JP4846593B2 - 溝の表面を有するシュー型の圧力ベルト - Google Patents

Description

本発明は、ウェブ状の材料から水を抽出する機構に係り、特に、抄紙機上で、処理される繊維状のウェブを紙製品に処理するように水を抽出する機構に関する。

製紙工程中、セルロース製繊維の繊維ウェブは、形成ワイヤー上で、抄紙機の形成部において繊維スラリーを堆積させて、形成される。形成部におけるこのスラリーから、大量の水が排出され、その後、新規に形成されたウェブは、プレス部へと進む。プレス部には、一連のプレスニップが含まれ、ここで、繊維ウェブは、水を除去するように適合された圧縮力にさらされる。このウェブは、最終的に、ウェブが周囲に配置される加熱された乾燥ドラムを含む乾燥部に向けられる。この加熱された乾燥ドラムは、紙製品を得るように、蒸発を介してウェブの水分含量を所望のレベルにまで低減する。

エネルギーコストを増大させることは、乾燥部に入る前のウェブから出来る限り多くの水を除去するのに望ましいことである。乾燥ドラムは蒸気でしばしば加熱されるので、蒸気の生成に関連するコストは、かなりのものであって、特に、ウェブから大量の水を除去する必要がある場合には、顕著である。

従来、プレス部には、隣り合う円筒形のプレスロールのペアで形成された一連のニップが含まれていた。近年、このような近接するプレスロールのペアで形成されるニップを使用するよりも、シュー型の長プレスニップを使用することがより有利であることが見出された。この理由は、プレスロールで形成されたニップよりも、長プレスニップの方が、ウェブを長い距離通過させることとなるためである。ニップにおいてウェブに長い時間圧力をより長くかけ得ることとなると、水をより多く除去し得ることとなり、従って、乾燥部において蒸発を介して除去するウェブに残存する水の量を少なくすることとなる。

本発明は、シュー型の長ニッププレスに関する。種々の長ニッププレスにおいて、ニップは、円筒形のプレスロールと、弓形の圧力シューとの間で形成される。弓形の圧力シューは、円筒形のプレスロールに近い曲率半径を有する円筒形の曲率表面を有する。ロールとシューとが互いに似通った物理的近似性を有すると、２つのプレスロール間で形成される長さよりも機械方向に５〜１０倍の長さを有し得るニップが形成される。この長ニップが従来の２つのロールプレスにおけるものよりも５〜１０倍の長さを有するので、この長ニップにおける繊維ウェブのいわゆるデュウェル時間（ｄｗｅｌｌ ｔｉｍｅ）は、２つのロールプレスで用いられる圧縮力における単位平方インチ当たりの圧力と同様のレベルに対応して、長いものとなる。この長ニップ技術の結果により、従来の抄紙機におけるニップと比較して、長ニップにおける繊維ウェブの脱水性は、劇的に向上される。

シュー型の長ニッププレスには、特許文献１に開示のような特別のベルトを必要とする。このベルトは、繊維ウェブを支持し運搬し且つ脱水するプレス布を、静止するプレスシューに対して直接的に摺動接触することからもたらされる摩耗の加速から防御するように、設計される。斯かるベルトは、潤滑性を有するオイルのフィルム上で静止するシューに対して配置され或いは摺動する平滑で不透過性の表面を有する必要がある。このベルトは、ニップ上を、プレス布とおよそ同程度の速度で移動し、これにより、ベルトの表面に対して、プレス布に最小限度の潤滑性を付与することとなる。

特許文献１に示す種々のベルトは、エンドレスループの形態をとる基礎織物を合成樹脂で含浸して、製造される。この樹脂は、基礎織物が織られるヤーンを、長ニッププレスの弓形の圧力シュー成分と直接接触することから防御し得るように、ベルトの少なくとも内部表面上に所望の厚みのコーティングを好ましく形成する。具体的には、このコーティングは、潤滑性を付与されたシューに対して容易に摺動するように、且つしてプレス布、各種の布及び繊維ウェブを汚染することとなる種々の潤滑油のベルト構造の通過を阻止するように、平滑で不透過性の表面とすることが必要である。

特許文献１に開示のベルトの基礎布は、単一層又は多層の織りでモノフィラメントヤーンから織られてもよく、また、含浸材料が織りをほぼ含浸し得るのに十分開口するように、織られてもよい。これにより、最終的なベルトにおいて種々のボイドが形成される可能性が少なくなる。斯かるボイドにより、ベルトとシューとの間に使用される潤滑材料がベルトを通過しプレス布、各種布及び繊維ウェブが汚染される可能性がある。基礎布は、平織りであってもよく、エンドレスの形態に継ぎ合わされてもよく、或いは、チューブ状にエンドレスに織られてもよい。

上述の含浸材料が固形状に硬化されると、機械的結合により、基礎布に主として結合され、硬化された含浸材料は、基礎布のヤーンを取り囲む。また、硬化された含浸材料と、基礎布のヤーン材料との間に化学的結合又は接着を設けることとなる。

特許文献１に開示のような長ニッププレスのベルトは、導入される長ニッププレスの寸法的な要件に依存して、エンドレスループの形態の周囲の長手方向に測定した約１３〜５５フィート（約４〜１１メートル）の長さと、このエンドレスループの形態を横方向に横切って測定した約１００〜４５０インチ（約２５０〜１１２５センチ）の幅とを有する。当然のことであるが、斯かるベルトの製造は、合成ポリマー樹脂で含浸される前のエンドレスの形態の基礎布の要件に応じて、複雑なものとなる。

ベルトには、外部表面上と共に、内部表面上に、所定の厚みの樹脂コーティングを設けることがしばしば所望される。ベルトの両面をコーティングすることにより、基礎織物は、中立軸と一致していない場合、ベルトの傾斜の中立軸に近くなることとなる。斯かる状況において、ベルトが抄紙機上のロール又はこれに類する部材の周囲を通過して屈曲される場合に発生する内部ストレスにより、ベルトのいずれかの面からコーティングが剥離することが少なくなる。

さらに、ベルトの外部表面が所定の厚みの樹脂コーティングを有する場合、基礎織物の種々の部分を露出することなく、溝、ブライドドリルされた孔、若しくはその他のキャビティー又はボイドが表面上に形成され得ることとなる。これらの特徴により、プレスニップにおいてウェブからプレスされた水の一時的な保管場所が提供される。事実、種々の長ニッププレスの配置に関して、溝、ブラインドドリルされた孔、又はこれらに類するものによりベルトの外部表面上に設けられた種々のボイド容量の存在が必要である。

複数の溝を有する長ニッププレスベルトは、公知である。例えば、Ｄｕｔｔによる特許文献２は、斯かる長ニッププレスベルトを開示しており、これは、機械方向又は機械を横切る方向の少なくともいずれかに、人造繊維のスパンヤーンを有する基礎布を有する。この基礎布がポリマー樹脂材料でコーティングされると、個々の人造繊維は、スパンヤーンの外側から周囲のコーティング材料へと延びる。従って、機械方向の溝は、ベルトの外部表面上のコーティングに切断される。溝を互いに分離するいわゆる島領域は、これらの人造繊維でベルトに支持（ａｎｃｈｏｒ）され、剥離に影響されにくくなる。

他の例として、ＭｃＧａｈｅｒｎらによる特許文献３は、シュー型の長ニッププレス用の樹脂含浸エンドレスベルトを開示しており、油などの媒体、水及び空気に対してベルトに不透過性を付与するポリマー樹脂材料で含浸された基礎構造を有する。このポリマー樹脂材料は、この基礎構造の内部側及び外部側上に複数の層を形成する。その内部層は、平滑であるが、外部層は、紙ウェブからプレスされた水の一時的な貯蔵場所用の主溝を有する。この主溝は、屈曲性の疲労及びストレス性の亀裂を起こすストレスを緩和するように、これを横切って延びる第二の溝を有する島領域で分割されている。
米国特許第５，２３８，５３７号明細書 米国特許第４，９４６，７３１号明細書 米国特許第６，４２８，８７４号明細書 米国特許第４，５６７，０７７号明細書 米国特許第４，４２７，７３４号明細書 米国特許第５，３６０，６５６号明細書 米国特許第５，７９２，３２３号明細書 米国特許第５，８３７，０８０号明細書

従って、溝を有する表面で構成されたシュー型のプレスベルトは、水の除去が向上したり、シートの特性が向上したり、フェルトの条件付けが向上したり、フェルトの寿命が向上したりといった、溝を有しないベルトに対して多くの利点を提供する。しかしながら、複数の適用例において、特に、緩徐な速度の抄紙機では、溝を有するベルトを用いたこれらの利点は、それほど明らかではない。特に、プレスが侵入するニップスプレー（特に反転されたプレスにおけるもの）を示す適用例においては、上述の溝を有するベルトに比べて、ベルトの表面上にブラインドドリルされた孔を使用すると、より利点を有する可能性がある。つまり、侵入するニップスプレーは、プレス布がプレスニップに進む場合に、発生する。水は、プレスロールにより、ウェブからプレスされ、プレス布及び溝へと至る。これらの溝がベルトの長さに沿って連続するので、水は、ニップの端部に侵入し、且つ脱出する箇所で、スプレーされる。侵入するニップスプレーにより、プレス布におけるボイド容量の消失をもたらし、結果として、ウェブの脱水性を低減させてしまう。

本発明は、シュー型のプレスベルトに、溝を有する表面を設けることにより、上述の問題に対する解決法を提供するものであって、これら複数の溝の長さは、連続していなくてもよく、且つ長ニッププレスの弓形の圧力シューの長さよりも短くてもよい。最も高いニップ圧力（及び最も高い水除去性）に関連したプレスニップの領域は、ニップの出口の前に存在する。水がニップを脱出（ｅｘｉｔ）するので、溝の開口部は、ニップの入口に存在しなくてもよく、或いは、ニップの入口は、溝の長さが弓形の圧力シューの長さよりも短く、従って圧力ニップの長さよりも短いので、封鎖（ｂｌｏｃｋ）されなくてもよい。ニップの入口が封鎖されていない（つまり、雰囲気に発散（ｖｅｎｔ）されていない）ので、侵入するニップスプレーは、減少又は消失され、プレス布における水圧は、増加し、ベルト表面における溝セグメントがニップを脱出するので、溝からの水の効率的な除去をもたらすこととなる。従って、本発明の不連続な溝は、侵入するニップスプレーを減少又は消失させ、脱水の有効性を増加させる。

上述の本発明によるベルトの溝は、機械方向（ＭＤ）に実質的に平行な方向に延びてもよい。また、本発明によるベルトの溝は、ベルトの表面の機械を横切る方向に向けられてもよく、連続的であっても、不連続であってもよい。

従って、本発明は、長ニップシュープレスに使用され得るベルトである。本発明によるベルトは、例えば基礎構造などの少なくともひとつの層を有し、これは、エンドレスループの形態であってもよい。長ニッププレスは、弓形の圧力シューを有してもよい。ポリマー樹脂材料は、ベルトのひとつの層の少なくとも表面を含浸又はコートし、ここに、外層又はコーティングを形成する。この外層は、ほぼ機械方向（ＭＤ）に配列された複数の溝を有してもよく、複数の溝は、弓形の圧力シューの長さよりも短い長さを有する。

他の実施例において、本発明によるベルトには、機械を横切る方向（ＣＤ）にほぼ配列された複数の連続または不連続な溝が含まれる。

本発明について、図面を参照しながら、以下に詳細に説明する。なお、同じ参照番号は、下述するように、同様の要素及び部品を示す。

図１は、抄紙機上で紙製品に処理される繊維ウェブを脱水する長ニッププレスの側方断面図を示す。プレスニップ１０は、平滑な円筒形プレスロール１２と、弓形圧力シュー１４とにより規定される。弓形圧力シュー１４は、円筒形プレスロール１２の曲率半径と同様の半径を有する。円筒形プレスロール１２と弓形圧力シュー１４との距離は、プレスニップ１０の荷重を制御するように、弓形圧力シュー１４に制御的に結合された水力手段又はこれに類する手段で調節され得る。平滑な円筒形プレスロール１２は、機械を横切る方向のニップ圧力特性のレベルを得るように、弓形圧力シュー１４に適合された制御型のクラウンロール（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｃｒｏｗｎ ｒｏｌｌ）であってもよい。

長ニッププレスベルト１６は、弓形圧力シュー１４から円筒形プレスロール１２を分離するプレスニップ１０を介して閉鎖ループ状に延びる。プレス布１８と、紙シートに処理される繊維ウェブ２０とは、図１の矢印で示す方向にプレスニップ１０を介して共に通過する。繊維ウェブ２０は、プレス布１８で支持され、プレスニップ１０において、平滑な円筒形プレスロール１２と接触する。また、繊維ウェブ２０は、２つのプレス布１８（二番目のプレス布は示していない）で挟まれたプレスニップ１０を通過してもよい。長ニッププレスベルト１６は、上記の矢印で示す方向、つまり図１で示す時計回りの方向にプレスニップ１０を介して移動するが、長ニッププレスベルト１６は、プレス布１８が弓形圧力シュー１４に対して直接摺動することから防御する。また、長ニッププレスベルト１６は、油の潤滑フィルム上で、弓形圧力シューに対して摺動してもよい。従って、長ニッププレスベルト１６は、プレス布１８及び繊維ウェブ２０が汚染されないように、油に対して不透過性を有してもよい。

図２は、本発明の実施例に従った長ニッププレスベルト１６の上面図である。長ニッププレスベルト１６は、外部表面２４を有する。外部表面２４には、長ニッププレスベルト１６の周囲で機械方向に延びる複数の溝２６が設けられており、これは、プレスニップ１０において、繊維ウェブ２０からプレスされた水を一時的に保管するためのものである。溝２６については、下記で詳細に説明する。

図３乃至５は、３つの様相で、シュー型のプレスニップ１０において脱水する機構を示すものであって、この様相では、溝２６のひとつが、プレスニップ１０に侵入し、且つ脱出する。図３は、溝２６がプレスニップ１０に侵入することを示す溝２６の断面図である。図３から図５で連続して示すように、溝２６は、ニップ入口３６でプレスニップ１０に侵入し、ニップ出口３８でプレスニップを脱出する。

また、図３は、長ニッププレスベルト１６の断面を示す。長ニッププレスベルト１６は、少なくともひとつの基礎層２８を有してもよい。しかしながら、長ニッププレスベルト１６は、ポリマー樹脂コーティング３４を添加した追加層を有してもよい。

基礎層２８は、横方向又は機械を横切る方向のヤーン３０（図３において、側方から見たもの）と、長手方向又は機械方向のヤーン３２とで織成されてもよい。基礎層２８は、長手方向のヤーン３２の上方、下方又はその間で織成される縦糸である横方向のヤーン３０、横糸ヤーンが単一製織で、織成されてもよい。しかしながら、理解されるべきは、基礎層２８は、平織りであってもよく、また、継目を有するエンドレスの形態に結合されてもよい。さらに理解されるべきは、基礎層２８は、二重製織（ｄｕｐｌｅｘ ｗｅａｖｅ）で織成されてもよく、抄紙機用布製ベルトの製造に使用され得るその他の製織形態であってもよい。

基礎層２８は、横方向及び長手方向のヤーンとを組み合わせた形態の不織構造であってもよく、これらは、布を形成するように、共通の交差点で互いに結合されてもよい。さらに、基礎層２８は、ニット（ｋｎｉｔｔｅｄ）又は編み上げ布（ｂｒａｉｄｅｄ ｆａｂｒｉｃ）であってもよく、或いはＧａｕｔｈｉｅｒによる特許文献４に記載のスパイラルリンク型のベルトであってもよい。なお、この文献を参照して、本願に取り込む。基礎層２８は、ポリマー樹脂材料から、シート又は膜の形態に成形されてもよく、これらに、アパーチャを設けてもよい。さらに、少なくともひとつの基礎層２８は、Ｊｏｈｎｓｏｎによる特許文献５に開示の不織メッシュ布を有してもよい。なお、この文献を参照して、本願に取り込む。

さらに、基礎層２８は、Ｒｅｘｆｅｌｔらによる特許文献６に開示の方法に従って、織物材料、不織材料、ニット材料、編み上げ材料、成形メッシュ材料又は不織メッシュ材料のストリップを螺旋巻きにして、作製されてもよい。なお、この文献を参照して、本願に取り込む。基礎層２８は、螺旋巻きのストリップを有してもよく、これらの各巻きは、長手方向にエンドレスの形態で基礎構造２８を形成する連続継目で隣に接合（ｊｏｉｎ）される。この種の基礎構造を有するプレスベルトは、特許文献７及び８に開示されている。なお、これらの文献を参照して、本願に取り込む。

ポリマー樹脂などの樹脂３４は、長ニッププレスベルト１６の少なくともひとつの表面上にコーティング、含浸又はその他の配置方法で配置される。ポリマー樹脂３４は、長ニッププレスベルト１６の外部表面２４上にコーティング又はその他の手段で配置され得る。つまり、この表面は、長ニッププレスベルト１６が長ニッププレスにおいて使用される場合、プレス布１８と接する。加えて、ポリマー樹脂層２３は、長ニッププレスベルト１６の内部表面２２上にコーティング又はその他の手段で配置され得る。つまり、その表面は、長ニッププレスベルト１６が長ニッププレスにおいて使用される場合、弓形圧力シュー１４上を摺動する。ポリマー樹脂層２３は、基礎層２８を含浸してもよく、また、油、水及びこれらに類する材料に不透過な長ニッププレスベルト１６を提供してもよい。ポリマー樹脂コーティング３４及び２３は、ポリウレタン製であってもよく、また、これらの固形成分が１００％であってもよい。本質的に溶媒材料を含まない１００％の固形樹脂系を使用すると、基礎層２８上に以下の適用例に従って処理する硬化工程中、ポリマー樹脂中に泡の形成が阻止される。

内部表面２２及び／又は外部表面２４は、平滑で、均一な表面を有するポリマー樹脂コーティングを提供するようにポリマー樹脂が硬化された後、接地されてもよく、またバフ仕上げされてもよい。

ポリマー樹脂が硬化された後、溝２６は、長ニッププレスベルト１６の外部表面２４に切断されてもよい。また、溝２６は、ポリマー樹脂が硬化される前にプレス型の装置で外部表面２４にプレスされてもよく、或いは（長ニッププレスベルト１６が成形工程で製造される場合など）外部表面２４に成形されてもよい。理解されるように、溝２６を形成するその他の可能性のある方法については、当業者に明らかである。

さらに、本発明の少なくともひとつの実施例において、溝２６は、連続ではない。つまり、溝２６は、隣り合う（また、連続した）溝間で溝を付されていない領域である島領域４２で分離される。溝２６は、ベルトの機械方向又は機械を横切る方向のいずれの方向で形成されてもよい。図３乃至５に示すような、機械方向に形成された溝を有するひとつの好適実施例において、溝２６は、ベルトの機械方向に形成され、例えば（図１の）弓形圧力シュー１４の長さより小さい値を有する長さなどの長さ４０を有する。なお、この値は、弓形圧力シューの長さの約１／３、１／２、２／３などが例示される。例として、典型的な弓形圧力シューの長さが約２５０ｍｍである場合、溝２６の長さ４０は、約１２５ｍｍであってもよい。同様に、図１１においては、溝２６が機械を横切る方向に形成された実施例を示す。

溝２６の形状、寸法、間隔及び配列は、適用する長ニッププレス並びに／又は所望する侵入するニップスプレーの開放度及び脱水工程の効率に従って、種々変更されてもよい。

上述及び図３に示すように、溝２６は、ニップ入口３６でプレスニップ１０に侵入し、ニップ出口３８でプレスニップ１０を脱出する。ニップ入口３６は、低い圧力領域としての特徴を有する。繊維ウェブ２０がプレスニップ１０に侵入するので、円筒形プレスロール１２及び弓形圧力シュー１４から適用される圧力は、繊維ウェブ２０に含まれる水を、長ニッププレスベルト１６と接触するプレス布１８に流動させる。溝２６は、その後、プレス布１８からの水を受容する。

図４は、溝２６がプレスニップ１０に包含された長ニッププレスベルト１６の断面図を示す。溝２６は、ここでは、繊維ウェブ２０及びプレス布１８からの水が圧力状態にある水圧領域（ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｚｏｎｅ）に侵入する。は、そのボイド容量が完全に充填されるまで、水を受容する。

図５は、溝２６がプレスニップ１０を脱出した長ニッププレスベルト１６の断面図を示す。ニップ出口３８は、高い圧力領域としての特徴を有する。ニップ出口３８近傍では、最も高い圧力状態となり、従って、最も高い水除去性を有する。溝２６が連続しておらず、弓形圧力シュー１４の長さよりも短いので、溝は、ニップ入口にまで及んでおらず、言い換えれば、ニップ入口３６は、閉鎖されている。また、繊維ウェブ２０から除去されプレス布１８から長ニッププレスベルト１６へと及ぼされる水は、図４について述べた流体圧力を構築する。この流体圧力の構築は、ニップ出口３８でプレスニップ１０を脱出する際、水を溝２６から脱出させる。従って、高い圧力は、繊維ウェブ２０及びプレス布１８から今や曝露された溝２６への水流を駆動する。

図２、６、７、７ａ及び７ｂは、種々の溝の配置を示す。図２に示すように、溝２６は、同数の列に配列されてもよく、ひとつの列における各溝の端部を交差する線は、長手方向に実質的に垂直である。しかしながら、ひとつの列における溝の数と、長ニッププレスベルト１６上の長手方向において隣り合う列間の距離とは、適用する長ニッププレスに従って、種々変更されてもよく、及び／又は所望する侵入するニップスプレーの開放度及び／又は脱水工程の効率に従って、種々変更されてもよい。上述したように、溝２６は、長手方向に連続していなくてもよく、また、弓形圧力シュー１４の長さよりも短くてもよい。溝２６は、図２に示すように、島領域４２で互いに分離される。

図６は、本発明の他の実施例に従ったベルト１６’の上面図である。この例において、ＭＤ方向の溝２６は、均一なオフセットを有する互い違いの行（ｓｔａｇｇｅｒｅｄ ｒｏｗ）に形成される。このオフセットは、角度αとして示す。角度αは、例えば、２５〜３０°であってもよい。

図７は、本発明の他の実施例に従ったベルト１６’’の上面図である。ここで、ＭＤ方向の溝２６は、繰り返しでない横方向のパターンで互い違いの列に形成される。他の実施例としては、互い違いの列の繰り返しパターンが挙げられる。

図７ａは、機械方向におけるさらに別の溝のパターンを示しており、複数の溝が、反復可能なクラスター又はパターン１００で形成されている。図７ａに示すように、連続した溝２６のクラスター１００は、例えば機械方向に一定の角度で実質的に延びる１０の溝を有する。斯かる溝は、螺旋様式で典型的に切断される「ギャングカッター（ｇａｎｇ ｃｕｔｔｅｒｓ）」として公知の手段で、切断されてもよい。ベルトは、ベルトの適当な脱水特性に所望されるように、複数の溝クラスター１００を有する。クラスターは、機械方向に一定の角度を有するように示されているが、他の配列も本発明の範囲に含まれ、例えば、機械を横切る方向が例示される。さらに、クラスター１００は、同様の配列で示されているが、本発明は、この態様に限定されるものではなく、むしろ、同じベルト上に、種々の配列でクラスターが形成されてもよい。図７ｂは、ベルトに形成された重なりあう溝２６を有する本発明のさらに別の実施例を示す。この重なりあう溝２６は、反復パターンでベルトの全体を包囲する不連続な溝をもたらす。再び記するが、図７ｂに示す溝２６は、機械方向に一定の角度を有するように示されているが、機械を横切る方向を含む種々の配列で形成されてもよい。ベルトの長さに沿って種々の距離で複数の溝を有することにより、溝を有さないベルトの一部で発生するマーキング（ｍａｒｋｉｎｇ）の発生は、軽減される。

本発明の実施例において、機械方向における溝２６の長さは、シューの長さを略上限として、種々の長さであってもよい。例えば、溝２６は、約５０ｍｍの長さを有してもよく、また、長手方向における溝２６間の距離は、約２５ｍｍであってもよい。さらに、溝２６及び島領域４２は、水圧の崩壊及び紙シートのマーキングを最小限にする種々のパターンで配列されてもよい。溝２６及び島領域４２は、図２、６及び７では等幅で示されているが、これに限るものではない。それにもかかわらず、島領域４２は、ベルトの外部表面２４上に、機械方向で配列された硬化ポリマー樹脂の狭い幅のピラー（ｐｉｌｌａｒ）として考慮されてもよい。

ＭＤ方向の溝２６は、機械方向又は長手方向に配列されているものとして述べてきた。溝２６は、外部表面２４上で螺旋巻きとなる不連続な溝を切断して、設けられてもよい。斯かる状況において、溝２６の配列は、小さい角度で、機械方向又は長手方向から離れてもよい。加えて、溝２６は、外部表面２４上で螺旋巻きとなる、つまり、ひとつは右の螺旋巻きであり、もうひとつが左の螺旋巻きであるように、２つ以上の隣り合う不連続な溝を対向する方向で切断して、設けられてもよい。カッターは、機械を横切る方向における島領域の短い水平方向のストリップ（ＣＤストリップ）を形成するベルト表面から間欠的に除去されてもよい。このＣＤストリップは、ベルトの長さ、溝の長さ、島領域の長さに依存してベルトの表面に対してランダム化されてもよい。

本発明の有利な実施例において、溝２６は、約１．４ｍｍの深さと、０．５〜２．０ｍｍの幅とを有してもよい。各溝２６は、横方向で、１．０〜２．５ｍｍの距離で隣の溝と分離されていてもよい。しかしながら、溝２６の正確な数、深さ、幅及び形状とともに、島領域４２の幅は、所望する適用例に依存して、種々変更されてもよい。従って、島領域に対する溝の割合は、広範なものとなる。

溝は、長手方向又は機械方向に延びるものとして述べてきたが、本発明は、これに限定されるものではない。つまり、溝は、例えば、横方向又は機械を横切る方向（ＣＤ）、又は機械方向に相対して角度θ（０＜θ＜９０°）の方向など、種々の方向に配列されてもよい。斯かる状況において、溝２６の長さは、例えば、図１１及び１２に示すように、シューの幅よりも短くてもよい。

図１１に示すように、溝２６は、複数の列状に配列されてもよく、各溝は、横方向又はＣＤ方向に実質的に形成される。しかしながら、ベルト上の、列における溝の数及びＣＤ方向又は横方向における隣り合う列間の距離は、適用例並びに／又は所望する侵入するニップスプレーの開放度及び脱水工程の効率に従って、種々変更されてもよい。斯かる溝２６は、横方向の長さに沿って不連続なものと考慮されてもよく、また弓形圧力シュー１４の長さよりも短い幅（ＭＤ成分）を有してもよい。また、ＣＤ方向の溝は、図１１ａに示すように、連続していてもよく、ここで、溝２６は、ベルト１７の機械を横切る方向の幅の実質的に全体で延びている。さらに別の代替実施例において、溝２６は、図１２に示すベルト１７’のように、互い違いのパターンで形成されてもよい。

ＣＤ方向又は横方向の溝を有するシュー型のニッププレスベルトは、容積移送式ポンプ用の羽根車又はギアと類似の有利な作用効果を有する。溝２６がシューに侵入すると、水は、繊維ウェブ２０から脱出し、ベルト１７の溝２６へと至る。溝２６が樹脂３４で形成されているので、水が透過せず、水は、溝２６を流れ出ない。円筒形プレスロール１２とシューとの圧力が増加すると、溝２６は、繊維ウェブ２０からの水で充填される。ベルト１７の動きにより、その後、繊維ウェブ２０から水が出て溝２６へと運搬される。

溝２６の幅（ＭＤ成分）がシューの長さよりも小さいので、溝に侵入する水は、流出せず、円筒形プレスロール１２に適用される高圧に一部起因して、溝内に留められる。斯かる実施例は、従来の平坦ベルト又は溝を有さないベルトで使用される低速の適用例で非常に有用であることを証明し得る。しかしながら、本発明は、この態様に限定されるものではなく、事実、種々の速度で使用され得る。

また、本発明によるベルトは、その他のパターンの不連続な溝を有してもよい。例として、図１３を参照すると、本発明によるベルトは、複数の第一溝（例えば溝４４）及び／又は複数の第二溝（例えば溝４６）を有してもよい。斯かる溝のそれぞれは、弓形圧力シュー１４の長さよりも短い全長及び全幅を有してもよい。

長ニッププレスベルト１６（図２）を、標準的な型の連続した溝を有するベルトと比較する場合、ベルトの溝が１．４ｍｍの深さと０．８ｍｍの幅とを有する場合、及び島領域の幅（隣り合う溝間の距離）が２．１ｍｍである場合、侵入するニップスプレー及び脱出するニップスプレーは、機械の速度及び印加されるニップ圧力に対して、測定され、プロットされ得る。

図８に示すように、標準的な連続する溝を有するベルトについて、３００ｍ／分の機械速度で侵入するニップスプレーが発生する。また、図示するように、機械速度が増加するにつれ、侵入するニップスプレーも増大し、その後、減少した。また、荷重する圧力が増加するにつれ、侵入するニップスプレーは、増加した。従って、標準的な溝を有するシュー型のプレスベルトを動作するには、好ましくない動作範囲が存在する。

図９は、ベルトがシュー型のニッププレスに侵入するにつれ侵入するニップスプレーが実質的に消失する動作速度を示す。このグラフは、連続した溝を有するシュー型のプレスベルトにおいて、プレス荷重を種々変化させた際の機械速度を示す。明らかなように、プレス荷重が増加すると、侵入するニップスプレーを消失させるのに必要な機械速度は、増加した。例えば、６００ｋＮ／ｍのプレス荷重において、侵入するニッププレスを消失させるのに必要な機械速度は、約６５０ｍ／分であって、１２００ｋＮ／ｍのプレス荷重では、侵入するニップスプレーを消失させるのに必要な機械速度は、約８１０ｍ／分である。

図８及び９に示すように、侵入するニップスプレーは、プレス荷重の範囲を６００ｋＮ／ｍ〜１２００ｋＮ／ｍ以下で動作させる際、約６５０ｍ／分以上８１０ｍ／分未満の速度で進行する、標準型の連続するＭＤ方向の溝を有するベルトを用いたシュー型の長プレスで存在し得る。この侵入するニップスプレーは、ウェブの脱水効果を低減し、従って、公知の溝を有するベルトの所望しない特性である。

逆に、図１０で示すように、本発明によるベルトは、２５０ｍ／分〜１０００ｍ／分の速度で、６００ｋＮ／ｍ〜１０００ｋＮ／ｍのプレス荷重で、侵入するニップスプレーが消失、又は実質的に消失する。従って、不連続な溝を有するベルトは、侵入するニップスプレーを減少させ、従って、ウェブの脱水効率を増加させ得る。

本発明によるベルトについて、不連続な溝を有するように説明してきたが、本発明は、これに限定されるものではない。つまり、本発明のベルトは、標準的でない連続した溝を有してもよい。例としては、図１４に示すように、ベルト４７は、複数の連続した溝４９を有してもよく、この溝のそれぞれは、直線部分４８と、その後に、ジグザグ部分５０を有し、さらにその後に、別の直線部分４８などを有する。直線部分及び／又はジグザグ部分における溝の長さは、弓形圧力シュー１４の長さよりも短くてもよい。他の例としては、図１５を参照すると、ベルト５１は、一つ以上の溝５２を有してもよく、そのそれぞれは、第一幅を有する複数の第一部分５４と、第一幅よりも狭い第二幅を有する複数の第二部分５６とを有する。第二部分又は限定部分５６の長さは、弓形圧力シュー１４の長さよりも短くてもよい。

さらに、上述したように、本発明によるベルトに利用される溝の形状は、複数の異なる断面形状を有してもよい。斯かる断面形状の例を図１６乃至２１に示す。理解されるように、本発明によるベルトの溝の形状は、これらの形状に限定されるものではない。

本発明のさらに利点を有する実施例を、図２２に示す。図２２において、溝２６は、より深い溝部分６０と、より浅い溝部分６２とを有する種々の深さに形成されてもよい。深さの変化は、上述の不連続な溝において溝の端部として実質的に機能する。つまり、溝２６のより浅い溝部分６２は、より深い溝部分６０へと容易に水が流出することを阻止し、これにより、機械方向に対向する方向へと水が流動する傾向が優位に減少し、ニップスプレーが最小限となる。

本発明による実施例における溝２６は、しかしながら、一つの有利な実施例において、溝２６のより深い溝部分６０は、シューのプレス領域の長さよりも短い長さを有する。図２２に示した圧力曲線６４との比較で、溝２６の深さにて、見出され得る。円筒形プレスロール１２の入口には、溝２６のより浅い溝部分６２に対応する低い圧力領域３６が存在する。その後、この圧力は、急速に上昇し、溝２６の深さは、この領域において、増加する。最も高い圧力は、溝２６のより深い溝部分６０の端部の若干手前の位置で発生する。

より浅い溝部分６２の領域において、圧力は、劇的に低下する。従って、溝２６の最も深い部分では、最も高い圧力が記録され、最も多量の水が、繊維ウェブ２０から除去される。明瞭に示すため、図２２では、繊維ウェブ２０が運搬される（図１の符番１８で示す）プレス布は示さないが、当業者は、斯かる布を繊維ウェブ２０と長ニッププレスベルト１６との間に典型的に配置することを理解するであろう。

上述の事項に対する改変は、当業者に明らかであるが、斯かる改変は、添付した特許請求の範囲を超えて本発明を改変するものではない。

長ニッププレスの側方断面図である。 本発明の実施例に従って配列された複数の溝を有するベルトの上面図である。 ニップに侵入する溝を示す、図１の断面図である。 ニップで封鎖された溝を示す、図１の断面図である。 ニップを脱出した溝を示す、図１の断面図である。 本発明の実施例に従って配列された複数の溝を有するベルトの上面図である。 本発明の実施例に従って配列された複数の溝を有するベルトの上面図である。 本発明の実施例に従って配列された複数の溝を有するベルトの上面図である。 本発明の実施例に従って配列された複数の溝を有するベルトの上面図である。 連続した溝を有するベルトの機械速度及び圧力荷重と、侵入及び脱出するニップスプレーの水量との関係を示す図である。 連続する溝を有するプレスベルトに関する、荷重と、侵入するニップスプレーが消失する速度との関係を示す図である。 本発明のベルトに関する、機械速度及び荷重と、侵入するニップスプレーが消失する速度との関係を示す図である。 本発明の実施例に従って配列された複数の溝を有するベルトの上面図である。 本発明の実施例に従って配列された複数の溝を有するベルトの上面図である。 本発明の実施例に従って配列された複数の溝を有するベルトの上面図である。 本発明の実施例に従って配列された複数の溝を有するベルトの上面図である。 本発明の実施例に従って配列された複数の溝を有するベルトの上面図である。 本発明の実施例に従ったベルトの上面図である。 本発明の実施例に従った溝の断面図である。 本発明の実施例に従った溝の断面図である。 本発明の実施例に従った溝の断面図である。 本発明の実施例に従った溝の断面図である。 本発明の実施例に従った溝の断面図である。 本発明の実施例に従った溝の断面図である。 シュー型ニッププレス及び、本発明の他の実施例に従ったベルトの断面図である。

符号の説明

１０ プレスニップ
１２ 円筒形プレスロール
１４ 弓形圧力シュー
１６ 長ニッププレスベルト
１６’ ベルト
１６’’ ベルト
１７ ベルト
１７’ ベルト
１８ プレス布
２０ 繊維ウェブ
２２ 内部表面
２３ ポリマー樹脂層
２４ 外部表面
２６ 溝
２８ 基礎層
３０ ヤーン
３２ ヤーン
３４ 樹脂
３６ ニップ入口
３８ ニップ出口
４０ 長さ
４２ 島領域
４４ 溝
４６ 溝
４７ ベルト
４８ 直線部分
４９ 溝
５０ ジグザグ部分
５１ ベルト
５２ 溝
５４ 第一部分
５６ 第二部分
６０ より深い溝部分
６２ より浅い溝部分
６４ 圧力曲線
α 角度

Claims (52)

1. シュープレスにおいて侵入するニップスプレーを最小限とするベルトであって：
   内部表面及び外部表面を有する基礎布と；
   該基礎布の該外部表面上に形成され該基礎布と実質的に共通の広がりを有する樹脂コーティング層と；
   該樹脂コーティング層に形成された不連続な複数の溝であって、該溝の少なくともひとつは、第二部分の幅よりも大きな幅を有する第一部分を有する、複数の溝と；
   を有することを特徴とするベルト。
2. 前記溝は、機械方向に実質的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のベルト。
3. 前記溝は、機械を横切る方向に実質的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のベルト。
4. 前記溝は、機械方向に相対した角度で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のベルト。
5. 前記溝の機械方向の長さは、シュープレスの機械方向の長さよりも小さいことを特徴とする請求項２に記載のベルト。
6. 前記溝の機械を横切る方向の長さは、シュープレスの機械を横切る方向の長さよりも小さいことを特徴とする請求項３に記載のベルト。
7. 前記溝の機械方向の長さは、シュープレスの機械方向の長さよりも小さいことを特徴とする請求項６に記載のベルト。
8. 前記溝の全ては、第二部分の幅よりも大きな幅を有する第一部分を有することを特徴とする請求項１に記載のベルト。
9. 前記溝は、該溝の第二部分よりも深い深さを有する第一部分を有することを特徴とする請求項１に記載のベルト。
10. 前記溝は、互いに平行であり、且つ機械方向に互いに一定の距離でオフセットであることを特徴とする請求項１に記載のベルト。
11. 前記溝は、互いに平行であり、且つ反復パターンで互いに交互に配列されていることを特徴とする請求項１に記載のベルト。
12. 前記溝は、機械方向及び機械を横切る方向に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のベルト。
13. シュープレスにおいて侵入するニップスプレーを最小限とするベルトであって：
    内部表面及び外部表面を有する基礎布と；
    該基礎布の該外部表面上に形成され該基礎布と実質的に共通の広がりを有する樹脂コーティング層と；
    該コーティング層に形成された不連続な複数の溝であって、該溝は、互いに平行であり、且つ機械方向に互いに一定でない距離でオフセットである、複数の溝と；
    を有することを特徴とするベルト。
14. シュープレスにおいて侵入するニップスプレーを最小限とするベルトであって：
    内部表面及び外部表面を有する基礎布と；
    該基礎布の外部表面上に形成され該基礎布と実質的に共通の広がりを有する樹脂コーティング層と；
    該コーティング層に形成された不連続な複数の溝であって、該溝は、互いに平行であり、且つ反復でないパターンで互いに交互に配置されている、複数の溝と；
    を有することを特徴とするベルト。
15. シュープレスにおいて侵入するニップスプレーを最小限とするベルトであって：
    内部表面及び外部表面を有する基礎布と；
    該基礎布の該外部表面上に形成され該基礎布と実質的に共通の広がりを有する樹脂コーティング層と；
    該樹脂コーティング層に形成された複数の溝と；
    を有し、
    前記溝は、異なる形状の組み合わせ、異なる深さの組み合わせ、及び異なる角度の配向の組み合わせの中の１以上の組み合わせによって形成されており、
    前記溝の少なくとも一つは、侵入するニップスプレーを低減するように、第二部分の幅よりも大きな幅を有する第一部分を有することを特徴とするベルト。
16. シュープレスにおいて侵入するニップスプレーを最小限とするベルトであって：
    内部表面及び外部表面を有する基礎布と；
    該基礎布の該外部表面上に形成され該基礎布と実質的に共通の広がりを有する樹脂コーティング層と；
    該樹脂コーティング層に形成された複数の溝と；
    を有し、
    前記溝は、異なる形状の組み合わせ、異なる深さの組み合わせ、異なる幅の組み合わせ、及び異なる
    角度の配向の組み合わせの中の１以上の組み合わせによって形成されており、
    前記溝は、直線の第一部分と正弦又はジグザグの第二部分とを含み、前記第一部分及び前記第二部分は、機械方向に実質的に延びていることを特徴とするベルト。
17. 前記溝の全ては、連続であり、且つ第二部分の幅よりも大きな幅を有する第一部分を含むことを特徴とする請求項１６に記載のベルト。
18. 前記溝は、第二部分の深さよりも深い深さを有する第一部分を含むことを特徴とする請求項１６に記載のベルト。
19. シュープレスにおいて侵入するニップスプレーを最小限とするベルトの製造方法であって：
    内部表面を及び外部表面を有するプレスベルトに基礎布を設けるステップと；
    前記基礎布の外部表面上にポリマー樹脂を堆積するステップと；
    前記ポリマー樹脂に不連続な複数の溝を形成するステップと；
    を有し、
    前記溝は、異なる形状の組み合わせ、異なる深さの組み合わせ、及び異なる角度の配向の組み合わせの中の１以上の組み合わせによって形成されており、
    前記溝の少なくとも一つは、第二部分の幅よりも大きな幅を有する第一部分を有することを特徴とする方法。
20. シュープレスにおいて侵入するニップスプレーを最小限とするベルトの製造方法であって：
    内部表面及び外部表面を有するプレスベルトに基礎布を設けるステップと；
    前記基礎布の外部表面上にポリマー樹脂を堆積するステップと；
    前記ポリマー樹脂に不連続な複数の溝を形成するステップと；
    を有し、
    前記溝は、異なる形状の組み合わせ、異なる深さの組み合わせ、異なる幅の組み合わせ、及び異なる角度の配向の組み合わせの中の１以上の組み合わせによって形成されており、
    前記溝は、直線の第一部分と正弦又はジグザグの第二部分とを含み、前記第一部分及び前記第二部分は、機械方向に実質的に延びていることを特徴とする方法。
21. 前記溝の全ては、連続に形成され、且つ第二部分の幅よりも大きな幅を有する第一部分を含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
22. 前記溝は、連続に形成され、且つ第二部分の深さよりも深い深さを有する第一部分を含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
23. 前記溝は、不連続に形成され、且つポリマー樹脂で形成された島で分離されていることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
24. 前記溝は、機械方向に実質的に形成されていることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
25. 前記溝は、機械を横切る方向に実質的に形成されていることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
26. 前記溝は、機械方向に相対した角度で形成されていることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
27. 前記溝の機械方向の長さは、シュープレスの機械方向の長さよりも小さいことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
28. 前記溝の機械を横切る方向の長さは、シュープレスの機械を横切る方向の長さよりも小さいことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
29. 前記溝の機械方向の長さは、シュープレスの機械方向の長さよりも小さいことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
30. 前記溝の全ては、第二部分の幅よりも大きな幅を有する第一部分を有することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
31. 前記溝は、該溝の第二部分よりも深い深さを有する第一部分を有することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
32. 前記溝は、互いに平行であり、且つ機械方向に互いに一定の距離でオフセットであることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
33. 前記溝は、互いに平行であり、且つ機械方向に互いに一定でない距離でオフセットであることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
34. 前記溝は、互いに平行であり、且つ反復パターンで互いに交互に配列されていることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
35. 前記溝は、互いに平行であり、且つ反復でないパターンで互いに交互に配列されていることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
36. シュープレスにおいて侵入するニップスプレーを最小限とするベルトであって：
    内部表面及び外部表面を有する基礎布と；
    該基礎布の該外部表面上に形成され該基礎布と実質的に共通の広がりを有する樹脂コーティング層と；
    該樹脂コーティング層に形成された機械を横切る方向に連続な複数の溝と；
    を有し、
    前記溝は、異なる形状の組み合わせ、異なる深さの組み合わせ、異なる幅の組み合わせ、及び異なる角度の配向の組み合わせの中の２以上の組み合わせによって形成されていることを特徴とするベルト。
37. 前記溝の全ては、第二部分の幅よりも大きな幅を有する第一部分を有することを特徴とする請求項３６に記載のベルト。
38. 前記溝は、互いに平行であり、且つ機械方向に互いに一定の距離でオフセットであることを特徴とする請求項３６に記載のベルト。
39. 前記溝は、互いに平行であり、且つ機械方向に互いに一定でない距離でオフセットであることを特徴とする請求項３６に記載のベルト。
40. 前記溝は、互いに平行であり、且つ反復パターンで互いに交互に配列されていることを特徴とする請求項３６に記載のベルト。
41. 前記溝は、互いに平行であり、且つ反復でないパターンで互いに交互に配列されていることを特徴とする請求項３６に記載のベルト。
42. シュープレスにおいて侵入するニップスプレーを最小限とするベルトであって：
    内部表面及び外部表面を有する基礎布と；
    該基礎布の該外部表面上に形成され該基礎布と実質的に共通の広がりを有する樹脂コーティング層と；
    該樹脂コーティング層に形成された機械を横切る方向に連続な複数の溝と；
    を有し、
    前記樹脂コーティング層に形成された機械方向に不連続な複数の溝をも有することを特徴とするベルト。
43. シュープレスにおいて侵入するニップスプレーを最小限とするベルトの製造方法であって：
    内部表面及び外部表面を有するプレスベルトに基礎布を設けるステップと；
    前記基礎布の該外部表面上にポリマー樹脂を堆積するステップと；
    前記ポリマー樹脂に複数の溝を形成するステップと；
    を有し、
    前記溝の少なくとも一つは、第二部分の幅よりも大きな幅を有する第一部分を有することを特徴とする方法。
44. 前記溝は、ベルトの機械方向又は機械を横切る方向に連続であることを特徴とする請求項４３に記載の方法。
45. 前記溝は、ベルトの機械方向又は機械を横切る方向に不連続であることを特徴とする請求項４３に記載の方法。
46. シュープレスにおいて侵入するニップスプレーを最小限とするベルトであって：
    内部表面及び外部表面を有する基礎布と；
    該基礎布の該外部表面上に形成され該基礎布と実質的に共通の広がりを有する樹脂コーティング層と；
    該樹脂コーティング層に形成された不連続な複数の溝と；
    を有し、
    前記溝は、直線の第一部分と正弦又はジグザグの第二部分とを含み、前記第一部分及び前記第二部分は、機械方向に実質的に延びていることを特徴とするベルト。
47. シュープレスにおいて侵入するニップスプレーを最小限とするベルトであって：
    内部表面及び外部表面を有する基礎布と；
    該基礎布の該外部表面上に形成され該基礎布と実質的に共通の広がりを有する樹脂コーティング層と；
    該樹脂コーティング層に形成された機械を横切る方向に不連続な複数の溝であって、作動中開口状態である、複数の溝と；
    を有することを特徴とするベルト。
48. シュープレスにおいて侵入するニップスプレーを最小限とするベルトであって：
    内部表面及び外部表面を有する基礎布と；
    該基礎布の該外部表面上に形成され該基礎布と実質的に共通の広がりを有する樹脂コーティング層と；
    該樹脂コーティング層に形成された機械を横切る方向に不連続な複数の溝と；
    を有し、
    前記樹脂コーティング層に形成された機械方向に不連続な複数の溝をも有することを特徴とするベルト。
49. シュープレスにおいて侵入するニップスプレーを最小限とするベルトであって：
    内部表面及び外部表面を有する基礎布と；
    該基礎布の該外部表面上に形成され該基礎布と実質的に共通の広がりを有する樹脂コーティング層と；
    該樹脂コーティング層に形成された不連続な複数の溝と；
    を有し、
    前記溝は、実質的に機械方向に形成されており、前記溝は、長さに沿って種々の幅と種々の深さとを有することを特徴とするベルト。
50. シュープレスにおいて侵入するニップスプレーを最小限とするベルトであって：
    内部表面及び外部表面を有する基礎布と；
    該基礎布の該外部表面上に形成され該基礎布と実質的に共通の広がりを有する樹脂コーティング層と；
    該樹脂コーティング層に形成された不連続な複数の溝と；
    を有し、
    前記溝は、実質的に機械を横切る方向に形成されており、前記溝は、長さに沿って種々の幅と種々の深さとを有することを特徴とするベルト。
51. シュープレスにおいて侵入するニップスプレーを最小限とするベルトであって：
    内部表面及び外部表面を有する基礎布と；
    該基礎布の該外部表面上に形成され該基礎布と実質的に共通の広がりを有する樹脂コーティング層と；
    該樹脂コーティング層に形成された不連続な複数の溝と；
    を有し、
    前記溝は、実質的に機械を横切る方向に形成されており、
    前記溝の機械方向の長さは、シュープレスの機械方向の長さよりも小さく、
    前記溝の少なくとも一つは、長さに沿って種々の深さを有することを特徴とするベルト。
52. 前記溝は、機械方向に同じ長さ又は異なる長さを有することを特徴とする請求項５１に記載のベルト。

Images