JPH11509279A - ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 紙、厚紙、プラスチック、繊維等からなるウェブを処理するロール（１０）は、シリンダ状のロール本体（１）と、このロール本体（１）に取り付けされ、ロール周面（５）を形成する鉛合金製の被覆部（２）とを有する。この被覆部（２）は耐磨耗性の硬質材料の層（４）で順に被覆されている。

Description

【発明の詳細な説明】 ロール 本発明は請求項１の上位概念に対応するタイプのロールに関する。 このタイプのロールを当該のウェブを処理するために多様に用いるのは、特に 、紙を平滑しかつ艶出しする場合である。この場合には、例えばDE 30 20 669A1 に図示されているように、弾性的に撓む被覆部を有するロールは、鋼製の滑らか に磨かれたロール周面を有する加熱されたカウンタロールと協働する。弾性的に 撓む被覆部は約１０ｍｍ乃至３０ｍｍの半径方向の厚さのプラスチックからなる ことができる。特に以前には、弾性的に撓むロールはいわゆる紙用ロールとして 形成された。このような紙用ロールでは、ロール本体には、紙製の環状ディスク が順番に配列されており、鋼製の端部ディスクの間で軸方向の高圧の下で圧縮さ れてコンパクトな被覆部を形成する。紙用ロールは、正確にシリンダ状の周面を 保持するように、磨き上げられる。紙の被覆部は平滑工程及び艶出し工程にとっ て特に好ましい特性を有する。紙用ロールは、カレンダ又は艶出し機構において 、通常は、鋼製の表面を有する場合によっては加熱された硬いロールとの交換の 際に用いられる。主としては、カレンダ又は艶出し装置の噛込み部では、軟らか いロール及び硬いロールが互いに組み合わされる。 この場合、実際の平滑作用が加熱された「硬い」ロールの側で生じるのに対し 、「軟らかい」ロールの側では紙の変化は殆ど確認されない。軟らかいロールは 、噛込み部で一定程度の可撓性を保証するために、用いられる。入って来る紙製 ウェブはより厚くて硬い箇所を持った内部構造を有する。このような紙製ウェブ を２つの硬いロールの間で平滑にするならば、紙のいわゆる脂染み(Speckigkeit )が生じてしまうだろう。その脂染みの際には、より硬い箇所が無理やり平坦に されて、一定程度の澄明さ(Glasigkeit)と、事情によっては暗色を示す。このよ うな作用は、一層高められた圧力によって、紙のより目のつんだ箇所に生じるが 、硬いロールと軟らかいロールとの協働によって防止される。 紙製ウェブにおいて必要な全作用を達成するために、２つのロール対を直に相 前後して紙製ウェブに作用させることはDE32 01 635 C2 から既に知られている 。この場合、縮充作業の下にある軟らかい被覆部を努めて注意深く扱って、２段 階で所望の効果を得ようとするときは、紙製ウェブの同一側から軟らかいロール に作用を及ぼすことができ、紙に即座に両側で所望の表面改善を得させようとす るときは、異なった側から作用を及ぼすことができる。 平滑及び艶出しを起こさせる公知の装置では、軟らかいロールは所望の作用に 実際には殆ど関係せず、紙製ウェブの注意深い扱いの機能のみを有する。このこ とにより、多くの場合には複数の噛込み部が所望の効果を引き起こすために必要 であることが生じる。 上位概念に記載のタイプのロールを、ウェブ、特に紙製ウェブの処理工程によ り多く取り入れることができるように、構成するという課題が本発明の基礎にな っている。 この課題は、請求項１の上位概念に対応するタイプのロールによって解決され る。 弾性的な可撓性に関しては、軟金属の適切な選択によって、以下のこと、つま り、状況が、例えば硬化されたポリウレタン製のプラスチック被覆部を有するロ ールの場合と似ているようにすることができる。「軟金属」という表現で、現在 の関連において、以下の金属、すなわち、通常のプラスチック被覆部の弾性係数 の何倍かの弾性係数を有する金属であるが、しかし、「軟金属」で覆われたロー ルと硬いロールとの間でウェブを平滑にするとき、ロール被覆部として用いる際 に紙のようなウェブにおける圧縮応力のピークを減少する機能を担うことができ るように、依然として十分な可撓性及び復帰可能性を有する金属を意味する。 しかし乍ら、軟金属被覆部の決定的な点は、金属被覆部を有するロールの方が 、熱伝達に関して、プラスチック製被覆部を有するロールよりも遥かに優れてい ることである。従って、このようなロールは、プラスチック被覆部を有するロー ルか紙用ロールとは全く異なった方法で、ウェブとロールとの間で伝達される熱 量に影響を与えることができる。 このような特性は、特に、ロールが内から加熱され、被覆部を通って熱がウェ ブ表面に伝達されねばならないときに、有効である。金属被覆部の場合には、こ のことは、プラスチック製被覆部又は紙製被覆部の場合よりも遥かに大きな程度 に作用する。 請求項２に記載のように、軟金属としては、２００℃より高い融点と、８０． ０００Ｎ／ｍｍ²より、特に２０．０００Ｎ／ｍｍ²より低い弾性係数（請求項３ ）を有する金属が考慮される。 ２００℃の極限値は、紙、プラスチック等を処理するためのロールの、今日生 じる最大限の表面温度によって規定される。弾性係数のこのような上限は、弾性 的な可撓性がまだ十分な程度存在し、機能の点でプラスチック又は紙製の被覆部 と比較可能であることを保証する。 本発明で用いられる軟金属の重要な実施の形態は、鉛及び／又はマグネシウム 及び／又はアルミニウムのような金属である（請求項４）。鉛は３２７℃の融点 と、約１７．５００Ｎ／ｍｍ²の弾性係数を有し、マグネシウムは約６５０℃の 融点と、約２９．０００Ｎ／ｍｍ²の弾性係数を有し、アルミニウムは約６６０ ℃の融点と、約７７．０００Ｎ／ｍｍ²の弾性係数を有する。 被覆部の機械的特性を最適に調整するために、通常、純金属でなく、適切な鉛 合金及び／又はマグネシウム合金及び／又はアルミニウム合金を用いる（請求項 ５）。 鉛合金としては、例えば硬鉛、鉛をベースにしたダイキャスト合金、鉛をベー スにしたホワイトメタルのような材料が考慮される。 鉛及び／又はマグネシウム及び／又はアルミニウムが基礎原料でなく、構成の 異なった合金のための添加材に過ぎないような、鉛及び／又はマグネシウム含有 の合金を用いること（請求項６）もできる。 軟金属製の被覆部の厚さは通常のプラスチック被覆部の厚さにほぼ対応し、５ 乃至２０ｍｍ（請求項７）、特に１０乃至１５ｍｍ（請求項８）であることがで きる。 シリンダ状のロール本体に鉛製被覆部を形成するためには、すべての適切な公 知の方法が考慮される。例えば、請求項９に記載のように、被覆部を融着状態で ロール本体に付けることができる。例えば、含浸による鉛張り（Tauchverbleich u ng）又は点付けに似た方法の工程であるいは吹付けの工程で。 しかし乍ら、請求項１０に記載のように、被覆部は、ロール本体と、場合によ っては互いに半田付けされている成形品の形態をなして、ロール本体に付けられ ることができる。 例えば、DE 25 45 146 A1、DE 27 22 023 A1 又はDE 27 26 812 A1 に記載の ように、ベルト状に押出し成形された軟金属製の異形材材料を、例えば巻き付け ることが考慮される。しかし、ロール本体の直径に対応するリングをロール本体 に取り付けて、このロール本体と、及び端面で互いに半田付けすることもできる 。最後に、ロール本体の周面に対応してプレートを曲げてから、そこに取り付け ることもできる。 続いて、軟金属製の被覆部を有するロールを、手入れの行き届いた閉じたシリ ンダ状の表面を得るように、高速で回転して、磨き上げる。 軟金属の弾性特性を改善するために、軟金属は分散強化されていることができ る（請求項１１）。 他の可能性は無定形に凝固している軟金属を用いることにある。この軟金属は 金属の熔湯を非常に冷たい対面、例えば冷却されたドラムに流し付けるか吹き付 けることによって得られる（ドイツ技術連盟（ＶＤＩ）ニュース（１９８５）１ ９８５年５月３１日付の２２号、６頁）。過冷された、すなわち、結晶秩序の達 成前に硬化された、プレート状の金属層を組み合わせて、被覆部をなすより厚い ユニットを形成することができる。 重要な改善は請求項１３の主題である。多孔性構造は、金属製の、つまり、熱 伝達性の良い基礎材料にも拘らず、荷重を支持する横断面が減少したために、処 理目的に好ましい弾性可撓性を生み出す。今ある諸力は孔同士の間にある材料の 骨格に集中し、そこでは、何か或る力が導入されれば、より高い圧力に応じて、 より高い変形を生じる。 多孔性構造は焼結工程（請求項１４）によって製造することができる。考慮さ れる或る実施の形態は軟金属製の中空小球をその外周面に共に焼結することであ る（請求項１５）。このことによって、被覆部の総弾性係数をコンパクトな金属 の値より下に下げることができる。このことを特に有効にするためには、請求項 １６に記載の、より僅かな厚みを持った中空小球が好ましい。中空小球にとって は特にアルミニウムが重要である。 多孔性構造を、金属熔湯を発泡して被覆すること（請求項１７）によっても、 実現させることができる（ドイツ技術連盟（ＶＤＩ）ニュース（１９９５）１９ ９５年９月１５日付の３７号、２４頁）。このことによって、海綿状金属ができ る。 しかし乍ら、多孔性構造という概念は微小ハネカムの形態をなす軟金属からな る被覆部（請求項１８）をも含む。微小ハネカムは金属フォイルの相応の変形に よって得られ、触媒技術から知られている。例えば六角の横断面を有する微小ハ ネカムの、軸線が、ロールに対し半径方向に延びているのは目的に適っている 多孔性材料の場合には、垂直の横断面、従ってまた熱伝達性が中実材料に対し て減少している。ここで補償をするために、孔に、少なくとも部分的には、被覆 部の材料とは異なった熱伝達材料が充填されていること（請求項１９）は好まし い。 通常は、当該のロールは、約２００℃までの範囲で高められた温度の際に作動 する。これらのロールは、稼働休止中に周囲温度に冷却する。このような温度差 の場合に、長い間には被覆部をシリンダ状のロール本体から剥がすことになる強 い熱応力が問題とならないようにするには、請求項２０に記載の構成が好ましい 。考慮される軟金属の場合には、アルミニウム材料が基礎材料として適当である （請求項２１）。 特に、ウェブが紙からなり、鉱物性成分を含む場合には、ウェブはかなりの磨 耗を、作動するロール周面に及ぼす。軟金属表面が剥き出しであれば、この磨耗 に長いこと耐えないだろう。 従って、被覆部自体は耐磨耗性の材料、例えば硬質材料（請求項２３）からな る薄層を有すること（請求項２２）は好ましい。 硬質材料としては、例えば、炭化タングステン、炭化クロム及び炭化チタンの ような炭化物材料、又Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＴｉＯ₃、酸化チタン、酸化クロム等のよ うな酸化物材料が考慮される。このような被覆部を、特に高い温度なしに、支持 体に薄層で付けることができる方法は知られている。このような層を例えば切 削工具用材料の場合に用いて成功している。 中実の形では、いわゆる材料は非常に脆い。しかし乍ら、このような材料は薄 層では非常に弾性的であり、下にある軟金属の変形に従うことができ、壊れたり 、裂けたりすることはない。このような弾性は、層の薄さと、これに伴って生じ る、構造の欠陥のなさと、に依存しているので、請求項２４に記載のように、５ ０Ｍｙより少ない、多くの場合には（請求項２５のように）１０Ｍｙより少ない 被覆部の層の厚みが好ましい。 本発明の出発点及び本発明の本質的な適用例は紙の平滑である。本発明は、紙 を処理するための請求項２６に記載の平滑機構にも、具体化される。 この場合、例えばDE 30 20 669 A1 及びDE 32 01 635 C2 に記載のプラスチッ ク製被覆部を有する公知の「軟らかい」ロールは、加熱されたロールの内部から 、紙製ウエブの、加熱された鋼ロールに対向する裏面への、著しく大きな熱伝達 を可能にする、軟金属製の被覆部を有するロールと交換されている。このことに よって、処理効果が紙製ウェブのこの裏面にも引き起こされ、「軟らかい」ロー ルは処理機能に取り入れられる。このことによって、幾つかの場合に、十分な一 面又は両面の効果を達成するためのロール対の二重配列を避けて、幾つかの紙の 種類のための十分な平滑を既に噛込み部において達成することが可能となる。 処理作用を強化することができるのは、加熱された１つの鋼ロールに対し本発 明のタイプの２つのロールが作動する場合（請求項２７）である。 図面に本発明の１つの実施の形態が図示される。 図１は、図２で参照符号Ｉで示された、ロールの縁部領域の部分図であり、被 覆部は軸線を通る平面に沿って切られている。 図２はロール対の図であり、このロール対の上ロールは図１に図示のように形 成されている。 図１に全体として参照符号１０が付されたロールはシリンダ状のロール本体１ を有する。このロール本体１は加熱用の内部の流路を有する中実ロールであって もよいし、有しない中実ロールであってもよい。しかし乍ら、ロール本体１は撓 み制御可能なロールの中空ロールであってもよい。この中空ロールは内部から液 圧で支持されており、支持に用いられる圧液又は追加の熱伝達液によって内部か ら加熱可能である。 図１には、シリンダ状のロール本体１の、表面に近い領域の部分図のみが図示 されている。実際には、ロール本体１は５００乃至１０００ｍｍの直径を有する ことができる。 ロール本体１は、表面全体に亘って均等な厚さであり、かつ実施の形態では鉛 合金からなる被覆部２を有する。この鉛合金はシリンダ状のロール本体１の外周 面への境界面３でロール本体１に半田付けされている。このことを太線６で示し ておく。被覆部２が予め成形品としてあった場合にのみ、半田付けが考慮される 。被覆部２が融着状態で塗布されるときは、参照符号６はシリンダ状のロール本 体１との結合面を示している。 図示した実施の形態では、被覆部２の厚さ７、すなわち、被覆部２の半径方向 の寸法は１２ｍｍである。 被覆部２の軟らかい鉛合金に対する摩耗作用を軽減するために、被覆部２は、 外周面にタングステン炭化物の薄い層４を有する。この層４の外面５は作動する ロール周面を形成している。また、この層４の厚さは図１では誇張して示されて おり、実際は、ほぼ１０Ｍｙの大きさにあるに過ぎない。 図２には、ロール１０及び２０を有する２−ロール平滑装置１００の形態をな すロール１０の適用例が示されている。ロール１０及び２０は共同して噛込み部 ８を形成し、紙のウェブ９はこの噛込み部８の間を通って導かれる。 上ロール１０は撓み制御及び加熱可能であり、図１に図示するように、鉛合金 からなる被覆部２及び耐磨耗性の層４を有する。下ロール２０はチルド鋳物製の 平滑な周面を有する加熱可能なロールである。 一方のロールがプラスチックの被覆部を有してなる平滑装置に設けられた公知 のロール対の場合には、プラスチックの熱伝達性が良好でないので、平滑工程へ の軟らかいロールの関わりは殆どなかった。これに対し、被覆部２が鉛合金から なる場合は、これは、熱を、加熱されたロール１０の内部から、実際には、鋼の 表面を有する硬いロール２０の場合と同様に、紙製のウェブの表面へ伝達する。 このことによって、一方では、紙製のウェブへ伝達された全熱量が著しく増大さ れており、特に、紙製のウェブ９の、ロール２０に対向する裏側への作用も生じ る。この作用は裏側でも平滑性を高める。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＦＩ，ＪＰ，Ｕ Ｓ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．シリンダ状のロール本体（１）と、このロール本体（１）に取り付けされ 、作動するロール周面（５）を形成する、弾性をもって撓む材料からなる被覆部 （２）とを有する、紙、厚紙、プラスチック、繊維等からなるウェブを処理する ロールにおいて、 前記被覆部（２）は軟金属からなること、を特徴とするロール。 ２．この軟金属は２００℃より高い融点と、８０．０００Ｎ／ｍｍ²より低い 弾性係数とを有すること、を特徴とする請求項１に記載のロール。 ３．前記軟金属は２０．０００Ｎ／ｍｍ²より低い弾性係数を有すること、を 特徴とする請求項２に記載のロール。 ４．前記被覆部（２）は鉛及び／又はマグネシウム及び／又はアルミニウムを 含むこと、を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載のロール。 ５．前記被覆部（２）は鉛及び／又はマグネシウム及び／又はアルミニウムの 合金からなること、を特徴とする請求項４に記載のロール。 ６．前記被覆部（２）は鉛及び／又はマグネシウム及び／又はアルミニウムを 含む合金からなること、を特徴とする請求項４に記載のロール。 ７．前記被覆部（２）は５乃至２０ｍｍの厚みを有すること、を特徴とする請 求項１乃至６のいずれか１に記載のロール。 ８．前記被覆部は１０乃至１５ｍｍの厚みを有すること、を特徴とする請求項 ７に記載のロール。 ９．前記被覆部（２）が融着状態で前記ロール本体（１）に付けられること、 を特徴とする請求項１乃至８のいずれか１に記載のロール。 １０．成形品の形態をなす被覆部（２）が、前記ロール本体（１）に付けられ ること、を特徴とする請求項１乃至８のいずれか１に記載のロール。 １１．前記被覆部（２）は分散強化軟金属を含むこと、を特徴とする請求項１ 乃至１０のいずれか１に記載のロール。 １２．前記被覆部（２）は無定形に凝固している軟金属を含むこと、を特徴と する請求項１乃至１１のいずれか１に記載のロール。 １３．前記被覆部（２）は多孔性構造を有する軟金属を含むこと、を特徴とす る請求項１乃至１１のいずれか１に記載のロール。 １４．前記被覆部（２）は焼結された軟金属を含むこと、を特徴とする請求項 １３に記載のロール。 １５．前記被覆部（２）は軟金属からなる共に焼結された中空小球を外周面に 含むこと、を特徴とする請求項１４に記載のロール。 １６．前記中空小球の厚みは精々外径の０，２倍であること、を特徴とする請 求項１５に記載のロール。 １７．前記被覆部（２）は海綿状金属を含むこと、を特徴とする請求項１３に 記載のロール。 １８．前記被覆部（２）は微小ハネカムの形態をなす軟金属を含むこと、を特 徴とする請求項１３に記載のロール。 １９．孔には熱伝達材料が充填されていること、を特徴とする請求項１３乃至 １８のいずれか１に記載のロール。 ２０．前記シリンダ状のロール本体（１）の少なくとも外周面は、前記被覆部 （２）の熱膨脹係数に似た熱膨張係数を有する材料からなること、を特徴とする 請求項１乃至１９のいずれか１に記載のロール。 ２１．この材料はアルミニウム材料であること、を特徴とする請求項２０に記 載のロール。 ２２．前記被覆部（２）自体は耐磨耗性材料からなる薄い層（４）を有するこ と、を特徴とする請求項１乃至２１のいずれか１に記載のロール。 ２３．前記層（４）は硬質材料からなること、を特徴とする請求項２２に記載 のロール。 ２４．前記層の厚みは５０Ｍｙより少ないこと、を特徴とする請求項２２又は ２３に記載のロール。 ２５．前記層（４）の厚みは１０Ｍｙより少ないこと、を特徴とする請求項２ ４に記載のロール。 ２６．滑らかな鋼製の作動するロール周面を有する加熱可能な一方のロール（ ２０）と、請求項１乃至２５のいずれか１に記載の同様に加熱可能なロール （１０）である他方のロールとからなる、噛込み部（８）を形成する２つのロー ル（１０，２０）を具備する紙処理用の平滑装置。 ２７．滑らかな鋼製の作動するロール周面を有する加熱可能な第１のロールと 、互いが接触しておらず、第１のロールと共に各噛込み部を形成する請求項１乃 至２５のいずれか１に記載の加熱可能な他の２つのロールとを具備する３つのロ ールからなる紙処理用の平滑装置。