JPH0724860A - ドリルドロール及びカレンダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】温度分布や加熱冷却時の熱応答性が優れ、熱効
率の良いドリルドロール、及びこれを用いたカレンダー
を提供する。 【構成】ロールの軸方向に平行な多数の熱媒体液循環通
路２をロール表面近傍に設け、この熱媒体液循環通路２
に熱媒体液を流し、ロール軸方向に１．５往復させるこ
とによってロールの温調を行うドリルドロール１におい
て、熱媒体液循環通路２内面に多数の放射状の溝部３ａ
及び突部３ｂを設ける。この溝部３ａ及び突部３ｂは熱
媒体液循環通路２内面にロール軸と平行に施工される
が、螺旋状に施工してもよい。また、熱媒体液循環通路
２に溝を設けずにその断面形状を楕円形としてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ゴムまたはプラスチッ
ク等の高分子材料を加工するカレンダーや、ロール温調
が必要なロール機等に使用されるドリルドロール、及び
これを用いたカレンダーに関する。

【０００２】

【従来の技術】ゴムまたはプラスチック等の高分子材料
を加工するカレンダーや、ロール温調が必要なロール機
等に使用されるロールとして、ドリルドロールがある。
従来、このドリルドロールには、ロール表面下に深穴穿
孔機等によって穴あけされた単純円形の断面を有する熱
媒体液循環通路が設けられており、ロール温調装置から
供給された熱媒体液（以下、流体と呼ぶ）が軸心付近の
内管を介して上記熱媒体液通路に供給される。そして、
ドリルドロール面上において材料との熱の授受が行なわ
れ、その後、流体は上記内管外側部分（中心穴）に集め
られ、ロール温調装置へ戻る。この流体の循環は循環ポ
ンプによって行われる。また、多くの場合、熱媒体液通
路は３の倍数本設けられ、相隣合う熱媒体液通路を折り
返しながらロール軸方向に１．５往復するトリプルパス
方式が採用される。上記構成においては、流体を通路内
に１.５ｍ／min程度の高速で滞留なく循環させることが
でき、材料との距離も近いので熱の授受が良好に行われ
る。また、流体は熱媒体液通路を下流側へ流れていくう
ちにその温度がある程度低下するが、相隣合う熱媒体液
通路を折り返しながらロール軸方向に１．５往復するこ
とによって相隣合う熱媒体液通路間において熱の授受が
ある程度行われ、上記流体の温度低下はある程度補償さ
れる。従ってロール軸方向の温度分布はほぼ均一にな
る。以上のことにより、上述したドリルドロールでは、
カレンダーに対する必須条件であるロールの温度分布の
均一性や加熱冷却時の熱応答性等が良好であった。

【０００３】一方、特開平２−４７３８７号公報や特開
平２−９９６８６号公報に記載されているように、ロー
ルの表面付近に螺旋状の熱媒体液通路を設け、この通路
に流体を供給し循環させるものが開発されている。これ
は、ロールの内筒部分の外周に予め螺旋状の溝を設けて
おき、これにロールの外筒部分を嵌合して螺旋状の溝を
熱媒体液通路とするものであり、できた熱媒体液通路の
断面は略矩形となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、生産性の向上と
省エネルギーのため、カレンダーにおいても、高速精密
化や新素材等への多様化、及び小ロット多品種への対応
化を考慮して、従来のドリルドロールの機能を超える新
たな技術的要求が急速に高まっている。特に、ドリルド
ロールの熱に関する性能、つまり熱効率の向上は極めて
重要な課題となってきている。従来のドリルドロールで
は熱媒体液通路の断面が単純円形であるため、上記のこ
とを実現しようとすると、流体の流量を増加し、通路内
の流速を上昇して交換される熱量の増大を計る必要があ
る。しかし、流量の増加や流速の増加は、エロージョン
等によるロールの損傷を招く恐れがある。同時に、常時
運転される循環ポンプにおいてもモータの電力消費量が
増大する欠点がある。

【０００５】また、特開平２−４７３８７号公報や特開
平２−９９６８６号公報に記載のロールにおいては、ロ
ールの表面付近に設けられる熱媒体液通路が螺旋状であ
るので、前述のドリルドロールのような温度補償はな
く、流体がこの熱媒体液通路を下流側へ流れて行くに従
ってその温度は次第に低下し、ロールの軸方向の温度分
布が均一でなくなる。従って、前述のドリルドロールと
異なって、カレンダーに対する必須条件の一つであるロ
ールの温度分布の均一性が良好でない。

【０００６】本発明の目的は、温度分布や加熱冷却時の
熱応答性が優れ、熱効率の良いドリルドロール、及びこ
れを用いたカレンダーを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、ロールの軸方向に平行な多数の熱
媒体液循環通路がロール表面近傍に設けられ、この熱媒
体液循環通路に熱媒体液を供給することによってロール
の温調を行うドリルドロールにおいて、前記熱媒体液循
環通路の断面が多数の放射状の溝を有することを特徴と
するドリルドロールが提供される。

【０００８】また、上記目的を達成するため、本発明に
よれば、ロールの軸方向に平行な多数の熱媒体液循環通
路がロール表面近傍に設けられ、この熱媒体液循環通路
に熱媒体液を供給することによってロールの温調を行う
ドリルドロールにおいて、前記熱媒体液循環通路の断面
が非円形であることを特徴とするドリルドロールが提供
される。

【０００９】上記ドリルドロールにおいて、好ましく
は、前記熱媒体液循環通路の断面が多数の放射状の溝を
有する。

【００１０】また、上記ドリルドロールにおいて、好ま
しくは、前記熱媒体液循環通路断面の多数の放射状の溝
が、前記熱媒体液循環通路内面にロール軸と平行に施工
されている。

【００１１】また、好ましくは、前記熱媒体液循環通路
断面の多数の放射状の溝が、前記熱媒体液循環通路内面
に螺旋状に施工されている。

【００１２】また、上記目的を達成するため、本発明に
よれば、軸線が互いに略平行になるように配置された複
数のロールによって熱可塑性の高分子材料を成形するカ
レンダーにおいて、少なくとも最終のロールが上述のよ
うなドリルドロールであることを特徴とするカレンダー
が提供される。

【００１３】

【作用】上記のように構成した本発明においては、熱媒
体液循環通路の断面形状が多数の放射状の溝を有するこ
とにより、従来のドリル等で穴あけされたままの単純円
形の熱媒体液循環通路に比べて、通路の表面積、即ち伝
熱面積が約２倍程度に拡大する。従って、流体流量を増
加したり流速を増加したりすることなく、温度分布や加
熱冷却時の熱応答性を良好にすることが可能であり、熱
効率の良いドリルドロールを提供することが可能とな
る。

【００１４】また、熱媒体液循環通路の断面形状が非円
形であることによっても単純円形の熱媒体液循環通路に
比べて、通路の表面積、即ち伝熱面積が拡大する。ま
た、非円形断面の熱媒体液循環通路にさらに多数の放射
状の溝を設けることにより、一層伝熱面積が拡大する。

【００１５】上記放射状の溝は、加工の容易さを考慮す
ると、熱媒体液循環通路内面にロール軸と平行に施工さ
れることが好ましいが、この放射状の溝をあえて螺旋状
に施工することにより、この通路を通過する流体は旋回
流を伴う乱流となり、熱交換が活発になる。従って、一
層熱効率の良いドリルドロールを提供することが可能と
なる。

【００１６】

【実施例】本発明によるドリルドロール構造の一実施例
について、図１から図６を参照しながら説明する。

【００１７】図１は本実施例のドリルドロールの内部構
造を示す図である。但し、図１においては対称性を考慮
して下半分のみを断面で示し、上半分は流体の流路を模
式的に示した。図１において、図示しないロール温調装
置から供給された流体（熱媒体液）は、回転接手８の流
体入口９からドリルドロール１の内部へ導入される。ド
リルドロール１内部には、シールリング６で仕切られた
中心穴１０，１１が設けられており、上記導入された流
体は内管７を通ってシールリング６よりも先の方の中心
穴１０に達する。そしてこの流体は、中心穴１０より斜
め穴４を通ってロールの表面付近に向かい、ロールの表
面付近に設けられた熱媒体液循環通路２の一端に供給さ
れる。流体は熱媒体液循環通路２の一端から軸線方向に
他端まで進み、連結管１３によって隣の熱媒体液循環通
路２の一端に供給され、その熱媒体液循環通路２内を軸
線方向に進んだ後に隣の連結管１３によってさらにその
隣の熱媒体液循環通路２の一端に供給されて軸線方向に
進む。

【００１８】つまり、本実施例では、流体が、３の倍数
本取り付けられた熱媒体液循環通路２の相隣合うものの
中をロールの軸線方向に１．５往復して流れるトリプル
パス方式が採用されており、この熱媒体液循環通路２中
を流れる流体によってロール面上にある熱可塑性の高分
子材料１００と熱の授受が行なわれる。この時、流体は
熱媒体液通路を下流側へ流れていくうちにその温度があ
る程度低下するが、相隣合う熱媒体液通路を折り返しな
がらロール軸方向に１．５往復することによって相隣合
う熱媒体液通路間において熱の授受がある程度行われ、
上記流体の温度低下はある程度補償される。従ってロー
ル軸方向の温度分布はほぼ均一になる。

【００１９】その後、流体は回転接手側の斜め穴５より
シールリング６よりも手前の中心穴１１に集められ、さ
らに回転接手８の流体出口１２からロール温調装置へと
戻る。熱媒体液循環通路２を流れる流体は、通路内を約
１.５ｍ／minの高速で滞留なく循環でき、熱可塑性の高
分子材料１００との距離が近いところを流れるので熱の
授受が良好である。

【００２０】次に、熱媒体液循環通路の断面構造につい
て説明する。図２は、図１のドリルドロールの熱媒体液
循環通路のII−II方向の断面を示す図であり、図３は、
熱媒体液循環通路の断面図である。図２及び図３に示す
ように、本実施例においては、熱媒体液循環通路２の断
面は全てなめらかな曲線で構成され、多数の放射状の溝
部３ａ及び突部３ｂを有している。この溝部３ａと突部
３ｂの曲率はほぼ等しい。上記のように熱媒体液循環通
路２の断面が全てなめらかな曲線で構成されることによ
り、流体が流れているときに何らかの原因で通路壁面に
応力集中が起こることが防止される。

【００２１】また、図４に示すように、溝部３ａは熱媒
体液循環通路２内面においてロール軸と平行に施工され
ている。この加工は、まず下穴を荒加工（穴あけ加工）
し、その下穴に沿ってブローチ等により切削加工を行う
か、放電加工等により仕上加工を行なう。さらに、レー
ザー加工等を使用することもできるが、これに加え、将
来はより適切で量産可能な加工法が開発されるものと思
われる。

【００２２】熱媒体液循環通路２の断面をこのような形
状にすることにより、従来のドリル等で穴あけされたま
まの単純円形の熱媒体液循環通路に比べて、通路の表面
積、即ち伝熱面積が約２倍程度に拡大する。これによ
り、温度分布や加熱冷却時の熱応答性を良好にすること
ができ、熱効率が向上する。また、熱媒体液循環通路２
の断面形状が全てなめらかな曲線であるので、部分的に
応力集中が生じることがなく、破損を防止することがで
きる。さらに、溝部３ａは、熱媒体液循環通路２内面に
おいてロール軸と平行に、即ち直線状に容易に加工する
ことができる。

【００２３】従って、本実施例のドリルドロールは、カ
レンダー成形時に発熱が大きく、熱的特性も敏感な硬質
ＰＶＣ等のカレンダーに対して好適である。以下、本実
施例のドリルドロールが適用されるカレンダーの一例を
図５により説明する。

【００２４】図５（ａ）において、ロール２１，２２，
２３，２４は各軸線が互いに略平行になるようにハウジ
ング５０に収納され、それぞれプルバックシリンダ２１
ａ〜２４ａによってハウジング５０の所定位置に支持さ
れている。このハウジング５０は工場床面に備え付けら
れたソールプレート５１上に取り付けられている。ロー
ル２１にはモータ２１ｃ及び圧下スクリュー２１ｄを備
えた圧下装置２１ｂが備えられ、同様にロール２２には
モータ２２ｃ及び圧下スクリュー２２ｄを備えた圧下装
置２２ｂが、ロール２４にはモータ２４ｃ及び圧下スク
リュー２４ｄを備えた圧下装置２４ｂがそれぞれ取り付
けられており、各圧下装置２１ｂ，２２ｂ，２４ｂによ
って各ロール間の間隙、従って各ニップの厚さが調整さ
れる。また、ロール２３にはクロス装置２３ｂが取り付
けられており、このクロス装置２３ｂによってロール２
３がその軸線を元の軸線に対して微小角度傾斜できるよ
うになっている。また、最終ロールであるロール２４
は、図１から図４で説明したドリルドロールであって、
温度分布や加熱冷却時の熱応答性を良好で、熱効率の高
いものである。但し、最終ロール、即ちロール２４以外
のロールを上記ドリルドロールとしてもよい。

【００２５】図５（ｂ）は上記カレンダーにおける各ロ
ールの配置及び材料の経路を模式的に示す図である。図
５（ｂ）に示すように、このカレンダーは逆Ｌ型４本ロ
ールカレンダーであって、ロール２１の横側にロール２
２が隣接して配置され、ロール２２の下側にロール２３
が配置され、ロール２３の下側でロール２２より遠い側
にロール２４が配置される。そして、熱可塑性の高分子
材料３０はロール２１とロール２２の間に供給され、ロ
ール２１とロール２２の間隙よりロール２２に巻き付
き、ロール２２とロール２３の間隙を通過してロール２
３に巻き付き、ロール２３とロール２４の間隙を通過し
てロール２４に巻き付き、最終的にロール２４より引き
剥がされて製品となる。

【００２６】ところで、熱可塑性の高分子材料のうち、
オレフィン系樹脂は臭いや物性上の欠点が少ないため、
近年、食品や医薬品や化粧品等の分野への需要が著しく
増加している。このオレフィン系樹脂を従来のカレンダ
ーで加工する場合、温度条件が厳しく、また加工時にべ
と付くため運転に支障を来たすことがあり、可動率の低
下が懸念されていた。しかし、本実施例のドリルドロー
ルを使用した上記のようなカレンダーでは厳密な熱管理
が行えるため、オレフィン系樹脂であっても容易に製造
することが可能であり、稼動率も改善される。また、カ
レンダーの高速精密化や新素材等への多様化を図ること
ができ、小ロットで多品種の製品を製造する際の製造条
件の切替作業に対し迅速な対応を行うことができる。

【００２７】図６に本実施例の変形例を示す。図６は熱
媒体液循環通路２Ａの断面であるが、多数の放射状の溝
部３ａ及び突部３ｂの断面形状が図と若干異なり、溝部
３ｃの曲率の方が突部３ｄの曲率よりも大きい。但し、
熱媒体液循環通路２Ａの断面はやはり全てなめらかな曲
線で構成されており、部分的に応力集中が生じることが
なく、破損を防止することができる。

【００２８】以上のように本実施例によれば、熱媒体液
循環通路２の表面積、即ち伝熱面積が拡大し、これを流
れる流体の流量を増加したり流速を増加したりすること
なく、温度分布や加熱冷却時の熱応答性を良好にするこ
とができ、熱効率を向上することができる。

【００２９】また、交換熱量の増大を図るために、流体
の流量や流速を増加する必要がないので、エロージョン
等によるロール損傷を招く恐れががなく、さらに各ロー
ル毎に必要な循環ポンプ用モータの電力消費量を節約で
き、省エネルギー効果も大きい。

【００３０】本発明によるドリルドロール構造の他の実
施例について、図７を参照しながら説明する。本実施例
のドリルドロールにおいて、熱媒体液循環通路２Ｂの断
面は図３または図６と同様であるが、図７に示すように
溝部３ａは熱媒体液循環通路２Ｂ内面において螺旋状に
施工されている。これ以外の構成は前述の実施例と同様
である。このような螺旋状の熱媒体液循環通路２Ｂを通
過する流体は旋回流を伴う乱流となり、熱交換が活発に
なる。

【００３１】以上のような本実施例によれば、前述の実
施例と同様の効果が得られるだけでなく、流体による熱
交換が活発になることにより熱効率が一層向上する。

【００３２】本発明によるドリルドロール構造のさらに
他の実施例について、図８を参照しながら説明する。本
実施例のドリルドロールにおいては、熱媒体液循環通路
２Ｃの断面形状は図３や図６とは異なって多数の放射状
の溝は設けられず、楕円形（非円形）である。これ以外
の構成は前述の実施例と同様である。熱媒体液循環通路
２Ｃの断面形状が上記のように楕円形（非円形）である
ので、単純円形の熱媒体液循環通路に比べて、通路の表
面積、即ち伝熱面積が拡大する。

【００３３】従って本実施例によっても、熱媒体液循環
通路２Ｃの表面積、即ち伝熱面積が拡大し、これを流れ
る流体の流量を増加したり流速を増加したりすることな
く、温度分布や加熱冷却時の熱応答性を良好にすること
ができ、熱効率を向上することができる。

【００３４】尚、熱媒体液循環通路の断面は上記のよう
に楕円形でなく、例えば多角形のような他の非円形形状
にしてもよい。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、従来の単純円形の熱媒
体液循環通路に比べて、通路の表面積、即ち伝熱面積を
拡大することができ、流体流量を増加したり流速を増加
したりすることなく、温度分布や加熱冷却時の熱応答性
を良好にすることができる。従って熱効率の良いドリル
ドロールを提供することができる。

【００３６】また、流体の流量や流速を増加する必要が
ないので、エロージョン等によるロール損傷を招く恐れ
ががなく、さらに循環ポンプ用モータの電力消費量を節
約でき、省エネルギー効果も大きい。

【００３７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるドリルドロールの内部
構造を示す図である。

【図２】図１のドリルドロールのII−II方向の断面を示
す図である。

【図３】図１のドリルドロールにおける熱媒体液循環通
路の断面図である。

【図４】図３の熱媒体液循環通路の内面を示す図であ
る。

【図５】（ａ）は図１のドリルドロールが適用されるカ
レンダーの一例を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のカレ
ンダーにおける各ロールの配置及び材料の経路を模式的
に示す図である。

【図６】図３の熱媒体液循環通路の変形例を示す断面図
である。

【図７】本発明の他の実施例によるドリルドロールにお
いて、熱媒体液循環通路の内面を示す図である。

【図８】本発明のさらに他の実施例によるドリルドロー
ルの半径方向断面を示す図である。

【符号の説明】

１ ドリルドロール ２ 熱媒体液循環通路 ３ａ （熱媒体液循環通路の）溝部 ３ｂ （熱媒体液循環通路の）突部 ４，５ 斜め穴 ６ シールリング ７ 内管 ８ 回転接手 ９ 流体入口 １０，１１ 中心穴 １２ 流体出口 １３ 連結穴 ２１〜２４ ロール ３０ 熱可塑性の高分子材料 １００ 熱可塑性の高分子材料

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロールの軸方向に平行な多数の熱媒体液
   循環通路がロール表面近傍に設けられ、この熱媒体液循
   環通路に熱媒体液を供給することによってロールの温調
   を行うドリルドロールにおいて、 前記熱媒体液循環通路の断面が多数の放射状の溝を有す
   ることを特徴とするドリルドロール。
2. 【請求項２】 ロールの軸方向に平行な多数の熱媒体液
   循環通路がロール表面近傍に設けられ、この熱媒体液循
   環通路に熱媒体液を供給することによってロールの温調
   を行うドリルドロールにおいて、 前記熱媒体液循環通路の断面が非円形であることを特徴
   とするドリルドロール。
3. 【請求項３】 請求項２記載のドリルドロールにおい
   て、前記熱媒体液循環通路の断面が多数の放射状の溝を
   有することを特徴とするドリルドロール。
4. 【請求項４】 請求項１または３記載のドリルドロール
   において、前記熱媒体液循環通路断面の多数の放射状の
   溝は、前記熱媒体液循環通路内面にロール軸と平行に施
   工されていることを特徴とするドリルドロール。
5. 【請求項５】 請求項１または３記載のドリルドロール
   において、前記熱媒体液循環通路断面の多数の放射状の
   溝は、前記熱媒体液循環通路内面に螺旋状に施工されて
   いることを特徴とするドリルドロール。
6. 【請求項６】 軸線が互いに略平行になるように配置さ
   れた複数のロールによって熱可塑性の高分子材料を成形
   するカレンダーにおいて、 少なくとも最終のロールが請求項１から５のうちいずれ
   か１項記載のドリルドロールであることを特徴とするカ
   レンダー。