JP3455127B2

JP3455127B2 - 抄網支持部材

Info

Publication number: JP3455127B2
Application number: JP05926799A
Authority: JP
Inventors: 文夫松永
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 1999-03-05
Publication date: 2003-10-14
Anticipated expiration: 2019-03-05
Also published as: JP2000256981A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製紙工程でパルプ
原料中の水分を脱水するフオーマー部とプレス部からな
る抄紙機に用いられる、セラミック製の支持部材を用い
た抄紙機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
上部にヘツドボツクス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】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。

【０００４】なお、上記支持部材１１０としては、例え
ば図３に示すようなクランプタイプや図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
フオイルや、不図示のサクションボツクスが用いられて
いる。そしてハイドロフオイルは、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ように
なっている。

【０００５】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。

【０００６】上記支持部材１２０はフエルトサクション
ボツ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の支持部材１１０、１２０の材質と
しては、超高分子ポリエチレン等のプラスチック系材料
が、安価である為以前は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（例
えば特開昭５５−８０５９１号、特開昭５８−２０８４
８５号公報など参照）。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。

【０００９】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。また、特にフォーマーパート１０１における上
記セラミック製の支持部材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１１０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１
１２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、従来の図３
のようなクランプタイプではセラミックスの支持台への
取付、取り外しにに多くの時間を要するとともに、セラ
ミック凸部付け根に応力が集中しクラックを生じさせ易
いという問題があった。この為インサートタイプへの切
り換えが急速に進んできたが、従来は図４（Ａ）（Ｂ）
の様にＦＲＰとセラミックの接着面において、ＦＲＰを
凸とする構造としていた。しかし抄紙機を運転する時に
は開始後数分間パルプ原料１１４を供給せずに抄網１１
２を空転させ、機械の動きを馴染ませるために暖気運転
を行うが、原料供給時と違って抄網１１２には水分が全
く無いため、抄網１１２が各支持台の支持部材１１０と
摺動すると１００℃以上にもおよぶ摩擦熱を発生して支
持部材１１０が高温に加熱される。その際、基材１０６
を形成するＦＲＰの断面方向の熱膨張係数（４０〜５０
×１０^-6／℃）が、支持部材１１０をなすセラミック片
１０９の熱膨張係数（２．５〜１０×１０^-6／℃）に比
べて非常に大きいことから、基材１０６の凸条接着面１
０７ａが大きく膨張し、支持部材１１０に曲げ応力が加
わって凹条溝１１０ｂの底面から支持面１１０ｃにかけ
てクラツクが発生し、割れてしまうという問題があっ
た。

【００１１】又、一つのセラミック片１０９に割れが発
生すると、支持部材１１０をなす各セラミック片１０９
はエポキシ系の接着剤で接合して連設してあることか
ら、隣接するセラミック片１０９にまで割れが繋がって
発生し、場合によっては支持部材１１０全体を交換しな
ければならなかった。

【００１２】さらに、抄網１１２は各支持台１１０に押
さえつけられた状態で摺接しており、セラミック製の支
持部材１１０であっても摩耗は避けられなかった。その
為、特に摩耗したセラミック片１０９のみを交換する場
合には、交換したいセラミック片１０９をハンマー等で
叩いて割り、その周囲の接着剤を２００℃程度に加熱し
て軟化させたあと、取り外して新しいセラミック片１０
９と交換していたが、ハンマー等で割ると、その衝撃力
が隣接するセラミック片１０９にまで伝達され、割れが
隣接するセラミック片１０９にまでおよぶことになり、
使用可能な部分まで交換しければならなかった。

【００１３】又、各セラミック片１０９同士を接合する
エポキシ系接着剤を軟化させるために加熱する際には、
基材１０６の膨張によってセラミック片１０９を破壊し
てしまうという問題もあった。

【００１４】このように上記構造を有する基材１０６を
用いた抄紙機は、十分な暖気運転を行うことが難しく、
機械が馴染んでいない状態でパルプ原料１１４の供給を
行わなければならないことから、機械が馴染むまでは製
紙された紙にはむらができ、その紙は使いものにならな
いといった具合に無駄な紙を製紙しなければならない。
そのために生産性を向上させることができなかった。
又、セラミック片１０９を交換する際には使用可能なセ
ラミック片１０９まで交換しなければならない恐れがあ
って交換効率が悪く、コスト高となるといった問題もあ
った。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記に鑑みて本発明の抄
紙機は、抄網に当接し支持する部材において、少なくと
も先端エッジ部が炭化ホウ素からなることを特徴とす
る。

【００１６】上記炭化ホウ素は、ＣＶＤ法等で形成した
薄膜、または焼結体からなるものであり、特に炭化ホウ
素を主成分とし、ケイ素化合物を０．０５〜５重量％、
熱分解によって炭素に変化し得る有機化合物を炭素換算
で０．５〜５重量％の割合で含有する炭化ホウ素質焼結
体を用いたものである。

【００１７】又、その特性として熱伝導率が７０Ｗ／ｍ
Ｋ以上で、ビッカース硬度（荷重１ｋｇ）が３０００ｋ
ｇ／ｍｍ²以上であるものを用いた。

【００１８】更に、上記セラミック片の基材との接合面
を凸形状とし、この凸形状部の付け根に、曲率半径０．
７〜１．３ｍｍの曲面部を設けるとともに、Ｔ型剥離強
度５．０ｋｇ／２５ｍｍ以上のエポキシ系接着剤を用い
て接着することにより、その接合を一層強固なものとし
た。

【００１９】

【発明の実施形態】以下、本発明の実施形態を図によっ
て説明する。

【００２０】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の上部にヘツドボツクス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
るとともにその先端エッジ部３ａでパルプ原料１４の脱
水を行うようになっている。

【００２１】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。

【００２２】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（Ａ）（Ｂ）に示すよ
うなハイドロフォイルや、不図示のサクションボツクス
が用いられている。そしてハイドロフオイルは、先端エ
ッジ部３ａで水切りを行うとともに、後部斜面部３ｂ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、上記先端エッジ部３ａを備えたセラミッ
ク片９をＦＲＰ等からなる基体６に接合して構成してい
る。

【００２３】上記フオーマーパート１における支持部材
１０は、いずれもシャープな先端エッジ部３ａを有して
いるが、少なくともこの先端エッジ部３ａが、基材とし
てＦＲＰを用い、先端エッジ部３ａを複数のセラミック
片９を連設して構成した抄網支持部材の材質に炭化ホウ
素を主成分とし、ケイ素化合物を０．０５〜５重量％、
熱分解によって炭素に変化し得る有機化合物を炭素換算
で０．５〜５重量％の割合で含有する炭化ホウ素質焼結
体を用いたものである。

【００２４】ここで含有される珪素化合物量は、０．０
５〜５重量％、好ましくは０．１から２重量％、より好
ましくは０．２から１重量％である。この量が０．０５
重量％よりも小さいと緻密化が難しく、５重量％を越え
ると炭化ホウ素が粒子成長を起こし、強度を低下させて
しまう。

【００２５】同様に、炭素含有量は、０．５から５重量
％、好ましくは１から４重量％が良い。０．５重量％よ
りも小さいと緻密化が難しく、５重量％を越えると逆に
炭化ホウ素の粒子成長を抑制し、緻密化を阻害する。

【００２６】なお、本発明の抄網支持部材１をなす炭化
ホウ素質焼結体の製造方法は次の通りである。平均粒径
が５μｍ以下の炭化ホウ素粉末に、平均粒径が１μｍ以
下の炭化珪素粉末及び／又は熱分解で炭化珪素に変化し
うる有機ケイ素化合物を０．０５〜５重量％、熱分解に
よって炭素に変化しうる有機炭素化合物を炭素換算で
０．５〜５重量％の割合で混合する。以下、上記炭化珪
素粉末、有機ケイ素化合物をまとめて炭化珪素源とも言
う。

【００２７】前記有機ケイ素化合物としては、ポリカル
ボシラン、ポリシラスチレン、ポリシラザン、ポリカル
ボシラザン等が好ましく使用できる。又、前記炭素に変
化しうる有機化合物としては、コールタールピッチ、フ
ルフリルアルコール、コーンスターチ、糖類、フェノー
ル樹脂などがよい。

【００２８】この場合、炭化ホウ素粉末の平均粒径は５
μｍ以下、好ましくは２μｍ以下、より好ましくは１μ
ｍ以下である。この平均粒径が５μｍを越えると、緻密
化不足を招いて強度低下を引き起こす。

【００２９】次に、これらの混合物を、例えば金型プレ
ス、冷間静水圧プレス、射出成型、押し出し成形などに
より所定の形状に成形する。所定形状に成形した後、１
６００から２１００℃の温度で、アルカリ金属、アルカ
リ土類金属及び遷移金属が各々１００ｐｐｍ以下になる
ように５Ｐａ以下の真空中で純化処理し、その後、２２
５０℃以下の温度で焼成して、相対密度９６％以上に緻
密化する。

【００３０】前記焼成温度は、好ましくは１９００〜２
１００℃であり、アルゴンガス中で焼成する。焼成温度
が２２５０℃を越えると、炭化ホウ素が粒成長し、強度
低下を招く。

【００３１】このとき、本発明の支持部材１０は、高硬
度、高ヤング率、高靭性の炭化ホウ素質焼結体によるセ
ラミックス片９からなるため、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。

【００３２】以上のような炭化ホウ素質焼結体は、その
特性として熱伝導率が７０Ｗ／ｍＫ以上で、ビッカース
硬度（荷重１ｋｇ）が３０００ｋｇ／ｍｍ²以上であ
り、極めて強度の高いものとなる。その製法としては、
所定の組成に調合した原料を下記の成形方法で板状体に
成形し、焼成した後、各表面を所定の表面粗さとなるよ
うに研磨し、エッジ部を鋭利に加工することで製造する
ことができる。

【００３３】そして、この支持部材２０は、少なくとも
パルプ原料１４と摺接する表面２０ａが、上記の炭化ホ
ウ素質焼結体からなっている。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。

【００３４】更に、熱伝導率が７０Ｗ／ｍＫ以下になる
と、摩擦による熱で支持部材１０の温度が上昇し、セラ
ミックスが剥がれてしまう等の不具合が発生しやすくな
る。これに対し、熱伝導率が７０Ｗ／ｍＫ以上になると
これらが発生しにくくなる。

【００３５】更に、ＦＲＰ基材６とセラミックス片９の
接着面を、セラミックスを凸とする構造とし、セラミッ
ク凸部の付け根に、半径０．７ｍｍ〜１．３ｍｍのＲを
設けて接着するとともに、接着剤にＴ型剥離強度５．０
ｋｇ／２５ｍｍ以上のエポキシ系接着剤を用いることに
より、その接合を一層強固なものとした。

【００３６】ＦＲＰ基材６とセラミックス片９とを接合
する最適な接着剤には、以下に上げる接着剤、例えばエ
ポキシ樹脂接着剤、エポキシ樹脂・ポ１ノアミノイド系
接着剤、エポキシ樹脂・ポリサルワァイド系接着剤、エ
ポキシ樹脂・シリコン樹脂系接着剤、エポキシ樹脂・ボ
リアミド系接着剤、エポキシ樹脂・フェノール樹脂系接
着剤などがあり、これらのエポキシ系接着剤はセラミッ
クスとＦＲＰとを強固に接着・固定することができる。

【００３７】特にＦＲＰとセラミックスとを強固に接着
・固定することができる接着剤としては、例えば二液混
合室温硬化型エポキシ系接着剤を用い、その厚みを５０
〜１００μｍの範囲内とすることで、接着強度を大きく
することができる。Ｔ型剥離強度は、ＪＩＳＫ−６８
５４に準じて測定を行ったものである。これは、Ｔ型剥
離強度が５．０ｋｇ／２５ｍｍ未満の接着剤を用いる
と、実機に装着した時、使用途中でセラミック焼結体の
剥離が起きるためである。

【００３８】又、セラミック焼結体の接着面は表面粗さ
（Ｒａ）０．５μｍ以上の粗面とするが、その他の面は
表面粗さ（Ｒａ）０．８μｍ以下の滑らかな面とするこ
とによって先端エッジ部３ａを鋭くしてある。

【００３９】図１に示すインサートタイプの支持部材に
おいて、まずＦＲＰ製基材６とセラミック片９の接合手
順を以下に示す。

【００４０】１．ＦＲＰ製の基材６の接着面を面粗しす
る。

【００４１】２．セラミック片９のＬ寸を研削する。

【００４２】３．ＦＲＰの基材６の接着面を掃除する。

【００４３】４．セラミック片９を洗浄処理する。

【００４４】５．ＦＲＰ製基材６及びセラミック片９に
接着剤を塗布し１個ずつ貼り合わせていく。

【００４５】６．接着が乾いた後、上面、前巾、後巾、
の一体研削加工を行う。

【００４６】上記工程において、従来は接着強度の点か
ら、図４（Ａ）のセラミック片９の形状であった為、接
着作業自体も難しく、作業性も悪いものであった。同時
に抄紙機稼働時には摩擦熱により抄網支持部材の温度が
上がり、熱膨張率の違いから（ＦＲＰ：１〜５×１０^-5
／℃，セラミック：７．９×１０^-6／℃）セラミックを
押し広げる方向の応力がかかり、凹部付け根に応力集中
が生じて、クラックを生ずるもととなっていた。このク
ラックに対し、図４（Ｂ）のセラミック片９の形状とし
てＦＲＰ中央部に切り欠き部を設け、応力の低減をはか
ったが十分な対策とはなり得なかった。

【００４７】そこで本発明者は鋭意研究の結果、ＦＲＰ
とセラミックの形状を逆転し、ＦＲＰとセラミックの接
着面において、セラミックを凸とする構造、図１（Ａ）
とすることにより、応力の方向を逆転させ、使用中のセ
ラミック片９のクラックの発生を防止したものである。
更に図１（Ｂ）に示すように、セラミック片９の凸部の
付け根に曲面部８を設け、使用中のセラミック片９のク
ラックを防止する構造とした。ここで曲面部８の曲率半
径Ｒは、その値が小さすぎても効果が無く、大き過ぎて
もＦＲＰとの接着強度を減ずることとなる為、０．７〜
１．３ｍｍの曲率半径Ｒとするのが良い。

【００４８】即ち、セラミック片９を凹とする構造で
は、セラミック片９との接着強度を上げる為、ＦＲＰ凸
部にテーパーを持たせてあり、この為に接着作業のしず
らい構造となっていた。これに対し、図１に示すように
セラミック片９を凸にした構造で、Ｔ型剥離強度の大き
な接着剤を用いたことから、強度が十分に維持出来るこ
とからテーパー構造とする必要が無く、従って接着作業
も容易に出来、短時間で接着可能となる。また、ＦＲＰ
を凸とする構造では、熱膨張差によりセラミックにクラ
ックの発生する可能性があったが、本発明により、これ
も防止出来るものとなった。

【００４９】以上は、ハイドロサクソンフオイルについ
て記したが、他にサクシヨンボックスやフェルトサクシ
ョンボツクスの場合においても同様で、本発明の要旨を
逸脱しない範囲内で種々の変更は何等差し支えない。

【００５０】また、以上の実施形態では、炭化ホウ素質
焼結体を用いたものを示したが、セラミック片１０９を
アルミナ等の他のセラミックスで形成しておき、その先
端エッジ部１０３ａに炭化ホウ素の薄膜を形成すること
もできる。

【００５１】この場合は、ＣＶＤ法やＰＶＤ法等の薄膜
形成手段によって、セラミック片１０９の先端エッジ部
１０３ａの近傍に炭化ホウ素の薄膜を所定の厚みで形成
することにより、セラミック片１０９自体は安価なセラ
ミックスを用いることができ、製造コストを低下するこ
とができる。

【００５２】

【実施例】本発明の実施例を以下に説明する。

【００５３】実験例１炭化ホウ素粉末として、Ｎａ，Ｃａ，Ｆｅの含有量がそ
れぞれ８４０ｐｐｍ、１２０ｐｐｍ、３００ｐｐｍで、
平均粒径が０．８μｍのもの（Ａ−１：シュタルクビテ
ック（株）製商品名ＨＳ）を用いた。

【００５４】炭化ケイ素粉末として、平均粒径０．６μ
ｍのもの（Ｂ−１：屋久島電工（株）製商品名０Ｙ−１
５）と、高温熱分解で炭化ケイ素に変化するもの（Ｂ−
２：日本カーボン（株）製商品名ポリカルボシラＮＩＰ
ＵＳ１−Ｓ）を用いた。尚、前記Ｂ−２は有機溶媒に溶
解させて使用した。

【００５５】炭素源として、炭化率が４０％のフェノー
ル樹脂（Ｃ−１：住友テゥレス（株）製）を用いた。こ
のＣ−１も有機溶媒に溶解させて使用した。

【００５６】比較例として、炭化ホウ素粉末として結晶
粒径が２０μｍのもの（Ａ−２：電気化学工業（株）製
品名Ｆ３）、炭化ケイ素粉末として平均粒径が５μｍの
粉末（Ｂ−３：昭和電工（株）製）と、炭素粉末として
結晶粒径が４００Åのも（Ｃ−２：電気化学工業（株）
製商品名アセチレンブラックデンカブラック）を用い
た。

【００５７】そして、上記炭化ホウ素粉末、炭化ケイ素
源、炭素源を下記表２に示す組合せ及び配合量で秤量
し、プラスチックボールを用いて有機溶媒中で混合し、
エバポレーターを用いて乾燥粉末を得た。尚、表１にお
いてｗｔ％は重量％を意味し、また※印を付した試料番
号のものは本発明の範囲外のもの（比較例）である。

【００５８】焼成は、ホットプレス（ＨＰ）焼成装置を
用いて行った。炭化ホウ素粉末、炭化ケイ素源、炭素源
からなる粉末をカーボン型に入れ、表１に示す温度で２
時間純化処理し、その後３０ＭＰａ（メガパスカル）の
圧力下で表１の焼成温度で２時間保持し、焼成した。

【００５９】得られた焼結体から試験片を切り出し、研
磨加工した。そして、比重を求め（ＪＩＳＲ２２０５に
基づく）、相対密度を求めた。焼結体の強度（抗折強
度）は４点曲げ試験より室温での強度を求めた（ＪＩＳ
Ｒ１６０１に基づく）。また、２つの試料を粉砕し、Ｉ
ＣＰ発光分光（Inductive Coupled Plasma Atomic Emis
sion Spectroscopy ）分析法にて、Ｎａ，Ｃａ，Ｆｅ量
を測定した。

【００６０】

【表１】

【００６１】表１によると、炭化ケイ素や炭素を含まな
い試料ＮＯ．１〜４は密度が低く、強度も低かった。炭
化ケイ素の含有量が５重量％を超える試料ＮＯ．１２は
強度が低下し、炭素の含有量が１０重量％を超える試料
ＮＯ．１８は密度が低下し、強度も低下した。

【００６２】また、平均粒径が５μｍを超える炭化ホウ
素粉末（Ａ−２）を用いた試料ＮＯ．２３は強度が低下
し、平均粒径が１μｍを超える炭化ケイ素（Ｂ−３）、
粉末状の炭素（Ｃ−２）を用いた試料ＮＯ．２５、Ｎ
Ｏ．２８は密度が低下し、強度が低下していた。

【００６３】更に、純化処理温度が１６００℃より低い
試料ＮＯ．１９は不純物量が多く、純化処理温度が２１
００℃を超える試料ＮＯ．２２は密度が低下し、強度も
低下した。

【００６４】一方、平均粒径が５μｍ以下の炭化ホウ素
粉末（Ａ−１）を用い、平均粒径が１μｍ以下の炭化ケ
イ素（Ｂ−ｌ）及び／又は熱分解で炭化ケイ素に変化し
得る有機ケイ素化合物（Ｂ−２）を０．０５〜５重量
％、熱分解によって炭素に変化し得る有機化合物（Ｃ−
１）を炭素換算で０．５〜５重量％の割合で混合し、そ
の混合物を所定形状に成形した後、１６００℃〜２１０
０℃の温度で真空中で純化処理し、その後２２５０℃以
下の温度で焼成した、本発明の試料は、いずれも相対密
度９６％以上、４点曲げ強度が２００ＭＰａ以上と強度
も高く、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び遷移金属
元素が各々１００ｐｐｍ以下と高純度であった。

【００６５】実験例２近年、抄紙機のワイヤーの高速化が高まり、更に過酷な
摺動条件で使用される様になってきており、支持部材を
構成するセラミックの特性として耐摩耗性、摺動性等が
重要視される様になっている。

【００６６】ここで、本発明の炭化ホウ素質焼結体の特
性を他のセラミックス焼結体と比較して表２に示す。

【００６７】

【表２】

【００６８】表２より、純度９９Ｗ％の炭化珪素質焼結
体、純度９９Ｗ％のアルミナ質焼結体は、破壊靱性値
（Ｋ１Ｃ）、ビッカース硬度等が低い為、抄網支持部材
として用いた場合に割れやカケが生じる恐れかある。こ
れに対し、本発明の好適な実施例である試料Ｎｏ．８、
１７の炭化ホウ素質焼結体は、熱伝導率が７０Ｗ／ｍＫ
以上、ビッカース硬度（荷重１ｋｇ）が３０００ｋｇ／
ｍｍ²以上と他のセラミックスに比べて格段に大きく、
破壊靱性値も高いため、前述のごとく、抄網支持部材と
して用いた場合に割れやカケの発生を抑えることができ
る。

【００６９】次に、図２に示すフォーマーパート１にお
ける支持部材１０の先端エッジ部３ａにさまざまなセラ
ミックス材を張り付け、実際の抄紙機に組み込んで運転
をし、セラミックス材の摩耗量を調べる実験を行った。
この抄紙機の使用条件は、（イ）抄速：６５０ｍ／分（口）抄物：上質紙（ハ）抄網：プラスチック（二）実験期間：６ケ月とした。

【００７０】また、この試験に使用したセラミックス材
毎に、試験後のワイヤ接触幅ａ、摩耗高さｔ、およびこ
の部分の中心線平均粗さ（Ｒａ）を測定した。各セラミ
ックス材の特性は表２に、試験後の結果は表３に示す。

【００７１】

【表３】

【００７２】なお、表２における試料Ｎｏ．８、１７は
炭化珪素、炭素を焼結助剤として含有してなる炭化ホウ
素焼結体で、これらはビツ力ース硬度が３０００ｋｇ／
ｍｍ²以上、熱伝導率が７０ｗ／ｍＫ以上と高いもので
ある。一方、ＳｉＣ−Ｅは、炭化珪素質焼結体で、焼結
助剤としてホウ素（Ｂ）と炭素（Ｃ）を用いて固相焼結
した比較例であつて、これはビツカース硬度が１７００
ｋｇ／ｍｍ²、熱伝導率が６７ｗ／ｍＫ、破壊靭性値
（ＫＩＣ）が２．７ＭＰａ√ｍと低いものである。

【００７３】また、表３においては、ワイヤー接触幅ａ
と摩耗高さｔの積により摩耗量を評価することができ
る。この表３から明らかに、比較例であるアルミナ（Ａ
１₂Ｏ₃）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）、は摩耗量が大き
いことがわかる。これは、これらのセラミックスが硬度
がやや低く、かつワイヤとの摺動性が悪いためである。
さらに、炭化珪素（ＳｉＣ−Ｅ）は、密度が小さく、ビ
ツカース硬度が低いことから、結晶の結合が弱いため、
摩純量が大きくなっている。

【００７４】これらに対し、本発明の炭化ホウ素質焼結
体（Ｂ₄Ｃ）は、摩耗量が極めて小さく、またワイヤー
との接触面の表面粗さも小さく、ワイヤーとの摺動摩擦
およびワイヤーに与える損傷を低減していることがわか
る。これは、本発明の炭化ホウ素質焼結体が、硬度、摺
動性に優れ、熱伝導率も優れていることによるものであ
る。

【００７５】実験例３次に接着材の剥離強度について試験を行った。

【００７６】まず、ＪＩＳＫ６８５４の方法を用いて接
着剤の剥離強度試験を行った。図６において、セラミッ
ク片９及び鋼材片２３を接着剤２４で接着し、これを両
端から引っ張ることにより剥離強度を測定する。接着剤
はＡ〜Ｅの５種類を選定し、それぞれ試験片を作成し、
Ｔ型剥離強度の比較を行った。接着剤はＡ〜Ｅの内容は
以下の通りである。

【００７７】接着剤Ａ：二液混合室温硬化型エポキシ接着剤（大型セラミック部品接合用）〃Ｂ：〃〃（金属セラミック部品接合用）〃Ｃ：一液加熱硬化型〃（セラミック部品接合用）〃Ｄ：〃〃（構造部材接合用）〃Ｅ：〃〃（電子電気工業接合用）更に図２に示すフォーマーパート１における支持部材１
０の先端エッジ部３ａにさまざまな接着剤を用いてセラ
ミックス材を張り付け、実際の抄紙機に組み込んで運転
をし、セラミックス材の剥離の有無を確認した。この抄
紙機の使用条件は、以下の通りとした。

【００７８】（イ）抄速：６５０ｍ／分（口）抄物：上質紙（ハ）抄網：プラスチック（二）実験期間：６ケ月結果は、表４に示す通りであった。

【００７９】

【表４】

【００８０】この結果より明らかに、接着剤Ａを用いた
ものでは、Ｔ型剥離強度が高く、実機での稼働試験でも
不具合は見られなかった。比較例であるＢ〜Ｅを用いた
ものでは明らかにＴ型剥離強度が低く、実機試験でも剥
離が見られた。

【００８１】実験例４そこで、本発明の抄網支持部材と比較例として従来より
用いられている支持部材を用いて種々の実験を行った。

【００８２】上記発明の効果を実証する為、図３のクラ
ンプタイプ支持部材、図４（ａ）（ｂ）のインサートタ
イプ支持部材の接着面構造、図１（ａ）（ｂ）の接着面
構造の５種類の形状の部品を用い、実際に抄紙機、図１
に搭載してその耐久性比較を行った。

【００８３】即ち、抄紙機を高速で稼働させると摩擦熱
により抄網支持部材の温度が上がり、熱膨張率の違いか
らＦＲＰの基材４とセラミック片９の間に応力がかかる
こととなる。そこで抄網支持部材の温度とクラックの発
生の有無に関して相関を取ったものが、表５である。

【００８４】

【表５】

【００８５】この結果、クランプタイプ支持部材、図４
（Ａ）に示すインサートタイプ支持部材Ａについては、
４００゜Ｃでクラックが発生しているのに対し、本発明
実施例である図１に示す支持部材Ｃ，Ｄが好結果となっ
ており、特にＤにおいては全くクラックは見られなかっ
た。

【００８６】

【発明の効果】本発明によると、複数のセラミック片を
連設して構成したフォーマーパートにおけるインサート
タイプの支持部材の少なくとも先端エッジ部を炭化ホウ
素で形成し、特に炭化ホウ素を主成分とし、ケイ素化合
物を０．０５〜５重量％、熱分解によって炭素に変化し
得る有機化合物を炭素換算で０．５〜５重量％の割合で
含有する炭化ホウ素質焼結体を用いたことにより、高硬
度、高ヤング率、高靭性の炭化ホウ素質焼結体によるセ
ラミックス片となるため、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。

【００８７】又、その特性として熱伝導率が７０Ｗ／ｍ
Ｋ以上で、ビッカース硬度（荷重１Ｋｇ）が３０００ｋ
ｇ／ｍｍ２以上であり、極めて強度の高いものを用いた
ことにより、フェルトとの高速摺動によって高温となっ
ても、支持部材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。

【００８８】更に、ＦＲＰ基材とセラミックス片の接着
面を、セラミックスを凸とする構造とし、セラミック凸
部の付け根に曲率半径０．７〜１．３ｍｍの曲面部を設
けて接着するとともに、接着剤にＴ型剥離強度５．０ｋ
ｇ／２５ｍｍ以上のエポキシ系接着剤を用いることによ
り、強度が十分に維持でき、接着作業も容易にでき、短
時間で接着可能となる。

【００８９】本発明ではこのような構成から、暖気運転
時に抄網と支持部材との摺動に伴い発生する摩擦熱によ
って加熱されて、支持部材が割れるのを防止することが
でき、又、支持部材のうち一つのセラミック片が割れた
としても他のセラミック片にまで割れが連続するのを防
止できる。その為十分な暖気運転ができ、機械の動きを
十分馴染ませることができるため、高品質の紙を製紙す
ることができるとともに、生産性を大幅に向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）（Ｂ）は本発明の抄網用支持部材を示す
斜視図である。

【図２】本発明の抄網用支持部材を用いた抄紙機を示す
概略構成図である。

【図３】フォーマーパートにおける従来のクランプタイ
プの抄網用支持部材を示す斜視図である。

【図４】（Ａ）（Ｂ）はフォーマーパートにおける従来
の抄網用支持部材を示す斜視図である。

【図５】従来の一般的な抄紙機を示す概略構成図であ
る。

【図６】Ｔ型剥離試験片を示す概略図である。

【符号の説明】

１：フォーマーパート３ａ、１０３ａ：先端エッジ部、３ｂ，１０３ｂ：後方
斜面部１０４．ステンレス基台１０５．ボルト６、１０６：ＦＲＰ製基材７、１０７：接着面、１０７ａ：凸条接着面８：曲面部９、１０９：セラミック片１０、１１０：支持部材、１１０ｂ：凹条溝、１１０
ｃ：支持面１１、１１１：ロール１２、１１２：抄網１３、１１３：ヘッドボックス１４、１１４：パルプ原料２：プレスパート２０、１２０：支持部材２１、１２１：ロール２２、１２２：フェルト２３、鋼材片２４、接着剤

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】抄紙機における抄網に当接し支持する部材
において、少なくとも先端エッジ部が、炭化ホウ素を主
成分とし、ケイ素化合物を０．０５〜５重量％、熱分解
によって炭素に変化し得る有機化合物を炭素換算で０．
５〜５重量％の割合で含有する炭化ホウ素質焼結体から
なることを特徴とする抄網支持部材。
【請求項２】上記炭化ホウ素質焼結体が、熱伝導率７０
Ｗ／ｍＫ以上で、ビッカース硬度（荷重１ｋｇ）３００
０ｋｇ／ｍｍ²以上であることを特徴とする請求項１に
記載の抄網支持部材。
【請求項３】上記炭化ホウ素質焼結体からなるセラミッ
ク片の基材との接合面を凸形状とし、この凸形状部の付
け根に、曲率半径０．７〜１．３ｍｍの曲面部を設ける
とともに、Ｔ型剥離強度５．０ｋｇ／２５ｍｍ以上のエ
ポキシ系接着剤を用いて接着したことを特徴とする請求
項１又は２に記載の抄網支持部材。