JPH10511752A - 紙の生産用ロールの製造方法、紙の生産用ロール、および紙の生産用ロールのコーティング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ロールを溶射によって被覆する紙の生産用ロールの製造方法に関する。この方法は次の工程を有する。すなわち、溶射により作られたロールのコーティング(12)上へ封止剤溶液を展着してコーティング(12)の穴(13)を封止し、封止剤溶液をコーティング(12)内の穴(13)の中へ吸い込ませ、ロールを加熱して封止剤溶液から水分を取り除き、水分を除去される際、封止剤溶液がコーティング(12)の穴(13)内で結晶し、ロールを冷却する。さらに本発明は、フレーム(10)およびロールコーティング(12)から成り、コーティング(12)が溶射によって作られた紙の生産用ロールに関する。コーティング(12)は、水分の除去で封止剤溶液から形成された結晶によって封止されている。また本発明は、溶射によって作られ穿孔がある紙の生産用ロールのコーティング(12)にも関する。コーティングを封止(12)するために、封止剤(16)がコーティング(12)の穴(13)内で結晶している。

Description

【発明の詳細な説明】 紙の生産用ロールの製造方法、紙の生産用ロール、 および紙の生産用ロールのコーティング 本発明は、ロールを溶射によって被覆する紙の生産用ロールの製造方法に関す るものである。 さらに本発明は、フレームおよびロールコーティングを含みそのコーティング が溶射によって作られた紙の生産用ロールに関するものである。 また本発明は、溶射によって作られコーティングに穿孔がある生産用ロールの コーティングに関するものである。 公知のように、初期には、抄紙機のプレス部におけるセンタロールの唯一の方 式は岩石ロールであり、これは花崗岩で作られていた。花崗岩の長所は、紙ウエ ブの岩石面からの分離を制御できるその表面特性に基づいていて、さらに花崗岩 はドクタの研磨作用に非常に良く耐える。しかし、花崗岩にはある欠点がある。 天然材料であるため、その特性はばらつきを示し、花崗岩中の内部のひび割れ、 およびそのひび割れしやすいことが、ある適用例でこれを使用するのに一連の障 害となっている。このため、今日、抄紙機のプレス部のセンタロールとして被覆 ロール、とくに酸化物コーティングで被覆したロールが非常に頻繁に用いられて いる。 周知のように、紙の生産では、被覆ロールもまた、非常に多くの他の適用例、 例えばプレスロール、サクションロールとして、およびカレンダおよびスーパー カレンダのロールとしても用いられている。 紙の生産に用いられる様々なロールに対して、コーティングを多数の様々な製 造工程で加えることができる。コーティングをロールに加える１つの重要な工程 は溶射である。これには、ある程度の多孔性がロールコーティングに残りがちで あるという問題がある。この性向はとくに、溶射により酸化物セラミックから作 られるコーティングに発生する。なぜなら、酸化物材料は溶けにくいからである 。酸化物コーティングは、しかし、紙ウエブの分離、抗損耗性、抗腐食性、ド クタリングおよび清浄性の保持に関する条件が課される適用例に非常に適したロ ールコーティングである。このような適用例は、例えば抄紙機のプレス部内のセ ンタロールおよびカレンダ内のロールである。 溶射ロール面では、紙の製造に関連して発生する汚染物質、例えば再生パルプ に含有されるピッチもしくはペーストによってロール面の穿孔が詰まり易いこと が問題の１つとなっている。ロールコーティングの穴が汚染されると、コーティ ングの特性が変わることがあり、さらには汚染物質／湿気が穴同士の間の境界面 を破壊し、その場合、コーティングもまたひび割れおよび亀裂によって破損する 危険がある。 コーティングの穴を封止する１つの従来技術の方法は、いわゆる封止剤を多孔 面に浸透させることである。このような封止剤の従来技術の１つの方法は、２つ もしくはそれ以上の成分を有し、固化していない時に低粘性を有する熱硬化性プ ラスチックからなっている。しかし、このように封止されたロール面には、ドク タリングの適性が低下するという問題が発生する。なぜなら、そのプラスチック 面が平滑になりがちだからである。さらに、この平滑性が走行性の問題を引き起 こすことがある。なぜなら、紙の分離の特性も変化するからである。 したがって本発明は、上述の問題、および溶射により作られたロール面の多孔 性から発生する問題を解消し、もしくは少なくとも最小限にする解決策を提示す ることを目的とする。 上述の目的および後に明らかになる目的を達成するために、本発明による方法 は、次の工程を含むことを主たる特徴とする。すなわち、 溶射により作られたロールのコーティング上へ封止剤溶液を展着してコーティ ングの穴を封止する工程と、 封止剤溶液をコーティングの穴の中へ吸い込ませる工程と、 ロールを加熱して封止剤溶液から水分を取り除く工程と、 水分を取り除いたら、封止剤溶液をコーティングの穴内で結晶させる工程と、 ロールを冷却する工程とである。 他方、本発明によるロールは、水分の除去後に封止剤溶液から形成された結晶 によってコーティングが封止されていることを主たる特徴とする。 さらに本発明によるロールコーティングは、コーティングを封止するために、 封止剤がコーティングの穴内で結晶していることを主たる特徴とする。 本発明によれば、多孔ロールコーティングはセラミック封止剤、とくに燐酸塩 封止剤によって封止する。 本発明によれば、セラミック封止、とくに燐酸塩封止は、例えば被覆ロール上 へAl(OH)₃-H₃PO₄溶液を塗布して行なう。この溶液は、ある期間、例えば２時間 でコーティングの穴へ吸い込ませ、その後ロールの温度を徐々に上げて、続いて 200 〜 400℃の最終温度まで上げて、その間、加熱水が溶液から除去される。水 が除去されるため、溶液はコーティングの穴内で、例えばAlP₃、AlPO₄等のアル ミニウムの燐酸塩化合物として結晶する。 燐酸塩封止剤を多孔性コーティングヘ浸透させる第２の方法は、上述のAl(OH)₃ -H₃PO₄溶液に代って燐酸、例えば85-％のオルトリン酸H₃PO₄と、例えば３μmよ り小さい粒子の大きさの微細に分割したセラミック粉体との混合物を用いること である。この目的に合う材料は、例えばAl₂O₃およびCr₂O₃である。このセラミッ ク粉を燐酸に溶解し、これによって溶液が形成され、この溶液は、ロールの多孔 面へ充分な時間をかけて吸収によって浸透し、その後、加熱中に水分が除去され 、これによってアルミニウム燐酸塩および／またはクロム燐酸塩が生成される。 上述のコーティングの処理後、ロール面上に残っている可能性のある余分な燐 酸塩は、例えば炭化ケイ素紙で拭き取る。 燐酸塩封止の良好な特性は、封止剤が穴をふさぎ、さらに含まれている燐酸が コーティング内の酸化物材料と反応し、この材料と「接着」し合い、その結果、 ひび割れおよび亀裂による破損も回避されることを基本としている。 本出願人は、上述の封止の利点を発見するために実験を行ない、この行なった 実験で、次のような利点が確立された。 アルミニウム酸化物によるロールコーティングの封止によりコーティングの微 小硬さが約250HV03 単位（0.3 キログラムの重量によるビッカース硬さ測定）、 増加し、またクロム酸化物による封止では約300HV03 単位、さらにジルコニウム 酸化物では約300HV03 単位、増加した。微小硬さの増加および燐酸の（「接着」 ）効果によって、コーティングの摩耗耐性が増大する。研磨材による摩耗試験に おいて、コーティングの摩耗耐性はアルミニウム酸化物では10倍にさえ、クロム 酸化物では５倍に、またジルコニウム酸化物では８倍に改善された。さらに、電 気化学腐食試験において、コーティングの腐食予防能力が50年間にまで改善され た。さらには、汚染物質がコーティングの穴へ浸透できないため、この封止によ って、コーティングの層剥離に対する抵抗や清浄保持特性も増大する。 上述の実施例に加えて、封止にはまた、例えば燐酸と部分的に燐酸に溶解した 極微細分割の酸化物セラミックとの混合物を用いることもでき、このロールコー ティングの封止は上述の方法により行なう。 次に添付図面の各図を参照して本発明をより詳細に説明する。 図Ａは、ロールコーティングを施した従来技術のロールの概略部分断面図、 第１図は、本発明による被覆および封止されたロールの概略部分断面図である 。 図Ａに示すように、ロールフレーム10a には粘着層11a が設けられ、この上に セラミック層12a が張り付けられている。このセラミック面は穴13a とそれらの 間のくぼみ14a とを有している。このような場合、形成された割れ目15a に沿っ てロールコーティングが切り裂ける可能性がある。 第１図は、本発明による封止したロールコーティングの概略部分断面図である 。同図において、ロールフレームは参照番号10で、粘着層がある場合はそれを参 照番号11で、またコーティング層を参照番号12で示す。コーティング内の穴13は 封止剤16で封止され、その結果、汚染物が穴13へ侵入できず、ひび割れがそれら の穴同士の間のくぼみに沿って進むことができない。 本発明による方法では、粘着層11もしくは直接ロールフレーム10のいずれかの 上へ溶射によってロールフレームへ塗布されたロールコーティング12は、酸の溶 液の状態にあるセラミック封止剤をロールコーティングへ浸透させて封止される 。この封止剤の溶液は、ある時間中に、例えば12時間でコーティングの穴へ吸収 される。この後、ロールの温度を徐々に上げて、続いて約200 〜 400℃の最終温 度まで上げる。この加熱のため、水がの溶液から除去され、その関連で、溶 液はコーティングの穴内でセラミックの化合物として結晶し、これに付随してい る酸がセラミック材を一緒に接着する。この後、ロールを冷却し、その際、余分 な材料をロール面から適切な方法によって拭き取る。 ロールコーティング12は酸化物コーティング、例えばY₂O₃、Al₂O₃、Cr₂O₃、Zr O₂、SiO₂、MgO、TiO₂、CeO₂、もしくは溶射により作られた他のロールコーティ ング、例えば酸化物と炭化物との、もしくは酸化物と窒化物との混合物にするこ とができる。 セラミック封止剤として、望ましくは燐酸塩封止剤が用いられ、さらにフッ化 燐酸(H₂PO₃F)およびクロム酸が封止剤に適切している。 本発明の好ましい実施例によれば、溶射ロールコーティングは燐酸塩封止剤に よって封止され、これに関連して、Al(OH)₃-H₃PO₄溶液をその被覆ロールへ展着 させる。この溶液は、コーティングの穴の中へ12時間で吸収され、この後、ロー ルの温度を徐々に上げて、ついで200 〜 400℃の最終温度まで上げる。この工程 中に水が溶液から除去される。水の除去の結果、溶液はコーティングの穴内でア ルミニウムの燐酸塩化合物（AlPO₃、AlPO₄他）として結晶する。 本発明の第２の好ましい実施例によれば、Al(OH)₃-H₃PO₄溶液に代って燐酸の 、例えば85-%のオルト燐酸H₃PO₄と、例えば３μmより小さい粒子の大きさの微細 に分割したセラミック粉体との混合物を用いる。この目的に適した材料は、例え ばAl₂O₃およびCr₂O₃である。この燐酸およびセラミック粉体から溶液を形成し、 これはコーティングの穴へ吸収される。ロールを徐々に加熱し、続いて220 〜28 0℃の温度まで加熱すると、水が溶液から除去される。水が除去されるため、こ の溶液はコーティングの穴の中でアルミニウムおよび／またはクロムの燐酸塩化 合物として結晶する。 以上、本発明をそのいくつかの好適な実施例のみを参照して説明したが、本発 明は、上述の実施例の内容に厳密に限定されることはない。次の請求の範囲に明 記する本発明の概念の範囲内で多くの変形および改変が可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．紙の生産用ロールを溶射によって被覆する紙の生産用ロールの製造方法にお いて、該方法は、 溶射により作られたロールのコーティング(12)上へ封止剤溶液を展着して該コ ーティング(12)の穴(13)を封止する工程と、 該封止剤溶液を前記コーティング(12)内の穴(13)の中へ吸収させる工程と、 該ロールを加熱して前記封止剤溶液から水分を取り除く工程と、 水分の除去後、前記封止剤溶液を前記コーティング(12)の穴(13)内で結晶させ る工程と、 該ロールを冷却する工程とを含むことを特徴とする紙の生産用ロールの製造方 法。 ２．請求の範囲第１項記載の方法において、該方法は、前記ロールの面に残留し ている余分な封止剤を拭き取ることを特徴とする製造方法。 ３．請求の範囲第１項記載の方法において、該方法は、燐酸塩封止剤を前記封止 剤溶液として用いることを特徴とする製造方法。 ４．請求の範囲第３項記載の方法において、該方法は、Al(OH)₃-H₃PO₄溶液を前 記燐酸塩封止剤として用いることを特徴とする製造方法。 ５．請求の範囲第３項記載の方法において、該方法は、燐酸とセラミック粉体の 混合物を前記燐酸塩封止剤溶液として用いることを特徴とする製造方法。 ６．請求の範囲第５項記載の方法において、該方法は、前記燐酸として85-％の オルト燐酸を用い、前記セラミック粉体としてAl₂O₃および／またはCr₂O₃材料を 用いることを特徴とする製造方法。 ７．請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記載の方法において、前記ロー ルを200 〜 400℃の温度まで加熱することを特徴とする製造方法。 ８．請求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記載の方法において、該方法は 、前記ロールのコーティングがロールフレーム(10)上に配された粘着層(11)の上 へ行なわれることを特徴とする製造方法。 ９．請求の範囲第１項ないし第８項のいずれかに記載の方法において、該方法 は、前記ロールを酸化物セラミック材料で被覆することを特徴とする製造方法。 10．フレーム(10)およびロールコーティング(12)を含み、該コーティング(12)が 溶射によって作られた紙の生産用ロールにおいて、前記コーティング(12)は、封 止剤溶液から水を除去して形成される結晶によって封止されていることを特徴と する紙の生産用ロール。 11．請求の範囲第10項記載のロールにおいて、前記封止剤溶液は燐酸塩封止剤か ら成ることを特徴とするロール。 12．請求の範囲第11項記載のロールにおいて、前記燐酸塩封止剤は、燐酸とセラ ミック粉体との混合物であることを特徴とするロール。 13．請求の範囲第12項記載のロールにおいて、前記セラミック粉体における粒子 の大きさは３μmより小さいことを特徴とするロール。 14．請求の範囲第11項記載のロールにおいて、前記燐酸塩封止剤は、Al(OH)₃-H₃ PO₄溶液から成ることを特徴とするロール。 15．請求の範囲第１項ないし第14項のいずれかに記載のロールにおいて、前記コ ーティング(12)はセラミック材料から成ることを特徴とするロール。 16．請求の範囲第１項ないし第15項のいずれかに記載のロールにおいて、該ロー ルは、アルミニウム燐酸塩および／またはクロム燐酸塩が前記コーティング(12) の穴内で結晶していることを特徴とするロール。 17．請求の範囲第１項ないし第16項のいずれかに記載のロールにおいて、前記ロ ールフレームおよび前記コーティング(12)の間に粘着層(11)があることを特徴と するロール。 18．溶射により生成され穴(13)が設けられた紙の生産用ロールのコーティング(1 2)において、該コーティングは、該コーティングを封止するために封止剤(16)が 該コーティング(12)の穴(13)内で結晶していることを特徴とする紙の生産用ロー ルのコーティング。 19．請求の範囲第18項記載のコーティングにおいて、該コーティングは、セラミ ック化合物が該コーティング(12)の穴内で結晶していることを特徴とするコーテ ィング。 20．請求の範囲第18項または第19項記載のコーティングにおいて、該コーティン グは、アルミニウムおよび／またはクロムの燐酸塩化合物が該コーティング(12) の穴(13)内で結晶していることを特徴とするコーティング。