JP2001073288A

JP2001073288A - 抄紙機の抄網支持部材

Info

Publication number: JP2001073288A
Application number: JP24669399A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kiyama; 利明木山
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2001-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】支持部材自体の耐摩耗性、耐チツピング性が高
いだけでなく、抄網との摺動性を良好にし、近年の高速
抄紙機に対しても適用可能にする。【解決手段】抄紙機の抄網に当接し支持する部材を、抄
紙機の全長にわたって継ぎ目のない一体形状で、肉厚が
０．５〜５ｍｍの炭化珪素質セラミックスからなる板状
体９ｂをセラミックスや樹脂製のベース９ａに貼り付け
て構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、抄紙機の抄網に当
接し支持する部材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より用いられている抄紙機の構造は
図５に示すように、フォーマーパート１０１とプレスパ
ート１０２からなっている。そして、フォーマーパート
１０１は、ロール１１１によって矢印方向に回転させら
れる抄網１１２と、該抄網１１２の下方に配置された複
数の支持部材１１０からなっており、上記抄網１１２の
上部にヘッドボックス１１３よりスラリー状のパルプ原
料１１４を供給し、支持部材１１０で抄網１１２を支持
するとともにそのエッジ１０３ａでパルプ原料１１４の
脱水を行うようになっている。

【０００３】なお、上記支持部材１１０は、例えば図３
に示すようなクランプタイプの支持部材や図４（Ａ）
（Ｂ）に示すようなＦＲＰ（繊維強化プラスチック）と
セラミックの接着面においてＦＲＰを凸とする構造のハ
イドロフォイルや、不図示のサクションボックス等に用
いられている。

【０００４】図３のクランプタイプの支持部材１１０
は、ステンレス基台１０４上にセラミック片１０９をボ
ルト１０５で固定したもので、先端エッジ部１０３ａで
水切りを行うとともに、後部斜面部１０３ｂで抄網１１
２が摺動する際に負圧を発生させて脱水するようになっ
ている。

【０００５】図４（Ａ）（Ｂ）の支持部材１１０は、Ｆ
ＲＰ製基材１０６上の凸条接着面１０７ａに凹条溝１１
０ｂを持つセラミック片１０９を組み込み接着したもの
で、図３と同様支持面１１０ｃ上の先端エッジ部１０３
ａで水切りを行うとともに、後部斜面部１０３ｂで抄網
１１２が摺動する際に負圧を発生させて脱水する。

【０００６】次に、脱水されたパルプ原料１１４は、プ
レスパート１０２に送られるが、この部分はロール１２
１によって矢印方向に回転させられるフェルト１２２
と、このフェルト１２２を支持する支持部材１２０から
なっている。そして、フォーマーパート１０１によって
ある程度脱水されたパルプ原料１１４は、このフェルト
１２２に押し当てられてさらに水分を吸収された後、次
の乾燥工程（不図示）に送られる。なお、水分を吸収し
たフェルト１２２は、支持部材１２０と摺動しながら真
空吸引により脱水されるようになつている。上記支持部
材１２０はフェルトサクションボックスと呼ばれてお
り、角部を丸め光沢のある表面を有し、真空吸引する為
の吸引孔を備えている。

【０００７】また、上記抄紙機を構成する抄網１１２ま
たはフェルト１２２への支持部材１１０、１２０の材質
としては、以前は安価である為に超高分子ポリエチレン
等のプラスチック系材料が広く用いられていた。しかし
ながら、パルプ原料１１４中のクレーおよびタルクなど
の存在、あるいは抄網１１２などとの当接摺動によって
短時間のうちに摩耗してしまうため、抄紙機から支持部
材１１０、１２０を取り外し、表面の研磨修正あるいは
交換作業等のメンテナンスを頻繁に行わなければならな
かった。

【０００８】そこで近年は支持部材１１０、１２０の材
質としてアルミナ、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素等
を主成分としたセラミックスが多く用いられている。こ
れらのセラミックスで構成した支持部材１１０、１２０
は耐磨耗性が大きく、その寿命が長いものとなる為、広
く使用されるようになっている。（特開昭５５−８０５
９１号、特開昭５８−２０８４８５号公報参照）一方、
このような支持部材１１０、１２０は通常、図３に示す
ようにステンレス基台１０４にボルト１０５で固定され
たり、あるいは図４に示すように、基台に設けたはめ込
み部に挿入することによって固定する方法などが採られ
ている。

【０００９】また、特にフォーマーパート１０１におけ
る上記セラミックス製の支持部材１１０において、当接
支持する抄網１１２を傷つけることなく滑らかに走行せ
しめるとともに、抄網１１２からの脱水（水の掻き取
り）作用を適切に行わせるため、あるいは支持部材１１
０のエッジ部に割れや欠けが発生しないように、断面形
状、外周形状に留意した設計が行なわれている。とりわ
け抄網１１２が最初に当接し脱水作業に寄与する支持部
材１１０の先端部は、鋭角に形成され、その表面は入念
な仕上げ加工が施してある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、最近の抄紙
機では、生産性の向上といった点から、抄網１１２の速
度が大幅に高速化され、支持部材１１０、１２０への耐
摩耗性がより一層要求されている。これに対し従来のア
ルミナ、ジルコニア、窒化珪素などのセラミックスから
なる支持部材１１０、１２０では、この要求を充分に満
足させることができなかった。

【００１１】また、アルミナ、窒化珪素からなるもので
は、支持部材１１０の先端エッジ部１０３ａに欠けが発
生しやすく、この欠け等のために、抄網１１２の寿命を
低下させたり、あるいは抄網１１２からの脱水作用が小
さくなり、抄紙の均一な品質を保つことができず紙質の
低下へつながるなどの問題点があった。

【００１２】更には、支持部材１１０、１２０を成すセ
ラミックスは肉厚が厚い為にヒートショックによる割れ
が発生する恐れがあった。

【００１３】また、抄紙機は非常に長いものであるた
め、図３、４に示すように支持部材１１０、１２０を成
すセラミックスは複数個を継ぎあわせて構成しており、
この継ぎ目より段差が発生したりしていた。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記に鑑みて本発明は、
抄紙機の抄網に当接し支持する部材において、肉厚が
０．５〜５ｍｍの炭化珪素質セラミックスから成る板状
体にエッジを形成するとともに、この板状体をセラミッ
クス又は樹脂製のベースの上面に貼り付けたものであ
る。

【００１５】又、上記板状体は、抄紙機の全長にわたっ
て継ぎ目のない一体形状品としたことを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て詳述する。

【００１７】抄紙機の構造は図２に示すように、フォー
マーパート１とプレスパート２からなっている。そし
て、フォーマーパート１は、ロール１１によって矢印方
向に回転させられる抄網１２と、該抄網１２の下方に配
置された複数の支持部材１０からなっており、上記抄網
１２の上部にヘッドボックス１３よりスラリー状のパル
プ原料１４を供給し、支持部材１０で抄網１２を支持す
るとともにそのエッジ３ａ及び後部斜面部３ｂでパルプ
原料１４の脱水を行う。

【００１８】次に、脱水されたパルプ原料１４は、プレ
スパート２に送られるが、この部分はロール２１によっ
て矢印方向に回転させられるフェルト２２と、このフェ
ルト２２を支持する支持部材２０からなっている。そし
て、フォーマーパート１によってある程度脱水されたパ
ルプ原料１４は、このフェルト２２に押し当てられてさ
らに水分を吸収された後、次の乾燥工程に送られる。な
お、水分を吸収したフェルト２２は、支持部材２０と摺
動しながら真空吸引により脱水されるようになつてい
る。上記支持部材２０はフェルトサクションボックスと
呼ばれており、角部を丸め光沢のある表面を有し、真空
吸引する為の吸引孔を備えている。

【００１９】なお、上記フォーマーパート１における支
持部材１０としては、例えば図１に示すようなハイドロ
フォイルが用いられ、先端のエッジ１０ａで水切りを行
うとともに後部の斜面部１０ｂで抄網１２が摺動する際
に負圧を発生させて脱水するようになっており、上記先
端エッジ１０ａを備えた支持部材１０をＦＲＰ等からな
る基体６に接合して構成している。

【００２０】本発明においては、上記支持部材１０とし
て、肉厚が０．５〜５ｍｍの炭化珪素質セラミックスか
らなる板状体９ｂをセラミックスや樹脂製のベース９ａ
の上面に貼り付けて構成したことを特徴とする。また、
上記セラミックス製板状体９ｂの先端エッジ部１０ａは
鋭角に形成され、シヤープエッジとなっている。

【００２１】ここで、セラミックス製の板状体９ｂの肉
厚ｔを０．５〜５ｍｍと薄くすることにより、ヒートシ
ョックが加わっても内部と表面との温度差を小さくでき
るため、耐熱衝撃性を向上することができる。板状体９
ｂの肉厚ｔを０．５〜５ｍｍとしたのは、板状体９ｂの
肉厚ｔが５ｍｍを超えると３００゜Ｃ以上の高温環境下
ではヒートショックによるクラックが発生してしまい、
逆に板状体９ｂの肉厚ｔが０．５ｍｍ未満になると摩耗
により寿命が極端に短くなってしまうためである。

【００２２】また、炭化珪素質セラミックスは熱伝導率
６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上と高熱伝導率を有していることか
ら、抄網１２との摺動により発生する摩擦熱をすみやか
にブロック体全体に放熱することができ、抄網１２を保
護し抄網１２の寿命を長くすることができる。

【００２３】更に板状体９ｂは、グリーンシートを作成
し焼成することにより、抄紙機の全長にわたって継ぎ目
のない一体形状品としてある。継ぎ目があると高温域で
使用する時、接着剤の軟化により、セラミック片が浮き
上がって段差が発生するのに対し、本発明のように継ぎ
目のない一体形状品にすると、接着剤の軟化する高温域
での使用においても段差の完全防止が可能となる。しか
も、一体形状品とすることで、焼成後の一次研磨が不要
となって加工時間が短縮されるとともに、段差が発生し
ない為、再研磨の必要も無くなる。

【００２４】グリーンシートの製造方法については、ロ
ールコンバクション法の他、押し出し法、ドクターブレ
ード法等が考えられる。このうち、ロールコンバクショ
ン法について図６にて説明すると、まず、炭化珪素粉末
と熱可塑性樹脂を混合した成形用顆粒３４を、１対の金
属ロール３２間に連続的に供給し、加圧して、成形用顆
粒３４とロール３２の摩擦力によってテープ状のグリー
ンシート３３を得る。これを焼成後カットして一体形状
のセラミックス製板状体９ｂとし、ベース９ａに接着し
て本発明の支持部材１０を得る。

【００２５】接着にはエポキシ系接着剤を用い、これを
ベース９ａの接合面７の全面に塗布して貼り付ける。こ
れを自然乾燥または強制乾燥（１５０゜Ｃ、１Ｈｒ）す
る。又、板状体９ｂにおける先端エッジ部１０ａの形状
の作製は、平面研削盤により、形状ダイヤもしくは治具
等を用い研削加工にて行う。

【００２６】これにより、一体形状の板状体９ａを効率
よく大量に作製することができるとともに、複数のセラ
ミックス板の継ぎ目による不都合を防止できる。

【００２７】そして、この支持部材１０を、図２に示す
ように抄紙機に組み込み、支持部材１０上でスラリー状
のパルプ原料１４を供給した抄網１２を摺動させること
によって、脱水作用を行う。このとき、本発明の支持部
材１０は、先端エッジ部１０ａが炭化珪素質セラミック
スからなるため、高硬度、高ヤング率であり、耐磨耗
性、摺動性、剛性、耐チツピング性に優れ支持部材１０
および抄網１２の双方の寿命を長くすることができる。

【００２８】一方プレスパート２における支持部材２０
はフェルトサクションボックスと呼ばれており、角部を
丸め光沢のある表面を有し、真空吸引する為の吸引孔
（不図示）を備えている。

【００２９】そして、この支持部材２０についても、少
なくともパルプ原料１４と摺接する表面に、上記の炭化
珪素質セラミックスからなる板状体を接合することが好
ましい。そのため、フェルト２２との高速摺動によって
高温となっても、支持部材２０の耐熱衝撃性が高いこと
から、割れや欠けが生じにくい。また、上記セラミック
スは摺動相手のフェルト２２にダメージを与えにくいこ
とから長期間良好に使用することができる。

【００３０】また、フォーマーパート１における支持部
材１０の先端エッジ部１０ａは、脱水作用を成すために
曲率半径０．３〜１ｍｍ程度の比較的鋭いエッジ状とな
っており、一方プレスパート２の支持部材２０の角部
は、フェルト２２に傷をつけないように曲率半径５〜７
ｍｍ程度の滑らかな曲面状となっている。

【００３１】このような炭化珪素質セラミックスは、ビ
ッカース硬度が１７００ｋｇ／ｍｍ²以上と高硬度で大
きな耐摩粍性を備えるとともに、摺動性に優れているた
め抄網に対する摩耗も小さくできる。一般に先端エッジ
部１０ａの硬度を高めるほど耐摩耗性が向上するが、特
に金属酸化物を焼結助剤として含有し液相焼結した炭化
珪素質セラミックスを用い、ビッカース硬度１７００ｋ
ｇ／ｍｍ²以上、好ましくは１９００ｋｇ／ｍｍ²以上
とすれば、抄網１２に対する耐摩耗性は格段に高まる。

【００３２】そして、炭化珪素質セラミックスも多種多
様存在するうち、焼結助剤として金属酸化物を添加して
液相焼結させたものが、抄網支持部材として最適であ
る。これは、液相焼結することにより焼結性を安定化で
きることから緻密質となり、ビッカース硬度が１７００
〜２５００ｋｇ／ｍｍ²、好ましくは１９００〜２５０
０ｋｇ／ｍｍ²と硬度も高くなり耐摩耗性も向上させる
ことができる。しかも、この炭化珪素質セラミックスは
摺動性に優れているため抄網１２に対する摩耗も小さく
できるのである。

【００３３】しかも金属酸化物を添加して液相焼結した
ことによって、破壊靭性値（Ｋ_1C）を４〜６ＭＰａ√ｍ
と大きくすることができ、支持部材１０の先端エッジ部
１０ａのチッピングの発生を少なくできる。それ故それ
らチッピングに起因する抄網１２に対する摩耗も少なく
できる。

【００３４】さらに、このような炭化珪素質セラミック
スは、熱膨張率４．０〜４．４×１０^-6／℃（４０〜８
００℃）、ヤング率４．２×１０⁶ｋｇ／ｃｍ²以上
と、高耐熱変形性、高剛性で大きな耐磨耗性を備えるこ
とができる。

【００３５】なお本発明において、炭化珪素質セラミッ
クスに焼結助剤として添加する金属酸化物としては、Ａ
ｌ₂Ｏ₃を１．７％、及びＹ₂Ｏ₃、ＣｏＯ₂などの周
期律表第３ａ族元素の酸化物を０．１〜５％加えればよ
い。これらの金属酸化物は、焼結助剤として炭化珪素質
セラミックスの焼結性を高めるとともに、焼結体中で炭
化珪素結晶粒子間に粒界相を形成してクラックの進展を
防止し、セラミックスの靭性を高くする作用がある。た
だし、添加量が多すぎると、硬度、強度が低くなるた
め、上記範囲のものがよい。

【００３６】また、本発明の炭化珪素質セラミックスに
おいて、平均結晶粒子径は１０μｍ以下、好ましくは
０．５〜６μｍのものがよい。これは、平均結晶粒子径
が１０μｍを越えると、強度が劣化するとともに、支持
部材として用いる際に先端のシャープエッジを形成でき
なくなって、脱水作用が悪くなるためである。

【００３７】さらに、本発明の炭化珪素質セラミックス
は、開気孔率１％以下、好ましくは０．３％以下のもの
を用いる。これは、開気孔率が１％より大きいと、強度
が低くなるとともに、シャープエッジが出にくくなるた
めである。

【００３８】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００３９】実験例１まず、図１に示す支持部材１０を構成するセラミックス
の耐ヒートショック性に関する実験を行った。支持部材
１０の長さ（図面の奥行き方向）は１．２ｍとした。板
状体９ｂとして、本発明の炭化珪素質セラミックスと、
比較例であるアルミナ質セラミックスを用いて種々の肉
厚ｔのものを用意し、基体６としてＦＲＰを、ベース９
ａとしてアルミナ質セラミックスを用いた。このときの
各材質の特性を表１に示す。

【００４０】上記炭化珪素質セラミックスとアルミナセ
ラミックス製の板状体９ｂをベース９ａに貼り付け、基
体６に接合したものを用いて、それぞれ空運転での温度
上昇した場合の各最高温度と使用条件温度に近い４０℃
の間で、ヒートサイクルテストを２０回行った。その
後、各支持部材１０のクラック発生の有無を確認した。
結果は表２に示す通りである。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】この結果より、比較例であるアルミナセラ
ミックスを用いたものでは熱膨張率が高いため、接着面
の剥れが発生し、クラックが発生した。

【００４４】これに対し、板状体９ｂとして炭化珪素質
セラミックスを用いた本発明実施例では、剥がれやクラ
ックの発生が無く、紙質を低下させる恐れのないことが
わかる。ただし、板状体９ｂの肉厚ｔが５ｍｍを超える
と、ヒートショックによるクラックが発生しやすくなっ
たため、肉厚ｔは５ｍｍ以下が良いことがわかる。

【００４５】実験例２つぎに、図１に示す本発明の支持部材１０と、比較例と
して支持部材１０として複数のセラミック片を継ぎ合わ
せて構成したものを用いた。いずれも支持部材１０の長
さ（図面の奥行き方向）が１．２ｍとし、比較例では炭
化珪素質セラミックスとアルミナ質セラミックスを用い
た。

【００４６】それぞれ、セラミック本体の温度を５０〜
２５０゜Ｃまで変化させて２４Ｈｒ実稼働させ、その後
支持部材１０の上面継ぎ目の段差測定を行った。結果は
表３に示す通りである。

【００４７】

【表３】

【００４８】この結果より、炭化珪素質セラミックス又
はアルミナ質セラミックスのセラミック片を継ぎ合わせ
た比較例では、各セラミック片同士が競り合って接着面
の剥れが生じ易く、段差が発生した。そして、この段差
が抄紙時のスジを発生させ、紙質を低下させる原因とな
る。

【００４９】これに対し、本発明の支持部材１０では、
板状体９ｂとして継ぎ目のない一体形状品を用いている
ため、上記のような段差の発生は見られなかった。

【００５０】

【発明の効果】このように本発明によれば、抄紙機の抄
網に当接し支持する部材において、肉厚が０．５〜５ｍ
ｍの炭化珪素質セラミックスからなる板状体をセラミッ
クスや樹脂製のベースに貼り付けたことによって、支持
部材自体の耐摩耗性、耐チッピング性が高いだけでな
く、高硬度に基づく大きな耐摩耗性と、高靭性による耐
チッピング性が得られるとともに、炭化珪素質セラミッ
クスの板状体の肉厚をを薄くすることによる耐熱衝撃性
を向上することができる。

【００５１】また、上記板状体を、抄紙機の全長にわた
って継ぎ目のない一体形状品としたことにより、焼成後
の一次研磨が不要となって加工時間が短縮されるととも
に、段差が発生しない為、再研磨の必要も無くなり、そ
のため、支持部材および抄網を長期にわたって良好に使
用することができるとともに、近年の高速抄紙機にも好
適に用いることが可能となるなど、優れた効果を有する
抄紙機の抄網支持部材を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の抄紙機用支持部材を示す斜視
図、（Ｂ）は同じく断面図である。

【図２】本発明の支持部材を用いる抄紙機の構造を示す
概略図である。

【図３】従来の抄紙機用の抄網支持部材を示す斜視図で
ある。

【図４】（Ａ）（Ｂ）は従来の抄紙機用抄網支持部材を
示す斜視図である。

【図５】従来の抄紙機の構造を示す概略図である。

【図６】ロールコンパクション法によるグリーンシート
の作製法を示す概略図である。

【符号の説明】

１：フォーマーパート６：基体７：接合面９ａ：ベース９ｂ：セラミックス製板状体１０：支持部材１０ａ：先端エッジ部１０ｂ：後方斜面部１１：ロール１２：抄網１３：ヘッドボックス１４：パルプ原料２：プレスパート２０：支持部材２１：ロール２２：フェルト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】抄紙機の抄網に当接し支持する部材におい
て、肉厚が０．５〜５ｍｍの炭化珪素質セラミックスか
ら成る板状体にエッジを形成するとともに、この板状体
をセラミックス又は樹脂製のベースの上面に貼り付けた
ことを特徴とする抄紙機の抄網支持部材。
【請求項２】上記板状体が、抄紙機の全長にわたって継
ぎ目のない一体形状品であることを特徴とする請求項１
記載の抄紙機の抄網支持部材。