JP2005036329A - Suction roll seal of paper machine - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a suction roll seal which does not have such a water-absorbing expansion problem as that of a seal comprising a phenolic resin-based sealing material, does not stain paper with the abrasion powder of the seal, has a proper strength, and has good handleability. <P>SOLUTION: This suction roll seal of a paper machine is molded from a rubber composition comprising 35 to 75 vol. % of a synthetic rubber, 3 to 20 vol. % of spherical carbon, 1 to 10 vol. % of titanium dioxide, 5 to 12 vol. % of a phenolic resin, a vulcanizing agent, and the remainder of a filler. The suction roll seal does not have such a water-absorbing expansion problem as that of a suction roll seal using a phenolic resin-based sealing material, because of being molded from the rubber composition. The suction roll seal has a smaller contact surface with a sliding partner than that of a suction roll seal using graphite, because the carbon as a solid lubricant is spherical, and hence exhibits the same sliding characteristics as those of a suction roll seal using the graphite in a small amount of the spherical carbon. Further, the suction roll seal can reduce the staining of paper due to the abrasion powder of the seal, because of not containing fine crushed pieces and being hardly broken. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、抄紙機のサクションロールシールに関するものであり、更に詳しくは、抄紙機におけるクーチロール、ピックアップロール、プレスロールなどのサクションロールにおける吸水用の真空吸引部のシールとして好適なサクションロールシールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、抄紙機におけるサクションロールの概略を示すものである。サクションロール１は、固定された（静止している）サクションボックス２の周りをサクションロールセル３が高速で回転しており、サクションボックス２とサクションロールセル３とで形成された空間（真空吸引部４）を真空にすることで、サクションロールセル３の外面を、サクションロールセル３の回転方向Ａと同じ方向に搬送されている紙５に含まれている水を、サクションロールセル３の孔６から真空吸引部４内に吸引し、脱水するものである。そして、真空吸引部４内を真空にするために、サクションボックス２とサクションロールセル３との間にはシール（サックションロールシール）が設けられている。一般に、このサクションロールシールは、紙５がロールに近付いてくる側（図１における左側）で紙５の横方向（紙５が搬送される方向（ロールの回転方向Ａ）に直交する方向）に使用されているサイドシール７と、紙５がロールから離れていく側（図１における右側）で紙５の横方向に使用されるサイレンサシール８、およびロールの両側で紙５の縦方向（紙５が搬送される方向（ロールの回転方向Ａ）と同じ方向）に使用されるエンドデッケル９の３種類のシールが使用され、サイドシール７、サイレンサシール８および両側のエンドデッケル９によりサクションボックス２の開口部の四方を取り囲んだ状態で、真空吸引部４が構成されている。通常、サイドシール７とサイレンサシール８は、それぞれシールホルダー１０、１１に上下動可能に支持されており、シールホルダー１０、１１の底部に設けたエアローディングチューブ１２、１３に圧力をかけてサイドシール７およびサイレンサシール８を持ち上げてサクションロールセル３の内表面に密着させるようにしている。なお、エンドデッケル９は、サイドシール７およびサイレンサシール９と同様に上下同可能なものと固定型のものとの両方がある。
【０００３】
一般にサクションロール１におけるサクションロールセル３はステンレス鋼、リン青銅などで作製されている。また、従来、サイドシール７、サイレンサシール８およびエンドデッケル９などの抄紙機のサクションロールシールに用いられるシール材としては、ポリエチレンパルプと他の有機または無機繊維、例えば木材パルプなどの有機繊維やアルベスト繊維、カーボン繊維、ガラス繊維などを混抄した混抄紙にフェノール樹脂を含浸した含浸紙を積層して加熱加圧成形したフェノール樹脂積層材（例えば、特許文献１参照。）、フェノール樹脂綿布積層材、フェノール樹脂とゴムとの粉末成形品などのフェノール樹脂系シール材が使用されてきた。これらのフェノール樹脂系シール材のなかでも、前記ポリエチレンパルプ混抄紙を基材とするフェノール樹脂積層材が多用されてきた。ところが近年、前記のようなフェノール樹脂系シール材には、吸水膨潤による、寸法変化、層間剥離などの問題があることが指摘されるようになってきた。すなわち、前記フェノール樹脂系シール材からなるサクションロールシールは、吸水膨張性のため経時的に吸水して膨張し、サイドシール７やサイレンサシール８が、それらを支持しているシールホルダー１０、１１から抜けなくなるという問題や、またエアローディングチューブ１２、１３により持ち上げることができなくなり、サクションロールセル３の内表面にそれらシールが接触せず、真空吸引部４の真空度が低下して紙５の水分を真空吸引できなくなる、という問題が指摘されている。また、サクションロール用のシール材として、固体潤滑剤として黒鉛を用いた黒鉛系ゴム成形材も古くから使用されていた。このゴム成形材の場合には、合成ゴムをマトリックスとする材料であることから、前記フェノール樹脂系シール材のような吸水膨張による問題はない。ところが、黒鉛系ゴム成形材からなるサクションロールシールは、サクションロールシールとして要求される摺動特性を得るためには多量の黒鉛を添加する必要がある。そのため、シールの固体潤滑剤として使用されている黒鉛が、シールとサクションロールセルとの摩擦により発生する摩耗粉に多く含まれ、しかも黒鉛の場合には無定型で壊れ易く、また粒度調整のために粉砕する際に生ずる微小な粒子を含んでいることから、この摩耗粉を含んだシール水は黒鉛により黒色を呈し、この黒色のシール水が飛散してサクションロールセル３の外面に接して搬送される紙５を汚すという問題がある。
【０００４】
また、各種樹脂やゴムに配合する摺動性改良材として、粒状ないし粉末状のフェノール・ホルムアルデヒド樹脂を非酸化性の雰囲気下で炭化焼成した粉末状炭素微粒子（球状カーボン）が知られており（例えば、特許文献２参照。）、更に前記粉末状炭素微粒子（球状カーボン）をポリアミド、ポリアセタール、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂などの熱可塑性樹脂に添加した樹脂組成物や摺動材料も知られている（例えば、特許文献３、４など参照。）。前記球状カーボンの場合には、従来、サクションロールシールの固体潤滑剤（摺動性改良材）として使用されている黒鉛に較べて少ない使用量でサクションロールシールとして要求される摺動特性を得ることができ、また黒鉛に較べて壊れ難い。このため、サクションロールシールの固体潤滑剤として球状カーボンを使用することで黒鉛を使用する場合に較べて紙の汚れが少なくなることが期待される。しかし、球状カーボンも黒鉛と同様に黒色であるため、単に黒鉛の代わりに球状カーボンを使用するというだけでは、シール水はやはり黒色を呈することから、紙の汚れを防止するには不十分である。
【０００５】
さらに、通常、ゴム成形材の場合には、フェノール樹脂積層板に較べて曲げ強度が小さく、たわみが大きい。しかし、サクションロールシールに使用されるサイドシール７やサイレンサシール８は、最長１０ｍもの長さがあり、たわみが大きいと運搬時やサクションロールへの装着時、取り替え時に折れやすいため、４〜５人の多人数で取り扱う必要があり、取り扱い性に難がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５４−２８３７９号公報
【特許文献２】
特開昭６３−１２９００６号公報
【特許文献３】
特開昭６３−１３０６６６号公報
【特許文献４】
特開２００２−２０５６８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような抄紙機におけるサクションロールシールの問題に鑑み、フェノール樹脂系シール材からなるシールのような吸水膨張性による問題がなく、また摩耗粉により紙を汚すことがなく、しかも適度な強度を有し、取り扱い性もよいサクションロールシールを提供せんとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するため、本発明に係るサクションロールシールは、合成ゴム３５〜７５容量％、球状カーボン３〜２０容量％、酸化チタン１〜１０容量％、フェノール樹脂５〜１２容量％及び加硫剤を含有し、残部が充填材からなるゴム組成物を成形してなる。
【０００９】
上記のような本発明に係るサクションロールシールは、合成ゴムをマトリックスとするゴム組成物から成形されているので、フェノール樹脂系シール材からなるサクションロールシールのような吸水膨張性による問題を生じない。また、固体潤滑剤として球状カーボンを使用しているが、この球状カーボンは、本来的に潤滑性を有するカーボンが球状であることから、黒鉛に較べて摺動相手との接触面積が減少し、優れた潤滑特性を有し、黒鉛に較べて少量の添加量で黒鉛と同等の摺動特性を示す。しかも、球状カーボンは、黒鉛のような微細な粉砕片を含まず、しかも黒鉛に較べて破損しにくい。従って、シールを成形するゴム組成物に固体潤滑剤（摺動性改良材）として球状カーボンを使用することで、黒鉛を使用する場合に較べて、シールの摩耗粉による紙の汚れを低減することができる。しかも、前記ゴム組成物に少量の酸化チタンを配合することで、シールの色調が白色化され、該シールの摩耗粉による紙の汚染が抑制される（目立たなくなる）。更に、添加された酸化チタンが摺動相手面であるサクションロールセルの内表面を僅かに削り取り、固体潤滑剤としての球状カーボンと合成ゴムとからなる安定な移着膜がサクションロールセル内表面に形成されることにより、サクションロールセル内表面の摩耗が低減されるという効果も期待できる。また、前記ゴム組成物に少量のフェノール樹脂を配合することで、成形品に適度な強度が与えられ、従来のゴム成形材に較べてたわみが少なく、取り扱い性に優れたものとなる。
【００１０】
更に、前記ゴム組成物が、合成ゴム４０〜５５容量％、球状カーボン７．５〜１５容量％、酸化チタン２．５〜３容量％を含有することがより好ましい。また、前記球状カーボンが微粒子状フェノール樹脂を高温焼成して炭化させたもの、前記球状カーボンの平均粒子径が１〜２０μｍであることが好ましい。
【００１１】
また、前記酸化チタンは、結晶構造がルチル型であることが好ましい。
【００１２】
更に、前記充填材としては、タルク及び／又はカオリンを使用することが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る抄紙機のサクションロールシールは、合成ゴム３５〜７５容量％、球状カーボン３〜２０容量％、酸化チタン１〜１０容量％、フェノール樹脂５〜１２容量％及び加硫剤を含有し、残部が充填材からなるゴム組成物を成形してなるものであり、前記ゴム組成物が、合成ゴム４０〜５５容量％、球状カーボン７．５〜１５容量％、酸化チタン２．５〜３容量％を含有するとより好ましい。
【００１４】
前記ゴム組成物中の合成ゴムは、組成物のマトリックスとなるものである。このように合成ゴムをマトリックスとする組成物によりサクションロールシールを成形することで、シール材として必要な弾力性を有するとともに、フェノール樹脂系シール材からなるシールのような吸水膨張性による問題のないサクションロールシールを得ることができる。本発明に使用する合成ゴムは特に限定されるものではなく、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ；高ニトリル含有、中高ニトリル含有）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ：ハイスチレンを含む）、ＮＢＲ／ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）系ゴムなどが挙げられる。前記ＮＢＲとしては、例えばＪＳＲ（株）のＮ２３０Ｓ、日本ゼオン（株）のＮｉｐｏｌ １０４２、１０４１、ＤＮ００３などが挙げられる。前記ＳＢＲとしては、例えば日本ゼオン（株）の２０５７ＳＳ、ＪＳＲ（株）のハイスチレン００５１などが挙げられる。更に、前記ＮＢＲ／ＰＶＣ系ゴムとしては、例えば日本ゼオン（株）の１２０３Ｊ、ＪＳＲ（株）のＮＶ７などが挙げられる。ゴム組成物中の合成ゴムの配合割合は３５〜７５容量％の範囲とすることが好ましく、成形性の点から４０〜５５容量％の範囲とすることがより好ましい。合成ゴムの配合割合が３５容量％より少ない場合にはシール材としての弾力性に乏しいものとなる。また、合成ゴムの配合割合が７５容量％を越えるとシール材が軟らかくなりすぎて取り扱い性が悪くなるとともに、球状カーボン、酸化チタン、充填材といった他の成分の割合が少なくなり、摩擦摩耗性、摺動特性などが低下する。このような観点から、合成ゴムの配合量が前記範囲内でも比較的少ない場合には、合成ゴムとして硬質、高充填ゴムを使用するとともにフェノール樹脂の配合割合を増やしてゴム組成物の硬度を上げるようにすることが好ましく、また合成ゴムの配合量が前記範囲内でも比較的多い場合には硬質ゴムを増やしてフェノール樹脂を減らすようにすることが好ましい。
【００１５】
本発明に使用する球状カーボンは、前記ゴム組成物中で固体潤滑剤（摺動性改良材）として作用し、サクションロールシールに必要な摩耗摩擦特性を付与するものである。この球状カーボンとしては、例えば、微粒子状フェノール樹脂を高温焼成して炭化させたものであり、例えば特開昭６３−１２９００６号公報（特許文献２）、特開昭６３−１３０６６６号公報（特許文献３）に記載された方法で製造される。微粒子状フェノール樹脂を高温焼成して炭化させた球状カーボンの具体例としては、例えば鐘紡（株）のガラス状カーボン微粒子であるベルパール（登録商標）のＣタイプ（Ｃ８００、Ｃ２０００）などが挙げられる。また、前記以外の球状カーボンとしては、紡糸用ピッチを生成する過程での副産物である球状炭素微粒子メソカーボンマイクロビーズ（大阪ガスケミカル（株）など）などが挙げられる。更に、球状カーボンとして、炭素物（黒鉛物も含む）を機械的に球状にしたものもあり、本発明ではこれを使用することもできる。ゴム組成物中の球状カーボンの配合割合は３〜２０容量％の範囲が好ましい。球状カーボンの配合割合が３容量％未満ではサクションロールシールとして要求される摩擦摩耗特性を満足することが困難となる。一方、シールの摩耗粉による紙の汚染を抑制するためには、球状カーボンの配合量に応じた量の酸化チタンを配合する必要があり、球状カーボンの配合量の１／３程度の酸化チタンを配合することが好ましい。ところが、球状カーボンを２０容量％を越えて配合する場合には、それに応じて配合される酸化チタンの配合量が多くなりすぎ、酸化チタンが、シールと接触するロールセルの内表面を粗す恐れがある。また、球状カーボンは比較的高価であるため、球状カーボンを多量に配合することはコスト面で不利である。このような観点から、球状カーボンの配合割合は７．５〜１５容量％とすることがより好ましい。また、球状カーボンの粒子径が小さすぎる場合には、サクションロールシールの摩耗粉中に微細な球状カーボンが含まれて紙を汚すおそれがあり、また球状カーボンの粒子径が大きすぎる場合には、摩擦摩耗特性が発現されにくくなる。このような観点から、球状カーボンの平均粒子径は１〜２０μｍの範囲内であることが好ましい。
【００１６】
前記ゴム組成物中で、酸化チタンは、球状カーボンを含むゴム組成物から成形されるサクションロールシールの色調を白色化し、シールの摩耗粉による紙の汚れを低減する。また、酸化チタンを少量配合することで、摺動相手面であるサクションロールセル内表面を僅かに削り取り、固体潤滑剤である球状カーボンとマトリックスである合成ゴムからなる安定な移着膜がロールセルの内表面に形成されることで、サクションロールシールとサクションロールセル内表面との間の摩擦がより低減されるという効果も期待できると考えられる。酸化チタンの配合割合は、シールを白色化して摩耗粉による紙の汚染を低減されるため、球状カーボンの配合量の１／３程度は添加することが好ましく、ゴム組成物中に少なくとも１容量％は添加することが必要である。一方、酸化チタンの配合量が多くなると、シールの摺動相手面であるロールセル内表面を必要以上に粗すおそれがあり、７容量％以上を添加することは好ましくない。従って、ゴム組成物中の酸化チタンの配合割合としては、１〜７容量％、より好ましくは２．５〜５容量％、特に好ましくは２．５〜３容量％の範囲である。また、酸化チタンには、その結晶型としてルチル型、アナタース型などがあるが、ルチル型はサクションロースセル内表面を粗す程度が低いことから、本発明で使用する酸化チタンとして好ましい。また、酸化チタンには、アルミナ表面処理などの表面処理を行ったものがあるが、表面処理を行っていないもののほうがサクションロースセル内表面を粗す程度が低いことから好ましい。
【００１７】
前記ゴム組成物中に配合されるフェノール樹脂は、該ゴム組成物から成形されるサクションロールシールに適度の曲げ強度を付与し、たわみを減少させてシールの取り扱い性を向上させるものである。このフェノール樹脂としては特に限定されるものではなく、例えば一般的なストレートノボラックやその変性タイプのものを使用することができる。具体的なフェノール樹脂としては、住友ベークライト（株）のゴム成形品配合用フェノール樹脂であるＰＲ−１２６８６Ｒ、旭有機材工業（株）のゴム用フェノール樹脂などを使用することができる。前記ゴム組成物中でのフェノール樹脂の配合割合は、５〜１２容量％とすることが好ましい。フェノール樹脂の配合量が５容量％未満では、サクションロールシールの曲げ強度などの機械的強度を向上する効果が得られ難く、サクションロールシールがたわみ易く、取り扱い性が悪くなる。また、フェノール樹脂の配合量が多すぎる場合には、サクションロールシールが吸水しやすくなり、寸法安定性などの点で従来のフェノール樹脂系シール材からなるサクションロールシールと同様の問題が発生するおそれがあるので好ましくない。
【００１８】
また、前記ゴム組成物中で加硫剤は、合成ゴムを加硫硬化させてシールを成形するために添加されるものであり、合成ゴム成形材における一般的な処方である。従って、加硫剤としては、一般的な硫黄や加硫促進剤を使用することができる。また、その配合割合としては、合成ゴムに対してそれぞれ１〜３倍程度でよい。なお、硫黄の配合量を多くすることでサクションロールシールの強度を大きくすることも可能であるが、あまり強度を上げるとロールセル内表面を粗すおそれがあるので、硫黄を過剰に配合することは好ましくない。
【００１９】
前記ゴム組成物の残りの成分は充填材である。この充填材は増量剤として前記ゴム組成物に配合される。充填材としては、一般的にゴム成形材に添加される鉱物系充填材を使用することができる。鉱物系充填材としては、例えば、タルク、カオリン、白雲母などが挙げられる。鉱物系充填材としてはクレーもあるが、クレーの場合には摺動相手面であるロールセル内表面を粗す傾向が強いのであまり好ましくはない。
【００２０】
通常、サクションロールシールは、高さ（厚さ）が３０〜６０ｍｍ程度、巾が１８〜７５ｍｍ程度、長さが１，０００〜１０，０００ｍｍの細長い形状をしている。本発明のサクションロールシールは、上記のようなゴム組成物の各成分を混合し、該混合物を混練し、これをプレス成形機で前記シール形状に応じた所定の金型を用いて加圧、加熱する圧縮成形により得ることができる。前記組成物の混練は、ロール混練機、ニーダー、バンバリーミキサーなどの公知の混練機を用いて行うことができる。成形時の温度は特に限定されるものではなく、使用する合成ゴム、加硫剤、フェノール樹脂などの種類、配合量により適宜設定することができるが、一般的には１４０〜１８０℃、例えば１６０℃程度である。また、プレス成形機による成形圧も特に限定されるものではなく、一般的なゴム成形材と同様でよく例えば４〜６ＭＰａ程度である。また、本発明のサクションロールシールは、前記ゴム組成物の混練物から押し出し成形により成形することも可能であり、押し出し成形された成形品を所定の長さに切断して使用する。また、必要に応じて切削加工などにより成形後のシール形状を整えてもよい。
【００２１】
【実施例】
表１、２に実施例及び比較例として示す各配合成分（材料）を、表１、２に示すそれぞれの割合で混合し、テスト用のロール練り機にて混練して厚さ１〜２ｍｍのシート状のゴム組成物（シート材）を得た。前記シート材を縦横１００ｍｍのほぼ正方形状にカットし、これを１５〜２０枚積み重ね、１００ｍｍ角金型（内寸；縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×深さ７０ｍｍ、上下型の厚みはそれぞれ３０ｍｍ）の下型に仕込み、下型に上型をセットして、３７トンプレス成形機の熱板間に挟み成形圧６ＭＰａで加圧した。ついで、金型内にセットした温度センサーにより金型内部温度を測定しながらプレス成形機の熱板温度を昇温し、金型内部温度が１５０〜１６０℃に達した後、２０分間保持し、硬化（加硫）を完了した後、脱型し、ゴム成形品を得た。得られた成形品について、摩擦摩耗特性（摩擦係数、摩耗高さ、相手面粗れ）、色調、汚染性、吸水膨張率、曲げ強度、たわみの各項目について評価を行った。また、参考例として、従来のシール材についても同様の測定、評価を行った。これらの測定、評価結果を表１、２に示す。なお、実施例、比較例で使用したシール材の配合成分（材料）および参考例のシール材、並びに各項目の試験方法および評価方法は以下のとおりである。
【００２２】
（１）実施例および比較例に使用したシール材の配合成分（材料）
合成ゴム（１）：ＮＢＲ（ＪＳＲ（株）のＮ２３０Ｓ）。
合成ゴム（２）：ＮＢＲ／ＰＶＣゴム（日本ゼオン（株）の１２３０Ｊ）、ＳＢＲ（ハイスチレン、日本ゼオン（株）の２０５７ＳＳ）およびＮＢＲ（ＪＳＲ（株）のＮ２３０Ｓ）の３種のゴムを、重量比で３６／３０／３４の割合で混合したもの。
フェノール樹脂：住友ベークライト（株）のＰＲ−１２６８６Ｒ、但し、硬化剤（ヘキサミン（ヘキサメチレンテトラミン））を、表１の配合割合外でフェノール樹脂に対して１０重量％添加した。
球状カーボン：鐘紡（株）のベルパールＣ−８００。
酸化チタン（１）：堺化学工業（株）のＲ−３１０（ルチル型、表面処理なし）。
酸化チタン（２）：堺化学工業（株）のＡ−１１０（アナタース型、アルミナ表面処理）。
ＭＣＡ：油化メラミン（株）の有機系白色固体潤滑剤（メラミンイソシアネート。
ＰＥ繊維：東洋紡績（株）の超高分子量ポリエチレン繊維 ダイニーマチョップ（繊度１：デニール（約１．１デシテックス）、繊維長：２ｍｍ）。
タルク：日本ミストロン（株）のミストロンベーパー。
カオリン：土屋カオリン工業（株）の標準タイプ。
クレー：土屋カオリン工業（株）の標準タイプ。
加硫剤：硫黄、加硫促進剤。
【００２３】
（２）参考例のシール材
参考例１：フェノール樹脂積層材（ポリエチレンパルプと他の繊維とを混抄した混抄紙にフェノール樹脂を含浸した含浸紙を積層し、加圧加熱成形したもの）。
参考例２：黒鉛系ゴム成形材（合成ゴムをマトリックスとし、固体潤滑材として黒鉛を２５〜３５重量％含有したもの）。
【００２４】
（３）試験方法、評価方法
（３−１）摩擦摩耗試験
試験方法：図２に示す構造のスピンデル式（ピンオンリングタイプ）摩擦摩耗試験機を用い、以下に示す条件で、直径４８ｍｍφ×２０ｍｍ巾の相手リング（試験軸）に１０ｍｍ角の立方体形の試験片（相手リングとの摺動面は相手リングの外周面に添うように予め２４ｍｍＲにアール加工した）を所定の荷重で負荷し、相手リングを回転させて摺動させる。
（試験条件）
面圧：０．５ＭＰａ。
摺動速度：１０ｍ／ｓ。
相手リング材：ＳＵＳ３０４（２４ｍｍＲ）。
相手リングの表面粗さ：３〜５μｍ。
試験片寸法：１辺１０ｍｍの立方体。
潤滑：水潤滑（水量１００ｃｃ／分）、無潤滑。
試験時間（摺動時間）：２０時間。
試験温度：常温。
（評価方法）
摩擦係数：相手リングの回転軸に設けた回転トルクメーターで摩擦力を測定し、測定された摩擦力の値を荷重で除して摩擦係数を求めた。
摩耗高さ：試験開始から終了までの間の試験片の高さの変化量を摩耗高さ測定用ダイアルゲージで測定し、摩耗高さとした。
相手面粗れ：摺動試験後の相手リングの表面粗さを表面粗さ計（（株）東京精密のサーフコム５５０Ａ）にて測定し、摩耗痕の有無、摩耗深さにより、以下に基準で評価した。
なし：摩耗痕（主にスクラッチ（引っ掻き傷））が認められない。
わずかにあり：摩耗痕の深さが３μｍ以下。
少しあり：深さが３〜７μｍの摩耗痕が１〜数本認められる。
あり：深さが７μｍ以上の摩耗痕が１〜数本認められる、またはスクラッチでない全体的な摩耗が７μｍ以上。
【００２５】
（３−２）色調
成形品の色を目視で判定した。
【００２６】
（３−３）吸水膨張率
試験片寸法：５０ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍ（厚）を２３℃±１℃の水中に１００時間浸漬し、寸法変化を評価した。
【００２７】
（３−４）汚染性
スピンドル摩擦摩耗試験機による水潤滑時における摩擦摩耗試験での排水をビーカーに取り、排水の色を目視で判定した。
【００２８】
（３−５）曲げ強度、たわみ
（株）島津製作所のオートグラフＡＧＳ１０００Ｂを用い、試験片寸法１０ｍｍ×８０ｍｍ×４ｍｍ（厚）、スパン６０ｍｍで、ＪＩＳ Ｋ７２０３に準拠して測定した。
【００２９】
【表１】

【００３０】
【表２】

【００３１】
表１の実施例の評価結果から、本発明に係るサクションロールシールに使用されるシール材は、摩擦摩耗特性（摩擦係数、摩耗高さ、相手面粗れ）に優れ、、更には曲げ強度、たわみといった機械的強度にも優れ、取り扱い性のよいサクションロールシールを得ることができることが分かる。また、実施例と比較例１との比較から、酸化チタンの配合割合が多いとシールの色調の白色化は進むものの相手面の粗れが顕著となること、実施例と比較例２との比較から、酸化チタンを配合しないとシールの色調が濃く（暗く）なり、汚染性が悪くなること、さらに、実施例と比較例３、４から、球状カーボンを固体潤滑剤として用いることで摩擦係数が小さく、摩耗高さも小さくなること、が分かる。また、本発明に係るサクションロールシールに使用されるシール材は、実施例と参考例１との比較から、フェノール樹脂積層材からなるシール材に較べて吸水膨張率が低く、さらに実施例と参考例２との比較から、固体潤滑剤として黒鉛を用いた従来のゴム成形シール材に較べて汚染性が低いことが分かる。また、実施例１と実施例６との比較から、酸化チタンがルチル型のシール材は酸化チタンがアナタース型のシール材に較べて相手面の粗れが少なく、さらに実施例１、５と実施例７との比較から、充填材がタルクやカオリンのシール材は充填材がクレーのシール材に較べて相手面の粗れが少ないことが分かる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る抄紙機のサクションロールシールは、合成ゴム３５〜７５容量％、球状カーボン３〜２０容量％、酸化チタン１〜１０容量％、フェノール樹脂５〜１２容量％及び加硫剤を含有し、残部が充填材からなるゴム組成物を成形してなり、以下のような効果を奏する。
（１）合成ゴムをマトリックスとするゴム組成物から成形されることから、フェノール樹脂系シール材を用いたサクションロールシールのような吸水膨張性による問題を生じない。
（２）固体潤滑剤としての球状カーボンは、本来的に潤滑性を有するカーボンが球状であることから、黒鉛に較べて摺動相手との接触面積が減少し、優れた潤滑特性を有し、黒鉛に較べて少量の添加量で黒鉛と同等の摺動特性を示すことに加えて、黒鉛のような微細な粉砕片を含まず、しかも黒鉛に較べて破損しにくい。従って、黒鉛を使用したシール材に較べて、シールの摩耗粉による紙の汚れを低減することができる。
（３）ゴム組成物に少量の酸化チタンを配合することで、シールの色調が白色化されることから、該シールの摩耗粉による紙の汚染が抑制される（目立たなくなる）。
（４）添加された酸化チタンが摺動相手面であるサクションロールセルの内表面を僅かに削り取り、固体潤滑剤としての球状カーボンと合成ゴムとからなる安定な移着膜がロールセル内表面に形成されることにより、サクションロールセル内表面の摩耗低減効果が期待できる。
（５）ゴム組成物に少量のフェノール樹脂を配合することで、成形品に適度な強度が与えられ、従来のゴム成形材に較べてたわみが少なく、取り扱い性に優れている。
【００３３】
前記ゴム組成物が、合成ゴム４０〜５５容量％、球状カーボン７．５〜１５容量％、酸化チタン２．５〜３容量％を含有すると、上記（１）〜（４）の効果がより顕著となる。
【００３４】
前記球状カーボンが微粒子状フェノール樹脂を高温焼成して炭化させたものであるとき、また前記球状カーボンの平均粒子径が１〜２０μｍであると、前記（２）の球状カーボンによる効果がより顕著である。
【００３５】
前記酸化チタンが、結晶構造がルチル型であると、本サクションロールシールの摺動相手面であるサクションロールセルの内表面の粗れを少なくすることができ、好ましい。
【００３６】
前記充填材が、タルク及び／又はカオリンであると、本サクションロールシールの摺動相手面であるサクションロールセルの内表面の粗れを少なくすることができ、好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】サクションロールの概略を示す要部の断面図。
【図２】スピンデル式摩擦摩耗試験機の概略図。
【符号の説明】
１：サクションロール、 ２：サクションボックス、 ３：ロールセル、 ４：真空吸引部、 ５：紙、 ６：孔、 ７：サイドシール、 ８：サイレンサシール、 ９：エンドデッケル、 １０：シールホルダー、 １１：シールホルダー、 １２：エアローディングチューブ、 １３：エアローディングチューブ、
Ａ：ロール回転方向。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a suction roll seal of a paper machine, and more particularly to a suction roll seal suitable as a seal for a vacuum suction portion for water absorption in a suction roll such as a couch roll, a pickup roll, and a press roll in a paper machine. It is.
[0002]
[Prior art]
FIG. 1 shows an outline of a suction roll in a paper machine. In the suction roll 1, a suction roll cell 3 rotates at a high speed around a fixed (stationary) suction box 2, and a space formed by the suction box 2 and the suction roll cell 3 (vacuum suction part) By making the vacuum 4), the water contained in the paper 5 conveyed on the outer surface of the suction roll cell 3 in the same direction as the rotation direction A of the suction roll cell 3 is removed from the hole 6 of the suction roll cell 3. Is sucked into the vacuum suction part 4 and dehydrated. A seal (suction roll seal) is provided between the suction box 2 and the suction roll cell 3 in order to evacuate the vacuum suction unit 4. Generally, this suction roll seal is in the lateral direction of paper 5 (the direction orthogonal to the direction in which paper 5 is conveyed (rotation direction A of the roll)) on the side where paper 5 approaches the roll (left side in FIG. 1). The side seal 7 used, the silencer seal 8 used in the lateral direction of the paper 5 on the side where the paper 5 moves away from the roll (right side in FIG. 1), and the vertical direction of the paper 5 on both sides of the roll (paper Three kinds of seals of an end deckle 9 used in the direction in which 5 is conveyed (the same direction as the rotation direction A of the roll) are used, and the suction box 2 is provided by the side seal 7, the silencer seal 8, and the end deckles 9 on both sides. The vacuum suction part 4 is configured in a state of surrounding four sides of the opening. Usually, the side seal 7 and the silencer seal 8 are supported by the seal holders 10 and 11 so as to be movable up and down, respectively, and pressure is applied to the air loading tubes 12 and 13 provided at the bottoms of the seal holders 10 and 11, respectively. 7 and the silencer seal 8 are lifted and brought into close contact with the inner surface of the suction roll cell 3. Note that the end deckle 9 includes both a vertically sealable type and a fixed type similar to the side seal 7 and the silencer seal 9.
[0003]
Generally, the suction roll cell 3 in the suction roll 1 is made of stainless steel, phosphor bronze or the like. Conventionally, as a sealing material used for a suction roll seal of a paper machine such as a side seal 7, a silencer seal 8, and an end deckle 9, polyethylene pulp and other organic or inorganic fibers, for example, organic fibers such as wood pulp, alfa Phenol resin laminate (for example, refer to Patent Document 1), phenol resin cotton laminate laminated by laminating impregnated paper impregnated with phenol resin on mixed paper obtained by mixing best fiber, carbon fiber, glass fiber, etc. Phenolic resin-based sealing materials such as powder molded products of phenolic resin and rubber have been used. Among these phenol resin-based sealing materials, phenol resin laminates based on the polyethylene pulp mixed paper have been frequently used. However, in recent years, it has been pointed out that the phenol resin-based sealing material as described above has problems such as dimensional change and delamination due to water absorption swelling. That is, the suction roll seal made of the above-mentioned phenol resin-based sealing material absorbs water with time and expands due to its water absorbability, and the side seal 7 and the silencer seal 8 from the seal holders 10 and 11 supporting them. The problem that it cannot be removed, and the air loading tubes 12 and 13 cannot lift the seal, the seals do not come into contact with the inner surface of the suction roll cell 3, the vacuum degree of the vacuum suction part 4 decreases, and the moisture of the paper 5 It has been pointed out that a vacuum cannot be sucked. In addition, as a sealing material for a suction roll, a graphite-based rubber molding material using graphite as a solid lubricant has been used for a long time. In the case of this rubber molding material, since it is a material having a synthetic rubber as a matrix, there is no problem due to water absorption expansion as in the case of the phenol resin sealing material. However, a suction roll seal made of a graphite-based rubber molding material needs to add a large amount of graphite in order to obtain sliding characteristics required as a suction roll seal. For this reason, graphite used as a solid lubricant for seals is contained in a large amount of wear powder generated by friction between the seal and the suction roll cell, and in the case of graphite, it is amorphous and fragile. The seal water containing the wear powder is black due to graphite, and the black seal water scatters and is brought into contact with the outer surface of the suction roll cell 3 because it contains fine particles generated when pulverized. There is a problem of soiling the paper 5 being used.
[0004]
In addition, powdery carbon fine particles (spherical carbon) obtained by carbonizing and firing granular or powdered phenol / formaldehyde resins in a non-oxidizing atmosphere are known as slidability improving materials to be blended with various resins and rubbers ( For example, see Patent Document 2.) Further, a resin composition or a sliding material obtained by adding the powdery carbon fine particles (spherical carbon) to a thermoplastic resin such as polyamide, polyacetal, polyester resin, or fluororesin is also known ( (For example, see Patent Documents 3 and 4). In the case of the spherical carbon, the sliding properties required for the suction roll seal can be obtained with a smaller amount of use than the graphite conventionally used as the solid lubricant (slidability improving material) of the suction roll seal. It is harder to break than graphite. For this reason, it is expected that the use of spherical carbon as the solid lubricant for the suction roll seal will reduce paper stains compared to the case of using graphite. However, since spherical carbon is black as well as graphite, simply using spherical carbon instead of graphite is not enough to prevent paper stains because the sealing water is also black. .
[0005]
Further, in the case of a rubber molded material, the bending strength is usually small and the deflection is large compared to a phenol resin laminate. However, the side seal 7 and the silencer seal 8 used for the suction roll seal have a maximum length of 10m, and if they are large in deflection, they are easy to break during transportation, installation on the suction roll, or replacement. It is necessary to handle with a large number of people, and handling is difficult.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 54-28379 A
[Patent Document 2]
JP-A 63-129006
[Patent Document 3]
JP-A-63-130666
[Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-20568
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the problem of the suction roll seal in the paper machine as described above, the present invention has no problem due to water-absorbing expansibility like a seal made of a phenol resin-based seal material, and does not contaminate the paper with abrasion powder. It is intended to provide a suction roll seal having an appropriate strength and good handleability.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the suction roll seal according to the present invention is made of synthetic rubber 35 to 75% by volume, spherical carbon 3 to 20% by volume, titanium oxide 1 to 10% by volume, phenol resin 5 to 12% by volume. And a rubber composition containing a vulcanizing agent and the balance being a filler.
[0009]
Since the suction roll seal according to the present invention as described above is molded from a rubber composition using a synthetic rubber as a matrix, it does not cause a problem due to water-absorbing expansion like a suction roll seal made of a phenol resin-based seal material. . In addition, although spherical carbon is used as a solid lubricant, since this spherical carbon is essentially spherical in terms of lubricity, the contact area with the sliding partner is reduced compared to graphite, It has excellent lubrication properties and exhibits sliding properties equivalent to graphite with a small addition amount compared to graphite. Moreover, spherical carbon does not contain fine pulverized pieces such as graphite, and is less susceptible to damage than graphite. Therefore, by using spherical carbon as a solid lubricant (slidability improver) in the rubber composition for molding the seal, it reduces paper stains due to seal wear powder compared to the case of using graphite. Can do. In addition, by blending a small amount of titanium oxide with the rubber composition, the color tone of the seal is whitened, and contamination of the paper due to the abrasion powder of the seal is suppressed (not noticeable). Furthermore, the added titanium oxide slightly scrapes the inner surface of the suction roll cell, which is the sliding counterpart surface, and a stable transfer film made of spherical carbon and synthetic rubber as a solid lubricant is formed on the inner surface of the suction roll cell. By forming, the effect that the abrasion of the inner surface of the suction roll cell is reduced can also be expected. Further, by blending a small amount of phenolic resin with the rubber composition, the molded product is given an appropriate strength, has less deflection than conventional rubber molding materials, and has excellent handleability.
[0010]
Furthermore, it is more preferable that the rubber composition contains 40 to 55% by volume of synthetic rubber, 7.5 to 15% by volume of spherical carbon, and 2.5 to 3% by volume of titanium oxide. Moreover, it is preferable that the spherical carbon is obtained by carbonizing a fine phenolic resin by baking at high temperature, and the spherical carbon has an average particle diameter of 1 to 20 μm.
[0011]
The titanium oxide preferably has a rutile type crystal structure.
[0012]
Furthermore, it is preferable to use talc and / or kaolin as the filler.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The suction roll seal of the paper machine according to the present invention contains 35 to 75% by volume of synthetic rubber, 3 to 20% by volume of spherical carbon, 1 to 10% by volume of titanium oxide, 5 to 12% by volume of phenol resin, and a vulcanizing agent. The rubber composition is formed by forming a rubber composition with the balance being a filler, and the rubber composition contains 40 to 55 vol% of synthetic rubber, 7.5 to 15 vol% of spherical carbon, and 2.5 to 3 of titanium oxide. It is more preferable to contain the volume%.
[0014]
The synthetic rubber in the rubber composition serves as a matrix for the composition. In this way, by forming a suction roll seal with a composition containing a synthetic rubber as a matrix, it has the elasticity required as a seal material, and there is no problem due to water absorption expansion like a seal made of a phenol resin-based seal material. A suction roll seal can be obtained. The synthetic rubber used in the present invention is not particularly limited. For example, nitrile rubber (NBR; high nitrile content, medium / high nitrile content), styrene butadiene rubber (SBR: high styrene included), NBR / polyvinyl chloride (PVC) ) Series rubber. Examples of the NBR include N230S from JSR Corporation, Nipol 1042, 1041 and DN003 from Nippon Zeon Corporation. Examples of the SBR include 2057SS from Nippon Zeon Co., Ltd., and high styrene 0051 from JSR Corporation. Further, examples of the NBR / PVC rubber include 1203J from Nippon Zeon Co., Ltd. and NV7 from JSR Corporation. The blending ratio of the synthetic rubber in the rubber composition is preferably in the range of 35 to 75% by volume, and more preferably in the range of 40 to 55% by volume from the viewpoint of moldability. When the blending ratio of the synthetic rubber is less than 35% by volume, the elasticity as a sealing material is poor. Further, when the blending ratio of the synthetic rubber exceeds 75% by volume, the sealing material becomes too soft and the handleability is deteriorated, and the ratio of other components such as spherical carbon, titanium oxide, and filler is decreased, and frictional wear, Sliding characteristics etc. are reduced. From this point of view, when the blending amount of the synthetic rubber is relatively small even within the above range, a hard and highly filled rubber is used as the synthetic rubber, and the blending ratio of the phenol resin is increased to increase the hardness of the rubber composition. It is preferable that the amount of the synthetic rubber is relatively large even within the above range, and it is preferable to increase the hard rubber to reduce the phenol resin.
[0015]
The spherical carbon used in the present invention acts as a solid lubricant (slidability improving material) in the rubber composition and imparts the wear friction characteristics necessary for the suction roll seal. Examples of the spherical carbon are those obtained by carbonizing fine-part phenolic resin by high-temperature firing. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-129006 (Patent Document 2) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-130666 (Patent Document). It is produced by the method described in 3). Specific examples of spherical carbon obtained by carbonizing fine phenolic resin by high-temperature firing include Bell Pearl (registered trademark) C type (C800, C2000), which are glassy carbon fine particles of Kanebo Corporation. Examples of the spherical carbon other than the above include spherical carbon fine particle mesocarbon microbeads (Osaka Gas Chemical Co., Ltd.) which are by-products in the process of generating the spinning pitch. Further, as spherical carbon, there is a carbonaceous (including graphite) mechanically spherical, which can also be used in the present invention. The blending ratio of the spherical carbon in the rubber composition is preferably in the range of 3 to 20% by volume. When the blending ratio of the spherical carbon is less than 3% by volume, it becomes difficult to satisfy the friction and wear characteristics required as a suction roll seal. On the other hand, in order to suppress paper contamination due to seal wear powder, it is necessary to blend titanium oxide in an amount corresponding to the blending amount of spherical carbon. It is preferable to mix. However, when the spherical carbon is blended in excess of 20% by volume, the blending amount of titanium oxide blended accordingly increases, and the titanium oxide may roughen the inner surface of the roll cell in contact with the seal. is there. Moreover, since spherical carbon is comparatively expensive, it is disadvantageous in terms of cost to add a large amount of spherical carbon. From such a viewpoint, the blending ratio of the spherical carbon is more preferably 7.5 to 15% by volume. In addition, if the spherical carbon particle size is too small, there is a risk of contaminating the paper containing fine spherical carbon in the wear powder of the suction roll seal, and if the spherical carbon particle size is too large, Friction and wear characteristics are hardly exhibited. From such a viewpoint, the average particle diameter of the spherical carbon is preferably in the range of 1 to 20 μm.
[0016]
In the rubber composition, titanium oxide whitens the color tone of the suction roll seal formed from the rubber composition containing spherical carbon, and reduces paper stains due to the abrasion powder of the seal. In addition, by blending a small amount of titanium oxide, the inner surface of the suction roll cell, which is the sliding counterpart, is slightly scraped, and a stable transfer film made of spherical carbon, which is a solid lubricant, and synthetic rubber, which is a matrix, is formed in the roll cell. By forming on the inner surface, it is considered that the effect that the friction between the suction roll seal and the inner surface of the suction roll cell is further reduced can be expected. The proportion of titanium oxide is preferably about 1/3 of the amount of spherical carbon added to the rubber composition because the seal is whitened to reduce paper contamination by abrasion powder. Must be added. On the other hand, if the amount of titanium oxide is increased, the inner surface of the roll cell, which is the sliding surface of the seal, may be roughened more than necessary, and it is not preferable to add 7% by volume or more. Therefore, the blending ratio of titanium oxide in the rubber composition is 1 to 7% by volume, more preferably 2.5 to 5% by volume, and particularly preferably 2.5 to 3% by volume. Titanium oxide includes a rutile type and an anatase type as its crystal type, and the rutile type is preferable as the titanium oxide used in the present invention because it has a low degree of roughening the inner surface of the suction sucrose cell. Further, some titanium oxides have been subjected to a surface treatment such as alumina surface treatment, but those not subjected to the surface treatment are preferred because the degree of roughening the surface in the suction sucrose cell is low.
[0017]
The phenol resin blended in the rubber composition imparts an appropriate bending strength to the suction roll seal molded from the rubber composition, reduces the deflection, and improves the handleability of the seal. The phenol resin is not particularly limited, and for example, a general straight novolac or a modified type thereof can be used. Specific examples of the phenol resin include PR-12686R, which is a phenol resin for rubber molded product blended by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., and a phenol resin for rubber produced by Asahi Organic Materials Co., Ltd. The blending ratio of the phenol resin in the rubber composition is preferably 5 to 12% by volume. When the blending amount of the phenol resin is less than 5% by volume, the effect of improving the mechanical strength such as the bending strength of the suction roll seal is hardly obtained, the suction roll seal is easily bent, and the handleability is deteriorated. Moreover, when the amount of the phenol resin is too large, the suction roll seal is likely to absorb water, and the same problem as the suction roll seal made of a conventional phenol resin-based sealing material may occur in terms of dimensional stability. This is not preferable.
[0018]
The vulcanizing agent in the rubber composition is added to vulcanize and cure synthetic rubber to form a seal, and is a general prescription for synthetic rubber moldings. Therefore, general sulfur or a vulcanization accelerator can be used as the vulcanizing agent. Further, the blending ratio thereof may be about 1 to 3 times each of the synthetic rubber. In addition, it is possible to increase the strength of the suction roll seal by increasing the amount of sulfur, but if the strength is increased too much, there is a risk of roughening the inner surface of the roll cell. It is not preferable.
[0019]
The remaining component of the rubber composition is a filler. This filler is blended in the rubber composition as an extender. As the filler, a mineral filler generally added to a rubber molding material can be used. Examples of the mineral filler include talc, kaolin and muscovite. There is also clay as a mineral filler, but in the case of clay, it is not so preferable because the inner surface of the roll cell, which is a sliding mating surface, tends to be rough.
[0020]
Usually, the suction roll seal has an elongated shape with a height (thickness) of about 30 to 60 mm, a width of about 18 to 75 mm, and a length of 1,000 to 10,000 mm. The suction roll seal of the present invention mixes the components of the rubber composition as described above, kneads the mixture, and pressurizes the mixture using a predetermined mold corresponding to the seal shape with a press molding machine. It can be obtained by compression molding with heating. The composition can be kneaded using a known kneader such as a roll kneader, a kneader, or a Banbury mixer. The temperature at the time of molding is not particularly limited and can be appropriately set depending on the type and blending amount of synthetic rubber, vulcanizing agent, phenol resin, etc. to be used, but generally 140 to 180 ° C., for example 160 It is about ℃. Further, the molding pressure by the press molding machine is not particularly limited, and may be the same as that of a general rubber molding material, for example, about 4 to 6 MPa. The suction roll seal of the present invention can be molded from the kneaded product of the rubber composition by extrusion molding, and the molded product that has been extruded is cut into a predetermined length and used. Moreover, you may arrange the seal shape after shaping | molding by cutting etc. as needed.
[0021]
【Example】
Each compounding ingredient (material) shown as an example and a comparative example in Tables 1 and 2 is mixed at the respective ratios shown in Tables 1 and 2, and kneaded in a roll kneader for testing to a thickness of 1 to 2 mm. A sheet-like rubber composition (sheet material) was obtained. The sheet material is cut into a substantially square shape with a length and width of 100 mm, and 15 to 20 sheets are stacked. Under a 100 mm square die (inside dimensions: length 100 mm × width 100 mm × depth 70 mm, upper and lower mold thicknesses are 30 mm each) The mold was charged, the upper mold was set on the lower mold, and it was sandwiched between hot plates of a 37-ton press molding machine and pressed with a molding pressure of 6 MPa. Next, while measuring the mold internal temperature with a temperature sensor set in the mold, the temperature of the hot plate of the press molding machine is increased, and after the mold internal temperature reaches 150 to 160 ° C., it is held for 20 minutes, After completing the curing (vulcanization), the mold was removed to obtain a rubber molded product. The obtained molded product was evaluated for each item of friction and wear characteristics (friction coefficient, wear height, mating surface roughness), color tone, contamination, water expansion coefficient, bending strength, and deflection. As a reference example, the same measurement and evaluation were performed for a conventional sealing material. These measurement and evaluation results are shown in Tables 1 and 2. In addition, the compounding component (material) of the sealing material used by the Example and the comparative example, the sealing material of a reference example, and the test method and evaluation method of each item are as follows.
[0022]
(1) Compounding ingredients (materials) of sealing materials used in Examples and Comparative Examples
Synthetic rubber (1): NBR (N230S of JSR Corporation).
Synthetic rubber (2): NBR / PVC rubber (1230J from Nippon Zeon Co., Ltd.), SBR (high styrene, 2057SS from Nippon Zeon Co., Ltd.) and NBR (N230S from JSR Corporation) Mixed at a weight ratio of 36/30/34.
Phenol resin: PR-12686R of Sumitomo Bakelite Co., Ltd. However, a curing agent (hexamine (hexamethylenetetramine)) was added at 10% by weight with respect to the phenol resin outside the blending ratio in Table 1.
Spherical carbon: Bell Pearl C-800 from Kanebo Co., Ltd.
Titanium oxide (1): R-310 (rutile type, no surface treatment) of Sakai Chemical Industry Co., Ltd.
Titanium oxide (2): A-110 (Anatase type, alumina surface treatment) of Sakai Chemical Industry Co., Ltd.
MCA: Organic white solid lubricant (melamine isocyanate, manufactured by Yuka Melamine Co., Ltd.)
PE fiber: Toyobo Co., Ltd. ultra high molecular weight polyethylene fiber Dyneema chop (fineness 1: denier (about 1.1 dtex), fiber length: 2 mm).
Talc: Mistrone Vapor from Nippon Mistron Co., Ltd.
Kaolin: Standard type from Tsuchiya Kaolin Industry Co., Ltd.
Clay: Standard type from Tsuchiya Kaolin Industry Co., Ltd.
Vulcanizing agent: sulfur, vulcanization accelerator.
[0023]
(2) Seal material of reference example
Reference Example 1: Phenol resin laminate (laminated impregnated paper impregnated with phenol resin on mixed paper obtained by mixing polyethylene pulp and other fibers, and pressurizing and heating).
Reference Example 2: Graphite-based rubber molding material (containing synthetic rubber as a matrix and graphite as a solid lubricant in an amount of 25 to 35% by weight).
[0024]
(3) Test method and evaluation method
(3-1) Friction and wear test
Test method: Using a Spindel type (pin-on-ring type) friction and wear tester having the structure shown in FIG. 2, a 10 mm square test on a 48 mm diameter × 20 mm wide mating ring (test axis) under the following conditions A piece (the sliding surface with the mating ring is rounded to 24 mmR in advance so as to follow the outer peripheral surface of the mating ring) is loaded with a predetermined load, and the mating ring is rotated and slid.
(Test conditions)
Surface pressure: 0.5 MPa.
Sliding speed: 10 m / s.
Counter ring material: SUS304 (24 mmR).
Surface roughness of mating ring: 3 to 5 μm.
Specimen size: a cube with a side of 10 mm.
Lubrication: Water lubrication (water amount 100 cc / min), no lubrication.
Test time (sliding time): 20 hours.
Test temperature: normal temperature.
(Evaluation methods)
Friction coefficient: The frictional force was measured with a rotational torque meter provided on the rotating shaft of the mating ring, and the value of the measured frictional force was divided by the load to obtain the frictional coefficient.
Wear height: The amount of change in the height of the test piece from the start to the end of the test was measured with a dial gauge for wear height measurement to determine the wear height.
Roughness of the mating surface: The surface roughness of the mating ring after the sliding test was measured with a surface roughness meter (Surfcom 550A from Tokyo Seimitsu Co., Ltd.). evaluated.
None: No wear marks (mainly scratches).
Slightly present: wear scar depth is 3 μm or less.
There is a little: 1 to several wear marks having a depth of 3 to 7 μm are observed.
Yes: One to several wear marks having a depth of 7 μm or more are observed, or the overall wear that is not scratched is 7 μm or more.
[0025]
(3-2) Color tone
The color of the molded product was judged visually.
[0026]
(3-3) Water absorption expansion coefficient
Test piece dimensions: 50 mm × 100 mm × 10 mm (thickness) was immersed in water at 23 ° C. ± 1 ° C. for 100 hours, and the dimensional change was evaluated.
[0027]
(3-4) Pollution
The drainage from the frictional wear test during water lubrication by a spindle frictional wear tester was taken into a beaker, and the color of the drainage was judged visually.
[0028]
(3-5) Bending strength, deflection
Using an autograph AGS1000B manufactured by Shimadzu Corporation, the test piece size was 10 mm × 80 mm × 4 mm (thickness) and the span was 60 mm, and the measurement was performed according to JIS K7203.
[0029]
[Table 1]

[0030]
[Table 2]

[0031]
From the evaluation results of the examples in Table 1, the sealing material used for the suction roll seal according to the present invention is excellent in friction wear characteristics (friction coefficient, wear height, mating surface roughness), and further, bending strength, It can be seen that a suction roll seal excellent in mechanical strength such as deflection and easy to handle can be obtained. Further, from the comparison between the example and the comparative example 1, when the blending ratio of titanium oxide is large, the white color of the seal progresses, but the roughness of the mating surface becomes remarkable, and the comparison between the example and the comparative example 2 Therefore, if the titanium oxide is not blended, the color tone of the seal becomes darker (darker) and the contamination becomes worse. Further, from Examples and Comparative Examples 3 and 4, the friction coefficient is increased by using spherical carbon as a solid lubricant. It turns out that it is small and wear height also becomes small. Moreover, the sealing material used for the suction roll seal according to the present invention has a lower water absorption expansion coefficient than the sealing material made of a phenolic resin laminate from the comparison between the example and the reference example 1, and the examples and the reference. From the comparison with Example 2, it can be seen that the contamination property is low as compared with the conventional rubber molded sealing material using graphite as a solid lubricant. Further, from the comparison between Example 1 and Example 6, the titanium oxide rutile type sealing material is less rough on the mating surface than the titanium oxide anatase type sealing material. From the comparison with Example 7, it can be seen that the sealing material of the talc or kaolin filler is less rough on the mating surface than the sealing material of the clay.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, the suction roll seal of the paper machine according to the present invention is composed of 35 to 75% by volume of synthetic rubber, 3 to 20% by volume of spherical carbon, 1 to 10% by volume of titanium oxide, 5 to 12% by volume of phenolic resin, and additive. A rubber composition containing a sulfurizing agent and the balance being made of a filler is molded and has the following effects.
(1) Since it is molded from a rubber composition using a synthetic rubber as a matrix, there is no problem due to water absorption expansion like a suction roll seal using a phenol resin-based sealing material.
(2) Spherical carbon as a solid lubricant is essentially spherical in lubricity, so the contact area with the sliding partner is reduced compared to graphite, and has excellent lubrication characteristics. In addition to exhibiting sliding properties equivalent to graphite with a small addition amount compared to graphite, it does not contain fine crushed pieces such as graphite, and is less likely to break than graphite. Therefore, paper stains due to seal abrasion powder can be reduced as compared with a sealant using graphite.
(3) By blending a small amount of titanium oxide with the rubber composition, the color tone of the seal is whitened, so that contamination of the paper by the abrasion powder of the seal is suppressed (not noticeable).
(4) Slightly scraping the inner surface of the suction roll cell, where the added titanium oxide is the sliding counterpart, forms a stable transfer film consisting of spherical carbon as a solid lubricant and synthetic rubber on the inner surface of the roll cell As a result, the effect of reducing the wear on the inner surface of the suction roll cell can be expected.
(5) By blending a small amount of phenolic resin into the rubber composition, the molded product is imparted with an appropriate strength, has less deflection than conventional rubber molding materials, and is excellent in handleability.
[0033]
When the rubber composition contains 40 to 55% by volume of synthetic rubber, 7.5 to 15% by volume of spherical carbon, and 2.5 to 3% by volume of titanium oxide, the effects (1) to (4) are more remarkable. It becomes.
[0034]
When the spherical carbon is obtained by carbonizing fine phenolic resin by high-temperature firing, and when the average particle diameter of the spherical carbon is 1 to 20 μm, the effect of the spherical carbon of (2) is more remarkable. is there.
[0035]
It is preferable that the titanium oxide has a rutile type crystal structure, since the roughness of the inner surface of the suction roll cell that is the sliding counterpart surface of the suction roll seal can be reduced.
[0036]
When the filler is talc and / or kaolin, the inner surface of the suction roll cell, which is the sliding counterpart surface of the suction roll seal, can be reduced, which is preferable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part showing an outline of a suction roll.
FIG. 2 is a schematic view of a spindel type frictional wear tester.
[Explanation of symbols]
1: Suction roll, 2: Suction box, 3: Roll cell, 4: Vacuum suction part, 5: Paper, 6: Hole, 7: Side seal, 8: Silencer seal, 9: End deckle, 10: Seal holder, 11: Seal holder, 12: air loading tube, 13: air loading tube,
A: Roll rotation direction.

Claims (6)

合成ゴム３５〜７５容量％、球状カーボン３〜２０容量％、酸化チタン１〜１０容量％、フェノール樹脂５〜１２容量％及び加硫剤を含有し、残部が充填材からなるゴム組成物を成形してなる抄紙機のサクションロールシール。A rubber composition containing 35 to 75% by volume of synthetic rubber, 3 to 20% by volume of spherical carbon, 1 to 10% by volume of titanium oxide, 5 to 12% by volume of phenol resin, and a vulcanizing agent, and the balance is formed of a filler. Suction roll seal for paper machine. 前記ゴム組成物が、合成ゴム４０〜５５容量％、球状カーボン７．５〜１５容量％、酸化チタン２．５〜３容量％を含有する請求項１記載のサクションロールシール。The suction roll seal according to claim 1, wherein the rubber composition contains 40 to 55 vol% of synthetic rubber, 7.5 to 15 vol% of spherical carbon, and 2.5 to 3 vol% of titanium oxide. 前記球状カーボンが微粒子状フェノール樹脂を高温焼成して炭化させたものである請求項１又は２記載のサクションロールシール。The suction roll seal according to claim 1 or 2, wherein the spherical carbon is obtained by carbonizing a particulate phenol resin by high-temperature firing. 前記球状カーボンの平均粒子径が１〜２０μｍである請求項１〜３のいずれかに記載のサクションロールシール。The suction roll seal according to any one of claims 1 to 3, wherein the spherical carbon has an average particle diameter of 1 to 20 µm. 前記酸化チタンの結晶構造がルチル型である請求項１〜４のいずれかに記載のサクションロールシール。The suction roll seal according to any one of claims 1 to 4, wherein the crystal structure of the titanium oxide is a rutile type. 前記充填材が、タルク及び／又はカオリンである請求項１〜５のいずれかに記載のサクションロールシール。The suction roll seal according to any one of claims 1 to 5, wherein the filler is talc and / or kaolin.

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