JPH05179596A

JPH05179596A - 製紙機械用ロール

Info

Publication number: JPH05179596A
Application number: JP30219191A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Nasu; 敏幸那須; Mutsuryo Kai; 睦了甲斐
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1991-11-18
Filing date: 1991-11-18
Publication date: 1993-07-20

Abstract

(57)【要約】【目的】紙剥離性が良好で、充分な硬度を有し耐摩耗
性、さらに耐熱性に富んだ製紙機械用ロールを提供す
る。【構成】ロール母材表面に被膜を有し、その被膜の少
なくとも表層部がＡｌ₂Ｏ₃を主成分とし、かつＴｉＯ₂
を５０％（重量％）以下含有する上部溶射被膜からなる
ことを特徴とする製紙用機械ロール。【効果】充分な硬度を有し、耐摩耗性、耐熱性に富み
安価なことから、ドクタープレードの食い込み等による
ロール表面の荒れを回避できるとともに、湿紙の剥離性
が良く紙切れによるトラブルを回避することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プレスロール、ドライ
ヤーロール、ペーパーロール、サイズプレスロール、コ
ーターロール等の製紙機械用ロールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、製紙機械の抄紙機圧搾部に設けら
れる脱水用のプレスロールには、湿紙との剥離性が良い
こと、ドクターブレードに対する耐摩耗性に優れている
こと、および紙かすの付着が少ないこと等の性能が要求
されるため、天然の花崗岩性のロール（いわゆるストー
ンロール）が広く用いられてきた。しかしながら、この
ようなストーンロールは、良質の天然花崗岩の枯渇によ
り高価であるとともに、製作が面倒であり、また、充分
な強度が得られないという不具合があり、このため、そ
の代用品として特殊ウレタン樹脂にケイ砂と長石の微粒
子を混入させた人造石ロール（商品名：ユニロック）が
部分的に使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記ユニロ
ックでは、湿紙の剥離性能が不十分であるために紙切れ
を起こし易いとともに、ステンレス製のドクターブレー
ド（ロールに付着した紙かすを除去するためのブレー
ド）による摩耗や食い込み等でロール表面が荒れ易いと
いう問題を有する。さらに、前記ユニロックは耐熱性に
劣り、ロールの前段に加熱用のスチームボックスを使用
した場合にトラブルが生じるという不具合があり、必ず
しも有効なものではない。

【０００４】よって、本発明による製紙機械用ロールは
上記課題に鑑みてなされたもので、湿紙の剥離性に優れ
るとともに、ドクターブレードの食い込み等のトラブル
の無い、さらに耐摩耗性、耐熱性に富んだ製紙機械用ロ
ールを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ロール母材表
面に被膜を有し、その被膜の少なくとも表層部がＡｌ₂
Ｏ₃を主成分とし、かつＴｉＯ₂を５０％（重量％）以下
含有する上部溶射被膜からなることを特徴とする製紙用
機械ロールを上記課題の解決手段とした。

【０００６】

【作用】本発明の製紙用機械ロールは、ロール母材表面
に被膜を有し、その被膜の少なくとも表層部にはＡｌ₂
Ｏ₃を主成分とし、かつＴｉＯ₂を５０％（重量％）以下
含有されている上部溶射被膜を形成することにより、充
分な硬度を有する安価な製紙機械用ロールを得ることが
できる。

【０００７】よって、本発明による製紙機械用ロール
は、その充分な硬度特性により、ドクターブレードへの
食い込みによるロール表面の荒れや、それに伴うトラブ
ルを回避することができる。また、湿紙との剥離性が良
好で、これにより紙切れ等の問題を防止することができ
る。さらに耐熱性に優れ、スチームボックス等の使用に
よるトラブルの発生を回避することが可能である。

【０００８】また、本発明による製紙機械用ロールは、
プレスロールに限定されずドライヤーロール、ペーパー
ロール、サイズプレスロール、コーターロール等、製紙
機械全般に広く適用することが可能である。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は、本発明の製紙機械用ロール１におけ
る被膜の構造を示すものである。前記製紙機械用ロール
１は金属製の中空円筒状のロール母材２と、その表面に
被膜された金属質の下部溶射被膜３、そしてさらに前記
下部被膜３の表面に形成されたセラミックからなる上部
溶射被膜４から成っている。

【００１０】そして前記下部溶射被膜３は、各種の金属
たとえばニッケルアルミ（９５重量％Ｎｉ−５重量％Ａ
ｌ）、ニクロム（８０重量％Ｎｉ−２０重量％Ｃｒ）、
ニッケルクロムアルミ（９５重量％ＮｉＣｒ−５重量％
Ａｌ）などが単独あるいは任意に混合されて溶射された
もので、その厚さは数十〜数百μmである。上記のよう
な構成からなる下部溶射被膜３は、前記ロール母材２と
前記上部溶射被膜４の熱膨張係数の差を吸収する役割り
を果たしている。

【００１１】また、前記上部溶射被膜４を下部溶射被膜
３の上に形成するには、図５に示すような溶射ガン１１
を用い、その溶射ガン１１から吹き出されるプラズマジ
ェット１０にＡｌ₂Ｏ₃粉末とＴｉＯ₂粉末を吹き込むよ
うにして形成する。この時のＡｌ₂Ｏ₃粉末とＴｉＯ₂粉
末は別々に使用しても、両者を混合したものを使用して
も、またはＡｌ₂Ｏ3粉末にＴｉＯ₂粉末を溶解した単一
の粉末、またはＴｉＯ₂を付着させた造粒粉末を使用し
ても前記上部溶射被膜４を形成するにあたって影響はな
い。

【００１２】さらに、前記溶射粉末には、グレイアルミ
ナ粉末が最も安価であるので、これを用いると経済的で
ある。グレイアルミナ粉末とは、原料であるボーキサイ
ト中に３％程度のＴｉＯ₂が含有されており、これを電
気炉でＴｉＯ₂の含有量が２〜３％になるように調整し
たものであり一例を上げると９６．５％Ａｌ₂Ｏ₃、２．
３％ＴｉＯ₂、０．７％ＳｉＯ₂、残部Ｆｅ₂Ｏ₃などがあ
る。

【００１３】こうした溶射粉末は前記溶射ガン１１によ
り、瞬時に溶融されて高温の液滴となり、その液滴の混
合流が前記下部溶射被膜３の表面に高速で衝突し、そこ
で冷却凝固して上記のような上部溶射被膜４が形成され
る。従って、前記上部溶射被膜４はＡｌ₂Ｏ₃にＴｉＯ₂
を主成分とした、厚さ数ｍｍ程度のものであり、その表
面は、溶射後研摩加工により表面粗度Ｒａ＝１．０μm
に仕上げられている。

【００１４】よって、このような構成からなる本発明の
製紙機械用ロール１をプレスロールとして使用した場合
には、前記上部溶射被膜４の硬度は１０００Ｈｖを有す
ることから、ドクターブレード８の硬度４５０Ｈｖに比
べて充分に大きく、前記上部溶射被膜４へのプレスロー
ル２への食い込みによる前記プレスロール表面の消耗や
荒れ等によるトラブルを回避できる。また、前記本発明
による製紙機械用ロール１の上部溶射被膜４は、セラミ
ックであるので耐熱性に富み、スチームボックスを使用
した場合でも何ら問題は生じない。

【００１５】さらに、本発明による製紙機械用ロール１
の紙剥離性や耐久性の良否を図２のような構成からなる
抄紙試験機により以下のような試験を行なった。まず、
以下に記す試験に用いた抄紙試験機の構成を説明する。
図２に示す抄紙試験機中の符号５はトップロール、符号
６はペーパーロール、符号７は湿紙、符号８はドクター
ブレードであり、θは湿紙７がプレスロール９に巻き付
く角度（プレスロール９とペーパーロール６との接線が
プレスロール９に接する点ａと、実際に湿紙７がプレス
ロール９より離れる点ｂとの角度）を示している。な
お、この抄紙試験機のプレスロール９の形成において
は、プラズマ溶射を用いた。

【００１６】（試験例１）上記のような構成からなる抄
紙試験機により前記プレスロール９中のＴｉＯ₂の含有
率に対するθの変化を測定した。なお、この試験例１に
おいて抄紙試験機中の湿紙７の原料には、新聞用紙用パ
ルプを使用した。そして、前記新聞用紙用パルプを用い
た湿紙の秤量は５５ｇ／ｍ²であり、その抄紙速度は３
００ｍ／分とした。さらに、この試験例１に用いた抄紙
試験機のプレスロール９の直径は１１００ｍｍ、ニップ
線圧は９０ｋｇ／ｃｍであった。この試験例１の結果を
図４に示した。

【００１７】（試験例２）そして次に、前記上部溶射被
膜４単体のテストピース１２（幅１０ｍｍ、厚さ３．５
ｍｍ、長さ６０ｍｍ）を用い、図３に示すように前記テ
ストピースの中央に荷重Ｐをかけた時の前記テストピー
ス１２の撓みδの比（溶射被膜４中のＴｉＯ₂含有量が
２％の時のδを１．０とした）を前記テストピース１２
が破断するまで測定した。その結果は試験例１の結果を
示した図４中に重ねて示すこととした。

【００１８】図４に示した試験例１の結果から明らかな
ように、θの示すプレスロール９への巻付角度は、１０
度から始まりプレスロール９中のＴｉＯ₂の含有量が増
加するに従って前記θの値は低下し、前記ＴｉＯ₂の含
有量が５０％の近傍でθ≒８度の値をもって飽和状態に
達する。θは、上述したように湿紙７のプレスロール９
への巻付角度であり、よってこの値が大きくなればなる
ほど湿紙７の剥離性が悪くなり、湿紙が切れ易くなるの
である。

【００１９】そこで、従来のプレスロールに用いられて
いたユニロックのθの値と、上記試験の結果を比べてみ
ると、ユニロックを使用していた従来のプレスロールの
θ値はほぼ１９度であり、上記試験の結果に示されてい
る本発明による製紙機械ロール１を用いた場合のθ値
は、従来のものの約半分の値であった。よって、本発明
の製紙機械用ロール１は、湿紙の剥離性に優れていると
いうことができる。このように本発明による製紙機械用
ロール１の紙剥離性が優れているのは、本発明の製紙機
械用ロール１の上部溶射被膜４には適度な空孔が存在す
るためである。

【００２０】また、図４に示された試験例２の結果から
は、本発明の製紙用機械ロール１の許容撓み量の比は、
製紙機械ロール１中の上部溶射被膜４のＴｉＯ₂の含有
量が２％までは増加傾向にあり、それ以上になるとＴｉ
Ｏ₂の含有量の増加とともに低下する。そして、ＴｉＯ₂
の含有量が５０％付近では前記許容撓み量の比は低下し
続ける。

【００２１】つまり、前記上部溶射被膜４のＴｉＯ₂成
分は前記上部溶射被膜４に靱性を付加するため、前記上
部溶射被膜４中のＴｉＯ₂の含有量が２％までは、その
ＴｉＯ₂の含有量の増加とともに、前記製紙機械用ロー
ル１の許容撓み量の比が増加するが、それ以上のＴｉＯ
₂を含有すると、前記上部溶射被膜４が緻密化して前記
製紙機械用ロール１内の残留熱応力が増加するため、許
容撓み量の比が低下していくのである。

【００２２】従って、上記試験例２の結果より、本発明
の製紙機械用ロール１を工業的に製紙用機械全般に用い
た場合、製紙機械用ロールにおいて、プレスロール等は
大型になると直径１６００ｍｍ、ロール胴長９０００ｍ
ｍまでに達するため、その自重、ニップ圧、遠心力によ
り撓みを生じる。従って、この上部溶射被膜４は、それ
自身の撓みに充分追従させる必要があるため、上部溶射
被膜４のＴｉＯ₂の含有量を５０％以下にすることが望
ましいとされる。なぜなら、図４に示すようにＴｉＯ₂
の含有量を５０％以上にしてもθの値は殆ど増加せず、
前記上部溶射被膜４の許容撓み量及び硬度が低下してい
くからである。

【００２３】

【発明の効果】本発明による製紙機械用ロールは、ロー
ル母材表面に被膜を有し、その被膜の少なくとも表層部
がＡｌ₂Ｏ₃を主成分とし、かつＴｉＯ₂を５０％（重量
％）以下含有されている上部溶射被膜とするものであ
り、充分な硬度を有し安価なことから、ドクタープレー
ドの食い込み等によるロール表面の荒れを回避できると
ともに、湿紙の剥離性が良く紙切れによるトラブルを回
避することができる。また、上部被膜の硬度は高く、ド
クターブレードの食い込み等によるロール表面の荒れに
よる問題を防止することが可能である。さらに本発明の
製紙機械用ロールは耐熱性が高く、スチームボックス等
を使用してもトラブルの発生を回避することができる。

【００２４】また、本発明による製紙機械用ロールは、
プレスロールに限定されずドライヤーロール、ペーパー
ロール、サイズプレスロール、コーターロール等、製紙
機械全般に広く適用することが可能であり、応用の幅が
広い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による製紙機械用ロールの断面図であ
る。

【図２】本発明の試験に用いた抄紙試験機の構成を説明
するための図である。

【図３】本発明による製紙機械用ロールの上部溶射被膜
のＴｉＯ₂含有量に対する撓みの試験を説明する図であ
る。

【図４】試験例１と試験例２の結果を示した図である。

【図５】本発明による製紙機械用ロールの上部溶射被膜
を形成している状態を示す図である。

【符号の説明】

１製紙機械用ロール２母材３下部溶射被膜４上部溶射被膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロール母材表面に被膜を有し、その被膜
の少なくとも表層部がＡｌ₂Ｏ₃を主成分とし、かつＴｉ
Ｏ₂を５０％（重量％）以下含有する上部溶射被膜から
なることを特徴とする製紙用機械ロール。