支持軸（７）が保持体（８）に片持ち式に固定されており、該保持体（８）の１つの保持端部（８.１）が、ガイド周壁（１）の一方の端面開口（１２.１）に進入している、請求項６記載の変向ローラ。
8. ガイド周壁（１）の、前記端面開口（１２.１）とは反対側に位置している端面開口（１２.２）が、カバー（９）によって閉鎖されている、請求項７記載の変向ローラ。

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