JP3073400B2 - 段ロール及びその製造方法 - Google Patents
段ロール及びその製造方法Info
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/80—After-treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B31—MAKING ARTICLES OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER; WORKING PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
- B31F—MECHANICAL WORKING OR DEFORMATION OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
- B31F1/00—Mechanical deformation without removing material, e.g. in combination with laminating
- B31F1/20—Corrugating; Corrugating combined with laminating to other layers
- B31F1/24—Making webs in which the channel of each corrugation is transverse to the web feed
- B31F1/26—Making webs in which the channel of each corrugation is transverse to the web feed by interengaging toothed cylinders cylinder constructions
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は段ボールを製造する設備
であるシングルフェーサに適用する段ロールに関する。
であるシングルフェーサに適用する段ロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】シングルフェーサは通常図３に略示的断
面図で示すような構造になっている。即ち、同図におい
て１は上段ロール、２は下段ロール、３は圧力ロール、
４は糊付ロール、５はメータロール、６は糊容器、７は
芯紙、８はライナ、９は片面段ボールシートを夫々示し
ている。先ず、前記シングルフェーサによる片面段ボー
ルシート９の製造工程について説明すると、芯紙７は上
段ロール１側に供給され上段ロール１と下段ロール２の
噛合部に噛込まれて波形状に成形されたシートとなり、
次に芯紙７は下段ロール２の回転と共に移送され、糊容
器６内の糊が糊付ロール４によりすくい上げられ、メー
タロール５で糊膜調整が行われた後、糊付ロール４によ
って芯紙７の段頂部に糊付される。一方、圧力ロール３
側に供給されたライナ８と前記糊付された芯紙７は、下
段ロール２と圧力ロール３の加圧部において接着され
て、片面段ボールシート９となる。
面図で示すような構造になっている。即ち、同図におい
て１は上段ロール、２は下段ロール、３は圧力ロール、
４は糊付ロール、５はメータロール、６は糊容器、７は
芯紙、８はライナ、９は片面段ボールシートを夫々示し
ている。先ず、前記シングルフェーサによる片面段ボー
ルシート９の製造工程について説明すると、芯紙７は上
段ロール１側に供給され上段ロール１と下段ロール２の
噛合部に噛込まれて波形状に成形されたシートとなり、
次に芯紙７は下段ロール２の回転と共に移送され、糊容
器６内の糊が糊付ロール４によりすくい上げられ、メー
タロール５で糊膜調整が行われた後、糊付ロール４によ
って芯紙７の段頂部に糊付される。一方、圧力ロール３
側に供給されたライナ８と前記糊付された芯紙７は、下
段ロール２と圧力ロール３の加圧部において接着され
て、片面段ボールシート９となる。
【０００３】段ロール１，２の母材は通常普通鋼或は合
金鋼で製作され、歯部は耐摩耗性と耐ヘタリ性改善のた
め高周波焼入れ後、５０〜１００μの硬質クロムメッキ
などが施されている。この理由は前記したように芯紙７
の波形成形過程において、詳細には図２に示した段ロー
ル１，２の噛合状態を表わす拡大断面図のように、芯紙
７は両段ロール１，２の噛合い中に、段頂部を滑りなが
ら引き込まれることになるため、段山部の耐摩耗性が要
求されるし、また異物の噛み込みによる段頂部の変形を
小さくするために耐ヘタリ性が要求される。
金鋼で製作され、歯部は耐摩耗性と耐ヘタリ性改善のた
め高周波焼入れ後、５０〜１００μの硬質クロムメッキ
などが施されている。この理由は前記したように芯紙７
の波形成形過程において、詳細には図２に示した段ロー
ル１，２の噛合状態を表わす拡大断面図のように、芯紙
７は両段ロール１，２の噛合い中に、段頂部を滑りなが
ら引き込まれることになるため、段山部の耐摩耗性が要
求されるし、また異物の噛み込みによる段頂部の変形を
小さくするために耐ヘタリ性が要求される。
【０００４】このように種々の加工が施された段ロール
であるが、段頂部に凹みがあると段成形が不良となるた
め、クロムめっき層が摩耗して寿命となり再めっきする
ときには、凹みを除去するため段山部を研磨する。この
結果当然段ロールの径は最低でも凹みの量の２倍は小さ
くなる。一方、段山の高さは段ボールの強度などから一
定の高さが要求されるため、谷底径も同様に小さくな
る。即ち段ロールは段山数は一定であるが周長が短くな
るため、ライナー単位長さ当りに使用される芯紙の量は
多くなる。この結果は段ボールシートのコストを増加さ
せるため、現在では２〜３回の再研磨、再めっきして使
用した後にはロール全体を廃却している。このように段
頂部に生ずる凹みは、段ロールの廃却という重大な損失
につらなっており、運転中の異物噛み込み等によって生
じる凹みが防止出来ればその効果は極めて大である。
であるが、段頂部に凹みがあると段成形が不良となるた
め、クロムめっき層が摩耗して寿命となり再めっきする
ときには、凹みを除去するため段山部を研磨する。この
結果当然段ロールの径は最低でも凹みの量の２倍は小さ
くなる。一方、段山の高さは段ボールの強度などから一
定の高さが要求されるため、谷底径も同様に小さくな
る。即ち段ロールは段山数は一定であるが周長が短くな
るため、ライナー単位長さ当りに使用される芯紙の量は
多くなる。この結果は段ボールシートのコストを増加さ
せるため、現在では２〜３回の再研磨、再めっきして使
用した後にはロール全体を廃却している。このように段
頂部に生ずる凹みは、段ロールの廃却という重大な損失
につらなっており、運転中の異物噛み込み等によって生
じる凹みが防止出来ればその効果は極めて大である。
【０００５】図１の○印は寿命に到った実機段ロールの
段頂部の硬さ（ショアー硬さＨｓ）と凹みの数（肉眼で
観察）を示したもので、硬度が低い場合にはかなり多数
の凹みが生じていることが分る。又同図の包絡線に示さ
れるようにＨｓ＞８０にすれば凹みすなわち圧痕をほぼ
０にすることが可能となることが分る。以上は耐摩耗性
向上のためにクロムめっきが施工された場合であり、ク
ロムめっきの場合皮膜の靱性が大であるばかりなく、密
着性も大なるため、圧痕が生じても皮膜の剥離は生じな
いが、クロムめっき膜以上の硬さ（Ｈｖ＞１０００）の
皮膜、例えばダイヤモンドコーティグ、ＴｉＣコーティ
ング、ＳｉＣ分散Ｎｉ−Ｐめっき膜などによって段ロー
ルの耐摩耗性を著しく向上させようとの試みがある。し
かし、圧痕の発生により皮膜の剥離が生じ易く従来の段
ロール母材への適用は困難な実情にある。現在段ロール
への実用的な試みとして硬さがＨｖ＝１１５０程度のＷ
Ｃ−Ｃｏ溶射膜を施工する方法があるが、この方法では
摩耗量は著しく低減する傾向にあるが、段ロール母材硬
度が低いことに起因して圧痕部に剥離が発生し易く段ボ
ール品質の低下をきたすとともに、期待する寿命向上が
それ程得られていない現状にある。
段頂部の硬さ（ショアー硬さＨｓ）と凹みの数（肉眼で
観察）を示したもので、硬度が低い場合にはかなり多数
の凹みが生じていることが分る。又同図の包絡線に示さ
れるようにＨｓ＞８０にすれば凹みすなわち圧痕をほぼ
０にすることが可能となることが分る。以上は耐摩耗性
向上のためにクロムめっきが施工された場合であり、ク
ロムめっきの場合皮膜の靱性が大であるばかりなく、密
着性も大なるため、圧痕が生じても皮膜の剥離は生じな
いが、クロムめっき膜以上の硬さ（Ｈｖ＞１０００）の
皮膜、例えばダイヤモンドコーティグ、ＴｉＣコーティ
ング、ＳｉＣ分散Ｎｉ−Ｐめっき膜などによって段ロー
ルの耐摩耗性を著しく向上させようとの試みがある。し
かし、圧痕の発生により皮膜の剥離が生じ易く従来の段
ロール母材への適用は困難な実情にある。現在段ロール
への実用的な試みとして硬さがＨｖ＝１１５０程度のＷ
Ｃ−Ｃｏ溶射膜を施工する方法があるが、この方法では
摩耗量は著しく低減する傾向にあるが、段ロール母材硬
度が低いことに起因して圧痕部に剥離が発生し易く段ボ
ール品質の低下をきたすとともに、期待する寿命向上が
それ程得られていない現状にある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図１に示したように、
凹みを防止する有効な方法は、段山硬さをＨｓ＞８０と
することである。段ロールの素材は現在クロムモリブデ
ン鋼などで作られているが、鋼を焼入れ処理してＨｓ＞
８０に硬化するためには、０．４０％以上の炭素を含有
する鋼を選択する必要がある（宗孝「一歩先をいく機械
材料選び」技術評論社（昭５４．３）第２１１頁）。図
４に示す通り、段ロールのシェル１２と軸１０は溶接部
１１で組み立てられており、又内部には１０ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 Ｇ以上の蒸気を導入する圧力容器のため溶接技術上
の問題もあり法規上でも０．３５％以上の炭素を含有す
る鋼は使用が規制されている。即ち、溶接構造を採用す
る限り素材でのＨｓ＞８０の実現は不可能である。この
ため段山部をＨｓ＞８０とするためには、段山部に浸炭
焼入れとか、窒化或は高炭素、高合金鋼を肉盛後熱処理
するなどの方法が考えられるが、浸炭・焼入れ法では処
理温度を例えば９３０℃程度と高くする場合には、処理
歪が大きく、仕上げ加工すると、浸炭焼入れ層厚さが不
均一となる。又肉盛法では均一厚さの肉盛が困難であ
る。上記のように高い温度で処理し製作した段ロールで
は使用温度である１８０℃程度に加熱した場合、円周方
向での熱膨張の不均一さに起因する熱変形のために、上
下段ロール或は圧力ロールとの接触加圧が不均一とな
り、成形不良、貼合不良等の発生が懸念される。又浸炭
層や肉盛層厚さの不均一は残留応力の円周方向分布を不
均一にする。この結果、使用時の振動や加熱サイクルに
よる残留応力の解放は段ロールに曲り変形を起し、上記
熱変形と合せ問題を大きくする。
凹みを防止する有効な方法は、段山硬さをＨｓ＞８０と
することである。段ロールの素材は現在クロムモリブデ
ン鋼などで作られているが、鋼を焼入れ処理してＨｓ＞
８０に硬化するためには、０．４０％以上の炭素を含有
する鋼を選択する必要がある（宗孝「一歩先をいく機械
材料選び」技術評論社（昭５４．３）第２１１頁）。図
４に示す通り、段ロールのシェル１２と軸１０は溶接部
１１で組み立てられており、又内部には１０ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 Ｇ以上の蒸気を導入する圧力容器のため溶接技術上
の問題もあり法規上でも０．３５％以上の炭素を含有す
る鋼は使用が規制されている。即ち、溶接構造を採用す
る限り素材でのＨｓ＞８０の実現は不可能である。この
ため段山部をＨｓ＞８０とするためには、段山部に浸炭
焼入れとか、窒化或は高炭素、高合金鋼を肉盛後熱処理
するなどの方法が考えられるが、浸炭・焼入れ法では処
理温度を例えば９３０℃程度と高くする場合には、処理
歪が大きく、仕上げ加工すると、浸炭焼入れ層厚さが不
均一となる。又肉盛法では均一厚さの肉盛が困難であ
る。上記のように高い温度で処理し製作した段ロールで
は使用温度である１８０℃程度に加熱した場合、円周方
向での熱膨張の不均一さに起因する熱変形のために、上
下段ロール或は圧力ロールとの接触加圧が不均一とな
り、成形不良、貼合不良等の発生が懸念される。又浸炭
層や肉盛層厚さの不均一は残留応力の円周方向分布を不
均一にする。この結果、使用時の振動や加熱サイクルに
よる残留応力の解放は段ロールに曲り変形を起し、上記
熱変形と合せ問題を大きくする。
【０００７】このように段ロールはロール間での均一な
接触を要求されるため上述のような表面硬化処理では、
円周方向に極めて均一な硬化層を形成する必要があり、
このためには処理歪の小さい表面硬化処理法を選択する
必要がある。処理歪を小さくする有効な方法は、処理温
度を低くすることであるが、このような方法の一つが前
述の窒化法である。この場合、処理温度は５５０℃〜６
００℃と高温処理での浸炭法に比べて低く、処理歪も大
巾に低減出来るが、窒化による硬化深さが０．２〜０．
３ｍｍと浅い上、仕上げ加工で窒化層が除去されること
から、窒化層の効果がなく単一処理としての使用のみで
は期待性能が得られない。つまり、従来知られている窒
化或は浸炭による単一処理では、段ロールに期待される
品質の硬化特性は得られない。以上のように従来の方法
では十分な硬化深さが得られる処理法では使用時の寸法
安定性が悪く使用不可であり、一方処理歪が小さく寸法
安定性は満足するものでは硬化深さが不十分で使用不可
であり二律背反する性質があった。
接触を要求されるため上述のような表面硬化処理では、
円周方向に極めて均一な硬化層を形成する必要があり、
このためには処理歪の小さい表面硬化処理法を選択する
必要がある。処理歪を小さくする有効な方法は、処理温
度を低くすることであるが、このような方法の一つが前
述の窒化法である。この場合、処理温度は５５０℃〜６
００℃と高温処理での浸炭法に比べて低く、処理歪も大
巾に低減出来るが、窒化による硬化深さが０．２〜０．
３ｍｍと浅い上、仕上げ加工で窒化層が除去されること
から、窒化層の効果がなく単一処理としての使用のみで
は期待性能が得られない。つまり、従来知られている窒
化或は浸炭による単一処理では、段ロールに期待される
品質の硬化特性は得られない。以上のように従来の方法
では十分な硬化深さが得られる処理法では使用時の寸法
安定性が悪く使用不可であり、一方処理歪が小さく寸法
安定性は満足するものでは硬化深さが不十分で使用不可
であり二律背反する性質があった。
【０００８】即ち使用中に凹みが生じない段ロールを実
現するためには、凹み防止に必要な硬化深さを明らかに
し、更にそのような硬化深さを満足する処理歪の小さい
表面硬化法を実現する必要がある。この他、前述したよ
うに、クロムめっき膜以上の硬度を有する皮膜は靭性が
低く、母材との密着力も小さいため圧痕が生ずるような
硬さの段ロールでは剥離するため、適用困難でありクロ
ムめっき膜以上に耐摩耗性を向上させるためにも圧痕の
生じない段ロールの開発が必要であった。本発明はこの
ような従来技術の問題点を解消し、段山頂部の圧痕の発
生を防止すると共に耐摩耗性を増加し、その結果ロール
本体の寿命を大巾に改善した段ロールを提供することを
目的とする。
現するためには、凹み防止に必要な硬化深さを明らかに
し、更にそのような硬化深さを満足する処理歪の小さい
表面硬化法を実現する必要がある。この他、前述したよ
うに、クロムめっき膜以上の硬度を有する皮膜は靭性が
低く、母材との密着力も小さいため圧痕が生ずるような
硬さの段ロールでは剥離するため、適用困難でありクロ
ムめっき膜以上に耐摩耗性を向上させるためにも圧痕の
生じない段ロールの開発が必要であった。本発明はこの
ような従来技術の問題点を解消し、段山頂部の圧痕の発
生を防止すると共に耐摩耗性を増加し、その結果ロール
本体の寿命を大巾に改善した段ロールを提供することを
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために開発されたものであって、（１）段ボール
の芯紙に波形を形成させる段ロールの製造方法におい
て、同段ロールの外周に歯形状段山を加工形成した後、
窒化処理又は浸炭窒化処理を行い、次いで前記段ロール
の段山部を焼入れ及び焼戻し処理を行うことにより段山
の表面硬さをＨｓ８０以上とし、更に同段山部表面に耐
食性耐摩耗性皮膜を形成することを特徴とする段ロール
の製造方法及び（２）外周に歯形状の段山を有する段ロ
ールにおいて、該段ロールの段山部母材を窒化又は浸炭
窒化処理に付した後焼入れ処理を施してなり、該段山部
頂部又は段山部形状に沿って厚さ０．６ｍｍ以上でショ
ア硬さＨｓ８０以上の高硬度外層を有することを特徴と
する段ロールを提供するものである。
成するために開発されたものであって、（１）段ボール
の芯紙に波形を形成させる段ロールの製造方法におい
て、同段ロールの外周に歯形状段山を加工形成した後、
窒化処理又は浸炭窒化処理を行い、次いで前記段ロール
の段山部を焼入れ及び焼戻し処理を行うことにより段山
の表面硬さをＨｓ８０以上とし、更に同段山部表面に耐
食性耐摩耗性皮膜を形成することを特徴とする段ロール
の製造方法及び（２）外周に歯形状の段山を有する段ロ
ールにおいて、該段ロールの段山部母材を窒化又は浸炭
窒化処理に付した後焼入れ処理を施してなり、該段山部
頂部又は段山部形状に沿って厚さ０．６ｍｍ以上でショ
ア硬さＨｓ８０以上の高硬度外層を有することを特徴と
する段ロールを提供するものである。
【００１０】これを更に具体的に説明すると、段ロール
の母材としては、従来同様普通鋼（構造用炭素鋼Ｓ４３
Ｃ、Ｃ＝０．３０〜０．３８）又は合金鋼（クロムモリ
ブデン鋼ＳＣＭ４４０、Ｃ＝０．３８〜０．４３）等を
用いる。強度上の問題もあるが、熱処理による硬さの向
上には炭素＋窒素が寄与するため炭素量の多い材料の使
用は窒化侵入量が少なくてすみ窒化処理に有利となる。
上記窒化処理又は浸炭窒化処理としては、ガス窒化法イ
オン窒化法、イオン浸炭窒化法、低温ガス浸炭窒化法、
溶融塩中で浸炭窒化するタフトライド法等があるが、こ
れらは低温処理のため処理歪は小さいが、Ｈｓ＞８０を
満足する硬化層厚さが小さいので、段山部のみの局部加
熱処理を行う。すなわち、局部加熱に適し（他は２００
〜３００℃以下）、処理歪を小さくすることのできる焼
入れ法、例えば高周波焼入れ、レーザー焼入れ、火炎焼
入れ（火炎としてはガス炎のほか、プラズマ炎、アーク
炎などを含む）等を適用し、それにより硬化層の厚さを
大巾に増加することができる。図５は、イオン窒化法と
高周波焼き入れを組合せたときの硬化層断面の硬さ分布
を示している。これによると、窒化処理に続いて焼入れ
を行うことが、所望の厚さのＨｓ＞８０の硬化層を形成
するのに重要であることがわかる。尚、浸炭・窒化に続
く焼入れによるＨｓ＞８０の硬化層の増加は、浸炭・窒
化により固溶した炭素、窒素の拡散増加による焼入れ性
の向上によるものである。
の母材としては、従来同様普通鋼（構造用炭素鋼Ｓ４３
Ｃ、Ｃ＝０．３０〜０．３８）又は合金鋼（クロムモリ
ブデン鋼ＳＣＭ４４０、Ｃ＝０．３８〜０．４３）等を
用いる。強度上の問題もあるが、熱処理による硬さの向
上には炭素＋窒素が寄与するため炭素量の多い材料の使
用は窒化侵入量が少なくてすみ窒化処理に有利となる。
上記窒化処理又は浸炭窒化処理としては、ガス窒化法イ
オン窒化法、イオン浸炭窒化法、低温ガス浸炭窒化法、
溶融塩中で浸炭窒化するタフトライド法等があるが、こ
れらは低温処理のため処理歪は小さいが、Ｈｓ＞８０を
満足する硬化層厚さが小さいので、段山部のみの局部加
熱処理を行う。すなわち、局部加熱に適し（他は２００
〜３００℃以下）、処理歪を小さくすることのできる焼
入れ法、例えば高周波焼入れ、レーザー焼入れ、火炎焼
入れ（火炎としてはガス炎のほか、プラズマ炎、アーク
炎などを含む）等を適用し、それにより硬化層の厚さを
大巾に増加することができる。図５は、イオン窒化法と
高周波焼き入れを組合せたときの硬化層断面の硬さ分布
を示している。これによると、窒化処理に続いて焼入れ
を行うことが、所望の厚さのＨｓ＞８０の硬化層を形成
するのに重要であることがわかる。尚、浸炭・窒化に続
く焼入れによるＨｓ＞８０の硬化層の増加は、浸炭・窒
化により固溶した炭素、窒素の拡散増加による焼入れ性
の向上によるものである。
【００１１】凹み防止に必要なＨｓ＞８０の硬化層厚さ
は、窒化処理や浸炭窒化処理のみでは非常な長時間を要
し実用的に得るのが難しく、そこで本発明に従がい低温
での窒化法又は浸炭・窒化法と局部加熱焼入れを併用し
た複合熱処理法を行うことにより凹み防止を効果的に達
成した。図６は、硬化層深さと圧痕深さの関係を示すグ
ラフで凹み防止のためにはＨｓ＞８０の硬化層の厚さが
少なくとも０．６ｍｍ以上、好ましくは１．０ｍｍ以上
必要で、これを図５と組合せてみると、このためには窒
化法に高周波焼入れによる局部加熱焼入れ法を組合せる
ことが必要であることがわかる。
は、窒化処理や浸炭窒化処理のみでは非常な長時間を要
し実用的に得るのが難しく、そこで本発明に従がい低温
での窒化法又は浸炭・窒化法と局部加熱焼入れを併用し
た複合熱処理法を行うことにより凹み防止を効果的に達
成した。図６は、硬化層深さと圧痕深さの関係を示すグ
ラフで凹み防止のためにはＨｓ＞８０の硬化層の厚さが
少なくとも０．６ｍｍ以上、好ましくは１．０ｍｍ以上
必要で、これを図５と組合せてみると、このためには窒
化法に高周波焼入れによる局部加熱焼入れ法を組合せる
ことが必要であることがわかる。
【００１２】上記の様な素材の熱処理は、例えば、次の
条件で行う。 又、耐磨耗性皮膜の形成方法は、一般に下記の様な条件
で行う： 硬質クロムメッキ ＷＣ−Ｃｏ溶射 ＴｉＮコーテイング １０-4ＴｏｒｒのＮ2 雰囲気中で３００℃に余熱後、Ｔ
ｉを蒸発させるルツボと段ロール間に約１Ｋｖの直流電
圧を印加し、約１μm ／ｈｒの蒸着速度で段ロールを回
転しながら成膜する。尚、蒸着に先立ちコーテイング面
はＡｒスパッタリングによりクリーニングを行う。
条件で行う。 又、耐磨耗性皮膜の形成方法は、一般に下記の様な条件
で行う： 硬質クロムメッキ ＷＣ−Ｃｏ溶射 ＴｉＮコーテイング １０-4ＴｏｒｒのＮ2 雰囲気中で３００℃に余熱後、Ｔ
ｉを蒸発させるルツボと段ロール間に約１Ｋｖの直流電
圧を印加し、約１μm ／ｈｒの蒸着速度で段ロールを回
転しながら成膜する。尚、蒸着に先立ちコーテイング面
はＡｒスパッタリングによりクリーニングを行う。
【００１３】
【作用】図１より段山頂部の硬さがＨｓ＞８０であれば
凹みを防止出来ることが分り、図６より硬化層（Ｈｓ＞
８０）の深さは最低０．６ｍｍ以上、望ましくは１．０
ｍｍ以上あれば十分に硬化層が厚い場合とほぼ同程度の
耐凹み性のあることが分る。このように凹み防止に必要
な硬化層を見い出したことにより、処理歪を低減するた
めに望ましい低温処理で硬化層を形成する窒化処理など
の実現の可能性が出てくる。しかし、図５に示したよう
に窒化処理のみでは０．６ｍｍを超える硬化層の形成は
不可能であり、本処理に高周波焼入れなどの局部焼入れ
処理を併用することにより必要な硬化深さを達成するこ
とが出来る。
凹みを防止出来ることが分り、図６より硬化層（Ｈｓ＞
８０）の深さは最低０．６ｍｍ以上、望ましくは１．０
ｍｍ以上あれば十分に硬化層が厚い場合とほぼ同程度の
耐凹み性のあることが分る。このように凹み防止に必要
な硬化層を見い出したことにより、処理歪を低減するた
めに望ましい低温処理で硬化層を形成する窒化処理など
の実現の可能性が出てくる。しかし、図５に示したよう
に窒化処理のみでは０．６ｍｍを超える硬化層の形成は
不可能であり、本処理に高周波焼入れなどの局部焼入れ
処理を併用することにより必要な硬化深さを達成するこ
とが出来る。
【００１４】凹み防止に必要な硬化層深さの最小値につ
いては上述の通りであるが、硬化層深さの最大値は圧力
容器（段ロールシェル）の安全性からＡＳＴＭ規格で規
制されており、段山の谷底から９．５ｍｍ以内にとどめ
るのが好ましい（δ＜９．５ｍｍ）。尚最小硬化層深さ
は凹みが段山頂部のみであることが多いことから一般に
は、段山の全ての位置で上記の硬化深さを確保する必要
はなく、段山頂部のみの硬化で十分であり、レーザー焼
入れや火炎焼入れの場合、加熱が段頂部に集中し易く焼
入れは段頂部のみとなっても実用上差支えない。次にク
ロムめっき膜以上の硬さを有する皮膜の剥離防止につい
ては、図１、図６の結果より圧痕の発生が阻止されるた
め、当然剥離も防止出来、これら硬質皮膜の適用による
摩耗寿命の向上を効果的に達成することが出来る。
いては上述の通りであるが、硬化層深さの最大値は圧力
容器（段ロールシェル）の安全性からＡＳＴＭ規格で規
制されており、段山の谷底から９．５ｍｍ以内にとどめ
るのが好ましい（δ＜９．５ｍｍ）。尚最小硬化層深さ
は凹みが段山頂部のみであることが多いことから一般に
は、段山の全ての位置で上記の硬化深さを確保する必要
はなく、段山頂部のみの硬化で十分であり、レーザー焼
入れや火炎焼入れの場合、加熱が段頂部に集中し易く焼
入れは段頂部のみとなっても実用上差支えない。次にク
ロムめっき膜以上の硬さを有する皮膜の剥離防止につい
ては、図１、図６の結果より圧痕の発生が阻止されるた
め、当然剥離も防止出来、これら硬質皮膜の適用による
摩耗寿命の向上を効果的に達成することが出来る。
【００１５】
【実施例】以下本発明を実施例により更に詳細に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。 （実施例１）図７は母材材質ＳＣＭ４４０にイオン窒化
後高周波焼入れをした段ロール段山部の断面を示したも
ので、１３はＨｓ＞８０以上への硬化層であり、硬化深
さδは０．６ｍｍ以上が確保されるよう処理した。引続
き、段ロール外周部を研磨後サージェント浴にて硬質ク
ロムめっき１５（硬さＨｖ９５０〜１０００）を１００
μ厚さに施した。このように処理した段ロールを試作後
６ヶ月使用し、その時の圧痕の状態を観察した結果、凹
みの数は０になっていることが確認された。
るが、本発明はこれに限定されるものではない。 （実施例１）図７は母材材質ＳＣＭ４４０にイオン窒化
後高周波焼入れをした段ロール段山部の断面を示したも
ので、１３はＨｓ＞８０以上への硬化層であり、硬化深
さδは０．６ｍｍ以上が確保されるよう処理した。引続
き、段ロール外周部を研磨後サージェント浴にて硬質ク
ロムめっき１５（硬さＨｖ９５０〜１０００）を１００
μ厚さに施した。このように処理した段ロールを試作後
６ヶ月使用し、その時の圧痕の状態を観察した結果、凹
みの数は０になっていることが確認された。
【００１６】（実施例２）図８は母材ＳＣＭ４４０にイ
オン窒化後、ＣＯ2 レーザー光を段山に沿って移動しな
がら照射し焼入れ後、研磨、クロムめっきをした段ロー
ル段山部の断面を示したもので、硬化部１３′は段頂部
のみになっている。１４は窒素の浸入層であるが焼入れ
されていないため硬さは当然低い。硬化層深さδは０．
６ｍｍ以上になるよう処理した。上記のように試作した
段ロールを６ヶ月及び１年間使用後、表面の圧痕の状態
を観察したが予想通り段頂部は勿論、硬化していない段
山側面部、谷底部についても圧痕はみられなかった。
オン窒化後、ＣＯ2 レーザー光を段山に沿って移動しな
がら照射し焼入れ後、研磨、クロムめっきをした段ロー
ル段山部の断面を示したもので、硬化部１３′は段頂部
のみになっている。１４は窒素の浸入層であるが焼入れ
されていないため硬さは当然低い。硬化層深さδは０．
６ｍｍ以上になるよう処理した。上記のように試作した
段ロールを６ヶ月及び１年間使用後、表面の圧痕の状態
を観察したが予想通り段頂部は勿論、硬化していない段
山側面部、谷底部についても圧痕はみられなかった。
【００１７】（実施例３〜１１）
【表１】 以上、何れの場合にも良好な結果が得られた。
【００１８】（実施例１２）実施例１〜１１の場合、硬
化層の上に施工される耐摩耗性皮膜はクロムめっき膜１
８であるが本実施例では図９に示されるように、実施例
１の硬化層の上にクロムめっき膜１５に代えて３０μｍ
厚さのＳｉＣ分散Ｎｉ−Ｐめっき膜１５（Ｈｖ＝１２５
０）を施工した。本段ロールを使用した結果、使用中圧
痕の発生はなく、又このためＳｉＣ分散Ｎｉ−Ｐめっき
膜の剥離もなく摩耗寿命もクロムめっき膜１００μｍ厚
以上を示した。
化層の上に施工される耐摩耗性皮膜はクロムめっき膜１
８であるが本実施例では図９に示されるように、実施例
１の硬化層の上にクロムめっき膜１５に代えて３０μｍ
厚さのＳｉＣ分散Ｎｉ−Ｐめっき膜１５（Ｈｖ＝１２５
０）を施工した。本段ロールを使用した結果、使用中圧
痕の発生はなく、又このためＳｉＣ分散Ｎｉ−Ｐめっき
膜の剥離もなく摩耗寿命もクロムめっき膜１００μｍ厚
以上を示した。
【００１９】（実施例１３） 実施例１の段ロールの硬化層の上にクロムめっき膜１５
に替えて、図９に示されるように、硬さＨｖ１８００の
ＴｉＮコーティング（５μｍ）１５を施工した。本段ロ
ールを使用した結果、圧痕の発生は勿論、ＴｉＮコーテ
ィングの剥離もなく１００μｍ厚さのクロムめっき膜以
上の摩耗寿命を示した。尚、クロムめっき膜硬さ以上の
硬化膜としては上記例に限定されるものではなく、ダイ
ヤモンドコーティング、ダイヤモンドライクカーボン皮
膜、ダイヤモンド電着膜、ｃＢＮコーティング、ＴｉＣ
コーティング、ＷＣ−Ｃｏ溶射膜などについても適用可
能である。尚、上記実施例において高周波焼入れ、火炎
焼入れ、レーザ焼入れは、段山先端温度が約８５０℃に
なるよう加熱源の出力と移動速度を調整して処理、その
後直ちに水冷した。引続き約２００℃×３ＨＲにて焼戻
し処理を実施している。
に替えて、図９に示されるように、硬さＨｖ１８００の
ＴｉＮコーティング（５μｍ）１５を施工した。本段ロ
ールを使用した結果、圧痕の発生は勿論、ＴｉＮコーテ
ィングの剥離もなく１００μｍ厚さのクロムめっき膜以
上の摩耗寿命を示した。尚、クロムめっき膜硬さ以上の
硬化膜としては上記例に限定されるものではなく、ダイ
ヤモンドコーティング、ダイヤモンドライクカーボン皮
膜、ダイヤモンド電着膜、ｃＢＮコーティング、ＴｉＣ
コーティング、ＷＣ−Ｃｏ溶射膜などについても適用可
能である。尚、上記実施例において高周波焼入れ、火炎
焼入れ、レーザ焼入れは、段山先端温度が約８５０℃に
なるよう加熱源の出力と移動速度を調整して処理、その
後直ちに水冷した。引続き約２００℃×３ＨＲにて焼戻
し処理を実施している。
【００２０】
【発明の効果】本発明の段ロールによると、使用中に生
じていた段山頂部の凹み（圧痕）の発生が防止され、そ
の結果、 クロムめっき層摩耗後の再めっき時の段山の再研磨
工程が不要か極めて短時間となる（コスト低減、工期短
縮）、 段繰り率の悪化（芯紙の使用量の増加による段ボー
ルシートコストの増加）の防止、 ロール本体の寿命が大巾に増加、 圧痕が生ずるため剥離が生じ従来適用不可能であっ
た高耐摩皮膜（「例」ダイヤモンドコーティング、Ｔｉ
Ｃコーティング、ＴｉＮコーティング、ＳｉＣ分散Ｎｉ
−Ｐめっき、など）が採用可能となり、長寿命化が可能
となる、 という優れた効果が奏せられる。
じていた段山頂部の凹み（圧痕）の発生が防止され、そ
の結果、 クロムめっき層摩耗後の再めっき時の段山の再研磨
工程が不要か極めて短時間となる（コスト低減、工期短
縮）、 段繰り率の悪化（芯紙の使用量の増加による段ボー
ルシートコストの増加）の防止、 ロール本体の寿命が大巾に増加、 圧痕が生ずるため剥離が生じ従来適用不可能であっ
た高耐摩皮膜（「例」ダイヤモンドコーティング、Ｔｉ
Ｃコーティング、ＴｉＮコーティング、ＳｉＣ分散Ｎｉ
−Ｐめっき、など）が採用可能となり、長寿命化が可能
となる、 という優れた効果が奏せられる。
【図１】本発明の基礎となる圧痕防止に必要な硬さを示
す図、段山硬さを凹みの数の関係を示すグラフ。
す図、段山硬さを凹みの数の関係を示すグラフ。
【図２】段ロールの噛合状態を示す拡大断面図。
【図３】シングルフェーサの略示的断面図。
【図４】段ロールの断面図。
【図５】（イオン窒化＋高周波焼入れ）をした時の硬化
層断面の硬さ分布を示すグラフ。
層断面の硬さ分布を示すグラフ。
【図６】硬化層深さと圧痕深さの関係をグラフ。
【図７】実施例１の段ロールの硬化層の深さ分布を示す
断面図。
断面図。
【図８】実施例２の段ロールの硬化層の深さ分布を示す
断面図。
断面図。
【図９】実施例１２，１３の段ロールの硬化層をその上
に形成された耐摩耗皮膜の状況を示す断面図。
に形成された耐摩耗皮膜の状況を示す断面図。
１：段ロール ２：段ロール ３：圧力ロール ４：糊付ロール ５：メータロール ６：糊容器 ７：芯紙 ８：ライナ ９：片面ダンボールシート 10：軸 11：溶接部 12：シェル 13：硬化層 13′：硬化部 14：窒化層 15：耐摩耗性皮膜 16：段山部 17：段頂部 18：谷底部 δ：硬化層深さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ // Ｂ３１Ｆ 1/26 Ｂ３１Ｆ 1/26 (72)発明者 丸山 善昭 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22 号 三菱重工業株式会社 広島研究所内 (72)発明者 山根 比出則 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22 号 三菱重工業株式会社 広島研究所内 (72)発明者 出羽 昭夫 広島県三原市寿町一丁目１番地 三原菱 重エンジニアリング株式会社 (56)参考文献 特開 平１−177924（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−128720（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21D 9/00 - 9/44 C21D 9/50 C23C 8/00 - 8/38 B31F 1/26 B31F 1/28
Claims (7)
- 【請求項１】 段ボールの芯紙に波形を形成させる段ロ
ールの製造方法において、同段ロールの外周に歯形状段
山を加工形成した後、窒化処理又は浸炭窒化処理を行
い、次いで前記段ロールの段山部を焼入れ及び焼戻し処
理を行うことにより、段山の表面硬さをＨｓ８０以上と
し、更に同段山部表面に耐食性耐摩耗性皮膜を形成する
ことを特徴とする段ロールの製造方法。 - 【請求項２】 窒化処理をガス窒化法又はイオン窒化法
により行う請求項１に記載の段ロールの製造方法。 - 【請求項３】 浸炭窒化処理をガス浸炭・窒化処理法、
イオン浸炭・窒化処理法又はタフトライド処理法により
行う請求項１に記載の段ロールの製造方法。 - 【請求項４】 焼入れ処理を高周波焼入れ法、レーザ焼
入れ法又は火炎焼入れ法により行う請求項１〜３の何れ
かに記載の段ロールの製造方法。 - 【請求項５】 耐摩耗性皮膜が、硬質クロムメッキ、Ｓ
ｉＣ分散のＮｉ−Ｐメッキ、ＴｉＮ皮膜、ＴｉＣ皮膜、
ｃＢＮ皮膜、ダイヤモンド皮膜、ダイヤモンドライクカ
ーボン皮膜、ダイヤモンド電着膜、又はＷＣ−Ｃｏ溶射
皮膜である請求項１〜４の何れかに記載の段ロールの製
造方法。 - 【請求項６】 外周に歯形状の段山を有する段ロールに
おいて、該段ロールの段山部母材を窒化又は浸炭窒化処
理に付した後焼入れ処理を施してなり、該段山部頂部又
は段山部形状に沿って厚さ０．６ｍｍ以上でショア硬さ
Ｈｓ８０以上の高硬度外層を有することを特徴とする段
ロール。 - 【請求項７】 段形状に沿って耐摩耗性被覆を有する請
求項６の段ロール。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06190491A JP3073400B2 (ja) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | 段ロール及びその製造方法 |
| DE69503325T DE69503325T3 (de) | 1994-08-12 | 1995-08-04 | Wellzylinder und seine Herstellung |
| EP95112337A EP0696648B2 (en) | 1994-08-12 | 1995-08-04 | Corrugating roll and manufacturing method thereof |
| US08/513,082 US5669988A (en) | 1994-08-12 | 1995-08-09 | Corrugating roll and manufacturing method thereof |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06190491A JP3073400B2 (ja) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | 段ロール及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0860250A JPH0860250A (ja) | 1996-03-05 |
| JP3073400B2 true JP3073400B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=16258984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06190491A Expired - Fee Related JP3073400B2 (ja) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | 段ロール及びその製造方法 |
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| Country | Link |
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| EP (1) | EP0696648B2 (ja) |
| JP (1) | JP3073400B2 (ja) |
| DE (1) | DE69503325T3 (ja) |
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| JP2015035387A (ja) * | 2013-08-09 | 2015-02-19 | 株式会社ルイファン・ジャパン | 棒状ライト |
| CN106996323A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-08-01 | 成都亨通兆业精密机械有限公司 | 一种排气门的制备方法 |
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1994
- 1994-08-12 JP JP06190491A patent/JP3073400B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1995
- 1995-08-04 DE DE69503325T patent/DE69503325T3/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-08-04 EP EP95112337A patent/EP0696648B2/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-08-09 US US08/513,082 patent/US5669988A/en not_active Expired - Fee Related
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