JP3029108U - ゴムロールの温度調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】高温体に圧接されたゴムロールの表面温度を、
速やかに所定の温度に調節することのできるゴムロール
の温度調節装置を提供することにある。 【解決手段】ゴムロールの表面に圧接して該ゴムロール
の温度を制御するための金属製ロールと、ゴムロールに
金属製ロールを圧接するための圧接手段と、金属製ロー
ルの温度を制御するための温度制御手段とを備えてな
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

ゴムロールの温度調節に係り、特には成形ロールに圧接して使用するゴムロー ルに用いて好適な温度調節装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

シート状被処理体の次工程への送り作業等においてしばしばゴムロールが使用 されている。例えば、樹脂シートに表面加工を行う場合、表面に鏡面或いは模様 や梨地（以下、単に模様と総称する）等の凹凸が施された成形ロールを用いて、 その凹凸からなる模様を完全に樹脂シートに転写させる。その際、ゴムロールを 樹脂シートを介して成形ロールに圧接することが行われ、このとき、ゴムロール は加熱された樹脂シートが保有する熱によって、時間の経過とともに温度が上昇 し、成形ロールの表面に樹脂シートの樹脂が融着したり焼き付いたりして、模様 の転写が困難になる。従って、ゴムロールの表面温度を一定温度に調節する必要 があり、ゴムロールの内部に所定温度の冷水、温水、蒸気又は熱交換媒体油等（ 以下、単に熱媒体と総称する）を循環させ、ゴムロール表面の温度調節が行われ ている。

【０００３】 図３に基づきさらに説明する。図３は、従来の樹脂シートに模様を施す装置を 示す部分断面図である。ゴムロール31は加熱された樹脂シート32に模様を施すた め、表面に模様が施された成形ロール33と圧接している。そしてゴムロール31の 表面を所定の温度に制御するために、温度調節機34によって所定の温度に調節さ れた熱媒体が、ポンプ35によつて注送され、ゴムロール31の内部を循環している 。即ち、ポンプ35によつて注送された熱媒体は、ロータリージョイント36から軸 37の内部を通ってゴムロール31の内部に送り込まれ、芯金38と熱交換した後、右 端のロータリージョイント39から送り出され、再び温度調節機34に戻ってくる。 そして熱媒体は所定の温度に再び調節される。なお、ゴムロール31は軸受け40に よって軸支されている。 熱媒体に蒸気を使用する場合は、ボイラーで蒸気を発生させた後、圧力制御に より所定温度に調節される。 図４は、ゴムロールの部分断面図であり、ゴムロール41内部の熱媒体の通路が スパイラル状となっているものである。 さらにはゴムロール内部の熱媒体の通路を二重にすることも行われている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、ゴムロール内部に冷水や温水、熱交換媒体油等の熱媒体をポン プで送り温度調節する場合、ゴムロール内部での熱媒体との熱交換は、芯金を介 してゴム層と熱媒体との間で行われるが、ゴムの熱伝導率が低いため（0.13kcal /mh ℃）、ゴム表面と内部との熱交換効率が極めて悪かった。従って、熱の伝わ りかたが悪いため、ゴムロール表面の設定温度での制御は、設定温度に達するの に時間がかかり応答性が悪かった。その対策として、熱媒体の循環量を多くする 必要があった。 本考案は、このような課題を解決するものであり、本考案の目的は、ゴムロー ルの表面温度を、速やかに所定の温度に調節することのできるゴムロールの温度 調節装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案のゴムロールの温度調節装置は、ゴムロールの表面に圧接して該ゴムロ ールの温度を制御するための金属製ロールと、ゴムロールに金属製ロールを圧接 するための圧接手段と、金属製ロールの温度を制御するための温度制御手段とを 備えてなることを特徴とする。

【０００６】 本考案のゴムロールの温度調節装置についてさらに説明する。 熱伝導によって伝わる熱量Ｑは、次の式で示される。 Ｑ＝λ（ｔ₁ −ｔ₂ ）ＡＺ／Ｌ ただし、上式において、 Ｑ：Ｚ時間に伝えられる熱量（kcal）、 λ：熱伝導率（kcal/mh ℃）、 ｔ₁ −ｔ₂ ：両端の温度差（℃）、 Ａ：断面積（m²）、 Ｚ：時間（ｈ）， Ｌ：両端間の距離である。 上式において、熱伝導によって伝わる熱量Ｑは、熱伝導率λに比例し、伝熱方 向における両端の温度差（ｔ₁ −ｔ₂ ）及び断面積Ａが大きいほど及び時間Ｚが 長いほど大きい。さらに、両端間の距離Ｌが小さいほど大きくなる。

【０００７】 本考案は、上記熱伝導率λが大きいほど及び両端間の距離Ｌが小さいほど熱が より伝わることに着目し、従来のゴムロール内部から、熱効率の悪いゴム層を介 してのゴムロールの表面と熱媒体との熱交換に代えて、ゴムロールの表面に金属 製ロールを均一に接触させ、ゴム層の表面にて直接熱交換を行い、金属製ロール の温度調節を介してゴムロール表面の温度調節を行うようにしたものである。

【０００８】

【考案の実施の形態】

本考案における金属製ロールの温度調節は、金属製ロールの内部に熱媒体を通 し、ゴムロールの表面と熱媒体との間で金属製ロールの金属壁を介して効率良く 熱交換が行われる。金属製ロールの温度調節は温度制御手段によって、即ち、温 度調節装置によって所定の温度に制御された熱媒体が、ポンプによって金属製ロ ールの内部に注送され、金属壁を介して加熱されたゴムロールの表面で熱交換を 終えた後、温度調節装置に戻され、繰り返し循環される。金属製ロール内の熱媒 体の通路は、温度調節の応答性を良くしたいとき、つまり調節精度を上げたいと きは、前記したゴムロールの熱媒体通路の構造、即ち二重ジャケット通路やスパ イラル通路を採用するのがよく、好ましい温度範囲は10〜 30 ℃である。さらに 、温度調節の精度や熱交換量によっては、ゴムロール内部にも熱媒体を通して熱 交換を行ってもよい。

【０００９】 なお、ゴムロールを成形ロールに圧接することによって、樹脂シートとゴムロ ールとの間に空気層ができるのを防止している。これは空気層が介在することに よつて転写されない部分ができるのを防止するためである。このとき圧接によっ て加熱された樹脂シートの熱がゴムロールに伝導され、ゴムロールの表面温度が 樹脂の軟化温度以上となり、艶消し模様の転写が不可能となるため、この温度上 昇を防止し、所定の望ましい温度に保持し、制御する必要がある。この温度制御 に際して、金属製ロールをゴムロールに圧接することによって熱交換効率を上げ ることができ、金属製ロールの温度調節を行うことにより、ゴムロールの温度調 節を容易にする。 ゴムロールに金属製ロールを圧接する圧接手段として、例えば、エアーシリン ダーやオイルシリンダーを用いることができる。勿論、他の機械的手段を用いて もよい。圧接に際しては、ゴムロール表面のゴムの硬度によって圧接部が変形し たり、破損したりして寿命が低下するため、シリンダー駆動機構には、圧力制御 のできる機能を設けるのが望ましい。

【００１０】 本考案のゴムロールの温度調節装置は、従来の熱伝導率の小さいゴム層を介し ての熱媒体との熱交換に代えて、熱媒体の温度調節装置によって所定の温度に保 持されている金属製ロールを、ゴムロールに圧接手段を用いて圧接したことによ って、ゴムロールの表面と熱伝導の良い金属製のロールの内部を循環する熱媒体 との間で速やかに熱交換が行われ、さらに循環する熱媒体の温度や流量を制御す ることによって応答速度の制御も可能である。

【００１１】

【実施例】

ポリ塩化ビニール樹脂シート（以下、 PVC樹脂シートという）の表面に模様を 形成する一実施態様について説明する。 先ず、図１に基づき本考案の装置の概要を説明する。図１は本考案のゴムロー ルの温度調節装置を正面から見た部分断面図である。 表面に艶消し模様が施されたマットロール１とゴムロール２との間に加熱され た PVC樹脂シート３を通して、この PVC樹脂シート３にマットロール１の面に施 された艶消し模様を転写した。 艶消し模様の転写に際して、転写を綺麗に行うためにゴムロール２をマットロ ール１に圧接した。この圧接によって、ゴムロール２の表面温度が上るため、ゴ ムロール２に、表面が設定温度25℃に温度調節された金属製ロール４を圧接して 、熱交換によりゴムロール２の表面温度の上昇を制御した。 さらに、この金属製ロール４をゴムロール２に圧接するための圧接手段として 、エアーシリンダ５を付設した。エアーシリンダ５の仕様は、外径φ80mm, 長さ 100^STmm であり、空気圧は 5.5kg/cm²に設定した。 なお、ゴムロール２のサイズは外径φ150mm,長さ1650mmで、表層のゴム６には 硬度60度のシリコーンゴムが使用されている。金属製ロール４は、内部が空洞で そのサイズは外径φ160mm,長さ1450mm、ロール面の肉厚 5mmである。

【００１２】 金属製ロール４の表面温度を25℃に調節する温度調節手段は、金属製ロール４ の内部に熱媒体として、23℃の冷水を循環させ、金属製ロール４の金属壁７を介 してゴムロール２表面との熱交換を行い、ゴムロール２表面の温度を調節した。 温度調節機８で25℃に調節された冷水は、ポンプ９で送りだされ、ロータリージ ョイント10から軸11の内部を経て金属製ロール４の内部に送られ、金属製ロール ４の金属壁７を通してゴムロール２と熱交換する。その後、ロータリージョイン ト12から送りだされ、温度調節機８に戻り、再び設定温度に調節される。ゴムロ ール２及び金属製ロール４はそれぞれ軸受け13によって軸支されている。

【００１３】 次に、図２に基づき圧接手段について説明する。 図２は本考案に係るゴムロールへの金属製ロールの圧接手段を示す概略模式図 である。図において、マットロール21とゴムロール22との間に位置する PVC樹脂 シート23にマットロール21の艶消し模様が転写される。そして金属製ロール24が 、圧接手段であるエアーシリンダ25によってゴムロール22に圧接されている。同 様に、オイルシリンダ26は、ゴムロール22を PVC樹脂シート23を介してマットロ ール21へ圧接している。エアーシリンダ25の端部は回動自在軸27に軸支され、シ リンダーロッドが伸びると連結軸28を介してその力が金属製ロール24の一方のア ームに伝達される。このとき金属製ロール24の他方のアームは回動自在軸29に軸 支されているため、金属製ロール24はゴムロール22にしっかりと均一に圧接され 、そしてエアーシリンダ25の空圧を調節することによって圧接力を制御すること ができる。オイルシリンダ26によるマットロール21へのゴムロール22の圧接も同 様の機構となっている。

【００１４】 図１の装置を用いて、PVC 樹脂シート３の厚み 0.3mm、温度 170℃及び引き出 し速度30 m/min、ゴムロール２の回転数64RPM 、金属製ロール４の回転数60RPM の条件下で運転したとき、ゴムロール２の表面温度は 120℃であった。このとき 、ゴムロール２に25℃に制御された金属製ロール４を圧接すると、ゴムロール２ の表面温度が 100℃に下がるのに僅か25秒しか要さず、応答が早く調節精度が高 かった。

【００１５】

【考案の効果】

本考案は、従来の熱伝導率の小さいゴム層を介しての熱媒体との熱交換に代え て、温度調節装置によって所定の温度に保持されている金属製ロールを、ゴムロ ールに直接圧接したことによって、ゴムロールの表面と熱伝導の良い金属製のロ ールの内部を循環する熱媒体との間で速やかに熱交換が行われる。さらに循環す る熱媒体の温度や流量を制御することによって応答速度の制御も可能となった。 また、熱交換の効率がよいため、熱媒体を循環させるポンプ及び温度調節装置の 省エネルギーも達成された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のゴムロールの温度調節装置を正面から
見た部分断面図である。

【図２】本考案に係る金属製ロールのゴムロールへの圧
接手段を示す概略模式図である。

【図３】従来の温度調節機を示す部分断面図である。

【図４】従来のゴムロールの部分断面図である。

【符号の説明】

1,21, ・・・・・・・・・・・・ マットロール、 2,22,31,41,・・・・・・・ ゴムロール、 3,23,32,・・・・・・・・・・ 樹脂シート、 4,24,・・・・・・・・・・・・・ 金属製ロール、 5,25,・・・・・・・・・・・・・・エアーシリンダ、 26,・・・・・・・・・・・・・・・・オイルシリンダ、 6,・・・・・・・・・・・・・・・・ ライニングゴム、 7,・・・・・・・・・・・・・・・・ 金属壁、 8,34,・・・・・・・・・・・・・ 温度調節機、 9,35,・・・・・・・・・・・・・ ポンプ、 10,12,36,39,・・・・・・・ ロータリージョイント、 11,37,・・・・・・・・・・・・・ 軸、 13,40,・・・・・・・・・・・・・ 軸受け、 27,29,・・・・・・・・・・・・・ 回動自在軸、 28,・・・・・・・・・・・・・・・・ 連結軸、 33,・・・・・・・・・・・・・・・・ 成形ロール、 38,・・・・・・・・・・・・・・・・ 芯金。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴムロールの表面に圧接して該ゴムロー
   ルの温度を制御するための金属製ロールと、ゴムロール
   に金属製ロールを圧接するための圧接手段と、金属製ロ
   ールの温度を制御するための温度制御手段とを備えてな
   ることを特徴とするゴムロールの温度調節装置。