JP3371083B2 - Ceramic roll for corona discharge treatment and method for producing the same - Google Patents
Ceramic roll for corona discharge treatment and method for producing the sameInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリオレフィン等
の高分子フィルムの表面を改質して、印刷受容性や接着
性を付与する目的で使用されるコロナ放電処理用のロー
ルに関するものである。更に詳しくは、金属製ロール表
面を下地処理した後、無機絶縁層を設けたコロナ放電処
理用のセラミックロール及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a roll for corona discharge treatment, which is used for the purpose of modifying the surface of a polymer film such as polyolefin to impart print acceptability and adhesiveness. More specifically, the present invention relates to a ceramic roll for corona discharge treatment, which is provided with an inorganic insulating layer after the surface of a metal roll is subjected to a base treatment, and a method for producing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ポリオレフィン等の高分子フィルムの表
面を改質して、印刷受容性や接着性を付与する目的でコ
ロナ放電処理装置に使用されるコロナ放電処理用のロー
ルとしては、被膜の厚さが約０．５０８ｍｍ〜１．２７
ｍｍで、実質的に平らな絶縁被膜を含み、該被膜が約８
５〜９５％の範囲の密度をもつ多孔性の耐火性酸化物か
らなり、かつ該酸化物被膜中の孔が高絶縁強度のシリコ
ンポリマーのような有機高分子物質で実質的に完全に充
填されているロール（特公昭６１−４８４８号公報）、
又は絶縁溶射皮膜の気孔率がロールの基材の近傍で５％
以下、最表面層を１５％以上となるように気孔量を基材
から表面にかけて暫変気孔率とする溶射皮膜を形成し、
この気孔に絶縁性のある無機物を充填して製造するロー
ル（特開平７−２２４３７１号公報）が知られている。2. Description of the Related Art A roll for corona discharge treatment, which is used in a corona discharge treatment device for the purpose of modifying the surface of a polymer film such as polyolefin to impart print acceptability and adhesiveness, has a film thickness of Approximately 0.508 mm to 1.27
mm, including a substantially flat insulating coating, the coating having a thickness of about 8
It consists of a porous refractory oxide having a density in the range of 5 to 95% and the pores in the oxide coating are substantially completely filled with an organic polymeric material such as a high dielectric strength silicone polymer. Roll (Japanese Patent Publication No. 61-4848),
Or the porosity of the insulating sprayed coating is 5% in the vicinity of the base material of the roll.
Hereinafter, a thermal spray coating having a porosity ranging from the base material to the surface so that the outermost surface layer has a porosity of 15% or more is formed,
A roll (Japanese Patent Laid-Open No. 7-224371) manufactured by filling the pores with an insulating inorganic substance is known.
【０００３】上記特公昭６１−４８４８号公報に記載さ
れたロールでは、溶射皮膜の特性として気孔率が基材の
近傍で５％と高いことから基材との密着力が弱いこと
や、また高分子物質からなる封孔処理剤がコロナ放電中
に発生するオゾンや熱に対して十分な耐性がないことが
指摘されている。また特開平７−２２４３７１号公報に
記載されたロールの製造方法では、皮膜の気孔率をロー
ルの基材の近傍から表面にかけて５％以下から１５％以
上まで、暫変的に大きくすることにより、基材と溶射皮
膜の密着力の向上を計り、残留応力による亀裂の発生を
防止することを目的としているが、この方法では溶射工
程がきわめて複雑であるのみならず、１５％以上の高気
孔率の皮膜の溶射では、歩留まりが著しく悪くなる一
方、皮膜の物性が劣ったものとなる。In the roll described in Japanese Patent Publication No. 61-4848, the porosity of the thermal spray coating is as high as 5% in the vicinity of the base material, so that the adhesion strength to the base material is weak and the roll strength is high. It has been pointed out that the sealing agent made of a molecular substance does not have sufficient resistance to ozone and heat generated during corona discharge. Further, in the roll manufacturing method described in JP-A-7-224371, by temporarily increasing the porosity of the coating from 5% or less to 15% or more from the vicinity of the base material of the roll to the surface, The purpose is to improve the adhesion between the base material and the thermal spray coating and prevent the occurrence of cracks due to residual stress. However, this method not only makes the thermal spraying process extremely complicated, but also has a high porosity of 15% or more. In the case of the thermal spraying of the coating, the yield is remarkably deteriorated, but the physical properties of the coating are deteriorated.
【０００４】コロナ放電処理用に使用されるセラミック
ロールとしては、絶縁性に優れ、耐久性のある皮膜（以
下絶縁層という）が要求される。絶縁性をあげるために
は、ロールの表面に溶射して形成される絶縁性の優れた
多孔層の厚みを大きくすること、またセラミックとの接
着性が良く絶縁性に優れた封孔材を形成する封孔処理剤
で溶射により形成される多孔層内の気孔をできるだけ十
分に充填処理することが望まれる。しかし、一般に絶縁
性の良いセラミック材質の溶射多孔層は、金属材料製の
芯材ロールとの密着性が悪いのみならず、熱サイクルお
よび衝撃の影響を受けやすい。特に気孔率の少ない緻密
な溶射多孔層では、絶縁性に優れるものの、溶射時の歪
みを受けやすく亀裂や剥離を起こしやすいのが実状で、
一般に、０．３ｍｍ以上の絶縁層の使用は避けるべきで
あると言われている。As a ceramic roll used for corona discharge treatment, a film having excellent insulating properties and durability (hereinafter referred to as an insulating layer) is required. In order to improve the insulating property, increase the thickness of the porous layer with excellent insulating properties formed by thermal spraying on the surface of the roll, and form the sealing material with good insulating property and good adhesion to ceramics. It is desirable to fill the pores in the porous layer formed by thermal spraying with the above-described pore-sealing agent as completely as possible. However, in general, a thermally sprayed porous layer made of a ceramic material having a good insulating property is not only poor in adhesion to a core roll made of a metal material, but is also easily affected by thermal cycles and impacts. In particular, in a dense sprayed porous layer with a low porosity, although it has excellent insulation properties, the fact is that it tends to be distorted during spraying and easily crack or peel off,
It is generally said that the use of an insulating layer of 0.3 mm or more should be avoided.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ロール製造時又は使用
時に絶縁層の亀裂や剥離が生じにくく、絶縁性に優れ、
耐久性のあるコロナ放電処理用セラミックロールを提供
することである。Problems to be Solved by the Invention Cracks and peeling of the insulating layer are unlikely to occur during roll manufacture or use, and the insulating properties are excellent,
It is an object of the present invention to provide a durable ceramic roll for corona discharge treatment.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、金属製の
ロールの表面にニッケル・クロム合金を溶射して下地層
を形成させたところ、ロール製造時又は使用時における
金属酸化物の絶縁層の亀裂や剥離の問題が緩和されるこ
と、下部多孔層の上にさらに気孔率が高い上部多孔層を
設けることにより、溶射時の歪みが少なくなり且つ封孔
処理剤が含浸しやすいこと、多孔層に低粘度で含浸しや
すく、１００℃以下の温度で硬化し、電気絶縁性の良い
金属酸化物系のセラミックを生成する絶縁性に優れた封
孔処理剤を使用して封孔処理を行うことにより、多孔層
の厚さを厚くしても実用上問題なく使用でき、絶縁層の
厚みが大で、従って絶縁性に優れ、しかも耐久性の良い
コロナ放電処理用セラミックロールが製造できることを
見出し、本発明を完成するに至った。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention sprayed a nickel-chromium alloy on the surface of a metal roll to form an underlayer, and insulated the metal oxide during roll manufacture or during use. The problem of layer cracking and peeling is alleviated, by providing the upper porous layer having a higher porosity on the lower porous layer, the strain during thermal spraying is reduced and the sealing agent is easily impregnated, The porous layer is low in viscosity and easy to impregnate, and is cured at a temperature of 100 ° C. or lower to form a metal oxide-based ceramic with good electrical insulation. By doing so, even if the thickness of the porous layer is increased, it can be used without any problems in practical use, and the thickness of the insulating layer is large, so that it is possible to manufacture a ceramic roll for corona discharge treatment which has excellent insulation and durability. Heading, present invention This has led to the formation.
【０００７】すなわち本発明の第１は、金属製ロール
（１）、金属製ロール（１）の表面に金属を溶射して設
けられた下地層（２）、下地層（２）の上に金属酸化物
を溶射して形成された多孔層（３）及び、多孔層（３）
内の孔に封孔処理剤を充填し、硬化処理して得られた電
気絶縁性の金属酸化物の封孔材（４）からなり、多孔層
（３）が少なくとも、下地層に結合した下部多孔層
（５）及び表面層を形成する上部多孔層（６）からな
り、下部多孔層（５）が気孔率３〜６％、厚さ０．２〜
１．０ｍｍ、上部多孔層（６）が気孔率５〜１２％、厚
さ０．３〜２．５ｍｍであり、上部多孔層が下部多孔層
よりも気孔率が大であることを特徴とするコロナ放電処
理用セラミックロールに関するものである。本発明の第
２は、下地層（２）が、ロール（１）の表面を酸化アル
ミニウムグリットでブラストした後、ロール表面にニッ
ケル・クロム合金を厚さ０．１０〜０．１５ｍｍに溶射
して形成される本発明の第１に記載のコロナ放電処理用
セラミックロールに関するものである。本発明の第３
は、封孔処理剤が、常温で１００ｃＰ以下の低粘度の液
体で、常温〜１００℃の温度で硬化し、電気絶縁性金属
酸化物の封孔材を生成するものである本発明の第１又は
２に記載のコロナ放電処理用セラミックロールに関する
ものである。本発明の第４は、封孔処理剤が、（ａ）Ｓ
ｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ又はこれらの混合物から主として
なる金属の酸化物、（ｂ）炭素数１〜６の有機基を含む
これらの金属の化合物、及び（ｃ）有機溶剤からなる本
発明の第１〜３のいずれかに記載のコロナ放電処理用セ
ラミックロールに関するものである。本発明の第５は、
金属製ロールの表面をブラスト後、金属を溶射して下地
層を形成させ、該下地層の上に金属酸化物を溶射して、
少なくとも下地層に結合した下部多孔層が気孔率３〜６
％、厚さ０．２〜１．０ｍｍ、表面層を形成する上部多
孔層が気孔率５〜１２％、厚さ０．３〜２．５ｍｍであ
り、上部多孔層が下部多孔層よりも気孔率が大となるよ
うに、多孔層を形成させ、次いで多孔層内の気孔に封孔
処理剤を充填し、封孔処理剤を硬化処理して電気絶縁性
の金属酸化物の封孔材を形成させることを特徴とするコ
ロナ放電処理用セラミックロールの製造方法に関するも
のである。That is, the first aspect of the present invention is to provide a metal roll (1), an underlayer (2) formed by spraying a metal on the surface of the metal roll (1), and a metal on the underlayer (2). Porous layer (3) formed by thermal spraying of oxide, and porous layer (3)
The lower part of the porous layer (3), which is composed of an electrically insulating metal oxide sealing material (4) obtained by filling the pores with a sealing agent and curing the pores, and at least the porous layer (3) is bonded to the underlayer. It comprises a porous layer (5) and an upper porous layer (6) forming a surface layer, and the lower porous layer (5) has a porosity of 3 to 6% and a thickness of 0.2 to
1.0 mm, the upper porous layer (6) has a porosity of 5 to 12% and a thickness of 0.3 to 2.5 mm, and the upper porous layer has a larger porosity than the lower porous layer. The present invention relates to a ceramic roll for corona discharge treatment. The second aspect of the present invention is that the underlayer (2) is coated with an oxide of the surface of the roll (1).
The present invention relates to a ceramic roll for corona discharge treatment according to the first aspect of the present invention, which is formed by blasting with a minium grit and then spraying a nickel-chromium alloy on the roll surface to a thickness of 0.10 to 0.15 mm. Third of the present invention
The sealing agent is a low-viscosity liquid of 100 cP or less at room temperature and is cured at a temperature of room temperature to 100 ° C. to form a sealing material of an electrically insulating metal oxide. Alternatively, it relates to the ceramic roll for corona discharge treatment described in 2. In a fourth aspect of the present invention, the sealing agent is (a) S.
A metal oxide mainly consisting of i, Al, Ti, Zr or a mixture thereof, (b) a compound of these metals containing an organic group having 1 to 6 carbon atoms, and (c) an organic solvent according to the first aspect of the present invention. The ceramic roll for corona discharge treatment according to any one of 1 to 3. The fifth aspect of the present invention is
After blasting the surface of the metal roll, a metal is sprayed to form a base layer, and a metal oxide is sprayed on the base layer,
At least the lower porous layer bonded to the underlayer has a porosity of 3 to 6
%, The thickness is 0.2 to 1.0 mm, the upper porous layer forming the surface layer has a porosity of 5 to 12%, and the thickness is 0.3 to 2.5 mm, and the upper porous layer is more porous than the lower porous layer. The porous layer is formed so that the rate becomes large, and then the pores in the porous layer are filled with a sealing agent, and the sealing agent is cured to form an electrically insulating metal oxide sealing material. The present invention relates to a method for producing a ceramic roll for corona discharge treatment, which is characterized by being formed.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】本発明で使用されるコロナ放電処
理用セラミックロールは、図１及び図２に示した構造の
ものであり、芯材としての金属製ロール（１）、金属製
ロール（１）の表面に設けられた下地層（２）、下地層
（２）の上に金属酸化物を溶射して形成された多孔層
（３）及び、多孔層（３）内の孔に封孔処理剤を充填
し、硬化処理して得られた電気絶縁性の封孔材（４）か
らなる。金属酸化物の多孔層（３）と電気絶縁性の金属
酸化物の封孔材（４）はコロナ放電を行うための絶縁層
（７）を形成する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The ceramic roll for corona discharge treatment used in the present invention has the structure shown in FIGS. 1 and 2, and includes a metal roll (1) as a core material and a metal roll ( Underlayer (2) provided on the surface of (1), porous layer (3) formed by spraying a metal oxide on the underlayer (2), and pores in the porous layer (3) are sealed. It is composed of an electrically insulating sealing material (4) obtained by filling with a treating agent and curing treatment. The metal oxide porous layer (3) and the electrically insulating metal oxide sealing material (4) form an insulating layer (7) for corona discharge.
【０００９】金属製ロール（１）の材料としては、炭素
鋼、合金鋼、ステンレス鋼などが使用できる。金属製ロ
ールの直径、長さ等には特に制限はない。As the material of the metal roll (1), carbon steel, alloy steel, stainless steel or the like can be used. There is no particular limitation on the diameter or length of the metal roll.
【００１０】金属製ロール（１）の表面に施される下地
処理とは、金属製ロール（１）の表面を有機溶剤等を用
いて脱脂洗浄したのち、酸化アルミニウムあるいは炭化
ケイ素などのグリットでブラストし、ブラストされた金
属ロール表面にさらにニッケル、クロム、ニッケル・ク
ロム合金等の金属を厚さ０．０５〜０．２ｍｍ、好まし
くは、０．１０〜０．１５ｍｍ程度に溶射して下地層
（２）を形成（下地溶射ともいう）することである。下
地溶射に使用されるニッケル・クロム合金としてはクロ
ムを１５〜２５％含有するニッケル・クロム合金を使用
することができるが、好ましくは、クロムが２０％のニ
ッケル・クロム合金が使用される。下地溶射方法として
は、通常行われるプラズマ溶射装置により行うことがで
きる。このような下地処理により、金属製ロール（１）
と後述する金属酸化物の多孔層（３）の密着性が著しく
改善され、また、セラミックロールの耐久性が向上す
る。The surface treatment of the metal roll (1) is performed by degreasing and cleaning the surface of the metal roll (1) with an organic solvent or the like, and then blasting with a grit such as aluminum oxide or silicon carbide. Then, the surface of the blasted metal roll is further sprayed with a metal such as nickel, chromium, or a nickel-chromium alloy to a thickness of 0.05 to 0.2 mm, preferably about 0.10 to 0.15 mm, and an underlayer ( 2) is formed (also referred to as undercoat spraying). As the nickel-chromium alloy used for undercoat spraying, a nickel-chromium alloy containing 15 to 25% chromium can be used, but a nickel-chromium alloy containing 20% chromium is preferably used. The base thermal spraying method can be performed by a plasma thermal spraying device which is usually performed. By such a base treatment, the metal roll (1)
And the adhesiveness of the metal oxide porous layer (3) described below are remarkably improved, and the durability of the ceramic roll is improved.
【００１１】金属製ロール（１）上に多孔層（３）（セ
ラミック溶射皮膜ともいう）を形成させるために使用さ
れる金属酸化物としては、アルミナのほか、アルミナを
主成分とするチタニア、クロミア、ジルコニア、シリ
カ、これらの混合物などの金属酸化物が挙げられる。好
ましくは、通常、セラミック系溶射材料として知られる
電気絶縁性の高いアルミナ含量が９９．６％のホワイト
アルミナあるいはアルミナ９６％、チタニア２．３％等
を含むグレーアルミナ等が使用される。As the metal oxide used for forming the porous layer (3) (also referred to as a ceramic sprayed coating) on the metal roll (1), in addition to alumina, titania and chromia containing alumina as a main component are used. , Metal oxides such as zirconia, silica and mixtures thereof. Preferably, white alumina having a high electric insulating property of 99.6%, or gray alumina containing 96% of alumina, 2.3% of titania and the like, which is generally known as a ceramic-based thermal spray material, is used.
【００１２】金属酸化物の溶射方法としては、通常知ら
れるプラズマ溶射装置が使用できる。多孔層（３）の気
孔率は、溶射用の原料として使用される金属酸化物の粒
径や溶射距離、プラズマ装置の出力等を変えることによ
り、コントロールすることができ、粒径を小さくした
り、溶射距離を短くしたり、プラズマ装置の出力を上げ
ること等により、気孔率の少ない、より緻密な多孔層
（３）を形成させることができるが、応力の歪みを受け
やすい。一方、気孔率の大きい多孔層（３）は、粒径を
大きくしたり、溶射距離を長くすることにより達成され
るが、気孔率があまりに大きくなると形成された多孔層
（３）の物性が劣る。また、溶射距離をあまり長くする
と、溶射材料の多孔層（３）を形成する歩留まりが悪く
なる。そのため気孔率の目安としては、３〜１２％の範
囲とすることが望まれる。As a method for spraying a metal oxide, a generally known plasma spraying apparatus can be used. The porosity of the porous layer (3) can be controlled by changing the particle size of the metal oxide used as a raw material for thermal spraying, the thermal spray distance, the output of the plasma device, etc. It is possible to form a denser porous layer (3) with less porosity by shortening the spraying distance, increasing the output of the plasma device, etc., but it is susceptible to stress distortion. On the other hand, the porous layer (3) having a high porosity can be achieved by increasing the particle size or increasing the spraying distance, but if the porosity is too large, the physical properties of the porous layer (3) formed are poor. . Further, if the spraying distance is too long, the yield of forming the porous layer (3) of the spraying material becomes poor. Therefore, it is desirable that the porosity be in the range of 3 to 12%.
【００１３】本発明で、多孔層（３）は、下地層に結合
した下部多孔層（５）及び表面層を形成する上部多孔層
（６）から少なくともなる。下部多孔層（５）と上部多
孔層（６）の間には、必要により中間層（図示せず）を
設けることもできる。下部多孔層（５）は気孔率３〜６
％、厚さ０．２〜１．０ｍｍ、好ましくは０．３〜０．
８ｍｍであり、上部多孔層（６）は気孔率５〜１２％、
厚さ０．３〜２．５ｍｍである。気孔率は、中間層を設
ける場合を含めて、下部多孔層≦中間層≦上部多孔層と
することが望まれる。下部多孔層（５）の厚さが、０．
２ｍｍ未満では絶縁性が劣り、また、１．０ｍｍを越え
ると溶射時の歪みの影響を受けやすいためである。また
上部多孔層（６）の厚さが、０．３ｍｍ未満では、絶縁
性に劣り、２．５ｍｍを越えると実質的にさらに望まし
い効果が期待できないためである。このような多孔層
（３）を形成することにより、多孔層（３）の表面から
供給される封孔処理剤の層内気孔への充填が容易とな
り、また、硬化処理が容易に迅速に行われ、電気絶縁
性、機械的物性、耐久性等に優れた均一な絶縁層が形成
され、コロナ放電処理用セラミックロールの製造が可能
となる。In the present invention, the porous layer (3) comprises at least a lower porous layer (5) bonded to an underlayer and an upper porous layer (6) forming a surface layer. If necessary, an intermediate layer (not shown) may be provided between the lower porous layer (5) and the upper porous layer (6). The lower porous layer (5) has a porosity of 3 to 6
%, Thickness 0.2-1.0 mm, preferably 0.3-0.
8 mm, the upper porous layer (6) has a porosity of 5 to 12%,
The thickness is 0.3 to 2.5 mm. It is desirable that the porosity include lower porous layer ≦ intermediate layer ≦ upper porous layer, including the case where the intermediate layer is provided. The thickness of the lower porous layer (5) is 0.
This is because if it is less than 2 mm, the insulating property is poor, and if it exceeds 1.0 mm, it is easily affected by strain at the time of thermal spraying. Further, if the thickness of the upper porous layer (6) is less than 0.3 mm, the insulating property is poor, and if it exceeds 2.5 mm, substantially more desirable effects cannot be expected. By forming such a porous layer (3), it becomes easy to fill the pores in the layer with the pore-sealing agent supplied from the surface of the porous layer (3), and the curing treatment can be performed easily and quickly. That is, a uniform insulating layer having excellent electrical insulation, mechanical properties, durability, etc. is formed, and it becomes possible to manufacture a ceramic roll for corona discharge treatment.
【００１４】本発明で使用される封孔処理剤としては、
溶射皮膜の気孔に含浸しやすい常温で１００ｃＰ以下の
低粘度の液体で、常温または１００℃以下の温度で硬化
し、硬化後封孔材として電気絶縁性の良い金属酸化物を
生成するものが適当である。封孔処理剤は、（ａ）Ｓ
ｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ又はこれらの混合物から主として
なる金属の酸化物、（ｂ）炭素数１〜６の有機基を含む
これらの金属の化合物、及び（ｃ）有機溶剤からなる。
具体的には、（ａ）の金属酸化物としてはＳｉＯ2、Ａ
ｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2及びこれらの混合物が挙げら
れ、これらの金属酸化物は、全金属酸化物中に５０％以
上含まれる。全金属酸化物中には上記金属酸化物以外に
酸化鉄等を含むことができる。（ｂ）の有機基を含む金
属の化合物は、上記金属Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ又はＺｒに有
機基が１〜３個置換したものであり、金属は１分子中に
１又は２以上含まれていてもよく、金属には酸素が結合
していてもよく、２以上の金属は酸素で結合されていて
もよい。有機基としては、メチル、エチル、プロピル、
ブチル等のアルキル基、フェニル基等の炭素数１〜６の
炭化水素基、これらの炭化水素基と酸素が結合した炭化
水素オキシ基、及び／又はアセチルアセトネートのよう
な金属と配位可能な炭素数１〜６の有機化合物（配位す
る化合物は有機基ではなく有機化合物であるが、本発明
では総称上、配位状態の有機化合物も有機基という）が
挙げられる。上記（ａ）及び（ｂ）を含むものとして
は、一般式で記載すると、例えば、ＲＳｉＯ3/2・Ｚｒ
Ｏ2、ＲＳｉＯ3/2・ＺｒＯ2・ＴｉＯ2、ＲＳｉＯ3/2・
ＺｒＯ2・Ｆｅ2Ｏ3・Ａｌ2Ｏ3、ＲＳｉＯ3/2・ＺｒＯ2
・ＴｉＯ2等が挙げられる。ここで、Ｒは有機基であ
る。これらの有機基を含む金属化合物の溶剤としては、
アルコール、ケトン、エステル、炭化水素等の公知の有
機溶剤（ｃ）が使用可能であり、封孔処理剤が常温で１
００ｃＰ以下の低粘度の液体になるような溶剤が使用さ
れる。封孔処理剤としては、固体の懸濁した液体又は均
一な溶液が使用可能である。しかし、ナトリウムやカリ
ウムのようなアルカリ金属が含まれると絶縁性が劣った
ものになることから、アルカリ金属を含まない封孔処理
材が好ましい。したがって、アルカリ珪酸塩系封孔処理
剤よりも有機基を含む金属化合物系封孔処理剤を使用す
ることにより、絶縁性の高い皮膜が得られる。このよう
な封孔処理剤としては、例えば、市販品のセラミカＳＺ
（（株）日板研究所製）等が好ましく使用できる。The sealing agent used in the present invention includes:
A low-viscosity liquid of 100 cP or less at room temperature that is easily impregnated into the pores of the thermal spray coating, and that cures at room temperature or at a temperature of 100 ° C or less, and after curing, forms a metal oxide with good electrical insulation as a sealing material. Is. The sealing agent is (a) S
i, Al, Ti, Zr or a metal oxide mainly composed of a mixture thereof, (b) a compound of these metals containing an organic group having 1 to 6 carbon atoms, and (c) an organic solvent.
Specifically, the metal oxide of (a) is SiO 2 , A
1 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 and mixtures thereof are mentioned, and these metal oxides are contained in 50% or more in the total metal oxides. In addition to the above metal oxides, iron oxide and the like can be included in the total metal oxides. The metal compound containing an organic group of (b) is one in which 1 to 2 organic groups are substituted on the above-mentioned metal Si, Al, Ti or Zr, and one or more metal is contained in one molecule. Alternatively, oxygen may be bound to the metal, or two or more metals may be bound with oxygen. As the organic group, methyl, ethyl, propyl,
Can be coordinated with alkyl groups such as butyl, hydrocarbon groups with 1 to 6 carbon atoms such as phenyl groups, hydrocarbon oxy groups in which these hydrocarbon groups are bonded to oxygen, and / or metals such as acetylacetonate. An organic compound having 1 to 6 carbon atoms (a compound to be coordinated is not an organic group but an organic compound, but in the present invention, an organic compound in a coordinated state is also referred to as an organic group). When the above formulas (a) and (b) are included in the general formula, for example, RSiO 3/2 · Zr
O 2 , RSiO 3/2 · ZrO 2 · TiO 2 , RSiO 3/2 ·
ZrO 2 · Fe 2 O 3 · Al 2 O 3 , RSiO 3/2 · ZrO 2
· TiO 2, and the like. Here, R is an organic group. As the solvent of the metal compound containing these organic groups,
A known organic solvent (c) such as alcohol, ketone, ester, or hydrocarbon can be used, and the sealing agent is 1 at room temperature.
A solvent is used which gives a liquid having a low viscosity of 00 cP or less. As the sealing agent, a solid suspended liquid or a homogeneous solution can be used. However, when an alkali metal such as sodium or potassium is contained, the insulating property becomes poor. Therefore, a sealing treatment material containing no alkali metal is preferable. Therefore, by using the metal compound-based pore-sealing agent containing an organic group rather than the alkali silicate-based pore-sealing agent, a film having a high insulating property can be obtained. As such a pore-sealing agent, for example, commercially available ceramica SZ
(Manufactured by Nichiban Kenkyusho Co., Ltd.) can be preferably used.
【００１５】封孔処理剤による封孔処理方法としては特
に限定されるものではなく、通常、行われている方法が
そのまま使用できる。例えば、溶射皮膜に封孔処理剤を
刷毛塗りあるいはディッピング等により、封孔処理剤を
含浸させた後、封孔処理剤の特性、ロールの太さ、多孔
層の厚さ等に応じて、空気中で、常温または１００℃以
下の温度で硬化させる。常温では１〜３日程度で、高温
（例えば７０℃）では２〜２４時間程度で、封孔処理剤
を加熱硬化させることができる。珪酸ナトリウムを用い
た封孔処理剤では、１５０℃程度に加熱して硬化させる
ので、温度変化による影響を受けやすくロールの製造時
あるいは使用時に亀裂や剥離を起こし易い。封孔処理さ
れたロールは、必要に応じて、表面を研磨して仕上げら
れる。The method of sealing treatment with the sealing agent is not particularly limited, and a method that is usually used can be used as it is. For example, after impregnating the pore-sealing agent with the spray-coating agent by brushing or dipping the pore-sealing agent, depending on the properties of the pore-sealing agent, the thickness of the roll, the thickness of the porous layer, etc. The resin is cured at room temperature or at a temperature of 100 ° C. or lower. The sealing treatment agent can be heated and cured at room temperature for about 1 to 3 days and at a high temperature (for example, 70 ° C.) for about 2 to 24 hours. Since the sealing agent using sodium silicate is heated to about 150 ° C. to be cured, it is easily affected by the temperature change, and cracks or peeling are likely to occur at the time of manufacturing or using the roll. The roll that has been subjected to the pore-sealing treatment is finished by polishing the surface, if necessary.
【００１６】硬化後得られた封孔材はシリカ、ジルコニ
ア、チタニア、アルミナ等又はこれらの混合物であり体
積固有抵抗が１０12Ω・ｃｍ以上、好ましくは１０14Ω
・ｃｍ以上、更に好ましくは１０15Ω・ｃｍ以上のもの
が得られるのが特徴である。The sealing material obtained after curing is silica, zirconia, titania, alumina or the like or a mixture thereof, and has a volume resistivity of 10 12 Ω · cm or more, preferably 10 14 Ω.
It is characterized in that a material having a density of at least cm, more preferably 10 15 Ωcm or more can be obtained.
【００１７】この結果、多孔層及び孔内に形成された封
孔材により、絶縁層の体積固有抵抗が１０12Ω・ｃｍ以
上、好ましくは１０14Ω・ｃｍ以上のものが得られる。
このため絶縁層の厚さを約０．５ｍｍ程度に薄くして
も、比較的良い絶縁性が保たれるが、実用的には信頼度
を高くするために、１．０ｍｍ以上の厚さにすることが
望まれる。As a result, the volume resistivity of the insulating layer is 10 12 Ω · cm or more, preferably 10 14 Ω · cm or more, due to the porous layer and the sealing material formed in the pores.
Therefore, even if the thickness of the insulating layer is reduced to about 0.5 mm, a relatively good insulating property can be maintained, but in practical use, in order to improve reliability, the thickness should be 1.0 mm or more. It is desired to do.
【００１８】[0018]
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発
明で気孔率の測定は、「溶射ハンドブック」（日本溶射
協会編集、（株）新技術開発センター発行、１９８６年
版、５５９〜５６０頁）に記載の、溶射皮膜の構成性質
試験の比重及び気孔率に関する水中に浸漬する方法（飽
水方法）に基づいて行ない、見かけ気孔率の式を用いて
算出した。EXAMPLES The present invention will now be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. The porosity is measured in the present invention by measuring the specific gravity and porosity of the constitutional property test of the thermal spray coating described in "Spraying Handbook" (edited by Japan Thermal Spray Association, published by New Technology Development Center Co., Ltd., 1986 edition, 559-560). The porosity was calculated based on the method of immersion in water (saturated water method) regarding the porosity.
【００１９】（実施例１）表面が炭素鋼製で、直径１０
０ｍｍ、長さ３００ｍｍのロールをトルエンを用いて脱
脂洗浄したのち、酸化アルミニウムのグリットでブラス
トを行った。次にトルエンで表面を洗浄した後、プラズ
マ溶射装置（メテコ社製）を用いてニッケル・クロム合
金粉末（スルザーメテコ社製クロム含量２０％、粒度３
６）を厚さ０．１０ｍｍに溶射して、下地層を形成し
た。次に同じプラズマ溶射装置を用いて、下地層の上
に、グレーアルミナ粉末（昭和電工社製、Ｋ−１１、平
均粒径３３μｍ）を７５ｍｍの距離から溶射し、気孔率
が５％、厚さが０．５ｍｍの下部多孔層を形成し、さら
にグレーアルミナを１００ｍｍの距離から溶射し、気孔
率が７％、厚さが０．５ｍｍの上部多孔層を形成した。
多孔層の表面に、常温における粘度が１０ｃＰの封孔処
理剤（（株）日板研究所製、セラミカＳＺ−９０）を刷
毛塗りして封孔処理剤を多孔層に含浸させ、オーブン中
で７０℃、１２時間放置し、硬化させて絶縁層を形成さ
せた後、絶縁層の表面を研磨して、コロナ放電処理用セ
ラミックロールを作成した。絶縁性の良、不良は、ソフ
タル社製のコロナ放電処理機を用いてロールと電極との
間隙を１．５ｍｍに設定して静止しているロールの表面
に＋３．１ｋＶで電極からコロナ放電を行い、絶縁破壊
を起こすまでの時間を測定する促進試験方法により評価
して耐久性の目安とした。その結果、絶縁性は６０分後
も良好であり、耐衝撃性も実用上問題がなかった。な
お、上記促進試験で６０分後も良好であることは、実用
上１年間以上の耐久性があることに相当する。(Example 1) The surface is made of carbon steel and has a diameter of 10
A 0 mm roll and a length of 300 mm were degreased and washed with toluene, and then blasted with aluminum oxide grit. Next, after the surface is washed with toluene, a nickel-chromium alloy powder (Sulzer Metco's chromium content: 20%, particle size: 3) is formed by using a plasma spraying device (Metco).
6) was sprayed to a thickness of 0.10 mm to form an underlayer. Next, using the same plasma spraying apparatus, gray alumina powder (K-11, manufactured by Showa Denko KK, average particle size 33 μm) was sprayed onto the underlayer from a distance of 75 mm, and the porosity was 5% and the thickness was 5%. To form a lower porous layer having a thickness of 0.5 mm, and further spraying gray alumina from a distance of 100 mm to form an upper porous layer having a porosity of 7% and a thickness of 0.5 mm.
The surface of the porous layer is brushed with a pore-sealing agent having a viscosity of 10 cP at room temperature (Ceramica SZ-90, manufactured by Nichiban Kenkyusho Co., Ltd.) to impregnate the pore-sealing agent into the porous layer, and then in an oven. After standing at 70 ° C. for 12 hours to cure and form an insulating layer, the surface of the insulating layer was polished to prepare a ceramic roll for corona discharge treatment. If the insulation is good or bad, a corona discharge processor manufactured by Sophtal is used to set the gap between the roll and the electrode to 1.5 mm, and the corona discharge from the electrode is +3.1 kV on the surface of the stationary roll. Conducted and evaluated by the accelerated test method of measuring the time until the occurrence of dielectric breakdown, and used as a standard for durability. As a result, the insulation was good even after 60 minutes, and the impact resistance had no practical problem. It should be noted that the fact that it is good even after 60 minutes in the above-mentioned accelerated test corresponds to the durability of practically one year or more.
【００２０】[比較例１]実施例１で、下部多孔層の溶射
についても、上部多孔層と同じに溶射距離１００ｍｍか
ら行い、気孔率が７％の溶射皮膜とした以外は、実施例
１と同じに行い、セラミックロールを作成した。このロ
ールの絶縁性は、３０分で絶縁破壊を起こした。[Comparative Example 1] The same as Example 1 except that the thermal spraying of the lower porous layer was performed from the spraying distance of 100 mm as in the case of the upper porous layer, except that the thermal spray coating had a porosity of 7%. The same operation was performed to prepare a ceramic roll. The insulating property of this roll caused a dielectric breakdown in 30 minutes.
【００２１】[比較例２]実施例１で、封孔処理剤に室温
での粘度が１００ｃＰであるシリコンレジン系封孔処理
剤を用いて処理した以外は、実施例１と同じに行い、セ
ラミックロールを作成した。このロールの絶縁性は、２
０分で絶縁破壊を起こした。[Comparative Example 2] The same procedure as in Example 1 was repeated except that the sealing resin used in Example 1 was a silicone resin sealing agent having a viscosity of 100 cP at room temperature. Created a roll. The insulation of this roll is 2
Dielectric breakdown occurred in 0 minutes.
【００２２】[比較例３]実施例１で、下地溶射を行わず
にセラミックロールを作成した。このロールは、耐衝撃
性が悪く、絶縁層が簡単に剥がれた。Comparative Example 3 A ceramic roll was prepared in the same manner as in Example 1, except that the undercoating was not sprayed. This roll had poor impact resistance and the insulating layer was easily peeled off.
【００２３】[0023]
【発明の効果】従来より提案されているコロナ放電処理
用ロールと比べて、ロール製造時及び使用時に絶縁性及
び耐衝撃性、剥離性等の機械的強度において耐久性に優
れた溶射セラミック層をもつコロナ放電処理用セラミッ
クロールが提供できる。As compared with the conventionally proposed roll for corona discharge treatment, a sprayed ceramic layer having excellent durability in mechanical strength such as insulation, impact resistance and peeling property during roll production and use is provided. A ceramic roll for corona discharge treatment can be provided.
【図１】本発明のコロナ放電処理用セラミックロールの
一例の横断面図の一部分を示す。FIG. 1 shows a part of a cross-sectional view of an example of a ceramic roll for corona discharge treatment of the present invention.
【図２】本発明における絶縁層の一例の拡大概念図の一
部を示す。FIG. 2 shows a part of an enlarged conceptual view of an example of an insulating layer in the present invention.
１ 金属製ロール ２ 下地層 ３ 多孔層 ４ 封孔材 ５ 下部多孔層 ６ 上部多孔層 ７ 絶縁層 1 metal roll 2 Underlayer 3 porous layer 4 Sealing material 5 Lower porous layer 6 Upper porous layer 7 Insulation layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−130807（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 4/10 B65H 9/16 C23C 4/18 C08J 7/00 303 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-10-130807 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C23C 4/10 B65H 9/16 C23C 4 / 18 C08J 7/00 303
Claims (5)
（１）の表面に金属を溶射して設けられた下地層
（２）、下地層（２）の上に金属酸化物を溶射して形成
された多孔層（３）及び、多孔層（３）内の孔に封孔処
理剤を充填し、硬化処理して得られた電気絶縁性の金属
酸化物の封孔材（４）からなり、多孔層（３）が少なく
とも、下地層に結合した下部多孔層（５）及び表面層を
形成する上部多孔層（６）からなり、下部多孔層（５）
が気孔率３〜６％、厚さ０．２〜１．０ｍｍ、上部多孔
層（６）が気孔率５〜１２％、厚さ０．３〜２．５ｍｍ
であり、上部多孔層が下部多孔層よりも気孔率が大であ
ることを特徴とするコロナ放電処理用セラミックロー
ル。1. A metal roll (1), a base layer (2) provided by spraying a metal on the surface of the metal roll (1), and a metal oxide sprayed on the base layer (2). It is composed of the formed porous layer (3) and an electrically insulating metal oxide sealing material (4) obtained by filling the pores in the porous layer (3) with a sealing agent and curing the same. The lower porous layer (5), wherein the porous layer (3) comprises at least a lower porous layer (5) bonded to an underlayer and an upper porous layer (6) forming a surface layer.
Has a porosity of 3 to 6% and a thickness of 0.2 to 1.0 mm, and the upper porous layer (6) has a porosity of 5 to 12% and a thickness of 0.3 to 2.5 mm.
And the upper porous layer has a higher porosity than the lower porous layer.
表面を酸化アルミニウムグリットでブラストした後、ロ
ール表面にニッケル・クロム合金を厚さ０．１０〜０．
１５ｍｍに溶射して形成される請求項１記載のコロナ放
電処理用セラミックロール。2. The underlayer (2) has a surface of a metal roll (1) blasted with aluminum oxide grit, and a nickel-chromium alloy having a thickness of 0.10 to 0.
The ceramic roll for corona discharge treatment according to claim 1, which is formed by thermal spraying to 15 mm.
低粘度の液体で、常温〜１００℃の温度で硬化し、電気
絶縁性金属酸化物の封孔材を生成するものである請求項
１又は２に記載のコロナ放電処理用セラミックロール。3. The sealing agent is a low-viscosity liquid of 100 cP or less at room temperature and is cured at a temperature of room temperature to 100 ° C. to form a sealing material of an electrically insulating metal oxide. The ceramic roll for corona discharge treatment according to 1 or 2.
ｉ、Ｚｒ又はこれらの混合物から主としてなる金属の酸
化物、（ｂ）炭素数１〜６の有機基を含むこれらの金属
の化合物、及び（ｃ）有機溶剤からなる請求項１〜３の
いずれかに記載のコロナ放電処理用セラミックロール。4. The sealing agent is (a) Si, Al, T
4. A metal oxide mainly consisting of i, Zr or a mixture thereof, (b) a compound of these metals containing an organic group having 1 to 6 carbon atoms, and (c) an organic solvent. The ceramic roll for corona discharge treatment described in.
を溶射して下地層を形成させ、該下地層の上に金属酸化
物を溶射して、少なくとも下地層に結合した下部多孔層
が気孔率３〜６％、厚さ０．２〜１．０ｍｍ、表面層を
形成する上部多孔層が気孔率５〜１２％、厚さ０．３〜
２．５ｍｍであり、上部多孔層が下部多孔層よりも気孔
率が大となるように、多孔層を形成させ、次いで多孔層
内の気孔に封孔処理剤を充填し、封孔処理剤を硬化処理
して電気絶縁性の金属酸化物の封孔材を形成させること
を特徴とするコロナ放電処理用セラミックロールの製造
方法。5. After blasting the surface of a metal roll, a metal is sprayed to form an underlayer, and a metal oxide is sprayed on the underlayer, and at least the lower porous layer bonded to the underlayer has pores. 3-6%, thickness 0.2-1.0 mm, upper porous layer forming the surface layer has porosity 5-12%, thickness 0.3-
It is 2.5 mm, and a porous layer is formed so that the upper porous layer has a higher porosity than the lower porous layer, and then the pores in the porous layer are filled with the pore-sealing agent, and the pore-sealing agent is added. A method for producing a ceramic roll for corona discharge treatment, which comprises curing to form an electrically insulating metal oxide sealing material.
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