JPH07119078B2 - シングルフェーサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，段ボール製造設備であるコルゲータの１ユニ
ットである片面段ボール製造用シングルフェーサに関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来の一般的なシングルフェーサは，第７図に示す構造
を採用している。同図において,1は上段ロール,2は下段
ロール,3は圧力ロール,4は糊付ロール,5はドクタロー
ル,6は糊容器,7は糊,8は芯紙,8aは波形状に段成形され
た波形芯紙,9はライナ,10は片面段ボールをそれぞれ示
している。

まず，シングルフェーサによる片面段ボール10の製造工
程ついて説明すると，芯紙８は上段ロール１と下段ロー
ル２の間に供給され，上段ロール１と下段ロール２の咬
合部に咬込まれ，波形状に成形されて波形芯紙8aとな
る。次に該波形芯紙8aは下段ロール２の回転と共に移送
され，糊容器６内の糊７が糊付ロール４で掬い上げられ
て，ドクタロール５で糊膜調整が行われた糊付ロール４
により波形芯紙8aの段頂部に糊付けされる。その後，こ
の糊付けされた波形芯紙8aは，圧力ロール３側に別に供
給されたライナ９と，下段ロール２と圧力ロール３の加
圧部において接着されて片面段ボール10となる。

前記構造の従来のシングルフェーサでは，上段ロール１
は下段ロール２に，また圧力ロール３は下段ロール２に
それぞれ押圧されている。前者は芯紙８の段成形を行な
うための加圧力であり，後者は波形芯紙8aの段頂部に付
着させた通常使用される液状でんぷん糊を急速に昇温さ
せてゲル化させるために必要な熱量を与えるべく，圧力
ロール３の中空部3aに導入される加熱蒸気を熱源として
加熱された圧力ロール３を高圧力で押圧し，熱伝導によ
る加熱を促進させる目的をもつ。

また，下段ロール２は上段ロール１と共に歯形状の段が
ロール外表面に等ピッチで加工され，一方の圧力ロール
３は円滑な表面とされているので，運転状態においては
下段ロール２の各段の頂部が圧力ロール３の表面を高サ
イクルで叩く結果となっている。即ち，上段ロール1,下
段ロール２及び圧力ロール３は主要成分が上下段ロール
1,2の歯数サイクル，つまり段ロール回転数Ｎ×歯数Ｚ
で振動し，ロール系の振動固有値に該歯数サイクルＮ・
Ｚが一致すると共振し，前記３本のロールが激しく振動
することがある。このような共振時には，特に圧力ロー
ル３の周面と下段ロール２の段部が激しく衝突するため
に，そのロール間2,3に挾まれた波形芯紙8aとライナ９
に大きな衝突荷重がかかり，両紙が破断したり，振動の
位相状態によっては下段ロール２と圧力ロール３との線
圧が不足して接着力不足による貼合不良現象が現れるこ
とがある。

この他，下段ロール２と圧力ロール３との上記衝突は大
きな騒音を発生させるもので，これがシングルフェーサ
の解決すべき重要な問題となっている。

更に上記従来構造では，段頂部に糊が付着した波形芯紙
8aとライナ９とが接合状態にある下段ロール２と圧力ロ
ール３との係合部で糊をゲル化温度（通常60℃近辺）ま
で加熱するために，上述の如く高温の水蒸気を導入した
圧力ロール３の中空部3aを熱源として，圧力ロール３の
肉部，ライナ９を経由させ，熱伝導及び熱伝達により糊
部を加熱するという間接的な熱供与手段を採っている。
従って，この方法では直接的に糊部を加熱しないで熱エ
ネルギの多くが加熱の不要なロール肉部や紙の昇温に費
やされ，熱エネルギの損失につながるばかりでなく，機
械が高速運転されるときは熱の供給が不足し，糊のゲル
化温度までの昇温が不可能となり，接着不良を生起す
る。即ち，上記従来の構造をとる限り高速化にも限界が
あった。更に，従来の蒸気加熱の場合，運転速度の変
化，糊量の変動並びにシート幅の変動等に対して最適蒸
気供給量になる為の応答が遅く過乾燥あるいは逆に乾燥
不十分という不具合も発生していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は，従来のシングルフェーサの振動障害である騒
音，材料紙破断の発生を解消すると共に，高速化及び省
エネルギ化の障害となっている糊加熱手段の改良を目的
としてなされもので，従来構造においては圧力ロールの
存在が上記振動と熱エネルギ損失の根本原因であるとい
う観点に立って新規な加熱・接着方式を開発し提供しよ
うとするものである。更に，運転速度の変化，糊量変
動，並びにシート幅の変動等，被加熱物負荷の変動にス
ムーズに応答する装置を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

即ち，本発明は芯紙を咬み込んで段成形を行なう少なく
とも１個の段ロール，該段ロールと噛み合う貼合ロー
ル，該貼合ロールの外周に沿って移送される段付芯紙に
糊付けする糊付手段，該段付芯紙に重ねて供給されるラ
イナを前記貼合ロール面へ圧着せしめるベルトからなる
加圧装置，前記ライナの背面側に配設され同ライナと上
記段付芯紙との間に介在する糊を加熱する誘電加熱装
置，運転速度と波状芯紙頂部の糊量とシート幅を検出す
る検出手段及び同検出手段からの信号に基づき誘電加熱
装置の出力を調整する出力調整手段とを有していること
を特徴とするシングルフェーサを構成とし，これを上記
問題点の解決手段とするものである。

〔作用〕

本発明のシングルフェーサは上述の構成からなってい
る。その作用として，まずライナと芯紙との加圧装置に
おいてはベルトにより段ロールのかなり広い周面にわた
ってほぼ均一的な加圧が加えられており，従来の様なポ
イント高圧力に起因するロールの剛体振動を発生させる
外力が存在しない。更に，上記加圧装置と協働して誘電
加熱装置が配置され高周波電圧の印加により電界が発生
する。この電界により誘電加熱が可能となる。誘電加熱
では対象とする誘電体にはE²・ε・tanδ・ｆ（ε：比
誘電率,tanδ：誘電損失係数,f:周波数,E:電界強さ）に
比例した熱が発生するが，このうち誘電体によって固有
のε・tanδの値は糊の水溶液と紙とでは糊の水溶液の
方が格段に高いため，発生した電界は糊部に集中する。
従って，紙は殆ど昇温せず糊部の温度のみが急激に上昇
しゲル化が行われる。発明者らのテストによれば，印加
時間が0.2〜0.5secのうちに糊部では60〜80℃上昇する
が，紙は0.5℃も上昇しない。つまり，本方式は昇温さ
せたい対象部に対し，従来のように熱伝導・熱伝達を利
用した加熱ではなく内部での自己発熱を誘起させてい
る。

加えて，加熱に際して，負荷要因となる因子，即ち，運
転速度，シート幅，糊量などを検出手段により検知し，
その信号に基づき出力調整手段が誘電加熱装置の出力を
調整し，被加熱物へ最適な熱量を供給する。

〔実施例〕

以下，本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明に係るシングルフェーサの側面を示す概
略図である。同図において,11は上部段ロール,12は下部
段ロール,13は貼合ロール,4は糊付ロール,5はドクタロ
ール,6は糊容器,7は糊,8は芯紙,9はライナ,8aは上部段
ロール11及び下部段ロール12に咬まれて波形に成形され
た波形芯紙,10は片面段ボール,14は加圧用ベルト,15は
加圧力調整用のテンショナーロール,16はグリッド電極,
17はガイドロールである。

ここで，貼合ロール13の歯型形状は上部段ロール11と等
しく，またロール径は必要加熱長の関係で任意に設定で
きるものである。

また，貼合ロール13は後述する理由により金属素管18等
に，比誘電率と誘電損係数の積（ε・tanδ）が水のそ
れと比べて絶対的に小さいセラミック或は樹脂系（但
し，耐熱性を有するもの）より成る歯型形状の外筒19を
取りつける。

また，グリッド電極16は貼合ロール13の周面に近接して
適宜間隔をおいて並設されている。

グリッド電極の配置としては，第２図に示す様に，貼合
ロール13の軸方向に配置している。グリッド電極の配置
としてはこれに限定されず第３図に示す周方向に曲率を
有して配置する方法でも，更に第４図に示す様に傾斜を
加えて配置する方法など種々考えられる。

次に，ベルト14はその一部がライナ９を波形芯紙8aに圧
接する為に前記貼合ロール13の周面上を所望の周長にわ
たって囲繞され，その材質は上記外筒19に準ずるものと
する。また，テンショナーロール15はベルト14の加圧力
を調整するものである。

また，上記ライナあるいは芯紙に面して，運転速度検知
センサー20及びシート幅検知センサー21が配置され，更
に芯紙の糊付ロール４を通過した部位で波状芯紙に面し
て糊量検知センサー22が配設されている。これらの各検
知センサー20,21,22からの検出信号は全て演算器23に送
られる。演算器23ではこれらの信号を受けて演算処理を
行い，その結果を発振器24に送る。

ここで，前記運転速度検知センサー20の信号はモータ電
圧或は回転数信号で代用してもよい。また，シート幅検
知センサー21としては光学的な公知手法であるエッジセ
ンサーを使用する他，集中生産管理システムにインプッ
トされている計算機からの出力信号で代用することも可
能である。また糊量検知センサー22については例えば，
糊表面での光の反射を利用した光学的な手法が採用でき
る。

このような構成からなる装置を駆動運転すると，芯紙８
は上部段ロール11及び下部段ロール12に咬込まれて波形
芯紙8aに形成されたのち，糊付ロール４により波形芯紙
8aの段頂部に糊７が塗布され，別途給送されるライナ９
と貼合されることになる。ところで，上記貼合部におい
ては，テンショナーロール15で加圧力が調整されたベル
ト14（ベルト14はライナ９と共に回転する。）によりラ
イナ９と波形芯紙8aが加圧されて密着する。

一方，波形芯紙8aとライナ９の密着部で，貼合ロール13
に近接配置されたグリッド電極16,16…間に高周波交番
電圧を印加することにより，隣り合う電極間に電界が発
生する。この電界により対象とする誘電対にはE²・ε・
tanδ・ｆ（但しε：比誘電率,tanδ：誘電損係数,f:周
波数,E:電界強さ）に比例した熱が発生するが，前述の
様に糊部に加熱が集中し，糊は急速に昇温ゲル化し接着
が完了する。外筒19の材質選定については加熱の集中防
止の為にε・tanδの小さいものを使用する必要があ
る。また，外筒19については上部段ロール11から芯紙8a
を介して受熱するため，耐熱性も考慮した材料が必要と
なる。従って，本実施例では外筒19にセラミックスや耐
熱性を有する樹脂がその代表例として使われるが，上記
性質を満足すれば特に限定するものではない。

接着の完了した片面段ボールはガイドロール17を通して
次工程へ搬送される。

ところで，今，被加熱物の負荷変動，例えばシート速
度，シート幅，付着糊量等が変動すると，前述の各検知
センサー或はその代用信号により負荷変動が検出され，
それに対して発振器24は必要な出力の調整を行ない最適
な条件下での加熱を行なうものである。この出力の調整
方法としては，被加熱物の負荷に対する必要出力の関係
を予め発振器24内にプログラム設定しておき，前記各セ
ンサーからの信号を演算器23により演算処理してその結
果を前記設定値と比較して，出力の自動制御を行なうシ
ステムを採用すればよい。

発振器出力Ｅ・Ｉの設定方法を次に例示する。被加熱物
の負荷は段ボールシート幅B,段ボールシートの波形段頂
部１筋に付着している糊量q,波形ピッチＰに比例するの
で発振器出力Ｅ・Ｉはそれに応じて増減させる必要があ
る。また，必要加熱量はV/L（運転速度V,加熱長さＬ）
に比例するので被加熱物負荷定数Ｃを次のように定義
し，発振器出力Ｅ・ＩをＣに比例させて調整する。

第５図にその関係をグラフ表示した。

次に第６図について説明する。

第６図は本発明の他の実施例装置を示し，上記第１図に
示した実施例と異なる点は下部段ロール12を無くした点
にある。その作用について述べると，段ロール11と貼合
ロール13との間に芯紙８が直接供給され，両ロール11,1
3に咬込まれて波形芯紙8aを成形する。即ち，本実施例
では貼合ロール13は上記実施例の下部段ロール12（第１
図）の役割も兼ねている。その後，貼合ロール13上で糊
付ロール４により波形芯紙8aの段頂部に糊７が塗布さ
れ，別途給送されるライナ９と貼合されることになる。
上記貼合部においては，上記実施例と同様にテンショナ
ーロール15で加圧力が調整されたベルト14によりライナ
９と波形芯紙8aが加圧されて密着する。ベルト14により
波形芯紙8aとライナ９が加圧密着されている領域では，
上記実施例と同様に誘電加熱がなされて，糊は急速に昇
温ゲル化し，接着を完了する。

なお，以上の実施例では加圧装置として無端ベルト14の
一部が貼合ロール13の一部周面を囲繞する場合について
述べたが，この外，例えばエア加圧等も採用できるもの
で，上記実施例に限定されるものではない。

なお，被加熱物の負荷変動に対する出力調整は前述と同
様である。

〔発明の効果〕

以上，詳細に説明した様に，本発明によれば次に示す様
な優れた諸効果を奏する。

従来のシングルフェーサにおいて重要問題とされて
いた振動障害，即ち，騒音，材料紙破断等が解消され
る。

誘電加熱法の採用により，シングルフェーサの運転
の高速化が可能となり，また紙の昇温に費やしていたエ
ネルギの節約も同時に可能となるため省エネルギ効果が
大となる。

被加熱物の負荷変動の要因を解明し，この要因に基
づき発振器における出力をプログラム制御するようにし
たため，被加熱物の負荷変動に応じた最適な発振器の出
力調整が可能となった。その結果，通常の製造時におけ
る段ボールシートの乾燥が均一化されることは当然のこ
ととして，段ボールシートの仕様が変更された場合にお
いても，即座に対応して適正な乾燥がなされるようにな
り，段ボールシートの品質の均一化及び品質向上が達成
される。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示し，第１図は
側断面図，第２図は電極の配置を示す第１図のＡ視図，
第３図及び第４図は電極の他の配置例を示す説明図，第
５図は発振器出力と被加熱物負荷との相関の一例を示す
説明図，第６図は本発明他の実施例を示す側断面図，第
７図は従来のシングルフェーサを示す側断面図である。 ８…芯紙,9…ライナ,11,12…段ロール,13…貼合ロール,
14…ベルト,16…グリッド電極,20…運転速度検知センサ
ー,21…シート幅検知センサー,22…糊量検知センサー,2
3…演算器,24…発振器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】芯紙を咬み込んで段成形を行なう少なくと
   も１個の段ロール，該段ロールと噛み合う貼合ロール，
   該貼合ロールの外周に沿って移送される段付芯紙に糊付
   けする糊付手段，該段付芯紙に重ねて供給されるライナ
   を前記貼合ロール面へ圧着せしめるベルトからなる加圧
   装置，前記ライナの背面側に配設され同ライナと上記段
   付芯紙との間に介在する糊を加熱する誘電加熱装置，運
   転速度と波状芯紙頂部に付着された糊量とシート巾を検
   出する検出手段及び同検出手段からの信号に基づき誘電
   加熱装置の出力を調整する出力調整手段を有しているこ
   とを特徴とするシングルフェーサ。