KR19980081252A - 불리한 부식환경용 세라믹 코팅물을 갖춘 프레스로울, 이프레스로울의 제조방법, 및 세라믹 코팅조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프레스로울 특히 제지기/판지기용 센터로울, 이 로울의 제조방법, 및 불리한 부식환경용 로울의 코팅조성물에 관한 것이다.
로울프레임(1) 부분위로 두께 150 - 300㎛ 인 접착층/부식방지층(2)이 고속 화염분사(HVOF)기술에 의해 니켈크롬 합금으로 도포됐고, 이 접착층(2) 위로 50 - 150㎛ 두께의 기밀세라믹층(3)이 고속화염분사기술로 도포됐고, 이 기밀세라믹층(3)은 Al2O350 - 100% 와 TiO20 - 50% 또는 이와달리 Al2TiO50 - 100% 로 구성되며, 기밀세라믹층(3) 위로 다공성 세라믹층(4)이 도포됐다.

Description

불리한 부식환경용 세라믹 코팅물을 갖춘 프레스로울, 이 프레스로울의 제조방법, 및 세라믹 코팅조성물
본 발명은 제지기/판지기용 프레스로울, 특히 센터로울(centre roll), 이 로울의 제조방법, 및 불리한 부식환경용 로울 세라믹코팅 조성물에 관한 것이다.
제지 및 판지기의 프레스부(press section)에서 초기에 일반적으로 화강암으로 제조됐던 로울이 사용된다. 화강암 로울의 우수한 표면특성에도 불구하고 주로 세라믹 코팅물을 갖춘 새로울 로울들이 대부분 점차적으로 화강암로울을 대체하였다. 그러나 금속, 금속-세라믹, 및 세라믹 코팅물을 갖춘 종래기술의 로울들에서 다양한 등급(정도)의 부식이 특히 더욱 심각한 상태로 발생했고, 이 부식은 로울의 부식, 코팅물의 균열(delamination) 및 로울의 마모를 일으켜서 로울이 사용될 수 없다. 로울들은 열분사(thermal spray)로 코팅(피복)되고, 이 경우 코팅물은 필연적으로 기공(氣孔)이 존재하고(다공성(porous)이 되며), 이 로울 표면은 부식되기 쉽다. 부식을 고려하면 제지산업에서 공정조건은 더욱 더 악화되는데 이는 환경보호 이외에 공정처리수(process water)가 더욱 더 큰 범위로 재순환되고 또한 로울이 더욱 더 부식시키는 상태에서 작동되기 때문이다. 이 때문에 로울의 코팅물을 새로 코팅하고 그리고/또는 로울을 아주 빈번히 교체할 필요가 있고, 이는 물론 고 비용을 초래한다. 로울의 내부식성을 향상시키기 위한 시도가 많은 방법에 의해 이루어졌다.
핀랜드 특허출원 제 853544호에서 로울코팅방법이 기술됐고, 이 출원에서 로울의 금속코어는 스테인리스 강과 같은 금속으로 완전히 또는 일부가 코팅됐고, 크롬의 비율은 9-35%이며, 크롬은 강의 내부식성을 명백히 증가시키는 것으로 여겨졌다.
핀랜드 특허 제 89,950호에서 로울의 금속코어는 로울의 내부식성을 향상시키도록 니켈-크롬합금, 니켈-크롬-알루미늄 합금등과 같은 몰리브덴계 및 니켈계 금속으로 코팅됐다. 이와같은 중간층(intermediate layer)은 화염분사 또는 플라즈마 분사에 의해 로울로 도포된다. 중간층의 두께는 100-500㎛이다. 이와같은 다공성 금속층과 로울코어사이에 화염분사 또는 플라즈마 분사에 의해 기밀금속필름(tight metal film)을 도포하는 것이 또한 가능하고, 이 기밀금속필름은 부식을 방지하고 약 100-500㎛의 두께를 갖는다. 이에 적당한 금속은 니켈, 알루미늄합금, 구리, 스테인리스 강 등이고 스프레이분사에 사용되는 입자들은 매우 작다.
핀랜드 특허 제 86,566호에서, 로울 코팅물이 기술됐고, 이 특허에서, 로울 코어에 부식방지층(corrosion-protection layer)이 있고, 이 부식방지층의 두께는 적어도 0.5mm이다. 부식방지층의 기밀성(tightness)은 96%이상이고, 필요한 경우 부식방지층은 레이저, 유도, 플라즈마, 화염(flame), 또는 전자제트 용융으로 밀봉될 수 있고, 또는 열분사에 의해 또한 생성될 수 있다. 부식방지층은 스테인리스 강으로 구성되고 이의 크롬함량은 10-29%이며, 이는 로울의 코어맨틀(core mantle)과 세라믹 외층(ceramic outer layer) 사이에 위치된다.
핀랜드 특허 제82,094호에서, 제지기의 양키실린더용 코팅물이 기술됐고 이 코팅물의 내부식성(resistance to corrosion)은 pH가 3 - 5 범위일 수 있는 산용액에서 특수지(special paper)의 제조를 가능하게 한다. 이 코팅물은 금속분말과 탄소 또는 질소의 혼합물로 제조됐다.
핀랜드 특허 제84,506호에서, 제지기용 프레스로울이 기술됐고 이 특허에서 로울코어는 세라믹과 금속으로 제조된 복합 혼합물로 구성되는 중간층으로 코팅됐고, 그래서 복합혼합물의 성분비는 로울 반경방향으로 중간층의 상이한 부분에서 다르다. 그 다음 중간층은 세라믹물질로 코팅됐다.
유럽특허출원 제0,657,237호에서, 열분사에 의해 탄화텅스텐 및 탄화크롬으로 로울을 코팅하는 것이 기술되어 있다. 이 코팅물의 작용은 또한 무엇보다도 로울에 코팅된 탄화코팅물의 내마모성을 향상시키는 것이다.
유럽특허출원 제0,481,321호에서, 프레스로울이 기술되어 있고, 몰리브덴계 또는 니켈계 합금으로 제조된 중간층은 예컨대 플라즈마분사에 의해 금속코어로 도포됐고, 이 중간층으로 세라믹층이 플라즈마 분사방법으로 도포됐으며, 이 세라믹층은 금속산화물 또는 금속산화물의 혼합물로 구성된다. 최종적으로 로울은 다공성 세라믹코팅의 기공(pore)을 충전시키도록 유기폴리머로 코팅된다.
종래기술의 해결책에서 그리고 현재 제지기의 센터로울에 사용되는 코팅물에서, 폴리머코팅물의 연성(softness)또는 세라믹 코팅물의 다공성(porosity)이 문제이며, 이 경우 수분 및 기타 부식물질과 같이 로울프레임의 부식을 일으키는 매질(medium)은 작은 기공들을 통하고 코팅물을 통해서 로울프레임으로 침투할 수 있다. 이와 관련하여 부식이 발생되고 발생된 부식은 무엇보다도 로울에 대한 세라믹 코팅물의 접착을 저하시키고 로울금속코어의 손상을 촉진한다. 특히 부식환경에서, 강산 또는 강알칼리 상태하에서 작동하는 로울들과 같이 플라즈마분사 또는 강알칼리 상태하에서 작동하는 로울들과 같이 플라즈마분사 또는 고속 화염분사(High-velocity flame spraying)(HVOF)에 의해 세라믹 코팅물 바로 아래에 약 200-300㎛ 두께로 금속부식방지층이 도포됐음에도 불구하고 매우 급속한 부식이 주목됐다. 그와같은 경우 로울의 코팅층은 종종 부분적으로 떨어지고 즉, 균열이 발생되며, 로울이 사용될 수 없다.
본 발명의 목적은 불리한 부식상태에 대해 세라믹 코팅물을 갖춘 신규한 프레스로울과, 프레스로울 제조방법과, 프레스 로울 코팅 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 프레스 로울, 프레스 로울의 제조방법, 및 본 발명에 따른 프레스로울용 코팅조성물은 특허청구의 범위에 기술된 것이 특징이다.
본 발명에 따른 방법에 의해 신규 로울을 제조하는 것이 가능하고 또한 초기 코팅물이 먼저 제거된 노후 로울(old roll)을 코팅하는 것이 가능하다.
본 발명의 목적을 달성하고 종래기술에서 발생되는 문제점을 해결하기 위한 절차는 다음과 같다.
도 1은 로울표면의 단면도이다
고속 화염분사방법(HVOF)에 의해 150 - 300㎛ 두께의 금속 접착층/부식방지층(2)이 로울프레임(1)의 맨틀 위로 도포되고, 고속 화염분사(HVOF) 방법에 의해 그리고 매우 미세하게 분할된 코팅물질을 사용하여 50 - 150㎛ 두께의 고도의 기밀 세라믹 코팅층(3)이 상기 층으로 도포되며, 코팅물질의 용융온도는 혼합비와 미세한 입자크기 때문에 플라즈마 분사에 의해 생긴 외측 코팅층 자체보다 명백히 더 낮고, 세라믹 다공성 외측 코팅(4)이 최종 층으로 도포된다. 이와같은 방식에서 프레스 로울은 내구성이 있고 불리한 부식환경에서도 잘 작동된다. 고속 화염분사방식이 사용될 때, 고속(약 800m/sec)입자는 코팅물에 예외적으로 양호한 접착을 제공하고 고도의 내부식성 기밀구조를 제공한다. 본 발명에 따른 코팅물은 불리한 부식환경에 매우 적합하다.
본 발명에 따른 방법에서, 니켈-크롬합금으로 구성되고, 두께가 150 - 300㎛ 이고, 180 - 220㎛ 의 두께가 바람직한 접착층/부식방지층(2)이 고속 화염분사(HVOF) 방법에 의해 로울프레임(1) 부분인 맨틀위로 도포되고, 두께가 50 - 150μ 이고 80 - 120㎛ 의 두께가 바람직한 기밀-세라믹층(3)이 상기 층으로 도포된다. 기밀-세라믹층(3)은 산화 알루미늄(Al2O3) 50 - 100% 와 이산화티타늄(TiO2)0 - 50% 로 구성되고, Al2O355 - 65% 와 TiO235 - 45% 로 구성되는 것이 바람직하다. 기밀-세라믹층(3)은 또한 알루미늄티타늄(Al2TiO5)으로 완전히 제조되고 또는 Al2TiO5은 산화알루미늄과 이산화티타늄 가운데에서 0 - 100% 로 첨가될 수 있다.
종래방법에 의해 소정 세라믹등급으로 이루어진 다공성 세라믹층(4)이 기밀 세라믹층 위로 도포된다.
본 발명에 따른 한 해결책은 첨부도면 1에 의해 예시된다.
예시목록 : 1. 본 발명에 따른 해결책
도 1은 로울표면의 단면도이고, 니켈 크롬합금을 함유하고 150 - 300㎛, 바람직하기는 180 - 220㎛ 두께의 접착층/부식방지층(2)은 로울프레임(1)의 맨틀로 도포됐고, 50 - 150㎛, 바람직하기는 80 - 120㎛ 두께이고 Al2O350 - 100% 와 TiO20 - 50%, 바람직하기는 Al2O355 - 65% 와 TiO235 - 45%를 함유하는 기밀-세라믹층(3)이 상기 접착층/부식방지층 위로 도포됐고, 그리고 최종 층으로서 다공성 외측 세라믹층(4)이 도포됐다.

Claims (15)

  1. 제지기/판지기용 프레스 로울에 있어서,
    로울의 프레임부분으로 150-300㎛ 두께의 접착층/부식방지층(2)이 고속 화염분사(HVOF) 기술에 의해 니켈-크롬 합금으로 도포됐고, 접착층(2)으로 50-150㎛ 두께의 기밀-세라믹층(3)이 고속 화염분사기술로 도포됐고, 이 기밀-세라믹층(3)은 Al2O350-100%와 TiO20-50%로 구성되며, 그리고 기밀-세라믹층(3)으로 다공성 세라믹층(4)이 도포된 것을 특징으로 하는 제지기/판지기용 프레스로울.
  2. 제 1항에 있어서, 접착층/부식방지층(2)의 두께가 180-220㎛인 것을 특징으로 하는 제지기/판지기용 프레스로울.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 기밀-세라믹층(3)의 두께가 80-120㎛인 것을 특징으로 하는 제지기/판지기용 프레스로울.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나에 있어서, 기밀-세라믹층(3) Al2O355-65%와 TiO235-45%로 구성되는 것을 특징으로 하는 제지기/판지기용 프레스로울.
  5. 제지기/판지기용 프레스 로울에 있어서,
    로울의 프레임부분으로 150-300㎛ 두께의 접착층/부식방지층(2)이 고속 화염분사(HVOF) 기술에 의해 니켈-크롬 합금으로 도포됐고, 접착층(2)으로 50-150㎛ 두께의 기밀-세라믹층(3)이 고속 화염분사기술로 도포됐고, 이 기밀-세라믹층(3)은 Al2TiO5100%로 구성되며, 그리고 기밀-세라믹층(3)으로 다공성 세라믹층(4)이 도포된 것을 특징으로 하는 제지기/판지기용 프레스로울.
  6. 제지기/판지기용 프레스 로울에 있어서,
    로울의 프레임부분으로 150-300㎛ 두께의 접착층/부식방지층(2)이 고속 화염분사기술로 도포됐고, 이 접착층/부식방지층(2)은 니켈 크롬합금을 포함하며, 접착층(2)으로 50-150㎛ 두께의 기밀-세라믹층(3)이 고속 화염분사기술로 도포됐고, 이 기밀-세라믹층(3)은 Al2O350-100%와 TiO20-50%로 구성되며, 그리고 기밀-세라믹층(3)으로 다공성 세라믹층(4)이 도포된 것을 특징으로 하는 제지기/판지기용 프레스로울.
  7. 제 6항에 있어서, 접착층/부식방지층(2)의 두께가 180-220㎛인 것을 특징으로 하는 제지기/판지기용 프레스로울.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 기밀-세라믹 층(3)의 두께가 80-120㎛인 것을 특징으로 하는 제지기/판지기용 프레스로울.
  9. 제 6항 내지 제 8항 중 어느 하나에 있어서, 기밀-세라믹 층(3)이 Al2O355-65%와 TiO235-45%로 구성되는 것을 특징으로 하는 제지기/판지기용 프레스로울.
  10. 제지기/판지기용 프레스로울의 제조방법에 있어서,
    로울의 프레임 부분(1)으로 150-300㎛ 두께의 접착층/부식방지층(2)이 고속 화염분사(HVOF) 기술로 도포됐고, 이 접착층/부식방지층(2)은 니켈크롬합금을 포함하며, 접착층/부식방지층(2)으로 50-150㎛ 두께의 기밀-세라믹 층(3)이 고속화염분사기술로 도포됐고, 이 세라믹층(3)은 Al2TiO50-100%를 포함하며, 그리고 이 기밀 세라믹층으로 다공성 세라믹층이 도포되는 것을 특징으로 하는 제지기/판지기용 프레스로울의 제조방법.
  11. 제지기/판지기용 프레스로울 코팅조성물에 있어서,
    이 코팅물은 적어도 3개의 층으로 구성되고, 이 중 로울 프레임(1)의 코어맨틀에 직접 결합된 제 1층은 니켈 크롬 합금을 포함하는 150-300㎛ 두께의 접착층/부식방지층(2)을 포함하고, 제 2층은 50-150㎛두께의 기밀 세라믹층(3)을 포함하고 Al2O350-100%와 TiO20-50%로 구성되며, 그리고 제 3층은 소정 세라믹 등급의 다공성 세라믹층(4)인 것을 특징으로 하는 제지기/판지기용 프레스로울 코팅조성물.
  12. 제 11항에 있어서, 접착층/부식방지층(2)의 두께가 180-220㎛인 것을 특징으로 하는 제지기/판지기용 프레스로울 코팅조성물.
  13. 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 기밀 세라믹층(3)의 두께가 80-120㎛인 것을 특징으로 하는 제지기/판지기용 프레스로울 코팅조성물.
  14. 제 11항 내지 제 13항 중 어느 하나에 있어서, 기밀세라믹층(3)은 Al2O355-65%와 TiO235-45%로 구성되는 것을 특징으로 하는 제지기/판지기용 프레스로울 코팅조성물.
  15. 제제기/판지기용 프레스로울 코팅조성물에 있어서,
    이 코팅물은 적어도 3개의 층으로 구성되고, 이 중 로울 프레임(1)의 코어맨틀에 직접 결합된 제 1층은 니켈 크롬 합금을 포함하는 150-300㎛ 두께의 접착층/부식방지층(2)을 포함하고, 제 2층은 50-150㎛두께의 기밀 세라믹층(3)을 포함하고 Al2TiO50-100%로 구성되며, 그리고 제 3층은 소정 세라믹의 다공성 세라믹층(4)인 것을 특징으로 하는 제지기/판지기용 프레스로울 코팅조성물.
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