(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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