JP2010248637A - シュープレスベルト - Google Patents

Abstract

【課題】湿紙搾水性が良く、使用中のベルト外周面の損傷（クラックや磨耗）の少なく、溝切削時の切削片、カッター、溝壁どうしの磨耗が少ないために、カッターライフが長く、表面粗さが小さい製紙機械用ベルト（シュープレスベルト）を提供することを目的とする。
【解決手段】シュープレスベルトのフェルト側表面のＭＤ方向に延設されてなる排水溝のＣＭＤ方向断面を台形状または矩形状とし、前記排水溝の溝側壁と溝底部により構成される溝角部が面取りされることによって、問題を解決した。
【選択図】なし

Description

本発明は、抄紙機のプレスパート、その他の類似機械において湿紙およびフェルトからの搾水性を向上させるために使用するシュープレスベルト（以下、単にベルトと言うことがある）に関し、特にシュープレスベルトのフェルト側表面に延設される溝形状に関する。

製紙においては、生産性を向上させるためにプレスパートにおいていかに湿紙からの脱水量を増やすかが大きな問題となる。プレス脱水量を多くする手段として、プレスロールの加圧を上げる、プレスロールの硬度を上げる、などの方法が取り入れられており、中でもシュープレスベルトを介在させて、プレスの際のロールとフェルトの間の加圧時間を長くし脱水効果を向上させる方法が近年多くなってきている。

さらに最近では、シュープレスベルトには搾水した水を効率よく排水するためにフェルト側表面に多数の溝を延設するものが増えてきている。たとえば、図１（特許文献１に記載）のプレスベルトは、フェルト表面に多数の溝を延設し、排水効率を高めたシュープレスベルトである。このシュープレスベルトの溝形状は、開口領域に上向きに発散する２つの側壁と溝底部が、滑らかに遷移する丸みを備えることで、溝の底部コーナー部におけるクラックの発生が防止されるようにしている。

また、図２（特許文献２に記載）の圧搾ジャケットは、側壁が開口領域に斜面を有しており、かつ／または所定の曲線に対応して伸びる球形区分を有している複数の溝、および／または盲孔を圧搾ジャケットが備えており、これにより、圧搾負担時に生ぜしめられる容積減少が阻止されるようにしている。

図３（特許文献３に記載）のシュープレス用ベルトは、プレスロールとシューとの間に、湿紙から搾水するフェルトをのせるベルトにおいて、該プレスロールに向かって高圧で押しつけられるシュープレス用ベルトのフェルト側表面に延設される排水溝であって、該溝の側壁が外側に向けて湾曲した溝形状を有することを特徴とする。

また、図４（特許文献４に記載）のシュープレス用ベルトは、クラックの発生および進展を防止するために、加圧シュー３の軸方向の端部近傍領域Ｓ２もしくはプレスロール１の軸方向の端部近傍領域Ｓ１のうち少なくともいずれか一方を含む軸方向端部近傍領域Ｓ３における排水溝９ａの底が、端部近傍領域Ｓ３以外の領域にある排水溝９ｂの底よりも、補強層６側に突出していることを特徴とする。

特許第３７４９２５６号公報 特開平１１−３３５９９２号公報 特開２００１−９８４８４号公報 特開２００２−３２７３８９号公報

本発明者らは、本技術分野において研究を重ねる中で、シュープレスベルトのフェルト側の表面おいてＭＤ方向に排水溝が延設されてなるシュープレスベルトにおいて、溝壁とランド部あるいは溝底部がそれぞれ平面で直接接続されている場合、その接続部においてベルトの使用中クラックが誘発されやすいという問題に直面した。さらに溝壁、溝底が曲面状であると、溝切削時にカットされた切削片が溝内部に滞留し、この切削片を介してカッターと溝壁が擦過し、磨耗しあい、その結果、溝切削時にカッターが損傷されてカッターライフが短くなるという問題や溝切削面の表面粗さが粗くなってしまうといった問題があった。後者の場合は、排出口の排出能力が低下したり、ベルト使用中に溝壁面や底部、頂部が損傷する原因となっていた。

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、湿紙搾水性がよく、使用中のベルト外周面の損傷（クラックや磨耗）が少なく、溝切削時の切削片、カッター、溝壁どうしの磨耗が少ないために、カッターライフが長く、表面粗さが小さい製紙機械用ベルト（シュープレスベルト）を提供することを目的とする。

本発明者らは、前記シュープレスベルトにおいて、該排水溝のＣＭＤ方向断面を台形状または矩形状とし、該排水溝の溝側壁と溝底部により構成される溝角部が面取りされるシュープレスベルトによって上記課題を解決できることを見出し、本発明に至った。

本発明は、基本的には排水溝が延設されてなる溝形状において、機械横断方向（ＣＭＤ方向）の断面の形状を工夫した製紙用シュープレスベルトに関する発明であり、以下の各技術を基礎とするものである。

（１） プレスロールとシューとの間に配置され、湿紙からの搾水を受容するフェルトを載置し、前記プレスロールに向かって高圧で押しつけられる製紙用シュープレスベルトであって、該抄紙用シュープレスベルトの前記フェルト側の表面にＭＤ方向に延設される排水溝を有し、該排水溝はＣＭＤ方向断面が台形状であり、該排水溝の平面状の溝側壁と平面状の溝底部により構成される溝角部が１つ以上の平面で面取りされる、前記シュープレスベルト。

（２） 排水溝の平面状の溝側壁と平面状のランド部により構成される溝角部が１つ以上の平面または１つ以上の曲面でさらに面取りされる、（１）に記載のシュープレスベルト。

（３） 平面状の溝側壁と平面状の溝ランド部により構成される溝角部、および／または平面状の溝側壁と平面状の溝底部により構成される溝角部が、２つ以上の平面で面取りされる、（１）または（２）に記載のシュープレスベルト。

（４） プレスロールとシューとの間に配置され、湿紙からの搾水を受容するフェルトを載置し、前記プレスロールに向かって高圧で押しつけられる製紙用シュープレスベルトであって、該抄紙用シュープレスベルトの前記フェルト側の表面にＭＤ方向に延設される排水溝を有し、該排水溝はＣＭＤ方向断面が矩形状であり、該排水溝の平面状の溝側壁と平面状の溝底部により構成される溝角部が１つ以上の平面で面取りされる、前記シュープレスベルト。

（５） 排水溝の平面状の溝側壁と平面状のランド部により構成される溝角部が１つ以上の平面または１つ以上の曲面でさらに面取りされる、（４）に記載のシュープレスベルト。

（６） 平面状の溝側壁と平面状の溝ランド部により構成される溝角部、および／または平面状の溝側壁と平面状の溝底部により構成される溝角部が、２つ以上の平面で面取りされる、（４）または（５）に記載のシュープレスベルト。

本発明によれば、シュープレスベルトのフェルト側表面のＭＤ方向に延設されてなる排水溝のＣＭＤ方向溝断面が台形状または矩形状で、前記排水溝側壁と溝底部が１つ以上の平面で面取りされることにより、溝底部角部の使用時のクラックの発生が減少し、溝加工時の切削片、カッター、溝壁どうしの磨耗が小さいために、カッターライフが長く、表面粗さが小さく、排水能力の優れた製紙機械用ベルト（シュープレスベルト）を提供することができる。また、前記排水溝側壁と溝ランド部が１つ以上の平面または曲面で面取りされることにより、溝上部角部の使用時クラックの発生が減少し、さらに圧搾負担時に生ぜしめられる容積減少を防止することができる。

従来のシュープレスベルトを示す図である。 従来の他のシュープレスベルトを示す図である。 従来の他のシュープレスベルトを示す図である。 従来の他のシュープレスベルトを示す図である。 本発明のシュープレスベルトの排水溝を形成する溝切装置である。 クラック試験に使用する装置を示す図である。 搾水試験の概要を示す図である。

本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図５は、本発明の抄紙用シュープレスベルトの排水溝を形成（切削）する装置１の概略図である。

まず、無端状の基体２を２本のロール３、３間に掛けわたし、所定の張力で緊張させる。このロール３は回転自在であり、基体２はロール３の回転方向に進行する。そのような状況下において基体２の上から液状ポリウレタンを適用し、硬化させることにより基体２の全周に亙りポリウレタン層を形成する。しかる後、ポリウレタン層４が設けられた基体２の外周面５に対して溝切装置６を用いて排水溝７を形成する。

また、ＭＤ方向に延設されてなる排水溝のＣＭＤ方向溝断面形状は、溝底部および溝側壁が平面状の、台形状または矩形状である。該排水溝の平面状の溝側壁と平面状の溝底部により構成される溝底部角部は、１つ以上の平面で面取りされる。さらに、該排水溝の平面状の溝側壁と平面状の溝ランド部により構成される溝上部角部が１つ以上の平面または１つ以上の曲面で面取りされてもよい。

本発明では、ＭＤ方向に延設されてなる排水溝が、溝底部および溝側壁が平面状で、ＣＭＤ方向の溝断面が台形状または矩形状で、この２つの面が接続する溝底部角部が１つ以上の平面により面取りされることにより、溝底部角部の損傷が防止されるため、使用時のクラックの発生が減少される。また、切削時の切削片、カッター、溝壁どうしの擦過、磨耗が小さくなり、表面粗さが小さくなることにより、流水抵抗が減少するため、湿紙搾水性が向上し、また加工時の溝切刃の磨耗が減少されることによりカッターライフが延長し、シュープレスベルトの生産性が向上する。

さらに、該排水溝の平面状の溝側壁および溝ランド部の２つの面が接続する溝上部角部が１つ以上の平面または１つ以上の曲面で面取りされることにより、溝上部角部の損傷が防止されるため、使用時のクラックの発生が減少され、さらに圧搾負担時に生ぜしめられる容積減少を防止することができる。

本発明の溝寸法は、溝幅が０．５〜２ｍｍ、溝深さが０．５〜２ｍｍ、隣接する排水溝の間隔が１〜５ｍｍの範囲で調整される。

本発明のシュープレスベルトについて、具体的に以下に示す工程により、実施例１〜１４および比較例１〜４を作成した。
工程１：無端状の基体を２本ロール間に掛け入れ、所定の張力で緊張させる。
工程２：基体の上から液状ポリウレタンを配置し、硬化させることにより基体のシュー側に樹脂層（ポリウレタン層）を形成する。
工程３：上記基体を反転してから、引続き基体の上から液状ポリウレタンを配置し、硬化させることにより基体のフェルト側に樹脂層（ポリウレタン層）を形成して、基体の表裏に樹脂層を有するシュープレスベルトを得る。
工程４：溝形成装置に切削刃の形状を適宜選択し、上記シュープレスベルトのフェルト側表面に切削刃先端を当接させ、フェルト表面に所定の排水溝を形成する。

本発明における溝形状は以下のように調整する。
(1) 溝幅・・・１．０ｍｍ一定。
(2) 溝深さ・・溝深さが深い部分で１．０ｍｍになること。
(3) ＣＭＤ方向に隣接する排水溝の間隔・・１．５４ｍｍ一定。
形成されたＣＭＤ方向溝断面の形態を表１に列記し、表２および３に図示する。

＜性能評価方法＞
製造されたシュープレスベルトについては、以下の試験により性能を評価し、機能順を付けて総合評価する。

＜クラック試験＞
図６に示す装置を用いる。この装置は、実験片Ｓの両端が、クランプハンドＣＨ、ＣＨにより挟持され、クランプハンドＣＨ、ＣＨが、連動して左右方向に往復移動可能に構成されている。なお、この際、実験片Ｓに掛けられる張力は３ｋｇ／ｃｍ、往復速度は４０ｃｍ／秒である。そして、実験片Ｓは、プレスロールＲＲと、プレスシューＰＳとにより加圧される。この際、プレスシューＰＳがプレスロールＲＲ方向に移動することにより、実験片Ｓは加圧される。なお、この圧力は３６ｋｇ／ｃｍ^２である。この装置によりクラックが生じるまでの往復回数を測定する。なお、実験片Ｓの寸法はＭＤ方向４００ｍｍ（クランプハンドＣＨ、ＣＨ間の長さに等しい）、ＣＭＤ方向５０ｍｍである。実験片における評価面（フェルト側面）は、プレスロールＲＲ側に向けられているものである。

評価点Ａ：クラック発生までの回数（単位；万回）が４０万回以上であったもの。
評価点Ｂ：２０万回〜４０万回の範囲のもの。
評価点Ｃ：２０万回以下であったもの。

＜搾水試験＞
図７に示す装置を使用して湿紙搾水テストを行う。本テスト装置は、プレスロールＰＲと対向する位置にベルト本体Ｂを配置するとともに、該ベルト本体Ｂをその内周側から前記プレスロールＰＲに圧迫するようにプレスシューＰＳを配置する。また、前記プレスロールＰＲとベルト本体Ｂとの間には、ナイロン６による１１ｄｔｅｘの短繊維を、坪量が１５００ｇ／ｍ^２となるようニードルパンチ法にて基布に植毛してなるトップ側フェルトとボトム側フェルトＦを配置してなる。いま、ベルト本体Ｂを、プレスロールＰＲとプレスシューＰＳとのニップ圧が１０００ｋＮ／ｍの下で１０００ｍ／分の走行速度で走行させる。そして、前記プレスロールＰＲ上にその上方に設置したノズルＮから３ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で１５リットル／分で水流Ｗを噴射する。このときトップロールは水流Ｗの膜に覆われるとともに、該水流Ｗはトップ側フェルトＦｔおよびボトム側フェルトＦｂに含浸された後、ベルト本体Ｂにも供給される。このような状態において、前記ボトム側フェルトＦｂ上に、水分が７０％含有されている湿紙シートＷＳを載置し、ニップを通過させ、通過後の湿紙シートＷＳの水分を測定する。

評価点Ａ：湿紙水分が４５％以下であったもの。
評価点Ｂ：４５％〜５０％の範囲のもの。
評価点Ｃ：５０％以上であったもの。

＜表面粗さ＞
切削後の２つの溝側壁について、日本工業規格（ＪＩＳ−Ｂ０６０１）で規格化する算術平均粗さ（Ｒａ）の平均値を測定する。
評価点Ａ：算術平均粗さ（Ｒａ）が２μｍ以下であったもの。
評価点Ｂ：２μｍ〜３μｍの範囲のもの。
評価点Ｃ：３μｍ以上であったもの。

＜カッターライフ＞
評価点Ａ：３０００ｍ以上であったもの。
評価点Ｂ：２０００ｍ〜３０００ｍの範囲のもの。
評価点Ｃ：２０００ｍ以下であったもの。

＜機能順位＞
試験結果については、上記各試験のそれぞれの評価点を基に総合評価し、以下の機能順位を付与する。
評価点すべてＡのもの →順位１位
評価点が３つＡで他がＢのもの →順位２位
評価点が２つＡで他がＢのもの →順位３位
評価点が１つＡで他がＢのもの →順位４位
評価点がすべてＢのもの →順位５位
評価点に１つでもＣがあるもの →順位６位

実施例１〜１４および比較例１〜４に係るシュープレスベルトについて、クラック試験、搾水試験、表面粗さの測定、およびカッターライフの測定を行い、性能を評価する。その結果を表４に示す。

表４の結果によれば、溝側壁と溝底部により構成される下部溝角部、および溝側壁と溝ランド部により構成される上部溝角部に面取りを施した実施例５の溝形状が４つの評価試験についていずれも良好な評価が得られており、最もバランスのよいものであった。

他の実施例については実施例５に比べて評価が劣るものの、溝角部に面取りを施さないあるいは溝底部角部に丸みを持たせた比較例１、２、３および４よりも機能順位としては良好であった。

本発明によるシュープレスベルトは、ベルトの使用中にクラックの発生が少なく、排水能力の良いベルトを構成できるので、製紙機械のプレスパート、その他の類似機械において湿紙およびフェルトからの搾水性を向上するために使用するシュープレスベルトとしてきわめて有用であり、さらに、溝側壁および溝底面が平面であるため切削時の切削片の残存が少なくなり、切削片、カッター、溝壁どうしの磨耗が小さいために、カッターライフが長くなるため、製造時においても優れたシュープレスベルトである。

１：排水溝形成装置
２：基体
３：ロール
４：ポリウレタン層
５：外周面
６：溝切装置
７：排水溝
Ｓ：試験片
ＣＨ：クランプハンド
ＰＲ：プレスロール
ＰＳ：プレスシュー
Ｂ：ベルト本体
Ｎ：ノズル
Ｗ：水流
Ｆｔ：トップ側フェルト
Ｆｂ：ボトム側フェルト
ＷＳ：湿紙シート

Claims (6)

1. プレスロールとシューとの間に配置され、湿紙からの搾水を受容するフェルトを載置し、前記プレスロールに向かって高圧で押しつけられる製紙用シュープレスベルトであって、該抄紙用シュープレスベルトの前記フェルト側の表面にＭＤ方向に延設される排水溝を有し、該排水溝はＣＭＤ方向断面が台形状であり、該排水溝の平面状の溝側壁と平面状の溝底部により構成される溝角部が１つ以上の平面で面取りされる、前記シュープレスベルト。
2. 排水溝の平面状の溝側壁と平面状のランド部により構成される溝角部が１つ以上の平面または１つ以上の曲面でさらに面取りされる、請求項１に記載のシュープレスベルト。
3. 平面状の溝側壁と平面状の溝ランド部により構成される溝角部、および／または平面状の溝側壁と平面状の溝底部により構成される溝角部が、２つ以上の平面で面取りされる、請求項１または２に記載のシュープレスベルト。
4. プレスロールとシューとの間に配置され、湿紙からの搾水を受容するフェルトを載置し、前記プレスロールに向かって高圧で押しつけられる製紙用シュープレスベルトであって、該抄紙用シュープレスベルトの前記フェルト側の表面にＭＤ方向に延設される排水溝を有し、該排水溝はＣＭＤ方向断面が矩形状であり、該排水溝の平面状の溝側壁と平面状の溝底部により構成される溝角部が１つ以上の平面で面取りされる、前記シュープレスベルト。
5. 排水溝の平面状の溝側壁と平面状のランド部により構成される溝角部が１つ以上の平面または１つ以上の曲面でさらに面取りされる、請求項４に記載のシュープレスベルト。
6. 平面状の溝側壁と平面状の溝ランド部により構成される溝角部、および／または平面状の溝側壁と平面状の溝底部により構成される溝角部が、２つ以上の平面で面取りされる、請求項４または５に記載のシュープレスベルト。