JP2676339B2 - 製紙機械用プレスロールの製造方法 - Google Patents

製紙機械用プレスロールの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、紙ウェブのプレス部に用いられる製紙機
械用プレスロールの製造方法に関し、特に、両端に回転
軸部を有するシレンダーマントルからなる金属製のロー
ル本体に改良を施すことにより、ロール表面の紙ウェブ
の剥離性、耐熱性及び機械的強度を高めるようにしたも
のである。 ［従来の技術］ 従来、この種の製紙機械においては、紙ウェブのプレ
ス部に、例えばグラナイト（花崗岩）からなる石製のプ
レスロールを用いてなるものが広く知られている。 このようなグラナイトをプレスロールのロール素材と
して用いる理由は、そのロール表面の特性、すなわち、
紙ウェブの剥離性やドクターウェルによる耐摩耗性等に
すぐれた効果を奏することによる。 ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記した従来の製紙機械におけるプレ
スロールのロール素材として用いられるグラナイトで
は、天然物であるために、必然的にロール表面の特性に
バラツキがあり、例えば紙の品質が不十分な場合、紙ウ
ェブの剥離が不均一になり易い。 また、グラナイトの内部に割れ等の欠陥があると、特
に、プレス操作により紙ウェブの徐水率や乾燥度（ドラ
イ・ソリッド・コントロール）を高める場合、プレス部
のニップには大きな直線荷重と高い温度が必要とするた
めに、ロール表面にクラックが発生し易いという欠点が
ある。 すなわち、紙ウェブの水分を除去するためのプレス操
作は、蒸発による操作よりもエネルギの節約に効果があ
り、紙ウェブの乾燥度が高ければ、製紙機械の操作速度
がそれなりにスピードアップを図れ、プレス工程後にお
けるニップの直線荷重の増大化と共に温度の昇温化によ
って、紙ウェブの乾燥度を高めて含水率を極力低くする
ことができるという利点があるからで、上述したような
欠陥のあるグラナイトでは安定して使用することができ
ない。 しかも、グラナイトからなる石製のプレスロールは、
重量が重く、回転時の振動が激しくなる傾向にあり、特
に、プレスロールの重量は、製紙機械の基本的構造やロ
ール昇降装置の機械コストや設置費等にも多大な影響を
及ぼす。 さらに、従来の石製のプレスロールは、グラナイトか
らなる比較的厚いシリンダーマントルと、このシリンダ
ーマントルの両端に設けたスチール製の回転軸部とで構
成され、この回転軸部の端部近くに緊締フランジを設け
て、シリンダーマントルを両端側から圧縮することによ
り、プレス操作時の加圧作用でシリンダーマントルに引
張り荷重が発生しないようになっているものであるが、
このようなプレスロールは、構造が複雑で、製造も容易
には行なえない。 また従来、石製のプレスロールとして、グラナイトに
代えて合成石のロール素材を使用してなるものが知られ
ているが、このようなプレスロールは、ロール表面が硬
質ゴムやポリウレタン等に水晶砂のような岩石のパウダ
ーを添加したポリマーからなる被覆層で被覆されている
ことから、紙ウェブがロール表面に過度に付着し易いた
めに、剥離性や機械的強度に劣るばかりでなく、特に、
このようなポリマーからなる被覆層で被覆されたプレス
ローラは、80℃以上の温度では使用不可能である。 そしてまた、従来の他のプレスロールとしては、本出
願人が先に出願したフィンランド国特許出願人第850107
号に開示されているように、ロール表面を金属粉と無機
質物質の混合物からなる被覆層にて被覆してなる構成を
有するものがある。 この先願発明におけるプレスロールは、金属粉がバイ
ダーとして作用し、ロール表面への被覆層の強度を向上
させるようになっている一方、無機質物質は、適当な表
面エネルギをもつロール表面の耐摩耗性を向上させるよ
うになっているものであるが、この場合、ロール表面の
表面エネルギは、紙ウェブのロール表面からの剥離性を
調整するために、ある範囲内に設定する必要がある。 上記した従来のロール素材として用いたグラナイト
は、それ自体がもつ表面特性により紙ウェブの剥離性を
調整することが可能であるが、グラナイトの表面エネル
ギは、表面の粗密度によって変化し、表面エネルギが、
41〜50mJ/m2の範囲にあるときは、実用に適する。 ところで、プレスロールにおけるロール表面の表面エ
ネルギに影響を与える要因は、ロール表面を形成する素
材の他に、面形成素材の親水性成分と非親水性成分の比
率にあり、この比率の調整によって、表面エネルギを所
定の調整範囲に設定可能である。 紙ウェブには、親水性グループと非親水性グループが
存在するために、上記先願発明（フィンランド国特許出
願第850107号）のロール表面の被覆層も親水性成分と非
親水性成分とで構成し、親水性物質によって非親水性物
質を跳ね返すことから、これら両物質を適当な比率に混
合すれば、紙ウェブのロール表面からの剥離性を調整す
ることができるとともに、ロール表面のエネルギを適当
な範囲に保つことができる。 ［発明の目的］ この発明の目的は、ロール表面の紙ウェブの剥離性、
耐熱性及び機械的強度を高めるとともに、ロール表面か
らの紙ウェブの剥離性を容易に調整することができるよ
うにした製紙機械用プレスロールの製造方法を提供する
ことにある。 ［課題を解決するための手段］ 上記した目的を達成するため、この発明は、ロール本
体がシリンダーマントルと、このシリンダーマントルの
両端部に設けた回転軸部とからなると共に、前記シリン
ダーマントルの表面に比較的多量のクロムを含む被覆層
を形成してなる金属製のプレスロールを製造するにあた
り、セラミック群 Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、SiC、TiC、Cr3C2、WC、Nb
C、VC、Cr7C3 の何れかから選択されたセラミックと比較的多量のクロ
ムを含む少なくとも一部がステンレススチールである金
属との混合組成の溶着帯を準備し、前記溶着帯を溶着速
度よりも速く供給して前記シリンダーマントルの表面に
帯溶着し、円周方向に帯状となる被覆層を前記マントル
上に、中間層を介在させること無く、直接形成すること
を特徴とするものである。 この場合、前記ロール本体は、上記先願発明（フィン
ランド国特許出願第850107号）に開示した方法、その他
の方法、例えばキャスティングや金属板の折り曲げと溶
接などの手段にて製造される一方、前記被覆層を形成す
る金属組成は、クロムを含有するステンレススチールが
好適に使用されるとともに、このステンレススチールに
含有するクロムの組成比率を９〜35％に設定し、必要に
応じてセラミック素材が選択的に含有される。 また、前記溶着帯は、金属素材とセラミック素材との
混合物を幅寸法30〜150mm、好ましくは60mm、厚さ寸法
約0.5mmの帯状に焼結したものが好適に使用されるとと
もに、帯溶着（以下、バンドウェルディングと呼ぶ）手
段は、遮蔽用粉体（以下、シールドパウダーと呼ぶ）ア
ーク内にて行なわれ、前記シリンダーマントルの表面に
厚さ３〜5mmの被覆層を単層または複数層、通常は単層
によって形成してなるものである。 さらに、前記被覆層を形成する材料は、例えば多量の
クロムと合金処理可能なものであり、金属素材とセラミ
ック素材との混合物が望ましい場合には、例えばAl
2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、SiC、TiC、Cr3C2、WC、NbC、V
C、Cr7C3などの中から好適に選ばれ、これによって、ロ
ール本体のシリンダーマントル表面に形成される被覆層
からの紙ウェブの剥離性を調整可能にし、かつ、ロール
本体の面に作用する種々の応力に耐え得る充分な抵抗力
（機械的強度）を付与する。 さらにまた、前記バンドウェルディング手段に用いら
れる溶着帯を製造するは、例えば金属素材とセラミック
素材とを混合した粉体をロールし焼結したり、あるい
は、所望の化学組成物をシールドパウダーに用い、この
シールドパウダーを溶融状態で溶着表面素材に混合する
ことにより行なわれる。 ［作用］ すなわち、この発明は、上記の構成を採用することに
より、シリンダーマントルの表面に比較的多量のクロム
を含む金属組成からなる被覆層を形成してなるために、
クロム含有量の比率調整によりロール表面からの紙ウェ
ブの剥離性の調整が容易に行なえるとともに、被覆層が
シリンダーマントル表面に緊密に密着するために、シリ
ンダーマントルの機械的強度を高める。 また、被覆層の金属組成にステンレススチールを用い
ることにより、クロムによる親水性が増大するために、
ロール表面の耐食性が高められる一方、このようなクロ
ム合金手段により、クロムミウム・カーバイドが被覆層
中に生成されてロール表面の耐摩耗性の向上が図れ、未
漂白紙の品質に特に適する。 さらに、シリンダーマントル表面への被覆層の形成を
溶着帯によるバンドウェルディング手段にて行なうとと
もに、溶着帯を溶着速度よりも速い速度で供給してなる
ために、被覆速度が極めて速く行なえ、しかも、均等な
被覆層の形成が可能になる。 さらにまた、被覆層に含有されたセラミック素材が、
クロムミウム・カーバイドとしてスチールそれ自体から
分離されるために、金属組成中にセラミック成分が別個
に混合されない場合には、コスト的に有利となる。 ［実 施 例］ 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説
明すると、第１図はこの発明に係る製紙機械用プレスロ
ールの製造工程を示すもので、図中１は例えばキャステ
ィングにて製作された金属製のロール本体である。 このロール本体１は、シリンダーマントル２と、この
シリンダーマントル２の両端中心軸に設けた回転軸部3,
3とから構成されていて、前記シリンダーマントル２の
表面には、一部または全部が金属組成からなる被覆層４
が被覆形成されている。 すなわち、前記ロール本体１のシリンダーマントル２
の表面に被覆層４を被覆するには、バンドウェルディン
グ（帯容射）手段にて行なわれるもので、回転方向Ｘに
回転するロール本体１のシリンダーマントル２の表面上
に溶着ヘッド10を配置し、この溶着ヘッド10にて一部ま
たは全部が金属組成からなる溶着帯（ウェルディングバ
ンド）20を供給し溶着してなるものである。 この場合、前記溶着帯20は、溶着速度より速い速度で
供給され、その溶融は、シールドパウダーアーク11内に
て行なわれるとともに、シリンダーマントル２の表面
は、被覆処理の前工程として、必要に応じてブロア12に
より予熱され、また、シールドパウダーアーク11にセラ
ミック素材を必要に応じ添加してなるもので、このセラ
ミック素材は、シールドパウダーアーク11による溶着工
程の間、溶着帯20の溶融状態にある表面素材に混合され
て合金化されるようになっている。 また、セラミック素材の混合は、溶着帯20の製造時に
金属成分及びクロムの混合と共に行なうことが可能であ
る。 このような溶着帯20を製造するには、例えば第２図に
示すように、金属素材とセラミック素材とを混合した粉
体混合物21を適当なレートで一対のロール31,32の間に
供給して圧縮して帯状にし、次いで、この圧縮された帯
状粉体混合物22を焼結炉33内を通過させて焼結処理し、
この焼結処理後の帯状粉体混合物23を巻取りロール34に
巻き取ることにより行なわれる。 ［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、この発明は、シリン
ダーマントルの表面に比較的多量のクロムを含む金属組
成からなる被覆層を形成してなることから、クロム含有
量の比率調整によりロール表面からの紙ウェブの剥離性
の調整を容易に行なうことができるとともに、被覆層が
シリンダーマントル表面に緊密に密着するために、シリ
ンダーマントルの機械的強度を高めることができる。 また、被覆層の金属組成にステンレススチールを用い
ることにより、クロムによる親水性が増大することか
ら、ロール表面の耐食性を高めることができる一方、こ
のようなクロム合金手段により、クロムミウム・カーバ
イドが被覆層中に生成されるために、ロール表面の耐摩
耗性の向上を図ることができ、未漂白紙の品質に特に適
する。 さらに、シリンダーマントル表面への被覆層の形成を
溶着帯によるバンドウェルディング手段にて行なうとと
もに、溶着帯を溶着速度よりも速い速度で供給してなる
ことから、被覆速度を極めて速く行なうことができ、均
等な被覆層を形成することができ、しかも、作業能率の
向上及び製造設備の簡略化を図ることができるために、
加工作業費及び製造設備費のコストを低減化させること
ができる。 さらにまた、被覆層に含有されたセラミック素材が、
クロムミウム・カーバイドとしてスチールそれ自体から
分離されるために、金属組成中にセラミック成分が別個
に混合されない場合には、コスト的に有利となる。
【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明に係る製紙機械用プレスロールの製造
工程の一実施例を示す概略的説明図、 第２図は同じくプレスロールの製造に用いられる溶着帯
の製造工程の説明図 である。 ［符号の説明］ １……ロール本体、 ２……シリンダーマントル、 3,3……回転軸部、 ４……被覆層、 10……溶着ヘッド、 11……シールドパウダーアーク。 20……溶着帯、 Ｘ……回転方向。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 １．ロール本体がシリンダーマントルと、このシリンダ
    ーマントルの両端部に設けた回転軸部とからなると共
    に、前記シリンダーマントルの表面に比較的多量のクロ
    ムを含む被覆層を形成してなる金属製のプレスロールを
    製造するにあたり、セラミック群 Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、SiC、TiC、Cr3C2、WC、Nb
    C、VC、Cr7C3 の何れかから選択されたセラミックと比較的多量のクロ
    ムを含む少なくとも一部がステンレススチールである金
    属との混合組成の溶着帯を準備し、前記溶着帯を溶着速
    度よりも速く供給して前記シリンダーマントルの表面に
    帯溶着し、円周方向に帯状となる被覆層を前記マントル
    上に、中間層を介在させること無く、直接形成すること
    を特徴とする製紙機械用プレスロールの製造方法。 ２．前記溶着帯は、幅寸法30〜50mm、厚さ寸法約0.5mm
    であることを特徴とする請求項１に記載の製紙機械用プ
    レスロールの製造方法。
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