JP3200647B2 - クラウン付きメタリングロール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はゲートロールコータ
ーのメタリングロールに関するものであり、さらに詳し
くは、メタリングロールの表面特性の改良に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、製紙機械の特に抄紙機のドライヤ
ーパートに組み込まれて、オンマシンコーターとしてコ
ート紙の下塗りや新聞紙の多色刷りや中質紙のオフセッ
ト印刷適性改善に対応するための微塗工にゲートロール
コーターが利用されている。その概略構成を図１に示
す。ゲートロールコーターは、１９５１年のＫＣＭコー
ターをベースに発展したもので、アプリケーターロール
１ａとメタリングロール２ａ及びファウンテンロール３
ａという３本ロールの組み合わせを１組とし、また、ア
プリケーターロール１ｂとメタリングロール２ｂ及びフ
ァウンテンロール３ｂの組み合わせを他の１組として、
これら２組が相対向して配置された構造となっている。
このうち、メタリングロール２ａ，２ｂ（インナーゲー
トロールとも称するが、以下、メタリングロールと呼
ぶ）は、直接、紙４に接触して塗工を担うアプリケター
ロール１ａ，１ｂとファウンテンロール３ａ，３ｂとに
挟まれて、それぞれ異なる線圧で加圧されながら運転さ
れている。アプリケーターロール１ａ，１ｂ自体は、通
常ウレタン樹脂が被覆されており、メタリングロール２
ａ，２ｂよりも速い速度で回転している。一方、メタリ
ングロール２ａ，２ｂの外側に位置するファウンテンロ
ール３ａ，３ｂは、ニトリルゴムで被覆されていてメタ
リングロール２ａ，２ｂよりも遅い速度で回転してい
る。

【０００３】メタリングロール２ａ，２ｂは、ゲートロ
ールコーターが出現して以来、耐摩耗性に重点が置かれ
てクロムめっき被覆されており、現在でもこれは全く変
化していない。ゲートロールコーターにおいて、紙４に
塗布する為のカラー液５ａ，５ｂは、メタリングロール
２ａ，２ｂとファウンテンロール３ａ，３ｂとの間に滴
下され、メタリングロール２ａ，２ｂを介してアプリケ
ーターロール１ａ，１ｂに転写するようになっている。
ところが、メタリングロール２ａ，２ｂの両端部近傍に
は、２本の組み合わされたアプリケーターロール１ａ，
１ｂの間を紙４が通過する範囲外に余剰カラー液を乗せ
たくないという理由から、一般的には、ウレタン樹脂、
ゴム、布製のエッジワイパーないしエッジドクターを適
用してこれらを連続的に除去している例が圧倒的に多
い。メタリングロール２ａ，２ｂに対するエッジワイパ
ー９ａ，９ｂの適用例を図４に示す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来からゲートロール
コーターは、もっぱら上質紙のプレコーターとして利用
され、この時代には、ゲートロールコーターのメタリン
グロールの寿命は、その表面に被覆されているクロムめ
っきの、特にその両端部のクロムめっきが異常に摩減し
て塗工に適さなくなった時点を目安に、表面のクロムめ
っきを完全に除去した後、新たにクロムめっきを被覆し
直して再生するのが一般的な使用状況であった。しかる
に、近年、新聞紙印刷のオフ輪化や多色印刷の要求から
新聞用抄紙機に新たにゲートロールコーターを組み込む
例や、中質紙をグレードアップする為に中質紙用抄紙機
にも採用され始めているのが実状である。

【０００５】このようにゲートロールコーターが数多く
の抄紙機に採用され始めるに従って、従来からの懸案事
項であるメタリングロールの両端異常摩耗現象に付け加
えて、新たにクロムめっきの腐食トラブルが多発するよ
うになってきた。この腐食トラブルは、ユーザーの要求
によって製紙会社が金属に対して腐食性のある新たなカ
ラー液を使用し始めたことや、ゲートロールコーターを
間断的にしか運転せず、休転中に腐食するのが原因であ
るが、先のロール両端摩耗の問題にしても、また腐食の
問題にしても、それらが原因でトラブルの発生する期間
（寿命）が一定せず、時には数箇月という短寿命である
場合がある。

【０００６】本発明は、ゲートロールコーターが開発さ
れて以来、手付かずのままに放置されていた上質紙用の
メタリングロールの寿命を損なうロール両端部のクロム
めっき異常摩耗と近年中質紙及び新聞紙用のゲートロー
ルコーターのメタリングロールに多発する腐食の問題を
一挙に解決するメタリングロールを提供することを目的
とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、両端異常
摩耗やクロムめっきの腐食で使用に耐え得なくなったメ
タリングロールを詳細に観察・調査することから着手し
た。例えば、図３は寿命となったメタリングロールの直
径を軸方向に向かって何点か測定した結果である。図３
でも明らかなように、クロムめっき被覆したメタリング
ロールは、中央部からそれぞれロールの両端部に向かっ
てクロムめっきが摩耗していることが分かる。すなわ
ち、クロムめっき被覆メタリングロールの摩耗は、エッ
ジワイパー適用箇所ｅ₁ （＝２３０ｍｍ），ｅ₂ （＝２
５０ｍｍ）のみならず、広範囲に摩耗していて、必ずし
も摩耗がエッジワイパー９ａ，９ｂを押し当てているこ
とのみが原因ではないことを見出した。この現象を詳細
に究明して行くと、ウレタン樹脂製のアプリケーターロ
ールやニトリルゴム製のファウンテンロールには、ロー
ルの自重撓みや加圧運転時の撓み（キャンバー）を修正
するだけのクラウンを事前に、それぞれのロールに対し
て付与しているにも拘らず、メタリングロールは、硬質
のクロムめっきが施されているという理由で無クラウン
のストレートに仕上げられていることに原因のあること
を発見した。

【０００８】図５は加圧運転中のゲートロールコーター
の各ロールの状態を示したものであるが、もともとク
ラウン加工されて、運転時のキャンバーに対応するよう
になっているアプリケーターロール１ａ，１ｂは、均一
ニップを構成している。一方、ファウンテンロール３
ａも元々キャンバーに相当するクラウンを付されている
上に、硬度の低いニトリルゴムを被覆してあるので、メ
タリングロール２ａが形成するキャンバーに追従する。
しかるに、メタリングロール２ａは、元々アプリケー
ターロール１ａとファウンテンロール３ａとにクラウン
を付しているので、硬質被膜を施すメタリングロール２
ａの場合には不要との判断の元にストレートな状態で設
計製作されている。しかも、運転（操業）上は、アプリ
ケーターロール１ａ，１ｂのキャンバーを上回った線圧
で使用されるために、メタリングロール２ａの両端部の
みが強く加圧され、図５に示したように、アプリケータ
ーロール１ａとメタリングロール２ａの間に、塗工に支
障が無い程度の僅かな間隙（不密着部）を形成する。さ
らに、アプリケーターロール１ａよりも遅い速度で回転
しているので、ロールの両端が必然的に強く擦られる。
加えてメタリングロール２ａには、エッジワイパーが強
く押し当てられているコーターも多い。

【０００９】つまり、メタリングロールの両端が加圧さ
れることと、エッジワイパーが押し当てられることが相
俟って両端の異常摩耗を呈すると同時に、初期では、メ
タリングロールとアプリケーターロールとの間に不密着
部を形成することが、近年のクロムめっきの腐食を誘発
する原因ともなっていることを発見した。つまり、金属
を侵蝕させる性質のあるカラー液では、カラー液が不密
着部へ溜まり易いことが腐食に繋がるのである。また、
一方で、アプリケーターロールとメタリングロールとの
両端加圧は、損傷がメタリングロールだけに止まらず、
ウレタン被覆したアプリケーターロールにも及び、整面
のための研磨間隔を短くする原因ともなっている。

【００１０】以上の現象を元に、メタリングロールに施
したクロムめっきの両端摩耗と腐食の発生を同時に防止
し、寿命を延長する為には、運転時にアプリケーターロ
ールとメタリングロールとが造る両端の当たりが強い部
分と相対するロール同志の中央部付近に形成される不密
着部を無くせば良いことになり、従来まで硬質被膜を設
けてあることを理由に、無視されていたメタリングロー
ルに請求項１で示されるキャンバー値（クラウンの１／
２）に相当するクラウンをロール自体に付せば良いこと
を見い出し、本発明を完成するに至った。また、エッジ
ワイパーが押し当てられるロールにあっては、より長寿
命のメタリングロールとするためにさらに検討を重ねた
結果、耐摩耗性がクロムめっきよりも優れたタングステ
ンカーバイト系のサーメット溶射をエッジワイパー適用
部に局部的に施し、残りの部分を従来通りクロムめっき
被覆する構成のロールとすることで、全面に高価なタン
グステンカーバイト系のサーメット溶射を被覆する場合
に比べて、格段に安価で耐久性のあるメタリングロール
を提供できる。

【００１１】一方、ゲートロールコーターの中には、金
属に対する腐食程度が特別著しいカラー液も存在してい
るので、この場合には、クラウン付きのクロム被覆した
上記メタリングロールとして不密着部を無くしても長寿
命とするには至らない。従って、この場合には、耐蝕性
がサーメットやクロムめっきと比べて格段に優れたセラ
ミック、特に金属酸化物系のセラミックをプラズマ溶射
等の手法で被覆したクラウン付きセラミック溶射被膜と
すれば耐蝕的にも、また耐摩耗的にも優れたメタリング
ロールを提供できる。なお、セラミックロールにクラウ
ンを付す別の理由は、メタリングロールによるアプリケ
ーターロール自体の両端摩耗を防止し、アプリケーター
ロールの表面に被覆されているウレタン樹脂が摩耗損傷
し、形状変化したものを整面するための研磨の間隔を長
く出来ることにある。被覆するセラミックとしては、カ
ラー液に対する濡れ性、クロムめっきに匹敵する耐摩耗
性、ウレタン樹脂やニトリルゴムに対する動摩擦係数が
低いこと等から、クロム系の酸化物が特に適している
が、目的に合致すれば、必ずしもこれに限定されるもの
ではない。

【００１２】なお、メタリングロールに付すクラウン
は、基本的には、下地に付しても表面にクロムめっき等
の被膜を設けた後に実施しても良いが、これらの被膜
は、ウレタン樹脂やニトリルゴムを１０ｍｍ以上被覆し
たアプリケーターロールやファウンテンロールと比べて
いずれも被膜厚みが０．５ｍｍ以下の被膜であるところ
から、どちらかと言えば下地にクラウン加工する方が良
い。

【００１３】

【発明の実施の形態】図２は本発明のクラウン付きメタ
リングロールの好ましい実施の形態を示している。メタ
リングロール２の表面に付されるクラウン８は、請求項
１の数式を満たすキャンバー値となるように決定されて
おり、素地金属ロールの表面を切削加工して予めクラウ
ン８を付しておいて、その表面にクロムめっき被覆７を
施したものである。また、ロール両端の紙端に接触する
部分Ｘには、タングステンカーバイト溶射被覆６を付し
て、運転中に付着する余剰カラー液や紙粉を除去するた
めに適用されるエッジワイパーあるいはエッジドクター
ブレードの加圧に由来する局部摩耗現象を防止する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。ま
ず、第１の実施例として、直径が５６０ｍｍ、面長が３
６５０ｍｍの中質紙塗工用のゲートロールコーターのメ
タリングロールに、０．０４ｍｍのクラウン（キャンバ
ー０．０２ｍｍ）を付し、クロムめっきを１５０μｍ施
してゲートロールコーターに組込んだ。１箇年運転後も
経過は良好で、両端面の摩耗やクロムめっきの腐食は全
く見られていない。なお、当ゲートロールコーターは、
エッジワイパーを全く利用しておらず、従来のストレー
ト仕上げのクロムめっきの場合には、９〜１２箇月で僅
かな両端摩耗を生ずると共に、クロムめっき面に微小な
膨れを無数に発生し、交換を余儀なくされていた。この
コーターの場合、カラー液に食塩を含んでおり、交換理
由は、両端面の摩耗ではなく、クロムめっきの腐食が原
因である。

【００１５】次に、第２の実施例として、直径が８１０
ｍｍ、面長が７２００ｍｍの新聞紙用ゲートロールコー
ターのメタリングロールに０．１ｍｍのクラウン加工を
施し、その両端の３００ｍｍずつをタングステンカーバ
イトニッケルクロム溶射で２００μｍ盛り、次いでそれ
以外の部分にクロムめっきを同じく２００μｍ施工し
た。グラインダ研磨加工した後、バフで面一に仕上げて
ゲートロールコーターに組み込み、１．５箇年連続運転
した。この時点で両端部の状態とクロムめっきの状態を
点検したが全く異常は見られなかった。なお、当メタリ
ングロールは、エッジワイパーを利用すると同時に、ス
ルファミン酸を添加したカラー液を利用しており、前回
実績では、９箇月でクロムめっきが腐食していた。

【００１６】次に、第３実施例として、直径が７６０ｍ
ｍ、面長が３５０６ｍｍのゲートロールコーターのメタ
リングロールに０．０５ｍｍのクラウン加工を施し、プ
ラズマ炎にて酸化クロムを２００μｍ全面に被覆した。
しかる後、鏡面に加工してゲートロールコーターに組込
み、連続２箇年運転したが、全く異常は見られなかっ
た。なお、当メタリングロールは、従来クロムめっき仕
様で、僅か６箇月の使用によってクロムの膨れと腐食が
生じていた。

【００１７】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ゲートロール
コーターのメタリングロールにクラウンを付したことに
よって、従来からのエッジワイパーによる両端摩耗とア
プリケーターロールとの両端異常加圧による腐食を回避
できる。なお、ゲートロールコーターのメタリングロー
ルに類似する機能を担う水塗工のアプリケーターロール
にも適用できる。

【００１８】請求項２の発明によれば、クロムめっき被
覆を付したことにより、両端摩耗と近年増加の一途を辿
るカラー液又はサイズ液によるクロムめっきの膨れや腐
食等を回避でき、寿命（再加工間隔）を２倍以上にも延
ばすことができるので極めて有用である。

【００１９】請求項３の発明によれば、タングステンカ
ーバイト被覆を付したことにより、運転中に付着する余
剰カラー液や紙粉を除去するために適用されるエッジワ
イパーあるいはエッジドクターブレードの加圧に由来す
る局部摩耗現象を防止することができる。

【００２０】請求項４の発明によれば、全面をセラミッ
ク溶射で被覆したので、金属類を侵蝕するカラー液に対
して耐腐食性を持たせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用されるゲートロールコーターの概
略構成図である。

【図２】本発明によるクラウン付き両端溶射ロールの概
略構成図である。

【図３】従来のクロムめっきロールの摩耗減量を示す図
である。

【図４】本発明を適用されるゲートロールコーターに対
するエッジワイパーの適用箇所を示す説明図である。

【図５】本発明を適用されるゲートロールコーターにお
けるロール間ギャップを示す説明図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ アプリケーターロール ２ａ，２ｂ メタリングロール ３ａ，３ｂ ファウンテンロール ４ 紙 ５ａ，５ｂ カラー液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−55113（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−224068（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−22681（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−171460（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−49993（ＪＰ，Ａ) 米国特許4596130（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B05C 1/08 - 1/12 D21H 23/56 - 23/64

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゲートロールコーターのメタリングロ
   ールにおいて、加圧運転によって生ずるキャンバーを修
   正して均一ニップになるように、ロールの撓み（キャン
   バー）をη、ロールによって決定される定数をＫ、メタ
   リングロールの線圧をＮ（ｋｇ／ｃｍ）、メタリングロ
   ールの面長をＬ（ｍｍ）とすると、０．０２ｍｍ≧η＝
   Ｎ×Ｌ×Ｋ≧０．１２ｍｍを満たすクラウンを付したこ
   とを特徴とするクラウン付きメタリングロール。
2. 【請求項２】 全面をクロムめっきで被覆されたクロ
   ムめっき被覆メタリングロールにおいて、加圧運転時に
   請求項１の数式で示される範囲のキャンバー値になるよ
   うにクロムめっき前の下地にクラウンを付したことを特
   徴とするクラウン付きメタリングロール。
3. 【請求項３】 請求項２記載のクロムめっき被覆メタ
   リングロールにおいて、その両端部の少なくとも紙幅該
   当部分から外側に向かってタングステンカーバイト類で
   被覆したことを特徴とするクラウン付きメタリングロー
   ル。
4. 【請求項４】 全面をセラミック溶射で被覆されたセ
   ラミック溶射被覆メタリングロールにおいて、加圧運転
   時に請求項１の数式で示される範囲のキャンバー値にな
   るようにクラウンを付したことを特徴とするクラウン付
   きメタリングロール。