JP2571849B2 - 耐アルカリ性に優れた塗工紙用ロール - Google Patents
耐アルカリ性に優れた塗工紙用ロールInfo
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Landscapes
- Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
- Paper (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、塗工紙用ロール、特に強アルカリ性塗工剤
を使用する環境において優れた耐食性を示す、いわゆる
耐アルカリ性に優れた塗工紙用ロールに関するものであ
り、白板紙塗工工程用のグロスカレンダロールおよび同
工程に付属する各種のロールに適用するものである。適
用される前記各種ロールとしては、ドライヤロールやマ
シンカレンダロールなどがある。また、本発明は、白板
紙以外の各種塗工用紙製造ライン用ロールとしても使用
できるものである。
を使用する環境において優れた耐食性を示す、いわゆる
耐アルカリ性に優れた塗工紙用ロールに関するものであ
り、白板紙塗工工程用のグロスカレンダロールおよび同
工程に付属する各種のロールに適用するものである。適
用される前記各種ロールとしては、ドライヤロールやマ
シンカレンダロールなどがある。また、本発明は、白板
紙以外の各種塗工用紙製造ライン用ロールとしても使用
できるものである。
ダンボール箱や化粧箱などに使用される厚紙の特性と
しては、紙質が硬くかつ腰の強いものが好まれるが、一
般にこうしたものを板紙と呼んでいる。これらのうち化
粧品や医薬品などの高級紙品に用いられるものを白板紙
と呼び、カラー印刷を施して使用している。
しては、紙質が硬くかつ腰の強いものが好まれるが、一
般にこうしたものを板紙と呼んでいる。これらのうち化
粧品や医薬品などの高級紙品に用いられるものを白板紙
と呼び、カラー印刷を施して使用している。
かかる白板紙の最も重要な品質特性は、表面の印刷特
性であり、通常この特性を得るためにカオリン(粘土:
主成分Al2Si2O5(OH)4)や炭酸カルシウムを主成分と
する塗料をコーティングする,いわゆる塗工処理を施し
ている。この処理により、紙表面の平滑度,光沢および
印刷特性が改善されるのである。この塗工処理の工程
は、塗工パートとも呼ばれ、抄紙ラインの下流側に位置
している。
性であり、通常この特性を得るためにカオリン(粘土:
主成分Al2Si2O5(OH)4)や炭酸カルシウムを主成分と
する塗料をコーティングする,いわゆる塗工処理を施し
ている。この処理により、紙表面の平滑度,光沢および
印刷特性が改善されるのである。この塗工処理の工程
は、塗工パートとも呼ばれ、抄紙ラインの下流側に位置
している。
第1図は、塗工ラインの概略を示すものである。以下
に図面に従って塗工処理の工程を説明する。まず、この
工程は、抄造され乾燥された白板紙1が、ドライヤパー
トと称されるA部を経て、カレンダコートパートB部に
至る過程である。この工程において、白板紙1は、マシ
ンカレンダロール2を経てコータマシン3,(コータ)ド
ライヤー5,マシンカレンダロール6に達する間に、パル
プ繊維の平滑化塗工が施される。次いで、グロスカレン
ダロール7において、厚さの均一化および光沢を付与し
ている。
に図面に従って塗工処理の工程を説明する。まず、この
工程は、抄造され乾燥された白板紙1が、ドライヤパー
トと称されるA部を経て、カレンダコートパートB部に
至る過程である。この工程において、白板紙1は、マシ
ンカレンダロール2を経てコータマシン3,(コータ)ド
ライヤー5,マシンカレンダロール6に達する間に、パル
プ繊維の平滑化塗工が施される。次いで、グロスカレン
ダロール7において、厚さの均一化および光沢を付与し
ている。
この均一化と光沢の付与のための処理として、従来、
前記グロスカレンダロールの表面に硬質クロムめっき
(以下、単に「クロムめっき」という)を施して使用し
ている。
前記グロスカレンダロールの表面に硬質クロムめっき
(以下、単に「クロムめっき」という)を施して使用し
ている。
しかし、このクロムめっき皮膜を被成したグロスカレ
ンダロールでは、塗工紙原紙への光沢付与が不十分であ
り、後工程においてスーパーカレンダロール処理の追加
が不可欠となるという問題点があった。また、クロムめ
っき皮膜を具える塗工紙用ロールは、板紙塗工面に供給
した塗工剤4中の微小硬質粒子(例えば、Al2Si2O5(O
H)4を主成分とする粘土)による摩耗を受けやすく、
短期間でロールの光沢が消失するため、グロスカレンダ
ロールとして必要な鏡面維持機能に乏しくなるという欠
点があった。
ンダロールでは、塗工紙原紙への光沢付与が不十分であ
り、後工程においてスーパーカレンダロール処理の追加
が不可欠となるという問題点があった。また、クロムめ
っき皮膜を具える塗工紙用ロールは、板紙塗工面に供給
した塗工剤4中の微小硬質粒子(例えば、Al2Si2O5(O
H)4を主成分とする粘土)による摩耗を受けやすく、
短期間でロールの光沢が消失するため、グロスカレンダ
ロールとして必要な鏡面維持機能に乏しくなるという欠
点があった。
さらに、塗工処理工程では、ロール運転中に表面に付
着した余剰の塗工剤を除去するため、刃物鋼などの硬質
の金属性ドクターブレードを使用して表面の清浄化をは
かっている。ところが、クロムめっき面にドクターブレ
ード方式を採用するとめっき面が損傷しやすく、その機
能が短期に消失するという欠点があった。
着した余剰の塗工剤を除去するため、刃物鋼などの硬質
の金属性ドクターブレードを使用して表面の清浄化をは
かっている。ところが、クロムめっき面にドクターブレ
ード方式を採用するとめっき面が損傷しやすく、その機
能が短期に消失するという欠点があった。
上述のような理由から、従来のクロムめっき施工のグ
ロスカレンダロールは、2〜6ヶ月毎、またチルド鋼製
のマシンカレンダロールでは2週間〜1ケ月毎の交換を
余儀なくされており、保守管理費の増大やラインの停止
による生産性の低下をも招いていた。
ロスカレンダロールは、2〜6ヶ月毎、またチルド鋼製
のマシンカレンダロールでは2週間〜1ケ月毎の交換を
余儀なくされており、保守管理費の増大やラインの停止
による生産性の低下をも招いていた。
これに対して従来、塗工処理工程の簡略化による生産
性の向上および品質の向上を目指し、グロスカレンダロ
ール表面温度を現状の150℃前後から300℃近傍へ上昇さ
せることも検討された。しかし、クロムめっき皮膜を30
0℃に加熱すると硬度の低下を招き、耐摩耗性が甚だし
く劣化することがわかり、この方法も有効な解決手段を
提供するものではなかった。
性の向上および品質の向上を目指し、グロスカレンダロ
ール表面温度を現状の150℃前後から300℃近傍へ上昇さ
せることも検討された。しかし、クロムめっき皮膜を30
0℃に加熱すると硬度の低下を招き、耐摩耗性が甚だし
く劣化することがわかり、この方法も有効な解決手段を
提供するものではなかった。
このような状況に対し、本発明者らは、さきに特願昭
62−307650号として、鋼製ロールに対し、硬質のタング
ステンカーバイド(WC)とコバルトまたはニッケル−ク
ロム合金との混合物からなる炭化物サーメットを溶射
し、気孔率を1.2%以下とすると共に皮膜表面粗さRmax
を1.8μm以下の溶射皮膜とすることにより、上述の諸
問題の解決を試みた。
62−307650号として、鋼製ロールに対し、硬質のタング
ステンカーバイド(WC)とコバルトまたはニッケル−ク
ロム合金との混合物からなる炭化物サーメットを溶射
し、気孔率を1.2%以下とすると共に皮膜表面粗さRmax
を1.8μm以下の溶射皮膜とすることにより、上述の諸
問題の解決を試みた。
ところが、最近では、塗工紙表面の平滑度や光沢、印
刷特性などについては、より一層高度なものが要請され
るようになっており、その対策として、塗工紙原紙を処
理する塗工剤の改良が精力的に行われるようになってき
た。その結果、水素イオン濃度(pH)が著しく高い強ア
ルカリ性の塗工剤が出現してきた。
刷特性などについては、より一層高度なものが要請され
るようになっており、その対策として、塗工紙原紙を処
理する塗工剤の改良が精力的に行われるようになってき
た。その結果、水素イオン濃度(pH)が著しく高い強ア
ルカリ性の塗工剤が出現してきた。
このような状況にあっても、前記特願昭62−307650号
は、十分にその期待に応えているが、この強アルカリ性
の塗工剤を使用すると、運転時間(使用時間)の経過に
伴って、鏡面光沢の炭化物・金属のサーメット溶射皮膜
が、次第に曇り、塗工紙の光沢が低下する現象が見られ
はじめた。
は、十分にその期待に応えているが、この強アルカリ性
の塗工剤を使用すると、運転時間(使用時間)の経過に
伴って、鏡面光沢の炭化物・金属のサーメット溶射皮膜
が、次第に曇り、塗工紙の光沢が低下する現象が見られ
はじめた。
本発明者らは、その原因について鋭意究明した。その
結果、かかる現象は、塗工剤中に含まれている強アルカ
リ成分(例えばCa(OH)2,NaOH,KOHなど)が、炭化物サ
ーメット溶射皮膜の金属質と反応し、極めて僅かである
が、これを腐食させる結果によるものであることが判明
した。
結果、かかる現象は、塗工剤中に含まれている強アルカ
リ成分(例えばCa(OH)2,NaOH,KOHなど)が、炭化物サ
ーメット溶射皮膜の金属質と反応し、極めて僅かである
が、これを腐食させる結果によるものであることが判明
した。
本発明の目的は、強アルカリ性の塗工剤を使用する塗
工紙ライン用のロールに対し、耐アルカリ性に優れると
ともに塗工剤中の粉体による摩耗に耐え、長期間に亘っ
て塗工紙へ高度な光沢性を付与することのできる高機能
性皮膜を形成した塗工紙用ロールを開発し提案するとこ
ろにある。
工紙ライン用のロールに対し、耐アルカリ性に優れると
ともに塗工剤中の粉体による摩耗に耐え、長期間に亘っ
て塗工紙へ高度な光沢性を付与することのできる高機能
性皮膜を形成した塗工紙用ロールを開発し提案するとこ
ろにある。
本発明は、強アルカリ性の塗工剤と接触するグロスカ
レンダロールやマシンカレンダロール、ドライヤーロー
ルなどの表面に、高硬度、高緻密度のWCとTiCとからな
るタングステンチタンの複合炭化物(以下、「WTiC」と
略記する)をとくに選定し、これに金属として耐アルカ
リ性に優れたニッケル(Ni)を混合したサーメット溶射
材料を用い、これを鋳鉄もしくは鋼製のロールの表面に
溶射して所定の皮膜を形成させ、その後この溶射皮膜を
鏡面仕上げすることによって、所期の目的を達成するこ
ととしたのである。
レンダロールやマシンカレンダロール、ドライヤーロー
ルなどの表面に、高硬度、高緻密度のWCとTiCとからな
るタングステンチタンの複合炭化物(以下、「WTiC」と
略記する)をとくに選定し、これに金属として耐アルカ
リ性に優れたニッケル(Ni)を混合したサーメット溶射
材料を用い、これを鋳鉄もしくは鋼製のロールの表面に
溶射して所定の皮膜を形成させ、その後この溶射皮膜を
鏡面仕上げすることによって、所期の目的を達成するこ
ととしたのである。
すなわち、本発明は、金属製ロールのそのロール胴表
面に、サーメット溶射皮膜を設けてなる塗工紙用ロール
において、そのサーメット溶射皮膜を、タングステンカ
ーバイドおよびチタンカーバイドからなるタングステン
チタン複合炭化物と金属ニッケルとからなる炭化物サー
メット材料の溶射皮膜で構成すると共に、その溶射皮膜
につき、気孔率を0.2〜1.4%とすると共に、皮膜表面粗
さRmaxを0.3〜1.8μmとしたことを特徴とする耐アルカ
リ性に優れた塗工紙用ロール、である。
面に、サーメット溶射皮膜を設けてなる塗工紙用ロール
において、そのサーメット溶射皮膜を、タングステンカ
ーバイドおよびチタンカーバイドからなるタングステン
チタン複合炭化物と金属ニッケルとからなる炭化物サー
メット材料の溶射皮膜で構成すると共に、その溶射皮膜
につき、気孔率を0.2〜1.4%とすると共に、皮膜表面粗
さRmaxを0.3〜1.8μmとしたことを特徴とする耐アルカ
リ性に優れた塗工紙用ロール、である。
このような着想は、耐アルカリ性に優れたNiとよく共
存し、かつ高硬度、高緻密性の溶射皮膜を形成すること
のできるWTiC複合炭化物を発見したことに基づいてお
り、このようなWTiC複合炭化物のサーメット溶射材料を
用い、得られる溶射皮膜の気孔率を0.2〜1.4%とし、そ
の表面粗さRmaxを0.3〜1.8μmとすることによって、本
発明の上記目的を達成することができるのである。
存し、かつ高硬度、高緻密性の溶射皮膜を形成すること
のできるWTiC複合炭化物を発見したことに基づいてお
り、このようなWTiC複合炭化物のサーメット溶射材料を
用い、得られる溶射皮膜の気孔率を0.2〜1.4%とし、そ
の表面粗さRmaxを0.3〜1.8μmとすることによって、本
発明の上記目的を達成することができるのである。
本発明において、鋼製ロールのロール胴表面に溶射す
るWTiCのサーメット溶射皮膜は、クロムめっき層(Hv:8
00〜900)より硬く、ビッカース硬度Hvが1100〜1300程
度もあり、耐摩耗性に優れている。その表面をミクロ的
に観察すると、鋭角を有するWTiC微粒子が林立した状態
を呈しているものである。そのため、このままの状態で
は塗工紙に対しスリ傷や圧痕を発生させ易く、また紙く
ずや塗工粕が付着しやすくなる。また、このようなサー
メット溶射材料は、高硬度のWTiC粒子と金属との混合体
であり、これをプラズマで溶射して得られる皮膜は、WT
iC粒子の周囲に金属粒子が配置された組織を有してい
る。しかし、WTiC粒子は硬質で塑性変形しないため、溶
射時の衝突によってWTiC自身が破壊してその一部が脱落
したり、またその衝突エネルギーによって既成膜にクラ
ックを発生させたりするため、溶射皮膜に気孔が発生し
やすい傾向がある。そして、溶射皮膜中に気孔が内在す
るようになると、該溶射皮膜を研磨した場合に前記気孔
が露出し、これが鏡面研磨面のピットとなってあらわれ
る。その結果、グロスカレンダロールやその他のロール
類としては不適当な鏡面となるのである。
るWTiCのサーメット溶射皮膜は、クロムめっき層(Hv:8
00〜900)より硬く、ビッカース硬度Hvが1100〜1300程
度もあり、耐摩耗性に優れている。その表面をミクロ的
に観察すると、鋭角を有するWTiC微粒子が林立した状態
を呈しているものである。そのため、このままの状態で
は塗工紙に対しスリ傷や圧痕を発生させ易く、また紙く
ずや塗工粕が付着しやすくなる。また、このようなサー
メット溶射材料は、高硬度のWTiC粒子と金属との混合体
であり、これをプラズマで溶射して得られる皮膜は、WT
iC粒子の周囲に金属粒子が配置された組織を有してい
る。しかし、WTiC粒子は硬質で塑性変形しないため、溶
射時の衝突によってWTiC自身が破壊してその一部が脱落
したり、またその衝突エネルギーによって既成膜にクラ
ックを発生させたりするため、溶射皮膜に気孔が発生し
やすい傾向がある。そして、溶射皮膜中に気孔が内在す
るようになると、該溶射皮膜を研磨した場合に前記気孔
が露出し、これが鏡面研磨面のピットとなってあらわれ
る。その結果、グロスカレンダロールやその他のロール
類としては不適当な鏡面となるのである。
このような意味において、本発明の塗工紙用ロール
は、最終的には鏡面仕上げをする必要があることから、
溶射皮膜の性質として密度が高く(気孔率が低い)か
つ、たとえ気孔を内在していたとしても、該気孔が鏡面
光沢仕上げに影響しない程度に微細であることが必要条
件となる。
は、最終的には鏡面仕上げをする必要があることから、
溶射皮膜の性質として密度が高く(気孔率が低い)か
つ、たとえ気孔を内在していたとしても、該気孔が鏡面
光沢仕上げに影響しない程度に微細であることが必要条
件となる。
一方、溶射皮膜を被成したロールの表面を要求される
鏡面に仕上げるには、WTiC粒が非常に硬いため、多大の
労力と経費を必要とする。したがって、グロスカレンダ
ロールとしては、これらの問題点を十分勘案した溶射皮
膜を形成させること、および適度な研磨仕上度を選定す
ることが大切である。
鏡面に仕上げるには、WTiC粒が非常に硬いため、多大の
労力と経費を必要とする。したがって、グロスカレンダ
ロールとしては、これらの問題点を十分勘案した溶射皮
膜を形成させること、および適度な研磨仕上度を選定す
ることが大切である。
そこで、本発明者らは、まず緻密な溶射皮膜を得るた
めの溶射条件について検討し、(1)雰囲気温度の上昇
による溶射粒子の軟質化、(2)被溶射体表面への衝突
エネルギーの増大に着目した。しかし前記(1)の方法
は、高温化するためにWTiCが酸化物に変質し、炭化物と
しての高硬度を利用することができなくなる。したがっ
て、本発明者らは第(2)の方法についてさらに検討し
た。
めの溶射条件について検討し、(1)雰囲気温度の上昇
による溶射粒子の軟質化、(2)被溶射体表面への衝突
エネルギーの増大に着目した。しかし前記(1)の方法
は、高温化するためにWTiCが酸化物に変質し、炭化物と
しての高硬度を利用することができなくなる。したがっ
て、本発明者らは第(2)の方法についてさらに検討し
た。
具体的には、酸素−水素ガス燃焼炎などを熱源とし、
溶射ガスへのガス供給圧力を上昇させることによって、
燃焼ガスの噴射速度(燃料ガスの供給圧力が高いほど燃
焼ガスの噴射速度が速くなる)を大きくし、もって溶射
粒子の衝突エネルギーを高くして溶射皮膜の気孔率減少
を目指した。第2図は、酸素−水素ガスの溶射ガンへの
供給圧力と得られた溶射皮膜の気孔率の関係を示したも
のである。この図から明らかなように、燃料ガスの供給
圧が高くなるほど気孔率の低い溶射皮膜が得られること
が判る。
溶射ガスへのガス供給圧力を上昇させることによって、
燃焼ガスの噴射速度(燃料ガスの供給圧力が高いほど燃
焼ガスの噴射速度が速くなる)を大きくし、もって溶射
粒子の衝突エネルギーを高くして溶射皮膜の気孔率減少
を目指した。第2図は、酸素−水素ガスの溶射ガンへの
供給圧力と得られた溶射皮膜の気孔率の関係を示したも
のである。この図から明らかなように、燃料ガスの供給
圧が高くなるほど気孔率の低い溶射皮膜が得られること
が判る。
次に、各種の気孔率を有するWTiCサーメット溶射皮膜
を形成したロールを用い、第1図に示すグロスカレンダ
ロールおよびこれに付属するマシンカレンダロールを使
って実験的に塗工処理工程を行い、その作用機構を観察
した。その結果、次のようなことを特徴とすることが判
った。
を形成したロールを用い、第1図に示すグロスカレンダ
ロールおよびこれに付属するマシンカレンダロールを使
って実験的に塗工処理工程を行い、その作用機構を観察
した。その結果、次のようなことを特徴とすることが判
った。
(1) 非常に硬いWTiCサーメット溶射皮膜を鏡面仕上
げしたロールを使用すると、塗工紙はもとより塗工面へ
も傷が全く入らず、極めて美麗な塗工加工紙が得られ
る。
げしたロールを使用すると、塗工紙はもとより塗工面へ
も傷が全く入らず、極めて美麗な塗工加工紙が得られ
る。
(2) WTiCサーメット溶射皮膜は非常に硬いため、塗
工剤中に含まれている粘土質の摩耗にもよく耐え、溶射
皮膜(ロール表面)に傷がつくようなことがない。
工剤中に含まれている粘土質の摩耗にもよく耐え、溶射
皮膜(ロール表面)に傷がつくようなことがない。
(3) 高速度鋼製の硬いドクターブレードを使用して
も、WTiCサーメット溶射皮膜には損傷がなく塗工剤や紙
くずなどの異物が完全に除去できるので、ロール表面を
常に健全な状態に維持でき、長期間にわたって保守管理
を不要とするなどコストダウンに資するところが大き
い。
も、WTiCサーメット溶射皮膜には損傷がなく塗工剤や紙
くずなどの異物が完全に除去できるので、ロール表面を
常に健全な状態に維持でき、長期間にわたって保守管理
を不要とするなどコストダウンに資するところが大き
い。
(4) 上記各機能は、ロール表面温度が300℃となっ
ても全く変わることがなく、加熱ロールの使用により塗
工面の光沢は一段と向上し、高品質の塗工紙の生産に適
していることが判明した。
ても全く変わることがなく、加熱ロールの使用により塗
工面の光沢は一段と向上し、高品質の塗工紙の生産に適
していることが判明した。
(5) ただ、WTiCサーメット皮膜でも気孔率の高い皮
膜では、鏡面仕上げを行っても気孔に起因するピットが
多数表面に現れるため、鏡面が得られない。その結果、
凹部に余分な塗料や塗工粕が残留し、これが塗工面の光
沢不良,塗膜厚さの不均一,ドクターブレードの使用効
果を減殺し、その機能が十分に発揮されないこととな
り、成品としての価値が低下した。
膜では、鏡面仕上げを行っても気孔に起因するピットが
多数表面に現れるため、鏡面が得られない。その結果、
凹部に余分な塗料や塗工粕が残留し、これが塗工面の光
沢不良,塗膜厚さの不均一,ドクターブレードの使用効
果を減殺し、その機能が十分に発揮されないこととな
り、成品としての価値が低下した。
以上のような知見から、本発明のグロスカレンダロー
ルとしては、WTiCサーメット溶射皮膜の気孔率とその表
面仕上げ度の兼ね合いを決めることが重要であるとの結
論を得た。
ルとしては、WTiCサーメット溶射皮膜の気孔率とその表
面仕上げ度の兼ね合いを決めることが重要であるとの結
論を得た。
第3図は、WTiCサーメット溶射皮膜の気孔率を表面研
磨面の粗Rmaxの関係を求めたものである。この結果から
明らかなように、気孔率の低い皮膜はいわゆる鏡面研磨
が可能であり、表面粗さRmax1.0μm以下のものも可能
である。反面、気孔率の大きい溶射皮膜は、内在する気
孔が研磨面にピットとなって顕在するため、鏡面仕上げ
することが不可能である。なお、WTiCサーメット溶射皮
膜の研磨は、合成ダイヤモンド砥石やペーストを用いて
行い、表面粗さは触針式表面粗さ計によって測定した。
また、溶射皮膜の気孔率は、溶射皮膜の断面を光学顕微
鏡により500倍に拡大した写真を撮影した後に空孔部を
着色し、その面積を画像解析装置により求めた数値であ
る。さらに、溶射皮膜の表面粗さについては、すべてRm
axで統一した。その理由は、一般に表面粗さを表わす記
号として、Ra,Rz,Rmaxの3通りがあるが、粗さ曲線の中
心線平均粗さを示すRaや10点平均粗さを示すRzが小さく
とも、1カ所でも粗いところが存在するとこれが塗工面
へのキズ発生や光沢不良,光沢不均一,ドクターブレー
ド損傷の原因となるので、本発明ではRmaxを重視し、こ
れを採用することとした。
磨面の粗Rmaxの関係を求めたものである。この結果から
明らかなように、気孔率の低い皮膜はいわゆる鏡面研磨
が可能であり、表面粗さRmax1.0μm以下のものも可能
である。反面、気孔率の大きい溶射皮膜は、内在する気
孔が研磨面にピットとなって顕在するため、鏡面仕上げ
することが不可能である。なお、WTiCサーメット溶射皮
膜の研磨は、合成ダイヤモンド砥石やペーストを用いて
行い、表面粗さは触針式表面粗さ計によって測定した。
また、溶射皮膜の気孔率は、溶射皮膜の断面を光学顕微
鏡により500倍に拡大した写真を撮影した後に空孔部を
着色し、その面積を画像解析装置により求めた数値であ
る。さらに、溶射皮膜の表面粗さについては、すべてRm
axで統一した。その理由は、一般に表面粗さを表わす記
号として、Ra,Rz,Rmaxの3通りがあるが、粗さ曲線の中
心線平均粗さを示すRaや10点平均粗さを示すRzが小さく
とも、1カ所でも粗いところが存在するとこれが塗工面
へのキズ発生や光沢不良,光沢不均一,ドクターブレー
ド損傷の原因となるので、本発明ではRmaxを重視し、こ
れを採用することとした。
次に、炭化物と、これと混合させるサーメット用金属
の種類を変化させた各種のサーメット溶射材料を用い、
溶射して皮膜を形成させ、皮膜の硬さ、気孔率および耐
アルカリ性を調査した。第1表はこの調査結果を示すも
のである。
の種類を変化させた各種のサーメット溶射材料を用い、
溶射して皮膜を形成させ、皮膜の硬さ、気孔率および耐
アルカリ性を調査した。第1表はこの調査結果を示すも
のである。
上記第1表によると、WCサーメット溶射皮膜は硬い皮
膜をつくるが、Co,Ni−Crを混合させた材料を溶射した
ものは、強アルカリに腐食される傾向がある。また、WC
にNiを添加したものでは、良好なアルカリ性を示すが、
気孔率が高くなる傾向が見られた。
膜をつくるが、Co,Ni−Crを混合させた材料を溶射した
ものは、強アルカリに腐食される傾向がある。また、WC
にNiを添加したものでは、良好なアルカリ性を示すが、
気孔率が高くなる傾向が見られた。
これに対し、Cr3C2,TiCにNiを混合させた溶射材料を
溶射したものでは、耐アルカリ性には優れているが、皮
膜が軟質で使用時にキズや摩耗を起こす可能性がある。
さらに、WTiCにCo,Ni−Crを混合させた溶射皮膜は、耐
アルカリ性に問題があった。
溶射したものでは、耐アルカリ性には優れているが、皮
膜が軟質で使用時にキズや摩耗を起こす可能性がある。
さらに、WTiCにCo,Ni−Crを混合させた溶射皮膜は、耐
アルカリ性に問題があった。
本発明のWTiCにNiを加えたものは、WCの高硬度ととも
にTiCとNiとの良好な親和力による耐摩耗性と耐アルカ
リ性の向上作用を兼備しており、所期の目的に叶うサー
メット溶射材料として最適であり、Ni含有量を7〜30%
重量の範囲で使用できることが明らかとなった。
にTiCとNiとの良好な親和力による耐摩耗性と耐アルカ
リ性の向上作用を兼備しており、所期の目的に叶うサー
メット溶射材料として最適であり、Ni含有量を7〜30%
重量の範囲で使用できることが明らかとなった。
次に、本発明の塗工紙用ロールにおいて、WTiCサーメ
ット皮膜の気孔率が0.2〜1.4%に限定される理由および
皮膜表面粗さRmaxが0.3〜1.8μmに限定される理由につ
いて、以下の実施例の記載に併せて説明する。
ット皮膜の気孔率が0.2〜1.4%に限定される理由および
皮膜表面粗さRmaxが0.3〜1.8μmに限定される理由につ
いて、以下の実施例の記載に併せて説明する。
なお、気孔率および皮膜表面粗さの上記の数値限定の
範囲は、第2表および第3表において本発明適合例とし
て示す範囲と一致する。
範囲は、第2表および第3表において本発明適合例とし
て示す範囲と一致する。
(実施例) 実施例−1 第1図に、この実施例で使用した白板紙の塗工ライン
を示す。図において、右側から抄造および乾燥などの所
定の製紙工程を経た白板紙1が送られてくる。この白板
紙は、8段のマシンカレンダロール2を経ることによっ
てパルプ繊維の平滑化,すなわち板表面の平滑化が施さ
れてから塗工剤槽3へ導かれる。コーターマシン(塗工
剤槽)3中には、塗工剤4(主成分:カオリン,炭酸カ
ルシウム,アクリル樹脂,ワックス乳濁液)が収容して
あり、この塗工剤中を通過した白板紙1は、ドライヤ5
によって乾燥されつつ、再び4段のマシンカレンダロー
ル6を通りグロスカレンダロール7に達する。該グロス
カレンダロール7は、合成ゴム巻きロール8と一対とな
っており、白板紙1が両ロール7,8の接触面を通過する
際に塗工部がグロスカレンダロール7面に強く圧着さ
れ、優れた光沢面が付与されるような仕組みとなってい
る。
を示す。図において、右側から抄造および乾燥などの所
定の製紙工程を経た白板紙1が送られてくる。この白板
紙は、8段のマシンカレンダロール2を経ることによっ
てパルプ繊維の平滑化,すなわち板表面の平滑化が施さ
れてから塗工剤槽3へ導かれる。コーターマシン(塗工
剤槽)3中には、塗工剤4(主成分:カオリン,炭酸カ
ルシウム,アクリル樹脂,ワックス乳濁液)が収容して
あり、この塗工剤中を通過した白板紙1は、ドライヤ5
によって乾燥されつつ、再び4段のマシンカレンダロー
ル6を通りグロスカレンダロール7に達する。該グロス
カレンダロール7は、合成ゴム巻きロール8と一対とな
っており、白板紙1が両ロール7,8の接触面を通過する
際に塗工部がグロスカレンダロール7面に強く圧着さ
れ、優れた光沢面が付与されるような仕組みとなってい
る。
前記グロスカレンダロール7には高速度鋼製のドクタ
ーブレード9の先端が当接させてあり、このドクターブ
レード9によってグロスカレンダロール7表面に付着し
た塗工粕や紙屑を除去する。
ーブレード9の先端が当接させてあり、このドクターブ
レード9によってグロスカレンダロール7表面に付着し
た塗工粕や紙屑を除去する。
以上のような工程を経て光沢を付与された白板紙1
は、冷却ロール10を通過し巻取られたり、ときには印刷
工程へ送られる。
は、冷却ロール10を通過し巻取られたり、ときには印刷
工程へ送られる。
本実施例では、直径1200mm×長さ2000mmの鋳鉄製ロー
ルに、第2表に示すような皮膜気孔率および皮膜表面粗
さに調整したWCサーメット溶射皮膜No.12〜20を溶射し
たグロスカレンダロール7を製作し、このグロスカレン
ダロール7をpH9及びpH14の塗工剤を用いて運転した。
ルに、第2表に示すような皮膜気孔率および皮膜表面粗
さに調整したWCサーメット溶射皮膜No.12〜20を溶射し
たグロスカレンダロール7を製作し、このグロスカレン
ダロール7をpH9及びpH14の塗工剤を用いて運転した。
なお、この実施例におけるグロスカレンダロール7の
運転温度は、280〜310℃、ドクターブレード9の材質は
JIS G 4401炭素工具鋼鋼材SK7で硬さHRC 57のものであ
る。また、比較例として次のものを準備した。
運転温度は、280〜310℃、ドクターブレード9の材質は
JIS G 4401炭素工具鋼鋼材SK7で硬さHRC 57のものであ
る。また、比較例として次のものを準備した。
(1) 炭化物サーメット溶射皮膜(No.21〜24) WC−12%Co(No.21) WC−20%Ni−7%Cr(No.22) WC−20%Ni(No.23) TiC−17%Ni(No.24) (2) 硬質クロムめっき(No.25) めっき厚100μm,表面粗さRmax0.1μm 評価項目として、グロスカレンダロール7通過後の白
板紙塗工面の光沢、グロスカレンダロール7表面の曇
り、汚染および損傷状況、ドクターブレード9の損傷状
況および皮膜の硬さ変化をそれぞれ観察,調査した。
板紙塗工面の光沢、グロスカレンダロール7表面の曇
り、汚染および損傷状況、ドクターブレード9の損傷状
況および皮膜の硬さ変化をそれぞれ観察,調査した。
第2表はそれぞれのグロスカレンダロールを約3カ月
間連続運転して調査したときの結果を示すものである。
間連続運転して調査したときの結果を示すものである。
この表から明らかなように、比較例として用いたクロ
ムめっきロール(No.25)は、その表面が極めて平滑に
仕上げられた鏡面状態をしているために、白板紙に対し
優れた光沢を付与(特に使用初期)したが、次のような
欠点も観察された。すなわち、運転期間の経過とともに
次第にロール表面の汚損;すなわち塗工粕は紙屑類の付
着が次第に多くなり、その結果、これらをドクタブレー
ド9を用いて除去する際に軟質化しているめっき皮膜が
スリ傷を受け易くなっていることが判った。そして、一
旦めっき皮膜にスリ傷が発生すると、その部分に塗料粕
や紙屑類がさらに付着しやすくなり、これに伴ってドク
ターブレード9の使用頻度が一層多くなる結果、めっき
皮膜はもちろんドクタブレードそのものも損傷させるこ
ととなり、2カ月の運転後に両者とも取替えざるを得な
くなった。
ムめっきロール(No.25)は、その表面が極めて平滑に
仕上げられた鏡面状態をしているために、白板紙に対し
優れた光沢を付与(特に使用初期)したが、次のような
欠点も観察された。すなわち、運転期間の経過とともに
次第にロール表面の汚損;すなわち塗工粕は紙屑類の付
着が次第に多くなり、その結果、これらをドクタブレー
ド9を用いて除去する際に軟質化しているめっき皮膜が
スリ傷を受け易くなっていることが判った。そして、一
旦めっき皮膜にスリ傷が発生すると、その部分に塗料粕
や紙屑類がさらに付着しやすくなり、これに伴ってドク
ターブレード9の使用頻度が一層多くなる結果、めっき
皮膜はもちろんドクタブレードそのものも損傷させるこ
ととなり、2カ月の運転後に両者とも取替えざるを得な
くなった。
また、WC−サーメット溶射皮膜の比較例(No.21〜2
3)は、pH9の塗工剤環境下では、白板紙の光沢がよく、
ロール表面の汚損,ドクタブレードによる皮膜の損傷,
ドクタブレード自体の損傷など認められず、極めて良好
であった。しかし、高pH(pH:14)の塗工剤を使用した
ケースでは、鏡面光沢を示していた皮膜が次第に乳白色
となり曇る現象が認められた。さらに、TiC−サーメッ
ト溶射皮膜の比較例(No.24)では、曇り現象は認めら
れなかったが、皮膜硬さが低く軟質であるため、ドクタ
ブレードとの接触や塗工剤中の顔料によってカスリ傷状
のものが無数に発生し、この機械的なキズの発生によっ
て溶射皮膜面に曇りが発生した。
3)は、pH9の塗工剤環境下では、白板紙の光沢がよく、
ロール表面の汚損,ドクタブレードによる皮膜の損傷,
ドクタブレード自体の損傷など認められず、極めて良好
であった。しかし、高pH(pH:14)の塗工剤を使用した
ケースでは、鏡面光沢を示していた皮膜が次第に乳白色
となり曇る現象が認められた。さらに、TiC−サーメッ
ト溶射皮膜の比較例(No.24)では、曇り現象は認めら
れなかったが、皮膜硬さが低く軟質であるため、ドクタ
ブレードとの接触や塗工剤中の顔料によってカスリ傷状
のものが無数に発生し、この機械的なキズの発生によっ
て溶射皮膜面に曇りが発生した。
これに対し、本発明のWTiC/Ni系の溶射皮膜を形成さ
せたグロスカレンダロールは、塗工粕や紙屑類の付着が
少なく、pHの高い塗工剤を用いてもロール表面は曇ら
ず、常に清浄な状態に維持されており、このためドクタ
ーブレード9自身の損傷が少なかった。また、WTiCサー
メット皮膜の硬さは運転期間中の高温状態(280℃〜310
℃)にさらされても全く変化がなく、優れた硬さを維持
しており、ドクターブレード9による皮膜の損傷は全く
認められなかった。ただ、本発明と同材質のWTiC/Niを
用いて試験No.18〜20の皮膜を形成したグロスカレンダ
ロールでも、皮膜の気孔率,表面粗さなどが本発明の範
囲を逸脱すると、白板紙への光沢付与が十分でなく、塗
工紙としての市場価値を多少低下されることがうかがえ
た。
せたグロスカレンダロールは、塗工粕や紙屑類の付着が
少なく、pHの高い塗工剤を用いてもロール表面は曇ら
ず、常に清浄な状態に維持されており、このためドクタ
ーブレード9自身の損傷が少なかった。また、WTiCサー
メット皮膜の硬さは運転期間中の高温状態(280℃〜310
℃)にさらされても全く変化がなく、優れた硬さを維持
しており、ドクターブレード9による皮膜の損傷は全く
認められなかった。ただ、本発明と同材質のWTiC/Niを
用いて試験No.18〜20の皮膜を形成したグロスカレンダ
ロールでも、皮膜の気孔率,表面粗さなどが本発明の範
囲を逸脱すると、白板紙への光沢付与が十分でなく、塗
工紙としての市場価値を多少低下されることがうかがえ
た。
以上の実施結果から、本発明の目的に合致するグロス
カレンダロール用WTiCサーメット皮膜の気孔率と表面仕
上粗さは、第3図の斜線を入れた領域となる。すなわ
ち、気孔率0.2〜1.4%,表面粗さRmax0.3〜1.8μmのWT
iCサーメット皮膜が適用できることを確認した。
カレンダロール用WTiCサーメット皮膜の気孔率と表面仕
上粗さは、第3図の斜線を入れた領域となる。すなわ
ち、気孔率0.2〜1.4%,表面粗さRmax0.3〜1.8μmのWT
iCサーメット皮膜が適用できることを確認した。
実施例2 この実施例(試験No.26〜31)は、第1図の白板紙塗
工工程のマシンカレンダロール6(ロール寸法:直径40
0mm×長さ2000mm)6および乾燥ロール5(ロール寸
法:直径800mm×長さ2000mm)に対し、実施例1で用い
た本発明のWTiC/Ni系サーメット溶射皮膜(No.12〜17)
を適用し、pH14の強アルカリ塗工剤を使用する条件で6
カ月間運転したものである。比較例(No.32,33)として
現用のクロムめっきロール(仕様実施例1と同じ)及び
チルド鋼製の研摩ロールを供試した。
工工程のマシンカレンダロール6(ロール寸法:直径40
0mm×長さ2000mm)6および乾燥ロール5(ロール寸
法:直径800mm×長さ2000mm)に対し、実施例1で用い
た本発明のWTiC/Ni系サーメット溶射皮膜(No.12〜17)
を適用し、pH14の強アルカリ塗工剤を使用する条件で6
カ月間運転したものである。比較例(No.32,33)として
現用のクロムめっきロール(仕様実施例1と同じ)及び
チルド鋼製の研摩ロールを供試した。
第3表はその結果を示したもので、マシンカレンダロ
ール6および乾燥ロール5においても、本発明のWTiC/N
iサーメット皮膜の表面は、塗工粕や紙屑類に汚染され
ず全く無キズであるばかりか、高pH塗工剤の化学作用に
も耐え、曇り現象は認められなかった。
ール6および乾燥ロール5においても、本発明のWTiC/N
iサーメット皮膜の表面は、塗工粕や紙屑類に汚染され
ず全く無キズであるばかりか、高pH塗工剤の化学作用に
も耐え、曇り現象は認められなかった。
これに対し、比較例のクロムめっきロールは、塗工粕
や紙屑類の付着により2週間毎に清掃を必要としたた
め、その都度、ラインを停止してめっき面を清掃せざる
を得なかった。また、チルド鋳鋼でも同様な現象が認め
られた。6カ月運転後のロール表面をみると、クロムめ
っき表面は塗工剤中に含まれているカオリン粒子による
摩耗を受け微細なスリ傷が無数に発生しており、ロール
皮膜としての寿命が短かいことがうかがえた。また、チ
ルド鋼研摩ロールは、表面摩耗やキズの発生のため2週
間から1カ月の周期で交換せざるをえなかった。
や紙屑類の付着により2週間毎に清掃を必要としたた
め、その都度、ラインを停止してめっき面を清掃せざる
を得なかった。また、チルド鋳鋼でも同様な現象が認め
られた。6カ月運転後のロール表面をみると、クロムめ
っき表面は塗工剤中に含まれているカオリン粒子による
摩耗を受け微細なスリ傷が無数に発生しており、ロール
皮膜としての寿命が短かいことがうかがえた。また、チ
ルド鋼研摩ロールは、表面摩耗やキズの発生のため2週
間から1カ月の周期で交換せざるをえなかった。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明の白板紙塗工紙用ロール
によれば、硬質で耐アルカリ性に優れたWTiC複合炭化物
とNiとからなるサーメット溶射材料を溶射した皮膜を、
気孔率0.2〜1.4%、表面粗さRmax0.3〜1.8μmの鏡面に
仕上げたものであるので、強アルカリ性の塗工剤を仕様
しても曇ることがなく、塗工紙への良好な光沢付与性を
長期間に亘って維持することができる。その上、硬質の
ドクタブレードの仕様が可能となるため、塗料粕や紙屑
類の付着が少なくなり、ロールの運転温度を高くして
も、上記WTiC/Niサーメット皮膜の硬さが変化しないの
で、塗工紙の光沢を一段と向上させることができ、高品
質の塗工紙を効率よく製造することができる。
によれば、硬質で耐アルカリ性に優れたWTiC複合炭化物
とNiとからなるサーメット溶射材料を溶射した皮膜を、
気孔率0.2〜1.4%、表面粗さRmax0.3〜1.8μmの鏡面に
仕上げたものであるので、強アルカリ性の塗工剤を仕様
しても曇ることがなく、塗工紙への良好な光沢付与性を
長期間に亘って維持することができる。その上、硬質の
ドクタブレードの仕様が可能となるため、塗料粕や紙屑
類の付着が少なくなり、ロールの運転温度を高くして
も、上記WTiC/Niサーメット皮膜の硬さが変化しないの
で、塗工紙の光沢を一段と向上させることができ、高品
質の塗工紙を効率よく製造することができる。
第1図は、白板紙の塗工ラインのフロー図、 第2図は、溶射熱源用燃料ガスの溶射ガンへの供給圧力
とその燃焼ガスによって形成された溶射皮膜中の気孔率
との関係を示すグラフ、 第3図は、WCサーメット溶射皮膜の気孔率と該皮膜の表
面仕上げ粗さとの関係を示すグラフ(図中の符号の〜
は実施例1においてテストした溶射皮膜の性状)であ
る。 1……白板紙、 2……マシンカレンダロール、 3……コータマシン、4……塗工剤、 5……乾燥ロール、 6……マシンカレンダロール、 7……グロスカレンダロール、 8……合成ゴムロール、 9……ドクタブレード、 10……冷却ロール。
とその燃焼ガスによって形成された溶射皮膜中の気孔率
との関係を示すグラフ、 第3図は、WCサーメット溶射皮膜の気孔率と該皮膜の表
面仕上げ粗さとの関係を示すグラフ(図中の符号の〜
は実施例1においてテストした溶射皮膜の性状)であ
る。 1……白板紙、 2……マシンカレンダロール、 3……コータマシン、4……塗工剤、 5……乾燥ロール、 6……マシンカレンダロール、 7……グロスカレンダロール、 8……合成ゴムロール、 9……ドクタブレード、 10……冷却ロール。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−150667(JP,A) 特開 昭63−167109(JP,A) 特開 昭60−129417(JP,A) 特開 昭58−134215(JP,A)
Claims (1)
- 【請求項1】金属製ロールの胴周面に、サーメット溶射
皮膜を設けてなる塗工紙用ロールにおいて、このサーメ
ット溶射皮膜を、タングステンカーバイドおよびチタン
カーバイドからなるタングステンチタン複合炭化物と金
属ニッケルとからなる炭化物サーメット材料の溶射皮膜
で構成すると共に、その溶射皮膜につき、気孔率を0.2
〜1.4%とすると共に、皮膜表面粗さRmaxを0.3〜1.8μ
mとしたことを特徴とする耐アルカリ性に優れた塗工紙
用ロール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14943089A JP2571849B2 (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 耐アルカリ性に優れた塗工紙用ロール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14943089A JP2571849B2 (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 耐アルカリ性に優れた塗工紙用ロール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0320111A JPH0320111A (ja) | 1991-01-29 |
| JP2571849B2 true JP2571849B2 (ja) | 1997-01-16 |
Family
ID=15474940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14943089A Expired - Fee Related JP2571849B2 (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 耐アルカリ性に優れた塗工紙用ロール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2571849B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6352022B1 (en) * | 1999-08-12 | 2002-03-05 | Stora Enso North America | Web calendering method and apparatus |
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| US20230064090A1 (en) * | 2021-08-26 | 2023-03-02 | Valmet Aktiebolag | Method of applying a wear-resistant coating on a yankee drying cylinder, such coatings and yankee cylinders with such coatings |
| US20230065043A1 (en) * | 2021-08-26 | 2023-03-02 | Valmet Aktiebolag | Method of applying a wear-resistant coating on a yankee drying cylinder |
-
1989
- 1989-06-14 JP JP14943089A patent/JP2571849B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0320111A (ja) | 1991-01-29 |
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