JP5196313B2

JP5196313B2 - 抄紙用弾性ベルト

Info

Publication number: JP5196313B2
Application number: JP2008275753A
Authority: JP
Inventors: 将士加藤
Original assignee: Ichikawa Co Ltd
Current assignee: Ichikawa Co Ltd
Priority date: 2008-10-27
Filing date: 2008-10-27
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2028-10-27
Also published as: JP2010100980A

Description

本発明は、抄紙機のプレスパート、その他の類似機械において、湿紙を加圧脱水処理するために用いられる抄紙用弾性ベルトに関し、特に表面に延設される排水溝を有する抄紙用弾性ベルトの溝形状に関する。

抄紙においては、生産性を向上させるためにプレスパートにおいていかに湿紙からの脱水量を増やすかが大きな問題となる。湿紙水分をできるだけ少なくするという目的を達成するためにプレス脱水量を多くする手段として、プレスロールの加圧を上げる、プレスロールの硬度を上げる、あるいはシュープレスベルトを介在させ加圧時間を長くするなどの方法が取り入れられており、プレスの際のロールとフェルトの間の加圧時間を長くし脱水効果を向上させるため、シュープレスベルトを介在させる方法が近年多くなってきている。

さらに最近では、シュープレスベルトにおいては搾水した水を効率よく排水するためにフェルト側表面に多数の溝を延設するものが増えてきている。たとえば、特許文献１記載のものは、広巾ニッププレス（いわゆるシュープレス）に使用するベルトの外周面に複数の排水溝を設けて、湿紙搾水性の向上を図っている。

溝形状としては、加工のし易さ、生産性、コスト等の点から、従来は矩形状のものがほとんどであるが、溝底部を湾曲させたり（特許文献２及び３）、隣接する排水溝との間隔（ランド部）に凹曲した頂面を設けたり（特許文献４）、ベルトのフェルト側表面に向かって開口した溝側面を設けたり（特許文献５及び６）したものが提案されている。
特許文献２記載のものは、断面をＵ字形とすることによって、シュープレスの脱水性（搾水性）と強度持続性のよいベルトを提供するもので、排水溝のランド部の端部は面取りされ、溝幅が０．５〜４ｍｍ、深さが０．５〜５ｍｍ、ランド部が１〜４ｍｍで構成されている。特許文献３には、溝底部を湾曲させたものの他、溝の側壁が外側に向けて湾曲したものも示されている。
また、特許文献４に記載されたプレスジャケット（プレスベルト）は、その外面に複数のウエッブ（ランド部）を有し、これらのウエッブの間に溝が介在しており、各ウエッブは凹曲した頭頂面を有している。
更にまた、特許文献５及び６に記載されたプレスベルト、プレスジャケットは、溝側面がベルト表面に向かって開口していることにより、加圧時の溝の閉塞を防止している。

いずれにしても、上記各文献におけるベルトのフェルト側表面に排水溝を配置することは、湿紙搾水性の向上を図ったものである。
ここで、より搾水性を向上させるためには溝幅や溝深さを大きく設定して、いわゆるベルトのボイドボリューム（排水能力）を高めたベルトが使用することができるが、ボイドボリュームを高めたベルトを使用した場合、溝内部の亀裂やランド部の損傷・磨耗が発生し易くなりがちであった。また、プレスによる紙質（湿紙表面平滑性）が悪化してくる（湿紙に溝形状の転写マークの表れる割合が大きくなる）傾向がある。更にシュープレスベルトの厚みはプレスロールとシューの曲率半径により最適厚みが決定される。従って、無制限に溝幅や溝深さを大きくすることはできない。
逆に、溝幅や溝深さを小さく設定すると搾水性が低下するため、プレス後の湿紙乾燥消費エネルギーが増加してしまう、というような問題があった。

実開昭５９−５４５９８号実用新案登録第３１０４８３０号公報特開２００１−９８４８４号公報特開昭６４−６１５９１号公報特表平１０−５１０５９４号公報特開平１１−３３５９９２号公報

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、抄紙用弾性ベルト（特に抄紙用シュープレスベルト）において、搾水性がよく、紙質（湿紙平滑性やマーク性）が安定し、使用中のベルト外周面の損傷（クラックや摩耗）の少ないベルトを提供することを目的とする。

本発明者は、ベルト表面に延設されていた溝の断面形状を、従来左右対称であったものから左右非対称の溝形状とすることによって上記課題を解決できることを見出し、本発明に至った。

本発明は、基本的にはベルト表面に延設される溝の断面形状が左右非対称の排水溝を有する抄紙用弾性ベルトに関する発明であり、以下の各技術を基礎とするものである。

（１）表面に溝を有する抄紙用弾性ベルトにおいて、前記溝の断面形状が左右非対称である溝を少なくとも1つ以上有する抄紙用弾性ベルト。

（２）前記溝において、ベルト深さ方向に平行な側面を少なくとも1つ以上有する、（１）に記載の抄紙用弾性ベルト。

（３）前記溝において、溝底部が平面状である、（１）から（２）の何れかに記載の抄紙用弾性ベルト。

（４）前記溝において、溝底部が円弧状である、（１）から（２）の何れかに記載の抄紙用弾性ベルト。

（５）前記溝において、面と面が接する角部が丸みを帯びている、（１）から（４）の何れかに記載の抄紙用弾性ベルト。

（６）前記溝において、面と面が接する角部が面取りされている、（１）から（４）の何れかに記載の抄紙用弾性ベルト。

（７）前記溝において、隣接しあう2列で構成される溝組が左右対称である、（１）から（６）の何れかに記載の抄紙用弾性ベルト。

（８）前記溝において、隣接しあう3列以上で構成される溝組が左右対称である、（１）から（６）の何れかに記載の抄紙用弾性ベルト。

（９）前記溝において、溝の断面形状が左右対称の溝が少なくとも１つ以上有する、（８）に記載の抄紙用弾性ベルト。

（１０）前記溝において、溝を形成するランド部の断面形状が左右対称の溝が少なくとも１つ以上有する、（７）から（９）の何れかに記載の抄紙用弾性ベルト。

本発明によれば、フェルト側表面に延設される排水溝の溝断面形状が左右非対称であることから、加圧時に、湿紙、フェルトから搾水された水が、排水溝内で渦を生じる（図１８Ａ、図１８Ｂ）。その結果、水の流速が増し、排水溝内が減圧され、より一層湿紙、フェルトから水を排水溝内に取り込むことで、排水能力が向上された抄紙用弾性ベルトを提供することができる。
また、排水溝の溝断面形状が左右非対称であるため、加圧時の溝の閉塞の影響を受けにくく、溝形状を保持することができる。
更にまた、複数列の溝から構成される溝組を左右対称とすることで、紙質（湿紙表面平滑性）の向上と使用中のベルト外周面の損傷（クラックや磨耗）の少ない抄紙用弾性ベルトを提供することができる。

本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１は、本発明の抄紙用弾性ベルトの排水溝を形成（切削）する装置１の概略図である。

まず、無端状の基体２を２本のロール３、３間に掛けわたし、所定の張力で緊張させる。このロール３は回転自在であり、基体２はロール３の回転方向に進行する。そのような状況下において基体２の上から液状ポリウレタンを塗布し、硬化させることにより基体２の全周に亙りポリウレタン層を形成する。しかる後、ポリウレタン層４が設けられた基体２の外周面５に対して溝切装置６を用いて排水溝７を形成する。

本発明の溝形状について、態様例を図面に基づき説明する。
図２は第１の態様例で本発明の抄紙用弾性ベルトのＣＭＤ方向断面図である。図示するように弾性ベルト２０の溝形状は、ベルトの深さ方向に平行な溝側面２１、フェルト側表面に向かって発散する溝側面２２、溝底面２３で構成される左右非対称の溝が延設されている。

図３は第２の態様例で本発明の抄紙用弾性ベルトのＣＭＤ方向断面図である。図示するように弾性ベルト３０の溝形状は、ベルトの深さ方向に平行な溝側面３１、フェルト側表面に向かって発散する溝側面３２、溝底面３３、溝側面３１と溝底面３３を結ぶ接続面３４で構成される左右非対称の溝が延設されている。

図４は第３の態様例で本発明の抄紙用弾性ベルトのＣＭＤ方向断面図である。図示するように弾性ベルト４０の溝形状は、ベルトの深さ方向に平行な溝側面４１、４１’、フェルト側表面に向かって発散する溝側面４２、溝底面４３、溝側面４１と溝側面４１’とを結ぶ接続面４４で構成される左右非対称の溝が延設されている。

図５は第４の態様例で本発明の抄紙用弾性ベルトのＣＭＤ方向断面図である。図示するように弾性ベルト５０の溝形状は、ベルトの深さ方向に平行な溝側面５１、フェルト側表面に向かって発散する溝側面５２、溝底部が円弧状である溝底面５３で構成される左右非対称の溝が延設されている。

図６Ａ、図６Ｂは第５の態様例で本発明の抄紙用弾性ベルトのＣＭＤ方向断面図である。図示するように弾性ベルト６０の溝形状は、ベルトの深さ方向に平行な溝側面６１、フェルト側表面に向かって発散する溝側面６２、溝底面６３で構成される左右非対称の溝が延設され、かつ隣り合う２列で構成される溝組６４（溝６４Ａと溝６４Ｂ）が左右対象となるように延設されている。図６Ａは図２の溝形状を隣り合う２列で左右対称となるように配置したもので、図６Ｂは図５の溝形状を隣り合う２列で左右対称となるように配置したものである。その他の図３と図４の溝形状を隣り合う２列で同様に配置してもよい。このように溝を延設することで、態様例１から態様例４に対し、加圧時にベルトに加わる応力を分散させ、使用中のベルトの損傷を防止することができる。

図７Ａ、図７Ｂは第６の態様例で本発明の抄紙用弾性ベルトのＣＭＤ方向断面図である。図示するように弾性ベルト７０の溝形状は、第５の態様例で示した隣り合う２列で構成される溝組の間に、左右対称の溝（溝７４Ｃ）を１列配置し、隣り合う３列で構成される溝組７４（溝７４Ａと溝７４Ｂと溝７４Ｃ）が左右対称となるように延設されている。図７Ａは図２の溝形状を隣り合う２列で左右対称となるように配置し、かつこの溝の間に左右対称の溝を配置したものである。図７Ｂは図５の溝形状を隣り合う２列で左右対称と成るように配置し、かつこの溝の間に左右対称の溝を配置したものである。その他図３と図４の溝形状を隣り合う２列で同様に配置し、かつこの溝の間に左右対称の溝を配置してもよい。このように溝を延設することで、態様例１から態様例４に対し、加圧時にベルトに加わる応力を分散させ、使用中のベルトの損傷を防止でき、またベルトのボイドボリューム、湿紙表面平滑性の調整ができる。

溝寸法は、従来のシュープレスベルトにあるように、例えば溝幅が０．５〜２ｍｍ、溝深さが０．５〜２ｍｍ、ＣＭＤ方向に隣接する排水溝とのランド部の間隔が０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲、ＭＤ方向隣接する排水溝とのランド部の間隔が１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲で選択することができる。

また、ベルトのフェルト接触面、側面、底面、それらを結ぶ接続面の各面が接する角部に丸みを持たせ、あるいは面取りを施すことで、角部の欠損や耳欠けを防止することができる。

＜性能評価方法＞
本発明の実施例で製造されたシュープレスベルトについては、以下の試験により性能を評価し、機能順を付けて総合評価する。

＜クラック試験＞
図８に示す装置を用いる。この装置は、実験片Ｓの両端が、クランプハンドＣＨ、ＣＨにより挟持され、クランプハンドＣＨ、ＣＨが、連動して左右方向に往復移動可能に構成されている。なお、この際、実験片Ｓに掛けられる張力は３ｋｇ／ｃｍ、往復速度は４０ｃｍ／秒である。そして、実験片Ｓは、プレスロールＲＲと、プレスシューＰＳとにより加圧される。この際、プレスシューＰＳがプレスロールＲＲ方向に移動することにより、実験片Ｓは加圧される。なお、この圧力は３６ｋｇ／ｃｍ^２である。この装置により、クラックが生じるまでの往復回数を測定する。なお、実験片における評価面は、プレスロールＲＲ側に向けられているものである。
評価点Ａ：クラック発生までの回数（単位；万回）が２６万回以上であったもの。
評価点Ｂ：１２万回〜２６万回の範囲のもの。
評価点Ｃ：１２万回以下であったもの。

＜搾水試験＞
図９に示す装置を使用して湿紙搾水テストを行う。本テスト装置は、プレスロールＰＲと対向する位置にベルト本体Ｂを配置するとともに、該ベルト本体Ｂをその内周側から前記プレスロールＰＲに圧迫するようにプレスシューＰＳ（シューの幅：５０ｍｍ）を配置する。また、前記プレスロールＰＲとベルト本体Ｂとの間には、ナイロン６による１１ｄｔｅｘの短繊維を、坪量が１５００ｇ／ｍ^２となるようニードルパンチ法にて基布に植毛してなるトップ側フェルトＦｔとボトム側フェルトＦｂを配置してなる。いま、ベルト本体Ｂを、プレスロールＰＲとプレスシューＰＳとのニップ圧が１０００ｋＮ／ｍの下で１０００ｍ／分の走行速度で走行させる。そして、前記プレスロールＰＲ上にその上方に設置したノズルＮから３ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で１５リットル／分で水流Ｗを噴射する。このときトップロールは水流Ｗの膜に覆われるとともに、該水流Ｗはトップ側フェルトＦｔ及びボトム側フェルトＦｂに含浸された後、ベルト本体Ｂにも供給される。このような状態において、前記ボトム側フェルトＦｂ上に、水分が７０％含有されている湿紙シートＷＳを載置し、ニップを通過させ、通過後の湿紙シートＷＳの水分を測定する。
評価点Ａ：湿紙水分が４５％以下であったもの。
評価点Ｂ：４５％〜５３％の範囲のもの。
評価点Ｃ：５３％以上であったもの。

＜湿紙マーク性試験＞
（１）上記搾水試験で搾水した湿紙を５０℃の乾燥器内に２４時間保管して乾燥させた後、該乾燥紙の表面を写真撮影する。
（２）スキャナーでコンピュータに画像を読込む。この際、適宜画像を鮮明にする作業を行う。なお、画像読み込みソフトとしては、Adobe社の「Photoshop 5」等を使用する。
（３）画像処理ソフトにて、前記乾燥紙に転写している溝部面積（溝マーク）を計算する。この際、画像処理ソフトとしては、 National Institutes of Health社の「ＮＩＨ image」を使用する。
（４）このような画像処理ソフトを使って、前記乾燥紙に転写している溝部面積（溝マーク）の割合を、ベルト外表面の溝面積に対する割合で算出する。
評価点Ａ・・５０％以下のもの
評価点Ｂ・・５０〜７５％以内のもの
評価点Ｃ・・７５％以上のもの

＜機能順位＞
試験結果については、上記各試験のそれぞれの評価点を基に総合評価し、以下の機能順位を付与する。
評価点がすべてＡのもの → 順位１位
評価点が２つＡで他がＢのもの → 順位２位
評価点が１つＡで他がＢのもの → 順位３位
評価点がすべてＢのもの → 順位４位
評価点に１つでもＣがあるもの → 順位５位

上記構成によるシュープレスベルトについて、具体的に以下に示す工程により、実施例１〜４及び比較例１〜４を作成した。

工程１：図１に示す装置を用い、無端状の基体を２本ロール間に掛け入れ、所定の張力で緊張させる。
工程２：基体の上から液状ポリウレタンを配置し、硬化させることにより基体の全周に亙りポリウレタン層を形成する。
工程３：切削刃の形状を適宜選択し、シュープレスベルトのフェルト側表面に切削加工を施した。

本発明の溝形状は次のように調整する。
（１）溝幅（フェルト側表面）：１．０ｍｍに調整。
（２）溝深さ：１．０ｍｍに調整。
（３）ＣＭＤ方向のランド部の間隔：１．５４ｍｍに調整。
（４）溝本数：１０溝／インチに調整。
上記のように、フェルト側表面の溝幅を各溝一定とし、紙質（湿紙平滑性やマーク性）がほぼ一定となる条件とした。したがって、各溝の形状が変化することにより、ベルトのボイドボリュームが変化することになる。

図１０の溝形状になるように、溝切装置と切削刃を用いて切削加工を施した。
図示するベルトのボイドボリュームは３７４ｃｃ／ｍ^２となった。

図１１の溝形状になるように、溝切装置と切削刃を用いて切削加工を施した。
図示するベルトのボイドボリュームは３４０ｃｃ／ｍ^２となった。

図１２の溝形状になるように、溝切装置と切削刃を用いて切削加工を施した。
図示するベルトのボイドボリュームは３８１ｃｃ／ｍ^２となった

図１３の溝形状になるように、溝切装置と切削刃を用いて切削加工を施した。
図示するベルトのボイドボリュームは３４３ｃｃ／ｍ^２となった。

比較例１

図１４の溝形状になるように、溝切装置と切削刃を用いて切削加工を施した。
図示するベルトのボイドボリュームは３９４ｃｃ／ｍ^２となった。

比較例２

図１５の溝形状になるように、溝切装置と切削刃を用いて切削加工を施した。
図示するベルトのボイドボリュームは３５２ｃｃ／ｍ^２となった。

比較例３

図１６の溝形状になるように、溝切装置と切削刃を用いて切削加工を施した。
図示するベルトのボイドボリュームは３５５ｃｃ／ｍ^２となった。

比較例４

図１７の溝形状になるように、溝切装置と切削刃を用いて切削加工を施した。
図示するベルトのボイドボリュームは３２９ｃｃ／ｍ^２となった。

実施例１〜４及び比較例１〜４に係るシュープレスベルトについて、クラック試験、搾水試験及び湿紙マーク性試験を行い、性能を評価した。その結果を表１に示す。

表１の結果によれば、実施例２、実施例４によるものが、３つの評価試験についていずれも良好な評価が得られており、最もバランスよいものであった。

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、種々の修正や変更を加えることが可能である。

本発明によるシュープレスベルトは、排水能力と紙質向上（湿紙表面平滑性）を同時に満足させることができるので、抄紙機のプレスパート、その他の類似機械において湿紙およびフェルトからの搾水性を向上するために使用するシュープレスベルトとしてきわめて有用である。

本発明のシュープレスベルトの排水溝を形成する溝切装置である。本発明の溝形状の第一の態様を示すＣＭＤ方向断面図である。本発明の溝形状の第二の態様を示すＣＭＤ方向断面図である。本発明の溝形状の第三の態様を示すＣＭＤ方向断面図である。本発明の溝形状の第四の態様を示すＣＭＤ方向断面図である。本発明の溝形状の第五、六の態様を示すＣＭＤ方向断面図である。本発明の溝形状の第七、八の態様を示すＣＭＤ方向断面図である。クラック試験に使用する装置を示す図である。搾水試験の概要を示す図である。本発明の溝形状の第一の実施例を示すＣＭＤ方向断面図である。本発明の溝形状の第二の実施例を示すＣＭＤ方向断面図である。本発明の溝形状の第三の実施例を示すＣＭＤ方向断面図である。本発明の溝形状の第四の実施例を示すＣＭＤ方向断面図である。本発明の溝形状の第一の比較例を示すＣＭＤ方向断面図である。本発明の溝形状の第二の比較例を示すＣＭＤ方向断面図である。本発明の溝形状の第三の比較例を示すＣＭＤ方向断面図である。本発明の溝形状の第四の比較例を示すＣＭＤ方向断面図である。排水溝内を流れる水の様子を示した図である。

符号の説明

１：排水溝形成装置
２：基体
３：ロール
４：ポリウレタン層
５：外周面
６：溝切装置
７：排水溝
２０、３０、４０、５０、６０、７０、１８０：ベルト
２１、３１、４１、４１’、５１、６１：ベルト深さ方向に平行な溝側面
２２、３２、４２、５２、６２：フェルト側表面に向かって発散する溝側面
２３、３３、４３、５３、６３：溝底部
３４、４４：接続面
６４、７４：溝組
１８１：排水溝
１８２：排水溝内を通る水の流れ
Ｓ：実験片
ＣＨ：クランプハンド
ＰＲ：プレスロール
ＰＳ：プレスシュー
Ｂ：ベルト本体
Ｎ：ノズル
Ｗ：水流
Ｆｔ：トップ側フェルト
Ｆｂ：ボトム側フェルト
ＷＳ：湿紙シート

Claims

表面に溝を有する抄紙用弾性ベルトにおいて、前記溝のＣＭＤ方向の断面形状が左右非対称である溝を少なくとも１つ以上有する抄紙用弾性ベルト。
前記溝のＣＭＤ方向の断面において、ベルト深さ方向に平行な側面を少なくとも１つ以上有する、請求項１に記載の抄紙用弾性ベルト。
前記溝のＣＭＤ方向の断面において、溝底部が平面状である、請求項１から２何れかに記載の抄紙用弾性ベルト。
前記溝のＣＭＤ方向の断面において、溝底部が円弧状である、請求項１から２の何れかに記載の抄紙用弾性ベルト。
前記溝のＣＭＤ方向の断面において、面と面が接する角部が丸みを帯びている、請求項１から４の何れかに記載の抄紙用弾性ベルト。
前記溝のＣＭＤ方向の断面において、面と面が接する角部が面取りされている、請求項１から４の何れかに記載の抄紙用弾性ベルト。
前記溝のＣＭＤ方向の断面において、隣接しあう２列で構成される溝組のＣＭＤ方向の断面が左右対称である、請求項１から６の何れかに記載の抄紙用弾性ベルト。
前記溝のＣＭＤ方向の断面において、隣接しあう３列以上で構成される溝組のＣＭＤ方向の断面が左右対称である、請求項１から６の何れかに記載の抄紙用弾性ベルト。
前記溝のＣＭＤ方向の断面において、溝のＣＭＤ方向の断面形状が左右対称の溝が少なくとも１つ以上有する、請求項８に記載の抄紙用弾性ベルト。
前記溝のＣＭＤ方向の断面において、溝を形成するランド部のＣＭＤ方向の断面形状が左右対称の溝が少なくとも１つ以上有する、請求項７から９の何れかに記載の抄紙用弾性ベルト。