(57)【要約】【課題】繊維の飛散や摩耗を低減し、加工精度も確保しながら、シール性能を良好にすることができるシールロール及びシールロール装置を提供する。【解決手段】水平型や縦型の連続式炉などの出入り口部に対向配置され、連続熱処理される材料を両面から挟着するシールロール１において、軸芯３の回りに、繊維層４が形成され、繊維層４に、軸芯３方向に適宜間隔をおいて形成される環状の溝部６、及び、隣り合うこれら溝部で挟んで、弾性変形可能に形成される環状のブロック部５を備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸芯の回りに、繊維層が形成されたシールロールにおいて、
上記繊維層に、上記軸芯方向に適宜間隔をおいて形成される環状の溝部、及び、隣り合うこれら溝部で挟んで、弾性変形可能に形成される環状のブロック部を備えることを特徴とするシールロール。
【請求項２】
前記溝部は、前記軸芯に対して傾斜させて形成されることを特徴とする請求項１に記載のシールロール。
【請求項３】
連続式炉の材料の出入り口部に、軸芯の回りに繊維層が形成されたシールロールを対向配置して、材料を挟着して炉内部を気密にするシールロール装置において、
上記繊維層に、上記軸芯方向に適宜間隔をおいて形成される環状の溝部、及び、隣り合うこれら溝部で挟んで、弾性変形可能に形成される環状のブロック部を備えることを特徴とするシールロール装置。
【請求項４】
前記溝部は、前記軸芯に対して傾斜させて形成されることを特徴とする請求項３に記載のシールロール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平型や縦型の連続式炉などの出入り口部に対向配置され、連続熱処理される材料を両面から挟着するシールロール及びシールロール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ストリップなどの材料を連続的に熱処理する連続式炉には、炉内の雰囲気ガスの流出、及び外気の炉内への侵入を防止するために、炉の出入り口部にシールロールが対向配置されており、このようなシールロールとして、例えば特許文献１が知られている。
【０００３】
特許文献１では、軸芯の回りに高収縮材層、低収縮材層、及びバックアップ層を積層して形成した熱収縮材層を設け、その上にフェルト層を接合して、熱収縮材層を熱収縮させて軸芯にフェルト層を固定したシールロールが示されている。
【特許文献１】特許第２９０５４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記シールロールのフェルト層は密度が0.3g/cm2程度であり、その表面硬度は低い。このようなフェルト層は、図１５に示すように、材料Ａを挟着すればシールロールＢ表面が沈み込むため、シール性能は良い。
【０００５】
しかしながら、その柔軟さ故、材料Ａの接触や対向するシールロールＢとの接触でフェルト繊維が飛散しやすくシール性悪化の原因となっていた。また、フェルト繊維の飛散や摩耗によってシールロールＢの寿命が短くメンテナンス周期が短くなり処理コストが高くなってしまっていた。さらに、繊維の復元力が小さいため、長期間の使用による摩耗や疲労破壊などによる対向するシールロールＢ表面の密着性の低下が起こりやすいとともに、直径の加工精度を確保しにくい等の課題があった。
【０００６】
近年、これらの課題を解決するべく、繊維の方向を整えた耐摩耗性繊維を使い、上記フェルト材よりも高密度に圧縮して、接着剤などで繊維を固定したシールロールＢ’が用いられている。このような表面硬度が高く繊維の方向が整えられたシールロールＢ’は、繊維の飛散もほとんどなく摩耗も低減されている。また、上記シールロールＢ’は、繊維を高密度に圧縮しているため、加工精度も確保できるようになった。
【０００７】
しかし、このようなシールロールＢ’で材料Ａを挟着した場合には、図１６に示すように、シールロールＢ’の表面が沈み込まず、材料Ａが挟着されていない部分に隙間Ｃができてしまい、シール性能を良好に保つことが困難であった。
【０００８】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、繊維の飛散や摩耗を低減し、加工精度も確保しながら、シール性能を良好に保つことができるシールロール、及びシールロール装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかるシールロールは、軸芯の回りに、繊維層が形成されたシールロールにおいて、上記繊維層に、上記軸芯方向に適宜間隔をおいて形成される環状の溝部、及び、隣り合うこれら溝部で挟んで、弾性変形可能に形成される環状のブロック部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
前記溝部は、前記軸芯に対して傾斜させて形成されることを特徴とする。
【００１１】
本発明にかかるシールロール装置は、連続式炉の材料の出入り口部に、軸芯の回りに繊維層が形成されたシールロールを対向配置して、材料を挟着して炉内部を気密にするシールロール装置において、上記繊維層に、上記軸芯方向に適宜間隔をおいて形成される環状の溝部、及び、隣り合うこれら溝部で挟んで、弾性変形可能に形成される環状のブロック部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
前記溝部は、前記軸芯に対して傾斜させて形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかるシールロール及びシールロール装置にあっては、繊維の飛散や摩耗を低減し、加工精度も確保しながら、シール性能を良好にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかるシールロールの好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態にかかるシールロール１は基本的には、図１〜９に示すように、軸芯３の回りに、繊維層４が形成されたシールロール１において、繊維層４に、軸芯３方向に適宜間隔をおいて形成される環状の溝部６と、隣り合うこれら溝部６で挟んで、弾性変形可能に形成される環状のブロック部５とを備える。
【００１５】
図１は、シールロール１の片側側断面図であり、図２は、図１の繊維層４のＸ部拡大図である。シールロール１は、円筒形の軸芯３と、軸芯３の外周を覆う円環状の繊維層４からなる。シールロール１の軸芯３方向の両端部には、環状の固定用フランジ９が配設される。
【００１６】
図３には、繊維層４の成形段階を表す説明図が例示される。繊維層４は、耐熱、耐摩耗性の繊維材で形成される。耐摩耗性は、1mm／年程度に設定される。具体的には、例えばケブラーｋｖ１００（登録商標）やザイロン（登録商標）などの耐熱繊維材を用い、繊維層４の密度が0.45〜0.75g/cm3程度に形成される。また、繊維層４は、その繊維の方向を一定にそろえて形成される。例えば、図３（ｂ）に例示されるように、上記繊維材を繊維の方向をそろえて帯状に切断し、この帯状繊維材４ａを、軸芯３に繊維方向が直角になるように巻き付けて圧縮し、シリカゾル系の無機接着剤等を含侵して乾燥させて形成される。これらにより、繊維層４は、表面側から押圧してもほとんど弾性変形しない程度の、高い表面硬度に形成され、繊維の飛散が少なく形成される。
【００１７】
図４は、対向するシールロール１の要部側断面図であり、図５は、ニップ圧がかかった状態の対向するシールロール１の要部側断面図であり、図６は、材料Ｍを挟着した状態のシールロール１の要部側断面図である。
【００１８】
繊維層４には、軸芯３方向に沿って適宜間隔をおいて環状の溝部６が複数形成される。溝部６が形成されることで、繊維層４の、隣り合うこれら溝部６によって挟まれた部分が、環状のブロック部５として、弾性変形可能に形成される。
【００１９】
図示例にあっては、溝部６は、繊維層４に、軸芯３に対して直角方向に刻設される。ここで、直角方向とは、軸芯３に対して正確に９０°の方向である必要はなく、ほぼ直角であるという意味である。溝部６は、例えばダイアモンドカッター等により複数刻設される。
【００２０】
溝部６は、繊維層４の軸芯３方向にほぼ等間隔であって適宜な深さＤに刻設される。これにより、繊維層４は、軸芯３側に適宜な厚みを残して、軸芯３方向に適宜な巾Ｗ１を持つブロック部５に分断される。具体的には、溝部６は、ブロック部５の巾Ｗ１寸法と、溝部６の深さＤ寸法とがおおよそ１：２の割合になるように刻設されるのが好ましい。より具体的には、ブロック部５の巾Ｗ１が1mm程度、溝部６の深さＤが2mm程度になるように刻設されるのが好ましい。
【００２１】
ブロック部５の軸芯３方向の巾Ｗ１が、繊維層４全体の軸芯３方向の巾よりも狭く形成されることで、ブロック部５は、表面からの押圧操作で弾性変形可能な程度の硬さに形成される。なお、繊維層４の軸芯３方向の両端部についても、溝部６が形成されたことで、繊維層４の軸芯３方向の巾よりも狭く形成され、表面からの押圧操作で弾性変形可能な程度の硬さに形成される。
【００２２】
また、溝部６が適宜な巾Ｗ２をもつことで、ブロック部５の弾性変形が許容される。ブロック部５の弾性変形が許容されることで、繊維層４は、無垢な状態のときに比べて、その表面硬度が低下する。上述のように、ブロック部５の巾Ｗ１を1mm程度、溝部６の深さＤを2mm程度に形成した場合には、溝部６の巾Ｗ２は、0.1mm程度に形成するのが望ましい。
【００２３】
次に、本実施形態にかかるシールロール１の作用を説明する。シールロール１を製作するにあっては、軸芯３に帯状繊維材４ａを巻き付けて圧縮し、無機接着剤を含侵して乾燥させた繊維層４を用い、この繊維層４に、軸芯３方向に適宜間隔をおいて、複数の円環状の溝部６を刻設する。これにより、隣接する溝部６と溝部６の間には、円環状のブロック部５が形成される。
【００２４】
繊維層４を、耐熱、耐摩耗性の繊維材で形成し、かつ、軸芯３に対して繊維層４を略直角方向にそろえて形成したことで、表面硬度が高く、繊維の飛散や摩耗を低減し、加工精度も確保できる。
【００２５】
これに加えて、本実施形態では、繊維層４に、軸芯３に対して直角方向に溝部６を複数形成したことで、繊維層４は、溝部６と、繊維層４よりも軸芯３方向巾の狭いブロック部５とで主に構成されることとなる。これにより、表面硬度の高い上記繊維層４であっても、１つ１つのブロック部５を弾性変形可能にすることができる。そして、溝部６がブロック部５の弾性変形を許容することで、ブロック部５の表面が沈み込み可能になり、繊維層４全体の表面硬度を低下させて、シール性能を良好にすることができる。
【００２６】
本実施形態にあっては、繊維層４は、ケブラーｋｖ１００（登録商標）やザイロン（登録商標）などの耐熱繊維材を用いていたがこれに限られない。
【００２７】
本実施形態では、耐摩耗性能を1mm／年程度に設定し、繊維層４の密度を0.45〜0.75g/cm3に設定していたが、これに限られるものではなく、材料Ｍや仕様にあわせて適宜設定される。
【００２８】
本実施形態では、ブロック部５の巾Ｗ１×溝部６の深さＤが、おおよそ１：２の割合になるように溝部６を刻設したが、これに限られない。繊維層４の表面硬度や材料Ｍの厚みなど様々な条件により、最適に設定されるものである。同様に、これらブロック部５の巾Ｗ１及び溝部６の深さＤの寸法も、1mm×2mmには限られない。さらに、溝部６の巾Ｗ２も0.1mmには限定されるものではない。
【００２９】
本実施形態では、一般的なシールロール１を説明した。しかしながら、軸芯３の内部に水を通す水冷式のシールロール１などでもよい。
【００３０】
次に本実施形態にかかるシールロール１の変形例を説明する。本変形例では、図７、図８に示すように、溝部６は、軸芯３に対して傾斜させて形成される。
【００３１】
具体的には、溝部６は、繊維層４に螺旋状に溝を刻設することによって形成される。溝部６はダイアモンドカッターなどで刻設される。
【００３２】
溝部６が軸芯３に対して傾斜して形成されることで、これに隣接するブロック部５も同様に、軸芯３に対して傾斜する。これにより、図９に例示するように、ブロック部５には、これにニップ圧をかけたときの、傾動方向を決定づける習性を持たせることが可能となる。これは、ブロック部５を傾動させる方向をあらかじめ設定することが可能になるともに、傾動する方向が変化することで、ブロック部５が疲労破壊してしまうことを防止することができる。
【００３３】
また、傾斜したブロック部５にニップ圧がかかることによって、材料Ｍが対向するシールロール１間を通過する際に、材料Ｍがずれてしまうなどの問題もある。このようなときには、例えば、溝部６の傾斜方向を、軸芯３方向の略中央を境に左右反転させるよう、互いに中央に向かうように設定するなどの工夫を施すことにより、シールロール１を通過する材料Ｍの位置ずれや蛇行を防止することができる。
【００３４】
次に、本発明にかかるシールロール１の第２実施形態を説明する。本実施形態にあっては、第１実施形態との差異のみを説明する。
【００３５】
本実施形態では、軸芯３に帯状繊維材４ａを巻き付ける際に、予め隣接する帯状繊維材４ａの間に、適宜な隙間を設けることにより溝部６が形成される。そして、溝部６に挟まれた帯状繊維材４ａによりブロック部５が形成される。
【００３６】
具体的には、軸芯３に、無機接着剤を含侵させた帯状繊維材４ａを螺旋状に巻き付ける。この際に、図１０（ａ）に示すように、繊維材４ａと帯状繊維材４ａとの間に薄板状のスペーサー８を挟んで圧縮、乾燥させる。スペーサー８は、例えばテフロン（登録商標）のような表面に接着剤が接着されにくい材質で形成される。スペーサー８は、図１０（ｂ）に示すように、繊維層４が乾燥した後に取り除かれる。これにより、繊維層４を切断することなく、繊維層４にブロック部５と溝部６を形成することが可能となる。この場合は、帯状繊維材４ａの帯巾や巻き付け方、スペーサー８の挿入角度により、ブロック部５の軸芯３方向に対する角度を自由に設定することが可能となる。
【００３７】
本実施形態では、帯状繊維材４ａを軸芯３に螺旋状に巻いて繊維層４を形成していた。しかしながら、図１１、１２に示すように、軸芯３に、外径の大きな円盤状の繊維材４ｂと、外径の小さな円盤状の繊維材４ｃとを交互に挿入し、圧縮、乾燥して形成させてもよい。これによっても、繊維層４を切断することなく溝部６を形成することが可能となる。
【００３８】
次に、第２実施形態にかかるシールロールの変形例を説明する。本変形例では、図１３に示すように、軸芯３方向の略中央にスペーサー１１等を設け、これより、帯状繊維材４ａを略中央側に傾斜させて巻き付ける。これにより、対向するシールロール１間を通過する材料Ｍが、ブロック部５の傾斜方向にずれようとする力を左右均等にすることができ、材料Ｍの位置ずれや蛇行を防止することができる。
【００３９】
次に、本発明にかかるシールロール装置の好適な一実施形態を説明する。シールロール装置２は、図１４に示すように、上記シールロール１を、水平型や縦型の連続式炉などの出入り口部に対向して配置して形成される。
【００４０】
シールロール１は、材料Ｍに適度なニップ圧がかかるように配置されるとともに、材料Ｍが通過しないところもシールできるように配置するのが望ましい。例えば、材料Ｍの厚みが2mm程度であると、片側の繊維層４に1.5mm程度の沈み込みができるような配置にするのが望ましい。これは、炉内を気密に保つため、材料Ｍが通過しない繊維層４部分にも、片側0.5mm沈み込む程度のニップ圧をかけるためである。
【００４１】
このように、材料Ｍが通過する部分に加えて、材料Ｍが通過しない部分においても、ニップ圧がかかることで、弾性変形したブロック部５が溝部６内に逃げるため、シールロール１の表面だけでなく溝部６をも塞ぐことができ、連続炉全体の気密性を維持することが可能となる。連続炉の気密を維持することで、炉内雰囲気の繊細な温度管理が可能になるとともに、Ｈ2やＣＯなどの有害ガスを外部に漏出することをも防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明にかかるシールロールの第１実施形態を示す片側側断面図である。
【図２】図１のシールロールの繊維層表面を示すＸ部拡大図である。
【図３】図１の繊維層の成形段階を示す説明図である。
【図４】図１のシールロールを対向配置させたときの繊維層の状態を示す要部側断面図である。
【図５】図４のシールロールにニップ圧をかけたときの繊維層の状態を示す要部側断面図である。
【図６】図５のシールロールに材料を挟着させた状態の要部側断面図である。
【図７】第１実施形態にかかるシールロールの変形例を示す片側側断面図である。
【図８】図７のシールロールの繊維層表面を示すＹ部拡大図である。
【図９】図７のシールロールにニップ圧をかけたときの繊維層の状態示す要部拡大側断面図である。
【図１０】本発明にかかるシールロールの第２実施形態を示す側断面図である。
【図１１】第２実施形態にかかるシールロールの円盤状の繊維材の配置を示す説明図である。
【図１２】図１１の円盤状の繊維材を配列した状態を示す要部拡大図である。
【図１３】第２実施形態にかかるシールロールの変形例を示す側断面図である。
【図１４】本発明にかかるシールロール装置の好適な一実施形態を示す要部側断面図である。
【図１５】従来の表面硬度の低いシールロールを示す説明図である。
【図１６】従来の表面硬度の高いシールロールを示す説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  シールロール
２  シールロール装置
３  軸芯
４  繊維層
５  ブロック部
６  溝部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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