KR100798214B1

KR100798214B1 - 초지기용 프레스 롤, 그 제조 방법, 습지에 대한 프레스방법 및 초지기용 프레스 롤의 표면 연마 방법

Info

Publication number: KR100798214B1
Application number: KR1020067009588A
Authority: KR
Inventors: 아츠오 와타나베
Original assignee: 야마우치 가부시키가이샤
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2005-02-10
Publication date: 2008-01-24
Also published as: WO2005093155A1; ATE431872T1; CN100572659C; CA2544659C; EP1728922B1; EP1728922A1; DE602005014548D1; US7527583B2; US20050215403A1; AU2005226311B2; JP2005273090A; US20070037681A9; CA2544659A1; KR20060129192A; CN1906356A; JP4041083B2; AU2005226311A1; EP1728922A4

Abstract

초지기용 프레스 롤은, 코어 롤과, 이 코어 롤의 외주에 형성된 세라믹스 용사막을 구비하고, 세라믹스 용사막은, 플래토우 구조 표면의 특성 평가 파라미터인 Rk 및 Vo의 값이, 이하의 범위가 되는 것을 특징으로 한다. Rk≤8.0㎛ Vo≥0.030㎣/㎠(단, Vo=(100-Mr2)×Rvk/2000(㎣/㎠) 여기서, Rk, Mr2 및 Rvk는, JIS B0671-2-2002(ISO13565-2-1996)에 규정하는 코어부의 레벨차(Rk), 코어부의 부하 길이율(Mr2) 및 돌출 곡부 깊이(Rvk)이다).

초지기, 프레스 롤

Description

초지기용 프레스 롤, 그 제조 방법, 습지에 대한 프레스 방법 및 초지기용 프레스 롤의 표면 연마 방법{PRESS ROLL FOR PAPER MACHINE, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, PRESSING METHOD FOR WET PAPER, AND SURFACE POLISHING METHOD FOR PAPER MACHINE PRESS ROLL}

본 발명은, 초지기(抄紙機)용 프레스 롤에 관한 것으로서, 특히 초지기의 프레스부에 사용되어 습지(濕紙)로부터 물기를 제거하고, 또한 종이의 표면에 평활성을 부여하는 프레스 롤에 관한 것이다.

초지기의 프레스부에 있어서의 습지의 프레스의 방식으로서는, 대표적으로 롤 프레스 및 ENP(Extended Nip Press)가 알려져 있다. 이 중, 롤 프레스는 습지를 펠트상에 지지하여 가압된 2개의 회전 롤 사이를 통과시켜 물기를 제거하는 방식이고, ENP는 습지를 펠트상에 지지하고, 넓은 닙 폭을 갖는 가압 슈에 가압된 벨트와 회전 롤의 사이를 통과시켜서 물기를 제거하는 방식이다.

상기한 어느 방식에 있어서도, 가압 효과 및 평활성 부여 효과를 고려하여 표면 경질의 회전 롤이 이용되고 있다. 롤 프레스에서는, 예를 들면, 표면 경질의 회전 롤과 고무 피복 롤 등을 조합시켜서 사용하고 있다.

표면 경질의 회전 롤은, 종이의 표면에 평활성을 부여하는 성능과 함께, 높 은 하중, 고속 회전, 및 장기간의 사용에 견딜 수 있는 것이 요망되고 있다. 이 요망에 부응하기 위해, 과거에는, 천연 화강암을 이용한 스톤 롤(그라나이트 롤)이 이용되었다. 스톤 롤은, 일반적으로 경면 상태의 표면 마무리가 가능하기 때문에 종이에의 평활성 부여 효과에 우수하고, 표면 경도도 높고, 종이 찌꺼기 제거용으로 통상 부설되어 있는 독터 블레이드에 의한 마모도 적다. 또한, 스톤 롤은, 화강암에 포함되는 결정립의 간극이나 운모의 벽개(劈開) 등에 의한 오목부를 롤 표면에 갖고 있으며, 이것이 적당한 보수성을 부여하기 때문에 습지의 종이 분리도 양호하다. 또한, 장기간의 사용에서도, 펄프에 포함된 피치 등이 부착하기 어렵다는 여러 특성을 갖기 때문에, 프레스시의 종이 찢어짐이 발생하기 어렵다.

스톤 롤은 상기한 바와 같은 이점을 갖지만, 천연석을 소재로 하고 있기 때문에 다음과 같은 결점도 갖고 있다. 우선, 자원의 고갈화 등의 영향으로 석재의 입수가 곤란하게 되고, 그 때문에 가격이 앙등하고, 납기도 장기간이 된다. 또한, 장척 대형화하는 프레스 롤용의 대형 석재를 채석하고, 운반 및 가공하는 것은 매우 곤란하게 한다. 또한, 소재가 다결정성의 천연석이기 때문에, 제조된 각 롤마다 그 표면 특성(예를 들면, 표면의 요철, 표면 경도, 보수성 등)에 편차가 보여짐과 함께, 1개의 롤 표면에서 조차도, 이러한 표면 특성의 편차가 종종 보여진다는 본질적인 문제점이 있다.

스톤 롤에 대신하는 것으로서, 일본 특개소50-90704호 공보에 경질 고무나 경질 수지에 화강암이나 규사 등의 분립(粉粒)을 혼입하여 성형한 합성 스톤 롤이 제안되고 있다. 그러나, 이러한 합성 스톤 롤은 표면의 보수성이 불충분하고 기본 적으로 종이 분리성이 불량하다. 또한, 유기물을 바인더로서 이용하고 있기 때문에, 피치가 부착하기 쉬운데다, 표면 경도가 낮기 때문에, 독터 블레이드에 의해 표면의 균질성이 저해되기 쉽다. 이 때문에, 단시간에 종 찢어짐이나 종이 주름이 생기기 쉽고, 장시간의 운전에 적합하지 않다.

상기한 문제점을 해소할 수 있는 프레스 롤로서, 세라믹스를 코어 롤상에 용사(溶射)한 세라믹스 용사 롤이 제안되어 있다. 코어 롤상에 세라믹스막을 형성하는 방법으로서, 수안정화(水安定化) 플라즈마 용사법 및 가스 플라즈마 용사법 등이 있다. 수안정화 플라즈마 용사법에 의해 코어 롤상에 세라믹스막을 형성한 초지기용 프레스 롤은, 예를 들면, 유럽 특허공보EP0207921B에 개시되어 있다. 가스 플라즈마법에 의해 코어 롤상에 세라믹스막을 형성한 초지기용 프레스 롤은, 예를 들면, 특개평8-232188호 공보에 개시되어 있다.

수안정화 플라즈마 용사법의 경우, 일반적으로 용사 재료로서 사용되는 세라믹스 분말의 입자경이 크기 때문에, 형성되는 용사막이 치밀하지 않게 된다. 그 때문에, 수안정화 플라즈마 용사법에 의해 세라믹스막을 형성한 초지기용 프레스 롤은, 롤 표면이 거칠어지게 되고, 그 결과, 종이에 대한 평활성 부여 효과가 뒤떨어지고, 또한, 롤 표면에 활주접촉하는 독터 블레이드가 심하게 마모한다고 생각되고 있다. 이 때문에, 초지기용 프레스 롤의 세라믹스막 형성법으로서, 수안정화 플라즈마 용사법은 그다지 주목받지 못한다.

한편, 가스 플라즈마 용사법의 경우, 용사 재료로서 사용되는 세라믹스 분말의 입자경이 작기 때문에, 형성되는 용사막은 치밀한 것이 된다. 이와 같은 관점에 서, 현재는, 가스 플라즈마 용사법에 의해 세라믹스막을 형성한 초지기용 프레스 롤이 주류를 차지하고 있다.

그러나, 본원 발명자가 조사한 바에 의하면, 가스 플라즈마 용사법에 의해 세라믹스막을 형성한 프레스 롤의 경우, 용사막이 치밀하기 때문에, 롤 표면의 평활성이 양호한 반면, 롤 표면과 습지와의 밀착성이 강하여, 종이 분리성(紙離性)이 나빠진다는 문제가 있다. 종이 분리성이 나쁘면, 프레스 닙을 통과할 때에 습지의 표면 부분이 벗겨져서, 롤 표면에 종이 찌꺼기로서 부착하여 버려, 종이의 품질 악화의 원인이 된다. 또한, 종이 분리성이 나쁘면, 프레스 닙으로부터 다음 공정을 위한 드로우 값(롤 표면에서 습지를 벗기는데 필요로 하는 인장의 정도)을 크게 할 필요가 생긴다. 드로우 값이 크면, 롤 표면에서 습지를 벗길 때의 인장에 의해 종이에 일그러짐이 생기고, 종이의 품질이 악화한다. 또한, 종이 분리성이 나쁘면, 프레스 롤에 계속되는 공정과의 사이에서 종이 찢어짐이 발생하고, 제지 공장에 있어서 큰 손해가 발생하는 일도 있다. 이와 같이, 프레스 롤에 있어서, 종이 분리성의 나쁨은 치명적인 결함이 될 우려가 있다.

종래, 프레스 롤의 세라믹스막은, 종이에의 평활성 부여 및 독터 블레이드의 마모 방지의 관점에서는 표면 조도가 작은 편이 좋은 반면, 종이 분리성의 관점에서는 표면 조도가 큰 편이 좋다고 생각되고 있다. 표면 조도를 평가하는 지표로서는, JISB 0601-2001(ISO 4287-1997)에 규정하는 산술 평균 조도(Ra)가 사용되고 있다. 산술 평균 조도(Ra)는, 볼록부의 높이와 오목부의 깊이를 절대치로서 등가로 취급하여, 평균 조도의 수치를 구하는 사고방식에 의거하고 있다. 그러나, 본 발명 자의 조사, 연구한 바에 의하면, 산술 평균 조도(Ra)만으로는 세라믹스 용사막을 구비한 초지기용 프레스 롤의 표면 특성을 올바르게 평가할 수 없다.

초지기용 프레스 롤에 있어서, 종이에의 평활성 부여 및 독터 블레이드의 마모에 영향을 주는 것은, 프레스 롤의 볼록한 부분뿐이고, 볼록부의 높이를 작게 함에 의해, 종이에 평활성을 부여하는 효과 및 독터 블레이드의 마모를 방지하는 효과를 높일 수 있다. 한편, 습지의 종이 분리성에 영향을 주는 것은, 프레스 롤의 오목한 부분이고, 오목부의 깊이 또는 용적을 크게 함에 의해, 오목부에서의 보수성 또는 공기 포착성이 좋아지고, 그로 인해, 습지의 밀착성을 저하시킬 수 있고, 종이 분리성이 향상한다. 종래와 같이, 프레스 롤의 표면 조도를 산술 평균 조도(Ra)로 평가한 경우, 종이에의 평활성 부여 효과를 높이거나, 또는 독터 블레이드의 마모를 방지하기 위해 Ra의 값을 작게 하면, 습지의 종이 분리성이 나빠지고, 역으로 습지의 종이 분리성을 향상시키기 위해 표면을 거칠게 하여 Ra의 값을 크게 하면, 평활성 부여 효과가 저하되고, 독터 블레이드의 마모도 일어나기 쉬워진다. 이와 같이, 롤 표면의 산술 평균 조도(Ra)를 어떠한 값으로 설정하여도, 종이에의 평활성 부여 효과의 저하 및 독터 블레이드의 조기 마모나, 습지의 종이 분리성의 저하의 어느 것에 문제가 발생하는 일이 있고, 이들 모두에 있어서 우수한 성능을 얻는 것은 곤란하였다.

본 발명은, 상기한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그 목적은, 평활성 부여 효과, 독터 블레이드의 마모 방지 및 종이 분리성의 모두에 있어서 우수한 성능을 발휘하는 세라믹스 용사막을 구비한 초지기용 프레스 롤을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 평활성 부여 효과, 독터 블레이드의 마모 방지 및 종이 분리성의 모두에 있어서 우수한 성능을 발휘하는 세라믹스 용사막을 구비한 초지기용 프레스 롤의 제조 방법을 제공하는 것이다.

세라믹스 용사막을 구비한 프레스 롤의 표면 성상(性狀)에 있어서, 볼록부의 높이와 오목부의 깊이는 절대치로서 등가로 취급할 수 없고, 각각이 다른 성능에 관계되어 있다고 생각하여야 한다. 세라믹스 용사막을 구비한 프레스 롤의 표면 성상으로서 이상적인 것은, 볼록부의 높이가 작고, 오목부의 깊이가 큰 것이다.

이와 같은 관점에서, 본 발명자는, 프레스 롤의 표면 성상을 평가하는 지표로서, JIS B0671-2-2002(ISO13565-2-1996)에 규정하는 플래토우 구조 표면의 특성 평가 파라미터에 착안하였다. 또한, JIS B0671-2-2002(ISO13565-2-1996)의 규격은, 미세 마무리된 플래토우 부분과, 그 하측에 깊은 곡부분(谷部分)을 갖는 표면을 갖는 표면을 위한 필터 처리 방법에 관해 규정한 것이다. 여기서, "플래토우(plateau) 부분"이란, 거친 윤곽 곡선의 높은 부분을 미세 마무리에 의해 제거하여 만들어지는 불규칙 파형 부분을 말하고, "곡부분"이란, 플래토우 부분의 하측에 있는 불규칙 파형 부분을 말한다.

플래토우 구조 표면의 특성 평가 파라미터

도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여, 플래토우 구조 표면의 특성 평가 파라미터를 설명한다. 또한, Mr1, Mr2, Rpk, Rvk 및 Rk는 JIS B0671-2-2002(ISO13565-2-1996)에 규정되어 있고, Vo 및 K에 관해서는 JIS B0671(ISO13565)에 규정은 되어 있지 않지만, 이들에 관련하여 일반적으로 이용되고 있는 민간 규격이다.

(이하, 출전 : 「표면 조도 형상 측정기 『HANDYSURF E-35A』취급설명서」(주식회사 도쿄정밀), 65페이지, 66페이지, 67페이지).

『이 규격은, 부하 곡선을 초기 마모부·실질 접촉부 그리고 기름 저장부로 나누어 윤활성을 평가하는 것이다. 주로, 플래토우 호닝 가공면을 대상으로 하고, 도 1의 부하 곡선으로부터 하기한 파라미터를 산출한다.

(1) 코어부의 부하 길이율 1(초기 마모 부하율) Mr1(Material Portion 1)

부하 곡선상에서 tp 값의 방향으로 40%의 폭을 취하고, 이 사이의 데이터로부터 산출한 최소제곱 직선의 경사가 최소가 되는 위치를 찾고, 그 직선(등가 직선)과, tp=0%의 한계선과의 교점(a)을 구한다.

이 교점(a)으로부터의 수평선(ac)과 부하 곡선과의 교점을 c, 또한 그때의 tp 값을 Mr1로 한다. 이것은 초기 마모 후의 부하 길이율을 나타낸다.

(2) 코어부의 부하 길이율 2(기름 저장 부하율) Mr2(Material Portion 2)

부하 곡선상에서 tp 값의 방향으로 40%의 폭을 취하고, 이때의 데이터로부터 산출하는 최소제곱 직선의 경사가 최소가 되는 위치를 찾고, 그 직선(등가 직선)과, tp=100%의 한계선과의 교점(b)을 구한다.

이 교점으로부터의 수평선(bd)과 부하 곡선과의 교점을 d, 또한 그때의 tp 값을 Mr2로 한다. 이것은 장기 마모 후의 부하 길이율을 나타낸다.

(3) 돌출 산부 높이(Rpk)(Reduced peak height)

0% 한계치와 변(ac)과 부하 곡선으로 둘러싸이는 부분의 면적과 동등하는, 이 변(ac)을 한 변으로 하는 직각삼각형을 이루는 tp=0%의 한계선상의 높이를 Rpk로 한다. 이것은, 초기 마모 높이를 나타내고 있다.

(4)돌출 곡부 깊이(Rvk)(Reduced valley depth)

100% 한계치와 변(bd)과 부하 곡선으로 둘러싸이는 부분의 면적과 동등하는, 이 변(bd)을 한 변으로 하는 직각삼각형을 이루는 100% 한계선상의 높이를 Rvk로 한다. 이것은, 기름 저장의 골짜기 깊이를 나타내고 있다.

(5) 코어부의 레벨차(Rk)(Core roughness depth)

상기에서 구한 c, d 사이의 높이의 차를 Rk로 한다. 이것은, 면(面)이 장기간의 마모로 사용할 수 없게 될 때까지 마모하는 높이를 나타내고 있다.

(6) 기름 저장량(Vo)(Oil retention Volume)

1㎠의 면적의 표면당의, 기름 저장 깊이 안에 저장되는 기름의 용적을 나타내고 있다.

Vo=(100-Mr2)×Rvk/2000(㎣/㎠)

윗식에서, Mr2의 단위는 %, Rvk의 단위는 ㎛이다.

(7) 기름 저장 깊이율(K)(Reduced valley depth ratio)

기름 저장의 깊이의 유효 부하 조도에 대한 비를 나타내고, 이 값이 클수록 윤활성은 양호하다.』

상기한 바와 같이, JIS B0671-2(ISO13565-2)는 윤활성을 평가하기 위해 책정된 규격이다. 이 규격은, 주로 엔진의 실린더 내면에 있어서의 활주성 및 기름 저장량을 평가하는 경우 등에 이용되고 있는 것이다. 그런데, 세라믹스 용사막을 구비한 프레스 롤에 대해서도 이 규격을 이용함에 의해, 종이에의 평활성 부여 효과, 독터 블레이드의 마모성 및 습지의 종이 분리성을 적절하게 평가할 수 있다.

청구항 1 및 청구항 2에 관한 발명

본 발명에 따른 초지기용 프레스 롤은, 코어 롤과, 이 코어 롤의 외주에 형성된 세라믹스 용사막을 구비하고, 세라믹스 용사막은, 플래토우 구조 표면의 특성 평가 파라미터인 Rk 및 Vo의 값이, 이하의 범위가 되는 것을 특징으로 한다.

Rk≤8.0㎛

Vo≥0.030㎣/㎠

(단, Vo=(100-Mr2)×Rvk/2000(㎣/㎠))

여기서, Rk, Mr2 및 Rvk는, JIS B0671-2-2002(ISO13565-2-1996)에 규정하는 코어부의 레벨차(Rk), 코어부의 부하 길이율(Mr2) 및 돌출 곡부 깊이(Rvk)이다.

Rk의 값은 세라믹스 용사막에 있어서의 볼록부의 높이에 관계되기 때문에, 평활성 부여 효과 및 독터 블레이드의 마모성에 영향을 주는 인자이다. 이 값이 4.0㎛를 초과하면, 종이에 대한 평활성 부여 효과가 뒤떨어지게 되고, 또한 독터 블레이드의 마모량이 커진다. 이러한 관점에서, Rk의 값을 8.0㎛ 이하로 함이 필요하다. Rk의 값은 작을수록 바람직하기 때문에 하한치는 특히 한정되지 않지만, 통상은 0. 1㎛ 이상이다.

Vo의 값은 세라믹스 용사막에 있어서의 오목부의 용적에 관계되기 때문에, 종이 분리성에 영향을 주는 인자이다. 구체적으로는, Vo의 값이 커지면, 세라믹스 용사막 표면에 있어서의 보수성 또는 공기 포착성이 양호하게 된다. 즉, Vo의 값이 크면, 프레스 닙을 통과한 습지가 프레스 롤로부터 박리하기 직전에 있어서, 프레스 롤 표면의 오목부와 습지로 둘러싸인 공간에는 수분과 공기가 포함된 상태로 된다. 이 때문에, 프레스 롤로부터 습지를 박리시킬 때, 프레스 롤과 습지 사이에 외부로부터의 공기가 들어가기 쉬워지고, 종이 분리성이 양호하게 된다. 초지기용 프레스 롤로서 양호한 종이 분리성을 발휘하는데는, Vo의 값을 0.030㎣/㎠ 이상으로 함이 필요하다. Vo의 값의 상한은 특히 한정되지 않지만, 1.000㎣/㎠ 이하로 하는 것이 적당하다.

초지기용 프레스 롤로서 보다 바람직한 Rk 및 Vo의 값은, 다음과 같다.

Rk≤5.0㎛

Vo≥0.034㎣/㎠

청구항 3에 관한 발명

바람직하게는, JIS B0671-2-2002(ISO13565-2-1996)에 규정하는 플래토우 구조 표면의 특성 평가 파라미터에 있어서의 돌출 산부 높이(Rpk)의 값이, 다음 범위를 충족시키도록 한다.

Rpk≤1.5㎛

Rpk는 세라믹스 용사막에 있어서의 돌출 산부의 높이에 관계되기 때문에, Rk와 마찬가지로, 평활성 부여 효과 및 독터 블레이드의 마모성에 영향을 주는 인자이다. 초지기용 프레스 롤로서 양호한 평활성 부여 효과를 발휘하고, 또한 독터 블레이드의 마모를 작게 하는데는, Rpk의 값을 1.5㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, Rpk의 값을 1.0㎛ 이하로 하고, 더욱 바람직하게는 Rpk의 값을 0.7㎛ 이하로 한다. Rpk의 값의 하한치는 특히 한정되지 않지만, 0㎛ 이상으로 하는 것이 적당하다.

청구항 4에 관한 발명

바람직하게는, JIS B0671-2-2002(ISO13565-2-1996)에 규정하는 플래토우 구조 표면의 특성 평가 파라미터에 있어서의 돌출 곡부 깊이(Rvk)의 값이, 다음 범위를 충족시키도록 한다.

Rvk≥3.0㎛

Rvk는 세라믹스 용사막에 있어서의 돌출 곡부의 깊이에 관계되기 때문에, Vo와 마찬가지로, 종이 분리성에 영향을 주는 인자이다. 세라믹스 용사막 표면에 있어서의 보수성 또는 공기 포착성을 높여서 초지기용 프레스 롤로서 적합한 것으로 하는데는, Rvk를 3.0㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, Rvk의 값을 4.0㎛ 이상으로 하고, 더욱 바람직하게는 Rvk의 값을 5.0㎛ 이상으로 한다. Rvk의 값의 상한은 특히 한정되지 않지만, 100㎛ 이하로 하는 것이 적당하다.

청구항 5 내지 청구항7에 관한 발명

본 발명에 따른 초지기용 프레스 롤의 제조 방법은, 코어 롤상에 세라믹스 분말을 용사하여 세라믹스 용사막을 형성하는 것으로서, 다음 것을 특징으로 한다. 용사 재료로서 준비하는 세라믹스 분말은, 입자경이 55㎛ 미만의 미세 입자와, 입자경이 55㎛ 이상 149㎛ 미만의 조대(粗大) 입자를 포함한다. 미세 입자 및 조대 입자(coarse particles)의 함유량에 관해서는, 세라믹스 분말 전체에 대해 중량 기준으로, 미세 입자의 함유량은 50% 내지 98%의 범위, 조대 입자의 함유량은 50% 내지 2%의 범위이다. 보다 바람직하게는, 세라믹 분말은, 입자경이 55㎛ 미만의 미세 입자와 입자경이 74㎛ 이상 149㎛ 미만의 조대 입자를 포함하고, 미세 입자의 함유량은 50% 내지 95%의 범위, 조대 입자의 함유량은 45% 내지 2%의 범위이다. 바람직하게는, 세라믹스 용사막을 형성한 후에, 이 세라믹스 용사막을 표면 연마하여, JIS B0671-2-2002(ISO13565-2-1996)에 규정하는 플래토우 구조 표면의 특성 평가 파라미터에 있어서의 코어부의 레벨차(Rk)의 값이 Rk≤4.0㎛이 되도록 한다. 표면 연마는, 통상은 거칠게 연마한 후에 마무리 연마하는 방법에 의해 행하여진다. 마무리 연마에는, 연마 지석(砥石) 또는 연마 필름을 이용할 수 있다. 마무리 연마에 이용하는 연마재는, 연마 지석의 경우는 #120 내지 #1000의 번호의 것이 바람직하고, 연마 필름의 경우는 15㎛ 내지 100㎛의 연마 입자로 되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 용사의 방법은, 수안정화 플라즈마 용사법이다.

상기한 방법에 의하면, 청구항 1 내지 4에 기재되어 있는 특성을 갖는 세라믹스 용사막을 용이하게 얻을 수 있다.

가스 플라즈마 용사법의 경우는, 용융 열량이 작기 때문에, 통상은 조대 입자를 용사하는 것이 곤란하다. 그러나, 청구항 1 내지 4에 기재되어 있는 특성을 갖는 세라믹스 용사막은, 가스 플라즈마 용사법에 의해 세라믹스막을 형성하고, 그 세라믹스막에 대해 충분한 보수성 또는 공기 포착성을 주도록 극단적인 조면(粗面) 가공을 시행하고, 또한 표면에 비교적 큰 곡부를 남기면서 소정의 평활면이 되도록 표면 연마를 시행함에 의해 제조하는 것도 가능하다.

단, 보다 효율적이고 확실한 제조 방법은, 미세 입자 및 조대 입자를 적량 포함하는 세라믹스 분말을 수안정화 플라즈마 용사법으로 용사하는 것이다. 수안정화 플라즈마 용사법의 이점은, 용융 열량이 크고, 큰 입자경의 세라믹스 분말을 용사할 수 있는 점에 있다.

용사 재료로서의 세라믹스 분말이 조대 입자만으로 이루어지는 경우, 또는 조대 입자를 대량으로 포함하는 경우, 세라믹스 용사막의 보수성 또는 공기 포착성은 양호한 성능을 나타내지만, 평활성 부여 효과가 뒤떨어지게 되고, 또한, 독터 블레이드의 마모량이 크게 되어 버린다.

한편, 용사 재료로서의 세라믹스 분말이 미세 입자만으로 이루어지는 경우, 또는 미세 입자를 대량으로 포함하는 경우, 평활성 부여 효과에 있어서 우수한 성능을 발휘하고, 독터 블레이드의 마모가 감소하지만, 보수성 또는 공기 포착성이 뒤떨어지게 되고, 종이 분리성이 나빠진다. 특히, 종이 분리성의 나쁨이, 프레스 롤로서의 중대한 결함으로 될 우려가 있다.

따라서, 양호한 종이 분리성을 발휘하면서, 평활성 부여 효과에 우수하고, 또한 독터 블레이드의 마모를 작게 하는 세라믹스 용사막을 얻는데는, 소정의 크기의 조대 입자와 미세 입자를 적량 포함하는 세라믹스 분말을 용사 재료로 하는 수안정화 플라즈마 용사법이 바람직하다.

특히, 조대 입자를 소정의 비율로 함유시킴에 의해, 세라믹스 용사막에 있어서 조대 입자의 주위 또는 연마에 의한 조대 입자의 결락부(欠落部)에 적당한 오목부가 형성되고, Vo 및 Rvk가 비교적 큰 수치로 된다. 이 오목부는, 초지기용 프레스 롤의 사용시에 있어서 수분 및 공기를 포착하고, 양호한 습지의 종이 분리성에 기여한다고 생각된다. 또한, 미세 입자를 소정의 비율로 함유시킴에 의해, 세라믹스 용사막에 있어서 볼록부의 높이, 즉 Rk 및 Rpk의 수치를 비교적 작게 억제할 수 있다. 볼록부의 높이가 작은 것은, 종이에의 평활성 부여 효과 및 독터 블레이드의 마모 방지에 기여한다. Vo 또는 Rvk의 값을 크게 하고 싶은 경우는, 조대 입자의 함유 비율을 많게 하면 좋다. 또한, Rk 또는 Rpk의 값을 작게 하고 싶은 경우는, 일반적으로, 미세 입자의 함유 비율을 많게, 조대 입자의 함유 비율을 적게 하면 좋다고 생각된다.

청구항 8에 관한 발명

본 발명에 따른 습지에 대한 프레스 방법은, 초지기의 프레스부에 있어서, 프레스 롤에 의해 습지로부터 물기를 제거하고, 또한 종이의 표면에 평활성을 부여하는 방법으로서, 다음의 것을 특징으로 한다. 즉, 사용하는 프레스 롤이, 코어 롤과, 이 코어 롤의 외주에 형성된 세라믹스 용사막을 구비하고, 세라믹스 용사막에 있어서의, 플래토우 구조 표면의 특성 평가 파라미터인 Rk 및 Vo의 값이,

Rk≤8.0㎛

Vo≥0.030㎣/㎠

가 되는 것을 특징으로 한다.

청구항 9에 관한 발명

본 발명에 따른 초지기용 프레스 롤의 표면 연마 방법은, 코어 롤과, 이 코어 롤의 외주에 형성된 세라믹스 용사막을 구비한 초지기용 프레스 롤에 대해, 표면 연마 가공을 시행하는 방법으로서, 다음의 것을 특징으로 한다. 즉, 표면 연마에 의해, 세라믹스 용사막에 있어서의, 플래토우 구조 표면의 특성 평가 파라미터인 Rk 및 Vo의 값이,

Rk≤8.0㎛

Vo≥0.030㎣/㎠

가 되도록 한다.

도 1은 부하 곡선을 도시한 도면.

도 2는 대상면의 추출 곡선 및 부하 길이율을 도시한 도면.

도 3은 기름 저장량을 도시한 도면.

도 4는 수안정화 플라즈마 용사법으로 성막한 세라믹스 용사막의 표면 조도 곡선을 도시한 도면.

도 5는 가스 플라즈마 용사법으로 성막한 세라믹스 용사막의 표면 조도 곡선을 도시한 도면.

도 6은 초지기용 프레스 롤의 각종 시료의 표면 조도에 관한 각종 파라미터를 비교한 도면.

본원의 발명자는, 수안정화 플라즈마 용사법으로 성막한 세라믹스 용사막의 표면 조도 곡선 및 가스 플라즈마 용사법으로 성막한 세라믹스 용사막의 표면 조도 곡선을 측정하였다.

수안정화 플라즈마 용사법의 용사 재료는, 입자경이 55㎛ 미만인 미세 입자와, 입자경이 74㎛ 이상 149㎛ 미만의 조대 입자를 적량 포함하는 세라믹스 분말이였다. 미세 입자의 함유량은, 세라믹스 분말 전체에 대해 중량 기준으로, 약 82%이고, 조대 입자의 함유량은 약 3%이였다.

가스 플라즈마 용사법의 용사 재료는, 입자경이 55㎛ 미만의 입자만으로 이루어지는 세라믹스 분말이였다.

수안정화 플라즈마 용사법 및 가스 플라즈마 용사법으로 성막 후, 각각 소정의 표면 연마 가공을 시행하고, 표면 조도 곡선을 측정하였다. 표면 조도 곡선의 측정은, 주식회사 도쿄정밀제의 측정기 HANDYSURF E-35A를 사용하였다. 도 4는, 수안정화 플라즈마 용사법으로 성막한 세라믹스 용사막의 표면 조도 곡선이고, 도 5는, 가스 플라즈마 용사법으로 성막한 세라믹스 용사막의 표면 조도 곡선이다.

도 4에서 분명한 바와 같이, 수안정화 플라즈마 용사법으로 성막한 세라믹스 용사막의 경우, 표면측으로 돌출하는 산의 높이가 낮고, 깊이 방향으로 돌출한 골짜기의 깊이가 크다. 표면측으로 돌출하는 산의 윤곽 곡선과, 깊이 방향으로 돌출하는 골짜기의 윤곽 곡선은, 분명히 비대칭이다. 또한, 큰 골짜기를 나타내는 곡선이 비교적 큰 간격으로 나타나고 있다. 큰 골짜기는, 조대 입자의 주위 또는 연마에 의한 조대 입자의 결락부에 나타나는 것이라고 생각된다.

도 5에서 분명한 바와 같이, 가스 플라즈마 용사법으로 성막한 세라믹스 용사막의 경우, 표면측으로 돌출하는 산의 높이와, 깊이 방향으로 돌출하는 골짜기의 깊이가 거의 같고, 산의 윤곽 곡선과 골짜기의 윤곽 곡선이 거의 대칭적인 형상을 나타내고 있다.

각종의 초지기용 프레스 롤에 관해, 표면 조도에 관한 파라미터를 측정하였다. 측정기는 주식회사 도쿄정밀제의 HANDYSURF E-35A를 사용하고, 각 롤의 표면 28개소에서 그 표면 성상을 측정하고, 평균치를 산출하였다. 그 결과를 도 6에 도시한다. 도 6중, 각 파라미터는, 다음의 값을 나타낸다.

Ra : JISB 0601-2001(ISO 4287-1997)에 규정하는 산술 평균 조도(㎛)

Rk : JIS B0671-2-2002(ISO 13565-2-1996)에 규정하는 코어부의 레벨차(㎛)

Rpk : JIS B0671-2-2002(ISO 13565-2-1996)에 규정하는 돌출 산부 높이(㎛)

Rvk : JIS B0671-2-2002(ISO 13565-2-1996)에 규정하는 돌출 곡부 깊이(㎛)

Vo : Vo=(100-Mr2)×Rvk/2000(㎣/㎠))

여기서, Mr2는, JIS B0671-2-2002(ISO 13565-2-1996)에 규정하는 코어부의 부하 길이율(Mr2)이다.

또한, 측정에 제공한 시료는, 다음과 같다.

실시예 1

본 발명의 실시예의 하나로서, 미세 입자와 조대 입자를 적량 포함하는 세라믹스 분말을 용사 재료로 한 수안정화 플라즈마 용사법으로 성막하고, 표면 연마 가공을 시행한 것. 세라믹스 분말은, 입자경이 55㎛ 미만인 미세 입자를 중량 기준으로 82% 포함하고, 입자경이 74㎛ 이상 149㎛ 미만의 조대 입자를 중량 기준으로 5% 포함하고 있다. 표면 연마는, #80의 다이아몬드 지석으로 조연마(粗硏磨)한 후, #200의 다이아몬드 지석으로 연마하고, 다시 40㎛의 다이아몬드 입자로 이루어지는 연마 필름으로 마무리 연마를 행하였다.

실시예 2

본 발명의 실시예의 하나로서, 미세 입자와 조대 입자를 적량 포함하는 세라믹스 분말을 용사 재료로 하여 수안정화 플라즈마 용사법으로 성막하고, 표면 연마 가공을 시행한 것. 세라믹스 분말은, 입자경이 55㎛ 미만인 미세 입자를 중량 기준으로 90% 포함하고, 입자경이 74㎛ 이상 149㎛ 미만의 조대 입자를 중량 기준으로 3% 포함하고 있다. 표면 연마는, #80의 다이아몬드 지석으로 조연마한 후, #400의 다이아몬드 지석으로 마무리 연마를 행하였다.

실시예 3

본 발명의 실시예의 하나로서, 미세 입자와 조대 입자를 적량 포함하는 세라믹스 분말을 용사 재료로 하여 수안정화 플라즈마 용사법으로 성막하고, 표면 연마 가공을 시행한 것. 세라믹스 분말은, 입자경이 55㎛ 미만인 미세 입자를 중량 기준으로 82% 포함하고, 입자경이 74㎛ 이상 149㎛ 미만의 조대 입자를 중량 기준으로 5% 포함하고 있다. 표면 연마는, #80의 다이아몬드 지석으로 조연마한 후, #200의 다이아몬드 지석으로 연마하고, 다시 40㎛의 실리콘카바이드 입자로 이루어지는 연마 필름으로 마무리 연마를 행하였다.

비교예 1

입자경이 55㎛ 이상 149㎛ 미만의 조대 입자만으로 이루어지는 세라믹스 분말을 용사 재료로 하여 수안정화 플라즈마 용사법으로 성막하고, 표면 연마 가공을 시행한 것. 표면 연마는, #80의 다이아몬드 지석으로 조연마한 후, #200의 다이아 몬드 지석으로 마무리 연마를 행하였다.

비교예 2

수지 롤이다.

비교예 3

종래 이용되고 있던 초지기용 프레스 롤로서, 미세 입자로 이루어지는 세라믹스 분말을 용사 재료로 하여 가스 플라즈마 용사법으로 성막하고, 표면 연마 가공을 시행한 것.

비교예 4

종래 이용되고 있던 초지기용 프레스 롤로서, 미세 입자로 이루어지는 세라믹스 분말을 용사 재료로 하여 가스 플라즈마 용사법으로 성막하고, 조면 가공을 시행한 후에 표면 연마 가공을 시행한 것.

상기 각 시료의 평가는, 다음과 같다.

실시예 1 내지 실시예 3에 관해서는, 습지의 종이 분리성이 양호하고, 종이에의 평활성 부여 효과도 좋고, 독터 블레이드의 마모도 적었다. 특히 실시예 1 및 실시예 3의 종이 분리성이 극히 양호하였다.

비교예 1에 관해서는, 종이 분리성이 양호하였지만, 종이에의 평활성 부여 효과에 뒤떨어지고, 독터 블레이드의 마모량도 컸다.

비교예 2에 관해서는, 종이 분리성이 매우 나쁘고, 습지가 롤 표면에 완전하게 밀착하였다.

비교예 3에 관해서는, 종이에의 평활성 부여 효과가 좋고, 독터 블레이드의 마모도 적었지만, 종이 분리성이 뒤떨어져 있다.

비교예 4에 관해서는, 조면 가공을 하였음에도 불구하고, 종이 분리성의 향상은 보여지지 않고, 또한, 평활성 부여 효과에 뒤떨어지고, 독터 블레이드의 마모도 컸다.

이상, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명하였지만, 본 발명은, 도시한 실시 형태의 것으로 한정되지 않는다. 도시된 실시 형태에 대해, 본 발명과 동일한 범위 내에서, 또는 균등한 범위 내에서, 여러가지의 수정이나 변형을 가하는 것이 가능하다.

본 발명에 의해 얻어지는 세라믹스 용사막을 구비한 초지기용 프레스 롤은, 종이 분리성 및 표면 평활성의 양자에 있어서 우수한 성능을 발휘하기 때문에, 제지의 분야에서 유리하게 이용될 수 있다.

Claims

코어 롤과, 이 코어 롤의 외주에 형성된 세라믹스 용사막을 구비하고,

상기 세라믹스 용사막은, 플래토우 구조 표면의 특성 평가 파라미터인 Rk 및 Vo의 값이,

Rk≤8.0㎛

Vo≥0.030㎣/㎠

가 되는 것을 특징으로 하는 초지기용 프레스 롤.

(단, Vo=(100-Mr2)×Rvk/2000(㎣/㎠)

여기서, Rk, Mr2 및 Rvk는, JIS B0671-2-2002(ISO13565-2-1996)에 규정하는 코어부의 레벨차(Rk), 코어부의 부하 길이율(Mr2) 및 돌출 곡부 깊이(Rvk)이다.)
제 1항에 있어서,

상기 Rk 및 Vo의 값이,

Rk≤5.0㎛ 및

Vo≥0.034㎣/㎠

가 되는 것을 특징으로 하는 초지기용 프레스 롤.
제 1항에 있어서,

JIS B0671-2-2002(ISO13565-2-1996)에 규정하는 플래토우 구조 표면의 특성 평가 파라미터에 있어서의 돌출 산부 높이(Rpk)의 값이,

Rpk≤1.5㎛

가 되는 것을 특징으로 하는 초지기용 프레스 롤.
제 1항에 있어서,

JIS B0671-2-2002(ISO13565-2-1996)에 규정하는 플래토우 구조 표면의 특성 평가 파라미터에 있어서의 돌출 곡부 깊이(Rvk)의 값이,

Rvk≥3.0㎛

가 되는 것을 특징으로 하는 초지기용 프레스 롤.
코어 롤상에 세라믹스 분말을 용사하여 세라믹스 용사막을 형성하는 초지기용 프레스 롤의 제조 방법에 있어서,

용사 재료로서 준비하는 세라믹스 분말은, 입자경이 55㎛ 미만의 미세 입자와, 입자경이 55㎛ 이상 149㎛ 미만의 조대 입자를 포함하고,

상기 세라믹스 분말 전체에 대해 중량 기준으로, 상기 미세 입자의 함유량은 50% 내지 98%의 범위, 상기 조대 입자의 함유량은 50% 내지 2%의 범위인 것을 특징으로 하는 초지기용 프레스 롤의 제조 방법.
제 5항에 있어서,

세라믹스 용사막을 형성한 후에, 이 세라믹스 용사막을 표면 연마하여, JIS B0671-2-2002(ISO13565-2-1996)에 규정하는 플래토우 구조 표면의 특성 평가 파라미터에 있어서의 코어부의 레벨차(Rk)의 값이 Rk≤8.0㎛가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 초지기용 프레스 롤의 제조 방법.
제 5항에 있어서,

수안정화 플라즈마 용사법에 의해 상기 세라믹 용사막을 형성하는 것을 특징으로 하는 초지기용 프레스 롤의 제조 방법.
초지기의 프레스부에 있어서, 프레스 롤에 의해 습지로부터 물기를 제거하고, 또한 종이의 표면에 평활성을 부여하는 방법에 있어서,

상기 프레스 롤이, 코어 롤과, 이 코어 롤의 외주에 형성된 세라믹스 용사막을 구비하고,

상기 세라믹스 용사막은, 플래토우 구조 표면의 특성 평가 파라미터인 Rk 및 Vo의 값이,

Rk≤8.0㎛

Vo≥0.030㎣/㎠

가 되는 것을 특징으로 하는, 습지에 대한 프레스 방법.

(단, Vo=(100-Mr2)×Rvk/2000(㎣/㎠)

여기서, Rk, Mr2 및 Rvk는, JIS B0671-2-2002(ISO13565-2-1996)에 규정하는 코어부의 레벨차(Rk), 코어부의 부하 길이율(Mr2) 및 돌출 곡부 깊이(Rvk)이다.)
코어 롤과, 이 코어 롤의 외주에 형성된 세라믹스 용사막을 구비한 초지기용 프레스 롤에 대해, 표면 연마 가공을 시행하고,

상기 세라믹스 용사막에 있어서의, 플래토우 구조 표면의 특성 평가 파라미터인 Rk 및 Vo의 값이,

Rk≤8.0㎛

Vo≥0.030㎣/㎠

가 되도록 하는 것을 특징으로 하는, 초지기용 프레스 롤의 표면 연마 방법.

(단, Vo=(100-Mr2)×Rvk/2000(㎣/㎠)

여기서, Rk, Mr2 및 Rvk는, JIS B0671-2-2002(ISO13565-2-1996)에 규정하는 코어부의 레벨차(Rk), 코어부의 부하 길이율(Mr2) 및 돌출 곡부 깊이(Rvk)이다.)