JP3960974B2 - サンクションロール用シールストリップ及びその製法 - Google Patents

Description

本発明は、その大部分がポリマー及びグラファイトである押し出し物を形状へと硬化させることによって製造されるサンクションロール用の改善型シールストリップに関する。本発明は、また、そのシールストリップの製造方法に関する。

サンクションロールは、紙ウェブ（紙匹）から水を取り除くために、特にペーパーマシンにおいて使用される。サンクションロールは、穴のあいた殻（シェル）と内部の固定サンクションボックスを有し、その隣のジャケットの部分が吸引（サンクション）を受けるようにする。シール、即ちシールストリップは、サンクションボックスの構造内の一般的にはＵ字型ホルダであるホルダ内に、その底部に配設され、当該ホルダの両側には、シェルにシールを初期的に押圧する負荷ホースが存在してよく、吸引は、シェルにシールを保持する。

ロールの長手方向に細長いサンクションボックスは、長いサイドシールにより閉塞され、その第１の側、即ちウェット側のシールストリップは、第２の側即ちドライ側のシールストリップよりも狭い。更に、サンクションボックスの端部には、シェルから小さな隙間を以って端部シールがある。米国特許公報第５，７４６，９８１号は、かかるサンクションロールのシール構造を開示する。

シールの磨耗は、非常に重要な問題を有する。更に、シールにより引き起こされる電力損失及びノイズは、重要なファクターである。従って耐摩耗性はシールにおいて主要な要求であるが、低ノイズ出力及び電力要求は、望ましい特性であるだろう。

シールストリップ、略してシールは、加硫ゴム−グラファイト化合物である。典型的なシールストリップの構成は、サンクションボックス（３−１２ｍ）と同じ長さの連続的な一片である。多数片のシールストリップが存在するが、それらは、特別な機械加工及び装着を必要とする。材料の性質は、堅くて脆い構造である。シールは、ストリップの全長に対するスペースを備えた堅い容器内のミルに送られる。パッケージの長さ及び剛性は、憂慮すべき配送及び貯蔵コストを生む。シール材料の脆さは、製造時の歩留まりの低下や配送及び装着中の破損を生む。

稼動中、シールストリップは、所謂ローディング（負荷）ホースによりロールの内側のシェルに向けて負荷される。負荷手段の柔軟性がシールストリップの端から端まである程度のアライメントを許容するが、シールストリップの剛性が、ロールシェルとの局所的な整合を阻害する。それ故に、シェルの製造に起因した全ての不整合性、若しくはたわみが、摩擦によってのみ補償されることができる。シールは、不可欠な要素であるので、その寿命が短縮される。

シールストリップを構成する最も一般的な材料は、加硫ゴム−グラファイト化合物である。それは、今日、大部分のロールで使用される。

米国特許公報第５，６４９，７１９号（Ｂｅｌｏｉｔ）は、シールストリップ製造のための樹脂含浸グラファイトの使用を開示する。米国特許公報第４，７１４，５２３号（Ｓａｗｙｅｒ）は、ＰＴＦＥストリップが、その摺動特性を改善するため、グラフィックストリップ内部に設定されているシールストリップ構造を開示する。米国特許公報第４，９１５，７８７号（Ｃｌｉｎｅ Ｃｏｍｐａｎｙ）は、長いシールストリップが短い複数片から形成され、その端部が、ストリップ間の重なり合う結合部を形成するように特別に造形されている、シールストリップ構造を開示する。米国特許公報第５，８７６，５６６号（Ａｐｐｌｅｔｏｎ）は、ニトリルゴム、グラファイト、カーボンブラック、ＰＴＦＥ及び選択的にフェノール樹脂から形成されるシールストリップを開示する。米国特許公報第２，８９３，４８７号（Ｂｅｌｏｉｔ）は、後方のシールストリップ内に溝がストリップの後縁のシェルに向けて形成されているサンクションボックス解決策を開示する。これは、ノイズのような、圧力の急変の有害作用を低減する。

グラファイトとゴムの組み合せは、良好な潤滑特性を提供し、通常動作時に過度に磨耗せず、また、製造が容易であり、望ましい。それは、紙作製装置が要求するあらゆる長さで製造できる。

全てのゴム・グラファイトシールストリップは、次のように作製される。
−ゴム・グラファイト混合物が、押し出しのための許容可能な粘稠度まで粉砕される。
−成形材料は、最終製品の概略形状へと、若しくは、部品の概略形状へと押し出される。
−形状付けられたストリップは、最終の硬化状態まで加硫される。
−堅いストリップは、その最終形状へと機械加工される。

基本的には、全てのゴム・グラファイトストリップは、同一の物理的な特性を有し、同一の方法で製造され、類似的に機能する。これらはすべて、その堅くて脆い性質に起因して、配送及び搬送の制約により制限される。

通常の加硫温度は、約１５０℃であり、処理時間は３時間である。例えば最終製品に適切な化学的な構造を生成するため、添加剤が使用される。ある添加剤は、例えば、硫黄は、炭素結合の数に影響を及ぼす。ある添加剤は、促進剤として機能する。

他の材料は、シールストリップとして試みられたが、ゴム・グラフィックほど良好なものはなかった。

そこで、本発明は、公知のシールに対して改善を付与することを目的とする。

本発明の特徴は、請求項に述べられる。

本発明によるシールストリップは、とても柔軟なので、巻くことができる。柔軟性に加えて、本発明は、より静かな動作をシールに付与し、また、必要な電力を低減する。材料は従前に比して脆くないので、搬送及び配送でのダメージが低減される。

次に、本発明は、添付図面及び実施例により説明される。

図１を参照するに、参照符合１０は、ペーパーマシンでのサンクションボックスの構成の概略を示す。これは、穴の空いた円筒形ロール１４の内部に配設される固定支持型のサンクションボックス１２を含み、円筒形ロール１４は、サンクションボックス１２まわりを回転する。円筒形ロール１４は、内面１６と、外面１７とを有し、青銅、ステンレス鋼若しくはその類の材料から製造される。サンクションボックス１２は、円筒形ロール１４に対向する隙間開口部１８を有し、実際には特にホルダであるＵ字形の隙間２１，２３を備え、その中に、シールストリップ２０，２２が両端で配置される。後者の方が一般的に幅が広い。シールストリップ２０，２２は、対応する負荷ホース２４，２５により下方から負荷される。シールストリップ２０，２２は、回転時に円筒形ロール１４の内面に擦られる。

サンクションボックス１２の内側部分は、真空源（図示せず）に接続され、吸引効果が、円筒形ロール１４の内面１６に隙間１８の領域で作用するようにする。シールストリップ２０，２２は、サンクションボックス１２の全長に亘って延在し（従って、乾燥されているウェブの全幅をカバーする）、一方、サンクションボックス１２の端部には特別な端部シール（図示せず）が存在する。

従前、例えば、以下のレシピが、マス（ｍａｓｓ）の製造に使用されていた。
＜例１＞

マスは、ストリップ半完成品を生成するため、混合され、入念に粉砕され、金型を介して押し出された。半完成品は、オートクレーブに移され、そこで、処理が、１５０℃で３時間継続された。処理中、化学反応が完了した。金型から得られた結果は、幾分柔軟な固体片（密度１，６３ｇ／ｃｍ^３）であり、完全に拡張して搬送されていた、というのは、約１．９×４．８ｃｍの断面のストリップは、使用可能な曲線まで曲げることができなかったからである。

本発明では、公知のストリップの剛性に主に起因しているシールストリップの搬送及び貯蔵の問題点に対する対策が求められていた。これらの問題点は、新しいシール材料を使用することにより解決され、この場合、次の物質が使用される（％容積）。

少量の知られた補助物質及び添加剤を使用することが効果的である。これらは、硫黄のような加硫剤、過酸化水素のような促進剤、ステアリン酸のような安定剤、ＭｇＯ及びＺｎＯのような機械加工剤を含む。

本発明による一の製造シリーズでは、次のレシピが使用された。
＜例２＞

製品は押し出され、加硫され、公知の態様で機械加工された。加硫温度は１５０℃で、処理時間は３時間であった。温度が低いほど反応が遅くなり、より高い温度では速くなり、処理時間に影響を及ぼす。

基本材料の成分内には、ブタジエンとアクリロニトリルの共重合体であるＮＢＲゴム（アクリロニトリルゴム）が存在する。本例で使用されたＮＢＲゴムは、Ｎｉｐｏｌ Ｎ６１２Ｂ，Ｚｅｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓであった。本例で使用されたグラファイトは、合成物であったが、天然のグラファイトであってもよい。

次の表は、シールストリップの最も一般的なサイズとその曲げ半径を与える。

重要な新しい成分は、ワックスであり、これは、好ましくは、Ｎ，Ｎ’−エチレン ビス−ステアラミド ワックス、例えばＡｄｖａｗａｘ，Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ若しくはＡｃｒａｗａｘ Ｃ，Ｌｏｎｚａ 、若しくは、他の対応するＥＢＳ（エチレン ビス−ステアラミド）ワックス、又は、他のビス−ステアラミド ワックス、又は、ヒドロキシ ステアラミド ワックス、ヒドロキシ ビス−ステアラミド ワックスである。他の合成の若しくは天然のワックス、例えばカルナウバ蝋、エスパルトワックス等が考えられる。合成ワックスの例は、上述の他に、ポリオレフィンワックスや他のアミドワックスである。適切なワックスは、好ましくは１１０−１５０℃の範囲内である、１００℃を越える高融点を有すべきである。

ワックスは、製品の柔軟性を大幅に増大する。上述と同一サイズ（１．９×４．８ｃｍ、密度１．５９）のシールは、比較的小さな曲率（Ｒ＝３０ｃｍ）まで曲げられるが、製品は、例えば搬送のために、リールへと形成されることができる。一般的な法則として、十分なワックスは、搬送に充分なシールストリップの柔軟性（半径Ｒ＜１．５ｍのリール上への曲げ）を確保するために使用される。本発明によるレシピを使用して製造されるより大きなシールストリップでさえもこの基準を満たす。

合成グラファイトの使用は、シールを異方性にする。グラファイトは、好ましくは、フレーク若しくは結晶の形態で使用される。

本例で使用された加硫剤は、Ｖｕｌｃｕｐ ４０ＫＥ，Ｈｅｒｃｕｌｅｓ，Ｔ−ブチル−ジイソプロピル ベンゼンであったが、硫黄と共に、他の加硫過酸化水素が考えられる。反応促進剤、例えば、チアゾール、ベンゾサイアジアジル 亜硫酸塩（例えば、ＭＢＴＳ，Ｖｕｌｋａｃｉｔ ＤＭ，Ａｋｒｏｃｈｅｍ）、若しくは、ｎ−シクロヘキシルベンゾ チアジル サルファミド（Ｓａｎｔｏｃｕｒｅ ＭＯＲ，Ｍｏｎｓａｎｔｏ）が使用されてもよい。

本発明による方法を用いて製造されたシールストリップ（ＦｌｅｘＳｅａｌ）は、知られた市販のシールストリップとの間で幾つかの試験により比較された。

図２によれば、本発明によるシールは、従来のシールストリップよりも磨耗が少なかった。負荷が増加するにつれて、本発明によるシールストリップは、負荷が更に増えた場合に特定の負荷で磨耗が急増するのが観察される従来のシールストリップに比して信頼性が高く挙動した。本発明によるシールは、ウェット及びドライ状態の双方で低い磨耗性を有する。

図３ａによると、本発明によるシールストリップは、従来のシールストリップに比して少ない動作電力で済む。同様に、図３ｂに示すように、ノイズのレベルは、従来のシールストリップに比して、本発明によるシールストリップを使用した場合には大幅に低減された。

明らかなように、当業者であれば本発明によるレシピを広範な限定内で、クレームの範囲内に留まりつつ、変化させることができる。

サンクションボックスの構成の概略図である。 本発明によるシールストリップ（ＦｌｅｘＳｅａｌ）と従来のシールストリップとの磨耗の比較を示す図である。 本発明によるシールストリップ（ＦｌｅｘＳｅａｌ）と従来のシールストリップとの必要電力の比較を示す図である。 本発明によるシールストリップ（ＦｌｅｘＳｅａｌ）を使用した際と従来のシールストリップを使用した際とのノイズレベルの比較を示す図である。

符号の説明

１２ サンクションボックス
１４ 円筒形ロール
１６ 内面
１７ 外面
１８ 隙間開口部
２１，２３ 隙間
２０，２２ シールストリップ
２４，２５ 負荷ホース

Claims (20)

1. 円筒状の吸引ロールの内面と吸引ボックスとの間に設けられ、前記吸引ロールの内面に沿って前記吸引ロールの軸方向に平行に延在する吸引ボックス用シールストリップであって、
   断面１．９ｃｍ×４．８ｃｍの当該シールストリップが１５０ｃｍより小さい半径のリール上に曲げられるような材料から形成されることを特徴とする、吸引ボックス用シールストリップ。
2. 円筒状の吸引ロールの内面と吸引ボックスとの間に設けられ、前記吸引ロールの内面に沿って前記吸引ロールの軸方向に平行に延在する吸引ボックス用シールストリップであって、
   ニトリルゴムとグラファイトを５０％よりも多く含む混合物からなり、前記混合物がワックスを含むことを特徴とする、吸引ボックス用シールストリップ。
3. 前記混合物内のワックスの量は、断面１．９ｃｍ×４．８ｃｍであるとき当該シールストリップの柔軟性により当該シールストリップが１３０ｃｍより小さい半径のリール上に曲げられるように、設定される、請求項２記載の吸引ボックス用シールストリップ。
4. 前記混合物は、容積で１−１５％のワックスを含む、請求項２記載の吸引ボックス用シールストリップ。
5. 前記混合物は、容積で２−４％のワックスを含む、請求項４記載の吸引ボックス用シールストリップ。
6. 前記混合物は、容積で３０−６０％のニトリルゴムを含み、容積で３０−６０％のグラファイトを含む、請求項２記載の吸引ボックス用シールストリップ。
7. 前記混合物は、質量で１−１５％の硫黄若しくは過酸化水素を含む、請求項２記載の吸引ボックス用シールストリップ。
8. 前記グラファイトは、天然のグラファイトである、請求項２記載の吸引ボックス用シールストリップ。
9. 前記グラファイトは、合成グラファイトである、請求項２記載の吸引ボックス用シールストリップ。
10. 前記混合物内の前記ワックスは、１００℃より高い融点を有する、請求項２記載の吸引ボックス用シールストリップ。
11. 前記混合物内の前記ワックスは、１１０−１５０℃の範囲内の融点を有する、請求項２記載の吸引ボックス用シールストリップ。
12. 前記ワックスの量は、断面１．９ｃｍ×４．８ｃｍの当該シールストリップが１．５ｍより小さい半径のリール上に巻かれることができるような量に選択される、請求項２記載の吸引ボックス用シールストリップ。
13. 前記混合物内の前記ワックスは、エチレンビス−ステアラミドワックスである、請求項２記載の吸引ボックス用シールストリップ。
14. 前記混合物内の前記ワックスは、Ｎ，Ｎ’−エチレンビス−ステアラミドワックスである、請求項１３記載の吸引ボックス用シールストリップ。
15. 前記混合物内の前記ワックスは、ヒドロキシステアラミドワックス、ヒドロキシビス−ステアラミドワックス、カルナウバワックス、エスパルトワックス、ポリオレフィンワックス及びアミドワックスかなる集合の中から選択されるワックスである、請求項１３記載の吸引ボックス用シールストリップ。
16. 抄紙機の固定支持された吸引ボックスのホルダ内に配置される吸引ボックス用シールストリップであって、
    前記吸引ボックスは、真空源に接続され、穴のある円筒状のロール内に配置され、前記円筒状のロールは、前記吸引ボックスまわりで回転するように搭載され、内面を有し、前記吸引ボックスは、前記円筒状のロールに対して開口するギャップを有し、前記ホルダは、当該シールストリップを保持して、前記吸引ボックスと前記円筒状のロールの内面との間のシールを形成させ、前記円筒状のロールの回転時に当該シールストリップが前記円筒状のロールの内面上を摺動するようにし、
    当該シールストリップは、材料の断面からなり、該材料は、断面１．９ｃｍ×４．８ｃｍの当該シールストリップを１５０ｃｍより小さい半径のリール上に曲げることができるように選択される、吸引ボックス用シールストリップ。
17. ニトリルゴムとグラファイトを５０％よりも多く含む混合物からなり、ワックスを含む、請求項１６記載の吸引ボックス用シールストリップ。
18. 前記混合物は、容積で１−１５％のワックスを含む、請求項１７記載の吸引ボックス用シールストリップ。
19. 前記混合物内の前記ワックスは、１１０−１５０℃の範囲内の融点を有する、請求項１８記載の吸引ボックス用シールストリップ。
20. 前記混合物内の前記ワックスは、エチレンビス−ステアラミドワックス、ヒドロキシステアラミドワックス、ヒドロキシビス−ステアラミドワックス、カルナウバワックス、エスパルトワックス、ポリオレフィンワックス及びアミドワックスかなる集合の中から選択されるワックスである、請求項１９記載の吸引ボックス用シールストリップ。

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