JP2009274303A - エンボス装置、バックアップロール、および、加工品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原反に凹凸柄を形成するエンボス装置であって、とりわけ、高い稼働率で効率的に原反に凹凸柄を形成することができるエンボス装置を提供する。
【解決手段】エンボス装置１０は、原反に形成すべき凹凸柄５５に対応した凹凸形状を有するエンボス型面２５を、有するエンボスロール２０と、エンボスロールに対向して配置され、エンボスロールとの間で原反を圧するようになるバックアップロール３０と、を備える。バックアップロールは、心部材３２と、心部材上に設けられ、エンボスロールのエンボス型面３６と対面する表層部３４と、を有する。表層部は、多孔質金属からなる多孔質金属層を含む。
【選択図】図７

Description

本発明は、原反に凹凸柄を形成するエンボス装置に係り、とりわけ、高い稼働率で効率的に原反に凹凸柄を形成することができるエンボス装置に関する。

また、本発明は、原反に凹凸柄を形成するエンボス装置に用いられるバックアップロールに係り、とりわけ、高い稼働率で効率的に原反に凹凸柄を形成することを可能にするバックアップロールに関する。

さらに、本発明は、原反に凹凸柄を形成して加工品を製造する製造方法に係り、とりわけ、高い稼働率で効率的に加工品を製造することができる加工品の製造方法に関する。

今般、例えば特許文献１に示すように、エンボス加工は広く普及した加工方法となっている。特許文献１には、原反にエンボス加工を施すことにより、離型紙（加工品）を製造する方法が開示されている。この離型紙は、合皮製品、化粧シート、内装材等のシート状材料を作製するための型紙として用いられる。

一般的に、とりわけ原反のような比較的に薄い被加工体にエンボス加工を施す場合、エンボス加工に用いられるエンボス装置は、エンボス型面を有したエンボスロールと、エンボスロールに対向して配置されたバックアップロールと、を備えている。
特開２００２−２０５３１１号公報

エンボス型面によって押圧されるようになるバックアップロールの表層部は、エンボス型面上に形成された凹凸形状に対応して変形可能であり、かつ、少なくとも一時的に変形状態を維持することができるように構成されていることが好ましい。このようなバックアップロールによれば、原反に対してエンボス加工を施す前に、エンボスロールおよびバックアップロールを空運転（空転）しておくことによって、エンボス型面の凹凸形状に対応した凹凸形状をバックアップロールの表層部に形成することができる。このようにバックアップロールにメス型を作製しておけば、加工圧を大幅に上昇させることなく、原反に凹凸形状を精度良く転写することができるようになる。

ところで、バックアップロールの表層部の材料として弾性変形しにくい材料、例えば金属を用いた場合、空運転によってバックアップロールにメス型を形成することができない。金属製のバックアップロールの表層部に凹凸形状を形成するには、エッチングによるパターニング等の複雑な処理を表層部に施さなければならなくなる。一方、バックアップロールの表層部の材料として弾性変形しやすい材料、例えば樹脂を用いた場合、バックアップロールの表層部に微細な凹凸形状を残留させることができない。

このような点を考慮して、紙や羊毛等の繊維を押し固めてなる表層部を有したペーパーロールがバックアップロールとして用いられている。しかしながら、このようなペーパーロールを用いた場合、バックアップロールに予め形成された凹凸形状は、加工時間の経過にともなって次第に平坦化されていく。バックアップロールの凹凸形状が平坦化されると、原反に転写される凹凸柄も平坦化してしまう。

この不都合を回避するためには、エンボス加工を中断して、エンボスロールおよびバックアップロールを空運転し、バックアップロールの表層部に凹凸形状を再形成（型入れ）しなければならない。

また、バックアップロールの表層部への型入れの必要性を判断するためには、エンボス加工を施された加工品の品質を都度確認することも必要となる。しかしながら、加工品の検査は、凹凸柄が複雑であれば、極めて煩雑となり、長時間（例えば１時間）を要する。このため、エンボス加工を施された加工品の品質を現場で確認することなく、安全を見て、早目に、例えば３〜４時間おきに定期的に型入れ作業を行うようにすることもある。

すなわち、現状では、汎用のバックアップロールを用いたエンボス装置を優れた稼働率で稼働させ、原反に凹凸柄を形成して十分な生産効率で加工品を製造することができていない。本発明は、このような点を考慮してなされたものであって、原反に凹凸柄を形成するエンボス装置であって、とりわけ、高い稼働率で効率的に原反に凹凸柄を形成することができるエンボス装置を提供することを目的とする。また、本発明は、原反に凹凸柄を形成するエンボス装置に用いられるバックアップロールであって、とりわけ、高い稼働率で効率的に原反に凹凸柄を形成することを可能にするバックアップロールを提供することを目的とする。さらに、本発明は、原反に凹凸柄を形成して加工品を製造する製造方法であって、とりわけ、効率的に加工品を製造することができる加工品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明によるエンボス装置は、原反に凹凸柄を形成するエンボス装置であって、前記原反に形成すべき凹凸柄に対応した凹凸形状を有するエンボス型面を、有するエンボスロールと、前記エンボスロールに対向して配置され、前記エンボスロールとの間で前記原反を圧するようになるバックアップロールと、を備え、前記バックアップロールは、心部材と、前記心部材上に設けられ、前記エンボスロールの前記エンボス型面と対面する表層部と、を有し、前記表層部は、多孔質金属からなる多孔質金属層を含むことを特徴とする。

本発明によるエンボス装置において、前記多孔質金属層に含まれる気孔の気孔径が、５μｍ以上２００μｍ以下であるようにしてもよい。

また、本発明によるエンボス装置において、前記多孔質金属層の気孔率が、６０％以上８０％以下であるようにしてもよい。

さらに、本発明によるエンボス装置において、前記多孔質金属層が、アルミニウム、銅、鉄、または、これらの合金からなるようにしてもよい。

さらに、本発明によるエンボス装置において、前記バックアップロールの前記表層部には、前記エンボス型面の前記凹凸形状に対応した凹凸形状が形成されているようにしてもよい。

本発明によるバックアップロールは、原反に凹凸柄を形成するエンボス装置のエンボスロールに対向して配置されるバックアップロールであって、心部材と、心部材上に設けられた表層部であって、前記エンボスロールに形成されたエンボス型面と対面する表層部と、を備え、前記表層部は、多孔質金属からなる多孔質金属層を含むことを特徴とする。

本発明によるバックアップロールにおいて、前記多孔質金属層に含まれる気孔の気孔径が、５μｍ以上２００μｍ以下であるようにしてもよい。

また、本発明によるバックアップロールにおいて、前記多孔質金属層の気孔率が、６０％以上８０％以下であるようにしてもよい。

さらに、本発明によるバックアップロールにおいて、前記多孔質金属層が、アルミニウム、銅、鉄、または、これらの合金からなるようにしてもよい。

さらに、本発明によるバックアップロールにおいて、前記バックアップロールの前記表層部には、前記エンボス型面の凹凸形状に対応した凹凸形状が形成されているようにしてもよい。

本発明による製造方法は、上述したいずれかのエンボス装置を用いて原反に凹凸柄を形成し、加工品を製造する製造方法であって、前記エンボスロールおよび前記バックアップロールを空運転させ、前記エンボスロールのエンボス型面の凹凸形状に対応した凹凸形状を、前記バックアップロールの前記表層部に形成する空運転工程と、前記空運転工程後に実施される工程であって、前記原反を間に挟んだ状態で前記エンボスロールおよび前記バックアップロールを回転させ、前記原反に凹凸柄を形成していくエンボス加工工程と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、優れた効率で原反にエンボス加工を行うことができる。これにより、加工費用を低下させることも可能となる。

発明を実施するための形態

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

図１乃至図８は本発明による一実施の形態を説明するための図である。このうちまず、図１および図２を参照して、原反に凹凸柄を形成して加工品を製造するエンボス装置について説明する。ここで、図１は、エンボス装置およびエンボス装置による加工品の製造方法を説明するための斜視図である。また、図２は、エンボス装置のバックアップロールを示す断面図である。

図１に示すように、エンボス装置１０は、エンボスロール２０と、エンボスロール２０に対向して配置され、エンボスロール２０との間で原反５０を圧するようになるバックアップロール３０と、を備えている。また、エンボス装置１０は、エンボスロール２０およびバックアップロール３０の間に向けて原反５０を供給する原反供給装置（図示せず）をさらに備えている。

図１に示すように、エンボスロール２０およびバックアップロール３０は、それぞれ、円柱状または円筒状に形成されている。エンボスロール２０およびバックアップロール３０は、それぞれの外周面が対向するように配置されている。また、エンボスロール２０およびバックアップロール３０は、それぞれの中心軸線Ｌ１，Ｌ２が平行となるように配置されている。エンボスロール２０およびバックアップロール３０は、それぞれの中心軸線Ｌ１，Ｌ２を中心として回転可能となっている。

エンボスロール２０は、その外周面上に形成された凹凸形状を含むエンボス型面２５を有している。エンボス型面２５は、図１に示すように、原反供給装置から供給される原反５０に当接するようになる。図１に示すように、エンボス型面２５は、原反５０に形成すべき凹凸柄５５に対応した凹凸形状を有している。エンボス型面２５の凹凸形状は、製造される加工品の用途等に応じ、種々の粗さや深さを含んだ凹凸形状として構成される。一例として、製造されるべき加工品６０が合成皮革用の離型紙（型紙）である場合には、エンボス型面２５の凹凸形状は、原反５０に皮模様を付与し得るように構成される。エンボスロール２０は、エンボス型面２５を含むその全体を、銅や鉄等の金属によって構成され得る。

次に、エンボスロール２０に対向して配置されたバックアップロール３０について説明する。バックアップロール３０は、エンボスロール２０と略同一の外径、例えば２００ｍｍ〜４００ｍｍの外径を有している。バックアップロール３０は、エンボスロール２０と同期して、エンボスロール２０の周速度と略同一の周速度で回転することができるように構成されている。

図１に示すように、バックアップロール３０は、心部材３２と、心部材３２上に形成された表層部３４と、を有している。表層部３４は、エンボスロール２０のエンボス型面２５と対面している。後述するように、表層部３４は、エンボス型面２５に押圧されて、エンボス型面２５上に形成された凹凸形状に対応して変形可能であり、かつ、変形状態を少なくとも一期間維持し得るように構成されている。すなわち、バックアップロール３０は、エンボス型面２５として種々の凹凸形状を有したエンボスロール２０に対し、汎用性を有したメス型として機能するようになる。

具体的には、図２に示すように、バックアップロール２０の表層部３４は、多孔質金属からなる多孔質金属層３６を含んでいる。とりわけ、本実施の形態においては、表層部３４が多孔質金属層３６のみから構成されている。表層部３４および多孔質金属層３６の厚みは、適宜設定することができる。一例として、合成皮革用の離型紙を加工品６０として作製する場合には、表層部３４および多孔質金属層３６の厚みを５ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。

多孔質金属層３６に含まれる気孔３６ａの気孔径は、種々の値に設定され得る。一例として、合成皮革用の離型紙を加工品６０として作製する場合には、多孔質金属層３６に含まれる気孔３６ａの気孔径を、５μｍ以上２００μｍ以下とすることができる。この場合、後に詳述する作用効果が極めて有効に発揮されることを期待することができる。なお、多孔質金属層３６に含まれる気孔３６ａの形状は、球形状である必要はなく、例えば線状等の種々の形状に設定され得る。そして、ここでいう気孔径とは、図２に示すような多孔質金属層３６の断面において、いくつかの気孔３６ａの最大幅を測定し、その測定値の平均の値とすることができる。

また、多孔質金属層３６の気孔率は、種々の値に設定され得る。一例として、合成皮革用の離型紙を加工品６０として作製する場合には、多孔質金属層３６の気孔率を、６０％以上８０％以下とすることができる。この場合、後に詳述する作用効果が極めて有効に発揮されることを期待することができる。ここで、多孔質金属層３６の気孔率とは、多孔質金属層３６中において気孔３６ａが占める体積割合のことである。

その他、表層部３４に含まれる多孔質金属層３６は、種々の構成を取り得る。例えば、多孔質金属層３６をなす材料として、種々の金属を選択することができ、一例として、アルミニウム、銅、鉄、または、これらの合金を用いることができる。また、多孔質金属層３６内の隣り合う気孔３６ａが互いに接続されていてもよいし（いわゆる、開気孔）、あるいは、図示するように、多孔質金属層３６内の隣り合う気孔３６ａが互いに接続されていなくてもよい（いわゆる、閉気孔）。

一方、心部材３２は、表層部３４を安定して支持することができるように構成されている。具体的には、心部材３２は、例えば鉄や銅等の高剛性の金属により、円柱状または円筒状に形成されている。

ところで、エンボス装置１０は、図示しない制御装置をさらに備えている。制御装置は、エンボスロール２０の回転駆動機構、バックアップロール３０の回転駆動機構および原反供給装置に接続されている。そして、制御装置は、エンボスロール２０の回転、バックアップロール３０の回転、原反５０の供給等を制御するように構成されている。

次に、上述した構成のエンボス装置１０を用いて原反５０に凹凸柄５５を形成し、加工品６０を製造する方法の一例について説明する。以下に説明する加工品の製造方法は、エンボスロール２０およびバックアップロール３０を空運転させる空運転工程（図３参照）と、空運転工程後に実施される工程であって、原反５０に凹凸柄５５を形成するエンボス加工工程（図４参照）と、を含んでいる。

まず、空運転工程では、図３に示すようにして、エンボスロール２０およびバックアップロール３０が空運転させられる。ここで、「空運転（空転）」とは、エンボスロール２０およびバックアップロール３０との間に原反５０が供給されることなく、エンボスロール２０およびバックアップロール３０が回転させられることである。この空運転中、エンボスロール２０のエンボス型面２５がバックアップロール３０の外周面に当接し、エンボス型面２５の凹凸形状の凸部２５ａがバックアップロール３０の外周面を押圧するようになる。このとき、エンボスロール２０およびバックアップロール３０の位置関係は、原反５０に対して実際にエンボス加工を行う場合と概ね同様の条件に設定されていることが好ましい。

上述したように、バックアップロール３０の表層部３４は変形可能に構成されている。このため、この空運転工程では、エンボス型面２５に形成された凹凸形状が、バックアップロール３０の表層部（外周面）３４へしだいに転写されていく。本件発明者らが実験を行ったところ、多孔質金属からなる多孔質金属層３６を含む表層部３４が用いられている本実施の形態の態様によれば、エンボス型面２５の凹凸形状を表層部３４へ優れた転写効率で転写可能であることが確認された。本実施の形態によるバックアップロール３０の表層部３４に凹凸形状を精度良く転写することが可能となるメカニズムは明らかではないが、以下に、主に図５乃至図７を参照して、現時点で考えられ得る転写メカニズムについて説明する。ただし、本件発明は以下のメカニズムに限定されるものではない。

エンボスロール２０およびバックアップロール３０を空運転させるとともに、エンボスロール２０およびバックアップロール３０を互いに向けて押圧した場合、図５に示すように、まず、エンボスロール２０のエンボス型面２５が、その凹凸形状の凸部２５ａにおいて、バックアップロール３０の表層部３４に接触し当該表層部３４を押圧するようになる。すなわち、バックアップロール３０の表層部３４には、大きな圧力が局所的に加えられるようになる。エンボス型面２５の凸部２５ａによって表層部３４が押圧されると、当該凸部２５ａの近傍において、多孔質金属層３６がわずかに弾性変形することが予想される。この多孔質金属層３６の弾性変形は、気孔３６ａの周囲の金属部分（金属柱）が弾性変形して撓むことによるものである。

そして、エンボスロール２０およびバックアップロール３０が互いに向けてさらに強く押圧されると、局所的な大きな圧力により、気孔３６ａの周囲の金属部分（金属柱）が、弾性変形するだけでなく、座屈してしまう。すなわち、エンボス型面２５の凸部２５ａの周囲で多孔質金属層３６が塑性変形するようになる。ここで、多孔質金属層３６の気孔率がある程度高く設定されていれば、多孔質金属層３６の剛性はエンボス型面２５からの局所的な圧力によって塑性変形する程度となり得る。

この結果、図６に示すように、多孔質金属層３６に含まれる気孔３６ａを潰すようにして、エンボス型面２５の凸部２５ａが表層部３４内に入り込んでくる。最終的には、図７に示すように、エンボス型面２５がバックアップロール３０の表層部３４から離間した後においても、エンボス型面２５の凹凸形状の凸部２５ａに対応した凹部３４ｂがバックアップロール３０の表層部３４をなす多孔質金属層３６に残留するようになる。

このようにして、エンボスロール２０とバックアップロール３０とを空運転させることにより、エンボス型面２５の凹凸形状がバックアップロール３０の表層部３４に精度良く転写され、エンボス型面２５の凹凸形状（オス型）に対応した凹凸形状（メス型）が表層部３４に精度良く形成されるようになるものと考えられる。

以上のような空運転工程は、バックアップロール３０の表層部３４の変形が概ね飽和し、バックアップロール３０の表層部３４が略一定の形状を保つようになるまで実施される。

次に、エンボス加工工程について説明する。この工程では、図４に示すように、エンボスロール２０およびバックアップロール３０を回転させたままの状態で、原反５０が、エンボスロール２０およびバックアップロール３０との間に原反供給装置（図示せず）から供給される。この結果、エンボスロール２０のエンボス型面２５に形成された凹凸形状およびバックアップロール３０の表層部３４に形成された凹凸形状に対応した凹凸柄５５が原反５０に形成され、帯状に延びる加工品８０が連続的に作製されていく。

なお、原反５０は、例えば、紙、より具体的には、８０ｇ／ｍ²〜２００ｇ／ｍ²程度の坪量を有したクラフト紙から構成され得る。原反５０の厚みは、数百μｍ、より具体的には２５μｍ〜５００μｍ程度とすることができる。

ところで、エンボス加工工程では、エンボスロール２０およびバックアップロール３０の間に、ある程度の厚みを有した原反５０が位置している。したがって、バックアップロール３０の外周面（表層部３４）にエンボスロール２０のエンボス型面２５からエンボス工程中に付加される圧力は、空運転工程時に付加される圧力よりも、平均化されている。すなわち、バックアップロール３０の外周面（表層部３４）が受ける圧力分布は、エンボス加工工程時と空運転工程時とでは異なっている。このため、従来のエンボス装置を用いた場合、エンボス加工工程が進行していくにつれて、空運転工程中にエンボス型面の凹凸形状に対応してバックアップロールの外周面に形成された凹凸形状は、しだいに平坦化されてなだらかになってしまっていた。そして、メス型として機能するバックアップロールの外周面の凹凸形状の平坦化にともなって、原反に予定した凹凸柄を精度良く転写することができない、といった不都合が生じていた。この不都合を回避するためには、エンボス加工工程を頻繁に中断し、空運転工程を頻繁に行って、バックアップロールの外周面へ凹凸形状を再形成（型入れ）しなければならない。

一方、本件発明者らが実験を行ったところ、多孔質金属からなる多孔質金属層３６を含む表層部３４が用いられている本実施の形態の態様によれば、表層部３４に形成された凹凸形状（メス型）がエンボス加工中に極めて平坦化されにくくなることが確認された。本実施の形態によるバックアップロール３０の表層部３４に形成された凹凸形状（メス型）が平坦化されることなくほぼそのままの状態で残留するメカニズムは明らかではないが、以下に、主に図８を参照して、現時点で考えられ得るメカニズムについて説明する。ただし、本件発明は以下のメカニズムに限定されるものではない。

本件発明者らが、調査したところ、多孔質金属からなる多孔質金属層３６を圧縮した場合、応力−ひずみ線図は図８に示された実線のようになった。この応力−ひずみ線図中の領域ａにおいては、比較的に小さな応力（圧力）下で、多孔質金属層３６の気孔３６ａの周囲の金属部分（金属柱）が弾性変形する。しかしながら、領域ａにおける応力は気孔３６ａの周囲の金属部分（金属柱）を座屈させ得る程まで大きくはない。このため、多孔質金属層３６は大きく変形し得ないものと推測される。例えば、上述した図５の状態では、この領域ａの応力が多孔質金属層３６からなる表層部３４に加えられているものと考えられる。

また、図８に示された応力−ひずみ線図中の領域ｂのように、応力が大きくなると、多孔質金属層３６のひずみが急激に増える。具体的には、圧縮応力を受けて、気孔３６ａの周囲の金属部分（金属柱）が座屈し、多孔質金属層３６の応力を受けている部分が潰された状態となる。すなわち、図８に示された応力−ひずみ線図中の領域ｂにおける多孔質金属層３６の変形は塑性変形である。上述した図６の状態は、この領域ｂの応力が多孔質金属層３６からなる表層部３４に加えられているものと考えられる。

さらに、図８に示された応力−ひずみ線図中の領域ｃのように、応力がさらに大きくなると、ひずみが大きく変化しないようになる。上述したように、図８に示された応力−ひずみ線図中の領域ｂにおいて、多孔質金属層３６が圧縮塑性変形して潰れてしまっている。このため、多孔質金属層３６の気孔率３６ａは著しく低下し、多孔質金属層３６はもはや単なる金属層に類似した変形挙動を示すようになる。つまり、非常に大きな圧力が加えられない限り、多孔質金属層３６は変形しないようになる。

ところで、バックアップロール３０の多孔質金属層３６からなる表層部３４のうち、エンボス型面２５の凸部２５ａに対面する領域（すなわち、表層部３４（多孔質金属層３６）に形成された凹凸形状の凹部３４ｂ）は、空運転工程中に、図８に示された応力−ひずみ線図中の領域ｃの状態まで変形しているものと想定される。したがって、実際のエンボス加工工程中、バックアップロール３０の表層部３４（多孔質金属層３６）に形成された凹凸形状の凹部３４ｂは、単一な金属層と同様に、非常に大きな圧力が加えられない限り変形しない。なお、表層部３４のうちのエンボス型面２５の凸部２５ａに対面する領域には、エンボス加工工程中、表層部３４の他の領域と比較して大きな加えられる。しかしながら、上述したように、バックアップロール３０の表層部３４に加えられる圧力は、原反５０が介在することにより、空運転工程と比較して全体的に平均化されている。つまり、表層部３４のうちのエンボス型面２５の凸部２５ａに対面する領域には、エンボス加工工程中、空運転工程中に加えられる圧力よりも小さな圧力しか加えられない。したがって、空運転工程によって表層部３４（多孔質金属層３６）に形成された凹凸形状の凹部３４ｂが、エンボス加工工程中に大きく変形してしまうことはない。

一方、バックアップロール３０の多孔質金属層３６からなる表層部３４のうちの、エンボス型面２５の凹部２５ｂに対面する領域（すなわち、表層部３４（多孔質金属層３６）に形成された凹凸形状の凸部３４ａ）は、空運転工程中およびエンボス加工工程中のいずれにおいても、大きな圧力を加えられない。このため、空運転工程後の実際のエンボス加工工程において、表層部３４に形成された凹凸形状の凸部３４ａは、図８に示された応力−ひずみ線図中の領域ａにおける変形挙動を示すものと推測される。したがって、表層部３４（多孔質金属層３６）の凹凸形状の凸部３４ａも、エンボス加工工程中にエンボスロールから受ける圧力によって大きく変形することはない。

なお、図８に示された応力−ひずみ線図中の点線は、紙や羊毛等の繊維を押し固めてなるペーパーロールの表面層を圧縮した場合における応力−ひずみ線図である。図８の応力−ひずみ線図にしたがったペーパーロール表面層の変形は、実質的に塑性変形ではない。したがって、空運転工程で形成されたペーパーロール表面層の凹凸形状は、エンボス加工工程の進行にともなって平坦化されるようになる。

以上のようにして、バックアップロール３０の表層部３４に形成された凹凸形状（メス型）は、エンボス加工工程中に平坦化することなく、ほとんどそのままの状態に維持され得るものと考えられる。この結果、エンボス加工工程の経過時間に依らず、原反５０に凹凸柄５５を精度良く形成して、加工品６０を連続的に製造していくことができる。

以上のような本実施の形態によれば、バックアップロール３０の表層部３４は、多孔質金属層３６を含んでいる。このため、エンボスロール２０とバックアップロール３０とを空運転させることによって、エンボスロール２０のエンボス型面２５に形成された凹凸形状を、バックアップロール３０の表層部３４へ精度良く転写することができる。また、表層部３４に形成された凹凸形状がエンボス加工工程中に平坦化してしまうことを効果的に抑制することも可能となる。したがって、バックアップロール３０への型入れを頻繁に行うことなく、凹凸柄５５を原反５０に形成していくことができる。すなわち、バックアップロール３０の型入れにともなった不必要なエンボス装置１０の稼働停止を回避し、エンボス装置１０を高い稼働率で稼働させて、優れた加工効率で原反５０にエンボス加工を施していくことができる。また、形成されていく凹凸柄５５を検査することによってバックアップロール３０への型入れが必要な状況を検出する、といった煩雑な作業を省くことも可能となる。さらに、作製された加工品６０は、高精度で一定の凹凸柄５５を有するようになる。

なお、上述した実施の形態に関し、本発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、上述した実施の形態において、合成皮革用の離型紙を加工品６０として製造する例を挙げたが、これに限られず、その他の用途に用いられる加工品６０を製造することも当然に可能である。

また、上述した実施の形態において、バックアップロール３０の表層部３４が多孔質金属層３６のみからなる例を示したがこれに限られない。例えば、表層部３４が、多孔質金属層３６を被覆する表面層を有するようにしてもよい。表面層の厚みが薄い場合には、表層部３４は、空運転工程中およびエンボス加工工程中に、上述した変形挙動と略同一の変形挙動を示すようになる。

実施例をあげて本発明をさらに詳細に説明する。

実施例に係るバックアップロールと、比較例に係るバックアップロールと、を準備し、これらの二つのバックアップロールをエンボス装置に組み込んだ。各エンボス装置には、互いに同一のエンボス型面を有したエンボスロールをそれぞれ組み込んだ。エンボスロールと、実施例に係るバックアップロールと、比較例に係るバックアップロールと、について以下に説明する。

二つのエンボス装置を用い、上述した空運転工程を実施してバックアップロールに型入れを行った後、原反に凹凸柄を形成して加工品を作製した。二つのエンボス装置について、空運転工程におけるエンボスロールのエンボス型面からバックアップロールの表層部への凹凸形状の転写効率と、３０，０００ｍの長さの加工品を作製した場合におけるエンボス装置の稼働率と、を比較した。

〔エンボスロール〕
合成皮革用の離型紙を加工品として製造するためのエンボスロールを用いた。エンボスロールのエンボス型面上の複数箇所において、ＪＩＳＢ０６０１：２００１に準拠し、表面粗さを測定したところ、以下のようになった。
Ｒａ：１０μｍ以上２０μｍ以下
Ｒｚ：２０μｍ以上１００μｍ以下
Ｒｍａｘ：５００μｍ以下
エンボスロールの外径は３００ｍｍ程度であった。

〔実施例に係るバックアップロール〕
上述した実施の形態と同様に、心部材と、心部材上に設けられた表層部と、を有するバックアップロールを用いた。表層部は、多孔質金属層から構成されていた。

多孔質金属層に含まれる気孔の気孔径は、１００μｍ程度であった。多孔質金属層の気孔率は、７０％であった。表層部の厚みは、７ｍｍ程度であった。バックアップロールの外径は３００ｍｍ程度であった。

〔比較例に係るバックアップロール〕
心部材と、心部材上に設けられた表層部と、を有するバックアップロールを用いた。ただし、表層部は、紙や羊毛等の繊維を押し固めて構成されていた。

比較例に係るバックアップロールは、表層部の構成を除けば、実施例に係るバックアップロールと同様の構成とした。

〔転写効率の比較〕
線圧１００ｋｇ／ｃｍ程度で、エンボスロールとバックアップロールとを互いに向けて押圧しながら、エンボスロールおよびバックアップロールを空運転させた。目視で判断したところ、ニップ幅は１ｃｍ〜５ｃｍであった。空運転工程は、バックアップロールの表層部が略一定の形状を有するようになるまで行った。結果として、実施例に係るバックアップロールおよび比較例に係るバックアップロールのいずれに対しても、一時間半程度の空運転を実施した。

各バックアップロールについて、空運転によって表層部に形成された凹凸形状の算術平均粗さＲａを、ＪＩＳＢ０６０１：２００１に準拠して測定した。各バックアップロールに対し、種々の粗さを有した複数箇所で表層部の粗さを測定した。

比較例に係るバックアップロールについては、表層部で測定された算術平均粗さは、エンボスロールのエンボス型面の対応する位置において測定された算術平均粗さから３５％程度低下していた。

一方、実施例に係るバックアップロールについては、表層部で測定された算術平均粗さは、エンボスロールのエンボス型面の対応する位置において測定された算術平均粗さから１０％程度だけ低下していた。すなわち、実施例に係るバックアップロールの表層部には、エンボスロールのエンボス型面に形成された凹凸形状が極めて精度良く転写されていた。

〔稼働率の比較〕
バックアップロールの表層部に凹凸形状を形成した後、これらのエンボス装置により、原反に凹凸柄を転写して加工品（合成皮革用の離型紙）を作製した。エンボス装置によるエンボス加工工程中、原反に形成された凹凸柄の品質を適宜検査し、凹凸柄が一般的な水準の品質規格外となるまで平坦化していないかを確認した。凹凸柄の平坦化が確認された場合には、エンボス加工工程を中止して上述した空運転を行い、バックアップロールの表層部への型入れ（凹凸形状の再形成）を実施した。このようにして、３０，０００ｍの長さの原反に対して凹凸柄を形成し、３０，０００ｍ分の加工品を製造した。エンボスロールの回転速度、および、エンボスロールと同一の周速度で回転するバックアップロールの回転速度は、実施例に係るバックアップロールを用いる場合と、比較例に係るバックアップロールを用いる場合と、で同一とした。

比較例に係るバックアップロールを用いた場合、３〜４時間程度に一回の割合で、一回あたり一時間半を要する空運転（型入れ）を行う必要が生じた。一方、実施例に係るバックアップロールを用いた場合、３０，０００ｍの長さの原反を加工する間、空運転（型入れ）を行う必要は生じなかった。すなわち、３０，０００ｍの長さの原反を加工した後に確認したところ、バックアップロールの表層部に形成された凹凸形状はほとんど平坦化されていなかった。

具体的な計測結果例として、１，５００ｍの長さの原反を加工した場合、実施例に係るバックアップロールについて、表層部で測定された算術平均粗さは、加工前に計測された粗さと同一であった。一方、比較例に係るバックアップロールについては、１，５００ｍの長さの原反を加工した後に計測された表層部の算術平均粗さは、加工前に計測された粗さから７％程度も低下していた。

結果として、３０，０００ｍの長さの原反を加工する場合、言い換えると、３０，０００ｍの長さの加工品を製造する場合、実施例に係るバックアップロールを用いたエンボス装置の稼働率は、空運転工程が一回だけで十分であったため、９８％程度と非常に高くなった。一方、３０，０００ｍの長さの原反を加工する場合、比較例に係るバックアップロールを用いたエンボス装置の稼働率は、空運転工程が頻繁に行われたため、７０％程度となった。

図１は、本発明による一実施の形態を説明するための図であり、エンボス装置、エンボス装置に組み込まれたバックアップロール、および、エンボス装置による加工品の製造方法を示す斜視図である。 図２は、バックアップロールを示す断面図である。 図３は、加工品の製造方法における空運転工程を説明するための図である。 図４は、加工品の製造方法におけるエンボス加工工程を説明するための図である。 図５は、空運転工程におけるバックアップロールの表層部の推定され得る変形プロセスを説明するための断面図である。 図６は、空運転工程におけるバックアップロールの表層部の推定され得る変形プロセスを説明するための断面図である。 図７は、空運転工程におけるバックアップロールの表層部の推定され得る変形プロセスを説明するための断面図である。 図８は、多孔質金属層を圧縮した場合における応力−ひずみ線図の一例を示すグラフである。

符号の説明

１０ エンボス装置
２０ エンボスロール
２５ エンボス型面
３０ バックアップロール
３２ 心部材
３４ 表層部
３６ 多孔質金属層
３６ａ 気孔
５０ 原反
５５ 凹凸柄
６０ 加工品

Claims (11)

1. 原反に凹凸柄を形成するエンボス装置であって、
   前記原反に形成すべき凹凸柄に対応した凹凸形状を有するエンボス型面を、有するエンボスロールと、
   前記エンボスロールに対向して配置され、前記エンボスロールとの間で前記原反を圧するようになるバックアップロールと、を備え、
   前記バックアップロールは、心部材と、前記心部材上に設けられ、前記エンボスロールの前記エンボス型面と対面する表層部と、を有し、
   前記表層部は、多孔質金属からなる多孔質金属層を含む
   ことを特徴とするエンボス装置。
2. 前記多孔質金属層に含まれる気孔の気孔径は、５μｍ以上２００μｍ以下である
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンボス装置。
3. 前記多孔質金属層の気孔率は、６０％以上８０％以下である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のエンボス装置。
4. 前記多孔質金属層は、アルミニウム、銅、鉄、または、これらの合金からなる
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンボス装置。
5. 前記バックアップロールの前記表層部には、前記エンボス型面の前記凹凸形状に対応した凹凸形状が形成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のエンボス装置。
6. 原反に凹凸柄を形成するエンボス装置のエンボスロールに対向して配置されるバックアップロールであって、
   心部材と、
   心部材上に設けられた表層部であって、前記エンボスロールに形成されたエンボス型面と対面する表層部と、を備え、
   前記表層部は、多孔質金属からなる多孔質金属層を含む
   ことを特徴とするバックアップロール。
7. 前記多孔質金属層に含まれる気孔の気孔径は、５μｍ以上２００μｍ以下である
   ことを特徴とする請求項６に記載のバックアップロール。
8. 前記多孔質金属層の気孔率は、６０％以上８０％以下である
   ことを特徴とする請求項６または７に記載のバックアップロール。
9. 前記多孔質金属層は、アルミニウム、銅、鉄、または、これらの合金からなる
   ことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載のバックアップロール。
10. 前記バックアップロールの前記表層部には、前記エンボス型面の凹凸形状に対応した凹凸形状が形成されている
    ことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載のバックアップロール。
11. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載されたエンボス装置を用いて原反に凹凸柄を形成し、加工品を製造する製造方法であって、
    前記エンボスロールおよび前記バックアップロールを空運転させ、前記エンボスロールのエンボス型面の凹凸形状に対応した凹凸形状を、前記バックアップロールの前記表層部に形成する空運転工程と、
    前記空運転工程後に実施される工程であって、前記原反を間に挟んだ状態で前記エンボスロールおよび前記バックアップロールを回転させ、前記原反に凹凸柄を形成していくエンボス加工工程と、を備える
    ことを特徴とする製造方法。

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