JP2006518013A - プラズマ処理された熱交換器 - Google Patents
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Abstract
特にプラスチックフィルムや帯状ペーパーのような帯状製品を製造するための機械の押圧作業、乾燥作業又はスムージング作業のための温度制御された回転可能な回転対称熱交換器。当該熱交換器は好ましくは液体又は蒸気の熱伝達媒体を用いて、又は電気手段に伴う熱によって温度制御され得る。本発明の目的は、４００〜４５０ＨＶより遥かに大きな表面硬度を達成し、８０ｋＷ／ｍより大きな熱伝達能の場合ですら化学的／機械的腐食を最小限に抑えるべく上記タイプの熱交換器を構成することである。このために熱交換器はプラズマ処理される。
Description
本発明は、請求項１のプレアンブル部分（所謂おいて部分）に係る熱交換器に関するものである。そのような熱交換器は、産業、主に艶出し（カレンダー）工業における帯状製品の製造乃至精製のために用いられる。
新たな多重ニップカレンダーロールに必要とされる熱伝達能と表面温度とは、その負荷限界を越えてチル鋳鉄、ダクタイル鋳鉄又はクロム鋳物のような従来通例のカレンダーロール材料に負担をかけている。鍛鋼は今のところ、この要求を満たす材料である。しかしながら適当な鍛鋼は、鍛鋼の利点を失うことなく、単に４００〜４５０ＨＶの材料硬度まで焼き入れされ得るので、このロールは例えば電気めっき的若しくは熱的に表面コーティングされるか、例えば誘導硬化（Induktivhaerten）若しくは炎焼き入れによって縁層硬化される。
熱的にもたらされた表面コーティングは、プロセス信頼性が不充分であるほか、完成層の多孔性が比較的大きいという欠点を有している。摩耗粒子がその穴や硬さのあまりない基質範囲に入り込む可能性があり、そうなるとこれら粒子を「洗い流す」ことになる。表面硬化された鍛鋼ロールは、不充分な焼戻し耐性や、それに関連した低過ぎる硬度のほかに、表面硬度によって引き起こされた不利な内部応力分布を有する。硬度影響域の範囲における高い引っ張り応力は、鍛鋼の良好な機械特性の利点を損ねる。
製紙の際の新たなコーティング材料や供給材料は、ロールバレン（Walzenballen）の化学的・機械的腐食抵抗だけでなく環境や製品路と関連があるロール全表面の化学的・機械的腐食抵抗も高めることを要する。非常に大きな熱伝達能（＞８０ｋＷ／ｍ）のために、熱伝達温度が絶えず上昇し、流体熱媒体にさらされる接触面も一層大きな化学的／機械的腐食にさらされる。
本発明は、上述した欠点を有さず、特に４００〜４５０ＨＶを遥かに超える表面硬度を達成し、８０ｋＷ／ｍより大きな熱伝達能の場合にも化学的／機械的腐食を最小限に抑えるように、一般概念の熱交換器を構成することを課題としている。
本発明によれば、上記焼入れされた鍛鋼ロールは所望箇所でプラズマ処理（plasmatrieren、プラズマ加工）される。用語「プラズマ処理」は、これから以下において、下位概念プラズマ窒化（Plasmanitrieren）、プラズマ軟窒化（Plasmanitrocarburieren）、プラズマ酸化（Plasmaoxidieren）、プラズマ浸炭窒化（Plasmacarbonitrieren）及びプラズマ浸炭（Plasmacarborieren）のための代表用語として用いられる。これは主に０．３〜１０ミリバールの処理圧での真空室において起こる。処理温度は供給ポジションに応じて４００〜６００℃である。プロセスガスとしておおむねアンモニア、窒素、メタン及び水素が用いられる。圧力、温度、時間及びガス様式は、層（被膜）と所望表面硬度のバリエーションにおいてパラメータを形成する。所望表面で１２００ＨＶまでの表面硬度が達成可能であり、１ｍｍまでの硬化層深さが実現する。この極端な硬度のほかに、この拡散層は、摩耗プロセスに不利な多孔度増加（Prorositatserhohung）を形成しない。基層の多孔度（Prorositat）は維持されたままである。更に、化学的腐食に対する非常に大きな改善が達成される。
熱的スプレー被覆に際し若しくは硬質クロムコーティングに際しても知られた被膜下腐食（Unterkorrosion）はプラズマ処理の際に可能でない。表面における結合層は当該表面を酸化侵食に対して不動態化させる。上記方法の際に同じく知られたミクロクラッキングはここでは同様に起きない。
Claims (10)
- 特にプラスチックフィルムや帯状ペーパーのような帯状製品を製造するための機械の押圧作業、乾燥作業又はスムージング作業のための温度制御された回転可能な焼き入れ鍛鋼製回転対称熱交換器にして、好ましくは液体若しくは蒸気の熱伝達媒体を用いて、又は電気手段に伴う熱によって温度制御され得る熱交換器において、当該熱交換器がプラズマ処理されることを特徴とする熱交換器。
- ロールピン表面が全体として、あるいは部分的にプラズマ処理されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
- 帯状製品に対する熱交換器の接触面がプラズマ処理されることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
- 熱交換器のバレン表面がプラズマ処理されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱交換器。
- ロール表面がプラズマ処理されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 熱媒体に接する表面が全体として、あるいは部分的にプラズマ処理されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 表面に結合層が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 表面に結合層が形成されていないことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 被膜下腐食が防止されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の熱交換器。
- プラズマ処理されたカレンダーロールが２０℃〜５００℃のプロセス温度で用いられ得ることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の熱交換器。
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