JP4038879B2 - プレスロール及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は抄紙機のプレスパートで用いるプレスロール及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
湿紙はワイヤパートにおいて大部分の水分が取り去られるが、なお相当量の水分を含有しているので、これを直ちにドライヤパートで加熱乾燥すると多くの蒸気を要するほか、繊維のからみ合いが充分でなく、強度的な問題が生じる。そのため、プレスパートにて、湿紙を機械的に圧搾して脱水した後にドライヤパートに送るようにしている。
【0003】
抄紙機のプレスパートとしては、紙の厚さや抄速等に関連して種々の型式がある。その一型式としてのストレートスルー型は、その一例を図2に示す如く、上段プレスロール1と下段プレスロール2からなる組み合わせを3組並べて、それぞれ第1プレス1P、第2プレス2P、第3プレス3Pを形成し、上流から送られてきた湿紙3を、フェルト11と共に、第1プレス1P及び第2プレス2Pでは同方向に通し、第3プレス3Pで方向変換して通過させた後、湿紙3だけをスムーザ4を通して下流へ送り出すようにしてある。
【0004】
又、他の型式としてのコンバインド型は、その一例を図3に示す如く、上段プレスロール5と下段プレスロール6とによって第1プレス1Pを形成し、該第1プレス1Pの上段プレスロール5の横にセンターロールとして用いるプレスロール7を配置して、プレスロール5と7によって第2プレス2Pを形成し、該第2プレス2Pのプレスロール7の上部にプレスロール8を配置して、プレスロール7と8によって第3プレス3Pを形成し、更に、第3プレス3Pの下流に、上段プレスロール9と下段プレスロール10とによる第4プレス4Pを形成し、上流から送られてきた湿紙3を、適宜掛け回した無端状のフェルト11と共に各プレス1P,2P,3P,4Pを順次通過させた後、スムーザ4を通して下流へ送り出すようにしてある。
【0005】
上記ストレートスルー型のプレスパートにおける各プレス1P,2P,3Pの上段プレスロール1や、コンバインド型のプレスパートにおける第2、第3プレス2P,3P用のプレスロール7並びに第4プレス4Pの上段プレスロール9には、湿紙3に対する良好な濡れ特性、すなわち、ロール表面に手を触れても手が持って行かれない程度にロール表面が濡れている状態、及び剥離性等が要求されるため、従来より、主として、結晶に極めて微細な気孔を有し濡れ特性に優れ且つ湿紙の剥離性が良く、しかも、撓屈性が少なく更に錆が出ない花崗岩質の天然ストンロールが採用されている。かかる天然ストンロールを用いたプレスロールは、通常、図4に示す如く、天然ストン製のロールシェル12を成形して、その両端面部に円盤状のヘッド13を配し、且つロールシェル12の軸心部に通した軸14の両端部を上記該両ヘッド13を貫通させて突出させ、該軸14の両端部にナット15を螺着し、ナット15の締め付けにより一体のロール形状とするようにしてある。
【0006】
しかし、天然ストンロールをプレスロールとして用いる場合に、高速(1000m/min 以上)で且つ広幅(5000mm以上)のニップ(100Kg/cm 以上)で使用すると、ロールシェル12部に作用する引張応力によってクラック発生や破壊等の問題が生じ、長時間の使用に耐えられないという欠点があり、又、天然ストンロールは、天然ストン自体の世界的産地が限られてきて入手が困難になってきていると共に、品質保証が困難であるという欠点がある。
【0007】
そのため、従来より上記天然ストンロールの代替技術の開発が進められており、その一つとして、セラミックス溶射ロールが提案されている。最近提案されているセラミックス溶射ロールとしては、鋳鋼製のロールシェルによりプレスロール本体を構成して、該プレスロール本体の鋳鋼製ロールシェルの防食(防錆)を図るために、ロールシェルの表面部以外の個所にマスキングを施した状態にして、全体をメッキ槽内に入れ、電解メッキ等にてNiメッキを施工し、このNiメッキ後、プレスロール本体をメッキ槽内より取り出し、Niメッキした表面をショットブラストして下地処理をし、次いで、該下地処理層の表面に、トップコーティング層として施すセラミックス溶射被膜とロールシェルとの間の熱膨張差を吸収させるためのバッファ層としてのアンダーコーティング層として、たとえば、Ni−Alの合金を、所要厚さにコーティングし、該アンダーコーティング層の施工後、その表面に、Al2 O3 にTiO2 を所要量混入させてなるセラミックス粉末をガスプラズマ溶射してセラミックス溶射被膜を形成させるようにしたものがある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記最近提案されているセラミックス溶射ロールの場合、濡れ特性が良好で且つピッチトラブルもなく、湿紙の剥離性も良好であるが、ロールシェルの防食対策として、手間のかかるNiメッキ工程が必要であり、又、ロールシェル表面のNiメッキとアンダーコーティング層との密着強度が充分に得られないと、アンダーコーティング層中のアルミの不純物が白水と反応して電食等の腐食が発生してしまうので、アンダーコーティング層に剥離の問題が生じることになる。
【0009】
そこで、本発明は、母材となるロールシェルの防食対策として手間のかかるNiメッキ工程を省くことができるようにし、且つロールシェル表面へのアンダーコーティング層の密着強度を高めて、電食等による剥離の問題を起すことがないようなプレスロール及びその製造方法を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、鋳鋼製ロールシェルの表面にハステロイを直接溶射して、該ハステロイの溶射による防食被膜をアンダーコーティング層とし、且つ該アンダーコーティング層の上に、Al2 O3 にTiO2 を添加してなるセラミックス粉末を溶射して、該セラミックス粉末の溶射によるセラミックス溶射被膜をトップコーティング層としてなる構成を有するプレスロールとし、又、鋳鋼製ロールシェルの表面をショットブラストにより下地処理した後、該ロールシェルの表面に、ハステロイを高密度溶射ガンで直接溶射して、厚み0.3〜0.5mm、気孔率が0.1%以下の緻密な防食被膜をアンダーコーティング層として形成し、次に、該アンダーコーティング層の上に、Al2 O3 にTiO2 を13〜40%添加してなるセラミックス粉末をプラズマ溶射して、厚み0.5〜1.0mmのセラミックス溶射被膜をトップコーティング層として形成し、しかる後、該トップコーティング層の表面を、ダイヤモンド研磨と超精密研磨の併用により0.8μm 以下の表面粗度に仕上げ加工してプレスロールを製造する方法とする。
【0011】
アンダーコーティング層を、ハステロイの溶射により形成することから、Niメッキ工程が不要となり、又、ロールシェル表面にハステロイを溶射してアンダーコーティング層を形成するため、ロールシェル表面へのアンダーコーティング層の密着強度が高く、且つ電食を起すことがなくて剥離が発生するおそれもない。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0013】
図1(イ)(ロ)は本発明の実施の一形態を示すもので、円筒状に形成した所要肉厚の鋳鋼製のロールシェル16の両端面部に、外側面の中心部に軸17を突設した円盤状のヘッド18を嵌合させて、締付ボルト19により取り付けることにより、プレスロール本体20を構成し、且つ該プレスロール本体20のロールシェル16の表面に、耐熱性及び耐食性を有するハステロイの溶射による防食被膜をアンダーコーティング層21として形成し、該アンダーコーティング層21の上に、Al2 O3 にTiO2 を所要量添加してなるセラミックス粉末の溶射によるセラミックス溶射被膜をトップコーティング層22として形成してなるプレスロール23とする。
【0014】
なお、上記アンダーコーティング層21としての防食被膜を形成するために用いるハステロイとしては、酸化性及び還元性雰囲気に対しての耐食性を有し、且つ塩化第二鉄及び塩化第二銅、湿塩素ガス、次亜塩素酸塩、二酸化塩素溶液等に対しても優れた耐食性を有するものとして、たとえば、57%Ni−16.5%Cr−17.0%Mo−4.5%W−5.0%Feの如き成分を有するものを使用する。
【0015】
次に、本発明のプレスロール23を製造する場合の具体的な手順を詳述する。
【0016】
先ず、肉厚を30〜90mmとした鋳鋼製のロールシェル16によりプレスロール本体20を構成して、該プレスロール本体20のロールシェル16の表面を、#20〜#26でショットブラストによる下地処理を行った後、該ロールシェル16の表面に、ハステロイをHVOF(High Velocity Oxygen Fuel Spray :高速フレーム溶射)の如き高密度溶射ガン24で厚み0.3〜0.5mmに溶射して、気孔率が0.1%以下の緻密な防食被膜をアンダーコーティング層21として形成する。
【0017】
次に、該アンダーコーティング層21の上に、Al2 O3 にTiO2 を13〜40%添加してなるセラミックス粉末を厚み0.5〜1.0mmにプラズマ溶射して、セラミックス溶射被膜をトップコーティング層22として形成する。
【0018】
しかる後、該トップコーティング層22の表面を、ダイヤモンド研磨と超精密研磨の併用により、表面粗度Raが0.8μm 以下となるように仕上げ加工する。
【0019】
本発明のプレスロール23の場合、アンダーコーティング層21を、ハステロイの溶射による防食被膜により形成するようにしたことから、これまでの防食対策としてのNiメッキ工程を不要とすることができる。又、ロールシェル16の表面に、ハステロイを直接溶射してアンダーコーティング層21を形成するため、母材としてのロールシェル16の表面へのアンダーコーティング層21の密着強度が高く、且つ電食を起すことがなくて剥離が発生するおそれもない。更に、ロールシェル16となる鋳鋼の熱膨張係数は11×10-6(1/℃)、ハステロイの熱膨張係数は11.3×10-6(1/℃)とほとんど同じであることから、ロールシェル16とアンダーコーティング層21との間には熱歪が発生することはなく、それに伴う割れが発生することもない。
【0020】
なお、防食被膜としてのアンダーコーティング層21の厚みを0.3〜0.5mmとしたのは、0.3mm未満では防食性が完全に発揮されず、0.5mmを超えても防食性は同じだからである。
【0021】
【実施例】
次に、試験体を用いた塩水噴霧による腐食試験の結果について説明する。
【0022】
先ず、いずれも縦×横が100mm×100mmで厚さが9mmのSS製としたプレート材を4枚用意し、プレート材の表面に、アンダーコーティング層としてハステロイの溶射による厚さ0.3mmの防食被膜を形成した後、その上に、トップコーティング層としてAl2 O3 にTiO2 を40%添加してなるセラミックス粉末の溶射による厚さ0.7mmのセラミックス溶射被膜を形成したものを第1試験体とし、プレート材の表面に、厚さ0.2mmのNiメッキ層を形成した後、その上に、Ni−5%Alによる厚さ0.3mmのアンダーコーティング層と第1試験体と同様なトップコーティング層を順次形成したものを第2試験体とし、プレート材の表面に、第2試験体と同様なNiメッキ層を形成した後、その上に、80%Ni−20%Crによる厚さ0.3mmのアンダーコーティング層と第1試験体と同様なトップコーティング層を順次形成したものを第3試験体とし、プレート材の表面に、Niメッキ層を形成せずに、Ni−Alによる厚さ0.3mmのアンダーコーティング層と第1試験体と同様なトップコーティング層を順次形成したものを第4試験体として採用した。
【0023】
上記4種類の試験体に対し、塩化ナトリウム溶液濃度を5±1(%)、塩水量を1.1〜1.9(ml/80cm2 ・Hr)、噴霧室内温度を35.3〜35.6(℃)、塩水pHを6.8〜6.9、空気圧力を0.9〜1.0(kgf /cm2 )として塩水噴霧を行ったところ、第1、第2、第3試験体では、100時間経過しても変化は見られなかったが、第4試験体では、48時間経過した時点で数個所に錆が発生したことが確認された。
【0024】
これらのことから、第2、第3試験体のようにプレート材の表面にNiメッキ層がある場合は錆は発生せず、第4試験体のようにプレート材の表面にNiメッキ層がない場合は時間の経過と共に錆が発生するが、第1試験体のように、プレート材の表面にNiメッキ層がなくてもハステロイの溶射による防食被膜がある場合は錆が発生しない、という結果が得られた。
【0025】
したがって、本発明のプレスロール23の場合、ロールシェル16の表面にハステロイの溶射による防食被膜としてのアンダーコーティング層21が形成してあるので、Niメッキ層がなくても錆の発生を抑えることができる。
【0026】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明によれば、鋳鋼製ロールシェルの表面にハステロイを直接溶射して、該ハステロイの溶射による防食被膜をアンダーコーティング層とし、且つ該アンダーコーティング層の上に、Al2 O3 にTiO2 を添加してなるセラミックス粉末を溶射して、該セラミックス粉末の溶射によるセラミックス溶射被膜をトップコーティング層としてなる構成を有するプレスロールとし、又、鋳鋼製ロールシェルの表面をショットブラストにより下地処理した後、該ロールシェルの表面に、ハステロイを高密度溶射ガンで直接溶射して、厚み0.3〜0.5mm、気孔率が0.1%以下の緻密な防食被膜をアンダーコーティング層として形成し、次に、該アンダーコーティング層の上に、Al2 O3 にTiO2 を13〜40%添加してなるセラミックス粉末をプラズマ溶射して、厚み0.5〜1.0mmのセラミックス溶射被膜をトップコーティング層として形成し、しかる後、該トップコーティング層の表面を、ダイヤモンド研磨と超精密研磨の併用により0.8μm 以下の表面粗度に仕上げ加工してプレスロールを製造する方法としてあるので、次の如き優れた効果を発揮する。
(1) アンダーコーティング層として、ハステロイの溶射による防食被膜を採用したことから、防食対策としてのNiメッキ工程を省くことができ、これにより、ロール製造日数の短縮が可能となり、コストダウンを図ることができる。
(2) 母材としてのロールシェル表面へのアンダーコーティング層の密着強度を高くすることができる。
(3) 電食が発生しないことから、剥離の問題もない。
(4) ハステロイは鋳鋼と熱膨張係数がほとんど同じであることから、アンダーコーティング層に熱歪による割れ等を起すおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプレスロールの実施の一形態を示すもので、(イ)は概略断面図、(ロ)は(イ)の部分拡大図である。
【図2】抄紙機プレスパートの一例を示すストレートスルー型の概要図である。
【図3】抄紙機プレスパートの他の例を示すコンバインド型の概要図である。
【図4】天然ストンロールの概略断面図である。
【符号の説明】
16 ロールシェル
21 アンダーコーティング層
22 トップコーティング層
24 高密度溶射ガン
Claims (2)
- 鋳鋼製ロールシェルの表面にハステロイを直接溶射して、該ハステロイの溶射による防食被膜をアンダーコーティング層とし、且つ該アンダーコーティング層の上に、Al2 O3 にTiO2 を添加してなるセラミックス粉末を溶射して、該セラミックス粉末の溶射によるセラミックス溶射被膜をトップコーティング層としてなる構成を有することを特徴とするプレスロール。
- 鋳鋼製ロールシェルの表面をショットブラストにより下地処理した後、該ロールシェルの表面に、ハステロイを高密度溶射ガンで直接溶射して、厚み0.3〜0.5mm、気孔率が0.1%以下の緻密な防食被膜をアンダーコーティング層として形成し、次に、該アンダーコーティング層の上に、Al2 O3 にTiO2 を13〜40%添加してなるセラミックス粉末をプラズマ溶射して、厚み0.5〜1.0mmのセラミックス溶射被膜をトップコーティング層として形成し、しかる後、該トップコーティング層の表面を、ダイヤモンド研磨と超精密研磨の併用により0.8μm 以下の表面粗度に仕上げ加工してプレスロールを製造することを特徴とするプレスロールの製造方法。
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