JP2010018381A - Roll for paper making machine - Google Patents

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JP2010018381A JP2008179751A JP2008179751A JP2010018381A JP 2010018381 A JP2010018381 A JP 2010018381A JP 2008179751 A JP2008179751 A JP 2008179751A JP 2008179751 A JP2008179751 A JP 2008179751A JP 2010018381 A JP2010018381 A JP 2010018381A
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JP2008179751A
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Japanese (ja)
Inventor
Sadato Shigemura
貞人 重村
Masaya Nagai
正也 永井
Kiyoshi Nishiyama
清 西山
Makoto Kawabe
真 川辺
Norikazu Kawakami
憲和 川上
Atsushi Nagabori
篤 長堀
Akihiko Yoshitani
明彦 葭谷
Masanobu Yamanaka
正信 山中
Kenji Iwamoto
健二 岩本
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SANREI KOKI KK
Tocalo Co Ltd
Mitsubishi Plastics Inc
New Oji Paper Co Ltd
Original Assignee
SANREI KOKI KK
Tocalo Co Ltd
Mitsubishi Plastics Inc
Oji Paper Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a roll for a paper making machine capable of coping with width widening and high speed without generating wrinkles and is excellent in ease of operation as well as safety and maintenance. <P>SOLUTION: The roll is a roll of a winder or the like, including: a roll cell mainly formed from carbon fiber reinforced plastics (CFRP); a metal sleeve with an air relief groove, fitted to the roll cell outside; and a thermal-spraying coating of carbide-based thermet coated on an outer-peripheral surface of the metal sleeve. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、製紙機械用ロールおよびフィルム製造機械用ロールに関し、とくに高速で搬送される紙(ウエブ)を空気巻き込みによる皺の発生を招くことなくワインディングするロールなどとして好適に用いられるロールに関する。   The present invention relates to a roll for a papermaking machine and a roll for a film production machine, and particularly to a roll suitably used as a roll for winding paper (web) conveyed at high speed without causing wrinkles due to air entrainment.

近年、製紙機械は生産性の向上を目的として広幅化および高速化が主流となっている。
即ち、製紙工程の高速化に伴い、ワインダー等に用いられるロール(ワインダーロール)は広幅化と高速化する傾向にある。その結果、ワインディング工程で巻き取られた紙は、ある程度、皺が発生するのが普通であり、所定の紙幅サイズに切断され、巻き取られる前に、皺取りの処理を行うことが不可欠となる。
In recent years, widening and high speed have become mainstream for the purpose of improving productivity of papermaking machines.
That is, with an increase in the speed of the papermaking process, a roll (winder roll) used in a winder or the like tends to be wider and faster. As a result, the paper wound in the winding process usually generates wrinkles to some extent, and it is indispensable to perform a wrinkling process before being cut into a predetermined paper width size and wound. .

ただし、高速で皺取りの処理を行ったとしても、新たな皺が発生することが多く、このような問題の生じない製紙機械の開発が求められている。この点について、皺発生の防止には、紙とロール間に巻き込まれる空気を如何に円滑に排除するかが重要であり、一般には、メーカー各社が溝付きロールを採用してこれに対処している。また、高速化に伴い、より高い強度のロールも要求されている。その中でも特に、図1に示すような巻取紙を幅方向に分割するワインダーにおけるスリッター前後のガイドロールは、非駆動ロールとして使用するために慣性モーメントを小さくする必要があり、ロール径を小さくせざるを得ないため、図2に示すような金属製の多分割型のロールが多く採用されている。   However, even if the paper removal process is performed at high speed, new paper is often generated, and development of a papermaking machine that does not cause such a problem is demanded. In this regard, to prevent wrinkles, it is important how to smoothly remove the air trapped between the paper and the roll. In general, manufacturers have adopted grooved rolls to deal with this. Yes. Further, as the speed increases, higher strength rolls are also required. Among them, in particular, the guide roll before and after the slitter in the winder that divides the web as shown in FIG. 1 needs to have a small moment of inertia for use as a non-driving roll, and the roll diameter must be reduced. Since it cannot be obtained, many metal multi-divided rolls as shown in FIG. 2 are employed.

ここで、図1は、ワインディング工程におけるロール構成を示す図であり、図中の符号1は、巻取紙(原反ロール等)であり、図示しない抄紙機で抄造した広幅の紙2を巻取ったものである。3はガイドロール、4は本発明が対象としているスリッター前後のガイドロール、5、6は複数組のスリッタ、7はドラムロール、8は分割して巻取られた小巻取紙である。   Here, FIG. 1 is a diagram showing a roll configuration in the winding process, and reference numeral 1 in the drawing is a wound paper (raw fabric roll or the like), and a wide paper 2 made by a paper machine (not shown) is wound up. Is. 3 is a guide roll, 4 is a guide roll before and after the slitter targeted by the present invention, 5 and 6 are a plurality of sets of slitters, 7 is a drum roll, and 8 is a small roll of paper wound in a divided manner.

図2は、上述のスリッター前後のガイドロールの多分割タイプを示す拡大図であり、図中の9はロールセル、10は分割した個々のロールセルを連結するためのベアリング、11は分割したロールセルのセグメントを個別に支持するために用いられるブラケットである。   FIG. 2 is an enlarged view showing a multi-division type of the guide roll before and after the slitter described above, in which 9 is a roll cell, 10 is a bearing for connecting the divided roll cells, and 11 is a segment of the divided roll cell. It is the bracket used in order to support individually.

図3は、前記スリッター前後のガイドロール4の表面形状の模様の一部を省略して示すものであり、図中の12は、高速回転によるロールと紙2との間に巻き込まれる空気を抜くための螺旋に刻設された空気逃げ溝である。この溝Aの詳細を図4に拡大して示す。この空気逃げ溝形状13は図指例のものだけでなく、操業条件に応じて種々のタイプのものが設計される。   FIG. 3 shows a part of the surface shape pattern of the guide roll 4 before and after the slitter. In FIG. 3, reference numeral 12 in the drawing removes air caught between the roll and the paper 2 by high-speed rotation. It is an air escape groove carved in the spiral for. The details of the groove A are shown in an enlarged manner in FIG. This air escape groove shape 13 is designed not only as shown in the figure but also various types according to the operating conditions.

図2に示すような従来のスリッター前後のガイドロール4は、駆動装置を有しない金属製ロール、例えばアルミニウム製のものが一般的であるが、高速回転時の必要強度を補うため、短尺の金属製ロール複数本を内蔵ベアリング10を介して連結することにより、単一ロールとした多分割型ロールであって、ロールの撓み量、動振れおよび動バランス量を抑えることにより、高速回転による危険回転を回避するように工夫したものである(特許文献1)。
特開2004−189412号公報
The conventional guide roll 4 before and after the slitter as shown in FIG. 2 is generally a metal roll that does not have a driving device, for example, an aluminum roll. However, in order to compensate for the required strength during high-speed rotation, a short metal roll is used. Multiple rolls made by connecting multiple rolls via a built-in bearing 10 to form a single roll. Dangerous rotation due to high-speed rotation by reducing the amount of flexure, vibration, and dynamic balance of the roll. (Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-189412

ただし、特許文献1に記載の多分割型ロールは、多数のセグメントからなるため、どうしても操業性や安全性、保守性などの面で、1本のセルから構成されるロールと比較すると見劣りするものであった。このような課題を解決するためには、ロール径を大きくして弾性係数を大きくすることにより(撓み量を小さくすることにより)、分割数を減らす方法が考えられる。しかし、このような方法ではロールの慣性モーメントが大きくなるため、非駆動タイプではロールが特に始動時と停止時に紙の速度に追従できなくなってしまうという問題があった。   However, since the multi-division roll described in Patent Document 1 is composed of a large number of segments, it is inevitably inferior to a roll composed of a single cell in terms of operability, safety and maintainability. Met. In order to solve such a problem, a method of reducing the number of divisions by enlarging the roll diameter and increasing the elastic modulus (by reducing the amount of bending) can be considered. However, such a method increases the moment of inertia of the roll, and the non-driven type has a problem that the roll cannot follow the speed of the paper especially at the start and stop.

本発明の目的は、高速運転時にも紙の皺発生を招くことなく、多分割型ロールの分割数を極力減らすことができ、操業性に優れると共に安全性や保守性(メンテナンス性)にも優れる製紙機械用ロールを提案することにある。
この目的を達成するために、本発明では、ロールセルの材質として軽量で高弾性率のものを用いて、慣性モーメントの問題と撓みによる特に高速回転時の問題を解決すると共に、皺防止のためロール表面に空気抜きの溝を設けつつ、グリッピング性(紙がロール表面を滑りにくいこと)やロールの耐摩耗性も向上したロールを製作することにした。
The object of the present invention is to reduce the number of divisions of the multi-division roll as much as possible without causing paper wrinkles even at high speed operation, and it is excellent in operability and safety and maintainability (maintenance). It is to propose a roll for a papermaking machine.
In order to achieve this object, the present invention uses a roll cell material that is lightweight and has a high elastic modulus to solve the problem of moment of inertia and the problem of high speed rotation due to bending, and to prevent wrinkles. It was decided to produce a roll with improved air gripping properties (paper does not slip easily on the roll surface) and roll wear resistance while providing air vent grooves on the surface.

この点に関し、発明者らはさらに研究を重ねた。その結果、現状の巻取紙を分割するワインダーのスペースを有効に活用できると共に、非駆動の小径で紙の広幅化や高速化にも対応できる少数分割型の製紙機械用ロール、即ち、小数分割型で操業性に優れたワインダー用ロール、例えばワインダーのスリッター前後に配置されるガイドロールの開発に成功した。
なお、本発明における製紙機械用ロールの「製紙」は、セルロースパルプからなる紙の製造のみでなく、合成紙やフィルムの製造も含む意味の語句として用いている。
In this regard, the inventors have further studied. As a result, it is possible to effectively utilize the space of the winder that divides the current web, and to use a roll for a small number division type paper machine that can cope with widening and high speed of the paper with a small diameter that is not driven, i.e., a decimal division type. We have succeeded in developing a winder roll with excellent operability, for example, a guide roll placed before and after the winder slitter.
The “papermaking” of the roll for papermaking machine in the present invention is used as a phrase that includes not only the production of paper made of cellulose pulp but also the production of synthetic paper and film.

即ち、本発明は、少なくとも炭素繊維複合材製ロールセルと、このロールセル外側に嵌着した金属スリーブとを備えてなり、この金属スリーブ外周面に空気逃げ溝が形成され、さらにその上に溶射皮膜が被覆形成されてなる製紙機械用ロールである。   That is, the present invention comprises at least a roll cell made of a carbon fiber composite material and a metal sleeve fitted to the outside of the roll cell, an air escape groove is formed on the outer peripheral surface of the metal sleeve, and a sprayed coating is further formed thereon. It is a roll for a papermaking machine formed with a coating.

本発明においては、前記炭素繊維複合材のヤング率が220GPa以上であること、前記溶射皮膜は、炭化物系サーメット、硼化物系サーメット、酸化物系サーメット等を溶射してなることがより好ましい。   In the present invention, the carbon fiber composite material preferably has a Young's modulus of 220 GPa or more, and the sprayed coating is more preferably formed by spraying a carbide cermet, a boride cermet, an oxide cermet or the like.

また、本発明の上記ロールは、非駆動ロールとして用いられること、ワインダーに配設して用いられること、2分割程度の少数分割型ロールもしくは分割なしの1本型ロールからなることがより好ましい。   More preferably, the roll of the present invention is used as a non-driving roll, disposed in a winder, or made up of a two-divided minority division type roll or a single-type roll without division.

上記のように構成される本発明に係る製紙機械用ロールは、以下のような効果が期待できる。
(1)ロールセルに、炭素繊維複合材を用いることで、軽量化により慣性モーメントの低減を図るとともに、ヤング率(弾性係数)の向上によって撓みを小さく抑えることにより、高速回転に伴う危険速度も回避しやすくした。これにより、特別な駆動装置を設けることなく、多分割型ロールの分割数を小さくすることができる。また、可能であれば、分割なしの1本ロールとすることが好ましい。
(2)ロールセル外側に金属スリーブを嵌め合わせ、空気抜きの溝加工を施すことにより、皺の発生を防止できる。
(3)ロール表面に溶射皮膜(炭化物系サーメット等)を設けたので、通紙性、グリッピング性、耐摩耗性を向上させることができ、操業トラブルを防止し、ロール寿命を向上させることができるようになる。
(4)既存のワインダーによく適合させることができるようになる。
The roll for a papermaking machine according to the present invention configured as described above can be expected to have the following effects.
(1) By using a carbon fiber composite material in the roll cell, the moment of inertia is reduced by reducing the weight, and the critical speed associated with high-speed rotation is avoided by suppressing the flexure by improving the Young's modulus (elastic coefficient). Made it easier to do. Thereby, the division | segmentation number of a multi-division type | mold roll can be made small, without providing a special drive device. If possible, it is preferable to use a single roll without division.
(2) The generation of wrinkles can be prevented by fitting a metal sleeve to the outside of the roll cell and performing air venting groove processing.
(3) Since a spray coating (carbide cermet, etc.) is provided on the roll surface, it is possible to improve paper passing properties, gripping properties, wear resistance, prevent operational troubles, and improve roll life. It becomes like this.
(4) It can be adapted to existing winders well.

図5は、本発明に適合する構成を有する製紙機械用のワインダーロールの例として、巻取紙を幅方向に分割するワインダーのスリッター前後のガイドロールに適用した例を示すものである。このスリッター前後のガイドロール4は、2本繋ぎ構造の少数分割型ロールであり、ロール本体(芯部)すなわちロールセル14が、高弾性材料である炭素繊維複合材(CFRP)により製作されているものである。   FIG. 5 shows an example applied to a guide roll before and after a slitter of a winder that divides a web in a width direction as an example of a winder roll for a papermaking machine having a configuration suitable for the present invention. The guide roll 4 before and after the slitter is a two-piece small-divided roll, and the roll body (core part), that is, the roll cell 14 is made of a carbon fiber composite material (CFRP) which is a highly elastic material. It is.

このロールセル14の外側には、外周面に螺旋状もしくは同心円状の空気逃げ溝を形成してなる金属スリーブ15が、外嵌めすることにより嵌着されている。なお、この金属スリーブ15の材質は、好ましくははステンレス鋼やアルミニウム等が採用されるが、特にその材質に制限はない。   A metal sleeve 15 formed by forming a spiral or concentric air escape groove on the outer peripheral surface is fitted on the outside of the roll cell 14 by external fitting. The metal sleeve 15 is preferably made of stainless steel or aluminum, but the material is not particularly limited.

そして、溝加工が施された上記金属スリーブ15の外周面には、紙とのグリッピング性の向上および紙の摺動による摩耗の抑制を目的として、硬質溶射材料を溶射して形成された溶射皮膜16が被覆されている。   On the outer peripheral surface of the metal sleeve 15 subjected to the groove processing, a thermal spray coating formed by spraying a hard thermal spray material for the purpose of improving the gripping property with the paper and suppressing the abrasion due to the sliding of the paper. 16 is coated.

ここで、図6中の符号17は、ロール軸部に取付けられた軸受け、18は2分割ロールの中央部を支えるブラケットである。また、図7、図8は、図6のB部拡大図であり、ロールセル14の外側に金属スリーブ15を嵌着し、さらに金属スリーブ外周面に溶射皮膜16を形成した状態の拡大断面図を示す。なお、溝形状は、図8に示すようにロール中央から両端に向けて2条の螺旋状溝加工を施したものなどが考えられる。   Here, the code | symbol 17 in FIG. 6 is a bearing attached to the roll axial part, 18 is a bracket which supports the center part of a 2 division | segmentation roll. FIGS. 7 and 8 are enlarged views of part B of FIG. 6, and are enlarged sectional views showing a state in which the metal sleeve 15 is fitted on the outer side of the roll cell 14 and the thermal spray coating 16 is formed on the outer peripheral surface of the metal sleeve. Show. In addition, as shown in FIG. 8, the shape of the groove may be one in which two spiral grooves are processed from the center of the roll toward both ends.

ところで、本発明において、ロール芯材(ロールセル)として用いる炭素繊維複合材(CFRP)は、高弾性質ピッチ系炭素繊維で成形するのが好ましく、成形後のヤング率は、好ましくは220GPa以上、さらに好ましくは240GPa以上である。また、コストの面から上限は、通常550GPa以下、好ましくは500GPa以下である。これは鉄鋼系ロールのヤング率:210GPa程度やアルミニウム:7GPa程度のものと比較すると、かなり高いヤング率を示す高弾性質材料である。このことは、ワインダー稼働時のロール撓みを考慮すると、鋼製ロールに比較した場合、ロール径をより小さく、しかもセル厚も薄くすることができることを意味している。さらに、炭素繊維複合材製ロールセルを使用すると、1本、または通常3本以下のロールを連結するだけでよく、従来の金属製ロールセルと比べて、少ない本数のロールを連結すればよい。   By the way, in the present invention, the carbon fiber composite material (CFRP) used as a roll core material (roll cell) is preferably molded with high elastic pitch-based carbon fiber, and the Young's modulus after molding is preferably 220 GPa or more, and Preferably it is 240 GPa or more. Moreover, an upper limit is normally 550 GPa or less from the surface of cost, Preferably it is 500 GPa or less. This is a highly elastic material showing a considerably high Young's modulus as compared with steel rolls having a Young's modulus of about 210 GPa or aluminum: about 7 GPa. This means that the roll diameter can be made smaller and the cell thickness can be made thinner when compared with a steel roll, considering the roll deflection during winder operation. Furthermore, when a roll cell made of carbon fiber composite material is used, it is only necessary to connect one or usually three or less rolls, and a smaller number of rolls may be connected as compared with a conventional metal roll cell.

例えば、ロール胴部の長さを3,510mm、セルの厚みを10.5mmとした場合の稼働時の全撓み量は、鋼製ロールの場合、0.188mmであるのに対し、CFRPロールをロール芯とした場合は0.057mmと小さい。また、CFRPをロール芯としたロールと鋼製ロールの慣性モーメントについて比較すると、鋼製ロールの慣性モーメントは6.51kg・mに対し、CFRP製のロ−ルのそれは1.84kg・mと小さい。このことは、起動、停止が瞬時であることと、無駆動ロールとして使用した場合、本発明にかかるCFRPロールでは、僅かなペーパーとの接触でもペーパーとの相対滑りが少なく、瞬時にペーパーの速度に追従させることができることを意味している。 For example, when the length of the roll body is 3,510 mm and the thickness of the cell is 10.5 mm, the total deflection during operation is 0.188 mm in the case of a steel roll, whereas the CFRP roll is When it is a roll core, it is as small as 0.057 mm. In addition, when comparing the moment of inertia between a roll having a CFRP core and a steel roll, the moment of inertia of the steel roll is 6.51 kg · m 2, while that of a roll made of CFRP is 1.84 kg · m 2. And small. This means that starting and stopping are instantaneous, and when used as a non-driving roll, the CFRP roll according to the present invention has little relative slippage with the paper even with slight contact with the paper, and the paper speed is instantaneous. It means that it can follow.

本発明のロールは、好ましくは単体のロール長としては、1600〜4000mm、連結後の長さとしては、3200〜12000mm、ロール径120〜330mm、セルの厚み5.0〜25mm、単体ロールの長さと径の比(L/D)は12〜20の炭素繊維複合材製ロールを使用する。このため、鋼製ロールのものと比較して、撓み量および慣性モーメントの小さいロールを提供することができる。   The roll of the present invention preferably has a single roll length of 1600 to 4000 mm, a post-connection length of 3200 to 12000 mm, a roll diameter of 120 to 330 mm, a cell thickness of 5.0 to 25 mm, and a single roll length. A roll made of carbon fiber composite material having a diameter to diameter ratio (L / D) of 12 to 20 is used. For this reason, it is possible to provide a roll having a small amount of deflection and a small moment of inertia as compared with that of a steel roll.

さらに、鋼製ロールとCFRP製ロール芯の大きな違いは、鋼製ロールは危険回転数の約1/2付近で共振点があり、この共振点付近以上での運転はできない。しかし、CFRPを芯材とするロールの場合はこの1/2共振点における振れは小さく、しかもこの共振点を過ぎれば危険回転数近傍まで非常に安定しているので、高速回転による操業が可能になることを意味している。   Furthermore, the major difference between the steel roll and the CFRP roll core is that the steel roll has a resonance point in the vicinity of about ½ of the dangerous rotational speed, and operation near the resonance point cannot be performed. However, in the case of a roll using CFRP as a core material, the vibration at this 1/2 resonance point is small, and after passing this resonance point, it is very stable up to the vicinity of the dangerous rotation speed, so that operation by high-speed rotation is possible. Is meant to be.

また、本発明に従いCFRPを芯材とするロールを使用した場合、ロール本体が軽量になると同時に、小型化でき、しかも軸受けとして小型高性能ベアリングの採用が可能になり、これらが相俟って安定した操業が可能になる。   In addition, when a roll using CFRP as a core material is used according to the present invention, the roll body can be reduced in weight and at the same time, and a small high-performance bearing can be adopted as a bearing. Operation becomes possible.

また、本発明において炭素繊維複合材製ロールセル14の外側に金属スリーブを15外嵌めする理由は、CFRP製ロールセル14の表面に、前記空気逃げ溝12を直に加工することが難しいため、その溝加工を可能にするために採用したものである。この金属スリーブ15をロールセル14の外側に挿入し嵌着する方法としては、一般的な圧入法が好ましいが、その他、熱嵌め、冷し嵌め等の処理によって嵌着してもよく特に制限はない。   Further, in the present invention, the reason why the metal sleeve 15 is externally fitted to the outside of the roll cell 14 made of carbon fiber composite material is that it is difficult to process the air escape groove 12 directly on the surface of the roll cell 14 made of CFRP. It was adopted to enable processing. As a method for inserting and fitting the metal sleeve 15 to the outside of the roll cell 14, a general press-fitting method is preferable. However, the metal sleeve 15 may be fitted by a process such as hot fitting or cold fitting, and is not particularly limited. .

そして、上記金属スリーブには、その外周面に空気逃げ溝を形成する。この空気逃げ溝は、紙に接触する表面上の面長方向のある一直線において、溝の断面積の合計S[mm]をロール面長L[mm]で除した値S/L[mm]が、下記の式で計算される空気層厚さHに対して同等以上20倍以下、好ましくはHに対して2倍以上10倍以下、さらに好ましくは2倍以上5倍以下であることを満足させることが好ましい。もし、前記S/LがHよりも小さいと空気が効率的に逃げにくくなり好ましくない。また、S/LがHに対して20倍を超えるように溝形状を設計すると必然的に溝が幅広く、深く、狭いピッチになってしまい、ロール上を搬送するウエブに傷をつける原因となり好ましくない。 An air escape groove is formed on the outer peripheral surface of the metal sleeve. The air escape groove has a value S / L [mm] obtained by dividing the total cross-sectional area S [mm 2 ] of the groove by the roll surface length L [mm] in a straight line in the surface length direction on the surface in contact with the paper. Is equivalent to 20 times or less of the air layer thickness H calculated by the following formula, preferably 2 times or more and 10 times or less, more preferably 2 times or more and 5 times or less of H. It is preferable to make it. If the S / L is smaller than H, air is not easily escaped efficiently. Also, if the groove shape is designed so that S / L exceeds 20 times that of H, the grooves are inevitably wide, deep and narrow, which may cause damage to the web transported on the roll. Absent.

Figure 2010018381
Figure 2010018381

このように、炭素繊維複合材製ロールセルに、外周面に空気逃げ溝を備えた金属スリーブを嵌着させることによって、ロールの撓み量が小さくなり、さらに空気を逃がしやすくなるために皺の発生を抑制し易くなる。   In this way, by fitting a metal sleeve having an air escape groove on the outer peripheral surface to a roll cell made of carbon fiber composite material, the amount of flexure of the roll is reduced, and furthermore, the generation of wrinkles is made easier to escape air. It becomes easy to suppress.

なお、前記空気逃げ溝は、例えば、溝の幅3.0mm、溝の深さ0.8mm、溝のピッチ10mmの半円状である。   The air escape groove has, for example, a semicircular shape having a groove width of 3.0 mm, a groove depth of 0.8 mm, and a groove pitch of 10 mm.

また、かかる金属スリーブ15の外周面に、所望の材料を溶射する理由は、一般に本発明において提案するロールは、通紙するペーパーが非常に高速で搬送されることから、グリッピング性と耐摩耗性が求められるので、このことに対応させる必要があったためである。その溶射皮膜の例としては、表面に比較的微細な凹凸を有し、硬質で耐摩耗性を有するものが望ましい。この目的に対応するものとしては、炭化物系サーメット、硼化物系サーメット、酸化物系サーメット等を高速フレーム溶射することが望ましいが、プラズマ溶射法などであってもよい。   The reason why the desired material is sprayed on the outer peripheral surface of the metal sleeve 15 is that the roll proposed in the present invention generally conveys the paper to be passed at a very high speed. This is because it was necessary to cope with this. As an example of the thermal spray coating, it is desirable that the surface has relatively fine irregularities, is hard, and has wear resistance. For this purpose, high-speed flame spraying of carbide-based cermets, boride-based cermets, oxide-based cermets or the like is desirable, but plasma spraying may also be used.

(実施例1)
この実施例は、抄紙機で巻き取られた広幅の紙を、最終段階で製品とする処理を行うための巻取紙を分割するワインダー用のスリッター前後のガイドロールに適用した例であり、まず、このロールを模擬したテストロールを製作してその加工性および品質等について検証した。
Example 1
This embodiment is an example in which a wide paper wound by a paper machine is applied to a guide roll before and after a slitter for a winder that divides a wound paper for processing as a product in the final stage. A test roll simulating a roll was manufactured and its processability and quality were verified.

図9に実施例のために試作したテストロールの形状を示す。このロールは、ヤング率240GPaの炭素繊維複合材を用い、ロールセルの長さが400mm、そして、ロールセル両端に50mmφの軸を設けたものである。そして、このロールの構造は、CFRP製ロールセル14の外側に、ステンレス鋼(SUS304)スリーブ15を嵌着すると共に、さらにその表面には、図9のA部に詳細を示すように、溝切り加工を施してなるものである。このロールの表面にはさらに、高速フレーム溶射によりタングステン炭化物サーメットを溶射被覆した3層構造を有している。なお、図10には溶射後の外観、図11には樹脂の型取りによる溶射前の溝形状観察結果、図12には、同じく樹脂型取りによる溶射後の溝形状を観察した結果の写真を示す。これらの結果によると、溶射の前後において、溝形状は殆ど変化していないことが確められた。   FIG. 9 shows the shape of a test roll produced for the example. This roll uses a carbon fiber composite material having a Young's modulus of 240 GPa, the length of the roll cell is 400 mm, and 50 mmφ shafts are provided at both ends of the roll cell. The structure of this roll is such that a stainless steel (SUS304) sleeve 15 is fitted to the outside of the CFRP roll cell 14, and the surface is further grooved as shown in detail in part A of FIG. It is something that is given. Further, the surface of this roll has a three-layer structure in which tungsten carbide cermet is spray-coated by high-speed flame spraying. 10 shows the appearance after spraying, FIG. 11 shows the result of observation of the groove shape before spraying by resin molding, and FIG. 12 shows a photograph of the result of observation of the groove shape after spraying by resin molding. Show. According to these results, it was confirmed that the groove shape hardly changed before and after thermal spraying.

また、上記テストロールの軸部にベアリングを取り付け、バランスマシーン上で高速回転によるロール性能について評価試験を行った。徐々に回転数をあげて、最高5,000rpmの試験である。この時の動バランス、動振れを測定した結果によると、動バランスでのアンバランス量は約1g、動振れは最大で0.05mmであった。   Further, a bearing was attached to the shaft portion of the test roll, and an evaluation test was performed on roll performance by high-speed rotation on a balance machine. The test is performed at a maximum speed of 5,000 rpm by gradually increasing the rotational speed. According to the measurement result of the dynamic balance and the dynamic shake at this time, the unbalance amount in the dynamic balance was about 1 g, and the maximum dynamic shake was 0.05 mm.

(実施例2)
実施例1での結果をもとに、本発明に適合するロールを製作し、その性能を巻取紙を幅方向に分割する汎用のワインダーで検証した。ロール構造は、図5に示すものと同様のものとし、2本のロールを中央部でベアリングにて連結する2分割型ロール構造とした。分割した1本の単体ロールの形状は、165mmφ×2700mmとし、CFRP製ロールセルの外側にステンレス鋼(SUS304)製スリーブを嵌着した後、溝加工を施し、さらにその表面にWCサーメットを高速フレーム溶射法により、約50μmの厚みの溶射皮膜を被覆形成した。
(Example 2)
Based on the result in Example 1, a roll suitable for the present invention was manufactured, and the performance was verified with a general-purpose winder that divides the web in the width direction. The roll structure was the same as that shown in FIG. 5, and a two-part roll structure in which two rolls were connected by a bearing at the center. The shape of one of the divided single rolls is 165 mmφ × 2700 mm, a stainless steel (SUS304) sleeve is fitted on the outside of the CFRP roll cell, groove processing is performed, and WC cermet is further sprayed on the surface of the WC cermet. By this method, a sprayed coating having a thickness of about 50 μm was formed.

このようにして製作された各単体ロールについての性能試験を実施した。評価方法としては、これらの単体ロールをバランスマシーン上にセットし、バランスを調整しながら回転を徐々にあげて最高4800rpm(約2500m/min)で回転させた。この時の動アンバランス量は約0.7g、最大振れは0.04mmであった。また、振動もなく非常に安定した状態での回転を維持していた。   A performance test was conducted on each single roll produced in this manner. As an evaluation method, these single rolls were set on a balance machine and rotated at a maximum of 4800 rpm (about 2500 m / min) by gradually increasing the rotation while adjusting the balance. The amount of dynamic imbalance at this time was about 0.7 g, and the maximum runout was 0.04 mm. Moreover, the rotation in a very stable state without vibration was maintained.

次に、上記ロールと同様にして製作された他の単体ロールについて試験した。この単体ロール2本を、図5に示すように中央内蔵ベアリングにて連結し、三点支持(ブラケット)によりロールを1本化した。その後、ブラケットを定盤上に固定して芯出しを行った後、この連結型ロールの高速回転による性能を評価した。その結果、2本継ぎロールにおいても、単体ロールの場合と同様の回転性能を得ることが確認された。さらに、停止状態から4800rpmまでの操業条件範囲内でロールの振動、紙の浮きおよび皺の発生がなく安定した操業が可能であることが確認できた。   Next, another single roll manufactured in the same manner as the above roll was tested. As shown in FIG. 5, the two single rolls were connected by a central built-in bearing, and a single roll was formed by three-point support (bracket). Then, after fixing a bracket on a surface plate and performing centering, the performance by high-speed rotation of this connection type roll was evaluated. As a result, it was confirmed that the two splicing rolls can obtain the same rotational performance as that of the single roll. Furthermore, it was confirmed that stable operation was possible without the occurrence of roll vibration, paper floating and wrinkles within the operating condition range from the stopped state to 4800 rpm.

本発明に係る製紙機械用ロールは、巻取紙を分割するワインダー用のロールとして好適に使用が可能である。また、巻替え用のワインダー、平判カッター、塗工機、抄紙機等においても使用可能である。同様に、フィルムの巻取ロールを分割するワインダー用のロールとして使用可能であり、さらに、フィルムの巻替え用のワインダー、平判カッター、成形機においても使用可能である。   The roll for papermaking machines according to the present invention can be suitably used as a roll for a winder that divides a web. It can also be used in rewinding winders, flat cutters, coating machines, paper machines and the like. Similarly, it can be used as a roll for a winder that divides a film take-up roll, and can also be used in a winder for film rewind, a flat cutter, and a molding machine.

ワインダーの構成を示す略線図。The basic diagram which shows the structure of a winder. 金属製多分割型ロールの構造例を示す断面図。Sectional drawing which shows the structural example of a metal multi-partition type | mold roll. 空気抜き溝を形成した金属製多分割型ロールの正面図。The front view of the metal multi-division type | mold roll which formed the air vent groove. 空気抜き溝の形状を説明するロールの部分図。The partial view of the roll explaining the shape of an air vent groove. 本発明に係るロールの構造例を示す断面図。Sectional drawing which shows the structural example of the roll which concerns on this invention. 本発明に係るロールの空気抜き溝形状の詳細を示す正面図。The front view which shows the detail of the air vent groove shape of the roll which concerns on this invention. 本発明に係るロールの断面構造を示す部分図。The fragmentary figure which shows the cross-section of the roll which concerns on this invention. 本発明に係るロールの空気抜き溝形状の詳細を示す部分図。The fragmentary figure which shows the detail of the air vent groove shape of the roll which concerns on this invention. 本発明に係るテストロールの形状を示す断面図とその部分図。Sectional drawing which shows the shape of the test roll which concerns on this invention, and its fragmentary figure. 本発明に係るテストロールの外観を示す写真。The photograph which shows the external appearance of the test roll which concerns on this invention. 本発明テストロールの溶射前溝形状の拡大写真。The enlarged photograph of the groove shape before thermal spraying of this invention test roll. 本発明テストロールの溶射後溝形状の拡大写真。The enlarged photograph of the groove shape after thermal spraying of this invention test roll.

符号の説明Explanation of symbols

1 巻取紙(原反ロール等)
2 広幅紙
3 ガイドロール
4 スリッター前記のガイドロール
5 スリッター
6 スリッター
7 ドラムロール
8 小巻取紙
9 ロールセル
10 ベアリング
11 ブラケット
12 空気逃げ溝
13 空気逃げ溝
14 炭素繊維複合材製ロールセル
15 金属スリーブ
16 溶射皮膜
17 軸受け
18 ブラケット
1 Wrapping paper (raw roll)
2 Wide paper 3 Guide roll 4 Slitter The guide roll 5 Slitter 6 Slitter 7 Drum roll 8 Small roll paper 9 Roll cell 10 Bearing 11 Bracket 12 Air escape groove 13 Air escape groove 14 Carbon fiber composite roll cell 15 Metal sleeve 16 Thermal spray coating 17 Bearing 18 Bracket

Claims (6)

少なくとも炭素繊維複合材製ロールセルと、このロールセル外側に嵌着した金属スリーブとを備えてなり、この金属スリーブ外周面に空気逃げ溝が形成され、さらにその上に溶射皮膜が被覆形成されてなる製紙機械用ロール。 A papermaking machine comprising at least a roll cell made of a carbon fiber composite material and a metal sleeve fitted to the outside of the roll cell, wherein an air escape groove is formed on the outer peripheral surface of the metal sleeve, and a thermal spray coating is formed thereon. Machine roll. 前記炭素繊維複合材のヤング率が220GPa以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の製紙機械用ロール。 The papermaking machine roll according to claim 1 or 2, wherein the carbon fiber composite material has a Young's modulus of 220 GPa or more. 前記溶射皮膜は、炭化物系サーメットを溶射してなることを特徴とする請求項1または2に記載の製紙機械用ロール。 The roll for papermaking machine according to claim 1 or 2, wherein the sprayed coating is formed by spraying a carbide cermet. このロールは、非駆動ロールとして用いられるものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに1項に記載の製紙機械用ロール。 The roll for papermaking machines according to any one of claims 1 to 3, wherein the roll is used as a non-driving roll. このロールは、ワインダーに配設されるものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに1項に記載の製紙機械用ロール。 The roll for a papermaking machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the roll is disposed in a winder. このロールは、分割型ロールであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに1項に記載の製紙機械用ロール。 The roll for papermaking machine according to any one of claims 1 to 5, wherein the roll is a split type roll.
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