JP4524055B2

JP4524055B2 - カレンダ用ベルト

Info

Publication number: JP4524055B2
Application number: JP2001195847A
Authority: JP
Inventors: 則夫佐久間; 康裕堤; 一正渡辺
Original assignee: Ichikawa Co Ltd
Current assignee: Ichikawa Co Ltd
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2021-06-28
Also published as: JP2003013388A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製紙工程のカレンダ装置に使用されるカレンダ用ベルトの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
紙の製造工程では、紙原料を抄紙機で抄造し、圧搾・乾燥させた後、圧延機の一種であるカレンダ装置を使用してカレンダ処理が行なわれる。
カレンダ処理は、紙の表面を平滑にして艶を与えるとともに、紙の厚さ、及び密度を一定にすることを目的としており、紙の品質を向上させるためには欠かすことができない。
例えば、紙の表面が平滑でなく凹凸が残っていたり、厚さが部分的に異なっていたりすると、見た目が悪いだけでなく印刷時に斑ができてしまうことがある。
また、表面が平滑であっても密度が一様でない紙は、インクの吸収率が部分的に異なるため、印刷性能が劣る。
【０００３】
カレンダ装置は、表面が平滑な加圧手段によって紙を加圧することによって紙の表面を平滑にする装置であり、従来から、加圧手段として一対のスチール製ローラを使用するマシンカレンダや、スチール製ローラと弾性カバーを有するローラとにより構成された加圧手段が多段に設けられたスーパーカレンダ等が知られている。
【０００４】
マシンカレンダによると、一対のローラが両方ともスチール製であるため、ローラ間に構成される加圧部において、圧力を逃がすことができない。
また、マシンカレンダでは、一対のローラが線接触しているため、紙には局所的に線状の大きな圧力が加えられることになる。
このような装置で凹凸を有する紙をカレンダ処理すると、凸部には大きな圧力が加えられて高密度に圧縮される一方、凹部には圧力があまり加えられずに低密度になってしまい、紙全体の密度を一様にすることができないという問題がある。
【０００５】
一方、スーパーカレンダによると、弾性カバーによって２つのローラの接触面積が大きくされているため（両ローラは面で接触するため）、紙は均一に加圧されるとともに、弾性カバーが弾性変形することによって過剰な圧力が逃がされるので、凹凸を有する紙であっても部分的に大きな圧力が加えられることはない。
しかし、スーパーカレンダでは、使用中に弾性カバーと弾性カバーが設けられたローラとの間に熱が蓄積され、熱によって弾性カバーが劣化してローラから剥離してしまうという問題がある。
【０００６】
上記の問題を解決するため、無端状で弾性を有するカレンダ用ベルトを使用したカレンダ装置がある。
このようなカレンダ装置について、便宜的に図５を使用して説明する。
図５（ａ）は、カレンダローラＣＲとプレスローラＰＲによって加圧部を構成したもの、図５（ｂ）は、カレンダローラＣＲとシューＳによって加圧部を構成したものであり、両者とも、加圧部に無端状のカレンダ用ベルト１００、及びカレンダ処理をする紙Ｗが挟持されている。
紙Ｗと接触するカレンダローラＣＲは、表面が平滑にされ、加熱装置（図示せず。）によって約１００℃〜２００℃に加熱されている。
【０００７】
抄紙後の凹凸を有する紙Ｗが、図５（ａ）及び図５（ｂ）のカレンダ装置の加圧部を通過すると、紙Ｗの表面はカレンダローラＣＲに押付けられ、熱と圧力によって平滑にされるが、紙Ｗの裏面は、紙Ｗの凹凸にある程度追従して弾性変形するカレンダ用ベルト１００に接触しているため、表面ほど平滑にされない。
従って、これらのカレンダ装置によると、凹凸を有する紙Ｗであっても、その表面を十分に平滑にすることができ、且つ、紙Ｗの密度が部分的に著しく異なるようなことがない。
そして、カレンダ用ベルト１００は長尺であり、加圧部で発生した熱は効率よく放熱されるため、耐久性に優れているという利点がある。
【０００８】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すカレンダ装置に使用されるカレンダ用ベルト１００としては、紙Ｗと接触する面（ウエブ側面ＷＰ）に柔軟性があること、及びプレスローラＰＲやシューＳと接触する面（プレス側面ＭＰ）に耐久性、及び耐摩耗性を具えていることが必要である。
【０００９】
そのため、特表平１０−５０１８５２号公報に開示されたカレンダ用ベルトのように、ウエブ側の層を比較的柔軟な高分子弾性材料で、プレス側の層を比較的硬い高分子弾性材料でそれぞれ作製したものや、特開昭６０−８８１９３号公報に開示されたカレンダ用ベルトのように、紙側の層を構成する高分子弾性材料に気泡を混入させて柔軟性を向上させようとするものがある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、主に高分子弾性材料からなる上記構成のカレンダ用ベルト１００は耐熱性を具えていないため、カレンダローラＣＲに接触する部分が熱によって劣化してしまうという問題を有する。
すなわち、カレンダローラＣＲの熱は紙Ｗで遮断されるため、紙Ｗの裏面にあるカレンダ用ベルト１００には伝達されないが、通常、カレンダ用ベルト１００の幅は紙Ｗの幅よりも広くされているため、加圧部において、カレンダ用ベルト１００の両端部は高温のカレンダローラＣＲに直接接触してしまうことになる。
その結果、カレンダ用ベルト１００の両端部において、熱による劣化、及び熱に起因する歪みによりクラックが発生したり摩耗が早められたりするという問題がある。
【００１１】
カレンダ用ベルト１００の耐熱性を向上させるため、耐熱性樹脂を使用することも考えられるが、耐熱性樹脂は一般に耐久性に劣るため、プレス側面ＷＰがすぐに摩耗してしまうという問題がある。
なお、耐熱性、及び耐久性の両方に優れている高分子弾性材料として、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン、ふっ素樹脂）等があることが知られているが、ＰＴＦＥのように高価な高分子弾性材料で長尺のカレンダ用ベルト１００を製造することは、コストの面から現実的でない。
【００１２】
以上のように、従来のカレンダ用ベルト１００は、低コストで、耐久性、耐摩耗性、及び耐熱性の全てを両立させることができなかった。
【００１３】
本発明は、プレス手段と加熱されたカレンダローラによって加圧部が構成された製紙用カレンダ装置に使用される無端状のカレンダ用ベルトにおいて、
幅方向両端部に位置する左右部分と、カレンダ処理をする紙幅に対応した、幅方向中央部分に位置する主体部とからなり、
前記左右部分は、前記主体部と比較して耐熱性が高い高分子弾性材料からなり、
前記主体部は、前記左右部分と比較して耐久性が高い高分子弾性材料からなることを特徴とするカレンダ用ベルトによって、前記の課題を解決した。
【００１４】
【作用】
本発明のカレンダ用ベルトででは、左右部分は主体部より耐熱性が高いため、左右端部が高温に加熱されたカレンダローラに接触しても熱によって劣化しにくく、また、主体部は左右部分より耐久性が高いため、プレス手段によって繰返し加圧されても摩耗しにくい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のカレンダ用ベルトについて、図５（ａ）のカレンダ装置に使用されている状態において説明する。
なお、図１は、本発明のカレンダ用ベルト１０が使用された図５（ａ）のカレンダ装置の斜視図である。
本発明のカレンダ用ベルト１０は、従来のものと同様に、全体として高分子弾性材料からなり、紙Ｗと接触するウエブ側面ＷＰと、プレスローラＰＲと接触するプレス側面ＭＰを具えたものであり、カレンダ装置のカレンダローラＣＲとプレスローラＰＲの間に挟持され、ウエブ側面ＷＰに紙Ｗが載置されて使用される。
【００１６】
図２、及び後述する図３は、図１の２−２線断面図であり、本発明のカレンダ用ベルト１０の概要を示す。
図２に示すように、本発明のカレンダ用ベルト１０は、幅方向両端部に位置する左右部分２０，２０と、カレンダ処理をする紙Ｗの幅に対応した、中央に位置する主体部３０の３つの区分からなり、左右部分２０，２０は、耐熱性の高い高分子弾性材料からなり、主体部３０は耐久性に優れた高分子弾性材料からなる。主体部３０の幅は、カレンダ処理をする紙Ｗの幅と同程度である。
【００１７】
左右部分２０，２０を構成する耐熱性に優れた高分子弾性材料としては、フッ素系樹脂であるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロエチレン共重合体）、ＥＴＦＥ（エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体）や、耐熱性を具えたゴム系の原料であるＡＭＣ（アクリルゴム）、ＥＡＲ（エチレンアクリルゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ＣＭ（塩素化ポリエチレンゴム）、ＣＳＭ（クロロスルホン化ポリエチレンゴム）、ＩＩＲ（ブチルゴム）等がある。
主体部３０を構成する耐久性に優れた高分子弾性材料としては、ゴム、エラストマー等が使用できるが、ポリウレタン（硬度８０°〜９５°）が好適である。
【００１８】
図２（ａ）に示すように、カレンダ処理をする紙Ｗは、通常、本発明のカレンダ用ベルト１０の主体部３０上に載置される。
加圧部において、カレンダローラＣＲとプレスローラＰＲで加圧されると、カレンダローラＣＲの熱は紙Ｗによって遮断されてカレンダ用ベルト１０へは伝達されにくい。
そのため、紙Ｗが載置されたカレンダ用ベルト１０の主体部３０には、この部分が劣化するような高温の熱が加えられることはない。
一方、両ローラＣＲ，ＰＲによって加圧され、紙Ｗが載置されていない左右部分２０，２０は高温のカレンダローラＣＲに接触するが、左右部分２０，２０は耐熱性に優れた高分子弾性材料からなるため、熱による影響を受けにくい。
【００１９】
なお、図２（ｂ）に示すように、カレンダ処理をする紙Ｗが主体部３０から多少ずれていても、紙Ｗによって主体部３０の大部分が覆われていればよい。
すなわち、紙Ｗの端部が左右部分２０，２０と主体部３０の境界付近にあるように紙Ｗを配置すれば、主体部３０はカレンダローラＣＲの熱による影響を受けることがない。
【００２０】
上記構成の本発明のカレンダ用ベルトによると、耐熱性に優れた高価な高分子弾性材料は、左右部分にのみ使用すればよいので、コストを低減することができる。
また、主体部は耐久性に優れた高分子弾性材料からなるので、プレスローラに接触しても摩耗しにくい。
【００２１】
通常、カレンダ用ベルトの幅方向左右の端部は、ベルトに掛けられた圧力が開放される箇所であり、また、カレンダ装置への取付けの際に、機械部品等にぶつかったりすることもあるため、他の部分より強度が高いことが要求される。そこで、図３に示すカレンダ用ベルト１０２のように、左右部分２０の主体部３０と隣接しない側の幅方向両端部に強度の高い高分子弾性材料からなる強端部４０を設けておくと、耐久性がさらに向上する。
【００２２】
なお、カレンダ用ベルト１０，１０２の左右部分２０，２０と主体部３０の境界部分は、図２では直線で示してあるが、双方の材料が混じり合っていることもある。
【００２３】
次に、図２に示す本発明のカレンダ用ベルト１０の構成、及び製造方法について、さらに詳細に説明する。
図４は、本発明のカレンダ用ベルト１０における主体部３０の断面図である。
図４に示すように、主体部３０は、基体部３２と樹脂部３４からなる。
基体部３２は、経糸と緯糸で構成された織布、経糸と緯糸とを重ね合わせたもの、細長い布をスパイラル状に巻回したもの等からなり、カレンダ用ベルトとして必要な強度を発現させるためのものである。
主体部３０としては、図４（ａ）のように基体部３２の表裏面に、高分子弾性材料からなる樹脂部３４，３４を構成したもの（勿論、基体部３２にも、高分子弾性材料は含浸させられる。）、図４（ｂ）のように基体部３２内に高分子弾性材料を含浸させるとともに、一方の側（紙当接側）だけに高分子弾性材料を積層して樹脂部３４を構成したもの、及び図４（ｃ）のように基材部３２の一部（紙当接側）のみに高分子弾性材料を含浸させて同じ側（紙当接側）に高分子弾性材料を積層して樹脂部３４，３４を構成し、機械当接側は基材部３２だけとしたもの等がある。
なお、図４（ａ）のように、基体部３２の表裏面に高分子弾性材料の層が配置されたベルトを製造する方法には２つある。
１つは、基体部３２に高分子弾性材料を含浸させ、さらに積層・硬化させて一方の高分子弾性材料層を形成し、その後、表裏反転させて反対側に高分子弾性材料を塗布、積層・硬化させて、反対側の高分子弾性材料層を形成するという方法である。
他の方法は、表裏反転させない方法であり、基体部３２に高分子弾性材料を含浸させ、基体部３２を通過させて反対側に一方の側の層を形成した後、さらに高分子弾性材料を基体部３２の上に積層させ、他方の側の層を形成するという方法である。
【００２４】
主体部３０を構成するには、主体部３０に対応する基体部３２に高分子弾性材料を含浸させ、その上にさらに高分子弾性材料を塗布・積層し、その高分子弾性材料が硬化しないうちに、主体部３０の幅方向左右端部の左右部分２０，２０に対応する基体部３２に耐熱性の優れた高分子弾性材料を含浸させ、同様に、その上にさらに高分子弾性材料を塗布・積層し、その後、全体を加熱して各高分子弾性材料を硬化させると、左右部分２０，２０と主体部３０が一体化した本発明のカレンダ用ベルト１０が得られる。
左右部分２０，２０と主体部３０の境界部分は、互いの材料が混合してＩＰＮ（インター・ペネトレーション・ネットワーク）が形成され、両材料が強固に結合される。
特に、主体部３０の高分子弾性材料が流動性を有している状態で、左右端部に耐熱性を有する高分子弾性材料を塗布すると、左右部分２０，２０と主体部３０の境界部分における結合は、より強固になる。
なお、左右部分２０，２０、主体部３０の製造方法は、特に上記の方法に限定されるものではなく、様々な製造方法を選択することができるのは勿論である。
【００２５】
次に、本発明のカレンダ用ベルト１０の具体的な実施例について説明する。
実施例１として、主体部にポリウレタン、左右部分にＰＴＦＥを使用して、幅５００ｍｍのカレンダ用ベルトを作製した。
このカレンダ用ベルトの左右部分の幅は、それぞれ１５０ｍｍ、主体部の幅は２００ｍｍである。
実施例２のカレンダ用ベルトは、実施例１と同一の構成で、左右部分の幅をそれぞれ１００ｍｍ、主体部の幅を３００ｍｍにしたものである。
次に、実施例３として、主体部にポリウレタン、左右部分にシリコーンゴムを使用して、幅５００ｍｍのカレンダ用ベルトを作製した。
このカレンダ用ベルト左右部分の幅はそれぞれ１００ｍｍ、主体部の幅は３００ｍｍである。
実施例４のカレンダ用ベルトは、実施例３と同一の構成で、左右部分の幅をそれぞれ８０ｍｍ、主体部の幅を３４０ｍｍにしたものである。
さらに、実施例５として、主体部にポリウレタン、左右部分にふっ素ゴムを使用して、幅５００ｍｍのカレンダ用ベルトを作製した。
このカレンダ用ベルトの左右部分の幅はそれぞれ５０ｍｍ、主体部の幅は４００ｍｍである。
なお、比較例として、ポリウレタンからなる幅５００ｍｍのカレンダ用ベルトを作製した。
【００２６】
上記の実施例、及び比較例の各カレンダ用ベルトの耐久性を調べるため、図６に示す引張試験装置を用いて耐久試験を行なった。
図６の引張試験装置は、送りローラＤＲ、加熱ローラＨＲ、及び支持ローラＳＲからなり、送りローラＤＲと支持ローラＳＲの間に無端状のカレンダ用ベルト１０を掛け回し、送りローラＤＲの上部に加熱ローラＨＲを配置して加圧部を構成したものである。
この引張試験装置に巻回されたカレンダ用ベルト１０には、送りローラＤＲと支持ローラＳＲによって引張力が掛けられ、また、加熱ローラＨＲと送りローラＤＲによって加圧される。
各ローラＤＲ、ＨＲ、ＳＲの幅は５００ｍｍである。
また、加熱ローラＨＲの両端部から１００ｍｍより内側の部分には、断熱材ＨＲ１が被覆されている。
この断熱材ＨＲ１は、実際のカレンダ装置における紙と同等の機能をさせるためのものである。
【００２７】
耐久試験１として、引張力１０００ｋｇｆ／５００ｍｍ、プレス圧力１ｋｇｆ／ｃｍ²、加熱ローラ温度１５０℃、又は３００℃の条件下で、１００時間走行させた状態を調べた。
また、耐久試験２として、引張力１０００ｋｇｆ／５００ｍｍ、加熱ローラ温度２００℃の条件下で、プレス圧力を１０ｋｇｆ／ｃｍ²、５０ｋｇｆ／ｃｍ²、１００ｋｇｆ／ｃｍ²に変化させ、カレンダ用ベルトにクラックが発生したり剥離したりするまでの走行時間を測定した。
これらの試験結果を図７に示す。
【００２８】
図７から、本発明のカレンダ用ベルト１０は、従来のカレンダ用ベルトと比較して、全体的に耐久性に優れていることがわかる。
特に、左右部分２０，２０の幅が８０ｍｍ以上あると、左右部分２０，２０と主体部３０の境界部分においてクラックが生じることもなく、さらに耐久性が向上していることが分かる。
【００２９】
本発明によれば、低コストで、耐久性と耐熱性に優れたカレンダ用ベルトを提供することができるという効果を奏する。
【００３０】
また、請求項２に記載したように、左右部分の端部に強端部を設けておくと、カレンダ装置への取付時等に、カレンダ用ベルトの端部が機械部品等にぶつかっても、端部が傷付いたり劣化したりすることがない効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカレンダ用ベルトを使用したカレンダ装置の斜視図。
【図２】図１の２−２線断面図であり、図２（ａ）は主体部上に紙が載置されている状態、図２（ｂ）は主体部からずれた位置に紙が載置されている状態の図。
【図３】両端に強端部を具えた本発明のカレンダ用ベルトを使用している状態を示し、図１の２−２線断面に相当する断面図。
【図４】本発明のカレンダ用ベルトにおける主体部について説明するための図であり、図４（ａ）は基体部の表裏面に高分子弾性材料からなる層を形成したもの、図４（ｂ）は基体部全体と紙当接側だけに高分子弾性材料を配置したもの、図４（ｃ）は基材部の一部と紙当接側だけに高分子弾性材料を配置したものの断面図。
【図５】本発明のカレンダ用ベルトが使用されるカレンダ装置を示し、図５（ａ）は、カレンダローラとプレスローラによって加圧部を構成したもの、図５（ｂ）は、カレンダローラとシューによって加圧部を構成したものの概要図。
【図６】本発明のカレンダ用ベルトの耐久性を調べるための引張試験装置の斜視図。
【図７】図６の引張試験装置による試験結果を示す図。
【符号の説明】
１０，１０２：カレンダ用ベルト
２０：左右部分
３０：主体部
３２：基体部
３４：樹脂部
４０：強端部
ＣＲ：カレンダローラ
ＰＲ：プレスローラ（プレス手段）

Claims

プレス手段と加熱されたカレンダローラによって加圧部が構成された製紙用カレンダ装置に使用される無端状のカレンダ用ベルトにおいて、
幅方向両端部に位置する左右部分と、カレンダ処理をする紙幅に対応した、幅方向中央部分に位置する主体部とからなり、
前記左右部分は、前記主体部と比較して耐熱性が高い高分子弾性材料からなり、
前記主体部は、前記左右部分と比較して耐久性が高い高分子弾性材料からなることを特徴とする、
カレンダ用ベルト。
前記左右部分の前記主体部と隣接しない側の幅方向両端部に、前記左右部分と比較して耐久性が高い高分子弾性材料からなる強端部が設けられている、請求項１のカレンダ用ベルト。