JP4767549B2 - 溝付き形成ロール - Google Patents

Description

本発明は溝付き形成ロールに関し、シェルの外表面上で少なくとも開口されるように配置され、各開口部と該ロール外表面上に形成された円形溝に関連付けられ、その対応する開口部に関して同心円状に配置された、円形開口部を含む回転可能に支持されたシェルを、該ロールは含み、該ロール外表面上で形成された円形溝の一部分が各隣接する開口部から各開口部に伸びている。

特許文献１は形成ロールを開示し、特に、その外表面の設計を開示している。その目的は、以前に使われたワイヤネットを避けるためにシェルの開口面積を増やすことであった。以前では、プラスチックワイヤネットが、収縮（ｓｈｒｉｎｋｉｎｇ）により形成ロールの上部に置かれていて、そのワイヤネットは使用期間中に早くも擦り切れた。他の問題は、高価なワイヤネットのカールと汚れ（ｓｏｉｌｉｎｇ）であった。ワイヤネットは洗浄化学物質と高圧洗浄の使用にまた制限があった。しかしながら、ワイヤネットのない穴あきシェル（ｄｒｉｌｌｅｄ ｓｈｅｌｌ）は、真空効果によりウェブ（紙匹）に且つ／又はウェブ形成中の外側布地（ｏｕｔｅｒ ｆａｂｒｉｃ）に、はっきりしたマーキングを付けることになったであろう。その問題に対する解決策として、本公開は、開口部間の素材（ｍａｔｅｒｉａｌ）の首部がより小さな部分に分割され、お互いに関し、斜めに機械加工されたスパイラル溝を提案している。この方法で、接続流路が各二つの近接した開口部間で創られる。
ＷＯ公開Ｎｏ．９９３２７１３

スパイラル溝の機械加工は骨の折れる手順であり、特別な工具が要求される。更に、セティングに拘わらず、首部は形状とサイズにおいて不明瞭である。このことは、シェルの溝付き外部表面を損傷に対し敏感にさせ、シャープな形状は布地を劣化させる。更に、提案された形成ロールは、ある完成紙料等級（ｆｕｒｎｉｓｈ ｇｒａｄｅ）を持つ所望の方法でのみ、操作された。該公開は、また溝きりを創る際に、円形溝の使用を提案している。スパイラル溝に比べ、より容易な機械工作に関係なく、残っている首部は大きくなり、隣接する開口部間の流れは悪くなる。この状況で、形成ロールの異なった位置で、水の流速が変化するので、マーキング問題は残る。

本発明の目的は、ウェブマーキングを避け、従前よりも耐性のある新しいタイプの溝付き形成ロールを提供することである。

この発明の特性は、添付の請求項から明らかになる。本発明による形成ロールにおいて、円形溝が開口部間の接続流路を創るために使われる。この円形溝の適切な位置決めと寸法決めで、一様な溝きりが、開口部間の首部で達成され得る。同時に、大きな開口表面積がロールに提供されることが出来、一方で、残っている首部が小さくなるか或いは狭くなるかのどちらかである。従って、水の流れは、多くの位置で、出来るだけ一様にさせることが出来る。実際、大きな開口面積と狭い首部により、水は主にロール半径方向で取除かれ、一方で、ウェブ方向での流れは小さくなる。それ故に、脱水は全ロール領域で一様であり、マーキング問題は避けられる。更に、本発明による溝きりを、種々の使用に適するように修正することは容易である。

本発明は、いくつかの本発明の実施例を示す添付図表を参考に以下に詳細に記載される。

図１は、それ自体は知られている円網抄紙機の形成セクション１０を示す。ここで、形成セクション１０はギャップフォーマとして配置され、そこで、ストック懸濁がヘッドボックス１１から、二つの布地１２と１３により形成される間隙１４に供給される。二つの閉じた布地ループを形成する布地１２と１３は、形成セクション１０で、それらのループに対し配置されたロールアセンブリ１５と１６によって支持されている。実際、布地１２と１３は、それらの布地間に留まっているウェブと共に、実質的にお互いに近接した接触で、道程の一部分を移動する。この道程の一部分は、間隙１４からスタートし、布地のリターンロール１７での布地１２で終わり、このリターンロールは内側布地１３の上で支持されている。外側布地１２のロールアセンブリ１５は、また、形成ロール１８を含み、このロールは、間隙１４から前方で両ロールアセンブリ１５と１６間で共有される。この形成ロールはまた第一クーチロール（ｃｏｕｃｈ ｒｏｌｌ）と呼ばれる。第二クーチロール１９はまた両ロールアセンブリ１５と１６間で共用される。

本発明による形成ロールは形成セクションでの使用に対して示され、そこではマーキングが最も重要な問題である。最近の形成されるウェブは多くの水を含んでいる。少なくとも上に述べた第一クーチロールは本発明による形成ロールであり、後に、単にロールとして言及される。本発明によるロールはまた第二クーチロールとして使用され得る。図２ａは本発明による溝きりで供給された一つのロール１８を示し、回転可能に支持されたシェル２０を含んでいる。図２ｂは同様のロール表面と溝きりを示している。そのシェル２０は、外面に開口されるように配置された円形開口部２１を持っている。ここで、その開口部は通し穴で、そこから、ロール内部に創られる負圧が布地を通してウェブに作用することができる。負圧創生には、そのロールは通常内部吸引ボックスを持ち、それで、負圧がロールのある部分（図示せず）に限定され得る。一方、負圧の使用をやめること、又はロール内部吸引ボックスと真空接続を省くことは可能である。この場合、外側布地は、その張力により、真空と同じ方法でロール開口部に水を押し込む。更に、各開口部と関連付けられ、外表面に形成されている円形溝があり、その溝は対応する開口部に関し同心円的に配置される。開口部と円形溝の設計は図３ａ−５ｂに関連してより詳細に記載される。円形溝は、更に、ロール外表面で、形成された円形溝がお互いに隣接する開口部から各開口部に延伸するように配置される。円形溝のその部分は、それ故に、二つの隣接する開口部間の接続流路を形成する。

好ましくは大きな開口表面積と滑らかで一様な水の流れとが、開口部間の首部を分離することによって達成される。本発明によると、円形溝の外径は、一つの円形溝の領域内で、隣接する開口部とシェル外部表面上のそれらの円形溝とによって区切られた首部数が、対応する開口部の隣接する開口部数より大きくなるように、配置される。この特徴を表示するため、図３ｃは、一つの開口部と円形溝により形成される首部２４とに関連する円形溝２２を示している。図３ｃでは、首部２４は陰影線で示されている。この実施例では、円形溝の外径ｒは二つの隣接する開口部の中点間距離ｓよりも小さいが、しかし該開口部間の距離の半分よりも大きい、即ち、ｓ／２＜ｒ＜ｓ。それ故に、首部はサイズと欠けた鋭角端で相対的に等しくなる。ここで、首部数は１２であるに対し、参照開口部において、隣接する開口部数が６である。同様に、図３ｂは７個の開口部２１の円形溝２２を示している。このパターンはロール表面で繰り返され、それによって、図３ａによる溝きりが形成される。機能的に相似な部分は同じ参照番号で参照されている。円形溝の外径は図中では文字ｒで参照されている。それ故に、開口部の中点間距離は文字ｓで、開口部直径は文字ｄで参照されている。

図４ａと４ｂは本発明によるロールの他の実施例を示す。ここで、円形溝２２の外径ｒは二つの隣接する開口部２１の中点間距離ｓより大きいが、しかし該開口部２１の中点間距離ｓと開口部２１の直径ｄの半分との和より小さいか又は等しい、即ち、ｓ＜ｒ≦（ｓ＋ｄ／２）。適切な寸法決めで、首部は、お互いに関して、延伸された等しい形状に作られ得る。この実施例では、また、一つの開口部は１２個の首部で取り囲まれている。その首部は例えば、開口部の直径を更に拡大することにより狭くされ得る。一般的に一つの円形溝で区切られる領域内の首部数は、隣接する溝数に比べ、２又は３倍である。首部の３倍は、例えば、開口部の直径を減らし、円形溝の直径を対応して増加させることによって達成される。このタイプの実施例が図５ａと５ｂに図示されている。この実施例は二つのタイプの首部２４を持ち、両方とも小形で且つ細長い。特にここでは、接続流路２３は広く、ロール中の開口表面積は大きい。

本発明によるロールの特徴は、更に、二つの隣接する開口部間で、異なった円形溝の一部として形成される、少なくとも二つの接続流路が存在することである。この設計は一様な水流れを確かなものにする。更に、接続流路はお互いに関し実質的に対称であり、それによって、異なった開口部間で、水流れにおける速さ変動を効果的に避けることが可能である。それと同時に、形が等しい首部の寸法上の変動を最小に出来る可能性がある。この方法では、首部のどの一つも他のものより機械的に弱くなることなしに、開口表面積を最大にすることが可能である。図３ｃ、４ｂと５ｂでは、二つの隣接している開口部間の流れが両頭矢印で図示されている。好ましい対称パターンは同じ直径を持つ開口部を配置することとお互いから等距離にそれらを適合させることとによって達成される。この配置はまた存在する機械加工装置に対し非常に適切であり、最終パターンは対称となる。図７ａ−ｄは本発明による形成ロールの種々の表面パターンを示す。例示されたパターンは規則的であり、穴を形成する開口部は皿穴（ｃｏｕｔｅｒｓｉｎｋ）を持つであろう。図７ａと７ｄは単に穴を持つのに対し、図７ｂと７ｃでは穴は更に皿穴を持ち、それらは、好ましくは、対応する開口部に関し同心円的に配置される。皿穴は、ここで例示したように、穴の一部分或いは穴の全部分のどちらかに配置させることが出来る。

図３ｃと４ｂの例示する実施例では、開口部の直径は５ｍｍで、各開口部は９ｍｍの直径の皿穴２５を持つ。図３ｃと４ｂの実施例では、開口部２１は円形溝２２を持つ。図３ｃでは、それぞれ、円形溝２２の外直径は１５ｍｍで、図４ｂではそれは２３ｍｍである。両実施例では、その円形溝幅は０．８ｍｍである。図５では、開口部に起因する攪乱効果を減らすために、開口部２１の直径の最小化が目指されている。それと同時に、流れの抵抗を減らすために、その円形溝幅の最大化が目指されている。この例では、開口部の直径は５ｍｍで、円形溝の外直径は２２ｍｍであり、一方、円形溝幅は１．６ｍｍである。明らかにされたすべての実施例では、開口部の中点はお互いから９．９ｍｍの距離にある。この方法では、首部サイズと形状に関し、従って、開口表面領域のその部分に関し、開口部と円形溝の寸法効果を検出することは容易である。一般に、円形溝幅はその円形溝の半径の１０−２５％であるが、しかしながら、少なくとも、０．５ｍｍである。図３ｃと４ｂの実施例では、円形溝幅は０．８ｍｍで、図５ｂの実施例では１．６ｍｍである。実際、円形溝の深さはその幅より大きく定められ、それによって、その円形溝が、まだ抵抗を残している首部で、水を十分に取ることが出来る。一般に、円形溝幅は０．５−２ｍｍで、その深さは１−２５ｍｍであり、好ましくは、円形溝幅の１５−８倍である。そのような円形溝はまた製作に対し経済的に有利である。円形溝を広くすることによって、水流れはまた、同時に機械加工ブレード（ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｂｌａｄｅｓ）の抵抗と同様に改善される。ロールの寸法決めに関して、デフォルトで円形溝の外径を使うことが可能であり、その外径は、開口部直径より１．３−５倍大きい。

本発明による円形溝は、ロール外部表面に関して、従前の７０％以上であるそれについての部分より大きく、とりわけ、より一様に分布された開口表面積を供給する。例えば、図３ｃの実施例では、開口表面積部分は近似的に８０％であり、図４ｂの実施例では、９０％と同じ大きさである。実際では、開口部とそれらの可能な皿穴はロールシェルでは最初に機械加工される。この後、同じブレード分布（ｂｌａｄｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を使い、好ましくは、同じ機械加工工具を使い、円形溝は各開口部と共に機械加工される。最後に、どのバリも、例えば、ショットブラストで取除かれる。首部の抵抗は更に、例えば、シェル外表面に硬質コーテングを配置することにより改良され得る。

出来るだけ一様な水流を達成するために、一般的な寸法指示が使われ得る。例えば、出来るだけ開口し且つ一様にすることである、開口部のサイズを最小にし且つ溝きりを最大にすることは、ロールマーキングを減少させる。他方で、その溝は、ロール半径方向で、できるだけ多くの水流を取除かせるために、十分に開口し深くなくてはならない。個々の溝は、また滑らかにされるべきであり、それによって、真空が全面積で一様に分布される。それと同時に、溝の汚れが避けられる。首部のサイズと形はまた流れに影響する。例えば、首部を出来るだけ狭くさせることによって、ロール表面はあたかもワイヤネットを持つかのように機能させることが出来る。従って、マーキングが避けられる。その首部は、また、開口部をより近い間隔で分布させることによって、サイズを減少させ得る。

開口部がお互いから等しい距離にある対称なパターンは、実際では、正三角形パターンを意味する。いくらかの限定はロール表面上のそのようなパターンの製作に適用される。例えば、所謂スパイラルパターンの使用が必要である。即ち、隣接する開口部によって形成される列はロール軸の方向にはありえない。スパイラル形状パターンは騒音を減少させる。更に、機械加工で要求されるボール盤に関する国際基準によるスピンドル分布（ｓｐｉｎｄｌｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）の数は、限定されている。最もよく使われるスピンドル分布は３５．７１２ｍｍである。図６の表は、このスピンドル分布とその倍数を使わせ、正確に若しくはほぼ正確に正三角形を形成させる、穴あけパターン（ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｐａｔｔｅｒｎ）を示している。そのパターンは大きくなる穴頻度にしたがって配置される。穴あけパターンをより密にさせることによって、開口表面積を同じにしながら、穴サイズと首部を減少させることと同様に水表面方向での流れの距離を短縮することが可能である。これらの手段で、マーキング傾向を更に減らすことは可能である。適切な穴頻度は使用に従って選ばれる。図６の表で、Ｎは基本パターンにおける開口部数であり、ｍはスピンドル分布、Ｂは基本パターンの高さ、ｓは開口部の中点間の距離でＤは開口部数である。

図５ｂの実施例では、お互いと異なるサイズと形を持つ首部２４によって形成される表面パターンは、ワイヤネットに非常に似ている。例えば、その円形溝２２の幅１．６ｍｍは近似的に１．３ｍｍである既知のワイヤネットのメッシュサイズと同じオーダである。同様に、開口部２１間の延伸された首部２４の幅、０．９ｍｍ、は近似的に０．８ｍｍであるワイヤネットの細線厚みと同じオーダである。その結果として、関係するパターンのマーキング傾向は、水が全体として半径方向でロール内に流入するので、僅かである。同じ使用で、ロールの製作コストは皿穴のないことで減少する。更に、開口部の穴あけを通して、円形溝の穴あけと可能なバリ取り穴あけは、同じ機械加工工具と同じセティングを使い、造られ得る。それと同時に、機械加工段階間でのロール移動は避けられる。円形溝に対し、上で明らかにしたより、より大きな幅を選ぶとき、小さな三角形首部は完全に削除される。

本発明によるロールは、マーキング傾向の存在しないことより、成形ロールとしての使用に極めて良好でふさわしい。更に、ロールは、これまでより製造に対しより経済的であり、その特性は所望のものとして選択され得る。ロールはまた、滑らかな接続流路を持つ大きな開口表面積を持つ。従って、真空効果は全ロールシェル面積で一様に分布され、水は主にロール半径方向に流れる。更に、本発明によるロールとその溝で、不必要な布地磨耗を避けることが出来る。それと同時に、ロール自身の寿命は長くなる。

既知フォーマの形成セクションの側面図である。 本発明による形成ロールの不等角投影図である。 本発明による形成ロールのシェル外表面の一部を示す図である。 図２ｂによる溝きりの実施例を示す図である。 図３ａの一つの開口部と関連する円形溝を示す。 図３ｂの一つの開口部における円形溝によって区切られた首部を示す図である。 本発明による溝きりの他の実施例を示す図である。 図４ａの一つの開口部における円形溝によって区切られた首部を示す図である。 本発明による溝きりの第三の実施例を示す図である。 図５ａの一つの開口部における円形溝によって区切られた首部を示す図である。 本発明による多孔質パターンの表を含む図である。 ａ、ｂ、ｃ、ｄは本発明による形成ロールの種々の表面パターンを示す図である。

符号の説明

１０ 形成セクション
１２、１３ 布地
１５、１６ ロールアセンブ
１８ ロール
２１ 円形開口部
２４ 首部

Claims (17)

1. 回転可能に支持されたシェル（２０）を含む溝付き形成ロールであって、
   少なくともシェル（２０）の外面上に開口するよう構成される円形開口部（２１）と、
   外面上に形成され、対応する開口部（２１）に対して同心状に配置される円形の溝（２２）とを含み、外面上で、形成された円形溝（２２）の一部が、各開口部（２１）まで、隣接する各開口部（２１）から延在する、形成ロールにおいて、
   シェルの外面上で隣接する開口部（２１）及びその円形溝（２２）により境界付けられる首部（２４）であって、一の円形溝（２２）の領域内の首部（２４）の数が、対応する開口部（２１）の隣接する開口部（２１）の数よりも多くなるように、円形溝（２２）の外径（ｒ）が構成されることを特徴とする、形成ロール。
2. 円形溝（２２）の外径（ｒ）は、２つの隣接する開口部（２１）の中点間の距離（ｓ）よりも小さいが、該開口部（２１）間の距離（ｓ）の半分よりも大きく、即ちｓ／２＜ｒ＜ｓである、請求項１に記載の形成ロール。
3. 円形溝（２２）の外径（ｒ）は、２つの隣接する開口部（２１）の中点間の距離（ｓ）よりも大きいが、該開口部（２１）間の距離（ｓ）と開口部（２１）の直径（ｄ）の半分との和以下であり、即ちｓ＜ｒ≦（ｓ＋ｄ／２）である、請求項１に記載の形成ロール。
4. 一の円形溝（２２）により境界付けられる領域内の首部（２４）の数は、隣接する開口部（２１）の数に比べて２倍又は３倍である、請求項１〜３の何れかに記載の形成ロール。
5. 隣接する２つの開口部（２１）間に、異なる円形溝（２２）の部分により形成される少なくとも２つの接続流路（２３）が存在する、請求項１〜４の何れかに記載の形成ロール。
6. 接続流路（２３）は、それぞれ略対称に形成される、請求項５に記載の形成ロール。
7. 開口部（２１）は直径が等しく、互いに等距離に配置されている、請求項１〜６の何れかに記載の形成ロール。
8. 開口部（２１）は、穴を含む、請求項１〜７の何れかに記載の形成ロール。
9. 少なくとも開口部（２１）の一部が穴及び皿穴（２５）を含む、請求項８に記載の形成ロール。
10. 全ての開口部（２１）が穴及び皿穴（２５）を含む、請求項８に記載の形成ロール。
11. 皿穴（２５）は、対応する穴に対して同心状に配置される、請求項９又は１０に記載の形成ロール。
12. 円形溝（２２）の幅は、円形溝（２２）の外径（ｒ）の１０−２５％であるが、少なくとも０．５ｍｍある、請求項１〜１１の何れかに記載の形成ロール。
13. 円形溝（２２）の外径（ｒ）は、開口部（２１）の直径（ｄ）の１．３−５倍である、
    請求項１〜１２の何れかに記載の形成ロール。
14. 円形溝（２２）の深さは幅よりも大きくされる、請求項１〜１３の何れかに記載の形成ロール。
15. 円形溝（２２）の深さは、１−２５ｍｍである、請求項１〜１４の何れかに記載の形成ロール。
16. 円形溝（２２）の幅は、０．５−２ｍｍである、請求項１〜１５の何れかに記載の形成ロール。
17. シェル（２０）の外面にはハードコーティングが付与される、請求項１〜１６の何れかに記載の形成ロール。
    

Images