JP2008156779A - シュープレス用ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】搾水性能に優れたシュープレス用ベルトを提供する。また、排水溝の変形を小さくすることにより、排水溝の排水性能を維持すること。さらに、ランドの中央部上に位置する湿紙部分からも良好に搾水することができ、品質の良い紙を製造すること。
【解決手段】プレスベルト２０は、ベルト走行方向に沿って延びる多数の排水溝２１と、隣接する排水溝２１間に位置するランド２２と、ランド２２上に位置してベルト走行方向に沿って延びる補助溝２３とを有する。各補助溝２３の横断面積は、各排水溝２１の横断面積よりも小さい。
【選択図】図７

Description

この発明は、製紙工業において、湿紙を加圧脱水処理するために用いられるシュープレス用ベルトに関するものである。

シュープレスとは、プレスベルトの周外部に位置する外部加圧手段としてのプレスロールと、プレスベルトの周内部に位置する内部加圧手段としての加圧シューとの間で、プレスベルトの外周面上に載せたプレス対象物（湿紙）にベルトを介して面圧力をかけ、加圧処理（脱水処理）する方法である。２本のロールでプレスを行なうロールプレスはプレス対象物に線圧力を加えるのに対し、シュープレスでは走行方向に所定の幅を持つ加圧シューを用いることにより、プレス対象物に面圧力を加えることができる。このため、シュープレスによって脱水プレスを行なった場合、ニップ幅を大きくすることができ、脱水効率を高めることができるという利点がある。

シュープレスをコンパクトにするため、例えば特開昭６１−１７９３５９号公報（特許文献１）に開示されるように、内部加圧手段としての加圧シューを、可撓性のある筒状のプレスベルト（プレスジャケット）で覆い、ロール状に組み立てたシュープレスロールが普及している。

プレスベルトに対する一般的な要求特性としては、強度、耐摩耗性、可撓性および水、油、ガス等に対する非透過性が挙げられる。プレスベルトには、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された水を運び去るために、プレスベルトの外表面にベルト走行方向に沿って延びる多数の排水溝を設けることが知られている。

図１は、従来の典型的な排水溝付きのプレスベルトを示す断面図である。図示するプレスベルト８０は、ベルト走行方向に沿って延びる多数の排水溝８１と、隣接する排水溝間に位置しベルト走行方向に沿って延びる多数のランド８２とを有する。プレスベルト８０のサイズは、一般的に周長が１〜３０ｍ、幅が２〜１５ｍ、厚みが２〜１０ｍｍ程度である。

図２は、プレス対象物である湿紙８４とフェルト８３とが、プレスベルト８２とプレスロール８５との間に挟まれている状態を示している。この状態は、加圧前の状態である。ランド８２の上面は平坦な面であり、この平坦な上面がフェルト８３に面接触している。

図２に示す状態から加圧動作を行なうと、図３に示すようにランド８２の上部が下方に押されて横に膨らむ。そのため、排水溝８１の開口部の大きさが小さくなり、搾水性能（排水性能）が低下する。加圧変形が繰り返され永久歪が生じた場合、排水溝８１は、底が広く、開口部または中央部が狭い状態になるので、排水溝８１の中に入り込んだ水を排出しにくくなる。そのため、プレスベルト８０が水を含んだままで再度紙に接触するようなこと、いわゆる「水回り」が起こる。そのような現象が生じると、湿紙から搾水をすることができず、紙をさらに湿らせてしまう（再湿）。

上記の問題点は、ランドが加圧圧縮されて横に広がり、排水溝の形状を変形させていることに起因するものである。別の問題点もある。この別の問題点を、図４を参照しながら説明する。

図４は、プレスベルト８０上に、フェルト８３および湿紙８４が載っている状態を示している。図中矢印で示すように、大部分の領域に位置する湿紙８４およびフェルト８３内の水は搾水されて排水溝８１内に流れ込むが、ランド８２の中央部上に位置する領域Ａから排水溝８１までの距離が長くなるため、この領域Ａ内に位置する湿紙８４およびフェルト８３からは十分な搾水が行なわれない。このため、湿紙８４に水分のムラや繊維の配向ムラが生じ、紙の品質に悪影響を及ぼす場合がある。領域Ａ内でも十分な搾水を行なうために、排水溝８１の本数を増やす事も考えられるが、この場合にはランド８２の表面積が小さくなりすぎ、荷重が小さな面積に集中するため、図３に示すランド８２の加圧変形がより顕著になる。その結果、搾水性が向上しない上に、ランド８２自体が強度不足により破損しやすくなる。
特開昭６１−１７９３５９号公報

この発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、搾水性能に優れたシュープレス用ベルトを提供することである。

この発明の他の目的は、排水溝の変形を小さくすることにより、排水溝の排水性能を良好に維持することのできるシュープレス用ベルトを提供することである。

この発明のさらに他の目的は、ランドの中央部上に位置する湿紙部分からも良好に搾水することができ、品質の良い紙を製造することのできるシュープレス用ベルトを提供することである。

この発明に従ったシュープレス用ベルトは、回転走行するエンドレス形状をしており、ベルト走行方向に沿って延びる多数の排水溝と、隣接する排水溝間に位置する複数のランドと、各ランド上に位置してベルト走行方向に沿って延びる複数の補助溝とを有する。各補助溝の横断面積は、各排水溝の横断面積よりも小さい。

この発明の一実施形態では、補助溝は、排水溝の変形を抑制するために、加圧下において変形し易い溝形状を有している。

上記の実施形態において、排水溝の幅寸法をＡ、補助溝の幅寸法をＢ、ランドの幅寸法をＣ、排水溝の深さをＤ、補助溝の深さをＥとすると、好ましい寸法関係は、次のいずれか、またはそれらの任意の組み合わせである。
０．３≦Ｂ／Ａ≦０．８
０．１５≦Ｂ／Ｃ≦０．３５
０．６≦Ｅ／Ｄ≦１．４
さらに、上記の実施形態において、排水溝の変形を小さく抑え、補助溝の変形を促進するために、好ましくは、排水溝は、下方に抉れた断面円弧状の底部を有し、補助溝は、断面角形の底部を有している。

この発明の他の実施形態では、補助溝は、排水機能を発揮するために、加圧下においても排水流路を確保し得る形状を有している。

上記の実施形態において、排水溝の幅寸法をＡ、補助溝の幅寸法をＢ、ランドの幅寸法をＣ、排水溝の深さをＤ、補助溝の深さをＥとすると、好ましい寸法関係は、次のいずれか、またはそれらの任意の組み合わせである。
０．４≦Ｂ／Ａ≦１
０．１５≦Ｂ／Ｃ≦０．４５
０．３≦Ｅ／Ｄ≦０．８
さらに、上記の実施形態において、排水溝および補助溝の変形を小さく抑えるために、好ましくは、排水溝は、下方に抉れた断面円弧状の底部を有し、補助溝は、半円形の横断面形状を有している。

上記の規定内容の作用効果については、以下の項目中に記載する。

本件出願の発明者は、プレスベルトに圧力を加えて、排水溝の変形の様子を観察した。

図５は、従来のプレスベルト１０を示す断面図である。プレスベルト１０の周長は４０４０ｍｍ、全幅寸法は６７６１ｍｍであった。プレスベルト１０は、デュロメータ硬さがＡ９３のポリウレタンからなり、多数の排水溝１１と、隣接する排水溝１１間に位置するランド１２とを有する。排水溝１１の幅寸法は、１．０ｍｍ、ランド１２の幅寸法は２．２ｍｍ、排水溝１１の深さは１．１ｍｍであった。排水溝１１は、下方に抉れた断面円弧状の底部を有している。

図５に示すプレスベルト１０に対して上方から６ＭＰａの圧力を加えたところ、図６に示すように、ランド１２が押しつぶされて横に広がり、排水溝１１の横断面積をかなり小さくした。

図７は、この発明の一実施形態に係る製紙用プレスベルト２０を示す断面図である。プレスベルト２０は、デュロメータ硬さがＡ９３のポリウレタンからなり、ベルト走行方向に沿って延びる多数の排水溝２１と、隣接する排水溝２１間に位置する複数のランド２２と、各ランド２２上に位置してベルト走行方向に沿って延びる補助溝２３とを有する。各補助溝２３の横断面積は、各排水溝２１の横断面積より小さい。

図７に示した実施形態のプレスベルト２０の補助溝２３は、排水溝２１の変形を抑制するために、加圧下において変形し易い形状を有している。加圧下において補助溝２３が変形してランド２２に作用する変形応力を吸収するので、排水溝２１の変形を抑制して良好な排水性を維持する。

補助溝２３を変形し易くするために、各部の寸法的な関係や、溝形状等を考慮する必要がある。図７に示した実施形態においては、排水溝２１は、下方に抉れた断面円弧状の底部を有し、補助溝２３は、断面角形の底部を有している。また、排水溝２１の幅寸法をＡ、補助溝２３の幅寸法をＢ、ランド２２の幅寸法をＣ、排水溝２１の深さをＤ、補助溝２３の深さをＥとすると、それらの値は、以下の通りであった。

Ａ＝１．０ｍｍ
Ｂ＝０．４ｍｍ
Ｃ＝２．２ｍｍ
Ｄ＝１．１ｍｍ
Ｅ＝１．１ｍｍ
排水溝２１の幅寸法に対する補助溝２３の幅寸法の比率Ｂ／Ａは、０．４となる。ランド２２の幅寸法に対する補助溝２３の幅寸法の比率Ｂ／Ｃは０．１８となる。排水溝２１の深さに対する補助溝２３の深さの比率Ｅ／Ｄは１．０となる。

図７に示すプレスベルト２０に対して上方から６ＭＰａの圧力を加えたところ、図８に示すように、補助溝２３が変形してランド２２に作用する変形応力を吸収するので、排水溝２１の変形を小さくしていることが認められた。従って、図７に示す実施形態に係るプレスベルト２０は、排水溝２１の変形を抑制して良好な搾水性能を発揮するものとなる。

上記の各部の寸法比率を異ならせて多くの加圧テストを行なった結果、補助溝２３の変形を促進する実施形態として好ましいＢ／Ａの値は０．３〜０．８の範囲であり、好ましいＢ／Ｃの値は０．１５〜０．３５の範囲であり、好ましいＥ／Ｄの値は０．６〜１．４の範囲であると認められた。

Ｂ／Ａの比率が０．３未満であると、補助溝２３が加圧初期の段階で塞がってしまい、排水溝２１に対する変形抑制効果が劣るようになる。他方、Ｂ／Ａの比率が０．８を超えると、荷重を受けるランド２２の表面積が小さくなりすぎ、荷重が小さな面積に集中してランド２２を大きく変形させ、排水溝２１も変形させてしまう。

Ｂ／Ｃの比率が０．１５未満であると、補助溝２３の変形による排水溝２１に対する変形抑制効果が劣るようになり、他方０．３５を超えると荷重を受けるランド２２の表面積が小さくなりすぎ、上記と同様の問題が生ずる。

排水溝２１の深さ方向の全長にわたって排水溝２１の変形を抑制するために、補助溝２３の深さを排水溝２１と深さと同程度にすることが望ましい。この観点から、Ｅ／Ｄのこの好ましい範囲を０．６〜１．４とした。

好ましい溝の形状は、次の通りである。すなわち、排水溝２１については、加圧下においても比較的大きな開口面積を確保するために、その底部を下方に抉れた断面円弧状にするのが好ましい。補助溝２３については、加圧下で容易に変形するようにするために、その底部を断面角形にするのが好ましい。

図９は、この発明の他の実施形態に係る製紙用プレスベルト３０を示す断面図である。プレスベルト３０は、デュロメータ硬さがＡ９３のポリウレタンからなり、ベルト走行方向に沿って延びる多数の排水溝３１と、隣接する排水溝３１間に位置する複数のランド３２と、各ランド３２上に位置してベルト走行方向に沿って延びる補助溝３３とを有する。各補助溝３３の横断面積は、各排水溝３１の横断面積より小さい。

図９に示した実施形態のプレスベルト３０の補助溝３３は、それ自体が排水機能を発揮するために、加圧下においても排水流路を確保し得る形状を有している。加圧下において補助溝３３がランド３２の中央部上に位置する湿紙およびフェルトから効率的に搾水するので、プレスベルト３０全体としての搾水性能が向上する。

補助溝３３が加圧下においても大きく変形せずに排水流路を確保し得るようにするために、各部の寸法的な関係や、溝形状等を考慮する必要がある。図９に示した実施形態においては、排水溝３１は、下方に抉れた断面円弧状の底部を有し、補助溝３３は、半円形の横断面形状を有している。また、排水溝３１の幅寸法をＡ、補助溝３３の幅寸法をＢ、ランド３２の幅寸法をＣ、排水溝３１の深さをＤ、補助溝３３の深さをＥとすると、それらの値は、以下の通りであった。

Ａ＝１．０ｍｍ
Ｂ＝０．８ｍｍ
Ｃ＝２．２ｍｍ
Ｄ＝１．１ｍｍ
Ｅ＝０．４ｍｍ
排水溝３１の幅寸法に対する補助溝３３の幅寸法の比率Ｂ／Ａは、０．８となる。ランド３２の幅寸法に対する補助溝３３の幅寸法の比率Ｂ／Ｃは０．３６となる。排水溝３１の深さに対する補助溝３３の深さの比率Ｅ／Ｄは０．３６となる。

図９に示すプレスベルト３０に対して上方から６ＭＰａの圧力を加えたところ、図１０に示すように、補助溝３３の深さが小さくなるが、依然として補助溝３３の排水流路が確保されていることが認められた。従って、図９に示す実施形態に係るプレスベルト３０は、ランド３２のほぼ中央の領域においても良好な搾水性能を発揮するものとなる。

上記の各部の寸法比率を異ならせて多くの加圧テストを行なった結果、補助溝３３の排水流路を確保する実施形態として好ましいＢ／Ａの値は０．４〜１の範囲であり、好ましいＢ／Ｃの値は０．１５〜０．４５の範囲であり、好ましいＥ／Ｄの値は０．３〜０．８の範囲であると認められた。

Ｂ／Ａの比率が０．４未満であると、ランド３２の中央領域における搾水性能が不十分となり、１を超えると、ランド３２の受圧表面積が小さくなって、ランド３２の変形を大きくし、結果的に排水溝３１の開口面積もかなり小さくしてしまう。

Ｂ／Ｃの比率が０．１５未満であると、ランド３２の中央領域における搾水性能が不十分となり、０．４５を超えると、ランド３２の受圧表面積が小さくなって、ランド３２の変形を大きくし、結果的に排水溝３１の開口面積も小さくしてしまう。

補助溝３３が加圧下においても排水流路を確保するようにするには、補助溝３３が潰れ難い形状を有するようにする必要がある。そのようなことを実現する好ましい補助溝３３の形状は、広い幅で浅い溝である。そこで好ましいＥ／Ｄの比率は、０．３〜０．８であるが、この比率が０．３未満であると、溝深さが小さすぎて、加圧下で補助溝３３が厚み方向に完全に潰れて排水流路を確保できなくなる。他方、上記の比率が０．８を超えると、溝深さが大きすぎて、補助溝３３が幅方向に潰れて排水流路を確保できなくなる。

好ましい溝の形状は、次の通りである。すなわち、排水溝３１については、加圧下においても比較的大きな開口面積を確保するために、その底部を下方に抉れた断面円弧状にするのが好ましい。補助溝３３については、加圧下でも変形し難くするために、半円形の横断面形状を有するようにするのが好ましい。

図７および図８に示した実施形態は、補助溝２３を積極的に変形させることによってランド２２に作用する変形応力を吸収し、排水溝２１に対する変形を抑制することを狙ったものである。図９および図１０に示した実施形態は、加圧下においても補助溝３３が潰れないようにして補助溝３３に排水機能を付加することを狙ったものである。

図１１および図１２に示した実施形態は、補助溝を変形させて排水溝の変形を抑制しつつ、補助溝自体にも排水機能を付加することを狙ったものである。

図１１および図１２に示すプレスベルト４０は、デュロメータ硬さがＡ９３のポリウレタンからなり、ベルト走行方向に沿って延びる多数の排水溝４１と、隣接する排水溝４１間に位置する複数のランド４２と、各ランド４２上に位置してベルト走行方向に沿って延びる補助溝４３とを有する。各補助溝４３の横断面積は、各排水溝４１の横断面積より小さい。

補助溝４３を変形し易くし、なおかつ補助溝４３に排水機能を付加するために、各部の寸法的な関係や、溝形状等を考慮する必要がある。図１１に示した実施形態においては、排水溝４１は、下方に抉れた断面円弧状の底部を有し、補助溝４３も、下方に抉れた断面円弧状の底部を有している。また、排水溝４１の幅寸法をＡ、補助溝４３の幅寸法をＢ、ランド４２の幅寸法をＣ、排水溝４１の深さをＤ、補助溝４３の深さをＥとすると、それらの値は、以下の通りであった。

Ａ＝１．０ｍｍ
Ｂ＝０．６ｍｍ
Ｃ＝２．２ｍｍ
Ｄ＝１．１ｍｍ
Ｅ＝０．８ｍｍ
排水溝４１の幅寸法に対する補助溝４３の幅寸法の比率Ｂ／Ａは、０．６となる。ランド４２の幅寸法に対する補助溝４３の幅寸法の比率Ｂ／Ｃは０．２７となる。排水溝４１の深さに対する補助溝４３の深さの比率Ｅ／Ｄは０．７３となる。

図１１に示すプレスベルト４０に対して上方から６ＭＰａの圧力を加えたところ、図１２に示すように、補助溝４３が変形してランド４２に作用する変形応力を吸収するので、排水溝４１の変形を小さくしていることが認められた。さらに、変形後の補助溝４３は、依然として排水流路を確保した形状を維持しているので、良好な排水機能を有していることが認められた。なお、図１１に示すプレスベルトは、補助溝４３が断面円弧状の底部を有しているので、図７に示すプレスベルトと比較した場合に補助溝４３の底にクラックが発生する危険を回避できる。

この発明によるプレスベルトは、図７、図９および図１１に示すように各ランド２２、３２および４２にそれぞれ１つの補助溝２３、３３、４３を設ける形態に限定されない。例えば隣り合うランド１つおきに補助溝を設けたり、１つのランドに複数の補助溝を設けたり、さらには異なる形状の補助溝を組み合わせて設けても構わない。排水溝の形状は、底部が断面円弧状である形以外に、断面角形、その他公知のいずれの形状でも良い。

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、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明は、搾水性能に優れた製紙用プレスベルトとして有利に利用され得る。

排水溝を持つ従来の製紙用プレスベルトを示す断面図である。 従来のプレスベルトの加圧直前状態を示す断面図である。 従来のプレスベルトの加圧状態を示す断面図である。 従来のプレスベルトの搾水の様子を示す図解図である。 従来のプレスベルトの加圧前の状態を示す図解的断面図である。 図５に示したプレスベルトの加圧状態を示す図解的断面図である。 本発明の一実施形態に係るプレスベルトの図解的断面図である。 図７に示したプレスベルトの加圧状態を示す図解的断面図である。 本発明の他の実施形態に係るプレスベルトの図解的断面図である。 図９に示したプレスベルトの加圧状態を示す図解的断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るプレスベルトの図解的断面図である。 図１１に示したプレスベルトの加圧状態を示す図解的断面図である。

符号の説明

１０ プレスベルト、１１ 排水溝、１２ ランド、２０ プレスベルト、２１ 排水溝、２２ ランド、２３ 補助溝、３０ プレスベルト、３１ 排水溝、３２ ランド、３３ 補助溝、４０ プレスベルト、４１ 排水溝、４２ ランド、４３ 補助溝、８０ プレスベルト、８１ 排水溝、８２ ランド、８３ フェルト、８４ 湿紙、８５ プレスロール。

Claims (13)

1. 回転走行するエンドレス形状の製紙用プレスベルトであって、
   ベルト走行方向に沿って延びる多数の排水溝と、
   隣接する前記排水溝間に位置するランドと、
   前記ランド上に位置してベルト走行方向に沿って延びる補助溝とを有し、
   前記各補助溝の横断面積は、前記各排水溝の横断面積よりも小さい、シュープレス用ベルト。
2. 前記補助溝は、前記排水溝の変形を抑制するために、加圧下において変形し易い溝形状を有している、請求項１に記載のシュープレス用ベルト。
3. 前記排水溝の幅寸法をＡとし、前記補助溝の幅寸法をＢとすると、
   ０．３≦Ｂ／Ａ≦０．８
   の関係が成り立つ、請求項２に記載のシュープレス用ベルト。
4. 前記補助溝の幅寸法をＢとし、前記ランドの幅寸法をＣとすると、
   ０．１５≦Ｂ／Ｃ≦０．３５
   の関係が成り立つ、請求項２または３に記載のシュープレス用ベルト。
5. 前記排水溝の深さをＤとし、前記補助溝の深さをＥとすると、
   ０．６≦Ｅ／Ｄ≦１．４
   の関係が成り立つ、請求項２〜４のいずれかに記載のシュープレス用ベルト。
6. 前記補助溝は、断面角形の底部を有している、請求項２〜５のいずれかに記載のシュープレス用ベルト。
7. 前記補助溝は、排水機能を発揮するために、加圧下においても排水流路を確保し得る形状を有している、請求項１に記載のシュープレス用ベルト。
8. 前記排水溝の幅寸法をＡとし、前記補助溝の幅寸法をＢとすると、
   ０．４≦Ｂ／Ａ≦１
   の関係が成り立つ、請求項７に記載のシュープレス用ベルト。
9. 前記補助溝の幅寸法をＢとし、前記ランドの幅寸法をＣとすると、
   ０．１５≦Ｂ／Ｃ≦０．４５
   の関係が成り立つ、請求項７または８に記載のシュープレス用ベルト。
10. 前記排水溝の深さをＤとし、前記補助溝の深さをＥとすると、
    ０．３≦Ｅ／Ｄ≦０．８
    の関係が成り立つ、請求項７〜９のいずれかに記載のシュープレス用ベルト。
11. 前記補助溝は、半円形の横断面形状を有している、請求項７〜１０のいずれかに記載のシュープレス用ベルト。
12. 前記補助溝は、下方に抉れた断面円弧状の底部を有する、請求項１〜５、７〜１０のいずれかに記載のシュープレス用ベルト。
13. 前記排水溝は、下方に抉れた断面円弧状の底部を有する、請求項１〜１２のいずれかに記載のシュープレス用ベルト。

Images