JP2004011080A

JP2004011080A - 工業用弾性ベルトおよびその製造方法

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Publication number: JP2004011080A
Application number: JP2002169513A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Hikita; 疋田　孝寿
Original assignee: Yamauchi Corp
Current assignee: Yamauchi Corp
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-11
Also published as: US20050224318A1; CN1659013A; WO2003103934A1; JP3803071B2; EP1559534A1; EP1559534A4; AU2003220874A1; CA2488746A1; CA2488746C

Abstract

【課題】表面の平滑性を向上させた工業用弾性ベルトおよび容易にベルト表面の平滑性を向上させることのできる工業用弾性ベルトの製造方法を提供する。
【解決手段】弾性材料によってエンドレスに形成された筒状の弾性ベルトの内周面および／または外周面を熱プレスすることによって平滑化した工業用弾性ベルトである。また、弾性材料によってエンドレスに形成された筒状の弾性ベルトの内周面および／または外周面を熱プレスする工程を含む工業用弾性ベルトの製造方法であることを特徴とする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製紙工業、磁気記録媒体製造工業、繊維工業等の各種工業において用いられる工業用弾性ベルトおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工業用弾性ベルトとして、内周面または／および外周面を平滑面とした弾性ベルトが要求される場合がある。
【０００３】
平滑な内周面が要求される工業用弾性ベルトとしては、たとえばシュープレス用ベルト等が挙げられる。シュープレスは、製紙工業の脱水プレス用として多く実用化されている。シュープレスとは、簡単に言えば、走行方向に所定の巾を持つ加圧シューを用いて弾性ベルトをプレスロール側に押しつけることにより広い巾の加圧領域を形成し、この加圧領域に加圧対象物である材料ウエブ（湿紙）を通すことにより材料ウエブ（湿紙）に対する加圧処理（脱水）を行なうものである。２本のロールでプレスを行なうロールプレスは加圧対象物に線圧力を加えるのに対し、シュープレスでは加圧シューが走行方向に所定の巾を持つため、加圧対象物に面圧力を加えることができる。このため、シュープレスを用いた場合、ニップ巾を大きくすることができ、処理効率（脱水効率）を高めることができるという利点がある。なお、製紙工業や磁気記録媒体製造工業において材料ウエブのつや出しを行なうカレンダー用としても、シュープレスの使用が検討されている。
【０００４】
図４に、上記シュープレスに用いられるシュープレス装置の模式的な断面図を示す。図４において、シュープレス装置１００は、高速回転するプレスロール１０１と、プレスロール１０１に対向する弾性ベルト１０２と、弾性ベルト１０２の内側に位置して弾性ベルト１０２をプレスロール１０１側に押し付ける加圧シュー１０３とを備えている。弾性ベルト１０２とプレスロール１０１との間には、湿紙等の材料ウエブ１０４が通過する。加圧シュー１０３の表面は、走行方向に所定の巾を有し、プレスロール１０１の表面に対応した滑らかな凹状に形成されている。このため、プレスロール１０１と弾性ベルト１０２との間には、広い巾の加圧領域が形成される。材料ウエブ１０４は、この加圧領域でプレスされる。弾性ベルト１０２と加圧シュー１０３との間には潤滑油が供給されており、プレスロール１０１の回転により、弾性ベルト１０２は加圧シュー１０３の上を滑りながら従動回転する。
【０００５】
製紙工業の脱水用シュープレス装置の場合、材料ウエブ１０４としての湿紙は、フェルト上に載せられて、あるいは２枚のフェルトに挟まれてプレスロール１０１と弾性ベルト１０２との間を通過する。すなわち、材料ウエブ１０４と弾性ベルト１０２との間にはフェルトが介在しており、材料ウエブ１０４と弾性ベルト１０２とは直接接しない。また、脱水用シュープレス装置の場合、弾性ベルト１０２の外周面には、脱水効率を高める目的で走行方向に沿って多数の排水溝が形成されることが多い。
【０００６】
図４に示すようなシュープレス装置１００においては、弾性ベルト１０２の内周面の平滑性が悪いと、弾性ベルト１０２と加圧シュー１０３との間の潤滑性が低下し、その分、プレスロール１０１の駆動力を大きくする必要が生じて消費電力が高くなってしまう。また、弾性ベルト１０２と加圧シュー１０３との間の潤滑性が低下すると、弾性ベルト１０２の内周面が摩擦によって溶融し、弾性ベルト１０２が早期に破損する恐れもある。このため、シュープレス装置１００においては、弾性ベルト１０２の内周面の平滑性を向上させることが要求される。
【０００７】
また、弾性ベルトと材料ウエブとを直接接触させて使用する場合には、弾性ベルトの外周面に平滑性が要求されることがある。平滑な外周面が要求される工業用弾性ベルトとしては、たとえば各種工業において材料ウエブのつや出しを行なうカレンダー用ベルトや、製紙工業のトランスファー用ベルトおよび塗工用ベルト等が挙げられる。これらの用途においては、弾性ベルト表面の平滑性が悪いと、ベルト表面に紙粉等の異物が溜まり易くなり、ウエブ製品の品質に悪影響を与えることがある。カレンダー用ベルトにあっては、ベルト表面の凹凸がウエブ製品の品質に直接影響するため、特に外周面の平滑性が要求される。
【０００８】
弾性ベルトの内周面および外周面の両方に平滑性が要求される工業用弾性ベルトとしては、たとえばカレンダー用シュープレス装置に用いられる弾性ベルト等が挙げられる。カレンダー用シュープレス装置の場合、図４に示す材料ウエブ１０４は紙や磁気テープ材料等であり、材料ウエブ１０４は弾性ベルト１０２の表面と直接接しながら走行する。このため、弾性ベルト１０２には、加圧シュー１０３との潤滑性を維持する観点から内周面の平滑性が要求されるとともに、ウエブ製品の品質維持の観点から外周面の平滑性も要求される。
【０００９】
従来、弾性ベルトの内周面および外周面の平滑化は、研磨処理により行なっていた。しかし、研磨処理により平滑仕上げするには、番手の低い多孔質の砥石によって粗仕上げを行なった後、段階的に砥石を交換しながら砥石の番手を徐々に上げて目標の仕上げ精度になるまで加工しなければならず、また砥石の目詰まりによって砥石を交換しなければならないため、非常に煩雑であるという問題があった。また、研磨処理によって表面仕上げをする場合には、表面粗さを３０μｍ（Ｒｚ）よりも下げるのは非常に困難であるという問題もあった。
【００１０】
また、弾性ベルトを平滑化するための手法として、滑らかに磨かれた表面を持つ円筒状のマンドレルを用意し、その上に液状ウレタンをコーティングし、硬化させた後に成形品をマンドレルから取り外すことにより弾性ベルトを製造する方法が特開昭６４−４５８８８号公報および特開平１１−２５６４９２号公報に開示されている。しかし、この方法においては、弾性ベルト内周面の研磨処理は不要となるが、弾性ベルトの外周面の平滑化のために上記の研磨処理をする必要があるという問題があった。また、非常に大型のマンドレルを弾性ベルトのサイズごとに用意しなければならないため、弾性ベルトの製造コストが高くなるという問題もあった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記事情に鑑みて本発明は、表面の平滑性を向上させた工業用弾性ベルトおよび容易にベルト表面の平滑性を向上させることのできる工業用弾性ベルトの製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明者が鋭意検討した結果、工業用弾性ベルトの表面を熱プレスすることにより上記目的を達成することができることを見出し、本発明を想到するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は、弾性材料によってエンドレスに形成された筒状の弾性ベルトの内周面および／または外周面を熱プレスすることによって平滑化した工業用弾性ベルトであることを特徴とする。
【００１４】
ここで、本発明の工業用弾性ベルトにおいては、工業用弾性ベルトの内周面および／または外周面の表面粗さが２０μｍ（Ｒｚ）以下であることが望ましい。
【００１５】
また、本発明は、弾性材料によってエンドレスに形成された筒状の弾性ベルトの内周面および／または外周面を熱プレスする工程を含む工業用弾性ベルトの製造方法であることを特徴とする。
【００１６】
ここで、本発明の工業用弾性ベルトの製造方法においては、上記熱プレスは、温度が５０〜１７０℃の熱板を用いて、弾性ベルトの内周面および／または外周面に０．０５〜１０ＭＰａの圧力を、５秒〜６０分間かけることにより行なわれることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の工業用弾性ベルトの製造方法においては、上記熱プレスは、弾性ベルトを０．１〜１０ｍ／ｍｉｎの走行速度で走行させながら、温度が５０〜１７０℃のロールを用いて、上記弾性ベルトの内周面および／または外周面に０．５〜２００ｋＮ／ｍのニップ圧をかけることにより行なわれることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
（弾性ベルト）
本発明に用いられる弾性ベルトは、弾性材料によってエンドレスに形成された筒状のベルトであって、たとえばエンドレスの多重織織布からなる補強基材の内周面、外周面またはその両面に、ポリウレタン等の弾性材料をコーティングした構造をとるものである。また、弾性材料からなるエンドレスのベルト中に補強糸を埋設した構造をとる場合もある。
【００２０】
（熱プレス）
本発明の工業用弾性ベルトは、熱プレスすることによって上記弾性ベルトの内周面、外周面またはこれらの双方の面を平滑化したものである。熱プレスは弾性ベルトが補強基材の内周面または外周面の片面にのみ弾性材料をコーティングした構造の場合、弾性材料のコーティング面のみに施されることが好ましい。また、弾性ベルトの内外両周面が弾性材料で構成されている場合には、熱プレスは内周面のみ、外周面のみまたはその両面に施されることが好ましい。ここで、内周面とは、エンドレスに形成された筒状の工業用弾性ベルトの内側の面のことをいい、外周面とは、エンドレスに形成された筒状の工業用弾性ベルトの外側の面のことをいう。
【００２１】
熱プレスとしては、たとえば弾性ベルトの表面を熱板、ロール等で熱プレスする方法等が好適に用いられる。この場合には、本発明の工業用弾性ベルトの表面の平滑性をより向上させることができ、また内周面のみ、外周面のみまたはこれらの双方の面のいずれも容易に平滑化することができる。また、熱プレスは、弾性ベルト表面の弾性材料をある程度研磨した後で行なうことにより、さらに平滑な弾性ベルト表面を得られることができる点で好ましい。
【００２２】
（熱板による熱プレス）
熱板を用いて弾性ベルトを熱プレスする方法の一例を図１を用いて以下に説明する。図１において、弾性ベルト１１は、回転可能な２本のロール１２ａ、１２ｂに掛け渡され、移動可能に保持されている。上部熱板１３ａおよび下部熱板１３ｂは滑らかな表面を持ち、互いに押圧および開放が可能なように設置されており、弾性ベルト１１の一部分は、この上部熱板１３ａと下部熱板１３ｂとの間に挟まれて熱プレスされる。熱プレスは、温度が５０〜１７０℃、好ましくは１００〜１７０℃、より好ましくは１３０〜１７０℃の上部熱板１３ａおよび下部熱板１３ｂにより、弾性ベルト１１に０．０５〜１０ＭＰａ、好ましくは１．０〜１０ＭＰａ、より好ましくは１．０〜４．０ＭＰａの圧力を、５秒〜６０分間、好ましくは１分〜６０分間、より好ましくは１５分〜６０分間かけることにより行なわれる。上記熱プレス後は、ロール１２ａ、１２ｂを回転させて弾性ベルト１１を所定巾移動させて熱プレスが行なわれていない面の熱プレスが行なわれる。弾性ベルト１１の全体が均一に熱プレスされるまでこの作業を繰り返すことにより、弾性ベルト１１の外周面１１ａおよび内周面１１ｂが平滑化されることとなる。
【００２３】
なお、上記において、上部熱板１３ａのみを加熱して熱プレスを行なうことにより、弾性ベルト１１の内周面１１ｂのみを平滑化することもできる。さらに、下部熱板１３ｂのみを加熱して熱プレスを行なうことにより、弾性ベルト１１の外周面１１ａのみを平滑化することもできる。
【００２４】
（加圧ロールによる熱プレス）
加圧ロールを用いて弾性ベルトを熱プレスする方法の一例を図２を用いて以下に説明する。図２において、弾性ベルト２１は、回転可能な２本のロール２２ａ、２２ｂに掛け渡され、所定の速度で移動可能に保持されており、ロール２２ｂには鏡面仕上げされた加圧ロール２４が押しつけられている。熱プレスは、弾性ベルト２１を０．１〜１０ｍ／ｍｉｎの走行速度で走行させながら、温度が５０〜１７０℃のロール２２ｂおよび加圧ロール２４により、弾性ベルト２１に０．５〜２００ｋＮ／ｍ、好ましくは１０〜２００ｋＮ／ｍのニップ圧をかけることにより行なわれる。このような熱プレスを行なうことにより、弾性ベルト２１の外周面２１ａおよび内周面２１ｂの双方が平滑化される。
【００２５】
なお、上記において、ロール２２ｂおよび加圧ロール２４のいずれか一方のみを加熱して熱プレスを行なった場合には、弾性ベルト２１の外周面２１ａまたは内周面２１ｂの一方のみを平滑化することもできる。さらに、熱プレス後の弾性ベルトの内外を反転させて上記と同様の熱プレスを施すことにより、弾性ベルト２１の内外両周面を平滑化することもできる。また、ロール２２ｂと加圧ロール２４で熱プレスするのではなく、ロール２２ａと加圧ロール２４を用いて熱プレスしてもよい。また、加圧ロール２４をロール２２ａとロール２２ｂの双方の側に設置して、ロール２２ａと加圧ロール２４およびロール２２ｂと加圧ロール２４の双方で熱プレスすることもできる。
【００２６】
（上下加圧ロールによる熱プレス）
上下加圧ロールを用いて弾性ベルトを熱プレスする方法の一例を図３を用いて以下に説明する。図３において、弾性ベルト３１は、回転可能な２本のロール３２ａ、３２ｂに掛け渡され、所定の速度で移動可能に保持されており、弾性ベルト３１はそれぞれ鏡面仕上げされた上部加圧ロール３４ａと下部加圧ロール３４ｂとの間に挟まれて熱プレスされる。熱プレスは、弾性ベルト３１を０．１〜１０ｍ／ｍｉｎの走行速度で走行させながら、温度が５０〜１７０℃の上部加圧ロール３４ａおよび下部加圧ロール３４ｂにより、弾性ベルト３１を０．５〜２００ｋＮ／ｍ、好ましくは１０〜２００ｋＮ／ｍのニップ圧でプレスすることにより行なわれる。このような熱プレスを行なうことにより、弾性ベルト３１の外周面３１ａおよび内周面３１ｂの双方が平滑化される。
【００２７】
なお、上記において、上部加圧ロール３４ａのみを加熱することにより、弾性ベルト３１の内周面３１ｂのみを平滑化することもできる。また、下部加圧ロール３４ｂのみを加熱することにより、弾性ベルト３１の外周面３１ａのみを平滑化することもできる。
【００２８】
本発明においては上記のような熱プレスを行なうことにより弾性ベルトの表面を平滑化することができることから、従来の研磨処理のように砥石を頻繁に交換する煩雑な作業を行なう必要がなく、また弾性ベルトのサイズごとに大掛かりなマンドレルを用意する必要もないことから、弾性ベルトの内周面のみ、外周面のみまたはこれらの双方の面の平滑性を容易に向上させることができる。
【００２９】
（表面粗さ）
上記のようにして得られた工業用弾性ベルトの内周面および／または外周面の表面粗さは２０μｍ（Ｒｚ）以下であることが好ましく、１０μｍ（Ｒｚ）以下であることがさらに好ましい。この場合には、本発明の工業用弾性ベルトとその接触物との間の摩擦が少なくなるため、ベルトの摩耗および装置の駆動電力をより低減させることができるようになる。また、ベルト表面に異物が溜まりにくくなることから、製品の品質もより向上させることができるようになる。なお、表面粗さ（Ｒｚ）は、ＪＩＳ−Ｂ０６０１（２００１）に定義される最大高さ粗さである。
【００３０】
（用途）
本発明の工業用弾性ベルトは、製紙工業、磁気記録媒体製造工業、繊維工業等の各種工業のシュープレス用、カレンダー用、トランスファー用および塗工用のベルトとして好適に使用され得る。
【００３１】
特に、内周面を平滑化した弾性ベルトは、シュープレス用ベルトとして好適に用いられる。内周面を平滑化した弾性ベルトをシュープレス用ベルトとして用いた場合には、弾性ベルトと加圧シューとの間の潤滑性が優れたものとなるため、対向するプレスロールの駆動力を小さくすることができ、シュープレス装置の消費電力を低く抑えることができる。また、弾性ベルトの内周面が摩擦によって溶融するのを防ぎ、弾性ベルトの耐久性も向上させることができる。
【００３２】
また、外周面を平滑化した弾性ベルトは、カレンダー用、トランスファー用、塗工用等の弾性ベルトと材料ウエブとが直接接触する状態で使用される用途に好適に用いられる。外周面を平滑化した弾性ベルトをこれらの用途に用いた場合には、弾性ベルトの表面に紙粉等の異物が溜まりにくくなるため、異物がウエブに付着することによるウエブ製品の品質の悪化を防止することができる。特に、弾性ベルト表面が平滑性に優れていることから、カレンダー用ベルトとして用いた場合には、ウエブ製品に良好なつや出しを行なうことができる。
【００３３】
また、内周面および外周面の両面を平滑化した弾性ベルトは、カレンダー工程でのシュープレス用ベルトとして好適に用いられる。内周面および外周面を平滑化した弾性ベルトをカレンダー工程でのシュープレス用ベルトとして用いた場合には、弾性ベルトと加圧シューとの間の潤滑性に優れ、なおかつ弾性ベルト表面に紙粉等の異物が溜まりにくく、ウエブ製品に良好なつや出しを行なうことができる。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３５】
（実施例）
実施例１〜７の工業用弾性ベルトは以下のようにして作製した。まず、厚さ２．３ｍｍの縦４重織りの織布からなる補強基材中に液状ポリウレタンを十分にしみ込ませ、かつ補強基材の内外両周面に液状ポリウレタンをコーティングした後、液状ポリウレタンを硬化させて、補強基材の内外両周面にデュロメータ硬さＡ９５の弾性ベルトを作製した。
【００３６】
次に、弾性ベルトの内外両周面を切削した後、砥石で研磨し、内周面ポリウレタン層の厚み１．０ｍｍ、外周面ポリウレタン層の厚み１．７ｍｍ、全体厚み５ｍｍ、内外両周面の表面粗さ３０μｍ（Ｒｚ）の弾性ベルトを得た。
【００３７】
そして最後に、表面粗さ１μｍ（Ｒｚ）の２枚の熱板を用い、これら２枚の熱板の間に上記弾性ベルトを挟んで、表１に示す条件で熱プレスを行なうことにより内外両周面を平滑化させた。このときの実施例１〜７の工業用弾性ベルトの表面粗さ（Ｒｚ）を表１に示す。
【００３８】
【表１】

【００３９】
表１からもわかるように、実施例１〜７の工業用弾性ベルトの表面は、熱プレス前よりも大幅に平滑化されていた。
【００４０】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００４１】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、表面の平滑性を向上させた工業用弾性ベルトおよび容易にベルト表面の平滑性を向上させることのできる工業用弾性ベルトの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱板を用いて弾性ベルトを熱プレスする方法の一例を示した模式的な断面図である。
【図２】加圧ロールを用いて弾性ベルトを熱プレスする方法の一例を示した模式的な断面図である。
【図３】上下加圧ロールを用いて弾性ベルトを熱プレスする方法の一例を示した模式的な断面図である。
【図４】従来のシュープレス装置の模式的な断面図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１，１０２　弾性ベルト、１１ａ，２１ａ，３１ａ　外周面、１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ　内周面、１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂ　ロール、１３ａ，１３ｂ　熱板、２４，３４ａ，３４ｂ　加圧ロール、１００　シュープレス装置、１０１　ブレスロール、１０３　加圧シュー、１０４　材料ウエブ。

Claims

弾性材料によってエンドレスに形成された筒状の弾性ベルトの内周面および／または外周面を熱プレスすることによって平滑化したことを特徴とする工業用弾性ベルト。
前記工業用弾性ベルトの内周面および／または外周面の表面粗さが２０μｍ（Ｒｚ）以下であることを特徴とする請求項１に記載の工業用弾性ベルト。
弾性材料によってエンドレスに形成された筒状の弾性ベルトの内周面および／または外周面を熱プレスする工程を含むことを特徴とする工業用弾性ベルトの製造方法。
前記熱プレスは、温度が５０〜１７０℃の熱板を用いて、前記弾性ベルトの内周面および／または外周面に０．０５〜１０ＭＰａの圧力を、５秒〜６０分間かけることにより行なわれることを特徴とする請求項３に記載の工業用弾性ベルトの製造方法。
前記熱プレスは、前記弾性ベルトを０．１〜１０ｍ／ｍｉｎｉｎの走行速度で走行させながら、温度が５０〜１７０℃のロールを用いて、前記弾性ベルトの内周面および／または外周面に０．５〜２００ｋＮ／ｍのニップ圧をかけることにより行なわれることを特徴とする請求項３に記載の工業用弾性ベルトの製造方法。