JP3946221B2 - 製紙用弾性ベルト - Google Patents

Description

この発明は、製紙工業等の分野において、湿紙を加圧脱水処理するために用いられる製紙用弾性ベルトに関し、特に表面に排水溝を有する製紙用弾性ベルトに関するものである。

シュープレス用ベルト等の製紙用弾性ベルトに対する一般的な要求特性として、強度、耐クラック性、耐摩耗性、可撓性および水、油、ガス等に対する非透過性を挙げることができる。これらの諸特性を備えた材料として、ウレタンプレポリマーと硬化剤とを反応させて得られるポリウレタンが一般的に使用されている。

製紙技術においては、プレスされる湿紙から搾り出した水を運び去るために、弾性ベルトの外表面に湿紙の走行方向に沿って多数の排水溝を設けることが知られている。例えば、そのような排水溝を備えた抄紙機の弾性ベルトが米国特許第４，５５９，２５８号公報（特許文献１）に記載されている。

図４は、多数の排水溝２を備えた製紙用弾性ベルト１の断面図を示している。従来から、製紙用弾性ベルト１の溝２については、湿紙に対して溝２の痕跡が付くのを避けるために、溝幅寸法を小さくしている。通常、溝幅寸法は、０．６〜１．５ｍｍである。

表面に排水溝２を有する製紙用弾性ベルト１に対する他の要求特性として、湿紙から搾り出した水をベルト１の溝２内から瞬時に外部に放出する排水性を挙げることができる。高速で回転するベルト１が１回転するまでの間に溝２内から排水しなければ、湿紙を再湿させることになってしまい、湿紙の搾水性能が低下する。

排水性を悪化させる要因としては、ベルトの溝自体が持つ排水性の悪さ、紙かすの付着による排水性の低下、使用に伴うベルトの摩耗や圧縮歪による溝の空隙量の低下等が考えられる。このような課題に着目した公知文献として、特開２００２−２２０７８９号公報（特許文献２）がある。同公報には、湿紙側層の表面をフッ素樹脂、シリコン樹脂等により疎水性にしたシュープレス用ベルトが開示されている。

同公報に開示されている構成によれば、ベルトの表面に疎水性材料を用いることによって、ベルト自体の排水性能は向上する。しかしながら、紙かすの付着に対しては改善することができない。また、同公報に開示されているように、湿紙側層の表面に疎水性材料を用いた場合には、上記した一般要求特性、すなわち強度、耐クラック性、耐摩耗性、可撓性および非透過性の点でポリウレタンより劣ったものとなってしまう可能性が大きく、実用化には多くの課題が残される。
米国特許第４，５５９，２５８号公報 特開２００２−２２０７８９号公報

本願発明者は、製紙用弾性ベルトの搾水性能を向上させるための要素として、排水溝の壁面の表面粗さに注目した。今まで、当業者は、排水溝の表面粗さについては特に注目していなかった。

従来の弾性ベルトに対する溝加工では、溝幅が０．６〜１．５ｍｍ程度と狭いために、冷却水による加工部分の冷却が不安定となったり、切り屑の排出がスムーズにできなかった等の理由で、溝壁面の表面粗さは３〜４μｍ程度が精一杯であった。本願発明者は、溝壁面の表面粗さが所定の値以上になると、水の流れに対する抵抗が大きくなり、また紙かすが付着し易くなって、弾性ベルトの搾水性能を低下させることを見出した。

本発明の目的は、良好な搾水性能を発揮できる製紙用弾性ベルトを提供することである。

本発明は、表面に排水溝を有する製紙用弾性ベルトにおいて、排水溝の壁面の表面粗さが、日本工業規格（ＪＩＳ−Ｂ０６０１）で規定する算術平均粗さ（Ｒａ）で、２．０μｍ以下であることを特徴とする。

排水溝の壁面の表面粗さを２．０μｍ以下にすると、水の流れに対する抵抗を小さくすることができるとともに、紙かすの付着が大幅に減少し、良好な搾水性能を発揮することができる。

一つの実施形態では、排水溝は、下方に湾曲した溝底を有する。このような形状の排水溝であれば、溝の底部を起点とする弾性ベルトのクラックの発生を抑制できる。

溝の幅寸法は、例えば、０．６〜１．５ｍｍである。

図１は、回転刃具５０を用いて、弾性ベルト５１に対して溝加工を行っている状態を示している。図示するように、溝加工時に、溝加工部分に位置する弾性ベルト５１の部分および回転刃具５０の刃の部分に冷却剤供給管５２を介して冷却剤を噴射する。このように加工部分を冷却しながら溝加工を行えば、摩擦熱に起因する弾性ベルト５１の溶け出しを抑制できるので、最終的に得られる溝の形状および寸法が安定し、なおかつ溝の表面粗さも向上する。

図２は、この発明の一実施形態に係る製紙用弾性ベルトの排水溝の一例を示している。図示する排水溝１０は、断面形状が矩形とされており、溝の壁面の表面粗さ（日本工業規格で規定する平均粗さＲａ）は２．０μｍ以下である。

図３は、この発明の他の実施形態に係る製紙用弾性ベルトの排水溝の他の例を示している。図示する排水溝１１は、下方に向かって凸状に湾曲した底部形状を有しており、溝の壁面の表面粗さは２．０μｍ以下である。この実施形態のように湾曲した底部形状を持つ排水溝１１であれば、溝底の特にコーナー部を起点とするクラックの発生を抑制できる。

溝の壁面の表面粗さを２．０μｍ以下にするための手法として、次のいずれかを用いることができるが、両方を併用することが特に有効である。

（１）加工部分に噴射される冷却液の温度を低くする。冷却液の温度を低くすれば摩擦熱の発生をより効果的に抑制できるので、弾性ベルトの溶け出しを防止できる。好ましい冷却液の温度は、１０℃以下である。

（２）加工部分に噴射される冷却液の圧力を大きくする。大きな液圧で噴射すれば、切り屑を飛ばすことができるので、それらの溝壁面への付着を防止できる。好ましい冷却液の圧力は、１０〜５０ｋｇ／ｃｍ^２である。

本願発明者は、冷却液の温度と溝壁面の表面粗さとの関係を調べるために、次の加工テストを行った。溝加工のためのスリッタとして、電着砥石およびメタルソーを用いた。

加工条件は、次の通りであった。

加工すべき基材の回転数：３ｒｐｍ
スリッタ回転数：３０００ｒｐｍ
冷却剤：１０〜５０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力水
加工テストの結果を以下の表１に示す。

表面粗さは、表面粗さ輪郭形状測定器（サーフコム７３３Ａ：東京精密社製）にて測定した。表１の結果から明らかなように、冷却液の温度が１０℃以下のときに、溝壁面の表面粗さが２μｍ以下となっていることが認められる。

本願発明者は、溝壁面の表面粗さが０．７μｍ、２μｍ、３μｍおよび４μｍの各弾性ベルトを新聞紙用のシュープレスに使用し、目視により溝壁面の汚れのレベルを確認した。その結果を以下の表２に示す。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変更を加えることが可能である。

この発明は、排水溝を有する製紙用弾性ベルトに有利に利用され得る。

製紙用弾性ベルトに対して回転刃具を用いて溝加工を行っている状態を示す図である。 この発明の一実施形態に係る製紙用弾性ベルトの排水溝を示す断面図である。 この発明の他の実施形態に係る製紙用弾性ベルトの排水溝を示す断面図である。 排水溝を有する製紙用弾性ベルトを示す断面図である。

符号の説明

１ 製紙用弾性ベルト、２ 排水溝、１０，１１ 排水溝、５０ 回転刃具、５１ 弾性ベルト、５２ 冷却剤供給管。

Claims (3)

1. 表面に排水溝を有する製紙用弾性ベルトにおいて、
   前記排水溝の壁面の表面粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）で、２．０μｍ以下であることを特徴とする、製紙用弾性ベルト。
2. 前記溝は、下方に湾曲した溝底を有する、請求項１に記載の製紙用弾性ベルト。
3. 前記溝の幅寸法は、０．６〜１．５ｍｍである、請求項１または２に記載の製紙用弾性ベルト。

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