JPH0768636B2 - 金属ストリップまたはそれ以外の導電性ストリップの上に連続的に電着を行うための導電性回転ロール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ストリップ状の冶金製品または半製品の表面
の被覆に関するものである。本発明は、特に、鋼板など
の導電性ストリップの電着による被覆に応用される。

本発明は、冶金工業、さらに詳細には、例えば「連続亜
鉛メッキ」を行う電着ラインに含まれる導電性ロールと
呼ばれる環状装置に特に応用される。このような環状装
置は、例えばアメリカ合衆国特許第3,483,113号（特に
第７図、第８図、第９図）、アメリカ合衆国特許第3,63
4,223号、ヨーロッパ特許出願第0089790号により公知と
なっている。

従来の技術 カソードの機能を果たすこれら導電性ロールは一般には
ステンレスからなる少なくとも１つの円筒状リングで構
成されており、このリングは炭素鋼からなる本体に取り
付けられている。この炭素鋼からなる本体の幅は上記リ
ングの電流が流れる活性領域よりも広くなっており、こ
の活性領域の両側では絶縁性を有する弾性のある可撓性
ポリマー材料で被覆されている。このポリマー材料は上
記本体を水密にし、絶縁し且つ腐食から保護する役目の
ほかに、場合によってはさらにストリップを駆動する役
目もする。上記ロールは、一般に室温よりもわずかに高
い温度の電解液中に一部分が浸漬される。

ストリップはその一部分が導電性ロールのまわりに巻き
付けられた状態で送られる。このストリップの被覆がさ
れない内面の一部は導電性リングの活性領域と接触して
電気的コンタクトを確立し、その他の部分は上記弾性絶
縁材料と接触して電気的接触部分の水密性を確保する。

電解液中を通過する間にストリップ上に堆積される堆積
物を均一にするには、上記リングとストリップの間の接
触を良くし且つ均一にするだけでなく、側部の可撓性ポ
リマーの水密性を良くし且つ均一にし、しかも、電流密
度を均一にすることが重要であるということは容易にわ
かる。

電着用の導電性ローラの改良に関する上記のアメリカ合
衆国特許の多くは、上記の電気的接触状態および均一性
と、極めて重要なファクターである電流密度の分布に対
してなされている。これらの特許では、導電性ローラ本
体の水密性を確保するために、本体を一般にゴム、ネオ
プレンまたはその等価物またはポリウレタンで被覆し、
しかもこれら水密用弾性バンドがこの方法において果た
している重要な役割を考慮して、これらバンドに適した
接着剤を用いることの必要性を強調している。

この水密性の信頼性を向上するために、導電性リングの
端部を特殊な幾何学的構成、例えば「凹型」、「隆
起」、「鋸の歯」または斜面にすることも行われる（上
記のアメリカ合衆国特許第3,634,223号の第４図、また
は、上記のヨーロッパ特許出願第0089790号の第２図を
参照のこと）。

さらに、水密性と電気的絶縁性の両方の性質を確実に兼
ね備えているようにするためには、水密用リングを硬質
の絶縁性バンドに取り付けることがある（アメリカ合衆
国特許第3,483,113号の第７図）。

発明が解決しようとする課題 しかし、上記のどの構成にしても、ストリップと導電性
リングとの間の接触の均一性と、電流分布の均一性と、
水密性とを完全に保証することはできない。実際、上記
のどの構成においても、水密用弾性バンドは、（接着剤
からなる薄い界面を除いて）導電性リングの活性領域の
側面と直接に接触する。この構成にはいくつかの欠点が
ある。

すなわち、高温下でエラストマーが鋼よりもはるかに容
易に膨潤しやすいことを考慮すると、弾性バンドは鋼よ
りも（径方向の）厚さがはるかに早く厚くなる。この結
果、ストリップに張力を加わえたとしても、ストリップ
を物理的、電気的に均一且つ良好な状態で導電性リング
の活性領域に接触できなくなるという傾向がある。

さらに、エラストマー製の弾性バンドは電解液に浸漬さ
れるため、時間の経過ともに電解液を吸収し、それと化
学的結合して厚さが増加する（この現象はエラストマー
の専門家には周知のことである）。その結果、ストリッ
プとリングの間の物理的および電気的接触の質と均一性
が低下する。

接触の質と均一性の低下は特に導電性リングの側縁部で
著しい。というのは、（膨潤し、かつ膨張した）エラス
トマーが導電性リングの側縁部の方に拡大しようとする
のに対し、金属は相対的にはほとんど変化しないためで
ある。電流の分配が最も難しいのは正にこの領域であ
る。何故ならば、被覆すべきストリップの幅は導電性リ
ングの幅よりも広いにもかかわらず、ストリップ中の電
着用電流密度はできるだけ均一しなければならないため
である。

ストリップが導電性リングから剥離するというこの傾向
は、それが例え極めて僅かでったとしても、電気抵抗の
変化の点では非常に重大であり、従って、堆積物の均一
性と装置の効率を良くするという点で重大である。その
ため、一般には、弾性バンドの輪郭形状を修正するが、
その場合には装置を停止させて分解する操作が必要とな
る。

さらに、エラストマーと金属の間にこのような相対運動
があると、エラストマーと金属の間の接着力が低下し、
従って、浸み込んだ電解液がこれら２つの構成要素の間
を通過できるようになる。このため、電流分布の一様性
がさらに低下するだけでなく、導電性ローラの本体が腐
食する。

本発明の目的は、上記の欠点を問題にならない程度に小
さくするとともに、重要な機能であるローラの本体の水
密機能、電気的絶縁機能、保護機能と、場合によって必
要とされる駆動機能を確実にすることである。本発明の
他の目的は、ストリップ上に付着される被覆を向上させ
るとともに装置のエネルギ効率を向上させて、維持費を
安くし、装置を停止する頻度を少なくすることにある。

課題を解決するための手段 この目的を達成するため、本発明では、ポリマーで構成
された少なくとも１つの中間リングを上記活性導体領域
と上記被覆領域との間に挿入し、このポリマーの膨張係
数、可撓性または電解液を吸収した後または電解液と化
学的結合した後の膨張度の値を、上記活性導体領域を構
成する材料の値と上記被覆領域を構成する材料の値との
中間の値にする。

このように、本発明では、水密用の上記可撓性エラスト
マーまたはポリマー被覆（および場合によって用いられ
る接着剤）が導電性リングの側縁部に直接には接触する
ことはなく、この水密用可撓性エラストマーまたはポリ
マーと導電性リングの側縁部との間には１つ以上のポリ
マーが一部分重なった状態または重なること無しに並置
されたリングの形態で挿入される。挿入されるこのポリ
マーのことを本明細書では以後「中間ポリマー」とよ
ぶ。この中間ポリマーの膨張係数、可撓性、電解液の吸
収または電解液との化学的結合による膨潤度またはこれ
らパラメータを２つまたは３つ同時に考えたものは、ス
テンレス（一般に導電性リングに用いられる）と水密性
可撓性エラストマーまたはポリマーとの中間の極めて小
さな値にする。

このような値を実現するためには、例えば、上記中間ポ
リマーを、例えば当業者間で通常エボナイトとよばれて
いる硬質（天然またはニトリル系）加硫ゴム、エポキシ
樹脂またはその他の耐酸性が有り且つ膨張係数が小さい
比較的閉じた架橋系ポリマーから選択することができ
る。この中間ポリマーが非常に固いことは、本発明の被
覆の幾何学的な構成が特殊であることを考慮ると欠点に
はならない。

本発明の特別な実施例では、上記の中間ポリマーに、こ
の中間ポリマーを径方向に固定してこの中間ポリマーに
よって被覆される部分の径方向の寸法変化を抑制する
（例えば金属繊維、ガラス繊維、織物繊維、合成繊維な
どの）繊維からなる補強材を入れるている。この補強材
が導電性繊維である場合には、導電性リングの活性領域
の縁部から電流が徐々に減少するという好ましい機能を
果たすことができる。

本発明とその上記以外の特徴は、本発明の絶縁被覆のい
くつかの実施例を示す添付の図面を参照した以下の説明
によってより明瞭になるであろう。なお、本発明は以下
の実施例に限定されるものではない。

実施例 第１図は、一部分が電解液５の中に浸漬された電着用の
回転ロール１を示す図、第２図からは、導電性リングの
活性領域３が弾性絶縁物質で覆われた領域４によって取
り囲まれていることがわかる。

第１図〜第３図に示されているように、ストリップ２は
導電性ロール１の一部を取り囲んでいる。移動中に被覆
させたくない面は導電性リングの活性領域３と接触させ
て電気的接触を確立するとともに、弾性絶縁物質４とも
接触させて電気的接触装置の水密性を確実にする。

第４図からわかるように、本発明の弾性絶縁物質は２つ
の異なるポリマーで構成される。しかし、両者は側部が
相互に水密にぴったりと接触している。ポリマー41は、
水密性、弾性、駆動性、電気的絶縁性の機能を担うのに
対し、中間ポリマーと呼ばれるポリマー42は水密性と電
気的絶縁性の機能のみを担っている必要がある。この結
果、中間ポリマーはより固く、より強固に架橋する構造
であり、従って、鋼に対するの膨張特性または膨潤特性
がポリマー41として選択可能なポリマーよりも適してい
るポリマーを選択する必要がある。

この中間ポリマー42は導電性リングの活性領域３の端部
側面3aと完全に接着するとともに、導電性ロールの本体
１およびポリマー41にももちろん正確に接着している必
要がある。

中間ポリマー42としては既に記載した材料が選択可能で
ある。ポリマー41に関しては、ポリウレタンまたは（デ
ュポン・ドゥ・ヌムール社の）ヒパロン（Hypalon）を
選択することができる。しかしさらに好ましいのは、
〔アメリカ合衆国 マサチューセッツ01772 サウスバ
ロウ ターンパイクロード333 サウスバロウ テクノ
ロジー パークのエスダブリュー インダストリーズ
（SW INDUSTRIES）社の〕化合物であるヴァリオラステ
ィック（VARIOLASTIC）である。

この中間ポリマーを用いることによって、ポリマー41の
運動または寸法変化が導電性リングの活性領域３上のス
トリップ２の電気適接触の質と均一性に影響を及ぼすこ
とがはるかに少なくなり、水密性、従って、導電性リン
グの端部３での電流分布の均一性と本体１の腐食に対す
る保護特性が大きく向上することが容易にわかる。実際
と同じ寸法での実験の結果、従来の方法よりも本発明の
方法の効果が大きいことが確認されている。すなわち、
装置全体の効率と堆積物の質ならびに均一性が大きく向
上し、研削によって次に輪郭形状の修正操作を行うまで
に導電性ロールの使用可能時間が３倍以上も長くなり、
従って、研削にに必要な操業停止頻度を少なくすること
ができる。

中間ポリマー42の幅が10mmを越える場合に良い結果が既
に得られている。この中間ポリマーの最適値は、もちろ
ん処理するストリップの幅に依存するが、10〜40mmの間
にある場合である。

第５図は本発明の別の構成を示す図であり、この構成で
はポリマー42がポリマー41の下地層42aとしても利用さ
れている。このようにすると、全体の水密性を向上させ
ることができる。

第６図は、膨潤または膨張を１つの領域から別の領域に
さらにゆるやかに変化させることができるように接続面
が傾斜しているポリマー被覆43と41の特別な構成を示す
図である。

第７図では、第５図と同様に中間ポリマー43がやはり下
地層43aとして機能している。ここでは中間ポリマー43
がポリマー41に対して傾斜した状態で接続されている。

第８図では、２つの中間ポリマー42と44の物理化学的特
性を利用して、導電性リングとして使用されるステンレ
スの特性と弾性絶縁ポリマー41の特性との間で特性がゆ
るやかにうまく変化するようにされている。

本発明の変形例によれば、本来絶縁体であるこれら中間
ポリマー42、44に、導電性要素、例えば粉末状導電性粒
子または金属繊維や炭素繊維をドープして、ストリップ
中の電流分布が導電性リングの縁部3aから徐々に変化す
るようにする。このようにすると、導電性リングの縁部
を極めて精密に機会加工しなくてもよくなるだけでな
く、電流分布を完全に制御することができる。場合によ
っては、水密性の可撓性ポリマーそのものの一部分に導
電性元素をドープすることができる。

第９図では、第２の中間ポリマー45がポリマー41の部分
的下地層45aの役目をしている。

第10図は、第２図に示したのと同じタイプであるが天然
または合成の繊維からなる補強材７を含む中間ポリマー
42を示す図である。

本発明の１つの実施例では絶縁性繊維を選択したが、本
発明の別の実施例では導電性繊維を選択してこの領域に
ある程度電流が流れるようにし、ストリップ内の電流分
布をさらに効果的に制御できるようにする。

この補強材は、機械的結合部材として極めて有効な役割
を果たして径方向の寸法が変化しないようにする一方、
導電性の場合には電流分布をゆるやかに変化させるベク
ターとして補助的な役割も果たす。

補強された中間ポリマーは下地層としても機能する。こ
のことが第５図〜第７図に示されている。

本発明の変形例によれば、中間ポリマーからなるリング
の全体または一部が導電性活性領域の縁部の側面の下に
収容される。

第11図では、導電性リング３が上記のアメリカ合衆国特
許第3,634,223号に記載されているのと同じように徐々
に変化する輪郭形状を有する縁部3bを備えており、中間
ポリマー42がリングのこの端部の全「中空」部分を覆
う。ポリマー41よりも固く反応性がより小さいこの中間
ポリマー42の利点がこの場合よりはっきりとする。とい
うのは、従来の方法ではエラストマーが少しでも膨張す
ると縁部のこの側面が持ち上げられて直ちにストリップ
と導電性リングの電気的接触の質が低下するからであ
る。

本明細書に記載した発明を用いると、中間ポリマー42に
よて導電性リングの端部の側面が実際にブロックされる
ために導電性リング３の活性面の外側の母線全体の直線
性が保証される。

ポリマー41が下地層を備えることおよび／または従って
中間ポリマー42とポリマー41の間で接触部分が徐々に傾
斜していることを示す本発明の変形例が第12図〜第14図
に図示されている。

言うまでもないことだが、本発明が例として説明した上
記の実施例に限定されることはなく、同等な手段や等価
な手段を用いたあらゆる実施例も本発明に含まれる。

従って、例えば水密性機能、絶縁性機能、弾性機能、場
合によっては起こる可能性のある接着による駆動機能が
確実に実現されるようにストリップとポリマー41が十分
に接触している限りは、中間ポリマーで満たされた領域
の幅は任意の値にすることができる。同様に、中間ポリ
マーの数にも制約はない。

さらに、上記の様々な変形例を組み合わせたものも本発
明の範囲に含まれる。

最後に、本発明は特に連続電気メッキ工業に適用できる
が、もちろん電着によって連続的に被覆を形成しようと
するあらゆる場合に本発明を適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は、従来のロールの側面図と平面図であ
る。 第３図は、第１図のロールのIII−IIIによる部分横断面
図である。 第４図は、第１の実施例による導電性ロールと導電性リ
ングと絶縁性被覆の横断面図である。 第５図〜第７図は第２図と同様の図であり、絶縁性被覆
の別の３つの実施例を示す。 第８図と第９図は上記の図面と同様の横断面図である
が、複数の中間ポリマーを備える絶縁性被覆を示してい
る。 第10図は、繊維で補強された中間ポリマーを備える場合
の第４図と同様の横断面図である。 第11図〜第14図は、導電性リングがアメリカ合衆国特許
第3,634,223号に記載されたような徐々に変化する輪郭
を有する縁部を備える場合の上記の図面と同様の断面図
である。 （主な参照番号） １……ロール、２……ストリップ、 ３……活性領域、４……弾性絶縁物質、 ５……電解液、７……補強材、 41……ポリマー、 42、43、44、45……中間ポリマー、 42a、43a……下地層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェラール コラン フランス国 57050 プラップヴィルリュ デュ ジェネラル ドゥ ゴール21テー ル (72)発明者 ピエール ガスペルマン フランス国 57300 アゴンダンジュリュ ヴォルテール 39 (72)発明者 アンドレ クライン フランス国 54310 オムクールリュ モ ーリス トレス 10 (72)発明者 ジェラール コッテ フランス国 69780 ミヨンアレ ジャッ ク モノー ６ (72)発明者 ギー デュポイェ フランス国 69740 ジュナリュ ドゥ ラ レピュブリック 79 (72)発明者 ジョルジュ ミシェル フランス国 69100 ヴィルユルバンヌリ ュ ジャン ブルジェイ 21 (72)発明者 ジャン−マルク トリュショ フランス国 69006 リヨンリュ デュグ スラン 63 (56)参考文献 特開 昭58−207391（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−46395（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−181375（ＪＰ，Ｕ)

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電流を流すための少なくとも１つの中央活
   性導体領域（３）と、この活性導体領域（３）とストリ
   ップ（２）との間の接触面を電解液から水密に保護する
   ための可撓性材料によって被覆された各端部の少なくと
   も１つの端部領域（41）とを外周部に有する、ストリッ
   プ（２）を連続的に電着するラインで電解液（５）中に
   一部分が浸漬される導電性ロールにおいて、 活性導体領域（３）と端部領域（41）との間に少なくと
   も１つのポリマー材料で作られた中間リング（42,43,4
   4,45）が挿入されており、 中間リングを構成するこのポリマー材料の膨張係数、可
   撓性または電解液を吸収した後の膨張度の値が、活性導
   体領域（３）を構成する材料のこれらの値と端部領域
   （41）を構成する材料のこれらの値との中間の値であ
   る、ことを特徴とするロール。
2. 【請求項２】中間リング（42）を構成するポリマーが絶
   縁性の天然繊維または合成繊維で強化されている請求項
   １に記載のロール。
3. 【請求項３】中間リング（42）を構成するポリマーが導
   電性の天然繊維または合成繊維で強化されている請求項
   １に記載のロール。
4. 【請求項４】中間リングを構成するポリマーに導電性要
   素がドープされている請求項１〜３のいずれか一項に記
   載のロール。
5. 【請求項５】端部領域（41）を形成する可撓性材料の一
   部に導電性要素がドープされている請求項１に記載のロ
   ール。
6. 【請求項６】中間リング（42,43,45）が端部領域（41）
   を形成する材料の下地層（42a,43a,45a）を形成する請
   求項１または５に記載のロール。
7. 【請求項７】中間リング（42,43）の少なくとも一部が
   活性導体領域（３）の突出した縁部（3b）の下側に位置
   する請求項１に記載のロール。
8. 【請求項８】中間リング（42,43）がロール（１）の回
   転軸線に直角な面に対して傾斜した接続面を有する請求
   項１に記載のロール。