JP2002018879A - カレンダーロール及び該カレンダーロールの表面処理方法 - Google Patents

カレンダーロール及び該カレンダーロールの表面処理方法

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JP2002018879A
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calender roll
coating
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JP2000206797A
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English (en)
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Keiji Sonoya
啓嗣 園家
Hajime Wakabayashi
元 若林
Ryoichi Katsuya
涼一 勝谷
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  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 硬質クロムメッキによる場合に比して優れた
皮膜性能を呈する溶射皮膜を、廃液処理の問題を起すこ
となくカレンダーロールのロールバレル表面に形成させ
る。 【解決手段】 ロールバレル8aの表面へ向けて溶射材
料を溶射する溶射ガン11と、溶射ガン11をロール軸
心と平行にトラバースさせるようにするトラバーサとを
備える。ロール本体8を回転させた状態において、溶射
ガン11をトラバースさせながら、溶射材料としてWC
−12%Coを、高速ガスフレーム溶射法によりロール
バレル8aの表面に溶射して、耐摩耗性に優れ且つ良好
な剥離性を有する溶射皮膜10を形成させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はゴムやプラスチック
等の高分子材料からシート状又はフィルム状の成形品を
成形するカレンダーで用いるカレンダーロール及び該カ
レンダーロールの表面処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ゴムやプラスチック等の高分子用カレン
ダーとしては、図7(イ)に一例を示す如く、第1カレ
ンダーロール1、第2カレンダーロール2、第3カレン
ダーロール3、第4カレンダーロール4、第5カレンダ
ーロール5をそれぞれ平行に組み合わせて逆L字状の配
置とし、且つ第1カレンダーロール1を水平方向に、第
2、第3、第5カレンダーロール2,3,5を上下方向
にそれぞれ移動可能とすると共に、第4カレンダーロー
ル4を位置固定として水平面内でクロス可能とした構成
とし、成形材6を、第1、第2カレンダーロール1,2
間より第2、第3カレンダーロール2,3間、第3、第
4カレンダーロール3,4間、第4、第5カレンダーロ
ール4,5間を順次通すことによりシート状又はフィル
ム状の成形品7を成形し、該成形品7を、第5カレンダ
ーロール5の下流に多列配置したテイクオフロールの間
を通して引き出すようにしたものや、あるいは、図7
(ロ)に示す如く、図7(イ)に示す型式を天地逆にし
てL字型の配置構成としたものや、更に、図7(ハ)に
示す如く、各カレンダーロール1,2,3,4,5をM
型の配置とし、且つ第1カレンダーロール1と第3カレ
ンダーロール3を水平方向に、第2カレンダーロール2
を上下方向にそれぞれ移動可能とし、第4カレンダーロ
ール4を位置固定とし、第5カレンダーロール5を上下
方向へ移動可能でしかも水平面内でクロス可能としたも
の等が既に知られている(特公平2−36370号公
報)。
【0003】上記の如き高分子用カレンダーで用いられ
るカレンダーロールは、高分子材料である成形材と連続
的に接するものであるため、耐摩耗性及び成形材の剥離
性が主として要求される。そのため、従来より、カレン
ダーロールとしては、ロールバレルの表面に、耐摩耗性
があり、剥離性が高い硬質クロムメッキを施して表面処
理してなるものが用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ロールバレ
ルの表面に硬質クロムメッキが施されているカレンダー
ロールの場合、六価クロム等の廃液が出る問題がある。
すなわち、六価クロムは、生体にきわめて有毒なため、
水質汚染防止法で有害物質に指定され、排水基準値や水
質基準値が厳しく規制されており、したがって、六価ク
ロム等の廃液を、地下水汚染等の公害問題が発生しない
ように処理しなければならないことから、コストが非常
に高くなる問題がある。
【0005】そこで、本発明者は、種々の耐摩耗性材料
について調査、実験を行った結果、硬質クロムメッキと
同等の剥離性を有し且つ硬質クロムメッキよりも優れた
耐摩耗性を有する皮膜を見出し、本発明を完成させた。
したがって、本発明は、廃液処理の問題が生じることな
く、且つ耐摩耗性、剥離性のある表面処理が施されたカ
レンダーロール及び該カレンダーロールの表面処理方法
を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、ロールバレルの表面を、WC−12%C
oによる溶射皮膜としてなるカレンダーロールとし、
又、ロールバレルの表面に、WC−12%Coを溶射材
料として高速ガスフレーム溶射法により溶射して溶射皮
膜を形成させるようにするカレンダーロールの表面処理
方法とする。
【0007】ロールバレルの表面に形成された溶射皮膜
は、硬質クロムメッキによる場合に比して優れた皮膜性
能を呈することになり、廃液処理の問題が生じることも
ない。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【0009】図1(イ)(ロ)は本発明の実施の一形態
を示すもので、図7(イ)(ロ)(ハ)に示す如きゴム
やプラスチック等の高分子用カレンダーのカレンダーロ
ール1,2,3,4,5等として用いるカレンダーロー
ルにおいて、ロールバレル8aの表面に、溶射材料とし
てWC−12%Coを溶射し、ロールバレル8aの表面
を溶射皮膜10としてなるカレンダーロール9とする。
【0010】カレンダーロール9の表面に溶射材料を溶
射する場合は、予め、ロールバレル8aとロール軸8b
とからなるロール本体8を水平に配して回転可能にセッ
トし、ロールバレル8aの表面へ向けて溶射材料を溶射
するための溶射ガン11と、該溶射ガン11をロール軸
心方向と平行にトラバースさせるようにするトラバーサ
(図示せず)とを備えた構成とし、且つ上記溶射材料と
してWC−12%Coのサーメットを用い、ロール本体
8を回転させながら、トラバーサにて溶射ガン11をロ
ール軸心方向と平行な方向へ移動させつつ、高速ガスフ
レーム(HVOF)溶射法により上記サーメットをロー
ルバレル8aの表面に溶射して、ロールバレル8aの表
面に耐摩耗性を有する溶射皮膜10をたとえば500μ
mの膜厚として形成させるようにする。
【0011】このように、WC−12%Coをロールバ
レル表面に高速ガスフレーム溶射法により溶射して皮膜
させることにより、廃液の出ない皮膜形成加工が可能と
なり、形成された溶射皮膜10は、硬質クロムメッキの
場合に比して、耐摩耗性を数倍よくすることができると
共に、成形材の剥離性も同程度で良好となる。因に、硬
質クロムメッキの場合には500μmもの膜厚を形成す
ることは困難であるが、HVOF溶射法を採用すると、
溶射皮膜10を500μmの膜厚として形成させること
ができるので、耐摩耗性の面でより有利となる。したが
って、HVOF溶射法により成形した上記溶射皮膜10
を硬質クロムメッキの代替物として用いることができ
る。
【0012】
【実施例】次に、本発明者等は、基材の表面に異なる溶
射材料を溶射して皮膜を形成させた試験片と基
材に硬質クロムメッキを塗布して皮膜を形成させた比較
材としての試験片に対し、皮膜の顕微鏡組織観察、硬
さ測定、ブラストエロージョン試験、密着強度試験、塩
水噴霧試験、成形材の剥離性の難易度の調査、研磨によ
る皮膜の剥離発生の有無の調査、等を行い、総合評価を
行ったので、その結果について説明する。
【0013】なお、上記試験片は、基材(軟鋼平滑
材)に対し、Ni−17%W−15%Cr−4%Si−
3%Bの自溶性合金をHVOF溶射法により溶射し、且
つ溶射皮膜の膜厚を500μmとして形成させたもので
ある。試験片は、基材に対し、WC−12%Coのサ
ーメットをHVOF溶射法により溶射し、溶射皮膜の膜
厚を500μmとして形成させたものである。試験片
は、基材に対し、Cr−25%NiCrのサーメ
ットを、HVOF溶射法により溶射し、且つ溶射皮膜の
膜厚を500μmとして形成させたものである。試験片
は、基材に対し、Crのセラミックスを大気プ
ラズマ溶射法により溶射し、且つ溶射皮膜の膜厚を50
0μmとして形成させたものである。試験片は、基材
に対し、硬質クロムメッキを施こし、皮膜の膜厚を10
0μmとして形成させたものである。
【0014】(I)顕微鏡組織観察 各試験片〜の皮膜の顕微鏡組織を観察して、画像処
理により気孔率を測定した(10視野)結果を図2に示
す。
【0015】試験片の皮膜には気孔が多数認め
られたが、試験片の皮膜は気孔がほとんど認められず
(気孔率:2.8%)、緻密な組織を呈していた。な
お、試験片の皮膜は、縦方向にミクロ割れが多数認め
られる組織を呈し、気孔率は4.2%であった。又、基
材と皮膜との界面は、いずれの試験片においても充分に
結合しており、特に問題は認められなかった。
【0016】(II)硬さ測定 各試験片〜の皮膜のマイクロビッカーズ硬さ測定を
行った結果(10点平均)を図3に示す。なお、( )
内の数値はショアー硬さへの変換値である。
【0017】試験片との皮膜の硬さはそれぞれH
v:1638、1477と非常に硬く、Hv:856で
あった試験片の皮膜の2倍もの硬さを示した。又、試
験片の皮膜の硬さはHv:863で試験片の皮膜と
同程度であり、更に、試験片の皮膜の硬さはHv:6
05で試験片の皮膜よりも硬さは低かった。
【0018】(III)ブラストエロージョン試験 各試験片〜の皮膜のブラストエロージョン試験を行
った結果(平均値)を図4に示す。なお、試験条件とし
ては、エローデント粉体にAlの0.2mm球体
を用い、粉体衝突速度を100m/s、衝突角度を45
度、試験時間を15分とした。
【0019】試験の結果、試験片の皮膜の摩耗減肉量
が最も少なく、試験片の皮膜の1/5程度であり、耐
摩耗性が優れていることが確認できた。又、試験片の
皮膜の摩耗減肉量が次に少なく、試験片の皮膜よりも
耐摩耗性が優れていた。一方、試験片との皮膜は試
験片の皮膜よりも耐摩耗性が劣っていた。
【0020】(IV)密着強度試験 各試験片〜の皮膜の密着強度を比較評価するため
に、JIS規格(JISZ 7721)に準じて接着剤
を用いた密着強度試験の結果(平均値)を図5に示す。
【0021】試験片はいずれも接着剤で破断し、
その皮膜の密着強度はいずれも80Mpa程度で、同じ
く接着剤で破断した試験片の皮膜の密着強度(48M
pa)の1.7倍程度あった。一方、試験片は皮膜で
破断し、皮膜の密着強度は23Mpaで試験片の皮膜
よりも低い値であった。
【0022】(V)塩水噴霧試験 各試験片〜の皮膜の耐食性を確認するために、JI
S規格(JIS Z2371)に準じて塩水噴霧試験を
行った結果を表1に示す。なお、試験条件は、塩水:5
%NaCl、温度:35℃、試験時間:100時間であ
る。
【0023】
【表1】 表1に示すように、試験片の皮膜には酸化スケールが
発生したが、孔食が発生した試験片の皮膜よりも耐食
性が優れていることが判明した。
【0024】(VI)成形材の剥離性の難易度の調査 試験片の皮膜と成形材(ポリプロピレン:PP)
との間の剥離性の難易度を調査した結果を図6に示す。
なお、調査方法は、先ず、100mm四方で厚みを20
mmとした上下のプレート間に195℃とした成形材樹
脂を幅70mm×長さ100mmの布を介して挟み込ま
せて、油圧ジャッキで押し付けた状態とし(9368
N)プレート温度が設定値(180℃)に達するのを待
ち、しかる後、上プレートを外し、布ごとロードセルを
介して手で引き剥がすようにした。
【0025】図6から明らかなように、試験片の皮膜
と成形材の剥離性は、試験片の皮膜と成形材剥離性と
同程度で良好であった。
【0026】(VII)研磨による皮膜の剥離発生の有無
の調査 試験片の皮膜を代表的な溶射皮膜として、溶射後の
スーパー研磨で皮膜内の剥離の有無を調査したところ、
いずれの皮膜内にも剥離が発生しないことが確認され
た。
【0027】(VIII)総合評価 以上の各試験結果を基に、各種の溶射皮膜の摩耗寿命、
ランニングコストを含めた総合評価を行った結果(良◎
>○>△>×不可)を表2に示す。なお、表2中、(
)内の値は、硬質クロムメッキの値を1(基準)とし
た場合の相対比を示す。
【0028】
【表2】 表2から明らかなように、試験片の皮膜は、耐摩耗性
が試験片の皮膜よりも劣るため「不可」である。試験
片の皮膜は、成形材との剥離性を含めた皮膜性能が硬
質クロムメッキによる皮膜である試験片の皮膜よりも
優れており、特に、摩耗寿命が非常に長いことから、総
合評価は「良」である。試験片の皮膜は、皮膜性能が
試験片の皮膜と同程度であることから、総合評価は
「可」である。試験片の皮膜は、密着強度が試験片
の皮膜よりも劣るため、総合評価は「不可」であると考
えられる。
【0029】これらの結果から、HOVFによるWC−
12%Co溶射皮膜が、硬質クロムメッキの代替物とな
り得ることが確認された。
【0030】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、ロー
ルバレルの表面を、WC−12%Coによる溶射皮膜と
してなる構成を有するカレンダーロールとし、又、ロー
ルバレルの表面に、WC−12%Coを溶射材料として
高速ガスフレーム溶射法により溶射して溶射皮膜を形成
させるようにするカレンダーロールの表面処理方法とし
てあるので、耐摩耗性や成形材の剥離性等の皮膜性能に
優れた溶射皮膜をロールバレルの表面に形成することに
より、廃液処理の問題が生じることがなく安価に製作す
ることができて、硬質クロムメッキを施工する場合に比
して極めて有利となり、硬質クロムメッキによる皮膜の
代替物として上記溶射皮膜を安定して使用することがで
きる、という優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のカレンダーロールの表面処理方法の実
施の一形態を示すもので、(イ)は全体の概略図、
(ロ)は(イ)のA部拡大図である。
【図2】皮膜の顕微鏡組織を観察して気孔率を測定した
結果を示す図である。
【図3】皮膜の硬さ測定結果を示す図である。
【図4】皮膜のブラストエロージョン試験結果を示す図
である。
【図5】皮膜の密着強度試験結果を示す図である。
【図6】皮膜と成形材との剥離性の難易度を調査した結
果を示す図である。
【図7】従来のカレンダーの例を示すもので、(イ)
(ロ)(ハ)はいずれも異なる型式を示す概略図であ
る。
【符号の説明】
8a ロールバレル 9 カレンダーロール 10 溶射皮膜
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F16C 13/00 F16C 13/00 Z (72)発明者 勝谷 涼一 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石 川島播磨重工業株式会社生産技術開発セン ター内 Fターム(参考) 3J103 AA02 AA14 AA33 AA51 EA20 FA07 FA12 FA13 FA14 FA30 GA02 GA12 GA24 GA26 HA04 HA14 HA54 HA60 4F204 AA45 AG01 AJ09 FA06 FB02 FQ31 4F209 AA45 AG01 AJ09 PA14 PN20 4K031 AA02 AB02 CB11 CB14 CB45 DA01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロールバレルの表面を、WC−12%C
    oによる溶射皮膜としてなることを特徴とするカレンダ
    ーロール。
  2. 【請求項2】 ロールバレルの表面に、WC−12%C
    oを溶射材料として高速ガスフレーム溶射法により溶射
    して溶射皮膜を形成させるようにすることを特徴とする
    カレンダーロールの表面処理方法。
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