JP2665214B2 - カレンダロール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、弾性被膜を有する
円筒形基体と、特に基体の末端に配置される押え部材を
有するカレンダロールに関する。

【０００２】

【従来の技術】数10年来使用されているこの種のカレン
ダロールは、例えば”フィベルン(Fiberun)"の名称で市
販されている繊維材料からなる比較的厚い層で外被が形
成されている。その製造のために、繊維材料から打ち抜
かれた多数の環状円形素材が基体に被着される。この円
形素材の重ね合わせ体は、押え部材によって軸方向に強
く圧縮された状態で保持される。最後に外被の周面が正
確に円筒形に旋削される。しかし、この外被材料は傷つ
きやすいため、このロールは時々分解し、旋削して平滑
な円筒形表面を生成し、再び組込まれねばならない。そ
の都度ロール径が減少する。

【０００３】近年、弾性合成樹脂からなる外被が公知で
ある。それらは傷つき難い比較的薄い壁厚の外被からな
る。この外被は適宜に寸法設計された基体に挿着、また
は収縮嵌めによって固着される。これは繊維材料被覆ロ
ールに比べて基体の直径が大きいため押え部材を必要と
しない。

【０００４】上記の２つの型式のロールは全体構造がき
わめて異なっている。それ故、繊維材料被膜を有するロ
ールと合成樹脂被膜を有するロールとを操業時に使用す
る場合には、２種類の予備ロールが必要となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、同じ
カレンダロールに、繊維材料被膜又は合成樹脂被膜を選
択的に装備可能として、前記のような２種類の予備ロー
ルを必要としない、改良されたカレンダロールを提供す
ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の課題は、冒頭に述
べたカレンダロールを前提とする本発明により解決され
る。即ち、請求項１に記載のとおり、被膜が合成樹脂か
らなり、且つ基体の外径よりもかなり大きな内径を有
し、基体と被膜との間の空隙内に、負荷力を被膜から基
体に伝達する支持構造が配置され、この支持構造が、少
なくとも一部が軽金属からなる複数の円形素材で形成さ
れていることによって解決される。

【０００７】支持構造が、木材及び／又は軽金属及び／
又は繊維材料及び／又はセル材料からなる円形素材によ
って形成されている。円形素材は製造が容易で、押え部
材によって締付固定することができる。

【０００８】円形素材の少なくとも一部を軽金属で構成
することにより、十分に良好な支持と軽量さとを融合す
ることができる。

【０００９】中空円筒形の支持構造は、弾性合成樹脂被
膜に、基体より大きな直径の支持面を提供し、この支持
構造を介して負荷力を被膜から基体へと良好に伝達する
ことができる。それ故、従来の繊維材料被膜に比べてか
なり厚さの薄い合成樹脂皮膜を使用することができ、し
かもほぼ同じ外径のロールが得られる。押え部材は支持
構造を所定位置で保持するのに利用する。外被状の合成
樹脂被膜は、支持構造をカレンダロールに組込む前、又
は組込み後に支持構造に被着する。支持構造の外径が押
え部材の外径よりも多少大きいため、組込み後の被着も
可能である。１つの工場内で繊維材料被膜を有するロー
ルと合成樹脂被膜を有するロールとが使用される場合に
も、１種類の予備ロールで間に合うため、従来の繊維材
料被膜を備えていたロールに比べて大きな費用支出を要
することなく、最新の合成樹脂被膜を備えることができ
る。

【００１０】請求項２に記載のとおり、支持構造の半径
方向厚さが基体の半径の30〜100 ％であることが望まし
い。これからわかるように、支持構造はかなりの厚さを
有している。その下部領域では、通常繊維材料被膜を備
えたロールの直径よりも小さな直径のロールが使用可能
となり、それに応じてロール重量が軽減される。その上
部領域では、薄肉の弾性合成樹脂被膜が使用され、被膜
と基体との間の間隔全体を支持構造によって橋絡するこ
とができる。

【００１１】支持構造の比重が基体の比重よりもかなり
小さいことが望ましい。大抵は比重約7.8 kg/dm³の鋼が
基体として使用されるが、支持構造の平均比重を3.5 kg
/dm³以下とすることが望ましい。特に1.5 kg/dm³以下と
することができる。それ故、ロール重量を繊維材料外被
を有するカレンダロールと同程度か又はそれ以下とする
ことができる。ロール重量は、積重ね体を有するカレン
ダにおいて特に重要である。なぜなら、上から下にかけ
て仕事間隙内の線荷重が、それぞれその上にあるロール
の重量だけ増加するからである。それ故ロールが軽けれ
ば軽いほど、下側のロール間隙内で限界負荷を越えるこ
となく、上側のロール間隙において高い線荷重で作業す
ることが可能となる。

【００１２】請求項３に記載のとおり、支持構造が軽金
属からなる円形素材で形成されていることも望ましい。
アルミニウムとマグネシウムの合金の円形素材を使用す
ることにより、軽量で強度の高い支持構造が得られる。

【００１３】請求項４に記載のとおり、異なる材料から
なる円形素材が交互に基体上に配置されていることも望
ましい。例えば木材からなる円形素材と軽金属からなる
円形素材とを交互に配置することができる。

【００１４】特に望ましくは、請求項５に記載のとお
り、アルミニウムからなる円形素材とセル材料からなる
円形素材を交互に配置する。アルミニウム円形素材が半
径方向の力を吸収する。セル材料の主に軸方向に延びる
壁はアルミニウム円形素材が膨らむのを防止する。

【００１５】セル材料からなる円形素材は薄肉セル材料
で構成されているのが望ましい。かかるセル材料はきわ
めて軽量で尚且つきわめて堅牢な支持構造をもたらす。
特に、完全又は殆ど閉じたセルが使用される場合、きわ
めて薄い壁厚でも大きな強度が得られる。それ故このカ
レンダロールは、重量を繊維材料外被よりも小さくする
ことができる。

【００１６】セルを形成する壁の少なくとも一部が半径
方向に延びており、これにより支持構造は、カレンダロ
ールの操業中に発生する各種の力を吸収することができ
る。これは特に壁から伝達される半径方向力に対して有
効である。セルの両側が蓋板で密閉されていると有利で
ある。蓋壁はセル材料を補強するのにかなり寄与する。
支持構造がセル材料で形成された多数の個別要素を互
いに接合して構成することもできる。個別要素に分割す
ることで、セルを形成する側壁の方向を支持構造の内部
で変更することができ、各種の力に対して良好に適合さ
せることができる。別の利点として、セルを一層小さく
し、それ故一層堅牢なセルを形成することができる。個
別要素が中央に穴を備えた円形素材であり、横断面上を
延びる２つの正面壁の間にそれぞれセルが配置されてい
ることにある。この場合、セル又はその側壁によって離
間保持される正面壁はカレンダロールに作用する半径方
向力を吸収する。ロールのたわみにより軸方向に働く引
張力及び圧縮力は、周壁、及び場合によってはこれと同
軸で延びる別の壁と、軸方向に延びるセル側壁成分とに
よって吸収することができる。

【００１７】望ましい可能性としては、個別要素のセル
が正面壁と平行に延び、相隣接する円形素材が相互に角
度をずらして配置されている点にある。この場合、セル
の側壁も半径方向の力を吸収するのに寄与する。更に、
この角度のずれによってロールの全周面にわたり、力を
吸収するための条件がほぼ均一となる。

【００１８】１選択案として、個別要素のセルを形成す
る側壁が正面壁に対して垂直に延びている。これにより
セルの側壁から離間保持される円形素材正面壁の補強が
特に良好となる。

【００１９】１選択案としては、セル材料が段ボール状
構造である。この材料も十分な剛性を有し安価に製造す
ることができる。

【００２０】特に有利には、セル材料が実質的に繊維強
化合成樹脂で構成される。特に炭素繊維を使用すると、
ごく軽量できわめて高い剛性が得られる。

【００２１】さらに望ましい１選択案としては、セル材
料が、実質的にアラミドからなる繊維材料である。しか
し実際には、その他の、紙、厚紙又は金属板、例えばア
ルミニウム板等の材料も使用可能である。壁相互の接
合、及び壁と蓋壁、正面壁及び周壁との接合は使用材料
に応じて決まる。特に接着が好ましい。しかしそれと並
んで溶接、はんだ付等も可能である。

【００２２】支持構造に厳しい条件が要求される場合、
セルに硬化した充填材が充填されているのが望ましい。
これによって支持構造の圧縮強さが著しく向上する。こ
の場合、操業可能に仕上げられたロールの充填材を含む
重量が繊維材料被膜を有するロールの重量以下であるよ
うに、比較的軽い充填材で間に合う。

【００２３】充填材が硬化型合成樹脂であることが特に
好ましい。これは手軽にセル空洞に注入してその場で硬
化させることができる。スーパカレンダに必要とされる
20 N/mm²を超える圧縮応力に対する強度が達成される。
スーパカレンダよりも間隙数の少ないカレンダでは43 N
/mm²を超える圧縮応力に対する強度を持つことが好まし
い。このために例えばエポキシ樹脂が考えられる。かか
る支持構造は80 N/mm²までの圧縮応力に対して安定して
いる。

【００２４】さらに望ましい別の実施形態では、支持構
造が少なくとも部分的に木材からなる。安定し尚且つ軽
量の木材種があり、それらから選択することができる。

【００２５】特に、支持構造を少なくとも部分的にバル
サ材で構成することができる。

【００２６】別の１選択案としては、支持構造が少なく
とも部分的に繊維材料からなる。

【００２７】木材からなる円形素材の場合、繊維を半径
方向に向けたセグメントで構成されているのが望まし
い。これによってカレンダロールの表面が圧搾間隙を通
過するとき現れる不規則さが防止される。

【００２８】更に、木材からなる円形素材が少なくとも
２つのリングからなり、これらのリングが繊維を半径方
向に向けたセグメントで構成されているのが望ましい。
こうして特に安定した実施形態が得られる。

【００２９】特に、支持構造は少なくとも部分的に旋削
加工した繊維材料被膜で構成することができる。これ
は、繊維材料被膜を有する従来のロールを、合成樹脂被
膜を有するロールにきわめて簡単に変更することができ
る。

【００３０】支持構造が外側に薄肉の無継目管を有する
と、あらゆる場合に有利である。無継目管は周面に接合
部を有しないため、平滑な円筒形表面が得られる。更
に、支持構造を初期応力を加えて周壁に組込むことがで
き、これによって剛性が高まる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面に示した好ましい実施
例に基づいて本発明を詳しく説明する。

【００３２】図１に示されたカレンダロール１は、基体
２と弾性合成樹脂、例えばシリコーンゴム又はエポキシ
樹脂からなる被膜３とを有する。皮膜３の内径と基体２
の外径との間がかなり大きく開いている。その空隙に周
壁４を有する支持構造５が設置される。この支持構造５
は、弾性被膜３を確実に担持すると共に、カレンダロー
ル１に加わるすべての力を基体２に伝達する剛性を備え
ている。支持構造５は環状の円形素材に形成された多数
の個別要素６からなり、各個別要素６は中央に基体２を
受容するための大きな中心穴７を有する。基体２の末端
にはジャーナル８、９と押え部材10がある。各押え部材
10はそれぞれ１つの加圧板11とナット12とからなり、ナ
ット12によってロールの中央方向に向けて締付け調整す
ることができる。これらの押え部材10は、図示の実施形
態では、支持構造５を保持するだけでよい。なお、支持
構造５と弾性被膜３は繊維材料からなる厚い被膜であっ
てもよい。その場合は、加圧板11で繊維材料円形素材の
重ね合せ体を高い軸方向圧縮力で保持することができ
る。周壁４は支持構造５に接着される円筒管となる。押
え部材10を使用する場合には、支持構造５と基体２との
間の接着が不要となる。

【００３３】図２〜図４を概観して明らかとなるよう
に、各円形素材６は２つの正面壁13、14を有し、セル
（空室）16を形成する側壁15が正面壁の間にあり、これ
らのセルは図２に示唆されたように、すべて同一方向に
延びている。セル16の末端17は、この実施形態では、周
壁４によって形成される蓋壁18に接着されている。周壁
４が円形素材６を円筒形に取り囲むので、その末端17で
はセル16の小さな開口端面が覆われるのに対して、末端
17aではセルが傾斜しているために大きな開口端面が覆
われる。円形素材６の内部をセル16が相互に、及び正面
壁13、14に対して、平行に延びている。相隣接する円形
素材６、6aが相互に或る角度だけずらして配置されてお
り、セル16の方向も相互に異なる。図２から認められる
ように、均一な角度のずれによって、セルの方向の違い
による影響が均一に配分される。個々の円形素材の相隣
接する正面壁は互いに接着される。

【００３４】操業時の全半径方向荷重は正面壁13とセル
16の側壁15とによって吸収される。軸方向に働く圧縮力
又は引張力は側壁15のうち軸方向に延びる成分によって
捕捉される。

【００３５】図４が概略示すように、側壁15が台形に成
形されたウェブで製造され、これらのウェブの隣接壁に
当接する部分にそれぞれ接着部19又は19aを形成してい
る。図４は六角ハニカム状セル材料を示し、図５は段ボ
ール状セル材料を示している。該当する部品には同じ符
号に100を加えた符号を使用する。主な相違点として、
台形に成形された側壁15の代わりに、波形に成形された
側壁115 が使用され、場合によっては正面壁に平行な側
壁115aが、正面壁113, 114の間に配置される。セルの横
断面形状はさまざまに変更可能である。例えばセルの横
断面を正方形とすることもできる。

【００３６】図６に示す別の実施例では該当する部品に
は同じ符号に200を加えた符号を使用する。この図に一
部示す円形素材206は、２つの正面213、214の間に、正
面壁に垂直に立てた側壁215 を有する。これらが六角形
セル216を形成し、これらのセルは両端217が正面壁213、
214に接着されている。この場合にも正面壁は、加えら
れる半径方向力を吸収する。軸方向に働く圧縮力及び引
張力は、側壁215と図示しない周壁とによって吸収す
る。

【００３７】なお、支持構造を、図７〜図１１に例示し
たセル構造とすることもできる。図７、図８の例では、
該当する部品には同じ符号に300を加えた符号を使用
し、基体302と周壁４との間に構成される支持構造305
は、４層で上下に配置される個別要素306からなり、そ
のうち図７には３層だけが図示されている。各個別要素
306はロール軸の方向に延びる長さが約50〜100 cmであ
り、周方向では10〜20°の角度にわたって延びている。
各個別要素306は、例えば図６に示したような成層形状
を有し、個々のセル316の側壁315はほぼ半径方向に延
び、セルの末端は内側蓋壁318と外側蓋壁318aとによっ
て覆われている。これらの蓋壁はその上又は下にある層
の隣接蓋壁に強固に接着されている。周方向に相隣接す
る個別要素306、306aは軸方向で相互にずらして配置さ
れている（図８参照）。

【００３８】最後に指摘した種類の１例では、カレンダ
ロールは基体２の外径が500 mm、弾性被膜３の内径が70
0 mmである。その間に層厚Ｄ＝25mmの４層があり、層の
外側半径は外側から内側に向かって順に、 R1＝350 mm R2＝325 mm R3＝300 mm R4＝275 mmとなっている。蓋壁318、318aは勿論これら
の半径に合わせて湾曲させておく。

【００３９】図９〜図11の例では、３層405a、405b、40
5cで構成される支持構造405が基体402の周りに配置され
ている。各層は円筒形に形成されるハニカム材料ウェブ
420からなり、このウェブは外面に蓋層418 を備えてい
る。ハニカム即ちセル416は横断面が矩形であり、図９
が示すように繊維材料の条片421, 422を重ねて形成す
る。これらの条片は蛇行状に曲折し、相隣接する壁が接
着されて、そこに二重壁423を形成する。

【００４０】製造のために、繊維材料条片421, 422の相
互にずれた条片に接着剤が塗布され、次に重ねられる。
接着剤の固化後、繊維材料条片を引き離すことにより、
図９の形態が自動的に生じる。こうして得られるハニカ
ム材料ウェブ420が蓋層418に接着される。次にこのハニ
カム材料ウェブ420は基体402、又は既に被着された支持
構造405の層の周りに巻くことができる。外径の長さは
蓋層418によって決まる。個々のセル壁424の変形がごく
小さいため、円筒形への変形は基体402又はその下にあ
る層の周面湾曲によって決まる。最後の層は接着によっ
てその下にある構造要素に固定される。図10に示唆した
ようにハニカム416は硬化型合成樹脂425、例えば２成分
硬化型合成樹脂が充填されており、液状で注入された合
成樹脂がその場で硬化する。これは、それぞれ次の層が
セルを外側から覆う前に行うことができる。すべてのハ
ニカムにこの充填材が充填されると、きわめて堅い支持
構造405が得られる。かかる充填はその他の実施形態で
行うこともできる。

【００４１】層405a、405b、405cを予め作製して充填材
を充填した後、これらを上下に嵌め合わせて支持構造40
5 を形成することも勿論可能である。

【００４２】好ましい１実施形態では、例えば繊維65
％、合成樹脂35％の割合で混合した、ガラス繊維又は好
ましくは炭素繊維によって強化されたエポキシ樹脂等の
合成樹脂がセル材料用として使用される。好ましい１選
択案では、実質的にアラミドからなる繊維材料がセル材
料として使用される。これらはデュポン社からパラアミ
ドの形で”ケブラー”の名称で、またメタアラミドの形
で”ノメックス”の名称で市販されている。出発材料と
して使用される板材は好ましくは87〜99％のアラミド繊
維で構成することができる。これらの材料は合成樹脂と
してきわめて高い耐熱性を有する。それ故、負荷がきわ
めて大きい場合でもそれらの物理的性質が維持される。

【００４３】図12〜図14の実施形態では、その基体502
が図１の基体に相当するカレンダロール501が示されて
いる。薄肉の合成樹脂被膜４は支持構造505に直接被着
されている。この支持構造はアルミニウム等の軽金属か
らなる円形素材526と木材、つまりバルサ材からなる円
形素材527とを交互に配置して構成される。これらの円
形素材は押え部材510によって保持されている。木材円
形素材527は、矢印529によって示唆されるように、繊維
がそれぞれ半径方向内方を向いた８つのセグメント528
で構成されている。

【００４４】図15の変形例では、円形素材527aが２つの
リング530、 531からなり、これらのリングが継目532に
沿って互いに接着されている。この場合にも個々のリン
グは繊維529が半径方向内方を向いたくさび状セグメン
ト533からなる。

【００４５】図16に示された実施形態のカレンダロール
601は、やはり図１と同じ基体602を有する。合成樹脂被
膜603は平滑な外管634に被着して接着されている。管63
4が支持構造605の外周面を形成し、支持構造のその他の
箇所は繊維材料被膜635からなる。この繊維材料被膜は
繊維材料からなる多数の成層された円形素材によって形
成されており、円形素材は押え部材610によって軸方向
で圧縮される。この被膜635は押え部材610 から僅かに
突出するだけであり、このロールの総外径は通常の紙ロ
ールの場合ほど大きくなく、従って旋削余裕の末端付近
にまで縮小された繊維材料被膜を基体602上に残し、表
面を旋削し、次に管634を既に被着された被膜604と一緒
に又はそれなしで所定の場所に挿入することができる。
図示した実施形態は、本発明の基本的考えから逸脱す
ることなくさまざまな点で変更することができる。例え
ば図12において円形素材を一貫して同じ材料、つまり単
にアルミニウム又は木材で構成することもできる。紙製
の円形素材とアルミニウム製円形素材又は木製円形素材
を交互に配置することも可能である。合成樹脂被膜は支
持構造505又は605に直接貼り付け又は収縮嵌めによって
被覆される。荷重の分布を向上させるために中間層（支
持層）を設けることもできる。押え部材は支持構造を基
体に係止するのに役立つが、別の仕方、例えばプレス又
は接着によって係止が行われる場合は押え部材が不要と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるカレンダロールの部分断面図で
ある。

【図２】 支持構造を構成する円形素材を示す。

【図３】 図１の支持構造の立体図である。

【図４】 円形素材の断面図である。

【図５】 別の円形素材の断面図である。

【図６】 構造の異なる円形素材の部分図である。

【図７】 別のセル構造とした支持構造の一部を示す断
面斜視図である。

【図８】 図７の支持構造の周面部分の展開図である。

【図９】 矩形ハニカム構造の基本図である。

【図１０】 片側を施蓋された矩形ハニカム材料ウェブ
を示す。

【図１１】 図10の矩形ハニカム材料ウェブからなる３
層を有する基体を示す。

【図１２】 別の実施例によるカレンダロールの部分断
面図である。

【図１３】 図12のカレンダロールで使用される円形素
材を示す。

【図１４】 図12のカレンダロールで使用される別の円
形素材を示す。

【図１５】 図14の円形素材の変形態様を示す。

【図１６】 本発明によるカレンダロールの別の実施例
の部分断面図である。

【符号の説明】

１・・・カレンダロール ２・・・基体 ３・・・被膜 ４・・・周壁 ５・・・支持構造 ６・・・個別要素 １０・・・押え部材 １３、１４・・・正面壁 １５・・・セル側壁 １６・・・セル １８・・・蓋壁 ４２５・・・充填剤

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒形基体と、弾性材料からなる被膜
   と、基体の末端に配置される押付け部材とを有するカレ
   ンダロールにおいて、被膜(503)が合成樹脂からなり、
   且つ基体(502)の外径よりもかなり大きな内径を有し、
   基体と被膜との間の空隙内に、負荷力を被膜から基体に
   伝達する支持構造(5; 505; 605)が配置され、この支持
   構造が、少なくとも一部が軽金属からなる複数の円形素
   材(526、527)で形成されていることを特徴とするカレン
   ダロール。
2. 【請求項２】 前記支持構造(5; 505; 605)の半径方向
   厚さが基体(2; 502;602)の半径の30〜100 ％であること
   を特徴とする請求項１記載のカレンダロール。
3. 【請求項３】 前記支持構造(505)が、軽金属からなる
   複数の円形素材(526、527)で形成されていることを特徴
   とする請求項１記載のカレンダロール。
4. 【請求項４】 前記複数の円形素材(526、527)が、異な
   る材料からなる複数の円形素材(526、527)を基体(502)
   上に交互に並べて形成されていることを特徴とする請求
   項１〜３のいずれか１項に記載のカレンダロール。
5. 【請求項５】 前記複数の円形素材(526、527)が、アル
   ミニウムからなる円形素材(526)と、セル材料からなる
   円形素材(527)を交互に並べて形成されていることを特
   徴とする請求項４記載のカレンダロール。