JP2004036015A - シュープレスベルト - Google Patents

Abstract

【課題】湿紙側層の表面層に捕水部とランド部があるシュープレスベルトにおいて、ランド部の表面部と、捕水部の断面形状変化部におけるクラックの発生を抑制すること。
【解決手段】シュープレスベルト１０は、基体Ｂと、基体Ｂの外側に設けられた湿紙側層２０及び内側のシュー側層Ｓからなり、湿紙側層２０とシュー側層Ｓは高分子弾性材料からなる。湿紙側層２０の表面層１１は、凹状の捕水部４０と捕水部４０の形成により生じた突起部分であるランド部５０からなる。このランド部５０の表面部５２の硬度を捕水部４０の断面形状変化部４３の硬度よりも相対的に低く設定することで、シュープレスベルト１０のランド部の表面部５２と捕水部の断面形状変化部４３におけるクラックの発生を抑制する。
【選択図】　　　　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、抄紙工程のシュープレス装置に使用されるシュープレスベルトに関し、特に耐久性に優れたシュープレスベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から製紙工程のプレスパートに採用されているシュープレス装置は、図１及び図２に示すものの２つに大別される。
これらはともに、ロールＲとシューＳＨとを面接触させ、両者間に２枚のエンドレスフェルトＦ１，Ｆ２とシュープレスベルト１０Ａを挟持させたものである。搾水すべき湿紙Ｐは、エンドレスフェルトＦ１，Ｆ２間に保持された状態でシュープレスベルト１０Ａ上に載置され、ロールＲとシューＳＨとで構成されるニップ圧部Ｎを通って搾水されるようになっている。
図１及び図２に示すように、これらの装置では、搾水効果が向上するように、ロールＲとシューＳＨとが面接触して広いニップ圧部Ｎが構成されている。
【０００３】
なお、図１の装置には比較的長尺のシュープレスベルトが使用され、このシュープレスベルトを無端状にして、複数（図１では５個）のロールｒに掛け渡し、一定の張力を掛けた状態で走行させている。
一方、図２の装置では、比較的短いシュープレスベルトが使用される。
【０００４】
図３（ａ）は、図１、２のシュープレス装置に使用される、従来のシュープレスベルト１０ＡのＣＭＤ方向の断面図である。
このシュープレスベルト１０Ａは、基体Ｂと、基体Ｂの外側に設けられた湿紙側層２０、及び内側のシュー側層Ｓからなり、湿紙側層２０とシュー側層Ｓは高分子弾性材料からなる。
なお、この基体Ｂ内にも、高分子弾性材料は配置されている。なお、シュープレスベルト１０Ａを構成する、これら全ての高分子弾性材料は、一体化されている。
【０００５】
基体Ｂは、シュープレスベルト１０Ａの強度を発現させるために設けられるものであり、経糸と緯糸を織製した基布の他、経糸と緯糸を織製せずに重ねたもの、細い帯状の不織布や織布を幅方向にスパイラル状に巻回したもの等、基体としての機能を果たすものが適宜使用される。
【０００６】
また、シュープレスベルトの製造工程にあっては、基体Ｂに対して湿紙側層２０とシュー側層Ｓをそれぞれ別工程で製造したり、一度の工程で設けたりする。なお、高分子弾性材料料としては、ゴム、エラストマーの中から適宜選択できるが、その中でもポリウレタン系樹脂、特に、熱硬化性ウレタン樹脂が多く採用されている。
【０００７】
凹状の捕水部４０は、前記湿紙側層２０の後述する湿紙側層の表面層１１に設けられており、ニップ圧部Ｎで湿紙から搾水された水分を一時的に捕水する作用を有する。なお、捕水部４０に捕水された水分は、その後、シュープレスベルト１０Ａが走行し、その走行角度が変化した際等に、シュープレスベルト１０Ａから振切られて脱水される。
【０００８】
捕水部４０の具体的な構成としては、ＭＤ方向に沿って連続して設けられた凹溝や、基体に達しない深さで独立的に設けられる複数のブラインドドリル孔により形成される。
図３（ａ）では、断面が直線状で、底の角が直角の捕水部４０が示されているが、要は、保水機能を果たすものであればよく、捕水部４０の断面の形状は、図３（ｂ）のように、底が全体として湾曲状の場合や、図３（ｃ）のように底が鋭角で凹んでいるもの、図３（ｄ）〜（ｆ）のような、入り口が狭く内部が広い、いわゆる、蟻溝状のものもある。
【０００９】
湿紙側層の表面層１１は、凹状の捕水部４０と、捕水部４０の形成により生じた突起部分であるランド部５０からなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
近年、紙の生産性向上を追求した結果、従来にもまして抄紙機の高速化が進み、またシュープレス装置のニップ圧も高く設定されるようになっている。そして、シュープレスベルトとしても、過酷な使用状況の下で、破損等を生じにくい、耐久性の高いものが要望されている。
【００１１】
前述のように、シュープレスベルト１０Ａは、使用時、ニップ圧部内にて高圧が掛けられた状態で、高速で走行するので、ニップ圧部内においては、シュープレスベルト１０Ａの厚み方向に、非常に高い負荷がかかる。
さらに、ベルトの湿紙側層の表面層１１にはＭＤ方向とは逆の力が負荷として作用する。これは、ニップ圧部を通過したシュープレスベルト部分の直後の部分は未だニップ圧部内にあり、ニップ圧部を脱した箇所がＭＤ方向に進行しようとしても、その直後の部分であるニップ圧部内で厚み方向への負荷が加わっているため、この負荷がブレーキ力として作用し、ＭＤ方向とは逆方向の負荷が加わるからである。
【００１２】
シュープレスベルトを使用する際には、その厚み方向に働く非常に強い圧縮力と、走行方向とは逆の方向に働く所謂剪断力とが、製紙機械の稼動状態で繰返しシュープレスベルトに作用するので、高分子弾性材料は次第に劣化し、最終的には当該負荷に追従できなくなり、その結果、あらゆる部分から亀裂、所謂、クラックが発生していた。
【００１３】
図４は、湿紙側層を硬度の低い高分子弾性材料により構成した場合のクラック発生状態を示す説明図である。
この場合、ニップ圧部内においては、素材の硬度が低いため、ランド部５０が押しつぶされ、捕水部４０の形状が著しく歪み、図４に示すように、特に捕水部４０の断面形状変化部であるコーナー部４３から、クラックＣＲが発生していた。
一方、ランド部５０にかかる、ＭＤ方向とは逆方向の負荷については、素材が柔軟であるため、或る程度追随することが可能であった。
【００１４】
図５は、湿紙側層を硬度の高い高分子弾性材料により構成した場合のクラック発生状態を示す説明図である。
この場合は、ニップ圧部内における厚み方向の負荷があっても、硬度が高いため、捕水部４０の歪みがそれほど顕著とはならない。よって、捕水部４０内におけるクラックＣＲはそれほど頻発しない。
一方、ＭＤ方向とは逆の負荷に対しては、素材の硬度が高いため、歪みに追随することが困難となるため、ランド部５０の表面５２からのクラックＣＲが顕著となっていた。
【００１５】
本発明は、上述した問題点に鑑み、クラックの発生を抑制することができる、耐久性の高いシュープレスベルトを提供することを目的とする。
【００１６】
【問題点を解決するための手段】
本発明は、シュープレス装置のプレスローラとシューの間に配置され、基体、湿紙側層、及びシュー側層からなるシュープレスベルトにおいて、前記湿紙側層が高分子弾性材料により構成され、前記湿紙側層の表面層に、凹状の捕水部とランド部が形成され、前記ランド部の表面部を相対的に低硬度に、前記捕水部の断面形状変化部を相対的に高硬度にしたシュープレスベルトによって前記課題を解決した。
【００１７】
【作用】
本発明のシュープレスベルトによると、ランド部の表面部の硬度を捕水部の断面形状変化部の硬度よりも低くすることにより、シュープレスベルトの厚み方向の負荷による捕水部の断面形状変化部のクラックの発生と、シュープレスベルトのＭＤ方向とは逆方向の負荷によるランド部の表面部のクラックの発生が抑えられるので、シュープレスベルトの耐久性が著しく向上する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明のシュープレスベルト１０の実施形態を、図６（ａ）に基づいて説明する。なお、従来と同一の構成については同一の符号を使用し、説明は省略する。このシュープレスベルト１０は、基体Ｂと、基体Ｂの外側に設けられた湿紙側層２０、及び内側のシュー側層Ｓからなり、湿紙側層２０とシュー側層Ｓは、高分子弾性材料からなる。湿紙側層２０の表面層１１は、凹状の捕水部４０と、捕水部４０の形成により生じた突起部分であるランド部５０からなる。このランド部５０の表面部５２の硬度を捕水部４０の断面形状変化部４３の硬度よりも低く設定することで、シュープレスベルト１０の耐久性を向上させている。
なお、「ランド部の表面部」とは、ランド部の表面から厚さ方向に、捕水部の底にまで至らない厚みの部分をいう。
【００１９】
次に、本発明のシュープレスベルト１０の製造方法を説明する。
まず、基体Ｂに対し、湿紙側層２０とシュー側層Ｓを設ける。この際、各層の独立形成や、連続形成は、適宜選択可能である。但し、湿紙側層２０を構成する素材としては、高い硬度を有する高分子弾性材料が選択される。この高い硬度を有する高分子弾性材料により高硬度部３１ｂが形成される。
【００２０】
次に、高硬度部３１ｂ上に、硬度の低い高分子弾性材料を塗布し、硬化させる。この硬度の低い高分子弾性材料により、低硬度部３１ａが形成される。
その後に、シュープレスベルト１０の湿紙側層の表面層１１に、捕水部４０を穿設する。ここで、捕水部４０が穿設されない低硬度部３１ａがランド部５０の表面部５２となる。このようにして、本発明のシュープレスベルト１０は製造される。
【００２１】
一方、図６（ｂ）に示すように、捕水部４０の側壁４１においては、前記低硬度部３１ａによる側面の低硬度部４１ａと、前記高硬度部３１ｂによる側面の高硬度部４１ｂとが形成される。なお、捕水部４０の断面形状変化部であるコーナー部４３は、高硬度部３１ｂにより形成されている。
このように、捕水部４０においては、最もクラックの生じやすい箇所である、断面形状変化部４３を、高硬度部３１ｂにより構成することで、効果的にクラックの発生を抑えることが可能になる。
【００２２】
なお、実験の結果、低硬度部３１ａの硬度がＪＩＳ−Ａで９４°以下、好ましくは９３°以下であり、高硬度部３１ｂの硬度がＪＩＳ−Ａで９４°以上、好ましくは９５°以上であると、所望の効果を得ることが実験により確認された。
この際、低硬度部３１ａと高硬度部３１ｂの境界においては、両者が全く異
なる硬度の場合でも、硬度勾配を形成した場合でもよい。
【００２３】
ここで、側面の低硬度部４１ａと、側面の高硬度部４１ｂの厚みの割合Ｌ１：Ｌ２は、１：９から１：１．５の間であると良好であることが、実験の結果、確認された。
【００２４】
このような構成により、まず、シュープレスベルト１０の厚み方向への負荷に対しては、ランド部５０全体に圧力がかかるものの、捕水部４０においてクラックを生じやすい箇所である断面形状変化部４３が高硬度部３１ｂにより形成されているため、捕水部４０にクラックを生ずるおそれは無い。
一方、シュープレスベルト湿紙側層の表面層１１のＭＤ方向とは逆方向に引っ張られる負荷については、ランド部の表面部５２が低硬度部３１ａにより形成されているため、負荷に追随することができ、クラックの発生を低減することが可能となる。
【００２５】
なお、上述の実施形態では、捕水部４０の断面が直線状で、側壁４１と底面４２のなすコーナー部４３が直角の例を説明した。しかし、本発明は、このような典型的構成に限られず、その他の断面の捕水部にも適用可能である。
捕水部４０が、図３（ｂ）のような全体として湾曲状の底面を有する場合は、図６（ｂ）の符号４３に相当する湾曲状のコーナー部４３’が断面形状変化部であり、図３（ｃ）のように、捕水部４０が鋭角に凹んだ底面を有する場合は、底面の鋭角に交わる箇所４３’’が、図３（ｃ）〜（ｆ）のような、入り口が狭く内部が広い蟻溝状であれば、捕水部４０の底に近い箇所にある角度をもって交わる部分４３ａが、それぞれ、断面形状変化部となる。
なお、捕水部４０がどのような構成であっても、ランド部の表面部の硬度が、捕水部の断面形状変化部の硬度よりも低く設定されていれば、本発明の所望の効果を達成することができる。
【００２６】
【実施例】
次に、シュープレスベルトの具体例を、１乃至９の実施例によって説明する。１乃至９の実施例、及び後述する比較例としてのシュープレスベルトに共通する構成は次の通りである。
・幅：３００ｍｍ。
・周長：６ｍ。
・厚み：４．５ｍｍ
・基体Ｂ：経糸、緯糸ともにポリエステルモノフィラメント糸を製織してなる経三重織物。
・高分子弾性材料：熱硬化ウレタンとして、ユニロイヤル社製アジプレンＬ１６７と、アジプレンＬ１００の混合物を要求される樹脂硬度が得られるよう適宜配合し、さらに硬化剤としてイハラケミカル社製のキュアミンＭＴを加えたもの。・捕水部４０：連続する溝部として、幅１ｍｍ、深さ１ｍｍ、ピッチ４０山／１００ｍｍのものを湿紙側層の表面層１１に形成した。
実施例１乃至９、比較例１乃至８は以上の構成に、低硬度部の硬度、高硬度部の硬度、及び側面低硬度部と側面高硬度部の厚みの割合をそれぞれ変化させたものである。
低硬度部の硬度及び高硬度部の硬度は、実施例１乃至３、比較例１、２では９３．５°、９４．５°、実施例４乃至６、比較例３，４では９３°、９５°、実施例７乃至９、比較例５、６では９２°、９６°、比較例７では、９２°、９２°，比較例８では９６°、９６°となるようにした。
側面低硬度部と側面高硬度部の厚みの割合は、実施例１、４、７では１：１．５、実施例２、５、８では１：５、実施例３、６、９では１：９、比較例１、３、５では１：１、比較例２、４、６では１：１０となるようにした。
【００２７】
実施例１乃至９及び比較例１乃至８のシュープレスベルトについて、図７に示す装置を使用して、シュープレスベルトの耐久性を評価するテストを行った。
図７は屈曲試験機であり、複数のテンションローラＴＲと、一対のプレスロールＰＲ１、ＰＲ２とにより構成されている。なお、プレスローラＰＲ１は回転可能であるとともに、プレスローラＰＲ２に対して移動可能に構成されている。よって、テンションローラＴＲに支持された測定対象物を走行させるとともに、測定対象物にプレス圧を加えることが可能となる。
ちなみに、当該テンションローラＴＲの直径は１００ｍｍ、プレスローラＰＲ１、ＰＲ２の直径は２００ｍｍである。
【００２８】
測定条件としては、まず上記シュープレスベルトを捕水部４０が内周側になるように測定機に設置した。
そして、次の条件により、内周側に水を供給した状態でシュープレスベルトを走行させ、５０時間毎に停止・観察してクラックの発生した時間を計測した。
・走行速度：１００ｍ／分
・プレス圧力：１０００ＫＮ／ｍ
・張力：２０ＫＮ／ｍ
【００２９】
以上の実験の結果を示す図８によれば、本発明の実施例のものは、比較例のものより耐久性に優れ、クラック対策として有効に機能することが確認できる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のシュープレスベルトによると、ランド部の表面部の硬度を相対的に低く、捕水部の断面形状変化部の硬度を相対的に高く設定することにより、シュープレスベルトの厚み方向の負荷による捕水部の断面形状変化部のクラックの発生と、シュープレスベルトのＭＤ方向とは逆方向の負荷によるランド部の表面部のクラックの発生が抑えられるので、シュープレスベルトの耐久性が著しく向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】比較的長尺のシュープレスベルトに適したシュープレス装置の概要図。
【図２】比較的短いシュープレスベルトに適したシュープレス装置の概要図。
【図３】図３（ａ）は、従来のシュープレスベルトの断面図、図３（ｂ）〜（ｆ）は異なる断面形状の捕水部の拡大断面図。
【図４】湿紙側層を硬度の低い高分子弾性材料により形成した場合のクラック発生状態を示す説明図。
【図５】湿紙側層を硬度の高い高分子弾性材料により形成した場合のクラック発生状態を示す説明図。
【図６】本発明のシュープレスベルトを示し，図６（ａ）はシュープレスベルトの断面図、図６（ｂ）は湿紙側層の表面層に設けられた捕水部を示すシュープレスベルトの部分拡大断面図。
【図７】実施例及び比較例のシュープレスベルトについて、耐久性を評価するための装置の概要図。
【図８】図７の装置によって評価した結果を示す図。
【符号の説明】
１０：シュープレスベルト
１１：表面層
Ｂ：基体
Ｓ：シュー側層
２０：湿紙側層
４０：捕水部
４１：捕水部の側壁
４１ａ：側面の低硬度部
４１ｂ：側面の高硬度部
４２：捕水部の底面
４３：捕水部の断面形状変化部（コーナー部）
５０：ランド部
５２：ランド部の表面部

Claims (3)

1. シュープレス装置のプレスローラとシューの間に配置され、基体、湿紙側層、及びシュー側層からなるシュープレスベルトにおいて、
   前記湿紙側層が高分子弾性材料により構成され、
   前記湿紙側層の表面層に、凹状の捕水部とランド部が形成され、
   前記ランド部の表面部を相対的に低硬度に、前記捕水部の断面形状変化部を相対的に高硬度にしたことを特徴とする、
   シュープレスベルト。
2. 前記ランド部の表面部の硬度がＪＩＳ−Ａで９４°以下で、前記断面形状変化部の硬度がＪＩＳ−Ａで９４°以上である、請求項１のシュープレスベルト。
3. 前記捕水部の側壁が低硬度部と高硬度部からなり、前記低硬度部と前記高硬度部の厚みの比率が、１：９から１：１．５の間である、請求項１又は２のシュープレスベルト。

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