JPWO2014068703A1 - 紙管製造機及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明の紙管製造機は、複数の切込み溝を有したペーパウエブの移送を案内する移送経路と、ペーパウエブを曲げ加工して紙管に成形するウエブ曲げ装置とを有し、このウエブ曲げ装置は、ガニチャーベルト、管成形セクション及び塗布器を含み、管成形セクションはペーパウエブの移送過程にて、ペーパウエブの内面をフリーの状態に維持しながら、ガニチャーベルトを使用してペーパウエブを紙管に連続的に形成し、これにより、紙管はペーパウエブの両側縁が互いに重ね合されたラップ部を有し、一方、塗布器は、ラップ部での両側縁を互いに接着させるべく、ラップ部が形成される前にペーパウエブにおける両側縁の一方に接着剤を塗布する。

Description

本発明は、厚紙からなるペーパウエブから一重の平巻紙管を連続的に製造する紙管製造機、その製造方法及びこの製造方法により製造された紙管に関する。

例えば、以下の特許文献１に開示された香味吸引具は、その先端に配置された熱源と、この熱源の下流に配置された香味発生源とを含み、この香味発生源は熱源の熱を利用して香味成分を発生させる。この種の香味吸引具は、熱源及び香味発生源等の支持又は収容のためにパイプ部材を更に含み、特許文献１の場合、パイプ部材には紙管が使用されている。このようにパイプ部材として使用される紙管は以下の２点が要求される。

第１に、ユーザが指で紙管を挟み込んだとき、紙管は容易に潰れない程度の剛性を有して
いなければならない。
第２に、紙管の製造に使用される接着剤は香味発生源から発生した香味成分を収着する性質を有しているため、紙管に含まれる接着剤は可能な限り少ない方が望ましい。

ところで、紙管は、スパイラル巻きタイプと平巻タイプとに大きく分類される。スパイラル紙管はマンドレルの外周に薄いペーパウエブを所定の厚みとなるまで螺旋状に巻き付けて形成される。一方、平巻紙管はマンドレルの外周に対し、マンドレルの軸線と直交する方向にペーパウエブを巻き付けて形成される。

更に、平巻紙管には所定の厚みになるまでペーパウエブが複数回に巻き付けられた多層タイプと、ペーパウエブが１回だけ巻き付けられた一重タイプとに分類され、一重の平巻紙管はペーパウエブの両端又は両側縁を互いに重ね合わせて接着したラップ部を有する。

特表2010-535530号公報(JP 2010-535530A)

スパイラル紙管及び多層の平巻紙管は、香味吸引具のパイプ部材として使用可能な剛性を有する。しかしながら、このような紙管はペーパウエブの全面に接着剤を塗布して製造されるため、香味成分を収着する多量の接着剤を含み、香味吸引具のパイプ部材として好適しない。

一方、一重の平巻紙管はラップ部のみに接着剤を含むだけであり、香味成分の収着に関して香味吸引具のパイプ部材として好適する。しかしながら、一重の平巻紙管は、スパイラル紙管や多層の平巻紙管に比べて剛性が低く、香味吸引具のパイプ部材として好適しない。この点、一重の平巻紙管の製造に厚いペーパウエブが使用されば、平巻紙管の剛性を増加させ得ると考えられる。

しかしながら、厚いペーパウエブは可撓性が低いため、香味吸引具のパイプ部材として好適する内径の小さい平巻紙管の製造は容易ではない。詳しくは、マンドレルへのペーパウエブの巻き付けの際、ペーパウエブに折れ目が発生したり、また、ペーパウエブの巻き付けが完了した後、紙管のラップ部がペーパウエブの反発力によって剥離したりし、平巻紙管の安定した製造が保証されない。更に、平巻紙管の製造の度に、平巻紙管はマンドレルから取り外され、スパイラル紙管の場合とは異なり、マンドレル上にて連続して製造することができない。

本発明の目的は、所望の剛性を有するとともに接着剤の使用量を低減できる細く且つ一重の平巻紙管を連続して製造することができる紙管製造機、その製造方法及びこの製造方法により製造された紙管を提供することにある。

上記の目的は本発明の紙管製造機によって達成され、この紙管製造機は、
ペーパウエブの移送を案内する移送経路であって、ペーパウエブはその移送方向に沿って延び且つペーパウエブの可撓性を増加させる複数の溝を有する、移送経路と、
移送経路に配置され、ペーパウエブを曲げ加工するウエブ曲げ装置と
を具備し、
ウエブ曲げ装置は、
移送経路に沿いペーパウエブを移送させる無端状のガニチャーベルトと、
ペーパウエブの移送過程にて、ペーパウエブの内面をフリーの状態に維持しながらガニチャーベルトを介してペーパウエブを中空円筒状の紙管に連続的に形成し、この紙管がペーパウエブの両側縁を互いに重ね合わせたラップ部を有する、管成形セクションと、
ラップ部での両側縁を互いに接着させるべく、ラップ部が形成される前にペーパウエブにおける両側縁の一方に接着剤を塗布する塗布器と
を含む。

上述の紙管製造機によれば、ペーパウエブを形成する紙材料の厚みが厚く且つその剛性が高くても、複数の溝はペーパウエブに所望の柔軟性を付与する。それ故、ペーパウエブが管成形セクションを通過する際、管成形セクションはペーパウエブを紙管として連続的且つ安定して形成することができる。

このような紙管は一重の平巻紙管であるから、紙管を形成するペーパウエブはラップ部にてその両側縁が接着剤を介して互いに接着されているに過ぎず、紙管の成形に要求される接着剤の使用量は少ない。また、ペーパウエブを形成する紙材料自体は剛性が高く、しかも、紙管は閉じた形状を有するので、溝の存在に拘らず、紙管の剛性はその径方向及び軸線方向の何れの方向にも高い。

具体的には、ペーパウエブは１００〜３００ｇ／ｍ^２の坪量、１５０〜５００μｍの厚さ及び０．５ｇ／ｃｍ^３以上の密度を有しているのが好ましく、紙管は例えば５〜８ｍｍの直径を有することができる。
また、溝は、切込みや圧線によって形成でき、特にペーパウエブの可撓性を効果的に増加させるためには切込みにより形成された切込み溝であるのが好ましい。より具体的には、切込み溝の場合、切込み溝はペーパウエブの厚みの６０〜９０％の深さを有することができ、そして、互い隣接する溝間の間隔は２ｍｍ以下であるのが好ましい。

紙管製造機は、移送経路の上流に配置され、ペーパウエブを形成するためのウエブ状の紙材料を移送経路に導く案内経路と、この案内経路に配置され、紙材料の内面に複数の溝を形成する溝成形装置を更に具備することができる。この場合、紙管製造機はオンラインにて複数の溝を備えたペーパウエブを形成する。

上述の溝成形装置は、案内経路上の紙材料を互いに協働して挟み込む溝加工ローラ対、例えば切込み溝を形成するためにはカッティングローラ及び受けローラを含む。このようなカッティングローラはその軸線方向に並ぶ複数の円形刃を有し、これら円形刃はカッティングローラとともに回転し、紙材料に溝を形成する。例えば、円形刃は１４〜３０°の刃先角を有しているのが好ましい。

溝成形装置は、紙材料の供給速度に円形刃の周速を一致させるべくカッティングローラを回転させる駆動源を更に含むことができる。この場合、カッティングローラにおける円形刃の周速と紙材料の供給速度とが一致していれば、円形刃は紙材料の供給にとって抵抗にならない。それ故、円形刃は紙材料に溝を安定して形成することができる。

ウエブ曲げ装置は、管成形セクションの上流に配置されたプレスローラを更に含むことができ、このプレスローラはガニチャーベルトに対してペーパウエブを押し付ける。このようなプレスローラはガニチャーベルトとペーパウエブとの摩擦力を増加させ、ガニチャーベルトによるペーパウエブの移送を補助する。

この場合、ウエブ曲げ装置は、ペーパウエブの移送速度にプレスローラの周速を一致させるべくプレスローラを回転させる駆動源を更に含むことができる。このようにプレスローラが回転されれば、プレスローラはペーパウエブの移送にとって抵抗にならず、ペーパウエブの移送は安定する。

具体的には、ウエブ曲げ装置は、ペーパウエブの移送方向に沿って延びる成形ベッドと、この成形ベッドに形成され、ペーパウエブ及びガニチャーベルトの移送を案内し且つこれらペーパウエブ及びガニチャーベルトが管成形セクションを通過する前に、ガニチャーベルトを介してペーパウエブをU字形に形成する成形溝とを更に含む。この場合、前述のプレスローラは、成形溝に配置され、ガニチャーベルトを介してＵ字形のペーパウエブを成形溝の底に押し付ける。

ペーパウエブの移送方向に沿うペーパウエブの剛性に関し、Ｕ字形に形成されたペーパウエブの剛性は平坦なペーパウエブの剛性よりも大きい。それ故、上述したプレスローラの配置は、剛性が増加されたペーパウエブの移送をプレスローラにより補助することになり、ペーパウエブの移送を安定させるうえで好適する。

更に、ウエブ曲げ装置は、管成形セクションの上流に配置され、ペーパウエブの両側縁部を円弧形状に予備的に形成する予備成形ガイドを更に含むことができる。このような予備成形ガイドは、ペーパウエブの両側縁部に一様な走行抵抗を付与すると同時に曲げ癖を付ける。それ故、ペーパウエブの両側縁は管成形セクション内を円滑に通過でき、ペーパウエブは紙管に容易且つ安定して形成される。

一方、ペーパ曲げ装置は、管成形セクションの下流に配置され、紙管のラップ部を乾燥させる乾燥器を更に具備しており、この乾燥器は、ヒータと、このヒータに一体的に形成され、紙管のラップ部を摺接させながら押さえ付ける加熱リブと、ラップ部の乾燥中、ガニチャーベルトを介して紙管の両側面を摺接させながら押さえる一対の規制ガイドとを含むことができる。

このような一対の規制ガイドは、ラップ部の乾燥中、ラップ部が加熱リブによって押さえ付けられても、紙管が幅方向に拡がるのを阻止する。それ故、ラップ部でのペーパウエブの両側縁の重なり合いが解消されるようなことはなく、両側縁は互いに接着剤を介して良好に接着される。
本発明は紙管の製造方法や、この製造方法により製造される紙管をも提供し、この紙管の製造機、製造方法及び紙管の詳細は後述の説明から明らかとなる。

本発明の紙管製造機及びその製造方法は、複数の溝を備えたペーパウエブを使用するので、ペーパウエブを形成する紙材料の厚みが厚く且つその剛性が高くても、ペーパウエブを紙管に容易且つ連続して成形できる。この場合、紙管は一重の平巻紙管であるので、紙管の成形に要求される接着剤の使用量は少なく、また、紙材料自体の剛性が高いので、成形された紙管は溝の存在に拘りなく、その径方向及び軸線方向の両方にて要求される剛性を有することができる。

一実施例の紙管製造機を示す概略図である。 図１の溝成形装置の詳細を示す斜視図である。 図２のカッティングローラの側面図である。 紙材料に形成された切込み溝を示した拡大図である。 図１の塗布器の詳細を示す斜視図である。 成形ベッドの始端部を示す平面図である。 図６中の矢印方向からみた成形ベッドの側面図である。 成形ベッドの始端部を示した正面図である。 管成形セクションの平面図である。 紙管成形セクションをその始端からみた側面図である。 管成形セクションでのペーパウエブの曲げプロセスを示す図である。 乾燥器の正面図である。 切込み溝の深さと紙管の径方向強度との関係を示すグラフである。 切込み溝の深さと紙管の軸線方向強度との関係を示すグラフである。 図１３の径方向強度を求める試験装置の正面図である。 図１５の試験装置の側面図である。 図１４の軸線方向強度を求める試験装置の正面図である。 図１７の試験装置の側面図である。 ペーパウエブを成形するためのウエブ製造機を示した概略図である。

図１を参照すると、一実施例の紙管製造機が示されており、この紙管製造機の構造を説明する過程にて、紙管の製造方法もまた明らかとなる。紙管製造機はメインフレーム１０を備え、このメインフレーム１０の下部にはウエブロールWRがボビンホルダ１２を介して回転自在に支持されている。図１中、ボビンホルダ１２はその中央の中空軸のみで示されている。

ウエブロールWRはウエブ状の紙材料Ｐを繰出し経路１４に沿って繰り出すことができ、この実施例の場合、紙材料Ｐはシガレットに使用される巻紙と対比したとき、巻紙よりも十分に厚く、また、高い剛性を有する。具体的には、紙材料Ｐは、１６．７〜２８．１mm程度の幅、１００〜３００ｇ／ｍ^２の坪量、１５０〜５００μｍの厚み、、０．５ｇ／ｃｍ^３以上の密度を有する。

繰出し経路１４は複数のガイドローラ１６によって規定され、ウエブロールＷＲとウエブ曲げ装置１８との間を接続している。ウエブ曲げ装置１８はウエブロールWRの上方に配置され、メインフレーム１０に支持されている。それ故、繰出し経路１４は図１でみてウエブロールＷＲから右方向に水平に延び、この後、ウエブ曲げ装置１８の基準高さレベルまで上方に延び、そして、ウエブ曲げ装置１８まで左方向に水平に延びている。

ウエブ曲げ装置１８は成形ベッド２０を含み、この成形ベッド２０は基準高さレベルにて水平に延びている。成形ベッド２０上には無端状のガニチャーベルト２２の一部が配置されている。詳しくは、ガニチャーベルト２２は成形ベッド２０上を水平に延びる往路部分と、成形ベッド２０上から外れた復路部分とを有する。

ガニチャーベルト２２の復路部分は複数のガイドローラ２４により案内され、且つ、駆動ドラム２６に所定の巻き付け角にて巻き付けられている。駆動ドラム２６は電動モータ（図示しない）の出力軸に接続され、この電動モータの駆動力により一定の周速で回転される。このような駆動ドラム２６の回転はガニチャーベルト２２の往路部分を図１でみて右から左に一定の速度で走行させる。

一方、紙材料Ｐは前述した繰出し経路１４からガニチャーベルト２２の往路部分上に導かれ、ガニチャーベルト２２に重ね合わされている。それ故、紙材料Ｐはガニチャーベルト２２の往路部分との摩擦力により、この往路部分とともに走行し、この走行はウエブロールＷＲから紙材料Pを一定の速度で繰り出す。なお、前述したボビンホルダ１２はブレーキ（図示しない）を内蔵し、このブレーキは紙材料Ｐに所定の張力を付与する。

繰出し経路１４には溝成形装置２８が配置され、この溝成形装置２８の詳細は図２及び図３に示されている。溝成形装置２８はカッテンィグローラ３０及び受けローラ３２を含む。これらカッティングローラ３０及び受けローラ３２は繰出し経路１４上の紙材料Ｐを挟み込むように配置され、メインフレーム１０に回転自在に支持されている。

カッティングローラ３０はその外周面から突出する複数の円形刃３４を有し、これら円形刃３４はカッティングローラ３０の軸線方向に所定の間隔を存して配置されている。各円形刃３４は鋭角な刃先を有し、この刃先の角度、即ち、刃先角αは例えば１４〜３０°である。一方、受けローラ３２は滑らかな外周面を有する。

紙材料Ｐがカッテンィグローラ３０と受けローラ３２との間を通過したとき、これらローラ３０，３２は互いに逆向きに回転し、図４に示されるように各円形刃３４は紙材料Ｐの片面にV字状の切込み溝Gをそれぞれ形成し、これら切込み溝Ｇは刃先角αに相当する開き角βを有する。それ故、溝成形装置２８を通過した後の紙材料Ｐは複数の切込み溝Ｇを有するペーパウエブＰＷとなる。

このような複数の切込み溝Ｇは紙材料Ｐの繰出し方向、即ち、その長手方向に連続して延び、ペーパウエブＰＷの可撓性を増加させる。本実施例の場合、切込み溝Ｇは、ペーパウエブＰＷがガニチャーベルト２２上に重ね合わされたとき、上向きとなる紙材料Ｐの内面に形成されるが、ガニチャーベルト２２側となる紙材料Ｐの外面に形成されてもよい。しかしながら、切込み溝Ｇが紙材料Ｐの内面に形成されていれば、後述の説明から明らかなとなるようにペーパウエブＰＷから紙管が形成されたとき、切込み溝Ｇはその互いに向き合う２つの内側面が近接又は接するように変形することから、このような紙管は紙材料Ｐの外面に切込み溝Ｇが形成されたペーパウエブからなる紙管に比べても高い剛性を得ることができる。

具体的には、各切込み溝Ｇは、紙材料Ｐの厚さＴにおける６０〜９０％の深さＤ_Ｇを有し、また、隣接する切込み溝Ｇ間の間隔Ｓは２ｍｍ以下である。間隔Sは互いに隣接する円形刃３４間の間隔によって決定され、深さＤ_Ｇは円形刃３４の刃先と受けローラ３２の外周面との間の間隙によって決定される。本実施例の場合、間隙は調整可能である。

前述したようにカッティングローラ３０及び受けローラ３２は単にメインフレーム１０に回転自在に支持されているだけでも、紙材料Ｐに複数の切込み溝Ｇを形成することができる。しかしながら、ペーパウエブＰＷへの負荷を和らげ且つ切込み溝Ｇの安定した形成を確保するうえでは、カッティングローラ３０をペーパウエブＰＷの繰出し方向に合せて強制的に回転させ、円形刃３４における刃先の周速を紙材料Ｐの繰出し速度に一致させるのが好ましい。また、単に切込み溝Ｇの形成を容易にするには、カッティングローラ３０の前記周速とペーパウエブＰＷの繰出し速度との間に速度差を設けてもよいし、カッティングローラ３０の回転方向とペーパウエブＰＷの繰出し方向とを互いに逆向きとしてもよい。

このため、図２に示されているように、カッティングローラ３０のローラ軸は駆動源、即ち、電動モータ３０_Ｍに接続されている。一方、この電動モータ３０_Ｍはロータリエンコーダ３８に電気的に接続され、このロータリエンコーダ３８は前述の駆動ドラム２６のドラム軸に取付けられている。

ロータリエンコーダ３８は駆動ドラム２６の周速を示す回転信号を電動モータ３０_Ｍに送信し、これにより、電動モータ３０_Ｍは駆動ドラム２６の周速、即ち、紙材料Ｐの繰出し速度に円形刃３４における刃先の周速を一致させるべく、カッティングローラ３０を回転させる。

上述の説明から明らかなように、溝成形装置２８を通過した後の紙材料Ｐは複数の切込み溝Ｇを有するペーパウエブＰＷとなる。即ち、本実施例の場合、前述の繰出し経路１４は溝成形装置２８を境として上流部分と下流部分とに区分され、上流部分は紙材料Ｐを案内する案内経路１４_Ｕを規定し、一方、下流部分はペーパウエブＰＷをウエブ曲げ装置１８に向けて移送する移送経路１４_Ｄを規定する。

更に、図１に示されているように、溝成形装置２８の直上流及び直下流には走行ガイド４０がそれぞれ配置されており、これら走行ガイド４０は紙材料Ｐ及びペーパウエブＰＷの走行を案内し、前述した切込み溝Ｇの形成をより安定させるうえで役立つ。

ウエブ曲げ装置１８は、移送経路１４_Ｄに配置された接着剤の塗布器４２を更に含み、この塗布器４２の詳細は図５に示されている。塗布器４２は塗布ノズル４４を含み、この塗布ノズル４４は移送経路１４_Ｄ上のペーパウエブＰＷの直上にて、下向きに配置されている。具体的には本実施例の場合、塗布ノズル４４はペーパウエブＰＷの両側縁Ｅ_１，Ｅ_２のうち図３でみて手前側に位置した側縁Ｅ_１の直上に配置されている。

塗布ノズル４４は電動ポンプ４６に接続され、この電動ポンプ４６は接着剤のタンク４８に接続されている。電動ポンプ４６はタンク４８から接着剤を吸い込む一方、吸い込んだ接着剤を塗布ノズル４４に送り込み、これにより、塗布ノズル４４はペーパウエブＰＷに向けて接着剤を吐出し、ペーパウエブＰＷの側縁Ｅ_１に接着剤を連続して塗布する。

それ故、塗布ノズル４４を通過した後のペーパウエブＰＷはその側縁Ｅ_１に沿って延びる接着剤層Ａを有する。例えば、接着剤層Ａの幅は例えば１〜３ｍｍ程度である。このような接着剤層Ａはその単位長さ当たり一定量の接着剤によって形成されているのが好ましい。

このため、電動ポンプ４６は、塗布ノズル４４からの接着剤の吐出量を制御するコントラーラ５０に電気的に接続されている。このコントローラ５０は前述のロータリエンコーダ３８から送信される回転信号を受け取り、ペーパウエブＰＷの走行速度に比例した塗布量信号を電動ポンプ４６に供給する。電動ポンプ４６は塗布量信号に従って駆動され、塗布ノズル４４からペーパウエブＰＷの走行速度に応じた吐出量にて接着剤を吐出させる。

更に、塗布器４２は移送経路１４_Ｄの直下に配置された受け台５２を更に含む。この受け台５２はペーパウエブＰＷの走行を案内し、ペーパウエブＰＷの側縁Ｅと塗布ノズル４４との間の気力を一定に維持する。本実施例の場合、接着剤には食品に関連した材料のための糊が好適する。例えば、接着剤はＣＭＣ-Na、酢酸ビニル、EVA、プルラン及びペクチンのグループから選択される。

図６は、前述した成形ベッド２０の始端部を示す平面図である。
成形ベッド２０の上面には成形溝５４が形成されており、この成形溝５４は成形ベッド２０の全長に亘って延び、成形ベッド２０の始端部にて扇形に開かれている。詳しくは、成形溝５４の幅は成形ベッド２０の始端から終端に向けて徐々に減少され、成形ベッド２０の始端部の除く領域にて一定の幅を有する。

上述の成形溝５４はガニチャーベルト２２及びペーパウエブＰＷの走行を案内する。それ故、これらガニチャーベルト２２及びペーパウエブＰＷが成形溝５４内を進行するとき、図７から明らかなように、ガニチャーベルト２２及びペーパウエブＰＷは成形溝５４により横断面でみてＵ字形に成形される。

ウエブ曲げ装置１８はプレスローラ５６を更に含む。このプレスローラ５６は成形ベッド２０の始端部にて回転自在に支持されている。プレスローラ５６の下部は成形溝５４内に位置付けられ、ガニチャーベルト２２とともにU字形に成形される過程のペーパウエブＰＷをガニチャーベルト２２、即ち、成形溝５４の底に押し付けている。

このようなプレスローラ５６はペーパウエブＰＷとガニチャーベルト２２との間の摩擦力を増加させ、ペーパウエブＰＷをガニチャーベルト２２と一緒に走行させるうえで役立つ。それ故、上述の摩擦力を更に増加させるため、図８に示されるようにプレスローラ５６の外周面は摩擦層５８によって覆われているのが好ましく、例えば摩擦層５８はゴム等の弾性体から形成することができる。

ペーパウエブＰＷ及びガニチャーベルト２２がプレスローラ５６を通過するとき、プレスローラ５６はペーパウエブPWに引き摺られて回転する。しかしながら、ペーパウエブPWの安定した走行を確保するためには、プレスローラ５６はペーパウエブＰＷの走行速度に一致した周速で強制的に回転されるのが好ましい。このため、プレスローラ５６のローラ軸は駆動源、即ち、電動モータ５６_Ｍに接続されており、この電動モータ５６_Ｍは前述した回転信号に基づき、プレスローラ５６を回転させる。

上述したプレスローラ５６は、成形ベッド２０の始端近傍にて、ガイドローラ２４と協働してペーパウエブＰＷ及びガニチャーベルト２２を挟み込むべく配置することもできる。しかしながら、ペーパウエブＰＷの走行方向に沿うペーパウエブＰＷの剛性に着目したとき、ペーパウエブＰＷがＵ字形に形成されたときの剛性はペーパウエブが平坦であるときの剛性に比べて高い。それ故、成形溝５４に配置されたプレスローラ５６はペーパウエブＰＷを不所望に変形させることなく、ペーパウエブＰＷにより強力な送り込み力を付与可能となる。

上述したウエブ曲げ装置１８は管成形セクション６０を更に含み、この管成形セクション６０はプレスローラ５６の下流にて、成形ベッド２０の直上に配置されている。図９は管成形セクション６０の平面図を示す。

図９に示されるように管成形セクション６０は第１成形ガイド６２及び第２成形ガイド６４を含み、これら第１及び第２成形ガイド６２、６４はペーパウエブPWの走行方向に沿って延びている。詳しくは、第１成形ガイド６２は成形ベッド２０でみて奧側、即ち、ペーパウエブＰＷの側縁Ｅ_２側に配置され、これに対し、第２成形ガイド６４はペーパウエブPWの走行方向でみて第１成形ガイド６２の直下流で且つペーパウエブＰＷの側縁Ｅ_１側に配置されている。

図１０に示されるように、第１及び第２成形ガイド６２，６４はその下面に成形溝５４に対する天井面６２ｃ，６４ｃをそれぞれ有し、これら天井面６２ｃ，６４ｃは円形の略１／４の円弧形状をなしている。これら天井面６２ｃ，６４ｃは対応する成形ガイドの始端にて拡開する一方、この始端から成形ガイドの終端に向けて徐々に円弧形状に絞り込まれている。

既にU字形に曲げられた状態のペーパウエブＰＷが管成形セクション６０を通過するとき、先ず、側縁Ｅ_２側のペーパウエブＰＷの側面S_２がガニチャーベルト２２とともに第１成形ガイド６２内に進入し、この側面S_２はガニチャーベルト２２を介して天井面６２ｃに案内され、円弧形状に湾曲される。この後、側縁Ｅ_１側のペーパウエブＰＷの側面S_１がガニチャーベルト２２とともに第２成形ガイド６４内に進入し、この側面S_１はガニチャーベルト２２を介して天井面６４ｃに案内され、円弧形状に湾曲される。

上述した側面S_２，Ｓ_１の湾曲プロセスはU字形のペーパウエブPWの進行過程にて順次実施され、図１１は、側面S_２に続いて側面Ｓ_１が湾曲される様子を示している。
側面S_１の湾曲プロセスが完了したとき、側面S_１の側縁Ｅ_１は既に円弧形状に湾曲された側面S_２の側縁Ｅ_２に重ね合わされ、これら側縁Ｅ_１，Ｅ_２はラップ部Ｌを形成する。前述したように側縁Ｅ_１には接着剤層Ａ（図５参照）が形成されているので、ラップ部Ｌを形成する側縁Ｅ_１，Ｅ_２は接着剤層Ａを介して互いに接着される。

この時点にて、ペーパウエブPWは直径５〜８ｍｍの中空管ＨＴに形成され、この中空管ＨＴは管成形セクション６０から連続して送出される。上述の説明から明らかなように管成形セクション６０は、シガレットロッドやフィルタロッドを製造する製造機のロッド成形セクションと基本的に同様な構造を有する。

一方、図９に示されているように管成形セクション６０の直上流には予備成形ガイド６６が配置され、この予備成形ガイド６６は例えばテーパ管の半割り形状をなし、その下面に成形溝５４に対する半円形の天井面６６ｃを有し、この天井面６６ｃは予備成形ガイド６６の始端にて拡開する一方、予備成形ガイド６６の終端に向けて半円形に絞り込まれている。

U字形に曲げられた状態にあるペーパウエブＰＷがガニチャーベルト２２によって移送されて予備成形ガイド６６を通過するとき、ペーパウエブＰＷの側面S_１，Ｓ_２は共に予備成形ガイド６６内を進入し、そして、予備成形ガイド６６の天井面６６ｃにより同時に円弧形に湾曲される。

このように予備成形ガイド６６は、管成形セクション６０の上流にて、ペーパウエブＰＷの側面S_１，Ｓ_２を予備的に湾曲させ、これら側面S_１，Ｓ_２に共にガニチャーベルト２２を介して走行抵抗をそれぞれ付与する。それ故、予備成形ガイド６６の下流にて、管成形セクション６０の第１成形ガイド６２内にペーパウエブPWの側面Ｓ_２が進入し、この側面Ｓ_２を介してペーパウエブＰＷの片側に走行抵抗が付与されても、ペーパウエブＰＷの走行が不安定になることはない。

また、予備成形ガイド６６はペーパウエブＰＷの側面S_１，Ｓ_２に曲げ癖を付けることから、管成形セクション６０内への側面S_１，Ｓ_２の進入がより円滑になる。
一方、前述したプレスローラ５６が電動モータ５６_Ｍによって回転されていれば、プレスローラ５６は管成形セクション６０に向けてペーパウエブＰＷを強制的に送り込む。この結果、プレスローラ５６及び予備成形ガイド６６は単独又は協働して、第１成形ガイド６２内にペーパウエブＰＷの側面Ｓ_２を円滑に進入させ、予備成形ガイド６６は前述した中空管ＨＴの安定した成形に役立つ。

図１２に示されているように、上述した管成形セクション６０の直下流には乾燥器６８が配置されている。この乾燥器６８はブロック形状の電気的なヒータ７０を含む。このヒータ７０は成形溝５４の直上に配置され、ペーパウエブＰＷの走行方向に沿って延びている。ヒータ７０の下面からは加熱リブ７２が一体に突出され、この加熱リブ７２もまたペーパウエブＰＷの走行方向に延びている。

管成形セクション６０から送出された中空管ＨＴのラップ部Ｌは加熱リブ７２に押さえ付けられると同時に加熱リブ７２に対して摺接する。それ故、ラップ部Ｌは加熱リブ７２からの熱を受けて乾燥され、これにより、ラップ部Ｌを形成する側縁Ｅ_１，Ｅ_２は互いに強固に接着される。

更に、ヒータ７０の両側には規制ガイド７４がそれぞれ配置されており、これら規制ガイド７４はペーパウエブＰＷの走行方向に延びている。管成形セクション６０から送出された中空管ＨＴはその両側から規制ガイド７４によって挟み込まれ、これら規制ガイド７４に対して摺接する。

加熱リブ７２がラップ部Ｌを押さえ付ける際、規制ガイド７４は中空管ＨTがその幅方向に拡がるのを阻止する。それ故、ラップ部Ｌの乾燥処理時、ラップ部Lを形成する側縁Ｅ_１，Ｅ_２の重ね合せが解消されることなく、これら側縁Ｅ_１，Ｅ_２は互い良好に接着される。

具体的には、ペーパウエブPWの坪量、厚さ及び走行速度、そして、接着剤層Ａの塗布量がそれぞれ２００ｇ／ｍ^２、２５０μｍ、２ｍ／ｍｉｎ（３３．３ｍｍ／ｓｅｃ）、５〜１０ｍｇ／ｍである場合、ラップ部Ｌの乾燥処理に要求されるヒータ７０の加熱温度は接着剤の種類にもよるが、約１７０℃であった。

ラップ部Ｌにおける接着剤の乾燥状態は、接着剤の加熱温度及び加熱時間によって決定されることから、加熱温度Ｈ_Ｔ（℃）は、実験で得られる定数をＣ、ペーパウエブＰＷの走行速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）、そして、ヒータ７０の長さをＬ_H（ｍｍ）としたとき、以下の式から求められる。
Ｈ_Ｔ＝（Ｃ×Ｖ）／Ｌ_H
なお、本実施例の場合、ヒータ７０の長さは７０ｍｍである。

ペーパウエブＰＷ、即ち、紙材料Ｐの種類や、接着剤の相違を考慮したうえで、ラップ部Ｌを安定して乾燥処理するためには、ヒータ７０に要求される加熱温度は、上式から得られる加熱温度ＨＴよりも高く設定されるのが望ましい。

図１に示されているようにウエブ曲げ装置１８の下流には切断装置７６が配置されている。ウエブ曲げ装置１８を通過した中空管ＨＴは切断装置７６を通過し、この際、切断装置７６は中空管ＨＴを所定の長さ毎に切断し、この時点で、個々の紙管ＰＴが形成される。

以下の表１は、ペーパウエブＰＷの切込み溝Ｇの深さと成形された紙管ＰＴの外周面に出現したペーパウエブＰＷの折れ目との関係を示す。ここで、紙管ＰＴのペーパウエブＰＷは、２００ｇ／ｍ^２の坪量、２５０μｍの厚み、０８３ｇ／ｍ^３の密度を有し、そして、紙管ＰＴの直径は７．２ｍｍであった。

表１から明らかなように、ペーパウエブＰＷに切込み溝Ｇが６０〜９０％の深さで形成されていれば、紙管ＰＴの外周面に折れ目が出現せず且つ円滑な外周面を有する紙管ＰＴが得られた。なお、０％の深さＤ_ＧはペーパウエブＰＷが切込み溝Ｇを有していないことを示す。

紙管ＰＴの折れ目は、その成形過程、特に、Ｕ字形のペーパウエブＰＷが管成形セクション６０を通過する過程にて発生し易い。即ち、ペーパウエブＰＷにおける側面Ｓ_１，Ｓ_２の可撓性が低い場合、これら側面Ｓ_２，Ｓ_１は第１成形ガイド６２，６４内に円滑に進入することができず、これら成形ガイド６２，６４の入口にて折れ曲がってしまう。

図１３は切込み溝Ｇの深さと紙管ＰＴの径方向の強度との関係を示し、図１４は切込み溝Ｇの深さと紙管ＰＴの軸線方向の強度との関係を示す。なお、図１３，１４にはシガレット及びシガレット用フィルタの強度をも併せて示されている。

図１３の結果は、図１５及び図１６に示された第１試験装置７８によって得られた。この第１試験装置７８は受け台８０を含み、この受け台８０はその上面にV字溝８２を有する。試験対象の紙管ＰＴはＶ字溝８２に横向き姿勢にて保持される。第１試験装置７８はプッシャ８４を更に含み、このプッシャ８４は受け台８０の上方に昇降可能に配置されている。

プッシャ８４は受け台８０に保持された紙管ＰＴに向けて下降され、紙管ＰＴの外周面を紙管ＰＴの径方向に所定の距離まで押し込む。この時点にて、第１試験装置７８は、紙管ＰＴからプッシャ８４を介して受け取る反力を紙管ＰＴの径方向の強度として測定した。なお、シガレット及びフィルタの径方向の強度もまた、紙管ＰＴと同様にして測定された。

図１４の結果は、図１７及び図１８に示された軸線方向試験装置８６によって得られた。この試験装置８６は平坦な受け台８８を含み、試験対象の紙管ＰＴは受け台８８上に鉛直姿勢で載置される。試験装置８６もまたプッシャ９０を更に含み、このプッシャ９０もまた昇降可能である。

プッシャ９０は紙管ＰＴの上方から紙管ＰＴの上端に向けて下降され、紙管ＰＴの上端を紙管ＰＴの軸線方向に所定の距離まで押し込む。この時点にて、試験装置８６は、紙管ＰＴからプッシャ９０を介して受け取る反力を紙管PTの軸線方向の強度として測定する。なお、シガレット及びフィルタの軸線方向の強度もまた、紙管ＰＴと同様にして測定された。

図１３から明らかなように、紙管ＰＴにおける径方向の強度に関し、切込み溝Ｇを有する紙管ＰＴの強度は、切込み溝Ｇを有していない紙管ＰＴの強度よりもやや低い傾向を示す。しかしながら、これらの強度の差は僅かである。しかも、切込み溝Ｇを有する紙管ＰＴの強度は、シガレットやフィルタの強度と比べても十分に高い。このことは、ユーザが指間にて軽く紙管ＰＴを挟み込む程度の力では、紙管ＰＴが容易に潰れない程度の剛性を有することを意味する。

一方、図１４から明らかなように、紙管ＰＴにおける軸線向の強度に関し、切込み溝Ｇを有しているか否かに拘らず、紙管ＰＴの強度間に差は殆ど発生しない。しかも、紙管ＰＴの強度はシガレットやフィルタの強度と比べても十分に高い。

この結果、切込み溝Ｇを有する紙管ＰＴは、その径方向及び軸線方向の何れにも十分な剛性を有する一方、前述したようにその外周面に折れ目を発生させることなく前述の紙管製造機にて連続的に製造できる。従って、本実施例の紙管ＰＴは前述した香味吸引具のパイプ部材に好適する。

本発明は上述の一実施例の紙管製造機や、この紙管製造機が実施する紙管の製造方法に制約されるものでない。
例えば、前述の紙管製造機は、繰出し経路１４上にてペーパウエブＰＷを成形するが、ペーパウエブＰＷは紙管製造機とは別のウエブ製造機によって成形可能であり、図１９はウエブ製造機の一例を示す。

このウエブ製造機について説明するにあたり、紙管製造機の構成要素と同一の機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
図１９に示されるように、ウエブ製造機は紙材料ＰのウエブロールＷＲ_１を備え、このウエブロールＷＲ_１は走行経路９２を介してボビンホルダ１２に接続されている。なお、走行経路９２は多数のガイドローラ９４によって規定されている。

ボビンホルダ１２は電動モータ９６に接続され、電動モータ９６は紙材料Ｐ（ペーパウエブＰＷ）の走行が一定となるようにボビンホルダ１２を回転させる。このボビンホルダ１２が回転されると、ウエブロールＷＲ_１から紙材料Ｐが繰り出される。繰り出された紙材料Ｐは走行経路９２に沿って走行し、ボビンホルダ１２に巻き付けられる。

走行経路９２には前述した溝成形装置２８が配置されている。紙材料Ｐが溝成形装置２８を通過するとき、溝成形装置２８は前述したように紙材料Ｐに複数の切込み溝Ｇを形成し、紙材料ＰをペーパウエブＰＷに成形する。それ故、ボビンホルダ１２にはペーパウエブＰＷが巻き付けれ、これにより、ペーパウエブＰＷのウエブロールWR_２が形成される。このようなウエブロールWR_２は図１の紙管製造機に取付けられ、紙管ＰＴの製造に使用される。この場合、紙管製造機から溝成形装置２８が取り外されていることは言うまでもない。

最後に、前述した紙材料ＰやペーパウエブＰＷの仕様を示す数値は単なる例示に過ぎず、成形すべき紙管の直径に応じて適宜に選択可能である。

１４：繰出し経路、１４_Ｕ：案内経路、１４_Ｄ：移送経路、１８：ウエブ曲げ装置、２０：成形ベッド、２２：ガニチャーベルト、２８：溝成形装置、３０：カッティングローラ、３０_Ｍ：電動モータ（駆動源）、３２：受けローラ、３４：円形刃、４２：塗布器、５４：成形溝、５６：プレスローラ、５６_Ｍ：電動モータ（駆動源）、６０：管成形セクション、６６：予備成形ガイド、６８：乾燥器、７０：ヒータ、７２：加熱リブ、７４：規制ガイド、α：刃先角、Ｇ：切込み溝、Ｌ：ラップ部、Ｐ：紙材料、ＰＴ：紙管、ＰＷ：ペーパウエブ

本発明は、厚紙からなるペーパウエブから一重の平巻紙管を連続的に製造する紙管製造機及びその製造方法に関する。

本発明の目的は、所望の剛性を有するとともに接着剤の使用量を低減できる細く且つ一重の平巻紙管を連続して製造することができる紙管製造機及びその製造方法を提供することにある。

このような一対の規制ガイドは、ラップ部の乾燥中、ラップ部が加熱リブによって押さえ付けられても、紙管が幅方向に拡がるのを阻止する。それ故、ラップ部でのペーパウエブの両側縁の重なり合いが解消されるようなことはなく、両側縁は互いに接着剤を介して良好に接着される。
本発明は紙管の製造方法をも提供し、この紙管の製造器、製造方法の詳細は後述の説明から明らかとなる。

Claims (19)

1. ペーパウエブの移送を案内する移送経路であって、前記ペーパウエブはその移送方向に沿って延び且つ前記ペーパウエブの可撓性を増加させる複数の溝を有する、移送経路と、
   前記移送経路に配置され、前記ペーパウエブを曲げ加工するウエブ曲げ装置と
   を具備し、
   前記ウエブ曲げ装置は、
   前記移送経路に沿い前記ペーパウエブを移送させる無端状のガニチャーベルトと、
   前記ペーパウエブの移送過程にて、前記ペーパウエブの内面をフリーの状態に維持しながら前記ガニチャーベルトを介して前記ペーパウエブを中空の円筒状の紙管に連続的に形成し、この紙管が前記ペーパウエブの両側縁を互いに重ね合わせたラップ部を有する、管成形セクションと、
   前記ラップ部での前記両側縁を互いに接着させるべく、前記ラップ部が形成される前に前記ペーパウエブにおける前記両側縁の一方に接着剤を塗布する塗布器と
   を含むことを特徴とする紙管製造機。
2. 前記溝は切込み溝であることを特徴とする請求項１に記載の紙管製造機。
3. 前記移送経路の上流に配置され、前記ペーパウエブを形成するためのウエブ状の紙材料を前記移送経路に導く案内経路と、
   前記案内経路に配置され、前記紙材料の内面及び外面の少なくとも一方に前記溝を形成する溝成形装置を更に具備したことを特徴とする請求項１に記載の紙管製造機。
4. 前記溝は切込み溝であることを特徴とする請求項３に記載の紙管製造機。
5. 前記溝成形装置は、前記案内経路上の前記紙材料を互いに協働して挟み込むカッティングローラ及び受けローラを含み、
   前記カッティングローラはその軸線方向に並ぶ複数の円形刃を有し、これら円形刃は前記カッティングローラとともに回転し、前記紙材料に前記切込み溝を形成することを特徴とする請求項４に記載の紙管製造機。
6. 前記円形刃は１４〜３０°の刃先角を有することを特徴とする請求項５に記載の紙管製造機。
7. 前記溝成形装置は、前記紙材料の供給速度に前記円形刃の周速を一致させるべく前記カッティングローラを回転させる駆動源を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の紙管製造機。
8. 前記ウエブ曲げ装置は、前記管成形セクションの上流に配置され、前記ガニチャーベルトに対して前記ペーパウエブを押し付けるプレスローラを更に含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の紙管製造機。
9. 前記ウエブ曲げ装置は、前記ペーパウエブの移送速度に前記プレスローラの周速を一致させるべく前記プレスローラを回転させる駆動源を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の紙管製造機。
10. 前記ウエブ曲げ装置は、
    前記ペーパウエブの移送方向に沿って延びる成形ベッドと、
    前記成形ベッドに形成され、前記ペーパウエブ及び前記ガニチャーベルトの移送を案内し且つ前記ペーパウエブ及び前記ガニチャーベルトが前記管成形セクションを通過する前に、前記ガニチャーベルトを介して前記ペーパウエブをU字形に形成する成形溝と
    を更に含み、
    前記プレスローラは、前記成形溝に配置され、前記ガニチャーベルトを介してＵ字形の前記ペーパウエブを前記成形溝の底に押し付けることを特徴とする請求項８又は９に記載の紙管製造機。
11. 前記ウエブ曲げ装置は、前記管成形セクションの上流に配置され、前記ペーパウエブの両側縁部を円弧形状に予備的に形成する予備成形ガイドを更に含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の紙管製造機。
12. 前記ペーパ曲げ装置は、前記管成形セクションの下流に配置され、前記紙管の前記ラップ部を乾燥させる乾燥器を更に具備し、
    前記乾燥器は、ヒータと、このヒータに一体的に形成され、前記紙管の前記ラップ部を摺接させながら押さえ付ける加熱リブと、前記ラップ部の乾燥中、前記ガニチャーベルトを介して前記紙管の両側面を摺接させながら押さえる一対の規制ガイドとを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の紙管製造機。
13. 前記ペーパウエブは１００〜３００ｇ／ｍ^２の坪量、１５０〜５００μｍの厚さ及び０．５ｇ／ｃｍ^３以上の密度を有し、
    前記紙管は５〜８ｍｍの直径を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の紙管製造機。
14. 前記切込み溝は前記ペーパウエブの厚みの６０〜９０％の深さを有し、
    互いに隣接する切込み溝間の間隔は２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の紙管製造機。
15. ウエブ状の紙材料と、この紙材料に形成され、前記紙材料の長手方向に延び且つ前記紙材料の可撓性を増加させる複数の溝を有したペーパウエブを準備し、
    前記ペーパウエブを移送経路に沿って移送する過程にて、前記ペーパウエブの内面をフリーの状態に維持しながら、前記ペーパウエブを前記ペーパウエブの両側縁が互いに重ね合わされたラップ部を有してなる中空円筒状の紙管にガニチャーベルトを介して連続的に形成し、
    前記ラップ部を形成する前記両側縁を互いに接着させるべく、前記ラップ部が形成される前に前記ペーパウエブにおける前記両側縁の一方に接着剤を塗布する、
    を含むことを特徴とする紙管製造方法。
16. 前記溝は切込み溝であることを特徴とする請求項１５に記載の紙管製造方法。
17. 前記移送経路に向けて前記紙材料を導く過程にて、前記紙材料に前記切込み溝が形成されることを特徴とする請求項１６に記載の紙管製造方法。
18. 前記ペーパウエブの両側縁部が順次円弧形状に曲げられる前に、前記ガニチャーベルトに対して前記ペーパウエブを押し付けることを特徴とする請求項１５〜１７の何れかに記載の紙管製造方法。
19. 請求項１５に記載の紙管の製造方法により製造されたことを特徴とする紙管。

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