(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストリップエッジの通過する部分、または、それ以外の部分を含めた全部が、不織布とゴムなど軟質弾性体材料をロール軸方向に交互に積層ライニングしたことを特徴とするリンガーロール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼帯等の金属ストリップの表面の液絞りを行うリンガー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続焼鈍ライン等では、鋼帯等の金属ストリップを水または酸などの薬液で連続的に処理し、後工程に送ることがある。この場合、水や薬液が金属ストリップの表面に付着したまま後工程に送られるのを防ぐため、リンガーロールを用いて液絞りを行う。すなわち、図１に示すように、鋼帯１はシンクロール２を経ながら液体処理槽３で水洗、酸洗などの液体による処理を受けた後、リンガーロール４に導かれ、リンガーロール４で表裏両面から挟んで表面に付着した液体を絞りとった後、デフレクターロール５を介して次の工程、図示の例では他の液体処理槽６による処理工程に送られる。処理槽６でもシンクロール７、リンガーロール８及びデフレクターロール９が配置される。
【０００３】
リンガーロールとしては、通常、鉄製などの芯ロールの表面にゴム等の軟質弾性体を被覆したものが用いられる。この軟質弾性体の被覆層は、硬い金属ストリップと接触するため、使用とともに摩耗していき、特に金属ストリップのエッジ部と接触する部分の摩耗が激しい。同一ラインにおいても、ある程度幅の異なった金属のストリップを処理したり、また、通板途中での通板位置のずれによって、図２（ａ）に示すようにリンガーロール表面では金属ストリップの左右最大と最小の到達位置の間の摩耗部分が存在する。このように摩耗の進んだリンガーロールを用いて液絞りを続けると、金属ストリップのエッジ部分等の液絞りが不十分となり、表面に液体が付着したまま後工程に送られることになり、リンガーロールの機能を果たさず寿命となって交換が必要になる。ロール交換には相当な時間を要し、またラインの停止が必要なため、ライン全体の生産性向上等の観点からリンガーロール寿命の延長が強く求められていた。
【０００４】
これに対し、特開昭５８−４８６４０号公報や特開平７−８８５３４号公報には、通常のリンガーロールの後段両端部に、金属ストリップのエッジ部分だけの液絞りを行うリンガーロールを備え、前段のリンガーロールが摩耗してストリップエッジ部の液絞りが不十分になっても、後段のリンガーロールでエッジ部分の液絞りを補って液絞りの不足を補うとされている。
また、特開平７−８８５３５号公報には前段２段のリンガーロールを一対とし、金属ストリップのエッジ部分による摩耗の進行状況に応じて前段と後段のリンガーロールを軸上逆方向に移動させることが記載されている。
【０００５】
リンガーロール用被覆材質はゴム系材料以外に、液のロール表層付近の毛管現象による吸水効果も見込んだ不織布の適用も一般的である。不織布リンガーロールの一般的な寿命現象は、前述の摩耗現象もさることながら、図２（ｂ）に示すように、不織布ライニング層の変形といった不具合も問題になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図２（ａ）に示す様に、ライニングロールの表面においては、ゴム等軟質弾性体材料の場合、ストリップエッジとの接触で出来た僅かな線状の疵がそのまま線状の液絞り残し１０となる。
一方、図２（ｂ）に示す様に吸水効果を併せ持つ不織布材料の場合は、前述の線状の液絞り残しにはなりにくいものの、不織布ライニングの変形（多角形化、段差など）が起き、ストリップの接触状態が安定せず、液絞り出来なくなってしまう。
【０００７】
また、エッジ部の絞り残しを後段で再度絞るといった方法や、ロール軸方向にロール自身をスライドさせる方法では、複雑な装置を必要としたり、また、ロール自身の、エッジ部の摩耗などの発生を遅延させる機能は有しておらず、摩耗や変形による液絞り性能低下を原因とするロール寿命を、本質的には改善できていない。
【０００８】
従って、本発明は、液絞り性能を長期間維持するために、ロール自身が、エッジ疵、ライニングの変形といった問題を長期間起こすことなく、安定してロール表面プロフィールを維持することができるリンガーロールを提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、１本のロールにおいて通板部位の必要特性に応じて２種の材質のライニングを施したことを特徴としている。
【００１０】
具体的には、図３（ｂ）に示したように、ゴムなど軟質弾性体材料と不織布を軸方向に交互に積層させる（請求項１）。
【００１１】
本発明では、不織布表面の吸水効果を享受し、線状の液絞り残しを発生しにくくさせ、その一方で不織布材料で問題となるストリップ面圧による変形を、軟質弾性体材料（ゴム材料など）でストリップの面圧を一部受け持たせることで低減させている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図３（ａ）に示す様に、一般に製造ラインのストリップ１の幅は一定の範囲をもっており、また、ストリップ通板中の蛇行も含め、エッジ部の通過する範囲は限定される。本発明においては、図３（ｂ）に示すように、エッジ部が通過する部分または、それ以外も含めた全部をゴムなど軟質弾性体４ｂと不織布４ａとをロール軸方向に交互に積層させたライニングとする。
【００１３】
この様なライニング構成にすることにより、ストリップエッジによる線状の疵の発生を抑制するとともに、不織布ライニングで問題となるライニング層の変形をも同時に低減できる。
【００１４】
簡単のために、不織布およびゴムライニングの機械的特性が以下の条件を満たすように組み合わせた場合を例に説明する。
ｐfm＞＝ｐf                    （１）
ｐfm：不織布単一材料ライニング時に不織布ライニングが受ける面圧
ｐf ：本発明を適用した場合に不織布ライニング部がうける面圧
【００１５】
面圧は、ライニング内部の厚さ方向の反力に対応していると考えられることから、ライニング材質の機械的特性による制御を考えると、以下の式のようなヤング率及びひずみの関数として表現出来る。
ｐr ＝ｆ（Ｅr ，εr ）            （２）
ｐf ＝ｆ（Ｅf ，εf ）            （３）
ｐr ：本発明を適用した場合に軟質弾性体材料ライニング部がうける面圧
Ｅr ：軟質材料のヤング率
Ｅf ：不織布材料のヤング率
εr ：軟質材ライニングのひずみ
εf ：不織布ライニングのひずみ
【００１６】
ここで図４において、本発明の機能を解説する。まず図４（ａ）に示すように、単一材料のライニングでは板エッジ部で面圧が高くなることは一般に知られている。本発明では、結果的に、このエッジ部の面圧ピークを含む面圧レベルを低減させることができ、従来のリンガーロールにないライニング耐変形性を持ち合わせている。
【００１７】
ここでは、簡単のために、ｐr 、ｐf をストリップ接触部の平均面圧とし、かつ接触部ライニング内応力が厚さ方向のみが支配的である場合を例にとって説明する。すなわち、面圧を以下の式で捉える。
Ｐr ＝Ｅr ′・εr ′              （４）
Ｐf ＝Ｅf ′・εf ′              （５）
Ｅr ′：軟質材料の見かけヤング率
Ｅf ′：不織布材料の見かけヤング率
εr ′：軟質材ライニングの見かけひずみ
εf ′：不織布ライニングの見かけひずみ
【００１８】
ここで、見かけのヤング率とは、実際のライニング材質の物性値ではなく、ストリップ接触部のライニングの厚さ方向に方向を限定しかつ、厚さで平均化した値をいう。同様にひずみについても、一般に材料力学で扱われるひずみではなく、ライニング厚さ方向に方向を限定し、かつ、ライニング厚さの範囲で平均化した値をさす。
図４（ｂ）に示す様に、ストリップとの接触部の平均面圧分布は、不織布部面圧がより低くなるような材料、ライニング幅、ライニング厚さの組み合わせがより効果的である。
【００１９】
（１），（４），（５）式の関係を維持するために、ストリップから面圧をうけていない状態で、ゴムライニングと不織布ライニングとライニング厚さが異なっていても原理的にはかまわないが、その場合には、各ライニングの厚さによって見かけ上のヤング率は変化することを考慮する必要がある。同様に、ライニング厚さを決定する際にもそれぞれのライニング厚さにおける見かけ上のヤング率が異なることを考慮して設計する必要がある。
ライニング厚さが厚い場合などでは厳密に、ライニング内部の３次元的な応力場、ひずみ場を考慮した関係式（（２）式、（３）式）を導き、ライニング材質の選定、各ライニング厚などの設計を行う必要がある。
【００２０】
図５は、中央部材質をゴム、エッジ通過部を不織布とし、ゴム部の平均面圧：不織布部平均面圧を１：０．７となるように材質の物性を選定した場合の効果を示す。ここでは、寿命を、ストリップの速度を一定で連続して１対のロールにて水切りを行い、目視で水きれ性（水の絞り残し）を評価し、水切り不良が認識出来るまでの運転時間の比を寿命比として表した。
この試験では、ゴム材料のみ、不織布材料のみのライニングロールに比べ、概ね２倍近い長寿命性能を示した。
【００２１】
なお、不織布とゴムなど軟質弾性体を軸方向に積層させる場合には、ゴムなど軟質弾性体の幅は、エッジ疵が問題とならない程の厚さとする必要があるが、不織布の幅との構成比率については、前述のように不織布での面圧が、不織布単一のライニングの時よりも低くなるようにすればよい。
【００２２】
【発明の効果】
前記から明らかなように、本発明のリンガーロールを適用することにより、リンガーロールの長寿命化が達成され、従来以上にメンテナンス負荷が軽減され、ストリップの表面処理プロセスにおける大幅なコスト低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なリンガーロールの使用説明図。
【図２】リンガーロール寿命についての説明図。
【図３】本発明に係るリンガーロールの具体例を示す説明図。
【図４】本発明のリンガーロールの機能を説明するための図（ロール表面面圧分布の比較図）。
【図５】本発明の効果を比較品と対比して示す図。
【符号の説明】
１：ストリップ（鋼板）
２：シンクロール（その１）
３：処理槽（その１）
４：リンガーロール（その１）
４：不織布リンガーロール（使用後；寿命時）
４ａ：不織布ライニング
４ｂ：軟質弾性体ライニング
５：デフレクターロール（その１）
６：処理槽（その２）
７：シンクロール（その２）
８：リンガーロール（その２）
９：デフレクターロール（その２）
１０：液絞り残し
【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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